（测试计量技术及仪器专业论文）基于vb的电力远程监测管理系统.pdf

湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：玉犯b 期：枷“年，。月。，曰 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存, s u r e 编本学位论文。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密团。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： 妇- 4 c 澎钟衫 日期：知毕年 e l 期：b u 年 t o 月彩日 f 月 日日 摘要 电力远程监测技术是将数据采集、远程传输和智能化信息处理应用 于电能供用与管理系统中的一项综合性新技术。它以自动抄表技术为核 心，具有速度侠、精度高、实时性好、可直接与电力营业计算机联网等 突出优点，从根本上克服了传统抄表模式的弊端，促进了电能管理的现 代化发展。本文综述了电力远程监测领域技术现状，总结了现有电力远 程监测系统的优点与不足，提出并研制了一种通信距离远、数据传输速 度快、监测实时性强、组建方便的基于v b 的电力远程监测系统。全文共 分为七部分，通过对电力远程监测技术的研究现状的分析，阐述了电力 远程监测系统中普遍存在的弊端、我国在该项技术上的发展，以及电力 远程监测管理系统的构成、工作原理、功能、工作过程、信息传输和软 件结构，简要介绍了系统的主要特点。通过对v is u a lb a s ic 开发工具的 特点、v b 的串行通信组件、v b 对调制解调器的控制、v b 对数据库的管理 的说明，论述了基于v b 的电力远程监测系统主站软件的模块设计思想， 介绍了系统主站的软件流程、登录管理界面、主界面和各菜单项，重点 论述了基于v b 的电力远程监测管理系统通信软件的设计、v b 环境下系统 的数据库管理软件设计特点以及数据信息处理。最后，总结了主站软件 设计的几个关键问题以及系统研究的不足之处，探讨了电力远程监测管 理系统的发展方向。 关键词：电力远程监测；管理；v is u a b a sc 开发工具；主站软件 a b s t r a c t t h ee l e c t r i c p o w e rr e m o t em o n i t o r i n g i san e wt e c h n o l o g yw h i c h e m p l o y st h et e c h n i q u e so fd a t ac o l l e c t i n g ，r e m o t et r a n s m i t t i n g ，i n t e l l i g e n t i n f o r m a t i o np r o c e s s i n gi nt h es y s t e mo fe l e c t r i ce n e r g yc o m s u m p t i o n m a n a g e m e n t i tf o c u s e st h et e c h n i q u eo fa u t o m a t i c a n dr e m o t em e t e r r e a d i n g ，a n di n t e g r a t e sm a n yo t h e rt e c h n o l o g i e so ne l e c t r i cm e a s u r e m e n t ， c o m p u t e r ，c o m m u n i c a t i o na n dm a n a g e m e n t ，i th a st h ee x c e l l e n ta d v a n t a g e o fq u i c k n e s s ，h i g hp r e c i s i o n ，g o o dr e a l - t i m ea n de a s yt oc o n n e c tt ob u s i n e s s n e t w o r k t h i sn o v e lt e c h n o l o g yf u n d a m e n t a l l yo v e r c o m e st h ed e f i c i e n c yo f t r a d i t i o n a lm e t e rr e a d i n gm e t h o da n dg i v e sab r i l l i a n tp r o s p e c tt o m o d e r n i z a t i o no fe l e c t r i ce n e r g ym a n a g e m e n t t h i sp a p e rs u m m a r i z e st h e c u r r e n tt e c h n o l o g i e ss t a t u si nt h ed o m a i no fe l e c t r i cp o w