（电气工程专业论文）svg在电力调度自动化系统web发布中的应用.pdf

华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t s v gi sak i n do fn e wt w o - d i m e n t i o n a lv e c t o rf i g u r ef o r m , w h i c hi ss e tl 】pb y i n t e r n a t i o n a lw w wc ( 髓m i t t ( w 3 c ) o r g a n i z e d a n di ti sak i n do fo p e nv e c t o rf i g u r e b a s e do nx m ld e s c r i b e sl a n g u a g e s s v gc a nb ei n c o r p o r a t e di nx m la n dx h t m l w e b p a g ed i r e c t l y , c f nu t i l i z ee x i s t i n gt e c h n o l o g yo f t b eb r o w s e rd i r e c t l y , r e l e a s et h ef i e l di n w e ba n dh a v e w i d ep r o s p e c t s t h i sp a p e rh a sa n a l y s e dt h ew e bm o d e lo f t h ee x i s t i n gd i s p a t c ha u t o m a t i o ns y s t e mo f p o w e rs y s t e m ，h a sd e f i n e di t sd e v e l o p m e n tt r e n d ，i n v e s t i g a t e dt h ea p p l i c a t i o np r o b l e mi n t h ea u t o m a t i ct e c h n o l o g yf i e l do f p o w e rs y s t e ma f t e rs t u d y i n ge x i s t i n gc o m p u t e r , n e t w o r k , w e b a n du s e dt h em e t h o do fo b j e c to r i e n t e dm o d e l i n go ft h ee l e c t r i ce q u i p m e n t , d e s i g n e daw e b r e l e a s e sm o d e l so f d i s p a t c ha u t o m a t i o ns y s t e mo f p o w e rs y s t e mu n d e ra s e to fe n v i r o n m e n t sa tp r e s e n tm o r es u i t a b l e d i s p a t c ha u t o m a t i o ns y s t e mo fp o w e rs y s t e m w e br e l e a s em o d e l ，s v go ff i g u r e , t h a tt h ep a p e rh a sp u tf o r w a r dm e a nu s i n gs v ga s e x p r e s s i o nf o r m i n go f f l g u r ei nd i s p a t c ha u t o m a t i o ns y s t e m , c a r r yo nt h es t a n d a r d i z a t i o nt o s v g f i g u r ea c c o r d i n gt oi e c 6 1 9 7 0c i m ，l a k ei ts u i tt ot h en e e do fd i s p a t c ha u t o m a t i o n s y s t e ma n de x c h a n g ei n f o r m a t i o n u s es t a n d a r d i z e ds v gf i g u r ei nw e b o ft h ed i s p a t c h a u t o m a t i o ns y s t e mi sr e l e a s e d , h a sr e “a l i z e dt h et e c h n o l o g yu p g r a d i n go f t h ef i g u r ef u n c t i o n o f t h ed i s p a t c ha u t o m a t i o ns y s t e mi sw a n s f o r m e d w e br e l e a s em o d e lt h a tt h ep a p e rp u tf o r w a r dh a sa p p l i e dt h ey ht e c hd i s p a t c h a u t o m a t i o ns y s t e mw e b 。