（电力系统及其自动化专业论文）visio图形化电力系统计算软件的研究与开发.pdf

塑竺查兰三主要圭竺兰 a b s t r a c t w i t ht l l ed e v e l o p m e n to f t h ee l c c 踊c a lp o w e r 髓t e t p f i s ea 壬l dc o m p u 把r t e c h n o 】o g y ， i ti si m p o r t a n tt od e s i g na l l i g i i l ye 伍c i e m ，b e t o e rm a i n t a i l l a b l e 趾d 掣印h j ci n t e r f h c e b a s e d s o f t w a p a c k a g ef b fp o w e rs y 咖m 粕a i y s i sa n dc o m p 曲n g w i 血t l l ed e v e l o p m 咖o f0 i 曲畸鞠l i o nt e 6 i i l l j q u e sa n dt h eu s e o f c o n 叩u t e f sd u r i n g l a s tt 、d e c a d 船，m 锄yp o w e rs y s 衙ns o f h a r cc 锄ei l l t ou s e ，w i l i c hl l a v ec h a n g e d 也e s i t i l a t i o no f h a n d w o f k ，i m p v e dt 1 1 ew o r ke 佑c i c yg r e a t l ya 1 1 dr e l i e v e d 、o r k c r sf 如m h c a v yw o r kb m d e n h o w e v e r ，m ef 致d e v e l o p m c n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g ya i l d i n t e r n e tm a k e st l l es o n w a n ol o n g e rm e e tt h en c c do ft o d a y s p o 啊s y s t e m c o m p u t m gw o r k w bc o n s i 山狂dt h ed e f i c i e n c yo ft h es o f h a r ea tp r e s e n ta n du t i l i z e v i s i ot od e v e i o p 吐坞p f t i c a i 掣叩畅cp o w e r s y s 把mc a l c u i a t i n gs o f t 、a 丘d mm a i l y r e f e f c e st or e s e a r c hf e s u l t so fp o w e rs y s t e mc a l c u l a t i o na i l dr e l e n t 卿瞄c s o 孙r e m a i nw o f k sa sf o 玎0 w i n g 1 s e tu pp l 耐- o 珊矗a m eo f 血eg r a l 她d e s i 弘l eb 蠲i cm o d e lo fe l e c t r i c c o m p o n e n t a i l dr ：e a l i z e 也ed e s j 印o fo 埒e c t 捌e n l e dc 0 1 p o n e n t 如诅s 咖c n 城。t k s s o r w a r eh a sr 枷i z c dag a td e a lo fg r a p b i co d i t i n gf u n c t i o n ，蹰d 啪d r a wa n de d i t n 咖o r kg e o 缈p l l i cc 0 曲e c t 柚de l e c n i c a lc o i i c tg 咯p ho ns o f t w a i cp l a t f o l 】1 1 2 u t i l i z i n gt 1 屺c k 哦删s 6 co fv i s i o ，c a r r yo nt l l ea u t 删删cs e r i a ln 啪b e rt om e c o m p o n e n t ，d i s c 锄m et o p o l o g i c a ls 眦眦o f t b ee l e c 仃i c a l t w o r k 眦嘞a t i c a l l y ， 咒a l i z em ei n p u t 鲫ds 酏血go f t h ep a r 锄c 钯ri nt i l e 鲫h i t 谢i i z c ss 缸_ 0 n gs e c o n d a r y d e v e l 叩m e n tf 弧c t i o no fm i c r o s o n s i o 锄d 糟g a r d ss h a p e s h e e tt a _ b l e s 黯c o n t a