（电气工程专业论文）配电网数据库和图形转换平台的开发与应用.pdf

摘要 摘要 随着电力工业和计算机技术的飞速发展，数据库被越来越广泛的应用到配电网管理 中，给广大配网工作者带来了前所未有的便利，但与此同时，大量的基础数据录入与维 护工作一直也困扰着现场的技术人员。如何准确、快速地存储数据，如何高效地获取、 转换和处理数据，已成为影响数据库软件应用的关键因素。 为更好地开展电力网降损节能工作，各级电力部门都要定期进行线损理论计算。近 年来，该工作基本上都交由线损计算软件来完成，大大提高了工作效率和计算的准确率。 由于配电网网架复杂，改造频繁，使得每次计算之前需要录入、修改大量的基础数据， 并且各种设备编号往往不能根据软件编号规则准确完成。本课题的研究目的正是为了提 高线损理论计算软件获取、转换和处理配电网数据的效率和准确度。 首先，本文在研究线损理论计算软件数据库结构的基础上，分析了配网与数据库信 息的对应关系； 其次，利用a u t o c a d 二次开发技术开发出数据库与图形转换平台，主要包括： 1 研究a u t o c a d 的二次开发功能，对其主要的二次开发语言进行分析、比较， 并作出选择； 2 研究v b a 语言的应用，深入研究利用v b a 语言对a u t o c h d 进行二次开发以及 管理o f f i c e 数据的关键技术。 最后，简要论述了配电网潮流计算方法。 本系统的开发流程如下： 1 确立软件的设计流程； 2 研究算法，主要包括数据库分析及网络拓扑分析两个关键算法； 3 开发出实用软件，并在生产实际中进行检验。 本课题的研究证明这是一套开发数据库的新技术，它充分发挥了图形平台直观、便 捷、准确，且符合现场技术人员思考和工作习惯的优势，大大提高了数据库数据录入、 转换和管理的能力，减轻了技术人员的工作强度，是对配电网数据录入、维护的一种有 益探索和尝试，具有良好的推广应用价值。 关键词：配电网数据库线损图形平台潮流计算 华南理工大学工程硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ee l e c t r i cp o w e r i n d u s t r ya n dt h ec o m p u t e rt e c h n o l o g y ，d a t a b a s e a r em o r ea n dm o r eu s e di nt h em a n a g e m e n to ft h ed i s t r i b u t e dn e t w o r k ，w h i c hb r i n g sg r e a t c o n v e n i e n c et om a n yw o r k e r si nt h i sf i e l d ，b u tt ol o g i nag r e a td e a lo fd a t aa n dm a i n t a i na r e p r o b l e m st ot h et e c h n i c i s t s h o wt ol o g i nt h ed a t aa c c u r a t e l ya n dq u i c k l ya n dh o wt og e t ， t r a n s f e ra n dd e a lw i t ht h ed a t ah a v eb e e na k e yf a c t o rw h i c hi n f l u e n c e st h ea p p l i c a t i o no ft h e d a t a b a s es o f t w a r e i no r d e rt oc o m p l e t et h ew o r kb e t t e ro fr e d u c i n gt h el i n el o s so ft h ep o w e r g r i d ，d i f f e r e n t l e v e le l e c t r i cp o w e r c o m p a n i e sd ot h el i n el o s st h e o r yc a l c u l a t i o np e r i o d i c a l l y i nr e s e n ty e a r s ， t h i sw o r kc a l lb ed o n eb yt h es p e c i a ll i n el o s sc a l c u l a t i o ns o f t w a r e ，i m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c y a n dt h ea c c u r a c y h o w e v e r ，b e c a u s eo ft h ec o m p l e x i t yo ft h ed i s t r i b u t e dg r i d ，a n dt h e r e c o n s t r u c tr e g u l a r l y ，t h e r ea