一、關(guān)于牽引電氣測量

　　由于變頻器輸出的SPWM波形的諧波集中在載波頻率整數倍頻率附近，假設載波頻率為fc，基波頻率為fs，那么，諧波可以表示為mfc±nfs。fc/fs稱(chēng)為載波比，當載波比不是整數時(shí)，mfc±nfs不能被fs整除，輸出包含間諧波。要對基波有效值及諧波進(jìn)行準確的、穩定的測量，前提是變頻器輸出為穩定的周期信號（傅里葉變換針對周期信號）。實(shí)際上由于牽引變頻器的開(kāi)關(guān)頻率較低，當開(kāi)關(guān)頻率不是基波頻率整數倍時(shí)，其輸出信號不是周期信號。牽引變頻器顯示的基波有效值（接近理論值）與實(shí)際測量結果一致的前提是開(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(mǎn)足該條件。
　　通常的諧波測量?jì)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次諧波的分析。對于包含間諧波的信號，每個(gè)相鄰周期（基波周期）的信號可能不同，也就是說(shuō)，信號是變化的，當變化滿(mǎn)足一定的規律時(shí)，比如說(shuō)，每N個(gè)基波周期變化重復一次。我們可以將N個(gè)基波周期視為一個(gè)周期，這樣，信號就是周期信號了。對該周期信號取N個(gè)基波周期進(jìn)行傅里葉變換，可以得到下述表達式：
　　

　　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m/N為整數時(shí)，該正弦分量為稱(chēng)為諧波，當m/N為非整數時(shí)，該正弦分量稱(chēng)為分數次諧波，也就是間諧波。
　　國標GB/T24337-2009《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》規定了公用電網(wǎng)諧波的限值及測量方法。若測量?jì)x器可以對傅里葉時(shí)間窗的基波周期數進(jìn)行選擇，當對應的N較大時(shí)，可以準確測量間諧波。N越大，可分析的間諧波的頻率越低。

二、中控臺技術(shù)要求

　　中控臺是試驗站的“大腦與中樞神經(jīng)系統”，承擔著(zhù)整個(gè)試驗站的信息獲取、分析、管理、系統協(xié)調控制及系統保護的職能，其性能指標至關(guān)重要。

1.工藝要求

　　1.中控臺外型美觀(guān)，符合優(yōu)質(zhì)人機工程學(xué)設計，使用舒適；具備充足的設備擺置和安裝空間及維護入口；

　　2.布線(xiàn)方便，符合安全規范，具備良好的EMC性能。

2.功能要求

　　1.中控臺需集成系統保護與告警（保護策略與告警門(mén)檻值可定義）、自動(dòng)化試驗控制、數據監測、數據采集與分析、數據存儲及檢索等基本功能。

　　2.中控臺設備與測控系統獨立供電，能夠保證不斷電連續工作且能實(shí)現集中控制。

　　3.中控臺具備良好的通用性及可擴展性（軟件及硬件接口）

　　4.中控臺可通過(guò)測控總線(xiàn)與試驗子系統（輔助參量在線(xiàn)監測系統、試驗過(guò)程控制系統、分布式I/O、電能測試系統等）通訊，總線(xiàn)速率需滿(mǎn)足數據采集、傳輸的高速和實(shí)時(shí)性要求。

　　5.中控臺需滿(mǎn)足高可靠性、穩定性運行要求

3.軟件要求

　　1. 易于操作的、美觀(guān)的高仿真主控系統人機界面；

　　2.可實(shí)現試驗系統的開(kāi)、閉環(huán)控制；

　　3.故障報警保護功能，如過(guò)熱報警、過(guò)壓過(guò)流保護等；

　　4.可編程的緊急停機功能；

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

　　6.實(shí)時(shí)顯示諧波數據表和諧波圖譜，試驗所需要的各次諧波功率計算；

　　7.系統可根據設定的報警門(mén)限值作相應的報警提示和動(dòng)作響應；

　　8.在線(xiàn)監測試驗線(xiàn)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.主控系統實(shí)時(shí)顯示主回路中關(guān)鍵設備的運行工況，試驗過(guò)程控制可以手動(dòng)也可以在試驗臺全自動(dòng)完成。

