电力系统谐波分析系统设计软件系统(附件)
在当今社会快速发展的形势下，无论是工业、农业，还是人们正常的生活，都离不开电能。电能作为当今社会应用最为广泛的能源，也存在着质量问题。当前，非线性负载不断被引入电力系统当中，造成了电力系统中谐波含量急剧上升和电压波形严重畸变，使得电能质量下降。同时这些谐波问题也给用电设备以及电力系统发电设备带来了极大的危害。随着社会的发展，谐波问题也受到了广泛专注，因而电力系统谐波分析这个课题也更加符合社会的需求。本文根据针对电力系统谐波问题查阅资料，简要分析了谐波的概况，并与小组成员完成了本次电力系统谐波分析的毕业设计。关键词 电力系统，谐波，谐波分析算法
目 录
1绪论 5
1.1 谐波分析的背景及意义 5
1.2 谐波分析的研究现状 6
1.3 本文所做的工作 8
2.电力系统谐波 8
2.1 电力系统谐波的基本概念 8
2.2 电力系统谐波的标准和分类 10
2.3 电力系统谐波的产生及危害 11
3 电力系统谐波的分析方法 12
3.1 主流电力系统谐波分析方法 12
3.2 本文所使用的研究方法 13
4.相关软件的介绍与操作 14
4.1 keil的介绍 14
4.2 仿真软件介绍 15
5.电力系统谐波分析的软件设计 17
5.1 系统软件总体设计 17
5.2系统各应用程序设计 19
5.3 界面设计 21
6.电力系统谐波分析的仿真及分析结果 25
总 结 26
致 谢 27
参考文献 28
附录一 30
附录二 33
附录三 35
附录四 38
附录五 40
1绪论
1.1 谐波分析的背景及意义
电能是当今世界不可或缺的一种能源， 为人类的社会的发展以及科技的进步提供了便利。任何事物都会存在着质量问题，电能作为目前社会不可或缺的商品当然也存在着质量问题，电能的质量关系着各行各业，所以必须对其质量进行严格把控。如何提高电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
能的质量成为当今社会面临的迫切的问题，需要解决电能质量问题，就必须了解电能质量的实质。Heydt 教授是一位美国著名的电能质量专家，他认为电能质量就是线路中的电压或电流发生了畸变。 由于在电力系统中存在各种各样的扰动，这些扰动将会导致电能质量降低，而目前社会使用的各类用电设备在低的电能质量的情况下回受到严重损害。电能质量问题由稳态和暂态两个部分组成，经查阅相关的资料，将本文研究的谐波问题划分在了稳态电能质量问题当中。在电力供应的初级阶段，引起电力研究者关注的问题主要涉及了电压与电流对电气设备正常工作造成的干扰问题。最近这些年，世界各国都开始关注电能质量当中的谐波问题，有两方面原因吸引各国对此问题的关注：从一方面来看，在电力系统中，由于谐波源的数量以及种类都在不断地升高，与此同时，相比以前将会产生更多的谐波污染，使得电力系统不再稳定，产生波动，使得电力系统自身以及广大的使用人群受到不小的影响。现代的工业技术发展势头愈加迅猛，电网当中的非线性负荷的使用情况正在急速增加，比如硅铁炉、高频炉等。晶闸管整流换流技术在电力电子技术的发展作用下运用到了各个领域，如：晶闸管整流电源运用于冶金、化工、矿山等部门；变频调速装置也愈加广泛的运用在工业中。此外，系统谐波的主要来源如今也发生了一些变化，变成了一系列的现代化设备，这些设备主要是为了提高工业生产效率、节约能源和减少环境污染而使用的。举例来说，我们日常使用的一些与电相关的设备在整个电力网络中都可以等价于负荷，故而全部都可以将它们当成谐波源，越来越多高科技用电产品的使用，严重的影响到了系统的供电质量，而用电器的使用寿命等一系列的标准与供电质量关系十分密切。从上述原因不难看出，非线性负载的使用使得整个供电网络中的电压电流波形越发偏离理论上的形态，使电能质量降低。另一方面来讲，随着社会的发展，技术的进步，越来越多的新型产品和技术得到广泛的使用，传统行业已逐渐退出历史的舞台，新型行业在社会生产中所占比重逐渐加大。新型行业的产品和技术需要更高要求的电能质量来满足它们的正常工作。这就需要我们努力研究电力系统，将影响电能质量的各类原因找出来。针对降低电能质量的原因寻找出解决办法，使电能质量满足当今社会的需求。本设计所研究的电力系统谐波问题是影响电能质量的主要原因之一，所以对谐波进行分析，对寻找提高电能质量的方法具有重大意义。
