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基于虚拟仪器技术的电能质量检测系统的研究与开发

作　者: 王晓锋
导　师: 杨勇
学　校: 沈阳农业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 电能质量 稳态与暂态 虚拟仪器技术 NI-LabVIEW
分类号: TM711
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着我国国民经济的不断提高和产业技术水平的不断发展,国家电力网络的覆盖面积和规模也越来越大,国家和企业对电能质量的要求也随之加大,因为电能质量问题已经对人们的正常生活与工作造成了巨大的影响,其危害也越来越突出,电能质量问题已经成为我国电力部门和电力用户所关注的焦点。所以,目前国家电力系统部门的首要任务就是需要把工作重心放到提高和改善各种电能质量的问题上。然而,同时研究电能质量检测理论,构建电能质量的综合检测平台,即时有效的对电能质量各项指标进行检测与分析,才能保证我国电力系统部门为广大的人民群众和工厂企业提供更加经济、安全、稳定、可靠的生活用电和企业用电。通过电能质量检测报告与结果,电力系统部门不仅可以即时的发现电力系统存在的故障,还可以制定出即时的应对措施,避免一些电力事故。本文通过比较和分析国内外对电能质量各项问题研究的发展现状,并且根据我国颁布的各项电能质量标准,将电能质量问题划分为稳态电能质量问题与暂态电能质量问题两大方面,并对其理论原理、产生原因和解决方案进行了全面、深入的研究与讨论。在稳态电能质量方面,讨论了包括电压(电流)的频率、电压偏差度、谐波、三相不平衡度等；在暂态电能质量方面,讨论了包括电压骤升骤降,电压波动与闪变,瞬态振荡等。在此基础上,本文提出了将虚拟仪器技术应用到电能质量检测上来,并且使用了虚拟仪器工程设计软件LabVIEW并配合使用FLUKE 6100A功率标准源对各个电能质量问题和经典算法进行了一系列的模拟与仿真,最终研究与开发出一套综合的电能质量检测与分析系统平台。最后使用FLUKE功率标准源作为各种实际的扰动信号发生器和检测仪器,对此电能质量检测平台的功能与得出的结果进行一系列的实时检验与评估,证明了其各项检测功能的有效性与准确性。使用虚拟仪器技术来开发电能质量检测系统,具有界面友好、操作简便、计算准确、精度高、较低投入等特点。通过对本项目的研究与设计开发,我们相信基于虚拟仪器技术的设计思想也可以应用到更多的相关研究领域中去。

全文目录


摘要  8-9
ABSTRACT  9-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 研究背景  11-14
    1.1.1 电能质量的概念  11-13
    1.1.2 电能质量的分类  13-14
  1.2 国内外电能质量研究现状  14-15
  1.3 本文研究的主要内容  15-16
第二章 电能质量指标与检测方法  16-25
  2.1 供电电压允许偏差  17-18
  2.2 公用电网谐波  18-20
    2.2.1 谐波概念  18-19
    2.2.2 常用的谐波检测方法  19-20
  2.3 电力系统频率允许偏差  20-21
  2.4 三相电压允许不平衡度  21-22
  2.5 电压波动和闪变  22-24
    2.5.1 电压波动  22-23
    2.5.2 闪变  23-24
  2.6 暂时过电压和瞬态过电压  24-25
第三章 电能质量扰动检测  25-33
  3.1 引言  25
  3.2 希尔伯特变换的基本原理  25-27
  3.3 移相电能质量检测原理  27-28
  3.4 电能质量扰动信号实时检测仿真  28-33
第四章 电能质量检测系统设计  33-48
  4.1 虚拟仪器技术的应用  33-37
    4.1.1 虚拟仪器技术的概念  33-36
    4.1.2 图形化虚拟仪器编程平台LabVIEW  36-37
  4.2 系统总体架构设计  37-38
  4.3 硬件总体设计与实现  38-44
    4.3.1 硬件系统结构  38-39
    4.3.2 信号调理  39-40
    4.3.3 数据采集  40-44
      4.3.3.1 数据采集系统的概念与基本功能  40-41
      4.3.3.2 数据采集卡的选择  41-44
    4.3.4 通用计算机  44
  4.4 软件系统总体设计与算法实现  44-48
    4.4.1 软件系统功能模块设计  44-45
    4.4.2 主要功能模块算法实现  45-48
第五章 系统功能实现与结果分析  48-62
  5.1 欢迎界面  48
  5.2 三相电压、电流实时采集  48-50
  5.3 稳态电能质量相关检测  50-55
  5.4 暂态电能质量相关检测  55-56
  5.5 WEB网络发布  56-58
  5.6 检测结果与误差分析  58-62
    5.6.1 电压、电流有效值  58-59
    5.6.2 频率  59-61
    5.6.3 谐波  61
    5.6.4 三相电压不平衡度  61-62
第六章 总结与展望  62-63
  6.1 结论  62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-68
致谢  68-69
攻读硕士学位期间发表文章  69

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 理论与分析 > 网络分析、电力系统分析
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