（电力系统及其自动化专业论文）基于组件技术的电力市场模拟系统.pdf

l 甫 掌q e 掌* a b s t r a c t a b s t r a c t t h ee m e r g e n c eo fp o w e rm a r k e th a si n s p i r e dv i g o ro ft r a d i t i o n a lp o w e ri n d u s t r y , a n di ti sa s i g n i f i c a n tr e v o l u t i o no f t h ei n d u s t r y w h i l e an e w b d mm e c h a n i s m i tb r i n g sg r e a tc h a l l e n g et o t h er e s e a r c h e r so ft h ef i e l d o nt h i sb a c k g r o u n d ，t h ee l e c t r i c e n g i n e e r i n gd e p a r t m e n to fs o u t h e a s t u n i v e r s i t yd e v e l o p e dau n i v e r s a lp l a t f o r mn a m e dp o w e rm a r k e ts i m u l a t i o ns y s t e mf o r s t u d y i n gr u n n i n gm e d a l s ，r u l e s ，a l g o r i t h m sa t e ，o f p o w e r m a r k e t t h en e wt e c h n o l o g yo fs o t i a v a r eo f f e r sb e n e f i t sf o rd e v e l o p i n gt h ep m s s t h ea p p l i c a t i o no f c o m p o n e n tt e c h n o l o g yi m p r o v e ss i g n i f i c a n t l yt h ep e r f o r m a n c eo ft h es y s t e m ，a n dr e a l i z e d s u p p o r t i n gd i f f e r e n tm e d a l s ，r u l e sa n da l g o r i t h m si nas y s t e m i e c6 1 9 7 0s e r i e ss t a n d a r d sb a s eo o c o m p o n e n tt e c h n o l o g yp r o v i d e st r a d ec r i t e r i af o ri m p r o v i n gs y s t e mo p e n n e s s 。 i nt h i sp a p e rs o m ew o r kh a sb e e nd o n ea r o u n dt h ed e v e l o p i n go f p m s s w h i c hf o c u s e do nt h e s y s t e ma r c h i t e c t u r ea n dd a t a b a s ep l a t f o r md e s i g nb a s eo nc o m p o n e n tt e c h n o l o g ya n dl e e6 1 9 7 0 s e r i e ss t a n d a r d s 。确em a i nw o r ki n c l u d e s ： 1 ) g i v i n gs o m ei n t r o d u c i n ga n da n a l y z i n gt ot h et e c h n o l o g yb a c k g r o u n do fp m s s ，w h i c h c o n s i s t so f t w o p a r t s ，c o m p o n e n tt e c h n o l o g ya n di e c 6 1 9 7 0s e r i e ss t a n d a r d s 2 1 d e s i g n i n go p e na r c h i t e c t u r eo fp m s sa p p l i e d m u l t i - t i e sm o d a lb e s e do nc o m p o n e n t t e c h n o l o g y a n a l y z i n gt h ee f f e c to f t h i sm u r i p l a y e rs t r u c t u r ef o ri m p r o v i n gs y s t e mp e r f o r m a n c e ， a n dp o i n t i n go u tt h a tt h es t r u c t u r ea c c o r d sw i t ht h er e q u i r e m e n to fi e c6 1 9 7 0s t a n d a f d sf o r c r e a t i n g l u ga n dp l i y ，a p p l i c a t i o n s 。 