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

在讨论配电台区电能质量监测分析必要性的基础上，给出了一种基于图形界面的电能质量监测分析系统。该系统由电能质量数据采集装置和数据分析工作站组成，其中的数据分析工作站配备有应用Visual C++6.0开发的图形化后台信息管理系统软件。该软件以配电台区接线图为主要的操作界面，不同于以往的以对话框为主的用户界面；人机交互性好，操作直观、简便。本文主要介绍了系统的组成、功能、设计实现方法以及系统的应用情况。
关键词：电能质量；监测分析；图形化；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世纪90年代以来，随着电力供应商品化、市场化的发展，国内电力部门和电力用户对电能质量愈发重视。供电系统的电能质量高低，直接关系到供电系统能否安全运行和用户是否能够安全用电。电力科研工作者们也正力图根据供电系统的特点将电能质量现象视为一个整体来进行分类整理和研究，以给出符合供电系统实际情况的电能质量标准，并逐步开展综合治理^[1-3]。而对配电台区电能供应质量的监测分析正是对供电系统进行治理从而提高电能质量的前提。此外，对配电台区电能供应质量的监测分析也可以为供电部门了解配电系统运行状况，降低电网损耗，制定最优供电方案等提供科学、完整的依据^[4]。因此，实现配电台区电能质量的自动监测与分析具有重要的理论和现实意义。
本文根据现场的实际需要，设计并实现了基于图形界面的配电台区电能质量监测分析系统；并与佳木斯电业局合作，将本系统应用到佳木斯供电局的配电系统中，取得了良好的实际应用效果，同时也提高了该局供电部门自动化管理水平和配电网运行的安全可靠性。

1 系统的组成
配电台区电能质量监测分析系统由电能质量数据采集装置(下位机)、数据分析工作站(上位机)以及通讯网络组成。
数据采集装置安装在配电台区中的每一台变压器上。该装置负责采集、存储现场变压器的各项电能质量参数，包括三相有功功率、三相无功功率、三相电压、三相电流、频率、三相功率因数、三相有功电度和无功电度、电流三相谐波和电压三相谐波等数据。然后采用串行通信方式，通过有线或者无线通讯网络与上位机进行通信，上传电能质量数据。
数据分析工作站实质上是一套计算机系统。同样也采用串行通信方式，获取下位机上传的数据，并存入数据库中。然后通过后台信息管理系统软件对所采集到的各种电能质量信息数据进行统计、分析和图形化处理，为用户提供实时数据显示、历史数据分析、历史曲线绘制、极值记录、电量指标统计、供电可靠率统计、负荷率统计、电压合格率统计、网损分析等功能，并最终形成报表或曲线图，打印输出。该后台信息管理系统软件可在Windows9X/2000操作系统下运行，并可以安装在手提式PC机上运行，构成便携式电能质量监测分析设备。
此外，数据分析工作站还可以向下位机下传数据，实现对数据采集装置的初始化、对时和远程参数修改等管理功能。整个系统的组成如图1所示。

2 数据采集装置
该装置硬件系统主要由十六位单片机MC80C196为控制核心，高精度PT、CT电量变换，高速12位A/D摸数转换，EPROM、大容量1兆字节FLASH MEMORY、键盘显示、百年日历时钟、RS232、485串行接口、电源等部分组成。装置的硬件原理图如图2所示。