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基于labview的电能质量监测系统软件设计_大学毕业设计.docx
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基于labview的电能质量监测系统软件设计_大学毕业设计.docx
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摘 要
随着新型电力负荷迅速发展对电能质量提出了更高的要求,以及电力网逐步实行
商业化运营,电力用户的需求成为供电企业优先考虑的问题,电网电能质量问题引起
了供电企业和用户的高度重视。研究电能质量的监测方法,找出引起电能质量降低的
原因具有重要的理论和工程价值。
近年来,计算机技术、通信技术以及测试测量技术的不断发展推动了虚拟仪器技
术的不断发展。NI 公司的 LabVIEW 软件具有丰富的软件功能、简单的硬件结构、高
度的智能化等特点,是当今最完善、影响力最大的一种图形化编程语言,在测量领域
中处于领先地位。
本设计说明书给出并设计了基于 LabVIEW 平台的电能质量监测系统。本设计说
明书首先阐述了电力系统中常用的电能质量监测技术的现状,以及本设计研究的主要
内容及意义。然后,对国家电能质量的标准进行了介绍,总结各项电能指标的计算方
法,作为系统设计的依据。并针对 LabVIEW 软件中的一些概念和使用到的 VI 进行
了介绍。随之,根据国家电能质量标准,设计电能质量的监测系统,使用 LabVIEW2012
实现电压谐波分析、电压偏差、频率的偏差的分析计算和显示,并把监测结果上传至
数据库。最后,就该系统在实际运行中存在的不足做出总结,对系统的改进提出建议,
指出论文的进一步研究工作展望与设想。
关键词:LabVIEW 电能质量 电能质量监测系统
Abstract
With new power load which puts forward higher requirements rapidly developing and
power network gradually carrying out commercial operation, power consumers’ demand
becomes the prior consideration of the power supply enterprise. Power quality is an
essential concern by electrical utilities and customers. Research on the power quality
monitoring and analysis method is of great value in both theory and practice.
In recent years, the development of computing technology, communication
technology and measuring technique leads to virtual instrument technical progress. The
LabVIEW of National Instruments company, which is an advanced technology in the
measurement field, possesses perfect software function, simple hardware configuration as
well as high intelligence and it is a graphical programming language of the most complete,
the greatest influence.
This dissertation proposes a design of the power quality monitoring system based on
LabVIEW technique. To begin with, the paper indicates the existent problems for the
technology of power quality monitoring, including its actuality and development tendency,
as well as the research content and significance. Secondly, the paper describes the national
power quality standards, and summing up the calculation method which is about the power
quality’s parameter. And then, the paper is focus on the V1 which was used and the
concepts of the LabVIEW software. According to the national power quality standards, the
power quality monitoring system has been designed by the LabVIEW2012 software. The
system could analyze and display the parameter of the harmonic analysis, the deviation of
supply voltage and the deviation of frequency, and pass the data to the access. In the end,
the concluding part discusses the prospects of the system and summarizes the deficiencies
in the actually operating. The possible improvement of the system is also discussed.
