（电力系统及其自动化专业论文）多模式变电运行管理系统的设计与实现.pdf

华北电力火学硕士学位论文 摘要 电力工业是国民经济的基础产业，是经济发展和社会进步的重要保障，其重要 性不占而喻。但是，传统的供电管理方式已经不能满足市场的需求，以计算机网络 为主要工具的现代化管理手段成为了主流。在这种环境下，变电运行管理系统便应 运而生。但目前市场上的系统还存在诸多缺陷。本文所研发出的这套具有鲜明特色 的变电运行管理系统，可广泛适用于多种管理模式下的变电站运行管理的需求，较 好的保证用户级的数据安全，并且通过设备标准库的构建，较好的解决设备台帐建 立的规范性、快速性问题。系统已在现场投运数月，运行良好，大大提高了电力企 业的运行管理水平。 关键词：变电运行，管理信息系统，d e l p h i ，数据库 a b s t r a c t e l e c t r i c a le n g i n e e r i n gp o w e ri n d u s t r yi st h ef o u n d a t i o no ft h en a t i o n a l e c o n o m y i t sv e r yi m p o r t a n t b u tt h et r a d i t i o n a lw a y so ft h ep o w e rs u p p l y m a n a g e m e n te o u l d n tm e e tt h em a r k e t sr e q u i r e m e n t t h em o d e r nm e a n sw h i c hu s e s c o m p u t e r n e t w o r ka s m a j o r t o o l sh a sb e c o m et h em a i nt r e n d u n d e rs u c h c i r c u m s t a n c e ，t h ep o w e rt r a n s f o r m e ro p e r a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m e m e r g e d t h e s y s t e mw ed e v e l o p e dh a si t so w nc h a r a c t e r i s t i c ，i tc o u l df i tt h em u l t i m o d e p o w e rt r a n s f o r m e ro p e r a t i o nm a n a g e m e n t sn e e d s ，c o u l de n s u r et h es y s t e m su s e r l e v e ld a t as e c u r i t yn i c e l ya n da l s oc o u l de n s u r et h en o r m a t i v ea n dr a p i d i t yo f t h ee s t a b l i s h m e n to ft h es y s t e m i th a sa l r e a d yb e e np r a c t i c a lu s e di no p e r a t i o n a n dm a n a g e rd e p a r t m e n to fe l e c t r i ep o w e rb u r e a uf o rm a n ym o n t h s b e c a u s eo fi t ， t h eb u r d e no ft h ep e r s o n n e li s1 i g h t e n e da n dt h e yc a nc o m p l e t er u n n i n gm a n a g e m e n t w i t hh i g he f f i c i e n c ya n da c c u r a c y y uz a i m i n g ( p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n ) d i r e c t e db yp r o f l i ug u o x i a n k e yw o r d s ：p o w e rt r a n s f o r m e ro p e r a t i o n ，m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ， d e l p h i ，d a t a b a s e l 声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文多模式变电运行管理系统的设训+ 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。