（电气工程专业论文）地区电业局农电台区变监控系统后台软件设计.pdf

t h e d e s i g n i n go fb a c k g r o u n ds o f t w a r eo fm o n i t o r i n gs y s t e mo f c o u n t r y s i d ee l e c t r i c a lc o u r tt r a n s f o r m e ro f a na r e ab u r e a u b y p e n g z h o n g b e ( h u n a ni n s t i t u t eo fe n g i n e e r i n g ) 2 0 0 9 at h e s i ss u b m i t t e di np a r t i a ls a t i s f a c t i o no ft h e r e q u i r e m e n t sf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fp r o f e s s i o n a l e l e c t r i c a le n g i n e e r i n g i n t h e g r a d u a t es c h o o l o f h u n a nu n i v e r s i t y s u p e r v i s o r p r o f e s s o rz h a n gz h i w e n s e n i o re n g i n e e rz e n gw e i s h e n g a p r i l ，2 0 1 1 湖南大学 学位论文原创性声明 笔者郑重声明：所呈交的论文是笔者在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。笔者完全意识到本声明的 法律后果由笔者承担。 作者签名：彭，0日期：) 口，年月，7 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，同意 学校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。笔者授权湖南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。 本学位论文属于 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密d 。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名： 导师签名： s 只 f 其 日 日 介1 刀7 ) 汐 期期日狂 嗍阳 毛彩 么饶 l、够 攒 、哆 鹊暾 j 浓 地区电业局农电台区变腌控系统后台软件设计 摘要 针对农村配电网自动化程度低、设备损毁情况严重和农电工作人员劳动强度 大等现实问题，亟需开发农网台区变监控系统，包括智能终端及后台软件，为实 现农村智能化配电网创造条件。 本文概述了农村配电网目前的现状及存在的问题，以及为解决这些问题所采 取的措施及其局限性。通过多次调研及与使用单位反复交流和沟通，确定了监控 系统的功能需求。按照软件工程的设计思想，对监控系统功能需求进行具体的分 析和规范，撰写出监控系统后台软件的需求分析报告。根据需求分析和农村配电 网通讯的要求，对监控系统进行了总体框架的设计，并且选择了合理的软件体系 结构。根据需求分析和农村配电网信息的结构特点，选择合适的数据模型，并且 确定数据库各模块的结构以及相互关联信息。选择甲骨文公司的o r a c l e l o g 数据 库管理系统作为后台软件的基础平台。对后台软件进行功能模块划分，并制定出 实现功能的具体流程。按照面向对象的编程思想和浏览器服务器三层结构的软件 架构进行编程。软件开发工具选用微软公司的v i s u a ls t u d i 0 2 0 0 5 ，开发语言选用 v i s u a lc 撑。 文中给出了漏电保护器控制模块的具体实例，以此说明后台软件的实现流程。 该后台软件功能齐全、实用性强、可靠性高。 