（电力系统及其自动化专业论文）配变远程监测管理信息系统的设计.pdf

酉亩童逼盔堂题堑究篁堂焦迨塞 箜! ! 亟 a b s t r a c t 1 0 k vd i s t r i b u t i o nt r a n s f o r m e ri st h em a i np o w e r ( s u p p l y i n g ) d i s t r i b u t i n g e q u i p m e n ti n t h ep o w e rs u p p l y i n ga d m i n i s t r a t i o na n de n t e r p r i s ea t p r e s e n t i t s r u n n i n gq u a l i t yd i r e c t l y i n f l u e n c e st h ee l e c t r i c i t y q u a l i t y t h a tt h et r a n s f o r m e r o u t p u t s s oi t w i l li m p r o v et h ep o w e rs u p p l y i n gq u a l i t yg r e a t l ya n dp r o l o n gt h e s e r v i c el i f eo ft h ee l e c t r i c a l e q u i l ) m e n t t o s t r e n g t h e nt h em o n i t o r i n go ft h e d i s t r i b u t i o nt r a n s f o r m e r , i m p r o v et h er u n n i n gl e v e l ；e l i m i n a t ef a i l u r ea n da b n o r m a l r u n n i n gw a y i nt h es a m et i m e ，t h em o n i t o r i n gf o rt h ed i s t r i b u t i o nt r a n s f o r m e ri s o n eo ft h en e c e s s a r yf u n c t i o n si nt h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r ka u t o m a t i o ns y s t e mt h a t d e v e l o p s a tp r e s e n t a i m i n ga tt h em u c h q u a n t i t y 、w i d es i d ea n d r e a lt i m ed e m a n d s f o rt h em o n i t o r i n go ft h ed i s r r i b u t i o nt r a n s f o r m e r , ak i n do f d e s i g ns c h e m ei s p r o p o s e d t h es c h e m e i st h e m o n i t o r i n gm i sb a s e do ng p r s t h er e s e a r c hw o r k o f t h e p a p e r h a sb e e nd i v i d e di n t ot h r e ep a r t s ： n l ef i r s tp a r to ft h er e s e a r c hw o r ki st h ed e s i g no ft h ed a t a b a s e s q ls e r v e r 2 0 0 0i su s e da st h em i sd a t a b a s e a n dt h e r ea r cu s e rt a b l e 、a n a l o gq u a n t i t yr e c o r d t a b l e 、s t a t eq u a n t i t yr e c o r dt a b l e 、a l a r m i n gr e c o r dt a b l e 、r e m o t e c o n t r o l l i n g r e c o r dt a b l ee t c n l es e c o n dp a r ti st h ed e v e l o p i n go ft h em i s s o 西, v a r e d e l p h i7i su s e dt o d e s i g ns o r w a r e n 地f u n c t i o n so f t h es o f t w a r ei n c l u d et h er e a l t i m er e c e i v i n ga n d s t o r i n go f t h ed a t a , t h et r a n s m i t t i n go ft h er e m