0　引言 　　隨著集成電路、高速A/D采樣、DSP和計算機技術的飛速發展，各種用于電力系統記錄分析的 波形測試儀器也得到很快發展。 　　這類波形測試儀器采用儀器+計算機的硬件結構模式，便于攜帶，既適合室內試驗，又適合 室外調試分析、查找問題，所以應用范圍越來越廣泛。而與這些儀器配套的軟件分析系統， 對于儀器的推廣和應用是起相當重要作用的。 　　OOP（面向對象程序設計）技術，是繼結構化程序設計之后新的程序設計方法，是程序設計方 法上的一次質的飛躍。它以對象為核心，對數據和方法進行封裝和抽象，具有繼承性、多態 性和重用性，便于系統維護和功能擴展，能大大提高軟件開發效率，縮短軟件開發周期。 　　利用OOP技術開發波形分析系統，不僅能重用DOS平臺下的代碼資源，而且使系統升級換代及 適 應多平臺運行成為可能。下面以開發DF1024便攜式波形記錄儀后臺分析系統為例，具體分析 OOP技術在波形分析系統中的應用。 　　為使波形分析系統能適應Windows（3.x～98）系列的視窗平臺，選用Visual C+　+ 作開發平臺 。微軟公司的Visual C+　+不僅實現了面向對象程序設計，而且能有效利用它的程 序代碼，具 有強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性、可靠性的特點。它基于 基本類庫（MFC）建立應用程序的思想，為編程者構筑了4類應用程序的輪廓：應用類、主框架 類、文檔類、視圖類。通過這4類應用程序的協調配合來完成軟件的各項功能 。 [b]1　波形分析系統的構成及功能 [/b]　　DF1024波形分析系統構成如圖1所示，它大致由通信模塊、實時監視模塊、人機對話模塊， 文件處理模塊、數據離線顯示及打印模塊、分析功能模塊等6個主模塊組成。系統建立若干 類來完成這6個模塊的功能。各模塊之間緊密聯系，通過建立相應類的對象，完成數據的顯 示、交換和調用。 　　 圖1　波形分析系統結構 　　1.1　前后臺通信 　　前后臺通信是獲取波形數據的唯一途徑，通信質量的好壞，速度高低，直接影響整個系統的 性能。 　　通信有許多方式，除能利用網絡、USB、紅外設備外，在控制和測量領域，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，但數據傳輸速度較慢， 不便于大量數據塊傳輸。 　　對于串口/并口的通信編程，基本上有3種實現模式： 　　（1）利用通信控件實現。這種方式在許多可視化編程開發平臺中使用，如VB、VFP　Delphi等 ； 　　（2）利用通信驅動程序和一組Windows API函數實現。這在許多Windows應用程序中采用， 是通信編程的常用方法。但要求編程者熟悉Windows消息驅動機制、通信API函數及數據傳送 的過程，編程復雜，且不便于利用DOS環境下的通信代碼； 　　（3）直接對端口進行讀寫。這種方式雖然有悖于“Windows操作系統禁止應用程序直接同硬件 打交道”的原則，但其編程簡潔，能最大限度利用DOS環境中的通信代碼，所以也不失為一 種縮短開發周期有效利用程序資源的方法。 　　DF1024是高速采樣系統（最高50 kHz采樣率），具有2M數據緩存區，每次數據傳送量大，所以 系統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，采用直接對端口讀 寫的方法。 　　原DF1024的DOS通信函數包括多項功能：并口初始化（Resetdf（　） 、Inspectdf（　）），采樣判斷（Trgsample（　 ）），發送數據（InputData（　）），接收數據（OutputData（　））。它 們統統由main（　）函 數調用管理。為實現其對象化，建立從CObject派生類CCom，將DOS下這些函數作為CCom類的 方法成員函數，并建立一個通信控制調度方法成員函數（CCom::Commuctrl（　）），由它實現整 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，在應用時，只要CC om建立一個對象，就能輕而易舉地實現與DF1024儀器的通信，如初始化、錄波、實時監視等 。 　　1.2　數據文件的處理 　　從DF1024和人機對話獲得的采樣數據和設置數據，系統通過文檔類（CDfwDocument）來記錄、 管理、存儲它們。文檔類記錄的內容，可根據需要實現按指定文件格式輸出文件數據，如為 便于波形記錄文件的共享和交流，系統能以國際通用錄波數據Comtrade格式輸出數據文件。 　　因為DF1024錄波數據由模擬信號（電壓、電流）和開關信號數據組成，所以系統建立2個類： 模擬數據類（CDfwAnalog）和開關數據類（CDfwDigital）來管理模擬信號和開關信號，2者均 為CObject的派生類，能實行數據的序列化，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，另有一整數巨指針指向波形數據。另外，在 文檔類中，系統還建立了計算數據類（CVirtual），由該類記錄通道分析運算后的結果。 　　文檔類結構如圖2所示。成員變量由設置信息、通信對象、中間數據指針、計算通道指針以 及模擬數據類和開關數據類的對象指針構成。由人機交互獲得的信息存入設置成員變量，系 統依據設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對象指針 開辟需要的內存空間，一旦實現錄波操作，那么就給這些對象賦予有意義的值。 　　 