（电力系统及其自动化专业论文）基于internet的电力系统计算软件的设计与开发.pdf

a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g ya p p l i c a t i o n s ，i n t e n e t - b a s e dp o w e rs y s t e m s o f t w a r eh a sb e c o m ead e v e l o p m e n td i r e c t i o na c o m p u t i n gs o f t w a r eb a s e do ni n t e r n e ti np o w e rs y s t e m s i s d e s i g n e da n di m p l e m e n t e db yu s i n gc # l a n g u a g ea n da s p n e tu n d e rv i s u a ls t u d i o n e t2 0 0 3 e n v i r o n m e n t 1 l l es o f t w a r ea d o p t st h eb r o w s e r ，s e l n e rf r a m e w o r ls o m en e t w o r ki n f o r m a t i o nc a nb ei n p u ti nt h e b r o w s e ra f t e rl o g g i n g , a n dad a t a b a s ef i l ew i l lb eb u i l ta n ds a v e di nt h es e i v e rs i d e i fo n eo ft h e c a l c u l a t i o nf u n c t i o n si ss e l e c t e d ，t h es e r v e rc a nr e t o mt h er e s u l t st ot h eb r o w s e ra f t e rc a l c u l a t i n g h i e r a r c h i c a lc o n t r o lo fu s e r si su s e di nt h es o f t w a r et ok e e ps a f e t y f r a m e w o r kp a g e sa n dt h et r e e v i e w c o n t r o la r eu s e di nt h em a i ni n t e r f a c eo ft h es o f t w a r e t 五ed a t a b a s eo ft h es t a n d a r dt y p e si su s e di nt h e s o f t w a r et oa c h i e v er a p i di n p u ta n du t i l i z a t i o nf o rp a r a m e t e r s o p t i m i z a t i o no ft h ed a t a b a s eo p e r a t i o n s a n dm u l t i p l ev a l u et r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g ya r eu s e dt om e e td i f f e r e n tp u r p o s e s i ns h o r tc i r c u i t c a l c u l a t i o n ，t h ed i f f e r e n c ea m o n gl e c 6 0 9 0 9 2 0 0 l ，c 9 0 9 1 9 8 8 ( g b ，r 1 5 5 4 4 1 9 9 5 ) a n di e e es t d 1 4 1 1 9 9 3a l ei n t r o d u c e d t h es h o r tc i r c u i tp r o g r a m m eb a s e do nt h e s e s t a n d a r d si sc o n s t r u c t e d i nl o a df l o wc a l c u l a t i o n , t h ep r i n c i p l e so fs v c s m 蛆o ma n dt c s ca r e a n a l y z e d ，a n d t h e i rm a t h e m a t i c a lm o d e l sa r ef o r m e d al o a df l o wp r o g r a m m eb a s e dm lt h e n e w t o n r a p h s o na l g o r i t h mi sc o n s t r u c t e df o rc a l c u l a t i n gt h el o a df l o wo