基于虚拟仪器的电能质量监测系统的研究

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1、分类号：TM71密级：UDC：621.3编号：13-080802-M学位论文基于虚拟仪器的电能质量监测系统的研究何强指导教师姓名：张惠娟教授河北工业大学申请学位级别：硕士学科、专业名称：电气工程论文提交日期：2012年11月论文答辩日期:2012年12月学位授予单位：河北工业大学答辩委员会主席：评阅人：2012年11月ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringTHERESEAR

2、CHONPOWERQUALITYMONITORINGSYSTEMBASEDONVIRTUALINSTRUMENTByHeQiangSupervisor:Prof.ZhangHuijuanNovember2012原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创

3、性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文基于虚拟仪器的电能质量监测系统的

4、研究摘要在现代社会，电能已然成为日常生活和工农业生产不可或缺的资源。然而随着电力系统负荷的日趋复杂和新型电力电子器件在电力系统中的广泛应用，供电质量问题也引起了人们的广泛关注。本文针对电能质量监测问题，利用近期发展起来的虚拟仪器技术，对电能质量监测系统进行了研究分析。首先，本文以国家电能质量标准为依据，逐个分析了电能质量的五个基本稳态指标——电压偏差、电网谐波、频率偏差、电压波动与闪变、三相不平衡度的基本理论及限值要求。以此为基础，比较分析了各种三相不平衡度的算法，深入研究了基于加窗插值FFT的谐波和频

5、率分析算法以及基于FFT的闪变分析算法，并且针对闪变分析算法的衰减特性应用拟合法进行了校正。其次，根据各指标算法分析的需要，设计了一个数据采集模块。整个采集模块以C8051F020单片机为控制核心，对采集到的电网电压信号和电流信号进行了信号转换、抗混叠滤波、放大和偏置等处理后输入单片机集成的模数转换器中，完成转换的数据采用了USB接口实时传输到上位机的LabVIEW软件中进行电能质量数据分析。其中USB驱动程序的开发利用NI-VISA和D2XXDrivers相结合的方法。最后，利用LabVIEW软件设计

6、了一个电能质量监测平台，该平台将采集、分析、处理后的各电能质量指标结果以数字或者图形的形式提供给用户。为了验证整个系统的正确性，本文利用该系统对低压工频信号进行电能质量监测，通过实验来验证各模块的功能。并且对谐波和频率部分进行仿真误差分析，从得到的结果来看，本文设计的电能质量监测系统能够满足电力系统供电质量评估的主要技术要求。关键词：电能质量，虚拟仪器，加窗插值FFT，数据采集i基于虚拟仪器的电能质量监测系统的研究THERESEARCHONPOWERQUALITYMONITORINGSYSTEMBASE

7、DONVIRTUALINSTRUMENTABSTRACTInmodernsociety,electricalenergyhasalreadybecomeakindofindispensableresources.However,withtheincreasinglycomplexpowersystemloadandnewtypesofpowerelectronicdeviceswidelyusedinthepowersystem,Thequalityofpowersupplyproblemhasalso

8、beenwidespreadconcern.Soastotheproblemofpowerquality,thepowerqualitymonitoringsystemisstudiedinthisarticleusingvirtualinstrumenttechnologydevelopedrecently.Firstly,fivebasicsteadystateindicatorsofpowerquality—voltagedeviat