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本科毕业设计开题报告题目基于LabVIEW电能质量监测系统设计来源工程实际1、研究目的和意义随着工业的发展，电网不断扩大、工业负荷快速增长的情况严重影响电力系统供电电能质量；与此同时，随着科学技术的进步，为了提高劳动生产率和自动化水平，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置应用到各个领域，这些装置或设备对电能质量要求很高，而电能质量不断恶化使电气设备运行不正常，会导致生产设备的损坏和产品废品率的增加，影响正常的工业生产和电网运行并直接造成巨大的经济损失。在当今一个开放和竞争的运行环境下，电力部门和用户必然对电能质量提出越来越高的要求，并促使电能质量标准化的不断发展和完善。因此，为规范供用电，保证电网的安全运行，净化电气环境，国家针对相关电能质量指标，相继颁布了六项电能质量国家标准，规定了电压偏差、频率偏差等相关指标的限值，作为电力公司对各级电网运行指标的技术考核和在公共连接点向用户提供的供电质量标准；部分电能质量指标如谐波、电压波动与闪变、三相电压不平衡度等还规定了用户设备接入公用电网的条件。电能质量国家标准是维护公共电网电能质量的基础，必须得到严格执行。但经调研发现，国内对电能质量的监测分析手段比较落后，大部分产品还停留在用单片机制作的只能进行简单监测分析的阶段；国外同类产品相对来说要功能全一些，但价格昂贵，而且升级维护复杂，不能满足多方面的需要。鉴于这种情况，很有必要引入新技术。目前电力运行设备品种繁多，相应的电能参数监测设备种类齐全，然而常规的监测系统在下列几个方面比较欠缺：1.功能单一性问题；2.生产调试率低下问题；3.开发周期和开发费用问题。因此，本课题利用测控领域中最先进的虚拟仪器技术研制一种电能质量监测系统，实时监测电能质量，对于保证电力系统运行的经济性、安全性和可靠性都起着重要的作用。而且该仪器把计算机强大的计算处理能力和仪器硬件的测量、控制能力结合在一起，使得开发的基于虚拟仪器技术的电能参数监测系统具有功能灵活、操作方便等优点，这对于克服目前电能质量参数监测系统的局限性、采取措施提高供电质量都具有重要的意义。2、国内外发展情况(文献综述)在工业发达国家，电能质量问题早已被当作电力系统面临的重要问题看待，有关电能质量控制的研究正掀起高潮，从所适用的功率理论的扩展，到电能质量评价指标体系的建立；从全国性的电能质量普查、监测到用户终端电气环境的定义；各种电能质量问题分析方法的提出，以及用户电力技术等电能质量控制技术的研究和装置的开发正深入进行。1996年，IEEE将每两年召开一次的电力谐波国际学术会议更名为电力谐波与电能质量学术会议，把电能质量提高到一个新的高度来认识。为保证我国的电能质量，自1990年以来，我国相继颁布了五项电能质量国家标准：GBl2325—90《电能质量供电电压允许偏差》；GBl2326—90《电能质量电压允许波动和闪变》；GB/T14549—93《电能质量公用电网谐波》；GB/T15543—95《电能质量三相电压允许不平衡度》；GB/T15945—95《电能质量电力系统频率允许偏差》。以上电能质量标准分别从发电、供电、用电端对电能质量提出了要求，这些标准的发布无疑为提高我国的电能质量水平起到了促进作用。虽然电能质量问题的研究已逐渐成为当前的热点，但是相对国外而言，国内对电能质量监测装置的开发研制比较落后，大多数厂家采用的是单片机结构，这些仪器性能单一，通用性和扩展性差、开发和维护相对复杂，已不能满足市场的要求；还有部分高校和科研部门，开发出基于硬件DSP技术的电能质量监测装置。虚拟仪器的出现，改变了传统仪器实时性差、监测指标少、测量误差大、工作量大及效率低等现状。虚拟仪器代表着仪器仪表的发展方向，因为它将仪器仪表同信息通讯相结合，同计算机技术相结合，基于普通计算机的硬件，利用强大的计算机软件来实现原来需要大量硬件才能实现的测试功能。