基于圖形界面的配電臺區(qū)電能質量監(jiān)測分析系統(tǒng)的設計與實現(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(shù)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(shù)據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，可整點記錄各電參數(shù)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(shù)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(tǒng)軟件
以往的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，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(shù)據，無法對整個配電臺區(qū)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(tǒng)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(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(tǒng)軟件包括用戶登錄模塊、數(shù)據監(jiān)測分析模塊、系統(tǒng)維護模塊和數(shù)據記錄顯示模塊。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)據庫連接)接口訪問后臺數(shù)據庫。后臺數(shù)據庫為整個系統(tǒng)提供數(shù)據支持。全系統(tǒng)按模塊掛接方式實現(xiàn)對各功能的連接，這樣既便于對系統(tǒng)功能的維護改進，也易于對各模塊進行調試和統(tǒng)一管理。整個系統(tǒng)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(tǒng)設置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。一般用戶可以應用數(shù)據顯示模塊和數(shù)據分析模塊，但無權使用系統(tǒng)維護模塊。系統(tǒng)維護模塊只對系統(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。