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华北电力大学硕士学位论文 摘要 本文在分析目前线损管理系统发展的基础上,利用软件开发面向对象思想和 j 2 e e 技术,着眼于系统架构设计和功能构成,设计开发了功能强大的基于j 2 e e 的 配电网线损管理系统。 论文首先阐述了线损、线损管理和j 2 e e 的概念,分析了i o k v 配电网理论线损 计算的基本方法。然后介绍了j 2 e e 平台下基于m v c ( 模型一视图一控制器) 模式的 w e b 应用框架s t r u t s 和基于o r m ( 对象关系映射) 的持久层框架h i b e r n a t e ;确立 了s t r u t s 结合h i b e r n a t e 的系统开发架构。最后,对基于j 2 e e 的配电网线损管理 系统架构设计、数据库设计、功能构成等进行了深入分析研究并给出具体实现。 关键词:线损管理系统,j 2 e e ,配电网,s t r u t s ,h i b e r n a t e a b s t r a c t b a s e do na n a l y s i n gt h ed e v e l o p m e n to fl i n el o s sm a n a g e m e n ts y s t e ma n du s i n g j 2 e e ,f o c u s i n g o nt h es t r u c t u r ea n df u n c t i o n ,t h i sp a p e rd e s i g n sa n dr e a l i z e sa d i s t r i b u t i o nn e t w o r kl i n el o s sm a n a g e m e n tb a s i n go nj 2 e ef r a m e w o r kw i t hs t r o n g f u n c t i o n s f i r s t l y , b a s i ct h e o r yo fl i n el o s sm a n a g e m e n ta n dj 2 e e i ss t a t e d s e c o n d l y ,b a s i c m e t h o d sf o rc a l c u l a t i o no ft h et h e o r e t i c a ll i n el o s si si n v e s t i g a t e di nt h ep a p e r t h e n s t r u t s ,a no p e n s o u r c em v c ( m o d e l - v i e w c o n t r o l l e r ) i m p l e m e n t a t i o na n dh i b e r n a t e ,a h i g hp e r f o r m a n c eo r m ( o b j e c t r e l a t i o n m a p p i n g ) p e r s i s t e n c e f r a m e w o r ki s i n t r o d u c e d t h es t r u c t u r eo ft h es y s t e mi ss t r u t sp l u sh i b e r n a t e f i n a l l y ,t h ea r c h i t e c t u r e d e s i g n i n g ,d a t a b a s ed e s i g n i n ga n df u n c t i o no fl i n el o s sm a n a g e m e n ts y s t e mf o rd i s t r i b u t i o n n e t w o r kb a s e do nj 2 e ew r ec a r r i e do u ti n d e p t hr e s e a r c ha n da n a l y s i s y a n gw e n j i e ( s i g n a la n di n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ) d i r e c t e db yp r o f s u nf e n g ji e k e yw o r d s :l i n el o s sm a n a g e m e n ts y s t e m ,j 2 e e ,d i s t r i b u t i o nn e t w o r k ,s t r u t s ,h i b e r n a t e 华兹电力大学硕士学位论文 摘要 本文在分析目前线损管理系统发展的基础上,利用软件开发面向对蒙思想和 j 2 e e 技术,着限于系统架构设计和功能构成,设计开发了功能强大的基予j 2 e e 的 配电网线损管理系统。 论文首先阐述了线损、线损管理和j 2 e e 的概念,分析了1 0 k v 配电网理论线损 计算的基本方法。