t h i sm o d u l eh a sp a s s e dr u n i o nt e s tw i t ht h ei n s p 蒯o nt h a ti s o p e r a t e dl i v e t h ea e u l a lo p e r a t i o nr e s u l ts h o w s ，t h ew e b r e l e a s e sm o d e l sc a r r y i n g0 ns u c h r e s p e c t s 勰t h ei n f o r m a t i o ns h a r i n gw i t ho t h e rs y s t e m sa n dh a sw i d ea p p l i c a t i o np r o s p e c t a n dv a l u et op o p u i a t i z a k e yw o r d ：t h ed i s l 蛾ha u t o m a t i o ns y s t e m , c 酗i e c 6 1 9 7 0 , w e b 鞠嗽s v g 独创性声明 本人声明所呈交的学位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过的研究成果。对本文的研究做 出贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：蓊丈战 日期：啪年o 月2 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，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。 保密口，在 本论文属于 不保密吐 ( 请在以上方框内打“4 ”) 学位论文作者签名：霭嘧碧忌 日期妒；年，。月力7 r 日 年解密后适用本授权书。 指导教师签名：罗球i 豫 日期：撕i 峥月q 日 华中科技大学硕士学位论文 1 1 研究背景 1 绪论 1 1 1 课题的目的及意义 2 0 0 2 年年末，按照电力体制改革的要求，剥离了发电职能的两大电网企业国 家电网公司和南方电网公司正式成立。这一改革为电网企业一心一意从事电网经营和 电网建设，提供了制度保障，成就了电网建设的高速发展。电网建设的高速发展，极 大促进了电网调度自动化系统的建设进程。随着电网调度自动化在电网企业中的日益 广泛应用，电网企业对调度自动化的投资越来越大，调度自动化的投资回报以及i t 效益越来越受到关注。 但是随着计算机技术及通信技术的快速发展，原有的调度自动化技术已显落后， 不能满足电网企业可持续发展和系统扩展的需要，在调度自动化方面更新换代的时机 已经来临。同时，由于我国开展的变电站集中控制自动化工作也越来越深入，在城市 电网、县城电网这一级的调度自动化和集控自动化工作又有很大程度上的重复，这就 要求有一套集调度管理和集控管理于一体的自动化系统来完成电网的管理工作，进行 调控一体化系统的研发就是顺应这个潮流而提出的。 2 l 世纪电网调度自动化的发展方向是功能一体化及系统的开放性，9 0 年代开发 的自动化系统已经注重了系统的开放性，但这种开放性只是停留在计算机产品概念上 的开放，不是真正意义上的开放。目前，国际上已制定了一系列跨平台、互操作标准， 即i e c 6 1 9 7 0 6 1 9 6 8 标准，这套标准的提出对于实现电力企业应用系统信息一体化起 了一定的促进作用【1 1 1 2 1 3 。 i e c 6 1 9 7 0 标准统一了对电力系统资源的统一建摸，以实现软件系统的开放和互 操作，但并没有能涉及电力系统图形数据的统一建模 4 1 。 传统的电网调度自动化系统的电力系统图形建模均采用专用图形建模工具实现， 图形输出格式也是各自定义的内部数据格式，无法与其他厂商、其他系统进行共享。 华中科技大学硕士学位论文 甚至在s c a d a 向e m s 进行功能扩展时还要进行二次、多次电力系统图形建模，使 得系统升级和日常维护异常繁复，造成了用户投资的重复浪费。 s v c _ , t s 是由国际w w w 委员会( w 3 c ) 组织制定的一种新的二维矢量图形格式。 w 3 c 对s v g 的解释是：“s v g 是一种使用x l v i l 来描述二维图形的语言。” 因为s v g 本身也是x m l ，它同时也可以包含数据信息，所以，它能够将s c a d a 中的图形信息以s v g 格式进行输出，同时可向同一个文件中以儿格式输出数据信 息。以s v g 格式表达图形信息的x m l 文件格式来表达数据信息可使信息组织高度结 构化。x m l 是不同应用系统之间的数据接口标准，是所有信息的中间层表示，可解 决信息表示、关联的统一，实现跨平台、跨操作系统的信息交互f 6 l 。x l v i l 的h t m l 标 准信息传输格式还扩大了网络传输和信息共享范围川嘲。