l w a y sb em u c hm o r ed a t u mt ob ei n ! c l u ta n dm o d i f i e db e f o r et h e c a l c u l a t i o n ，a n dt h ed e v i c ec o u l d n tb ec o d e dm a n u a l l yb yt h ep r i n c i p l eo ft h el i n el o s s s o f t w a r e t h ep u r p o s eo ft h i sp a p e ri st oi m p r o v et h ee f f i c i e n c ya n da c c u r a c yo ft h el i n el o s s t h e o r yc o m p u t a t i o ns o f t w a r et og e t ，t r a n s f e ra n dd e a lw i t ht h ed i s t r i b u t e dg r i dd a t u m f i r s t ，i nt h i sp a p e r ，b a s e do nt h er e s e a r c ho nt h ec o n s t r u c to ft h ed a t a b a s eu s e df o rt h el i n e l o s s t h e o r yc a l c u l a t i o ns o f t w a r e ，t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ed i s t r i b u t e dg r i da n dt h e i n f o r m a t i o no fd a t a b a s ei sa n a l y s e d s e c o n d ，ac o n v e r t i n gp l a t f o r mi s d e v e l o p e dw i t h t h ea u t o c a df u r t h e rd e v e l o p m e n t t e c h n o l o g y ，i n c l u d i n gt h er e s e a r c ho nt h ef u n c t i o no ft h ea u t o c a df u r t h e rd e v e l o p m e n ta n dt h e a p p l i c a t i o no ft h ev b a f i n a l l y ，t h ea l g o r i t h mo f t h ed i s t r i b u t e dn e t w o r kf l o wc a l c u l a t i o ni sc o n c i s e l yd i s c u s s e d t h ep r o c e d u r eo ft h es y s t e mi sa sf o l l o w s e n a c t i n gt h ed e s i g np r o c e d u r eo ft h es o f t w a r e r e s e a r c h i n gt h ea l g o r i t h m ，i n c l u d i n gt h ea n a l y s i so ft h ed a t a b a s ea n dt h en e t w o r k t o p o l o g i e s d e v e l o p i n gt h ep r a c t i c a ls o f t w a r e ，a n dt e s t i n gi ti np r a c t i c e t h er e s e a r c hi sp r o v e dt ob eak i n do fn e wt e c h n o l o g yt o d e v e l o pd a t a b a s ei n t e r f a c e i t i i t a k e st h ea d v a n t a g eo ft h ed i r e c t - v i e w i n g ，c o n v e n i e n c ea n da c c u r a c yo ft h ed r a w i n gp l a t f o r m a n dt h ec o i n c i d e n c ew i t ht h ef i e l dt e c h n i c i s t s t h o u g h ta n d w o r k i n gh a b i t s ，a n di ti m p r o v e st h e l o g i n ，t r a n s i t i o na n dm a n a g e m e n ta b i l i t yo ft h ed a t ag r e a t l y s oi ti sw e