fp o w e rs y s t e m sw h i c hi n c l u d e s o m er e l e m e n t s t h em e t h o do fm o t o rs t a r t i n gc a l c u l a t i o ni sd i s c u s s e d a n dt h ec a l c u l a t i o n p r o c e d u r ei sm o d i f i e di nt h el o a df l o wp r o g r a m s o m ee x a m p l e so fp o w e rs 3 s t e m sa r ec a l c u l a t e d s u c h a st h ei i - n o d ep o w e rn e t w o r ki n1 e c 6 0 9 0 9s t a n d a r d ，t h ei e e e1 4 - n o d es y s t e m sa n dt h ej i z h o ua n d l o n g y a on e t w o r k ac a l c u l a t i o nl e s t i sd o n eb yi n c r e a s i n gt h en o d e so ft h en e t w o r ki n t o1 5 0 s a t i s f a c t o r yr e s u l t sa l eg o t t e n k e y w o r d s ：w e b ，s o f t w a r ed e v e l o p m e n t , l o a df l o w , s h o r tc i r c u i tc a l c u l a t i o n ，m o t o rs t a r t i n g i l 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，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，也不包含为获得中国农业大学或其它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。 研究生签名：烈、欠力争 时间：2 ，。年7 ff j , w h 关于论文使用授权的说明 本人完全了解中国农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学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。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 导师签名： 时间：o 年“月2 多日 时间：o 铆年1 1 月玎同 涛并 欠j 乞 孙矽 中围农卅人学耐l 学妒论丈 第一章绪论 1 1 课题的背景和目的 第一章绪论 电力系统计算在电网规划、设计、运行、设备选择和继电保护等方面都起着十分重要的作用。 传统的计算软件1 1 i 多是w i n d o w s 下单机程序，随着i n t c r n e t 的飞速发展，人们获得信息的手段和 方法正经历着巨人的变化，而基于i n t e m e t 的计算也悄悄改变着传统的计算观念。 利用基于i n t e r n e t 的计算软件，用户的计算机不需要安装计算软件，只要是连上互联网的每 一台计算机都可以进行计算，数台电脑可以同时进行计算而互不影响，大大提高了 ：作效率。软 件的更新和换代可以直接在服务器端进行，用户不需要再关注这些繁琐的细霄，并且同时可以在 网站上提供在线帮助，大大减少了培训费用。 电力系统软件与网络技术，尤其是分布式计算技术9 l 和w e b 技术的结合一直是电力系统软件 发展的方向，并取得了一定的进展。下面首先介绍计算机技术在电力系统中麻h j 的历史和现状， 并指出基于i n t e r n e t 的电力系统计算软件目前存在的难点，最后阐述了本文所做的i = 作。 1 2 计算机技术在电力系统中应用的历史和现状 现在计算机己经被广泛地应用到电力系统领域中，大大提高了人们的工作效率。计算机的每 一次硬件和软件上的革新都对电力系统的信息化带来了新的影响，尤其是现在w e b 技术和分布式 计算技术的飞速发展，给电力系统行业的信息化带来了革命性的变化。 1 2 1 计算机计算模式的发展历程 随着计算机硬件和软件技术的飞速发展以及人们对高性能计算的需求，计算机计算模式先后 经历了以f 几个阶段。 ( 1 ) 单机计算模式：软件在独立分隔的计算机上运行，运行期间不能进行相互的数据交换 和调用。由于单机的计算能力有限，不能完成如人规模数据查询、高性能的数据处理等任务，这 时候电力系统领域中的软件主要完成数据整理和单机的电力网络计算仿真等功能。 ( 2 ) 客户机，服务器( c s ) 计算模式鸭网络兴起以后，高性能的服务器开始出现，数据开 始向服务器集中，服务器可以完成大规模的数据检索和存储。并把不同的客户机连接起来，从而 实现了网络的互联和数据的共享。