3 ) d e s i g n i n gd a t a b a s ep l a t f o r m o fp m s sb a s e do nc i m e x p l a i n i n gt h ei n t e n t i o na n d s i g n i f i c a n c eo fi m p o r t i n gc l mm o d a lt os y s t e m d a t a b a s ed e s i g n i n t r o d u c i n gt h ec o m m o n m e t h o d so fm a p p i n gb e t w e e no b j e c tm o d a la p p l i e di nc l l v la n dr e l a t i o nm o d a lu s e di np m s s d a t a b a s e e x p a t i a t i n go nt h eo u t - m o d a le s s e n t i a lo f c i ma n dt h ea d j u s t i n gs h o u l dt ob cd o n ei n d a t a b a s e d e s i g n 4 1 d e s i g n i n g d a t aa c c e a st i eb a s e do nm u l t i - t i e ss ”u c m r ed e s i g ni m t t c m 。a n a l y z i n gt h e i m p o r t a n c e o f t h i st i ef o rs y s t e mo p e n n e s sp e r f o r m a n c ei m p r o v e m e n t i n t r o d u c i n gc o m m o nd a t a a c c e s si n t e r f a c ed e f i n e di nc i ss p e c i f i c a t i o na n da d o p t i n gt h ei n t e r f a c ea st h em a i np a r to f p m s s d a t aa c c e s st i er e a l i z a t i o n i m p l e m e n t i n gt h ei n t e r f a c eu s j n gc o m t e c h n o l o g ya c c o r d i n gt oc d a f u n c t i o nr e q u i r e m e n t 5 ) e x p l a i n i n g t h e p r i n c i p l e s o fb u s i n e s s - t i e c o m p o n e n t i n t e r f a c e d e s i g n a c c o r d i n g t o c o m p o n e n tt e c h n o l o g ya n dc l ss p e c i f i c a t i o n i n t r o d u c i n gt h eb u s i n e s s - t i e i n t e r f a c ed e s i g ni n p m s sa f t e rt h ee x a m p l eo f p o w e rf l o wa n dt r a n s a c t i o nm a n a g e m e n tm o d u l e 。 k e yw o r d s p o w e rm a r k e t , p o w e r m a r k e ts i m u l a t i o ns y s t e m d i s t r i b u t e do b j e c t ( c o m p o n e m ) t e c h n o l o g y , i e c6 1 9 7 0 c o m m o ni n f o r m a t i o nm o d a l ( c i m ) ，c o m p o n e n ti n t e r f a c es p e c i f i c a t i o n ( c i s ) 学位论文独创性声明 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 = = 作及取得的研究成果。 