　　10.自動(dòng)記錄試驗過(guò)程數據，并生成試驗報表及相應的曲線(xiàn)圖；

　　11.全程記錄試驗數據到數據庫。用戶(hù)可以設定記錄的起終止時(shí)間，系統也可自動(dòng)啟動(dòng)對信號的記錄。記錄的數據可以用其他專(zhuān)用軟件進(jìn)行后期分析；

　　12.軟件含準確度補償和自校準功能，可自行設置比例系數；

　　13.具有事件記錄、故障記錄功能；

　　14.試驗數據設置專(zhuān)用數據庫，數據庫可按用戶(hù)要求存儲海量信息。用戶(hù)按分級權限管理，數據庫具有便捷的本地查詢(xún)功能，查詢(xún)方式多樣化（如按時(shí)間查詢(xún)、按被試品序列號查詢(xún)等）數據庫支持向任意個(gè)接入終端提供數據，可提供統一的API接口和協(xié)議供用戶(hù)二次開(kāi)發(fā)使用。

　　15.數據庫具有友好的、開(kāi)放的接口，通過(guò)權限設置，可支持遠程訪(fǎng)問(wèn)，實(shí)現數據資源共享。

銀河電氣牽引電氣傳動(dòng)試驗臺

三、測控系統技術(shù)要求

1.性能要求

　　1.測試系統可實(shí)現各種被測量（電量、非電量）的測試需求，且能方便實(shí)現關(guān)聯(lián)量的同步測量。

　　2.測試系統和控制終端設備須在技術(shù)原理上能保障系統在復雜電磁環(huán)境下依然保持標稱(chēng)的性能指標；優(yōu)先采用數字接口、光纖傳輸的測量設備。

　　3.為方便外圍設備接入，系統設計時(shí)應預留一定數量的AI、AO、DI、DO通道。

　　4.測試系統或測量?jì)x器應方便溯源和周期檢定，組合式的測試系統應提供能證明其整體系統性能指標全范圍（幅值、頻率、相位）滿(mǎn)足試驗要求的證明材料。（法定計量機構出具的校準證書(shū)、現階段計量技術(shù)條件不能涵蓋的指標可出具經(jīng)廣泛認可的有權威性的資料作為證明參考材料。）

　　5.主電量測量設備投入使用前須進(jìn)行過(guò)嚴格的測量通道校準，并提供法定計量機構出具的校準報告、檢定證書(shū)或符合上一條規定的證明材料，其它輔助參量測量及I/O產(chǎn)品提供生產(chǎn)企業(yè)出具的質(zhì)檢報告。

　　6.測試系統應具有合理的帶寬、多種測量模式（必須含有基波有效值測量模式）、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(mǎn)足高速實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)參數測試需要。

　　7.鑒于牽引電氣測量呈現的特殊性（輸出信號呈現較強的非周期性，包含間諧波），常規功率分析儀器在測量包含間諧波信號的電量時(shí)，同步采樣困難，其測量準確度將嚴重偏離標稱(chēng)準確度指標，因此在儀器運算能力足夠的前提下，優(yōu)先采用能夠對傅里葉時(shí)間窗的基波周期數進(jìn)行選擇、具有DFT分析功能的儀器。

2.測量準確度及帶寬要求

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

　　2.主電量基波頻率測量范圍：DC或0.1---200Hz

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

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

　　5.輔助電量電壓/電流測量準確度：0.5%fs

　　6.輔助電量功率測量準確度：1%fs

　　7.溫度測量準確度：0.1%rd±0.5℃（-40---400℃）。

　　8.扭矩測量準確度：不低于0.5%，轉速測量準確度不低于0.1%，要求與電功率同步測量。

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