基于組態(tài)軟件的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

張小桃，邢寶欽，王愛軍，張磊洋

（ 華北水利水電學(xué)院，鄭州 450011）

0 引言

近年來，隨著電力企業(yè)的迅速發(fā)展，電能質(zhì)量問題日益受到重視。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的建立，可以實(shí)時(shí)地分析和評估系統(tǒng)的各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)，從而保證電力企業(yè)的安全可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。近些年來，國內(nèi)外的一些學(xué)者對電能質(zhì)量系統(tǒng)的監(jiān)測做了不少研究，文獻(xiàn)［1］對電壓波動(dòng)和閃變做了具體分析，文獻(xiàn)［2］采用visual C++編程設(shè)計(jì)并開發(fā)了一種基于C/S模式的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)上位機(jī)軟件，對電能質(zhì)量的指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析與計(jì)算，文獻(xiàn)［3］采用CPLD實(shí)現(xiàn)DSP與外圍電路的各種時(shí)序邏輯控制，使得裝置的硬件電路更加緊湊，提高了系統(tǒng)的抗干擾性。

文中基于組態(tài)軟件對電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量參數(shù)的監(jiān)測，報(bào)表的生成以及趨勢曲線的形成等。組態(tài)軟件是一種面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件平臺工具，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，對于未來電力企業(yè)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

1 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于組態(tài)軟件的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源為變電站歷史數(shù)據(jù)。首先在Access軟件中建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫，然后在ODBC數(shù)據(jù)源中添加該數(shù)據(jù)庫，最后利用組態(tài)王SQL訪問管理器建立與該數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系，在組態(tài)王的適當(dāng)位置調(diào)用SQL函數(shù)實(shí)現(xiàn)各種操作。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測、報(bào)表生成、趨勢曲線的生成等。

圖1 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

基于組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)連接:

(1)數(shù)據(jù)源的建立。數(shù)據(jù)源包含了數(shù)據(jù)庫位置和數(shù)據(jù)庫類型等信息，實(shí)際上是一種數(shù)據(jù)連接的抽象。利用MsAccess軟件［4］建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫命名為:db.mdb，并在ODBC數(shù)據(jù)庫管理器中設(shè)置系統(tǒng)DSN為該數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)源名稱為“odbc.dsn”。

(2)數(shù)據(jù)庫變量的建立。數(shù)據(jù)庫變量與數(shù)據(jù)庫DB中的點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行對應(yīng)，可以完成數(shù)據(jù)的交換。而且變量類別決定了變量的作用域及數(shù)據(jù)來源。如果要在界面中顯示、操縱數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時(shí)，就需要使用數(shù)據(jù)庫變量。數(shù)據(jù)庫變量是實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫連接的橋梁，不僅可以訪問本地?cái)?shù)據(jù)庫，還可以訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫，從而構(gòu)成分布式結(jié)構(gòu)。

(3)數(shù)據(jù)庫的連接。如果應(yīng)用程序要訪問一個(gè)數(shù)據(jù)庫，首先必須用ODBC管理器注冊數(shù)據(jù)源，管理器根據(jù)數(shù)據(jù)源提供的數(shù)據(jù)庫類型、數(shù)據(jù)庫位置以及ODBC驅(qū)動(dòng)程序等信息，建立起ODBC與具體數(shù)據(jù)庫的連接。只要應(yīng)用程序?qū)?shù)據(jù)源名傳送給ODBC，ODBC就能建立起與相應(yīng)數(shù)據(jù)庫的連接。在組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)表管理中進(jìn)行數(shù)據(jù)表綁定，然后在應(yīng)用程序動(dòng)作中輸入相應(yīng)的腳本程序，這樣就建立起了數(shù)據(jù)庫與力控組態(tài)軟件的連接。

2 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)

電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是一個(gè)集成的開發(fā)環(huán)境，能夠創(chuàng)建工程畫面、報(bào)表生成、分析曲線、變量定義、動(dòng)作腳本的編制等，而且可以配置各種系統(tǒng)參數(shù)，啟動(dòng)力控其他程序組件等。運(yùn)行系統(tǒng)將開發(fā)完的系統(tǒng)進(jìn)行執(zhí)行，完成計(jì)算機(jī)監(jiān)控的整個(gè)過程。下面簡要介紹基于力控組態(tài)軟件的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)［5］。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)界面如圖2所示。

