储能电机故障波形分析软件设计

摘要：针对变电站隔离开关智能

I/O 装置项目故障录波信息后台分析的需求，

对智能

I/O 装置的通信协议和数据信息对象模型、信息分析处理算法和波形操作

显示方法进行了分析研究，采用

VC++集成开发环境设计实现了与智能 I/O 装置

的通信协议包设计、面向对象的波形信息管理和访问、波形信息分析处理。
　　基于虚拟仪表的理念和方法，参照

Fluke 示波表波形操作显示的方法完成

了软件人机交互界面的设计。所设计的软件符合用户技术规范书的要求，并投入
工程应用。
　　

1.引言

　　隔离开关智能

I/O 装置是智能变电站的一种一次设备的智能组件，主要用

于隔离开关工作状态的监控，并接收间隔层设备下达的命令控制隔离开关分合，
监控操作机构储能电机的工作状态，一旦电机运行出现异常，立即切断电机操
作电源，防止电机损坏，并记录电机异常时电机工作电压、电流等工作参数的波
形数据。电机故障后，还要利用装置记录的电机启动波形和故障波形数据定量分
析故障原因，用于改进电机设计或为电机选型提供依据。
　　根据与协作企业签订的技术规范书

[1],课题组在完成装置本体设计的同时，

还要完成储能电机故障波形分析软件设计，用于装置记录波形的后台分析显示。
　　根据教育部推行的大学生创新创业训练计划，本创新训练团队选取上述项
目中波形分析软件设计作为研究课题，完成软件需求分析、概要设计、编码调试、
应用推广等方面的创新过程训练，并设计与实现了该软件项目的。
　　

2.需求分析

　　根据本创新训练项目申报表提出的实施方案

,本项目主要完成一种操作机构

储能电机启动和故障波形分析软件的设计与实现，其启动和故障波形由智能

I/O

装置实时运行过程中记录，并保存在装置的非易失性存储器中。为了实现对故障
波形的分析显示，首先需要实现智能

I/O 装置的通信协议包，获取其采集和记

录的波形数据；根据装置记录的波形信息的特点，需要设计相应的信息对象模
型，对采集的数据信息进行管理、存储和访问操作；按照技术规范书的要求，选
取傅里叶变换算法计算基波分量的有效值，并选用均方根算法计算交流信号的
有效值；设计友好的人机交互界面，实现对所获取波形的显示、平移、放大

/缩小

等操作，为电机专业工程师分析故障原因提供直观的分析工具。
　　

3.概要设计

　　根据上述分析，本软件主要由人机交互界面、底层串行通信线程、

Modbus 协

议软件包和数据对象访问操作等四部分组成，各部分的信息交互关系如图

1 所

示。
　　图

1 中各组成模块主要的访问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，相应的界面操作函数立即向通信线程发送指定的请求
消息；通信线程收到消息后，调用

Modbus 协议包中的相应函数组织请求报文，

并调用串口通信对象中的发送函数将请求命令发送给智能

I/O 装置；之后等待

接收装置的响应报文，并调用解帧函数提取装置上报的信息，并将提取的数据
保存到相应的数据对象之中。