摘要摘要傳統(tǒng)的電能質(zhì)量參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)以硬件為核心，功能單一、成本高，已經(jīng)無法滿足日益復(fù)雜的、多參數(shù)的測(cè)試要求。近年來，隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的測(cè)試?yán)碚摵头椒?、新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，測(cè)量儀器的功能和使用發(fā)生了質(zhì)的變化,其中最顯著的一點(diǎn)就是虛擬儀器的出現(xiàn)與發(fā)展。虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)試測(cè)量儀器技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、可自定義儀器功能、數(shù)據(jù)處理和分析功能強(qiáng)大的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)管理和圖形化顯示等功能。因此，本論文通過分析國內(nèi)外電能質(zhì)量測(cè)試裝置的發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)目前電能質(zhì)量測(cè)試過程中所遇到的問題，研究開發(fā)出一種基于虛擬儀器的穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量分析與檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出電網(wǎng)頻率、頻率偏差、電壓偏差、三相不平衡度、電壓波動(dòng)、電網(wǎng)諧波等電能質(zhì)量參數(shù)，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，將分析結(jié)果實(shí)時(shí)的顯示出來。論文首先簡要地介紹了虛擬儀器的概念及構(gòu)成，針對(duì)電能質(zhì)量檢測(cè)的研究現(xiàn)狀，論述了將虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用于電能質(zhì)量檢測(cè)的必要性，介紹了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。其次，論文介紹了電能質(zhì)量參數(shù)測(cè)量原理，對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及檢測(cè)作了詳細(xì)的闡述。軟件實(shí)現(xiàn)方面，首先對(duì)虛擬儀器開發(fā)平臺(tái)Labview及其編程語言作了簡要介紹，然后詳細(xì)論述了軟件總體結(jié)構(gòu)，對(duì)電能質(zhì)量參數(shù)測(cè)量的各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)作了詳細(xì)的說明，并對(duì)電能質(zhì)量參數(shù)的測(cè)量的結(jié)果進(jìn)行了分析。該測(cè)試系統(tǒng)具有擴(kuò)展性和復(fù)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，可以顯著提高電能質(zhì)量測(cè)試的自動(dòng)化程度。因此,使用虛擬儀器進(jìn)行研究、設(shè)計(jì)、測(cè)試將成為電力系統(tǒng)測(cè)試領(lǐng)域的一種趨勢(shì)。最后，就本系統(tǒng)在研究中存在的不足和需要完善的地方做了總結(jié)，指出課題的進(jìn)一步研究工作。關(guān)鍵詞：虛擬儀器，Labview,電能質(zhì)量，電壓波動(dòng)，三相不平衡度，諧波摘要AbstractThetraditionalPowerparametersmeasuringsystemmainlybasedonhardwareissingle-functionandhigh-budget,soitisunsuitablegraduallyforcomplicatedandmultiparametertest.Recentyears,withrapidprogressofelectronictechnologyandcomputertechnology,newtestingtheoryandmethod,newinstrumentstructureisappearing.Functionandapplicationofmeasuringinstrumentshaschangedalot.OnemarkedcharacteristicisappearanceanddevelopmentofVirtualInstrumentwiththeadvantageofsimplehardwarestructure,user-defined,powerfuldataprocessingandanalysisfunction.Besides,VirtualInstrumentcanachievethefunctionofhistorydatamanagementandgraphicalrepresentation.Therefore,byanalyzingthestatusofpowerqualitytestingsethomeandabroad,inconnectionwiththeproblemsbeingfilledacrossduringtestingofpowerquality,apowerqualitytestingsystembasedonVirtualInstrumentisstudiedandexploitedinthisthesis.Thetestingsystemcanmeasurepowerqualityparameter,suchasfrequency,frequencydeviation,voltagedeviation,andthree-phasedegreeofunbalance,voltagehuntingandharmonic.Theseparametersalsocanbeanalyzedreal-timeandbedisplayedinrealtime.Firstly，basicconceptionandstructuredevelopmentofVirtualInstrumentareintroducedgenerally，withstudystateofVirtualInstrumentandpowerqualitytesting,thenecessitythatmakesVirtualInstrumenttechnologyapplytopowerqualitytestingisexposited.Then,grossstructuresofthetestingsystemareintroduced.Secondly,themeasurementprincipleofpowerqualityparametersareintroduced,thedetectionsystemdesignandtestingweredescribedindetail.Insoftwarepart,developmentplatformLabviewandprogramming摘要languageareintroduced,discussedtotalsoftwarestructure,themeasurementofpowerqualityparametersofeachmodulearedetailedinstructionsonimplementation,andperformsanalysisofpowerqualityparametersmeasurementresults.Thistestingsystemhasmanycharacteristics,suchasgoodexpansibility,strongreusability,anditcandramaticallyimprovetheautomationofpowerqualitytesting.Forthisreason,itwillbeatrendthatusingVirtualInstrumenttostudying,designingandtestingintestareaofpowersystem.Atlast,theshortageandsomeaspectsneededimprovingofthesystemaregiven.Theoutlookoffutureresearchisputforward,too.Keywords：Virtualinstrument,Laboratoryvirtualinstrumentengineeringworkbench,Powerquality，Voltagefluctuation,three-phaseunbalance,harmonic緒論目錄1.