e rr e m o t e m o n i t o r i n g ，s u m su pt h e i ra d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s ，p u t sf o r w a r da n d d e v e l o p san o v e le l e c t r i cp o w e rr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do nv b ， w h i c hh a st h eo u t s t a n d i n gs t r o n g p o i n to fl o n gd i s t a n c ea n dh i g hs p e e do f c o m m u n i c a t i o n ，h i g hr e l i a b i l i t y ，c o n v e n i e n t t oc o n n e c tt on e t w o r k t h e w h o l ep a p e rc o n s i s t so f7c h a p t er s ，t h r o u g ha n a l y s i s i n gt h ep r e s e n tm o d eo f t h ee l e c t r i cp o w e rr e m o t em o n i t o r i n g ，e x p a t i a t et h ec o m m o ni r r e g u l a r i t yo f e l e c t r i cp o w e rr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m ，o u rc o u n t r yd e v e l o p m e n ti ni t ， a n dt h ec o m p o s i n g ，t h ep r i n c i p l e ，t h ef u n c t i o n ，t h ew o r kp r o c e s s ，t h e i n f o r m a t i o nt r a n s l a t i n ga n dt h es o f t w a r ec o n s t r u c t i o no fs y s t e m ，i n t r o d u c e t h em a i nc h a r a c t e r i s t i c so ft h es y s t e m t h r o u g he l u c i d a t i n g t ot h e c h a r a c t e r is t i c s ，t h es e r i a lc o m m u n i c a t i o n ，t h ec o n t r o l l i n gt ot h em o d e m ，t h e m a n a g e m e n tt o d a t e b a s eo f v i s u a lb a s i c ，t h ep a p e rd i s c u s sad e s i g n t h o u g h t s o ft h em a s t e rs t a t i o ns o f t w a r e o ft h ee l e c t r i cp o w e rr e m o t e m o n i t o r i n g b a s e do nv b ，i n t r o d u c et h es o f t w a r ep r e c e s sa n dt h e m a n a g e m e n ti n t e r f a c e ，p o i n td i s c u s st h es o , w a r ed e s i g nc h a r a c t e r i s t i c sa n d d a t ai n f o r m a t i o n sh a n d l e sb a s e do nv b 。f i n d a l l y ，t h ep a p e rs u m m a r i z e st h e d e f i c i e n c i e so fi ta n daf e wk e y sp r o b l e mt h a ts o f t w a r ed e s i g n ，a n df o r e c a s t t h ep r o s p e c t so ft h ee l e c t r i cp o w e rr e m o t em o n i t o r i n gt e c h n o l o g y k e yw o r d s ：e l e c t r i c p o w e rr e m o t em o n i t o r i n g ；m a n a g e m e n t ；v b l a n g u a g e ；m a s t e rs t a t i o ns o f t w a r e i i 在职人员同等学力硕士学位论文 第1 章绪论 电力系统是一个复杂的系统，电力供应和生产昼夜不息，变化频繁，运行状 态复杂、信息量大。