电力系统图形支撑平台的详细设计说明书

1、电力系统图形支撑平台的详细设计说明书1、 前言为了使运行调度人员能在良好的人机界面下，实现快速的遥信、遥测、计算等实时数据的查询，能在界面上进行遥控、遥调等操作，以及图形方式下的设备参数的数据录入及查询等功能，建立一个运行可靠、稳定的电网图形系统，才能确保SCADA系统的性能。整个图形系统不仅起到对数据和信息的形象、直观的表达作用，而且是系统生成、维护和控制的主要手段和介质在电力系统监控软件中，用户界面直接决定了软件的易用性、友好性，是用户评价软件的重要方面。近几年，随着图形化界面的发展，出现了大量的图形系统，它们较好地满足了特定的要求，取得了应有的效果。但是，由于每个应用软件的要求不同，图形

2、系统往往需要重新设计。为了减少图形方面的重复开发，新系统的图形软件在如下几个方面开展工作：a、 在图形的处理上，采用矢量图形的方式。这种方式具有占用资源少，便于分析计算等优点。同时应支持位图的嵌入。b、 在功能分析上，不局限于某一具体应用，而是考虑多种应用软件的需要，使图形系统在设计之初就具有广泛的适用性。c、 在程序结构上，利用软件工程的设计思想，确定合理的层次结构和接口方式。使得图形系统有更好的重用性，当不能完全满足新项目的开发要求时，可以方便地增加功能。2、摘要：图形用户界面是电力系统监控软件不可缺少的一部分，为减少图形系统的重复开发，构建一个开放的图形支撑平台十分必要。新系统的图形软件

3、以软件工程的设计思想为指导，对电力系统图形支撑应具有的功能和应遵循的设计原则进行了系统的分析，应用了分层模型和图形数据分离等设计方法，使图形系统具有可重用性、开放性和可拓性。同时，对离线编辑和实时运行模式的不同要求进行分析。2、 功能分析： 支撑平台是介于计算机操作系统和应用软件之间的桥梁，可以使应用软件更方便地实现其功能和性能要求，它所服务的对象不应该局限于某一具体的应用软件，而应是一类应用软件或更广的范围。所以，图形平台应该充分考虑电力系统各类应用软件的实际需要，寻找它们在图形方面的共同要求。主要应包括以下功能：a、 图形编辑功能：完成各种图形的输入，包括电气主接线图，厂站图、地理图等。b

4、、 实现图形与数据库的关联，实现图形化管理，直观地访问数据库，进行参数输入、编辑。c、 图形的显示与操作功能：提供方便、灵活的显示方式；支持实时应用，根据需要反映电力系统的运行状态，如遥测、遥信值等；并能够在图形化界面上进行相应操作。l 为了防止误操作，将图形界面分为编辑态和运行态，在编辑态中可以进行图元的编辑，在运行态中所有元件都不能移动位置，可以操作的元件只有断路器。l 界面友好，操作灵活。可以在界面上通过单击鼠标，弹出属性页对话框，输入数据，检查数据的有效性，消除错误输入。l 可以绘制网络主接线图，所有元件都可以拷贝、移动、删除、拉伸和缩放。l 能在界面上进行操作票模拟、开票等功能。l

5、提供用户自定义动态图元工具。l AutoCAD图形直接转换为系统图形l 实现漫游、整幅画面缩放功能。l 遥测、遥信、计算等实时数据能清晰的显示在接线图上。l 定义棒图、潮流图、饼图及表计图的工具。l 通道中断时，画面变灰，用以提示RTU通讯通道已中断。l 动态着色功能。l 提供一个动态画面，供用户在实时显示时添加图形，如挂接地牌、检修牌等。l 系统设计要遵循标准化、通用化、模块化的原则。l 系统应运行可靠、稳定。3、设计规范：l 严格遵循OOP的设计思想和原则进行程序编写。l 应该考虑其开放性、可拓性、兼容性和独立性。开放性是针对用户而言，用户可以通过平台提供的接口函数灵活地增加新的实用工具，

6、实现这一特性，必须在功能分析的基础上确定合理的接口关系；可拓性是指开发人员可以在不改变原有功能的情况下方便的增加新的功能或拓展应用范围；兼容性主要是指通过支持标准文件格式达到与常用CAD设计软件的兼容；独立性就是减少图形系统与特定应用软件的l 绘制完接线图存盘时，生成一个底图数据库和动态元件数据库，显示接线图时底图一经调出永不变动，而动态元件的图形则每隔一定时间刷新一次。l 将图形和后台存贮设备参数的数据库分开。l 网络结线图引入图层的概念。4、系统基本要求： 1、能够方便、快捷地绘制出各种电力系统常用元件，如发电机、母线、刀闸等，并且能够对图中的元件进行任意移动和删除，从而使用户在很短的时间

