可缩放矢量图形技术在电力系统故障诊断软件包中的应用

1、可缩放矢量图形技术在电力系统故障诊断软件包中的应用第34卷第4期2007年7月华北电力大学JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityJu1.,2007可缩放矢量图形技术在电力系统故障诊断软件包中的应用董泰福,一,文福拴,一,廖志伟,(1.华南理工大学电力学院,广东广州510640;2.华北电力大学电力系统保护与动态平安监控教育部重点实验室,北京102206)包的易用性和互操作性.在分析现代电力系统高级应用软件图形功能开展方向的根底上,介绍了具有广泛应用前景的可缩放矢量图形(SVG)技术和文档对象模型(DOM)技术,探讨了SVG和DOM技术在电力系统软件

2、图形化中的具体应用,并在所开发的电力系统故障诊断软件包中进行了实现,取得了很好的效果.关键词:可缩放矢量图形;文档对象模型;电力系统故障诊断系统;互操作中图分类号:TM769文献标识码:A文章编号:10072691(2007)04003805ApplicationofscalablevectorgraphicstofaultdiagnosissoftwarepackageinpowersystemsDONGTaifu,一,WENFushuan一,LIAOZhiweil,2(1.CollegeofElectricalEngineering,SouthChinaUniversityofTechno

3、logy,Guangzhou510640,China;ControlunderMinistryofEducation(NorthChinaElectricPowerUniversity),Bdjing102206,China)designedfigurescouldtrendoffiguresinmodempowersystemadvancedapplicationsoftwarepackages,thewallestablishedandverypromisingScalableVectorGraphics(SVG)andDocumentObjectModel(DOM)techniquesw

4、ereintroduced,andtheemployedtoimplementanonlinefaultdiagnosissoftwarepackage,andgoodoutcomesachievedinpracticalapplications.Keywords:ScalableVectorGraphics;DocumentObjectModel;powersystemfaultdiagncis;interopembility0引言随着电力系统规模的不断增大,系统日趋复杂,故障涉及的范围和危害性随之增加,尽快诊断出故障元件对快速隔离故障和恢复供电就显得收稿日期:20070330.基金工程:国

5、家自然科学基金资助工程(50477029)尤为重要,这就是电力系统在线故障诊断的任务.电力系统在线故障诊断问题具有比拟长的研究历史.经过三十多年的努力,国内外已提出了多种方法,包括:逻辑处理方法,专家系统方法,人工神经元网络方法,模糊集方法,基于优化技术的方法等1-5.尽管已经做了很多研究工作,但在实际电力系统中在线应用的故障诊断软第4期董泰福,等:可缩放矢量图形技术在电力系统故障诊断软件包中的应用于现有的故障诊断软件很少有能与调度自动化系统协调工作的,特别是在易用性,兼容性,互操作性和可视化方面做得还不够.这样,如何开发具有这些功能的电力系统在线故障诊断软件就是一个值得研究的重要问题.当前,

6、调度自动化系统开展的目标是标准化和开放性,遵循IEC61970标准系列,采用XML为调度自动化系统的高级应用软件,除了要采用先进的方法和算法外,还要选择适当的图形系强故障诊断系统易用性和互操作性;另一方面,故障诊断系统和调度自动化系统的图形系统保持一致的格式,更易于对故障诊断系统的维护和更新.可缩放矢量图形(ScalableVectorGraphics,SVG)是基于XML语言的可伸缩矢量图形语言描述标准,很适于电力系统在线故障诊断软件包使故障诊断系统的图形格式与调度自动化系统的图形保持一致,还有利于与第三方系统进行信息交换,从而增强故障诊断系统的可用性.SVG相关技术简介SVG是一种基于可扩

7、展标记语言(ExtensibleMarkupLanguage,XML)的二维图形描述语言,其允许三种图形对象:矢量图形形状(如由直线和曲线组成的轨迹),多媒体(如光栅图像于操作矢量图形对象的功能集,包括:分组,设置样式,转换,合成以前绘制的对象,剪切路径,Alpha蒙版,滤镜效果,模板对象和动画效果8,9l.接定义和触发(例如,可以把SVG动画元素嵌入SVG文本中),也可以通过脚本控制,在后一种情况下一般使用JavaScript.通过脚本语言访问SVG文档对象模型(DlOcumentObjectModel,DOM),使得复杂的SVG应用成为可能.DOM可以提供对所有元素,特象都可以设置像onm

8、ouseover和onclick这样的事件处理程序.此外,由于SVG与其他的Web标准兼容,这样原那么上就可以同时对一个Web页面中的XHTML和SVG使用脚本.SVG具有下述特点:(a)SVG是以公认的拥有无穷生命力的下一代网络标记语言XML为根底的.(b)SVG是由线框和填充构成的矢量图象,由计算机根据矢量数据计算后绘制而成.(C)SVG是一种文本格式的图像.所以非常容易进行二次修改与更新,"可升级"的特点在这里得到恰当反映.(d)灵活的文件格式.SVG灵活地扩展了图像的文件格式,它由3个局部组成:矢量图形,位图和文字,这样就可以对它们分别进行修改.(e)SVG支持同步

