【正文】 閉環(huán)補(bǔ)償電壓互感器和電流互感器vsm025a型互感器。 信號(hào)調(diào)理器儀器信號(hào)調(diào)理是一種高性能、多通道的信號(hào)調(diào)理與開(kāi)關(guān)平臺(tái)，適用于E系列插入式測(cè)量設(shè)備和其它相關(guān)測(cè)量設(shè)備的前端信號(hào)調(diào)節(jié)。儀器信號(hào)調(diào)理模塊可以在系統(tǒng)中各種傳感器與信號(hào)間建立一個(gè)接口，借助高性能、低噪音的信號(hào)調(diào)理功能，來(lái)提高測(cè)試質(zhì)量與可靠性，這些信號(hào)調(diào)理功能包括：信號(hào)放大、隔離、多路復(fù)用、濾波、傳感器激勵(lì)、同步采樣與保持。 圖41 lc0201型信號(hào)調(diào)理箱 (1)信號(hào)放大 放大是最為普遍的信號(hào)調(diào)理功能。為了得到最高的分辨率，要對(duì)信號(hào)放大以使調(diào)理后信號(hào)的最大電壓范圍和模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）的最大輸入范圍相等。在臨近傳感器的信號(hào)調(diào)理機(jī)箱內(nèi)對(duì)低電壓信號(hào)進(jìn)行放大，然后把放大后的高電壓信號(hào)傳送到PC，從而最大限度地降低噪聲對(duì)讀數(shù)的影響。被監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)可能產(chǎn)生瞬態(tài)的高壓，如果不使用隔離，這種高壓會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)造成損害。當(dāng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備輸入和所采集的信號(hào)使用不同的參考地線時(shí)，一旦這兩個(gè)參考地線有電勢(shì)差，就會(huì)帶來(lái)麻煩，這種電勢(shì)差會(huì)產(chǎn)生所謂的接地回路，這樣就將使所采集信號(hào)的讀數(shù)不準(zhǔn)確；或者如果電勢(shì)差太大，它也會(huì)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)造成損害。 (3)多路復(fù)用功能 多路復(fù)用是使用單個(gè)測(cè)量設(shè)備來(lái)測(cè)量多個(gè)信號(hào)的常用技術(shù)。ADC采集一個(gè)通道后，轉(zhuǎn)換到另一個(gè)通道并進(jìn)行采集，然后再轉(zhuǎn)換到下一個(gè)通道，如此往復(fù)。濾波電路的功能在于濾除信號(hào)中的冗余部分，如高頻信號(hào)、傳輸線引進(jìn)的干擾等，減少由于傳感器內(nèi)阻或傳輸線阻抗等因素帶來(lái)的測(cè)量誤差，達(dá)到提高測(cè)量精度的目的。線性特性不僅有利于后續(xù)電路的設(shè)計(jì)，而且傳感器的標(biāo)定工作也可大大的簡(jiǎn)化，但實(shí)際上，現(xiàn)實(shí)中大量的傳感器的特性從原理上是非線性的，利用硬件方法對(duì)傳感器的特性進(jìn)行線性化，在實(shí)時(shí)性、簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)等方面具有軟件方法難以替代的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用中，對(duì)傳感器的輸出進(jìn)行線性化是最佳的。本論文以NI公司的PCI6024E數(shù)據(jù)采集卡做一下參考。具有兩個(gè)輸出通道，輸出范圍10～+10V，分辨率12bits,單通道最高采樣頻率為200千次/秒，12位精度，三種信號(hào)輸入方式，通過(guò)卡內(nèi)置的12位精度的逐次逼近型AD轉(zhuǎn)換器，將轉(zhuǎn)換的結(jié)果送往卡上的FIFO存儲(chǔ)器，它可以保存2048次A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。圖42 PCI6024E型數(shù)據(jù)采集卡第5章 諧波測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì)功能強(qiáng)大的軟件是虛擬儀器的核心。 系統(tǒng)軟件框圖設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件框圖如圖51所示。 （2）設(shè)計(jì)每個(gè)功能模塊的前面板，前面板根據(jù)具體所要顯示的內(nèi)容來(lái)設(shè)計(jì)。 （3）按照所測(cè)參數(shù)的具體測(cè)量方法設(shè)計(jì)每個(gè)功能模塊的框圖程序。