o t ec o n t r o l l i n go r d e r , t h ei n q u i r i n g o f t h ed a t a ，t h es h o wo f t h ec h a r t , t h e p r i n t i n ga n d o t h e ra u x i l i a r yf u n c t i o n s t h el a s t p a r t i st h e d e v e l o p i n go ft h er e a l t i m ec o m m u n i c a t i n gt e c h n i q u e b e t w e e n m o n i t o r i n g c e n t e ra n dt t u t w o p o r t - t o - p o r tp r o t o c o l s t c p ( t r a n s m i s s i o nc o n t r o lp r o t o c 0 1 ) a n du d p ( u s e rd a t a g r a mp r o t o c 0 1 ) h a v eb e e n a n a l y z e da n dc o m p a r e d a c c o r d i n gt ot h ec o m m u n i c a t i n gm e a n so ft h ew h o l e s y s t e m g p r sa n dt h ea c t u a ls i t u a t i o no ft h ed i s t i l b u t i o nn e t w o r kd a t a u d ph a s b e e n a d o p t e d a n dd a t af r a m eh a sb e e nd e f i n e d k e y w o r d s ：d i s t r i b u t i o nt r a n s f o r m e r ；d a t a b a s e ；m i s ；u d p 酉盎窒湮盍堂亟瑟窒生堂焦诠塞筵! 厦 1 1 课题的背景和意义 第1 章绪论 在电力供配电系统中，配电变压器( 简称配变) 是将电压直接分配给低 压用户的电力设备，其运行数据是整个配电网基础数据的重要组成部分。实 时监测配电变压器运行中的各种参数，依据采集的数据进行分析，及时发现 配电变压器运行中出现的异常情况并加以控制和解决，可以实现电网的稳定 优化运行。 长期以来，低压配电网络一直是供电系统运行可靠性的薄弱环节之一， 一些配电变压器和配电线路因过载发热、线损率高、电压质量合格率低等， 既容易烧毁设备，也容易危及低压电网安全可靠运行，而这些故障却常常被 人们忽视。为此，原能源部规定各基层单位要定期上报电压质量合格率和做 配电网的可靠性统计，并在“用电管理信息技术规范”中明确提出要掌握配 电网络负荷情况及重点用户的年、季、月、曰各种负荷曲线等重要信息。但 多年来，由于低压配电网络缺乏这方面的自动化检测手段，供电部门对配电 变压器的监视与管理仅限于人工巡视，配变的运行工况、负荷变化情况、配 变的损耗情况等仅靠目测与估算，没有准确的数据。这样一方面造成了配变 的利用率低下，另一方面配变还在不断地增容，加大了投资。另外对配变的 电能质量无法监测和控制。因此，研究开发出维护成本低、性价比较高的配 电变压器监控系统势在必行。 配电变压器监控系统是利用自动化技术、通信技术实现对配电变压器油 温、电流越限、三相不平衡率、缺相等参数的监测。配变监控系统可以从以 下两个方面优化电网的经济运行：( 1 ) 优化运行方案，现场控制无功电容器组 的投切，就地保持系统的无功平衡，提高配电变压器总负荷的功率因数，降 低技术线损；( 2 ) 自动监测、存储配电变压器的运行数据，为电力企业的一些 专业分析，例如负荷预测、线损分析等提供数据 1 】【2 1 。 随着我国配电自动化建设的广泛开展，配电变压器监控系统的建设成为 配电自动化系统的重要组成部分之一。 配电系统自动化是指利用现代通信和计算机技术，对电网在线运行的设 酉亩童通盍堂亟硒究生堂僮迨窒 篁z 亟 备进行远方监视和控制的网络系统。它包括l o k v 馈线自动化、开闭所和小区 配电所自动化、配电变压器和电容器组等的检测自动化等p j l 4 j 。配电自动化包 含三个基本功能，即对配电网进行安全监测、控制和保护。其中，安全监测 功能是指通过采集配电网上的状态量( 如开关位置和傈护动作情况等) 和模 拟量( 如电压、电流和功率等) 以及电度量等，从而对配电网的运行状况进 行监视。本课题所研究的内容属于配电网的安全监测范围。 1 2 国内外研究现状 为了保证供电的可靠性，提高供电服务水平，国外很早就注重配电自动 化的研究，并得到了广泛的应用。 例如，日本自4 0 年代起就着手研究配电自动化技术，在4 0 年代末实现 并普及应用了自动切除故障区间，人工给健全区间恢复送电的自动区分方式： 5 0 年代，实现了自动区分、切除故障区间，并自动给健全区间恢复送电；7 0 年代，实现了配电信息管理，配电线路负荷管理，配电工程设计、管理及配 电系统负荷管理等；8 0 年代，形成了配电综合自动化系统；9 0 年代初全面推 广应用配电综合自动化系统，在主要城市的配电网络投入运行。