c to f e v e r yg r a p h 甜l dt h eb a c 蜒即u n dv b am a c m ，t l l c n 亿肌st l l el i b m r yo f t l l ec o m p o n e n t s 龇l di n a l sc o m p o n e n t si i b r a r yc o i r c s p o n dt os l l a p e s h e e tt a b l e s 3 u t i l i 商n gv b ae d i 曲gi n a c l l i n eo f s i o ，觚s h 也ee s 纽b l i s h m e n to f c a l c u l a t i n g i i 泌u l e ，c o 唧i l ep o w e rf l o w 锄ds h o nc i r c u i tm o d t 】d e t t l i ss o f h a r ec a nl a b l e le v e r y r e s u l to fc a l c u l a 畦o n 抽t h e 零印h ，a n dc a nc o m b i l 砖t kr e s u ho fc a l c u l a 士i o na n d e x c e l ， f o m 泊e a u t i m l ，s t 明捌c a l c u l a t i o nr q p o r tf o r m s i ns u m ，t 量l i ss o f b r eh a ss t r | d n ga d 啦b i h 坝g o o dr e 璐a b l e 舡讨e x p a n d i i l g ，c a n p r o v i d ea u t o m 蕊ca n di m e l l i g e n tc a l c u i 粕璐，a i l di sa l s oh e l p 削i i l 也ee v e r y d a y m a i n t e n a n c ea 芏l df a c i l i t a t e sl l l es y s t e ma d l n i l l i 蚰龇i o n a tt h es a m et i m e ，t l l i ss o f t 、v a r e v i s i o 图形化电力系统计算錾= 件的研究与开发 i n d i c a t e sv i s i os e c o n d a r yd e v c l o p 玎】e n tt c c h n o l o g yo 魁ran e we 毹c t i v em e t h o da i l d w a yf o rd e v e l o p m e n ta n ds 协d y i n go f o t h e ra p p i i c a 畦蚰s o r 、 ，a 心o f p o w e rs y 毗mt o o k e yw o r d s ：m i c r o s o f i s i o ，g f a p l l i c s ，s e c o n d a r yd e v e l o p m e m ，t o p o l o g ys 仃u c t 哦， p o w e rs y s t e m 趾a l y s i sa n dc o r n p u t i l l g 1 1 1 郑重声明 本人的学位论文是在导师指导下独立撰写并完成的，学位论文没有剽窃、抄 袭等违反学术道德、学术规范的侵权行为，否则，本人愿意承担由此产生的一切 法律责任和法律后果，特此郑重声明。 学位论文作者( 签名) ： 帮伟佛 彩年与月宫日 v j s i o 图形化电力系统计算轱件的研究与开发 1 1 本课题的背景及意义 1 绪论 随着国民经济的持续稳定发展，我国电力系统的规模越来越庞大，其网络结 构越来越复杂，输电线电压等级越来越高，电网运行方式的变化越来越频繁，因 而电力系统基础计算分析工作量也越来越大。为了便于电网规划、调度分析、减 轻调度人员和设计人员的工作量，随着图形化用户界面u i ) 的发展，在电力系统 应用软件中，出现了大量的图形系统，无论是规划校核计算、操作票系统、仿真 培训系统，还是电力系统潮流计算或短路计算都需要绘制电力系统接线图i l 。j 。图 形是工程中最简洁的语言，用图形来描述电力系统网络结构，在图形上实现数据 输入和结果输出会起到一目了然的作用。这些也越来越成为用户对电力系统分析 计算软件1 3 4 1 的基本要求。 目前多数的图形化电力系统应用软件，都主要是用v b 、d e l p l l i 或v c 等开发 工具完成的。虽然它们较好的满足了特定的要求，取得了应有的效果，但是这种 开发模式工作量大、周期较长、功能有限、后期维护困难，实是一种少、慢、差、 费的开发方法。它们普遍存在着以下缺点： ( 1 ) 浏览形式比较单一。电力系统规模庞大、结构复杂、各类元件数量众多。 如何将它们组织管理好，在图形中正确、形象、有条理的表达出来是图形系统最 重要的功能。如果将所有元件在同一层次中显示，那么图形版面将会随系统规模 的增加而变得巨大，不但增加了对软硬件的配置要求，而且用户在使用图形时会 感到非常不便，普通的浏览与查找都会变得困难。 ( 2 ) 通用性较差。目前大多数的图形界面都是为某一特定分析功能而定制的， 如操作票系统、故障分析系统等等，主要表现在给出的设备参数单一，这样不得 不为不同的分析功能做着许多重复开发图形界面的工作。 ( 3 1 图模库一体化虽已提出多年，适合多种应用功能图模一体化技术仍有待 改进。很多电力系统软件都能做到绘图、置库、建模一次性完成，但功能比较单 一。 综上所述，电力系统是个复杂的系统，将图形和数据结合，大大减轻了运行 调度人员和规划设计人员的工作量。图形系统作为人机交互的主要渠道，除了要 郑州大学工学礤七论文 实现强大的绘图和交互功能，还要显示美观、结构清晰、与用户交互方便。基于 图形系统在电力系统应用软件的基础性地位，开发一套人机交互良好、通用性强 的电力系统图形软件具有非索重要的意义。 本文将摒弃目前多数开发单位广泛采用的全部基于v b 、d e l p h i 或v c 等开发 工具的开发模式，借助m i c r o s o f iv i s i o 这个大型的绘图工具对电力系统计算进行 二次的开发和研究。m i c r o s o f t 3 i o 是当今最优秀的绘图软件之一，也是近年国 外最流行的图形化解决方案开发平台之一，具有强大的图形操作功能。通常v i s i o 解决方案是指将现实世界模型化并用来解决特定的绘图问题的s i o 图形和程序 的组合1 6 j 。由于m i c r o s o f lv i s i o 支持a c t i v e x 技术，这是m i c r o s o r 软件平台中的 一种完全面向对象的技术它使面向对象化的编程语言和应用程序可以通过 a c t i v e x 与、，i s i o 进行通讯，连接和控制s i o 中的图元和作图对象。因此，可以方 便的把s i o 中各个应用放在程序设计的对象中，使软件具有更好的封装性，软 件的易维护性、可扩展性也得到增强。同时v i s i o 能够支持复杂的交互式特性设 计，具有优秀的图形化建模功能，十分适用于要求灵活高效的图形操作功能的软 件开发。 在许多场合下使用s i o 较之a u t 0 c a d ，更加简单高效。但许多人都只是在 其各自的工作中用该软件绘制图形，基于s i o 进行图形化应用软件的二次开发 则还鲜为人知。实际上s 幻2 0 0 3 不但是一个优秀的绘图软传，还提供了功能十 分强大的二次开发功能。站在这样高的平台上进行专业化二次开发，可以充分利 用s i 0 2 0 0 3 的所有功能，仅花很少的代价和用很短的开发周期就可以实现用纯 v b 、d e l p l l i 或v c 开发工具编程所难以实现的十分完善的功能，并且以后的技术 支持还绝对有保障。 1 2 电力软件技术的现状及发展阶段 1 2 1 电力软件技术的现状 电力系统是我国较早应用计算机的部门之一，已有近3 0 年的历史。在电网规 划、计算和工程设计、分析以及辅助设计、辅助试验、仿真、在线监控等方面都 有很广泛的应用。对电网的分析计算是计算机应用较早和较成熟的领域，其中潮 流、短路和稳定计算是电力系统经常要进行的三大基本分析计算项目。这些计算 如用手工进行，即使是很小的电网也很困难，而计算机具有内存大、计算速度快、 结果精确等优点，已经成为电力系统中有效的计算工具。 目前，国内外已有一些应用于电力系统分析领域的比较成熟的商业软件。国 v i s i o 图形化电力系统计算软件的研究与开发 内应用于电力领域的软件产品主要有电力系统分析综合程序软件包( p s a s p l 【7 】和 b p a 软件包( 中国版) 【g j ，这两个软件产品均由中国电力科学研究院研制开发，主要 应用于我国电力公司的规划设计、调度运行等部门，受到了用户的广泛好评。国 外应用于电力系统领域的软件产品主要有e d s at e c h n i c a l2 0 0 0 ( 美国e s d a 公司) 、 t r a n s m i s s l 0 n 2 0 0 0 ( 美国c a i 公司) 、p s a p a c ( 加拿大p l i 公司) p o w e r s t a t i o n ( 美国 e t a p 公司) 等。 然而，随着计算机软硬件技术和i n t e m e t 的飞速发展，电力系统新技术、新设 备的应用，目前应用于电力系统领域的软件产品开始显露出一些局限性： ( 1 ) 不能很好地与其他软件集成 现有的电力系统软件产品大多采用自定义数据格式，以数据文件作为输出的 主要手段，不具备对外的数据访问接口，很难直接与其他软件集成。 ( 2 ) 不能很好地支持多用户协同工作 随着电网规模越来越大，计算任务越来越繁重，各项任务的完成越来越需要 多人协作。而现有的软件产品基本上采用单人单机工作模式，不具备用户认证、 用户之间数据共享、数据安全性方面的考虑。 ( 3 ) 缺乏功能强大的图形平台支持 电力系统的分析计算是空闯信息与属性信息紧密结合的工作，拥有功能强大 的图形平台将使计算人员获得更直观的感受，大大增强软件的易用性。现有的软 件产品有少数己经具有了图形化的界面，但是没有图形化的应用，网络拓扑图只 是贩来图形图纸的电子翻版，图形管理仅仅起到了文档管理的作用，图形功能简 单，图形数据与属性数据脱节，共享性、继承性差。 ( 4 ) 不能很好地对计算数据进行管理 电网分折计算是一个长期的资料积累和经验积累的过程。对一个大型电网而 言，电网数据包括若干年的电网原始数据、运行方式数据、图形数据、各种校核 计算设置信息、输出设置信息、结果输出信息等，需要能够很方便的获取和通过 合适的形式输出。现有的软件产品虽然有少数采用了数据库代替文件保存这些数 据，但是没有提供对这些数据进一步分析处理的手段。 ( 5 ) 自动化和智能化程度较低 在电力系统分析中需要设置不同的条件，进行大量设置和计算，而大多数软 件产品缺乏批处理、预定义、数据继承、数据检错、计算分析等辅助功能，软件 的自动化、智能化程度较低，用户使用起来感到很复杂，而且缺乏科学指导。 f 6 ) 结果输出形式不灵活 在电网的各项分析计算过程中，工作人员针对不同的情况，对各种计算结果 的输出内容和格式都会有不同的要求。而现有的软件产品一般都只能提供简单形 郑州太掌工掌硕士论文 式的结果输出，用户不能根据自己的需要定制输出的内容和格式。 以上这些局限使得现有的软件产品在电力系统分析工作中的应用遇到了困 难，电力人员迫切需要能与计算机技术的发展相适应的新一代的电力系统分析计 算软件。 1 2 2 电力软件的发展阶段 在电力系统长期应用计算机的过程中，开发了大量的电力系统分析程序，在 实际生产中发挥了巨大的作用，很好的满足了用户的需求。 从计算机技术发展的历程来看，电力软件的发展经历了两个大阶段：基于d o s 的单机软件，基于w i n d o w s 的软件。 在第一阶段，计算机技术发展水平的标志是d o s 操作系统。这一时期的电力 软件都是基于d o s 平台的，主要是一些采用f o r t r a n ，c 等高级语言编制的辅助 计算程序。计算功能单一，程序实现简单，可以进行大量重复的校核计算，它们 代替了以前用手工进行校核计算的工作方式，大大提高了校核计算的效率。 但是，这一时期的电力软件都是基于结果和过程的编程语言开发的，存在着 不少弊端和缺点： ( 1 ) 随着国民经济的快速发展，我国电力系统的规模迅速增长，其结构和运 行方式日趋复杂。无论是电力系统的分析和应用软件，还是管理、监视和控制系 统都越来越复杂，计算分析的工作量也日趋庞大。用传统的面向过程的方法编写 软件，其整体结构必须随着软件功能的改变而改变，随着软件功能的不断扩充， 电力系统的开发、修改和扩充越来越困难，不必要的重复也越来越多，生产效率 很难提高。 ( 2 ) 面向过程的程序设计中，系统由各功能模块组成，界面和功能操作运行 在d o s 环境下，计算程序采用命令行形式进行计算操作，用户无法知道相关信息， 具有界面不友好，功能操作和结果显示都不直观，操作繁琐费时等缺点。 ( 3 ) 数据的输入输出以及存储采用各自定义的数据文件的形式。用户需要花 费大量的时间和精力来熟悉和掌握这类软件的使用以及准备和填写所需的数据文 件，而且计算结果也是采用文本或列表的形式按照一定的顺序显示出来，密密麻 麻一片，不利于用户分析，也不利于用户在以后需要的时候查找历史数据。 随着经济的发展和电力需求的迅速增长，电力系统的规模越来越大，电网的 结果也越来越复杂，计算所需要准各的数据也越来越多，电力系统计算分析的工 作量也日趋庞大。因此上述这些缺陷给调度人员对电网的运行分析和监控带来很 大不便。因此开发一套可视化的、易学易用的电力系统分析计算软件，使运行调 v i s i o 翻形化电力系统计算软件的研究与开发 度人员和规划人员能在良好的人机界面下，实现快速准确的数据录入、计算分析 和结果显示具有重要的意义。 面向对象技术及数据库技术的发展很好地解决了以上问题。 在第二阶段，计算机技术发展水平的标志是w i n d o w s 操作系统。这一时期 的电力分析软件都是基于w i n d o w s 平台的，主要采用v c ，v b ，d e l d l l i ，c + + b 试l d e r 等面向对象的语言开发工具开发。这些电力分析软件整合了电力系统所需 的各种计算功能模块，使电力系统的大部分计算任务可以在一个软件中完成。软 件平台从d o s 向w i n d o w s 的转变，使电网规划软件开始具有友好的用户界面， 人机交互能力增强，信息表现形式更加丰富。w i n d o w s 对图形的有力支持使得 直观易用的图形功能开始成为软件提供的重要功能之一。 图形界面是为应用软件服务的，它的设计必须与应用软件结合，而且图形界 面的使用也具有与应用软件紧密结合的特点，尤其是小型软件更是如此。它以人 的能力为基础，将大量的数据信息转化为人的视觉形式再现。使用可视化技术涉 及许多新方法和新技术，高速度计算机和先进的视频技术是进行可视化的核心 p ”j 。新奇的、形象的组合界面是其主要特点。随着计算机技术和视频技术的快 速发展，可视化技术在各行各业已经得到了广泛应用，如天气预报、空中交通管 理、各种过程控制、数据统计以及军事f 】7 】等方面。 1 3 图形化的电力软件技术 随着计算机技术的迅猛发展以及w m d o w s 操作系统主导地位的确立，可视化 技术，也就是g u i ( g r a p h i c a lu s e ri n c e 血c e ) ，即图形化的用户界面技术得到了越 来越广泛的应用。