客运专线牵引供电系统电能质量检测装置的研究

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1、客运专线牵引供电系统电能质量检测装置的研究一.研究意义当代电力系统的负荷结构发生了很大的变化，随着电气化铁路建设的飞速发展，电气化铁路牵引供电系统也将在全国快速扩大。截至2007年，国家电网供电范围内已建成的牵引变电站共379座，在建牵引变电站25座。牵引变压器总容量共24807.9MVA，平均每台变压器容量为31.7MVA，单台牵引变压器最大容量达到150MVA。向牵引变电站供电的输电线路总长9124km，向牵引变电站供电的电网系统变电站共423座，主变压器总容量共75008.5MVA。其中带

2、3个以上牵引变电站站的电网系统变电站有20个。电气化铁路负荷接人对电网的影响日益突出。电气化铁路负荷未经治理接人电网会对电网及邻近用户产生严重影响。国内已投入运行的牵引变电站的供电系统，已发生过因牵引变电站产生谐波和负序造成系统继电保护误动、电厂发电机设备故障、用户侧电动机和并联补偿电容器等设备故障等现象。因此，电气化铁路负荷的大量接人将给电网安全稳定运行带来隐患，严重影响电能质量，所以设计一套牵引供电系统电能质量检测装置意义重大。二、系统硬件和软件6此电能质量检测装置主要通过信号调理板将100

3、伏电压变为正负五伏电压，同时用电流钳将电流信号转变为正负五伏的电压信号，然后送入PCI2008数据采集卡，数据采集卡将模拟信号转变为数字信号送入计算机，计算机通过应用软件LabVIEW对数据进行分析处理，从而实现对电能质量各个参数的实时监控。1、Fuluke1200s交流电流钳主要是把要采集的电流信号转变为PCI2008数据采集卡能够识别的电压信号，送入信号调理板，通过信号调理板再送入计算机进行数据分析。2、因为数据采集卡PCI2008的模拟电压输入范围是±10V，从牵引变电所电压互感器和电流互

4、感器的二次侧取得的被测信号，远远大于±10V，如果直接送入采集卡，将直接导致采集卡损毁。所以要将100V的电压通过信号调理板变换为一5V～+5V的电压信号送入数据采集卡PCI2008.而电流信号是通过电流钳将电流信号变为一5V～+56V的电压信号送入信号调理板然后和电压信号一起送入数据采集卡。3、PCI2008是12位16路同步采样的AD卡，采用PCI2.2总线标准，支持多卡同步采集，通过率为25K/通道，单卡总通过率可达400K，多卡采集总通过率可达1M以上，并实现连续存盘，为了确保采样精度，

5、每通道均通过PGA103仪表放大器缓冲后接入多采保AD芯片AD7874。PCI2008广泛应用于振动测试、电力系统、医疗设备等诸多领域。4、“软件就是仪器”是虚拟仪器带给仪器工业的一次革命。LabVIEW是虚拟仪器领域中最具有代表性的图形化编程开发平台，是目前国际上首推并应用最广的数据采集和控制开发环境之一。LabVIEW也是一种编程语言。传统的编程工具C、C++、VC++、VB等，对于非专业编程人员来说显得过于晦涩难懂，操作起来也不方便；LabVIEW是使用一种叫G语言图形化程序设计语言，使用

6、数据流程方法描述程序的执行，用图标和连线编写程序。由于LabVIEW开发平台所产生的程序是框图形式程序，程序结构清晰、易学易用，特别适合硬件工程师、实验室技术工作人员及生产线工艺技术人员学习和使用，并可在很短时间内掌握并应用于实践。LabVIEW不仅使得编程清晰易学，而且其自带的VI程序十分丰富，功能强大，对于一般的工程测试项目，几乎都可以直接调用现成的VI程序。三、算法的实现与研究6频率是电能质量最重要的指标之一。系统负荷特别的发电厂厂用电负荷对频率的要求非常严格。要保证用户和发电厂的正常运行

7、就必须严格控制系统频率，使系统的频率偏差控制在允许的范围之内。电力系统运行频率过低，会给电力负荷带来明显的不利影响，即使偏离标称值较少，持续时间不长，也会对设备带来积累损伤，降低生产效率。负荷在下降时，减少吸收系统功率，促使频率回升。然而系统频率的下降，会导致火力发电厂辅助机械出力减小，继而发电出力下降，使系统频率更加降低。电力系统频率稳定是近年来受到电力工程界广泛关注的课题。失去频率稳定性，会使系统频率崩溃而招致系统全停电，电力系统的频率反映了发电机组发出的有功功率与负荷所需有功功率的平衡情况

8、。所以频率的测量在整个电力系统中占有重要地位。在数据采集的环境下，信号的频率测量和信号的频率跟踪是基本且重要的问题。只有测得被测信号的频率后，才有可能对其实现整周期采样，从而为接下来的数字信号处理创造有利条件。测量原理及算法：三点法是一种建立在三角函数变换基础上的数据拟合方法。假设被测函数是正弦函数，在等间隔采样的前提下（包括非整周期采样）可以利用相邻3个数据样本，导出求解信号频率的线性方程，进而拟合出方程的系数，最终求出频率电力系统运行时，电网需要提供两部分电能：用于单向转换成其他能量的有功功