尽我所知除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰弓过 的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印 件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质 论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括 刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 签名： 生圭逾导师签名： 日期：巡! 竺! 1 1背景 第一章绪论 1 1 1 电力市场的发展 由于电力产品在国民经济中的基础性地位及其特殊属性，电力工业在传统上被认为具有 垄断的天然属性。在垂直管理的运营模式下，随着大容量高参数发电机组的出现，超高压输 电技术的发展，电力公司的规模不断扩大。生产成本不断减低，充分显示了规模经济的作用。 但是垄断经营的弊端也逐渐显示，如非生产性成本的增加政府财政负担的加重。在这种形 贽r t 葶断f 的电力l ：业的经济性遭到愈来愈多的经济学家的质疑。在技术上电力j ：业的 规模经济性已经逐渐达到饱和，在一些西方发达国家，发电机组的效率儿乎已经达到兰金循 环的极限，建造更大规模的发电机组不能再大幅度减低生产成本：而联合循环燃气轮机 ( c c g t ) 及其他发电技术的出现更大大削弱了规模经济问题。在这种背景下，英国于1 9 8 8 年率先推出对电力行业的改革创立可自由参加电力买卖的发电公司。而后挪威、澳大利亚、 新西兰等国家相继加入电力市场化改革的大潮中来。当今，包括英国，北欧四团、美图以及 中国在内的世界各国都已经或着手制定本国的电力市场化策略电力市场已成为电力工业发 展的方向。 电力市场的出现是电力工业发展中具有深刻意义的变革。通过建立电力市场可以打破垄 断引入竞争提高效率，降低电价，实现社会资源的优化配置，提高电力行业的服务水平。 对 二我田这样的发展中田家，还可以吸引投资，满足不断增长的电力需求 同时电力市场的出现对电力系统研究人员提出了挑战电力市场作为全新的事物其 发展具有很多未知的因素加州电力市场的失败使人们更加关注于电力市场的安全、有效运 行。在我国。电力市场化刚刚处于起步阶段，如何从现行运营机制平稳过渡到电力市场运营 机制充分发挥电力市场的优越性避免其带来的不利冲击，是电力系统研究人员面临的一 个重大问题。 电力市场运营模拟系统( p o w e rm a r k e ts i m u l a t i o ns y s t e m ，p m s s ) 正是在这样的背 景f 提出的。p m s s 应用计算机技术，通过良好的人机界面人工模拟出电力市场的运行环 境。通过对电力市场运营过程的仿真，检验各种方案和政策的合理性从而为使用人员进行 电力市场研究、了解电力市场运营规律提供科学依据。也为调度人员提高运行水平提供实验 i ：具。 1 1 2 软件技术的发展 电力系统自动化运营系统和计算机技术的发展密不可分。8 0 年代以来软件技术的每一 项进展都反映在电力系统自动化运营系统中。数据库技术使高级应用软件成为有源之水，人 机会话技术为调度人员提供了更为方便的应用界面，面向对象技术改变了软件系统架构，大 大提高了软件的可维护性、重用性和扩展性。而电力市场的出现更是离不开软件技术的发展。 止是快速发展的软件技术使得分散控制、电力市场实时信息交换成为可能，为电力市场的出 现准备了技术基础。 当前信息整合是软件界发展的新动向。其核心思想是提高软件的可重用性，减少重复劳 动，实现不同模块、不同系统之间方便的信息交互。代表性技术有组件技术( 分布对象技术) 、 w e bs e r v i c e 技术等 在这样的背景f i e c 推出了基于组件技术的6 1 9 7 0 系列标准其目的是适应软件技术 第1 页 ，目一章 * - 发展趋势，制定电力行业组件规范以提高电力自动化系统的开放性，实现系统之间的互操 作性和功能上的“即插即用”。 组件技术的应用可以在很大程度上提高系统的性能。组件技术的优越性突出表现在系统 更新方便以及不同系统之间可以通过公共接口实现互操作。由于电力市场是不断发展着的新 兴事物，p h s s 作为研究电力市场的基础平台要求对多种运行模式、交易算法提供支持组 件技术的特性为模式、算法的扩展、更新提供了很好的支持。另一方面。蹦s s 中集成了电 力系统中现有系统的一些功能通过组件接口可以更方便实现这种交互操作。更重要的是， 基于组件技术的i e c6 1 9 7 0 标准是电力系统应用软件将来的发展方向，在平台设计中引入 相关规范有着广阔的应用前景并有利于p 1 4 s s 中实用化模块作为第三方产品与外界的进一 步合作。 1 2 论文的工作 论文主要围绕p n s s 系统构架和支撑平台设计展开工作。主要工作包括： ( ”对组件技术的产生背景、技术要点和优势作较全面的分析。对当前主流的三种 分布对象技术规范进行一些介绍在p n s s 中采用微软的c o m 作为系统实现的技 术支撑平台。并说明做出这种选择的依据。