0　引言 　　隨著集成電路、高速A/D采樣、DSP和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種用于電力系統(tǒng)記錄分析的 波形測試儀器也得到很快發(fā)展。 　　這類波形測試儀器采用儀器+計(jì)算機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)模式，便于攜帶，既適合室內(nèi)試驗(yàn)，又適合 室外調(diào)試分析、查找問題，所以應(yīng)用范圍越來越廣泛。而與這些儀器配套的軟件分析系統(tǒng)， 對于儀器的推廣和應(yīng)用是起相當(dāng)重要作用的。 　　OOP（面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)）技術(shù)，是繼結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)之后新的程序設(shè)計(jì)方法，是程序設(shè)計(jì)方 法上的一次質(zhì)的飛躍。它以對象為核心，對數(shù)據(jù)和方法進(jìn)行封裝和抽象，具有繼承性、多態(tài) 性和重用性，便于系統(tǒng)維護(hù)和功能擴(kuò)展，能大大提高軟件開發(fā)效率，縮短軟件開發(fā)周期。 　　利用OOP技術(shù)開發(fā)波形分析系統(tǒng)，不僅能重用DOS平臺下的代碼資源，而且使系統(tǒng)升級換代及 適 應(yīng)多平臺運(yùn)行成為可能。下面以開發(fā)DF1024便攜式波形記錄儀后臺分析系統(tǒng)為例，具體分析 OOP技術(shù)在波形分析系統(tǒng)中的應(yīng)用。 　　為使波形分析系統(tǒng)能適應(yīng)Windows（3.x～98）系列的視窗平臺，選用Visual C+　+ 作開發(fā)平臺 。微軟公司的Visual C+　+不僅實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，而且能有效利用它的程 序代碼，具 有強(qiáng)大的可視化工作平臺，豐富的編程工具以及語言本身的連續(xù)性、可靠性的特點(diǎn)。它基于 基本類庫（MFC）建立應(yīng)用程序的思想，為編程者構(gòu)筑了4類應(yīng)用程序的輪廓：應(yīng)用類、主框架 類、文檔類、視圖類。通過這4類應(yīng)用程序的協(xié)調(diào)配合來完成軟件的各項(xiàng)功能 。 [b]1　波形分析系統(tǒng)的構(gòu)成及功能 [/b]　　DF1024波形分析系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，它大致由通信模塊、實(shí)時監(jiān)視模塊、人機(jī)對話模塊， 文件處理模塊、數(shù)據(jù)離線顯示及打印模塊、分析功能模塊等6個主模塊組成。系統(tǒng)建立若干 類來完成這6個模塊的功能。各模塊之間緊密聯(lián)系，通過建立相應(yīng)類的對象，完成數(shù)據(jù)的顯 示、交換和調(diào)用。 　　 圖1　波形分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　1.1　前后臺通信 　　前后臺通信是獲取波形數(shù)據(jù)的唯一途徑，通信質(zhì)量的好壞，速度高低，直接影響整個系統(tǒng)的 性能。 　　通信有許多方式，除能利用網(wǎng)絡(luò)、USB、紅外設(shè)備外，在控制和測量領(lǐng)域，大多采用串口和 并口2種方式。串口通信所需要的連線少，較并口易于編程和控制，但數(shù)據(jù)傳輸速度較慢， 不便于大量數(shù)據(jù)塊傳輸。 　　對于串口/并口的通信編程，基本上有3種實(shí)現(xiàn)模式： 　　（1）利用通信控件實(shí)現(xiàn)。這種方式在許多可視化編程開發(fā)平臺中使用，如VB、VFP　Delphi等 ； 　?。?）利用通信驅(qū)動程序和一組Windows API函數(shù)實(shí)現(xiàn)。這在許多Windows應(yīng)用程序中采用， 是通信編程的常用方法。