理论研究以及电力系统多年运行经验都表明，电力系统运 行的安全与否与系统当时的运行状态有密切的关系，对于电力调度部门来说，如 果能实时地全面掌握电力系统各部分的运行状态，进行远程监测，对保证系统的 安全、稳定、经济运行无疑具有十分重要的意义。 电力远程监测技术是将数据采集、远程传输和智能化信息处理应用于电能供 用与管理系统中的一项综合性新技术”。它以自动抄表技术为核心，具有速度快、 精度高、实时性好、可直接与电力营业计算机联网等突出优点，从根本上克服了 传统抄表模式的弊端，促进了电能管理的现代化发展。目前，美国、欧洲等发达 国家已把自动抄表技术及电能质量的远程监测技术广泛应用于配电管理。我国对 此技术的研究与应用起步较晚，但发展迅速。随着电力市场管理改革的不断深入， 对电力远程监测技术的研究必将成为热点与方向。 1 1我国电力远程监测技术的发展 一直以来我国电力部门对用户用电量的抄收采用人工方式，不可避免地存在： 统计数据不准确，数据在时间上离散性大、准确度低，无法真实反映用户用电情 况；操作难以规范化，造成不明损失增加；数据采集不及时，无法有效监控，漏 抄或偷逃电费的现象严重。 随着国民经济的发展，用户对电能质量的要求也愈来愈高，传统的管理模式 不能适应用户的要求。国家电力公司提出了“一户一表、集中抄表、服务到户、收 费与银行联网”的要求，电力企业对城镇居民住宅实施一户一表工程。一户一表的 实施给电力企业增加了大量的工作量，一个中等城市户表数可达数十万台之多。 除配电线路改造外，更有大量的抄表收费工作。这种变化暴露出了常规抄表方法 越来越多的质量和效率问题：错抄、漏抄、估抄。这些问题仅靠增加抄表人员， 延长抄表时间，增加抄表次数，不仅无济于问题的解决，反而会造成整个供电部 门成本上升，效益下降，管理混乱，不利于系统的健康稳定发展。 电力远程监测技术正是在这种形势下应运而生了。电力远程监测技术集计算 机技术、通信技术、用电及计量技术于一体，可以缓解抄表人员的劳动强度、降 低人为因素造成的抄表误差、快速统计低压实时线损等等”3 。因此，基于自动抄 表技术的电力远程监测系统是提高电力营业管理自动化水平的一项重要技术手 段。 电力系统力求达到最经济的能源消耗和最有效的运行管理，以最合理、便宜 基于v b 的电力远程监测管理系统 的价格向用户供电。电力远程监测系统实现了对配电变压器参数及居民用户用电 量的自动抄收，不仅能够方便广大用户、提高供电企业的服务质量、树立电力企 业的良好形象，而且能够实行电力企业的减员增效、降低用电成本，同时对于加 强用电管理、防止国家电力资源的大量流失、杜绝贪污腐败现象都具有积极的意 义。 为此，近年来不少科研、生产部门在吸收国外先进技术的基础上，在电力部 门的指导、配合下，研制生产了不同方式的台区变压器远程监测系统和低压用户 集中抄表系统。这些系统的实施给供电企业和广大用户提供了简捷、准确的监测 方式和收缴电费手段，抄录数据准确，同时也给用电管理、分析、监察、线损计 算提供了有效依据，提高了用电管理水平。 1 2 我国电力远程监测技术研究现状 随着电力企业的快速增长及两网改造工作的全面深入，我国电力远程监测技 术得到了迅速的发展。据不完全统计，全国从事电力远程监测系统生产和研制的 单位已有1 0 0 余家，国家知识产权局受理的自动抄表系统的专利已有2 0 0 多项 3 3 o 在产品开发方面，经过有关科研、生产、使用单位多年的艰苦努力，已经基 本达到了实用化水平，并形成了多种自动抄表方式并存的格局。主站系统结构己 从单机、双机系统发展到网络，操作系统已从d o s 发展到w i n d o w s 9 5 9 8 n t ，系 统功能也从单纯的抄表功能发展到具有实时线损、远程控制、计费及银行联网等 功能，有的系统还可以通过实时用电统计监测用户偷电行为。上行信道也从单一 的电话拨号方式发展到多种通信方式( 电话、无线、专线等) 混合应用的局面。 下行信道也从4 8 5 总线方式发展到载波方式，终端采集和传输产品也呈现了多样 化的局面，产品包括总线采集器集中器、载波采集器集中器、单表载波模块、单 表集中器等多种类型。 为进一步完善配网自动化系统，加强与低压用户集中抄表系统数据、负控数 据以及地调数据之间的联系，降低线损，减少事故发生，对公用配电变压器和低 压用户进行监测、统计、分析就显得非常重要。其次，配网自动化系统的通信系 统曰臻完善，也为公用配电变压器的远程监测、控制提供了有利条件。再者，为 了加强对供电质量的实时监测、窃电的实时分析和线损的实时计算、考核，减少 现场数据测量的人力和时间浪费，提高供电质量，增加供电总量，减少社会生产 连带损失，实现公用配电变压器的远程自动监测管理势在必行。 1 3 项目研究背景 本文研究内容来源于湖南远能电力科技公司委托开发的项目公用配电变 在职人员同等学力硕士学位论文 压器低压电力用户远程监测管理系统。 达到加强内部考核，减少估抄、漏抄， 术支持系统。 