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摘要：介紹了一個適用于地區電網配電管理系統（DMS）的支撐環境，該支撐環境采用了面向對象的設計思想和分布式的體系結構，具有可視化、智能化的特點。

關鍵詞：地區電網DMS面向對象開放式系統支撐平臺

1引言

隨著計算機技術和信息技術的發展，電力系統自動化水平也在不斷提高。近幾年來，國內電力公司對供電質量以及對用戶的服務水平提出了越來越高的要求。目前地區電網的SCADA系統都己投入運行使用，對保證電網運行的安全性、可靠性、經濟性起到了十分重要的作用。隨著城網和農網改造的進行，配電網的自動化水平也有了顯著提高，這為地區電網配電管理系統（DMS）中高級應用軟件的開發與應用創造了條件。而建立一個好的支撐環境對實現DMS的各項功能和性能都是至關重要的。本文設計開發的支撐環境可以為配電管理系統中的設備管理、自動作圖、用電管理、以及高級應用軟件提供公共信息模型（CIM）和數據，以及可視化的操作平臺。該支撐環境采用了面向對象和人工智能技術，具有智能化的分布式體系結構，因此系統的可維護性、可操作性、可重用性和交互性都得到了提高。

2支撐環境的設計思想

地區電網在結構和所承擔的任務方面與大電網有較大區別，因此DMS與EMS在功能上也有所不同。配電管理系統的功能可以概括地歸納為三類：電網正常工作管理、事故分析和系統優化運行，而它們當中又分別包含了一些完成具體功能的應用子模塊。

地區電網的主干網一般為110kV系統，配電網為10kV，網絡結構一般為輻射狀。由于地區電網內只裝有小容量的火電廠和水電廠，因此一般不考慮自動發電控制（AGC）以及穩定等問題。配電網的設備種類多，數量大，有一部分集中在變電站，大部分則分布在線路上，這些設備的信息采集較困難，目前還不可能將所有的信息經遙測傳送到控制中心，支撐環境在設計時應考慮到地區電網的特點。本文提出的支撐環境采用了以下設計思想：

（1）采用開放式系統結構

本系統具有開放式的接口，使用戶可以通過系統提供的接口函數根據需要增減功能模塊。開放系統具有較好的可移植性、可互操作性，利用事件驅動和封裝的方法為應用軟件提供透明的標準接口，因此它是真正面向用戶開放的。

（2）采用面向對象的技術

面向對象技術己在軟件開發中成為一種趨勢，與以往的結構化技術相比，采用面向對象的設計思想可以保證系統的一致性、可靠性和擴充性，能夠更好地將具體事件抽象化，按功能實現模塊化設計。這些模塊相互獨立，可以分別設計，分別開發，分別編譯和調試，具有較好的可重用性。用戶可以根據需要選擇功能模塊進行組合。

（3）采用公共信息模型（CIM）

CIM是一個抽象模型，它包括了地區電網DMS中的所有主要對象類，其中大部分是對系統元件的描述，如變壓器、線路、開關、互感器，另外一部分為數據結構安排表、或動態測量數據等。這些都是DMS應用程序所需要的信息和數據。CIM運用統一的建摸語言（UML）定義每個類的名稱、屬性，以及該類與其他類相互之間的關系。它被設計成一個完整的數據字典，可以給系統提供一個全面的邏輯視圖。

3系統的基本結構設計

該支撐環境由四個子系統組成：系統管理、智能化圖形編輯、網絡拓撲和數據庫管理。系統管理子系統對整個支撐環境的軟硬件配置和工作進程，系統運行狀況、網絡安全、數據傳輸進行管理；圖形編輯子系統用于繪制電網接線圖、地理結線圖、廠站主接線圖等，并進行數據錄入和實現圖形化管理；網絡拓撲分析為高級應用軟件提供所需的網絡模型，進行網絡結構的分析，判斷連通性，并進行動態著色；而數據庫管理子系統則是支撐系統的核心，是系統應用軟件的基礎，其質量的好壞直接影響到整個系統的功能。

3．1系統管理子系統

系統管理的主要作用是：

（1）對系統軟硬件的分布式配置進行管理、對計算機系統、網絡設備實現控制與監視、對系統不正常的工作狀態、程序的非正常運行等產生報警，以保證了系統的安全和可靠性；

（2）系統運行可以分為在線和不在線兩種工作狀態，實時態和研究態兩種運行方式，系統管理子系統應能保證不同狀態相互之間的安全切換和調用數據的正確性；

（3）保證分布式系統中各結點之間數據通信的可靠性避免出現數據丟失現象。

3．2圖形編輯子系統

我們針對電力系統的特點，如組件種類繁多、接線復雜、重復性強等等，開發出適合電力系統圖形設計的圖形編輯系統。由于具有二次開發功能，因此對應用層的開放性很好，用戶可以將系統提供的控件和功能函數方便的嵌入到應用程序中。

由于圖形與數據庫關聯，實現了圖形數據一體化，為用戶提供了一個可視化的操作平臺。在本系統中，電力系統中的每一種設備對應一個實體，不同的實體屬于不同的圖層，這樣不僅方便管理各種設備，還可以實現分圖層顯示，根據應用需要顯示某一個或幾個圖層。

其主要功能如下：

（1）能進行漫游，漫游自然平滑，具有輔助導航功能，因此在任何時候都可顯示完整的電網一次接線圖形，并可將實時數據同步顯示；

（2）可以任意變焦，并能保持實時數據與圖形和漢字同步變焦，在變焦放大圖形和實時數據時像素不出現錯位；

（3）圖形的生成和編輯簡便、智能化，使用戶能快捷、方便的繪制電網單線圖、廠站一次結線圖，以及系統地理結線圖。可以實現各種塊操作、自定義圖形集。系統中存在各種電氣主接線形式的模板，用戶可以根據自己的需求選擇不同的接線形式，確定特征參數，如變壓器臺數，出線數，系統會自動生成主接線圖；