韩国、台湾 地区于2 0 世纪9 0 年代也完成了局部配电系统的馈线自动化，并建立了自己 的配网自动化实验网络。 实现配电自动化的一项技术难题是通信问题。美国电科院自1 9 7 0 年就着 手研制配电网载波传输技术，以解决配电网中大量分散数据的传输问题。1 9 8 3 年推出了基于配电载波通信的配电网监控系统，并迅速得到了推广应用。通 信问题的解决，使配电系统的监控水平得以大幅度提高，把过去仅对变电站 的监视控制延伸到配电网中的所有电气线路。 国际上现在流行的配电管理系统和配电自动化主要是针对中低压系统而 言的，因此，国外配电自动化也往往称为馈线自动化。随着电子技术、计算 机技术的飞速发展，配电自动化技术日趋成熟。目前，配有强大后台机功能 的配电综合自动化系统在西方先进国家应用想当普遍，它的功能已不局限于 配电网的安全监视与控制，它还实现了负荷管理，配电网运行方式的自动调 整等，形成功能丰富，使用灵活，能有效管理好配电网的综合自动化系统。 而且，它还与其它自动化系统联网，实现数据共享，并构成电力系统设备综 合自动化 5 】【6 】。 匿亩童逼盍堂亟堑宝生堂焦迨窒 差亟 进几年来，我国电力生产得到了飞速发展，生产规模迅速扩大，电网规 模也随之飞速发展，特别是随着城市和农村电网的建设与改造( “两网改造”) 工程的实施，对电力生产及调度监控系统的要求也越来越高，利用计算机对 电力运行参数进行在线检测、实时故障分析处理、运行状况的实时控制和调 度等，已经在电力生产及配电调度的可靠性、安全性、经济性以及提高电力 的综合管理水平等方面发挥了重要的作用。 文献 7 8 】针对国内低压供配电领域的需求，把现代计算机技术和通信技 术应用到配电系统监测和控制上，在实验室组装完成并研制开发出低压配电 监控系统。文献【9 1 0 】分别设计研究了配电网计算机监控系统的通信系统和 终端设备。 在配电自动化系统中配电网监控是主要内容，而配电监控系统中关键问 题是通信。传统的通讯手段包括电力载波、光纤、专用无线电台等，它们各 自都有自己的局限性。现在随着g s m 、g p r s 的通讯发展，基于无线公网和移 动互联网的通讯方式得到了大家的关注，成为故障定位系统、抄表、配变监 测等系统的通信通道的新选择。文献【l l 1 6 】研究了g s m g p r s 技术在配电自 动化系统中的应用。文献 1 7 2 1 】则具体进行了基于g s m g p r s 无线技术的配 电变压器监测系统的研究。 1 3 本文所做的主要工作 本文主要包含两部分内容：配变远程监测管理信息系统的分析与管理信 鼠系统的设计。 1 3 1 配变远程监测管理信息系统的分析 关于配变远程监测管理信息系统的分析，本文主要做了以下两方面的工 作： 1 简单阐述系统相关的概念，开发原则。详细分析了配变监测管理系统 的一般任务，选择系统技术方案以及开发方法。 2 根据实际情况及设计要求，确定开发步骤，对系统各模块进行初步理 论上的定位。 酉壶童湮太堂亟塑窒生堂僮迨塞篁垒亟 1 3 2 配变远程监测管理信息系统的设计 关于配变远程管理信息系统的设计，本文主要做了以下两方面的工作： 1 介绍关系数据库的基本概念，根据关系数据库的设计规则，创建系统 所有的后台数据库表。 2 根据实际使用情况，确定数据的存储方式，对系统所需人机交互界面 的内容进行分析，完成各个窗体的具体设计工作。 酉直窒湮态堂亟盈窒皇堂焦迨室蓥亟 第2 章电力管理信息系统概述 2 1 管理信息系统( 川s ) 的概念及其特征 建立管理信息系统，首先应该对其概念有一个清醒的认识：管理信息系 统( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称m i s ) 是给管理与决策职能提供信 息的计算机应用系统，其功能包括数据的收集与输入、信息的存储、信息的 加工、信息的传输以及信息的输出五个部分，而其组成则是包括计算机硬件、 系统软件( 诸如操作系统、计算机高级语言编译系统、数据库管理系统、网 络软件) 、操作使用人员、使用规程和应用软件( 完成有关管理职能的应用程 序) 五个方面。 从概念上看，管理信息系统由四大部件组成，即信息源、信息处理器、 信息用户和信息管理者，见图2 一l 。 图2 - 1 管理信息系统总体结构 现在，人们普遍认为，m i s 是由计算机技术、网络通信技术、信息处理 技术、管理科学以及人组成的一个综合系统。在这个系统中，计算机网络成 为整个系统结构的主体和系统运行的基础。其特征是： ( 1 ) 数据全部存储于计算机系统中； ( 2 ) 用户使用简单、操作方便，查询快捷； ( 3 ) 有较强的 机对话功能； ( 4 ) 能直接从计算机系统中提供决策所需的参考信息。 耍壶童道盔堂亟硒宜垒堂焦诠窒 篁! 亟 2 2 电力m i s 简介 随着信息技术的飞速发展，给电力系统运行、监视、控制提供了新的技 术手段，同时也对生产和经营管理提出了更高的要求。现代化生产和经营管 理不仅要求对大量信息迅速进行科学处理，而且还要求对复杂的管理问题进 行最佳决策。传统的手工管理方式已经远不能适应，必须建立以计算机为核 心的现代化管理信息系统( m i s ) 。 