（电力系统及其自动化专业论文）电力系统继电保护数据平台相关问题研究.pdf

华中科技大学硕士学位论文 a b s t a r c t a st h ef o u n d a t i o no ft h eo p e r a t i o na n dd i s p a t c ho ft h ee l e c t r i cp o w e rs y s t e m d a t a m a n a g e m e n tp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei nt h er e l a yp r o t e c t i o nw o r ko ft h ep o w e rs y s t e m i m p r o v i n gt h ee f f i c i e n c yo ft h er e l a yd a t am a n a g e m e n ti sal o n g t e r mp r o b l e mf o rt h e e l e c t r i c a le n g i n e e r s a tp r e s e n t ，m o s ta c h i e v e m e n t sh a v e b e e nm a d ei nt h i sf i e l d a l s ot h e r ea r em a n y m a t u r er e l a yp r o t e c t i o ns o f t w a r er u n n i n gi nt h ep o w e rr e l a yp r o t e c t i o n d e p a r t m e n t s h o w e v e r , t h e r ea r es o m el i m i t a t i o n si nt h ep r e s e n ts o f t w a r e ，s u c ha sn ou n i f i e dd a t am o d e l ， d e f e r e n to fd a t ad e f i n e ，l a c ko fs u p p o r tf o rm u l t i - u s e r s ，d e s i g n e da si s o l a t e di n f o r m a t i o n ”i s l a n d s “，h a r dt om a i n t a i na n de x t e n d t h e s ed e f i c i e n c i e sc a nn o tm e e tt h er e q u i r e m e n t so f p o w e rr e l a yp r o t e c t o nd a t am a n a g e m e n t a p p l y i n gs y s t e mi n t e g r a t i o nt e c h n o l o g i e si nt h i s p a p e r , t h ep o w e rr e l a yp r o t e c t o nd a t ap l a t f o r m i sd e v e l o p e dt os o l v et h ep r o b l e m s m e n t i o n e da b o v e i nt h i sp a p e r , d a t ar e q u i r e m e n t so ft h ep o w e rr e l a yp r o t e c t i o n a p p l y i n gs y s t e ma r e a n a l y z e da t f i r s t a n dg e n e r a lf r a m e w o r ko ft h ep o w e rr e l a yp r o l e c t o nd a t a p l a t f o r mi s i n t r o d u c e d ，a n dt h em a i ni d e a ，f u n c t i o n ，k e yt e c h n o l o g yo ft h i sd a t ap l a t f o r ma r ed e s c d b e d d e t a i l e d l y s e c o n d l y , t h ee s t a b l i s h m e n to fs t a n d a r ds t r u c t u r eo fd a t ai se x p l a i n e d ，a n dt h e d e s i g na i mo fs t r u c t u r e ，g e n e r a lf r a m e w o r k ，m a i nc h a r a c t e r so fs t a n d a r ds t r u c t u r ea r e e x p a t i a t e d t h i r d l y , t h ed e s i g no ft h ee x t e n