电气工程及其自动化毕业论文：电测综合管理系统的开发和应用(自动化毕业设计)

电气工程及其自动化毕业论文：电测综合管理系统的开发和应用(自动化毕业设计) 题 目:电测仪表综合管理系统的开发和应用 专 业: 电气工程及其自动化__ 年 级: ____ _ _______ 学生姓名: 学 号: 指导教师: 电测仪表综合管理系统的开发和应用 摘要 电测仪表综合管理系统，就是利用计算机网络技术、数据存储技术、虚拟仪器技术、PI (Plant Information System)实时数据库技术来对电测专业进行全方位管理的计算机系统。通过它，可以达到自动化运行、信息化管理和无纸化办公的目的，对提高工作效率、降低运行成本起到至关重要的作用。随着科研和生产技术的不断发展，人们对数据的测试和处理都提出了更高的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，原有的人工管理模式在这种形式下己显得不太适应。因此电测量专业应当顺应时代的发展，向先进的虚拟化、智能化、网络化管理方向迈进。本系统主要有二个功能模块组成，一是电测仪表自动化检测系统;二是主变油温实时检测系统。 关键词 电测仪表，自动测试，检定，虚拟仪器，PI，油温监测 目 录 引言.................................................................1 1(电测仪表综合管理系统概述..........................................2 1(1 虚拟仪器技术的介绍及其软硬件构成............................2 1(2 在电测专业中引入虚拟仪器的目的..............................3 1(3 PI软件系统的介绍和在电测专业中的应用.......................3 2(电测仪表检定的工作原理............................................5 2(1 系统的构成..................................................5 2(2 理论基础....................................................9 2(3 工作原理...................................................13 3(电测仪表检定的实现...............................................16 4(基于PI数据库的主变油温监测系统..................................19 4(1 主界面应用效果.............................................20 4(2 功能介绍..................................................21 结论................................................................23 参考文献............................................................23 附录................................................................25 引 言 本地电力局仪表班负责本地地区全局电测技术监督实施，负责全局1座500kV、12座220kV、29座110kV和14座35kV电压等级变电站站端监测各类直接作用模拟指示电测量仪表及其附件、电测量变送器、主变温度、交流采样装置的验收调试、年检预试、更新改造工作;负责全局5000余只携带式仪表的年检及技术监督工作。工作 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 覆盖电测仪表、热工、监控数采等几大专业，工作面广，工作量大。而工作人员数量很有限，面对大量的设备台帐及检测数据，每天要进行大量的查询、计算及填制各类检定记录及 报表 企业所得税申报表下载财务会计报表下载斯维尔报表下载外贸周报表下载关联申报表下载 ，手工统计各类数据，任务非常繁重，而且稍有不慎，就会出现差错和漏洞，这将不可避免的会影响电力系统的安全及正常运行。然而，目前的实际情况是:一方面各类仪器仪表及装置的厂家众多，各种型号纷繁复杂，给工作人员带来了管理的困难;另一方面随着电力系统改革的深入和“减人增效”的持续，工作任务越来越重。因此迫切需要一套数字化管理系统对大量的数据进行智能化的分类、计算、存储、分析、统计汇总，从而提高测量监督专业的管理水平。 本文主要介绍电测量指示仪表参数检测的目的，简述电测自动化检测系统的发展过程，介绍PI系统软件的功能和应用，论述虚拟仪器技术在电测专业测领域应用的意义，介绍项目研究背景与本文的工作重点。