一、課題綜述及研究意義

自第二次工業(yè)革命以來，電能已經(jīng)成為現(xiàn)代人類社會中不可或缺的重要能源之一。電能是一種清潔方便、經(jīng)濟實用且易于傳輸、控制和轉(zhuǎn)換的能源形式，作為一種特殊的商品，隨著我國國民經(jīng)濟和工業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對電力系統(tǒng)供電質(zhì)量的要求越來越高，一方面由于用電負(fù)荷日趨復(fù)雜化和多樣化，特別是干擾性負(fù)荷，如各種電力整流設(shè)備，電弧爐，大容量調(diào)速電機，電氣化鐵道，無功補償?shù)入娏﹄娮友b置和非線性設(shè)備的不斷涌入，使電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量受到嚴(yán)重影響和威脅；另一方面，隨著高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，許多設(shè)備的裝置都帶有基于計算機的控制器和功率電子器件，與傳統(tǒng)設(shè)備不同，設(shè)備和裝置對電能質(zhì)量的變化非常敏感，電能質(zhì)量的瞬間變化就可能造成巨大的經(jīng)濟損失。

1、電能質(zhì)量實時監(jiān)測系統(tǒng)國內(nèi)研究現(xiàn)狀：

國內(nèi)對于電能質(zhì)量研究起步較晚，上世紀(jì)80年代有科研院所開始諧波的研究工作，隨后有一些公司開始致力于電能質(zhì)量檢測裝置的開發(fā)和研究工作，并取得了一定的成果。目前國內(nèi)致力于電能質(zhì)量檢測裝置開發(fā)的公司還不多，比較有代表性的為上海寶鋼安大電能質(zhì)量有限公司、安徽振興科技股份有限公司、臺灣泰仕電子工業(yè)股份有限公司等，這些產(chǎn)品大多數(shù)以檢測穩(wěn)態(tài)參數(shù)為主，也具有測量某些瞬態(tài)參數(shù)的功能，具有一定的數(shù)據(jù)存儲和通信功能，但總體而言與國外的差距比較大，主要體現(xiàn)在：測量精度距離國際先進水平還有較大差距；檢測指標(biāo)單一，不能進行全面的測量；配套軟件功能簡陋，不能對數(shù)據(jù)進行豐富可靠的分析；欠缺友好的界面和良好的操作體驗；產(chǎn)品缺乏相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范。

2、電能質(zhì)量實時監(jiān)測系統(tǒng)的國外研究現(xiàn)狀：

國外對于電能質(zhì)量研究起步較早，加之對電能質(zhì)量檢測設(shè)備的開發(fā)研究非常重視，因此在電能質(zhì)量檢測設(shè)備方面占有很大的技術(shù)優(yōu)勢，國外的電能質(zhì)量檢測設(shè)備不但技術(shù)水平高，而且種類多樣，典型如日本日置（Hioki）開發(fā)的PW3198系列電能質(zhì)量分析儀，美國福祿克公司的Fluke430系列電能質(zhì)量分析儀、1760系列三相電能質(zhì)量記錄儀，瑞典LEM公司的TOPAS1000系列電能網(wǎng)絡(luò)分析儀和PQFIX電能質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測裝置，瑞典聯(lián)合電力公司的UP-2210在線式電能質(zhì)量分析儀和U900F便攜式電能質(zhì)量分析儀等，這些產(chǎn)品代表了當(dāng)今世界電能質(zhì)量分析的最高水平，具有檢測指標(biāo)豐富，測試精度高等特點，其中美國福祿克公司Fluke430系列電能質(zhì)量分析儀具有便攜、高精度、高穩(wěn)定性特點，能夠?qū)θ嚯妷弘娏鞲鲄?shù)、電壓和頻率偏差等基本參數(shù)測量，還涵蓋了閃變分析和間諧波測量、事件記錄分析的功能，而且配備了專業(yè)的分析軟件能夠?qū)?shù)據(jù)進行圖形化分析和報表顯示。 

 本課題提出了利用虛擬儀器技術(shù)、傳感器技術(shù)對衡量電能質(zhì)量的5個主要技術(shù)指標(biāo)：電壓偏差、頻率偏差、諧波、電壓波動和閃變、三相不平衡度實現(xiàn)本地監(jiān)測、信息提取與分析。基于LabVIEW開發(fā)平臺，設(shè)計系統(tǒng)上位機管理軟件平臺。