掘本人所知，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己在论文中作了 明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：才在明日期：亟地 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：空蕉鲴导师签名 日期：日期：扣， 、易 华北电力大学硕士学位论文 1 1 概述 第一章绪论 随着全球化市场经济和信息飞速发展，各行各业都面临着前所未有的巨大挑 战。企业为了迫切在竞争中立于不败之地，需要采用先进的管理思想、管理手段和 管理工具，来帮助其提高经营管理水平，降低成本。于是，管理信息系统m i s ( m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ) 在各行各业得到了应用。 所谓m i s 系统，是一个以人为主导，利用计算机硬件、软件、网络通信设备以 及其他办公设备，进行信息的收集、传输、加工、储存、更新和维护，支持组织高 层决策、中层控制、基层运作的集成化的人机系统【9 1 。 电力企业改革的需要，使得电力企业对于管理信息系统的建设有较大而较深的 需求。在市场经济环境下，提高企业经营管理水平，降低电力成本，成为电力企业 的首要大事。优秀的管理信息系统。能够提供准确、及时的决策支持信息，帮助电 力企业全面控制生产过程，规范企业的各项管理，因此，建设功能齐全的电力管理 信息系统势在必行。 变电运行是电力生产的一个重要环节，其主要任务是电力设备的运行操作和维 护管理工作，工作重要性大，准确性要求高。 但是随着电网规模的不断扩大，电压等级以及运行可靠性水平的不断提高，输 变电生产的运行与管理人员每天要处理的数据与日俱增。特别是监控中心，它们需 要担负着无人值班站的监视和操作，对于监控中心站的运行人员和管理人员，他们 所要收集、整理、归类的信息量相对变电站运行人员来说成倍增长。而一直以来， 与设备运行维护相关的各项生产记录、设备台帐、试验报告、缺陷记录、操作票和 工作票等生产过程数据都是以纸张形式分散存在，在实际工作中需人工查询、录入、 核对和统计，工作效率较低，易造成人为疏忽、差错、各管理环节的不协调和管理 上的死角，严重影响了安全生产；同时，电力设备运行维护也是一个周期性强、各 个工作环节紧密相扣的生产过程，任何个环节有疏漏都可能成为生产上的不安全 因素。一旦发生变电事故，轻则造成经济上的损失，重则危及电网、设备和人身的 安全，甚至会给社会带来不安定因素，影响社会的稳定，常规的电力管理模式已经 难以满足生产需求，因此，变电运行信息管理系统便应运而生【”。 华北电力大学硕士学位论文 1 2 系统现状 随着电力系统的发展，电网的规模日益扩大，电网的结构愈加复杂，这对电网 的r 常运行管理工作提出了更高的要求。近几年来，随着电力系统信息化建设的不 断深入，许多电力企业先后实施了管理信息系统。变电运行管理作为其中一个子系 统，也已经在各地投入生产应用。这些系统提供了设备管理、运行值班管理、报表 管理等功能，使得运行人员能够利用计算机辅助管理工具，将各项日常业务处理计 算机化，规范化，有效减轻工作人员的负担。哪可以说，变电运行管理系统的应用 促进了变电站的现代化管理水平。纵观市场上现有的变电运行管理系统，基本上可 分为两种模式： 1 、单机模式的变电运行管理系统 由f o x p r o 、a c c e s s 等小型数据库开发而成，仅在变电站单台计算机上使用的 变电运行管理信息系统。系统功能主要有设备台帐管理、运行日志管理以及一些常 用运行记录管理等【4 1 。 2 、集中模式的变电运行管理系统 采用该模式的变电运行管理系统是作为全局m i s 的一个子系统，与其他各子系 统( 如变电检修管理子系统、线路管理子系统、物资管理子系统、人事管理予系统 等) 共享一个数据库服务器，变电站管理信息通过长距离通信线路与局机关的中心 数据库服务器进行实时交互，这种系统的工作方式称为集中模式。近几年，随着各 地供电企业创一流工作的开展，多数都已投资建设了全局m i s ，这种模式也随之开 始普及、流行。采用集中模式的变电运行管理系统解决了工作流管理的问题，可以 完成工作计划、缺陷单等业务的自动流转，也加强了运行日恚管理的功能，包括详 细的运行记录管理如事故记录，电容器投切记录等”】。 尽管变电运行管理系统在不断的发展和进步中，但仍存在种种不足，与现场实 际工作还有一定的差距，没有充分发挥计算机自动化管理的功能。存在的主要问题 有： 1 、数据安全性差 电力系统规模庞大、地域分散，用户众多，同角色、同责任区的情况较为多见， 各用户权限重叠不可避免。传统的功能授权机制，只能将用户录入数据的范围限定 到变电站级别，而对于该变电站下的每条记录，却无人负责，无法保证用户级的数 据安全。 例如，用户在录入设备台帐信息时，由于同一个变电站存在多个拥有该录入权 限的用户，因此，录入的数据无法具体定位到个人负责。而且，数据录入后，又难 以保证该数据不被他人修改、删除，数据的安全性得不到有效保证。 华北电力大学硕士学位论文 2 、数据规范性差 市场上现有的大多数系统，由于缺少标准库的支持，数据录入的随意性较大， 对于上级的规范，无法有效的贯彻执行。 