这种模式开始把客户端解放出来，使得客户机之问能够协同工 作，完成以前不能够完成的_ 【作。这时候电力系统领域中的软件开始丰富和成熟起来，如继电保 护自动化软件等，这种模式下虽然大多数的i ：作由服务器完成，但仍然不能脱离对客户机的依赖， 它需要客户端有相麻的软件支持。 ( 3 ) 浏览器服务器( b s ) 计算模式【4 】：随着基丁| w e b 的网络浏览普及网络浏览器成为 中围农业人学彤! 卜学 ，论丈 第一章绪论 了每个客户机上的必备软r ：，h r r p 协议成为了应用最7 “泛的网络协议之一。这种模式在设计上 采了浏览器服务器结构，客户端采_ 【 j 浏览器担当网络应用系统的前端，它彻底的解放了客户端， 客户端不需要安装任何的客户端软件，任何的软件维护和升级都在服务器端进行。除此之外，各 种商性能的分布式计算协议的出现，如c o r b a ，r m i ，d c o m 等，使得计算机之问的协作更加 高效和快捷。在电力系统专业计算领域中，也有不少结合了分布式技术和w e b 技术的软件出现， 基于w e b 的电网调度自动化软件p j ，基于在线的电力系统计算模拟系统【6 1 就是这样的软件系统。 1 2 2 基于i n t e m e t 的电力软件的设计现状 电力信息检索、发布、管理等系统：此类软件由于不涉及或者只是涉及少餐计算而主要是数 据库的检索重构显示等，主要涉及w e b 页面与数据库连接问题，技术相对成熟。 电力系统计算远程教学软件：这类程序由于是教学应朋，电力节点不会很多，需要计算的数 据量不是很大，电力系统在w e b 计算下的难点没有充分显示出来，设计和开发也比较容易，对此 国外研究比较完善。 电力系统w e b 计算应_ j 程序：这类程序有数据量大，计算复杂的特点。由于编程语言的限制 性，计算的复杂性、数据传输和网络延迟等特性，还存在一些的需要研究解决的问题。 1 2 3b s 模式优点 基于b s 的网络模型已经获得日益广泛的应用，其开发成本较为低廉，应用范嗣则能涉及整 个i n t e m e t 。相对于传统的c l i e n t s e r v e r ( c s ) 应用模式，b s 应用模式有许多优点i 邵l 。 在c s 模式下，大部分计算任务由客户端承担，服务器主要提供数据存储和交换功能。为此 需开发专门的客户端软件和服务器平台，并将客户端软件安装于所有用户的计算机上。随着客户 端或服务器操作系统的升级，将可能导致全部重新安装。而在b s 模式下，客户端使_ f 的是通用 浏览器，因此无需进行客户端软件的开发和升级，应用软件的开发和升级可仅在服务器端完成。 由于在b s 模式下无须对客户端做任何开发和维护工作，从而显著降低了软件开发成本和维护费 用。 在c s 模式下，计算任务大多是在客户端完成的，b s 模式则基本上将全部计算任务转移到 服务器端，客户端只简单地接受用户指令并将其发送到服务器。因此，b s 模式对客户端计算能 力的要求通常比较低。 在c s 模式下，对服务器的多用户并发访问是较难处理的问题，需要编程人员在服务器端引 入多线程机制，这往往对编程技能提出相当高的要求。而在b s 模式下，服务器平台通常是本身 就支持多线程机制的w e b 服务器。 随着网络应用的日益普及，人们希望在世界的任何地方都能获得网络计算服务。在c s 模式 卜，客户端与服务器端的通讯始终受剑防火墙的阻碍，降低防火墙的防护能力又将使服务器面临 外部攻击的威胁。此外，用户也并不乐于在任何需要计算服务的地方安装c s 客户端软件。 2 ：垦：些尘兰型尘尘兰。，一。，。， ! ，互= ：翌鲨 1 2 4c 撑和a sp n e t 计算机语言的发展决定了计算机戍用的普及，也决定了计算机技术的生命力，只有高效可靠 的计算机语言才能开发出值得信赖的戍刚软作。计算机语言经历了机器语言、汇编语言，面向过 程语言f o r t r a n ，c ，面向对象语言c + + 、b a s i c ，网络编程语言j a v a 、c 扩i 等几个发展阶段，每一 阶段的发展都对计算机软件起到了很大的推动作用，下面简要介绍一下c # ，它是微软推出的一 种先进，面向对象的语言。 。 础的基本结构与c + + 极为类似，但却简单的多。雠语言集成了一些语言的特点和优势，又 避开了它们的不足之处。钟与c + + 相比，在默认情况下不再支持容易出错的指针操作以及一些容 易混淆和较少使用的一些特性，复杂特性的省略和使用功能的增加使得软件开发简单而可靠。 饼可以使开发人员快速地建立大范围的基于m s 网络平台的应用，并且提供大量的开发工具 和服务帮助开发人员开发基于各种应用。由于删是一种面向对象的开发语言，所以c # 可以大范 围的适用丁- 高层商业应用和底层系统的开发。即使是通过简单的钟构造也可以使各种组件方便 的转变为基丁w e b 系统的应用，并且能够通过i n t e m e t 被各种系统或是其他开发语言所开发的应 用调用。另外酣也可以为( ，( 、+ + 开发人员提供快速的开发手段而不需要牺牲任何c c + + 语言的 特点和优点。 对于服务器端的开发技术，主要有c g i 、i s a p l 、a s p 、p h p 、j a v e 和a s e n e t 。