从实际应用上讲，m i s 是一个对管理信息进行收集、传送、加工和使用 的系统。电力m i s 的逻辑结构，按功能分工来划分，大体上和管理的体制与 组织形式一致。我国电力工业管理体制，现在大体上可以说是三级管理，即 电力集团公司一省电力公司一大中型发电厂、市供电公司。在这套管理体系 中，为了统一领导，还纵向地构成各项职能管理体系，如：统计、计划、基 建、生产、供用电、营业、设备与物资。财务、劳资、人事、科技、教育、 外事等。各单位的职能部门，除直接接受本单位的决策层的领导外，同时也 接受上级对口职能部门的业务领导。因此，电力工业的m i s 应该是一个纵横 交叉的矩阵结构。电力工业三级管理体系如图2 2 所示，单位内部管理信息 系统的塔型结构如图2 3 所示口l 。 电力集团 省电力公 发电厂、 图2 2电力工业二级管理体系图2 - 3 单位内管理信息系统的塔型结构 从实现方式上讲，电力m i s 是一个以数据库技术、计算机网络为基础的， 以客户机且艮务器结构为支撑的一组有机联系的应用程序。 从我国电力工业的各部门的实际情况来看，电力m i s 往往是分阶段建设， 例如几个子系统首先投入使用，然后进一步的开发和完善成为一个有机的整 体。从电力工业的发展，计算机、网络技术、自动化和通信技术的进步方面 酉亩童通塞望亟塑窒生主僮诠塞 差2 亟 来看，电力m i s 始终是不断发展和完善的。 2 3 电力m ls 的演变 电力行业的计算机管理起步较早，在2 0 世纪8 0 年代，电力行业在财务、 人事档案及电费等管理业务中引入微机。从此电力企业开始了将微机引入管 理工作。但是由于早期微机本身对信息处理能力的局限性，当时的应用仅限 于档案的存储与汇总，简单的统计和制表，是一种单项业务处理软件。这 阶段的应用可以称为第一代电力i v i i s 。它第一次突破了传统的手工操作，使 大量繁琐的汇总、统计和制表等事务性工作变得快捷、简单和准确，极大地 提高了工作效率，因此推动和促进了电力m i s 的进一步发展。 不久，电力m i s 进入了一个崭新的发展阶段，其主要特征是基于局域网， 形成了集中式( 主机终端) 和客户朋艮务器等计算机模式。而且功能亦扩充到 了包含生产管理、办公管理、计量、安全等电力企业管理的各个方面，是一 个综合的管理信息系统，并涌现出了一大批标志性成果。这一阶段的电力m i s 可以称为第二代电力m i s 。第二代电力m i s 不仅提高了工作效率，而且使计 算机技术开始从管理的事务处理层渗透到了计划和控制层田j 。 随着计算机技术的飞速发展和电力企业的不断改革，新一代电力m i s 正 在出现。新一代电力m i s 是伴随着i n t c m e t 的发展而很快发展起来的，其中 还包含着多媒体等许多新的技术。由于新一代电力m i s 产生时间不长，还不 太成熟，目前还不能看到它的全貌，但是我们可以描述它的基本特征【2 4 】： ( 1 ) 完全基于i n t e r n e t i n t r a n e t e x t r a n e t ，是一个真正的开放系统； ( 2 ) 关键信息能充分共享，这里指的共享是指基于广域网的，是跨地域的； ( 3 ) 电力市场模拟与分析、电力营销及企业的预决策在新一代电力m i s 中 占据重要地位； ( 4 ) 应用软件是完全流程化的、可控的和规范的，而且大量地应用多媒体 技术； ( 5 ) 基于图形的地理信息系统( g i s ) 技术将和用电、配电、线路等紧密 结合； ( 6 ) 电量的采集、统计和收费实现全程自动化： ( 7 ) 和电子商务接轨，通过互联网进行电力营销。 酉直窒逢太堂亟盈窒生堂熊迨窒筮亟 2 4a is 的开发方法 2 4 1 经典的生命周期法( l i f eo y c i em e t h o d ) 1 经典的生命周期法的概念和各个阶段 经典的生命周期法，又称为瀑布模型( w a t e r f a l lm o d e l ) ，它要求运用系 统有序的步骤去开发软件，从系统观念进行分析、设计、编码、测试和维护。 把软件生存的周期依次划为若干个阶段，每个阶段有相对独立的任务，然后 逐步完成各个阶段的任务。 从对任务的抽象逻辑分析开始，一个阶段一个阶段地进行开发，前阶 段任务的完成是开始后一阶段任务的前提和基础，而后一阶段任务的完成通 常是使前一阶段提出的解决问题的办法更进一步具体化，加进了更多的细节。 每一阶段的开始和结束都有严格标准，对于任何两个相邻的阶段而言，前一 阶段的结束标准就是后一阶段的开始标准。在每一阶段结束之前都必须进行 正式严格的技术审查和管理复审，从技术和管理两方面对这个阶段几点成果 进行检查，通过之后，这个阶段才算结束，如果检查通不过，则必须进行必 要的返工，返工之后再审查。 经典的生命周期法分为6 个阶段， 行可行性论证，系统分析，系统设计， 2 经典的生命周期法的局限性 如图2 4 所示，它们是收集需求，进 编码，测试及维护阶段。 经典的生命周期法在应用上具有一定的局限性，具体表现在： ( 1 ) 在软件开发的初始阶段指明软件系统的全部需求是困难的，有时甚至 是不现实的。而经典的生命周期法在需求分析阶段要求客户和系统分析员必 须做到这一点才能展开后续阶段的工作。 ( 2 ) 需求确定后，用户和软件项目负责人要等相当长的时间( 经过设计、 实现、测试、运行) 才能得到一份软件的最初版本。如果用户对这个软件提 出比较大的修改意见，那么整个软件项目将会蒙受巨大的人力、财力和时间 方面的损失。 图2 4 经典的生命周期法 2 4 2 快速原型法( p r o t o t y p i n gm e t h o d ) 1 快速原型法基本原理 快速原型法要求软件开发者建立待开发软件的模型。这个模型应实现待 开发软件的某些功能要求，可以利用现有的软件来完成待开发软件的某些或 全部功能。快速原型法是把学习机制明确地引入系统的开发过程，这种策略 区别于传统的策略在于系统设计过程中明确包含有学习机制，也不苛求一次 完成系统设计，其最基本的假设是系统的初步分析是不完善的，需要进一步 修正。快速原型法从本质上讲避开了经典意义上的需求定义阶段，用户的要 求在一个快速有反馈的开发过程中由用户的主动参与而弄清楚。 图2 5 所示的为快速原型法的模型，实施快速原型法所采用的步骤是： ( 1 ) 访问关键决策者及关键个人，引出系统应该做什么的体会和思想。 ( 2 ) 快速交付原型的基本功能及有关界面，并将这些功能和界面向关键用 户做演示，听取他们的意见。 ( 3 ) 立即改正问题，加速原型的构造，直至用户满意。 ( 4 ) 使系统在短期内运行，用户更广泛地参与到整个过程中，确保用户对 开发过程做出贡献，最后，用户接受新系统。 图2 - 5 快速原型法模型 2 快速原型法的优、缺点 。 ( 1 ) 快速原型法的优点： 减少了信息交流中的问题；减少了设计中的错误；增加了用户 的满意程度：能够产生一个正确的系统需求描述；减少了日程表时间； 减少了开发中的风险；减少了用户的培训时间；简化了管理。 ( 2 ) 快速原型法的缺点： 由于在很短的时间内构造原型，用户有时会误将原型当作最终系统来用， 而不耐心等待系统的最终版本的完成，并拒绝在系统最终版本上工作，实际 上原型系统中未包括编辑过程及确认过程。同时，还必须考虑原型的非完整 策略是否能被用户所接受。 2 4 3d a d m 方法 鉴于快速原型法对快速生成和修改原型的工具要求较高，以及构造最初 的原型通常并不容易，9 0 年代末期有学者提出了“演示与讨论”的方法 ( d e m o n s t r a t i o na n dd i s c u s s i o nm e t h o d ，简称d a d m ) ，这种方法强调系统 开发中所有的相关人员之间进行有效的沟通与交流，并根据修改后的系统需 求进行系统的设计与编码。实际上，这是力图通过大规模编码前的演示与讨 论，大大增强系统实现的可逆性的一种开发方法或策略。d a d m 方法论具有如 下几个特点： 酉亩童渔盍堂亟受究生鲎焦诠窒 筻! ! 更 ( 1 ) 强调进行广泛、有效的沟通与交流。这种沟通与交流的范围是广泛的， 包括开发人员、用户、管理专家之间，以及开发人员相互之问都应进行沟通 与交流。 ( 2 ) 具有较好的可预见性。因为开发人员在最终正式编码之前，要根据改 进方案制作典型输入、输出界面，并给用户演示，共同讨论和修改需求，用 户参与了新系统的设计。从这个意义上讲，d a d m 方法论具有较好的可预见性。 ( 3 ) 实施过程是启发式的。在实旅的过程中的“启发”是互动的，这样， 可以有效避免系统在功能、易用性等方面的重大缺陷。 ( 4 ) 实施的可操作性。d a d m 方法论是按阶段进行的，但是系统需求报告 不是生硬地让用户签字承认后才确定的，而是在启发式的有效沟通、交流的 基础上，由用户、开发人员及管理专家等相关人员共同确定的。 ( 5 ) 具有一定的开放性。对于代码的实现方式、具体编程工具和演示的具 体内容并没有完全限制，只要是与系统有关的内容都可以通过演示来讨论1 2 ”。 d a d m 方法论可以有效地获得用户的需求，并对原系统进行有效的改进， 确定符合实际的系统设计方案。即使在编程阶段，通过有效的沟通与交流， 也可以在各个开发人员之间建立共同遵守的约定或规范，避免各自为政，保 证m i s 应用软件的质量。 2 4 4 实际开发所采用的方法 结合配变远程监测m i s 的实际开发环境来看，以上三种开发方法各有利 弊： 整体上看，快速原型法和d a d m 方法是比较好的工程化开发方法，但它 们又不完全适合实际开发环境。快速原型法通常使用第四代语言( 4 g l ) 和 c a s e 工具，要求尽可能使用现成软件和模型来构造原型，利用通用的应用 软件和模型积木式地产生原型。如果没有软件模块的积累，即使应用v i s u a l b a s i c 或d e l p h i 等4 g l 进行开发，要想构造最初的功能性原型也并不容易。 快速原型法和d a d m 方法都不要求在系统设计的前期进行详细的数据 库设计，如果对此类系统的系统功能和数据库结构有比较深入的了解，这样 做可以加快开发进度。如果不是的话，应该首先完成数据库的设计，这是由 于数据库在整个m i s 系统中的基础性地位所决定的。如果在数据库没有经过 仔细设计和完善的情况下，就匆忙进入代码设计，此后对数据库的修改经常 会造成数据处理程序和用户界面的大面积修改，其结果是欲速则不达，这在 西蜜童湮太堂亟堑究生堂僮诠室 彗】2 亟 一些采用快速原型法开发的系统中是有教训的。