关键词：农村配电网；监控系统；后台软件；需求分析；数据库设计；软件设计 t 程硕士学位论文 a b s t r a c t f o c u s i n go ns o m ep r o b l e m s ，f o re x a m p l et h el o wa u t o m a t i cl e v e lo fc o u n t r y s i d e d i s t r i b u t i o ng r i d s ，t h es e r i o u sd a m a g e sd e v i c e ss u f f e r e da n dt h eg r e a tl a b o ri n t e n s i t y e l e c t r i c a lw o r k sb e a r i n ge t c ，am o n i t o r i n gs y s t e mo fc o u n t r y s i d ee l e c t r i c a lc o u r t t r a n s f o r m e ri n c l u d i n gi n t e l l i g e n tt e r m i n a l sa n dt h e i rb a c k g r o u n ds o f t w a r ei si nu r g e n t n e e do f d e v e l o p i n g ，a n di to p e n st h ed o o rt ot h ei n t e l l i g e n tc o u n t r y s i d eg r i d s t h ep a p e rg e n e r a l l yd e s c r i b e dc u r r e n ts t a t u so fc o u n t r y s i d eg r i d s ，t h e i rs e r i o u s d e f e c t s ，m e a s u r e sf o rs o l v i n gt h ep r o b l e m sa n dt h e i rl i m i t a t i o n s t h r o u g hs u r v e y i n gi n c l i e n t s u n i t sa n dc o m m u n i c a t i n gw i t ht h e ms e v e r a l t i m e s ，f u n c t i o nn e e d s o f m o n i t o r i n gs y s t e mh a db e e nc o n f i r m e d a c c o r d i n gt od e s i g np h i l o s o p h yo fs o f t w a r e e n g i n e e r i n g ，t h ef u n c t i o nn e e d sh a db e e nc a r e f u l l ya n a l y z e da n dr e g u l a t e d ，t h e nt h e n e e da n a l y s i sr e p o r tw a sw r i t t e n a c c o r d i n gt on e e da n a l y s i sa n dc o m m u n i c a t i o n r e q u i r e m e n t so fc o u n t r y s i d eg r i d s ，t h ef r a m eo fm o n i t o r i n gs y s t e mw a sd e s i g n e da n da r e a s o n a b l es o f t w a r ea r c h i t e c t u r ew a sc h o s e n a c c o r d i n gt on e e da n a l y s i sa n ds t r u c t u r e f e a t u r e so fc o u n t r y s i d eg r i d s ，as u i t a b l ed a t am o d e lw a sc h o s e n ，t h e ns t r u c t u r eo f d a t a b a s e sm o d u l e sa n dt h e i rr e l a t i o nw e r ec o n f i r m e d o r a c l elo go fo r a c l ec o r pw a s c h o s e nt ob et h eb a s i cp l a t f o r mo fb a c k g r o u n ds o f t w a r e t h eb a c k g r o u n ds o f t w a r e w a sd i v i d e dt os e v e r a lm o d u l e s ，a n df l o wd i a g r a m so fs o m ef u n c t i o n sa l s ow e r e d e s i g n e d o b je c t - o r i e n t e dp