然后介绍了j 2 e e 平台下基于m v c ( 模型一视图一控制器) 模式的 w e b 应用框架s t r u t s 和基于0 r m ( 对象关系映射) 的持久层框架h i b e r n a t e ;确立 了s t r u t s 结合h i b e r n a t e 的系统开发架构。最蠢,对基予j 2 e e 的配电网线损管理 系统架构设计、数据库设计、功能构成等进行了深入分析研究并给出具体实现。 关键词:线损管理系统,j 2 e e ,配电网,s t r u t s ,h i b e r n a t e a b s t r a c t b a s e do na n a l y s i n gt h ed e v e l o p m e n to fl i n el o s sm a n a g e m e n ts y s t e ma n du s i n g j 2 e e ,f o c u s i n go n t h es t r u c t u r ea n df u n c t i o n ,t h i sp a p e rd e s i g n sa n dr e a l i z e sa d i s t r i b u t i o nn e t w o r kl i n el o s sm a n a g e m e n tb a s i n go nj 2 e ef r a m e w o r kw i t hs t r o n g f u n c t i o n s f i r s t l y , b a s i ct h e o r yo fl i n el o s sm a n a g e m e n ta n dj 2 e e i ss t a t e d s e c o n d l y ,b a s i c m e t h o d sf o rc a l c u l a t i o no ft h et h e o r e t i c a ll i n el o s si si n v e s t i g a t e di nt h ep a p e r t h e n s t r u t s ,a no p e n - s o u r c em v c ( m o d e l - v i e w c o n t r o l l e r ) i m p l e m e n t a t i o na n dh i b e r n a t e ,a h i g hp e r f o r m a n c eo r m ( o b j e c t r e l a t i o n m a p p i n g ) p e r s i s t e n c e f r a m e w o r ki s i n t r o d u c e d t h es t r u c t u r eo ft h es y s t e mi ss t r u t sp l u sh i b e r n a t e 。f i n a l l y ,t h ea r c h i t e c t u r e d e s i g n i n g , d a t a b a s ed e s i g n i n ga n df u n c t i o no fl i n el o s sm a n a g e m e n ts y s t e mf o rd i s t r i b u t i o n n e t w o r kb a s e do nj 2 e ew t ec a r d e do u ti n d e p t hr e s e a r c ha n da n a l y s i s 。 y a n gw e n j i e ( s i g n a la n di n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ) d i r e c t e db yp r o f s u nf e n g j i e k e yw o r d s :l i n el o s sm a n a g e m e n ts y s t e m ,j 2 e e ,d i s t r i b u t i o nn e t w o r k ,s t r u t s ,h i b e r n a t e , 士c o明明 本人郑重声明:此处所提交的硕士学位论文基于j 2 e e 的配电网线损管理系 统的研究与实现,是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间,在导师指导下进行 的研究工作和取得的研究成果。据本人所知,除了文中特别加以标注和致谢之处外, 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得华北电力大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名: 日 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权 保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;学校可以采用影印、缩印或 其它复制手段复制并保存学位论文;学校可允许学位论文被查阅或借阅;学校 可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文;同意学校可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名: 日 期: 导师签名: 华北电力大学硕士学位论文 1 1 线损相关知识 1 1 1 线损、线损分类 第一章绪论 在输送和分配电能的过程中,电流流经导线时会产生损耗。