针对仪表检定系统，本文简要介绍了电测参数检测的意义和现状，指出了传统电测参数检测存在的不足，提出并研制了以计算机虚拟仪器技术为基础的电测仪表检定系统和变电所油温监测系统，论述了系统的构成、特点与测量原理，重点介绍了系统功能的虚拟化软件设计方法。系统是基于虚拟仪器技术，功能全面、硬件结构简单的智能化测试系统。针对油温监测系统，主要介绍了变电所油温检测系统是利用变电所远动RTU所采集的数据，采用PI软件所开发的一款检测系统来对各变电所主变三侧电压、电流和主变油温实时检测的系统。而电测仪表检定系统以VB为计算机编程语言，后台数据库采用MSSQL 7.0，在硬件上采用Agilent IEEE488接口卡用于仪器与仪器之间，仪器与计算机之间通讯和数据采集，使用HP34401A作为标准。系统可按照检定规程要求，根据被检指针式电测仪表，自动产生检定点、形成检定记录、完成自动修约、生成检定证书或检定结果通知书。这种显示形式多样、输出方式灵活的自动测试与检定系统，具有很高的实用性与市场推广潜力，由于以虚拟仪器技术为核心，系统功能的虚拟化软件设计是系统设计的关键内容。系统软件功能丰富，硬 第1页 件结构简单，智能化程度高，为电力行业提供了优良的测试技术装备和高效率的自动检定工具，具有广阔的应用前景。而PI (Plant Information System)实时数据库系统是由美国 OSI Software 公司开发的基于C/S、B/S结构的商品化软件应用平台，其服务器实时数据采集点来自变电所自动化RTU或其他的虚拟仪器采集设备，客户端应用工具PI ProcessBook和PI DataLink套件功能强大，以此为基础开发的变电所油温监测系统实用性很强。 1.电测仪表综合管理系统概述 1(1 虚拟仪器技术的介绍及其软硬件构成 传统的电测仪表检测系统以硬件为核心，体积庞大，功能单一，自动化程度低，已无法满足日渐复杂的电测指示仪表参数测试要求。近年来，计算机技术、电子技术、信息处理技术的不断发展推动了虚拟仪器( Virtual Instrument，简称VI )的不断发展。虚拟仪器具有软件功能丰富、硬件结构简单、智能化程度高等特点，它直观的图形界面和卓越的计算能力使其在电力工程领域、电力试验研究领域得到了广泛的应用。 虚拟仪器是现代计算机软、硬件技术和测量技术相结合的产物，是传统仪器观念的一次巨大变革，是仪器发展的一个重要方向。虚拟仪器的出现，彻底改变了传统的仪器观，开辟了测试计量技术的新纪元。所谓虚拟仪器，就是在以计算机位为核心的硬件平台上，其功能由用户设计和定义，具有虚拟面板，其测试功能由测试软件实现的一种计算机仪器系统。虚拟仪器的实质是利用计算机显示器的显示功能来模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出检测结果:利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理;利用I/O接口设备完成信号的采集、测量与调理，从而完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。使用者用鼠标或键盘操作虚拟面板，就如同使用一台专用测量仪器一样。因此，虚拟仪器的出现，使测量仪器与计算机的界限模糊了。虚拟仪器的基本思想是利用计算机来管理仪器、组织仪器系统，进而逐步代替仪器完成某些功能，最终达到取代传统硬件仪器的目的。虚拟仪器实际上是软硬件结合、虚实结合的产物，它充分利用最新的计算机技术实现并扩展了传统仪器的功能。虚拟仪器的“虚拟”主要包含两方面的含义:一是虚拟仪器的面板是虚拟的;二是虚拟仪器测量功能是通过对图形化软件流程图的编程来实现的。 第2页 虚拟仪器是在以PC为核心组成的硬件平台支持下，通过软件编程来实现仪器的功能的。因为可以通过不同测试功能软件模块的组合来实现多种测试功能，所以，在硬件平台确定后，就有“软件就是仪器”的说法。虚拟仪器是计算机硬件资源、仪器与测控系统硬件资源和虚拟仪器软件资源三者的有效结合。 虚拟仪器由通用仪器硬件平台和应用软件二大部分构成。硬件平台包括计算机和I/O接口设备，此次项目的数据采集硬件系统采用GPIB接口卡和利用计算机的通用RS232接口。虚拟仪器软件开发根据有多种可以利用，例如通用编程语言Visual C++、Visual Basic、Delphi;专用编程语言LabVIEW、HPVEE等。 1(2 在电测专业中引入虚拟仪器的目的 指示仪表检测的发展经历了四个阶段，即模拟检测、数字化检测、智能化检测和虚拟化检测。模拟检测的自动化程度低，系统结构复杂，以模拟技术处理检测信号，借助指针式仪表显示测量结果。数字化检测适应了快速响应和高精度的要求，将模拟信号转化为数字信号，利用数字技术处理观测信息，并以数字方式输出最终结果。随着计算机技术的发展，20世纪70年代后出现了以内置微处理器为信息处理核心的智能化检测系统.检测智能化得到迅速发展。