当x m l 与s c a d a 系统接1 2 1 的公用信息模型( c c a p i - - c i m ) 结合( 即在应用程序或构件接口语义级上基于c i a v t ) 时，不同厂商开发的s c a d a 应用程序或不同系统的应用软件间就可以用统一的x m l 文件方式实现正确的信息交换嗍。这样不仅可供w e b 调用或供第三方应用软件使用， 还有利于与不同开发商的s c a d a e m s 进行信息交换。 我们设想，在调控一体化系统中使用s v g 作为图形的表达形式，依据c i m 对s v g 图形进行规范化，使之切合调控一体化系统本身内部交换使用，同时在s c a d a 系统 向e m s 扩展时，免于图形模型的重建过程。真正实现调控一体化系统的图形一体化。 1 1 2s v g 概述与优势 s v g ( s c a b l ov e c t o rg r a p h i c s ，可升级矢量图像) 是一种基于沮，的开放的矢量图 形描述语言。s v g 图像是与x m l l 0 兼容的文档，s v g 元素是指示如何绘制图像的 一些指令，阅读器( v i e w e r ) 解释这些指令，把s v g 图像在指定设备上显示出来。使用 s v g 可以在网页上显示出各种各样的高质量的矢量图形，支持很多可以想象得出的功 能：几何图形、动画、渐变色、滤镜效果等。最关键的是，它是完全用普通文本来描 述的l 也就是说，这是一种专门为同络而设计的基于文本的图像格式 t l 。 1 9 9 9 年2 月，s v g 草案出台，经过不断地修改更新，最终形成了第一份实验性 的实现规范。2 0 0 1 年7 月，w 3 c 正式发布了s v g 图像格式建议书，这就是s v g l 0 规范。目前，该规范已经成为w 3 c 的正式推荐标准。w 3 c 对s v g 的解释是：s v g 2 华中科技大学硕士学位论文 是一种使用x m l 来描述二维图像的语言。它允许3 种形式的图像对象存在，分别是 矢量图形、点阵图像和文本。各种图像对象能够组合、变换，并且能修改其样式，也 能够定义成预处理对象。文本是x m l 名字空间中的有效字符，这些字符能被作为s v g 图像的关键字而存留在搜索引擎中。s v g 的功能包括嵌套变换、路径剪裁、透明度处 理、滤镜效果以及其他扩展，同时，s v g 支持动画和交互，也支持完整的x m l 的 d o m t l o l 接口。任何一种s v g 图像元素都能使用脚本来处理类似于鼠标单击、双击以 及键盘输入等事件。因为同w e b 标准兼容的缘故，s v g 还能够在同一个w e b 页面里 凭着继承自x m l 的名字空间等特性来完成一系列交互操作。 s v g 建立于纯文字格式的x m l 之上，直接继承了x m l 的特性，简化异质系统 间的信息交流，方便数据库的存取。s v g 可以直接融入x m l 和x h t m l 网页中，可 以直接利用测览器已有的技术，如c s s 、d o m 、j a v a s e r i p t ，达到动画及d h t m l 般 的动态效果，支持单向和多向链接等等。更重要的是s v g 是w 3 c 制定的网络标准， 不受单一的公司控制。 1 1 3 国内外研究现状 目前，国内电力自动化行业对c 1 m s v g 模式比较热衷，众多电力自动化研究机 构、技术开发服务商、行业专家均将其推崇为未来c i m 模式下的图形标准，并对之 做了深入研究，有些服务商已经完成其产品化进程。 由于国内对c l m s v g 的理论研究比较早，已经成功获得了c i m s v g 模式的实施 技术，取得了在实际工程实施中的进行c i m s v g 方案的理论基础。 依据这一理论基础，现有的c i m s v g 解决方案侧重于专有系统的图形向s v g 的 转换，主要解决实际工程中的图形公有化转换问题。比如： 烟台东方电子在实施浙江省某电力公司企业信息集成平台项目中，将s c a d a 的 私有格式图形转换为s v g ( 可伸缩矢量图形) 格式，实现了图形信息的全局共享。东 方电子的方案是：s v g 图形转换器的设计以图形为中心，将s c a d a 图形转换为标准 的s v g 格式，图形交换中的协议是s v g 的一个子集。交换的格式是x m l ，领域对 象( 即图形中的对象) 的模型为c l m 。采用s y m b o l 表示公共图元，图元通过i d 与 c i mx m l 电网模型的对象关联起来。这样，第三方可使用转换出的s v g 图形开发新 华中科技大学硕士学位论文 的应用i l l 】。 浙江华立科技采用c i m , s v g 数据整合技术，在杭州配电管理系统d m s 项目中， 全部高压网的属性、拓扑和图形数据，包括l l o k v 、2 2 0 l 【v 变电站5 0 多个，均从其 他厂商开发的e m s 系统中以c i m 加s v g 的格式导入到g i s 系统；同时配电网的图 形数据，还实现了以s v g 格式导出给外部系统。 1 2 调度自动化系统的c i m 模型 随着电力系统的不断发展和电力市场改革的不断深入，电力企业对自身信息化水 平的要求越来越高。