1 4 本文的主要内容 该课题是对配电变压器进行实时监测，以 防止窃电、降低低压线损等目的的重要技 本文以电力远程监测系统领域现阶段的技术为参考，提出并研制了一种基于 v i s u a lb a s i c 的电力远程监测系统。文中在总结各种模式的电力远程监测系统利弊 的基础上，详细介绍了该系统的构成、工作原理、系统的主要功能，并给出了系 统主站流程；展示了登录管理界面、主界面等，并对各菜单项进行了说明，诠释 了主站软件设计中需注意的几个问题；论述了系统主站软件的实现，包括通信软 件的设计、数据库的管理、数据信息处理以及控制命令的交互生成与执行；最后， 本文对电力远程监测系统的发展方向作了简要介绍，并总结了自己在研制该系统 过程中的不足之处。 全文共分为七部分： 第一章绪论，通过对电力远程监测技术的研究现状的分析，阐述了电力远程 监测系统中普遍存在的弊端以及我国在该项技术上的发展。 第二章概括性地阐述了电力远程监测管理系统的构成、工作原理、功能、工 作过程、信息传输、软件结构和系统的主要特点。 第三章介绍了v i s u a lb a s i c 开发工具的特点、v b 的串行通信组件、v b 对调制 解调器的控制、v b 对数据库的管理。论述了基于v b 的电力远程监测系统主站软 件的模块化设计思想，介绍了系统主站的软件流程，并对登录管理界面、主界面 和各菜单项进行了说明，同时阐述了主站软件设计的几个关键问题。 第四章重点论述了基于v b 的电力远程监测管理系统通信软件的设计。 第五章讲述了v b 环境下系统的数据库管理软件设计特点。 第六章介绍了系统监测结果的虚拟化处理，以及报表的生成和曲线的显示。 结论部分介绍了本文研究成果的实际应用情况，总结了系统设计的创新点和 不足之处，探讨了电力远程监测管理系统的发展方向。 基于v b 的电力远程监测管理系统 第2 章电力远程监测系统的构成及主要功能 2 1系统的构成 如图2 1 所示，电力远程监测管理系统以主站p c 机为主机( 5 8 6 3 0 0 及其以 上机型) ，通过电话线、c a n 总线和r s 一4 8 5 总线等通信信道，与安装在集中器中 图21电力远程监测系统结构图 的具有c a n 总线控制功能的8 0 c 5 9 2 单片机及其变压器采集单元和低压居民住户 采集终端等外围电路设备组成。同时，主站通过电话线、c a n 总线和r s 4 8 5 总 线，负责向各配电变压器采集单元和低压居民住户采集终端发送工作命令，接受 配电变压器采集单元和低压居民住户采集终端传送的测量与故障自检信息，并对 测量信息进行处理，以数据和曲线的方式输出测量结果，并根据主站命令传送测 量与故障自检信息e 43 o 系统各部分特点如下： 主站是指通过信道对集中器中的信息采集，并进行处理和管理的设备”，是 公用配电变压器远程集中抄表系统的核心，完成低压配电变压器实时监测和低压 用户远程抄表后的信息分析与处理，完成监测信息输出、报警、控制等功能，管 理系统设备，自动生成各种运行分析报表，记录观测与处理信息。系统的功能都 是通过主站计算机系统显示、打印出来的。通过主站计算机操作，用电管理人员 可以随时获取所需要的各种数据和信息。计算机主站是系统最主要的人机界面。 集中器是指收集各种采集终端、采集单元、采集模块( 或多功能电能表) 的 数据，并进行处理储存，同时能和主站或手持单元进行数据交换的设备”3 。集中 在职人员同等学力硕士学位论文 器的作用是对配变数据、低压用户参数进行集中，并完成下行信道与上行信道的 转换。集中器缓存本区所有台变单元的过去异端时间的测量数据，等待主站命令。 同时，集中器还要完成主站对采集终端、测量终端的随机测量与控制命令传输。 在本系统中，集中器分为主集中器和从集中器。主、从集中器在结构和功能上没 有本质区别，均带有r s 4 8 5 总线以构成底层通信系统，只是主集中器比从集中器 多了m o d e m 通信功能。 采集单元是指用于实时采集台区变压器电能质量参数( 如电压、电流、功率 因数、变压器油温等) 的设备”。，安装在配电变压器附近。采集单元带有r s 一4 8 5 通信接口，集中器可随时对其进行数据的采集和命令的发布。采集单元完成了对 台区变压器的实时监测。 采集模块是指用于采集单个用户电能表电能量信息，并将它处理后通过信道 将数据传送到系统上一级设备( 中级器或集中器) 的专用模块”3 。采集模块与采 集单元一起安装在台区变压器附近，用于监测变压器副边总关口表( 机械表) 。通 过电能表内部的光电转换装置，把电能表圆盘转动时的盘转信号转换成脉冲电信 号输出，通过脉冲专用线( 屏蔽线) 送入采集模块进行脉冲数累加和存储。当集 中器定时呼叫位于同一台变下的采集模块时，采集模块内的脉冲电量，就按照一 定的顺序通过r s 一4 8 5 总线传送至集中器，实现电量的计算和存储。在本系统中， 采集模块分为无功模块和有功模块，分别监测台区的总无功电量和总有功电量。 采集终端是指用于采集多个客户电能表能量信息，并经处理后通过信道将数 据传送到系统上一级( 中级器或集中器) 的设备”1 。采集终端用于采集各终端表 的观测信息，并传输给集中器。