本设计中研究设计了基于当今测控领域的最新技术——虚拟仪器技术为平台的电能质量参数监测系统，利用计算机的高速处理能力对电能质量进行实时监测，以计算机技术、虚拟仪器技术和数据库技术为依托，实现电能质量监测系统。3、研究/设计的目标：本文在研究电力系统电能质量指标及测量方法的基础上，研究出一种基于LabVIEW的电能质量监测系统，通过计算机的平台将电压偏差、频率偏差、电压波动和闪变、电网谐波、三相电压不平衡度作为主要的研究对象，同时对电能质量参数的测试算法进行了研究，通过对电网信号的采集、计算和分析，实现对上述五种稳态电能质量参数的监测和分析，最后以图形化和表格的形式直观地显示出来。论文的主要工作如下：1.简要介绍研究背景和研究意义，论述对电能质量进行监测的必要性，指出电能质量监测方面的研究现状及其存在的问题，及对虚拟仪器技术优势的分析，提出研究基于虚拟仪器的电能质量参数监测系统的必要性和可行性。2.对电能质量的国家标准进行简要介绍，讨论衡量电能质量问题的质量监测的方法。3.通过对基于虚拟仪器监测系统的简要分析，提出了本课题所要研究的系统的总体结构，并简要的介绍了课题研究的系统硬件的构成方案。由于本课题所研究重点是基于虚拟仪器的电能质量监测系统软件功能部分，因此本论文的重点主要是对系统所要实现的各个功能模块的数学模型离散化设计进行了研究。4.简要的介绍了虚拟仪器技术的概念及软件开发平台LabVIEW，利用LabVIEW以及前面所研究的各个功能模块的数学模型的离散化设计，对系统的软件部分进行了设计，将系统按所要实现的监测参数主要分为五大功能模块：伏安测量模块(电压与电流有效值、频率测量、三相不平衡度)、相位测量、功率测量模块、谐波测量模块、波动和闪变测量模块，并且详细的给出了功能模块的软件设计。5.利用仿真的方法对系统的各个功能模块进行了试验，并给出了试验结果。4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：基于虚拟仪器的电能质量参数分析系统同样必须具备传统监测分析系统的三大功能模块：数据采集模块、数据分析处理模块和结果显示模块。数据采集模块还是由传统的采集硬件来完成，不同的是数据分析处理模块和结果显示模块完全由计算机软件实现，这部分功能不受硬件限制，可以根据用户的需求可以随时增加修改模块，这一优势是传统仪器所无法比拟的。对于本论文所研究的电能质量参数监测分析系统，软件部分是核心，只要硬件部分将监测点的电压和电流信号经信号调理器和数据采集卡以最小失真度转换成数字信号，其余的任务如滤波、加窗、数据处理和统计分析、数据远传以及显示打印等完全交给软件来处理。总体来说，基于虚拟仪器思想所建立的电能质量分析系统由两大部分组成：硬件部分和软件部分。系统的总体结构如下图：原始电压信号原始电流信号传感器信号调理（多路电气量隔离、放大、滤波、线性化变换）信号采集卡装有虚拟仪器软件的计算机数据处理分析数据通信数据存储报表打印结果显示本系统采用了虚拟仪器技术，该技术的核心是使用软件代替传统监测分析系统中关于数据分析处理的硬件模块。这并不是说明系统不需硬件支持，软件毕竟要建立在硬件基础之上。在本论文所研究的基于虚拟仪器技术的电能质量参数监测系统中，基本的硬件部分包括：传感器、信号调理器、信号采集卡、计算机系统，硬件结构如下图：传感器数据采集卡信号调理电路计算机系统软件部分：本论文所设计的程序从功能上分为五个部分：伏安测量、频率测量、功率测量、不平衡度计算和谐波分析。软件设计总体框图如下图所示：电压信号采集电流信号采集仿真信号信号参数量程配置系统主界面不平衡度计算频率测量谐波分析伏安测量功率测量参数设置退出数据结果显示、图形化显示、分析、存储6、方案的可行性分析：虚拟仪器是建立在标准化、系列化、模块化的硬件和软件平台上的完全开放的系统，开发基于此技术的电能质量参数监测系统具有高速、高效、大容量、多功能、智能化的特点。随着网络通信技术与虚拟仪器技术的结合，可以实现监测资源的共享、参数的远程监测。因此，网络化的虚拟电能参数监测系统具有很大的市场和开发前景。