而且,在电力网中 运行的大量输配电变压器、电容器、开关、仪表等设备本身也要消耗一定的能量。 因此,工程上把给定时段内,电力网中各个元件所产生的一定数量的有功功率损失 和电能损失统称为线路损失,简称线损【2 】。 线损按照特点可分为三类:可变线损、固定线损和不明线损;而按照种类可分 为理论线损、管理线损和统计线损,如下图卜1 所示。 电网 的总 电能 损耗誊二熬 厂1 变压器的铁损 线识 l t 至妻鬈翥凳嘲和铁芯中的铁损一ji 曩甚 鹰巍h k l ! 2 计量装置误差、战障等 l 管理 (,“l 3 营业巾抄核收之差错损失 一 可变线损:指与电力网中负荷电流有关且随其大小而变化的电能损耗。它与运 行电流的平方成正比。主要包括导线中的损耗、变压器绕组中的铜损、电能表电流 线圈的损耗等。 固定线损:指与电力网中负荷电流无关且不随其变化的电能损耗。它一般与运 行电流无关,而与设备接入的电力网电压等级有关。主要包括变压器的铁损、电容 器的介质损耗、电压表和电能表电压线圈中的损耗等。 不明损耗:指实际线损与理论线损之差的一种损耗。该种损耗变化不定、数量 不明,难以用仪表和计算方法确定,只能用月木的电量统计确定,其中包括用户违 章用电和窃电的损失、电网绝缘水平差,造成的漏 乜损失、抄表以及电费核收中差 l 变损 定损 明嵌 破躺 腚绷 棚绷 华= | :电力大学硕士学位论文 错所造成的损失、计量表计量误差所造成的损失等。 统计线损:又称实际线损,等于供电量和售电量的差值。可根据电麓表的读数 计算得出,它反映了电力网实际上总的损耗量。统计线损由理论线损和管理线损两 部分组成。 理论线损:又称技术线损,它是根据供电设备参数和电网运行方式,由理论计 算得出的损耗值。它的准确程度取决于供电设备参数的准确度、运行方式的合理性 以及理论计算的方法及工其。 管理线损:是指电网总损耗除去理论线损外的其他损耗,即统计线损与理论线 损的差值。管理线损是由电业管理部门的管理方面因素( 或在营业过程孛) 造成的, 可以通过加强管理得以降低【4 l 【5 1 1 6 】。 1 1 。2线损率 线损率:线损电量占供电量的百分比。 线损率= 器l 。= 壁苎紫l 。( 取两位小数) 线损率是综合反映电潮规划设计、生产运行和经营管理水平的主要经济技术指 标。它的大小取决于电网结构、运行方式和潮流分布、电压水平以及功率因数等多 种因素,它不仅反映一个电网的运行管理水平,还受电网规划设计以及电网建设的 制约。 影响线损率的主要因素有: l 、电网结构的变化 2 、电网运行方式和潮流分布的变化 3 、系统电源分布的变纯 4 、用电负荷增长和结构的变化 5 、基建、改进及降损技术措施工程投运的影响 6 、电网中主要输、变电设备的更换及通过负荷的变化f 3 1 1 2 线损率是国家考核供电企业的重要技术指标,这项指标牵动着电网的发、供、 交、用等各个环节的运行情况,因此,它是电力企业管理水平的综合反映。 1 1 3线损计算 线损计算是指从事线损管理的工作人员,根据电网结构和运行参数,运用电工 学理论和方法,将电网元件中的理论线损电量及其所占比例、电网的理论线损率、 最佳理论线损率和经济负荷电流等数值计算出来,并进行定性和定量分析f 3 】1 8 。 国内电网线损理论计算按管理可分为省地局和县区级两部分,对3 5 k v 以上输 电网和6 l o k v 配f 基潮分别采瘸不同的计算方法。3 5 k v 以上输电线路酶线路结构 2 华北电力大学硕士学位论文 简单,极少有分支线路,且主变参数均稳定不变,可用潮流法计算其线损;6 1 0 k v 配电网作为电力网的末端,电压等级低,直接与用户相连,线路分布广,网上设备 多,其辐射状线路结构、负荷数据不全,线路r x 比值较大等特点,多采用对负荷 数据或网络结构数据的简化。 从线损理论计算方法看,配电网的线损计算主要采用各种简化、近似的计算方 法。这些方法包括:均方根电流法、平均电流法、最大电流法、最大负荷损失小时 法等。其简化主要是网络简化和负荷简化,如各种电流法中,都要求计算网络的等 效阻抗,就是对网络进行简化:负荷简化是指按照各种假定的负荷规律对不确定的 计算负荷进行分配或统计,以完成计算。 目前,配电网理论线损典型的计算方法有电量法、容量法、平均电流法、均方 根电流法、最大电流法、等值电流法,损失因数法、等值电阻法等【7 j 。 1 1 4理论线损计算的意义 长期以来,我国电力建设一直重发轻输,致使配电网建设滞后、网架结构薄弱、 设施老化、供电半径过长,导致配电网线损率居高不下。为提高经济效益,制定实 施经济合理的线损率指标,掌握损耗构成与发展方向,针对电网结构和调度、生产 技术、用电、计算管理设备性能及运行状况等方面的薄弱环节,采取合理的降损措 施,检测措施的实际效果,都必须进行配电网线损的理论计算和降损分析计算【6 1 。 