圖2　文檔類構成 　　文檔類成員函數較多，包括各種文件操作函數，通信對象調用函數，顯示操作函數，數據分 析函數，通道賦值函數，開辟內存空間函數等。 　　1.3　數據多方式顯示與打印 　　數據的顯示是整個波形分析系統的重點。系統以MFC多文檔多視窗建立，但以單文檔的風格 顯示，不僅保證圖形曲線顯示簡潔，而且保證它們在窗口內最大區域顯示。 　　由錄波獲得的數據，存在文檔相應的成員變量中，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部分構成：名稱區、波形區、曲線信息、開關 跳變信息和狀態條，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 　　（1）名稱區，顯示了通道名稱、各波形曲線的中心線標志以及當前活動曲線標志。在名稱區 內，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。 　　（2）波形區，對采樣數據進行圖形表示，是波形分析系統的主畫面區域。通過該區域，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。 　　（3）曲線信息，對采樣模擬數據進行數值表示，是波形分析系統的輔助畫面區域。該區域由3 列數據表格構成，首列通道名稱與名稱區內通道名稱一致，第2列計算數據包括通道的瞬時 值、有效值、平均值、相位角和頻率。各通道數據值顯示是獨立的，曲線信息表中各行不僅 能同時顯示某類數據如瞬時值，也能分別顯示不同類計算數據，如某一通道顯示瞬時值，另 一通道卻顯示有效值等。當在編輯曲線時，可以隨時打開/關閉曲線信息。 　　（4）開關跳變信息，顯示了距離相對時標原點，各開關量跳變屬性（上/下）及跳變時間。 　　（5）狀態條，主要顯示3個時間：即觸發時刻絕對時間、時標與觸發時刻時間差、時標與相對 時標原點時間差。 　　針對波形數據特點，系統采用一種獨特的多頁面顯示管理方式。系統內置8個顯示頁面，相 當辦公用的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行觀察。這種波形管理方式，能夠對所有通道曲線按主題內 容分頁，進行歸類分析。 　　由后臺定時取點或手動取點獲得的數據，系統采用電子表格和在窗口指定區域內繪制曲線2 種方式顯示。顯示數據并不直接存入文檔類的數據成員，而是直接與文件實現I/O操作。 　　上述顯示的各種曲線和數據表格，均可在Windows支持的任何打印機下以任意方式輸出。在 打印輸出前用戶能預覽波形，設置多種打印風格。 　　1.4　若干分析功能 　　分析功能是波形分析系統面向電力應用的核心，它至少具備2方面的功能：時序分析和量值 分析。 　　系統時序分析由觸發絕對時間、相對時標原點和時標3個基本時間元素構成。缺省觸發絕對 時間對應錄波觸發時刻計算機時間，任意拖動時標，狀態欄上指示時標距離相對時標零點及 觸發絕對時間2個時間差值。另外，系統利用開關跳變信息窗集中顯示開關量跳變屬性和跳變精確時間。 　　在進行量值分析時，采用頻率跟蹤技術，對FFT算法進行了適當改進。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，還能進行以下分析和計 算： 　　（1）單通道進行求諧波有效值、頻率、取絕對值、取相反數、N次方、取平均值、取對數運算 ； 　　（2）兩通道之間或者通道與常數之間進行加、減、乘、除，求百分比，求向量角度差； 　　（3）計算三相交流信號的正序、負序、零序分量； 　　（4）計算單相、兩相、三相的基波/諧波有功、無功、視在功率和功率因數、有功、無功功率 比。 　　分析功能在文檔類內完成，由分析成員函數演算各類指定計算公式，計算結果賦值給計算數 據指針后，在波形區、曲線表中顯示。 　　1.5　快捷功能的實現 　　在名稱區、波形區、錄波設置、曲線信息等常用模塊里，設置了智能右鍵快捷方式。實現這 些智能右鍵，采用了Windows典型的消息映射結構。首先用資源工具定義若干消息項，然后 在類定義頭文件中聲明該消息項的映射函數，其次在實現文件中，從鼠標右健函數中彈出智 能菜單，根據用戶選擇菜單項，編寫相應響應函數。在響應函數里，從當前消息中檢索出用 戶選定的菜單項。 　　波形區內快捷菜單（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、故障點搜索等。對于單通道故障點搜索，系統備有門坎值越限、比率越限搜索方式 ；對于多通道故障點搜索，系統備有電流越限、負序零序電流越限、零序電流越限搜索 方式。 　　此外，為拓寬系統應用領域，系統還具有以下功能：（1）自動化錄波管理功能，實現動態監 測記錄系統和設備異常運行狀態；（2）數字表功能，實時在線測量多通道電流電壓值和開關 量狀態；（3）矢量圖功能，實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 過程出現偶發事故導致數據丟失；（5）波形截取功能，減小數據存儲容量。 [b]2　結束語 [/b]　　由于波形分析系統采用了OOP技術，不僅有效地利用了DOS的代碼資源，縮短了開發周期，而 且建立的通信類，數據類都具有良好的可重用性，便于新模塊的開發和程序的升級。通過近 3 a的應用表明，除了DF1024本身硬件性能優異外，軟件系統操作簡便，功能強大，人機交 互 友善，能很好地適應電力系統各種應用現場，如繼電保護、斷路器、發電機組、TV特性、TA 特性等的測試，動模試驗，輸變電工程的調試，電力系統及設備的異常運行狀況的監測等。