电力企业信息化系统主要包括了生产自动化系统和管理信息化系 统两大范畴，而每个范畴下根据功能和对象的不同又划分为若干的应用系统。由于这 些系统是在不同时期、不同技术条件下、不同专业分别建设的独立系统，由于缺乏整 体规划，各个系统之间无标准关联性，从而在电力企业内部形成了若干的专业“信息 孤岛”。由于“信息孤岛”的存在，导致了数据、信息交互困难，管理流程难于实现 重构，多年积累、沉淀的数据不能实现价值转换，信息要转换为生产力在“信息孤岛” 面前将成为远景，“信息孤岛”已成为当前信息化发展的严重阻碍。 为了解决电力系统的“信息孤岛”问题，实现各专业应用之间在功能和数据上的 集成是必由之路。 i e c 负责电力系统控制及其通信的相关标准的第5 7 技术委员会( i e ct c 5 7 ) 制 定了一系列标准，其中第1 3 工作组( w g l 3 ) 负责制定与e m s 专业相关的c i m ( c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d e l ，公共信息模型) 和c i s ( c o m p o n e n ti n t e r f a c 宅 s p e c i f i c a t i o n ，组件接口规范) 标准，其标准系列为i e c6 1 9 7 0 系列，其目的是使e m s 的应用软件组件化和开放化，能即插即用和互联互通，降低系统集成成本和保护用户 资源。 c i m 是整个e m s a p i 框架的重要基础，规定了e m s - a p i 的语义部分。c i m 是一 个抽象模型，采用可视化的面向对象的建模语言u m l ( u n i f i e dm o d e l i n gl a n g u a g e ) 来设计，c i m 对主要的电网设备和相关对象进行了建模1 1 2 1 ，包含这些对象的公共类和 属性，以及它们之间的关系。i e ct c 5 7 的第1 4 工作组( w g l 4 ) 在系列标准正c 6 1 9 6 8 4 华中科技大学硕士学位论文 中扩展了c i m ，面向配网应用增加了一些信息模型，主要包括；资产管理、工作管理、 建设管理、配两管理、地理信息系统( g i s ) 、停运管理等，从而使c i m 模型迸一步的 完善，几乎涵盖了电力企业中的所有对象。 c i s 规定组件( 或应用程序) 为了能够以一种标准方式和其它的组件( 或应用程 序) 交换信息和，或访问公开数据而应该实现的各种接口。当前c i s 标准规定了d a f ( 数据访问设施) 、g d a ( 通用数据访问接口) 、h s d a ( 高速数据访问接口) 、t s d a ( 时序数据访问接口) 中的所有接口服务，包括近1 0 0 个方法。其中，d a f 定义了数 据读取访问的简单接口，g d a 扩展了写接口和条件查询，h s d a 支持从e m s 到e m s 或e m s 之外的客户端实时、高效地传递大量数据，t s d a 支持对于时间序列数据的 处理。这些c i s 服务与c i m 数据库结合，构成了不同组件间相互通讯、协调与控制 的软总线 c i m 描述了不同应用之间需要交换的信息的语义，解决了“数据是什么”的问题， 而c i s 定义了一系列接口机制的语法，使得不同应用可以互相连接，交换信息，解决 了“数据如何获取”的问题。充分利用c i m c i s 标准，将有助于提高电力企业的信息 化水平。 c i m c i s 标准提出的目标就是实现s c a d a 系统和e m s 系统组件化和开放化， s c a d a 和e m s 都包含了大量相对独立的功能模块，以s c a d a 系统为例，它包含了 系统平台、数据库管理、数据采集、s c a d a 计算等应用功能，由于这些功能模块所 需要的电网参数、拓扑关系、实时数据等都保存在s c a d a 平台服务器的商用数据库 和实时数据库中，如果与其他厂商产品互联的话，必然需要与s c a d a 平台厂商开发 专用的接口，同时不同的功能模块之间往往也需要数据的交换，由此带来的开发工作 量和维护工作量都大大增加。而在s c a d a 系统向e m s 系统发展时，s c a d a 平台为 e m s 的状态估计、调度员潮流、静态安全分析、最优潮流等高级应用功能提供数据时， 这种“麻烦”更加明显。在这种情况下，用户往往会退而求其次，选择一体化的解决 方案，即所有s c j 吼功能模块与e m s 高级应用功能完全由一家厂商提供。 近年来，基于c 1 m c i s 标准设计开发新一代的组件化s c a d a e m s d m s 成为研 究的热点。图1 1 给出了一种组件化调度自动化系统的设计示意图，其中最为核心的 5 华中科技大学硕士学位论文 部分就是提供了基于c i m c i s 标准的支撑平台，这要求s c a d a 平台、e m s 高级应 用厂商在数据建模时按照c i m 标准组织和存储核心数据，并提供标准化的a m 妃i s 服务，包括利用c i m x m l 方式和c i s g d a 方式提供电力系统模型，利用c i s h s d a 和c i s t s d a 方式提供s c a d a 的实时数据，利用s v g ( i e c 6 1 9 7 0 未来的图形交换 方案) 提供矢量图形文件，而其他应用的提供商，只要遵循c i m c i s 标准来设计接口， 就可以方便的将所开发的应用模块在该平台基础上运行，从而实现“即插即用”式的 组件化e m s 。 