在本系统中，采集终端安装在居民区，通过导线 连接若干个( 1 1 6 个) 居民用户表( 脉冲表) ，进行脉冲数累加和存储。采集终 端的核心是单片机，具有一个与集中器相连接的r s 一4 8 5 通信接口。 2 2 系统的工作原理 2 2 1系统参数的监测原理 电力远程监测管理系统通过集中器和低压居民用户电表采集的数据参数监测 值都是平均值，而主站计算机只能显示数据参数的有效值，因此，必须要进行平 均值与有效值的转换。以电压数据参数为例，转换方法如下： 设定厂为电压的有效值，“为电压的瞬时值，u 。为电压的平均值，u 。为电压 的峰值，t 为电压信号的周期。对于一个周期信号，瞬时电压值u 的有效值u 就 是其均方根值，即 电压平均值为 u=( 2 j ) 基于v b 的电力远程监测管理系统 = 专肼出 电压瞬时值为： “2 u 。c o s ( c o t ) u 。= 西 将式( 2 3 ) 和式( 2 4 ) 代入式( 2 2 ) ，可得电压的平均值u 。为 = 彳1 肌i d t = 0 ，6 3 7 玑= o 8 9 8 u ( 2 2 ) ( 2 3 ) ( 2 4 ) ( 2 5 ) 由式( 2 5 ) 可知： 旦：l ：1 1( 2 6 ) u 。 o 8 9 8 rr 因此，通常将兰称为波形因素，用字母k 表示。所以，通过集中器和低压居 u 口v 民用户电表监测的电压平均值转换为有效值进行处理时，只需将平均值乘以波形 因素k 即可。 系统的其它数据参数处理方法与电压数据参数的处理原则一致。 2 2 2 参数的疏失误差剔除 系统监测电流、电压、电量等用电参数时，由于外界突发性强干扰或系统本 身的故障，有时会产生疏失误差。为避免疏失误差对监测结果的影响，必须对监 测数据进行分析，找出监测值能够彼此支持的一致性数据，以便剔除监测数据中 的疏失误差。实际应用证明：对有限次监测参数的数据进行疏失误差剔除，可以 获得比算术平均值算法更准确的监测结果。以监测电流参数为例，疏失误差处理 如下： 设对某一配电变压器低压用户作等精度的多次独立电流监测，得到一列己按 从小到大的顺序排列的监测电流参数列 i i ，j 2 ，j n 每次电流参数监测值的剩余误差为 = i 。一i ( 2 7 ) 式中，为电流参数监测列的算术平均值： 一 1 ” i ：二i j 电流参数监测结果的近似误差为 盯。= 击私 ( 2 8 ) 根据顺序统计原理，按格罗贝斯准则可找出统计量 g ：掣 ( 2 9 ) 盯 的确切分布，在给定显著水平a ( 通常a = 0 1 或0 0 5 ，本文取0 。0 5 ) 后，就可找出 在职人员同等学力硕士学位论文 格罗贝斯统计量的临界值g 。( n ，a ) 。即 p i g g o ( n ，日) = a ( 2 1 0 ) 为小概率事件，在，服从正态分布时不应出现。 电流参数监测顶端值，( i = 1 或n ) 所对应的格罗贝斯统计量譬若满足 g ，g 。( ，a ) ，则认为统计量g ，的分布存在显著差异，对应的，。含有疏失误差，为 可疑值，应当剔除。据此，每次可剔除一个疏失误差数据，重复计算，可剔除所 有的疏失误差数据。其它监测参数疏失误差的处理方法与电流监测参数的处理原 则一致。 以监测电流参数为例，系统在相同条件下对电流参数8 次单独采样的监测结 果，( 单位：a ) 分别为t 3 6 、1 3 8 、1 3 8 、1 3 4 、1 2 8 、1 3 ，9 、13 5 、1 3 6 。按由 小到大的顺序，8 次监测结果的排列为 is ，i4 ，1 1 ，i l ，i ，i l ，i3 ，jb 8 次监测的平均值为 7 ：! 量，：13 5 5 ( a ) 8 置 相应的剩余误差i ! ( 单位：a ) 分别为o 0 5 、0 2 5 、o 2 5 、o 15 、一o 7 5 、0 3 5 、 - o 0 5 、o 0 5 。可以看出， i ：| 引。= o 7 5 ( a ) ，值得怀疑。 由格罗贝斯统计表g o ( 胛，口) 数值表查得g 。( 8 ，0 0 5 ) = 2 0 3 ，而剔除疏失误差前的 近似误差为 盯、士量p = o 3 5 3 ( a ) 盯2 、一乙，“2 u l ， v 玎一1 il 于是有 g o ( 8 , 0 0 5 ) o r 2 2 0 3x 0 3 5 3 0 7 1 ( a ) 因 1 ，51 2 0 7 5 g o ( 8 , 0 0 5 ) o r2 0 7 1 ( a ) 故，：= 1 2 8 ( a ) 为可疑值，应当剔除。 在余下的7 个数据中，g 。( 7 , 0 0 5 ) c r = 1 9 4 x 0 2 2 = 0 4 3 ( a ) 而 1 6 卢ii ，i m a 。2 0 3 5 n 、堡! “型! 一 1yr f 发送一个抄表命 l i n k n u m + i 1f 从串口接收数据，存八数组中 上、 y 、薰一 至 报错，电话线无 法接通 处理数据，并将结果存入数据库 t j 显示抄收结果j i 兰竺圭兰! 】 图3 5 主站抄表命令流程 断，并转入相应的处理工作。主站命令主要可分为点名命令、抄表命令、设置命 令( 设置时区时段、设置时间参数、设置电表底数等) 、广播冻结命令等。 ( 2 ) 系统点名流程 系统点名流程如图3 4 所示。点名命令主要用来查询从集中器( c a n 节点) 个 数、以及采集终端个数，该命令一般在系统初次上电时才被执行。 ( 3 ) 抄表命令流程 系统主站抄表命令流程如图35 所示。抄表工作包括主站抄收采集模块( 即台 变有功表和无功表) 、采集单元、采集终端的数据，并将这些数据进行储存、分析、 处理和显示等。 ( 4 ) 设置命令流程 采集终端等对象的参数进行设置的命令。这些参数包括电表底数、时区时段、 时间参数、表号、电表密码、欠费断电、对时命令、费率广播、结算命令等。主 站设置命令流程如图3 6 所示。 ( 5 ) 广播冻结命令流程 在职人员同等学力硕士学位论文 初始化各参数；l i n k n u m = 0 图36 主站设置命令流程 广播冻结命令的流程图如图3 7 所示。广播冻结命令包括广播冻结时间命令以 及抄收冻结时刻总电量命令，其中广播冻结命令的主要功能是主站设定冻结时间 并将该时间广播给各集中器；而抄收冻结时刻总电量命令则是指主站计算机抄收 各集中器冻结时刻的总电量等参数。 3 4 系统操作界面 3 4 1 登录管理界面 登录管理界面如图3 8 所示。主站软件启动后，会提示用户输入密码，只有输 入了正确的密码才能运行主站软件，连续三次输入错误的密码，主站软件会退出 运行。 用户分为普通用户和系统管理员，分别有不同的操作权限。系统管理员能管 理和设定普通用户的操作权限。 3 4 2主界面 用户登录后，显示主站软件运行的主界面。主界面与视窗操作系统下的应用 基于v b 的电力远程监测管理系统 n 报错 开始 圣1 始化各参数；变量l i n k n u m = 0 冻结列问于当 前时间 y 救号，连接表站 拨号成功否? 一 + y 发送广播冻结命令 是广播冻结、 迥竺乡 n 抄收冻结时刻 总电量 处理、储存所抄 幔的数据 翌 图37 广播冻结命令流程 n 图3 8 登录管理界面 软件保持风格的一致，使用户能够在较短的时间内学会主站软件的使用。主界面 如图3 9 所示。 事件触发机制是可视化编程的一大特点，即程序的功能通过点击菜单、按钮 等触发方式组织在一起，这就决定了主站软件的结构是把各个功能分类组织在市h 应的菜单项之下，用户根据需要对系统进行设置，执行相应的操作。 主界面的功能如图3 9 ，包括远能抄表系统、图形设置、报表预览打印、统汁 薹 在职人员同等学力硕士学位论文 图39 主界面 报表预览打印等管理。 在快捷菜单中设置了一些常用菜单选项，方便用尸使用。 i 一翟亲鼍兹篙曩器耋一 点击菜单项后会出现菜单选项，选择其中的选 ：鼷熏嚣銎鬻霎黧熬黧l 隧嚣黪黧r 项，会打开执行相应功能的窗口，各菜单项的说明如 黧鍪鬣鍪滋麓篱薹薹攀黧鸶；薰- “j 二 下。 麟i 懑黥熟纂勇鼹瓣囊鬻羹蒸鼍誊曩 器、墓：耋著，熟，惹妻萎嘉? 釜蓊蘩瓣 图3 1 0 为远能抄表系统选择菜单，包括抄表浏览蘩鬻黧鬻鬻i 鬟鬻：i 鹭鬟黧鬻熏囊 篓甏蘩； 器、基础数椐、抄表漫置、重新登陆、修改密码、退 鬃黼：麓藕? ；一i 瓣薯蓑镬魏麓蔷耱蠹勰搿 基t - v b 的电力远程监测管理系统 能( 有功与无功) 、三相功率因数、缺相、变压器油温、停电记录、最大需量记录。 时区设置即管理系统在不同的时区时段的计费。 电表注册即管理系统的表记的变化信息。 在抄表浏览器选项( 图3 “) 中可以浏览系统的运行状况，对各种参数进行 分析，并以图形的方式显示出来。 图31 1 抄表浏览器 基础数据菜单选项的窗口中显示系统的用户及设备的详细情况，包括设备的 生产厂家、出厂日期、变压器的变比、线路的长度等。 用户可以进行浏览，检索，编辑和打印。如图3 1 2 是基础数据窗口。 图3 1 2 基础数据窗口 在抄表设置选项的窗广| 中可以灵活设置系统的运行方式，例如抄表方式，抄 表对象，抄表内容等，使系统的自动化运行更加灵活。如图3 13 所示。 抄表方式可选择自动抄表或手动抄表，抄表时间任意设置。抄表对象可选择 全部电表，部分电表或任意个电表。抄表内容根据需要可多项选择。 在职人员同等学力硕士学位论文 图31 3 抄表设置窗口 ( 2 ) 图形设置窗l 图形处理菜单项只有地理图形一个选项，在功能 窗口中编辑和显示系统中设备分布的拓扑图，从而提 高抄表的速度。其界面如图3 1 4 和图：j i 5 所示。 图3 1 5 为系统初始化或运行时，将电力系统设 备分布根据“新增地名”或“已有地名”的不同设 置不同拓扑图，在以后抄表时，即可实时显示抄表所 在的位置。 ( 3 ) 摄表预览打印与统计报表预览打印窗口 这两个菜单项完成各种统计报表的生成和预览 图3 1 4 图形设置界面 图3 i5 图形处理界面 打印。其窗口见图3 1 6 和同3 1 7 ，图3 1 8 为变电站主变运行参数抄录表打印肜 基于v b 的电力远程监测管理系统 式。 报表预览打印与统汁报表预览打印与w i n d o w s 的电子表格相连，使打印出的 表格更具通用性。 图316 报表预览打印窗口图317统计报表预览打印窗口 闰3 18 变电站主变参数抄录表 3 5主站软件设计的几个关键问题 3 5 1 容错 ( 1 ) 上位机软件( 数据库) 容错 数据库是系统监控软件系统中的重要组成部分，用以管理实时上传的遥测和 遥信数据信息，数据的准确无误是系统成败的关键阻。 