基于VB的风电质量管理系统设计

郭　翔，郭海滨，刘　宝，修成林，张昌栋

（1.国网山东省电力公司济南供电公司，济南　250012；2.国网山东省电力公司枣庄供电公司，山东　枣庄　277800）

基于VB的风电质量管理系统设计

郭翔1，郭海滨2，刘宝1，修成林1，张昌栋1

（1.国网山东省电力公司济南供电公司，济南250012；2.国网山东省电力公司枣庄供电公司，山东枣庄277800）

为提高程序兼容性和扩展性，采用模块化的思路，设计了一套基于Visual Basic的风电质量管理系统。将系统分为数据库、登录界面、数据查询、数据管理、统计报表等模块进行设计和实现，通过对系统模拟应用，证明其具有功能全面、界面友好、程序易更新、数据库易管理、操作方便等优点。

Visual Basic；风电质量；管理系统；模块化

0　引言

随着非可再生能源的剧烈消耗和环境问题的日益恶化，发展新能源成为我国能源建设实施可持续发展战略的需要，风力发电作为新能源发电中技术较为成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的发电技术之一，在我国得到大力推广［1］。

由于风的速度和方向是随机变化的，因此风力发电的输出也是随机变动的，这种随机性给电网的安全和稳定运行带来严重影响［2］。而且风电采取软并网方式，启动时会产生很大的冲击电流，给电网带来闪变现象［3］。如不采取相应措施，随着大量风电场的建设和投运，风电场并网后将会导致更为严重的电能质量问题，这些问题将制约风电场装机容量乃至发展。

在国外，对于电能质量的监测管理已进行了大量的研究，日本的日立等公司已开发具有智能化、网络化的电能质量监测和分析装置，各大电力公司，如英国国家电力供应公司、法国电力集团等，也早已建立相关网站，实时发布电能质量相关信息［4-5］，电能质量的管理已经实现了实时化、连续化、网络化。而当前国内的电能质量管理系统多为离线监测方式，功能单一，使用专用的测量仪器对某一点进行监测，采集的数据为历史数据且不连续，无法实现对电能质量的综合监测、分析、判断和管理［6-7］。

基于Visual Basic 6.0对风电质量管理系统进行研究，使其可以监测风电并网中电能质量，判断风力发电的电能质量是否超出标准，并对其进行统计分析，查找电能质量下降的原因，从而对风力发电进行调整和控制。同时通过软件编程，使系统具有功能全面、界面友好、程序易更新、数据库易管理、操作方便等优点。

1　影响风电电能质量的因素

根据GB/T 12325—1990，GB 12326—2000，GB/T 14549—1993，GB/T 15543—1995中电能质量相关标准，并结合风电场实际情况可知，风电电能质量指标主要有电压偏差、电压波动和闪变、电压暂降与电压中断、频率偏差、谐波、三相不平衡，以此为目标实现风电质量管理系统数据采集与处理，相关指标的计算公式如下。

电网稳定的供电电压波形为工频 （通常为50 Hz）正弦波形，即

式中：U为实测电压；UN为额定电压；Umax、Umin分别为电压方均根值的最大、最小值；Pst为短时间闪变值；n为长时间闪变值测量时间段内包含的短时间闪变值个数；f为实测频率；fN为额定频率，我国采用50 Hz为额定频率；u为电压的有效值；α为初相角；ω为工频角频率；Uh为第h次谐波电压（方均根值）；Ui为基波电压（方均根值）；Ih为第h次谐波电流（方均根值）；Ii为基波电流 （方均根值）；U1为三相电压的正序分量方均根值；U2为三相电压的负序分量方均根值；I1为三相电流的正序分量方均根值；I2为三相电流的负序分量方均根值。

2　风电质量管理系统的设计

风电质量管理系统实现的主要功能为：数据查询、数据管理、警告、统计报表打印，其功能层次如图1所示。整个系统处理中心通过与监测站点数据采集设备的DSP的SCI进行串口通信，收集所采集的风电电能质量指标基本数据，即电压、电流等一次测量数据，根据上述公式进行运算后，将相关的电能质量指标展示到人机交互界面［8］，并在内部对其实现管理。进行软件设计时，采用模块化的设计思路，从而使得程序具有兼容性和扩展性［9］。

图1　风电质量管理系统的功能层次

2.1数据库设计

数据库内容及类型。系统是在Windows 7中文版操作系统环境下，采用Visual Basic 6.0软件进行设计。为了能够和Office的其他套件综合使用，并且在系统扩展到Client/Server模式的时候，可以使用SQL Server，从而平滑扩展程序，系统数据库采用了Access数据库。本系统的数据库包括实时数据库和历史数据库，且实时数据库和历史数据库均至少有一个具体数据库。每个数据库又由至少一个相关数据表组成。由监测站点数据采集设备的DSP处理后的数据传送到数据库中，这些数据包括：记录号、日期、时间、线电压、线电流、电压偏差、电压波动、短时闪变、长时闪变、频率偏差、谐波电压含有率、谐波电流含有率、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度等基本信息，如表1所示。

表1　数据库内容及类型

数据库访问实现。系统主要使用访问数据库简单快捷的ADO数据对象。ADO虽然提供了7个对象和4个数据集合，但是在实际应用中，最常用的对象只有Connection、Command和RecordSet 3个对象［10］，这些对象涵盖了数据库连接、简单查询、控制查询数据、删除记录等主要功能的使用。

