基于VB的風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭　翔，郭海濱，劉　寶，修成林，張昌棟

（1.國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南　250012；2.國網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司，山東　棗莊　277800）

基于VB的風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

郭翔1，郭海濱2，劉寶1，修成林1，張昌棟1

（1.國網(wǎng)山東省電力公司濟(jì)南供電公司，濟(jì)南250012；2.國網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司，山東棗莊277800）

為提高程序兼容性和擴(kuò)展性，采用模塊化的思路，設(shè)計(jì)了一套基于Visual Basic的風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)。將系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)庫、登錄界面、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)報表等模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，通過對系統(tǒng)模擬應(yīng)用，證明其具有功能全面、界面友好、程序易更新、數(shù)據(jù)庫易管理、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

Visual Basic；風(fēng)電質(zhì)量；管理系統(tǒng)；模塊化

0　引言

隨著非可再生能源的劇烈消耗和環(huán)境問題的日益惡化，發(fā)展新能源成為我國能源建設(shè)實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，風(fēng)力發(fā)電作為新能源發(fā)電中技術(shù)較為成熟、最具規(guī)模化開發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展前景的發(fā)電技術(shù)之一，在我國得到大力推廣［1］。

由于風(fēng)的速度和方向是隨機(jī)變化的，因此風(fēng)力發(fā)電的輸出也是隨機(jī)變動的，這種隨機(jī)性給電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響［2］。而且風(fēng)電采取軟并網(wǎng)方式，啟動時會產(chǎn)生很大的沖擊電流，給電網(wǎng)帶來閃變現(xiàn)象［3］。如不采取相應(yīng)措施，隨著大量風(fēng)電場的建設(shè)和投運(yùn)，風(fēng)電場并網(wǎng)后將會導(dǎo)致更為嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，這些問題將制約風(fēng)電場裝機(jī)容量乃至發(fā)展。

在國外，對于電能質(zhì)量的監(jiān)測管理已進(jìn)行了大量的研究，日本的日立等公司已開發(fā)具有智能化、網(wǎng)絡(luò)化的電能質(zhì)量監(jiān)測和分析裝置，各大電力公司，如英國國家電力供應(yīng)公司、法國電力集團(tuán)等，也早已建立相關(guān)網(wǎng)站，實(shí)時發(fā)布電能質(zhì)量相關(guān)信息［4-5］，電能質(zhì)量的管理已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)時化、連續(xù)化、網(wǎng)絡(luò)化。而當(dāng)前國內(nèi)的電能質(zhì)量管理系統(tǒng)多為離線監(jiān)測方式，功能單一，使用專用的測量儀器對某一點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，采集的數(shù)據(jù)為歷史數(shù)據(jù)且不連續(xù)，無法實(shí)現(xiàn)對電能質(zhì)量的綜合監(jiān)測、分析、判斷和管理［6-7］。

基于Visual Basic 6.0對風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)進(jìn)行研究，使其可以監(jiān)測風(fēng)電并網(wǎng)中電能質(zhì)量，判斷風(fēng)力發(fā)電的電能質(zhì)量是否超出標(biāo)準(zhǔn)，并對其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，查找電能質(zhì)量下降的原因，從而對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行調(diào)整和控制。同時通過軟件編程，使系統(tǒng)具有功能全面、界面友好、程序易更新、數(shù)據(jù)庫易管理、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

1　影響風(fēng)電電能質(zhì)量的因素

根據(jù)GB/T 12325—1990，GB 12326—2000，GB/T 14549—1993，GB/T 15543—1995中電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合風(fēng)電場實(shí)際情況可知，風(fēng)電電能質(zhì)量指標(biāo)主要有電壓偏差、電壓波動和閃變、電壓暫降與電壓中斷、頻率偏差、諧波、三相不平衡，以此為目標(biāo)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理，相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算公式如下。

