【正文】 設(shè)備主要是由計算機(jī)和數(shù)據(jù)采集卡組成，但是多數(shù)被測信號由于能量、噪音等原因不能直接送入數(shù)據(jù)卡進(jìn)行采集，所以需要在數(shù)據(jù)采集之前設(shè)置一個信號調(diào)理裝置，通過該電路原信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)采集卡可接受的信號，然后再進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。要保證電能質(zhì)量測量系統(tǒng)的精度首先就Opinos adugethry39。由于電能質(zhì)量指標(biāo)包含有大量的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)、暫態(tài)指標(biāo)以及考慮到電網(wǎng)的實際工況，因此對于變換器的線性度、頻響范圍、絕緣強(qiáng)度等提出了嚴(yán)格的要求 [17]，據(jù)此，我們選用了現(xiàn)今常用的霍爾傳感器?；魻杺鞲衅髟谑褂弥械淖⒁馐马棧? ，應(yīng)先接通副邊電源，再接通原邊電流或電壓。 數(shù)據(jù)采集卡 在虛擬儀器、信號處理以及工業(yè)自動控制等領(lǐng)域，都存 在著數(shù)據(jù)的測量與控制問題 :如何將外部世界的電量 和非電量的信號輸入到計算機(jī)處理。高精度的 A/D 轉(zhuǎn)換是虛擬儀器的一個重要環(huán)節(jié)， A/D 轉(zhuǎn)換的精度與運行的可靠性直接影響到電能質(zhì)量分析儀的測量結(jié)果。 系統(tǒng)軟件設(shè)計 19 虛擬儀器開發(fā)工具 Labview 介紹 Labview 是 NI 公司推出的一種高效的圖形化軟件開發(fā)環(huán)境，是面向測量與自動化領(lǐng)域工程師及技術(shù)人員的一種編程平臺。它還內(nèi)置了便于應(yīng)用 TCP/IP、 ActiveX 等軟件標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，是一個功能強(qiáng)大且靈活的軟件。 Labview 采用了 一種圖形化的程序語言。前面板是圖形用戶界面，用于完成參數(shù)輸入和輸出結(jié)果顯示。每個 VI 都有其圖標(biāo) /連接器，這樣在 程序 框圖中它們可以作為子程序被調(diào)用，連接器表征這些 VI 的輸入輸出端口。 Labview 特點簡要介紹 : 1. 圖形化的儀器編程環(huán)境。 Labview 開發(fā)平臺通過“所見即所得”的可視化技術(shù)允許用戶建立針對測量、監(jiān)控等不同領(lǐng)域和不同行業(yè)的具有各自特點的人機(jī)界面。 Labview 的數(shù)據(jù)采集 DAQ 函數(shù)庫支持 NI 公司生產(chǎn)的各種插卡式和分布式數(shù)據(jù)采集產(chǎn)品，包括 ISA、EISA、 PCI、 PCMCIA 等總線產(chǎn)品，提供符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 VISA、 GPIB、 VXI 和 RS232 驅(qū)動程序庫 [18]。 Labview 提供了大量的函數(shù)供用戶調(diào)用。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()算、數(shù)據(jù)分析處理的數(shù)學(xué)函數(shù)庫，還包括概率與統(tǒng)計 、信號處理 等高級分析函數(shù)。 Labview 提供了 DLL 接口 ， 使得用戶能夠在 Labview 平臺上調(diào)用其它軟件平臺編譯的模塊 。 5. 網(wǎng)絡(luò)功能。 6. 靈活的程序調(diào)試手段。 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行電能質(zhì)量指標(biāo)測量 [1922]，實現(xiàn)的功能主要包括：實時計算三相電壓（電流） 有效值 與 幅值，三相電壓偏差，頻率偏差， 三相電壓（電流）的諧波總畸變率、幅值和含有率，三相電壓（電流）不平衡度、正序分量、負(fù)序分量、零序分量以及電壓 波動，三相頻譜 ?？倻y量程序框圖見附錄1。電壓有 效值的 計算方法 主要有兩種 : 第一種方法如式（ ）所示。 