例如，用户在录入生产厂家数据时，由于大多数系统并没有标准库的建设，厂 家名称大多是由用户手动录入的，没有统一的标准。所以，有的用户录入的可能是 厂家的全称，有的录入的是厂家的简称，甚至只是厂家在各地的俗称，数据的录入 很不规范，领导层在统计分析时，也就无法得到准确的结果。 3 、系统可用性差 使领导层的决策科学化是变电运行管理系统构建的一个重要目标，系统通过利用 生产数据平台所提供的信息，在不同应用方面建立数据分析模型，向各级领导及管理人 员提供及时、可靠的业务、指标等信息，来更好地协助决策者对未来的生产经营活动和 目标进行量化的分析和论证，变以前的定性管理到定量管理的转变。 各级领导及管理人员借助系统进行决策时，主要使用系统中的查询统计模块，这 些模块主要是对系统数据进行统计分析，并不进行数据的维护。如果系统数据的安 全性、规范性得不到有效的保证，查询统计模块进行统计分析的结果也就得不到保 证，系统也就失去了可用性。 4 、系统适应性差 电力企业的运行班组，分为监控中心、有人值班站和维操队三种类型。不同类 型的班组，对运行记事功能的要求有一定的差异。以往的系统，需要为每类班组进 行单独的设计，不能很好的适应不同类型班组的需求，增加了系统建设的工作量。 当各班组业务变化时，系统更是无法有效的适应。 1 3 本文主要工作及意义 本文针对变电运行管理的实际需要及现在管理信息系统存在的问题，设计并实 现了一个基于分层、分布式结构的多模式变电运行管理系统。具体工作如下： l 、在认真分析各电力部门变电管理系统的优缺点的基础上，参考了收集的各 种文献资料，认真地进行了设计前的调查、分析。以湖南省电力公司为样本对变电 运行管理的全过程进行了认真、仔细的分析、研究，掌握了第一手资料； 2 、从企业信息化建设的需求出发，深入细致地分析了变电运行各种生产活动 需要及产生的数据，抛弃了传统的面向报表的设计模式，采用面向数据平台的设计 思想，对数据库表结构进行了设计。该设计思想为构建一个稳定、开放的企业数据 平台打下了良好基础； 3 、基于关系型数据库和数据编码技术，实现了多管理模式下，变电站运行信息 的共享与分离，使开发完成的系统可广泛适用于多种管理模式下的变电站运行管理 1 华北电力大学硕士学位论文 的需求； 4 、安全性管理是信息系统能否成功应用的关键之所在。本系统采用对用户功 能授权+ 静态责任区控制+ 动态责任区控制，使被授权用户可控制的数据范围精确控 制到记录级，实现了用户级的数据安全； 5 、引入了设备标准库的概念。本系统的设备标准库建设包括设备部件类型标 准库、设备及部件型号标准库、生产厂家标准库和设备技术参数配置标准库等。建 设设备标准库，不但可以大大提高系统的总体构建速度，在保证数据准确性方面， 更是迈出了一大步； 6 、在完成系统主体设计的基础上，对系统的各个子模块，编写了大量d e l p h i 程序分别予以实现，完成系统的初期开发工作； 7 、本系统先后在湖南省岳阳市供电局与湖南省超高压公司两地进行了试运， 针对存在的问题与反馈的意见，进行了大量的现场调试与改进，最终很好的满足了 用户的需求，顺利的通过了验收工作。 变电运行信息管理系统的开发与应用，一方面可省去同一数据多次录入的重复 性劳动，减轻运行人员的工作负担，另一方面亦可有效地防止数据重复录入所造成 的数掘不一致及管理上的混乱。另外，系统的使用，可显著规范企业的管理，使企 业生产过程管理有序化，避免专业管理死角，减少重复管理。从而，为提高电网的 安全、经济运行服务。 华北电力大学硕士学位论文 第二章系统总体设计 2 1 变电运行管理系统问题域 变电运行管理信息系统问题域确定就是要根据当前人力、物力、财力状况以及 生产的需要，决定工程要解决哪些方面的问题，这是系统建设一切工作的出发点。 本系统的建设，主要是针对电网企业中的变电运行管理部分。变电运行管理中， 基层班组的主要工作是运行记录登记，领导层则主要希望应用此系统进行运行记录 查询统计，从而能对领导层的管理决策起到辅助作用。 变电运行管理信息系统的构建要以变电设备管理为基础。变电设备主要包括变 电一次设备、继电保护及自动装置、二次测控装置、直流系统、仪器仪表、远动计 量、通讯系统等多种类型。 另外，在本系统的构建的过程中，提出了建立设备标准库的概念，设备标准库 的构建，对台帐的建设提供了大力的支持，对整个系统的建设起到了很多积极的意 义。 经过广泛的调研与详细的设计，最终确定系统问题域如下： 建设设备标准库，包括设备类型管理、设备及部件型号管理、设备生产厂家 管理、设备技术参数配置等。通过设备标准库的建设，解决设备台帐建设的规范性、 快速性问题。 变电业务基础维护，包括单位部门管理、变电站信息管理、间隔信息管理等， 这些数据都是构建设备管理与运行管理的基础。 变电设备管理，主要包括变电一次设备管理与保护及自动装置管理。为这两 类设备提供完善的设备档案，包括设备本体基础信息与参数管理及其部件的基础信 息与参数管理，并能对相关信息进行查询。台帐信息是运行系统构建的基础。 运行基础维护，主要维护运行记录中要使用到的基础数据，包括各种编码维 护和运行基础数据维护。 运行记录登记，主要是变电站值班员对各种日常运行记事的记录。记录种类 包括调度令管理、缺陷管理、工作票管理、工作联系记录等二十多种。 