其中每种 技术都有其特点和不足，但总的发展趋势表明，a s e n e t 技术有一定优势，这主要体现在编程难 度、运行速度、稳定性、可移植性和编程框架i l o l 等方面。 a s e n e t 是f 一代a s p ，是微软n e t 构架的重要组成部分。超强的性能加上微软的实力， a s e n e t 已经成为互联网开发主流。a s e n e t 是一种建立在通用语言上的程序构架，能被用于一 台w e b 服务器来建立强人的w e b 应用程序，它提供许多比现在的w e b 开发模式强大的优势，如 良好的工具支持、执行效率的大幅提高、更好的安全性和适应性。 1 3 软件开发的难点分析 1 3 1b s 计算模式的难点分析 首先，b s 模式f 客户端的计算龟通常很小，服务器需要面对大量的_ 【l j 户访问，快速地处理 每一个服务请求，这就要求服务器端的处理能力必须足够强，否则客户端将会出现k 时间的等待， 以至于客户端的浏览器会认为服务器失去响应而停止服务。如果用户提交的服务请求本身计算量 很大，除了增强服务器的运算能力之外，几乎没有其他办法，但是随着并行的服务器机群的出现 使这一凼难得剑缓解。 其次，在b s 模式卜j ，服务器需要处理人量用户的并发请求，因此，服务器的稳定性尤为重 要，对丁非稳定性的计算任务b s 模式下会有很人风险，可能会因某个i 户请求处理的失败而导 致整个服务器中断l ：作。 以上分析表明，必须严格控制b s 模式中计算时间并且保证算法的收敛性，这在编程时要特 3 中国农业人学硕l 学倚论文第一幸绪论 别注意。 1 3 2 基于i n t e r n c t 的电力计算软件的难点分析 目前国内的电力系统方面的软件在w e b 方向有了一定的发展，已经出现了一些基于w e b 的 电力系统应用软件，可是这些系统基本上局限于企业管理系统( m i s ) ，如电网实时信息系统、电 网管理系统等【l ”，在网络计算的应用方面进展相对比较缓慢，主要有两个方面的原冈： 1 ) 电力系统专业计算所使用的算法虽然有很多转介绍，要开发出真正实用的算法程序需要 花费大量的人力物力。 2 ) 普通单机版的专业计算软件与基于w e b 的计算软件开发流程和方式差别很大，从单机版 的软件向基于w e b 的网络软件移植需要大量的工作。 随着w e b 技术的发展，再加上分布式技术开始得到越来越多的使用，基于w e b 的电力系统 软件设计已成为目前电力系统应用软件一个发展方向。 1 4 本文的主要工作 本课题采用v i s u a ls t u d i o n e t 2 0 0 3 环境，利用c # 语言和a s p n e t 开发了基于i n t e m e t 的 电力系统计算软件，本文对该软件的系统结构、算法程序等进行分析介绍，主要包括了以下几个 方面的内容： ( 1 ) 介绍了软件的总体设计，采用两层的浏览器服务器架构。主界面采用t r e e v i e w 控件， 大大方便了用户参数输入页面的跳转等；输入输出界面使用标准类型的数据库并配合多种控件使 参数输入和结果显示清晰明了；建立了适用于短路计算、潮流计算和电动机启动机算的电力系统 元件数据库；对数据库操作进行优化，提高了数据库的访问速度；采用多种页面值传递的方法满 足不同的需求。 ( 2 ) 对i e c 6 0 9 0 9 、1 e c 9 0 9 和i e e e 等短路电流计算标准进行分析并编程实现。首先比较了 i e c 6 0 9 0 9 和1 e c 9 0 9 、i e c 和i e e e 标准等具体计算方法的差异，然后改进了零序节点导纳矩阵的 形成过程，采用稀疏矩阵，三角分解法等按照计算标准具体进行编程，最后用i e c 6 0 9 0 9 的1 1 节 点算例来进行验证，取得了较好的结果。 ( 3 ) 对含有基本f a c t s 元件的潮流计算进行分析并编稃实现。首先介绍了潮流计算中传统 的牛顿拉夫逊法和f a c t s 元件的发展概况，并对舍有f a c t s 的潮流计算难点进行分析，然后具 体对s v c 、s t a t c o m 和t c s c 等元件的原理和计算模型进行分析并编程实现，最后朋i e e e l 4 节点算例结合f a c t s 的模型进行验证，并采用河北冀州和隆尧电网对模块的适用条件进行测试， 均取得较好的结果。 ( 4 ) 对电动机启动计算进行分析并采用传统的启动阻抗方法。修改潮流计算程序实现了电 动机启动前，启动瞬间和启动扁的电压分析并用算例进行了验证。 4 2 1系统架构 2 1 1 采用的两层b s 架构 第二章系统设计 本系统按照两层b s 1 4 1 架构设计，由表示层( w e b 浏览器) 和功能层( w e b 服务，计算服务 和数据库服务) 组成。 客户端在浏览器输入用户密码提交到w e b 服务器，经过身份识别进入主页面，在浏览器参数 输入页输入元件参数，然后将数据经过w e b 服务传送到数据库，用户选择算法进行计算，最后将 结果通过服务器传同客户端并显示在网页上。 