d a d m 方法强调在系统开发的 前期与用户进行充分的交流，但在很大程度上是就操作界面上的交流，以增 加软件的可用性。在不完善的数据库基础上，关于用户界面做很多的交流也 为时过早，其结果可能反而使得数据库的设计受到界面设计的过多约束。 综合考虑以上因素，在实际的系统开发中将整个开发过程分为三个阶段。 在系统设计的第一阶段，首先进行数据库的设计。在数据库的设计中， 应当按照生命周期法，完成数据库的详细设计。具体的工作流程则可以参考 d a d m 方法，与用户进行充分的讨论，但交流的主题不是典型的输入输出界 面，而是应该主要围绕在系统将要实现的功能上，据此对数据库进行设计和 修改，直到最终的数据库设计能够比较全面地反映用户需求中所要求的功能。 数据库设计完成后，就可以进入快速原型法的工作流程当中，这时需要进行 的是功能实现的细节和用户界面的改进和进化。 首先是功能性原型的设计阶段。根据软件项目的特点和运行原型的目的 不同，原型主要有三种不同的作用类型：探索型、实验型、进化型。在配变 远程监测m i s 的开发中选用了进化型原型。这种原型的特点是将系统建造的 易于变化，在改进原型的过程中，逐步将原型进化成最终系统，这样可以尽 可能地利用已经开发出的原型。它将原型方法的思想扩展到软件开发的全过 程当中，以适应需求的变动。 第三阶段是原型的进化阶段。此阶段有两种不同的进化策略：废弃策略 和追加策略，由于使用了进化型原型，这里也就选用了追加策略，其特点是： 先构造一个功能简单而且质量要求不高的模型系统，作为最终系统的核心， 然后通过不断地扩充修改，逐步追加新要求，最后发展成为最终系统。当然， 如果发现原来的某些模块不适合系统的进化，也要适当地采取废弃策略。 2 5 电力m i s 发展方向 中国电力系统的信息化从6 0 年代起步，开始主要在发电厂和变电站自动 监测监制方面进行应用。8 0 一9 0 年代进入电力系统专项业务应用，即进入 了电网调度自动化、电力负荷控制、计算机辅助设计、计算机仿真系统等的 使用。进入9 0 年代后，信息技术应用进一步发展到综合应用，由操作层向管 理层延伸，实现管理信息化，建立各级企业的管理信息系统：同时其它专项 应用系统也进一步发展到更高的水平。近年来，地方电力企业对信息化建设 加大了资金投入，计算机及信息网络系统在电力生产、建设、经营、管理、 酉亩窒逢盍堂亟班宝生堂焦迨窒蓥】3 亟 科研、设计等各个领域有着十分广泛的应用，尤其在电网调度自动化、厂站 自动控制、管理信息系统、电力市场技术支持系统、电力营销系统、电力负 荷管理、计算机辅助设计、科学计算以及教育培训等方面取得了较好的应用 效果，在安全生产、节能降耗、降低成本、缩短工期、提高劳动生产率等方 面取得了明显的社会效益和经济效益，同时也逐步健全和完善了信息化管理 机制，培养和建立了一支强有力的技术队伍，有力促进了电力工业的发展。 今后的主要发展方向是：采用分布式系统结构，采用面向对象的开发方 法，充分地利用开发工具，提高开发的工效和灵活性。在数据共享的基础上， 更进一步加强辅助决策的开发，实现信息系统智能化。 2 6 小结 本章介绍了管理信息系统的基本概念及电力m i s 的演变、发展方向。通 过对实际情况及m i s 开发方法的分析，得出了适合本系统的开发方法。 酉壶童退盘堂亟塑究生堂僮迨窒 簋】! 亟 3 1 数据库技术 第3 章相关技术讨论 3 1 1 数据库管理系统概述 数据库技术主要研究如何科学地组织和存储数据、高效地获取和处理数 据，是数据管理的最新技术，是计算机科学与技术的重要分支。到目前为止， 数据管理技术主要经历了手工管理、文件系统、数据库系统三个阶段。 数据库是一个长期存储在计算机内、有组织的、可共享的、统一管理的 数据集合。数据库系统为我们提供了一种把我们工作和生活紧密相关的信息 集合在一起的方法。它提供了在某个集中的地方存储和维护这些信息的方法。 数据库系统主要由三大部分组成：数据库管理系统( d b m s ：它是专门负责组织 和管理数据信息的程序) ，数据库应用程序( 它使我们能够获取、显示和更新 由d b m s 存储的数据) ，数据库( 按一定结构组织在一起的相关数据的集合) 。 数据库管理系统( d a t a b a s em a n a g e m e n ts y s t e m ，简称d b m s ) 是为数据 库的建立、使用而配置的计算机系统软件。它建立在操作系统的基础上，对 数据库进行统一的管理和控制。数据库系统是实现有组织、动态地存储大量 相关的结构化数据、方便各类用户访问数据库的计算机软硬件资源的集合， 是数据库系统的核心组成部分。图3 1 说明了用户、d b m s 和数据库三者的关 系。 图3 一l 用户、d b 黔和数据库三者的关系 d b m s 具有如下功能和作用： ( 1 ) 数据定义功能：d b m s 提供数据定义语言( d a t ad e f i n l t i o nl a n g u a g e ， 缩写为d d l ) 。用户通过它可以方便地对数据库中的相关内容，如数据库、表、 字段、索引和视图等进行定义。 ( 2 ) 数据操作功能：d b m s 向用户提供数据操作语言( d a t am a n i p u l a t i o n 酉亩童逼去堂亟堑宝生堂僮迨室 篁! 