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针对变电站隔离开关智能IO装置故障的软件分析
发表日期:2019-04-21 16:15| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:基于虚拟仪表的理念和方式,参照Fluke示波表波形操作显示的方式完成了软件人机交互界面的设想。所设想的软件合适用户手艺规范书的要求,并投入工程使用。 隔分开关智能I/O安装是智能变电站的一种一次设备的智能组件,次要用于隔分开关工作形态的监控,并领受

  基于虚拟仪表的理念和方式,参照Fluke示波表波形操作显示的方式完成了软件人机交互界面的设想。所设想的软件合适用户手艺规范书的要求,并投入工程使用。

  隔分开关智能I/O安装是智能变电站的一种一次设备的智能组件,次要用于隔分开关工作形态的监控,并领受间隔层设备下达的号令节制隔分开关分合,监控操作机构储能电机的工作形态,一旦电机运转呈现非常,当即堵截电机操作电源,防止电机损坏,并记实电机非常时电机工作电压、电流等工作参数的波形数据。电机毛病后,还要操纵安装记实的电机启动波形和毛病波形数据定量阐发毛病缘由,用于改良电机设想或为电机选型供给根据。

  按照与协作企业签定的手艺规范书[1],课题组在完成安装本体设想的同时,还要完成储能电机毛病波形阐发软件设想,用于安装记实波形的后台阐发显示。

  按照教育部奉行的大学生立异创业锻炼打算,本立异锻炼团队拔取上述项目中波形阐发软件设想作为研究课题,完成软件需求阐发、概要设想、编码调试、使用推广等方面的立异过程锻炼,并设想与实现了该软件项目标。

  2.需求阐发

  按照本立异锻炼项目申报表提出的实施方案,本项目录要完成一种操作机构储能电机启动和毛病波形阐发软件的设想与实现,其启动和毛病波形由智能I/O安装及时运转过程中记实,并保具有安装的非易失性存储器中。为了实现对毛病波形的阐发显示,起首需要实现智能I/O安装的通信和谈包,获取其采集和记实的波形数据;按照安装记实的波形消息的特点,需要设想响应的消息对象模子,对采集的数据消息进行办理、存储和拜候操作;按照手艺规范书的要求,拔取傅里叶变换算法计较基波分量的无效值,并选用均方根算法计较交换信号的无效值;设想敌对的人机交互界面,实现对所获取波形的显示、平移、放大/缩小等操作,为电机专业工程师阐发毛病缘由供给直观的阐发东西。

  3.概要设想

  按照上述阐发,本软件次要由人机交互界面、底层串行通信线程、Modbus和谈软件包和数据对象拜候操作等四部门构成,各部门的消息交互关系如图1所示。

  图1中各构成模块次要的拜候操作和数据流向关系如下:操作人员通过用户界面发出通信请求后,响应的界面操作函数当即向通信线程发送指定的请求动静;通信线程收到动静后,挪用Modbus和谈包中的响应函数组织请求报文,并挪用串口通信对象中的发送函数将请求号令发送给智能I/O安装;之后期待领受安装的响应报文,并挪用解帧函数提取安装上报的消息,并将提取的数据保留到响应的数据对象之中。

  4.软件设想

  4.1 数据处置方式

  按照用户需求,在界面上显示马达工作的电压、电流的无效值,电压电流的直流分量和基波分量的无效值。智能I/O安装进行交换信号采样时,每周波采样24个点的数据。这里选用每周波24点采样的离散均方根算法和傅里叶变换算法[2]进行交换采样数据的处置,离散均方根算法的计较方式如式(1)、(2)所示:

  式中N=24为一周波内采样的点数,k暗示第k次采样。

  傅里叶变换算法计较电压电流无效值的算法思惟如下:假设交换电气信号的离散暗示如式(3)所示:

  将一周采样的2 4个采样点代入公式(4)和(5),计较得出Xs和Xc,再由Xs和Xc计较基波的无效值。

  4.2 数据对象办理

  本软件需要办理的波形消息对象包罗3个电机启动波形和8个毛病波形。每个电机启动波形由750个周波的交换采样信号构成,每个毛病波形由毛病前30个周波和毛病后20个周波,共计50个周波的交换采样信号构成。此外,本软件还需要办理电机运转参数对象。软件实现时,采用C++面向对象的消息模子对所获取的消息进行办理和拜候操作,设想了三个类CProcessWaveData、CFaultWaveData和CConfigData别离对上述三种消息对象进行封装办理。为了便利起见,3.1节选用的数据处置方式封装在前两个类中,用于波形消息的阐发处置。每个类设想了特地的属性拜候方式,用于通信和谈包和人机交互界面模块拜候消息对象中的数据。