l lw o r t hp o p u l i z i n g k e yw o r d s ：d i s t r i b u t e dp o w e rg r i d ，d a t a b a s e ，l i n el o s s ，g r a p h i c a lp l a t f o r m ，l o a df l o w c a l c u l a t i o n i n 华南理工大学+ 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名： 後立件 日期：加吖年7 月_ ) 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本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 和汇编本学位论文。， 保密 彤在上年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者虢侬幸碎 导师签名： 日期：2 计年7 月夕1 7 t 日期：扫吖年7 月罗1 7 t 第一章绪论 第一章绪论 配电系统是电力系统中直接面向电力用户以分配电能为目的的系统。配电系统主要 由各种配电网的一次设备( 主要包括馈线、配电变压器、各种开关等) ，配电网和配电 网中的各种保护、测量装置，通信和控制设备构成。配电网应该按一定规则运行，以高 质量的电能持续地满足电力用户需求。由于配电系统结构的复杂性，需对大量的数据信 息进行处理，以便对配电网的运行进行管理。随着电力工业和计算机技术的飞速发展， 计算机数据库技术被越来越广泛的应用到配电网管理中，如负荷管理( l m ) 和控制、信 息管理系统( m i s ) 、自动绘图、设备管理和地理信息系统( a i f m g i s ) 以及线损计算 与管理等。计算机技术在配电管理中的应用给广大配网工作者带来了前所未有的便利， 但是，一个非常实际的问题同时也摆到了面前，那就是基础数据的录入与维护工作。配 网结构复杂，改造频繁，设备繁多，使配电网数据繁多，而且随着生产和管理系统的发 展需要经常更新。采用普通数据库软件开发的数据录入与维护介面通常只能以表格形式 录入各种原始数据信息，不但不直观，工作量大，而且容易出错，使很多工作人员望而 却步，数据录入工作事倍功半，大大影响了各种生产、管理应用软件在配网中的使用。 如何科学地组织和存储数据，如何高效地获取、转换和处理数据，已成为影响各数据库 软件应用的关键因素。 1 1 课题的背景和意义 为更好地开展电力网降损节能工作，各级电力部门定期都要进行线损理论计算。近 年来，随着计算机应用的普及，线损理论计算工作基本都交由计算机应用软件进行，大 大提高了工作效率和计算的准确率，减轻了技术人员的工作量。在广东省广电集团，现 基本都是采用线损理论计算软件( 广东省广电集团与华南理工大学共同开发的线损理论 计算软件) 进行计算。 但是，进行计算之前所要准备的基础数据量是非常大的，特别是配网数据，由于网 架复杂，改造频繁，每次计算之前需要录入、修改和维护大量的基础数据，而且还要根 据软件编号规律要求手工完成各种设备编号，耗去技术人员大量的时间和精力。同时， 因为数据都是以表的形式存放和显示，往往很不直观，不能一目了然地反映网架情况， 对于习惯于图形化思考和管理的广大一线技术人员平添了一层障碍。为提高线损理论计 华南理工大学工程硕士学位论文 算软件获取、转换和处理配网数据的效率，拓展其功能，我们进行本课题的研究。 开展对本课题的研究还有一个非常现实的意义，那就是配网管理是我省乃至全国供 电企业普遍存在的薄弱环节，基础数据欠缺，线损高据。例如珠海供电分公司2 0 0 2 年 线损代表月计算结果配网线损占总损失的4 9 7 0 4 ，汕头供电分公司2 0 0 3 年线损代表 月计算结果配网线损占总损失的2 4 4 2 9 ，均高出输电网线损多个百分点。如何提高配 网管理水平，降低线损率成为一个重要的课题摆在供电企业面前。而解决这一问题的基 础，就是完善配网数据管理，及时开展线损理论计算，以指导降低实际线损工作的开展。 通过本课题的研究，我们开发出了配电网数据库和图形转换平台，并应用于供电企 业，取得理想的应用效果。 1 2 线损理论计算软件及其数据库简述 本课题所研究的线损理论计算软件由广东省广电集团与华南理工大学共同开发， 现应用于广东省广电集团公司及其各分公司的线损理论计算工作。 1 2 1 软件结构及功能 该软件由六大部分构成，它完成线损理论计算的三项工作：1 原始数据录入；2 线损计算；3 上报结果。其中，第一项工作由软件的前三部分来完成；第二项工作由软 件的第四部分来完成；第三项工作由软件的第五部分和第六部分来完成。其主要功能及 特点是： 1 提供了友好的人机界面； 2 实现绘制配电网单线图的简单功能，能图形化录入少量的配电数据( 大量的数 据主要通过常规的表格录入) ； 3 具有完备的打印功能，便于输入数据的核查，结果存档； 4 线损计算前，可查看各元件数据是否输入完整： 5 计算结果准确； 6 以数据库文件存放数据，提高了数据的共享性，减少了冗余度； 7 实现了上报和再上报； 8 报表以e x c e l 格式生成，便于用户使用。 