表示层( w e b 浏览器) 和功能层( w e b 服务、计算服务和数据库服务) 组成的两层b s 结构 模式( 见图2 - 1 ) 如下： 表示层 用户接口，包括用户登 录、参数输入和结果显 示界面等 j t 功能层 w e b 服务( i i s 服务器) 电力系统计算模块 数据库服务 图2 1 系统结构图 f i g2 - 1 t h eg r a p ho f t h es y s t e ms t r u c t u r e ( 1 ) 表示层( w e b 浏览器) 表示层为用户接口部分，是用户与系统之间交互信息的界面。主要功能是检查用户输人的数 据，显示系统输出的数据。它的任务是将w e b 浏览器的数据返同到w e b 服务器，w e b 服务器对 用户身份进行验证后用 1 甲协议把进行相关计算并传送给浏览器，浏览器接受传来的数据并显 示。 ( 2 ) 功能层( w e b 服务、计算服务和数据库服务) 功能层是应川的主体，它包括了l l s 服务、全部的计算稃序和数据库存储( 如果有条件可以 把数据库单独放在数据服务器上，这样就组成了三层的b s 絮构) 。它的任务是接受用户的请求， 首先执彳一相席的扩展程序与数据库进行连接，通过s q l 等方式提出数据处理中请，数据库服务 5 中国农业夫学蝤 。学化论史第：幸系统蹬计 将数据处理的结果提交给w e b 服务器，再由传送同客户端。 2 1 2 软件运行框图 软件运行步骠如f ( 见幽2 2 ) ： ( 1 ) 在浏览器输入j l l j 户名登录； ( 2 ) 通过服务器进行验证，如果正确则进入主界面： ( 3 ) 依次输入元件参数，包括新建、修改、删除元什等： ( 4 ) 保存数据库到服务器端； ( 5 ) 客户端选择计算类犁选择计算； ( 6 ) 服务器端载入数据进行相关计算； ( 7 ) 计算结束后在界面显示计算结果。 2 2 界面设计 服务器端验证 完令客户端输 服务器端进行 客户端选择 服务器端计算 客户端硅示 丝h ：一竺! 早- 蔓， i 建立数据库 l 并保存数据 一j ， 。f 至_ 】， 进行潮流、舸路或电 = 1 载入数据 动机启动端电压计算 i i jl | 在页面显示结果l 图2 - 2 软件运行框图 f i 9 2 - 2 t h e f l o w c h a r t o f t h es o f t w a r e 众所周知，软件是一种【具，而软件与人的信息交换是通过界面来进行的，所以界面的设计 就变得非常重要。界面设计并不是简单的外壳包装，一个软什的成功是与其完善的功能实现，认 真的调试是分不开的。但任何产品开发前的整体规划，将也是人机界面设计i ”i 的关键阏素之一 6 中国农蛆夫学埘 学忙论文第二市系统跬计 2 2 1 登录界面 在登录界面( 见图2 - 3 ) 上，j j 户输入用户名、密码进行登录，当服务器验证正确后进入主 界面并且在主页面左上方显示登录名，当服务器验证错误时在登录界面上提示“用户、密码错 误! ”，当无瑁户密码的时候可以采用匿名登录进行参观，此时刚户名为a n o n y m o u s ，但由于权限 限制不能进行计算。 2 2 2 主界面 圈2 - 3 登陆界面 f i g2 3 l o g g i n gi n t e r f a c e 主界面( 见图2 - 4 ) 使用w e b 。f 的t r e e v i e w 控件1 1 3 , 1 4 l ，层次清晰且方便快捷。t r e e v i e w 控件 属于m i c r o s o f tw e b c o n t r o l s ，需要到微软相关页面上下载并安装到服务器端。通过t r e e v i e w 对象的 属性n o d e s 可创建所需的树形结构，当点击父节点的时候，展开显示其子节点，程序中“f a c t s 元件”和“计算”都包含子节点点击即可展开，如果长度超过框架显示长度，则显示滚动条。 子节点的h t m l 代码为： 7 中国农业人学硕 学忙论正第二章系统设计 退出系统，由于“退出系统”是个链接，而且还位丁t r e e v i e w 中，不能对其直接编程实现用 户的退出，需要定义一个空页面，苎j 点击“退出系统”后连接剑这个空页面，此页面检测用户1 1 8 1 是否退出，如果退出就臼动跳转剑起始页面。 具体实现代码为： f o r m s a u t h e n t i c a t i o n s i g n o u t0 ； r e s p o n s e r e d i r e c tr d e f a u l t a s p x ”) ； 主界面如下： 2 2 3 参数输入界面 图2 - 4 主界面 f i g2 - 4 m a i ni n t e r f a c e 对于电力系统w e b 计算软件设计，由于电力系统元件数据繁多，输入输出界面要求比较高， 可采用a c t i v e x 或j a v a a p p l e t 进行开发图形用户界面【l ”，但是由于图形界面开发的复杂性，这里 采用基本的文本框输入。 参数输入界面( 具体见附录一) 上要可以新建元件、修改元件、删除元件。 新建元件：进入一个页面时，页面自动载入已经输入的电压等级数据和节点名称，显示在节 点和相关电压的f 拉框里，同时初始化数据，在各个数据框中载入元件的典型值，方便输入，并 防止错误。