1 ) 每一张数据库表都设置了主键，数据库的操作尽量以主键为第一选择。在 数据的安全性方面主要是确定用户标识及口令，对关系或数据库设置封锁，对用 在职人员同等学力硕士学位论文 户授权或设置用户访问控制表。针对实际用户的需求分析，本系统对不同人员都 设置标识与口令，系统管理员同样也设置。但系统管理员为最高级用户，可以查 看其他任一人所管辖内容，并可更改其口令。 2 ) 系统数据库主要处理从终端上传的数据量。采用面向对象的分析方法对 数据量进行对象抽象。在定义类的时候要使其定义在可能的层次上和它所代表的 对象统一。 数据库文件存放在磁盘上，采用内存映射机制可以使用内存映射文件访问磁 盘上的数据库文件，无需进行文件的i o 操作或缓冲文件的内容。 在数据库中可能存在着几个读写线程并行运行的情况，如何同步这些读写线 程的活动是很重要的。利用m i c r o s o f t 基于w i n 3 2 的操作系统提供的同步对象，可 以实现线程间的同步。临界区是一段小程序，它要求线程在执行前取得对某些共 享数据的独占访问权，临界区能用来同步单个进程中的线程，一次只允许一个线 程取得对某个数据区的访问权。如果一个线程想在内存数据库中查找某条记录， 而另一个线程却试图修改这条记录，情况变得很复杂，而使用了i 晦界区，就能确 保对数据的存取能在线程之间得到协调。定义d b c r i t i c a ls e c t i o n 类用来管理对 d b d a t a b a s e 访问的线程间的同步问题，在进程中分配个c r i t i c a ls e c t i o ncs 数据 结构，通过调用i n i t i a l i z ec r i t i c a ls e c t i o n ( c s ) 初始化临界区，当某个线程要访 问内存时，e n t e rc r i t i c a ls e c t i o n ( c s ) 改变c s 数据结构中的一些成员，如果这 时有另外的线程需要访问内存，同样调用e n t e rc r i t i c a ls e c t i o n 时发现c s 正在被使 用，该线程进入睡眠，等待c s 释放后被唤醒。 3 ) 查询设计 系统设计了一种类似于s q l 的查询语言。由于变电站内存数据库采用了面向 对象的设计思想：t a b l e 中的记录被看作是对象实例，而t a b l e 被视作是这些对象实 例的类，因此系统中的查询语言是面向对象操作而不是s q l 中的簇。每个查询的 结果是某个类的一个对象集合。设计查询时没有考虑表之间的关联，查询只能从 一个表中返回结果。如果想从表( y c ) 中查询某个终端的相关信息可以定义如下 的查询语言： d b q u e r yq i ； i n tp o i n t n u m b e r ： q l = “n u m b e r 2 ”p o i n t n u m b e r ； d b c u r s o r y c s ； y c s s e l e c t ( q 1 ) ： ( 2 ) 通信软件容错 1 ) 通信时间：软件充分考虑了系统的数据通信量，通信软件采用了三次检 测手段，能完全避免因大数据而可能出现的通信故障，部分程序如下： 3 3 s e n d n u m = 1 接发送消息次数 d ow h i l es e n d n u m lt h e n 数据处理 e n d i f i fs e n d a g a i n = t r u et h e n s e n d n u t n = s e n d n t i m 十i 如果需要重新接发 e l s e 数据处理 e n d i f i f s e n d n u m ；4a n d 通信标志= 成功t h e n 通信标志= 失败 l o o p 由于采用了三次检测手段，可能的故障都已排除，保证了通信的成功。 2 ) 硬件的可靠性：系统考虑了可能由于硬件的故障而使通信产生故障的问 题，经过提示信息，告之用户，部分程序如下： d i mo u t d a t ea sl o n g 定义变量 数据处理 o u t d a t e 。g e t s e t t i n g ( ”y n l o a d ”， ”s e t t i n g ”， ”o u t d a t e ”，o ) g e t s e t t i n g 自动检测并返回一个检测值 i f o u t d a t e = 0t h e n 数据处理 e l s er f o u t d a t e c l r g ( n o w ) t h e n c l n g 数据转换函数 b e e p m s g b o x ”错误2 0 0 01 ”4 8 ，- - 错误” e n d i f i f 硬件出错t h e n b e e p m s g b o x ”数据设各未准备好 ”提示信息” e n d i f 通过对系统硬件不停的检测 请检查m o d e m ( 调制解调器) 是否连接正确。” 