图1 1基于c 删c i s 标准的组件化e m s 示意图 虽然c i m ，c i s 标准是为了实现e m s 仍m s 系统的标准化而提出的，但是由于在 i e c 6 1 9 6 8 中对c i m 进行了扩展。使之不仅仅适用于电力企业生产自动化系统，对于 管理信息化系统的标准化设计与开发同样具有指导和借鉴意义。比如c i m 中的资产 管理、停运管理、建设管理都可以为管理信息系统中的相关模块所用。同时，i e ct c 5 7 w g l 4 在i e c 6 1 9 6 8p a r t l 0 中面向供应链、零售、财务、人力资源等领域进行了建模， 并与o a g 组织( o p e na p p l i c a t i o ng r o u p ) 开展了合作，其目标是提高输配电应用系 统( i e c t c 5 7 领域) 和e r p 系统( o a g 领域) 的集成水平。这些信息模型和接口一 方面有助于管理信息化模块本身的标准化，另一方面在生产自动化系统与管理信息化 系统之间架起了桥梁，为不同应用问的功能集成和实现整个电力企业的综合信息平台 6 华中科技大学。硕士学位论文 打下了基础。 1 3 基于x m l 的s v g 图形技术 x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，可扩展符号化语言) 是由w 3 c 于1 9 9 8 年2 月发布的一种标准。它同样是s g m l 的一个简化子集，它将s g m l 的丰富功能与 h t m l 的易用性结合到w e b 的应用中，以一种开放的、自我描述方式定义了数据结 构。 s g m l 实际上是一种通用的文档结构描述符号化语言，主要用来定义文献模型的 逻辑和物理类结构。一个s g m l 语言文件由三部分组成，即语法定义、文件类型定义 d t d ( d e f i n i t i o nt y p ed o c u m e n t ) 和文件实例。语法定义部分定义了文件类型定义和 文件实例的语法结构；文件类型定义部分定义了文件实例的结构和组成结构的元素类 型；文件实例是s g h 几语言程序的主体部分。 在s g m l 的实际使用中，每一个特定的d t d 都定义了一类文件。因此，人们习 惯上把具有某一特定d t d 的s g m l 语言，称为某某符号化语言。这样s g m l 就成为 那些派生语言的元语言。 x m l 是s g m l 的一个子集，严格地讲，x m l 也还是s g m l 。与h t m l 不同的 是x m l 有d t d ，因而也可以像s g m l 那样作为元语言来定义其它文件系统，或称其 它符号化语言。如果把符号化语言分为元符号化语言和实例符号化语言的话，s g m l 和x m l 都是元符号化语言，而h t m l 和由x m l 派生的x h t m l 都是实例符号化语 言。所以可以说，x m l 的出现，使h t m l 存在的问题可以得到很好的解决。 x m l 在描述数据内容的同时能突出对结构的描述，从而体现出数据之间的关系。 这样所组织的数据对于应用程序和用户都是友好的、可操作的。之后，w 3 c 又用x m l 设计出一个与h t m i a 0 1 功能等价的语言，称为x h t m l l 0 ( e x t e n s i b l eh y p e rt e x t m a r k u pl a n g u a g e ) 使之与h t m l 相兼容 随着i n t e m e t 的迅速发展和普及，大量的信息通过互联网进行发布，以实现信息 的共享和交流。人们通过i n t e m e t 每天都可以从世界各地获得大量的信。但是，由于 信息的来源不同，信息的格式也多种多样，在信息交换过程中就带来了很大的障碍， 7 华中科技大学硕士学位论文 人们期待着能够找到一种可以描述任何逻辑关系的数据格式来统一电子数据的存储， 从而不再因为数据格式的不统一而苦恼和困惑。目前，能够担当此任的就是x m l 。 1 0 多年来，w e b 存储格式语言，从h t m l 发展到d h t m l ，直到今天最新的x m l ， 发展的每一步，都是为了适应w e b 应用发展的需求。虽然x m l 原本是为出版界设计 的一种文档描述语言，即$ g m l 派生而来的一种符号化语言，但是它也是为互联网的 数据交换而设计的。因此，x m l 不仅仅是s g m l 定义的用于描述的文档，而且在电 子商务等各个领域使数据交换成为可能。 x m l 能够应用于各种领域的原因，就是x m l 具有到目前为止其他方法所不具备 的数据描述特点，控制信息不是采用应用软件的独有形式，而是采用谁都可以看得懂 的标记形式来表现，所以x m l 最适合作为数据交换的标准，这也是x m l 受人关注 的原因。 用x m l 可以对数据关系进行定义形成特有的标准。