高压电网一次信息图形化管理系统的设计与实现.pdf

研究与试验 湖南电力 第 2 6卷 2 0 0 6年第 3期 高压电网一次信息图形化管理系统的设计与实现 龚平 ，李锐 ，鲁勇 ( 湖 南常德 电业 局调度 所 ，湖 南 常德 4 1 5 0 0 0 ) 摘 要 ：采 用 了 C S与 B S混合 架构 的模 式 ，实现 了高压 电 网一 次信 息 图形化信 息 管理 系统 的设计 。对 系统 开发模 式 、图形 生成 、结构和 功能 、开发 环境 和 关键技 术 、图形 文 件 管理 系统及数 据库设 计 等方 面进行 了分析 和讨论 。 关键词 ：管理 信 息 系统 ；图形化 管理 ；浏 览器 服务 器 ；客 户机 服 务 器 ；AD 0 对 象 中 图分 类号 ：TP 3 9 3 文 献标 识码 ：A 文章编 号 ：1 0 0 8 一 O 1 9 8 ( 2 O O 6 ) O 3 0 0 1 2 0 4 De s i g n o f g r a p hi c a l p r i m a r y i nf o r m a t i o n m a na g e m e nt s y s t e m f or h i g h v o l t a g e g r i d a nd i t s i m p l e m e nt a t i o n GONG Pi ngLI Rui ，LU Yo ng ( C h a n g d e El e c t r i c P o we r Di s p a t c h Ce n t e r ，Ch a n g d e 4 1 5 0 0 0，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Gr a p hic a l pr i ma r y i n f o r ma t i o n ma n a g e me n t s y s t e m o f h i g h v o l t a g e gr i d i s d e s i g n e d o n b a s e o f C S a n d B S mi x e d mo d e Th e d e v e l o p me n t mo d e a n d e n v i r o n me n t ，d r a wi n g i mp l e me nt a t i o n，s t r u c t u r e a n d f u n c t i o n，k e y t e c h n o l o g y，d r a wi n gs f i l e ma n a g e me n t s y s t e m a n d d a t a b a s e d e s i g n o f t h e i nf o r ma t i o n s ys t e m i n Ch a n g d e p o we r g r id a r e a n a l y z e d Ke y wo r d s ：ma n a g e me n t i n f o r ma t i o n s y s t e m；g r a p hic a l ma n a ge me n t ；B S；c s；ADO 0 引 言 管理 信息 系统 ( MI S ) 是现代 企业 必不 可少 的管 理工 具 ，为工作人 员提 供各 种与 企业 管理相 关 的信 息 。 随 着电 网规模 的不断 扩大 ， 管理水 平不 断提高 ， 电 力系 统运 行 控 制 的核 心 S C AD A E MS也 逐 步 由 过去 的单纯调 度运 行转 变 为集调 度运行 、生 产 、经 营管理 于一 体 的多种应 用 。 通 过 MI S和 S C ADA 系 统的集成，使所有与系统运行相关的部门都能够方 便 共享 系统运 行 的最新 信息 ，并 通过 简单 的操 作 即 可得 到各种统 计 、分析 结果 。