7、内完成电力网络结线图的绘制工作。 2、具有强大的编辑功能。能够对图中的一个或多个元件进行选择、复制、拷贝、粘贴、旋转等工作、重复或撤消已有的操作、进行整图缩放。为了区别不同的电压等级和其他属性，用户在绘制结线图时能够任意指定当前绘制的线型、线宽、颜色、文字标注的字体和字号，对已绘制的图元，也能随意改变上述属性。 3、程序的运行状态分为编辑态和运行态，分别实现不同的功能。超级用户可以在两种状态之间来回切换，而普通用户只能 进行查看，不能进行图形的绘制、修改，既维护了系统安全性，又使程序功能体系更加清晰明确。 4、对绘制完成的结线图进行保存时，写入二进制文件。 5、网络结线图引入图层的概念。每个图

8、元都属于特定的图层，若用户选择了当前活动图层，则仅显示属于此图层的图元。这种图层的概念一般用来标示不同电压层次的接线图，便于进行相关的操作。 6、在网络接线图上，可以用鼠标点触相应元件，即可实现变压器分接头的切换、电容器的投切、线路的投入和开断等设置。 7、遥测、遥信、计算等实时数据能清晰的显示在接线图上。 8、将图形和后台存储的基本设备参数的数据库分开，同一副接线图可以对应多个数据库。5、电网图形系统组成电网图形系统画面编辑器操作与分析功能动态数据和图元动态属性的定义与维护图形数据库的生成与维护基础图形功能6、系统可靠性设计a) 系统软件可靠性：尽可能提高系统软件的可靠性b) 应用软件可靠性

9、：在进行应用软件设计时，应采用面向对象和模块话设计，提高软件模块的独立性和可靠性，从而达到提高应用软件可靠性的目的。7、系统实施方案l 用文档和视窗实现网络接线图绘制和存取文档和视窗是实现本模块功能的最基本的2个载体。文档是由应用程序创建和管理的最基本的元素，构成了本图形模块的数据单元。对于图形模块而言，最基础也是最重要的功能，是对不同类型电力系统元件的绘制和编辑工作。不同种类的元件对应不同的类，它具有自己的各种属性和数据，如大小、形状、位置等，也具有自己的各种行为，如绘制、移动、旋转、复制、删除等。每种元件都用相应的类来实现，从而实现图形系统的各种功能和操作。各种元件除了具有自己特殊的属性和

10、行为之外，还有一些共同的地方，如都具有颜色、画笔宽度、中心位置等属性。这样，就可以利用类继承和派生的特点，建立不同元件的公共抽象类，其他元件类在此基础上派生而成。同时，为了方便对应用程序文档的管理和读写，次抽象类从CObject 中派生而来。接线图中各类元件，要进行频繁的操作和存取，因此，应用程序文档对每类元件建立了一条相应的链表，每个元件都是本类型链表上的一节点。为实现应用程序的丰富功能，对链表元素的各种基本操作，如查找、插入、删除、更新等功能，由COblist类实现。用户通过操作图形界面向文档类中添加一个元件的数据，由于基于对象的每个元件都有自己的绘图方法和属性，该元件可以发送消息通知视类

11、自动在屏幕上画自己。这样就使图形的编辑简化成对文档类中各链表的操作。当添加一个图形时，要做的只是向相应的链表中追加一个元素，而删除一个图形，就从相应链表中删去相应元素；移动和缩放图形也只要操作鼠标和键盘，鼠标的动作修改相应元素的m_LeftTop和m_DrawSize两个参数，再重画该元素。视窗类也是实现图形化操作极其重要的组成部分，视窗为文档提供了一个显示信息的地方，它是包含信息的文档与用户之间的桥梁，负责组织文档信息，并显示在屏幕上或打印机上，还应接收用户输入的关于文档的信息和操作。各个图元的具体创建、绘制、控制和存取工作，均由文档类实现。文档还控制与之相关的视窗，将每个视窗与其相关联；而

