畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文題 目： 基于 labview 的電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 河南城建學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣及其自動(dòng)化 姓 名： XXX 學(xué) 號(hào)： 0914113 指導(dǎo)老師： XXX 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘要摘要在電力系統(tǒng)中由于電力設(shè)備不可能達(dá)到絕對(duì)的線性化，一些非線性設(shè)備的使用是必不可少的，正是由于非線性設(shè)備的使用才使電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波，并且情況也越來(lái)越嚴(yán)重。對(duì)電網(wǎng)諧波含量進(jìn)行嚴(yán)密的測(cè)量是分析和控制電網(wǎng)諧波含量的重要手段。虛擬儀器技術(shù)在電力系統(tǒng)中具有很高的應(yīng)用前景。Labview 在數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、網(wǎng)絡(luò)通信等方面的優(yōu)點(diǎn)更為突出。虛擬儀器的本質(zhì)是利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬系統(tǒng)各項(xiàng)功能。Labview 是一種功能非常強(qiáng)大的虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它不僅將高速發(fā)展起來(lái)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)和測(cè)試技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，而且為儀器的發(fā)展提供了一條嶄新的道路。Labview 在諧波分析檢測(cè)系統(tǒng)中提供了一個(gè)可靠而有效的途徑。在 Labview 的檢測(cè)過(guò)中通過(guò)對(duì)電網(wǎng)諧波信號(hào)的仿真模擬，來(lái)觀察諧波的特性。在本文中主要論述了諧波產(chǎn)生的原因，諧波的危害，抑制諧波的方法，電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量的基本規(guī)定，labview 的概念，特點(diǎn)，各個(gè)仿真控件的介紹等等。為更好的應(yīng)用 labview 技術(shù)完成諧波檢測(cè)，最終使用 Labview8.5 軟件來(lái)進(jìn)行諧波的模擬仿真。關(guān)鍵詞：LABVIEW,諧波分析,傅里葉變換河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） AbstractIAbstractDue to power equipment in power system is unlikely to be absolute linearization, the use of some nonlinear devices when necessary, it is because of the use of nonlinear devices to power grid harmonics, and is also more serious.Tight for harmonic content measurement is an important means of analysis and control of power grid harmonic content.Virtual instrument technology has the very high application prospect in the power system.labview in data acquisition, signal processing, network communication etc. Advantage is more outstanding.The essence of virtual instrument is using computer to simulate the system functions.labview is a very powerful virtual instrument development platform, it will not only high speed development of computer technology, electronic technology, communication technology and testing technology organically, and for the development of instrument provides a new path.labview in harmonic analysis detection system provides a reliable and effective way.In labview tested through the simulation of power grid harmonic signal, to observe the characteristics of harmonic.In this article mainly discusses the cause of harmonic, harmonic harm, the methods to restrain the harmonics, the basic rules of power quality in power system, the concept of labview, characteristics, the introduction of various simulation control and so on.For