基于LabVIEW的风电场电能质量综合监测系统

摘要

在能源短缺的当今世界,风能作为一种取之不尽、用之不竭的新能源,由于它的可再生性和无污染的优点,成为最有诱惑力的一种新能源,引起多个国家的重视。中国也加大了开发和利用风能的力度。
　　 随着未来风电场规划装机容量不断增加,风力发电对接入电网的电能质量的影响不容忽视。严重时,甚至会对局部电网或弱电网的安全稳定性造成危害。因而,风力发电监测系统和控制技术的开发研究显得更为迫切。因此,有必要开发风电场电能质量综合监测系统,对现有风电场的电能质量进行检测、分析,为风电场治理、改善电能质量提供依据,这对风电场接入电网现状的研究以及风电与电网的和谐发展具有极其重要的意义。
　　 本文首先介绍了国内外风力发电的发展情况,以及对风电场电能质量问题进行监测的必要性。其次,通过分析风电机组的结构及其运行特性,总结风电场存在的电能质量问题及特点。然后,结合风电场电能质量的特点,选取合适的硬件,比较、分析各种电能质量检测算法,选取合适的算法。针对风电场电压波动频率主要集中在低频段,而目前广泛使用的检测算法在低频段精度较差的情况,本文采用的抵消基波的方法对电压波动与闪变进行检测,并通过仿真分析证明该方法确实在低频段具有优势。最后本文结合相关的硬件、算法以LabVIEW为平台研究开发了风电场电能质量综合监测系统,采集电压、电流信号,并对电压偏差、频率偏差、谐波、三相不平衡、电压暂降、电压波动闪变六个指标进行检测。文中阐述了系统的硬件构成方案和软件编程方法,对系统的设计方案进行了详细的介绍,描述了系统所要实现的主要功能。并给出了系统主要功能模块的设计流程以及关键技术措施。
　　 本系统开发周期短,测量精度高,具有良好的可视化人机交互界面,并可以方便地增减、修改系统的功能和规模,为用户提供了高度的灵活性和易用性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外风电发展及研究现状

1.3 对电能质量进行检测的意义

1.4 虚拟仪器技术及其在电力系统中的应用

1.4.1 虚拟仪器概述

1.4.2 LabVIEW概述

1.4.3 虚拟仪器在电力系统中的应用

1.5 本文主要工作

第二章 风电机组的类型、特点及其对电能质量的影响

2.1 风电机组的结构及分类

2.1.1 恒速风电机组

2.1.2 双馈感应风电机组

2.1.3 多级永磁风电机组

2.2 风力发电的特点

2.3 风电场并网对电网电能质量的影响

2.3.1 风电场引起的电压波动和闪变

2.3.2 风电场引起的谐波问题

2.3.3 风电场电能质量检测需要解决的问题

2.4 小结

第三章 系统硬件设计

3.1 硬件系统的总体设计

3.2 硬件的选取

3.3 信号调理

3.4 小结

第四章 风电场电能质量综合监测系统的算法及软件设计

4.1 系统程序总体结构

4.2 系统主程序及用户界面设计

4.3 各个电能质量指标检测算法的选取及子程序设计

4.3.1 传统电能质量指标检测算法及程序设计

4.3.2 谐波检测算法及程序设计

4.3.3 电压暂降检测算法及程序设计

4.3.4 电压波动与闪变检测算法与程序设计

4.4 数据存储

4.5 小结

第五章 结束语

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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