使用g u i 技术，计算机程序通过图形来和用户交换数据及信息。 可视化技术使软件更加容易使用，操作更直观，提高了工作效率。 电力系统各种分析软件也同样朝着可视化的方向发展。本文中将电力系统接 线图的绘制功能与电力系统专业计算功能结合起来，形成的基于所绘电力系统接 线图的参数输入、状态设置、仿真操作和结果输出的软件，称为图形化或可视化 电力系统应用软件。图形界面作为一种直观、方便、高效的人机交互手段，在电 力系统的各类软件中已经得到了相当广泛的应用。潮流计算、继电保护整定计算、 电网规划设计、电力系统分析计算、电力系统的数据采集与控制等软件越来越离 不开图形支持。图形系统作为人机交互的主要渠道，除了要能实现强大绘图与交 互功能以外，还有需要综合考虑的问题，如显示要美观、结构要清晰，与用户交 互过程要简单方便等。所以现在图形界面作为电力系统软件开发的一个重点，已 投入了相当大的精力。 郑州大学l 掌硕士论文 图形系统是可视化的一个很重要的组成部分，用它绘制的图纸应该能被编辑， 并且具有通用公开的存储格式。一个很常用的方法是自己设计一个绘图系统 【l 睨0 1 ，利用点线的组合绘制各种电气元件如电源、断路器等等。这样做的好处是 可以自如地设计图元和图纸的各种数据结构，计算模块和图形系统的数据交换也 很方便，缺点是功能有限，需要自己做繁琐的增加、删除、编辑甚至缩放和移动 等功能。同时图形系统是一个代码庞大的软件，需要多人的协调开发，所以如何 设计系统的软件结构及其数据结构和如何合理地进行代码划分是很重要的，有缺 陷的设计会给平台的运行带来灾难性的后果。文献【1 8 】和【1 9 】的作者采用c 或c + 十 b u i l d e r 来开发绘图系统。文献【2 0 】的作者采用d e l p h i 作为开发工具，将电力系统 的常用元件做成相应的控件来绘图。采用自己设计图形系统，相应也会产生一个 很大的问题，软件绘制的图纸不能被其它通用的绘图软件识别，基于灵活性和通 用性考虑，这显然是不合适的。 另一种方法，就是利用现在通用的各种成熟软件进行二次开发，如a u t o c a d 、 a f c i n 如或者是基于地图的信息管理系统m a p i n f o 等。这方面的软件很多，西安某 公司开发的生成主接线图的e c a d 软件就是在a l i t o c a d 原有功能的基础上，扩 充了一些对电力系统特别适用的方法。本文就是在这种情况下选用m i c r o s o r 、，i s i o 做图形平台，并结合电力系统知识进行软件二次开发的。 作为图形化解决方案开发平台，s i o 具有独特的优点：强大的图形建模功能， 交互的图元控制环境，支持其它编程语言的二次开发等。与传统的图形化二次开 发平台如a u t o c a d 等相比，s i o 能够提供更复杂的交互式特性设计，灵活高效 的图形操作功能，提高系统的性能和适用性。 ( 1 ) 图形建模功能。包括图形信息建模和行为建模。信息建模指把和图形相 关的静态信息封装在图形里，系统可以对这些信息进行访问并进行修改。行为建 模是指通过编写与该图形连接的代码来定义图形的行为特性，使该图形具有与现 实世界中的对象相一致的行为。 ( 2 ) 交互的图元控制环境。s i o 绘图是由许多不同的图元组成，用户可直接 对单个图元进行操作，而图元可以通过响应用户不同的操作，执行预定义的一些 行为，这个特性十分有利于图形交互功能的设计开发。而要在a u t o c a d 实现这 些功能，就必须编写相对复杂的代码完成，而且可能使系统的运行效率和完整性 降低。 ( 3 ) 支持a c t i v c x 技术。和a u t o c a d 样，v i s i of 引羊支持m i c r o s o r 的a c t i v e x 技术，这样一来，面向对象化的编程语言和应用程序可以通过a c t i v e x 与v i s i o 进行通讯，连接和控制s i o 中的图元和作图对象。 本文在决定使用v i s i o 作为电力系统计算软件开发平台的时候，考虑了以下 v i s i o 圈形化电力系境计算软件的研究与开发 几个方面因素： ( 1 ) 该软件是否对图形操作较为频繁，并且操作多数是对整个图元的操作。 s i o 提供了强大的图形建模功能，系统开发时，可以根据具体需要建立图形库( 模 具) 或模板，有利于系统对图元的控制。 ( 2 ) 该软件是否要求较灵活的图形交互操作功能。这里指的交互操作功能， 并不是指用户对图形简单的编辑，同时还要求图形响应用户的操作，并作出必要 的调整、分析或建议。 ( 3 ) 软件是否要求较高的图形设计精度。因为v i s i o 并不是一个专业的图形设 计软件，而是一个完善的图形化解决方案，因此就单纯的图形设计功能而言，其 功能和效果并不如a u t 0 c a d 等专业软件平台。但就整体功能而言，v i s i o 要好于 a u t o c a d 等基础的图形设计软件。 综上所述，本文选用m i c r o s o nv i s i o 为图形开发平台，研究和开发图形化的 电力系统分析计算软件。 