亟 l a n g u a g e ，缩写为d m l ) ，对数据库实现诸如查询、添加、删除和修改等基本 操作。 ( 3 ) 数据库运行管理：这是d b m s 的核心部分，所有有关数据库的操作都 要在这个控制程序的统一管理下进行，以保证数据的安全性、完整性以及多 个用户对数据库的并发使用。 ( 4 ) 数据库的建立和维护功能：这类功能主要包括数据库的初始数据输入 转换，数据库的转储、恢复、重新组织，数据库的性能监视、分析功能等。 ( 5 ) 数据字典( d a t ad i c t i o n a r y ，缩写为d d ) ：数据字典中存放着数据库 各级模式结构的描述，是访问数据库的接口，在某些大型数据库中叻甚至还 是一个单独的系统。 ( 6 ) 数据通信功能：这一功能实现了与操作系统( o p e r a t i o ns y s t e m ，缩 写为o s ) 的联机处理、分时处理和远程作业传输的相应接口，对分布式数据 库系统而言它尤为重要。 d b m s 主要有四种类型：文件管理系统、层次数据库系统、网状数据库系 统和关系数据库系统。目前关系数据库系统应用最为广泛，在本系统中使用 的就是关系数据库系统。 3 1 2 关系数据库及其标准语言s o l 1 关系数据库 关系数据库是自2 0 世纪7 0 年代关系模型提出后，由于其突出的优点， 而迅速发展起来的。目前世界上许多性能优良的数据库都是关系数据库，例 如：小型数据库系统f o x p m ，d b a s e ，a c c e s s ，p a r a d o x 等：大型数据库系统 d b 2 ，o r a c l e ，i r t f o r m i s ，s y b a s e ，s q ls e r v e r 等。关系数据库( r e l a t i o n a l d a t a b a s e ) 由若干表和视图组成，其中表是数据存储的基本物理单位。下面介绍一下数 据库中的些常见基本概念： ( 1 ) 表( t a b l e ) ：表是数据存储的基本物理单位，由行和列组成( 或者称 为记录和字段) ，用于存储二维表信息，例如在报警记录表中，每一行对应 条报警记录，在每一行中，包括记录的编号、变压器序号、报警类型、报警 内容、时间等信息。 ( 2 ) 字段( f i e l d ) ：字段是表的一个基本组成单位，表中的每一列又称为 一个字段。每个字段中的数据含义相同，并且有相同的数据类型和宽度。 ( 3 ) 记录( r e c o r d ) ：记录也是表的一个基本组成单位，表中的每一行又 酉亩童湮太耋亟殛究生堂僮途窒 簋! 基 称为一条记录。每一条记录都应当包含全部的字段。 ( 4 ) 索引( i n d e x ) ：索引是数据库中的一种特殊的数据结构，主要目的是 为了加快数据库的访问速度。一个表中可以设置多个索引。 ( 5 ) 主键( p r i m a r yk e y ) ：主键用于唯一地表示一行记录，主键值不能重 复。一个表中只能有一个主键【2 6 j 。 关系数据库中的关键实体是表。表是一种有关特定实体的数据集合，设 计的每张表是用来存放特定的数据信息的，即每种实体分别使用不同的表， 这样意味着每种数据只需存储一次。因此可以提高数据库的效率，并减少输 入错误。表以行( 称为记录) 、列( 称为字段) 格式来组织数据。数据是使用 表逻辑组织在一起的。数据库中用字段来表示表中数据的逻辑集合，这些字 段称为列( c o l u m n ) 。表和列提供的只是数据的般性描述，但不是数据本身， 只有表中的记录才是数据本身。 在关系型数据库中，表中的字段必须是相互协调的，这样它们能按照相 同的顺序来显示信息。而这样的协调是必须利用关系来完成。关系是在两表 的公共字段之间创建的关联型，关系可以是“一对一”、“多对一”、“多对多”。 关系通过匹配关键字段中的数据来执行，关键字段通常是两个表中使用相同 名称的字段。 关系数据库的基本思想来源于日常生活中的二维普通数据报表和二维数 组，许多的数据都可以以这种方式组织并显示。在关系型数据库中数据以行 和列的形式存储，这和现实生活中的表相对应。表、视图、主键等对象集合 在一起就形成了关系数据库。关系( r e l a t i o n s h i p ) 表示了表中数据项和表与 表之间的关系，通过关系用户可以灵活地表示和操纵数据。关系型数据库通 常包含下列组件： ( 1 ) 客户端应用程序( c l i e n t ) ：能够和用户交互，显示数据库中的数据， 并提供用户对数据的操作交互。 ( 2 ) 数据库服务器( s e r v e r ) ：主要负责组织和管理数据信息，响应客户端 的命令，执行相应的操作。如果需要返回数据集，则准备返回的数据集。 ( 3 ) 数据库( d a t a b a s e ) ：按一定结构组织在一起的相关数据或者对象的集 合，表中的数据以及表与表间遵循一定的关系 2 6 1 。 2 s q l 语言 s q l 语言是一种结构化的查询语言，全称是s t r u c t u r eq u e r yl a n g u a g e ， 最早于1 9 7 4 年由b o y c e 和c h a m b e r l a i n 提出，1 9 8 6 年被a n s i 定义为关系型 数据库的标准语言，后来被i s o 采纳为国际标准。