1.2 谐波分析的研究现状
电力系统谐波分析的历史由来已久，并不是近几年提出的课题，只是随着电能覆盖面的增大，这个课题更加受到了重视。在19201930年左右，德国在大范围的使用了静止汞弧变流器导致了电压电流的波形发生了严重畸变，从而引发了人们对电力系统谐波的研究。1945年J.C.Read发表了一篇关于谐波问题研究的论文，这篇论文主要的研究对象是变流器产生的谐波，这篇论文也成为了谐波研究史上早期具有代表性的论文。到了19501960年，许多学者陆续发表了大量关于换流器谐波问题的研究的文献。最近几年，电力电子技术得到飞速的发展，同时该技术被广泛的应用到了各行各业，但该技术或多或少也出现了一些问题，比如谐波问题。电力系统谐波问题的产生，对各类电力设备、线路和家用电器等都造成了严重的影响。当前，迫切的需要解决谐波问题带来的危害，减少损失，所以世界各国的研究专家都把注意力投向了对电力系统谐波问题的分析研究和应用，他们会召集专业领域的科研人员开展关于谐波问题的学术研讨会或者讲座，推动了谐波问题研究的向前发展。谐波问题已经成为受到世界性广泛关注的问题，所以IEC和CIGRE也都成立了关于谐波问题的专门的工作组来制定了一系列的谐波标准，并且划分了谐波干扰的所属范围。 我国对谐波问题的研究起步相较于欧美国家较晚，我国正式开展谐波问题的研究是在1982年，1988年，我国第一本关于谐波问题的研究著作有吴竞昌等出版发表，这表明了我国在谐波问题研究领域得到了重大突破，大大缩短了与世界各国研究水平的举例，这篇著作也是我国电力系统谐波研究的基石。1990年开始，我国定期开展谐波问题学术研讨会。谐波问题的研究得到空前的发展，取得了许多具有实际意义的研究成果。尽管谐波问题在我国科研界十分受到重视，但距离世界领先水平还有着不小的差距，而是将研究眼光放宽至其他行业，同时包含着其他的技术，例如计算机、传感等。当前社会对电力需求的广度与稳定性有了更高的要求，而谐波问题却愈发严重，所以我国很多科研机构以及高校都开展了谐波研究这一课题，希望通过当前的研究手段能够降低谐波问题造成的影响。根据研究数据表明，我国的电力系统中每年都会发生几起由于谐波问题而造成电力设备故障的事故，这不得不让我将注意力集中在这个课题上。电力系统谐波问题会提高电容器的放大倍数，使电容器将电流从计算上的数值放大很多倍，从而烧坏用电设备，造成不可估计的损失。谐波还可能影响到居民的正常用电，影响人们的正常生活。因为谐波会干扰线路保护的正常工作，使线路保护监测到线路出现故障，故会进行错误动作，最终导致一个区域出现大面积停电的现象，从而影响到居民的正常生活。因此，我们必须严格监测和限制谐波污染。其中能够保证电能质量的关键就是使公用电网的谐波量得到控制，是电力网的谐波含量符合标准，减少对电网自身还有广大用户的损失，因为谐波的危害严重的可以引发火灾。不能一味的考虑利益，要将社会效益放在首位，确保各类用电设备能够安全稳定的运行。提高电能质量系统工程水平，需要我们积极建立电能质量监测分析系统，检测、分析与评价存在于系统中的谐波量，这些都是不能确缺少的重要环节。对任何课题进行有效研究都离不开真实有效的测量数据，当然，对次谐波问题的研究也是这样。现如今，我们可以依靠那些能够连续测量谐波而且还能为我们提供真实有效的测量数据的专业仪器，对谐波问题进行深入探索。但是，在某些情况下，只凭借测量得出的数据，我们很难了解电网谐波的真实分布情况，这就需要我们研究出一种能够便于计算谐波分布的分析方法，从能够而更好的根据测量数据计算得到谐波的真实情况。
