基于C#的高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件設(shè)計與實現(xiàn)

崔秀艷，賀新軍

（1.河北軟件職業(yè)技術(shù)學院，河北 保定071000；2.天津市勞動保障技師學院，天津300300）

高壓開關(guān)柜觸頭壓力是決定觸點可靠接觸和轉(zhuǎn)換開關(guān)正常工作的關(guān)鍵技術(shù)指標[3]之一。觸頭壓力不足，或者各個觸指壓力差別過大會導致觸頭實際接觸面積減小、接觸電阻增加，進而致使觸頭發(fā)熱，嚴重時會引發(fā)高壓開關(guān)柜爆炸事故。觸頭壓力過大，會增大分合閘的操作力，引發(fā)鍍銀層過快磨損，降低隔離開關(guān)的使用壽命，引起質(zhì)量事故?！秶译娋W(wǎng)公司十八項電網(wǎng)重大反事故措施》（國家電網(wǎng)生技〔2005〕400 號）文件明確指出，新安裝或檢修后的隔離開關(guān)必須進行回路電阻測試，另外應(yīng)積極開展瓷絕緣子探傷和觸指壓力測試[1]。國家電網(wǎng)公司發(fā)布的《110（66）kV～500kV 交流高壓隔離開關(guān)和接地開關(guān)評價標準》將觸頭壓力列為預(yù)防性實驗項目[2]。故工程應(yīng)用中高壓開關(guān)柜維護人員應(yīng)積極采取措施加強對觸頭接觸壓力的測量與控制，保證觸頭在正常運行或故障運行工況下都接觸良好，運行安全。

本文介紹的“基于C#的高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件”，應(yīng)用OPENXML 將觸頭壓力測量儀輸出的數(shù)據(jù)文件導入SQL Server 數(shù)據(jù)表；使用FastReport.NET 組件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的圖表顯示；綜合考慮環(huán)境因素，對不同時段的高壓開關(guān)柜觸頭三相入、三相出的壓力值進行分析預(yù)測，及時提示高壓開關(guān)柜維護人員調(diào)整觸指壓力或更換為觸指提供壓力的彈簧，有效幫助維護人員排查故障、提高工作效率。

1 高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件系統(tǒng)設(shè)計

高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件綜合分析了高壓開關(guān)柜一線維護人員的各項需求，歸納總結(jié)如下：（1）一線維護人員缺乏觸頭觸指壓力分析能力，對于測量得到的觸頭觸指壓力數(shù)據(jù)無法及時發(fā)現(xiàn)壓力不均衡問題，并給出合理調(diào)整方案；（2）一線維護人員對于歷史觸頭壓力測量數(shù)據(jù)疏于統(tǒng)計、管理，數(shù)據(jù)利用率不高，無法給高壓開關(guān)柜的設(shè)備維護提供有效的數(shù)據(jù)支持；（3）一線維護人員期望對變電站所有高壓開關(guān)柜建立統(tǒng)一管理系統(tǒng)，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)并阻止觸頭觸指壓力不足或過大引發(fā)的故障、爆炸事故，提高設(shè)備運行壽命。為滿足維護人員的上述需求，在經(jīng)過大量現(xiàn)場調(diào)研、溝通細化需求的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計了基于C#的高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件。該軟件設(shè)置了系統(tǒng)登錄、設(shè)備維護、數(shù)據(jù)導入、數(shù)據(jù)分析和圖表顯示五大功能模塊，如圖1 所示。

1.1 系統(tǒng)登錄模塊功能分析

本模塊主要包含用戶登錄和用戶管理兩個子功能模塊，其中用戶類型分為管理員和操作員，系統(tǒng)為這兩類用戶分配了不同的操作權(quán)限。用戶登錄模塊主要實現(xiàn)系統(tǒng)登錄功能，用戶選擇人員類型（管理員或操作員），輸入正確的用戶名和密碼，即可登錄高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件主界面。用戶管理模塊主要完成用戶的維護與管理，包塊添加、修改、刪除用戶等功能。系統(tǒng)登錄模塊依據(jù)人員類型設(shè)置不同的操作權(quán)限，其中管理員具有添加用戶、刪除用戶、修改用戶的權(quán)限；操作員僅具有修改密碼的權(quán)限。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)框圖

1.2 設(shè)備維護模塊功能分析

本模塊包含變電站數(shù)據(jù)表維護和高壓開關(guān)柜數(shù)據(jù)表維護兩個子功能模塊。其中變電站數(shù)據(jù)表維護主要完成變電站編號、變電站名稱、變電站環(huán)境等信息的添加、修改、刪除；高壓開關(guān)柜數(shù)據(jù)表維護主要完成開關(guān)柜編號、開關(guān)柜名稱、觸頭個數(shù)、型號、更換次數(shù)、更換時間等信息的添加、修改與刪除。只有管理員具有本模塊的操作權(quán)限，在軟件使用初期，管理員一次性錄入變電站信息和高壓開關(guān)柜信息，隨著觸頭壓力檢測與分析預(yù)測，管理員可通過此模塊及時修改高壓開關(guān)柜觸頭的更換頻次與壓力調(diào)整信息。