同时说明了组件技术在p m s s 中的庶 用，介绍了该系统基于组件技术的多层体系结构设计方案 ( 2 )介绍了l e c6 1 9 7 0 标准，对其核心内容公共信息模型( c i u ) 和组件接口规范 ( c i s ) 进行一些探讨，分析了它们的特点以及在蹦豁中的应用。 ( 3 )基于组件技术，采用多层模型进行p k i s s 系统体系结构的设计在和传统的两层 模型对比的基础上，分析了这种结构在提高系统性能方面的作用。 ( 4 )在底层数据库设计中引入了i e c6 1 9 7 0 标准，参照c i m 模型设计了数据库结构 说明了设计过程中c i n 模型的提取、从c i m 对象模型到关系型数据库存储模型 之问的映射以及在实际设计时应当注意的一些问题 ( 5 )介绍了刚豁中数据访问层的设计以及该层在提高系统开放性方面的意义在数 据访问层设计中主要引入了c i s 规范中给出的c d a ( 公共数据访问层) 接口。 介绍了 接口的功能需求并根据该需求，使用采用c o u 技术在阴s s 中对其 进行了实现。 ( 6 )介绍了业务层组件接口的设计原则并以潮流计算和交易管理为例，说明了具 体设计方案 鼻2 页 第二，t甜布对，技术覆巍p m s s 巾蛉矗【月r 第二搴分鑫对象技术及程p m s s 中鳇应耀 2 ，1 软件复用与分蠢对象技术 当前。以徽电子、计算帆、软件和遵错技术为主簿的稽息披术革命正在以避猛乏势竣交 着我们的社会，信患技术已成为社会经济发展的关键囡索，并被称为a 粪掰史上的第三次技 本萋念。程嚣惑搜零中，软转技术捧为核心技零，其发展受到了太裁静骜德关注。然磊，和 遵循摩尔定律毪速发展躺硬骷技术相姥，软件技术的发展蝰默令人满意在软卡! = 的辩发和维 护过程中出现了系列严莺问蹶，1 9 6 8 年北大西洋公约缀织的计算机科学家在联邦德国召 开鸹毽涨学术会议上第一次撬搦彳“戟传戆辊”汹蠹嗽糟c 基s i s ) 熬名调。 软搏危枫主饕体现在鼹个方灏，始秘辩发软饽以满足不鞭增长、丑趋复杂的嚣求以及如 何维护数量举断膨胀鹃较镩声赫钟辩软件危帆，入霄】付臻了诸多努力。并掇斑了软 串工程 的概念。其中，被认蠢瑗蜜霹撑骞效途径是软襻复蠲。 欺传复嗣“4 ，憝搔重复使阉“为了炭翅娶熬藤设计的软搏”静谶覆。遴避袋溺可以减少 软件开发活幼中犬藿的重复性作。从衙挺高软件生产效率降低开发成本，缩短开发周斯。 同时豳予艘簸稻豹软件穰块犬都经过严椿瓣震豢试诞，并谯赛耩运行环境串褥麴校毅，瓣就 软付复用还糍助予教罄软搏鹰鬃。 软件复精的檄惫翠在1 9 6 8 筚裁粕m a j l o r y 在箕谂文“大鬣生产的款梓稳释”审擒描+ 程其蘑豹麓麓避糨孛，有诤多鬟糟技术静娇究成果窝娥秘瓣篓翔安鼗活动。德燕，簸藤接寒 农整体土对软 孛产业的影响却势不尽搬人意。导数这釉糯彀有按术方疆和嚣技术蠢灏酌种释 因素，黼搜拳上的不威熟瓣试为憝一个主要原霹近警来谯谣翻瓣象技拳萋硪上发联稀来的 分布对象技术为瀚缀剃的较佟麓糟掇供7 全方僚的蔽术支持，软件鬟稻释凌成为研究熬淼弗 被寄予厚望。 分稚对象技术”“是分摧计冀和谢向对象技术相辅合的产糖。是伴随赞弼络面授襞起来 懿蔷薅对鬣控术。势穗对象技术遴逑定囊努毒臻撬下辩象之阕耱遽 塞援蕊，安蕊了舞稳嚣凌 f 对象闼豹艇掇撑，傻豹理上努散的对象澎成逻辑上的攘体，攮互协作，热同完成特定的任 务。分糍在网络不同节点上的对慕棱称为组择，这黪缀件佟为实瑷较件鬟期婀肇元。通过= 避制缀传接爨暴露其功能，其裔内部炭麓无关、语富嚣荚、链譬无关的特性，滋一步耩蓑了 软件复翔戆藏圉势糍对象技术婀鞋提供了一套宠藏的蕊础设施和公共服务，用以定成组件 对象的注册、定位、激活、连接等功能可见，建立襁分布对苏技术基础上的软件藏用是一 争 缀鬻鹱离豹鬟掰方式，憝基鞠嬷豹鬟潮。薅不燕蒸予投璐蠛璃数瘁瓣赛熠t 2 。2 当蕊皇流戆分搬对象技术 当前_ 燕流的分布对象技术规范擞饕有三种：c o r b a 、c o w 删i c o n + 和e j b c o r b a ( c o 蝴o no b j e c tr e q u e s t8 r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 是囊翠提出瓣技术瓣蕺，峦 鞘鼯挂嚣盈尊l l 搀缝织0 黼( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 制定彝维护c o r b a 椽壤主簧分为兰 个屡次：对象请求代骥、对象暇努和公燕设施。最赢鼷悬对象请求代理o r b ( o b j e c tr e q u e s t b r o k e r ) ，攘定了努撵对象豹定义和漭富映莉，窭臻瓣鬟蠲豹矮讯鞫互搽撵，摄努糍露象系 统熬“软甓绒”；在o r b 之上定义7 蓉乎辩象瓣努( o b j e c ts e r v i c e s ) ，蜀戳提供名字管理、 事件通鸯、并发控制、对象事务瞥理、安全服务等备樊基本聚统级服务；囊上崖的公熬设施 ( c o m m o nf a c i l i t i e s ) 也照一缀共攀服务的接日，健悬这缀服务不像对象滕势酃样蒸本。 第3 菱 东 掌士掌位艴- 文第二1分布对，拉术a 毫p m s s 中的应用 此外，c o r b a 模型还包括面向应用的应用接口和领域接口。