這樣既便于獨(dú)立模塊的調(diào)試工作，又方便了整個(gè)系統(tǒng)在后續(xù)中的修改和完善，使系統(tǒng)具有更強(qiáng)的移植和升級(jí)能力。 波形發(fā)生器產(chǎn)生信號(hào)信號(hào)參數(shù)設(shè)置讀取信號(hào)信號(hào)預(yù)處理信號(hào)分析結(jié)束開(kāi)始 圖52 諧波分析儀的系統(tǒng)流程圖從上圖中可以看出，該系統(tǒng)通過(guò)波形發(fā)生器產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理。并對(duì)需要保存的數(shù)據(jù)寫入到電子表格中進(jìn)行保存。在此基礎(chǔ)上將分別對(duì)諧波信號(hào)的產(chǎn)生、諧波分析程序、頻譜和功率譜進(jìn)行相關(guān)分析。諧波分析儀前面板如圖54所示。首先由兩個(gè)仿真信號(hào)發(fā)生器根據(jù)需要仿真出兩種不同波形然后通過(guò)合成形成需要的分析的諧波信號(hào)。圖54 諧波分析儀前面板 登陸界面的設(shè)計(jì) 登陸界面的設(shè)計(jì)采用了labview中的條件執(zhí)行結(jié)構(gòu)，條件結(jié)構(gòu)類似于文本編程語(yǔ)言中的switch語(yǔ)句或if else結(jié)構(gòu)或case結(jié)構(gòu)。首先當(dāng)程序運(yùn)行時(shí)，用戶首先根據(jù)自己用戶名和密碼輸入到前面板的登陸界面中，前面板如圖56所示。當(dāng)點(diǎn)擊確定鍵之后程序會(huì)判斷用戶名是否存在，若存在則執(zhí)行下一個(gè)真條件結(jié)構(gòu)框中的程序，若輸入錯(cuò)誤則執(zhí)行假條件框中的程序，即提示信息“用戶名不存在”當(dāng)用戶名輸入正確時(shí)程序開(kāi)始執(zhí)行下一部分即判斷密碼是否正確。有且只有當(dāng)用戶名和密碼都輸入正確時(shí)程序才會(huì)提示登陸成功，同時(shí)提示登陸成功的一個(gè)提示燈將被點(diǎn)亮，之后程序才會(huì)執(zhí)行諧波測(cè)試的部分。圖55 諧波分析儀登陸界面程序框圖圖56 諧波分析儀登陸界面 諧波信號(hào)的產(chǎn)生信號(hào)生成由兩個(gè)信號(hào)發(fā)生器組合而成其中一個(gè)為正弦信號(hào)發(fā)生器，另一個(gè)為正弦信號(hào)（諧波）發(fā)生器。兩者的采樣頻率均為1000，采樣點(diǎn)為100。其中正弦信號(hào)（諧波）發(fā)生器中可以添加噪聲其幅值可以在前面板中根據(jù)需要輸入。兩種波形信號(hào)經(jīng)過(guò)合成則作為被分析測(cè)量的信號(hào)進(jìn)入程序下一部分進(jìn)行分析。其中顯示的最高次諧波次數(shù)可以在前面板輸入控件中進(jìn)行調(diào)節(jié)。各次諧波的頻率只需通過(guò)對(duì)基頻頻率進(jìn)行簡(jiǎn)單的乘法運(yùn)算則可得到。圖59 諧波頻率顯示前面板 諧波小波分析用matlab中simulink仿真一諧波信號(hào)，此信號(hào)為方波信號(hào)與正弦信號(hào)疊加而成。圖510 小波分析結(jié)果 各次諧波的時(shí)域分析在仿真中采用一方波信號(hào)進(jìn)行相關(guān)分析，其方波的基頻設(shè)為20Hz，幅值為1V。將設(shè)計(jì)的虛擬諧波分析儀測(cè)得的實(shí)驗(yàn)值與理論值進(jìn)行比較。圖511 諧波幅度顯示前面板 頻譜分析圖512 諧波頻譜分析的前面板設(shè)計(jì)圖如圖512所示，為諧波信號(hào)的頻譜分析。然后信號(hào)通過(guò)通過(guò)FFT Power ，然后顯示出頻譜分析結(jié)果。從圖中可以直接得出諧波的基頻及所對(duì)應(yīng)的基波幅值和各次諧波的頻率，幅值關(guān)系。從圖513和圖514可以看出程序僅將諧波信號(hào)通過(guò)從動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到數(shù)組數(shù)據(jù)的vi和功率譜vi就可以得出諧波的功率譜。以電壓有效值為例進(jìn)行說(shuō)明。For循環(huán)內(nèi)用一個(gè)公式節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電壓的平方（也可以用函數(shù)里面的平方子VI實(shí)現(xiàn)此功能）。如圖516所示。圖516 電壓有效值的測(cè)量 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊是將測(cè)量到的各項(xiàng)參數(shù)值存儲(chǔ)到各種文件中。本程序中選擇將各個(gè)參數(shù)值存儲(chǔ)到電子表格中所用模塊如圖517所示。默認(rèn)設(shè)置為%3f，小數(shù)點(diǎn)后保留3位有效數(shù)字。