通过开展理论线损计算,了解和掌握电网中每一个元件实际有功功率和无功损 失,以及在一定时间内的电能损耗,就能够科学、准确地找出电网中存在的问题, 有针对性的采取有效措施,将线损降低到比较合理的范围内,并且对提高供电企业 的生产技术和经营管理水平,加强电网建设与技术改造,加强电网经济运行、电网 无功,电压管理,合理制定线损考核指标,量化基础管理,促进技术线损等工作有 着重要的意义,具体可分为: 1 、根据理论线损率与实际线损率比较,可分析出企业线损管理水平的高低, 以及统计线损率的准确性。 2 、将最佳线损率与理论线损率比较,可以分析出电网的运行是否经济,电网 的结构和布局是否合理。 3 、通过计算各种线损电量所占比重,可以为线损分析提供可靠的依据,查找 电网的薄弱环节,确定降损的主攻方向,从而采取针对性的措施,降低线损。 4 、根据理论线损计算的结果,可合理下达线损率考核指标,按线路或设备分 解指标,并进行考核。 5 、 理损计算是供电企业加强技术降损和基础管理的重要组成部分【6 】u o 【4 1 。 3 华芝邀力大学硕士学位论文 1 2j 2 e e 相关知识 1 2 1概述 j 2 e e ( j a v a 2p l a t f o r i l le n t e r p r i s ee d i t i o n ) 是s u n 公司提漱的多层( m u l t i - t i e r e d ) ,分 布式( d i s t r i b u t e d ) ,基于组件( c o m p o n e n t - b a s e ) 的企业级应用模型,它提供基于组件、 设计、开发、部署翻管理企业应用的解决方案球引。 应用管理信息系统的设计开发一般采用两层( ( c s ) 客户机服务器) 模式或 三层乃至多层架构设计开发。两层结构( ( c s ) 客户机服务器) 般由应用程序 和相应的数据库连接程序组成,服务器端软件一般是某种数据库系统。两层结构的 应用程序没有清楚地将商业逻辑和表达逻辑分开,导致了一系列问题的出现:如容 易破坏数据库的完整性;大量客户端难于管理;应用程序难于维护;对不同硬、软 件平台、不同网络环境的支持性麓。 j 2 e e 的出现跫为了克服传统c s 模式的弊病,迎合b s ( 浏览器服务器) 架构 的潮流,为应用j a v a 技术开发服务器端应用提供一个平台独立的、可移植的、多用 户的、安全的和基于标准的企业级平台,从丽简化企业应用的开发、管理和部署【l7 1 。 基于j 2 e e 的企业级应用系统不受任何特定操作系统、网络环境、硬件开发平 台的约束,应用系统可开发部署在异构的环境中。因此,只要符合j 2 e e 规范的系 统开发一次畏| 】可部署到各种操作系统平台和网络平台上。 j 2 e e 为搭建具有可伸缩性、灵活性、易维护性的企业应用管理信息系统提供了 良好的机制。j 2 e e 具有以下优势: 1 、高效的开发:j 2 e e 允许公司把一些通用的、繁琐的服务端任务交给中间件 供应商去完成。开发人员可以集中精力创建商业逻辑,相应地缩短了开发时间。 2 、持续性服务:让开发人员不用对数据访问逻辑进行编码就能编写应用程序, 能生成更轻巧,与数据库无关的应用程序,这种应用程序更易于开发与维护。 3 、支持异构环境:j 2 e e 能够开发部署在异构环境中的可移植程序。基于j 2 e e 的应用程序不依赖任何特定操作系统、中间件、硬件。因此,设计合理的基于j 2 e e 豹程序只需开发一次就可部署到各种平台。这在典型的异构企韭计算环境中是十分 关键的。 4 、可伸缩性:企业必须要选择一种能够提供极佳可伸缩性的服务器平台去满足 那些在他们系统上进行商业运作的大批新客户。基于j 2 e e 平台的应用程序可被部 署到各种操作系统上f 1 4 】【i s 】。 1 2 2j 2 e e 体系结构 j 2 e e 使用多层的分布式架构模型。模型盘组件组成,应用程序的逻辑根据功能 4 华北电力大学硕士学位论文 划分被封装在各组件中。如下图1 - 2 所示,j 2 e e 架构一般可划分为4 层:客户层、 w e b 应用层、企业组件层( 业务层) 、企业信息系统层【1 3 】。 : : 客户层; w e b 应用层 i 企业组件层i信息系统层 : : : 图1 2j 2 e e 体系结构图 一个j 2 e e 客户层软件可以是基于w e b 的,也可以是基于应用的。w e b 客户端由 w e b 应用层的w e b 组件动态生成w e b 页面,主要是h t m l 文件和x m l 文件,客户端只 需装有一个浏览器即可。基于应用程序的客户端,可以为用户展示更为丰富的人性 化的图形界面,如j a v aa w t s w i n g 开发的图形用户界面。w e b 客户端通过w e b 应用 层中的j s p s e r v l e t 进行通信,而应用程序客户端则可以跳过w e b 组件直接访问运 行在企业组件层的e n t e r p r i s ej a v ab e a n s 。 w e b 应用组件层提供的服务主要依赖于j s p 页面或s e r v l e t 。j s p 页面由h t m l 文件、j a v a 程序片段和j s p 标签构成,以s e r v l e t 的方式执行。