r o g r a m m i n ga n dt h r e e - t i e ra r c h i t e c t u r eo fb sw e r eu s e d t os h e l l t h e d e v e l o p m e n t t o o li sv i s u a ls t u d i 0 2 0 0 5o fm i c r o s o f t ，a n dt h e p r o g r a m m i n gl a n g u a g ei sv i s u a lc # t h e p a p e rp r o v i d e dad e t a i le x a m p l et h a ti sl e a k a g ep r o t e c tc o n t r o l l i n gm o d u l et o i l l u s t r a t et h ed e v e l o p e dp r o c e s so ft h eb a c k g r o u n ds o f t w a r e t h eb a c k g r o u n ds o f t w a r e h a v es e v e r a la d v a n t a g e ss u c ha sc o m p l e t e df u n c t i o n ，g r e a t p r a c t i c a b i l i t ya n dw e l l r e l i a b i l i t ye t c k e y w o r d s ：c o u n t r y s i d ed i s t r i b u t i o ng r i d s ；m o n i t o r i n gs y s t e m ；b a c k g r o u n ds o f t w a r e ； n e e da n a l y s i s ；d a t a b a s ed e s i g n ；s o f t w a r ed e s i g n i i i 地区电业局农电台区变龄控系统后台软件设计 目录 学位论文原创性声明及版权使用授权书i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论l 1 1 课题来源1 1 2 课题研究的目的和意义1 1 3 农村配电网监控系统后台软件设计的国内外发展概况2 1 4 论文的主要内容及章节安排4 1 4 1 论文的主要内容4 1 4 2 论文章节安排4 第2 章监控系统后台软件设计的需求分析6 2 1 客户已具备的条件一6 2 2 农电台区变监控系统所需要完成的功能6 2 - 3 模块划分一8 2 4 监控系统后台软件的功能需求分析报告8 2 4 1 无功补偿控制9 2 4 2 漏电保护器控制9 2 4 3 配电变压器保护1 0 2 4 4 台区负荷管理10 2 4 5 告警管理一1 1 2 4 6 运行监测1 l 2 4 7 系统管理1 2 2 5 本章小结l2 第3 章监控系统总体框架设计一1 3 3 1 监控系统的总体布局1 3 3 2 监控系统的体系结构1 4 3 3 本章小结1 5 第4 章监控系统后台软件的数据库设计1 6 4 1 数据库的基本概念及设计方法1 6 4 1 1 数据库系统一1 6 4 1 2 数据模型1 7 i v 工程硕士学位论文 4 1 3 关系数据库系统1 7 4 1 4 数据库设计步骤及方法1 8 4 2 数据库管理系统的选择1 9 4 3 监控系统数据库模型设计1 9 4 3 1 数据库对象的命名规则2 0 4 3 2 数据库的概念设计2 0 4 3 3 数据库的逻辑设计：2 0 4 3 4 数据库的物理设计2 2 4 4 本章小结2 3 第5 章监控系统后台软件设计一2 4 5 1 软件代码设计思想一2 4 5 1 1 面向对象编程的思想2 4 5 1 2 界面开发原型化策略2 5 5 2 程序及界面设计基本原则一2 5 5 2 1 数据输入程序设计基本原则2 6 5 2 2 数据处理程序设计基本原则2 6 5 2 3 数据输出程序设计基本原则一2 6 5 2 4 界面设计基本原则2 6 5 3 开发工具的介绍2 7 5 3 1 n e t 简介2 7 5 3 2c 撑语言简介。