do ft h i sd a t ai sp r e s e n t e d f i n a l l y , t h ee x c h a n g e f l o wo ft h ep o w e rr e l a yp r o t e c t o nd a t ab a s e do nx m li si n t r o d u c e d k e y w o r d s ：r e l a yp r o t e c t i o n ；d a t ap l a t f o r m ；s t a n d a r ds t r u c t u r e ；x m l ；d a t ae x c h a n g e i i 独创性声明 本人声明所里交的学位论文是我个人在导师指导f 进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体， 均已在文中明确方式标明。本人完全意识到声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名1 起啤 日期：2 咿薛歹月f o 同 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，即：学校有 权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。本人授权华中科技大学可以将本学位论文或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密日。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：7 匙矩 日期：办d 辱年歹7 月 f o 日 指导教师签名：n 圣露神去 日期：扣。哗r 月gf i 华中科技大学硕士学位论文 1 1 问题的提出 1 绪论 继电保护部门是电力系统中的一个重要部门，根据电网实时数据，完成全网继电 保护装置的整定计算，下发保护定值，部署电网继电保护装置与安全自动装置，以保 证全网安全稳定运行。数据管理是电力系统继电保护工作中的重要环节，管理设备参 数、运行状态等各方面数据，并及时收集和更新数据，以反映了系统供电方式的改变、 设备检修、新设备的投运等电网实时状况。继电保护部门的数据管理为各种继电保护 应用系统提供数据支持，辅助继电保护专业人员进行系统分析、短路电流计算、保护 定值计算及保护投退方案的确定等工作。在同常继电保护业务工作，继电保护部门使 用的数据要求其具有一致性和正确性，即当前继电保护数据库中数据真实表达了现阶 段电网实际状况，数据的精度满足整定计算、故障计算等分析计算的要求，在数据管 理过程中，稍有不慎，就会出现差错和漏洞，影响继电保护计算分析的效率和结果的 准确性，电力系统安全和经济运行，严重的会影响电力系统安全和经济运行，造成巨 大的损失。因此，合理、高效的继电保护数据管理是f b 力系统继电保护部f j 各方面j ： 作正常进行、保证电网安全可靠稳定运行的基础。 现阶段，我国电力系统继电保护部门的数据管理带有很强的专用性和地域件特点。 一方面，继电保护部门的各种应用系统有各自的一套数据管理模式和数掇存储系统， 数据是以不同的格式存储在不同的介质上，形成一个个“数据孤岛”。由于数据管理的 各自独立，各应用系统相互之间难以保证全网通用数据的一致性，更难以实现数据和 信息的共享。另一方面，由于数据的复杂性和数据结构的多样性，不同地区的继电保 护部门应用系统采用了不同的建模标准和数据定义，例如，有些继r 乜保护鄢| j 对r 系 统参数直接采用面向元件对象模型表示，而有的继电保护部门采用了正、零序i ；l _ l 抗模 型，将所有系统元件统为母线间支路和接地支路两种元件类型，并且，对于有蝗元 件还进行了特殊的处理，例如发电机变压器组，将发电机阻抗与变压器低压侧阻抗直 接合并为一个阻抗，这使得数据交换难以实现，业务工作协同进行难以展开。 华中科技大学硕士学位论文 目前，我国电力工业的发展从大电网、大机组阶段，进入了全因联网，电力市场 运行的新阶段i ，2 】。在这个阶段，技术条件各异，参数差别极大的各种发、输、变电新 型设备陆续挂网运行，对旧设备改造更换在频繁进行，电网的规模不断扩大，电网的 结构越来越复杂，一方面改善了电力的运行环境，满足经济建设需求，另一方面使得 电力系统的数据成为海量数据，数据的内容和结构变得只益复杂，电网的数据管理和 维护越来越困难。同时，在电力市场环境下，要求参与电网运行及管理的各公司和部 门之间能够及时地提供涉及电力系统实际运行状态、安全状况以及同常运行管理情况 等各个方面的丰富的数据，使得继电保护部门需要管理和维护的相关数据量大大增加， 而且各个部门之间数据交换频繁发生，数据交换任务极其繁重。电力系统数字化、网 络化、集成化的发展方向也使得继电保护部门的数据管理的内涵大大扩展，在传统的 数据管理功能的基础上，增加了例如数据交互、统计分析、报表形成、图档管理等功 能。新的发展阶段为继电保护部门的数据管理带来新的挑战。 为此，要求我们对继电保护部门的数据管理进行进一步的研究，思考将数据管理 功能从各应用系统中独立出来，建立电力系统继电保护数据平台。