s e r v l e t 是w e b 应 用开发的基础,它运行于服务器端的j 2 e e 容器中。具有很高的效率,能够动态加 载,动态地生成w e b 页面,s e r v l e t 擅长于流程控制和事物处理【l 6 1 。 企业组件层主要是负责处理企业的业务流,并且将相关的业务逻辑封装在 e n t e r p r is ej a v ab e a n 中。这一层提供了e j b 的开发、部署和运行时管理环境。e j b 架构定义了3 种e n t e r p r i s ej a v ab e a n 类型:会话b e a n 、实体b e a n 和消息驱动 b e a n 。企业组件层采用的主流服务器有w e b l o g i c 、j b o s s 等。 企业系统层的特点是有数据库系统的支持 i s l 。 5 华北电力大学硕士学位论文 1 2 3m v c 设计模式 模型一视图一控制( m o d e l - v i e w - c o n t r o l ,简称m v c ) 设计模式是目前最常见的 j 2 e e 应用所基于的体系结构,m v c 主要适用于交互式的w e b 应用。这种结构增加了 代码的复用率,减少数据表达、数据描述和应用操作的耦合度。同时也使得软件可 维护性、可修复性、可扩展性、灵活性以及封装性大大提高。 在m v c 架构中,模型( m o d e l ) 部分负责管理程序的业务数据,视图( v i e w ) 部分负责管理显示界面、控制器( c o n t r o l l e r ) 部分则负责与用户进行交互( 接收请 求和选择响应视图) ,功能模块之间的关系如下图卜3 所示。 图1 3m v c 组件的功能和关系图 m o d e l ( 模型) 模型层:负责表达和访问商业数据,执行商业逻辑和操作。在 模型层变化的时候,通知视图层并提供后者访问自身状态的能力,同时控制层也可 以访问其功能函数以完成相关的任务。 v i e w ( 视图) 表示逻辑层:负责显示模型层的内容。它从模型层取得数据并指 定这些数据如何被显示出来。在模型层变化的时候,它将自动更新。另外视图层也 会将用户的输入传送给控制器。 c o n t r o l l e r ( 控制器) 控制层:负责定义应用程序的行为。它可以分派用户的请 求并选择恰当的视图以用于显示,同时它也可以解释用户的输入并将它们映射为模 型层可执行的操作;在一个图形界面中,常见的用户输入包括点击按钮和菜单选择。 在w e b 应用中,它包括对w e b 层的h t t pg e t 和p o s t 的请求;控制层可以基于 用户的交互和模型层的操作结果来选择下一个可以显示的视图,一个应用程序通常 会基于一组相关功能设定一个控制层的模块【1 9 1 。 m v c 分层设计可以减少代码的重复度,并使应用程序维护起来更简单。同时由 于数据和商务逻辑的分开,在新的数据源加入和数据显示变化的时候,数据处理也 会变得更简单。 6 华北电力大学硕士学位论文 1 2 4j 2 e e 平台技术 j 2 e e 平台指定了支持多层企业级应用程序的技术。这些技术分为三种类型:组 件、服务、通信【m 】。 开发人员使用组件技术创建企业级应用程序的核心组成部分,也就是用户界面 和商务逻辑。j 2 e e 平台系统级服务支持组件技术,这种系统级的服务可以简化程序 设计,并允许定制组件以充分利用配置组件的环境中存在的各种资源。 因为大多数企业级应用程序需要访问现存的企业信息系统,所以j 2 e e 平台能 够支持可以访问数据库、事务、命名和目录以及消息接发服务的a p i 。j 2 e e 平台也 提供了客户与服务器、不同服务器拥有的协作对象之间通信的技术。 一、组件技术: 组件( c o m p o n e n t ) 是一个应用程序级的软件单元。j 2 e e 平台支持以下几种组件: j a v a b e a n s 、a p p l e t 、应用程序客户端、e j b 组件和w e b 组件。 所有j 2 e e 组件都需要一种叫做容器( c o n t a i n e r ) 的系统级实体的运行时支持。容 器可以为组件提供如生命周期、安全、部署以及线程之类的服务。 w e b 组件是对请求做出响应的软件实体,它通常为基于w e b 的应用程序生成用 户界面。j 2 e e 平台提供两种类型的w e b 组件:s e r v l e t 和j s p 页面【1 6 】 z7 1 。 1 、s e r v l e t :s e r v l e t 是一段能扩展w e b 服务器功能的程序。s e r v l e t 从客户端接 收请求,动态地产生响应( 可能会查询数据库来响应这一要求) ,然后发送一个包 含h t m l 或x m l 文档的响应给客户。 2 、j s p 技术:j s p 技术提供了一种可扩展的方法来为w e b 客户生成动态内容。 j s p 是一种基于文本的文档,它描述了如何处理请求以便产生一个响应。 二、 服务技术: j 2 e e 平台服务技术允许应用程序以一种统一的方式来访问多种服务。 1 、j d b c j d b ca p i 在j 2 e e 平台和多种表格式数据源之间建立与数据库无关的连接。 