基于圖形界面的配電臺區電能質量監測分析系統的設計與實現

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CT、PT變換后按三表法輸入到模擬開關上，由CPU控制模擬開關，選通某路輸入信號進行采樣。線路的6個信號輸入各自的采樣/保持器，這樣可以保證6個交流信號在同一時刻被采樣保持，滿足測量時對電流、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，轉換時間25μs、轉換精度0.05%以保證裝置測量的準確性。時鐘芯片采用DS12887內置電池和晶振，直接掛在CPU的數據總線上，為裝置提供記錄電量的時刻及其它功能需要，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，可整點記錄各電參數11個月。
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通過對一個周期Ｔ進行32點分頻采樣，把時域內采集到的電壓、電流信號、通過富氏算法計算直接獲取電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數及電網工頻等電量。富氏算法可有效抑制零點的漂移，保證功率測量精度不受電網對稱度的影響。

3 后臺信息管理系統軟件
以往的電能質量監測系統，其后臺軟件大多以對話框為主要的人機對話界面，用戶直接面對數據，無法對整個配電臺區的線路和配電變壓器的分布情況有一個直觀的認識和了解。
在本系統中，應用目前比較流行的可視化編程語言Visual C++6.0，采用面向對象的程序設計方法，設計開發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。用戶通過圖形化的操作界面可以直觀的了解配電臺區的電網結構，通過點擊鼠標可直接從圖中選擇要進行分析的配電變壓器，操作簡單方便，易學易用。
本信息管理系統軟件包括用戶登錄模塊、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(配電臺區接線圖)作為前臺，通過ODBC(Open DataBase Connectivity 開放式數據庫連接)接口訪問后臺數據庫。后臺數據庫為整個系統提供數據支持。全系統按模塊掛接方式實現對各功能的連接，這樣既便于對系統功能的維護改進，也易于對各模塊進行調試和統一管理。整個系統的總體結構如圖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，并依據用戶權限才能啟動相應的功能模塊。全系統設置2級密碼管理：系統管理員和一般用戶。系統管理員可為一般用戶開戶并分配初始密碼。一般用戶可以應用數據顯示模塊和數據分析模塊，但無權使用系統維護模塊。系統維護模塊只對系統管理員開放。
3.2 圖形界面
圖形化的操作界面是本軟件的一大特色。在以配電臺區接線圖為主的操作界面上，用戶可通過鼠標點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，在本文中稱之為圖元。在軟件設計中首先定義了一個虛基類 CEntity,并將該類作為一個父類。然后利用繼承的方法，由該類派生出各個圖元子類，例如變壓器類 CTran，斷路器類 CBreaker，開關類 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對象。
這些類之間的派生關系如圖4所示。