9、多媒体集成语言(SynchronizedMultimediaIntegrationLanguage,SMIL),用户可以自由地同SVG中的元素完成一些交互动作,从而完成既定的目标,这一点是目前的图片所无法完成的.(f)SVG采用了一种科学的方法来解决动态字体问题,其内嵌了图像中所出现的文字的字体形状.w3C组织(worldwidewebConsortium)制定的DOM是XML文档的一种与语言和平台中结构,给出了一套访问和处理XML文档的方法.它使得程序和脚本可以动态地访问和更新一个文档的内容,结构和样式【10,11J.DOM把XML文档看作元素相嵌的树结构.所有的元素,以及它们所包含的文本和

10、属性都可读取,操作和修改XML文档.实际上,DoM将文档中的每一项都视为结点处理,包括元素,属性,注释,处理指令甚至构成属性的文本.因此,利用为SVG定义的DOM,通过脚本语句可以很方便地改变元素的属性和做出SVG动画.使用DOM创立和访问SVG文档有以下几方面的优点:(1)DOM能保证正确的语法和正规的格式.(2)DOM的内容抽象化,不依赖语法.(3)DOM简化了内部文档的处理.(4)DOM真实地反映了一般的分级结构和关系数据库结构.华北电力大学2007年JavaScfipt是一种解释性的,基于对象的脚本语言,其可以被嵌入HTML或SVG文件之间实现一种实时的,动态的和交互式的关系,使SVG

11、图形包含更多活泼的元素和具备更加强大的功E,2j2SVG应用一幅SVG图片就是一个格式正规的XML文档.所有的SVG图片都有一个<svg>元素作为根元素,而SVG图片文件的其他元素都处于<一的标识符(id).SVG提供了下述根本图形形状:矩形<rect>,圆<circle>,椭圆<ellipse>,直线<line>,折线<polyline>和多边形<polygon>.其他图形可以通过以上

12、根本图形的组合来得到,复杂一些的图形往往可以通过<path>元素创立.SVG文本内容元素包括<text>,<tspan>和<textArea>等.SVG通过五类元素提供生成动画的功能:<animate>,<set>,<animateMotion>,<animateColor>和<animateTransforrn>.它还可以通过脚本(例如Java

13、Script)来完成动画功能.素<g>中包含的元素可以作为一组移动或改变.为了提高SVG代码的复用性,可以使用<defs>元素定义一个SVG对象,然后就能通过引用<use>元素,在所定义对象的同一个SVG文档中以多种方式或实例使用这个对象.下面以电力系统主接线图的SVG图为例进行说明.例一:电力系统主接线图中的图元定义1.<defS>2.<g>3.<gid="cq开关">4.<symbolid=

14、"cq开关一0"preserveAspectRatio="xMidYMidmeet"viewBox="003823">5.<g>6.<rectheight="14"width="27"style="fill:rgb(20,20,20);strokewidth:2"X="5"y="4"/>7.<>8.</symbol&g

15、t;9.<symbolid="cq开关1"preserveAspectRatio=''xMidYMidmeet"viewBox="003823">1O.<g>11.<rectheight="14"width="27"style="strokewidth:2"x="5"y="5"/>12.<>13.</sym

16、bol>14.<>15.<>16.<styletype="text/css"><!CDATA.17.KV500stroke:rgb(255,233,120);fill:rgb(255,233,120)18.KV220stroke:rgb(255,255,255);fill:rgb(255,255,255)19.KV110stroke:rgb(255,0,0);fill:rgb(255,0,0)20.KV35stroke:rgb(0,0,255);fill:rgb(

17、0,0,255)21.></style>22.</defs>在电力系统主接线的SVG文档中,可以先用<defs>元素定义图元,例如:各种类型的断路器,刀闸,变压器,电压互感器,电容器,避雷器和接地符号等.在<defs>元素内,用<g>元素分别定义各种图元符号.例一中,第3行到第14行定义了一唯一的id(例如:第3行为断路器的id,id="第8行用一个宽为14像素,高为27像素的矩形用一个宽为14像素,高为27像素的矩形定义了断路器合

18、闸时的状态.即这两个矩形是重叠的,在引用此断路器时,可以根据其唯一的id:id="cq开关0"和id="cq开关1"来改变其显示的实时状态.在例一中,第16行至第21行定义了各电压等级元件图形的边框颜色和填充颜色,分别用第4期董泰福,等:可缩放矢量图形技术在电力系统故障诊断软件包中的应用41stroke和fill进行设置.这样,就可以防止在绘制各元件图形时对其颜色属性进行大量的重复设置,从而使各电压等级以这种简单的方法保持同一色调,且在需要改变一个电压等级所有的元件和连线颜色时,只需要改变第16行至第21行定义的CDATA中的相关属性设置即可,使对SVG