圖2 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)界面

2.1 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測

電能質(zhì)量的監(jiān)測是對電能質(zhì)量進(jìn)行管理和改善的前提條件。建立電能質(zhì)量監(jiān)測畫面，能夠及時(shí)地分析和反映電能質(zhì)量水平，便于找出影響電能質(zhì)量的原因，并采取相應(yīng)的管理措施，保證電力設(shè)備的安全可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。圖3為電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測畫面，由進(jìn)線、保護(hù)電路、計(jì)量、變壓器、低壓總進(jìn)線、出線組成。

圖3 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)測

2.2 趨勢曲線

過程數(shù)據(jù)首先由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫處理，再由界面系統(tǒng)的趨勢曲線顯示。實(shí)時(shí)趨勢是變量的實(shí)時(shí)值隨時(shí)間變化的變量—時(shí)間關(guān)系曲線圖。使用實(shí)時(shí)趨勢可以觀察某個(gè)數(shù)據(jù)庫點(diǎn)或中間點(diǎn)在當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)，而且實(shí)時(shí)趨勢還可以保存一小段時(shí)間的數(shù)據(jù)趨勢，這樣就可以了解當(dāng)前設(shè)備的運(yùn)行狀況。

圖4為電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的三相電壓的實(shí)時(shí)趨勢，通過該畫面可以觀察三相電壓的運(yùn)行狀況。

圖4 三相電壓的實(shí)時(shí)趨勢

圖5為電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的三相電流的實(shí)時(shí)趨勢，通過該畫面可以觀察三相電流的運(yùn)行狀況。

圖5 三相電流的實(shí)時(shí)趨勢

圖6為電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的有功功率的實(shí)時(shí)趨勢，通過該畫面可以觀察有功功率的運(yùn)行狀況。

圖6 有功功率的實(shí)時(shí)趨勢

2.3 低頻信號監(jiān)測

濾波器能夠減少或消除諧波對電力系統(tǒng)的影響?；诮M態(tài)軟件，利用巴特沃斯低通濾波器的監(jiān)測結(jié)果如圖7所示:信號采樣頻率為500 hz，高截止頻率和低截止頻率均為100 hz，波型點(diǎn)數(shù)為128個(gè)，記錄了輸入信號、幅度、相位和濾波后的波形，由圖可知經(jīng)過濾波后，濾除了輸入信號中的高次諧波，曲線更加的平滑。

2.4 報(bào)表查詢

數(shù)據(jù)報(bào)表是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的統(tǒng)計(jì)工具，它能夠反應(yīng)生產(chǎn)過程中的過程數(shù)據(jù)和運(yùn)行狀況等，對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、記錄具有非常重要的意義。圖8為電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的歷史報(bào)表，通過該表可以看出電能參數(shù)的變化過程。

3 結(jié)語

隨著智能電網(wǎng)和電力市場的不斷發(fā)展，電力用戶對電力的可靠性及電能質(zhì)量的要求在不斷地提高。為保證電能質(zhì)量，須對電能進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的質(zhì)量分析和監(jiān)測。本文設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了一種基于組態(tài)軟件的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，它可以實(shí)時(shí)了解電能質(zhì)量信息，使設(shè)備優(yōu)化運(yùn)行，降低維護(hù)成本，提高系統(tǒng)可靠性。

［1］馮紅巖，趙雙喜，等.基于雙CPU的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.繼電器學(xué)報(bào)，2006，34(7):61－64.

［2］吳琳嫻，季振東.基于VC的電能質(zhì)量在線監(jiān)測與分析系統(tǒng)［J］.電工電氣學(xué)報(bào)，2010，(9):4 －8.

［3］林廣明，黃義鋒，等.基于DSP和CPLD電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的設(shè)計(jì)［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制學(xué)報(bào)，2009，37(18):97 －101.

［4］李衛(wèi)中.用ACCESS擴(kuò)展組態(tài)王的功能［J］.化工自動(dòng)化及儀表學(xué)報(bào)，2002，29(4):82.

［5］劉勁風(fēng)，王述洋.電力系統(tǒng)信息安全關(guān)鍵技術(shù)的研究［J］.森林工程，2007，23(4):88 －91.