运行记录查询、统计以及报表的生成。 操作票管理，包括操作票的开写、修改、审核、查询、打印等。 以上即为系统的主要组成部分，具体结构如图2 1 。 华北电力大学硕士学位论文 2 2 建设思路 图2 1 变电运行管理系统问题域 本系统建设的主要思路是： 依托广域网络，按照分层分布式管理思路，统一功能规范、统数据编码，建 立全省供电企业统一的针对供电企业运行管理中相关业务的输变电生产信息数据 化平台。 在生产数据平台基础上建立计划一执行一监督一修正一考核的生产监管平台，为业 务层提供一个协同工作平台、为管理层提供一个控制平台、为决策者提供一个决策 支持平台，提升生产科学化管理和决策水平，最终满足不同管理层面需求。 系统按照“总体设计自上而下、系统建设自下而上，面向班组、面向生产全过 程”的思路进行建设，要求达到数据共享、分层管理、协同工作的基本要求，并最 终实现信息数字化、管理实时化、业务流程化、作业规范化、信息处理无笔化、操 作智能化、标准化。 2 3 设计目标 电力生产管理系统建设的根本目标是减轻生产管理人员的劳动负担，规范管 理，提高效率，从而使各项生产工作更加高效、有序，使电网运行更加安全、经济。 本系统参照市场上已有的各类电力生产管理系统，针对目前各类系统的不足之处， 对本系统提出了更高的要求。 - 6 一 华北电力大学硕士学位论文 主要目标如下： 1 、多种模式下变电运行的信息管理 电力企业的运行班组，分为监控中心、有人值班站和维操队三种类型。不同类 型的班组，对系统的需求有一定的差异。系统的构建，可分别为每类班组进行单独 设计，但这既费时费力，又很难适应企业业务的变化。 本系统基于关系型数据库和数据编码技术，力争实现多管理模式下，变电站运 行信息的共享与分离，使开发完成的变电运行管理信息系统广泛适用于多种管理模 式下的变电站管理需求。 2 、用户级数据安全 电力系统规模庞大，用户众多，同角色、同责任区的情况较为多见，普通的权 限管理，无法避免各用户权限重叠，整个系统数据安全不能有效保证。 本系统采用对用户功能授权+ 静态责任区控制+ 动态责任区控制，使被授权用户 可控制的数据范围( 可以控制用户录入哪个变电站的台帐) ，精确地控制到设备、 记录级，从而可完全保证每一用户的数据安全，即任一用户录入的任何数据都不会 被他人修改、删除，只能被共享。 3 、基础数据建立的规范性和快速性 通过系统的实施，把各项规程、规章制度，在工作中得以强制贯彻、执行，使 各项工作标准化。如各类设备基础及技术参数项和参数值的管理，通过系统标准库 的实施，可保证全省统一，再不会出现各地管理的参数内容不一致的情况，设备的 分类、命名、台帐建立方式，也会全省统一，这样可保证全省各种设备分类统计结 果f 确、可信、可用。 另外，系统建设后，通过标准库的实施，大大方便了台帐的录入与日志的填写， 加大了系统基础数据录入的快速性。因为标准库中维护好数据后，几乎不会有大的 改动，在系统基础数据录入时，对于已经在标准库中维护好的数据，用户只需从下 拉框或弹出框中选择即可，不必自己输入，从而给用户的录入带来很大的方便，加 大了系统基础数据录入的快速性。标准库的建设并不会额外增加用户的负担。 2 4 系统功能设计原则 2 4 1 系统总体功能模型 系统的建设力争满足供电企业生产过程中各个层次的需求。 对于整个供电企业，其生产全过程，包含业务处理过程、管理过程和决策过程。 具体定义如下： 华北电力大学硕士学位论文 业务处理过程一一生产一线人员完成各种生产任务的过程。 管理过程一一中层职能部门对各种生产数据进行统计、分析、监督。以便及 时发现生产中存在问题，从而迅速响应的过程。 决策过程一一高层领导根据企业内外各种信息，对企业工作计划、发展方向 作出决定的过程。 本系统与管理相对应的功能体系分三个层面：业务层、管理层、决策层。 业务层一一面向基层班组应用，主要职能是负责生产数据的录入，提供智能化、 自动化工具，减轻工作负担，提高工作效率。 管理层一一面向管理层应用，主要职能是完成各类统计、汇总、分析、浏览、 流程控制等，使管理人员能够及时了解各项工作进程，从而能够对各种生产问题快 速响应。 决策层一一面向高层管理者，其主要职能是针对系统的海量数据进行综合处 理、发现规律( 亦称数据挖掘与知识发现) ，并依据各种决策模型、专家知识和企 业内部、外部的生产经营信息，为企业的高层管理者提供辅助决策功能。 系统总体功能模型如图2 2 决策过程 竹理过程 业务过积 圈2 2 系统总体功能模型 从各地区电业局的建设经验来看，由于基层检修班、变电站较为分散，通讯网 络条件差加上企业创流的迫切需要，前几年多数单位投运的均是面向管理层的 m i s 系统。出于这些系统设计不包括业务层，或业务层功能很弱，仅提供台帐、报 表、记录和简单流程的管理，缺乏业务层及决策层功能，也没能和那些面向业务层 的系统进行数据连接，大部分因数据源问题无法解决，而处于瘫痪状态。 因此基于该种功能结构模型，信息系统建设的起点应是面向业务的处理过程 ( 如各地自行组织开发的变电站运行管理系统，维操队运行管理系统等均属面向业 务层的应用，有较强的生命力) ，业务层功能的实现能够为生产一线人员减轻其劳 华北电力大学硕士学位论文 动负担、提高工作效率，如运行日志自动分解，智能工作票系统、智能操作票系统， 检修工艺卡、定额卡自动生成系统等。