（控制理论与控制工程专业论文）大型企业动力厂调度与变电运行管理系统的开发.pdf

南昌大学工学硕士学位论文 摘要 网络技术已被广泛应用于工业领域的今天，一些已经建立了s c a d a 系统的 大型企业动力厂，迫切需要建立一套基于网络技术的调度与变电运行管理系统， 以便充分利用s c a d a 系统的数据，改善效率低下的管理手段，从而提高企业电 网的生产、安全管理水平。 论文较全面地描述了大型企业动力厂电网调度与变电运行管理系统的开发 过程。介绍了调度与变电运行管理系统的研究现状和该系统开发过程所涉及的理 论基础、技术及相关规范。 论文首先讨论了系统的业务模型，在阐述业务模型的基础上，采用统一建模 语言( u m l ) 对系统进行需求分析和系统分析设计。采用用例( 图) 描述了系统的大 部分的需求。在此基础上，较详细地描述了系统的动态行为模型、静态结构模型、 数据库的设计。 论文讨论了系统的运行模式、开发平台及其选择：详细地讨论了数据库编程 并给出了相关的源代码；详细地讨论了s c a d a 系统( 组态王) 与数据库的软件接口 编程，在实现组态王向用户数据库系统传输大量数据的编程中，巧妙地解决了原 编程效率低的问题。同时详细地讨论了系统所面对的安全问题并给出应对措施。 。论文介绍了该系统的功能模块，并给出了一些所开发的界面图。 论文最后结合专家系统理论和面向对象技术详细地阐述述了基于图形操作 界面的操作票专家系统的设计过程。 本课题的研究成果正应用于江西铜业公司德兴铜矿动力厂，并取得了满意的 效果。 关键字： 企业电力网、s c a d a 、调度与变电运行管理系统、u m l 、专家系统 南昌大学工学硕士学位论文 a b s t r a c t t o d a y , 血en e t w o r kt e c h n o l o g yh a sa l r e a d yw i d e l yu s e di ni n d u s t r i a lf i e l d s o m e p o w e rf a c t o r i e so fl a r g e s c a l ee n t e r p r i s et h a th a sa l r e a d ys e tu ps c a d as y s t e m ，n e e d s e t t i n gu pt oas e to fd i s p a t c ha n de l e c t r i ct r a n s f o r i l lm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e do n n e t w o r kt e c h n o l o g yu r g e n t l ni no r d e rt of u l l yu t i l i z et h ed a t ao fs c a d as y s t e m ， i m p r o v et h ee f f i c i e n c yo fm a n a g e m e n ta n di m p r o v et h em a n a g e m e n tl e v e lo ft h e p r o d u c t i o na n ds e c u r i t yi nt h ep o w e rn e t w o r ko fe n t e r p r i s e s t h et h e s i sf r o ma 1 1 k i n d so fa n g l ei n t r o d u c e s t h ed e v e l o p m e n tc o u r s eo ft h e d i s p a t c ha n de l e c t r i ct r a n s f o r l t tm a n a g e m e n ts y s t e mo fp o w e rn e t w o r ki nl a r g e s c a l e e n t e r p r i s e ，a n dd e v e l o p m e n to ft h ed i s p a t c ha n de l e c t r i c t l a n s f o r l nm a n a g e m e n t s y s t e m a n dt h e o r e t i c a lf o u n d a t i o n ，t e c h n o l o g ya n dr e l e v a n tn o r m si n v o l v e di nt h e d e v e l o pc o u r s eo ft h i ss y s t e mw a si n t r o d u c e d f i r s t t h es y s t e mb u s i n e s sm o d e lw a sd i s c u s s e di nt h et h e s i s b a s e do nt h i sm o d e l ， u s et h eu n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ( u