s q l 语言是关系型数据库 西亩窑道盍堂亟堑窒生掌焦诠塞篁) ! 豆 管理系统( r d b m s ) 的标准语言，所有关系型数据库管理系统都对其提供了 完整的支持，有些关系型数据库管理系统还对s q l 语言进行了扩充。 s q l 语言是一种非过程化的程序语言，也就是说，没有必要写出将如何 做某事情，只需写做到什么就可以了。把s q l 描述为子语言更适当一些，因 为它没有任何屏幕输入或用户输入输出能力。它的主要目的是为了提供访问 数据库的标准方法，而不管数据库应用的其余部分是用什么语言编写的，它 既是为数据库的交换式查询而设计的，同时也可在过程化语言编写的数据库 应用程序中使用。 s q l 语言具有功能丰富、使用方便灵活、语言简洁易学等优点，它包括 以下3 类，分别如下： ( 1 ) 数据定义语言d d l ( d a t a d e f i n i t i o nl a n g u a g e ) ，如c r e a t ed a t a b a s e 、 d r o pd a t a b a s e 、c r e a t et a b l e 、d r o pt a b l e 、a l t e rt a b l e 、c r e a t ev i e w ， d r o pv i e w 、c r e a t ei n d e x 、d r o pi n d e x ，c r e a t ep r o c e d u r e ，d r o pp r o c e d u r e 、 c r e a t et r i g g e r 、d r o pt r i g g e r 等，主要完成对数据库以及数据库中的表、 视图、索引、存储过程、触发器等的创建和删除工作。 ( 2 ) 数据操纵语言d m l ( d a t am a n i p u l a t i o nl a n g u a g e ) ，如s e l e c t 、 i n s e r t 、u p d a t e 、d e l e t e 等，主要完成数据的查询和存储等数据处理操作。 ( 3 ) 数据控制语言d c l ( d a t a c o n t r o ll a n g u a g e ) ，如b e g i nt r a n s a c t i o n 、 c o m m i tt r a n s a c t i o n 、r o l l b a c kt r a n s a c t i o n 等，主要完成事务管理、数据 的完整性、存取权限等控制操作f 2 6 】。 s q l 语言主要有以下几个特点： ( 1 ) 综合统。s q l 语言集数据定义语言( d d l ) 、数据操纵语言( d m l ) 和数据控制语言( d c l ) 的功能于一体。语言风格统一，可以独立完成数据库 生命周期中的全部活动，这就为数据库应用系统的开发提供了良好的环境。 用户在数据库系统投入运行后，还可以根据需要随时地逐步地修改模式，且 并不影响数据库的运行，从而使系统具有良好的可扩展性。 ( 2 ) 高度非过程化。用s q l 语言进行数据操作，只要提出“做什么”，而 无需指明存取路径。存取路径的选择以及s q l 语句的操作过程由系统自动完 成。 ( 3 ) 面向集合的操作方式。s q l 语言采用集合操作方式，不仅操作对象、 查找结果可以是元组的集合，而且一次插入、删除、更新操作的对象也可以 是元组的集合。 ( 4 ) 以同一种语法结构提供两种使用方式。s q l 语言既是自主型语言，又 酉直童通盘堂亟班究垒堂焦诠室 塑! g 夏 是嵌入式语言。作为自主型语言，它能够独立地用于联机交互的使用方式， 用户可以在终端键盘上直接键入s q l 语句，对数据库进行操作；作为嵌入式 语言，s o l 语言能够嵌入到高级语言程序之中。在两种不同的使用方式下， s o l 语言的语法结构基本上是一致的。 ( 5 ) 语言简洁，易学易用。s o l 语言十分简洁，如表3 一l 所示，完成核心 功能只用了9 个动词。另外s q l 的语法简单，非常接近英语的口语，容易学 习和使用t 2 饥。 表3 - is q l 中的主要动词 s q l 功能动词 数据查询 s e l e c t 数据定义c r e a t e ，d r o p ，a l t e r 数据操作i n s e r t ，u p d a t e ，d e l e t e 数据控制 g r a n t r e v o k e 3 1 3 配变远程监测s 数据库的选择及应用 配变远程监测m i s 的数据库系统采用s q l s e r v e r2 0 0 0 。它是由m i c r o s o f f 公司推出的最新的数据库产品，具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集 成程度高等优点，可跨越从运行m i c r o s o f tw i n d o w s9 8 的普通机器到运行 m i c r o s o f tw i n d o w ss