但这类检测设备的功能模块全部都是以硬件或固化的软件形式存在，无论在开发还是在应用上，都缺乏灵活性，特别是在输出模式和组建灵活性、修改便捷性等方面有诸多不足。近年来，一种具有更高智能化的检测系统一虚拟化检测系统应运而生。虚拟化检测系统是现代计算机技术、通信技术和测量技术相结合的产物。它是在必要的数据采集硬件和通用计算机支持下，通过软件来实现仪器的部分或全部功能。虚拟仪器是传统测量观念的一次巨大变革，也是电测仪表检测发展的重要方向。目前，电网发展迅猛，各部门仪器设备增加很快，指示仪表自动监测系统的建立，对工作效率的提高，校验工作的及时完成提供了很大的帮助。 1.3 PI软件系统的介绍和在电测专业中的应用 PI (Plant Information System)实时数据库系统是由美国 OSI Software 公司开发的基于C/S、B/S结构的商品化软件应用平台，是工厂底层控制网络与上层管理信息 第3页 系统连接的桥梁，PI在工厂信息集成中扮演着特殊和重要的角色。它主要适用于电力、石油、化工、冶金、造纸、制药、水处理、食品饮料、通讯等各种生产流程企业的生产过程优化、生产过程数据的自动采集、存贮、监视，并作为大型实时数据库和历史数据库，可在线存贮每个工艺过程点的多年数据。它提供了清晰、精确的操作画面，用户既可浏览工厂当前的生产工艺过程，也可追溯和分析过去的生产工艺过程。 采用实时数据库作为数据整合平台，将为最终用户和应用软件开发人员提供了快捷高效的工厂信息。由于工厂数据存放在统一的数据仓库中，公司中的所有人，无论在什么地方都可以看到和分析相同的信息。PI客户端的应用程序可以使用户很容易的对工 ，故障预防维护等。通过实时数据库的应用，厂级实施有效管理，诸如改进工艺，TQC 可集成产品计划、维护管理、专家系统、LIMS和优化/建模等应用程序，同时在业务管理和实时生产过程控制之间起到桥梁作用。系统性能:每个PI服务器可容纳15万点(高端服务器)，在PI的高端产品服务器中可以处理每秒钟15万点的数据。在客户端软件ProcessBook上，可以在秒级时间内从2年或3年历史中取到1000点数据。 在电力系统应用中，每个PI测点的实时数据可以来自变电所RTU或其他虚拟仪器采集装置。 PI套件包括以下组件: 通用数据服务器(UDS)是PI系统的核心，通过PI的信息基础结构获取和发送实时数据。 PI ActiveView形成数据传递系统的互联网部分，并为用户提供在Web上观察全部功能以及PI ProcessBook显示的相互作用。 PI BatchView提供历史和实时的批量趋势的桌面观察，并允许在一个单独的视图上比较多个批量的有关数据。 PI ControlMonitor通过监视和显示作为非独立变量的质量变量，以及作为独立变量的控制回路设定点，被测变量和控制输出等，从而保证控制系统正确地起到控制作用。 PI DataAccess软件是一组工具，它协助高级用户观察、结构化和访问PI系统内的数据。例如:成套的软件开发工具为访问PI服务器和有关的子系统提供ActiveX编程工具。 PI DataLink建立电子数据单程序和UDS之间的双向连接，提供方便地访问过程数据和Microsoft Excel或Lotus 1-2-3的分析工具。 PI ProcessBook是PI系统的图形显示前端，它有助于将原始数据转换成有用、动 第4页 态的实时显示。数据来自任何的台式计算机或通过使用ActiveView的互联网浏览器。 PI ACE是一种先进的计算引擎，设计用于从构建的计算进行推断，允许用户将重点放在使实时数据转换成有用信息，ACE方程是以最少数量的代码编写的，并经过UDS透明地进行安装。 在本系统运用中，主要使用PI ProcessBook和PI DataLink套件，结合使用PI内嵌的VBA编程语言开发。 2(电测仪表检定的工作原理 电测仪表自动化检定系统模块的实现，是和虚拟仪器技术的发展分不开的。利用计算机强大的信息处理能力、存储容量和网络功能，可以解决电测仪表检定中的数据读取、记录、分析必须依赖人工完成以及仪器不能直接和其它电网监控、管理系统通讯，信息资源难以共享的问题。虚拟仪器以软件为主，采用软件技术将目标信号和干扰信号分离出来而无须增加硬件环节，造价低、抗干扰能力强，便于修改、升级。同时，多种颜色的趋势曲线、波形、柱状图使测量结果显示更直观。本章介绍电测仪表检定系统的构成、工作流程、主要功能和系统的测量原理。 2(1 系统的构成 电测仪表检定系统由基本硬件电路和软件组成。基本硬件电路包括信号采集单元、数据测试标准单元、通信接口及计算机主机( PC机或工控机);软件编程以VB为基础结 ) 合仪器专用编程语言，数据库使用SQL Server 7.0。(见图2.1 三相 标准 通讯 数据库 接口 电源 仪器 计 算 机 被检电 数据采 测仪表 集卡 打印机 图2.1 电测仪表检定系统构成框图 其中，被检仪表由三相校验台提供稳定电源，并同时输入标准表。数据采集卡安装 第5页 于计算机主板PCI总线插槽上，通过标准表上的IEEE488接口或者串口RS232采集数据进入计算机。