但要求編程者熟悉Windows消息驅(qū)動機(jī)制、通信API函數(shù)及數(shù)據(jù)傳送 的過程，編程復(fù)雜，且不便于利用DOS環(huán)境下的通信代碼； 　?。?）直接對端口進(jìn)行讀寫。這種方式雖然有悖于“Windows操作系統(tǒng)禁止應(yīng)用程序直接同硬件 打交道”的原則，但其編程簡潔，能最大限度利用DOS環(huán)境中的通信代碼，所以也不失為一 種縮短開發(fā)周期有效利用程序資源的方法。 　　DF1024是高速采樣系統(tǒng)（最高50 kHz采樣率），具有2M數(shù)據(jù)緩存區(qū)，每次數(shù)據(jù)傳送量大，所以 系統(tǒng)采用了并口通信模式。在編程上，為充分利用已有的DOS通信函數(shù)，采用直接對端口讀 寫的方法。 　　原DF1024的DOS通信函數(shù)包括多項(xiàng)功能：并口初始化（Resetdf（?。?、Inspectdf（?。?，采樣判斷（Trgsample（　 ）），發(fā)送數(shù)據(jù)（InputData（　）），接收數(shù)據(jù)（OutputData（　））。它 們統(tǒng)統(tǒng)由main（?。┖?數(shù)調(diào)用管理。為實(shí)現(xiàn)其對象化，建立從CObject派生類CCom，將DOS下這些函數(shù)作為CCom類的 方法成員函數(shù)，并建立一個通信控制調(diào)度方法成員函數(shù)（CCom::Commuctrl（　）），由它實(shí)現(xiàn)整 個通信的管理。通過這種改造，使得整個通信操作全部封裝在一個類中，在應(yīng)用時，只要CC om建立一個對象，就能輕而易舉地實(shí)現(xiàn)與DF1024儀器的通信，如初始化、錄波、實(shí)時監(jiān)視等 。 　　1.2　數(shù)據(jù)文件的處理 　　從DF1024和人機(jī)對話獲得的采樣數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)，系統(tǒng)通過文檔類（CDfwDocument）來記錄、 管理、存儲它們。文檔類記錄的內(nèi)容，可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)按指定文件格式輸出文件數(shù)據(jù)，如為 便于波形記錄文件的共享和交流，系統(tǒng)能以國際通用錄波數(shù)據(jù)Comtrade格式輸出數(shù)據(jù)文件。 　　因?yàn)镈F1024錄波數(shù)據(jù)由模擬信號（電壓、電流）和開關(guān)信號數(shù)據(jù)組成，所以系統(tǒng)建立2個類： 模擬數(shù)據(jù)類（CDfwAnalog）和開關(guān)數(shù)據(jù)類（CDfwDigital）來管理模擬信號和開關(guān)信號，2者均 為CObject的派生類，能實(shí)行數(shù)據(jù)的序列化，便于存取操作。2個類中除了包括信號的名稱 、量程、位置、單位、顯示屬性、信號屬性外，另有一整數(shù)巨指針指向波形數(shù)據(jù)。另外，在 文檔類中，系統(tǒng)還建立了計(jì)算數(shù)據(jù)類（CVirtual），由該類記錄通道分析運(yùn)算后的結(jié)果。 　　文檔類結(jié)構(gòu)如圖2所示。成員變量由設(shè)置信息、通信對象、中間數(shù)據(jù)指針、計(jì)算通道指針以 及模擬數(shù)據(jù)類和開關(guān)數(shù)據(jù)類的對象指針構(gòu)成。由人機(jī)交互獲得的信息存入設(shè)置成員變量，系 統(tǒng)依據(jù)設(shè)置信息和通信對象從DF1024獲得的錄波信息，有選擇地為模擬對象和開關(guān)對象指針 開辟需要的內(nèi)存空間，一旦實(shí)現(xiàn)錄波操作，那么就給這些對象賦予有意義的值。 　　 圖2　文檔類構(gòu)成 　　文檔類成員函數(shù)較多，包括各種文件操作函數(shù)，通信對象調(diào)用函數(shù)，顯示操作函數(shù)，數(shù)據(jù)分 析函數(shù)，通道賦值函數(shù)，開辟內(nèi)存空間函數(shù)等。 　　