2 7 5 4 软件架构的设计一2 8 5 5 漏电保护器当前状态查询模块设计2 8 5 5 1 漏电保护器当前状态数据库模型设计2 9 5 5 2 漏电保护器当前状态查询设计要求2 9 5 5 3 漏电保护器当前状态查询实现思路一2 9 5 5 4 漏电保护器当前状态查询显示效果一3 4 5 6 漏电保护器远程控制模块设计3 6 5 6 1 漏电保护器远程控制设计要求3 6 5 6 2 漏电保护器远程控制实现思路3 6 5 6 3 漏电保护器远程控制显示效果3 6 5 7 漏电保护器历史状态查询模块设计3 9 5 7 1 漏电保护器历史状态查询设计要求3 9 5 7 2 漏电保护器历史状态查询实现思路4 1 5 7 3 漏电保护器历史状态查询显示效果4 l v 地区电业局农电台区变监控系统后台软件设计 5 8 漏电保护器历史状态统计报表模块设计- 4 2 5 8 1 漏电保护器历史状态统计报表设计要求4 2 5 8 2 漏电保护器历史状态统计报表实现思路4 4 5 8 3 漏电保护器历史状态统计报表显示效果4 4 5 9 本章小结4 5 总结与展望4 6 参考文献4 8 附录a 攻读硕士学位期间所参与的项目5 l 致谢5 2 v i r 丁程硕1 ：学位论文 1 1 课题来源 第1 章绪论 农村地区特别是中西部地区的农村，水、电、路、气、房等基础设施建设比 较滞后，这些已经成为制约统筹城乡发展的突出问题。近几年来中央每年都发 布文件，要求地方政府加大对农村、农业的扶持力度，努力提高农民的生活水平。 改造农村配电网将会是一项满足广大农民需求的民生工程，也符合党中央的精神。 因为农村的农业和工业发展都离不开一个坚强、稳定和安全的农村配电网。比如 农村水利灌溉的动力主要靠电动机来提供，因此农忙时节就特别需要一个安全、 可靠的供电系统。农村工业就更是如此。与此同时，由于配电网的容量和自动化 程度不高，当农村的用电负荷逐年增加时，就出现了电压不稳，电力抢险的时间 过长等问题，因此建设坚强、稳定和安全的农村配电网将会成为提高农民生活质 量的保障。综上所述，从事农村配电网改造的研究和设计工作有着非常重要的意 义。 某地区电业局是大i i 型全国一流供电企业，担负着该地区的供电、电力建设 和省网部分电能的传输任务，处于省网西电东送、南电北送的枢纽位置。电业局 工作人员在长期的农村配电网运行和维护工作中已经遇到了许多问题，比如：电 力工人在检修过程中经常遇到过许多危险，检修时间过长、变压器损坏频繁以及 变压器被盗等问题。他们急需一个自动化程度高，可以实时监测各台区变的运行 情况并且能远程控制的监控系统，希望通过此监控系统来解决上述问题。 从全国的角度看，各地区的农村配电网的管理和运行也遇到了许多急需解决 的问题。农网安全管理基础不牢固，人员设备管理水平比较落后；农村配电网用 电点多、线长、面广，设施安全可靠性不高；农村电力资产维护界限不够明晰， 部分电力设备的维护保养不到位，设备的可靠性降低，同时造成了一些安全责任 和服务责任的纠纷；窃电、外力破坏和盗窃电力设备等违法案件屡禁不止，造成 企业经济损失的同时严重威胁着电网安全幢 3 。因此全国对农村配电网的监控管 理系统都有着广泛的需求。某地区电业局农电台区变监控系统可以作为其他监控 管理系统的一个参考样例。 1 2 课题研究的目的和意义 通过和某地区电业局的工作人员交流，了解农村配电网改造的功能需求后， 对各类需求进行总结和分析，确定了农村配电网监控系统需要实现以下目标： 地区电业局农电台区变监控系统后台软件设计 ( 1 ) 装配了监控系统后，农村配电网应该更加安全和稳定，经济损失将减少。 监控系统时刻监视着配电网的运行状况，对各类故障自动进行隔离，防止故障范 围扩大，保护变压器及其他相关设备，并提示告警信息。监控终端可以自动调节 无功，维持电压稳定，同时减少线路功率损耗。监控终端能够对盗窃变压器和电 线等违法行为提示告警信息，从而减少电力设施的人为损坏。 ( 2 ) 促进电力系统信息化建设。监控系统使用商业数据库，能够保存农村配电 网运行的各种实时数据和多年的历史数据，并且可以实现这些数据的共享。各种 历史数据可以为电力工作人员的决策提供依据。 ( 3 ) 降低工人的劳动强度，提高工作效率。监控系统终端具有多种自动保护和 调节电能质量的功能，监控系统后台可以对台区变压器的智能终端进行远程控制， 因此可以大大减少工人的数量和降低工人的劳动强度。监控系统的后台软件给运 行维护人员和分析管理人员不同的入口，使不同部门的工作人员可以方便地通过 人机界面对农村配电网进行高效地维护和管理。 ( 4 ) 为建设智能电网打下基础。监控系统已具备比较高的自动化程度，但需要 留下接口方便系统的升级，既能为智能电网的建设提供一个参考模板，也可以为 更加优异的智能化系统提供一个升级的平台。 1 3 农村配电网监控系统后台软件设计的国内外发展概况 由文献 4 9 】可知，5 0 年代初，计算机出现不久，人们开始将一些电网的计 算问题交给计算机来处理，出现了一些电网计算软件，如：潮流计算软件包、无 功计算软件包等。由于计算机优越的计算速度，大大减短了电网问题的计算时间。 6 0 年代电网的自动化设备获得迅猛发展，数字式远动设备代替了传统的模拟 式远动设备。电网运行数据的采集、传输在精度、速度和可靠性方面提高了许多。 