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1、第8期總第218期農業(yè)科技與裝備No．8TOtalNO．2182012年8月culturalScience&Technolow~andEAue．2012基于LabVlEW的風電場電壓波動與閃變監(jiān)測李海朋(九臺市農電有限公司，吉林九臺130500)摘要：針對目前廣泛使用的檢測算法在低頻段精度較差的情況，采用抵消基波方法對電壓波動與閃變進行檢測，并通過仿真分析證明其在低頻段具有優(yōu)勢。結合相關的硬件、算法，以LabVIEW為平臺，研究開發(fā)風電場電壓波動與閃變監(jiān)測系統(tǒng)，給出系統(tǒng)主要功能模塊的設計流程。關鍵詞：風電場；LabVIEW；電壓波動；閃變中Itt：ft"類號：TM
2、614；TM711文獻標識碼：A文章編號：1674—1161(2012)08—0058—03隨著風電場裝機容量的不斷增加，風力發(fā)電對接越廣泛，許多高校和科研院所都成立了專門的虛擬儀入電網的電能質量的影響不容忽視．嚴重時會對局部器實驗室。及整個電網安全穩(wěn)定性造成危害【-2]。因此，有必要開3電壓波動與閃變監(jiān)測系統(tǒng)設計發(fā)風電場電能質量綜合監(jiān)測系統(tǒng)。對現有風電場的電3．1硬件設計能質量進行檢測、分析，為風電場治理、改善電能質量風電場電壓波動與閃變監(jiān)測系統(tǒng)由互感器(傳感提供依據，從而促進風電與電網的和諧發(fā)展。器)、信號調理模塊、數據采集卡和計算機構成(如圖1風電場引起的電
3、壓波動與閃變1所示)。風力發(fā)電引起電壓波動和閃變的根本原因是并數據采集卡網風電機組輸出功率波動。由于風速變化會引起有功、無功變化，因此風況對并網風電機組引起的電壓多放采Pc路大樣D計波動和閃變影響最大，尤其是平均風速和湍流強度。開器保轉算在風電機組啟動、停止及發(fā)電機切換過程中，也會產關持換機器器生電壓波動和閃變。典型的切換操作包括風電機組啟動和停止。這些切換操作引起功率波動，并進一步圖1虛擬儀器硬件組成引起風電機組端點及其他相鄰節(jié)點的電壓波動和閃Figure1Virtualinstrumenthardwarecomponents變[31。除了風電機組運行過程中的一
4、些特性外，風電電壓、電流互感器將現場一次側電壓、電流信號機組自身的結構也是造成電壓波動和閃變的一個重要原因。轉換為100V電壓和5A范圍內電流，并送人信號調理模塊：信號調理模塊將電壓和電流信號轉換為適合2虛擬儀器在電力系統(tǒng)中的應用采集卡采樣的電壓信號(一5～+5V)，并對信號進行低虛擬儀器作為21世紀的儀器，具有編程靈活、可通濾波。以消除頻譜分析時高頻信號可能引起的頻率自定義、數據處理和分析功能強大、開發(fā)周期短等優(yōu)混疊現象。數據采集卡直接插入PC計算機擴展槽，點。在電力系統(tǒng)測量、控制方面有廣闊的應用前景[5-6]。在微機控制下對調理模塊上的多路信號進行采樣。虛擬儀
5、器在電力系統(tǒng)中應用最多的領域是測量，其不3．2算法及軟件設計僅可以完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器，而且有許多傳統(tǒng)儀器不具系統(tǒng)軟件框圖如圖2所示。備的功能。進行一些非標準或超常規(guī)的測量、測試時，由系統(tǒng)主菜單進入電能質量指標的檢測子程序應用虛擬儀器技術具有明顯的優(yōu)勢翻。虛擬儀器軟件后，子程序采用合適的算法，對經傳感器、信號調理箱在電力系統(tǒng)仿真和電力系統(tǒng)專業(yè)教學中的應用越來及數據采集卡轉化的數據形式的電壓、電流信號進行運算、分析，并以波形、數據等形式顯示出來。同時．還收稿日期：2012—06—27可以進行采樣設置、數據保存等操作。作者簡介：李海朋(1982一)，男，助理工程師，從事供
6、電管理方電壓波動和閃變是風電場的主要電能質量問題面的工作。2012年第8期·李海朋：基于LabVIEW的風電場電壓波動與閃變監(jiān)測59濾波器在濾除直流量的同時，也過濾高頻分量，對算法產生干擾。即使單一頻率的調幅波經平方檢測后，也存在倍頻分量，且載波個數越多、無法濾除的干擾項越多。抵消基波分量方法的檢測程序如圖4所示。I輸入信號I檢測出信號中載波的頻率、幅I值、相角，并發(fā)出反向信號l圖2電壓波動、閃變檢測系統(tǒng)軟件結構圖Figure2Softwarestructureofvoltagefluctuationandflickerdetectionsystem之一。風電場電
7、壓波動閃變的主要頻段為3p(P為葉●l35Hz低通和加權濾波器1片的旋轉頻率)或3p的整數倍。這種3p頻率一般較低，范圍通常為l～3Hz。要對電壓波動與閃變進行有平方、一階低通濾波器效檢測，首先要準確提取波動信號。通常將波動電壓i破的統(tǒng)計評定看成以工頻額定電壓為載波、電壓幅值受頻率范圍0．O5～35Hz的電壓波動分量調制的調幅波。圖4抵消基波法原理圖Figure4Arithmeticbycounteractingthefundamental目前．檢測電壓波動與閃變主要應用IEC閃變wave原理(見圖3)，其采用平方后濾波的方法，有效測試頻段在8．5Hz左右，但其高
8、通濾波器截