m l ) t oc a r t yo nd e m a n da n a l y s i s ，n e t w o r k a n a l y s i sa n dd e s i g n t h ed e m a n da n a l y s i su s e s t h ee x a m p l e ( f i g ) d e s c r i b i n g i n s y s t e ma n a l y s i sa n dd e s i g n ，t h ed y n a m i cb e h a v i o rm o d e lo ft h es y s t e m ，t h ed e s i g n so f s t a t i cs t r u c t u r em o d e l ，d a t a b a s ew e r ed e s c r i b e di nd e t a i l t h et h e s i sd i s c u s s e st h es y s t e mo p e r a t i o n a lm o d e d e v e l o pp l a t f o r i na n dh o wt o c h o o s et h e r a ；a n dd i s c u s s e st h ed a t a b a s ep r o g r a m m i n gi nd e t a i l sa n dp r o v i d e st h e s o u r c ec o d e ；t h ei n t e r f a c ed e s i g n i n go fs c a d as y s t e ma n dt h ed a t a b a s ew a s d i s c u s s e di nd e t a i l s a n di nt h ep r o g r a m m i n gc o u r s eo fal a r g en u m b e ro fd a t a t r a n s m i s s i o nb e t w e e nk i n g v i e wa n du s e rd a t a b a s es y s t e m i l ep r o b l e mt h a ti o w e f f i c i e n c yo fp r o g r a mw a ss o l v e d t h eq u e s t i o no fs e c u r i t yt h a tt h es y s t e mf a c e sw a s d i s c u s s e da n dt h em e a s u r e sw e r ep r o v i d e d i nt h et h e s i st h ef u n c t i o nm o d u l eo ft h es y s t e mw e r ei n t r o d u c e d ，a n ds o m e d e v e l o p e di n t e r f a c e sw e r ep r o v i d e d a tl a s t ，c o m b i n i n gt h et h e o r yo fe x p e r ts y s t e ma n do b j e c t - o r i e n t e dt e c h n o l o g y , t h ed e v e l o pc o u r s eo ft h ee x p e r ts y s t e mo no p e r a t i o nt i c k e tb a s e do nt h eg m p h i c a l i n t e r f a c e sw a sd i s c u s s e di f ld e t a i l s t h es y s t e mh a sb e e na p p l i e dt ot h ed e x i n gc o p p e rm i n ep o w e rf a c t o r yo fj i a n g x i c o p p e rc o r p o r a t i o na n dm a d eas a t i s f i e da c h i e v e m e n t t h es y s t e mh a sb e e na p p l i e dt ot h ed e x i n gc o p p e rm i n ep o w e rf a c t o r yo fj i a n g x i c o p p e rc o r p o r a t i o na n dm a d eas a t i s f i e da c h i e v e m e n t k e y w o r d ：t h ep o w e rn e t w o r k so f e n t e r p r i s e ，s c a d a ，d i s p a t c ha n de l e c t r i ct r a n s f o r m m a n a g e m e n ts y s t e m ，u m l ，e x p e r ts y s t e m 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南昌土学或其他教育机 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谢意。 