计算机是系统的核心，它完成所有观测信息的读取、分析、处理、存储、显示、打印及对标准仪器的设定。系统的软件开发采用VB编程语言和SQL Server 7.0数据库，同时结合HP34401A专用仪器编程语言进行软件开发。 2.1.1 三相电源 三相电源采用XDB28型三相交流仪表校验台。XDB28型三相交流仪表校验台按国家计量局与水电部有关交流电表检定规程与共频单三相电表的检定而设计的，它可方便地用来检定有功、无功电能表(电力定量器)功率表(功率变送器)、相位表(功率因数表)、频率表、电压表、电流表、同步表等工频电表。 校验台的主体是可编程控制的工频功率校表源，它的控制机采用8031单片机的专用微机。其特点如下: 1. 输出信号的频率、幅度、相位采用编程控制。 2. 电压与电流幅度以及相位的调节操作均使用按键。不仅方便，而且可靠。消除了传统机械开关磨损引起的不稳定。 3. 在40-70Hz范围内，具有标频输出，精度为5×10，因此不用标准频率表就可直接检定任何等级的工频指针式频率针。 4. 有精密移相特性。相位上在0-360，0º范围内，输出电流电压的移相角误差,?0.2º。因此，不用标准相位表就可以直接检定1.0级及以下单、三相相位表，功率因数表。 5. 输出频率具有自动跟踪市电频率的能力，从原理上消除了市电对拍频影响，这一特性特别适合指示仪表，工频数字电表的检定。 2.1.2 标准仪器 标准仪器采用HP34401A数字万用表(单相)和BS3001工频参数测试仪(三相)。 HP34401A是美国惠普 Agilent公司的产品，可以提供6位半数字分辨率、每秒钟1000个读数和15ppm的基本直流精度。34401A具有良好的台式工作性能，34401A每秒 -232能够处理1000个读数，包括ASCII格式的GPIB总线传输在内。具有GPIB和RS接口，并且34401A响应三种不同的指令语言:SCPI命令(可编程仪器的标准命令)、3478A和Fluke 8840A的命令，驱动器也可用国家仪器公司的LabVIEW和HPVEE两种软件。 BS3001工频电参数测试仪以高速、高精度A/D转换器为核心，利用多片微处理器 第6页 和大规模可编程逻辑集成电路，采用国际先进的双磁芯零误差电流互感器新技术;同时对三相电压、电流、相位和频率进行采样，计算出每相的电压、电流的有效值;并通过数字移相的方法，精确地计算出每相的有功功率、无功功率;采用特有的数/频转换技术，将每相的功率或总功率无精度损失地转换成电能脉冲，并可设置高低频输出;利用数字分析方法，对采样波形进行失真度和0~21次谐波的计算测量;具有很宽的电压、电流测量范围，量程自动识别、自动切换; 菜单操作方式，具有标准的RS232接口，可方便地与其它仪器设备组成自动测量系统;不开盖自校准方式确保该仪器最佳精度，并保持长期稳定。 2.1.3 数据采集卡 数据采集卡使用HP82350GPIB接口卡,同时配备IEEE488电缆。可以通过HP34401A上的IEEE488接口将HP34401A所测量的数据采样进入计算机，通过软件分析处理得出各项电能参数测量结果的数据。电压、电流、频率信号采集单元可实现高精度的实时采集，获得包括电压、电流、频率的实时采集数据。同时，通过HP82350GPIB接口可以通过软件向HP34401A发出仪器参数设置命令。通过软件编程就可以完成一系列的指示仪表自动检测功能。而对功率、功率因素的测试则是通过BS3001工频参数测试仪完成，对BS3001的控制和数据采集则是通过计算机标准串口RS232和HP上的RS232串口进行数据通讯完成。 2.1.4 数据库系统的选择 关系型数据库管理系统(RDBMS)是管理关系型数据的系统软件，对数据的所有操作，包括定义、查询、更新以及其他的各种控制，都是通过RDBMS进行的。目前流行的数据库产品有很多，如Oracle、Sybase、Acccesss以及MS SQLServer等，各个产品都有各自的优点。而MS SQLServer是其中的代表作之一。MSSQLServer与Windows无缝连接，在Windows操作系统平台上运行MS SQLServer无疑是无人能比的。MS SQLServer的价格相对其他的中等以上的数据库低廉。MSSQLServer是十分易于使用的数据库管理系统，它有极其友好的用户界面。界面的易用性一直是微软的强项，MS SQLServer在这 第7页 个方面自然也继承了这个优点。它提供了多种工具用以帮助用户创建数据库对象，调试 数据库程序，代替了部分 SQL编程，以求快速完成系 统的管理任务。因此众多 领域中的最终用户和程序 员都选择了MS SQLServer来构建数据库应用程序。 图2.2 data表结构 在此次应用中，建立 了jbjdgl数据库，其中含 有6个数据表，data、unit、 仪表类别、检定环境、待图2.3 unit表结构 检仪器、检定记录。 