一、關(guān)于牽引電氣測(cè)量

　　由于變頻器輸出的SPWM波形的諧波集中在載波頻率整數(shù)倍頻率附近，假設(shè)載波頻率為fc，基波頻率為fs，那么，諧波可以表示為mfc±nfs。fc/fs稱為載波比，當(dāng)載波比不是整數(shù)時(shí)，mfc±nfs不能被fs整除，輸出包含間諧波。要對(duì)基波有效值及諧波進(jìn)行準(zhǔn)確的、穩(wěn)定的測(cè)量，前提是變頻器輸出為穩(wěn)定的周期信號(hào)（傅里葉變換針對(duì)周期信號(hào)）。實(shí)際上由于牽引變頻器的開(kāi)關(guān)頻率較低，當(dāng)開(kāi)關(guān)頻率不是基波頻率整數(shù)倍時(shí)，其輸出信號(hào)不是周期信號(hào)。牽引變頻器顯示的基波有效值（接近理論值）與實(shí)際測(cè)量結(jié)果一致的前提是開(kāi)關(guān)頻率（載波頻率）足夠高（至少大于基波頻率的20倍）。牽引變頻器的開(kāi)關(guān)頻率往往低于1KHz，而基波頻率較高，所以并不滿足該條件。
　　通常的諧波測(cè)量?jī)x器使用傅立葉變換的方法進(jìn)行諧波分析，而傅立葉變換的前提是假定所有的周期波形都是相同的，從這個(gè)角度講，傅立葉變換只適用于整數(shù)次諧波的分析。對(duì)于包含間諧波的信號(hào)，每個(gè)相鄰周期（基波周期）的信號(hào)可能不同，也就是說(shuō)，信號(hào)是變化的，當(dāng)變化滿足一定的規(guī)律時(shí)，比如說(shuō)，每N個(gè)基波周期變化重復(fù)一次。我們可以將N個(gè)基波周期視為一個(gè)周期，這樣，信號(hào)就是周期信號(hào)了。對(duì)該周期信號(hào)取N個(gè)基波周期進(jìn)行傅里葉變換，可以得到下述表達(dá)式：
　　

　　ω1為基波角頻率，ω1=2πf1，f1為基波頻率，T1=1/f1為基波周期。Tw為傅里葉時(shí)間窗的寬度（持續(xù)時(shí)間），Tw=NT1。c0為直流分量。cm為頻率fm=mf1/N的正弦分量的幅值。當(dāng)m/N為整數(shù)時(shí)，該正弦分量為稱為諧波，當(dāng)m/N為非整數(shù)時(shí)，該正弦分量稱為分?jǐn)?shù)次諧波，也就是間諧波。
　　國(guó)標(biāo)GB/T24337-2009《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》規(guī)定了公用電網(wǎng)諧波的限值及測(cè)量方法。若測(cè)量?jī)x器可以對(duì)傅里葉時(shí)間窗的基波周期數(shù)進(jìn)行選擇，當(dāng)對(duì)應(yīng)的N較大時(shí)，可以準(zhǔn)確測(cè)量間諧波。N越大，可分析的間諧波的頻率越低。

二、中控臺(tái)技術(shù)要求

　　中控臺(tái)是試驗(yàn)站的“大腦與中樞神經(jīng)系統(tǒng)”，承擔(dān)著整個(gè)試驗(yàn)站的信息獲取、分析、管理、系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制及系統(tǒng)保護(hù)的職能，其性能指標(biāo)至關(guān)重要。

1.工藝要求

　　1.中控臺(tái)外型美觀，符合優(yōu)質(zhì)人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，使用舒適；具備充足的設(shè)備擺置和安裝空間及維護(hù)入口；

　　2.布線方便，符合安全規(guī)范，具備良好的EMC性能。

2.功能要求

　　1.中控臺(tái)需集成系統(tǒng)保護(hù)與告警（保護(hù)策略與告警門檻值可定義）、自動(dòng)化試驗(yàn)控制、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集與分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及檢索等基本功能。