1 2 2 软件所使用的数据库 该软件使用的是a c c e s s 数据库，生成两种数据库文件：基础数据库文件和上报文 件。 1 a c c e s s 数据库简介 2 第一章绪论 a c c e s s 是一个功能强大而且易于使用的桌面关系型数据库管理系统和应用程序生 成器。a c c e s s 使用符合标准的s q l ( s t r u c t u r e dq u e r yl a n g u a g e ，结构化查询语言) 作 为它的数据库语言，从而提供了强大的数据处理能力和通用性。另外，a c c e s s 还可以 利用整个o f f i c e 套件共享的编程语言v b a ( v i s u a lb a s i cf o ra p p l i c a t i o n s ) 进行高级 操作控制和复杂的数据操作。一般用户还可以利用a c c e s s 提供的q b e ( q u e r yb ye x a m p l e ) 网格以及各种自动化的向导，在友好的图形界面下创建有效的数据库应用程序。 一个m i c r o s o f ta c c e s s 数据库可以包括表、查询、窗体、报表、宏、模块以及数 据访问页的快捷方式。a c c e s s 数据库使用单一的m d b 文件管理所用的信息，它可以通 过统一的数据库窗口进行直接的处理。 a c c e s s 数据库和以前的数据库( d e b a s e ) 有所不同。以前的数据库( d e b a s e ) 就是 一个表，而a c c e s s 一个库是一个对象，一个扩展名为“m d b ”的文件，含有若干张表。 直接打开数据库可以看到数据库的表格以及相关的字段名，数据库确定数据类型由此确 定对于数据输入的的容错功能。当然，数据库当中的数据可以从数据库直接的输入和修 改。 2 该软件生成的两种数据库文件 该软件生成两种数据库文件：基础数据库文件和上报文件。 基础数据库文件是建立数据库时生成的，它共有2 5 张表，表中的数据分为三类： ( 1 ) 数据字典类：它包括三种表，分别是裸导线和绝缘电缆基本参数表、配变基 本参数表及低压网铝、铜导线基本参数表。 ( 2 ) 配电网的图形数据类：包括两张图元数据表和两张备用图元数据表。 ( 3 ) 元件数据类：它包括1 8 张表，这1 8 张表分别存放了九种元件的基础数据、 运行数据和损耗。 上报文件是在单击指定路径后生成的，它有3 张表，这三张表按报表的三种格式统 计和汇总了线损理论计算的结果。 1 3 数据库和图形转换平台简述 1 3 1 软件开发目的 1 能够读取线损理论计算软件数据库数据，自动绘制出配网简图。 2 对已经生成或者重新制作的配网简图进行图形拓扑分析，并按照线损理论计算 华南理工大学工程硕士学位论文 软件数据库的格式返回到数据库，以备下一次做图时调用。 3 实现线损理论计算软件数据库与e x c e l 表格数据之间的数据交换。 1 3 2 软件的主要功能和特点 1 提供友好的人机界面。 2 实现配网简图的自动绘制。 3 录入数据简单、方便，能够根据配网简图输入数据库。 4 实现了数据库与e x c e l 表格之间的数据转换，实现了a u t o c a d 、a c c e s s 、e x c e l 三者数据的互动。 1 3 3 拓展功能 本软件还预留了功能拓展接口，可在本课题基础上进一步开发配电网潮流计算功 能，作为配电网络分析的基础，用于电网调度、运行分析、故障处理和状态估计等，同 时也是电压无功优化和网络重构必须调动的功能。 1 4 本文的主要工作 本文主要进行以下几个方面的研究： 一、深入研究线损理论计算软件的功能，分析其使用的数据库以及配网拓扑与数据 库信息的对应关系，找出其获取、转换和处理配网数据的关键规律。 二、对图形平台技术及开发语言进行深入研究，比较和选择本文所适用的图形平台 及开发语言。 三、研究配电网数据库和图形转换平台的开发技术，着重对软件的设计思路、程序 流程、各关键技术以及功能和优点进行深入探讨，设计软件并应用于生产实际，通过运 行结果来分析检验本软件的功能及效果。 四、探讨在本课题基础上进一步开发拓展功能的设想。 4 第二章线损理论计算软件数据库结构分析 第二章线损理论计算软件数据库结构分析 2 1 线损理论计算软件的功能与特点 该软件主要完成线损理论计算的三项工作：1 原始数据录入；2 线损计算；3 上报 结果。 2 1 1 数据的录入 线损理论计算需录入大量的数据，这些数据主要分为三类：基础数据、数据字典和 运行数据。 基础数据：电力系统元件的物理参数。它是电力系统分析计算中最基本且较固定的 数据，与运行情况没有关系。如：送电线路的名称、电压等级、送电线路的长度、变压 器的空损等。 数据字典：一种特殊的基础数据。数据字典提供了三种数据：导线数据、配变数据、 低压网导线数据。导线数据包括导线型号、导线2 0 度时的单位长度电阻和7 0 度时的容 许电流；配变数据包括容量、空栽损耗、短路损耗和使用类别( 普通变压器和低损变压 器) ；低压网导线数据包括导线名称和电阻与电抗的比值( r x ) 。 