点击r 卜面的“增加元件”后，元件名称出现在左面的列表框里，同时程序内部实例化 一个元件的类，把数据保存在s e s s i o n 中。 修改删除元忭( 见幽2 - 5 ) ：当新建元件后，需要修改删除元件，点击左面列表框中的元什名 8 中囝农业人学坝i 学位论文第。帝系统设汁 称，程序从内存中载入数据显示在界面上，同时“新建元件”按钮不可用，“修改元1 ，i = ”和“删 除元件”按钮可h j 。点击相应的按钮修改平删除元件，其中删除元件时群序自动从f j j 存中移之此 元件。修改删除元件的时候，界面上在“名称”文本框右面显示出“新增元件”的按钮，方便修 改删除状态下增加元件。 标准类型：为了方便数据的输入，可以选择标准类型进行数据的自动输入点击“标准类型” 文本框右面的“标准”按钮，进入新的标准类型数据页面( 见图2 - 6 ) ，选择相应的数据则自动返 同元件输入界面并填充数据框( 这里的标准类型可以在服务器端扩充) 。 图2 - 5 负荷元件修改界面 f i 9 2 - 5 t h e m o d i f i c a t i o n i n t e r f a c e o f l o a d 图2 - 6 双绕组变压器标准类型输入 f i g2 - 6 t h ei n p u ti n t e r f a c eo f t w o - w m d i n g - t r a n s f o r m e r as t a n d a r dt y p e s 9 ：量查些尘兰竺：尘兰，要：至釜兰生 2 2 4 结果显示界面 结果显示界面( 见图2 7 ) 应用表格显示数据。表格采用d a t a , g r i d 控件，但是由于可能有许 多元件，例如潮流计算需要显示节点电压、线路电流、变压器损耗等，需要为每个元件建立一个 表格，这里采用“列表框”和d a t a g r i d 控件配合使用。例如在潮流计算完毕后，点击“列表框” 中相应的元件，则在f 方显示出其计算结果，并隐藏其他元件计算结果，结果显示清晰明了。 2 2 5 用户管理界面 固2 - 7 潮流计算结果显示界面 f i g2 - 7 t h eo u t p u ti n t e r f a c eo f l o a d f l o wr e s u l t s 用户管理界面( 见图2 - 8 ) 分为新注册用户管理和已有用户管理两部分。 新用户管理：当点击左面“列表框”的用户名时，在右面显示个人信息，管理员可以依照用 户的信息是否完整来判断是否授予该用户权限，如果不符合条件还可以直接删除该用户。 已有用户管理：当点击左面“列表框”的用户名时，除了显示个人信息外，还显示该_ j 户自 建的数据文件，管理员可以选择删除该用户的某个数据文件或者直接删除该用户 1 0 2 3 数据库 2 3 1 数据库设计 图2 - 8 用户管理界面 f i 9 2 - 8 t h e m a n a g e i n t e r f a c e o f u s e r 本课题建立适用于短路计算、潮流计算和电动机启动计算的电力系统元件数据库，计算部分 采用a c c e s s ，元件包括节点，线路、发电机、网络等值系统，舣绕组变压器、三绕组变压器、 负荷、电动机、并联阻抗、并联电容、并联电抗、串联电容、串联电抗、s v c 、s t a t c o m 和t c s c 等元件，对于每种元件，分析它的参数并建立了相应的数据库表( 见附录二) 。用户部分基于安 全性因素采用s q l s e r v e r 2 0 0 0 数据库用来储存用户注册信息，包含用户名、密码、邮件、安 全问答等。 2 3 2 数据库访问效率 作为电力系统的w e b 应用，由丁需要面对大量的用户群和瞬时) i = 发数据库查询检索等，其数 据库查询和检索效率就是一个极其关键的问题【1 酣。软件采用缓冲机制和合理的数据库操作语句1 1 7 1 来提高数据库访问效率。 1 ) 缓冲机制 采用缓冲机制可以减少频繁打开天纠操作数据库等耗时耗资源的操作，在数据库中进行数据 插入处理时，先将记录存放到插入缓冲区中，待缓冲区满厉再将数据写入硬盘。这种方式可有效 减少对i 0 资源的占用，明显提高处理效率。 软件在进行输入，修改、删除数据的时候都先写入缓存而不是每次操作数据库，当数据输入 中田农业夫学形一 学付论曼第一：审系统设计 完毕后点击保存按钮保存数据剑服务器端数据库，减少了访问数据库的次数及服务器客户端的互 操作次数，提高了访问数据库的效率。 2 ) 合理的数据库操作语句 在开发样序时，某些s q l 语句的不同写法对效率也会产生较大的影响。例如当建立数据库 连接后要尽快的进行数据库操作，当操作结束的时候立刻关闭数据库，否则如果进程长时间独占 数据库，会带来极大的不稳定并降低数据库效率。软件编程中注意到这类问题，采用了合适的s q l 语句，避免了不必要的效率降低。 2 4 安全策略 网络的飞速发展使得安全显得格外重要，在系统中确保服务器和数据安全也是必须要考虑的 一个因素，本软件加强了对用户的身份效验，对用户进行分类，不同的_ i i j 户有不同的权限，并采 用基本的身份验证提高了系统安全性。 