（4）具有動態著色功能，根據實際系統的運行狀況，或根據用戶定義，進行網絡跟蹤，以不同的顏色顯示出不同的運行狀態；

（5）圖形中的元件屬性與系統數據庫關聯，用戶可以在圖形上直接點擊電力設備的圖形符號，由信息框輸入數據。圖中的設備與數據庫中的記錄通過實體編號自動建立關聯關系。即添加、刪除或更改某個設備都會更新數據庫中的相應數據。對于大批量的資料錄入，也可通過表格形式直接輸入到數據庫；

（6）利用空間測量資料，可測量點和點之間的距離，線路長度以及面狀圖的面積；

（7）具有操作是否合理的檢驗功能，若違反操作規程，則禁止操作，并給出相應的提示。

3．3網絡拓撲分析子系統

在本系統中，網絡拓撲分析與圖形編輯、數據庫都有著直接的關聯，為各種高級應用軟件提供了基本的網絡結構資料。在電力系統中，當網絡比較大，節點比較多時，電力網絡結構的數據量就非常大，節點編號也變得復雜繁瑣，容易出現人為錯誤。基于圖形的網絡拓撲子系統的特點是當開關狀態變化時可以自動調用拓撲程序，進行網絡結線分析，自動進行節電編號，更新拓撲結果資料。系統的網絡自動跟蹤功能，可以實現在網絡接線圖上進行開關的分、合，以及線路、變壓器等電氣設備的投、切操作，并自動進行網絡的帶電狀態分析、動態網絡著色、區域分割等。本系統中網絡拓撲算法針對配電網多為輻射狀結構的特點，對每一個開關變位，首先檢查該開關是變電站開關還是饋線開關。如果是變電站開關變位，則在變電站內執行寬度優先搜索，以確定站內是否發生節點變化。如果是饋線開關斷開，則為該開關一側的節點分配一條新母線，如果饋線開關閉合，則將該開關兩側節電的母線合并為一條母線。這樣可大大提高網絡接線分析的速度和效率。

3．4數據庫管理子系統

數據庫是配電網管理系統的核心，建立一個開放的、共享的、高效率的數據平臺是非常關鍵的，其質量的好壞直接影響到整個系統的功能，它是系統應用軟件的基礎。數據庫模式有多種，如網絡型、層次型、關系型、面向對象型等。采用面向對象的思想與方法來改善關系數據庫的設計，可稱為面向對象的關系數據庫。其特點是，便于實現面向對象編程（OOP），數據庫結構清晰、簡單、具有獨立性、自治性、維護方便、數據的重用率高。數據庫模式是否支持應用系統的對象模型可以作為判斷其是否為面向對象數據庫的基本出發點。因此應用程序對象模型向數據庫模式的映射是面向對象數據庫的關鍵。

由于配電網系統模型是用關系數據庫來描述的，因此采用面向對象技術實現對象模型是由二維表及表間關系來實現的。也就是說，在建立了配電網系統對象模型的基礎上采用了關系數據庫管理系統，而數據庫的設計采用了面向對象的技術。以配電網系統為例，配電設備多，對一個設備來說在不同的應用中需要的信息也不同，有時還需要知道這個設備與其他設備的聯系。可以將配電設備信息分為三級類別。第一級為配電設備的基本信息，提供的信息如設備名稱、編號、安裝地點等；第二級對各類設備再進一步細分，如開關設備可進一步細分為斷路器、熔斷器、重合器等，在這一級將分別描述它們更具體的信息，以及各類元件之間的相互聯系；第三級為設備的狀態信息，如開關設備有“斷開”、“閉合”狀態，變壓器、電容器組可分為“投入”、“切除”狀態等。

在設計數據庫時，不但要分析數據的基本屬性，還要分析數據的來源，如何使用，在那些應用程序中使用，數據是全局的還是局部的，數據是穩定的還是變化的等等。在地區電網，配電系統的數據量龐大，數據種類多，應在對數據的屬性了解清楚的基礎上，把數據進行分類、組織。例如在實際應用中，有些數據應用范圍較小，相對獨立，可以稱之為局部數據，有些數據要被多個應用程序使用，可稱為全局性數據，它們構成了數據庫的主題結構。

支撐系統要能為各種應用程序提供所需要的數據，數據庫系統對應用層是開放的，通用的。如在設備管理子系統中可以查詢到設備的臺帳和運行、實驗數據，對于潮流計算、短路電流計算、負荷預測、無功電壓優化等高級應用軟件，在網絡模型的基礎上由數據庫系統根據不同的需求提供數據。

為了滿足電力網絡模型數據、歷史數據的存儲和應用，本系統采用了性能優越的的SQLSERVER大型數據庫系統，它是一個多用戶的關系數據庫系統，是一個安全的、可擴展的、易管理、高性能的商用數據庫。

4結論

本文設計開發了一個適用于地區電網DMS的支撐系統，該系統由系統管理、圖形編輯、網絡拓撲分析、數據庫管理四個子系統組成。網絡操作系統為WindowsNT或Windows2000。該系統為應用程序提供了一個開放的，可視化的、智能化的操作與數據平臺，用戶可以根據需要在該平臺上增減應用程序。本系統的突出特點是：人機界面友好、操作簡單方便、系統功能強大、模塊接口適用性強、數據庫管理方便。

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