1.3　數(shù)據(jù)多方式顯示與打印 　　數(shù)據(jù)的顯示是整個波形分析系統(tǒng)的重點(diǎn)。系統(tǒng)以MFC多文檔多視窗建立，但以單文檔的風(fēng)格 顯示，不僅保證圖形曲線顯示簡潔，而且保證它們在窗口內(nèi)最大區(qū)域顯示。 　　由錄波獲得的數(shù)據(jù)，存在文檔相應(yīng)的成員變量中，顯示畫圖如圖3所示。圖中除了Windows本 身的框架元素、主菜單、工具欄外，其余由5部分構(gòu)成：名稱區(qū)、波形區(qū)、曲線信息、開關(guān) 跳變信息和狀態(tài)條，其功能如下： [img=475,306]http://zszl.cepee.com/cepee_kjlw_pic/files/wx/zgdl/zgdl99/zgdl9909/image/t46-1.gif[/img] 　　圖3　波形分析主界面 　?。?）名稱區(qū)，顯示了通道名稱、各波形曲線的中心線標(biāo)志以及當(dāng)前活動曲線標(biāo)志。在名稱區(qū) 內(nèi)，可以任意修改通道名稱、波形顏色，改變縱向縮放比例及縱向位置。 　?。?）波形區(qū)，對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行圖形表示，是波形分析系統(tǒng)的主畫面區(qū)域。通過該區(qū)域，用戶 既能直接觀察某一波形不同時刻的變化過程，又能比較同一時刻不同波形間的差異。 　?。?）曲線信息，對采樣模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)值表示，是波形分析系統(tǒng)的輔助畫面區(qū)域。該區(qū)域由3 列數(shù)據(jù)表格構(gòu)成，首列通道名稱與名稱區(qū)內(nèi)通道名稱一致，第2列計(jì)算數(shù)據(jù)包括通道的瞬時 值、有效值、平均值、相位角和頻率。各通道數(shù)據(jù)值顯示是獨(dú)立的，曲線信息表中各行不僅 能同時顯示某類數(shù)據(jù)如瞬時值，也能分別顯示不同類計(jì)算數(shù)據(jù)，如某一通道顯示瞬時值，另 一通道卻顯示有效值等。當(dāng)在編輯曲線時，可以隨時打開/關(guān)閉曲線信息。 　?。?）開關(guān)跳變信息，顯示了距離相對時標(biāo)原點(diǎn)，各開關(guān)量跳變屬性（上/下）及跳變時間。 　　（5）狀態(tài)條，主要顯示3個時間：即觸發(fā)時刻絕對時間、時標(biāo)與觸發(fā)時刻時間差、時標(biāo)與相對 時標(biāo)原點(diǎn)時間差。 　　針對波形數(shù)據(jù)特點(diǎn)，系統(tǒng)采用一種獨(dú)特的多頁面顯示管理方式。系統(tǒng)內(nèi)置8個顯示頁面，相 當(dāng)辦公用的8頁稿紙，1條曲線可以同時放在8個頁面中，1個頁面也可以同時容納多個波形 ，不同頁面可以通過相互切換進(jìn)行觀察。這種波形管理方式，能夠?qū)λ型ǖ狼€按主題內(nèi) 容分頁，進(jìn)行歸類分析。 　　由后臺定時取點(diǎn)或手動取點(diǎn)獲得的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用電子表格和在窗口指定區(qū)域內(nèi)繪制曲線2 種方式顯示。顯示數(shù)據(jù)并不直接存入文檔類的數(shù)據(jù)成員，而是直接與文件實(shí)現(xiàn)I/O操作。 　　上述顯示的各種曲線和數(shù)據(jù)表格，均可在Windows支持的任何打印機(jī)下以任意方式輸出。在 打印輸出前用戶能預(yù)覽波形，設(shè)置多種打印風(fēng)格。 　　1.4　若干分析功能 　　分析功能是波形分析系統(tǒng)面向電力應(yīng)用的核心，它至少具備2方面的功能：時序分析和量值 分析。 　　系統(tǒng)時序分析由觸發(fā)絕對時間、相對時標(biāo)原點(diǎn)和時標(biāo)3個基本時間元素構(gòu)成。