better application of labview complete harmonic detection technology, finally use labview8.5 software for simulation of harmonicKey words: LABVIEW, Harmonic analysis,The Fourier transform河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目錄II目錄摘要 .IAbstract.II目錄 .III緒論 .11 設(shè)計(jì)任務(wù) .21.1 設(shè)計(jì)題目 .21.2 設(shè)計(jì)要求 .21.3 設(shè)計(jì)目的 .22 電網(wǎng)諧波 .32.1 諧波的定義與特性 .32.2 諧波的傅里葉算法 .42.3 諧波的分析 .52.4 諧波產(chǎn)生的原因 .62.5 諧波的危害 .72.6 諧波的標(biāo)準(zhǔn) .82.7 諧波的抑制方法 .93 虛擬儀器 .103.1 虛擬儀器的概述 .103.2 虛擬儀器的程序設(shè)計(jì)原理 .113.3 虛擬儀器的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) .123.4 虛擬儀器的結(jié)構(gòu) .134LABVIEW.154.1LABVIEW 功能 .154.2LABVIEW 特點(diǎn) .154.3LABVIEW 構(gòu)成 .164.4Labview 的應(yīng)用 .185 程序模塊 .195.1 正弦波形模塊 .195.2 信號(hào)連接模塊 .205.3 諧波失真分析模塊 .215.4 波形圖模塊 .225.5 整體的程序框圖模塊 .235.6 前面板模塊 .246 運(yùn)行結(jié)果及分析 .25結(jié)論 .26參考文獻(xiàn) .27致謝 .28河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 緒論III緒論隨著科學(xué)的發(fā)展，電在人們生活中的地位越來(lái)越重要。電力的發(fā)展是一個(gè)國(guó)家重要的部分。由于發(fā)展的需要，電網(wǎng)在一些方面受到人們的關(guān)注。于是更多的問(wèn)題就出現(xiàn)了，電網(wǎng)諧波的出現(xiàn)是不可避免的。本設(shè)計(jì)的目的是用虛擬儀器來(lái)檢測(cè)電網(wǎng)諧波的畸變率。利用 labview 仿真技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)程序框圖，從而觀察諧波的畸變情況。在本文中利用傅里葉級(jí)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)諧波的表達(dá)方式。利用labview 仿真軟件對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行模擬。在論文中還進(jìn)一步討論諧波的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)國(guó)家對(duì)不同等級(jí)電網(wǎng)電壓的要求，不同等級(jí)的電網(wǎng)諧波的允許畸變值是不同的，在此前提下采取相關(guān)的預(yù)防措施。在本次課程設(shè)計(jì)中的基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)labview 仿真軟件。通過(guò)本次設(shè)計(jì)了解仿真軟件的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。熟悉掌握虛擬軟件的基本操作后，開(kāi)始用這個(gè)仿真軟件搭建程序框圖。在此需要強(qiáng)調(diào)說(shuō)明的問(wèn)題是此次仿真不是用編程語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行，而是通過(guò)查找器件，然后把器件連接起來(lái)進(jìn)行電網(wǎng)的諧波仿真。設(shè)計(jì)程序框圖后，通過(guò)對(duì)輸入的控制來(lái)觀察結(jié)果。結(jié)果出現(xiàn)后，通過(guò)對(duì)比分析來(lái)說(shuō)明是否和理論值相同。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)任務(wù)41 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 設(shè)計(jì)題目基于 Labview 的電網(wǎng)諧波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1.2 設(shè)計(jì)要求1.熟悉諧波測(cè)量的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；2.確定信號(hào)的輸入方式、信號(hào)采集頻率；3.確定測(cè)量諧波所用的方法和測(cè)量程序的結(jié)構(gòu)；4.確定系統(tǒng)的前面板和測(cè)量結(jié)果的表達(dá)形式；5.仿真檢驗(yàn)程序是否正確；6.寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).1.3 設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)目的使學(xué)生熟悉基于 PC 的測(cè)量系統(tǒng)的組成及實(shí)現(xiàn)。掌握基于Labview 虛擬儀器的基本概念和圖形化編程語(yǔ)言的基本知識(shí)；掌握 Labview 在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理等方面的基礎(chǔ)及實(shí)際。