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1、编号：（ ）字字 号号本科生毕毕业设计计基于LabVIEW的电能质量分析系统设计李俊强 21040316电气工程及其自动化2004-1班题目：姓名： 学号号：班级：二八八年六月月中 国 矿 业业 大 学本科生毕毕业设计计姓 名： 李俊强强 学学 号号： 21104003166 学 院：应用技技术学院院专 业：电气工工程及其其自动化化设计题目目：基于于LabbVIEEW的电电能质量量分析系系统设计计专 题：指导教师师： 王崇林林 职职 称： 教教授 指导教师师： 李国欣欣 职职 称： 讲讲师 20008 年 6 月 徐州中国矿业业大学毕毕业设计计任务书书学院应用用技术学学院专业业年级电电气工程程
2、及其自自动化学学生姓名名李俊强强任务下达达日期：20008年 3 月月 200日毕业设计计日期：20008 年年 3 月200日至 20008 年 6 月 110日毕业设计计题目：基于LLabVVIEWW的电能能质量分分析系统统设计毕业设计计专题题题目：毕业设计计主要内内容和要要求：现今社会会对电能能质量要要求日益益提高，而而电网电电能污染染却日趋趋严重，考考虑到传传统电能能质量分分析系统统存在很很多缺陷陷，本设设计研究究了采用用虚拟仪仪器思想想的电能能质量分分析系统统，具体体内容和和要求如如下：1.了解解国内外外电能质质量分析析的现状状及研究究本课题题的意义义，确立立研究思思路。2.熟悉悉各
3、电能能质量指指标的概概念和计计算方法法；3.充分分认识LLabVVIEWW，掌握握其中各各函数的的功能和和用法，练练习基本本操作；4.设计计系统主主题结构构，研究究系统应应实现的的功能，分分析各电电能质量量参数的的数字化化实现方方法；5.构思思系统软软件部分分的整体体结构，规划系统软件的前面板和程序框架，详细设计各功能模块；6.调试试系统软软件。院长签字字： 指指导教师师签字：中国矿业业大学毕毕业设计计指导教教师评阅阅书指导教师师评语（基础理理论及基基本技能能的掌握握；独立解解决实际际问题的的能力；研究内内容的理理论依据据和技术术方法；取得的的主要成成果及创创新点；工作态态度及工工作量；总体评
4、评价及建建议成绩绩；存在问问题；是否同同意答辩辩等）：成 绩： 指导导教师签签字： 年 月 日日中国矿业业大学毕毕业设计计评阅教教师评阅阅书评阅教师师评语（选题的的意义；基础理理论及基基本技能能的掌握握；综合运运用所学学知识解解决实际际问题的的能力；工作量量的大小小；取得的的主要成成果及创创新点；写作的的规范程程度；总体评评价及建建议成绩绩；存在问问题；是否同同意答辩辩等）：成 绩： 评阅阅教师签签字： 年 月 日日中国矿业业大学毕毕业设计计评阅教教师评阅阅书评阅教师师评语（选题的的意义；基础理理论及基基本技能能的掌握握；综合运运用所学学知识解解决实际际问题的的能力；工作量量的大小小；取得的的
5、主要成成果及创创新点；写作的的规范程程度；总体评评价及建建议成绩绩；存在问问题；是否同同意答辩辩等）：成 绩： 评阅阅教师签签字： 年 月 日日中国矿业业大学毕毕业设计计答辩及及综合成成绩答 辩辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有一般性性错误有原则性性错误没有回答答辩委员员会评语语及建议议成绩：答辩委员员会主任任签字： 年 月 日学院领导导小组综综合评定定成绩：学院领导导小组负负责人： 年 月 日摘要近年来，计计算机技技术、通通信技术术以及测测试测量量技术的的不断发发展推动动了虚拟拟仪器(Virrtuaal IInsttrummentt，简称称VI)技术的的不断发发展。虚虚拟
