基于組態軟件的電能質量監測系統的設計

張小桃，邢寶欽，王愛軍，張磊洋

（ 華北水利水電學院，鄭州 450011）

0 引言

近年來，隨著電力企業的迅速發展，電能質量問題日益受到重視。電能質量監測系統的建立，可以實時地分析和評估系統的各項電能質量指標，從而保證電力企業的安全可靠和經濟運行。近些年來，國內外的一些學者對電能質量系統的監測做了不少研究，文獻［1］對電壓波動和閃變做了具體分析，文獻［2］采用visual C++編程設計并開發了一種基于C/S模式的電能質量在線監測系統上位機軟件，對電能質量的指標進行實時分析與計算，文獻［3］采用CPLD實現DSP與外圍電路的各種時序邏輯控制，使得裝置的硬件電路更加緊湊，提高了系統的抗干擾性。

文中基于組態軟件對電能質量監測系統進行分析與設計，實現了電能質量參數的監測，報表的生成以及趨勢曲線的形成等。組態軟件是一種面向監控與數據采集系統的軟件平臺工具，它提供了良好的用戶開發界面和簡捷的工程實現方法，對于未來電力企業的發展起著至關重要的作用。

1 電能質量監測系統的設計

基于組態軟件的電能質量監測系統的結構圖如圖1所示，系統的數據來源為變電站歷史數據。首先在Access軟件中建立一個數據庫，然后在ODBC數據源中添加該數據庫，最后利用組態王SQL訪問管理器建立與該數據庫的聯系，在組態王的適當位置調用SQL函數實現各種操作。該系統可以實現實時監測、報表生成、趨勢曲線的生成等。

圖1 電能質量監測系統的結構圖

基于組態軟件的數據連接:

(1)數據源的建立。數據源包含了數據庫位置和數據庫類型等信息，實際上是一種數據連接的抽象。利用MsAccess軟件［4］建立一個數據庫命名為:db.mdb，并在ODBC數據庫管理器中設置系統DSN為該數據庫。數據源名稱為“odbc.dsn”。

(2)數據庫變量的建立。數據庫變量與數據庫DB中的點參數進行對應，可以完成數據的交換。而且變量類別決定了變量的作用域及數據來源。如果要在界面中顯示、操縱數據庫中的數據時，就需要使用數據庫變量。數據庫變量是實現人機界面與實時數據庫連接的橋梁，不僅可以訪問本地數據庫，還可以訪問遠程數據庫，從而構成分布式結構。

(3)數據庫的連接。如果應用程序要訪問一個數據庫，首先必須用ODBC管理器注冊數據源，管理器根據數據源提供的數據庫類型、數據庫位置以及ODBC驅動程序等信息，建立起ODBC與具體數據庫的連接。只要應用程序將數據源名傳送給ODBC，ODBC就能建立起與相應數據庫的連接。在組態軟件的數據表管理中進行數據表綁定，然后在應用程序動作中輸入相應的腳本程序，這樣就建立起了數據庫與力控組態軟件的連接。

2 電能質量監測系統的開發

電能質量監測系統是一個集成的開發環境，能夠創建工程畫面、報表生成、分析曲線、變量定義、動作腳本的編制等，而且可以配置各種系統參數，啟動力控其他程序組件等。運行系統將開發完的系統進行執行，完成計算機監控的整個過程。下面簡要介紹基于力控組態軟件的電能質量監測系統的開發［5］。電能質量監測系統界面如圖2所示。

圖2 電能質量監測系統界面

2.1 電能質量監測系統的運行監測

電能質量的監測是對電能質量進行管理和改善的前提條件。建立電能質量監測畫面，能夠及時地分析和反映電能質量水平，便于找出影響電能質量的原因，并采取相應的管理措施，保證電力設備的安全可靠和經濟運行。圖3為電能質量監測系統的運行監測畫面，由進線、保護電路、計量、變壓器、低壓總進線、出線組成。

圖3 電能質量監測系統的運行監測

2.2 趨勢曲線

過程數據首先由實時數據庫處理，再由界面系統的趨勢曲線顯示。實時趨勢是變量的實時值隨時間變化的變量—時間關系曲線圖。使用實時趨勢可以觀察某個數據庫點或中間點在當前時刻的狀態，而且實時趨勢還可以保存一小段時間的數據趨勢，這樣就可以了解當前設備的運行狀況。

圖4為電能質量監測系統的三相電壓的實時趨勢，通過該畫面可以觀察三相電壓的運行狀況。

圖4 三相電壓的實時趨勢

圖5為電能質量監測系統的三相電流的實時趨勢，通過該畫面可以觀察三相電流的運行狀況。

圖5 三相電流的實時趨勢

圖6為電能質量監測系統的有功功率的實時趨勢，通過該畫面可以觀察有功功率的運行狀況。

圖6 有功功率的實時趨勢

2.3 低頻信號監測

濾波器能夠減少或消除諧波對電力系統的影響。基于組態軟件，利用巴特沃斯低通濾波器的監測結果如圖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，波型點數為128個，記錄了輸入信號、幅度、相位和濾波后的波形，由圖可知經過濾波后，濾除了輸入信號中的高次諧波，曲線更加的平滑。

2.4 報表查詢

數據報表是工業生產中必不可少的統計工具，它能夠反應生產過程中的過程數據和運行狀況等，對數據進行統計、記錄具有非常重要的意義。圖8為電能質量監測系統的歷史報表，通過該表可以看出電能參數的變化過程。

3 結語

隨著智能電網和電力市場的不斷發展，電力用戶對電力的可靠性及電能質量的要求在不斷地提高。為保證電能質量，須對電能進行準確、高效的質量分析和監測。本文設計與實現了一種基于組態軟件的電能質量監測系統，它可以實時了解電能質量信息，使設備優化運行，降低維護成本，提高系統可靠性。

［1］馮紅巖，趙雙喜，等.基于雙CPU的電能質量監測系統設計與實現［J］.繼電器學報，2006，34(7):61－64.

［2］吳琳嫻，季振東.基于VC的電能質量在線監測與分析系統［J］.電工電氣學報，2010，(9):4 －8.

［3］林廣明，黃義鋒，等.基于DSP和CPLD電能質量監測裝置的設計［J］.電力系統保護與控制學報，2009，37(18):97 －101.

［4］李衛中.用ACCESS擴展組態王的功能［J］.化工自動化及儀表學報，2002，29(4):82.

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