　　2.中控臺(tái)設(shè)備與測(cè)控系統(tǒng)獨(dú)立供電，能夠保證不斷電連續(xù)工作且能實(shí)現(xiàn)集中控制。

　　3.中控臺(tái)具備良好的通用性及可擴(kuò)展性（軟件及硬件接口）

　　4.中控臺(tái)可通過(guò)測(cè)控總線與試驗(yàn)子系統(tǒng)（輔助參量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、試驗(yàn)過(guò)程控制系統(tǒng)、分布式I/O、電能測(cè)試系統(tǒng)等）通訊，總線速率需滿足數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)母咚俸蛯?shí)時(shí)性要求。

　　5.中控臺(tái)需滿足高可靠性、穩(wěn)定性運(yùn)行要求

3.軟件要求

　　1. 易于操作的、美觀的高仿真主控系統(tǒng)人機(jī)界面；

　　2.可實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)系統(tǒng)的開(kāi)、閉環(huán)控制；

　　3.故障報(bào)警保護(hù)功能，如過(guò)熱報(bào)警、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)等；

　　4.可編程的緊急停機(jī)功能；

　　5.各種被測(cè)量可以波形顯示、趨勢(shì)顯示并記錄歸檔，如電壓、電流、功率的實(shí)時(shí)波形及趨勢(shì)曲線。

　　6.實(shí)時(shí)顯示諧波數(shù)據(jù)表和諧波圖譜，試驗(yàn)所需要的各次諧波功率計(jì)算；

　　7.系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)定的報(bào)警門限值作相應(yīng)的報(bào)警提示和動(dòng)作響應(yīng)；

　　8.在線監(jiān)測(cè)試驗(yàn)線路中關(guān)鍵元器件的工作狀態(tài)，能自動(dòng)判斷其工作狀態(tài)是否正常（包括動(dòng)作與通訊狀態(tài)），并及時(shí)提示；

　　9.主控系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示主回路中關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行工況，試驗(yàn)過(guò)程控制可以手動(dòng)也可以在試驗(yàn)臺(tái)全自動(dòng)完成。

　　10.自動(dòng)記錄試驗(yàn)過(guò)程數(shù)據(jù)，并生成試驗(yàn)報(bào)表及相應(yīng)的曲線圖；

　　11.全程記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶可以設(shè)定記錄的起終止時(shí)間，系統(tǒng)也可自動(dòng)啟動(dòng)對(duì)信號(hào)的記錄。記錄的數(shù)據(jù)可以用其他專用軟件進(jìn)行后期分析；

　　12.軟件含準(zhǔn)確度補(bǔ)償和自校準(zhǔn)功能，可自行設(shè)置比例系數(shù)；

　　13.具有事件記錄、故障記錄功能；

　　14.試驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)置專用數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)庫(kù)可按用戶要求存儲(chǔ)海量信息。用戶按分級(jí)權(quán)限管理，數(shù)據(jù)庫(kù)具有便捷的本地查詢功能，查詢方式多樣化（如按時(shí)間查詢、按被試品序列號(hào)查詢等）數(shù)據(jù)庫(kù)支持向任意個(gè)接入終端提供數(shù)據(jù)，可提供統(tǒng)一的API接口和協(xié)議供用戶二次開(kāi)發(fā)使用。

　　15.數(shù)據(jù)庫(kù)具有友好的、開(kāi)放的接口，通過(guò)權(quán)限設(shè)置，可支持遠(yuǎn)程訪問(wèn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。

銀河電氣牽引電氣傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)

三、測(cè)控系統(tǒng)技術(shù)要求

1.性能要求

　　1.測(cè)試系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)各種被測(cè)量（電量、非電量）的測(cè)試需求，且能方便實(shí)現(xiàn)關(guān)聯(lián)量的同步測(cè)量。