同时，从整个系统实现的角度来看，业务层 还担负着生产过程信息的收集工作，是系统重要的信息来源。 针对过去的经验教训和系统发展要求，认为该系统的软件功能设计要求应符合 面向班组，面向电力生产全过程的分层功能设计原则。 只有这样，才能使管理系统真正服务于电力系统安全、经济运行，也是信息管 理系统出路之所在。 2 4 2 支持分布式应用 图2 3 基于广域网的生产管理系统总体结构 现行信息系统的主流设计有两种方式即集中式、分布式。 对于集中式，整个系统仅设置中心数据库服务器，集中管理全系统所有数据， 在各应用部门( 如检修专业所、班组、变电站、基地站及生产技术管理等) 仅设置 工作站。目前许多m i s 是基于局域网网络的集中式结构，这种应用方式的特点是： 9 - 华北电力大学硕士学位论文 一是系统设计中数据编码、数据库管理、编程简单；二是要求各层节点用户通道实 时连接。在当前网络情况下，主网和城农网还有部分变电站还没有实现与网络的连 接，较偏远变电站只能使用电话拨号上网，存在传输速率较低、连接不稳定等问题， 系统整体难以正常运行；三是系统运行可靠性较不高。中心数据库或任何一个关键 网络设备故障，都可能导致系统大面积瘫痪，影响各项生产工作的正常有序开展。 对于分布式系统，除管理中心设置数据库服务器外，在各基层变电站或偏远单 位也分别设立应用数据库，依靠数据库的事务复制、合并复制等技术，实现数据同 步。系统实现要求数据编码、数据库管理、编程复杂，要求较高的规范性和科学性， 主要特点是：一是不要求通道实时连接，不论是否与局域网连接，分层应用系统可 以正常运行；二是系统运行可靠性较高，中心数据库或任何一个关键网络设备故障， 不会导致系统大面积瘫痪，影响各项生产工作的正常开展”】； 对于全省运行管理系统，其用户遍及全省各种大小变电站、基地站的运行管理 部门，显然，要求系统基于广域网运行，采用集中式管理模式( 亦即仅在省计算中 心设立中央数据库) 是不现实的。 在当前的网络及系统安全技术水平下，基于广域网的全省电力运行管理系统只 能采用分布式结构，亦即省公司建立数据中心，在不同地市局分别设立数据库服务 器，通讯不便的基地站、变电站等设立当地分布数据库，用以存储当地的生产数据， 依靠数据库本身的数据复制技术，实现各数据库之间的数据刷新、同步。 系统设计要求满足支持分布式应用的设计原则，不仅对数据统一编码，以及数 据库结构的设计上，均要考虑易于实现各级企业间数据复制的实现。 2 4 3 编码设计 编码是代表事物名称、属性、状态等的符号，为了便于计算机处理，一般用数 字、字母或它们的组合来表示。 编码的具有以下功能： ( 1 ) 它为事物提供一个概要而不含糊的认定，便于数据的存储和检索。编码 缩短了事物的名称，无论是记录、记忆还是存储，都可以节省时问和空间： ( 2 ) 使用编码可以提高处理的效率和精度。按编码对事物进行排序、累计或 按某种规定算法进行统计分析，可以十分迅速： ( 3 ) 编码提高了数据的全局一致性。这样，对同一事物，即使在不同场合有 不同的叫法，都可以通过编码统一起来，提高了系统的整体性，减少了因数据不一 致而造成的错误： ( 4 ) 编码是人和计算机的共同语言，是两者交换信息的工具。p 2 在手工处理系统中，许多数据如零件号、设备号、图号等早已使用编码。为了 华北电力大学硕士学位论文 给尚无编码的数据项编码，为了统一和改进原有编码，使之适应计算机处理的要求， 在建立新系统时，必须对整个系统进行编码设计。 本系统编码设计原则如下： ( 1 ) 编码要具有唯一性。每一个编码所标识的实体或属性应是唯一的。 ( 2 ) 编码的合理性。必须在逻辑上满足用户需要，在结构上与处理方法一致。 ( 3 ) 应具有可扩充性。编码要有足够的备用码位，以适应不断发展的需要。 ( 4 ) 编码的编制应规范化、系统化。编码的结构、类型、编写格式必须统一， 有一定的分组规则，以便在整个系统具有通用性。 ( 5 ) 编码应简单，尽可能反映实体的特点，以助记忆，便于填写。 本项目的数据编码，是在综合考虑上述编码原则及电力系统实际的前提下进行 的，采用顺序码和分段码两种方式。 顺序码又称序列码，它是一种用连续数字代表编码对象的码。顺序码的优点是 短而简单，记录前定位方法简单，易于管理。但这种码没有逻辑基础，它本身不能 说明任何信息的特征。此外，新加的代码只能列在最后，删除则造成空码。通常， 顺序码作为其他码分类中细分类的一种补充手段。顺序编码方式如下面的工作票种 类编码及故障性质编码。 表2 1 工作票种类编码 分类编码分类编码 变电一种工作票 1 变电二种工作票 2 电缆一种工作票 3 电缆二种工作票 4 带电作业工作票 5事故应急抢修单6 表2 2 故障性质编码： 分类编码分类编码 特大电网事故 0 0特大设备事故0 l 重大电网事故 0 2 重大设备事故 0 3 一般电网事故 0 4 一般设备事故 0 5 电网一类障碍 0 6 设备一类障碍 0 7 电网二类障碍 0 8设备二类障碍0 9 异常 l o 分段编码方式将编码分为几段，每段位数可以不等，各段表示不同的含义。