Data表用于存放指示 仪表每次检定的每个测点 数据(见图2.2); unit是送检单位数据 存放表(见图2.3); 仪表类别表用于存放 设置被检表数据(见图 图2.4 仪表类别表结构 2.4); 待检仪表用于存放在 检验中由于各种原因中断 的临时测试数据，在程序 中可以使用这些数据继续 此次检定工作(见图2.5); 检定环境表存放登陆 人员信息，用于密码验证 (结构图略); 图2.5 待检仪表表结构 检定记录表存放检定 第8页 完成后的各种数据记录， 各表结构(见图2.6)。 图2.6 检定记录表结构 2.1.5 其余的软硬件配置 计算机配置:客户机(CPU1GHz、内存256M、硬盘20G以上、RS232接口)、服务器(CPU2GHz、内存512M、硬盘20G以上)。编程开发软件采用Visual Basic，数据库系统使用SQL Server 7.0。软件系统的构成采用客户机/服务器模式，也可以使用单机系统，即客户机软件和数据库服务器软件安装于同一台计算机上即可。Visual Basic,简称VB，是Microsoft公司推出的一种Windows应用程序开发工具。是当今世界上使用最广泛的编程语言之一，它也 被公认为是编程效率较高的一种编程方法。无论是开发功能强大、性能可靠的商务软件，还是编写能处理实际问题的实用小程序，VB都是最快速、最简便的方法。VB拥有图形用户界面(GUI)和快速应用程序开发(RAD)系统，可以轻易的使用DAO、RDO、ADO连接数据库，或者轻松的创建ActiveX控件。程序员可以轻松的使用VB提供的组件快速建立一个应用程序。 2.2 理论基础 本文所说的交流电气参数，是指工频交流信号的电气参数，包括电压、电流、功率、频率、功率因数等。其中电压、电流参数主要为电压、电流的有效值;功率参数包括有 第9页 功功率、无功功率、视在功率;电能参数包括有功电能和无功电能。早期对交流电气参数的测量是根据电磁感应原理，产生转动力矩，使仪器的指针或转盘发生偏转，以模拟形式显示测量结果。采用这种测量方法的仪器体积大、精度低。而采用电桥和检流计组成的测量系统可获得高精度的测量结果，但操作复杂、费时费力。随着现代传感技术、模拟电子技术和数字电子技术的发展，先后出现了直流采样法、霍尔原理法、模拟乘法器法等对交流电气参数的测量方法。这些方法是以直流电压的形式输出测量结果，虽然可将输出的直流电压信号通过压一频变换或直流数字电压表转换为数字输出，但对测量信息的主要处理仍然是模拟形式的，因而限制了测量精度与稳定性的提高。70年代以来，随着交流采样理论、模数转换技术、微电子技术，特别是微处理器技术和数字信号处理技术的发展，使基于微处理器的数字化测量方法迅速发展起来。这种方法利用ADC对瞬时采样的电压和电流信号进行模数转换，而由微处理器以软件方式完成测量算法。由于软件的灵活性，使校准、补偿等功能变得容易实现，同时测量功能也得以极大的扩充。 2.2.1连续量的离散化、量子化及采样定理 电流和电压信号一般都表现为连续的形式，为了进行数字化测量，必须对连续信号进行离散化和量子化。所谓离散化，是将时间上连续的量转化为离散量，即在确定时刻上确定并保持其瞬间值。而量子化是用一组相邻量之间差值相等的己知固定量，分别去近似地代替幅度上连续的各瞬间值。对连续量进行离散化和量子化是数字化测量的基础。 采样定理可表述为:为了能从采样信号完全恢复出连续信号，采样频率必须不小于连续信号最高频率的2倍。只有满足采样定理，才能保证对连续量的离散化采样值，包含有连续信号的所有信息。 2.2.2 交流电压、电流的测量 交流电压、电流可用有效值、平均值、峰值来表征，但在实际应用中，特别是对于非正弦信号而言，有效值更为常用。 第10页 根据电工原理，周期性变化的电压、电流信号的有效值为: TT1122 (2-1), (2-2) ，，，，U,utdtI,itdt,,00TT 其中T为信号的周期。将式(2-1)和式(2-2)离散化可得: N,1N,11122 (2-3), (2-4) ，，，，U,unI,in,,NNn,0n,0 式中u(n)和i(n)分别为被测电压、电流信号经采样保持、模数转换后的离散序列。N为一个信号周期内的采样点数。当采集的点足够多，在ADC位数合适的条件下，选用适当的算法，可获得高准确度的测量结果。 2.2.3 正弦电路单相有功功率的测量 正弦电路单相有功功率的定义式为: P=UIcosφ (2-5)，式中U、I分别为电压、电流有效值，cosφ为负载功率因数。同时，式(2-5)也可对应非正弦情况下的基波有功功率，但此时，U、I、φ分别对应基波电压、电流有效值及基波电压、电流间的相位差。 有功功率也可由下式进行计算: T1，，，，P,utitdt,0T (2-6) 上式离散化得: N,11，，，，P,unin,Nn,0 (2-7) 采用式(2-7)进行有功功率的数字化计算简单、易行，而且己将谐波的影响包括在内。 单相正弦电路无功功率定义式为:Q=UIsinφ (2-8),式中U、I分别为电压、电流有效值，φ为电压与电流的相位差。 2.2.4 正弦电路单相无功功率的测量 式((2-8)可以变换为:Q=UI cos(φ,90?)