j d b c 技术允许应用程序组件提供者完成以下功能: ( 1 ) 完成对数据库服务器的连接和鉴别 ( 2 ) 管理事务 ( 3 ) 为了预处理和执行而将s q l 状态语句传送给数据库引擎 ( 4 ) 执行存储过程 ( 5 ) 检查和修改s e l e c t 语句得到的结果【1 5 】1 1 8 2 、j n d i j n d i ( j a v a 命名和目录接口) a p i 提供了命名和目录功能。它向应用程序提供 7 华北电力大学硕士学位论文 了能完成标准的目录操作的方法,如将属性和对象相关联以及通过属性查找对象。 三、 通信技术: 通信技术提供了客户和服务器之间以及不同服务器拥有的协作对象之间进行 通信的机制。j 2 e e 规范要求支持一下几种类型的通信技术: 1 、i n t e r n e t 协议 t c p i p p i p 协议之上的传输控制协议t c p 。这两种协议保证了数据流从一台主 机到另一台主机的可靠传输。 h t t p l 旺超文本传输协议,它用来从远程主机获取超文本对象。h t t p 消息包 含从客户机到服务器的请求和从服务器到客户机的响应。 s s l 3 p 安全套接字层,它是一种提供i n t e r n e t 上的保密功能的i n t e r n e t 协议。 这一协议允许客户一服务器应用程序能够以一种不会被窃听或篡改的方式进行通信。 对服务器会始终进行鉴别,而对客户机的鉴别则是选择性的【2 3 】。 2 、远程方法调用协议 r m i ( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) 远程方法调用是一组a p i ,它能使开发人员使用 j a v a 编程语言来构建分布式应用程序。r m i 使用j a v a 编程接口来定义远程对象以 将本地方法调用变为远程方法调用。 3 、 数据格式 定义了可以在组件之间交换的数据的类型。j 2 e e 平台支持以下数据格式: ( 1 ) h t m l3 2 :用柬定义i n t e r n e t 上能访问到的超文本文档标记语言。h t m l 使嵌入图像、声音、视频流、表单字段、对其他h t m l 文档的引用以及基本的文档 格式成为可能。 ( 2 )j a r 文件:一种平台无关的文件格式,它将多个文件集成到一个文件中。 类文件:在j a v a 虚拟机规范中指定的编译后的j a v a 文件格式。每个类文件包含一 个j a v a 语言类型( 类或接口) ,并且包含一个8 位字节数据流。 ( 3 ) x m l :这种基于文本的标记语言允许在x m l 文档中定义识别数据和文本 所需的标记。同h t m l 一样,x m l 靠标签来识别数据。但不同的是,x m l 标签描述数 据,而不是描述数据显示的格式【l 3 1 u $ l 。 1 3 线损管理系统 线损管理系统是以电力网的各种数据为基础,通过理论线损、统计线损的计算, 涉及线损管理的各个管理事务,在计算的基础上进行分析和比较,能够鉴定网络结 构和布局的合理性、运行是否经济,能够通过分析,找出电网的薄弱环节、采取有 效的降损措施【6 1 。 同时,线损管理系统应是一个计算准确和使用方便的系统。系统所采用的数学 8 华北电力大学硕士学位论文 模型除了能够提供足够的信息量之外,尚应具有足够的准确性,以使线损理论计算 结果具有足够的准确度,并使线损分析和考核建立在可靠的线损基础之上。用户能 够根据系统提供的菜单,有选择地进行数据输入、修改、检索、汇总,输出各种计 算、分析、统计、考核报表和图形,并对各种显示卡和打印机皆具有通用性。 1 3 1线损管理 所谓线损管理是电力企业赖以降低损失的诸种措施的综合,这些措施就是计量 完善、控制误差、零点抄表、分级考核、损失分析、理论计算、用电普查等【6 l 。 电力网电能损耗管理的综合性,其涉及面广、综合性强、管理难度大,牵扯的 部门多,必须运用科学的方法来管理电能损耗。线损管理需要从技术线损管理和管 理线损管理两方面入手。 线损管理的技术措施一般可分为建设措施和运行措施两部分【3 1 。建设措施主要 是指需要一定的投资,对供电系统的某些部分进行技术改造,采用建设措施的目的 是为了提高供电系统的输送能力或改善电压质量。而运行措施是指不需要投资或少 投资,对供电系统确定最经济合理的运行方式,以达到管理线损的目的,其措施主 要有:减少配电层次;提高配电设备健康水平;合理调整配电变压器台数、容量, 达到经济运行;准确确定负荷中心,调整线路布局,减少或避免超供电半径供电现 象;按经济电流密度选择供电线路路径;提高负荷的功率因数,尽量实现无功就地 平衡;合理调度,及时掌握有功和无功负荷潮流,做到经济运行【3 】 2 1 。 线损管理的管理措施主要是做好线损分线、分台区管理。由于配电网低压电网 结构复杂、客户数量较多、用电量大、各台区之间相互穿插供电、计量不全等原因, 容易造成线损管理职责不清,给线损的管理、考核与分析增加了难度,为了进一步 落实线损管理经济责任制,加快配电建设与改造,堵塞用户漏洞,减少管理线损, 预防客户窃电等,低压电网推行分线、分台区管理,可以从根本上改变以往的粗放 型管理,实现精细化管理。 