保证系统稳定运行。 3 4 在职人员同等学力硕士学位论文 3 5 2 软件可靠性和抗干扰设计 电力远程监测管理系统免不了要进行一些参数调整、控制权转换、停电和复 电处理，诸如此类的人工干预，以及一些不能通过软件编程锁定的操作，都可能 对系统的正常运行产生干扰，产生特殊数据，形成异常记录。另方面，虽然在 状态参数异常的情况下有报警记录，但固定的数据记录时间间隔，必定会漏掉许 多有价值的数据突变过程，不利于异常情况分析。 同时，对一些重要的状态参数( 如电压) 设定数据异常记录功能，在短时间 内( 如2 秒) 状态参数值变化幅度大于原值的i o ，不管有没有超过设定报警限 度，都进行记录，这样，在故障情况下，可以马上查到整个变化过程；如果没有 达到报警设定值，又可以在每天例行的数据分析中根据记录出现的频度，及时检 查系统是否异常。 此外，电力远程监测管理系统以主站( p c 机) 为核心，系统线路铺设长，容 易受到雷电等空间辐射干扰和电源电网干扰。为此，我们在系统中采取了屏蔽、 隔离、滤波等硬件抗干扰措施，和数字滤波、指令冗余、标志判断、看门狗定时 器、待机睡眠等一系列的软件抗干扰措旆，收了良好的效果。系统可通过i n t e r n e t 网与其他计算机系统交换信息，因此安全性设计尤为重要。为保证系统安全，避 免非法用户进入、移植和修改，主机还采取了口令保护和软件加密措施。 3 5 3 系统的安全。陛 系统的安全性是一个非常关键的问题，其中用户权限的设计是安全性最好的 体现。权责分明是现代管理的一项基本特征，是保证管理正常运行的基本法则。 同时，权责的划分是灵活多变的，不同员工、不同时候、不同环境下的岗位权限 都将发生一定程度的变化。每一个用户既有用户类型，又有岗位角色。这样，通 过两者的结合，可完成系统权限的设计。同时，在系统的设计时，我们还采用了 三级客户机n 务器技术，即用户通过客户端程序，访问中间件，即业务规则，然 后，中间件通过存储过程访问数据库并返回数据。客户与数据库完全隔离，不直 接对数据库中的表进行操作，而且，每一个与数据安全有关的存储过程都进行权 限验证，并加入历史记录功能，使得数据的访问变得非常严格。三级数据库访问 如图3 1 9 所示。 图3 1 9 三级数据库访问 基于v b 的电力远程监测管理系统 第4 章通信软件设计 系统的主站通信包括主站r s 2 3 2 的串口通信、主站与主集中器之间的 m o d e m 通信、主集中器与从集中器之间的c a n 总线通信、从集中器与采集终 端及采集单元之间的4 8 5 通信。利用v b 简单易学、功能强大、开发通信软件十 分方便快捷的特点，能很好地开发出包括r s 一2 3 2 通信、m o d e m 通信、点名、 抄表、设置和广播冻结等模块的主站通信软件。 4 1主站的串口通信软件设计 主站p c 机中一般都有两个r s 一2 3 2 串行通讯口，该口完成串行数据转换和串 行数据接收、发送任务，采用r s 一2 3 2 通信标准，其结构和使用都很简单 2 13 印“。 而主站系统软件v b 的m s c o m m 控件提供了事件驱动和查询方式两种方法实现串 口通信。其中：事件驱动是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法；而查 询方式是通过m s c o m m 控件间接调用a p i 函数，充分利用系统已有的a c t i v e x 控 件实现快速开发正是v b 的优点之一；两种方法都能实现串口通信和数据信息的 传输。主站串口发送数据信息的程序如下： d i mb y t s e n d ( ) a sb y t e ，v a r t e m pa sv a r i a n t 定义变量 ；将待发送数据存入b y t s e n d ( ) 数组 m s c o m m lc o m m p o r t = l 使用c o m l 口 m s c o m r n l s e t t i n g s = “9 6 0 0 ，n ，8 ，1 ”9 6 0 0 波特，无奇偶校验，8 位数据，1 位停止 位。 i fn o tm s c o m m1p o r t o p e nt h e n 打开串口 m s c o m m l p o r t o p e n2 t r u e e n d i f v a r t e m p = b y t s e n d 利用v a r t e m p 为中介 m s c o m m l o u t b u f f e r c o u n t = 0 - - 清除发送缓冲区 m s c o m m l o u t p u t = v a r t e m p 发送打包后的数据 ；其他处理 m s c o m m l p o r t o p e n = f a l s e 4 2 系统的m o d e m 通信软件设计 电力远程监测管理系统以安装在供电局的主站为中心，以发散的形式通过电 话线与各台变区域带m o d e m 的集中器相连，形成1 对n 的连接方式，主站与主 集中器利用电话网信道进行通信。由于计算机所能处理的数字信号一般不能直接 进入电话