電網(wǎng)穩(wěn)定的供電電壓波形為工頻 （通常為50 Hz）正弦波形，即

式中：U為實(shí)測電壓；UN為額定電壓；Umax、Umin分別為電壓方均根值的最大、最小值；Pst為短時間閃變值；n為長時間閃變值測量時間段內(nèi)包含的短時間閃變值個數(shù)；f為實(shí)測頻率；fN為額定頻率，我國采用50 Hz為額定頻率；u為電壓的有效值；α為初相角；ω為工頻角頻率；Uh為第h次諧波電壓（方均根值）；Ui為基波電壓（方均根值）；Ih為第h次諧波電流（方均根值）；Ii為基波電流 （方均根值）；U1為三相電壓的正序分量方均根值；U2為三相電壓的負(fù)序分量方均根值；I1為三相電流的正序分量方均根值；I2為三相電流的負(fù)序分量方均根值。

2　風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主要功能為：數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)管理、警告、統(tǒng)計(jì)報表打印，其功能層次如圖1所示。整個系統(tǒng)處理中心通過與監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的DSP的SCI進(jìn)行串口通信，收集所采集的風(fēng)電電能質(zhì)量指標(biāo)基本數(shù)據(jù)，即電壓、電流等一次測量數(shù)據(jù)，根據(jù)上述公式進(jìn)行運(yùn)算后，將相關(guān)的電能質(zhì)量指標(biāo)展示到人機(jī)交互界面［8］，并在內(nèi)部對其實(shí)現(xiàn)管理。進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)時，采用模塊化的設(shè)計(jì)思路，從而使得程序具有兼容性和擴(kuò)展性［9］。

圖1　風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)的功能層次

2.1數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫內(nèi)容及類型。系統(tǒng)是在Windows 7中文版操作系統(tǒng)環(huán)境下，采用Visual Basic 6.0軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。為了能夠和Office的其他套件綜合使用，并且在系統(tǒng)擴(kuò)展到Client/Server模式的時候，可以使用SQL Server，從而平滑擴(kuò)展程序，系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用了Access數(shù)據(jù)庫。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫包括實(shí)時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，且實(shí)時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫均至少有一個具體數(shù)據(jù)庫。每個數(shù)據(jù)庫又由至少一個相關(guān)數(shù)據(jù)表組成。由監(jiān)測站點(diǎn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的DSP處理后的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)庫中，這些數(shù)據(jù)包括：記錄號、日期、時間、線電壓、線電流、電壓偏差、電壓波動、短時閃變、長時閃變、頻率偏差、諧波電壓含有率、諧波電流含有率、電壓總諧波畸變率、電流總諧波畸變率、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度等基本信息，如表1所示。

表1　數(shù)據(jù)庫內(nèi)容及類型

數(shù)據(jù)庫訪問實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主要使用訪問數(shù)據(jù)庫簡單快捷的ADO數(shù)據(jù)對象。ADO雖然提供了7個對象和4個數(shù)據(jù)集合，但是在實(shí)際應(yīng)用中，最常用的對象只有Connection、Command和RecordSet 3個對象［10］，這些對象涵蓋了數(shù)據(jù)庫連接、簡單查詢、控制查詢數(shù)據(jù)、刪除記錄等主要功能的使用。

使用ADO數(shù)據(jù)對象訪問數(shù)據(jù)庫流程如圖2所示。

圖2　使用ADO數(shù)據(jù)對象訪問數(shù)據(jù)庫流程

2.2登錄界面設(shè)計(jì)

進(jìn)入登錄界面，其他功能按鍵的Enabled設(shè)為False，當(dāng)輸入正確的用戶名和密碼時，其他功能按鍵的Enabled變?yōu)門rue，用戶可以使用本系統(tǒng)的所有功能。否則不能對本系統(tǒng)進(jìn)行任何操作。

2.3數(shù)據(jù)查詢設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)查詢包括歷史數(shù)據(jù)查詢與實(shí)時數(shù)據(jù)查詢。