这 对于 电力 系统 的 科 学 化运行 管理 ，各 部 门有效 的协 同 ，具 有非 常重要 的意义 “ 。 高压电网一次信息管理是保证电力系统安全稳 定 运行 的重要 基础工 作 之一 ，也 是 MI S与 E MS结 合的实际体现。一次设备与具体的厂站相联系，电 气 主 接线 图具有厂 站 的重要 信息 。它一 方面是 运行 人员 开操 作票 和进行模 拟操 作 的主要界 面 ，同时 又 收 稿 日期 ：2 0 0 5 一 l 2 2 6 反 映了该发 电厂和 变 电站 的设 备配置 和 网络结构 关 系 等信息 门 。因此 对厂站 电气 主接线 图 的绘 制 和修 改 实质上 是对 厂站 的设 备配置 和 网络结 构等知识 的 创建 与修改 。随着 电力市 场 的 出现 以及 电网建设 的 进一步发展 ，开发合理、方便的图形化管理系统具 有重 要意义 。以某地 区电网的 实际情 况为例 ：电网 规模增 长迅 速 ，每年 均有 大量新 增厂 站 、线 路投入 运行 ， 1 1 0 k V 网架结构 处 于快速 发展 阶段 ，导致 主 接线图及设备信息更改频繁。传统的方式、调度等 部门各 自管理图纸和设备的管理模式已越来越不能 适 应现 代 电力 系统 运 行 的需要 。实现 高压 电网一 次 信息包括各类一次接线图纸和设备参数、维护信息 的集 中存储 、分 布式 管理 和关联 检索 ，既能 方便信 息查找 ，提高管理效率，又能保证一次信息的一致 性 和共 享 。文 中针对 常德地 区 电网 ，对基于厂 站主 接线图的一次设备信息管理的智能图形化平台的实 现 方式进 行 了探讨 。 维普资讯 第 2 6卷 2 0 0 6年第 3期 湖南电力 研 究与试 验 1 系统开发模式的选择 MI S系统平 台模式 大体 上分 为 4种 ：主机终 端 模 式 、 文 件 服 务 器 模 式 、客 户 机 N 务 器 模 式 ( C l i e n t S e r v e r ，简称 c s )和 We b浏 览器 月 艮 务 器 模式 ( B r o ws e r S e r v e r ，简称 B S ) 。 主机终端模式 由于硬件选择有限，硬件投资得 不到保 证 ，已被逐 步淘 汰 。而 文件 服务器 模 式 只适 用小规模的局域网，对于用户多 、数据量大的情况 就会产 生 网络 瓶颈 ，特别 是在互 联 网上不 能满 足用 户要 求 。对文 中讨论 的信 息管理 系统 来说 ，主要 是 c s模 式和 B S模 式 。 c s是 指 由 1 个 或 多个客 户 和 1 个 或 多个服 务 器与下层的操作系统和网络系统所形成的一种允许 分布 式计算 、 分析 和表示 的复合 系 统 。 主要 优点 ： 交 互性强； 提供更安全的存取模式； 降低网络通信量。 但 随着 网络 规模 的 日益扩 大 ，应 用程序 的 复杂程 度 不断 提高 ，也暴露 了一些 缺点 ：开发成 本较 高 ；移 值 困难 ； 用 户界 面风格 不一 ； 维 护 复杂 ；升级 麻烦 ； 新技术 不能 轻易应 用等 。c s一 般面 向 相对 固定 的 用户群，对信息安全的控制能力很强。一般高度机 密的信息系统采用 c s较适宜 。 B S是以浏览器作为标准前端进行信息交互的 系统 。 优点 ： 简化 了客 户端 ； 用户 的操 作更 简单 ； 适 用 于 网上信息 发布 。 缺点 ： 根 据软件 任 务 的不 同 ， 在 需 要 自动下 载安装 “ 组件 ”时 ，有 的 B S结构 的 软 件 第 1 次运 行时 间会 比较 长 ； 另 外 ， B S建 立在 广域 网之上 ，面 向不 可知 的用 户群 ，对安 全 的控制 能 力 相对 较 弱 。 从 当前 的技 术 水平看 ， B S适 用 于 系统 与 用户 交互 量不 大的情形 。 