(2-9)，根据式(2-9)以及有功功率的定 第11页 义式和计算公式可以看出，用电压采样值乘以滞后90度的电流采样值然后累加平均可以求得无功功率。 无功功率的离散化计算公式为: N,11N,,，，Qunin,，,,,4N,,n,0 (2-10) 式中N为一个信号周期内的采样点数。这种计算方法称为无功功率的简单数字移相算法。它虽然简单，但只适用于被测信号为严格正弦波的情况。随着电力工业和电力电子技术的发展，各种整流器件、换流设备以及其它非线性负荷大量安装在电力系统中，使电网中含有较多谐波成分。对含谐波的非正弦电路而言，无功功率的定义还存在争议，因此本文将不作研究。 对于三相四线制系统，总的功率和电能分别为各相功率、电能之和。 对于三相三线制系统，总的功率和电能可通过“两表法”测量。 2.2.5 功率因数的测量 功率因数的测量，功率因数被定义为有功功率和视在功率的比值。根据其定义，可得如下计算公式: absP，，, (2-11) PF(abs为绝对值符号)22，PQ 功率因数也可在准确测量出电流、电压相位差的基础上，通过下式进行计算: PF=cosφ (2-12),相位的测量方法主要有相位.电压转换和相位.频率转换两种，这两种方法都是将电流、电压间的相位差转换为方波信号(方波的占空比对应着相位差的大小)再分别通过计算方波的平均值或脉宽，间接得到电流、电压相位差。 2.2.6 频率的测量 对于频率较低的信号，频率的数字化测量可通过周期计数法进行。在以交流采样为基本原理的系统中，周期计数法是指以采样时间间隔为时间基准，记录被测信号一个周波内采样次数，从而计算出信号周期的方法。为了提高测量的准确度，在实际应用中一 第12页 般采用多周期计数法，计数周波一般大于10个，被测周期的计算公式如下: Nt0 (2-12) T,n 式中n为被测周波个数，N为n个周波内的采样次数，t。为时间基准，即采样时间间隔。对于高频信号，则采用直接测量频率法:即在给定计数周期内，记录对应于信号重复出现次数的计数脉冲个数。 N (2-13) f,t 其中，N为信号对应的脉冲个数，t为产生N个脉冲所需的时间。 为了适当地选择应该测周期还是频率，提出了中介频率的概念:于同一信号，当直接测量频率和直接测量周期所得的误差相等时，此时信号的输入频率称为中介频率。 f0 n (2-14) f,0tt0 式中各变量的定义，分别与式(2-12), (2-13)中的变量定义相同。通过比较两种测量方法所得结果与中介频率的差值，从而选择更为合适的一种测量方法。 f0 2.3 工作原理 电测仪表的检定，以前主要是人工操作、记录数据、进行数据处理、填写报告，既费工又费时且容易造成人为差错。随着计算机技术和仪器仪表技术的发展，仪表的检定方法也由传统繁琐的手工检定向简单可靠的自动检定发展。本系统中仪表自动检定功能的研制，使仪表的检定摆脱了过去的手工校验，实现了半自动化检定，既节省了时间、减少了劳动量，又消除了人为误差，提高了检定效率，同时系统检定界面友好，操作简便。 2.3.1 软件结构图 电测仪表检定的整个过程都是在系统软件的控制下完成。软件设计以手工检定的步骤为基础，以国家有关检定规程为依据，以虚拟化的方式显示检定过程。其结构框图如 第13页 图2.7所示: 系统初始化 仪表检定 实时检测 报表打印 数据资料数据处理 接口通讯 仪表检定 管理 GPIB接口 计计 算算保保修平数最最修存存RS232接口 正均据 大大约仪检值值库基升算表定 计计管本降法信记 算算理 误变息录 差差 找打打打 最印添添打指印印大数加加印检检示 误据上下检值定定差资升降定 合通计分料读读记算格知 度报数数录 证书 线表 图2.7 指示仪表检定系统结构图 2.3.2 软件运行过程 用户从系统主界面进入仪表检定功能模块后，首先进入密码验证登陆窗口，通过验证后进入指示仪表自动检定系统，接着需要选择被检表的类型，如果仪表数据库中没有被检表类型，则首先要更新仪表数据库。 被检表类型选择正确后软件能自动读入基本量限、检定尺格数和检定间隔等设置信息，然后点击“下一步”按键并选择起始刻度、双刻度点以及全检量程，然后进入被检表信息确认界面，经确认后进入校表程序，同时通过GPIB或者RS232接口进行标准仪器初始化，自动设置标准仪器的量程等初始化信息，程序流程图见图2.8。 第14页 进入校表系统 无 查询仪表数据 输入被检表数据 有 选择被检表类型 输入基本信息 设定起始刻度、 全检量程 否是否设置正确 是 是 校验开始 否 校验是否正确 是 是 校验结束 否是否打印 是 是 打印检定记录等 存储数据 完成 图2.8 系统检定流程图 开始校表，此时程序窗口自动列出量限和需要检定的指示值。调节电源检定仪表的 第15页 上升和下降刻度范围，程序通过GPIB接口卡，或者RS232接口自动读入被检表的实际值和标准值，全检量限检定完成后，系统根据被检定刻度对应的上升值和下降值计算平均值，对平均值按照检定规程要求进行修约求出修约值并将它们添加到数据库，然后系统会根据被检仪表的设定进入其他量程检定程序。