使用ADO数据对象访问数据库流程如图2所示。

图2　使用ADO数据对象访问数据库流程

2.2登录界面设计

进入登录界面，其他功能按键的Enabled设为False，当输入正确的用户名和密码时，其他功能按键的Enabled变为True，用户可以使用本系统的所有功能。否则不能对本系统进行任何操作。

2.3数据查询设计

数据查询包括历史数据查询与实时数据查询。

历史数据查询是由用户向数据库发送查看历史数据的请求，根据用户输入的起始时间和终止时间使用数据库检索语句SELECT从数据库中检索出符合条件的记录，并将其显示在界面上，其格式为：

"select*from风电质量where日期＞=#"&起始日期&"#and日期＜=#"&终止日期&"#"

实时数据查询是由用户向系统发送读取监测站点实时数据请求，通信单元通过以太网络对相应的数据采集模块进行通知使其发送数据包，并将接收到的数据包解析成电能质量参数写到实时数据库中。系统窗体在打开时已实现与实时数据库的连接，通过点击查询按钮可以显示各项参数的实时数据，并用If语句设定每项参数的报警值，当数据超出报警值时，使用MsgBox语句向用户发出报警，实现系统的警告功能。

2.4数据管理设计

数据管理是对数据库数据进行编辑，删除选中的数据，使用数据更新语句中的DELETE语句，其格式为：DELETE FROM＜表名＞［WHERE＜条件＞］

2.5统计报表设计

在向用户展示各项参数的信息时，利用统计图可以直观反映各项参数的情况。本系统利用MSChart控件绘制统计图，使用MSChart控件绘制图表的流程如图3所示。

图3　MSChart控件绘制图表流程

系统要求的报表比较复杂，需调用Microsoft Excel，将数据导出到Excel中以方便报表的保存、编辑和打印，首先点击 “工程—引用—Microsoft Excel ObjectLibrary”，然后定义 Application，最后将数据导出到Excel后可以对其进行打印等操作。Application的定义流程如图4所示。

图4　Application的定义流程

3　风电质量管理系统展示

风电质量管理系统程序运行后，首先进入系统的主界面，如图5所示。主界面中有4个按钮键，分别为登录、实时数据、历史数据和退出。点击“退出”将会结束程序运行。

图5　系统主界面图

进入主页面在未登录的情况下，“实时数据”按钮和“历史数据”按钮均为浅灰色，为不可用状态。点击“登录”按钮，弹出登录窗口，输入正确的用户名和密码，即可返回主页面，并且“实时数据”按钮和“历史数据”按钮呈可用状态。如用户名或密码错误，会提示“用户名或密码错误！”。

登录系统后，点击“实时数据”，进入实时数据页面，如图6所示。点击“实时数据”按钮，各项参数会显示在相应的文本框内。如数据超出报警值，系统会发出警告，如图7所示。

图6　实时数据界面

图7　系统报警

在系统主界面点击“历史数据”，可以进入历史数据界面，在“起始日期”和“终止日期”中输入要查询的日期，点击“查询”，会在表格框中显示查询结果，如图8所示。点击“电压相关参数”或“电流相关参数”，将会在表格框下显示表格中数据的柱形图，点击“折线图”将会显示相应的曲线图，如图9所示，通过多日数据的分析对比，查找影响风电电能质量的原因。对于需要删除的数据，选中后，点击“删除当前数据”，在提示窗口中选择“是”，即可将数据删除，系统会提示“删除成功！”。

图8　历史数据查询

图9　历史数据曲线图

若要将数据导出，点击“导出数据到Excel”，表格框中每条记录前的箭头会依次下移至最后的数据，系统会弹出提示窗口“是否保存该Excel？”，点击“是”，会有输入窗口“请输入文件名称”，输入完文件名称（如输入“风电质量管理”）后点击“确定”，系统会弹出提示窗口告诉用户Excel文件保存成功及文件的位置。

若要将数据打印出来，点击“打印报表”，执行打印程序，系统会将当前的数据通过Excel打印出来。

4　结语

针对风电电能质量管理的要求，设计并实现了一套基于VB的风电质量管理系统。该系统使用Visual Basic 6.0中文版进行开发，采用了Access数据库，划分为数据库、登录界面、数据查询、数据管理、统计报表等模块进行设计开发，便于后续功能的扩展和兼容。通过展示，可看出本系统具有功能全面、界面友好、程序易更新、数据库易管理、操作方便等优点。

［1］赵海翔.风电引起的电压波动和闪变研究［D］.北京：中国电力科学研究院，2004.

［2］张华.风电新能源及其闪变问题的探讨［J］.电源技术应用，2013 （3）：5-6.

［3］马果.浅析风力发电并网技术与电能质量管理［J］.城市建设，2012（18）：45-49.

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［7］冯翔，扈斐.智能配电网电能质量实时在线监测识别系统设计［J］.低压电器，2012（03）：24-28.

［8］汪永智.风力发电中电能质量监测系统的研究［D］.合肥：合肥工业大学，2009.

［9］刘赫.基于TMS320F2806的电网电压监测仪的研制［D］.镇江：江苏大学，2009.

［10］何金定.基于Web的电能质量管理系统的研究［D］.成都：四川大学，2004.

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，工程师，从事电网用电检查与管理工作。