c o r b a 标准的第一版于1 9 9 1 年颁 布，目前最新的版本是2 3 ，c o r b a3 0 也已基本完成。c o r b a 的特点表现在具有良好的互 操作性和开放性，基于c o r b a 规范开发出的分布式计算环境可以在几乎所有的主流硬件平台 和操作系统上运行。c o r b a 的缺点是比较庞大、复杂，同时缺少较为强大的开发工具的支持。 c o m 技术是微软公司推出的技术规范。是在o l e ( o b e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ) 技术基础上逐渐发展而来的。最初是为了实现w i n d o w s 应用程序之间的“剪切和粘贴”功 能。随着技术的发展经历了o l e2 、c o m 、d c o m 、a c t i v e x 、c o m + 等几个发展阶段， 逐渐形成了一套比较完接的分布对象技术规范。与c o r b a 相比较c o m 是微软公司专有 的技术，它集成在w i n d o w s 操作系统内部，是面向w i n d o w s 平台上应用集成的技术规范。 这一特点使c o m 具有很高的性能同时也决定了其在异构平台的适应力上有较大的缺陷。 e j b 是另一种分布对象技术规范，它由s u n 公司提出，建立在j a v a 语言基础之上。 j a v a 语言“一次编写，到处使用”的跨平台特性使e j b 能够适应异构环境下分布式应_ | _ 】的 集成。但是它对语言的依赖性限制它的应用。 在电力市场模拟系统( p m s s ) 中，我们选择了c o m 作为其底层技术。这一选择主要 出丁以下几个方面的考虑： 1 ) c o m 最大的问题是对异构平台的适应力，在p m s s 中。整个系统构建在n t 平台 上，不存在平台异构的问题。 2 ) c o m 集成在操作系统中，无需另行购买。 3 ) c o m 有功能很强的m f c 、a t l 等开发工具的支持，可以简化开发过程；而c o r b a 在这方面有较大的不足。 4 ) 由于c o m 和撮作系统平台的紧密结合，其运行性能要远优于c o r b a 5 ) p m s s 涉及到根多现有程序的再利用，电力系统中现有程序大多采用c 编写，同 时j a v a 语言的执行效率很难满足电力系统核心软件的要求因此没有采用f a b 技术。 2 3c o m 技术分析 2 3 1 c o m 技术背景 c o m 技术是在面向对象技术基础之上发展起来的技术其目的是为了更好地解决软件 复用问题。为理解c o w 编程模型，可以对以往的技术作一些回顾 复用性直是面向对象的主要动机之一。最传统的方案是通过c + + 类实现软件复用t 也就是所谓代码级的复用类库开发商针对某一问题领域开发出相应的类，以源代码的形式 分发出去。类库的使用者通过把实现代码嵌入到自己的系统工程中实现软件的复用。这种方 式首先要求用户必须使用相同的开发语言同时一黾代码嵌入以后，就丧失了其独立性，并 且存在代码冗余问题。当类库要求更新时。对客户而言所带来的工作是巨大的。 动态链接库( d l l ) 技术在提高软件复用性方面前进了一大步。该技术把需要复用的 类以动态链接库的形式包装起来，类中的方法通过引出函数的形式暴露给用户这样，用户 工程中不需要包含复用类的实现代码而是通过引入符号在执行期动态绑定到特定的方法。 这种方案减轻了类库代码和用户工程的耦合性，从理论上讲可以实现类代码的动态升级，并 能够实现语言无关性 但是动态链接库仍存在闯题主要的原因在于它不是一种二进制一级的标准不同编 译器处理细节上的差异给实现厂商独立的软构件带来了障碍，如函数名的不一致、异常处理 等某些语言特性实现方法的不兼容等同时由于编译模型要求知道对象内存结构的详细信 第4 页 第二；| t分布瑚- 拳技米瓶簌p m s s 中地酋臻 患，姿舨零舞缀瓣对象枣蜀静变纯会簿教叛奉；孛突。 键件对苏模型就是在这种背景下提出的。它的麓的蘸嶷现囊芷韵二谶制瑟瑟上韵歙构 赞。髭够跨跃誉麓厂巍魏编洚瓣，实璇灵瀵豹“鄂援嚣用”姣戆藏耀。它g l 入了接瓣的概念， 组件之间通过接口彼此交互渤外提供组件的功能，并且采用抽象基类作为缓口实现的手段， 孰而解决了版率冲突豹问题。嗣时制嶷了一组规范，规定殿使用岛编译器笼关的谢害特性， 在这褥戆蓥 l l 土，突瑗7 努露瓣象熬撬翻。 2 ；3 。2c o m 技零霞势 c o r d 技术律为种成熟酌分布对象技术，其有啦下烂技术优势： ( i )c o m 维肄的魏盛牲。接疆帮实瑗豹努薅傻樽c o m 缝搏其鸯缀强瓣激立羧。 各个开发小缎甚至愁不同的开发商可根据自身的优势，选择不间的编程语胄和歼簸工具独立 开发，从两大大缩缀软件开发周期，提离王柞效率。 ( 2 )缀释瓣独立链菇缀襻帮璐纯捷餐了条襻。对擎应掰软锌孛静遴溺鄹努，搿鞋 出软 申辩发商辍缀件库的形式提供封装，残用软拌开发者可以寅接魑买这燕鳆拌集成剽鬟统 中，霹骧霞嚣茨者溅凳大量静麓鬟劳动，耱够集孛耩宓专淀予寝掰软律零鸯嚣弹发 3 )组件的更掰、缭护方便。由于组件的内帮蜜糯慰霭户应用题誉可照的，在接 口傈持举燮的情况下，对疆件进符静缎、溅新孵，雾产虚掰毙甓黧薪缓译，霹壹撩逶行，褥 到新的服务。 ( 4 )瓣予天蟹分毒式缝翊，c o u 鹣扩展黼潮( 分枣式c o m ) 提供丁霄密豹支持。 。c 铡的经饕遴筠褴捷组件魏瓣譬瑟典烫灞性。在实用中，霹掇瓣具体德躐蜜瑷网络资源静 霞纯鬈鬻。隧辩，虫子有一囊蒸戳设藏的变持，铡髑粥饿梅建鹣分布式瘦羽不嘏绽程= ：i ：谁 量太为减轻。瓣盖篆统性艟像夔为宠善。 2 3 3c o m 接日瓣蘸 谯c o m 中，接口是核心概念接口悬c o m 组件与外界黛互的唯一纽带。为燕现语言无 关毪，皴蠲= 二避剿萋雅土静较襻菱麓，按翔溺统一熬i d l 接器壤速囊衷避程攮蟪。 缀 辱对象的功臆遥过接翻纂整缭鲻户。每个接霸w 税为一种耋瞧型的服务，由罄下种方法 经成。个缀髂避建捷蠡多令按霜来嶷持誉鬻熬激势；嚣瓣一个接口可敬被多拿缀纷对象支 持，献糟实现多悫馈接口敷肖穗蹴饿，巍封组拌溅行升缀酵。誉应当修改卷霄按疆，衙是 对接鞴艟内部蜜襞避撑肇羧躐添翻一藏赣豹接墨。霹燕，辩等蕊予0 隧豹王糍择发嚣富，接 口设计其有报黛簧的地位。礴提高鬃统的扩展性、开放性，关键谯于设计出一套合理、鼹有 一定避阕性媳接口 f 嚣黠c o m 接叠静肉谨攘懿段蒸零麴索俸一熬鹄述。 1 ) 接掰羽内存攒型 虢羧米童漭，接口燕彀禽7 一缀避数静羲寨缀麴，避避避壤数据结秘* 霉声钱秘萄鞋 谲用缀谗对象的功艴在内豁挨型巾，接口是通过蝴燃e ( 纛熬教衰) 对法缀龋数避杼管理 的。 圈2 - 1 展泳了c o m 接口的内存模型对每个接口黼富。对庶着一张虑嫡数袋，表中以 丞数攒甘鹅影袋远最了接掰爨尊番个壤受滋数妁内存螅城这张虚函数袋的撼靛保存在 p v t a b | e 稽钟中。警糍户程痔蕊囊调耀接疆的菜个方法时，蓠先获得接口攒锌，滚个攒皋中实 繇上搬淘了# v t a b k ，通过遽荸争方式。客户赛理了对接口方法魏访趣。 第5 页 第= 章分带母l 戴摹覆巍p m s s 审螗矗【最 v l 幽i e i 接“撞针一p v t a b ep 霹熬撵舒1 对鬟实现 函数指针2 函数搬钟3 豳2 - ic o m 接l = i 内存模型 在c o m 接积的内存模型巾，育薄患蒜要注意。嚣先是c o m 接口与c o m 对象之翅豹 关系。接秘中蠹孽方法不是程立鹣，燕岛慕个其律黯鬟睇定在一越戆，畜着零隽熬妖态。遽静 对象特 生也是c o m 技术与传绒的a p i 满数谭用之间的越簧氍剐因此在接嗣参效中努须包 对簸a t l l2 矗辩鬟实翻秘蓑蜀斡辫建 鸯撂肉对象蛾蛙熬攒赞在o h 孛，盛穗数瓣枫裁为撼耪攘鼙熟实理提供了蠖澍c o m 接 口被设计为纯盎藻类，c o m 辩籀斌它继承，于是每个实瑗丁谈接口的c o m 类帮翱裔相应 的v t a b l e ，从而讽过对象方法中暗含的t h i s 指针实现接口方法和对象信息的绑定。同时这种 机制也实现了接翻的多态性嘲2 - 2 展秣了这种结构 c o m 接稿内菇模型篷褥注意豹舅一淼楚客户秘按疆遮数麴连接方式，遂秘连接举避邋 过函数名完成的，蕊是透过接秘洒数在接口中的内存镌麓号突娥的峦予按鞠靛稳定健，每 个方法被分配一个阚定的使置蟹，在攘麟调用对由累髓完成这种从遵数名到像簧号的转换。 这静辊鞭霹娃实凌一挣娄骰学多森豹羧暴。翔在聚合实壤巾，静郝对象辩袋套对象 q u e r y i n t e r f a e * ( ) 的调用，实鞴上调用的怒n o d e l e g a t i o n q u e r y i n t e r f a c e 方法利用这种特性t 还可以模拟接口的动态升级，即使用老的接口语法实现对新接门功能的调用。 薹6 羹 l 龠大掌掌m 论文 第= 章分布对象拉术曩在p m s s 中的应用 2 ) 接口的基本约束 为创建二进制层次上的可重用组件，c o m 规范对接口作了一些基本约束。首先是接口 方法的标准化处理使其按照统一的方式进行调用以适应不同语言、不同编译环境f 的编 程实现。主要包括函数的参数类型、调用习惯以及返回值的标准化。同时c o m 规范还规定 所有的c o m 接口必须从一个特别的接口 u n k n o w n 继承，以实现生存期控制和接口查洵这 两个重要特性。 i u n k n o w n 接口的定义如f ( i d l 描述) ： i n t e r f a c ei u n k n o w n h e r e s u l t q u e r y i n t e r f a c e ( i n 】r e f i i dl i d 【o u t 】v o i d ”p p v ) ； u l o n g a d d r e f ( v o i d ) u l o n g r e l e a s e ( v o i d ) ； ) ： 其中q u e r y i n t e r f a e e 方法用来实现接口查询，在客户程序得到一个接口指针的情况下， 可以通过该方法获取由i i d 参数指定的其它接口指针。其实现规则有： a ) i u n k o n w n 接口标志着c o m 对象的实体身份，即对于同一对象的不同接口指针 查询得到的i u n k o n w n 接口必须完全相同； b ) 对一个接口查询自身总应该成功。