1.3 數(shù)據(jù)導入模塊功能分析

觸頭壓力測試儀導出的壓力值通常是大容量文本文件，故需將文本數(shù)據(jù)導入數(shù)據(jù)庫。本模塊的主要功能就是完成文本數(shù)據(jù)存儲入庫。為提高數(shù)據(jù)的導入效率，首先將文本文件轉(zhuǎn)化為xml 格式，調(diào)用sp_xml_preparedocument，完成xml 文本讀取與語法分析，返回文檔句柄；然后調(diào)用OPENXML，獲得數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)信息；最后組合上述信息，執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲入庫命令，完成數(shù)據(jù)的批量入庫。

1.4 數(shù)據(jù)分析模塊功能分析

本模塊主要實現(xiàn)觸頭壓力分析與預(yù)測、觸頭產(chǎn)品橫向?qū)Ρ裙δ堋Ｆ渲袎毫Ψ治雠c預(yù)測模塊主要是對高壓開關(guān)柜觸頭三相入、三相出的壓力值進行分析。當觸頭觸指壓力明顯低于或高于正常壓力范圍時，給出更換觸頭提示；當觸頭觸指壓力差別過大，觸指壓力明顯分布不均勻時，給出壓力調(diào)整提示，提示維護人員調(diào)整觸指壓力，避免設(shè)備損耗，及時消除導致載流回路過熱的隱患；另外，可根據(jù)對歷史觸頭壓力測量值的分析與統(tǒng)計，給出壓力測量提示，提醒高壓開關(guān)柜維護人員對觸頭觸指壓力進行測量，及時調(diào)整，降低事故發(fā)生率。

觸頭產(chǎn)品橫向?qū)Ρ裙δ苤饕鶕?jù)觸頭歷史使用數(shù)據(jù)，綜合分析觸頭的使用壽命、更換頻次，所處環(huán)境溫度、濕度等因素，為維護人員改進產(chǎn)品、選擇優(yōu)質(zhì)觸頭提供依據(jù)。

1.5 圖表顯示模塊功能分析

圖表顯示模塊主要完成歷史數(shù)據(jù)的展示，讓用戶更直觀地了解高壓開關(guān)柜觸頭觸指壓力的分布以及變化趨勢。該模塊提供了檢索、打印功能，可按照變電站名稱、設(shè)備名稱以及起止時間檢索觸頭觸指壓力檢測歷史數(shù)據(jù)，生成報表并打印。同時，為了更好地觀察高壓開關(guān)柜觸頭觸指的壓力分布以及變化趨勢，本模塊還提供了直方圖、曲線圖等圖形展示功能，便于高壓開關(guān)柜維護人員觀測維護。

2 高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計是整個軟件設(shè)計的重要組成部分，一款設(shè)計良好的軟件必然有一個安全、穩(wěn)定、高性能的數(shù)據(jù)庫作為數(shù)據(jù)存儲支持。在多次與客戶和一線維護人員溝通交流、細化需求的基礎(chǔ)上，本系統(tǒng)設(shè)計的數(shù)據(jù)庫充分滿足了用戶的需求，能夠為高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件提供良好的數(shù)據(jù)支持。表1-表3 為部分數(shù)據(jù)表的字段定義和說明。

表1 用戶信息表

表2 設(shè)備信息表

表3 壓力信息表

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

基于C#的高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件采用客戶端/服務(wù)器的設(shè)計模式，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計選用SQL Server，軟件開發(fā)平臺選用Visual Studio，開發(fā)語言選用C#。本軟件系統(tǒng)在充分分析用戶和一線維護人員系統(tǒng)需求的基礎(chǔ)上，分別設(shè)置了系統(tǒng)登錄模塊、設(shè)備維護模塊、數(shù)據(jù)導入模塊、數(shù)據(jù)分析模塊以及圖表顯示模塊。圖2、圖3 為部分模塊效果展示圖。圖4 為部分模塊程序代碼展示圖。

4 結(jié)語

圖3 曲陽站不同測點觸頭壓力曲線對比顯示圖

高壓開關(guān)柜觸頭觸指壓力檢測與分析對預(yù)防高壓開關(guān)柜載流回路過熱故障起著重要作用。本文介紹的“基于C#的高壓開關(guān)柜觸頭壓力分析軟件”綜合分析了客戶和高壓開關(guān)柜一線維護人員的各項需求，構(gòu)建了HighVolSwitch 數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了變電站、高壓開關(guān)柜設(shè)備維護，歷史測量數(shù)據(jù)一鍵入庫，觸頭觸指壓力分析與預(yù)測，觸頭產(chǎn)品質(zhì)量橫向?qū)Ρ纫约皵?shù)據(jù)圖表顯示等功能，能夠有效幫助維護人員預(yù)防高壓開關(guān)柜故障和質(zhì)量事故的發(fā)生，具有較高的應(yīng)用價值。

圖4 程序代碼展示圖