电力调度中心从此可以获得准确、实时的电网运行数据。 随着计算机性能的提高，人们在调度中心设置中央控制计算机，使电力系统 厂站内远动设备与中央控制计算机建立通讯后，工作人员可以通过调度中心的计 算机人机界面监视电网的运行状况，并且可以在调度中心控制现场设备，保存历 史数据以及产生报表等。人们称之为监视控制和数据采集系统( s u p e r v i s o r y c o n t r o la n dd a t aa c q u i s i t i o n ，s c a d a ) 。 7 0 年代的s c a d a 系统是基于专用机和专用操作系统的监控和数据采集系 统，全部的功能都在一台计算机上实现。具有代表性的是电力自动化研究院为华 北电网开发的s d l 7 6 系统，这是第一代s c a d a 系统。 8 0 年代基于通用计算机和集中式的监控和数据采集系统是第二代s c a d a 系 统，调度主机使用双机热备用系统，操作系统一般是采用通用的u n i x 操作系统。 第一代和第二代都属于集中式的s c a d a 系统，这种结构的缺点是不具备互 工程硕 ：学位论文 操作性，不易维护，扩展困难，对软硬件的依赖程度很强等；随着变电站监控系 统设备的增多、复杂性增大，以及计算机价格的降低，集中式的调度系统逐渐被 淘汰。 9 0 年代，电力调度自动化系统逐渐由封闭式、专用型向开放型、分布式系统 发展，即第三代s c a d a 系统。第三代s c a d a 系统的特点是远程控制终端采用 小型、微型计算机或单片机；通信部分采用网络技术；后台管理部分采用商用关 系型数据库和先进的图形显示技术。主、备数据库服务器通过第三网络接口板连 接至企业m i s 系统，实现与外部系统的数据共享。系统关键节点均采用主备结 构的双机热备份冗余配置，当某个节点主机故障时，备用机升级为主机投入运行。 通信前置网、实时双网和d t s 网既相互分离又相互联系，通信接口设备可扩充性 好，可以使用通道之间的软件切换来替代传统的硬件切换，提高了可靠性。 目前已开发出第四代电网调度自动化系统，它是一套支持能量管理系统、配 电网管理系统、广域测量系统和公共信息平台等应用的电网调度集成系统。第四 代电网调度自动化系统是一种全新的开放式系统，不仅在电网调度、分析方面具 有很强的功能，在系统开发、运行和维护方面都获得长足的进步。 随着s c a d a 的发展，出现了能量管理系统( e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ， e m s ) 。e m s 系统是为电力系统调度中心提供数据采集、监视、控制和优化，以 及为电力市场提供交易计划和安全分析服务的计算机软硬件系统的总称。它主要 针对发电和输电系统，用于大区级电网和省级电网的调度中心。目前e m s 系统 已经具备负荷预测、状态估计、最优潮流、安全分析、电压无功优化等功能【1 0 】。 现在的s c a d a 系统和e m s 系统都没有完全涵盖配电网的日常工作，面向配 电网的管理系统在国内的研究还非常少。然而西方发达国家在配电网管理系统 ( d m s ) 的应用研究已经比较成熟。除了在配电自动化方面，这些系统注重配电网 调度实时管理以及与信息的集成，如故障保修自动定位、故障处理、抢修人员与 车辆调度等。由于国情不同，国外配电网管理系统更加注重事故停电的抢修和处 理，而国内8 0 以上的停电都属于计划停电，因此国外的配电网管理系统在国内 的使用很少，也很难成功l l 。 目前国内已经有一部分高校和科研机构将地理信息管理系统( g e o g r a p h i e i n f o r m a t i o ns y s t e m ，g i s ) 应用于配网管理系统中。由于g i s 可以反映配电网的地 理信息，方便了配电网的规划和基础设备的管理与维护。与此同时在配电网负荷 预测、故障预测和无功优化等方面，也有一些高校和科研院所进行过深入研究。 3 地区电业局农电台区变监控系统后台软件设计 1 4 论文的主要内容及章节安排 1 4 1 论文的主要内容 本论文的任务是从某电业局农村配电网的现有硬件设备等实际情况出发，在 详细了解该电业局的业务需求后，设计一套农电台区变的后台软件。论文的主要 内容有： ( 1 ) 通过实地调研，了解电业局的业务需求。运用电力系统方面的知识确定设 计任务和目标，将农电台区变监控系统分成七大模块，并且总结好每个模块的设 计内容，然后总结需求分析。 ( 2 ) 根据电业局的业务需求和已具备的条件，确定监控系统服务器的总体布局 和系统软件的体系结构。 ( 3 ) 根据数据库的基本理论和需求分析，设计监控系统后台软件的数据模型。 比较各类数据库管理系统的优缺点，选择合适的数据库管理系统。 ( 4 ) 确定监控系统后台软件的总体架构，为软件详细设计打好基础。 ( 5 ) 对漏电保护器控制模块进行详细设计。将漏电保护器控制模块细分成四大 功能子模块，对子模块的操作流程进行深入分析，并且画出关键流程的流程图， 展示相关界面的测试效果图。 1 4 2 论文章节安排 第l 章绪论 讲叙课题的来源、课题研究的目的和意义，总结国内外电网监控系统后台软 件设计的发展概况，介绍本文的主要内容和章节安排。 第2 章监控系统后台软件设计的需求分析 讲述科学的项目需求制定方法，确定电业局的实际已具备的条件，展示农电 台区变监控系统的功能需求，根据功能需求划分软件模块，制定监控系统后台软 件的需求分析报告。 第3 章监控系统总体框架设计 介绍监控系统的总体布局和监控系统的体系结构，为后台软件的数据库设计 和软件界面设计打下基础。 第4 章监控系统后台软件的数据库设计 介绍数据库的基本概念和数据库设计的基本方法，从而了解数据库的基本理 论，根据电业局的实际需求选择数据库管理系统的类型。以需求分析为基础，按 照数据库设计流程设计数据模型，展示漏电保护器历史状态查询模块的数据模型。 第5 章监控系统后台软件设计 详细介绍监控系统漏电保护器控制模块中的漏电保护器当前状态查询、漏电 4 丁程硕上学位论文 保护器远程控制、漏电保护器历史状态查询、漏电保护器历史状态统计报表四个 子模块的详细设计过程。每个子模块将介绍模块设计要求、实现流程和显示效果。 在介绍模块的设计之前，阐述软件代码的设计思想，程序设计基本原则、开发工 具和软件的架构设计。 总结与展望 对论文的主要内容进行总结，分析这个项目的成绩和不足。通过了解现在已 有的一些技术和理论，展望农村配电网监控系统后台软件的发展前景。 地区电业局农电台区变璐控系统后台软件设计 第2 章监控系统后台软件设计的需求分析 由文献【1 2 】可知，系统需求分析必须以用户需求和系统的实际情况为客观依 据，遵循自顶向下的结构化分析方法( s t r u c t u r e da n a l y s i s ，s a ) ，采用多种调查方 法，与用户反复沟通，最终由用户对需求分析报告加以确认。通过实地调查掌握 电业局所具备的条件，然后和电业局农电部的工作人员反复交流确定他们的功能 需求，对功能需求进行整理和分析后获得实现这些功能所需的输入条件和输出效 果n 引，完成需求分析报告，为系统总体框架设计、数据库设计和软件设计打好基 础。 2 1 客户已具备的条件 在进行撰写需求分析报告前，需要实地调研客户已经具备的条件。将客户的 需求与他们所具备的条件结合起来才能完成系统设计，并做到成本的最小化。 客户已具备的条件有： ( 1 ) 三台大型服务器。三台大型服务器可用作系统的前置机、数据库服务器和 应用服务器。服务器之间通过t c p i p 协议进行通讯。 ( 2 ) 电业局内部己拥有完善的局域网。电业局及其下属的供电局和供电所已建 成内部局域网，因此监控系统软件可以使用b s 体系结构，使用w e bs e r v i c e s 技 术。通过设置用户权限，不同岗位的工作人员能够登录到不同的操作界面，从而 保证监控系统的安全和有效管理。 ( 3 ) 个人p c 机若干台。p c 机可以作为电业局工作人员的监视设备和操作终端。 ( 4 ) 每个农村变电所内部已装备有电流互感器、接触器、漏电保护器若干个和 一块机械式电度表，因此变电所已具备自动投切电路的执行设备。项目组只需开 发智能终端、g p r s 通信模块以及安装合适的电容器组。变电所内的电度表可以 用来校验智能终端所统计的系统负荷的误差。因此，可通过修改参数使智能终端 的测量统计更加精确。 2 2 农电台区变监控系统所需要完成的功能 监控系统需要具备以下六大功能：无功补偿控制、漏电保护器控制、配电变 压器保护、台区负荷管理、告警管理和运行监测。 无功补偿控制包括远程控制和本地控制。无功补偿远程控制指操作人员在办 公室操作后台软件来控制农村变电所内的电容器的投切。本地控制指变电所内的 6 工程硕士学位论文 智能终端自行根据配电网的运行状况自动控制电容器的投切。无功补偿控制模式 包括：电压控制模式、电压与功率因数控制模式和电压与无功需求控制模式。工 作人员通过在后台软件选定无功补偿控制模式后，控制模式数据通过g p r s 网络 下传到变电所内的智能终端，智能终端根据控制模式调节配电网无功功率。 漏电保护器控制包括远程控制和本地控制。漏电保护器远程控制指操作人员 在办公室操作后台软件来控制变电所内部的接触器动作。智能终端则将接触器动 作结果和动作时间上传给后台数据库。本地控制指智能终端通过配电网运行状况 自动控制接触器动作，并记录动作时间。当漏电保护器初次跳闸时，智能终端记 录跳闸的时间，然后将跳闸信息上传给后台服务器，并进行一次重合闸。