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)

其次在圖元基類中定義了多個虛函數(shù)，作為成員函數(shù)一一對應(yīng)相應(yīng)的圖元所具有的各項(xiàng)功能。例如圖元的拖動、繪制、確定響應(yīng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊的有效區(qū)域以及連接數(shù)據(jù)庫，輸入各項(xiàng)參數(shù)等等。在各個圖元基類的派生類中，會重載這些虛函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)派生類的具體方法。
最后應(yīng)用了一個鏈表將所有的圖元連接起來，形成了一個圖元對象串。在實(shí)現(xiàn)各個圖元的具體功能時，程序中并沒有具體的直接去調(diào)用相應(yīng)圖元類的成員函數(shù)，而是調(diào)用了虛基類的虛函數(shù)，然后利用動態(tài)聯(lián)編技術(shù)，由系統(tǒng)自動判斷該圖元所屬的圖元類，并調(diào)用相應(yīng)圖元類的成員函數(shù)。這樣就避免了在程序編寫時加入大量的 if...then...的判斷語句，而將判斷工作交由系統(tǒng)自動完成，這樣既減少了代碼量，又提高了程序的執(zhí)行效率，充分體現(xiàn)了動態(tài)聯(lián)編技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。
3.3 系統(tǒng)維護(hù)模塊
本模塊只對系統(tǒng)管理員開放。該模塊提供一個繪圖工具箱，系統(tǒng)管理員可以從中選擇所需的設(shè)備圖元，包括變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、母線等等。并提供圖元的剪切，拷貝，復(fù)制，粘帖，移動，變色功能和全圖縮放功能。在繪圖過程中，還可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖元，彈出數(shù)據(jù)輸入對話框，輸入設(shè)備參數(shù)。而且所輸入的數(shù)據(jù)將直接存入數(shù)據(jù)庫中。此外，系統(tǒng)管理員還可以向數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送指令，修正下位機(jī)的參數(shù)，完成設(shè)備對時和初始化。
3.4 數(shù)據(jù)監(jiān)測分析模塊
本模塊主要包括實(shí)時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)顯示分析和綜合分析三大功能。
(a) 實(shí)時數(shù)據(jù)顯示?？梢詮臄?shù)據(jù)采集裝置中讀取并實(shí)時顯示三相有功功率、三相無功功率、三相電壓、三相電流、頻率、三相功率因數(shù)、三相有功電度和無功電度、諧波、不平衡度及負(fù)荷率等數(shù)據(jù)。根據(jù)用戶需要，還可以繪制實(shí)時數(shù)據(jù)曲線。
本模塊設(shè)計(jì)思路是首先根據(jù)用戶所選擇變壓器的編號，按照通信協(xié)議向數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送指令。數(shù)據(jù)采集裝置收到指令后做出響應(yīng)，上傳對應(yīng)變壓器的各項(xiàng)電能質(zhì)量參數(shù)，此后每隔一秒鐘重新上傳一次數(shù)據(jù)。上位機(jī)獲取數(shù)據(jù)后首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)無誤后對數(shù)據(jù)分幀，獲取三相有功功率、三相無功功率、三相電壓、三相電流、頻率、三相功率因數(shù)、三相有功電度和無功電度數(shù)據(jù)，并將所有數(shù)據(jù)顯示在指定的對話框中。
(b) 歷史數(shù)據(jù)顯示分析。根據(jù)用戶選擇，可以從數(shù)據(jù)采集裝置中讀取并顯示某一時間段內(nèi)或者某兩個數(shù)據(jù)記錄序號之間的所有歷史記錄。通過ODBC接口連接后臺數(shù)據(jù)庫，將歷史記錄存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中。能按照日、月、年以及峰值、谷值、均值分別統(tǒng)計(jì)和處理歷史數(shù)據(jù)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示、打印電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的曲線圖和報(bào)表。
在設(shè)計(jì)思路上與實(shí)時數(shù)據(jù)顯示模塊類似，首先根據(jù)用戶所選擇變壓器的編號以及所選擇的歷史記錄查詢區(qū)間，按照通信協(xié)議向數(shù)據(jù)采集裝置發(fā)送指令。數(shù)據(jù)采集裝置收到指令后做出響應(yīng)，上傳對應(yīng)符合查詢條件的變壓器電能質(zhì)量歷史數(shù)據(jù)。上位機(jī)獲取數(shù)據(jù)后首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)無誤后對數(shù)據(jù)進(jìn)行分幀、顯示和存儲。
(c) 綜合分析。根據(jù)后臺數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)記錄，計(jì)算、分析用戶指定時間段內(nèi)的多項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)，包括電度總計(jì)、電壓極值記錄、電流極值記錄、停電記錄、電壓合格率、負(fù)荷率、供電可靠率和線損率。最終形成綜合分析報(bào)表，打印輸出。
3.5 數(shù)據(jù)記錄顯示模塊
本模塊通過ODBC接口訪問后臺數(shù)據(jù)庫，用戶可以直接應(yīng)用本模塊查看后臺數(shù)據(jù)庫中的所有數(shù)據(jù)記錄，而不必進(jìn)入相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫操作環(huán)境。

4 通信的實(shí)現(xiàn)
4.1 通信方式
本系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集裝置可以對配電變壓器運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時采集、計(jì)算和存儲，并具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能。數(shù)據(jù)傳輸方式有以下幾種。
(a) 采用RS232總線接口。RS232是一種較簡單的通信標(biāo)準(zhǔn)。由于其數(shù)據(jù)傳輸速率小(20Kbit/s),傳輸距離短(15m),所以該種方式適于在使用手提式PC機(jī)到現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)時應(yīng)用。
(b) 采用RS485總線接口。相對于RS232總線，RS485總線的傳輸距離遠(yuǎn)，最多可1.2KM，速度最高可達(dá)到10Mbit/s,可作為標(biāo)準(zhǔn)的有線傳輸方式。
(c) 應(yīng)用已有的無線通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無線通信。相比于有線方式，無線通信更加快捷、經(jīng)濟(jì)。
(d) 使用手抄器。在現(xiàn)場抄錄數(shù)據(jù)采集裝置中的數(shù)據(jù)，再由手抄器將數(shù)據(jù)上傳至上位機(jī)中。
4.2 通信程序
本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)上、下位機(jī)之間數(shù)據(jù)通信的程序也是應(yīng)用Visual C++6.0開發(fā)的。并且融合到了后臺信息管理系統(tǒng)軟件中。該部分程序采用功能強(qiáng)大、靈活的Win32API函數(shù)，以異步方式，實(shí)現(xiàn)串口通信功能^[6]。并且應(yīng)用了多線程技術(shù)，在輔助線程中完成數(shù)據(jù)傳送，在主線程中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析、處理。輔助線程并不影響主線程的運(yùn)行，主線程還可以控制輔助線程的運(yùn)行，從而提高了程序的可靠性和執(zhí)行效率。

5 結(jié)語
本文所給出的基于圖形界面的電能質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)，其監(jiān)測內(nèi)容和分析功能可以滿足配電臺區(qū)實(shí)際的應(yīng)用要求。其最大特點(diǎn)就是后臺信息管理系統(tǒng)軟件以配電臺區(qū)的接線圖為主要的操作界面，大大提高了界面友好性。目前，該系統(tǒng)已在佳木斯電業(yè)局的配電系統(tǒng)中得到成功的應(yīng)用，并在多個供電局中得到推廣。