运行数据：计算损耗的历时、有功抄见电度、无功抄见电度、负荷率和最小负荷率。 该软件的数据录入工作包括： 1 数据文件的建立 在录入这三类数据之前，需为这三类数据提供存放的地方，即为这三类数据提供存 储的路径和文件名。这也是该软件的第一部分完成的工作。 一般存储文件的格式为文本格式。由于线损计算的数据量十分庞大，因此该软件利 用数据库文件( a c c e s s 格式) 来存储这三类数据，这大大提高了数据的共享性，减少 了冗余度同时便于历史数据的保留和比较。 2 采用表格形式录入数据 出于线损计算需要大批量录入数据，因此该软件利用表格来录入原始数据。利用表 格录入数据，比较容易操作，而且数据清晰、便于对数据进行编辑。表格适用于大批量 数据的录入。表格录入数据在该软件的第三部分完成。 3 采用图形录入数据 在录入配电网数据时，为使配网的数据录入更具真观性，该软件增加了绘制配网单 线图的功能( 但功能为较简单) 。绘制配网单线图的目的，不仅仅是为了显示图形，而 且能够实现图形和配网数据的关联，从而做到在图形化界面上对配网数据进行输入和编 辑。此外，配网数据的录入还可象其他元件一样采用表格方式录入。 由上可见，该软件提供配网数据两种录入方式：第一种为常规的表格录入数据，用 于主要的大批量数据的录入：第二种为通过绘制配电网简图录入数据，这种录入方式比 较直观，但由于功能简单，只适用于少量数据的录入。实际工作中，由于第二种录入方 华南理工大学工程硕士学位论文 式的诸多限制，通常采用第一种录入方式，即通过表格录入数据。 2 1 2 线损计算 在基础数据和运行数据录入完成后，可进入该软件的第四部分进行线损计算。 该软件所采用的数学模型是根据如下的原则和理论依据建立起来的。 1 计算原则和公式来源 该软件是根据原电力部颁发的电力网电能损耗计算导则所规定的原则：“2 3 1 整个电网的电能损耗计算建立在每一个电网元件的电能损耗计算基础上。电网的电能损 耗是电网内同一时段内各元件电能损耗的总和。”和规定的计算公式、方法编制的。 2 线损理论计算的内容 供电网络的损耗由九种元件的损耗构成。这九种元件为：送电线路、变压器( 指3 5 k v 及以上主变) 、配电网、低压网、电容器组、电抗器组、互感器、调相机、站用变。该 软件计算的电网损耗也由这九种元件的损耗组成。 3 计算原理 主元件( 送电线路、两卷变压器、三卷变压器、配电网) 采用有功无功抄见电度、 实际负荷率等折算成均方根电流进行计算的。其中配电网是用全网等值电阻法计算。低 压网采用电力网电能损耗计算导则指定的估算法。其他损耗元件则直接采用本身单 耗作运行统计。 线损计算是由该软件的第四部分完成的。在计算出这九种元件的损耗后，通过表格 详细列出了各相关部分的损耗，特别需要指出的是，在配网计算中，除给出了某一个配 网的总损耗外，还给出了该配网中各条配线的损耗情况，及其在整个配网中所占的比例， 这有利于线损计算人员的分析。 此外，在进行线损计算前，为防止录入数据的不完整性和输入中的错误，该软件为 用户增加了浏览录入数据这一项功能。若录入数据不完整，则会提示用户有那些元件的 数据不完整，这时，用户可根据提示对元件的数据进行相应的修改。这保证了线损计算 的正确性，增加了容错能力。 2 1 3 上报结果 某单位计算完毕后，便可进行上报。上报的目的是给上级汇总。汇总单位在把若干 个上报文件和自己的上报文件汇总后，便可进行再上报。所以，该软件允许一个单位分 为任何层次组织计算。 在该软件中，上报文件是在第五部分生成的。对最基层的单位来说，其下面没有上 报单位，因此只需生成上报文件。若上级单位汇总，则该单位只需将上报文件交给汇总 单位即可。汇总单位获得各上报单位的上报文件后，可在第五部分生成该汇总单位的七 报文件。 第二章线损理论计算软件数据库结构分析 2 1 。4 软件流程图 该软件的流程图如图2 1 所示。 图2 1 线损理论计算流程图 f i g 2 - 1f l o wc h a r to fl i n e l o s st h e o r yc a l c u l a t i o n 2 2 数据库结构分析 该软件共生成两种数据库文件：基础数据库文件和上报文件。基础数据库文件是建 立数据库时生成的，它共有2 5 张表，表中的数据分为数据字典、配电网的图形数据和 元件数据三类。前两类基础数据和上报文件在第一章第二节中已作分析，本节主要分析 元件数据类基础数据： 这类数据包括1 8 张表，分别存放了九种元件的基础数据、运行数据和损耗。其中 送电线路有三张表：送电线路基础数据表、送电线路串抗数据表和送电线路运行数据表 变压器有两张表：二卷变基础和运行数据表和三卷变基础和运行数据表；配电网有三张 表：配变基础数据表、配线基础数据表和配电网运行数据表；低压网有三张表：低压网 基础和运行数据一有功无功电度组合表、低压网基础和运行数据一电流功率因数组合表和 手 华南理工大学工程硕士学位论文 低压网损耗表；其它元件有6 张表：电抗器基础和运行数据、电容器基础和运行数据、 调相机基础和运行数据、互感器基础和运行数据、站用变基础和运行数据一电度、站用 变基础和运行数据一估算比耗。 本课题主要研究配电网数据库，所以着重对配电网数据库进行分析。 