2Ddata:待寫入的二維數(shù)據(jù)。Append to file？：指定是否添加到現(xiàn)有文件或替換現(xiàn)有文件，輸入為真表示添加至新文件，為假表示替換原文件數(shù)據(jù)。File path端口連接了一個(gè)文本路徑的輸入控件，通過(guò)在前面板中的輸入可以根據(jù)需要將各個(gè)數(shù)據(jù)保存到每個(gè)電子表格中。For循環(huán)的次數(shù)為10，程序在執(zhí)行完10次以后自動(dòng)跳出循環(huán)而停止執(zhí)行。延遲時(shí)間的長(zhǎng)短可以根據(jù)需要在后面板中右擊“時(shí)間延遲vi”在屬性中進(jìn)行延遲時(shí)間長(zhǎng)短的設(shè)置。 技術(shù)指標(biāo)（1）監(jiān)測(cè)的諧波次數(shù)：可監(jiān)測(cè)到1—50次諧波；（2）依據(jù)快速傅里葉算法的LabVIEW中的圖形化編程功能和函數(shù)模塊對(duì)諧波進(jìn)行測(cè)量分析；（3）測(cè)量精度：當(dāng)諧波次數(shù)時(shí)，%，當(dāng)諧波次數(shù)時(shí)，%。這要?dú)w功于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)虛擬化儀器模式——虛擬儀器，特別適用于當(dāng)今越來(lái)越復(fù)雜的測(cè)試需求。對(duì)于虛擬諧波測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，本文作者在初期準(zhǔn)備階段，認(rèn)真閱讀和參考了大量有關(guān)虛擬儀器技術(shù)、信號(hào)處理、數(shù)據(jù)采集、軟件算法、LabVIEW等相關(guān)書籍及文獻(xiàn)資料。本文結(jié)合現(xiàn)有條件，圍繞該儀器的設(shè)計(jì)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的理論和實(shí)驗(yàn)研究，得到如下結(jié)果： （1）分析了傳統(tǒng)諧波測(cè)試儀的不足之處，提出了研究基于虛擬諧波測(cè)試儀的必要性和可行性； （2）采用軟件測(cè)頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)頻率的測(cè)量，并采用軟件二次采樣和濾波技術(shù)來(lái)減小誤差，以提高測(cè)量精度； （3）利用LabVIEW8．2編制了虛擬諧波測(cè)試儀的主界面，及各模塊(數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊等)的前面板和框圖程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)諧波的測(cè)試和分析功能： （4）通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)完成了對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試，從仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出該系統(tǒng)基本能夠滿足對(duì)諧波參數(shù)監(jiān)測(cè)的要求。本設(shè)計(jì)由于經(jīng)費(fèi)問(wèn)題，采用了非LabVIEW兼容的數(shù)據(jù)采集板，在數(shù)據(jù)采集方面費(fèi)時(shí)頗多，因此影響了虛擬儀器面板的設(shè)計(jì)。 （3）所開(kāi)發(fā)的虛擬諧波測(cè)試儀還不具備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，需進(jìn)一步研究利用網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)監(jiān)測(cè)。參考文獻(xiàn)[1] . 北京：中國(guó)電力出版社，2003：130 105109[2] 冉啟文、：國(guó)防工業(yè)出版社，2003： 113[3] 姜建國(guó)、樸曉光、趙長(zhǎng)和、黃真、. 大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2002年3月，第26卷第1期2002年3月[4]畢會(huì)靜，電力系統(tǒng)諧波測(cè)量方法．電氣時(shí)代，2005，10：63—66[5]羅輝. 廣元 電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)方案研究. 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Proceeding of the Ninth Internation Conference on Harmonics and Quality of Power, Orlando , Florida ,USA ,2000致 謝衷心感謝我的指導(dǎo)老師劉寧寧老師。