6、仪器器具有丰丰富的软软件功能能、简单单的硬件件结构、高高度的智智能化等等特点。以虚拟仪器技术为平台建立的电能参数监测分析系统能够克服传统的监测系统功能单一、升级复杂、成本高等缺点。 因此，本本论文提提出并设设计了基基于当今今测控领领域的最最新技术术虚拟拟仪器技技术的电电能质量量参数分分析系统统，系统统能够对对电压、电电流、功功率、相相位、频频率、三三相电压压不平衡衡度、电电网谐波波等电力力参数进进行监测测，并且且具有一一定的分分析功能能。本论文首首先阐述述了对电电能质量量参数监监测与分分析的必必要性以以及传统统电能质质量监测测装置的的缺陷，分分析了利利用虚拟拟仪器技技术开发发电能质质量分析析系
7、统的的可行性性。然后后将电压压偏差、频频率偏差差、电网网谐波及及三相不不平衡作作为主要要的研究究对象，对对电能质质量指标标的数学学模型进进行了研研究和离离散化处处理。接接着确定定了系统统总体设设计方案案，重点点论述了利利用LaabVIIEW开开发本系统的的各个功能能模块。 最后，就就本系统统在研究究中存在在的不足足和需要要加强的的地方在在文中做做出了总总结，并并指出本课课题的进进一步研研究工作作展望与与设想。关键词:电能质质量;电电能质量量分析系统统;虚拟拟仪器;LabbVIEEWABSTTRACCTIn rreceent yeaars, thhedeevellopmmentt off coo
8、mmuuniccatiion tecchnoologgy,CCompputeer ttechhnollogyy annd mmeassuriing tecchniiquee immpullse virrtuaal iinsttrummentt teechnnicaal pproggresssivve ddeveeloppmennt. Virrtuaal iinsttrummentt poosseess perrfecct ssofttwarrefuuncttionn, ssimpple harrdwaare connfigguraatioon aas wwelll ass hiigh intt
9、ellligeent etcc.The powwer quaalitty pparaametterss moonittoriing sysstemm maainlly bbaseed oon vvirttuallinsstruumennt iis bbettter traadittionnal monnitoorinng aand anaalysses sysstemm, wwhicch ffuncctioon iis ccrudde aanduupdaate is commpliicatte. So thiis ppapeer pput forrwarrd aand dessignn thh
10、e ppoweer qquallityy paarammeteers monnitoorinng aand anaalyzzesyysteem bbaseed tthe newwestt teechnnoloogy of thee fiieldd off meeasuuremmentt annd cconttrollnoww-thhe vvirttuall innstrrumeent tecchniicall，itt caan mmoniitorr ellecttricc poowerr paarammeteerinncluudinng vvolttagee, eelecctriicall c
11、uurreent, phhasee, ffreqquenncy, thhreee-phhasee vooltaageuunbaalannce andd haarmoonicc, annd ccan alsso pprovvidee thhe ddetaaileed ppoweer qquallityy moonittoriing anaalyssis andd reesullts . Firrstlly, thee shhorttcommingg off trradiitioonall poowerr paarammeteers monnitoorinng aanallysees ssystt