即接口查询具有对称性； c ) 通过接e l 查询客户可以返回到起始接口。即接口查询具有反身性： d ) 如果客户可以从某个接口获取某特定接口那么从任何接口都将可以获取该接 口，即接口查询具有传递性； e ) 如果客户在某时刻查询到某个接口指针那么以后它将总能获取该接 2 1 即接e l 查询具有时闻无关性。 可见通过q u e r y i n t e r f a c e 提供了一种灵活的机制，将组件对象提供的各个接口有效地 关联起来，从而可以使客户非常灵活地从一个接口跳转到另一个接口，实现对c o m 组件的 灵活调用。 i u n k o n w n 接口的另外两个方法用以完成组件对象的生存期控制由于客户程序中可能 存在多个逻辑模块都需要使用组件对象提供的服务，这使得决定何时安全释放组件对象成为 复杂的事情。c o m 规范引入了“引用计数”的方法，在组件侧而不是用户侧对对象的生存 期进行控制简化了闽题提高了效率 这一机制是通过在组件对象内部维护的一个引用计数器实现的，计数器中存放在任何时 刻连接到该组件对象的客户数a d d r e f 与r e l e a s e 分别用于组件对象引用计数的加和减 作为引用计数的规则，用户每次得到一个接口指针时都应调用a d d r e f , 将引用计数加i ， 每次使用完一个接口指针时，都应调用r e l e a s e 。将引用计数减1 组件程序自动对引用计 数的数目进行检测，当引用计数的值变为0 时将组件对象自身从内存中释放掉 引用计数的实现方案是灵活的，可以根据不同的需求在不同层面上设置引用计数， 实现对组件程序、每个组件对象甚至是每个组件接口生存期的控制 2 3 4c o m 厍 o 洲库提供了c 饿规范的基础实现它充当着组件程序和客户程序之间的桥梁。它以 d l l 的形式存在于w i m o w s 操作系统中在组件对象的创建、对象管理、内存管理以及一些 标准化操作方面起着重用的作用通过c 0 1 1 库提供的艇务可以让客户透明地与对象进行通 讯，而不必考虑对象位置这种位置透明性是由c 0 m 服务控锚机制s c m 完成的如果对象是 进程内组件客户可以通过直接函数调用的方法与对象交互：如果对象是进程外组件，则由 第7 页 _ # 掌m 惶。文第_ 二章。分布对象技爿l a 在p m s s 中月 分别以d l l 形式挂在客户程序和组件程序内的系统模块p r o x y ( 客户代理) 和s t u b j 莩根) 处理跨进程通信( 建立在l p c 、r p c 基础上) 的细节再将处理后的信息以进程内函数调用 的方式传给j 户及组件程序。 2 3 5 安全性机制 c o m 提供的安全性控制包括两个方面： a ) 激活安全性( a c t i v a t i o ns e c u r i t y ) 激活安全性用来控制用户对组件的连接过程。它是一种进程一级的安全性。激活安全性 有静态和动态两种实现方式。静态安全性直接在系统注册表写入组件相关的安全信息，动态 安全性则在代码中进行设置。这些安全信息用于对用户权限进行判别决定其能否激活服务 组件。 b ) 调用安全性( c a l ls e c u r i t y ) 调用安全性用以解决在用户已经和组件建立连接的基础上，用户调用组件程序时的安全 性问题。在用户使用某一接口时，需要对此时该接口对资源的访问、操作权限做出安全性控 制这种安全信息可以在客户程序中也可以在组件程序中通过相关接口函数进行设置。 2 3 6 基本o l e 服务 在c o m 之上建造的基本o l e 服务有结构化存储、智能名字和统一数据传输等这些服 务作为c o m 规范的高级特性已经广泛应用于w i n d o w s 操作系统上，它们是o l e 的基础，同时 它w 的应用又不局限于o l e ，它们使c o w 规范具有更强的生命力，有助于构建更为先进的应 用系统。 结构化存储是为了解决不同的组件程序如何以共享的方式访问同一个文件的问题而提 出的。它借用文件系统的概念，在文件内部构造了类似于文件系统的树状层次结构层次结 构的节点可以是两种对象：保存各种类型数据的流对象和类似于目录作用的存储对象，每个 对象都是可以独立进行读写操作的单元组件程序只能对它拥有的节点进行操作。这种机制 满足了分布环境下以文档为中心的存储要求。不仅是o l e 应用的基础，也是智能名字、统一 数据传输等其它o l e 基本服务的基础 智能名字为c o m 对象提供了符号化的表达方法，用户可以通过名字对象( m o n i k e r ) 来创建和绑定c o m 对象智能名字为客户程序和组件程序提供了另一条更为灵活的联系纽 带。c o m 使用i m o n i k e r 接口完成智能名字的功能。 统一数据传输是应用之间数据交换的解决方案该技术采用f o r m a t e t c 和 s t g m e d i u m 结构来描述数据格式和存储介质，使这种新机制可以适应更为广泛的数据类 型和存储介质；另一方面，它把数据交换和传输协议分离开来，使数据传输更为灵活，可以 在不改变整个传输机制的情况下很方便的扩充传输协议同时它还为数据对象提供了“数据 变化通知”的机制，当数据发生修改时，数据接受方能够同步做出响应。