1 4 本课题的主要研究工作 计算机软硬件技术的发展，电力系统新设备、新模型的应用，促使电力系统 分析计算软件一直处于不断发展、不断完善的过程中。 近些年来，数据库技术、可视化技术、面向对象的编程技术等新兴计算机软 件技术的发展给软件开发带来了新气象。基于这些软件新技术，并且结合当前电 网分析的实际，我们借助于m i c m n s i 0 2 0 0 3 这个平台开发了一个可视化的电 力系统计算软件( 简称v i s u a lp o w e r ) 。基于v i s i o 二次开发的电力软件采用完全的面 向对象的概念及编程技术，将电力系统元件以图元( 对象) 来表示，对象之间以事 件来驱动，从而使整个系统建立在一个协调统一的面向对象的开发环境下，既易 于扩充，又保证了各应用的封装性，相互之间的对立性，同时可以更直观，更准 确，更完整的表示整个分析过程。 实际上，基于v i s i o 二次开发的电力软件可以理解为结合数值分析的c a d 系 统，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 的计算处理，提高了电力系统的工作效率，取得了良好的效果。 本文借助于m i c m s 哦s i o2 0 0 3 对电力系统计算进行二次开发和研究，主要 的工作如下： ( 】) 建立了电力系统计算软件的图形平台框架，实现了图形软件的基本模型， 并基于图形软件模型实现了面向对象的图元数据结构设计。图形软件实现了诸多 的图形编辑功能，建立了用于电力计算的菜单栏，并绘制了整个电力系统电气计 郑；i l l 大学工学硕士论文 算所需要的各图形元件，包括变电站、发电厂、母线、输电线和变压器等，开发 了绘制电力系统电气接线图和地理接线图的模具或绘图工具箱。 ( 2 ) 能够在软件图形平台上绘制和编辑基于电力系统的地理接线图和电气接 线图。在屯力系统图彤编辑过程中，本文还实现了图形的分页管理，使复杂的电 力系统能结构清晰的显示。 f 3 ) 基于v i s i o 的特点，对电网拓扑结构进行了自动识别。通过图形化界面和 消息传递实现了图形和计算数据的交互和统一。完成了电力网络图形元件各参数 的输入和设置，并实现了电力网络操作的图形化模拟和仿真。 ( 4 ) 在此基础上建立了3 5 k v 及以上大型电力网络的潮流计算模块，编制了基 于稀疏技术的潮流计算程序，可以计算电网各母线电压的幅值与相角、功率分布、 电网各类元件和电压等级的功率损耗。 ( 5 ) 在此基础上建立了3 5 k v 及以上电力网络的三相短路计算模块，不仅可以 计算指定短路点情况下故障处的短路电流和短路容量：还可以自动计算电网全部 母线分别三相短路的母线短路电流和短路容量及各支路电流。 ( 6 ) 完成了图形元件名称和计算结果的自动标注。本软件在电气计算结束后， 可以把潮流计算韵功率分布与方向，短路计算的支路电流等计算结果自动标注在 图上，避免了人工标注，减少了出错机会。 ( 7 ) 建立了计算报表模块。本软件完成了与e x c e l 的整合，可将计算结果输出 到电子表格中进行统计、打印，制作出美观的报表。 v j s i o 图形化电力罨统计算软件的研究与开发 2 开发平台v i s i o 及功能简介 v i s i o 是目前世界上最常用的商业绘图软件之，它可以帮助业务人员创建业 务流程图、组织结构图、时间线、软件流程图、数据库模型图和平面布置图等等。 s i o 图表将使信息变得更简洁、使人更容易记住要点、更容易克服文化和技术上 的障碍。v i s i o 软件表明，在当今快节奏的商业世界中，可视化通信是传输信息的 重要环节【2 。 2 1v is i o 简介 2 1 1v i s i o 的历史 v i s i o 诞生于1 9 9 0 年美国的西雅图，最初是由s h a r e w e l l 公司开发的。当时绘图 软件领域是专业人员的天下，各种图形编辑软件的操作十分繁琐，一般用户几乎 无法独立进行稍微复杂一点的图形绘制工作。s i o 软件吸收了软件绘制领域“模 块化”和“可重用性”的先进思想，通过提供许多领域的基本图形模块，允许用 户通过拖拉图形来组合出自己需要的图形，大大简化了用户的工作量，而且使用 十分简单，所以产品刚上市就受到广泛的欢迎，销量也非常之好【龆- 2 4 】。 1 9 9 9 年，全球最大的软件公司m i c r o s o f i 以重金收购了v i s i o 公司，将其纳入 了m i c r o s o f t 的五大事业部中的企业产品事业部( b l l s m e s sp m d u c 右v i 母) ，可见v i s i o 软件的市场魅力和功用魅力。不久之后，m i c r o s o f t 便推出了v i s i o 的系列版本v i s i 0 2 0 0 0 、2 0 0 2 和2 0 0 3 等。至此，同w j f d 、e x c e l 、p o 、啊p o i n t 等大家熟悉的软件一 样，v i s i o 正式成为m i c r 0 f 【o 篮c e 家族的一员。 本设计是以s i o2 0 0 3 的专业版为平台进行的。 2 1 2v is i o2 0 0 3 的系统配置要求 要安装v i s i o2 0 0 3 ，我们的计算机必须至少满足以下系统的配置要求： i n t e lp e l n i 瑚【1 2 3 3 m h z ( 或者同级别的其他处理器) 以上的中央处理器。 