下 面给出的单位职工编码是本系统编码的一部分。 华北电力大学硕士学位论文 蚓2 4 单位职丁编码 各段编码所代表的含义如下： 1 、2 、3 位一一中国电力。编码为0 0 1 ； 4 、5 、6 位一一电网公司、发电公司编码。其中，0 0 1 0 9 9 代表电网公司编 码，1 0 1 9 9 9 代表发电公司编码； 7 、8 、9 位一一大区电网公司( 华中、华北) 以及国家电网公司直属机 关部门编码。其中，0 0 1 0 9 9 代表直属机关部门编码，1 0 1 9 9 9 代表大区电网公 司编码； 1 0 、1 1 、1 2 位一一省级电网公司( 湖南、江苏) 以及大区电网公司直属机关、 部门编码。其中，0 0 1 0 9 9 代表直属机关部门编码，1 0 1 9 9 9 代表省网公司编码： l3 、1 4 、1 5 位一一地区级电网公司( 长沙、株洲) 以及省电网公司直属机关、 部门编码。其中，0 0 1 0 9 9 代表直属机关部门编码，1 0 1 9 9 9 代表地区网公司编 码： 1 6 、1 7 、1 8 位一一县级电网公司以及地区电网公司直属机关、部门编码。其 中，0 0 1 0 9 9 代表直属机关部门编码，1 0 1 9 9 9 代表县电网公司编码： 1 9 、2 0 、2 1 位一一变电站、集控站以及县电网公司直属机关、部门编码。其 中，0 0 l 0 9 9 代表直属机关部门编码，1 0 1 9 9 9 代表变电站、集控站编码； 2 2 、2 3 、2 4 位一一员工序列号。 上述编码可以使不同区域电网员工汇成一张表时，不会发生任何冲突，确保编 码与实体唯一性对应，并且，当对员工进行应用时，只需检索编码字段即可，无需 对设备名称进行搜索，保证数据库管理的高效率。 下图是变电一次设备缺陷技术原因编码： 图2 5 变电一次设备缺陷技术原因编码 各段编码所代表的含义如下： l 一3 位一一设备分类第一级； 4 6 位一一设备分类第二级； 7 9 位一一设备分类第三级； 华北电力大学硕士学位论文 1 0 1 2 位一一缺陷技术原因序列码。 2 5 软件体系结构 目| j 管理系统的软件体系结构有三种模式：c 1 i e n t s e r v e r 体系结构、 b r o w s e r s e r v e r 体系结构和三层应用结构。 1 ) c 1 i e n t s e r v e r 体系结构 图2 6c l s 体系结构 c s 模式是建立在局域网的基础上的，这种模式的主要特点是将管理系统的处 理任务合理分开，由服务器和客户机分别承担。这种分开操作有许多优点，主要表 现在以下几个方面： ( 1 ) 分开操作降低了网络的负载。在电力企业m i s 中，存在大量的数据共享 和数据传输任务，这个优点显得更为突出。 ( 2 ) 降低系统成本，提高了系统性能。分开操作对客户机和服务器的任务进 行了合理的规划，发挥了高性能的服务器的优势，提高了系统处理的效率。 ( 3 ) 使图形用户界面( g u i ) 多媒体应用程序的使用变得容易，可在强有力的 工作站上供使用。 ( 4 ) 容许赞成和鼓励接纳开放系统。 由于它的这些优点，它在电力行业中得到了广泛的应用。前几年众多m i s 产家， 开发了人事劳资系统、计划统计系统、生产管理系统等，基本都基于c s 结构的。 在c 1l e n t s e r v e r 模式下开发的应用系统也有一些方面尚不够完善，不能适应 不断增长的多方面需求，主要体现以下几点： 系统比较封闭式，不同系统之间无法交流交互； 用户界面风格不一，使用繁杂，不利于推广使用 系统开发和维护复杂，移植困难，升级麻烦： 比较c s 结构的优缺点，我们认为：c s 结构的适合于大部分功能体系相对稳 定的管理应用、复杂的图形应用，复杂的科学计算的系统等，因此，在生产管理系 统的底层应用中，可采用c s 结构。 2 ) b r o w s e r s e r v e r 体系结构 华北电力人学硕士学位论文 图2 7b s 体系结构 w e b 技术的出现，c 1 i e n t s e r v e r 变成了b r o w s e s e r v e r ，数据及应用可通过不 同平台、不同网络存取，与平台无关，伸缩性大。此模式具有以下特点： 易用性好：用户使用单一的b r o w s e r 软件，通过鼠标即可访问文本、图像、 声音、视频及数据库等信息，特别适合非计算机人员使用。 易于维护：由于用户端除了标准浏览器之外无需专用的软件，系统的维护工 作简单。 信息共享度高：h t m l 是数据格式的一个开放标准，同时m i m e 技术使得b r o w s e r 可访问除h t m l 之外的多种格式文件。 扩展性好：b r o w s e s e r v e r 模式使用标准的t c p i p 、h t t p ，能够直接接入 i n t e r n e t ，具有良好的扩展性。 安全性好：通过配备防火墙，将保证现代企业网络的安全性。 广域网支持：无论是p s t n 、d d n 、帧中继，x 2 5 、i s d n ，还是新出现的 c a t v 、a d s l ，b r o w s e s e r v e r 结构应用均能在其网络上运行。 