当所有量限检定完成后，点击“下一步”，系统自动进入打印模块，你可以选择检定证书打印或者退出以后打印，程序流程图见图2.8。 3(电测仪表检定的实现 电测仪表的检定，以前主要是人工操作、记录数据、进行数据处理、填写报告，既费工又费时且容易造成人为差错。随着计算机技术和仪器仪表技术的发展，仪表的检定方法也由传统繁琐的手工检定向简单可靠的自动检定发展。本系统中仪表自动检定功能的研制，使仪表的检定摆脱了过去的手工校验，实现了半自动化检定，既节省了时间、减少了劳动量，又消除了人为误差，提高了检定效率，同时系统检定界面友好，操作简便。本章介绍了仪表检定系统的主要功能与特点，重点阐述了仪表检定的工作过程及其操作界面。 首先，运行系统初始化程序(见图3.1)系统初始化，选择指示仪表检定按钮后进入电测仪表检定系统密码验证界面(见图3.2)。在密码验证界面中，可以通过选择一位已经在系统内设置好的用户，以该用户的名称登陆检定系统。 通过密码验证后进入指示仪表检定系统主程序界面(见图3.3)。 点击第一个按钮，或者选择菜单中的新表检定菜单将进入仪表检定程序，首先打开一个被检表信息输入窗口。(见图3.4) 用户可以在这个窗口选择或设置仪表名称、生产厂家、仪表型号、仪表等级、仪表量范、出厂编号、单位类别、检定日期、环境温度、绝对湿度、预热时间、单位名称等被检表数据。 图3.3 主程序界面 如果没有找到被检表信息，可以在维护菜单中选择增加仪表型号菜单，进行新增仪表信息的设定，通过仪表信息设置窗口(见图3.5)，可以输入仪表信息，例如仪表名称、仪表型号、生产厂家、等级、仪表满刻度值、步进值、保留小数点几位、按多少修约并设置仪表量范。 第16页 被检表设置完成后点击“下一步”。进入仪表检定设置界面(见图3.6),在这个界面中，你可以设置起始刻度、双刻度点以及全检量程。设置正确后点击“下一步”进入被检表信息确认窗口(见图3.7)。 果发现被检表信息设置有问题，可以点击按钮“上一步”进行纠正，如果正确就点击“联机检定”，软件将通过HP82350GPIB接口卡或者RS232接口和标准仪器联机，进入计算机检定阶段，同时打开全检量程的检定窗口(图3.8)。在此窗口中，计算机将根据相关指示检定规程，逐个自动显示指示值、下降值、上升值、并通过计算显示修约值。由HP34401A 仪器提供的标准数据将通过HP82350GPIB接口卡或者RS232接或者BS3001等标准 口采集进入计算机，并显示在此检定窗口上，经过计算机软件处理，超差的数据将以红色显示，以起到提醒使用者的功能。全检量程检定结束后，自动进入其他量程的检定，计算机会根据全检量程检定结果和国家检定规程的 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 ，自动选择3个点作为其他量程的检定数据，进行其他量程的检定。所有量程都检定完毕后点击“下一步”进入打印窗口。 使用打印功能，可以打印检定证书、测试报告、检定结果通知书、检定记录、检定合格证等报表。在此窗口中，也可以在打印前选择打印预览功能先看一下打印格式，正确后再打印。(图3.9) 历史数据的查询可以通过查询窗口完成(见图3.10)，在图3.10中，可以实现多种方式的组合查询，包括按检定时间、按仪器型号、按送检单位和按证书编号等查询方式，给用户提供快捷、便利的数据查询服务。设定查询条件后，按“确定”按钮就进入查询结果的显示窗口(见图3.11)，在此窗口中，可以完成新建检定记录、删除所选记录、修改证书编号、查看详细数据、打印报表、打印报告等功能和作用。(报 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 式见附录ABCD) 当打开程序中的“设定检定环境”按钮时，出现检定环境设定窗口(见图3.12)，在这里可以选择设定不同的标准仪器，设定完毕后可以通过点击“测试”，软件将向一起发送设置和测试信号，试验仪器连接是否成功。 在设定送检单位窗口中(见图3.13)，可以对送检单位信息进行设置和修改。 4(基于PI数据库的主变油温监测系统 第17页 在实际工作中，主变油温的遥测数据是比较重要的，直接关系到主变的运行状态的正确判断。而我们在平时工作中，经常要查询油温历史运行数据 ，并进行一定的数据分析，为了提高工作效率，开发了此PI系统。此系统提供本地地区220KV变电所主变油温的遥测数据监测。集成了各变电所油温历史运行数据的查询 ，对主变温度计工作状态进行监控和分析，对提高实际工作中遥测数据校验工作和故障消缺有很大帮助，提高了工作效率。 此作品实现了:实时数据监测、实时报警，历史趋势展示和数据分析及故障辅助判断。实时数据监测主要实现了220KV变电所主变状态监测和二个主变趋势曲线;在主变油温柱图中实现了多状态油温超限报警;数据分析及故障辅助判断主要实现了主变本体二个温度计油温遥测数据的趋势图，和其差集的趋势曲线。根据差集趋势曲线的变化，可以反映二个温度计和主变的工作状态是否良好。如果差集曲线波动较大或某一时刻差值超过一定范围，就必须在日常巡视中多注意温度计的工作状态。 