2 4 1 用户控制 软件按照权限的不同对用户进行分类，分为匿名用户、未通过验证用户、一般用户和管理员 用户，按照权限进行控制。 匿名用户：直接点击首页界面上的“游客”按钮登录进的用户，只有浏览权限，不能计算。 未通过验证用户：用户进入注册页面注册后，暂时未得到管理员批准，或者由于个人信息填 写不完整不正确而没有得到管理员批准的用户。此种用户可以修改个人信息，但是只有计算系统 已有算例。 一般_ ；i 户：经管理员批准的注册用户。该用户享有软件的完整使用权限，包含新建、修改、 删除数据文件，对网络进行计算，修改个人信息等。 管理员用户：除了享有一般用户的权限外，还可以进入管理界面进彳亍用户的管理，包括批准 删除已有用户，批准新注册用户，还可以批准其他用户为管理员共同进行管理。 表2 - 1 不同用户的权限 t a b l e 2 - 1 t h e r i g h t o f d i f f e r e n t u s e r s 权限、用户分类匿名用户未通过验证用户一般用户管理员用户 进入系统，载入系统算例町以町以可以可以 并浏览页面 计算系统算倒不可以町以可以 i ，以 修改个人信息币町以a r 以可以可以 臼建算例并分析不町以水町以可以i j 以 进行用户管理 小町以币可以不可以可以 2 4 2 基本和简要身份验证【1 0 l 软件采川简要身份验证安全策略，h j 户提供h j 户密码进行登录。基本身份验证为在公共w e b 1 2 中困农廿尺学蟛一卜学位论文 第二审系统设计 麻川群序中提供限制访问提供了一种有t l f j 的方法，简要身份验证类似于基本身份验证，但它使用 加密机制来向服务器发送用户信息，这种身份验证需要有w i n d o w s 域控制器。 2 5 页面问值传递及应用 软件中用到了不少数据传递f i o , l s l ，例如输入数据和计算数据的时候，由于参数众多，在进行 参数输入的时候，一个页面只能有一类元件，这就需要跳转到不同的页面进行数据输入，而且计 算的时候是所有的数据都要用剑，如果用剑一组数据就打开一次数据库的时候，效率太低，所以 这里就要用到数据在页面问的值传递来提高效率，以下主要介绍软件中戍用的值传递方法： ( 1 ) 使用q u e r y s t r i n g 使用q u e r y s t i n g 的主要优点是实现起来非常简单，缺点是传递的值是会显示在浏览器的地址 栏上的( 不安全) ，同时又不能传递对象，但是在传递的值少而安全性要求不高的情况下，这个 方法还是一个不错的方案。 软件中在参数输入界面跳转到标准类型选择界面的时候，由丁选择标准类型后，其各典型参 数需要传递回参数输入界面并显示，这里就采用q u e r y s t r i n g 在链接中保存数据。 ( 2 ) 使用s e s s i o n 变量 使用s e s s i o n 变量是可以在页面间传递值的另一种方式，在页面间值传递中却是特别有用的， 使用该方法可以在另一个页面以对象属性的方式来存取显露的值，是简洁的又是面向对象的。但 是，也需要注意的是在s e s s i o n 变量存储过多的数据会消耗比较多的服务器资源，应该清理来去 除一些不需要的s e s s i o n 来降低资源的无谓消耗。 由丁元件的数据比较多，应用其他方法传递元件参数数据麻烦而且不易，这里就采用s e s s i o n 来传输参数数据。 ( 3 ) c o o k i e 方法 c o o k i e 的作用可以记录了用户在该站点上曾经访问过的页面，由此帮助用户下次访问该站点 时白定义查看，也可以存储可识别信息例如登陆名、密码等。软件在登陆的时候页面上有一个“保 留c o o k i e ”的按钮就是应用c o o k i e 来保存用户密码，这样下次可以直接登陆。 2 6 软件性能优化 性能对于a s e n e t 程序开发人员来说非常重要，一个优秀w e b 程序虽然有着完善的服务功 能，但是打开网页时如果有长时间的延迟，用户晟终将会无法忍受。a s e n e t 作为全新一代的动 态网页生成系统，它在平台性能方面与原有的a s p 相比已有了一个本质的提高，但要在此基础上 开发出专业水准的、符合生产标准的、受用户欢迎的w e b 应用程序，还需要开发人员从编程的角 度住页面、数据访问和字符串处理等各方面进行优化处理，以提高网站的总体性能。 中围农业大学颁 一学 汀论文第：帝系统设计 2 6 1 页面性能优化 ( 1 ) 会话状态的恰当选择 h 丁r p 协议是一种无状态的通信协议，无法记录和识别来自不同客户端的请求，但在实际应 用中系统却要维护来自客户端的不同请求之间的会话状态信息。a s e n e t 通过将会话状态信息存 储在进程、状态服务器或s q l s e r v e r 数据库中来解决这个问题。 将会话状态信息保存在w e b 服务器的内存中具有最佳的性能。速度很快，但是却缺乏会话 状态信息跨越多个服务器的能力。若要在多个w e b 服务器之间维护会话信息，可以使用状态服 务器进行存储，这种方式由于可以将廊用程序部署到多台服务器上而提高了系统的伸缩性和可靠 性，但是以降低性能为代价。