学位论文作者签名：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 壹墨叁鲎有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权南昌大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 豸 导师签名 签字日期：钐一6 年月r 阳 签字日期： 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 秒嘲儿 7 彤年 ) 月p 日 电话： 邮编： 南昌大学工学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 课题来源与意义 本课题来源于江西省工业重点攻关课题大型企业电力信息管理与智能监控 及故障诊断系统。课题成果的示范应用单位为江西铜业公司德兴铜矿。大型企 业电力信息管理与智能监控及故障诊断系统分为调度与运行管理系统、变电站 输电线路管理系统、故障诊断系统等三个子系统，论文作者承担“调度与变电运 行管理系统”子系统的开发。 德兴铜矿是江西铜业公司的直属企业，其动力厂有一座2 2 0 干伏变电站、一 座ll o 干伏变电站、十六座3 5 千伏变电站。矿山供电网络负载点多，分布面广。 2 0 0 0 2 0 0 2 年期间在南昌有色冶金设计研究院的技术支持下，变电站成功地 实施了自动化改造，建立了较完善的s c a d a ( s u p e r v i s o r yc o n t r o la n dd a t a a c q u i s i t i o n ) 系统，其监控水平在国内有色矿山企业处于领先地位，且已有专用 的通讯机，可以与外部网连接。 但其动力厂采用常规的管理方法和手段对供、配电过程进行监视、控制及管 理。其s c a d a 系统上传的数据，只有调度中心才能够查看和处理这些数据。而各 个变电站只能通过人工抄写得到自己变电站的数据。所有的静态数据、报表分散 在各个变电站，调度中心如果想查看各个变电站的设备信息、报表等，只能通过 电话联系由专人传送，导致部门之间的信息难以及时处理、准确收集及快速传递。 由于动力厂的大部分工作需要调度中心和变电站等部门的协调配合，造成现有管 理方式的低效率。最典型的如检修工作票，其工作票的申请、批答、执行基本上 都是传统的工作票管理模式逐级手工批复。一张工作票，在相关人员手中传来 传去，导致效率低、容易出错，且由于打印出的工作票不易保存，容易造成数据 的丢失，也不利于统计工作，相关领导部门也只能通过电话等方式向调度人员了 解系统的运行情况，这种传统的管理方式是造成工作效率低的主要原因。由此可 见，在动力厂s c a d a 系统上开发一个基于网络技术的调度与变电运行管理信息系 统，改变现有的管理手段，提高管理效率与水平，是完全适时必要的。 1 2 变电运行管理系统的研究现状 为了适应电力系统可靠性、安全性、经济性要求，发达国家在8 0 年代末兴 起了研究变电运行管理系统的热潮，而我国在这方面的研究工作起步较晚。当前 南昌大学工学硕士学位论文 电网的发展，无论是对变电站自身功能，还是对变电站运行信息管理等方面都提 出了更高的要求。近年来，电网及变电站的自动化水平有了大幅度提高，一些变 电站甚至实现了少人或无人值守，然而变电站运行管理水平仍远远滞后于电力事 业高速发展的需要，基本还停留在传统的模式上。手工填写的变电站运行日志、 设备台帐及履历卡、设备试验报告、各类运行报表等，都是供电企业普遍采用的 管理模式，与变电站运行管理相关的软件很少。这种现象与电力事业的快速发展 显得很不协调。如何使变电站的运行管理水平与当今日新月异的电力系统自动化 的发展相适应，己成为摆在我们面前的一个重要课题。 国内某些地区的供电企业已建立了全局管理信息系统，其中含有生产管理子 系统。但多数生产管理子系统未将变电站的日常工作纳入其中，未能从基本班组 工作入手，并且没有实现变电站远程数据库的连接。因此与现场实际工作有一定 差距，不能充分发挥计算机自动化管理的作用。工作人员使用这些生产管理子系 统的一般的做法是：变电站运行人员先将各种运行信息数据手工记录在表格上， 然后定期以报表的形式上报变电工区或局内相关的技术管理部门，再由技术管理 人员将上报来的各种表格数据录入计算机，以供企业各种统计、分析与查询。显 然，这种工作方式既不能减轻变电站运行人员的工作负担，也不能减轻生产管理 部门技术管理人员的工作负担。此外，这种管理信息系统的数据不全。实时性也 较差，难以满足电力系统现代化管理的需求。 目前我国许多公司已开发了多种变电运行管理系统：比如江西省泰豪公司的 c m i d s 、北京许继电气有限公司的p o w e r i n f o ，西安菲特公司的倒闸操作票管理 系统。