基于圖形界面的配電臺區電能質(zhì)量監測分析系統的設計與實(shí)現

被測線(xiàn)路的U_a、U_b 、U_c 、I_a、I_b、I_c信號按三表法接入裝置，精確地測量出三相四線(xiàn)制線(xiàn)路的各種電量。六路信號經(jīng)CT、PT變換后按三表法輸入到模擬開(kāi)關(guān)上，由CPU控制模擬開(kāi)關(guān)，選通某路輸入信號進(jìn)行采樣。線(xiàn)路的6個(gè)信號輸入各自的采樣/保持器，這樣可以保證6個(gè)交流信號在同一時(shí)刻被采樣保持，滿(mǎn)足測量時(shí)對電流、電壓同性的要求。采集通道的A/D轉換器采用AD公司的分辨率12位的AD774，轉換時(shí)間25μs、轉換精度0.05%以保證裝置測量的準確性。時(shí)鐘芯片采用DS12887內置電池和晶振，直接掛在CPU的數據總線(xiàn)上，為裝置提供記錄電量的時(shí)刻及其它功能需要，為記憶保存大量的歷史數據裝置采用了兩片閃速存儲器FLASH-MEMORY AT29C040串行EEPROM，共1兆字節的記錄存儲空間，可整點(diǎn)記錄各電參數11個(gè)月。
該裝置采用交流采樣的方法，首先通過(guò)CPU高速輸入單元HSII測算出周波頻率，并由此得到采樣/保持器的控制頻率。CPU通過(guò)對一個(gè)周期Ｔ進(jìn)行32點(diǎn)分頻采樣，把時(shí)域內采集到的電壓、電流信號、通過(guò)富氏算法計算直接獲取電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、功率因數及電網(wǎng)工頻等電量。富氏算法可有效抑制零點(diǎn)的漂移，保證功率測量精度不受電網(wǎng)對稱(chēng)度的影響。

3 后臺信息管理系統軟件
以往的電能質(zhì)量監測系統，其后臺軟件大多以對話(huà)框為主要的人機對話(huà)界面，用戶(hù)直接面對數據，無(wú)法對整個(gè)配電臺區的線(xiàn)路和配電變壓器的分布情況有一個(gè)直觀(guān)的認識和了解。
在本系統中，應用目前比較流行的可視化編程語(yǔ)言Visual C++6.0，采用面向對象的程序設計方法，設計開(kāi)發(fā)了不同于以往的基于圖形界面的后臺信息管理系統軟件^[5]。整套軟件以配電臺區的接線(xiàn)圖為主要的操作界面，改善了信息管理系統的人機交互性。用戶(hù)通過(guò)圖形化的操作界面可以直觀(guān)的了解配電臺區的電網(wǎng)結構，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標可直接從圖中選擇要進(jìn)行分析的配電變壓器，操作簡(jiǎn)單方便，易學(xué)易用。
本信息管理系統軟件包括用戶(hù)登錄模塊、數據監測分析模塊、系統維護模塊和數據記錄顯示模塊。其中以圖形界面(配電臺區接線(xiàn)圖)作為前臺，通過(guò)ODBC(Open DataBase Connectivity 開(kāi)放式數據庫連接)接口訪(fǎng)問(wèn)后臺數據庫。后臺數據庫為整個(gè)系統提供數據支持。全系統按模塊掛接方式實(shí)現對各功能的連接，這樣既便于對系統功能的維護改進(jìn)，也易于對各模塊進(jìn)行調試和統一管理。整個(gè)系統的總體結構如圖3所示。

3.1 用戶(hù)登錄模塊
用戶(hù)在該模塊中輸入用戶(hù)名和口令。只有輸入注冊過(guò)的有效用戶(hù)名和口令，并依據用戶(hù)權限才能啟動(dòng)相應的功能模塊。全系統設置2級密碼管理：系統管理員和一般用戶(hù)。系統管理員可為一般用戶(hù)開(kāi)戶(hù)并分配初始密碼。一般用戶(hù)可以應用數據顯示模塊和數據分析模塊，但無(wú)權使用系統維護模塊。系統維護模塊只對系統管理員開(kāi)放。
3.2 圖形界面
圖形化的操作界面是本軟件的一大特色。在以配電臺區接線(xiàn)圖為主的操作界面上，用戶(hù)可通過(guò)鼠標點(diǎn)擊直接從圖中選擇配電變壓器，操作極為方便、直觀(guān)。
整張主接線(xiàn)圖是由多個(gè)功能相互獨立的圖形繪制、拼結而成的。最基本的功能單位就是這些圖形，在本文中稱(chēng)之為圖元。在軟件設計中首先定義了一個(gè)虛基類(lèi) CEntity,并將該類(lèi)作為一個(gè)父類(lèi)。然后利用繼承的方法，由該類(lèi)派生出各個(gè)圖元子類(lèi)，例如變壓器類(lèi) CTran，斷路器類(lèi) CBreaker，開(kāi)關(guān)類(lèi) CSwitch，線(xiàn)路類(lèi) CLine等等。接線(xiàn)圖中的所有圖元就是這些由圖元類(lèi)所派生的具體的多個(gè)對象。
這些類(lèi)之間的派生關(guān)系如圖4所示。