第二種方法是用離散求和的方法如式（ ）所示。這里電壓有效值測量采用離散求和的方法 計算 ，電流有效值測量也采用離散求和的方法 計算 ，這里用數(shù)組大小模塊（ Array Size. vi）測量數(shù)組大小 (Array Maxamp?；緟?shù)的測量程序框圖如圖 所示。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()為了測量電壓偏差，需要進(jìn)行電壓有效值的計算。計算出的電壓偏差經(jīng)過創(chuàng)建數(shù)組模塊（ Build Array .vi），即圖 ，將計算的電壓偏差創(chuàng)建為數(shù)組，并用波形圖顯示電壓偏差的變化。電壓偏差的測量程序框圖如圖 所示。因此，在該模塊中采用了式（ ）來計算三相電壓不平衡度，三相電流不平衡度也用此方法進(jìn)行計算。三相電流不平衡度的測量程序框圖如圖 所示。 諧波測量模塊 電力諧波分析通常是利用諧波分析的方法，求出信號的各次諧波的幅 系統(tǒng)軟件設(shè)計 23 值和相角，并計算出總諧波畸變率 THD、諧波含量等值，由于每周 波采樣 128 點 ,可計算出基波和 2～ 63 次諧波 ,一般可取到 50 次諧波。將信號的時域顯示通過離散傅里葉變換的方法轉(zhuǎn)換為頻域顯示。 FFT 的輸出都是雙邊的，它同時顯示了正負(fù)頻率的信息，通過只使用一半 FFT 輸出采樣點轉(zhuǎn)換成單邊 FFT。這個 VI 主要可以實現(xiàn)監(jiān)測高次諧波的幅值、基波電壓頻率和總諧波畸變率。電流諧波的測量程序框圖如圖 ，電壓諧波的測量程序框圖如圖 所示。 先根據(jù)波形周期 和采樣周期計算一個波形周期的采樣點數(shù)；再結(jié)合采樣數(shù)組的長度，計算采樣數(shù)據(jù)內(nèi)有多少個波形周期；從數(shù)組中截取出每個波形周期的采樣點數(shù)，計算其有效值，并放入一個用于保存有效值數(shù)組；從有效值數(shù)組中 得 到最大值和最小值，而后計算電壓波動 。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB()的電壓波動與國標(biāo)規(guī)定的允許值相比較，當(dāng)超過允許值時作出 報警 。圖 所示即為電壓波動測量程序框圖。Min .vi） 函數(shù)可以從有效值數(shù)組中讀取出最大值和最小值。頻率偏差測量程序框圖如圖 。經(jīng)過 FFT .vi 輸出的結(jié)果通過數(shù)組子集模塊（ Array 系統(tǒng)軟件設(shè)計 25 Subset .vi ），再通過 復(fù) 數(shù)至極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊得到電壓的幅值與相位，最后通過捆綁模塊（ Bundle .vi） 輸出三相頻譜圖，三相頻譜測量程序框圖如圖 . Opinos adugethry39。采用兩種三相正弦信號，一種為三相標(biāo)準(zhǔn)正弦信號，另一種為加入噪聲的三相正弦信號（加入噪聲的電壓幅值為 80V、電流的幅值為 4A）。 電流幅值 mI =10A。 因為電能質(zhì)量測試中測量的數(shù)據(jù)及圖形比較多，為達(dá)到界面的友好、簡潔，本文所研究的測試系統(tǒng)采用 Tab 控件來分頁 顯示，共分六個子頁面：基本參 數(shù) 、三相頻譜、電網(wǎng)諧波、三相不平衡度、電壓頻率偏差、電壓波動。 基本參 數(shù) 仿真結(jié)果 及 分析 基本參數(shù)測量的運行界面，界面左邊為電壓電流波形顯示，界面右邊為三相電壓電流有效值、幅值、頻率 顯示 及額定電壓頻率設(shè)置，三相電壓電流信號為標(biāo)準(zhǔn)正弦信號時運行界面如圖 所示。 三相電壓電流信號為加入噪聲的正弦信號時運行界面如圖 所示。 三相頻譜仿真結(jié)果 及 分析 三相頻譜測 量 的運行界面，界面顯示三相電壓的頻譜圖及頻率幅值的設(shè)置。 圖 三相頻譜測量運行界面 從圖 中三相頻譜圖觀察到三相的頻率都為 50HZ、幅值為 220V與信號源的特點吻合。 圖 電網(wǎng)諧波測量運行界面（標(biāo)準(zhǔn)正弦波） 從圖 的波形圖看出電壓、電流 THD 很小遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 THD 限定值 5%，在諧波允許的范圍內(nèi)沒有 報警。 Opinos adugethry39。 