12、emaand thee neecesssitty oof mmoniitorringg too poowerr paarammeteers aree ouutliinedd inn thhis papper,bessidees tthe papper anaalyzze tthe feaasibbiliity forr ussingg thhe vvirttuall innstrrumeent to devveloop tthe powwer quaalitty mmoniitorringg syysteem. Subbseqquenntlyy myy paaperr maainlly sst
13、uddy tthe alggoriithmm off moonittoriing volltagge ddeviiatiion, frrequuenccy ddeviiatiion, haarmooniccs aand thrree-phaase volltagge uunbaalannce, annd ddispposee diispeerseedlyy thhe aalgooritthm of theem aat tthe timme. Thhen, innteggratted dessignn iss asscerrtaiinedd, bbesiidess thhis papper pu
14、tt emmphaasess onn thhe ddeveeloppmennt oof tthe funnctiionaal mmoduule of powwer parrameeterrs mmoniitorringg annalyyze ssysttem usiing LabbVIEEW.Finaallyy, tthe conncluudinng rremaarkss suummaariees tthe defficiiencciess annd tthe impprovvemeent of thee syysteem, andd ouutloook thee fuurthher ress
15、earrch tooo.Key worrds:Powwer quaalitty; Powwer parrameeterrs mmoniitorringg annd aanallyzee syysteem;VVirttuall Insttrummentt; LLabVVIEWW目 录摘要第一章绪绪论11.1 引言11.2 本课题题提出的的背景和和研究意意义11.3 电能质质量参数数分析方方法21.3.1 国国内外衡衡量电能能质量的的指标221.3.2 电电能质量量参数的的分析方方法31.4 论文的的研究思思路和主主要内容容4第二章电电能质量量指标综综述52.1 供电电电压允许许偏差552.1.1
16、 概概念52.1.2 电电压偏差差产生的的原因和和对电力力系统的的危害552.1.3 电电压偏差差标准662.2 电力系系统的频频率偏差差62.3 三相电电压不平平衡度662.3.1 含含有零序序分量的的的三相相系统772.3.2没有有零序分分量的三三相系统统72.3.3 三三相电压压不平衡衡度的限限值82.4 电网谐谐波分析析82.4.1 谐谐波的含含义和性性质82.4.2 谐谐波产生生的原因因和影响响82.4.3 谐谐波限值值标准992.4.4 谐谐波畸变变的指标标92.4.5 谐谐波测量量中的采采样问题题102.5电电压波动动和闪变变102.5.1电压压波动和和闪变的的定义1102.5.
17、2 电电压波动动与闪变变的限值值标准1112.5.3 电电压波动动和闪变变的IEEC测量量112.6本本章小结结13第三章虚虚拟仪器器设计平平台LABVIIEW1143.1 LabVIIEW简简介143.2 LaabVIIEW的的特点1143.3 LabbVIEEW中的的常用数数据类型型153.3采采用LaabVIIEW编编制虚拟拟仪器程程序的步步骤1663.4 采用LaabVIIEW实实现数据据分析处处理1773.5 LabbVIEEW的仪仪器驱动动17第四章基基于虚拟拟仪器的的电能质质量分析析系统的的工作原原理1884.1 系统的的总体结结构1884.1.1 系系统的硬硬件部分分184.1