12、视窗则是显示文档元素-各类图元的区域，它控制整个接线图的更新，同时又是用户与文档交互的输入区域，各种由用户引发的菜单命令和鼠标操作，如鼠标的按下和弹起、菜单项的选中、窗口的放大缩小等，均以消息和事件的形式传送给视窗类，视窗类对这些消息进行接收和翻译，随后调用所需的文档函数进行具体的处理。文档和视窗的数据组织及功能实现原理如下：根据不同的消息调用相应的文档函数应用程序文档类 应用程序视窗类CObject CElement(元件类) CTransLine(传输线类) CTwoTrans(变压器类)CTextChar(文本类)完成各类图元的绘制、移动、删除、保存等操作接收消息响应函数和菜单命令：On

13、LButtonDown(鼠标按下)OnLButtonUp(鼠标弹起)OnMouseMove(鼠标移动)整幅接线图的显示、打印、缩放人机界面控制图元的显示8、各模块和功能整套图形系统的功能由以下几部分组成：l 基础图形功能，包括：基本图元的生成与显示；设备图块的定义与管理；图元的自定义线型；图元的分层存储和管理；图元的编辑、修改和捕捉；图元的无级缩放、显示以及平移；图元的撤消和恢复操作；图形的打印输出。一个矢量化的图形系统众多的图元组成，按照图元的特点可以分为基础图元、动态图元和设备图元三大类，它们的派生关系依次为基础图元、动态图元和设备图元。另外，对应每一类图元对象，又分别设计了对它进行定义、

14、修改的图元控制对象，其派生关系与图元类基本类似。基础图元实现基本图形结构的生成、修改和显示，包括：点、线（包括正圆、椭圆、斜椭圆、弧线）、字符串、图块和图元组。其中图块实现一种复杂的图形组合对象，并把这种复杂化的组合对象看成一个整体来操作。图元组与图块很相似，主要目的是将表达一个实体的多个图元组合起来进行管理，使得这些图元能成为一个整体对象。所有的基础图元都是从图元基类派生出来的图元子类，它们都继承了图元基类的基本操作，因而有一些共同的特征。在图元基类中定义了图元的一些基本属性，如图元的颜色、填充、线形、位置、尺寸、显示顺序等。在图元基类中定义了图元对象的基本操作的虚拟成员函数，可笼统地归结为

15、创建、修改（移动、旋转、变形等）、删除和显示。各个派生的子类根据各自的特性对这些虚拟成员函数进行重载，定义各自的动作行为和显示方式。动态图元和设备图元的派生关系如下图：双端口设备类 引用关系设备类动态文档类文本类多端口设备类量测设备类动态引擎实时曲线、饼图、棒图动态图元类图元组类对比曲线、饼图、棒图类动态图元是在基础图元基础上增加图元的动态属性，如闪烁、显示、旋转、伸缩、线条颜色、线条类型、线条宽度、填充颜色、流水线、动态数据的系数、后缀和动态数据值等。这些属性会随着图元绑定的数据源的值的改变而改变，形象地表达出数据的状态信息。动态图元类是一个虚基类，它本身不能用于生成对象。以动态图元类为基础

16、派生出曲线、棒图、饼图类和设备图元类。由于曲线、棒图和饼图具有相同的数据属性，只是显示的方式不同，所以把它们用一个类来表示。根据数据源的类型不同，又把曲线、棒图、饼图类分成实时和对比2种。动态文本即动态数据从静态文本类派生而来，它的内容和状态随绑定数据源的状态变化而改变。设备图元类用以表达电力系统的设备，既要表达设备的图形属性，又要表达设备的物理特性，如运行状态、电气参数等。设备图元随所表达的设备的运行状态和电气参数改变自己的图形属性，因而是一个动态图元。但有些电气状态，如线路上的潮流，则需要其附属的动态文本来表达，所以动态文本可以作为设备图元类的1个或多个引用存在。在实例化时，所有电气连接点

17、和单端口设备可由设备类生成。而如线路等双端口设备则由双端口设备类生成，多端口设备主要用于扩充。量测设备类用于定义不从属于任何物理设备的量测。所有的动态图元对象和设备图元对象的动态属性的修正，都是通过动态引擎来驱动。l 图形数据库的生成与维护，包括：设备模板的定义与管理；设备实体的属性定义；电力系统设备实体模型参数的录入与修改；电力系统设备实体模型参数的查询。图形方式下的设备参数的录入和查询用户能够在网络接线图上双击接线图上某种类型的元件，应用程序便会弹出同该类元件相对应的元件参数对话框，用户通过填写对话框中各项参数，即可完成对某一图元的参数的录入或修改。l 动态数据和图元动态属性的定义与维护，包括：动态引擎的实现；动态数据和图元的定义与刷新；图元与实时