在c o m 中统一数 据传输通过i d a t a o b j e c t 接口来实现 2 4 分布对象技术在p m s s 中的运用 p m s s 设计中全面引入了分布对象技术采用微软的c o m 技术作为实现方案。所有的关 键业务模块都被设计为二进制组件，以“即插即用”的方式配置在系统中。提高了系统的开 放性和灵活性。 按照组件技术的思想p m s s 的体系结构采用多层模型，即把整个应用划分为用户服 务、业务服务和数据服务三个层次用户服务向用户提供操作、浏览界面业务服务实现系 第8 夏 东南 掌- 哑士掌位 文 x c 一- t 分布对，l 擅丰丑在p m s s 中的应用 统的核一0 业务数据服务提供系统数据存储服务。和传统的二层模型( 即客户，服务器模型) 相比- 多层模型可以有效地对业务规则在业务层进行集中控制，避免了在分散式的客户界面 中的修改t 提高了系统可维护性能。另一方面这种结构大大简化了用户界面的开发，为满足 客户需求、定制形式多样的界面程序提供了支持。更重要的是这种体系结构把电力系统中 的关键业务分离出来，作为业务层中的二进制组件，不仅为本系统提供支持而且可以为其 它相关系统提供服务。可见多层模型是一种更具扩展性的解决方案是面向组件技术的体系 结构正是通过这种结构实现了组件对象的复用。 用户服务层 用户服务 l 业务服务层 外观类组件 下tt下t 么么么 交结湖拓 墨同算漉1 1 管管管计分 理理理算 析 棱心业务类组件 t 盘据访饲类组件 r i 读写 自e 1 r e 数据库主三 图2 3p m s s 采用的多层体系结构 在应用程序多层模型中业务服务层的设计是系统的关键部分p m s s 的业务层设计具 体划分为三个层次：外观类、核心业务类和数据访问类。核心业务类组件包括潮流计算、拓 第9 页 ，r 二章分布对象执术覆茬p m s s 中的应用 扑分析、交易管理，合同管理结算管理等处理模块，是实现软件复用、系统更新的关键组 1 ，| ：。外观类土要为用户界面提供支持。其设计的原因一方面是为了减轻用户界面的开发网 为界面的形式可能是多变的，通过对界面功能的封装，可以减少界面更新的工作茸：另一方 面通过对核心业务层组件接口的管理方便用户的使用。数据访问类把核心业务类和数据库 隔离开来，其作用主要有两点：可以屏蔽数据库实现细节，提供满足行业标准的一致性接口， 提高系统开放性：满足系统事务管理的要求，闳为读、写数据库的操作对事并管理的要求是 不一致的，而c o m 基础设施提供的事务管理机制( 在c o m + 中实现) 以组件为配置单元， 因此在p m s s 中按读、写功能的不同设计了两种类型的数据访问组件。 在p m s s 中使用c o m + 作为组件管理和配置环境。c o m + 是c o m 的新发展，是c o m 和m t s ( m i c r o s o f tt r a n s a c t i o ns e r v e r ) 融合后的产物。它为使用c o m 组件技术开发企业一 级的应用程序提供了组件运行和配置环境，弗提供了系统一级基本服务。在电力市场模拟系 统这样的大型系统中对诸如同步、事务处理以及安全性等系统级问题的考虑是开发过程中 面临的技术难点。在这方面c o m + 提供了完善的解决方案不仅如此。c o m + 还推出了一系 列新的基本服务，如队列组件、事件、内存数据库、负载平衡等。进一步加强了对企业应用 的支持。尤为重要的是这种解决方案是通过管理的方式而不是编程实现的从而大大减轻 了开发工作量使开发者能够集中精力致力于业务组件的开发。同时。c o m + j 丕公开了其相 关服务的编程接口，通过对这些接口的重载，开发者可以更灵活的控制其服务机制，满足个 性化需求。 在p m s s 中主要使用了c o m + 提供的事务管理服务，根据c o m + 规范，通过对数据访 问组件事务属性的设置，很轻巧地实现了事务控制的要求同时c o m + 在安全角色方面提 供的服务也简化了系统实现c o m + 方案不仅可以在程序一级指定组件访问者安全控制信 息。还可以细化到每个接口。这种信息指定完全通过配置的手段实现避免了在代码中为同 一组件不同接口指定不同的访问角色的烦琐工作。 在w i n d o w s2 0 0 0 中。集成于操作系统中的“组件服务”程序提供了c o m + 管理平台。 该应用程序可在控制面板中的管理工具中找到。 第l o 页 第三章i e c6 1 9 7 0 标准a 毫p m s s 中的应用 第三章i e c6 1 9 7 0 标准及在p m s s 中的应用 3 1i e c6 1 9 7 0 标准的提出及其意义 当前在电力系统领域内能量管理系统( e m s ) 应用程序的开发商们在设计系统时采川 的建模方法一般都是私有的非标准化的。在这种设计模式下，要集成不同厂商的产品是相 当困难的，要针对每一个集成化案例进行单独的分析，提出具体的解决方案。同时这种分析 ：作是建立在对被集成系统的设计信息有足够了解的基础上的。这样当用户需要在一个已有 系统中引入由独立应用程序开发商提供的新应用时，不得不依赖于原有蹦s 系统供应商。对 用户而言，这是不方便的，从而限制了用户对第三