  智能I/O安装采用Modbus和谈[3,4]与便携式主机通信,将录波消息上传给主机。

  因为录波消息量大,Modbus和谈的根基号令不支撑此类细致的传送,为此智能I/O安装扩展了3条号令用于发送录波消息。

  此中2条号令别离用于传送启动波形和毛病波形的概貌消息,1条号令用于传送交换采样信号的波形消息。

  因为Modbus和谈报文通信的流程有比力严酷的时序要求,为了实现一般的报文通信,本文设想了一个特地的子线程用于实现底层Modbus报文交互。

  Modbus和谈包次要实现报文发送/领受、组帧/解帧、通信犯错检测等功能,此中组帧/解帧部门要与数据对象办理和人机交互两个模块进行消息交互,通过接口函数获取这两个模块的消息参数用于组帧,将解帧获得的数据消息保留到数据对象之中。本文设想的Modbus和谈包以主体例工作,即由本软件自动向智能I/O安装发送死令并节制报文通信的过程。为此,软件设想一个OnRunTime运转时函数来实现报文领受,报文发送和报文通信超时的判断。这个运转时函数相当于Modbus和谈的主轮回函数,按时查询用户下达的通信赖务,同时检测异步串口收发报文的环境,完成报文收发和通信流程的节制。

  OnRunTime函数工作流程如图2所示。

  软件实现时,设想了CSerial和CModbus两个类别离实现串口拜候和Modbus通信和谈包。因为采用了多线程软件设想方式,在线程间动静传送和消息交互时采用了临界区、信号量等机制实现同步和互斥操作,防止拜候冲突。

  4.4 人机交互界面

  使用软件采用V C + +集成开辟情况设想,并选用MFC基于对话框的使用法式框架完成软件的编码实现。人机交互界面设想时,基于虚拟仪表的设想思绪,仿照电机工程师熟悉的Fluke数字式示波表界面,进行波形显示操作。

  软件操作界面设想的焦点曲直线的绘制,曲线选择、放大/缩小、平移操作和信号阐发。曲线绘制是在对话框中斥地特地的曲线显示区域,利用VC使用法式框架中WM_PAINT动静处置函数OnPaint来绘制曲线;对于智能I/O安装中保留的比来3条储能电机启动曲线条毛病录波曲线,采用List控件列表对其办理和输出显示,用户在List控件当选择响应的波形进行显示;界面设想时,仿照Fluke示波表设置一组改变时间间隔和量程按钮,对曲线进行横向和纵向放大/缩小操作,设置左移和右移按钮对曲线进行平移操作。除波形阐发显示之外,软件实现了串口设置装备摆设、储能电机运转现场参数等辅助功能。软件人机交互主界面如图3所示。

  5.验证测试

  软件开辟阶段工作完成之后,对所实现的软件功能进行了验证测试。测试的项目录要包罗如下两个方面。

  5.1 与智能I/O安装通信功能

  通信功能检测方式为:采用软件设想的报文监督对话框监督报文通信流程和报文的内容,观测显示的报文消息与预设的通信流程能否分歧,对比智能I/O安装与本软件显示的内容,查抄两边显示的内容能否完全分歧。测试过程如下:将后台主机与智能I/O安装通信线毗连好,设置装备摆设好通信参数,启动数据呼唤,软件主动与安装成立通信毗连,并主动呼唤安装记实的波形数据。报文消息窗口显示的报文内容如图4所示,通过度析从报文消息窗口捕捉的报文帧消息阐发软件通信的流程,报文消息的内容,能够判断报文通信过程流利无中缀现象,报文内容准确。两侧设备显示的数据消息内容不异,申明软件与安装的通信功能准确,数据处置成果准确。

  5.2 图形的绘制与操作

  通过鼠标点击图5右侧两头启动和毛病概貌消息列表框中的事务,选择当前阐发显示的录波曲线;每个录波曲线记实有三相电压、三相电流和把持杆角度7条曲线,通过设定曲线显示选项按钮,能够选择当前显示的曲线及曲线选择显示了第二条启动波形中Ua和Ia两条曲线。通过减小/增大量程操作能够对曲线纵向放大/缩小,通过减小/增大间隔操作能够对曲线横向缩小/放大操作,通过曲线左/右移操作能够平移曲线。每次进行曲线操作之后,都核查所绘制曲线与数据源的分歧性,表白图形绘制与操作都合适要求。

  针对智能变电站隔分开关智能I/O安装项目毛病录波消息后台阐发的需求,本文对软件需求进行了阐发,并提出了概要设想方案,着重阐述了软件的具体设想思惟和方式,最初对所设想软件的通信功能和图形绘制操作进行验证测试。测试成果表白,所设想的储能电机毛病波形阐发软件的合适规范要求。项目设想完成之后,交付用户在工程现场使用。

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