继电保护数据平台 是将继电保护业务工作所涉及到的数据集巾存储，在网络环境下进行统一管殚，为箨 种继电保护应用系统提供数据支持的信息系统。数据平台具有开放性、健壮性和可拓 性，提供标准的数据接口，既能够支持各应用系统的数据访问，又能够实现在网络环 境下与其他部门或其他地区继电保护部门的数据交互。 1 2 继电保护应用系统数据管理的发展 2 0 世纪下半叶以来，以计算机为中心，以信息的获取、存储、处理、传输和发和 为主要研究内容的信息技术深刻地改变了人类生产和生活的各个方面，为许多传统行 业带来了全新的经营管理模式。从计算机技术在继电保护部门应用的发展历程来看， 继电保护部门的数据管理经历了三个阶段，即人工管理阶段、单机自动化管理阶段、 网络自动化管理阶段。 7 0 年代以前，继电保护部门的工作主要依靠人工辅助以专门的工具完成，如数据 卡片、纸带、计算尺、直流讣算台等。这一阶段，继屯保护数据管理工作的特点屉数 2 华中科技大学硕士学位论文 据量大，数据管理的任务繁重，耗费时间长，自动化程度低，使得继电保护开常的楚 定计算等工作的工作周期大大延长。如东北电力系统每进行一次全网零序保护的整定 计算，占用的时间长达2 3 个月1 3 ；密西根州电力公司需要花费6 个星期的时问整定 由于州西南部负荷增长影响的相关保护的定值i 4 1 。 7 0 年代后，计算机技术广泛应用于电力系统，电力系统继电保护部门陆续推出了 一批集成多项业务工作的信息管理软件m q 和一些功能独立的分析计算软件，如整定 计算软州1 1 出l 、故障信息分析计算软件【1 4 1 6 1 、同方式管理及校验软件1 1 7 l 等系统，以 提高工作效率和管理水平。这些继电保护应用系统的使用大大减轻了继电保护专业人 员繁重的人工劳动，改善了继电保护业务工作的各个环节，带来了巨人的经济效益。 同时，出于各自开发时间不同，技术水平参差不齐，软硬件环境各异，各继电保护应 用系统具有显著的分布性和异构性特点。各个继电保护应用系统的数据存储分敝，数 据定义多样，而且数据管理功能简单，自动化程度不高，有时需要大量人工的介入。 近年来，网络技术特别是光纤通信、同步数字体系( s d h ) 、异步传输模式( a t m ) 、 i p 交换技术等宽带数据网络技术日新月异，人们越来越希望通过i n t e r n e t 网络来共亭 信息，基于网络的各种软件也应运而生，蓬勃发展起来。继电保护的数据管理步入网 络自动化管理阶段，各种继电保护应用系统的数据管理开始采用客，! j o t 服务器模式来 实现网络应用，共享继电保护数据。客户机服务器模式是一种典型的二层结构1 1 8 , 1 9 l ， 它将应用系统分解为两部分：一部分是为每个用户专用，称为客广部分，盘要尼提供数 据访问接口，完成数据存取， 三1 支持应用系统的分析计算等功能；另一部分是由多个 用户共享的数据与功能，称为服务器部分，主要是继电保护的数据处理逻辑和数据库。 客户机，月霞务器模式基本运行关系体现为“请求响应”的应答模式，客户机发出“请 求”，服务器接受“请求”并“响应”，执行响应的服务，并将执行结构，并将执行的 结果反馈给客户机。客户机服务器模式使应用系统任务分解清晰，并促进了数据共享， 加强数据统一管理，成为专业软件网络应用的主要模式提出了新的要求 1 3 本文所做的主要工作 电力系统新设备、新模型的应用，继电保护应用系统的丌放性和数据集成的必然 华中科技大学硕士学位论文 趋势，促使继电保护数据管理水平一直处于不断发展、不断完善的过程中。 近些年，数据库技术、x m l 、组件技术、可视化技术、模式设计等新兴计算机软 件技术的发展给新型继电保护数据平台的丌发带来了新气象。我们借助于这些软件新 技术，充分考虑继电保护业务工作内容和业务流程，丌发一个基于客户机，月磺务器模式 的继电保护数据平台。电力系统继电保护数据平台，以下简称数据平台，负责完成继 电保护通用数据的管理任务。数据平台为整定计算、故障计算、定值通知单管理等继 电保护应用系统提供数据访问服务，支持多用户操作，具有图形化人机交互界面和统 一的数据管理功能，可以实现自动化和智能化的数据逻辑处理。基于客户机服务器模 式的数据平台的应用，可提高继电保护部门的工作效率和管理水平。 本文结合电力系统继电保护数据平台的丌发及其相关问题进行了系统研究，t 要 的工作和章节安排如下： 第二章分析了继电保护各应用系统的数据需求，简要介绍了数据平台的总体结构 及功能，并对数据平台开发中的统一数据访问接口、用户认证与安全策略等关键问题 做了探讨。 第三章探讨了继电保护数据的标准结构，介绍了标准结构应遵循的原则及其总体 结构，详细描述了标准结构的数据层次及其数据定义方法。标准结构既是继电保护数 据库定义的标准，也是实现网络数据交换的标准协议。 第四章对数据平台的可扩展数据库设计进行了研究，介绍了可扩展数据结构的两 种数据库设计方法，介绍了数据库的静态分配策略，以解决当数据结构增加或者用户 增多对数据库性能造成的影响。 第五章分析了现有继电保护数据交换系统的不足，介绍了基于x m l 的在i n t e r n e t 网络环境下的数据交换的设计和实现，最后还介绍了网络安全性的考虑。 第六章对全文进行了总结，并对电力系统通用数据平台的应用发展做了展望。 