2 1 0 m b 的可用硬盘空间，包括操作系统所在硬盘分区上的7 5 m b 空间。 郑州尢学工学硕士论文 m i c r o s o f t9 8 ；安装了s e r v i c ep a c k 3 ( s p 3 ) 或更高版本服务包的m i c m s o r w m d o w s2 0 0 0 ；w i n d o w sx p 或更高版本的操作系统。 1 2 8 m b 的内存空问，建议使用更多内存。 s u p e r v g a ( 8 0 0 6 0 0 ) 或分辨率更高的显示器，要求使用2 5 6 色。 m i c m s o f ti n t 啪e te x p l o r e r5 5 或更高的版本。 2 2v is i o2 0 0 3 的工作环境 要想熟练地使用s i o2 0 0 3 来进行二次开发，首先需要熟悉它的工作环境。 2 2 1 工作窗口 对应打开的s i o 文件的不同，工作窗口也会有所差异，但其基本样式不会 相差很多。如图2 - l 所示便是新建一个s i o 绘图文件后出现的默认工作窗口。 图2 一l s i o2 0 0 3 1 = 作窗口 f i g 2 一l s i o2 0 0 3w o 心i n gw i n d o w v i s i o 图形化电力系统计算软件的研究与开发 菜单：通过单击操作可以实现s i o 的各项功能。 工具栏：可以快速执行各项功能和操作，堪称是菜单的快捷方式。 绘图页面：相当于一张图纸，可以在它上面生成并编辑图形。一个绘图文件 可以产生好几个绘图页面，可以通过“页面标签”来切换。 网格：在绘图时对图形的位置进行校正，打印时并不显示出来。 标尺：用于对图形进行更为精确的定位。 绘图窗口：相当于一个工作台，上面放置了绘图页面等其它组件。 图件( 也称形状) ：s i o 中最为核心的部分，通过鼠标的拖曳而在绘图页面中 产生对应的副本图形。 模具：存放各种图件的仓库。 2 2 - 2 菜单和工具栏 同大多数应用软件一样，s i o2 0 0 3 的菜单栏为我们提供了各种用于绘图的 命令，我们通过对菜单的操作，可完成对图形的几乎所有编辑功能：而工具栏是 一个带有按钮和选项的工具条，用于对特定的对象进行操作。 在系统默认的菜单基础上，我们还可以定制个性化的菜单，即根据个人的使 用习惯和软件的需要，在原有菜单命令的基础上添加新的菜单命令或是添加新的 菜单。同样道理，在系统默认的工具栏基础上，我们还可以定制个性化的工具栏。 2 2 3 定位工具 作为一种绘图工具，提供必要的定位工具进行精确的定位是非常重要的，否 则绘制出来的图形将很不整齐美观，也显得很不专业。s i o2 0 0 3 提供了多种定 位工具，可以协助我们画出非常精美的图形。 在v i s i o2 0 0 3 中，定位工具主要有四种：标尺、网格、参考线和连接点。可 以在“视图”菜单下找到。以下就对这四种定位工具作分别的介绍。 ( 1 ) 标尺 标尺工具分为垂直标尺和水平标尺两种，分别位于绘图窗口的最左侧和最上 方。标尺的单位可以根据需要进行修改；系统默认情况下，水平标尺和垂直标尺 的坐标零点都位于绘图页面的左下角，而在绘图窗口左上角处水平标尺和垂直标 尺相交的位置称为“辅助点”，如图2 2 所示。 ( 2 ) 网格 网格在绘制图形时是必不可少的，它的作用是用来对齐对象，是图形的整体 郑州大学工学硕士论文 效果更加整齐美观。网格只是起到辅助绘图的作用，在实际打印时并不会被打印 出来。 图2 2 标尺的坐标原点和辅助点 f i g 2 - 2c o o r d i n a t eo r i g i n dg i l i d ep o i n to f m l e r s ( 3 1 定位导线 定位导线也是用于帮助我们对齐各种图形的。与网格不同的是，定位导线可 以在绘图窗口中随意产生和移动，而且在移动定位导线时，所有和它贴齐的图形 也将随之移动。 将鼠标至于水平或垂直标尺上，当形状变成双箭头时，按下鼠标左键并拖动 鼠标，定位导线就自动产生并随鼠标移动，如图2 3 所示。定位导线平常为蓝色 虚线，而在被选中时变为绿色粗实线。 ( 4 ) 连接点 连接点是v i s i o 的最大特色之一。s i o 的图形一般都有若干的连接点，利用 这些连接点，不但可以准确进行定位，而且通过连接点的“粘合”操作，还能将 多个图形连为一体，相当方便快捷。 在v i s i o2 0 0 3 中，连接点可以根据我们的实际需要随意增加、移动和删除。 关于连接点的具体使用方法，我们将在后面章节中作详细讲述。 v j s i o 图形化电力系统计算软件的研究与开发 图2 3 定位导线的产生与移动 f i g 2 3p i d d u c m g 柏dm o v i n go f o u i d e s 2 3v js i o2 0 0 3 的一些功能简介 2 3 1v is i o2 0 0 3 的基本功能和特色 v i s i o2 0 0 3 软件的核心功能包含了智慧图元技术、智慧型绘图和开发式架构， 它的最大特色就是“拖拽式绘图”。