　　2.測(cè)試系統(tǒng)和控制終端設(shè)備須在技術(shù)原理上能保障系統(tǒng)在復(fù)雜電磁環(huán)境下依然保持標(biāo)稱的性能指標(biāo)；優(yōu)先采用數(shù)字接口、光纖傳輸?shù)臏y(cè)量設(shè)備。

　　3.為方便外圍設(shè)備接入，系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)預(yù)留一定數(shù)量的AI、AO、DI、DO通道。

　　4.測(cè)試系統(tǒng)或測(cè)量?jī)x器應(yīng)方便溯源和周期檢定，組合式的測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)提供能證明其整體系統(tǒng)性能指標(biāo)全范圍（幅值、頻率、相位）滿足試驗(yàn)要求的證明材料。（法定計(jì)量機(jī)構(gòu)出具的校準(zhǔn)證書、現(xiàn)階段計(jì)量技術(shù)條件不能涵蓋的指標(biāo)可出具經(jīng)廣泛認(rèn)可的有權(quán)威性的資料作為證明參考材料。）

　　5.主電量測(cè)量設(shè)備投入使用前須進(jìn)行過(guò)嚴(yán)格的測(cè)量通道校準(zhǔn)，并提供法定計(jì)量機(jī)構(gòu)出具的校準(zhǔn)報(bào)告、檢定證書或符合上一條規(guī)定的證明材料，其它輔助參量測(cè)量及I/O產(chǎn)品提供生產(chǎn)企業(yè)出具的質(zhì)檢報(bào)告。

　　6.測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)具有合理的帶寬、多種測(cè)量模式（必須含有基波有效值測(cè)量模式）、高波形因素、不低于100次的諧波分析功能、采樣速率及通訊速率能滿足高速實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試需要。

　　7.鑒于牽引電氣測(cè)量呈現(xiàn)的特殊性（輸出信號(hào)呈現(xiàn)較強(qiáng)的非周期性，包含間諧波），常規(guī)功率分析儀器在測(cè)量包含間諧波信號(hào)的電量時(shí)，同步采樣困難，其測(cè)量準(zhǔn)確度將嚴(yán)重偏離標(biāo)稱準(zhǔn)確度指標(biāo)，因此在儀器運(yùn)算能力足夠的前提下，優(yōu)先采用能夠?qū)Ω道锶~時(shí)間窗的基波周期數(shù)進(jìn)行選擇、具有DFT分析功能的儀器。

2.測(cè)量準(zhǔn)確度及帶寬要求

　　1.主電量測(cè)量帶寬要求：電壓測(cè)量通道50kHz；電流測(cè)量通道：10kHz

　　2.主電量基波頻率測(cè)量范圍：DC或0.1---200Hz

　　3.主電量電壓/電流測(cè)量系統(tǒng)（含儀表及傳感器）準(zhǔn)確度：幅值、基波頻率、相位變化的全部范圍內(nèi)，0.2%rd。該準(zhǔn)確度指標(biāo)適用正弦波測(cè)量和非正弦波的基波測(cè)量。

　　4.主電量功率測(cè)量系統(tǒng)（含儀表及傳感器）準(zhǔn)確度：功率因數(shù)0.2—1，0.5%rd；功率因數(shù)0.05--0.2，1%rd。該準(zhǔn)確度指標(biāo)適用正弦波測(cè)量和非正弦波的基波測(cè)量。

　　5.輔助電量電壓/電流測(cè)量準(zhǔn)確度：0.5%fs

　　6.輔助電量功率測(cè)量準(zhǔn)確度：1%fs

　　7.溫度測(cè)量準(zhǔn)確度：0.1%rd±0.5℃（-40---400℃）。

　　8.扭矩測(cè)量準(zhǔn)確度：不低于0.5%，轉(zhuǎn)速測(cè)量準(zhǔn)確度不低于0.1%，要求與電功率同步測(cè)量。

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