4 华中科技大学硕士学位论文 2 1 引言 2 数据平台的结构和功能 在总结已有各类继电保护应用系统的数据管理模式优缺点的基础上，综合考虑继 电保护工作的特殊性以及继电保护工作的特点和业务流程，我们设计丌发了基于客户 机月匣务器模式的继电保护数据平台。 数据平台集中存储管理继电保护工作涉及到的各类数据，以标准的数据模型定义 表达数据，保证了数据的一致性和可理解性，实现了数据的全而集成，有利于实现靛 个继电保护工作的自动化。继电保护应用系统能够通过统一的应用程序访问接口访问 存取数据平台的数据，完成继电保护的各项相关工作。同时，数据平台为确保数据的 可靠性和安全性，考虑继电保护工作和应用系统的特点，对用户权限进行分类，对不 同用户的功能权限严格区别。 本章首先分析了继电保护应用系统对数据的需求，然后介绍了数据平台的数据组 成和总体结构，描述了实现的功能，最后对数据平台实现的一些关键问题进行了探讨。 2 2 继电保护各应用系统数据的需求 2 2 1 继电保护应用系统简介 继电保护应用系统辅助继电保护专业人员实现各种分析计算和信息管理等多方而 的工作，保证电力系统安全稳定可靠运行。如下图2 - 1 所示。继电保护部门使用的继 电保护应用系统种类繁多，实现的业务功能各异。 华中科技大学硕士学位论文 乜力系统继i 乜保护应用系统 整定计算系统 原 理 级 整 定 装 簧 缓 整 定 故 障 计 算 系 统 录 波 分 析 及 管 理 系 统 图2 - i 继电保护应用系统 运 行 管 理 系 统 订 方 式 管 理 系 统 ( 1 ) 整定计算系统 整定计算系统辅助整定计算专业人员，完成全网整定计算任务，形成保护定值， 实现整定计算过程的自动化。此过程涉及到电网参数和运行方式等数据的收集，潮流 计算，运行方式组合，整定配合，定值优化等多方而的内容。貉定计算系统可以分为 原理级整定和装置级整定；两类，它们提供的功能以及对数据的需求均有所不同。 原理级整定能够实现电网所需的线路和变压器阶段式保护整定计算，包括线路 零序电流保护、相间距离保护、接地距离保护和变压器零序过电流保护、低阻抗保护 的自动整定计算。 装置级整定是建立在原理级整定基础之上，实现具体型号线路和元件的保护装 置等其他整定项目的整定计算。 ( 2 ) 故障计算系统 故障计算系统完成继电保护部门所需的短路分析等故障计算工作，处理各种简单 或复杂的故障情况，如单相短路、相短路、两相短路接地、三相短路、三相短路接地、 两线路间的跨线短路故障以及非全相振荡等。 ( 3 ) 录波信息分析及管理系统 录波信息分析及管理系统2 0 1 是管理电网故障录波装最的生产厂家、型号、硬什接 入方式、所采用的通讯规约等参数，收集和管理各种故障录波装置传来的原始电压、 电流波形和故障信息数据等录波信息，综合分析故障原因和保护动作的j f 确性，实现 故障定位等功能。 6 华中科技大学硕士学位论文 ( 4 ) 通知单管理系统 通知单管理系统将主要实现对定值通知单的管理功能，其中包括对定值通知单的 查询、修改、批准、执行、作废、删除、新增和打印等。通知单管理系统可按要求完 成各种类型线路、元件保护定值通知单的生成，可以对所有形成定值通知单进行管理， 保证通知单的唯一性和正确性，同时可提供丰富的查询手段。 ( 5 ) 运行管理系统 运行管理系统管理电网上一次和二次设备的参数数据及其运行状态数据，包括设 备的投退信息、缺陷、检修、动作等信息，并对设备的历史运行状态进行统计分析， 反映电力设备的运行情况，为继电保护人员进行决策分析时使用。 ( 6 ) 日方式管理及校验系统 同方式管理系统承担着制定电网f i 运行方式、安排系统设稀榆修的霞任，榆查网 络拓扑结构、系统设备工作是否良好、检修是否完毕等实时情况，分析电网运行状态， 制定电网日运行方式、安排检修和巡检任务，保证电网可靠安全稳定经济运行， ( 7 ) 其他系统 继电保护应用系统除了常见的以上计算和信息管理系统之外，还有、拓扑图档管 理、统计报表生成等辅助应用系统，它们郝是继电保护部门完成r 常工作的基础，也 管理着大量的继电保护数据。 2 2 2 应用系统的数据需求 如表2 - 1 所示，应用系统种类繁多，实现的业务各不相同，其对数据的需求也能 各异。从数据使用的角度来看，应用系统的数据需求可分为通用数据需求和专用数据 需求两类。通用数据是各种应用系统中都使用到的公用数据，如电网设备的参数数据、 系统方式数据等：专用数据是系统实现功能时所需的数据，而向具体的应用。可知， 应用系统各自独立，存在者大量的通用数据，数据管理方式不同，数据管理大最任务 重复。有必要设计数据平台，集中存储相关数据，将数据的管理功能集成，为各种继 电保护应用系统提供数据支持。 华中科技大学硕士学位论文 表2 - 1 继电保护各种应用系统的数据需求 系统名称通用数据需求专用数据需求 一次设备、二次设备数据、系统运 整定条件、配合关系、中间结 整定计算系统行方式、电压等级、基准参数等系 果、系统设置数据等 统参数 一次设备数据、二次，设备数据、系故障状态信息、故障计算结果 故障计算系统 统参数。 