基于虚拟仪器的电能质量监测与分析系统

论文摘要

优质的电能质量对国民经济发展和生产生活具有重要的意义,而目前日益恶化的电能质量问题已经成为电力部门和电力用户广泛关注的问题。因此,需要对电能质量参数进行实时的监测和分析,以评估电能质量的优劣,找出引起电能质量恶化的原因,为电力部门研究有效改善电能质量的措施提供基本支持。传统电能质量监测仪器功能单一、结构复杂、成本高,目前的监测方法和形式又存在诸多问题,已经不再适应目前对电能质量监测的日益复杂的要求。随着计算机技术、通信技术和测控技术的不断进步,于1986年问世的虚拟仪器技术逐渐发展成熟起来。LabVIEW图形化开发软件具有性能高、扩展性强、开发时间短、所需硬件结构简单等优点,广泛用于工程行业测控领域,极大缩短了产品开发周期,提高了生产效率。因此本文提出了利用虚拟仪器技术的优势开发电能质量监测和分析系统。该系统能够对电网主要参数包括电压、电流、频率、相位、功率、电网谐波、三相电压不平衡度等进行监测,并且具有一定的分析功能。它的特点是硬件结构简单、成本低、功能丰富,极大程度弥补了传统监测仪器和监测方法的不足。本文首先对电能质量监测的基本问题进行了研究,包括对电能质量参数进行监测的必要性,传统的电能质量监测理论和方法的缺点,利用虚拟仪器对电能质量进行监测的优势和可行性。然后对电能质量的主要指标,电压偏差、频率偏差、三相不平衡,重点是电网谐波等参数指标的数学模型及其数字化处理进行了深入研究,谐波分析采用了快速傅里叶变换法。制定了系统的软硬件设计方案,利用LabVIEW软件开发系统的各个功能模块,并对该系统进行了测试。最后对系统所做的研究和不足之处进行了总结,并对未来电能质量监测的发展方向做出了展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 引言
• §1-2 国内外电能质量监测的研究现状
• §1-3 虚拟仪器概述
• §1-4 论文的研究思路和主要内容
• 第二章 电能质量参数及其测量分析方法
• §2-1 电能质量指标
• §2-2 供电电压偏差
• 2-2-1 概念
• 2-2-2 电压偏差产生的原因和对电力系统的危害
• §2-3 公用电网谐波
• 2-3-1 谐波的概念
• 2-3-2 谐波产生的原因和危害
• §2-4 电力系统的频率偏差
• 2-4-1 频率偏差的概念
• 2-4-2 频率偏差产生的原因与危害
• §2-5 三相电压不平衡度
• 2-5-1 三相不平衡的概念
• 2-5-2 三相不平衡产生的原因和危害
• 2-5-3 含有零序分量的的三相系统
• 2-5-4 没有零序分量的三相系统
• §2-6 电压波动和闪变
• 2-6-1 电压波动和闪变的概念
• 2-6-2 电压波动产生的原因和危害
• §2-7 我国电能质量标准
• §2-8 电能质量参数的数字化实现
• 2-8-1 基本参数的数字化测量
• 2-8-2 频率测量
• 2-8-3 三相不平衡度的测量
• 第三章 谐波分析的理论基础与谐波分析中的问题
• §3-1 傅里叶分析
• 3-1-1 连续傅里叶变换
• 3-1-2 离散傅里叶变换
• 3-1-3 快速傅里叶变换
• 3-1-4 分析方法的选择
• §3-2 谐波参数测量原理
• §3-3 谐波分析中的问题
• §3-4 本章小结
• 第四章 基于虚拟仪器的电能质量监测与分析系统的总体设计
• §4-1 系统的总体结构
• 4-1-1 系统的硬件部分
• 4-1-2 系统的软件部分
• §4-2 系统的功能模块
• §4-3 本章小结
• 第五章 电能质量监测和分析系统的软件实现
• §5-1 图形化编程语言LabVIEW
• §5-2 系统的总体设计思路
• §5-3 电能质量参数分析系统的软件实现
• 5-3-1 登录界面
• 5-3-2 主界面
• 5-3-3 电压、电流有效值测量
• 5-3-4 功率测量模块
• 5-3-5 不平衡度及相角模块
• 5-3-6 谐波分析模块
• §5-4 本章小结
• 第六章 系统软件测试与数据分析
• §6-1 软件测试
• §6-2 数据分析
• 6-2-1 信号发生器测试分析
• 6-2-2 电网数据测试分析
• 结论和展望
• 参考文献
• 致谢