18、.2 系系统的软软件部分分214.2系系统的功功能模块块214.3 各电能能质量参参数的数数字化实实现2224.3.1 基基本参数数的数字字化测量量234.3.2 频频率追踪踪测量2244.3.3 三三相不平平衡度的的测量2244.3.4 相相位测量量244.3.5 谐谐波分析析254.4 本章小小结255第五章电电能质量量分析系系统各功功能模块块的软件件实现2265.1 系统的的总体设设计思路路265.2 电能质质量参数数分析系系统的软软件实现现275.2.1 登登录界面面275.2.2 主主界面2285.2.3 伏伏安测量量315.2.4 功功率测量量模块3325.2.5 不不平衡度度及相
19、角角模块3345.2.6 谐谐波分析析模块3355.3 本章小小结399第六章系系统软件件测试4406.1 软件测测试方法法的介绍绍406.2 系统软软件的测测试过程程40结论和展展望411参考文献献42英文原文文43中文译文文54致谢611 中国矿业大学2008届本科生毕业设计（论文） 第78页第一章 绪论1.1 引言现代社会会中，电电能是一一种最为为广泛使使用的能能源，其其应用程程度通常常作为一一个国家家发展水水平的主主要标志志之一。随随着科学学技术和和国民经经济的发发展，对对电能质质量的要要求越来来越高，电电能质量量的好坏坏直接关关系到国国民经济济的总体体效益。因因此，建建立和实实施电能
20、能质量的的监测与与分析是是提高电电能质量量的一个个重要技技术手段段。传统的电电能参数数监测系系统以硬硬件为核核心，功功能单一一，已经经逐渐无无法满足足日益复复杂的、实实时性、多多参数测测试要求求。近年年来，计计算机技技术、通通信技术术以及测测试测量量技术的的不断发发展推动动了虚拟拟仪器(Virrtuaal IInsttrummentt，简称称VI )技术术的不断断发展。虚虚拟仪器器具有丰丰富的软软件功能能、简单单的硬件件结构、智智能化程程度高等等特点，以以虚拟仪仪器技术术为平台台建立的的电能参参数监测测系统能能够克服服传统的的测试测测量系统统功能单单一、升升级复杂杂等缺点点，并且且可以使使功能
21、更更强、精精度更高高、速度度更快、自自动化程程度更高高、灵活活性更强强。目前前在开发发虚拟仪仪器的应应用程序序中，美美国NII公司的的LabbVIEEW是应应用最为为广泛的的。1.2 本课题题提出的的背景和和研究意意义对供电质质量及可可靠性的的要求日日益提高高是和国国民经济济发展与与科学技技术进步步相联系系的。在在电力发发展的初初期，电电力供应应比较紧紧张，人人们把关关注的焦焦点放在在电力供供应的量量上，对对电能质质量的关关注程度度不多。从从20世世纪800年代末末以来，随随着电力力供应的的紧张局局面逐步步缓解以以及电力力电子技技术的蓬蓬勃发展展给电力力系统自自动化带带来了很很大的变变革。但但
22、是，电电力电子子技术的的发展同同时也给给电力系系统带来来许多不不稳定因因素，致致使电能能质量(Powwer Quaalitty)日日益恶化化，电力力系统的的污染日日趋严重重，由此此引起了了电力部部门、工工业生产产、人们们生活多多方面的的关注。由由于在供供电系统统中应用用了大量量的变频频器、整整流设备备、电弧弧炉等非非线性负负载，使使得电网网中的谐谐波污染染情况日日趋严重重，谐波波含量不不断增加加；由于个个别超高高压输电电线路不不循环换换位和电电力机车车等大容容量非对对称负载载的接入入，局部部电网的的不对称称度非常常严重；由于大大容量轧轧钢机等等冲击性性负载的的接入，部部分电网网的暂态态干扰较较