等数据 录波及信息管理系统一次设备数据、二二次设备数据原始的i 乜压、i b 流波形等数据 通知单的定值信息、形成、审 通知单管理系统一次设备数据、二次设备数据 批和执行时间，通知l 肾状态锝 一次设备数据、二次设磊数据、系 运行管理系统保护运行、检修、动午f ：等数据 统参数， 一次设备数据、二次设各数据、系设备的检修计划、方式安排等 日方式管理及校验系统 统参数，数据 其他应用系统一次设备数据、二次设备数据，i | 档数据、报表数据 2 3 数据平台的结构和功能 2 3 1 数据平台的设计目标 在综合分析应用系统数据需求的基础上，根据继电保护数据管理工作基本要求和 现有的软硬件开发条件，数据平台将达到以下目标： f 1 ) 充分满足继电保护部门的数据需求 对设备信息、保护运行信息、保护定值、图档资料、系统参数、专业相关技术资 料等数据的统一集中存储【2 1 】，实现继电保护部门所有相关数据管理和数据访问的全而 集成，满足继电保护应用系统的数据需求。 但) 保证数据平台的开放性、交互性 基于高度开放的软件体系结构、商用关系型数据库、i n t e r n e t i n t r a n e t 以及图形化 8 华中科技大学硕士学位论文 人机交互平台，提供标准的网络互联应用接口，使得不同的继电保护应用系统或者不 同地区的继电保护部门相互之间能够实现数据交换。 ( 3 ) 保证数据的安全性 提供完善的网络安全性和数据库安全性控制。采用带域的n t 网络，并通过防火 墙与外部网相连，有效阻止外部非法侵入；采用严格的数据库用户验证和权限控制机 制保证数据库的安全性。 h ) 实现数据平台的模块化和组件化 基于组件技术实现各数据管理功能模块的独立开发和无缝集成，各模块能够实现 单独的升级和替换：各模块内部编程采用面向对象技术，面向对象技术为人们提供了 一个非常有力的技术工具，使对象具有良好的封装继承的特性，提高系统的重用率， 系统的维护和扩展也变得容易实现1 2 2 - 2 4 1 。 ( 5 ) 提供数据管理的全图形化交互界而 提供电力系统图形化数据管理界面。实现分层、分区的电力数据管理以及对琢 多图的面向专业分析的图形化数据管理和自动维护。提供基于w e b 的用户查询界而和 用户自定义的界面使用。 2 3 2 数据平台的数据组织 在继电保护工作中，需要应用到电力系统各个方面的数据，如何合理有效地管圳 和维护各张数据，直接影响数据平台的各种性能指标。数掘平台主要包括以f 了数据 库：通用数据库、系统图形数据库，应用管理数据库和整定计算信息库、故障计算信 息库，定值通知单信息库等等专业数据库，其数据平台的数据组织，如下图2 - 2 所示。 下边简要介绍各子数据库的功能。 图2 - 2 数据平台的数据组织结构 华中科技大学硕士学位论文 ( 1 ) 通用数据库 通用数据库保存了继电保护应用系统所涉及到的通用数据，电网中各种一次设备 的名称、电气参数和其它原始参数等；二次设备的型号、厂家，软件版本，当前运行 定值等信息；电压等级、基准参数和系统运行方式等系统参数。 ( 2 ) 应用管理数据库 一 记录数据平台的各类信息，如名称、对其它数据库的使用情况、予数据库的管理 员及用户权限等，组织和管理各应用系统使用数据，使各部分能正常、协调地进行工 作。保存用户的个人设置，使该系统可以按照各用户的不同风格运行。 f 3 ) 图形数据库 图形数据库保存了系统接线图图形化显示所需要的信息，如显示风格，各，i 件的 名称、位置、大小、颜色，以及一次设备之间及其与二次设备的连接关系等。根据图 形数据库的信息，可以组建完整的系统接线图。当用户建立接线图时，各元件的图形 数据都自动保存到相应的数据库中。若网络的原始参数已经输入，则可以建立图形数 据与元件的原始数据之间的映射关系。 ( 4 ) 整定计算信息库 保存了开始整定计算前用户的预定义的数据、整定中断州的中问计算数据和整定 计算完成后的定值与保护问的配合方式。用户可以在整定过程中暂停整定过程，进行 人工干预，查看数据等，并可以在后面继续进行计算。 ( 5 ) 故障计算信息库 保存用户选择的系统方式信息，故障状态信息和故障计算结果信息。其中故障状 态信息包括了对地短路信息、断线信息以及跨线短路信息。 r 6 ) 定值通知单库 保存了电网中所有保护装嚣的定值通知单的定值信息，形成、审批和执行时问、 通知单的状态信息，用于系统对通知单流转的蹩个流程进行管理。 ( 7 ) 运行管理库 保存运行管理系统中使用到的设备检修、运行、动作、等运行信息 0 华中科技大学硕士学位论文 2 3 3 数据平台的总体结构 数据平台支持三种形式的数据访问，一是不同继电保护应用系统对数据的访问； 兰其他部门对继电保护数据的访问；三其他地区继保部门的 n t e r n c t 网络数据交换。 数据平台实现了继电保护数据的不同应用、不同部门和不同地域的全方位的共享与交 互。 数据平台的总体结构采用设计模式中的层设计原则，如图2 3 所示，分为物理存 储层、数据服务中间层和网络交互层三个层次。 网络交互层 数据服务中间层 物理储存层 图2 - 3 电力系统继【u 保护设稀数据平台总体纳构 ，e 他地域 u 力用户 继i u 保护 麻用系统 ( 1 ) 物理存储层 数据库管理平台实现数据集中存储管理和数据库级安全控制，为工作人员提供各 三 种数据查询、统计的功能，可按照用户的需求返回相应的数据。 ( 2 ) 数据服务中间层 数据服务中间层是基于c o m d c o m 技术，以组件思想构造，能够实现插件式升 级或更换，增强数据平台的可扩展性。