一、课题综述及研究意义 自第二次工业革命以来,电能已经成为现代人类社会中不可或缺的重要能源之一。电能是一种清洁方便、经济实用且易于传输、控制和转换的能源形式,作为一种特殊的商品,随着我国国民经济和工业技术的快速发展,各行各业对电力系统供电质量的要求越来越高,一方面由于用电负荷日趋复杂化和多样化,特别是干扰性负荷,如各种电力整流设备,电弧炉,大容量调速电机,电气化铁道,无功补偿等电力电子装置和非线性设备的不断涌入,使电力系统的电能质量受到严重影响和威胁;另一方面,随着高新技术的迅猛发展,许多设备的装置都带有基于计算机的控制器和功率电子器件,与传统设备不同,设备和装置对电能质量的变化非常敏感,电能质量的瞬间变化就可能造成巨大的经济损失。 1、电能质量实时监测系统国内研究现状: 国内对于电能质量研究起步较晚,上世纪80年代有科研院所开始谐波的研究工作,随后有一些公司开始致力于电能质量检测装置的开发和研究工作,并取得了一定的成果。目前国内致力于电能质量检测装置开发的公司还不多,比较有代表性的为上海宝钢安大电能质量有限公司、安徽振兴科技股份有限公司、台湾泰仕电子工业股份有限公司等,这些产品大多数以检测稳态参数为主,也具有测量某些瞬态参数的功能,具有一定的数据存储和通信功能,但总体而言与国外的差距比较大,主要体现在:测量精度距离国际先进水平还有较大差距;检测指标单一,不能进行全面的测量;配套软件功能简陋,不能对数据进行丰富可靠的分析;欠缺友好的界面和良好的操作体验;产品缺乏相应国家标准或工业标准的规范。 2、电能质量实时监测系统的国外研究现状: 国外对于电能质量研究起步较早,加之对电能质量检测设备的开发研究非常重视,因此在电能质量检测设备方面占有很大的技术优势,国外的电能质量检测设备不但技术水平高,而且种类多样,典型如日本日置(Hioki)开发的PW3198系列电能质量分析仪,美国福禄克公司的Fluke430系列电能质量分析仪、1760系列三相电能质量记录仪,瑞典LEM公司的TOPAS1000系列电能网络分析仪和PQFIX电能质量远程监测装置,瑞典联合电力公司的UP-2210在线式电能质量分析仪和U900F便携式电能质量分析仪等,这些产品代表了当今世界电能质量分析的最高水平,具有检测指标丰富,测试精度高等特点,其中美国福禄克公司Fluke430系列电能质量分析仪具有便携、高精度、高稳定性特点,能够对三相电压电流各参数、电压和频率偏差等基本参数测量,还涵盖了闪变分析和间谐波测量、事件记录分析的功能,而且配备了专业的分析软件能够对数据进行图形化分析和报表显示。 本课题提出了利用虚拟仪器技术、传感器技术对衡量电能质量的5个主要技术指标:电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡度实现本地监测、信息提取与分析。基于LabVIEW开发平台,设计系统上位机管理软件平台。 二、课题拟采取的研究方法和技术路线 研究方法: 先分析影响电能质量的5个主要因素:电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡度。然后将传感器技术、虚拟仪器技术相结合,从硬件方面和软件方面对电能质量监测系统进行设计。 技术路线: 硬件方面包括传感器,信号调理电路,数据采集卡和计算机(PC)。将三相电信号通过传感器,形成适宜于模数转换器处理的电压信号,经过抗混叠低通滤波器,滤去高频的干扰噪声,再经过A/D数据采集卡,将信息传输到计算机中,实现数据的监测显示。 软件方面应用LabVIEW软件开发平台进行虚拟仪器控制软件的设计与实现,分为数据采集模块,频率测量模块,三项不平衡测量模块,功率测量模块,谐波测量模块,电压测量模块。通过应用程序来完成电能质量的监测系统软件设计。 三、主要参考文献 [1] 张重雄,张思维.虚拟仪器技术分析与设计.电子工业出版社,2012.5. [2] 史健芳.智能仪器设计基础。电子工业出版社,2012.9. [3] 麦洪,刘晓华.电能质量监测数据分析思路探索.电力电气,2009.7 [4] 郭上华,黄纯,王磊.电压波动与闪变的检测与控制方法.湖南大学,2003.4 [5]伍星华,王旭.国内虚拟仪器技术的应用研究现状及展望.重庆大学,2011.8 [6]李加升. 基于LABVIEW8.5的电能质量三相不平衡度检测与分析.益阳职业技术学院,2009.10 [7] 崔姗.基于LABVIEW的电能质量动态检测仪的设计.郑州大学,2014.5 [8] 高玺亮.基于LABVIEW的电能质量分析系统的设计.哈尔滨理工大学,2012.3 [9] 郭尚坤,李喜莲.基于LABVIEW的电能质量实时综合检测系统.山东省冶金科学研究院,2008.8 [10] 王吉元.基于小波分析的电能质量三相不平衡度虚拟仪.黑龙江科技学院,2012.1 [11]孙晓明.基于虚拟仪器的电能质量综合监测系统的设计与研究.山东大学,2015.5 [12]林海雪.<<新国家标准电能质量,电压波动和闪变介绍>>中国电力科学研究院,2001.12 [13]赵琳,杨耐琪. 虚拟仪器在三相不平衡度的测量中的应用研究.西南交通大学.2014.4 [14] 叶佳辉. 虚拟仪器技术在传感器智能检测系统中的应用与研究.东华大学,2012. [15]张希.基于LABVIEW的电能质量监测系统.西安科技大学,2009.4
二、毕业设计(论文)工作实施计划WWW.eEelW.cOM (一)毕业设计(论文)的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果 理论分析设计: 1、系统设计方案的分析论证; 2、传感器,各硬件模块的工作原理设计; 3、上位机管理平台的基本功能设计; 硬件设计要求:确定要选择的器件及其类型,使之符合课题要求。 软件设计要求:配合硬件设计实现最优化设计,绘制程序流程框图。 (二)毕业设计(论文)工作进度与安排 起讫日期 工作内容和要求 备注 3月23日-3月29日 查阅25篇相关文献,修改开题报告 3月30日-4月5日 查阅资料,制定系统初步设计方案 4月6日-4月12日 确定系统总体设计方案,选择确定传感器的型号 4月13日-4月19日 修改完善硬件结构设计方案 4月20日-5月26日 完成硬件模块原理图的设计与绘制 4月27日-5月3日 设计各节点程序,绘制程序流程图 5月4日-5月10日 设计上位机管理平台 5月11日-5月17日 整理材料,撰写论文初稿 5月18日-5月24日 修改论文,撰写初稿 5月25日-5月29日 完成论文PPT,准备答辩 |