因此各行各业都在建立自己 的行业化标准，以应用于网络上处理电子商务，把后台系统通过w e b 站点表现出来。 x m l 还可以作为数据仓储，一个x m l 文件就是一个小的数据库，通过对数据关系的 定义形成各种关系、属性的数据，实现数据交换、上下文检索、多媒体传输。 x m l 是以文本形式来描述的一种文件格式由于x m l 是以文本形式描述的，所 以适合于各种平台环境的数据交换。同样由于使用文本来描述内容，可以越过不同平 台的障碍进行正常的数据交换。但是，文本形式也会因为文字代码的不同造成不能阅 读的问题，在这一点上x m l 有着非常完美的解决方案。 x m l 使用有意义的标记( t a g ) 在x m l 中文件是由一个个称之为元素( e l e m e n t ) 的部件构成。使用标记( t a g ) 来描述元素。由于使用了标记的描述方法，可以保持 原数据的意思和构造在互联网上进行数据交换，进而可以保持不同系统之问数据交换 的灵活性。 近年来，x m l 技术在我国电力行业得到了大量的应用随着我国电力体制改革 的开展，x m l 在电力体制改革中信息系统重组的作用逐步显现，利用x m l 技术解决 从多源数据库提取数据与电力企业的数据库管理系统( d b m s ) 集中处理的方案，充分 显示了x m l 技术在处理数据聚集方面的优势i l ”。 华中科技大学硕士学位论文 x m l 语言在表示数据时的具有高度结构化、良好的数据存储格式、可扩展性强 和便于网络传输的特点，可以很好的解决电力系统由分布性、异构架、跨操作系统平台 所带来的信息交换困难，它成为了数据传输的重要载体1 1 4 】。 x m l 在较早的电力系统w e b 发布应用中，主要构建基于x m l 的w e b 监控系统 的体系结构，对电力系统s c a d a 实时数据库的o l ed b 提供程序，在w e b 客户端进 行a c t i v e x 控件开发，对x m l 数据操作，实现一个将电力调度实时数据转化为x m l 数据进行传输的w e b 监控应用【l ”。 在电力行业，公共信息模型( c i m ) 定义了电力系统模型的基本结构，为应用间 共享的信息提供一个公共的语言。采用公共信息模型( c i m ) 来交换电网数据已在电 力行业达成共识，特别是在国外进行的六次互操作实验及在国内几大e m s 生产厂家 之间进行的五次互操作实验，已验证了c i m 完全可以作为电力企业进行数据定义和 数据交换的标准。国内各大电力自动化产品厂商基于c i m 实现了对s c a d a 、生产管 理系统、电能量采集系统、p i 服务器的包装，将各应用系统的私有模型转换为c i m , 可导出c i m x m l 格式的模型，提供遵循i e c6 1 9 7 0 的组件接口服务，如g d a ( 通用 数据访问) 、h s d a ( 高速数据访问) 服务、t s d a ( 时序数据访问服务) 等，使第三 方以标准方式获取这些应用系统的模型与运行信息。同时将s c a d a 的私有格式图形 转换为s v g ( 可伸缩矢量图形) 格式，实现图形信息的全局共享。 s v g 的语法和结构基于x m l ，s v g 文档本质上就是规范的x m l 文档，其语法 和结构完全基于x m l 。因此，同x m l 一样，作为w 3 c 的推荐标准，s v g 与现有的 w 3 c 其他开放标准有很好的兼容往。这些标准包括d o m ，c s s ，x s l ，x l i n k ，s m i l ， h t m l ，x h t m l 等。同时，s v g 与其他组织的标准化技术也能很好地协同工作，如 i c c ，u r i ，u n i c o d e ，s r g b ，e c m a s - - c r i p t j a v a s c r i p t ，j a v a 等。通过与这些开 放标准的兼容和与其他组织标准化技术的协同工作，除了能绘出矢量图像外，我们还 能基于s v g 开发更多新功能以提供更多网络服务。例如，制作智能化数据图像，图 像中的数据可以根据需要，由应用程序读取、修改和统计并最终在图像中显示，这些 应用是目前h n 沮及相关图像技术远不可及的。 s v g 作为一种x m l 文档，它是一元( 文本) 格式，因此，s v g 图像具备以下特 9 华中科技大学硕士学位论文 点o 1 、不同于目前常规的图像，s v g 图像中的文字是文本格式因此，s v g 中的文 字可以被网络广泛应用； 2 、s v g 图像可以方便地由j a v a s e r i p t ，p e r l ，j a v a 等程序语言动态生成，从而可 以开发在线图像和动画生成系统； 3 、s v g 完全支持d o m ，因而s v g 以及s v g 中的对象可以通过脚本语言接受外 部事件的驱动，实现对自身或对其他物件、图像的控制，制作交互式的图像和动画； 4 、s v o 可跨平台工作，还可解决相关的外部输出、色彩模式、网络带宽等问题。 简言之，文本格式使得s v g 能与其他技术标准更好地交互和融合。 