这也是s i o 同其他绘图软件的最大区别之处。 只需用鼠标把相应的图件拖动到绘图页中，就能生成相应的图形，可以对图形进 行各种编辑操作。通过对大量图件的组合，我们就能绘制出各种图形。 我们说v i s i o 功能强大，是由于它不但铯绘制各种各样的专业图形，还可以 绘制丰富的生活图形，无论是办公用户还是工程技术人员都可以用它来绘制自己 需要的图形。编程的漉程图它可以画，工业上的工艺漉程图它可以画，机关企业 的机构图它也能画等等。 为了满足不同用户的需要，s i o2 0 0 3 提供了适应不同行业设计需求的各种 各样的模板选择，并且这些模板还在不断地补充和发展当中。另外，用户还可以 根据自己的需要建立个性化的新模板，因此，s i o2 0 0 3 的使用范围几乎是没有 限制的。 郑州大学工学硕士论文 2 3 ，2v i s ；o2 3 的高级功能 2 3 ，2 1v is i o2 0 0 3 与其它程序的整合及两络应甩 作为一款功能强大、使用方便的绘图软件，s i o2 0 0 3 在各个领域日益得到 广泛的使用。在这样的背景下，利用s i o2 0 0 3 来解释其他程序的数据和它其它 程序中使用v i s i o 的数据，成为用户关心的重要问题之一。幸运的是m i c r o s o r 公 司为v i s i o2 0 0 3 设计了相当强大的软件共享机制，这是我们能够轻松方便地将 v i s i o2 0 0 3 与包括o f n c e 和a u t 0 c a d 在内的其它软件进行整合应用。 对于一般常见的应用软件s i o2 0 0 3 都能支持数据的交互与共享，有很强的 兼容性。在被m i c r o s o r 并购以前，s i o 就可以同0 m c e 软件系列和其他各种应 用软件整合，现在成为。衢c e 家族的一员后，它们在进行数据的交换与共享时已 经实现了无缝接合，不存在任何兼容性的问题，整合性能更加优秀，再加上 m i c r o s o r 强大的技术支持，得到强大的圉形、文件和演示文稿不再是一件难事。 另外，s i o2 0 0 3 为我们提供了广泛的网络支持。s i o2 0 0 3 与i n t e m e t 的整 合性能也非常突出，用户可以在s i o2 0 0 3 的绘图中添加超级链接以实现绘图页 之间或绘图与网络之问的快速跳转；可以将v i s i o 绘图存储为h t l l l l 格式的文件发 布到公司局域网或者互联网i n t e m d 上很轻松地同全世界分享他们的图表并沟通 想法等等。可以说，v i s i o2 0 0 3 是协助用户建立站点、所明策略、解释复杂的程 序以及改善沟通质量的最佳选择。 2 3 2 2s h a p e s h e e t 表的使用 如同大多数的绘图软件一样，、，i s i o2 0 0 3 为用户提供的是一个“所见即所得” 的可视化绘图环境，通常用户也就是通过鼠标的单击以及拖动操作来完成绘图。 v i s i o 的特殊之处在于，它在此基础之上还提供了一种特殊工具s h a p c s h e e t 。 利用s h 即e s h c e t 可以通过数学坐标、角度、距离以及将它们联系在一起的公式， 对图形的特性和行为进行精确的控制和描述。 s i o 图形使用的是向量技术，而其它图像编辑器( 如a d o b ep h o t o s h o p 、c o r e l p h o t o ，p a i n t ) 使用的是位图技术。位图图像只是一维像素，由其位置、亮度暗度和 色调定义。向量对象( 如s i o 使用的图形) 由数学公式表示，用户在显示器上看到 的v i s i o 图形是这些公式的实际图像表示。这些公式定义了组成对象的直线和曲 线的起始点、这些点阃的距离，以及决定用户使用图形时，其行为方式等非数字 信息。每个v i s i o 图形以及其它对象( 如对象组) 、从其它应用程序嵌入或联结的对 v i s i o 图形化电力系统计算软件的研究与开发 象、辅助线和辅助点，甚至v i s i o 绘图文件、页面和文档都有自己的s h a d e s h c e t 。 s h a p e s h e e t 是一组图形信息，安排成电子表格或行列格式的表。s h 印e s h e e t 控制 s i o 创建图形的方式和图形在页面上的动作方式。图形的所有缺省特点都包含在 里面，从其尺寸到旋转角度的位置。s h 即e s h e e t 中也可以包含公式，这些公式决 定了改变尺寸或移动时图形的动作方式。总之，s h a p e s h e e t 就是记录各种对象的 特征属性并且用于公式设计的表格。 s i o2 0 0 3 为我们绘制的所有图形包括插入的各种对象都创建了一个 s h a p e s h e e t 表格。其中记录了图形的各种特征属性，比如图形的中心点坐标、图 形的尺寸、旋转角度、填充样式等如图2 4 所示。s h a p e s h e e t 表格中记录的数据 同图形的显示特征是一一对应的，因此无论是在绘图页中改变了图形，还是在 s h a 口e s h e e t 中修改了数据，对方都会随之改变。 图2 - 4 s h a p e s h e e t 窗口 f i g2 - 4s t l a