歷史數(shù)據(jù)查詢是由用戶向數(shù)據(jù)庫發(fā)送查看歷史數(shù)據(jù)的請求，根據(jù)用戶輸入的起始時間和終止時間使用數(shù)據(jù)庫檢索語句SELECT從數(shù)據(jù)庫中檢索出符合條件的記錄，并將其顯示在界面上，其格式為：

"select*from風(fēng)電質(zhì)量where日期＞=#"&起始日期&"#and日期＜=#"&終止日期&"#"

實(shí)時數(shù)據(jù)查詢是由用戶向系統(tǒng)發(fā)送讀取監(jiān)測站點(diǎn)實(shí)時數(shù)據(jù)請求，通信單元通過以太網(wǎng)絡(luò)對相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行通知使其發(fā)送數(shù)據(jù)包，并將接收到的數(shù)據(jù)包解析成電能質(zhì)量參數(shù)寫到實(shí)時數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)窗體在打開時已實(shí)現(xiàn)與實(shí)時數(shù)據(jù)庫的連接，通過點(diǎn)擊查詢按鈕可以顯示各項(xiàng)參數(shù)的實(shí)時數(shù)據(jù)，并用If語句設(shè)定每項(xiàng)參數(shù)的報警值，當(dāng)數(shù)據(jù)超出報警值時，使用MsgBox語句向用戶發(fā)出報警，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的警告功能。

2.4數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)管理是對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯，刪除選中的數(shù)據(jù)，使用數(shù)據(jù)更新語句中的DELETE語句，其格式為：DELETE FROM＜表名＞［WHERE＜條件＞］

2.5統(tǒng)計(jì)報表設(shè)計(jì)

在向用戶展示各項(xiàng)參數(shù)的信息時，利用統(tǒng)計(jì)圖可以直觀反映各項(xiàng)參數(shù)的情況。本系統(tǒng)利用MSChart控件繪制統(tǒng)計(jì)圖，使用MSChart控件繪制圖表的流程如圖3所示。

圖3　MSChart控件繪制圖表流程

系統(tǒng)要求的報表比較復(fù)雜，需調(diào)用Microsoft Excel，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel中以方便報表的保存、編輯和打印，首先點(diǎn)擊 “工程—引用—Microsoft Excel ObjectLibrary”，然后定義 Application，最后將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到Excel后可以對其進(jìn)行打印等操作。Application的定義流程如圖4所示。

圖4　Application的定義流程

3　風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)展示

風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)程序運(yùn)行后，首先進(jìn)入系統(tǒng)的主界面，如圖5所示。主界面中有4個按鈕鍵，分別為登錄、實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和退出。點(diǎn)擊“退出”將會結(jié)束程序運(yùn)行。

圖5　系統(tǒng)主界面圖

進(jìn)入主頁面在未登錄的情況下，“實(shí)時數(shù)據(jù)”按鈕和“歷史數(shù)據(jù)”按鈕均為淺灰色，為不可用狀態(tài)。點(diǎn)擊“登錄”按鈕，彈出登錄窗口，輸入正確的用戶名和密碼，即可返回主頁面，并且“實(shí)時數(shù)據(jù)”按鈕和“歷史數(shù)據(jù)”按鈕呈可用狀態(tài)。如用戶名或密碼錯誤，會提示“用戶名或密碼錯誤！”。

登錄系統(tǒng)后，點(diǎn)擊“實(shí)時數(shù)據(jù)”，進(jìn)入實(shí)時數(shù)據(jù)頁面，如圖6所示。點(diǎn)擊“實(shí)時數(shù)據(jù)”按鈕，各項(xiàng)參數(shù)會顯示在相應(yīng)的文本框內(nèi)。如數(shù)據(jù)超出報警值，系統(tǒng)會發(fā)出警告，如圖7所示。