2 2 1 配网的定义 理论上在变电站l o k v 出线侧，具有共同母线连接的输配电网络定义为一个配网。 在该软件中，配网是按照实际电网中电度表的位置来确定的。通常电度表的位置有两种 情况： 1 电度表位于变压器低压侧( 如图2 2 ) 。 1 0 k v 图2 2 配网示意图一 f i g 2 - 2s c h e m a t i cd i a g r a m1s h o w i n gd i s t r i b u t e dp o w e rg r i d 2 电度表位于一条主馈线上( 如图2 3 ) 。 l o k v 图2 3 配网示意图二 f i g 2 - 3s c h e m a t i cd i a g r a m1s h o w i n gd i s t r i b u t e dp o w e rg r i d 从理论上讲，图2 3 表示的是一个配电网，但根据该软件中配电网的定义，图2 3 被看成两个配电网，即：一条主馈线为一个配电网。绘制配电网单线图时，应绘制 两个单线图，即：一条主馈线为一个单线图。这与理论上的配电网定义有一定的差别。 第二章线损理论计算软件数据库结构分析 2 2 2 配网数据结构 1 配网数据库结构 在配电网的表格输入方式下，数据包含三种： 配电网的表格数据分别存放于数据库的三张表格当中，即：配变基础数据表、配线 基础数据表和配电网运行数据表。但是，共有7 张表的数据和配电网有关。 配电网的图形数据有两种，图元数据表存放划分了节段的线路图元以及配变，图元 数据表2 存放没有划分节段的线路图以及配变，就是制图时所有绘制的图元， 2 图形数据和表格数据的的关系 在绘图界面绘制完配电网单线图，并对各个节段和配变编号后，既可通过绘图中的 录入数据界面来录入数据，也可通过表格来录入该配电网的数据。但是，录入数据界面 中的配变编号或节段编号必须与表格中的配变编号或节段编号一致。 经过分析，与本课题密切相关的是配电网元件基础数据库中的配变基础数据表和配 线基础数据表。 2 。2 3 配变基础数据表 1 数据表结构如下： i 配电网名配线配变编配变型容量 短损 空损运行用户类型 i 称或编号编号 e ( k v a )( k w )( k w ) 窒 ( 专、公变) 2 各字段数据要求： 以一条馈线作为一个配网，仍然要“配网名称或编号”和“配电线名称或编号”的 内容，但允许相同。 配线编号：是与该变压器所连接的配线编号。 配变编号：是对变压器的数字编号，一定要是数字。当在同一个节点有多台配变时， 必须使用同一个编号。 配变型号：配变的型号，可从数据字典中读出对应的“容量”、“短损”和“空损”， 也可以根据自己的实际情况输入参数。 运行率：反映的是是该配变的出力情况，其值是该配变的实际运行小时除以线损计 算小时，一般为1 。 用户类型：公用变和专用变的区别，专用不计入损耗总计内，但是影响到配电线路 华南理工人学工程硕七学位论文 的损耗。 2 2 4 配线基础数据表 1 数据表结构如下 l 节段编导线型单位电运行电分并列长度该节段后所投运 号 县 阻 流条数( k m ) 有配变编号 否 2 各字段数据要求： 节段：是由节点来定义的，指两个相邻节点之间的线路。 节段编号：用于区分各个节段，当两个节点之间有多种不同的导线时，要编为同一 个编号，分别输入其参数。 该节段后所有配变编号：指该节段后所有的配变编号。该节段后所带的配变是所有 向该节段提供电流的配变，可通过下面的例子说明： 如图2 4 ，l o k v 的配网有一条配线，该配线有两个节段，其编号为“l ”和“2 ”， 有三台配变，容量为6 0 m w 和8 0 m w 的两台配变，其编号均为# l ，另一台配变编号为# 2 。 则此时，节段1 后的所有配变编号为# 1 和# 2 ，节段2 后的配变编号为# 2 。 图2 4 编号示意图 f i g 2 - 4s c h e m a t i cd i a g r a ms h o w i n gc o d e “该节段后所有配变编号”一栏的输入格式为：可以出现“一”号或“，”。如“1 - - 3 ”或“1 ，2 ，3 ”，即：输入节段后所有配变编号只能用半角输入方式下的“，”和“一” 来连接数字。 2 3 配网拓扑与数据库信息对应分析 经过上节的分析我们知道，该数据库中的两个重要表格分别是配变基础数据表和配 线基础数据表，其中配线基础数据表记录了配线的具体参数，包括线路名称，型号，氏 度，线路编号，线路对应的变压器信息，配变基础数据表中包含了配变的具体参数，包 括变压器的容量，型号，对应的配线编号。这些信息中我们最关心的是配线对应的变压 1 0 第二二章线损理论计算软件数据库结构分析 器编号，和配变对应的配线编号。 下面给出了一个简单的配网接线图 7 图2 5 配网接线简图 f i g 2 5d i s t r i b u t e dp o w e rg r i d 从图2 5 中我们可以进一步分析配线对应的变压器信息，和配变对应的配线信息。 所有的配网接线图，不论有多复杂，其基本结构都是一种树状结构，即从主变电站发出 的配线呈树枝状展开，其间没有回路和双回线。对于这样的一种配网接线图，在进行线 损计算中，需要以数据库的形式记录图中树状结构的等效网络拓扑关系。 