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)任務(wù)52 電網(wǎng)諧波2.1 諧波的定義與特性我們通常把頻率為基波頻率的整數(shù)倍的正弦波分量稱(chēng)為諧波。由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍，也常稱(chēng)它為高次諧波。而諧波的表示方法一般用式1.1 來(lái)表示即：（式)sin()cos()( 0010 thwBthAtfh1.1）在三相對(duì)稱(chēng)的電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)諧波具有對(duì)稱(chēng)性，相序性，獨(dú)立性的特點(diǎn)。1:在三相對(duì)稱(chēng)電網(wǎng)中的諧波對(duì)稱(chēng)性又可以分為：電網(wǎng)諧波的奇對(duì)稱(chēng)，在用展開(kāi)的傅里葉級(jí)數(shù)時(shí)，它的表達(dá)式中不會(huì)出現(xiàn)余弦相，其顯著的特點(diǎn)是 ；)(tftf電網(wǎng)諧波的偶對(duì)稱(chēng)，其特點(diǎn)是 ，展開(kāi)為傅里葉級(jí)數(shù)時(shí)沒(méi)有正弦)(tf相；電網(wǎng)諧波的半波對(duì)稱(chēng)，其特點(diǎn)是 ，沒(méi)有直流分量且偶次)(2/tfTtf諧波（2,4,6.）被抵消；2:電網(wǎng)諧波的相序性中在展開(kāi)的諧波傅里葉級(jí)數(shù)表達(dá)式中可以得到：電網(wǎng)諧波的基波以及 4 次,7 次.諧波是正序的；2 次，5 次，8 次.諧波是負(fù)序的；3 倍數(shù)次（3 次，6 次，9 次.）諧波是零序的；3:平衡電力系統(tǒng)中的線性網(wǎng)絡(luò)對(duì)不同諧波的響應(yīng)是相互獨(dú)立的，這個(gè)性質(zhì)使得我們可以將各次諧波分別進(jìn)行處理。于是，我們可以通過(guò)搭建相同的電路，在不同的電路中得到各個(gè)諧波的電流和電壓值，然后在把各個(gè)諧波相加，從而得到總諧波的響應(yīng)。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)任務(wù)62.2 諧波的傅里葉算法在本次電力系統(tǒng)電網(wǎng)諧波檢測(cè)設(shè)計(jì)中采用了傅里葉算法對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)傅里葉算法可以快速的檢測(cè)出諧波畸變率。交流的電氣量傅里葉展開(kāi)式如下：)sin(cossin)( 1210 0 nnann wtAwtawtbtX 式（2.1）在式中 為直流分量:0aTtdtXa)(20為余弦分量幅值:nTtn tnw)cos()2為正弦分量幅值:nbTtn dtXb)i()2W 為角頻率,W=2/T:為各頻率分量幅值:nA2nnbaA為各頻率的相位: )/(t1而本次設(shè)計(jì)中相位為零，各個(gè)諧波的幅值和頻率可以根據(jù)自己情況而設(shè)置。利用傅里葉方法在電網(wǎng)諧波設(shè)計(jì)中以電壓為基礎(chǔ)，進(jìn)行諧波的檢測(cè)。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)任務(wù)72.3 諧波的分析在分析和研究電網(wǎng)諧波時(shí)，有很多方式可以用來(lái)計(jì)算和測(cè)量電網(wǎng)諧波，但人們更喜歡采用傅里葉變換來(lái)表達(dá)和計(jì)算電網(wǎng)諧波。這是由于傅里葉級(jí)數(shù)用各個(gè)正弦函數(shù)表示了諧波，使我們更加清楚的了解諧波的特性。在測(cè)量電網(wǎng)中的諧波時(shí)為了測(cè)量的精確度，我們往往會(huì)使傅里葉級(jí)數(shù)中的 N 盡量的大些，因此計(jì)算量也非常大。分析電力系統(tǒng)諧波的主要目的是測(cè)量電力系統(tǒng)中高次諧波的含有量，包括電網(wǎng)中各次諧波的相位、幅值和頻率，畸變波形的周期電流、電壓的有效值。諧波和基波的幅值比例被稱(chēng)為總諧波畸變率即 THD。在電力系統(tǒng)中測(cè)量基波的頻率和幅值也是必不可少的。在電網(wǎng)諧波的測(cè)量時(shí)并不是只測(cè)量諧波的電壓幅值，電流幅值以及諧波的頻率，相位的大小，我們往往還測(cè)量了諧波的有功功率，無(wú)功功率，視在功率和功率因數(shù)等等。我們也可以通過(guò)這些來(lái)檢測(cè)電網(wǎng)中的諧波含有量。但是為了簡(jiǎn)單，方便，我們往往采用電網(wǎng)諧波的電壓或電流的幅值來(lái)對(duì)諧波進(jìn)行分析。以下是我們常用的表達(dá)式來(lái)表示電網(wǎng)諧波的畸變情況：第 N 次諧波電壓的含有率： （式%10UNHR2.2）第 N 次諧波電流的含有率: （式1IN2.3）總的諧波畸變率又可以用電壓畸變率和電流畸變率來(lái)表示。電壓畸變率： （式%102UTHDnN2.4）電流畸變率： （式102In2.5）河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)任務(wù)82.4 諧波產(chǎn)生的原因電力系統(tǒng)中諧波產(chǎn)生的根本原因是由于電力系統(tǒng)中某些特殊的用電設(shè)備例如：大功率整流器、變頻器、節(jié)能燈等等。在電力系統(tǒng)中正是由于這些設(shè)備的使用才使電網(wǎng)中出現(xiàn)諧波，因?yàn)檫@些設(shè)備在制作的過(guò)程中他們的物理特性不是絕對(duì)的線性化。他們往往在使用的過(guò)程會(huì)發(fā)生變化，造成加在設(shè)備兩端的電壓與電流不成正比。于是這些設(shè)備不僅吸收了電網(wǎng)中提供的正常的能量，還增加了額外的負(fù)擔(dān)。正是由于設(shè)備的非線性，才使電網(wǎng)的波形發(fā)生畸變，從而使電網(wǎng)的電壓或電流發(fā)生突變或失真。在隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，作為諧波的源頭即非線