如果重 合闸失败，智能终端将闭锁，只有操作人员通过后台解锁或者使用智能终端的解 锁按钮解锁，接触器才能进行合闸操作。 配电变压器保护包括过载切负荷保护和故障切除线路保护。当负载电流 设 定值时，智能终端根据电流大小和大电流持续时间进行故障类型判断，然后控制 第一条低压馈线的接触器跳闸( 各低压馈线跳闸顺序可设置) 。若跳闸后负载电流 设定值时，停止线路接触器动作，否则，智能终端控制第二条低压馈线接触器 跳闸。当第二条低压馈线接触器跳闸后，负载电流设定值时，停止线路接触器 动作。若跳开2 条线路后，负载电流仍然大于设定值，智能终端则控制三条低压 馈线的接触器全部跳闸。接触器的动作时间和故障类型要上传到数据库，方便工 作人员查询。 台区负荷管理包括远程负荷投切和本地负荷投切。只有当负载电流 设定值 时，则必须立即切除新投入的线路，以保证不发生过载，保证设备安全。当工作 人员通过后台计算机控制投入负荷时，终端必须遵循上述规则。切除负荷的规则 和过载切负荷的规则一样。 告警管理专门用来处理系统报警事件。系统报警事件包括防盗报警和故障报 警。其中防盗报警包括变压器被盗报警、低压出线被盗报警和低油位报警；故障 报警包括漏电保护器动作报警、过负荷电流报警、短路保护报警、电容器保护报 警和高油温延时报警等。 通讯与定时管理包括定时通讯和即时通讯。定时通讯包括智能终端在整点、 1 5 分钟、3 0 分钟、4 5 分钟向后台服务器上传储存的数据；后台服务器在每偶数 点钟( o ，2 ，4 ，6 ，点钟) 向智能终端发送对时指令。即时通讯的事件有： 后台服务器下传参数设定值；后台服务器下传远程控制指令；后台服务器下传召 测指令，智能终端上传召测实时数据( 包括实时电压、电流、功率、当前运行状 态和当前设备状态等信息) ；智能终端上传漏电保护器动作信息；智能终端上传过 载切负荷动作信息、故障切除动作信息、负荷投切动作信息、无功补偿控制投切 7 地区电业局农电台区变l 监控系统后台软件设计 动作信息和告警信息等。 2 3 模块划分 根据监控系统所需要的功能可以将农电台区变监控系统后台软件可划分为以 下七大模块，见图2 1 所示。 图2 1 农电台区变监控系统后台软件模块划分 监控系统后台软件将七大模块设计为七个菜单项。每个菜单项包含多个界面。 无功补偿控制菜单项包括台区无功补偿控制界面、台区无功补偿历史记录界 面和台区无功补偿统计界面。 漏电保护器控制菜单项包括漏电保护器当前状态查询界面、漏电保护器历史 状态查询界面和漏电保护器历史状态统计报表界面。 配电变压器保护菜单项包括配电变压器当前状态查询界面、配电变压器保护 历史状态查询界面和配电变压器保护历史状态统计报表界面。 台区负荷管理菜单项包括台区负荷查询界面和终端负荷分析界面。 运行监测菜单项包括终端数据监测界面、电流不平衡度分析界面、部门电压 质量分析界面和部门电压合格率界面。 告警管理菜单项包括告警记录查询界面和告警统计分析界面。 系统管理菜单项包括操作员管理界面、权限管理界面、角色管理界面、部门 管理界面、线路管理界面、用电类型管理界面、电压等级管理界面、变压器容量 管理界面、设备管理界面、低压馈线管理界面、终端管理界面、设备参数属性表 管理界面、日志查询界面和告警类型管理界面。 2 4 监控系统后台软件的功能需求分析报告 在2 2 节中讲叙的监控系统所需要具备的功能是终端和后台软件的总体功 能，在2 3 节中将监控系统功能需求划分为七大模块。监控系统后台软件的功能 需求需要在此基础上进行整理和完善，从而确定后台软件每个功能模块的输入条 8 工程硕上学位论文 件和输出结果。 2 4 1 无功补偿控制 无功补偿控制主要包括：台区无变功补偿当前状态查询；台区变无功补偿历 史状态查询和台区变无功补偿历史状态统计报表。 无功补偿当前状态查询模块以部门和设备信息作为输入条件，输出的数据有 部门、设备信息，当前电容器投切状态和控制按钮( 可进行投切控制、查看状态、 参数设置) 等。 当点击查看状态按钮时系统查询实时数据库，查询窗体显示当前变压器的无 功补偿状态：投入或切除。 当点击参数设置按钮时弹出参数设置窗体，窗体中加载参数信息。如果需要 修改参数，输入相关数据后，参数被发送至终端，同时终端响应后返回修改结果。 台区变无功补偿历史状态查询模块的输入条件有部门、设备信息或查询日期， 输出的数据将包括：部门、设备信息、有功功率、无功功率、功率因数、投入时 间和切除时间。 台区变无功补偿历史状态统计报表包括按部门、线路、终端和日期四种统计 方式。这四种统计方式的输入条件相同，只需输入部门信息和查询日期。不同的 统计方式，输出数据是相应统计模式下的电容器投入次数和累计投入时间。 2 4 2 漏电保护器控制 漏电保护器控制主要包括：漏电保护器当前状态查询、漏电保护器历史状态 查询和漏电保护器历史状态统计报表。 