目 录
1绪论 5
1.1 谐波分析的背景及意义 5
1.2 谐波分析的研究现状 6
1.3 本文所做的工作 8
2.电力系统谐波 8
2.1 电力系统谐波的基本概念 8
2.2 电力系统谐波的标准和分类 10
2.3 电力系统谐波的产生及危害 11
3 电力系统谐波的分析方法 12
3.1 主流电力系统谐波分析方法 12
3.2 本文所使用的研究方法 13
4.相关软件的介绍与操作 14
4.1 keil的介绍 14
4.2 仿真软件介绍 15
5.电力系统谐波分析的软件设计 17
5.1 系统软件总体设计 17
5.2系统各应用程序设计 19
5.3 界面设计 21
6.电力系统谐波分析的仿真及分析结果 25
总 结 26
致 谢 27
参考文献 28
附录一 30
附录二 33
附录三 35
附录四 38
附录五 40
1绪论
1.1 谐波分析的背景及意义
电能是当今世界不可或缺的一种能源， 为人类的社会的发展以及科技的进步提供了便利。任何事物都会存在着质量问题，电能作为目前社会不可或缺的商品当然也存在着质量问题，电能的质量关系着各行各业，所以必须对其质量进行严格把控。如何提高电 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
能的质量成为当今社会面临的迫切的问题，需要解决电能质量问题，就必须了解电能质量的实质。Heydt 教授是一位美国著名的电能质量专家，他认为电能质量就是线路中的电压或电流发生了畸变。 由于在电力系统中存在各种各样的扰动，这些扰动将会导致电能质量降低，而目前社会使用的各类用电设备在低的电能质量的情况下回受到严重损害。电能质量问题由稳态和暂态两个部分组成，经查阅相关的资料，将本文研究的谐波问题划分在了稳态电能质量问题当中。在电力供应的初级阶段，引起电力研究者关注的问题主要涉及了电压与电流对电气设备正常工作造成的干扰问题。最近这些年，世界各国都开始关注电能质量当中的谐波问题，有两方面原因吸引各国对此问题的关注：从一方面来看，在电力系统中，由于谐波源的数量以及种类都在不断地升高，与此同时，相比以前将会产生更多的谐波污染，使得电力系统不再稳定，产生波动，使得电力系统自身以及广大的使用人群受到不小的影响。现代的工业技术发展势头愈加迅猛，电网当中的非线性负荷的使用情况正在急速增加，比如硅铁炉、高频炉等。晶闸管整流换流技术在电力电子技术的发展作用下运用到了各个领域，如：晶闸管整流电源运用于冶金、化工、矿山等部门；变频调速装置也愈加广泛的运用在工业中。此外，系统谐波的主要来源如今也发生了一些变化，变成了一系列的现代化设备，这些设备主要是为了提高工业生产效率、节约能源和减少环境污染而使用的。举例来说，我们日常使用的一些与电相关的设备在整个电力网络中都可以等价于负荷，故而全部都可以将它们当成谐波源，越来越多高科技用电产品的使用，严重的影响到了系统的供电质量，而用电器的使用寿命等一系列的标准与供电质量关系十分密切。从上述原因不难看出，非线性负载的使用使得整个供电网络中的电压电流波形越发偏离理论上的形态，使电能质量降低。另一方面来讲，随着社会的发展，技术的进步，越来越多的新型产品和技术得到广泛的使用，传统行业已逐渐退出历史的舞台，新型行业在社会生产中所占比重逐渐加大。新型行业的产品和技术需要更高要求的电能质量来满足它们的正常工作。这就需要我们努力研究电力系统，将影响电能质量的各类原因找出来。针对降低电能质量的原因寻找出解决办法，使电能质量满足当今社会的需求。本设计所研究的电力系统谐波问题是影响电能质量的主要原因之一，所以对谐波进行分析，对寻找提高电能质量的方法具有重大意义。