缺省觸發(fā)絕對 時間對應(yīng)錄波觸發(fā)時刻計(jì)算機(jī)時間，任意拖動時標(biāo)，狀態(tài)欄上指示時標(biāo)距離相對時標(biāo)零點(diǎn)及 觸發(fā)絕對時間2個時間差值。另外，系統(tǒng)利用開關(guān)跳變信息窗集中顯示開關(guān)量跳變屬性和跳變精確時間。 　　在進(jìn)行量值分析時，采用頻率跟蹤技術(shù)，對FFT算法進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)。用戶除了通過曲線信 息表觀察某時刻波形的瞬時值、有效值、平均值、相位角、頻率外，還能進(jìn)行以下分析和計(jì) 算： 　?。?）單通道進(jìn)行求諧波有效值、頻率、取絕對值、取相反數(shù)、N次方、取平均值、取對數(shù)運(yùn)算 ； 　　（2）兩通道之間或者通道與常數(shù)之間進(jìn)行加、減、乘、除，求百分比，求向量角度差； 　?。?）計(jì)算三相交流信號的正序、負(fù)序、零序分量； 　?。?）計(jì)算單相、兩相、三相的基波/諧波有功、無功、視在功率和功率因數(shù)、有功、無功功率 比。 　　分析功能在文檔類內(nèi)完成，由分析成員函數(shù)演算各類指定計(jì)算公式，計(jì)算結(jié)果賦值給計(jì)算數(shù) 據(jù)指針后，在波形區(qū)、曲線表中顯示。 　　1.5　快捷功能的實(shí)現(xiàn) 　　在名稱區(qū)、波形區(qū)、錄波設(shè)置、曲線信息等常用模塊里，設(shè)置了智能右鍵快捷方式。實(shí)現(xiàn)這 些智能右鍵，采用了Windows典型的消息映射結(jié)構(gòu)。首先用資源工具定義若干消息項(xiàng)，然后 在類定義頭文件中聲明該消息項(xiàng)的映射函數(shù)，其次在實(shí)現(xiàn)文件中，從鼠標(biāo)右健函數(shù)中彈出智 能菜單，根據(jù)用戶選擇菜單項(xiàng)，編寫相應(yīng)響應(yīng)函數(shù)。在響應(yīng)函數(shù)里，從當(dāng)前消息中檢索出用 戶選定的菜單項(xiàng)。 　　波形區(qū)內(nèi)快捷菜單（見圖3），集中了波形操作的簡便方式：曲線全展、曲線全壓縮、曲線定 比展開、故障點(diǎn)搜索等。對于單通道故障點(diǎn)搜索，系統(tǒng)備有門坎值越限、比率越限搜索方式 ；對于多通道故障點(diǎn)搜索，系統(tǒng)備有電流越限、負(fù)序零序電流越限、零序電流越限搜索 方式。 　　此外，為拓寬系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，系統(tǒng)還具有以下功能：（1）自動化錄波管理功能，實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān) 測記錄系統(tǒng)和設(shè)備異常運(yùn)行狀態(tài)；（2）數(shù)字表功能，實(shí)時在線測量多通道電流電壓值和開關(guān) 量狀態(tài)；（3）矢量圖功能，實(shí)時在線觀察多通道矢量大小變化；（4）自動備份功能，防止錄波 過程出現(xiàn)偶發(fā)事故導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失；（5）波形截取功能，減小數(shù)據(jù)存儲容量。 [b]2　結(jié)束語 [/b]　　由于波形分析系統(tǒng)采用了OOP技術(shù)，不僅有效地利用了DOS的代碼資源，縮短了開發(fā)周期，而 且建立的通信類，數(shù)據(jù)類都具有良好的可重用性，便于新模塊的開發(fā)和程序的升級。通過近 3 a的應(yīng)用表明，除了DF1024本身硬件性能優(yōu)異外，軟件系統(tǒng)操作簡便，功能強(qiáng)大，人機(jī)交 互 友善，能很好地適應(yīng)電力系統(tǒng)各種應(yīng)用現(xiàn)場，如繼電保護(hù)、斷路器、發(fā)電機(jī)組、TV特性、TA 特性等的測試，動模試驗(yàn)，輸變電工程的調(diào)試，電力系統(tǒng)及設(shè)備的異常運(yùn)行狀況的監(jiān)測等。