考虑 到用户 操作 的方便 性 、管理 信息 的安 全性 和 查询 的快速性 ， 本 系统采 用 以 c s方 式为 主 ， B S 方式 为辅 的混合体 系结 构 。系统 主体 采用 c s模 式 开发 ， 同时为 了便 于管 理员灵 活地 管理 图 纸文件 ， 图 形 库 及其 管理 模块 服 务 器端 同时提 供 We b化 的 管 理信 息操作 平 台。 方案 能很好 地满 足用 户 的需求 ， 符 合可 持续发 展 的原 则 ，使系统 有 较好 的开放 性 和易 扩展性 。 2图形生成及信息获取 高压电网一次信息主要包括一次系统主接线图 和一次设备参数及维护信息。图纸一般以独立文件 方式存储，设备信息则以数据库方式管理，为实现 主接线与设备信息的关联检索 ，必须使接线图以设 备为单位存储并具备检索代码信息 ，这种面向设备 对象 的一次系统接线图的生成就成为系统设计的关 键 问题 。 目前 采用 的方式 主要 有 2种 ： a 对 应用 开发 出 专用的绘图工具，其优点是针对性强，设计人员完 全掌握 了图纸文件 的存 储方 式 ，易于生 成有用 的关 联信息 。但这种方案对开发人员要求较高，开发周 期 相对 比较 长 ，最 大不 足之处 就是 绘制 出的 图纸不 能 被其 它通 用绘 图软件识 别 ，代码 维护 和升级 工作 量 也大 ， 图形 功 能有限 、 灵活性 差 。目前 多数 E MS D TS支 撑平 台 中 的图 形 系统 都 采 用 自行 开 发 的图 形绘 制模 块 。 b 采 用具备 面 向对象绘 图功 能的 商业 化绘 图工 具 ，常用 的有 Au t o C A D 和 Mi c r o s o f t Vi s i o等 ， 商业 化绘 图软件一 般具 有很强 的绘 图功 能和 熟悉 操作 的用 户群 ，具有 文件 格式转换 功能 ，所绘 制 的主接线 图易于被 其它 应用 系统使 用 ，软件 升级 时一般能保持向下兼容。但是应用于本系统时必须 解 决 以下 问题 ： a 如何 保证 图形 以设备 为单位 存储 ； b 如何存储设备的检索代码信息； C 如何读取设备 的联接关系信息 ； d 不能要求客户端均装有 Au t o C AD或 Mi c r o s o f t Vi s i o软件 ， 因此 图纸浏览必 须脱 离绘 图环境 进行 。 由于商业软件包对 自身的图纸文件存储方式并 不 开 放 ，这 就 为上述 功能 的实现 造成 了技术 上 的障 碍 。但 通过 对通 用绘 图软件 包技术 文档 的研究 ，发 现 以上问题均可解决 ， 为此设计采用了第 2种方案。 根 据 用 户 要 求 ，选 用 Mi c r o s o f t V i s i o作 为绘 图工 具 。该 软件 所绘 图形 以图元 为单 位存储 ，允许 主 图 形( 对象)具备用户定义的属性和参数 ，并提供了 基 于 VB A 的二 次开发 功能 ， 可在 Vi s i o环境下 生成 专用的图形解决方案，用 以解决前 3个问题 。具体 包 括 ： a 预定 义 电力 设备 主图形 库 ， 形成 具有 专业 特 色 的图形 编辑 器 ( Gr a p h i c E d i t o r ) 。 图形 编辑 器提 供一 个可 视 化的视 图创作 环境 ( Vi s u a l S t u d i o ) ，用 户 可 以用“ 堆积木 ” 的方式 从图形对 象库 中选 取适 当的对象 来 构建 图纸 的静 态布 局 ，方便用 户绘 制图 形 ； b 设计并强制用户为每个设备图元输入检索信 息 ； C 在 Vi s i o环境下 自动生成设备信息数据库， 包 括设备联接信息和设备检索代码信息 ，并进行合理 性校验和冲突检测，防止图形复制引起的设备信息 1 3 维普资讯 研 究与试验 湖南电力 第 2 6卷 2 0 0 6年第 3期 重复。 为便于网络环境下实现图纸浏览， 无论 Au t o C AD还是 Vi s i o均提供了图纸浏览插件 。