23、大，电电压闪变变的现象象时常发发生；此外，由由于电网网中的自自动调压压、无功功自动补补偿装置置正确动动作率不不高等原原因，造造成用户户端电压压严重的的不稳定定，用电电高峰时时电压过过低，而而在用电电低谷时时电压偏偏高，电电网的频频率有时时也会受受到电网网负载过过重的影影响。以以上这些些现象都都属于电电能质量量方面的的问题，它它们对电电网的安安全、稳稳定运行行极为不不利，严严重地威威胁电力力系统的的正常运运行，甚甚至还会会对电能能质量要要求较高高的电力力用户造造成严重重的经济济损失。为保护电电力系统统安全和和用户的的用电安安全，更更为了减减少损耗耗，提高高用电效效率，改改善电气气环境，就就必须解
24、解决电能能质量的的问题。通常通过过以下两两条措施施对电能能质量的的问题进进行治理理5:一方方面利用用现有的的技术条条件，采采用各种种可行的的技术措措施抑制制电能质质量的恶恶化或进进行负荷荷调整、电电网改造造来保证证电能质质量的正正常;另另一方面面，我们们通常在在电力系系统的特特殊点处处装设电电能质量量参数监监测系统统来监测测电能质质量的各各种参数数。只有有对电能能质量的的各种参参数进行行实时地地监测，对对监测的的结果进进行统计计分析处处理，才才能够正正确评估估电能质质量的好好坏，及及时地找找出引起起电能质质量恶化化的原因因，从而而提出电电能质量量问题整整改的方方案，为为有关部部门采取取有效措措
25、施隔离离或降低低电能质质量恶化化的危害害提供决决策支持持。 因此，利利用先进进的技术术手段，采采用精确确合理的的计算算算法，研研制功能能齐全、性性能优良良、安装装简单、使使用方便便的电能能质量监监测系统统是很有有必要的的。目前前电力运运行设备备品种繁繁多，相相应的电电能参数数监测设设备种类类齐全，然然而常规规的监测测系统在在下列几几个方面面比较欠欠缺: 1)功功能单一一性问题题。常规规的电能能参数监监测系统统由于受受到硬件件条件的的限制，每每一个系系统只能能实现一一个或者者少数几几个电能能质量参参数的检检测。 2)生生产调试试率低下下问题。常常规的电电力参数数监测设设备在生生产调试试过程中中，
26、由于于不同功功能的设设备在硬硬件、材材料等方方面差别别很大，因因此调试试的工作作量大，对对调试人人员的要要求较高高，需要要掌握不不同的硬硬件原理理、不同同的器件件特性等等，因此此调试率率低下。 3)开开发周期期和开发发费用问问题。常常规的单单功能参参数监测测设备在在开发的的过程中中，要经经过一个个硬件设设计、调调试的过过程，不不同仪器器间的资资源不能能互相利利用，造造成研发发成本高高，开发发周期长长。鉴于以上上原因，本本课题在在研究新新型的电电能参数数监测装装置时采采用了先先进的虚虚拟仪器器技术思思想，通通过软件件将计算算机硬件件资源和和仪器硬硬件有机机地结合合起来，从从而把计计算机强强大的计
27、计算处理理能力和和仪器硬硬件的测测量、控控制能力力结合在在一起，使使得开发发的基于于虚拟仪仪器技术术的电能能参数监监测系统统具有功功能灵活活、操作作方便等等优点，这这对于克克服目前前电能质质量参数数监测系系统的局局限性、采采取措施施提高供供电质量量都具有有重要的的意义。1.3 电能质质量参数数分析方方法1.3.1 国国内外衡衡量电能能质量的的指标国际上，IEEE第22届标准协调委员会和其它国际委员会最新采用11种指标来衡量电能质量，大致可以分为两大类:电压幅值(断电、电压下跌、电压上冲、瞬时脉冲、电压波动与闪变、电压切痕、过电压、欠电压)和电压波形(谐波、间谐波、频率偏差)8。在我国，结结合本
28、国国的实际际情况，自自19990年以以来，我我国相继继发布了了五项电电能质量量国家标标准，分分别为:GB 123325-19990电电能质量量供电电电压允许许偏差、GGB/TT 1445499-19993电电能质量量公用电电网谐波波、GB/T 1155443-119955电能能质量三三相电压压允许不不平衡度度、GB/T 1159445-119955电能能质量电电力系统统频率允允许偏差差、GGB 1123226-220000电能能质量电电压波动动和闪变变)14, 166。1.3.2 电电能质量量参数的的分析方方法对电能质质量问题题的分析析是关系系到电能能质量问问题解决决的一个个重要环环节。近年来