Key words: LabVIEW power quality power parameters monitoring system
目 录
第 1 章 绪论.........................................................................................................................3
1.1 引言........................................................................................................................3
1.2 课题研究背景及意义............................................................................................3
1.3 国内外研究现状....................................................................................................3
1.4 本设计主要工作....................................................................................................3
第 2 章 电能质量指标及测量方法.....................................................................................3
2.1 概述........................................................................................................................3
2.2 供电电压允许偏差................................................................................................3
2.2.1 电压偏差的产生原因及危害......................................................................3
2.2.2 国标中的规定及计算方法..........................................................................3
2.3 电力系统频率偏差................................................................................................3
2.3.1 频率偏差的危害..........................................................................................3
2.3.2 国标中的规定及计算方法..........................................................................3
2.4 公用电网谐波........................................................................................................3
2.4.1 电网谐波的危害..........................................................................................3
2.4.2 国标中的规定及计算方法..........................................................................3
2.5 电压波动和闪变....................................................................................................3
2.5.1 电压波动和闪变的产生及危害..................................................................3
2.5.2 国标中的规定及计算方法..........................................................................3
2.6 三相电压允许不平衡度........................................................................................3
2.6.1 三相不平衡产生的原因及危害..................................................................3
2.6.2 国标中的规定及计算方法..........................................................................3
2.7 本章小结................................................................................................................3
第 3 章 软件开发环境介绍.................................................................................................3
3.1 虚拟仪器的介绍....................................................................................................3
3.2 LabVIEW 软件介绍 ..............................................................................................3
3.3 电能质量检测 VI...................................................................................................3
3.4 数据通信 VI...........................................................................................................3
3.5 本章小结................................................................................................................3
第 4 章 系统软件设计.........................................................................................................3
4.1 电能质量监测系统总体结构................................................................................3
4.2 数据传输模块的设计............................................................................................3
4.3 数据分析模块的设计............................................................................................3
4.3.1 电压偏差测量模块......................................................................................3
4.3.2 频率偏差模块..............................................................................................3
4.3.3 电压谐波分析模块......................................................................................3
4.3.4 三相不平衡度分析模块..............................................................................3
4.3.5 电压波动和闪变的测量模块的设计..........................................................3
4.3.6 功率测量模块..............................................................................................3
4.3.7 测量模块整体 VI.........................................................................................3
4.4 主控模块设计........................................................................................................3
4.5 本章小结................................................................................................................3
第 5 章 结论与展望.............................................................................................................3
5.1 结论........................................................................................................................3
5.2 展望........................................................................................................................3
参考文献................................................................................................................................3
致谢........................................................................................................................................3
附录 A 外文资料翻译........................................................................................................3
附录 A.1 英文原文.....................................................................................................3
附录 A.2 中文翻译...................................................................................................50
附录 B 数据分析模块总框图 ..........................................................................................56
1
第 1 章 绪论
1.1 引言
现代社会中,电能是一种最为广泛使用的能源,其应用程度成为一个国家发展水
平的主要标志之一
[1]
。随着科学技术和国民经济的发展,对电能的需求量日益增加,
同时对电能质量的要求也越来越高。使得电能质量问题日益紧迫的摆在了我们的面前。
有关电能质量问题的研究已经引起了各国电力工作者的高度重视,得到了普遍的关注
和深入的讨论,无论在理论上还是在实践中,都有许多值得深入研究的问题
[2]
。
1.2 课题研究背景及意义
电能质量问题关系到国民经济的方方面面,涉及到电力、铁道、冶金、化工、IT
等诸多行业的发展,从20世纪80年代以来,伴随着高技术的新型电力负荷迅速发展以
及它们对电能质量不断提出的更高要求,电能质量问题得到了普遍的关注和深入的讨
论。其原因归纳起来有以下二个方面
[3]
:
(1)现代电力系统中用电负荷结构发生了重大变化,具有非线性、冲击性以及不
平衡用电特性的负荷(如电弧炉、电气化铁路、整流装置等)迅速发展,很大程度上削
弱和干扰了电网的经济运行;
(2)为了提高劳动生产率和自动化水平,大量基于计算机系统的控制设备和电子
装置投入使用,这些装置对电能质量问题非常敏感。
随着经济的发展和工业管理体制的转变,电力网逐步实行商业化运营,电力用户
的需求己成为优先考虑的问题。这大大促进了电能质量标准化的进程和对电能质量的
监督和管理。为了规范电能质量的检测管理,建立规范的电力市场。1988年,我国电
力工业部为了加强电网电能质量管理工作,曾颁布执行了《电网电能质量技术监督管
理规定》,提出了“谁干扰,谁污染,谁治理”的原则,并指出保证电网安全、稳定、
经济、优质运行,全面保障电能质量是电力企业和用户共同的责任和义务。因此电能
质量监测对于电力企业、电力用户以及改善电能质量都有重要意义。参照 IEC 标准
和 IEEE 标准,联系我国电力系统实际情况,我国相继颁布了有关电能质量的五项标
准即供电电压偏差、电压波动和闪变、公用电网谐波、三相不平衡度以及频率偏差等,
要求各级供电部门和用户按照该标准供电。利用测控领域中最先进的虚拟仪器技术研
制一种电能质量监测系统,实时监测电能质量对于保证电力系统运行的经济性、安全
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oligaga
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