根据各部门实现功能的不同，数据服务中间层 装配以下几个组件， 数据访问接口组件 数据访问接口提供统一的数据访问接口。继电保护部门或者其他部门的 华中科技大学硕士学位论文 s c a d a e m s d m s 、m i s 等应用系统凋用此数据访问接口执行相关的数据库操作，能 够实现异构系统的无缝连接和互操作。 通用数据管理组件 数据管理组件提供友好的人机交互界面，实现对各类数据的图形化管理功能，实 现对通用数据录入，更改、删除及数据类型修改等的数据管理功能。 图形拓扑管理组件 图形拓扑管理组件验证元件的拓扑连接数据是否f 确，以图形方式形象地表达电 网一次及二次元件连接及运行情况。因为电网元件众多，图形拓扑管理组什采j l j 分区 分层方式显示元件拓扑结构。 用户认证管理组件 用户认证管理组件管理数据访问接r _ _ l 的使用权限，只有满足定权限的电力用户 才能使用数据接口实现数据访问，保证数掘的安全性。 ( 3 ) 网络交互层 网络交互层是基于咀松耦合的w e b 服务，充分利用了现有的i n t e r n e t 基础架构 实现不同地区继电保护部门问的数据的i n t e r n e ! 网络共享和整合。网络交互层内的数 据交互组件实现继电保护相关数据的w e b 发布，使用x m l 技术实现网络数据交换功 能。 2 3 4 数据平台实现的功能 ( 1 ) 数据管理功能 数据平台提供了一个编辑和维护通用数据的一体化环境，可以实现以下功能， 参数数据查询，可以按照元件名称、型号、生产厂家、电压等级、所属地理区域、厂 站、元件类型等关键字进行精确或模糊查询：参数编辑和修改，可以通过对话框对 单个元件进行参数编辑和修改，也可以通过参数表格对多个元件进行参数编辑和修改； 参数计算，可以根据线路型号、公里数、类型等计算线路阻抗参数，可以根据变压 器试验数据计算其电抗参数，可以进行标么值和有名值转换。参数检查功能。可以 自动辨识孤立母线、孤立区域、零序孤岛等特殊接线可以判别线路参数的合理性等 等 1 2 华中科技大学硕士学位论文 ( 数据服务功能 数据平台集成数据访问接e l ，提供标准应用程序访问接口，支持各类应用的数据 访问。数据平台供了数据的导入和导出功能，在异构数据库之间实现数据转换，也可 以将数据导出到文件或从文件导入到数掘甲台内，同时，数据甲台提供了数据的w e b 发布，其他地区的电力用户可以在i n t e m e t 浏览数据，或者启动数据交互组件实现数 据的网络交换 ( 3 ) 实现良好的可扩展性 数据平台利用c o m d c o m 技术，使用基于组件思想设计和实现，各个组仆之问 松耦合，实现插件式升级，能够满足三方面的扩展性要求：不断增长的数据管理需 求：不断增长的终端用户需求；不断增长的功能类型需求。 f 4 ) 安全管理功能 数据平台提供了众多安全措施，以实现其安全管理，可以分为三个层而，即网络 安全措施、应用安全措施、数据库安全措施。网络安全措施保证互连网的安全性问题 包括了安装防火墙和杀毒软件、网络用户认证等安全措施。应用安全是通过应用程序 用户管理和不同应用系统对数据库不同的操作权限管理来实现。数据库安全措施是指 监视和维护数据库性能，保证继电保护数据一致性、j f 确性的各种措施，包括数据库 定期备份，使用日志记录数据库操作，。 2 a 数据平台的关键问题研究 2 4 1 标准的o d b c 应用程序访问接口 o d b c ( o p e n d a t a b a s ec o n n e c t i v i t y ，开放数据库连接) 是由m c i r o s o f l 丌发的标准 应用程序访问接口，是w o s a ( w i n d o wo p e ns e r v e rs y s t e m ，w i n d o w s 丌放服务体系1 中的数据库组成部分，是s q l a c c e s sg r o u p 的c l ! 标准的一种实现。o d b c 规定“以 统一的a p i 存取异构数据库信息”，允许单个应用以s q l 作为标准的数据存取语言， 得到了世界上领先的数据库和应用程序歼发商的广泛支持，可以满足如下应用需求； 前台应用与后台服务器分离；多个应用与多个服务器经由网络连接；任一客户 华中科技大学硕士学位论文 的应用可访问多个服务器上的数据。 如图2 - 4 所示，o d b c 的结构包括5 个部分：应用程序( a p p l i c a t i o n ) 、o d b c 接口 ( o d b c i n t e r f a c e ) 、o d b c 驱动程序管：i 器( o d b c d r i v e r m a n a g e r ) 、o d b c 驱动程序 r o d b c d r i v e r ) 和数据源。应用程序调用o d b c 接口函数后完成以下任务：请求与数据 库链接；发送s o l 请求；定义存储区和数据格式；请求结果；终止与数据库的链接等。 o d b c 驱动程序管理器的作用是根据应用程序的要求，调用不同的o d b c 驱动程序。 驱动器的作用是实现o d b c 函数的调用，对指定的数据源执行s o l 语句，并将结果 返回给应用程序。 