在上节的分析中我们还知道，线损理论计算软件中数据库中定义了两个规则： 1 配线基础数据中每一条配线对应的变压器信息记录的是该配线后直接或者间接 ( 通过其他与之连接的支路) 变压器编号信息； 2 配变基础数据中每一台变压器对应的配线信息记录的是该变压器所连接的配线 编号信息。 对大量的配网接线图研究之后，我们还可以发现如下规律： 1 一个配电网简图中必然有一条包含最多支路的长线，例如图2 5 中l 一7 9 1 l 是一条最长的线路，其任意两条线路之间的线路都可以称为分支线路。 2 在分支线路中，仍然可以找到一条包含最多线路的长线路，例如图2 5 中分支 线路2 后一条最长的线路是2 5 ，线路3 和线路4 则是分支线路。 3 长线( 包括分支线路中的长线) 中任意两条线路之间的分支线路的编号介于这 两条线路的编号之间。首先对非长线的分支线路进行编号，一直到该分支线路没有下一 级线路，然后再对长线路编号。如图2 5 所示，当线路2 的编号( 编号为2 ) 确定以 后，对其下一级的线路进行编号，即先对线路3 、线路4 和线路5 编号，然后对线路6 编号。线路2 和线路6 的编号( 2 和6 ) 介于线路1 和线路7 的编号( 1 和7 ) 之间，线 路3 和线路4 的编号( 3 和4 ) 介于线路2 和线路5 的编号( 2 和5 ) 之间，线路8 的编 华南理工大学工程硕士学位论文 号介于线路7 和线路9 的编号之间，线路1 0 的编号介于线路9 和线路1 1 的编号之间。 同样的规则适用于配变的编号原则，首先对分支线路中的配变进行编号，然后再对 以后的长线路中的配变编号。如图2 5 所示，先对线路3 ，4 ，5 所接变压器编号，分 别为l ，2 ，3 ，然后对6 号线所接变压器编号。 根据以上原则，我们可以得到与配网接线图具有等效网络拓扑结构的数据格式： 配线基础数据表中的数据格式： l 配线编号 l23456789 1 0 1 l l 变压器信息 1 71 3123 45 7 56 767 配变基础数据表中的数据格式 配变编号 1 234 56 7 配线信息 345681 01 1 至此我们已经掌握了线损理论计算软件中配网拓扑与数据库信息的对应关系。 2 4 本章小结 通过上节分析我们不难看出，当配网拓扑改变时，原有数据库中的配线编号、配变 编号必须全部重新编号、录入。近年来的城网、农网大量更新改造，以汕头供电分公司 为例，2 0 0 3 年配网更新改造涉及的线路达1 3 0 多条，其中不乏长十几公里、挂接配变 容量在1 6 0 0 0 k y h 以上的“超级线路”。如此大的配网改造量，使每次线损理论计算时对 本已费时费力的基础数据录入工作更是雪上加霜，单单为改造过的配电网重新编号就耗 去技术人员大量的时间和糖力，每次计算往往需3 4 人用近一个月的时间才能完成基 础数据的整理录入工作，而且容易出错，对线损理论计算工作的开展造成较大的影响。 同时，辛辛苦苦建立起来的数据库并不能直观地反映配网拓扑，第一是不能利用原 有数据在原有拓扑基础上直接修改，第二是不容易发现输入数据的错误，第三是不能对 其进行综合利用。 为解决上述问题，我们应该开发一个配电网数据库和图形转换平台软件包，代替技 术人员的重复性劳动，完善、拓展线损理论计算软件的功能，提高工作效率和数据库数 据的可靠性。 通过对配网数据和接线图的分析，获得了配网拓扑与数据库信息的对应关系。 1 2 第三章开发工具的比较与选择及关键技术的实现 第三章开发工具的比较与选择及关键技术的实现 3 1 图形平台的比较与选择 计算机绘图和计算机辅助设计技术( 简称c a d ) 产生于2 0 世纪6 0 年代，经过4 0 多年的发展和普及，已广泛应用于机械、建筑、电子、计算机辅助工业设计、地图等众 多领域。自8 0 年代以来，国际上推出了一大批通用的c a d 集成软件，它们大多具有功 能强大的c a d 、c a m 和c a e 等功能，并提供集成化的环境，对企业从产品设计到加工的 各种技术活动提供强有力的支持。我国有c a d 应用开始于8 0 年代，所使用的软件绝大 部分依赖于进口。下表中给出国际上四个著名的集成化c a d 软件的主要功能。 软件适用 主要功能 名称 厂家国家 方案的选择 工程 机型 详细设计 和优化数据库 框架造型，实 体造型，曲面2 d 绘图， m a t r ai b md e c 造型，参数化2 d 3 d 转数据库， e u c l i d法国造型，特征造换，装配 项目管理 d a t a v i s i o nh ps g i 型，装配检查，图，参数 系统 有限元分析，化设计 运动机构分析 绘图，2 d s u nh p 3 d 几何造型，参数设图形文件 c i m l i cc i m l i c英国 i b m 曲面造型计，文档管理系统 编辑服务 3 d 实体，曲面图形文件 a u t o c a da u t o d e s kp c 美国2 d 绘图 造型，装配图管理系统 3 d 实体，曲面 造型，参数化 c o m p u t e r 造型，并行模2 d 3 d 绘 c a d d s 5s u n 美国拟装配，有限图，参数数据管理 v i s i o n 元分析，快速化设计 原型制造，物 理特性计算 要选择一个合适的c a d 系统一般应考虑以下七个方面的准则： 1 所使用的硬件系统要有良好的开放性和通用性。