基于圖形界面的配電臺區(qū)電能質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

被測線路的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制線路的各種電量。六路信號經(jīng)CT、PT變換后按三表法輸入到模擬開關(guān)上，由CPU控制模擬開關(guān)，選通某路輸入信號進(jìn)行采樣。線路的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，滿足測量時(shí)對電流、電壓同性的要求。采集通道的A/D轉(zhuǎn)換器采用AD公司的分辨率12位的AD774，轉(zhuǎn)換時(shí)間25μs、轉(zhuǎn)換精度0.05%以保證裝置測量的準(zhǔn)確性。時(shí)鐘芯片采用DS12887內(nèi)置電池和晶振，直接掛在CPU的數(shù)據(jù)總線上，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(shù)據(jù)裝置采用了兩片閃速存儲器FLASH-MEMORY AT29C040串行EEPROM，共1兆字節(jié)的記錄存儲空間，可整點(diǎn)記錄各電參數(shù)11個(gè)月。
該裝置采用交流采樣的方法，首先通過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通過對一個(gè)周期Ｔ進(jìn)行32點(diǎn)分頻采樣，把時(shí)域內(nèi)采集到的電壓、電流信號、通過富氏算法計(jì)算直接獲取電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)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)對稱度的影響。

3 后臺信息管理系統(tǒng)軟件
以往的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，其后臺軟件大多以對話框?yàn)橹饕娜藱C(jī)對話界面，用戶直接面對數(shù)據(jù)，無法對整個(gè)配電臺區(qū)的線路和配電變壓器的分布情況有一個(gè)直觀的認(rèn)識和了解。
在本系統(tǒng)中，應(yīng)用目前比較流行的可視化編程語言Visual C++6.0，采用面向?qū)ο蟮某绦?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/設(shè)計(jì)">設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)開發(fā)了不同于以往的基于圖形界面的后臺信息管理系統(tǒng)軟件^[5]。整套軟件以配電臺區(qū)的接線圖為主要的操作界面，改善了信息管理系統(tǒng)的人機(jī)交互性。用戶通過圖形化的操作界面可以直觀的了解配電臺區(qū)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，通過點(diǎn)擊鼠標(biāo)可直接從圖中選擇要進(jìn)行分析的配電變壓器，操作簡單方便，易學(xué)易用。
本信息管理系統(tǒng)軟件包括用戶登錄模塊、數(shù)據(jù)監(jiān)測分析模塊、系統(tǒng)維護(hù)模塊和數(shù)據(jù)記錄顯示模塊。其中以圖形界面(配電臺區(qū)接線圖)作為前臺，通過ODBC(Open DataBase Connectivity 開放式數(shù)據(jù)庫連接)接口訪問后臺數(shù)據(jù)庫。后臺數(shù)據(jù)庫為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持。全系統(tǒng)按模塊掛接方式實(shí)現(xiàn)對各功能的連接，這樣既便于對系統(tǒng)功能的維護(hù)改進(jìn)，也易于對各模塊進(jìn)行調(diào)試和統(tǒng)一管理。整個(gè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3.1 用戶登錄模塊
用戶在該模塊中輸入用戶名和口令。只有輸入注冊過的有效用戶名和口令，并依據(jù)用戶權(quán)限才能啟動(dòng)相應(yīng)的功能模塊。全系統(tǒng)設(shè)置2級密碼管理：系統(tǒng)管理員和一般用戶。系統(tǒng)管理員可為一般用戶開戶并分配初始密碼。一般用戶可以應(yīng)用數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)據(jù)分析模塊，但無權(quán)使用系統(tǒng)維護(hù)模塊。系統(tǒng)維護(hù)模塊只對系統(tǒng)管理員開放。
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(qū)接線圖為主的操作界面上，用戶可通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊直接從圖中選擇配電變壓器，操作極為方便、直觀。
整張主接線圖是由多個(gè)功能相互獨(dú)立的圖形繪制、拼結(jié)而成的。最基本的功能單位就是這些圖形，在本文中稱之為圖元。在軟件設(shè)計(jì)中首先定義了一個(gè)虛基類 CEntity,并將該類作為一個(gè)父類。然后利用繼承的方法，由該類派生出各個(gè)圖元子類，例如變壓器類 CTran，斷路器類 CBreaker，開關(guān)類 CSwitch，線路類 CLine等等。接線圖中的所有圖元就是這些由圖元類所派生的具體的多個(gè)對象。
這些類之間的派生關(guān)系如圖4所示。