圖6　實(shí)時數(shù)據(jù)界面

圖7　系統(tǒng)報警

在系統(tǒng)主界面點(diǎn)擊“歷史數(shù)據(jù)”，可以進(jìn)入歷史數(shù)據(jù)界面，在“起始日期”和“終止日期”中輸入要查詢的日期，點(diǎn)擊“查詢”，會在表格框中顯示查詢結(jié)果，如圖8所示。點(diǎn)擊“電壓相關(guān)參數(shù)”或“電流相關(guān)參數(shù)”，將會在表格框下顯示表格中數(shù)據(jù)的柱形圖，點(diǎn)擊“折線圖”將會顯示相應(yīng)的曲線圖，如圖9所示，通過多日數(shù)據(jù)的分析對比，查找影響風(fēng)電電能質(zhì)量的原因。對于需要刪除的數(shù)據(jù)，選中后，點(diǎn)擊“刪除當(dāng)前數(shù)據(jù)”，在提示窗口中選擇“是”，即可將數(shù)據(jù)刪除，系統(tǒng)會提示“刪除成功！”。

圖8　歷史數(shù)據(jù)查詢

圖9　歷史數(shù)據(jù)曲線圖

若要將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，點(diǎn)擊“導(dǎo)出數(shù)據(jù)到Excel”，表格框中每條記錄前的箭頭會依次下移至最后的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會彈出提示窗口“是否保存該Excel？”，點(diǎn)擊“是”，會有輸入窗口“請輸入文件名稱”，輸入完文件名稱（如輸入“風(fēng)電質(zhì)量管理”）后點(diǎn)擊“確定”，系統(tǒng)會彈出提示窗口告訴用戶Excel文件保存成功及文件的位置。

若要將數(shù)據(jù)打印出來，點(diǎn)擊“打印報表”，執(zhí)行打印程序，系統(tǒng)會將當(dāng)前的數(shù)據(jù)通過Excel打印出來。

4　結(jié)語

針對風(fēng)電電能質(zhì)量管理的要求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于VB的風(fēng)電質(zhì)量管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用Visual Basic 6.0中文版進(jìn)行開發(fā)，采用了Access數(shù)據(jù)庫，劃分為數(shù)據(jù)庫、登錄界面、數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)報表等模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，便于后續(xù)功能的擴(kuò)展和兼容。通過展示，可看出本系統(tǒng)具有功能全面、界面友好、程序易更新、數(shù)據(jù)庫易管理、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。

［1］趙海翔.風(fēng)電引起的電壓波動和閃變研究［D］.北京：中國電力科學(xué)研究院，2004.

［2］張華.風(fēng)電新能源及其閃變問題的探討［J］.電源技術(shù)應(yīng)用，2013 （3）：5-6.

［3］馬果.淺析風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)與電能質(zhì)量管理［J］.城市建設(shè)，2012（18）：45-49.

［4］黃勇.電能質(zhì)量信息管理系統(tǒng)的研究［D］.南京：東南大學(xué)，2007.

［5］門殿卿.電力系統(tǒng)及其自動化［D］.太原：太原理工大學(xué)，2011.

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［8］汪永智.風(fēng)力發(fā)電中電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的研究［D］.合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，2009.

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Design of Wind Power Quality Management System Based on VB

GUO Xiang1，GUO Haibin2，LIU Bao1，XIU Chenglin1，ZHANG Changdong1
（1.State Grid Jinan Power Supply Company，Jinan 250012，China；2.State Grid Zaozhuang Power Supply Company，Zaozhuang 277800，China）

A wind power quality management system is designed and implemented used the modular design thought based on VB to improve the compatibility and expansibility of the program.The system is composed of the database，login interface，data query，data management，statistical reports models.Through simulated application，the system has advantages as function comprehensively，interface friendly，updated，managed and operated easily.

visual basic；wind power quality；management system；modularization

TM764

A

1007-9904（2016）08-0020-05

2016-02-16

郭翔（1987），男，工程師，從事電網(wǎng)用電檢查與管理工作。