电能质量监测装置的设计

论文摘要

随着电网规模的扩大和现代科学技术的发展,电能质量显得越来越重要。这包含两方面的内容:一方面,造成电能质量问题的因素不断增长,如以电力装置为代表的非线性负荷的使用、各种大型用电设备的启停等造成大量电能问题。另一方面,各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及,如高性能家用电器、办公设备、精密试验仪器、精密生产过程的自动控制设备等,对电能质量的要求越来越高,从目前的现状看,可以说电能质量问题已成为严重威胁电力网及国民经济的安全、经济、高效运行的问题,并影响产品质量和人民日常生活的生活质量。本文综述了电能质量问题的定义、分类和电能质量国家标准、归纳了各项电能质量技术指标的测量原理和计算分析方法,为电能质量监测装置的研制提供了理论依据和算法。本文设计了新型的基于图形界面的电能质量监测装置,以配电系统图为主要的操作界面,不同于以往的以对话框为主的用户界面,人机交互性好,操作直观、简便。采用了先进的数字信号处理技术和计算机技术,分析了电能质量监测装置设计中的各种问题及解决方法,介绍了软件系统中数据采样、数据处理、人机交互和数据管理的功能和实现,详细说明了如何利用多线程的编程方法和双缓冲区的数据交换方式,进行对电能质量各个指标的实时监测、记录和分析。测试结果表明该电能质量监测装置设计正确、运行稳定、测量精度高、它可实现长期运行、录波、实时测量分析、历史数据管理等功能,与传统的仪器相比,具有功能齐全、精度高、操作简单、数据处理能力强以及图形报表输出等优点,可为电力的生产、运行和管理部门提供丰富、完整的实测记录资料也为电力技术工作者选用补偿方式和装置提供了参考依据

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电能质量的基本问题
• 1.2.1 电能质量的定义
• 1.2.2 电能质量的分类
• 1.3 电能质量的主要国家标准
• 1.4 电能质量研究现状和发展方向
• 1.4.1 电能质量监测方式及监测点的设置
• 1.4.2 电能质量的内容和分析方法
• 1.4.3 电能质量监测现状
• 1.4.4 电能质量监测的发展方向
• 1.5 本文的主要研究背景及工作内容
• 第二章 电能质量问题及其理论基础
• 2.1 供电电压允许偏差
• 2.2 电力系统频率允许偏差
• 2.3 谐波
• 2.4 三相电压不平衡度
• 2.5 电压波动与闪变
• 第三章 谐波测量原理与故障分析
• 3.1 谐波测量的实现原理
• 3.1.1 离散傅立叶变换DFT谐波分析原理
• 3.1.2 快速傅立叶变换FFT原理
• 3.1.3 FFT谱分析的误差及本装置改善措施
• 3.1.4 频率跟踪法减少频谱泄露
• 3.2 谐波故障分析
• 3.2.1 并联谐振对谐波的放大
• 3.2.2 串联谐振对谐波的放大
• 第四章 电能质量监测装置的硬件结构设计
• 4.1 电能质量监测装置的总体结构
• 4.2 互感器的选择
• 4.2.1 仪用互感器
• 4.2.2 仪用互感器的精度
• 4.2.3 本装置中辅助互感器的选用
• 4.3 信号调理电路的原理
• 4.3.1 信号的放大和衰减
• 4.3.2 信号的隔离
• 4.3.3 信号的滤波
• 4.4 开关量接口板
• 4.5 数据采集
• 4.5.1 数据采集的过程
• 4.5.2 数据采集系统的过程和基本概念
• 4.5.3 数据采集换算关系
• 4.6 工控计算机
• 第五章 电能质量监测装置的软件结构与实现
• 5.1 软件主要技术指标及功能
• 5.1.1 主要技术指标
• 5.1.2 主要功能
• 5.1.3 图形输出
• 5.1.4 报表输出
• 5.2 软件总体设计及流程
• 5.3 电能质量指标计算
• 5.3.1 电网频率测量
• 5.3.2 谐波测量仿真
• 5.3.3 电压偏差的实现
• 5.3.4 功率计算
• 5.3.5 三相不平衡度的实现
• 5.3.6 电压波动与闪变的实现
• 5.4 软件设计中的类设计
• 5.5 数据结构
• 5.6 用户界面设计
• 5.7 测试与分析
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 符号表
• 参考文献
• 硕士期间发表论文
• 致谢
• 附录1
• 附录2