基于虚拟器技术的电能质量监测分析系统的研究与开发

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随着电力电子技术的广泛应用与发展,供电系统中增加了大量的非线性负载,会引起电网电流、电压波形发生畸变,引起电网的谐波“污染”。另外,冲击性、波动性负荷运行中不仅会产生大量的高次谐波,而且使得电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重,这些对电网的不利影响不仅会导致供用电设备本身的安全性降低,而且会严重削弱和干扰电网的经济运行,造成对电网的“公害”,为此,国家技术监督局相继颁布了涉及电能质量五个方面的国家标准,即:供电电压允许偏差,供电电压允许波动和闪变,供电三相电压允许不平衡度,公用电网谐波,以及供电频率允许偏差,来加强电能质量管理,提高电能质量。 针对这种情况,本课题以虚拟仪器技术为基础,通过对电能质量各项指标的测量数学模型进行研究,实现了一个能够对各项指标进行实时监测的系统。在本文中,先介绍了虚拟仪器技术和电能质量指标的测量原理;然后对数据采集系统中的信号调理电路进行了研究和设计;最后在LabVIEW平台下也就是用G语言实现了监测算法,并使开发的软件具有可视化、动态化、开放式、模块化的特点。此外,对于影响测量精度的因素进行了研究,讨论了频率软跟踪算法、窗函数法和加性白噪声的作用结果;对于连续系统函数在离散域下的数字化进行了方法讨论、MATLAB下的仿真和G语言设计;对于现代测量与自动化领域中的通信方式进行了分析,给出了双工控机利用TCP/IP进行数据通信的实现方法。 本课题的实现解决了目前电能质量监测中内容不全,功能局限的问题;基于虚拟仪器技术的良好人机界面使观察现象特征和发现问题变得更加容易,从而为更好的解决问题提供了依据;基于LabVIEW的监测系统在多平台上的兼容性扩大了应用场合;PC+内插卡结构的扩展性节省了二次开发的成本。系统有着非常好的应用前景。
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