对于极其重要的会话信息，需要使用s q l s e r v e r 存储方式，从而避 免丢失重要的会话信息，但由此产生的【作负载比前两者大得多。 软件中不考虑状态信息的保留和多个服务器共享，故选择将会话状态保存在服务器的进程 中，从而得到晟佳的性能。 会话状态信息的存储方式选择通过w e b c o n f i g 文件进行： ( 2 ) 服务器控件的优化选择 a 、减少不必要的服务器控件 a s e n e t 服务器控件带来的方便和功能是h t r a l 控件所不能比拟的，但是每一个服务器控件 都需要在服务器端创建相应的对象，是以牺牲服务器端的资源为代价的，过多的使用服务器控件 会极大的影响程序性能。 很多情况f ，简单地使用h t m l 标记或数据绑定即能够实现所需功能。比如 控件， 若使用它来显示静态信息，则完全可用简单的标记来实现。如果h t m l 控件达不剑所要实现的功能， 而且在脚本语言如j a v a s c r i p t 、v b s e r i p t 也不能实现的情况下，才考虑选择服务器控件。 软件中参数输入、结果显示等界面上有不少l a b e l 控件，绝大部分不需要更改内容，这些空 间统一采朋h t m l 控件，从而提高服务器的性能。 b 、禁朋不必要的状态视图 服务器控件的状态视图属性能够自动的在页面往返过程中维护服务器控什的状态，减少开发 者的工作晕，但是需要占用大量的服务器内存资源。因此，软件在不需要服务器控件状态视图的 情况下，将其e n a b l e v i e w s t a t e 属性设置为f a l s e ，例如常用的 f i l l 控件。 c ，p a g e 1 s p o s t b a c k 的运用 p a g e 1 s p o s t b a c k 用予记录页面是否从客户端返同，若为f a l s e 表示初次运行，否则表示从客户 端再次返同该页面。p a g e i s p o s t b a c k 的合理应用可以避免页面在往返过程中的一些不必要的操作。 对丁- p a g e l o a d 函数及一些只需要初始化一次的事件函数，软件均采用p a g e 1 s p o s t b a c k 来限 制其只运行一次，从而提高程序性能。 p r i v a t ev o i dp a g e _ l o a d ( o b j e c ts e n d e r , s y s t e m e v e n t a r g se ) 1 4 中罔农业人学坝卜学位论文第二章系统设计 i f ( p a g e 1 s p o s t b a c k = = f a l s e ) l o a d s e s s i o n o ；对s e s s i o n 进行读取 v a l u e _ i n t o ；齐 数据进行初始化 ) 以上代码保证只有在首次访问该页时对s e s s i o n 进行读取，并对数据进行初始化。 2 6 2 字符串操作性能优化 ( 1 ) 使用值类型的t o s t r i n g 方法 在连接字符串时，经常使用加号直接将数字添加到字符串中，这种方法虽然简单，也可以得 到l e 确结果，但是由于涉及到不同的数据类型，数字需要通过装箱操作转化为g i 用类型才可以添 加到字符串中。但是装箱操作对性能影响较大，因为在进行这类处理时，将在托管堆中分配一个 新的对象，原有的值复制到新创建的对象中。使用值类型的t o s t r i n g 方法可以避免装箱操作，从 而提高应用程序性能。 软件中涉及到不少字符串和数字的操作，出于性能考虑都采用值类型的t o s t r i n g 方法来提高 应用程序性能。 ( 2 ) 运用s t r i n g b u i l d e r 类 s t r i n g 类对象是不可改变的，对于s t r i n g 对象的重新赋值在本质上是重新创建了一个s t r i n g 对象并将新值赋予该对象，其方法t o s t r i n g 对性能的提高并非很显著。 软件在处理字符串时，尽量使用s t r i n g b u i l d e r 类，其n e t 命名空间是s y s t e m t e x t 。该类并 非创建新的对象，而是通过a p p e n d ，r e m o v e ，i n s e r t 等方法直接对字符串进行操作，通过t o s t r i n g 方法返同操作结果。 其定义及操作语句如下所示： i n th u m ； s y s t e m t e x t s t r i n g b u i l d e rs t r - - n e ws y s t e m t e x t s t r i n g b u i l d e r o ；创建字符串 s t r a p p e n d ( n u m t o s t r i n g o ) ；添b o 数值h u m r e s p o n s e w r i t e ( s t r t o s t r i n g ) ；显示操作结果 中国农廿人学倒，i 学妒论文第。辛和j 路i u 流计算模块的实现 3 1前言 第三章短路电流计算模块的实现