1 3 2 线损管理系统的发展现状 国外配电网的建设水平比较高,电网的自动化程度也相对较高,在线损管理的 高级应用软件方面也比较成熟。目前的研究热点在于信息系统的集成化,线损管理 的自动化和智能化,侧重于线损的构成分析和降损措施智能化的分析。对于线损计 算,主要是对降损措施的研究以及一些新情况下的线损问题,例如如何降低线损为 目的进行的网络重构、无功优化、无功补偿,以及无功补偿后线损的计算【9 】。 近年来由于供电企业对线损的管理非常重视。线损管理也从单纯的理论线损计 算到线损管理系统以及与其它系统比如d m s ( 配电管理系统) 和e m s ( 能量管理 系统) 的集成。同时,g i s ( 地理信息系统) 在线损管理方面的应用,使得系统更 9 华欺电力大学磺士学位论文 加形象直观。 目前,电力部门常见的线损计算程序有:p s a s p ( 电力系统分析综合程序) 翻 华中电力集团研制的电网线损理论计算与分析系统。p s a s p 包括的内容非常全 面,其中的网络损耗分板模块虽然是针对输电网的,但是其数据输入的格式与计算 管理的方式都可以借鉴;华中电力集团的软件包括输电网网络损耗和配电网线路损 耗两部分,其中配网方面分为6 1 0 k v 配电网线损理论计算和0 4 k v 以下低压网采 溺台区损失率法和电匿损失率法。这款软件虽然计算范围缀广,但它不是建立在较 完备的配电信息平台的基础之上,数据查询、录入等主要还是数字、文本型的界面 流程,缺少与图形数据( 懿电气接线图) 酶结合。 1 4 论文主要工作 随着配电网自动化程度的不断提高,电力企业对线损管理系统新功能的需求曰 益增长,原有线损管理系统功能上的单一和系统兼容性、集成性差等不足显露无遗。 因此开发功链更加开放、结构更加灵活的配电网线损管理系统不但必要,而且具有 很重要的现实价值。 以往线损管理系统在架构设计、功能及使用上存在不足。软件粱构设计上:大 多采用c s 模式,这种结构存在分布功能弱、后期维护难、可扩展性差等不足。而 且,与其它系统如( e m s 、d m s 等) 无法进行有效的集成;系统功能上:主要侧重 于理论线损的计算而缺乏一些高效的线损管理功能;使用上:缺乏良好的用户交互 性和易操作性,缺少与图形数据的结合。这些不足限制了线损管理系统的应用和推 广。针对以上问题本课题通过对主流应用管理信息系统的深入研究,利用软件设计 面向对象思想和j 2 e e 技术,着眼系统的架构设计、功能构成,深入地进行分析研 究,设计开发结构灵活、功能开放、易于操作的配电网线损管理系统。本文主要开 展以下几方面的工作: 1 、对配电网线损管理系统的开发架构、系统功能构成、数据库设计等方面进 行深入分析研究,并提出设计方案。 2 、在系统架构设计上,着眼于系统的可扩展性和可集成性。通过对j 2 e e 的 m v c 模式、w e b 层框架s t r u t s 和持久层框架h i b e r n a t e 的研究分析,设计配电网线 损管理系统的开发架构和具体实现技术,并深入分析实现过程。 3 、在系统功能上,放实际情况出发,充分考虑业务需求稔易操作性。设计具 有绘图管理,图形拓扑图形分析、线损计算、线损统计分析、报表导出等实用功能 的系统。 4 、软件的设计充分考虑系统的安全保密性。 1 0 华北电力大学硕士学位论文 第二章配电网理论线损计算 理论线损计算是线损管理管理系统的核心内容,理论线损算法的先进性又决定 了理论线损计算的准确性。 理论线损包括变压器的铁损、铜损,输、配电线路中的损耗,电容器介质损耗 等,这部分损失与网络的构成、网络运行的技术状态、运行方式、电气设备的质量 等有关,因此,它可以通过技术措施予以降低【4 】【5 1 。 2 1 配网理论线损计算原理 l o k v ( 6 k v ) 的理论线损计算所用到的公式是鲋= 3 r ,i 2 d t 1 0 _ 3 ,显见这里只涉及 求解电阻r 、电流i 的问题。当电阻、电流求得,按时间积分,损耗即得。其计算 原理图如下图2 1 所示。 图2 - 1 理论线损计算原理图 求电流可以使用“均方根电流法 、“平均电流法”和“最大电流法”。求等 值电阻要根据是否已知电量可选择用“电量求阻法或“容量求阻法 。 理论线损计算需要大量的基础数据和复杂的数学模型,但计算步骤大致可通过 以下三步来操作: 1 、对各线路的线路参数、线路结构和用户分布等信息进行直观维护。 2 、用电量法求各线路的线路等值电阻和配变等值电阻。 3 、求电流并求各线路的理论线损。 1 1 华北电力大学硕士学位论文 2 2 等值电阻法求电阻 一、 电量求阻法 配电网一般情况下为开式网结构。如下图2 2 为例,下面结合电气接线示意图 介绍理论线损的计算过程。 图2 2 单电源开式网电气接线示意图 a l 已知各支路电流为、1 21 3 l 时,得到线路理论线损如下: m - - - 3 x ( i 勰+ 霹是+ 露忍+ + 足弦1c r 3 ( 枷彬 ( 2 1 ) 因为各分文线路一股小装设电流汞,支线路电流尤法得剑,但1 段砹线路各处电 压、c o s 缈相等,则得到如下关系: 丢2 专;寺= 套;寺2 专寺2 毒 2 , t彳哇彳哇彳,彳 眠厶= 毒驴毒铲毒曩一2 毒, 3 ) 其中 a 3 = 4 + 彳2 7 彳2 彳52 彳3 + 么42 彳l + 彳2 + a 4 ( 2 4 ) 将以上这些关系代入式( 2 1 ) 中,则有; 址喳唼姚+ 秀衄+ 哮煺+ 叶哮煅m 1 旷。