电网调度自动化系统中基于可缩放矢量图形( s v g ) ，公共信息模型( c i m ) 的图形互 操作性，即将s v g 与c i m 相结合，实现能量管理系统( e m s ) 图形文件与s v g 文件的 动态转换，既提高基于w e b 的图形发布水平，又便于不同e m s 间图形的导出导入， 展示了s v g 技术在电力系统图形交互方面的优判1 6 1 。 1 4s v g + a j a x 的调度自动化系统w e b 发布模式 a j a x ( a s y n c h r o n o u sj a v a s c r i p ta n dx m l ) 是多种技术的综合，它使用x h t m l 和 c s s 标准化呈现，使用d o m 实现动态显示和交互，使用沮瘌x s t l 进行数据交 换与处理，使用x m l h t t p r e q u e s t 对象进行异步数据读取，使用j a v a s c r i p t 绑定和处理所 有数据。更重要的是它打破了使用页面重载的惯例技术组合。m a x f q 核心是j a v a s o d p t 对象x m l h t t p r e q u e s t 。该对象在i e5 中首次引入，它是一种支持异步请求的技术。简 而言之，x m l h t t p r e q u e s t 使您可以使用j a v a s e r i p t 向服务器提出请求并处理响应，而不 阻塞用户1 1 7 1 。 其实原理【1 研并不复杂，我们利用s v g 来绘制电网一次接线图( 比如一个断路器图 元) ，然后利用a j a x 变术定时向服务器请求更新数据( 也就是指针所指向的数据) ， 如果数据更新了，则调用j a v a s e r i p t 脚本让s v g 的一次接线图( 断路器图元) 重新定 位指针，这样就实现了断路器图元状态的实时刷新。图1 2 描述了各种技术的在本课题 中的作用。 l o 华中科技大学硕士学位论文 田田圈 叵匦 页面层： s v g 负责生成圈形， c s s 对圈形迸行美化， j s 调用s v a 时象动态 的隹改指针的定位 a j a x 层： 负责从服务器收到客 户端无刷新的传递数 据 服务和数据提供层； 数据直接来g j a v a 类。也可能来自数据 库，j m s w e b 服 务，e j b 等 图1 2 各项技术在方案中的作用 d w r ，d w r ( d i r e c tw e br e m o t i n g ) 是一个开源的类库，可以帮助开发人员开 发包含a j a x 技术的网站。它可以允许在浏览器里的代码使用运行在w e b 服务器上 的j a v a 函数，就像它就在浏览器里一样【1 9 1 。 简言之，就是利用一个a 舱x 框架( 指d w r ) 构造一个应用程序，使之直接从浏 览器与后端服务进行通信，从而实现s v g 图形的刷新。 1 5 本文的研究思路与论文构架 本文重点描述北海银河高科技产业股份有限公司调度自动化系统的现有图形表 示方式，依据c i m 6 1 9 7 0 的数据模式要求，详尽分析了s c a d a 系统图形转化为s v g 图形的方法，提出了以a j a x + s v g 实现s c a d a 图形w e b 发布的解决方案。概括而 言，本文主要按照以下几个部分进行阐述。 首先，认真考察和分析了s c a d a 系统的现有数据库、图形建摸以及m i s 中w e b 发布功能的现状，进而调查s c a d a 系统在w e b 发布中的功能需求。 其次，深入研究i e c 6 1 9 7 0 文档，认真分析和思考c i m 模型在调度自动化系统中 需要引入的章节，完成将s c a d a 系统以c i m 规范建模，从而实现s v g 图形以c i m 华中科技大学硕士学位论文 模式规范表达。 随后，提出a j a x + s v g 的s c a d a 系统w e b 发布实现方案，使s v g 图形能够 与s c a d a 系统进行实时数据交互。并在w e b 客户端实现s v g 图形的可操作。 最后，将本方案应用于具体调度系统项目中，开展一系列功能、性能测试，以真 实的测试数据表明此方案的可行性。同时，在进行总结的基础上，提出了面临的新技 术问题、功能问题和下一步需要进行的工作。 1 2 华中科技大学硕士学位论文 2 调度系统w e b 图形发布及应用现状 本章主要分析调度自动化系统的现有w e b 图形发布模式及应用现状，找出当前 w e b 图形发布功能的缺陷与不足，提出在c i m s v g + a j a x 模式下电网调度自动化系 统的w e b 发布模式及基本建设原则。 2 1 调度系统w e b 功能现状 随着s c a d a e m s 技术的发展，不仅当值调度员、运行方式人员，远在外地的运 行和维护人员也需要及时了解、诊断e m s 系统的运行情况。另外，电力企业内部各 个部门问需要实现信息资源共享以实现高效运作；电力企业高级管理人员需要随时掌 握电网的安全运行情况以提高行政管理、经济运行。电力调度自动化系统的w e b 发布 应用子系统针对以上问题设计，满足上述用户需求。 