可以从适用的操作系统、网络 结构、c p u 性能、内存容量等来衡量，这样有利于系统进一步扩充、联网及支持更多的 外围设备。 2 软件系统要满足良好的操作使用性。软件用标准操作系统，具有良好的用户界 华南理工人学工程硕+ 学位论文 面，文档资料齐全，提供在线帮助功能。 3 功能齐全，能够满足使用要求，并符合标准规范。 4 软件系统的开放性。商品化软件具有一的通用性。但要发挥最佳使用效果，必 须结合具体情况进行二次开发。因此c a d 系统软件必须具有开放性，便于用户自定义菜 单对话框，便于开发的应用程序进入系统，便于与其他系统软件连接。 5 c a d 系统软硬件运行可靠，维护简单，性能价格比优良。 6 良好的培训和学习资源及售后服务。 7 供应商的生存发展能力。 a u t o c a d 是我国较早引进的运行在微机上的c a d 软件，主要用于计算机辅助绘图， 自1 9 8 2 年推出第一个版本以来，其功能不断增强，使用也越来越方便，现已发展到 a u t o c a d2 0 0 4 版本，成为国内目前最为流行和普及的c a d 软件，拥有众多的用户和学 习资源。同时，由于a u t o c a d 具有良好的开放性和强大的、而且不断自我超越的二次开 发功能，使其被越来越多的选用为开发图形支撑平台，如国内著名的a b d 系列软件、天 正软件、圆方软件等等都是以a u t o c a d 为图形支撑平台的二次开发软件。 综合考虑上述因素，决定选用a u t o c a d 2 0 0 2 版本作为开发的图形支撑台平。 3 2a u t o c a d 的主要功能及二次开发概述 3 2 1 主要功能概述 a u t o c a d 的主要功能包括： 1 绘图能力。可以用多种方式绘制点、直线、圆、圆弧、椭圆、正多边形及多义 线( p l i n e ) ( 可有宽度) 、轨迹线( t r a c e ) 、样条曲线( s p l i n e ) 等。 2 ，编辑能力。a u t o c a d 有很强的编辑功能，如移动( m o v e ) 、旋转( r o t a t e ) 、缩放 ( s c a l e ) 、拉伸( s t r e t c h ) 、延长( e x t e n d ) 、断开( b r e a k ) 、修剪( t r i m ) 、拷贝( c o p y ) 、 阵列( a r r a y ) 、镜像( m i r r o r ) 等。 3 标注功能。可以进行尺寸标注、文字标注( 包括汉字) ，标注方式、文字样式可 由用户选择或自行定义。 4 绘图辅助工具。a u t o c a d 提供了绘图区光标点的坐标显示、栅格捕捉、目标捕 捉以及正交方式的打开和关闭功能。在光标点上利用栅格捕捉相当于在坐标纸上绘图。 目标捕捉可以捕捉端点、中点、圆心、垂足、交点、切点、圆周上的象限点等，使绘出 1 4 第三章开发丁具的比较与选择及关键技术的实现 的图形非常准确。另外，还提供了对屏幕图形的任意倍数的缩放( z o o m ) 、平移( p a n ) ( 图 形本身的大小和位置并不改变，只为观察方便) 、三维真实感造型方法等观察功能。 5 图层、线型和颜色。可以对所画实体赋予用户需要的颜色和所要求的线型等实 体属性。可以对不同的线型赋予不同的颜色并放在不同的图层。层是用户定义的管理图 形对象的有力工具，层具有打开和关闭、冻结和解冻、锁定和解锁等可操作性。 6 数据交换。在数据交换方面，a u t o c a d 提供了多种图形图像数据交换格式和相 应的命令，并充分利用了w i n d o w s 环境的剪贴板和对象动态链接技术( 0 i e ) ，还可以 直接对光栅图像进行插入和编辑。 7 三维功能。a u t o c a d 也提供了强大的三维功能以及帮助产生三维效果的阴影 ( s h a d o w ) 和渲染( r e n d e r ) 功能。 8 幻灯片的制作、演示和执行命令组文件的功能。 9 二次开发。a u t o c a d2 0 0 2 具有强大而开放的二次开发功能，包括菜单等的用户 化以及内嵌的编程语言a u t o l i s p 、v i s u a ll i s p 、v b a 、a d s 和a r x 开发环境。 1 0 网络功能。可以在网络上进行图形的w e b 发布和w e b 图形访问。此外，还有块 ( b l o c k ) 和对非当前图形的外部引用( x r e f ) 功能。 3 2 2a u t o c a d 二次开发功能概述 自从1 9 8 6 年a u t o l i s p 作为第一个用于a u t o c a d 二次开发的编程语言被引入到 a u t o c a d 中。从此很多计算机软件开发商和用户用a u t o l i s p 编写出了数以万计的实用 系统和应用程序。还有大量程序是利用a u t o c a d 的外部文件( s c r i p t 文件) 对a u t o c a