29、来，基于于数字技技术的的的各种分分析方法法己经在在以下的的电能质质量领域域中得到到广泛地地应用：分析谐谐波在网网络中的的传播、分析各各种扰动动源引起起的波形形畸变、开发各各种电能能质量控控制装置置等。按照所采采用的不不同分析析方法，电能质量参数分析有时域、频域、变换域三种1,15。(1)时时域仿真真方法对于电能能质量中中的暂态态事件由由于其持持续的时时间短、发发生的时时间不确确定，对对频谱分分析提出出了较高高的要求求，通常常采用时时域仿真真方法。在在三种分分析方法法中，时时域仿真真分析方方法在电电能质量量分析中中的应用用最为广广泛。目目前较通通用的时时域仿真真程序主主要有EEMTPP, EEM
30、TDDC, NETTOMAAC等系系统暂态态仿真程程序和SSPICCE, PSPPICEE, SSABEER等电电力电子子仿真程程序两大大类。由由于电力力系统主主要由RR, LL, CC等元件件组成，这这些程序序在求解解用微分分方程描描述的电电力元件件方程时时，通常常采用简简单易行行的变阶阶、变步步长、隐隐式梯形形积分法法。利用用隐式可可保证求求解过程程中的数数值稳定定，采用用变阶、变变步长技技术可缩缩短迭代代计算的的时间。采采用时域域仿真计计算的缺缺点是仿仿真步长长的选取取决定了了可模仿仿的最大大频率范范围，因因此必须须事先知知道暂态态过程的的频率覆覆盖范围围。此外外，在模模仿开关关的开合合
31、过程时时，还会会引起数数值振荡荡。因此此，要采采用相应应技术抑抑制发生生数值振振荡。(2)频频域仿真真分析 频域分分析方法法主要用用于电能能质量中中谐波问问题的分分析，包包括频率率扫描、谐谐波潮流流计算等等。(3)基基于变换换的方法法 基于变变换的方方法常用用在实时时、在线线的电能能质量分分析方法法中。由由于分析析数据必必须以足足够高的的采用速速率进行行采样并并存储，而而且长期期在线进进行，所所以存储储的数据据非常的的大。为为了合理理的利用用好这些些数据，可可采用基基于变换换的方法法进行扰扰动信号号的分析析。基于变换换的方法法主要指指Fouurieer变换换方法、短短时Foouriier变变换
32、方法法以及近近年来出出现的小小波变换换方法Fourrierr变换方方法是经经典的频频谱分析析和信号号处理方方法。它它具有正正交、完完备等许许多优点点，但其其对含有有短时间间高频分分量和长长时间低低频分量量的电能能质量信信号分析析具有一一定的局局限性。目目前经过过改进的的快速傅傅里叶变变换(FFTT)和短短时傅里里叶变换换(STTET)己经成成为电能能质量分分析的基基础。 小波变变换的分分析方法法是近年年来兴起起的一种种算法。由由于具有有时频局部部化的特特点，克克服了以以上FFFT和SSTETT的缺点点，特别别适合于于突变信信号和不不平稳信信号的分分析。小小波变换换作为一一种新的的数字技技术被引
33、引入工程程界后，已已在图象象处理、数数据压缩缩和信号号分析等等领域得得到广泛泛应用。由由于小波波函数本本身衰减减很快，也也属一种种暂态波波形，将将其用于于电能质质量分析析领域，尤尤其是暂暂态过程程分析领领域将具具有FFFT, STFFT所无无法比拟拟的优点点。此外，国国内外对对于电能能质量问问题也越越来越多多地采用用了模糊糊数学、神神经网络络、人工工智能等等方法以以及各种种方法的的结合，极极大地丰丰富了处处理电能能质量问问题的算算法8。1.4论论文的研研究思路路和主要要内容本论文研研究的重重点在于于利用LLabVVIEW平平台开发发基于虚虚拟仪器器的电能能质量参参数分析析系统，将将电压偏偏差、