为使开发 人员能方便地将图纸打开和浏览功能集成进 自己的 软件包， 微软就为 Vi s i o提供 了Vi s i o v i e we r 动态链 接库。 本系统以此为基础实现 了完善的图纸浏览、 对 象选取及打印等功能。 3 系统软件平 台及体 系结构 该 系统 的体系结构如 图 1所示 。由于现有 的 DMI S系统采用 Or a c l e数据库并 已经设计 了设备 参数和维护状态数据结构，为保证信息一致性 ，本 系统以 O r a c l e 数据库作为设备参数的原始信息。 采 用动态更新方式在图形服务器端形成镜像库 ，以降 低通信流量 ，提高检索查询速度 。 网 图纸关联和厂l l设备 理系 统I I 土 。 站维护信息 l l 参数 库 服务 口 j ， 器螭 服务器一客户螭通信模块 数据 库管理 网页程序 r J ；客 境的主接线图 序( 图纸测览、I 。 。 I E 浏 览器 户 绘图软件包 J l参数查询等) l I j 图1 系统体 系结 构 图 服务器端数据库软件 ，采用通用关系型数据库 软件， 国内常用的有 S QI S e r v e r ， Or a c l e等。 本系统 选用 了 My S QI 作为数据库服务器 。My S QL是一 个精巧、快速、多用户、多线程 的S QI 数据库服务 器，虽然它不是开放源代码的产品，但在某些情况 下可以自由使用，在国外应用 比较广泛；具备功能 强大、灵活、丰富的应用编程接 口 ( AP 1 )以及精巧 的系统结 构 ，并具 有 VB开 发接 口。 。 程 序开发 语 言在 C S模 式 下选 用 VB，在 B S 模式下采用 AS P 。 对于数据库的访 问， 采用 AD O数 据 访 问技术 。整个 系统 主 体 采用 c s模 式进 行设 计， 利用 VB语言直接将用户的请求通过 AD O数据 访问技术建立与数据库的连接 ，完成对数据库的操 作。与数据库的交互是通过数据库访 问组件( Ac t i v e X D a t a 0b j e c t s )完 成 ，AD O 对象 包括 C o m一 1 4 。 ma nd， Co nne c t i o n， Er r o r， Fi e l d， Par a m e t e r ， Pr o pe r - t y ， Re c o r d s e t 7种，系统主要使用它的记录集对象 ( Re c o r d s e t ) ，这是因为 R e c o r d s e t 采用了和数据表 相似的行、列结构，可以方便地保存数据库的查询 结 果 。 与在 OD B C规 程下 开发 的 RD O 和 D AO 不 同 的是 AD 0是在 O L E DB规程下开发的， 所以它具有 面 向对 象 的特性 。 在 图 纸 文 件管 理 中 ，同 时用 B S模 式 进 行 设 计 ，第 1 层用户浏览器负责 向 We b服务器发出请 求 ， 处理针对用户的输入和输 出； 第 2层的 We b服 务器是连接浏览器和数据库服务器的纽带 ，负责建 立 实际 的 数据 库 的连 接，根据 用户 的请 求 通过 OI E DB与相应的后台数据库相连 ， 并通过 AD O完 成对数据库的操作 ，并把结果返给客户端 ；第 3层 的数据库服务器则执行真正的数据库操作 。 图形化接线图数据检索系统实现对电网设 备信息的查询，即用户在服务器或客户端浏览查询 存储在服务器中的图纸信息 ，并可查询图纸上的图 形元件所代表的电网设备的详细参数信息 ，而这些 信息又是存储在现有的 Or a c l e数据库 中进行统一 管理的。其中 2 个核心模块 ：图形库及其管理模块 和关联关系库及其管理模块 ( 包括 O r a c l e数据库检 索模块) 。 前者是用数据库方式实现对 图形文件的管 理 ；后者存放和管理图形间及元件间关联关系 ，作 为关 联检 索 的索引 。