二、課題擬采取的研究方法和技術(shù)路線

研究方法：

先分析影響電能質(zhì)量的5個主要因素：電壓偏差、頻率偏差、諧波、電壓波動和閃變、三相不平衡度。然后將傳感器技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，從硬件方面和軟件方面對電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)進行設(shè)計。

技術(shù)路線：

硬件方面包括傳感器，信號調(diào)理電路，數(shù)據(jù)采集卡和計算機（PC）。將三相電信號通過傳感器，形成適宜于模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理的電壓信號，經(jīng)過抗混疊低通濾波器，濾去高頻的干擾噪聲，再經(jīng)過A/D數(shù)據(jù)采集卡，將信息傳輸?shù)接嬎銠C中，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)測顯示。

軟件方面應(yīng)用LabVIEW軟件開發(fā)平臺進行虛擬儀器控制軟件的設(shè)計與實現(xiàn)，分為數(shù)據(jù)采集模塊，頻率測量模塊，三項不平衡測量模塊，功率測量模塊，諧波測量模塊，電壓測量模塊。通過應(yīng)用程序來完成電能質(zhì)量的監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計。

三、主要參考文獻

[1] 張重雄，張思維.虛擬儀器技術(shù)分析與設(shè)計.電子工業(yè)出版社，2012.5.

[2] 史健芳.智能儀器設(shè)計基礎(chǔ)。電子工業(yè)出版社，2012.9.

[3] 麥洪，劉曉華.電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)分析思路探索.電力電氣，2009.7

[4] 郭上華，黃純，王磊.電壓波動與閃變的檢測與控制方法.湖南大學(xué),2003.4

[5]伍星華，王旭.國內(nèi)虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用研究現(xiàn)狀及展望.重慶大學(xué)，2011.8

[6]李加升. 基于LABVIEW8.5的電能質(zhì)量三相不平衡度檢測與分析.益陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，2009.10

[7] 崔姍.基于LABVIEW的電能質(zhì)量動態(tài)檢測儀的設(shè)計.鄭州大學(xué)，2014.5

[8] 高璽亮.基于LABVIEW的電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的設(shè)計.哈爾濱理工大學(xué)，2012.3

[9] 郭尚坤，李喜蓮.基于LABVIEW的電能質(zhì)量實時綜合檢測系統(tǒng).山東省冶金科學(xué)研究院,2008.8

[10] 王吉元.基于小波分析的電能質(zhì)量三相不平衡度虛擬儀.黑龍江科技學(xué)院，2012.1

[11]孫曉明.基于虛擬儀器的電能質(zhì)量綜合監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與研究.山東大學(xué)，2015.5

[12]林海雪.<<新國家標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量，電壓波動和閃變介紹>>中國電力科學(xué)研究院，2001.12

[13]趙琳，楊耐琪. 虛擬儀器在三相不平衡度的測量中的應(yīng)用研究.西南交通大學(xué).2014.4

[14] 葉佳輝. 虛擬儀器技術(shù)在傳感器智能檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究.東華大學(xué),2012.

[15]張希.基于LABVIEW的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng).西安科技大學(xué),2009.4

二、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作實施計劃www.628tf.com

（一）畢業(yè)設(shè)計（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應(yīng)達(dá)到的水平與結(jié)果

理論分析設(shè)計：

1、系統(tǒng)設(shè)計方案的分析論證；

2、傳感器，各硬件模塊的工作原理設(shè)計；

3、上位機管理平臺的基本功能設(shè)計；

硬件設(shè)計要求：確定要選擇的器件及其類型，使之符合課題要求。

軟件設(shè)計要求：配合硬件設(shè)計實現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計，繪制程序流程框圖。

（二）畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度與安排

起訖日期 工作內(nèi)容和要求 備注

3月23日-3月29日 查閱25篇相關(guān)文獻，修改開題報告

3月30日-4月5日 查閱資料，制定系統(tǒng)初步設(shè)計方案

4月6日-4月12日 確定系統(tǒng)總體設(shè)計方案，選擇確定傳感器的型號

4月13日-4月19日 修改完善硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

4月20日-5月26日 完成硬件模塊原理圖的設(shè)計與繪制

4月27日-5月3日 設(shè)計各節(jié)點程序，繪制程序流程圖

5月4日-5月10日 設(shè)計上位機管理平臺

5月11日-5月17日 整理材料，撰寫論文初稿

5月18日-5月24日 修改論文，撰寫初稿

5月25日-5月29日 完成論文PPT，準(zhǔn)備答辯