緒論.11.1研究背景和研究意義.11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展.21.2.1電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).21.2.2電能質(zhì)量研究現(xiàn)狀及發(fā)展.31.3虛擬儀器概述.41.4虛擬儀器技術(shù)用于電能質(zhì)量測(cè)試的必要性.61.5本文的主要工作.62測(cè)量原理及系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì).82.1電能質(zhì)量基本概念.82.2電能質(zhì)量分類.82.3電能質(zhì)量參數(shù)測(cè)量原理.92.3.1電壓偏差.92.3.2三相不平衡度.102.3.3諧波.122.3.4電壓波動(dòng).142.3.5頻率偏差.142.4系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu).153.系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn).173.1電壓電流傳感器.173.2數(shù)據(jù)采集卡.184.系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì).194.1虛擬儀器開發(fā)工具Labview介紹.194.2系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu).204.3電能質(zhì)量測(cè)量模塊.214.3.1基本參數(shù)測(cè)量模塊.214.3.2電壓偏差測(cè)量模塊.214.3.3三相不平衡度測(cè)量模塊.224.3.4諧波測(cè)量模塊.224.3.5電壓波動(dòng)測(cè)量模塊.234.3.6頻率偏差測(cè)量模塊.244.3.7三相頻譜測(cè)量模塊.24緒論5仿真結(jié)果及分析.265.1基本參數(shù)仿真結(jié)果及分析.265.2三相頻譜仿真結(jié)果及分析.275.3電網(wǎng)諧波仿真結(jié)果及分析.275.4三相不平衡度仿真結(jié)果及分析.285.5電壓與頻率偏差仿真結(jié)果及分析.285.6電壓波動(dòng)仿真結(jié)果及分析.296總結(jié)與展望.306.1總結(jié).306.2展望.31參考文獻(xiàn).32致謝.34附錄.錯(cuò)誤!未定義書簽。緒論11.緒論1.1研究背景和研究意義隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一方面，造成電能質(zhì)量1-3問題的因素不斷增長，如以電力電子裝置為代表的非線性負(fù)荷的使用、各種大型用電設(shè)備的啟停等，使電網(wǎng)中的諧波污染、三相電壓的不對(duì)稱性以及電壓波動(dòng)和閃變?nèi)遮厙?yán)重同時(shí)，由于上述負(fù)荷的存在，使得電力系統(tǒng)中的供電電壓即便是正弦波形，其電流波形也將偏離正弦波形而發(fā)生畸變。這種電能質(zhì)量的下降會(huì)給電力系統(tǒng)和用電設(shè)備帶來嚴(yán)重的危害。另一方面，各種復(fù)雜的、精密的、對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備不斷普及，人們對(duì)電能質(zhì)量及可靠性的要求越來越高上述問題的矛盾越來越突出，這使得電能質(zhì)量問題對(duì)電網(wǎng)和配電系統(tǒng)造成的直接危害和可能對(duì)人類生活和生產(chǎn)造成的損失也越來越大，電能質(zhì)量直接關(guān)系到國民經(jīng)濟(jì)的總體效益，電力部門不但要提高電能質(zhì)量滿足用戶的需要，還要加強(qiáng)電能質(zhì)量監(jiān)督管理4。與此同時(shí)，現(xiàn)代電網(wǎng)與負(fù)荷構(gòu)成出現(xiàn)了新的變化趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在5：1.電力系統(tǒng)擴(kuò)張與聯(lián)網(wǎng)逐漸形成，系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性和可靠性要求不斷提高。2.在保證電力系統(tǒng)一定的自然壟斷特性條件下，引進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，實(shí)施電力市場(chǎng)化營運(yùn)，強(qiáng)化環(huán)境保護(hù)意識(shí)與提高信息管理水平已經(jīng)勢(shì)在必行。3.當(dāng)代電力系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合更加緊密，采用高新技術(shù)以提高電力傳輸能力和實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的趨勢(shì)方興未艾。4.一方面，造成電能質(zhì)量問題的因素不斷增長。另一方面，各種復(fù)雜的、精密的、對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備不斷普及，使得對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量及其可靠性的要求越來越高。電能作為一種商品，如何保證和提高電能質(zhì)量，從而保證生產(chǎn)和生活緒論2的正常進(jìn)行，已成為國內(nèi)外電工領(lǐng)域迫切需要解決的重要課題之一6。從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的商品質(zhì)量這個(gè)普遍意義講，了解電能質(zhì)量，改善電能質(zhì)量是必不可少的。改善電能質(zhì)量的意義可概括為以下幾點(diǎn):1.是保證電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要條件，是電網(wǎng)運(yùn)行水平高低的重要標(biāo)志，同時(shí)也是電力企業(yè)用電管理水平考核的重要指標(biāo)。2.是提高國民經(jīng)濟(jì)總體效益、用電效益和改善電氣環(huán)境，以及工業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)保證。3.是面向電力市場(chǎng)、適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制強(qiáng)有力的手段。4.通過建立和健全電能質(zhì)量的全面管理，保障各行各業(yè)的正常用電秩序，為千家萬戶提供安全可靠的電能。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展1.2.1電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量問題并不是一個(gè)新的課題，早在60年代，國外就已經(jīng)開始認(rèn)識(shí)到電能質(zhì)量的重要性，并著手從事有關(guān)課題的研究，為了便于開展電能質(zhì)量工作，國際上制定了各種電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。IEEE制定了IEEE519電能系統(tǒng)諧波控制規(guī)范和要求，IEEE1159電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)推薦規(guī)范。在IEC61000標(biāo)準(zhǔn)系列中，制定了專門的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，主要有IEC61000-4-30電能質(zhì)量測(cè)量方法、IEC61000-4-7供電系統(tǒng)及其連接