2 1 1 应用环境 电力自动化系统w e b 发布应用子系统的出现，不仅方便了局域网内工作人员对自 动化系统信息的了解，而且随着办公自动化条件的提高，一些办公及管理部门也可以 有效地掌握自动化系统信息并将之作为重要的信息来源，实时准确的录入现有的m i s 数据库。 有了自动化系统w e b 浏览，调度部门也就不必为本局管辖范围内的厂站信息向上 级、下级转发而做专门的转发通道，从而节省了硬件与人力的投资。远动人员可以在 任意一个有电话的地方上网查询本公司的调度自动化系统信息，及时了解运行状况提 供了方便。同时它的出现还为远动工作人员的通道测试及通道故障诊断带来了方便， 工作人员带一台笔记本电脑就可以方便的工作，从而大大节省调试及处理故障的时 闯，可节省大量的时间和维护费用 m i s 网上的客户机采用通用的i n t e r n c t 浏览方式调用实时画面；这种方式使得m i s 网上的人机工作站上无须任何专用程序支持，并且实时画面的修改更新均由w e b 服务 器在网上自动得到同步更新，真正实现客户端免维护【2 们。 华中科技大学硕士学位论文 2 1 2 现状分析 目前，动态网页技术是w e b 技术的焦点。所谓“动态”，并不是指网页上的有几 个g i f 动态图片，其实它有以下几个基本特点： 1 、“交互性”，将浏览器作为客户端界面，网页会根据不同用户的选择和动作而 动态做出改变和响应。 2 、“自动更新”，无须手动更新h t m l 文档，便会自动生成新的页面，返回给请 求的用户，从而可以大大节省工作量。 3 、“因时因人而变”，即当不同的时间、不同的人访问同一网址时会产生不同的 页面，这也正是动态w 曲的魅力之处。 现在动态w e b 技术越来越成熟，很多大的公司或组织都提出了他们自己的技术标 准以及为自己的技术标准所开发的语言。最具代表性的有微软的a s p 标准和a c t i v e x 技术，网景的p l u g - i n 以及s u n 公司现在风头正盛的j a v a 语言及从它派生的a p p l t 、 s e r v l e t 、j s p 及j a v a b e a n s 技术等等。 通常的电力调度自动化w e b 浏览功能依托微软i i s 5 0 ，采用a s p 网页开发技术， 依业界流行的多层浏览器，服务器结构模式，集中了a c t i v e x 技术、先进的分布式组件 对象模式d c o m 技术以及基于调度系统实时内存数据库管理平台技术，实现了强大 的w e b 浏览功能，使得e m s 应用软件的实用化水平的提高得到了进一步的保证，延 伸了e m s 系统的对外窗口，进一步提高了e m s 系统的技术水平和实用化程度【2 。 j s p ( j a v as e r v e rp a g e s ) 是s u n 公司推出的新一代w e b 技术标准，最大的特别之 处是它完全解决了目前a s p 等其他标准的一个通病脚本级执行。j s p 可以在 s e r v e r l e t 和j a v a b e a n 的支持下，完成功能强大的站点程序。 电网调度自动化系统的基于w e b 服务的信息发布子系统采用当今流行的三层结 构模式( 客户端应用服务器后台数据库服务器) ，使m i s 网上的用户采用通用的 i m e m e t 羲l 览方式就可以调用电罔运行的实时画面，无须安装任何专用程序，真正实 现客户端免维护。 三层结构( 多于三层的n 层结构模式也通常称为三层结构) 模式的优越性在于能 够使用于界面的显示逻辑与特定领域内的业务逻辑分开，这样客户端只关心并处理显 1 4 华中科技大学硕士学位论文 示逻辑，而所有的业务逻辑均置于应用服务器上来实现，这样既有利于提高软件代码 的可重用性，又有利于开发团队内人员的分工合作( 因为模块之间的耦合度可以减到 尽可能低的程度) 2 1 3 缺陷分析 目前各电力系统应用中图形支持系统的实现方式和提供的功能各异。在实现方式 上，有些完全独立开发专用的图形模块，有些则在g i s 、a u t o c a d 等现有图形平台 上扩展。在图形数据存储上，有些将图形数据存储为文件，有些将图形数据存储在关 系数据库中。在应用上，既有电网图形的建立与实际电网拓扑结构的建立完全融为一 体的图模库一体化应用，也有实现得尚不充分，图形编辑与电力信息定义分离的传统 应用；既有c s 模式的图形应用平台，也有采用a c t i v e x 或j a v aa p p l e t 来实现基于 w e b 的图形支持的应用。如此多样化的应用环境使得不同应用问图形数据的交换、共 享和图形平台的开放难以实现。另一方面，基于c i m 的电力系统资源统一描述和互 操作理论与应用的研究近年来则得到了广泛开展，为e m s 等系统的开放提供了极大 支持，而图形作为这些电力系统资源的可视化表现，其标准化和互操作问题却一直未 得到重视，这一方面是由于电力系统应用软件图形化需求的多样性使得图形支持系统 的通用功能标准难以统一，另一方面则是由于图形交换标准的缺乏，虽然也存在由 c a d 及g i s 等应用产生的一些图形标准，但均不兼具易用性和互操作能力【4 l 。 随着网络技术的迅速发展，信息在网络上发布也越来越广泛。目前，网络信息发 布的特点是信息传输快、实时性强，在电力行业的信息发布中，也逐步从纯文本信息 向图形、图像及其混