但这些系统都不是很完整，前两者采用b s 模式，主要是对数据信息进行 查询、处理，缺少自动开票；后者采用c s 模式，是纯粹的自动开票，缺少完整 的信息处理。 1 3 国内外关于操作票的研究现状 1 3 1 国外关于操作票的研究 从国外关于电气操作票的研究情况来看 7 0 - 7 4 i ，他们所考虑的问题比较简单。 研究较早的操作票专家系统有日本t a k a s h ia b e 等人开发的v i r g o 专家系统。它 采用知识描述语言k d l 实现，操作任务仅限于4 种：停电、送电操作、并列和单 独运行：涉及的电气设备类型限于3 种：母线、线路、变压器，且形成的操作票 中不涉及保护压板的投停及安全自动装置的运行管理。 1 3 2 国内关于操作票的研究 国内自8 0 年代后期以来，一些高校及科研院所先后开展了有关操作票方面 南昌大学工学硕士学位论文 的研究工作，并开发了针对某一具体发电厂或变电站的微机生成操作票系统。这 些系统都己投入到实际的电力生产管理中，它们的有效性也正逐步为许多运行人 员所认可。从发表的论文及在现场运行的情况看，它们有的采用专家系统的设计 思想来实现，有的是基于传统程序的设计方法来实现，各有优点，对微机生成操 作票系统的应用与推广起到了积极的作用。国内现有的操作票专家系统大致可分 为7 类：查询开票方式、基于产生式系统方式、子程序模块方式、图形校核开票 方式、基于图论搜索方式、基于开关控制逻辑方式和面向对象的方式。 ( 1 ) 查询开票方式1 2 1 1 这类专家系统把现场的典型票以数据库形式存放。包含可以对数据库内容进 行管理的维护平台，能对操作任务分类存储、检索、输出。每个操作任务的操作 内容以整张票的方式用文本形式进行存储，操作人员通过选择分类检索方法，调 出相应的历史票并对其进行编辑、修改，从而生成相应的操作票内容。这种开票 方式与现场的手工开票方式相似，操作简单，运行人员容易掌握。数据库用户平 台可以开发得很友好，对于历史票面的编辑功能很强大，使用方便，而且开发费 用低，周期短。但是这种系统没有推理过程无法识别所存储的文本的操作内容 是否正确，不具有智能性和通用性。 ( 2 ) 基于产生式系统方式 2 2 1 这类专家系统一般利用p r o l o g 、l i s p 和b a s i c 语言来实现。该类系统的内 核由数据库、知识库、推理机3 大部分组成，用产生式规则作为知识的表示方式。 数据库存放发电厂、变电站的主接线形式及所涉及的相关设备与电气名称、事实 语句以及推理过程中产生的中间结果；知识库存放电气操作知识规则及一个控制 推理的元知识：推理机依据对知识规则的分类与管理，完成与目标任务的匹配 在求解空间中搜索出一个满足目标解的途径。 ( 3 ) 子程序模块方式1 2 3 1 这类系统通过对应用对象进行仔细分析，采用编制一段程序的方法来实现各 类操作任务的生成。整个系统由多个子程序构成，每个子程序对应一个操作任务， 根据用户选择的任务不同，运行相应的程序段。有的系统也根据问题求解的需要 编制了不同的模块来实现不同的推理机，如变压器操作推理机、母线操作推理机、 开关操作推理机等。这类系统推理机跟踪电网运行状态的能力取决于实际考虑问 题的完善程度。由于该系统用程序方法实现内容的生成，用户无法进行维护，因 此不能适应变化现场的要求，影响了现场的使用：移植到其它应用对象的工作量 大，通用性较差。 ( 4 ) 图形校核开票方式【2 4 1 南昌大学工学硕士学位论文 此类系统开发出一种逼真的图形化的用户界面，用户通过用鼠标点取相应的 电气元件来完成开票过程，每点取一个元件即可自动生成一条相应的操作指令。 在某一操作步骤，如果用户点取元件的顺序违反了操作安全规程，则系统自动报 警，提示操作人员所犯的错误，而不生成这条错误的指令。这种系统具有极好的 用户界面，其操作界面模拟电力系统的一、二次接线图，图形功能强大，具备直 观、逼真的操作效果。它有较好的校核功能，适合于现场培训调度人员，是一种 应用广泛的模拟培训系统。 ( 5 ) 基于图论搜索方式l ”1 此类系统以网络图论为理论基础，用节点代表元件。而把元件之间的电气接 线作为支路来形成网络的拓扑结构图，用邻接矩阵来描述网络的拓扑结构，再用 搜索邻接矩阵的方法形成操作票。该方法的成功在于将拓扑和推理结合起来，并 取得了一定的应用经验，但是这种存取方法使得关联矩阵中存在大量零元素，不 仅浪费存储资源，而且使操作路径搜索的效率也受到影响。还有就是单纯利用拓 扑图形描述，不能全面表达操作内容。 ( 6 ) 基于开关控制逻辑方式 2 s - 2 8 1 此类系统的开发者认为：操作票自动生成系统就是根据操作任务来实现将电 气设备由一种运行状态向另一种运行状态转换的计算机求解系统。状态转换需经 过一系列的倒闸操作完成。倒闸操作实质上是一个逻辑式顺序控制问题每个元件 的操作必须遵循操作规则，而倒闸操作规则可用开关控制逻辑表示。这种系统为 操作票专家系统的研究在规则表示和推理机的实现方面提供了一种新的思路，这 是理论研究中的一大进步。但对于较大的系统，电气设备较多，运用这种方法要 考虑的情况复杂，程序实现有一定的困难。