三相不平衡度仿真結(jié)果及 分析 三相不平衡度測量的運行界面，界面左邊為三相電壓、電流不平衡度變化波形圖，界面右邊為三相電壓電流的零序分量、正序分量、負(fù)序分量、不平衡度及不平衡度越界報警。 圖 三相不平衡度測量運行界面（標(biāo)準(zhǔn)正弦波） 從圖 的波形圖看出電壓、電流的的三相不平衡度很小遠(yuǎn)低于不平衡度限定值 2%，電壓、電流三相不平衡度在允許的范圍內(nèi)沒有報警。 圖 三相不平衡度測量運行界面（含噪聲正弦波） 從圖 的波形圖看出三相電壓不平衡度為 2%~12%之間，三相電流不平衡度為 2%~12%之間，超出三相不平衡度限定值 2%是時，電壓、電流三相不平衡度越界報警。三相電壓 信號為標(biāo)準(zhǔn)正弦信號時運行界面如圖 所示。頻率偏差很小，在頻率偏差允許的范圍內(nèi)沒有報警。 圖 電壓與頻率偏差測量運行界面（含噪聲正弦波） 從圖 的波形圖看出電壓偏差在 2%~10%之間，超過了電壓偏差的允許值時發(fā)生報警。 電壓波動仿真結(jié)果 及 分析 電壓波動測量的運行界面，界面左邊為電壓波形圖可以看出電壓波動的情況，界面右邊為三相電壓波動、電壓波動限定值及采樣周期的設(shè)定、電壓波動越界報警。 圖 電壓波動測量運行界面（標(biāo)準(zhǔn)正弦波） 從圖 的波形圖看出電壓基本沒有波動，三相波動值接近 0 沒有報警。 圖 電壓波動測量運行界面（含噪聲正弦波） 從圖 波形圖看出電壓發(fā)生了波動，從三相電壓波動值看出超過了電壓波動的限定值，發(fā)生越界報警。mlcAv,fPb20*jZTxMI:EYB() 6 總結(jié)與展望 本課題針對目前傳統(tǒng)儀器在電能質(zhì)量參數(shù)測量過程中存在的弊端，設(shè)計了基于虛擬儀器的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量監(jiān)測與分析系統(tǒng)。 總結(jié) 傳統(tǒng)的電力參數(shù)測量系統(tǒng)以硬件為核心集成各種測量儀器，體積龐大、功能模塊固定、擴(kuò)展性差、升級維護(hù)復(fù)雜，更改時間長、維護(hù)成本高。在虛擬儀器系統(tǒng)中，軟件是整個儀器系統(tǒng)的關(guān)鍵， 使用者 可以通過修改軟件的方法，方便地改變系統(tǒng)的功能，增減系統(tǒng)的規(guī)模，大幅降低了生產(chǎn)成本，提高儀器性能 。軟件部分設(shè)計了整體框架，實現(xiàn)了檢測系統(tǒng)各模塊的功能，具體成果包括下面幾部分： 對電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行了研究，深入分析了其測量原理，提出了基于虛儀器技術(shù)的電能質(zhì)量參數(shù)檢測系統(tǒng)的總體 結(jié)構(gòu)。 在檢測系統(tǒng)的顯示面板上，采用同屏選擇顯示技術(shù)，實現(xiàn)了在有限的顯示屏上顯示盡可能多的信息，使其直觀易用，測試結(jié)果表明系統(tǒng)能夠完成對電能質(zhì)量參數(shù)的分析和處理，且具有較高的精度，完全滿足實際的要求。 論文只對結(jié)果進(jìn)行顯示，并沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，對基于虛擬儀器的數(shù)據(jù)庫存儲還需要進(jìn)一步研究。 Opinos adugethry39。512. [3] 肖先勇，楊洪耕，劉俊勇．電能質(zhì)量問題的研究和技術(shù)進(jìn)展 (七 )：電力市場環(huán)境下的電能質(zhì)量問題 [J].電力自動化設(shè)備， 2020， 24(4)： 14． [4]肖湘寧，許永海 .電能質(zhì)量問題剖析 [J].電網(wǎng)技術(shù)， 2020,25（ 3）： 6669. [5]肖湘寧，韓民曉，徐永海等 .電能質(zhì)量分析與控制 [M].中國電 力出版社，2020. [6]周航 .電能質(zhì)量及其測量系統(tǒng)綜述 [J].陜西電力， 2020,34（ 1） . [7]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局 , 電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差（ GB/T123252020） .