论文总字数：22454字

摘 要

随着人们对电能质量问题的日益关注，电能质量装置在电力系统电能质量监测领域广泛应用。而目前电能质量监测装置的测试工作具有工作量大，效率低，自动化程度低的特点。本文针对这些特点，研究开发一种自动化测试工具，提高测试效率，降低误差。

首先简述了电能质量问题的由来，介绍了电能质量监测装置的发展历程，指出了目前测试工作存在的不足，提出设计一种电能质量监测装置自动化测试工具。其次，在对国家电能质量标准和Modbus/TCP协议研究的基础上，设计了自动化测试系统架构。针对电压偏差、频率偏差、电压波动和闪变、公用电网谐波和三相电压不平衡五个电能质量指标，提出了自动化测试方案。最后，开发平台采用LabVIEW,完成了和自动化测试的模块设计，详细阐述实现方法，给出了程序框图和流程图。

本课题设计开发了基于LabVIEW的电能质量监测装置自动化测试工具,为电能质量监测装置的自动化测试提供一种途径。

关键词：电能质量,自动化测试,Modbus/TCP, LabVIEW

Abstract

As the problem of power quality has drawn greater attention, the monitoring device of power quality has gotten widely popular in the power quality monitoring field .However, testing work of power quality device has the feature ，that is heavy workload ,inefficiency and low degree of automation. Due to these features, it is necessary to develop an automated testing tool to improve test efficiency and reduce errors.

Firstly, the cause of power quality problem are described. The development of monitoring device of power quality is introduced. Shortcomings of present testing work are been pointed out and a design of automated testing tool is proposed. Secondly, based on the standards of country which is related to power quality and the research of Modbus/TCP communication protocol, an overall design scheme has been proposed. Aiming at these five power quality indicators: voltage deviation, frequency deviation, flicker, harmonic wave of the utility grid and three-phase voltage unbalanced degree, the author proposes schemes of automated test. Lastly, the software platform is developed with LabVIEW. The project completed the functions of communication and the design of user interface. The realization methods are described in detail. Flow charts and programs are given.

The automated testing tool of power quality monitoring device based on LabVIEW provides a way for automated test of power quality monitoring device.

Keywords: Power Quality, Modbus/TCP, Automated test, LabVIEW

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.1.1电能质量问题 1

1.1.2.电能质量监测装置现状 1

1.1.3自动化测试现状 1

1.2课题来源及其研究的意义 2

1.2.1课题来源 2

1.2.2课题研究意义 2

1.3本文主要研究内容 2

第二章 电能质量监测要求 4

2.1 电能质量标准 4

2.1.1 国际标准 4

2.1.2 国家标准 4

2．2 电能质量指标 4

2.2.1频率偏差 4

2.2.2电压偏差 4

2.2.3三相不平衡度 5

2.2.4电压波动和闪变 5

2.2.5公用电网谐波 6

2.2 本章小结 6

第三章 电能质量监测装置自动化测试工具的设计 7

3.1系统架构 7

3.1.1硬件架构 7

3.1.2软件架构 8

3.2软件设计方案 9

3.2.1标准源控制模块设计 9

3.2.2数据采集模块设计 10

3.2.3数据分析模块设计 13

3.2.4 显示模块设计 15

3.2.5 报表模块设计 15

3.3 本章小结 16

第四章 自动化测试工具的LabVIEW实现 17

4.1 LabVIEW开发平台 17

4.2数据采集的实现 18

4.2.1 TCP工具包 18

4.2.2 数据采集的LabVIEW实现 19

4.3显示模块的实现 23

4.3.1程序流程 23

4.3.2显示模块的LabVIEW实现 24

4.4本章小结 26

第五章 总结与展望 27

5.1总结 27

5.2展望 27

致 谢 28

参考文献 29

第一章 绪论

1.1选题背景

1.1.1电能质量问题

电能质量一般指电网三相交流电的质量。理想的电能是在额定电压和恒定频率下对用户供电，同时系统中的每一相电流与电压都是标准的正弦波，三相电压幅值相等，两两之间相位差为120。而由于发电机、线路和变压器等电力系统元件的非线性，电力系统运行故障以及目前用电端大量非线性负荷投入使用等原因^[1]，电能无法达到理想状态，由此产生了电能质量问题。

《电力市场环境下的电能质量问题》中介绍了电能质量问题的由来。改革开放前，我国工业水平落后，国内更是缺乏对精度要求高的先进工艺，谐波对制造业的影响不明显。而且当时我国经济水平不高，很多地区无法通上电。由于以上种种因素，80年代电能质量问题未能引起人们的重视。随着国民经济的发展，各种因素对电网的冲击造成了电能质量问题的日益严重，甚至会对电能质量有要求行业造成一些严重损失。同时，越来越多计算机控制的电力电子设备装置投入工业领域使用。这些高精度的设备对电能质量问题十分敏感，与此同时也加剧了电能质量问题的恶化。

1.1.2.电能质量监测装置现状

为了便于开展电能质量监测工作，国际上IEC制定了专门的电能质量标准IEC61000系列。近年来，参照IEC标准和IEEE标准，我国相继颁布并修改了一系列电能质量相关标准。对电能质量有效监测成为行业热点。

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