4.1 主界面应用效果 首先，运行系统初始化程序(见图3.1)系统初始化，选择实时监测按钮后进入主程序界面，(见图4.1)。 为了便于使用，所有的显示和控制都集成在一个主监测画面中，通过此主画面可以完成整个PI应用产品的所有功能。在主界面中，以图形化的方式集成了主变二个温度计油温监测趋势曲线，二个变压器遥测量数据，主要采集了主变三侧的电流和功率值，并配合柱状图的形式显示，此外集成了变电所切换下拉菜单和日期选择控件，并通过一个显示温度监测按钮打开温度监测报警功能模块的功能。 这个软件实现了对本地地区8个220KV变电所主变油温的远程监测，并可以通过WEB发布的方式，在整个本地电力局局域网上任何一台工作站上通过IE浏览器启动油温监测系统。 4(2 功能介绍 第18页 主变温度计的校验是变电所遥测数据校验中比较重要的一个项目，主变油温温度计的好坏，直接影响主变状态的监测。因此，我们考虑是否可以通过对油温趋势曲线的分析，判断出温度计工作状态是否良好。而目前主变本地都安装二个温度计，它们的遥测数据反应的量应该是基本一致的，因此我们通过对主变二个温度计遥测量差值趋势曲线的分析，就可以对温度计工作状态进行评估。例如，当某一曲线波动较大或者某一点差值超限。就应该对工作不太稳定的温度计进行关注，以实现故障的提前预警(见图4.2 温度计数据分析界面)。 温度计数据分析界面如下: 趋势图显示和隐含控制 主变二条温度曲线 温度差值的趋势曲线 图4.2 温度计数据分析界面 第20页 主变状态监测功能的实现(见图4.3主变状态监测)，是由一个图形化的变压器图案并在低压侧、中压侧、高压侧分别标注显示实时电流和功率值。右下侧是一个主变温度多状态柱图，可根据程序设定显示正常温度和报警温度，具体设置数值(见图4.4温度报警设置) 图4.4温度报警设置 油温监测系统主要功能是对实时数 据的监测和分析，在主界面上显示图4.3 主变状态监测 第20页 的都是实时量，而实际使用中，对历史数据的查询分析也是很重要的。因此，我们设置了历史数据查询功能，具体操作是通过一个VB的日期控件得以实现，通过对日期控件编程，可以实现对任意时间段的趋势曲线查询和，历史监测数据的查询(见图4.5历史数据查询控件) 图4.6显示的是油温和负荷监测功能区，主要功能是通过温度的多状态柱状图，和电流的多状态柱图对变压器油温和负荷进行监测。 图4.6油温和负荷监测 图4.5历史数据查询 变压器是电力系统的重要设备，其状态好坏，直接影响电网的安全运行。电力变压 ，在电力变压器的运行维护中,用户用直器温升是衡量变压器是否满足运行的重要指标 观的变压器温度变化来判断变压器运行工况。因此，对电力变压器进行在线监测，及时掌握设备的状态，一直是电力工作者的梦想和追求。变压器的状态监测，就是通过对有关参数、信号的采集和分析，检出内部的初期故障及其发展趋势，生产主管部门立即组织人员进行综合分析，诊断设备的状态，减少损失, 避免恶性事故的发生, 将传统的定期维护转为状态维护，从而提高电网的安全经济运行，改善对用户的服务质量。 此系统是基于PI(Plant Information System)数据库软件完成，PI实时数据测点数据来自变电所自动化系统RTU，或其他的虚拟仪器采集装置。油温监测主程序界面由PI ProcessBook套件完成，其中的数据处理、状态分析和一些操作切换功能均由PI ProcessBook内嵌的VBA编程语言完成。 结论 随着计算机和自动化技术的发展，电力系统的运行、监控、调度、操作等诸方面已 第21页 经大量实现了微机化、智能化，其引入大幅的提高了生产效率以及系统的可靠性。然而，在其它的管理方面，如测量等监督专业的管理还远远没有达到全面的系统化的要求，仪器仪表检定管理、设备管理、资料台帐的管理还停留在手工或部分计算机辅助管理的方式，大量重复的劳动不仅强度大，还效率低。传统的信息管理方式和手段，与电测监督专业的发展已经不适应。该系统的研制成功，将为本地电业局电测专业的管理提供一个高度自动化的平台，使得工作效率更高，信息更准确及时，使其管理能力有了很大提高，收到了良好的效果。 参考文献 [1] 中华人民共和国国家技术监督局.电流表、功率表及电阻表. 中华人民共和国国家计量检定规程JJG124-93，1993 [2] 程虎.虚拟仪器的现状和发展趋势.现代科学仪器，1999(4):6-9 [3] 杨乐平，李海涛，肖相生.LabVIEW程序设计与应用，北京:电子工业出版社，2001 [4] 张毅刚，乔立岩等. 虚拟仪器软件开发环境LabWindows/CVI6.0编程指南，北京:机械工业出版社，2002.308,311 [5] 国家电力公司发输电运营部.电力系统计量标准汇编(电测部分)，北京:中国电力出版社，2006 [6] David.Rensin，Andrew M.Fedorchek，William C.Amo.Microsoft SQL Server 7 核心技术精解，北京:中国水利水电出版社，2000 第22页