o d b c 驱动程序管理器 职动器1驱动器2职甜i 器3 敬据源i教据源2数据源3 图2 - 4 0 d b c 总体结构 通过o d b c 接口，能够存取多种多样的、带有o d b c 驱动程序的数据源。应川 程序通过激发o d b c 驱动程序存取特定的数据源。表2 - 2 中，列举了常见数据库数据 源情况。 表2 - 2 常见的数据源说明 数据库系统o d b c 驱动程序o d b c 配置程序数据序文件 a c c e s s2 0 、1 +s i m i b a d l ld j m a d m l n d l lm d b e x c e ls l m b 九d l ld l m a d m i n d l lm d 8 p a r a d o xs l m b a d l ld l m a d m l n d l ld b s q l s e r v e r s q l s v r d l ls q l s v r “d l l l o g 。d 8 o n d es q o r a d l l s q o r a d l l l 0 6 - d b 在应用程序中，在v i s u a lc l + + 6 0 中利用a d o 技术实现对o d b c 数据库的数据 访问。a d o 是w i n d o w s 平台的数据存取技术，是一种基于双重接口的c o m 类库，能 够访问所有o d b c 数据源。其实现数据访问的程序片断如下。 声明连接对象和记录集对象，并创建实例： _ c o n n e c t i o n p t rm _ p c o n n ； r e c o t d s e t p t r m _ p r s t ； 1 4 华中科技大学硕士学位论文 ，通过o d b c 应用程序接口连接到数据源( 事先注册o d b c 数据源) m ” s a a d m o d e u n k n o w n ) ； ，生成s q l 查询语句 c s t r i n gs l r s o u r c e - - ”s e l e c t f r o me l e _ t a b l e ” 一b s t l t b s t r s o u r c e ( s t r s o u r c e ) ； 执行s o l 赉洵语句，将查询结果存在记录集对象对象m p r s i 内 m _ p r s t o p e n o a s t r s o u r c e ，( i d i s p a t c h + ) m p c o n n ， a d o p e n d y n a m i c a d l o c k o p t i m i s t i c a d c m d t e x t ) ； c a t c h ( c o r n _ e r r o r e 1 ，数据源连接有误、数据查询失败等异常信息报告 c s u l n ge r r o r = e e r r o r m e s s a g e 0 ； 一b s t r tb s t r d e s c r i p t i o n = e d e s c r i p i i o n o ； a f x m e s s a g e b o x ( e r r o r + ( l p c t s t r ) b s t r d e s c r i p t i o n ) ； ) 2 4 2 用户认证策略 数据平台具有灵活的权限管理和审计功能，使用两级登录机制。首先，用户使用 各自的登录名和密码登录到应用系统中，然后户认证及安全策略组件根据该实际用，、 所具有的权限将访问数据库的用户名和密码加密发送到客户端( 即应用系统) 。数据库 用户和数据库密码对实际用户是不可见的，降低了实际用户密码外泄导致数据库受到 其他非授权用户访问的可能性。用户的每一次登录的详细信息都会记录到同志文件中， 数据平台管理员可以查看该日志文件，寻找可能存在的安全隐患。同时，可以根据工 作的侧重点不同，建立若干固定的数据库用户组，如通用数据管理员、应用管理管理 员、整定计算管理员、故障计算管理员等，如表2 3 所示。每个数据库用户具有范围明 确的权限。将实际用户分配到指定的数据库用户即可获得相应的权限，避免了重复分 配权限。 华中科技大学硕士学位论文 表2 - 3 数据平台的用户访问权限策略表 英文名称说明权限说明 基本刚户，只能查询和浏览数据库的数据，不能更改数据， b r o w s e u s e i 般浏览用户 其他刚户都是从浏览j i j 户权限上派生。 d p m a n 数据平台管理员超级用户，拥有所有权限，可以操作管理所有数据痒 c d m a l l通刚数据管理员管理通用数据库，具有对通用数据库的操作的所有权限 t o p o m a n 图形拓扑管理员管理图形拓扑库，具有对图形拓扑库的操作的所有权限 s y s m a n 应用系统管理员管理应用管理库，具有对应用管理库的操作的所有权限， c o c a l c m a l l 整定计算管理员 管理整定计算库，具有对整定计算库的操作的所有权限 f c i n f m a l l 故障计算管理员管理故障计算库，具有对故障计算库的操作的所有权限 w a v e m a n录波管理员管理录波数据库，具有对录波数据库的操作的所有权限 p o s t m a n 通知单管理员管理通知单库，具有对通知单库的操作的所有权限 r u n m a n运行管理员管理运行信息库，具有对运行信息库的操作的所有权限 2 4 3 数据平台的网络化运行 要实现继电保护工作的自动化，数据访问的网络化应用是基本要求之一1 2 5 j 。