另外，对于每一项操作任务，都需要 用户输入系统的初始状态和目标状态，既加重了现场操作人员的负担，又缺乏智 能性。 ( 7 ) 面向对象的方式【2 9 1 此类系统由于运用面向对象技术的不同可分为用于开发图形编辑界面和用 于专家系统的知识表示两种。用于开发图形编辑界面的系统做法是把系统一次接 线图中的所有电气组件分别抽象成各个类，从图形学的角度出发，在各个类中定 义了与作图有关的属性和成员函数。用于专家系统的知识表示的系统中知识表示 和推理机也用到了面向对象技术。它把变电站中所有的一次设备按类分别抽象成 了各种类。如母线抽象成b u s 类，开关抽象成b r e a k e r 类，再找出母线、开关等 各个类的共同属性，如所属变电站名称、电压等级、编号等，从而抽象出了这些 类的基类，称为元件e l e m e n t 类。由于开关的种类不同，又可从开关类中派生出 南昌大学工学硕士学位论文 线路开关、旁路开关和变压器开关3 个子类。变压器再派生为两卷变压器和三卷 变压器等。这种系统使得图形编辑界面的开发更为高效、灵活和简便。 1 4 本文的主要工作及结构 1 4 1 本文主要研究的工作 本文针对德兴铜矿动力厂传统管理模式中存在的各种问题，进行分析研究， 并利用动力厂现有的局域网，开发一套基于c s 运行模式的调度与变电运行管理 系统。主要工作如下： ( i ) 采用u m l 建模技术，实现本系统的需求分析和系统分析与设计。 ( 2 ) 实现s c a d a 系统( 组态王) 和本系统的数据通信。 ( 3 ) 完成数据库设计和软件编程。 ( 4 ) 采用专家系统进行设计调度管理的操作票模块。 1 4 2 本文结构 本文共分六章：第1 章主要介绍了该课题来源及意义：第2 章介绍系统开发 过程所涉及的理论基础，技术及相关规范；第3 章项目需求分析；第4 章系统分 析与设计：第5 章系统实现与功能模块；第6 章操作票专家系统设计。 南昌大学工学顾士学位论文 第2 章理论、技术及相关规范 本章主要介绍了调度与设备管理系统开发过程中所设计的规范及理论知识， 包括电力系统规范及操作票管理、u m l 统一建模语言、专家系统技术。 2 - 1 电力系统规范及操作票管理 2 1 1 电力系统规范 电力系统是个严谨的系统，任何操作都要依照各种规范条例来进行的。根据 电力系统的变电站管理规范( 试行) ，变电站管理主要包括岗位职责、安全管 理、运行管理、设备管理、技术资料管理等内容。 ( 1 ) 岗位职责 岗位职责实际上就是工作人员所处在特定岗位上的责任和权力。 ( 2 ) 安全管理 安全管理主要解决的是变电站中关于人员、设备以及操作等安全问题：具体 内容主要有操作票、工作票、消防保卫、防误闭锁、安全器具、防小动物、防危 险用品、安全活动记录等等。 ( 3 ) 设备管理 设备管理是关于设备方面的管理，主要有设备台帐、设备定级、设备检修、 设备缺陷、设备测温、设备试验、设备状态分析等管理。这是变电站昂为重要的 管理。 ( 4 ) 运行管理 运行管理主要是完成变电站日常管理工作和交接班工作。其中一个最重要的 部分就是运行日志：运行日志是变电站日常工作的流水帐作业，它也是变电站生 产运行基础数据的一个重要来源。变电站运行人员每日要在运行日志中记录当日 的运行方式，并随时记录变电站发生的各类事项。 其交接班内容就是当天的运 行日志和当班未完成的工作。 ( 5 ) 技术资料管理 技术资料管理主要是指变电站各种设备的技术资料、变电站图纸技术资料、 设备台帐等等。变电站应具备的技术资料有变电站设备说明书、交接( 验收) 报告、 设备修试报告、一次系统模拟图等等；变电站图纸技术资料有变电站一次设备的 布线图、二次设备的布线图、直流系统图、消防设施布置图等等。 6 南昌大学工学硕士学位论文 ( 6 ) 报表管理 报表管理主要包括各种类型的报表，包括断路器月跳闸统计表，设备缺陷月 统计表，设备检修月统计表、设备测温月统计表等等。 ( 7 ) 班组管理 班组管理主要是对变电站工作人员的基本资料和权限进行管理( 这也是岗位 职责内容) 以及班组活动等方面的记录管理。 本系统开发中涉及的其他规范 6 1 - 6 8 有： 电业安全工作规程( 发电厂及变电所电气部分) 电力变压器运行规程 电气事故处理规程 电力设备预防性试验规程 现场检修维护规程( 换流站) 电业生产事故调查规程 电力调度规程 所限篇幅，介绍略。 2 1 2 操作票管理 倒闸操作是指电气设备或电力系统根据倒闸操作票执行的由一种运行状态 变换到另一种运行状态，由一种运行方式转变为另一种运行方式时所进行的一系 列的有序操作。 f 2 1 2 1 倒闸操作的基本原则6 7 1 倒闸操作应由两人进行，一人监护、一人操作。单人值班的变电站可由 一人操作。 除事故处理、拉合断路器( 开关) 的单一操作、拉开接地刀闸或全站仅有 的一组接地线外的倒闸操作，均应使用操作票。事故处理的善后操作应 使用操作票。 变电站倒闸操作票使用前应统一编号，每个变电站( 集控站) 在一个年度 内不得使用重复号，操作票应按编号顺序使用。 操作票应根据值班调度员( 或值班负责人) 下达的操作命令( 操作计划和 操作预令及检修单位的工作票内容) 填写。