劉老師知識(shí)淵博、治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、工作務(wù)實(shí)、平易近人，本文實(shí)驗(yàn)工作、理論分析得到了她的細(xì)心指導(dǎo)。在此，再次深深地感謝為我的論文制作而付出心血的劉寧寧老師。正是由于他們對(duì)我精心的指導(dǎo)和教育，以及無(wú)微不至的關(guān)懷和幫助，才讓我在大學(xué)四年受益匪淺，掌握了較為全面的專業(yè)知識(shí)和獨(dú)立自主的生存能力，完善了我的綜合素質(zhì)。在大學(xué)四年中，是他們?cè)谖沂鋾r(shí)為我鼓氣，在我成功時(shí)為我喝彩，感謝他們與我一起度過(guò)了四年豐富多彩的大學(xué)生活。附 錄附錄A　外文資料Power Quality Diagnosis SystemIIYop Chung, DongJun Won, JoongMoon Kim, SeonJu Ahn, Student Member, IEEE,SeungII Moon, JangCheol Seo, and JongWoong Choe, Member, IEEE Abstract： This paper represents the structure and functions of total power quality data management system including power quality monitoring system (PQMS), GUI system, and PQ diagnosis system. PQMS characterizes RMS value, harmonics , and frequency, and detects power quality (PQ) events. GUI system manages and stores power quality data received from a number of PQMSs and displays the power quality trends and events. PQ diagnosis system gives total solution of power quality problems such as statistical analysis, event prediction, power quality indexing, event identification, remedy suggestion, etc. Therefore, users can improve their power quality level according to advices provided by PQ diagnosis system. This paper explains the functions of PQ diagnosis system in detail. Moreover, a prototype of PQ diagnosis system as well as PQMS and GUI system is constructed and tested. Index Terms: power quality, diagnosis, monitoring, voltage sag, harmonics, event identification, power quality indexI .INTRODUCTIONIn the recent years, power quality (PQ) has bee an significant issue for both power suppliers and customers There have been three important changes in relation to power quality. First of all, the characteristics of load have bee so plex that the voltage and current of the power line connected with these loads are easy to be distorted. Lately, for example, nonlinear loads with power electronic interface that generate large harmonic current have been greatly increased in power system [1]. Next, the enduser equipments have bee more sensitive to power quality than before. Telemunication devices, adju