基于图形界面的配电台区电能质量监测分析系统的设计与实现

被测线路的U_a、U_b 、U_c 、I_a、I_b、I_c信号按三表法接入装置，精确地测量出三相四线制线路的各种电量。六路信号经CT、PT变换后按三表法输入到模拟开关上，由CPU控制模拟开关，选通某路输入信号进行采样。线路的6个信号输入各自的采样/保持器，这样可以保证6个交流信号在同一时刻被采样保持，满足测量时对电流、电压同性的要求。采集通道的A/D转换器采用AD公司的分辨率12位的AD774，转换时间25μs、转换精度0.05%以保证装置测量的准确性。时钟芯片采用DS12887内置电池和晶振，直接挂在CPU的数据总线上，为装置提供记录电量的时刻及其它功能需要，为记忆保存大量的历史数据装置采用了两片闪速存储器FLASH-MEMORY AT29C040串行EEPROM，共1兆字节的记录存储空间，可整点记录各电参数11个月。
该装置采用交流采样的方法，首先通过CPU高速输入单元HSII测算出周波频率，并由此得到采样/保持器的控制频率。CPU通过对一个周期Ｔ进行32点分频采样，把时域内采集到的电压、电流信号、通过富氏算法计算直接获取电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数及电网工频等电量。富氏算法可有效抑制零点的漂移，保证功率测量精度不受电网对称度的影响。

3 后台信息管理系统软件
以往的电能质量监测系统，其后台软件大多以对话框为主要的人机对话界面，用户直接面对数据，无法对整个配电台区的线路和配电变压器的分布情况有一个直观的认识和了解。
在本系统中，应用目前比较流行的可视化编程语言Visual C++6.0，采用面向对象的程序设计方法，设计开发了不同于以往的基于图形界面的后台信息管理系统软件^[5]。整套软件以配电台区的接线图为主要的操作界面，改善了信息管理系统的人机交互性。用户通过图形化的操作界面可以直观的了解配电台区的电网结构，通过点击鼠标可直接从图中选择要进行分析的配电变压器，操作简单方便，易学易用。
本信息管理系统软件包括用户登录模块、数据监测分析模块、系统维护模块和数据记录显示模块。其中以图形界面(配电台区接线图)作为前台，通过ODBC(Open DataBase Connectivity 开放式数据库连接)接口访问后台数据库。后台数据库为整个系统提供数据支持。全系统按模块挂接方式实现对各功能的连接，这样既便于对系统功能的维护改进，也易于对各模块进行调试和统一管理。整个系统的总体结构如图3所示。

3.1 用户登录模块
用户在该模块中输入用户名和口令。只有输入注册过的有效用户名和口令，并依据用户权限才能启动相应的功能模块。全系统设置2级密码管理：系统管理员和一般用户。系统管理员可为一般用户开户并分配初始密码。一般用户可以应用数据显示模块和数据分析模块，但无权使用系统维护模块。系统维护模块只对系统管理员开放。
3.2 图形界面
图形化的操作界面是本软件的一大特色。在以配电台区接线图为主的操作界面上，用户可通过鼠标点击直接从图中选择配电变压器，操作极为方便、直观。
整张主接线图是由多个功能相互独立的图形绘制、拼结而成的。最基本的功能单位就是这些图形，在本文中称之为图元。在软件设计中首先定义了一个虚基类 CEntity,并将该类作为一个父类。然后利用继承的方法，由该类派生出各个图元子类，例如变压器类 CTran，断路器类 CBreaker，开关类 CSwitch，线路类 CLine等等。接线图中的所有图元就是这些由图元类所派生的具体的多个对象。
这些类之间的派生关系如图4所示。