调度下达操作命令( 操作计划) 时，必须使用双重名称( 设备名称和编号) ，同时必须录音，变电站要由 有接令权的值班人员受令认真进行复诵，并将接受的操作命令( 操作计 划) 及时记录在运行日志中。 开关的双重编号( 设备名称和编号) 只可用于“操作任务”栏，“操作项目” 南昌大学工学硕士学位论文 栏只写编号可不写设备名称。 操作票填写完后，要进行模拟操作，正确后，方可到现场进行操作。 操作票在执行中不得颠倒顺序，也不能增减步骤、跳步、隔步，如需改 变应重新填写操作票。 在操作中每执行完一个操作项后，应在该项前面“执行”栏内划执行勾 “”。整个操作任务完成后，在操作票上加盖“已执行”章。 执行后的操作票应按值移交，复查人将复查情况记入“备注”栏并签名， 每月由专人进行整理收存。 若一个操作任务连续使用几页操作票，则在前一页“备注”栏内写“接 下页”，在后一页的“操作任务”栏内写“接上页”，也可以写页的编号。 操作票因故作废应在“操作任务”栏内盖“作废”章，若一个任务使用 几页操作票均作废，则应在作废各页均盖“作废”章，并在作废操作票 页“备注”栏内注明作废原因，当作废页数较多且作废原因注明内容较 多时，可自第二张作废页开始只在“备注”栏中注明“作废原因同上页”。 在操作票执行过程中因故中断操作，应在“备注”栏内注明中断原因。 若此任务还有几页未操作的票，则应在未执行的各页“操作任务”栏盖 “作废”章。 “操作任务”栏写满后，继续在“操作项目”栏内填写，任务写完后， 空一行再写操作步骤。 断路器( 开关) 、隔离开关( 刀闸) 、接地刀闸、接地线、压板、切换把手、 保护直流、操作直流、信号直流、电流回路切换连片( 每组连片) 等均应 视为独立的操作对象，填写操作票时不允许并项，应列单独的操作项。 填写操作票中的检查项目( 填写操作票时要单列一项) ： 拉、合隔离开关( 刀闸) 前，检查相关断路器( 开关) 在分闸位置。 在操作中拉开、合上断路器( 开关) 后检查断路器的实际分合位置。 拉、合隔离开关( 刀闸) 或拆地线后的检查项目。 并、解列操作 包括变压器并、解列，旁路断路器( 开关) 带路操作时并、 解列等 ，检查负荷分配( 检查三相电流平衡) ，并记录实际电流值；母 线电压互感器送电后，检查母线电压表指示正确( 有表计时) 。 设备检修后合闸送电前，检查待送电范围内的接地刀闸确已拉开或接 地线确已拆除。 倒闸操作术语及要求。各电网省公司应对倒闸操作术语做统一规定。 填写操作票严禁并项( 如验电、装设接地线不得合在一起) 、添项及用勾 南昌大学工学硕士学位论文 划的方法颠倒操作顺序。 操作票填写要字迹工整、清楚，不得任意涂改。 手工填写的操作票应统一印刷，未填写的操作票应预先统一编号。 对使用计算机生成操作票，各单位应制订相应的管理制度并严格执行。 2 1 2 2 倒闸操作的调度术语 在电网中运行的一次设备有四类状态：运行、热备用、冷备用、检修等。二 次设备有3 类状态：投入、解除、停用。二次设备的操作取决于相应的一次设备 的操作，即“二次跟着一次走”。 ( 1 ) 一次设备的调度术语 一次设备按其工作状态的主从变化可分为两大类。开关、刀闸、接地刀闸等 为一类；其分、合引起设备状态的变化，对应关系如表2 1 。而变压器、线路、 母线等为另一类，其状态的变化是由开关、刀闸、接地刀闸的分、舍引起的。 表21一次设备状态变化及对应调度术语 实际操作调度术语实际操作调度术语 拉开关转热备用拉接地刀闸转冷备用 拉刀闸 转冷备用 合刀闸转热备用 合接地刀闸转检修 合开关转运行 ( 2 ) 二次设备的调度术语 对于二次设备的操作有两项内容：改变保护的状态和改变保护的定值。线路 保护、主变保护、母线保护均有三类状态，如表2 2 。只要保护人员为一次方式 改变输入所配置的保护数值变化，就可对应生成一条调度术语。 表2 2 二次设备保护状态及调度术语 调度术语实际操作 投入xx 保护投入保护压板 解除xx 保护解除保护压板 停用x 保护停用保护电源 2 2 u 肌介绍 统一建模语言( u m l ) 是一个通用的可视化建模语言，用于对软件进行描述、 可视化处理，并构造和建立软件系统制品的文档。它记录了对必须构造的系统的 决定和理解，可用于对系统的理解、设计、浏览、配置、维护和信息控制。u t 4 l 适用于各种软件开发方法、软件生命周期的各个阶段、各种应用领域以及各种开 发工具，u m l 是一种总结了以往建模技术的经验并吸收当今优秀成果的标准建模 9 南昌大学工学硕士学位论文 方法。 u m l 描述了一个系统的静态结构和动态行为。静态结构定义了系统中的重要 对象的属性和操作以及这些对象之间的相互关系。动态行为定义了对象的时间特 性和对象为完成目标而相互进行通信的机制。从不同但相互联系的角度对系统建 立的模型可用于不同的目的。 2 2 1i 叽视图 u m l 中的各种组件和概念之间没有明显的划分界限，但为方便起见，我们用 视图来划分这些概念和组件。