linux理念之电能质量分析器软件构设与实现

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1、Linux理念之电能质量分析器软件构设与实现第一章绪论1.1课题研究背景和研究意义近年来，我国电力事业得到了迅猛的发展，发电总量正逐年增加，电网建设正逐步加快，电力系统的规模也在不断扩大，困扰国民经济发展的电能紧缺问题正得到逐步解决[1]。但是随着现代社会电力系统的网络化和智能化，各种电能质量问题也被用户了解，并得到了国家和各个电网研究机构的重视。电能质量问题正在逐渐引起供用电双方的广泛关注，主要原因有：(1)科学技术的不断发展，使得生产设备自动化程度和集成度越来越高。许多基于多核处理器和高集成度I

2、C的设备对工业现场的电能质量问题极为敏感[2]。(2)用电设备对于电网运行稳定性的要求越来越高。有些大功率设备以及发电机电弧炉等的投切反过来又会对电网造成电磁干扰，有可能造成电网事故。(3)面对众多的电能质量问题，电力系统各部门之间应该统筹合作。供电部门不仅要提供优质的电能，还要负责监测电网中可能出现的干扰。这样才能保证供用电双方的安全。要想改善电能质量，首要的是对电能质量有一个快速并且准确的监测分析，电网信息的获得是解决问题的第一步。在对当前电网信号的信息数据获得和记录后，通过与电能质量国家标准进

3、行分析比较，完成对电能质量的评估，随后才能提出改善方案。因此电能质量监测设备在改善电能质量上起着至关重要的作用。电能质量监测设备的研制对供用电双方都能带来良好的回报：第一，发电厂可以通过电能质量监测设备分析电网中干扰的情况，第二，用电方可以随时监测所使用的电能是否符合标准，第三，通过采集的电能质量数据，可以帮助电力工对某一地区某一时间的电网问题进行深入的研究[3]。因此电能质量监测设备不仅可以广泛的应用于电力系统内部，还可以用于各种工业现场，以及民用用户。例如调查办公设备电源的频繁中断，医疗设备的不

4、正常工作，太阳能发电系统的功耗分析。1.2国内外发展现状随着当代电力系统的发展和供用电双方的需求提高，电能质量标准也在不断改进，电能质量监测技术也在不断创新[4]。主要电能质量分析仪器按照类型、特点和功能可分为以下几种。这类仪表可以监测和记录电能质量的全部指标，可以对某一个监测点进行长时间、连续的监测，在数据处理过程中，可以使用不同的电能质量算法，而且具有良好的软件接口，用户可以对其进行二次开发[5]。手持式电能质量分析仪主要用来测量一些电网基本电参量以及短时记录等[6]。其结构相对比较简单，体积小

5、巧便于携带，方便技术人员在故障现场及时排障。设备的体积比手持式电能质量分析仪大，集成化程度更高，其拥有较为强大的功能，可以进行大数据量的分析，常用于电能质量长期监测，调查难以发现的问题以及间歇性问题。它还可以用于电气设备的维护，太阳能发电系统、风力发电系统的运作确认等[7]。从上世纪60~70年代，发达国家就开始对电能质量问题进行完整的系统的研究。相比于国内，由于国外的研发机构起步较早，研究深入，所以技术水平一直保持领先[8]。在国内，从所使用的分析理论到电能质量评估体系的建立；从大范围的电能普查到

6、对相关技术指标的定义；从对各种先进算法的提出，到对电能质量相关设备的研发正在逐步进行[9]。在九十年代初期，欧洲电工标准化委员会发布一份新的草案，在原有IEC标准的基础上对电力系统中的电能质量做了全面详细的规定[10]。90年代中期，美国电工委员会进行了一次全国范围的电能质量普查，获得了许多的实际数据[11][12]。目前国际标准有美国（IEEE）标准、国际电工委员会（IEC）标准，欧盟（EN50160）标准等[13]。第二章电能质量参数基本量的测量方法2.1电能质量分析仪基本参数算法原理分析为了能

7、够系统详细地研究、分析电力系统中的电能质量问题，并且能够对实际运行中出现的状况或得到的数据进行进一步的处理，然后找出产生这种状况的干扰源并采取快速有效的电网控制方法，必须要对电能质量进行合理的、准确的分类。对于电能质量现象的分类，国际电力电子工程师协会IEEE根据相关规定，按照电能质量的主要特征量将其进行了分类[17]，这为电能质量相关问题的判定提供了参考和依据。为了保护供用电双方的利益，针对我国目前对电能质量问题的研究、分析和监测，国家质量技术监督局从1990年开始陆续颁布了六个有关电能质量的标准

8、，涉及到了六个方面的电能质量问题，为相关科研机构的研发项目提供了详细的指标和推荐算法。相比较于国外IEC标准来说，我国的电能质量标准在对问题的分类上和处理上都处于一个较低的层次。这是由于我国电能质量研究发展较晚，起步较慢。2.2基本交流电参数的测量电能质量基本量的测量是电能质量分析仪开发的基础和前提，在国标中许多电能质量方面的问题都可以有基本量计算得出，例如谐波、闪变、电压暂升电压暂降等，所以论文首先给出基本参数的测量算法。电压允许偏差是指当电网电压发生缓慢变化时，监