保护企业投资：b r o w s e s e r v e r 模式由于采用标准的t c p i p 、h t t p 协议，它 可以与企业现有这种简单的b s 结构，在互联网上得到了广泛的应用。公司、企业 网站建设中新闻发布、b b s 论坛、产品信息发布等方面都b s 结构的应用。 b s 结构的应用，也有一些缺点，如由于网络的复杂性( 相关w e bs e r v e r 有可 能在未知的广域网上) ，浏览器无法判断出现错误时到底是网络物理层问题，是服 务器问题，还是数据库问题。b s 结构无法实现功能比较强大的应用，可扩展性不 强，无法依据实际业务逻辑的计算量而实现业务逻辑的分布式部署，而造成性能瓶 颈。 因此，b s 结构的应用只能适合公司、企业网站建设。 3 ) 三层应用结构 在传统的c 1 i e n t s e r v e r 应用和b r o w s e s e r v e r 应用中，用户界面的改变、 应用逻辑的改变，都要修改程序原代码。这给维护带来了巨大的麻烦。多层结构的 应用正是在对c s 结构的总结基础上产生的，并且也已经扩展到了b s 应用开发领 域。即将应用划分为三层( 可以有更多层，但三层最常见) ：用户界面层，应用逻辑 华北电力大学硕士学位论文 层，数据库层。 图2 8 三层体系结构 三层结构计算将数据处理过程分为三部分：第一层是客户端( 用户界面层) ， 提供用户与系统的友好访问：第二层是应用服务器，专门负责商业逻辑、业务逻辑 的实现：第三层是数据服务器，负责数据信息的存储、访问及其优化。由于业务逻 辑被提取到应用服务器，大大降低了客户端负担，因此也称为瘦客户( t h i nc 1 i e n t ) 结构。 三层结构在传统的二层结构的基础上增加了应用服务器，将应用逻辑单独进行 处理，从而使得用户界面与应用逻辑位于不同的平台上，两者之间的通信协议由系 统自行定义。通过这样的结构设计，使得应用逻辑被所有用户共享，这是两层结构 应用软件与三层应用软件之间最大的区别。 三层结构的优势： 首先，通过将整个系统分为不同的逻辑块，大大降低了应用系统开发和维护的 成本。 三层结构将表示部分和业务逻辑部分按照客户层和应用服务器相分离，客户端 和应用服务器、应用服务器和数据库服务器之间的通信以及异构平台之间的数据交 换等都可以通过中间件或者相关程序来实现。当数据库或者应用服务器的业务逻辑 改变时，客户端并不需要改变，反之亦然，从而大大提高了系统模块的复用性，缩 短了开发周期，降低了维护费用。 其次，系统的扩展性大大增强。 模块化使得系统很容易在纵向和水平两个方向拓展：一方面可以将系统升级为 更大、更有力的平台，同时也可以适当增加规模来增强系统的网络应用。由于摆脱 了系统同构性的限制，使得分布数据处理成为可能。对未来的系统性能提升需求， 仅需加入不同的层的服务节点，系统即可平滑进行扩展。 第三，系统的可维护能力大大增强。 三层结构的应用，无论是用户界面层的修改，还是逻辑层的变动，可以简单的 在应用服务器上的升级调整，即可完成应用系统的更新。无需象c s 程序一样，每 个工作站的程序升级更新一样麻烦。三层结构的应用，系统的未来升级，维护仅需 在应用服务器端进行集中升级。 华北电力大学硕士学位论文 第四、系统具有可靠性 三层结构的应用，可平滑将系统结构升级成为集群结构，使系统具有非常高的 稳定性，单节点的系统灾难不会对系统的数据完整性，持续运行时间造成影响。 第五、系统具有较高性价比 系统逻辑计算部份集中部署于高性能的应用服务器上，使系统具有非常高的计 算性能，减少对客户机的机器成本。 由于三层结构中应用层逻辑划分、表示层的封装等应用服务器技术比较复杂， 不容易进行系统部署，所以对研发人员和成本要求较高，这对三层结构中应用的广 泛普及起了阻碍作用。 三层结构应用在这几年发展很快，在众多领域得到了广泛的应用。如在电力 s c a d a 应用软件平台、证券交易系统、电子商务系统、e r p 、c r m 等，都使用了三层 结构应用平台。 经过综合比较，本系统的软件体系结构采用了三层体系结构。 华北电力大学硕十学位论文 第三章面向数据平台的数据库表设计 3 1 数据库表设计原则 l 、标准化和规范化 数据库在设计时，为了避免数据冗余，节省空间，提高效率，需要遵循一系列 “范式”进行规范化。 范式就是为了避免数据库中的表出现数据冗余、数据不一致等现象，设计表时 必须遵循的一些条件或规则。常用的范式有第一范式、第二范式和第三范式。 第一范式的含义是表中的属性应该是原子的，不能再进行分割。 第二范式要求非主键列是主键的子集，非主键列活动必须完全依赖整个主键。 主键必须有唯一性的元素，一个主键可以由一个或更多的组成唯一值的列组成。一 旦创建，主键无法改变，外键关联一个表的主键。主外键关联意味着一对多的关系 第三范式要求非主键列互不依赖简单来说，遵守第三范式标准的数据库的表 设计原则是： “o n ef a c ti no n ep l a c e ”即某个表只包括其本身基本的属性，当 不是它们本身所具有的属性时需进行分解。表之间的关系通过外键相连接。它具有 以下特点：有一组表专门存放通过键连接起来的关联数据。 