漏电保护器当前状态查询的输入条件为部门或设备信息，输出数据为部门信 息、设备信息、开关状态、保护类型、动作时间以及漏电保护器控制按钮。 漏电保护器控制窗体包括的控制按钮有：读开关状态、合闸允许、跳闸和解 锁合闸。读开关状态：通过发送命令给智能终端，远程读取所选漏电保护器的实 时状态( 合闸跳闸) 。合闸允许：发送指令给终端，查询终端的运行状况，终端 返回是否允许合闸的结果。跳闸：发送指令给终端，终端返回跳闸是否成功的结 果。解锁合闸：当漏电保护器重合闸失败后，智能终端闭锁，漏电保护器无法自 动合闸，需要人工解锁。点击解锁合闸按钮后，发送指令给终端，终端返回解锁 合闸是否成功的结果。 漏电保护器历史状态查询提供漏电保护器动作的历史信息。输入条件为部门、 设备信息或查询日期，输出数据为部门信息、设备信息、开关状态、保护类型、 动作开始时间和动作结束时间。 漏电保护器历史状态统计报表按照部门、线路、终端和日期四种方法统计漏 电保护器动作的情况供工作人员参考。四种统计方式的输入条件相同，只需输入 9 地区电业局农电台区变监控系统后台软件设计 部门信息和查询日期。不同的统计方式，输出数据是相应统计模式下的漏电保护 器跳闸次数和累计跳闸时间。 2 4 3 配电变压器保护 配电变压器保护用来管理系统的故障信息，提供人工控制的接口。配电变压 器保护功能模块包括配电变压器保护当前状态查询、配电变压器保护历史状态查 询和配电变压器保护历史状态统计报表。 配电变压器保护当前状态查询的输入条件为部门、设备信息或保护类型，输 出数据为部门信息、设备信息、开关状态、保护类型、动作时间、动作时三相电 流，动作时三相电压，动作时的有功功率、无功功率和参数设置与控制按钮。 当点击参数设置按钮时，弹出参数设置对话框。可设置的参数有：设备名称、 终端编号、额定电流、额定电压、额定负荷( k v a ) 、自动切负荷投入电流上限值、 自动切负荷投入电流上上限值、电流越限持续时间( 秒) 、无功补偿切除投入电压 上限值、无功补偿切除投入电压上上限值、电压越限持续时间( 秒) 、三相电流不 平衡上限值( ) 、三相电流不平衡上上限值( ) 等。 当点击控制按钮时，弹出配电变压器控制台对话框，因为根据台区变监控系 统的故障切除方法可知，不论何种故障，都把低压馈线的接触器作为保护的执行 机构，因此可以将漏电保护器控制和配电变压器保护控制的窗口统一起来。 配电变压器保护历史状态查询为工作人员提供某个部门、线路、变压器或终 端在某个时间段内经历过的故障、保护动作时线路运行的电压、电流等信息。因 此，配电变压器保护历史状态查询的输入条件为部门、设备信息、保护类型或查 询日期，输出数据为部门信息、设备信息、开关状态、保护类型、动作时三相电 流、三相电压、有功功率、无功功率、动作开始时间和动作结束时间。 配电变压器保护历史状态统计报表用来统计故障切除的次数以及线路跳闸的 累计时间，统计方式包括：按部门、线路、终端和日期统计。四种统计方式的输 入条件相同，只需输入部门信息和查询日期。对于不同的统计方式输出数据是相 应统计模式下的接触器跳闸次数和累计跳闸时间。 2 4 4 台区负荷管理 台区负荷管理用来监视配电网的实时负荷，进行负荷趋势分析，管理配电网 负荷的历史信息，为电网的调度和运行决策提供依据。台区负荷管理功能模块包 括台区负荷查询和终端负荷趋势分析。 台区负荷查询模块用来查询台区变在某段时间内的负荷的平均值、最大值和 最小值。台区负荷查询的输入条件为部门、设备信息、数值类型( 平均值、最大 值、最小值) 和查询日期范围，输出数据为部门信息、设备信息、有功功率、无 功功率和功率因数，并且可以通过曲线图和饼状图展示负荷统计信息。 1 0 工程硕上学位论文 终端负荷趋势分析是根据台区变负荷的历史数据通过计算获得某段时间的负 荷数据。负荷趋势分析的输入条件为部门、设备信息、查询时间( 小时) 、功率类 型( 有功功率、无功功率) 、数值类型( 平均值、最大值、最小值) ，负荷趋势则 通过曲线图表示。 2 4 5 告警管理 告警管理是用来管理告警信息，并对告警做出决策的平台。工作人员通过告 警管理平台了解配电网的所遇到的故障信息，并根据告警统计信息，对配电网的 检修做出合适的安排。告警管理功能模块包括告警记录查询和告警统计。 告警记录查询可以根据部门、线路或设备信息查询在某段时间内发生过何种 报警以及报警的时间。告警记录查询的输入条件有：部门、设备信息、告警类型 和查询日期，输出的数据有部门、设备信息、开关状态、告警名称、告警发生时 间、审核按钮。 告警统计是以确定的告警类型为前提，按照不同部门、线路、终端和日期的 四种方式统计告警数目。这四种统计方式的输入条件相同，只需输入部门信息、 告警类型和查询日期。对于不同的统计方式输出数据是相应统计模式下的告警类 型和告警数目。 2 4 6 运行监测 运行监测功能模