首先， 网络化运行可以将数据存放在网络的服务器上，实现数据的共享，便于集中对数据进 行管理，无须每个操作人员准备一套数据，避免了各类数据的不一致性：其次，提供 基于w e b 的数据查询和信息发布系统，可以提高工作效率：第三，网络化运行时，对 于需要提交审阅和下达的资料，如定值通知单、定值配置图等，可以通过网络采用电 子邮件的形式实现。而且，网络化运行也是录波系统数据传送的需要。建立网络化数 据平台，可以提高继电保护的运行管理水平和自动化程度。 同时，考虑到软件配置上的灵活性，如果没有联网条件，也可以将软件的数据库 建立在本地计算机上，除了不使用软件所提供的网络功能以及与网络相关的功能模块 外，可以正常使用数据平台的数据管理功能。 w e b 技术是企业最流行的一种信息服务技术，它以h 1 ，r p 标准协议为基础来完成 浏览器与w e b 服务器之间的信息交换与传递，这种方式无疑能为信息检索、查询等 信息服务系统提供很大方便【2 “。 华中科技大学硕士学位论文 基于w e b 的信息发布提供了i n t e r n e t 的信息发布渠道，将继电保护相关信息提供 给授权的网络用户。w e b 服务采用w e bb r o w s e r w e bs e r v e r d a t a b a s e s e r v e r 三级服务模式【2 7 ，客户不直接与数据库联系，而且根据各种用户权限的不同， 只有授权用户才可以通过w e b 服务对数据库进行修改等操作，而多数用户只有查询及 文档输出的权力，保证系统的安全。 信息发布包括两大模块：一是实时信息的发布，二是用户关心数据的查询。 ( 1 ) 实时信息的发布( 实现电子公告牌的功能) ： 发布内容包括定值在线校核结果的发布，故障录波信息实时处理结果的发 布以及生产相关统计数据报表、公告的发布等； 发布的模式可以在拓扑接线图上以颜色、标签、动画等形式表现，也可以 以报表、曲线或者文字等形式表现。 ( 2 ) 用户关心数据的查询： 用于查询的数据类型包括：各类图档，系统元件的参数与运行状况，各类 保护的定值、定值通知单与定值的校核结果，录波数据与录波分析信息，以及行 业管理相关资料、公告等； 查询模式随查询内容的不同而不同，基本上可以利用时间、厂站名、区域 名、线路编号等关键字进行查询，支持模糊查询功能： 查询结果可以采用发布模式的方式显示，也可以以文件形式下载到客户 端。 2 4 4 图形化的数据管理界面 数据管理界面主要包括两个方面：面向数据访问的管理功能的基于w e b 的用户界 面和面向专业分析的图形工作平台。 ( 1 ) 基于w e b 的通用界面 本系统以基于w e b 的浏览器界面作为通用数据管理的主界而，既而向继电保护部 门的局域网用户，也面向远方的广域网用户，可以方便地实现多种形式管理功能的展 现。 提供各种查询请求和结果显示界面。用户可以根据工作的需要查询各种信息， 华中科技大学硕士学位论文 可以以表格的形式显示，也可以内嵌图表、图形等显示插件，以多种形式显示各种分 析、统计的结果，例如利用c a d 插件程序在浏览器中直接显示c a d 图形，而不需要 启动相应的c a d 应用程序。 在w e b 界而i ：提l i t u l l 时信息传送趾带界而。埘l ：涉心刖l f 1 ：流处刚i 、 例蝴 定值通知单的传送与必复，检验报告的审批等功能能够住w e b 界i i l i 上蛤有关t i , j _ l tj i i 以实时、直观的提示，能让用户方便地介入相应的流程。 ( 2 ) 图形工作平台 通过网络拓扑管理组件，数据平台实现了基于电力系统拓扑接线图的图形工作平 台，形象直观地表达了电网一次及二次元件的连接及层次关系。用户可以在图形卜进 行和完成电力系统继电保护的许多工作。图形工作平台包括以下功能： 实现图形的多图显示。在统一的系统参数基础上，同f 乜力系统网络能够以多 种不同的面貌出现，对网络的表达可繁可简，罔形上屐示的元件数最可多可少，即使 是同一个元件在不同图形中的外貌可以完全不同。以适应不同工作的需求f 2 8 1 。 提供图形的分层管理。分层管理就是要将一个复杂的、元件繁多的、一卜丽的也 力系统网络，按照一定原则对原有的元件进行组合，最终形成一个多层次、结构简单、 又能完全表达原有网络的图形。根据电力系统的实际，可以将图形分为三个层次：丽 向全网的系统级图形，如地理接线图、系统一次主接线图以及系统定值配合图等；面 向厂站的厂站级图形，如厂站主接线图、厂站保护配置图以及录波配鼍图等；面向 设备的保护原理与施工圉，如保护屏配置图、保护通道配置图以及保护原理图等。 提供基于图形界面的交互操作。在提供的各类图形界面上，可以唐观、方便地 完成相关的操作，如整定计算时系统运行方式的图形上赢接修改以及结果的图形化最 示等，实现全图形