1.2 谐波分析的研究现状
电力系统谐波分析的历史由来已久，并不是近几年提出的课题，只是随着电能覆盖面的增大，这个课题更加受到了重视。在19201930年左右，德国在大范围的使用了静止汞弧变流器导致了电压电流的波形发生了严重畸变，从而引发了人们对电力系统谐波的研究。1945年J.C.Read发表了一篇关于谐波问题研究的论文，这篇论文主要的研究对象是变流器产生的谐波，这篇论文也成为了谐波研究史上早期具有代表性的论文。到了19501960年，许多学者陆续发表了大量关于换流器谐波问题的研究的文献。最近几年，电力电子技术得到飞速的发展，同时该技术被广泛的应用到了各行各业，但该技术或多或少也出现了一些问题，比如谐波问题。电力系统谐波问题的产生，对各类电力设备、线路和家用电器等都造成了严重的影响。当前，迫切的需要解决谐波问题带来的危害，减少损失，所以世界各国的研究专家都把注意力投向了对电力系统谐波问题的分析研究和应用，他们会召集专业领域的科研人员开展关于谐波问题的学术研讨会或者讲座，推动了谐波问题研究的向前发展。谐波问题已经成为受到世界性广泛关注的问题，所以IEC和CIGRE也都成立了关于谐波问题的专门的工作组来制定了一系列的谐波标准，并且划分了谐波干扰的所属范围。 我国对谐波问题的研究起步相较于欧美国家较晚，我国正式开展谐波问题的研究是在1982年，1988年，我国第一本关于谐波问题的研究著作有吴竞昌等出版发表，这表明了我国在谐波问题研究领域得到了重大突破，大大缩短了与世界各国研究水平的举例，这篇著作也是我国电力系统谐波研究的基石。1990年开始，我国定期开展谐波问题学术研讨会。谐波问题的研究得到空前的发展，取得了许多具有实际意义的研究成果。尽管谐波问题在我国科研界十分受到重视，但距离世界领先水平还有着不小的差距，而是将研究眼光放宽至其他行业，同时包含着其他的技术，例如计算机、传感等。当前社会对电力需求的广度与稳定性有了更高的要求，而谐波问题却愈发严重，所以我国很多科研机构以及高校都开展了谐波研究这一课题，希望通过当前的研究手段能够降低谐波问题造成的影响。根据研究数据表明，我国的电力系统中每年都会发生几起由于谐波问题而造成电力设备故障的事故，这不得不让我将注意力集中在这个课题上。电力系统谐波问题会提高电容器的放大倍数，使电容器将电流从计算上的数值放大很多倍，从而烧坏用电设备，造成不可估计的损失。谐波还可能影响到居民的正常用电，影响人们的正常生活。因为谐波会干扰线路保护的正常工作，使线路保护监测到线路出现故障，故会进行错误动作，最终导致一个区域出现大面积停电的现象，从而影响到居民的正常生活。因此，我们必须严格监测和限制谐波污染。其中能够保证电能质量的关键就是使公用电网的谐波量得到控制，是电力网的谐波含量符合标准，减少对电网自身还有广大用户的损失，因为谐波的危害严重的可以引发火灾。不能一味的考虑利益，要将社会效益放在首位，确保各类用电设备能够安全稳定的运行。提高电能质量系统工程水平，需要我们积极建立电能质量监测分析系统，检测、分析与评价存在于系统中的谐波量，这些都是不能确缺少的重要环节。对任何课题进行有效研究都离不开真实有效的测量数据，当然，对次谐波问题的研究也是这样。现如今，我们可以依靠那些能够连续测量谐波而且还能为我们提供真实有效的测量数据的专业仪器，对谐波问题进行深入探索。但是，在某些情况下，只凭借测量得出的数据，我们很难了解电网谐波的真实分布情况，这就需要我们研究出一种能够便于计算谐波分布的分析方法，从能够而更好的根据测量数据计算得到谐波的真实情况。
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