另外 用户 授权及 安全 管理模 块 实现用户权限授予、检测和密码管理 。 客 户端 利 用在 Vi s i o v i e w e r 控 件 基 础上 制 作 成 的图形浏览器实现对 图形文件的显示和事件响应。 它 的特点 是用 电子 地 图的形式直 观地 表现地 理 背景 信息 ，采用直观的方式使属性数据和厂站主接线图 有机 的叠 加起来 ，一 目了然 。在 浏览地 理 图时 ，点 击地 理 图上 的变电 站 、电厂 ，就 可 以直 接进 入相 应 的厂站电气主接线图，可以进一步查询具体的设备 台账 信息 。 用户查询设备参数时既可以按地理接线图一省 份一厂站一厂站主接线 图一一次设备顺序查询，与 E MS的网络数据库中的厂站、电压等级 、 设备和节 点这样一种层次型的结构类似；也可以按单一条件 ( 例如电压等级、 设备类型等) 或其混合条件进行模 糊查询 ，查找出包含该搜索字的所有相关设备，再 进行进一步的关联查询。上述功能均可直接从用户 界面菜单选项或任一打开的图纸进入 ，这样的操作 维普资讯 2 0 06 NO 3 HUN AN EI ECTRI C PoW ER Vo1 2 6 方式使用户管理图纸和查询设备信息极为方便。 4 图形 文件管理 系统 和数据库设计 4 1图形 文件 管理 系统 图形文件管理需要完成的主要功能包括 ： 浏览 、 添加 、修改 、删除图纸信息 ，图纸的上传、下载等 功能 ，并 建 立 日志 ，便 于管理 员进行 日常维 护 。这 个模块是设备信息查询的基础 ，图纸浏览和设备信 息查 询的过 程如 图 2所示 。 i 选择需要查f f 选择厂站f i 读取M y S Q L f f 读取a c le f l 询的厂站显卜 l 接线图中 l中的元件 I 中元件参 I I 示主接线 I I的元件 I I基本信息 I I数信息I 图2设备 信 息查询 流程 图 设备信息管理完成的功能 ： 使用户能够浏览、 添 加 、修改、删除电网设备信息。 数 据库 管理包 括 数据 库常 规管理与 维护 、系统 日志管理 ，主要 是为 系统 管理 员提供一 个管理 数据 库 的平 台 。 用户 管 理模块 主 要实 现用户 权 限授 予和 密码 管 理 。该模 块作 为整 个 系统 的安 全机制之 一 ，同时也 提 供用户 登 录 的条 件 ，对 每一 种用户在 每一个 功能 模 块赋予 不 同 的使 用权 限 ，实现 用户 的分级管 理 。 4 2 数 据库 设计 本 系统 中需要 建立 的数 据表 比较多 ，其 中厂站 表 是最基本 的表 ，用 于记 录图纸 的基本 信息 ，并 且 为厂站设备查询提供条件 ， 是整个操作过程的纽带。 需要建立的基本表还包括图纸表、 设备信息表等。 其 中每一类设备都建立一个设备詹息表，主要存放设 备的基本信息 ， 为进一步查询设备的具体参数服务。 该信息表根据实际电网情况而动态建立 ，即新建 1 座 厂站就 自动建立 相应 的设 备 信息表 。另外还 包括 用 户信息 表 和系统 日志表 等 。如图 3 所 示 。 图纸表( 主接线图) 厂站表 设备信息表 厂站代码 厂站代码 厂站名称 设备编号 省份名称 备注 图3 系统 主要 表 的结构 和联 系图 由于设 备 信息 的查 询和厂 站 图纸 、设 备基本 信 息有着紧密的关系，因此对厂站主接线图的修改必 将影响设备参数的查询。例如：要删除一张旧图纸 时，则该图纸中的设备在设备信息表中相应的记录 就要删除。同时还要考虑到如果此时该 图纸所属厂 站 ( 一个厂站可能包括多张图纸，例如某个厂站有 2张 1 1 0 k V 和 2 2 0 k V 厂 站 主接线 图 )已经 无 图纸 信息记录，那么该厂站在厂站表中相应 的记录也要 删除 ，同时厂站的设备信息表也要删除。图形管理 系统承担了这一任务，在修改主接线的同时，自动 地对数据库进行维护， 保证了数据完整性和一致性 。 5 结 论 高压电网一次