见表2 3 4 1 1 ： 表2 3u m l 视图 主要的域视图图主要概念 静态视图 类图 类、关联、泛化、依赖关系、实现、接口 结构用例视图 用例图 用例、参与者、关联、扩展、包括、用例泛化 模型 实现视图 构件图 构件、接口、依赖关系、实现 部署视图部署图节点、构件、依赖关系、位置 状态机视图状态机图状态、事件、转换、动作、 动态活动视图活动图状态、活动、完成转换、分叉、结合 模型顺序图交互、对象、消息、激活 交互视图 协作图协作、交互、协作角色、消息 模型管理模型管理视图类图报、子系统、模型 可扩展性所有所有约束、构造型、标记值 由于u m l 是个非常庞大的系统，它几乎无所不能，在项目的需求中，主要用 到用例视图、交互视图，在项目的分析中则用到动态行为模型和静态视图。 2 2 2 用例图 用例是系统中的一个功能单元。从本质上讲，一个用例是用户与系统之间的 一次交互作用。比如，填写值班记录就是一个用例。用例模型的用途是列出系统 中的用例和参与者，并显示哪个参与者参与了哪个用例的执行。在u m l 中，用例 模型是由用例图来描述。 2 2 2 1 用例图表示 用例图描述系统外部的参与者与系统提供的用例之间的某种联系。在u m l 用 例图中，椭圆表示用例，“小人”图符表示参与者。椭圆与“小人”之间的连线 表示两者存在关联，通常表示“谁在使用这个用例”。用例图2 1 表示值班员( 参 与者) 可以使用“填写值班记录”这个用例，即系统为值班员提供了“填写值班 0 南昌大学工学硕士学位论文 记录”这个功能。 卜。 变电站值班员 填写值班记录 ( f r o mu s ec a s ev i e w ) m mu c a 9 ev e w ) 图2 1 填写值班记录用例图 用例除了与其参与者发生关联外，还可以参与系统中的多个关系。见表 2 4 ： 。 表24 用例关系及表示法 关系功能表示法 关联参与者与其参与执行的用例之间的通信途径 扩展在基础用例上插入基础用例不能说明的扩展部分 用例之间的一般和特殊关系，其中特殊用例继承了 用例泛化 一 一般用例的特性并增加了新的特性 在基础用例上插入附加的行为，并且具有明确的描 肇墼世j 2 之一， 包括 述 2 2 2 2 参与者 参与者是指与系统、子系统或类发生交互作用的外部用户、进程或其他系统 等。参与者可以是人、另一个计算机系统或一些可运行的进程。作为外部用户与 系统发生交互作用，这是参与者的特征。活动者( a c t o r ) 是作用于系统的用户。 如图2 1 的值班员。 在需求分析中，首先要确定系统参与者。可以通过回答以下一些问题来确定 参与者： 谁使用系统的主要功能( 主要使用者) ? 谁需要系统来支持他们的日常工作? 谁来维护、管理系统? 系统需要与哪些系统交互? 谁来提供、使用、修改信息? 是否有事情自动在预计的时间内发生? 需要指出的是，参与者仅仅代表某种角色，不定是人。可能是某种系 统：同一个用户可能会扮演不同的角色：同一个角色可能由不同的用户扮演。 南昌大学工学硕士学位论文 2 2 2 3 用例 用例是外部可见的一个系统功能单元，并与一个或多个参与者之间交换消 息。一个用例描述了系统的个完整的功能需求，既可以应用于整个系统，也可 以应用于系统的一部分。 当确定参与者后，可以通过从回答以下一些问题的答案中获取用例： 用户要求系统哪些功能( 执行者需要做什么) ? 提醒参与者的系统事件有哪些? 参与者提醒的系统事件有哪些? 当前系统的输入输出是什么? 2 2 2 4 用例图描述 分析人员确定用例，并完成用例图后，就可以对每个用例进行描述。通常可 以利用一些文字性描述语言来描述每个用例，概括用例的动作，然后逐步说明用 例在系统中所起到的作用。用例图描述的一般格式是： 用例名称 简要说明：简要描述该用例所要达到的目的： 前置条件：执行该用例前必须满足的条件； 后置条件：执行完该用例后要满足的条件； 主事件流：参与者与系统之间的一次成功的交互过程，不包含异常情况： 可选事件流：系统处理该用例时不同的可选方式或异常： 错误流：表示系统本身的问题( 不是必须的) ； 相关用例：与该用例相关的其他用例。 2 2 3 静态结构模型 静态结构定义了系统中的重要对象的属性和操作以及这些对象之间的相互 关系。系统的静态结构模型主要由对象类图和对象图表达。发现对象类及其联系， 确定它们静态结构和动态行为，是面向对象分析的最基本的任务。 2 2 3 1 对象类 所谓对象是指与应用问题有一定关联的某个事物，对象大多是真实世界的客 观实体，比如编号为3 1 2 的断路器等。所谓类是指一些具有相同属性和行为的对 象比如断路器。任何对象都是类的实例，如编号为3 1 2 的断路器是断路器的实 例。 类的属性通常指描述对象的特征，类的行为通常是对属性的操作。在面向对 象中，属性用数字和字符串等数据类型表示。操作则用方法表示。如断路器的耐 压值是断路器类的属性得到断路器耐压值的行为则是断路器类的操作。在u m l 南昌大学工学硕士学位论文 中，类的表示法是一个矩形，由带有类名、属性和操作的分格框组成。如图2 2 所示。 c q f 每2 v o l t a g e ：i n t l g e t v o l t a g e ( ) ：i n t s e t v o l t a g e ( v o l t i n t ) 类名 属性 操作 图2 2 娄的表示法 2 2 3 2 类与类之间的关系 类与类之间的关系包括关联、依赖性、累积、实现关系和一般化。关联是指 一个类与另一个类互相需要对方的属性和操作，是双向的。