基于C#的高压开关柜触头压力分析软件设计与实现

崔秀艳，贺新军

（1.河北软件职业技术学院，河北 保定071000；2.天津市劳动保障技师学院，天津300300）

高压开关柜触头压力是决定触点可靠接触和转换开关正常工作的关键技术指标[3]之一。触头压力不足，或者各个触指压力差别过大会导致触头实际接触面积减小、接触电阻增加，进而致使触头发热，严重时会引发高压开关柜爆炸事故。触头压力过大，会增大分合闸的操作力，引发镀银层过快磨损，降低隔离开关的使用寿命，引起质量事故。《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》（国家电网生技〔2005〕400 号）文件明确指出，新安装或检修后的隔离开关必须进行回路电阻测试，另外应积极开展瓷绝缘子探伤和触指压力测试[1]。国家电网公司发布的《110（66）kV～500kV 交流高压隔离开关和接地开关评价标准》将触头压力列为预防性实验项目[2]。故工程应用中高压开关柜维护人员应积极采取措施加强对触头接触压力的测量与控制，保证触头在正常运行或故障运行工况下都接触良好，运行安全。

本文介绍的“基于C#的高压开关柜触头压力分析软件”，应用OPENXML 将触头压力测量仪输出的数据文件导入SQL Server 数据表；使用FastReport.NET 组件实现数据的图表显示；综合考虑环境因素，对不同时段的高压开关柜触头三相入、三相出的压力值进行分析预测，及时提示高压开关柜维护人员调整触指压力或更换为触指提供压力的弹簧，有效帮助维护人员排查故障、提高工作效率。

1 高压开关柜触头压力分析软件系统设计

高压开关柜触头压力分析软件综合分析了高压开关柜一线维护人员的各项需求，归纳总结如下：（1）一线维护人员缺乏触头触指压力分析能力，对于测量得到的触头触指压力数据无法及时发现压力不均衡问题，并给出合理调整方案；（2）一线维护人员对于历史触头压力测量数据疏于统计、管理，数据利用率不高，无法给高压开关柜的设备维护提供有效的数据支持；（3）一线维护人员期望对变电站所有高压开关柜建立统一管理系统，以便能够及时发现并阻止触头触指压力不足或过大引发的故障、爆炸事故，提高设备运行寿命。为满足维护人员的上述需求，在经过大量现场调研、沟通细化需求的基础上，本文设计了基于C#的高压开关柜触头压力分析软件。该软件设置了系统登录、设备维护、数据导入、数据分析和图表显示五大功能模块，如图1 所示。

1.1 系统登录模块功能分析

本模块主要包含用户登录和用户管理两个子功能模块，其中用户类型分为管理员和操作员，系统为这两类用户分配了不同的操作权限。用户登录模块主要实现系统登录功能，用户选择人员类型（管理员或操作员），输入正确的用户名和密码，即可登录高压开关柜触头压力分析软件主界面。用户管理模块主要完成用户的维护与管理，包块添加、修改、删除用户等功能。系统登录模块依据人员类型设置不同的操作权限，其中管理员具有添加用户、删除用户、修改用户的权限；操作员仅具有修改密码的权限。

图1 系统架构框图

1.2 设备维护模块功能分析

本模块包含变电站数据表维护和高压开关柜数据表维护两个子功能模块。其中变电站数据表维护主要完成变电站编号、变电站名称、变电站环境等信息的添加、修改、删除；高压开关柜数据表维护主要完成开关柜编号、开关柜名称、触头个数、型号、更换次数、更换时间等信息的添加、修改与删除。只有管理员具有本模块的操作权限，在软件使用初期，管理员一次性录入变电站信息和高压开关柜信息，随着触头压力检测与分析预测，管理员可通过此模块及时修改高压开关柜触头的更换频次与压力调整信息。

1.3 数据导入模块功能分析

触头压力测试仪导出的压力值通常是大容量文本文件，故需将文本数据导入数据库。本模块的主要功能就是完成文本数据存储入库。为提高数据的导入效率，首先将文本文件转化为xml 格式，调用sp_xml_preparedocument，完成xml 文本读取与语法分析，返回文档句柄；然后调用OPENXML，获得数据表结构信息；最后组合上述信息，执行数据存储入库命令，完成数据的批量入库。

1.4 数据分析模块功能分析

本模块主要实现触头压力分析与预测、触头产品横向对比功能。其中压力分析与预测模块主要是对高压开关柜触头三相入、三相出的压力值进行分析。当触头触指压力明显低于或高于正常压力范围时，给出更换触头提示；当触头触指压力差别过大，触指压力明显分布不均匀时，给出压力调整提示，提示维护人员调整触指压力，避免设备损耗，及时消除导致载流回路过热的隐患；另外，可根据对历史触头压力测量值的分析与统计，给出压力测量提示，提醒高压开关柜维护人员对触头触指压力进行测量，及时调整，降低事故发生率。

触头产品横向对比功能主要根据触头历史使用数据，综合分析触头的使用寿命、更换频次，所处环境温度、湿度等因素，为维护人员改进产品、选择优质触头提供依据。

1.5 图表显示模块功能分析

图表显示模块主要完成历史数据的展示，让用户更直观地了解高压开关柜触头触指压力的分布以及变化趋势。该模块提供了检索、打印功能，可按照变电站名称、设备名称以及起止时间检索触头触指压力检测历史数据，生成报表并打印。同时，为了更好地观察高压开关柜触头触指的压力分布以及变化趋势，本模块还提供了直方图、曲线图等图形展示功能，便于高压开关柜维护人员观测维护。

2 高压开关柜触头压力分析软件数据库设计

数据库设计是整个软件设计的重要组成部分，一款设计良好的软件必然有一个安全、稳定、高性能的数据库作为数据存储支持。在多次与客户和一线维护人员沟通交流、细化需求的基础上，本系统设计的数据库充分满足了用户的需求，能够为高压开关柜触头压力分析软件提供良好的数据支持。表1-表3 为部分数据表的字段定义和说明。

表1 用户信息表

表2 设备信息表

表3 压力信息表

3 系统实现

基于C#的高压开关柜触头压力分析软件采用客户端/服务器的设计模式，数据库系统设计选用SQL Server，软件开发平台选用Visual Studio，开发语言选用C#。本软件系统在充分分析用户和一线维护人员系统需求的基础上，分别设置了系统登录模块、设备维护模块、数据导入模块、数据分析模块以及图表显示模块。图2、图3 为部分模块效果展示图。图4 为部分模块程序代码展示图。

4 结语

图3 曲阳站不同测点触头压力曲线对比显示图

高压开关柜触头触指压力检测与分析对预防高压开关柜载流回路过热故障起着重要作用。本文介绍的“基于C#的高压开关柜触头压力分析软件”综合分析了客户和高压开关柜一线维护人员的各项需求，构建了HighVolSwitch 数据库，实现了变电站、高压开关柜设备维护，历史测量数据一键入库，触头触指压力分析与预测，触头产品质量横向对比以及数据图表显示等功能，能够有效帮助维护人员预防高压开关柜故障和质量事故的发生，具有较高的应用价值。

图4 程序代码展示图