19、图的二次开发变得简单易行.例二:电力系统主接线图中的图形绘制1.<gid="BreakerLayer">2.<g>3.<useclass="KV220"fiU="rgb(0,0.0)"height="39"stroke="rgb(255,255,255"id="2"strokewidth="1"transforrn="translate(162354),rotate(0)&qu

20、ot;width:"23"X="一11.5"Y="一19.5"xlink:href="#cq开关一0"/>4.<>5.<>在用SVG文档绘制主接线图时,通常把各元件分类绘制.例如,可以把一幅主接线图中包括的元件分为母线类,变压器类,断路器类,刀闸类,文字类和其他类,这样便于绘制和修改.例二中为断路器类的一个片断.在第3行的<USe>元素中用xlink:href引用了一个id="cq开关0"的断路器,

21、其颜色设置为CDATA的"KV220",用transform把这个图元放在相应的位置上.另外,每个开关都有一个在本SVG文档中唯一的id(例如此开关的id="2").要通过使用JavaScript使SVG图具有交互功实现,但这样实现的SVG文档难以维护和修改.另外,也可以在SVG嵌人的XHTML文件中插辑一个Javaseript文档,并在SVG文档中参加语句<scriptxlink:href="shiqiao.jS"language="JavaScript"/>把这个Javaseript

22、文档连接到SVG文档中.这样,SVG文档,XHTML文档和Javaseript文档可以单独编辑和更新,为后期维护升级系统带来极大的便利.可以在JavaScript脚本文件中编辑SVG初始化函数,图形缩放函数,断路器控制函数,刀闸控制函数,与SQL数据库连接函数等来实现用户与SVG图的交互操作.例三:利用Javaseript脚本在SVG与SQL数据库间建立联系1.V&robjdbConn=newActiveXObject("AD0DB.Connection"):2.varstrdsn="Driver=SQLServer"SERVER=&qu

23、ot;+serverName+":UID="+uidName+":PWD="+pwdNname+"DATABASE="+databaseName;"3.objdbConn.Open(strdsn);4.varobjrs=objdbConn.Executef"SELECT运行状态HM"+tableName);5.Breakerlniti=objrs.Fields(0).Val.ue;在例三中,首先通过ADO流接口建立与数据库的连接.第3行根据数据效劳器名,用户断路器控制函数来实现SVG图上断路器状态的实时显

24、示.3SVG在电力系统在线故障诊断软件包中的应用根据前两节对SVG技术及其应用的深入分析可知,SVG在电力系统在线故障诊断软件包中的应用主要应该从以下几个方面着手:(1)SVG图形文档与SQL数据库的连接;(2)SVG图形文档与SCADA系统之间的数据交换;(3)SVG图形文档与故障诊断算法之间的数据交换;(4)SVG图形中相关设备的实时显示与更新;(5)电力系统在线故障诊断软件的人机交互;(6)电力系统在线故障诊断软件包的组成.首先利用JavaScript脚本文件实现SVG图形文诊断软件包的SQL数据库与SCADA系统及故障诊断算法进行实时数据交换,流程如图1所示.lSCADASQLSVGl

25、l系统_-_数据库I_图形文档1I嫠H曩馨lI断算法Il报告l图1SVG与SCADA的数据交换SVG图形文档在得到SCADA系统发送过来42华北电力大学2007年的系统信息之后,实时刷新显示断路器位置,刀闸位置,报警信号等遥信量和电压,电流,功率等遥测量,从而保证故障诊断系统的图形界面与调度自动化系统的图形界面以及设备的实际状态相一致,实现对电力系统结构的实时监控.在进行故障诊断时,可以在SVG图形界面上用鼠标点击断路器,刀闸等设备,来设置它们的状态.在设置的过程中,SVG会实时地显示所设置的状态,并把这些参数传递给故障诊断算法.在所有的设置完成后,运行故障诊断算法.然后,故障诊断算法把诊断结

26、果在SVG图上显系统在线故障诊断软件的人机交互.电力系统故障诊断系统的主程序由实时诊断系统,离线诊断系统,保护配置库等局部组成.主界面由主菜单,保护及故障元件选择系统,故障诊断时,通过保护及故障元件选择系统的下拉菜单或通过用户与SVG图的互操作来设定故障前后的电力系统状态,然后点击"开始诊断"按钮进行故障诊断.图2故障诊断系统的主界面4结论SVG已经逐步成为网络图形格式的开展方作为标准的图形系统,对促进图形资源共享,减少电力系统中各种应用软件的维护量和实现各软们为江苏省电力系统开发的"地区电网变电站系统故障诊断软件"中采用了SVG作为图形系统,在易用性和交互性方面取得了很好的