依赖性关系是一个类 需要另外一个类的属性和操作，而另外一个类不需要该类的属性和操作，是单向 的。累积关系是强关联，是整体和个体的关系。实现关系显示类与接口、包与接 口、组件与接口和用例与用例实现之间的关系。 2 2 4 动态行为模型 动态行为模型描述对象之间的互相作用。互相作用是指通过一组协同的对 象、对象之间消息的有序的序列、参与对象的可见性定义等来定义系统运行时的 行为。系统的动态行为模型由交互图( 顺序图和协同图) 、状态图、活动图表达。 在系统的分析和设计中应当对主要的用例和对象类绘制这些图形。 2 2 4 1 交互图 交互图主要是用来描述对象之间的动态合作关系以及合作过程中的行为次 序。它常用来描述一个用例的行为，显示该用例中所涉及的对象和这些对象之间 的消息传递情况。交互图有两种形式，即顺序图和协作图。它们分别从不同的侧 面来描述对象间的交互关系。 顺序图是强调消息的时间次序的交互图。顺序图主要反映对象之间发送消息 的先后次序，说明对象之间的交互过程，以及系统执行过程中。在某一具体位置 将会有什么事件发生。 协作图是强调收发消息的对象的结构组织的交互图。协作图显示了一组对 象、这组对象间的链以及这组对象收发的消息。 顺序图有两个不同于协作图的特征。第一，顺序图有对象生命线，表示一个 对象在一段时间内存在；第二，顺序图有控制焦点，表示一个对象执行一个动作 所经历的时间段。顺序图与协作图可以互相转化。 如果强调时间和顺序，则使用顺序图：如果强调上下级关系，则选择合作图。 南昌大学工学硕士学位论文 2 2 4 2 状态机图 状态图描述了一个特定对象的所有可能状态以及由于各种事件的发生而引 起的状态之间的转移。 状态图适合于描述跨越多个用例的单个对象的行为，而不适合描述多个对象 之间的行为协作。 2 2 - 4 3 活动图 活动图是一种特殊形式的状态机，用于对计算流程和工作流程建模。活动图 包含活动状态。活动状态表示过程中命令的执行或工作流程中活动的进行。与等 待某一个事件发生的一般等待状态不同，活动状态等待计算处理工作的完成。当 活动完成后，执行流程转入到活动图中的下一个活动状态。当一个活动的前导活 动完成时，活动图中的完成转换被激发。活动状态通常没有明确表示出引起活动 转换的事件，当转换出现闭包循环时，活动状态会异常终止。 活动图显示了一组活动，从活动到活动的顺序或分支的流，以及发生动作的 对象或动作所施加的对象。活动图强调对象之间的控制流。 2 3 专家系统 2 - 3 1 专家系统定义与结构 所谓专家系统就是一种在相关领域中具有专家水平解题能力的智能程序系 统，它能运用该领域专家多年积累的经验与专门知识，模拟人类专家的思维过程， 求解需要专家才能解决的困难问题。这种基于知识的计算机程序系统，事先把专 家的知识、经验总结出来，形成一系列规则，并将它们以适当的形式存入计算机， 即建立知识库；然后采用合适的控制策略，按输入的原始数据选择一定的规则进 行推理、演绎，做出判断和决策，并能根据用户的要求给出满意的解释。e d w a r d f e i g e n b a u m 教授把专家系统定义为“一种智能的计算机程序，它运用知识和推 理来解决只有专家才能解决的复杂问题”。 典型的专家系统一般都包括人机接口、推理机、知识库及其管理系统、数据 库及其管理系统、知识获取机构、解释机构这六个部分，如图2 3 。 ( 1 ) 知识库用以存放领域专家提供的专门知识。专门知识含有与领域问题相 关的书本知识、常识性知识，也含有专家凭经验得到的启发性知识，如领域内有 关的定义、定理和确定及不确定的运算法则等。因为专家系统的问题求解是运用 专家提供的专门知识来模拟专家的思维方式进行的，所以知识是决定一个专家系 统性能是否优越的关键因素，一个专家系统的能力就取决于其知识库中所含有知 识的数量和质量。 南昌大学工学硕士学位论文 用户领域专家知识工程师 图23 典型的专家系统结构图 ( 2 ) 数据库反映具体问题在当前求解状态下的符号或事实的集合，它由问题 的有关初始数据和系统求解期间所产生的所有中间信息所组成。在专家系统中， 数据的表示与组织应该尽量做到与知识的表示与组织相容。 ( 3 ) 推理机负责使用知识库中的知识去解决实际问题。其设计与实现一般与 知识的表示方法和组织结构有关。应注意使推理机的实现与知识的具体内容无 关，以免知识的变更引起推理机的修改。 ( 4 ) 知识获取机制实现专家系统的自学习。一方面，知识获取机制以传授方 式接受专家对知识库的扩充和修改；另一方面，通过用户对系统每次求解结果的 反馈信息，知识获取机制自动进行知识库中知识的修改和完善，并可在系统的问 题求解过程中自动积累，形成一些有用的中间知识，自动追加到知识库中，用以 不断扩充知识库，增强和完善系统的性能。 ( 5 ) 解释机制回答用户提出的各种问题，对系统得出结构的求解过程或系统 的当前求解状态提供说明，使得非专家用户能够理解系统的问题求解，也使得问 题领域的专业人员或初学者能得到直观学习。 ( 6 ) 人机接口把用户输入的信息转换成系统内部表示形式，系统输出的内部 信息由人机接口转换成用户易于理解的外部表示形式显示给用户。 2 3 2 知识库 2 3 2 1 知识表示方法 在专家系统中，所谓“知识表示”包括两个方面的问题：一是用什么方法来 组织、表示知