中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 , 2020. [8]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局 , 電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率允許偏差（ GB/T159451995） .中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 , 1995. [9]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局 ,電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波（ GB/T145491993） .中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 , 1993. [10]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局 ,電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度（ GB/T155431995） .中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 , 1995. [11]黃學(xué)文，周繼泉 .虛擬儀器技術(shù)的現(xiàn)狀與前景 [J].電測儀表， 2020,4（ 466）： 58. [12]林海雪 .電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)講座（ 1）供電電壓偏差標(biāo)準(zhǔn) [J].大眾用電，2020，（ 10） . [13]林海雪 .電力系統(tǒng)的三相不平衡 [M].北京，中國電力出版社， 1998:118. [14]吳竟昌 .供電系統(tǒng)諧波 [M].北京 :中國電力出版社 ,1998:15. 參考文獻(xiàn) 33 [15]朱更輝，向?qū)W軍 .基于 的諧波測量技術(shù) [J].淮陰工學(xué)院學(xué)報，2020，（ 2）； 1719. [16] 蔡邠 .電力系統(tǒng)頻率 [M].北京 ,中國電力出版社， 1998. [17]廖澤龍 .電能質(zhì)量綜合測試系統(tǒng)設(shè)計 [J].電網(wǎng)技術(shù) ,2020,24:4244 [18]Wang Xiao, Han Yan, Mao Wandui, etal. The engine performance Labview virtual instrument test system design [J]. Microputer Information, 2020, 7:4547. [19]朱永強(qiáng) .基于虛擬儀器的電能質(zhì)量實時監(jiān)測分析系統(tǒng)研究 [D].重慶大學(xué)碩士論文 ,2020. [20]王霄樺 .基于 Labview 和 Web 的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng) [D].上海交通大學(xué)碩士論文 ,2020. [21]焦增超 .基于虛擬儀器技術(shù)的電能質(zhì)量檢測 [D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士論文 ,2020. [22]楊永山 .基于虛擬儀器的電能質(zhì)量綜合監(jiān)測系統(tǒng) [D].山東大學(xué)碩士論文 , 2020. Opinos adugethry39。感謝我的家人對我大學(xué) 四 年學(xué)習(xí)的默默支持；感謝我的母校給了我在大學(xué) 四 年深造的機(jī)會，讓我能繼續(xù)學(xué)習(xí)和提高；感謝老師和同學(xué)們 四 年來的關(guān)心和鼓勵。 這次畢業(yè)論文設(shè)計我得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師對我的關(guān)心和支持尤為重要。老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)， 同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高