,5 , 这时,可以设定一个参数r 出,使 华北电力大学硕士学位论文 心= ( 丢 2 r + ( 乏 2 r :+ + ( 乏) 2 r ( 2 - 6 ) 则 鲋2 哇啦1 矿国 ( 2 7 ) 此时,将r 出称为线路的等值电阻。相当于电网中所有的损耗都是等值电阻r 出一 个虚拟的元件给损耗掉的。 一般情况下,各点电量4 、彳:、么,、彳。等是可以测到的,所以等值电阻尺出也 就可以算出来了。 运用同样的方法也可以得出变压器绕阻的等值电阻。 利用l = 争i ,即用各变压器电量近似得到各支路的电流,最终求得等值电 以 阻的方法,我们称之为电量求阻法。 此法必须知道线路末端变压器的电量,用“电量求阻法”来求等值电阻。然后 用线路首端电量、以及设定的k 系数来求电流。当线路首端电量是月电量时,求出 的线损电量是月结果;若为日电量,则为日结果。由于线路有功供电量和无功供电 量均取值于电能表,因此,此种方法不仅简便易行,而且精度较高,所以其适用于 农村电网的理论线损计算,是现行常用的新方法。 二、 容量求阻法 另外,在实际情况中电量有时候是得不到的,还可以用变压器容量来代替上式 中的电量,即i 。= 挚毛,此时,等值电阻r 出就为: o 艺 心= 妻) 2 蜀+ 妻 2 慢+ + ( 妾) 2 乜 c2 8 ) 这种用变压器容量近似得到各支路电流,最终求得等值电阻的方法,称之为容 量求阻法。 因为线路末端变压器电量未知,等值电阻只能用“容量求阻法”来计算,故此 种计算线损的方法称为容量法。此种计算方法不需采集线路末端变压器的电量,为 一种近似估算法。 2 。3 引入k 系数求电流 如果已知线路的等值电阻,如开始所述的,那么线路的理论线损就为: 4 = 3 r i i 2 d t x lo d ( k w 。办) ( 2 9 ) 如果积分以小时为单位,则有: 1 3 华北电力大学硕士学位论文 4 = 3 r ( i ;+ j ;+ 巧+ + j 刍) x l o ( k w j j l ) 但2 4 小时电流是不容易得到的,设定一个参数k , 厅疆丽 令其龇肛苦= 考一 其中, 乃为2 4 点均方根电流, 。= 蔓二学 如为2 4 点平均电流, ( 2 - 1 0 ) ( 2 - 1 1 ) ( 2 - 1 2 ) 铲生学( 2 - 1 3 ) 然后再把参数k 的值代入( 2 1 0 ) 中,就得到: a a = 3 r k 2 2x l o _ ( k w ) ( 2 一1 4 ) 平均电流的平方可以用有功、无功、电压来表示: ,2彳;+ 鬈 1 面一弋f ( 2 1 5 ) 因此: 鲋:3 心。k 2 笔l o 。3 ( 咖忌) ( 2 1 6 ) u 西 式( 2 1 5 ) 中,线路首端的有功、无功、线路运行平均电压等,都是很容易得 到的数值;k 系数是一个大于或等于1 的一个经验值;r 出前面已经求出,有了这几 个值,就可以较为精确的得到线路的理论线损了。 k 系数实际上反映了负荷曲线的变化特点,所以又称为“线路负荷曲线特征系 数”。如果负荷2 4 小时保持恒定,则k - - i ;如果负荷有变化,露大于1 ,负荷变化 越大,k 值就越大,相应的线路损耗也就越大。 1 4 华北电力大学硕士学位论文 第三章系统架构设计 3 1s t r u t s 框架分析研究 3 1 1s t r u t s 概述 s t r u t s 框架是a p a c h e 软件基金下j a k a r t a 项目的一部分,其核心是一个m v c 风 格的控制器。它是现今w e b 开发技术中运用最为广泛的开源框架技术。s t r u t s 框架 具有组件模块化,功能灵活和代码复用等优点【l 9 1 。 在前面章节对j 2 e e 的m v c ( 模型一视图一控制器) 设计模式作了简要介绍。 m v c 是j 2 e e 常用的设计模式,这种模式减弱了业务逻辑接口和数据接口之间的耦 合。同时,让视图层更富于变化。s t r u t s 是m v c 的一种实现,它继承了m v c 的各 项特性,并根据j 2 e e 的特点,做了相应的变化与扩展【2 们。 控制:有一个x m l 文件s t r u t s c o n f i g x m l ,与之相关联的是控制器,在s t r u t s 中,承担m v c 中控制器角色的是a c t i o n s e r v l e t ,它是一个通用的控制组件,这个 控制组件提供了处理所有发送到s t r u t s 的h t t p 请求的入口点。它截取和分发这些 请求到相应的动作类( 这些动作类都是a c t i o n 类的子类) 。另外控制组件也负责用 相应的请求参数填充a c t i o nf o r m ( 通常称之为f o r m ) ,并传给动作类( 通常称之为 a c t i o n ) 。动作类实现核心商业逻辑,它可以访问j a v ab e a n 或调用e j b 。最后动作 类把控制权传给后续的j s p 文件,后者生成视图。所有这些控制逻辑利用

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