34、频频率偏差差、电压压波动和和闪变、电电网谐波波、三相相电压不不平衡度度作为主主要的研研究对象象，同时时对电能能质量参参数的测测试算法法进行了了研究，通通过对电电网信号号的采集集、计算算和分析析，实现现对上述述五种稳稳态电能能质量参参数的监监测和分分析。论文的主主要内容容有:(1)简简要介绍绍课题研研究的背背景和研研究意义义，详细细论述了了电能质质量分析析系统存存在的实实际问题题以及对对虚拟仪仪器技术术优势的的分析，提提出了研研究基于于虚拟仪仪器的电电能质量量参数监监测系统统的必要要性和可可行性。(2)详详细阐述述了电能能质量指指标的定定义并对对电能质质量参数数的数学学模型进进行了深深入的研研究
35、。(3)通通过对基基于虚拟拟仪器监监测系统统的简要要分析，提提出了本本课题所所要研究究的系统统的总体体结构，并并简要的的介绍了了课题研研究的系系统硬件件的构成成方案。由由于本课课题所研研究重点点是基于于虚拟仪仪器的电电能质量量参数分分析系统统软件功功能部分分，因此此本论文文的重点点主要是是对系统统所要实实现的各各个功能能模块的的数学模模型离散散化设计计进行了了研究。(4)简简要的介介绍了虚虚拟仪器器技术的的概念及及软件开开发平台台LabbVIEEW，利利用LaabVIIEW以以及前面面所研究究的各个个功能模模块的数数学模型型的离散散化设计计，对系系统的软软件部分分进行了了设计，将将系统按按所要
36、实实现的监监测参数数主要分分为五大大功能模模块:伏伏安测量量模块(电压与与电流有有效值、频频率测量量、三相相不平衡衡度)、相相位测量量、功率率测量模模块、谐谐波测量量模块、波波动和闪闪变测量量模块，并并且详细细的给出出了功能能模块的的软件设设计。(5)利利用仿真真的方法法对系统统的各个个功能模模块进行行了试验验，并给给出了试试验结果果。第二章 电能质质量指标标综述电能质量量指标是是电能质质量各个个方面的的具体描描述，不不同的指指标有不不同的定定义和规规定。从从总体上上讲，电电能质量量指标越越接近标标称值表表明电能能质量越越好。然然而，电电能从生生产到消消耗是一一个整体体，电力力系统的的发、输输
37、、配、变变、用始始终处于于动态平平衡之中中，其中中任何一一环节都都会对电电能质量量产生影影响。而而电能质质量指标标的控制制又需要要相当的的投入(电网结结构的改改进、有有功功率率和无功功功率的的平衡、各各种调频频、调压压、滤波波和无功功补偿装装置的使使用以及及调度和和运行技技术的管管理等)。因此此，电能能质量指指标的偏偏差时刻刻存在，而而偏差是是否能够够满足规规定的限限值是我我们进行行电能质质量指标标监测分分析的依依据。8,14在本章中中，简述述了电能能质量指指标的定定义，对对电能质质量五项项指标的的数学模模型进行行了一定定的研究究，为后后续章节节的数学学模型的的离散化化设计奠奠定了基基础。2.
38、1 供电电电压允许许偏差2.1.1 概概念 用电设设备的运运行指标标和额定定寿命是是对其额额定电压压而言的的。当其其电压输输入端子子出现电电压偏差差时，其其运行参参数和寿寿命将会会受到影影响，影影响程度度视偏差差的大小小、持续续的时间间和设备备状况而而异。 测试电电压的允允许偏差差比较简简单。电电压允许许偏差是是指电力力系统的的电压缓缓慢变化化时，实实际电压压与系统统标称电电压之差差。使用用符合标标准的电电压表测测出系统统的实际际电压，然然后用下下式求出出电压偏偏差： （22-1）式中实际际电压为为实际测测量电压压，额定定电压为为系统标标称电压压2200V、3800V、6kVV等。2.1.2
39、电电压偏差差产生的的原因和和对电力力系统的的危害电力系统统中的负负荷以及及发电机机组的出出力随时时发生变变化，网网络结构构随着运运行方式式的改变变而改变变，系统统故障等等因素都都将引起起电力系系统功率率的不平平衡。系系统无功功功率不不平衡是是引起系系统电压压偏差的的根本原原因。9电压偏差差对电力力系统的的危害主主要表现现在以下下几个方方面:(1)对对用电设设备的危危害用电设备备设计在在额定电电压时性性能最好好、效率率最高，电电压偏离离额定值值时，其其性能和和效率都都会降低低，有的的还会减减少使用用寿命。电电压偏差差超过一一定值时时，会引引起设备备的损坏坏。(2)对对电网稳稳定运行行的危害害交流
