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

在討論配電臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析必要性的基礎(chǔ)上，給出了一種基于圖形界面的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)由電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)分析工作站組成，其中的數(shù)據(jù)分析工作站配備有應(yīng)用Visual C++6.0開(kāi)發(fā)的圖形化后臺(tái)信息管理系統(tǒng)軟件。該軟件以配電臺(tái)區(qū)接線(xiàn)圖為主要的操作界面，不同于以往的以對(duì)話(huà)框?yàn)橹鞯挠脩?hù)界面；人機(jī)交互性好，操作直觀(guān)、簡(jiǎn)便。本文主要介紹了系統(tǒng)的組成、功能、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法以及系統(tǒng)的應(yīng)用情況。
關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；監(jiān)測(cè)分析；圖形化；Visual C++6.0

Design and implementation of power quality monitoring and analyzing system for distribution netword based on graphical user interface

LI Guo-qing¹,WANG Zhen-bao¹,LI Hong -zhong²,ZHAO Li³,XU Guo-fu³,WANG Bap-jun³

(1.Northeast China Institute of Electric Power Engineering,Jilin 132012,China;2.Department of Electric Engineering,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200030,China;3.Jiamusi Power Bureau,Jiamusi 154002,China)

Abstract: The necessity of power quality monitoring and analyzing for distribution network is discussed, and a monitoring and analyzing system based on graphical user interface is presented, which is composed of data collection unit and data analyzing workstation. An Information management system software based on graphical user interface which is programmed with Visual C++ 6.0 is installed on the workstation. The main user interface of the software is the connection layout of the distribution network, which improves the alternating capability between the user and the computer. The system structure, functions, design and implementation, and application instances are mainly introduced.
Key words: power quality, monitoring and analyzing, graphical user interface, Visual C++ 6.0

0 引言
20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著電力供應(yīng)商品化、市場(chǎng)化的發(fā)展，國(guó)內(nèi)電力部門(mén)和電力用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量愈發(fā)重視。供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量高低，直接關(guān)系到供電系統(tǒng)能否安全運(yùn)行和用戶(hù)是否能夠安全用電。電力科研工作者們也正力圖根據(jù)供電系統(tǒng)的特點(diǎn)將電能質(zhì)量現(xiàn)象視為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行分類(lèi)整理和研究，以給出符合供電系統(tǒng)實(shí)際情況的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并逐步開(kāi)展綜合治理^[1-3]。而對(duì)配電臺(tái)區(qū)電能供應(yīng)質(zhì)量的監(jiān)測(cè)分析正是對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行治理從而提高電能質(zhì)量的前提。此外，對(duì)配電臺(tái)區(qū)電能供應(yīng)質(zhì)量的監(jiān)測(cè)分析也可以為供電部門(mén)了解配電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，降低電網(wǎng)損耗，制定最優(yōu)供電方案等提供科學(xué)、完整的依據(jù)^[4]。因此，實(shí)現(xiàn)配電臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與分析具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際需要，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于圖形界面的配電臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)；并與佳木斯電業(yè)局合作，將本系統(tǒng)應(yīng)用到佳木斯供電局的配電系統(tǒng)中，取得了良好的實(shí)際應(yīng)用效果，同時(shí)也提高了該局供電部門(mén)自動(dòng)化管理水平和配電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性。

1 系統(tǒng)的組成
配電臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)由電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集裝置(下位機(jī))、數(shù)據(jù)分析工作站(上位機(jī))以及通訊網(wǎng)絡(luò)組成。
數(shù)據(jù)采集裝置安裝在配電臺(tái)區(qū)中的每一臺(tái)變壓器上。該裝置負(fù)責(zé)采集、存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)變壓器的各項(xiàng)電能質(zhì)量參數(shù)，包括三相有功功率、三相無(wú)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(wú)功電度、電流三相諧波和電壓三相諧波等數(shù)據(jù)。然后采用串行通信方式，通過(guò)有線(xiàn)或者無(wú)線(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)進(jìn)行通信，上傳電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)分析工作站實(shí)質(zhì)上是一套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。同樣也采用串行通信方式，獲取下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。然后通過(guò)后臺(tái)信息管理系統(tǒng)軟件對(duì)所采集到的各種電能質(zhì)量信息數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和圖形化處理，為用戶(hù)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)分析、歷史曲線(xiàn)繪制、極值記錄、電量指標(biāo)統(tǒng)計(jì)、供電可靠率統(tǒng)計(jì)、負(fù)荷率統(tǒng)計(jì)、電壓合格率統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)損分析等功能，并最終形成報(bào)表或曲線(xiàn)圖，打印輸出。該后臺(tái)信息管理系統(tǒng)軟件可在Windows9X/2000操作系統(tǒng)下運(yùn)行，并可以安裝在手提式PC機(jī)上運(yùn)行，構(gòu)成便攜式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析設(shè)備。
此外，數(shù)據(jù)分析工作站還可以向下位機(jī)下傳數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置的初始化、對(duì)時(shí)和遠(yuǎn)程參數(shù)修改等管理功能。整個(gè)系統(tǒng)的組成如圖1所示。

2 數(shù)據(jù)采集裝置
該裝置硬件系統(tǒng)主要由十六位單片機(jī)MC80C196為控制核心，高精度PT、CT電量變換，高速12位A/D摸數(shù)轉(zhuǎn)換，EPROM、大容量1兆字節(jié)FLASH MEMORY、鍵盤(pán)顯示、百年日歷時(shí)鐘、RS232、485串行接口、電源等部分組成。裝置的硬件原理圖如圖2所示。