第三范式通常被认为在性能、扩展性和数据完整性方面达到了最好平衡。 1 2 本系统数据库设计力争遵循第三范式，但是也没有完全拘束于第三范式。因为 这样会把信息放在不同的表中，增加操作的难度，会影响系统的性能。 2 、数据驱动 采用数据驱动而非硬编码的方式，许多策略变更和维护都会方便得多，大大增 强系统的灵活性和扩展性。 例如，假如用户界面要访问外部数据源( 文件、x m l 文档、其他数据库等) ， 不妨把相应的连接和路径信息存储在用户界面支持表里。还有，如果用户界面执行 工作流之类的任务( 发送邮件、打印信笺、修改记录状态等) ，那么产生工作流的 数据也可以存放在数据库里。角色权限管理也可以通过数据驱动来完成。 3 、考虑各种变化 在设计数据库的时候考虑到哪些数据字段将来可能会发生变更。 例如，生产厂家名称就是如此( 厂家可能会合并或者改名) 。所以，在建立系 统存储生产厂家信息时，厂家表中设置了是否厂家现用名字段以及联合厂家i d 字 段，从而可以了解设备生产厂家现在的名称和以前的名称。 华北电力大学硕士学位论文 4 、使用角色实体定义属于某类别的列 在需要对属于特定类别或者具有特定角色的事物做定义时，可以用角色实体来 创建特定的时间关联关系，从而可以实现自我文档化。 例如用u s e r s 实体和r o l e s 实体以及关联表u s e r r o l e s 来描述人员。其中， r o l e s 表包含了所有u s e r s 的可能类型，比如变电站值班长、变电站站长、科长、 处长或者局长等。而关联表u s e r r o l e s 用来存储u s e r s 与r o l e s 的关联。比方说， 当人员由科长提升为处长，乃至最后升为总工、局长的高位，而所有要做的不过是 在表u s e rr o l e s 中改变u s e r s 和r o l e s 之间的关联。 3 2 电网企业生产管理系统的库表设计 本系统数据库的设计，采用的是面向电力数据平台设计。 随着信息化建设的不断深入，数据库设计经历了三个阶段： 第一阶段，多数采用面向报表设计，系统中收集的数据仅是针对某种具体管理 模式所需的报表管理数据，显然，它易受管理模式变化的影响，亦即当管理模式变 化，所需的工作报表内容、格式发生变化时，系统的数据库需重新设计，整个系统 结构也要改变，如果开发商的后续服务跟不上，原系统基本不再可用。 第二阶段，一些产品开始采用面向记录管理，它基本上记录和描述了企业所有生 产活动产生的结果，加上一些通用报表制作工具的使用，使得生产管理系统在适应 管理模式的变化方面取得了显著效果，但是，这类系统在面向过程管理方面，如对 操作票、工作票的开票以及继电保护定值的整定等生产过程的信息及决策支持基本 没有考虑，系统的建成与投运，对生产一线班组的各项工作帮助以及在提高系统安 全经济运行方面的作用甚微。因此，在多数地方，没能得到应有的关注与重视。 第三阶段是面向数据平台设计，亦即数据库收集内容，不仅包含各种运行、检 测的记录、报表信息( 实际上是生产过程产生的结果信。i f , ) ，而且还包含完成生产 过程本身需要的信i f , ( 如网络拓扑、各种自动装置的控制算法、保护整定原则等) ， 这些信息是系统支持面向过程管理的基石，其信息本身及它们之间的内在关联关系 的管理是实现生产全过程管理的重要保证，它不仅需要一定的信息管理知识，更需 要对电力系统各生产过程之间的关联有深入、透彻、全面的理解。 电力数据库设计的三个阶段如图3 1 。 华北电力大学硕士学位论文 竹段j、 面向数据平台 面向记录 面向撮衰 多数计算机公莒了 告“h z 、i f 3 3 数据平台 图3 i 电力数据库设计的三个阶段 电力生产管理系统可以改善信息流的通畅程度，使得电力生产的运行数据更加 准确、及时、全面、详实，同时通过对各种信息进一步加工，使领导层的决策依据 更充分，更具科学性；在电力信息化未进入实用化之前，多数企业的生产信息、知 识存贮分散，部分以纸质记录、报表、图形的形式存于资料室( 设备台账，检修记 录，一、二次系统接线图) ，部分以文本的形式存于计算机中，还有部分存于工程 技术、管理人员的大脑中( 如开写操作票、工作票的专家知识) ，这种方式非常不 便于信息、知识的传递、加工和共享。因此，电力生产管理系统建设的首要任务是 信息数字化，即是通过信息系统的建设，能够将企业生产过程产生及需要的各种信 息，进行统一分类、编码，以数字的形式存入数据库。这是一重要的基础性工作， 随着系统的建成与投运，可以积累大量的生产数据，这样形成的数据集合称作企业 ( 生产) 数据平台，其内容包括： _ 实体状态、属性信息( 设备的投运退出、缺陷、额定参数、预试数据) 实体行为信息( 保护定值、配合原则、控制算法) 实体相互关系信息( 接线方式、网络拓朴、机构间的隶属关系等) 需要指出的是，这个平台是稳定的，亦即，它不会随企业的机构调整和管理模 式的变更而改变，也不会随计算机硬件、操作系统、数据库管理系统的升级而作废， 只要企业的生产性质不变，生产活动内容不变，它就是稳定的，可为企业各种生产 活动提供永远的信息支持( 如检修计划的安排，设备健康状态评估，自动装置动作 正确性分析研究