40、输电电有个同同步运行行稳定问问题，输输电线的的输送功功率受稳稳定极限限的限制制，特别别是小扰扰动下的的静态稳稳定功率率极限与与电网运运行电压压有很大大的关系系，电压压越低，功功率极限限越低，越越容易发发生不稳稳定现象象。 (3)对电网网经济运运行的影影响输电线路路和变压压器在输输送相同同功率的的条件下下，其电电流的大大小和运运行的电电压成反反比。电电网在低低电压状状况下运运行，会会使线路路和变压压器的电电流增大大，线路路和变压压器绕组组的有功功功率与与电流平平方成正正比。低低电压运运行会使使电网有有功功率率损耗和和无功功功率损耗耗大大增增加，增增大了供供电成本本。2.1.3 电电压偏差差标准（
41、GGB 1123225-119900）允许限制制: 11）355kV及及以上为为正负偏偏差绝对对值之和和不超过过10%；2）100kV及及以下三三相供电电为7%。3）2220V单单相供电电为+77%，-10%。2.2 电力系系统的频频率偏差差 电力系系统在正正常工况况下应在在标称频频率下运运行，系系统中的的用电设设备在设设计时都都是优先先按照标标称频率率设计。但但是，由由于电力力系统负负荷不断断变动，电电源出力力及其调调节系统统追随负负荷变化化又有一一定的惯惯性，致致使系统统频率总总是一直直处于变变动的动动态之中中，不可可避免地地偏离标标称值，即即产生频频率偏差差。因此此，必须须划出频频率允许
42、许的偏差差范围确确保系统统运行的的可靠性性和经济济性。13 电力系系统频率率是指单单位时间间内电信信号周期期性运动动的次数数，所谓谓频率偏偏差是指指系统频频率的实实际值和和标称值值(工频频)之差差，16其表达达式为： (2-22)式中指实实际供电电频率，HHz供电网额额定频率率，Hzz 国标中中对系统统频率的的规定如如下: 1)电电力系统统正常频频率偏差差范围为-0.2Hzz+00. 22HZ。当当系统容容量较小小时，偏偏差值可可以放宽宽到-00.5HHz+0.55Hz。2)用户户冲击负负荷引起起的系统统频率变变动一般般不得超超过0.2 HHz，根根据冲击击负荷的的性质和和大小以以及系统统的条
43、件件也可以以适当变变动限值值，但应应保证近近区电力力网、发发电机组组和用户户的安全全、稳定定运行以以及正常常供电。2.3 三相电电压不平平衡度在理想的的三相交交流电力力系统中中，三相相电压应应有同样样的数值值，且按按A,B,C顺序序互成22/3角，这这样的系系统叫做做三相平平衡系统统。然而而由于存存在各种种不平衡衡因素，实实际上电电力系统统并不是是完全平平衡的。不不平衡的的因素可可以归结结为事故故性和正正常性两两大类。事事故性的的不平衡衡是由于于三相系系统中某某一相或或两相出出现故障障所致，这这种不平平衡工况况是系统统运行不不允许的的，一般般由继电电保护、自自动装置置动作切切除故障障元件后后在
44、短期期内使系系统恢复复正常运运行。正正常性的的不平衡衡则是由由于系统统三相元元件或负负荷不对对称所致致，作为为电能质质量指标标之一的的“三相电电压允许许不平衡衡度”是针对对正常不不平衡工工况制定定的.当三相电电源电压压畸变不不对称时时，对于于三相四四线制电电路，电电压中除除含有谐谐波分量量外，还还含有正正序、负负序、零零序分量量。对于于三相三三线制电电路，只只含有正正、负序序分量。三三相电压压的不平平衡度通通常以负负序分量量的均方方根值与与正序分分量的均均方根值值的比值值来表示示:110 (22-3)式中为三三相电压压正序分分量的均均方根值值为三相电电压负序序分量的的均方根根值如果将式式中的电电压符号号换为电电流符号号，就可可以求出出电流的的三相不不平衡度度。2.3.1 含含有零序序分量的的的三相相系统对于含有有零序分分量的三三相系统统中，应应用对称称分量法法，分别别先利用用(2-4)式式求出正正序分量量和负序序分量，然然后利用用(2-3)式式求出不不平衡度度。(2-44)式中是正正序分量量是负序分分量是零序分分量为a相基基波电压压 Ub为为b相基基波电压压 Uc为为c相基基波电压压是旋转因因