7、该设计的创新之处基于虚拟仪器技术平台这个测控领域的新技术，设计出电能质量参数监测系统，系统能够对电压、电流、相位、频率、三相电压不平衡度、电网谐波、电压波动和闪变等电力参数实时地监测，并且具有实时的分析功能。8、设计产品的主要用途和应用领域：本文研究的基于LabVIEW的电能质量监测系统，可以通过计算机的平台对电压偏差、频率偏差、电压波动和闪变、电网谐波、三相不平衡度进行数据采集、计算和分析，最后以图形化和表格的形式直观地显示出来。因此该系统可以在以下几种工作中应用：1.测量分析公用电网供到用户端的交流电能质量，其测量分析：频率偏差、电压偏差、三相电压允许不平衡度、电网谐波。2.测量分析各种用电设备在不同运行状态下的公用电网电能质量。3.负荷波动监视：定时记录和存储电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、相位等电力参数的变化趋势。4.电力设备调整及运行过程动态监视，帮助用户解决电力设备调整及投运过程中出现的问题5.测试分析电力系统中断路器动作、变压器过热、电机烧毁、自动装置误动作等故障原因。6.测试分析电力系统中无功补偿及滤波装置动态参数并对其功能和技术指标作出定量评价。9、时间进程03.21-03.21完成开题并交开题报告，了解LabVIEW开发环境和电能质量的相关知识。04.01-04.30确定设计的硬件结构和软件结构，并对各个模块进行深入研究。05.01-05.15提交中期检查报告并参加中期检查。05.16-05.31解决论文中的疑难问题，论文整体成型，提交论文初稿。06.01-06.15对论文进行精细的修改，提交论文终稿，准备答辩。10、参考文献：1陈昭平.虚拟仪器技术在电能质量监测系统中的应用[D].西南交通大学，2006:26-342肖湘宁.电能质量分析与控制[M].北京：中国电力出版社，2004:19-223林海雪.现代电能质量的基本问题[J].电网技术，2001:5-124王宝宏.电子测量[M].北京：科学出版社，2005:106-1095林海雪.电力系统三相不平衡[M].北京：中国电力出版社，1998:1-186JohnStones.PowerQuality[N].PowerEngineeringJournal,2001(4):58-647吴竞昌，孙树勤，宋文南.电力系统谐波[M].北京：水利电力出版社，19888林海雪.论电能质量标准[J].中国电力，1997:8-109刘洁，余熙.电能质量综合监测的系统实施方法[Z].继电器，2002:26-2910HungS,HsienCT.Applicationofcontinueswavelettransformforstudyofvoltageflicker-generatedsignals[J].IEEETransactionsonAerospaceandElectricSystems,2000(3):925-93211方黄能，吴玉燕.FFT谐波检测存在的问题[Z].广西电力，2005:39-4112ChenMT,MeliopulosAPS.Wavelet-basedalgorithmforvoltageflickeranalysis[Z].ProceedingoftheNinthInternationConferenceonHarmonicsandQualityofPower,Orlando,Florida,USA,200013中国电流企业联合会标准化中心.安全与电能质量标准[S].北京：中国电力出版社，2002:859-87414朱桂萍，王树民.电能质量控制技术综述上[J].电力系统自动化，2002:28-3315白先红，潘文霞，史林军.波动电压的检测方法与系数修正综述[J].电力自动化设备，2003:75-7816杨乐平，李海涛，杨磊.LabVIEW程序设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2005:78-7917程学庆，房晓溪，韩薪莘等.LabVIEW图形化编程与实例应用[M].北京：中国铁道出版社，2005:70-7518周义明