计算机系统应用 ２００８年第１２期 基于图形化配电网设备信息管理 Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｇｒａｐｈｉｃ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｎｅｔｗｏｒｋ 赵水英 孙旭霞 李生民 （西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安７１００４８） 摘要：本文采用ＯＯＰ技术，结合重用技术，实现图形平台与数据管理系统的无缝结合，进而达到了图形化配电 网信息管理的目的。通过合理的编号将图形平台与数据管理系统结合达到了图形与数据信息的一体化 效果。系统能够准确描述配电网的结构，并将配电网络中各个设备的动态运行状态直观地反映在计算 机上，便于用户后续管理与操作；在运行图中，能够对设备进行管理、操作与模拟运行，还能进行用户供 电可靠性指标计算。通过实际应用验证了本系统功能完善、交互性强、计算准确，同时具有操作可靠、灵 活、便捷等特点。 关键词：配电网图形化ＯＯＰ技术数据库信息管理 １ 引言 有对象的共性，进而利用集合类的属性和方法实现配 由于配电网络中设备数量繁多，且分布地域广而 电网专用绘图模块的研制；并采用具有海量数据存储 分散，采用分级、分区的人工台帐管理不仅耗费大量的 功能的数据管理系统ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ作为底层数据库，通 人力和物力，而且难以直观地显示各个设备实时的动 过合理编号将设备元件的图形外观属性、物理属性（如 态运行状态和相关设备信息。因此，将配电网络和配 运行状态）与元件操作方法封装在一起，实现了设备图 电设备管理与数据库结合起来是一种比较理想的方 形、属性与操作方法的模块化，提高了系统程序的扩充 法，不仅能够将庞大而复杂的网络拓扑结构直观地、形 性和重用性。同时，充分利用Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ对数据库的 象地显示在计算机上，而且可以查看各个设备的相关 查找、增加、删除等操作语句，实现配电网图形绘制和 信息，实时了解配电网的动态运行状态，进行设备统 操作管理时相关数据的自动记录、可靠性指标自动统 计、用户供电可靠性指标计算。 计计算等。 配电网络的绘制是图形化信息管理的核心内容。 近几年来，电力部门和一些高校已经开发了一些电力 ２系统总体结构 图形信息管理系统，大多是利用普通绘图软件与数据 用户可以通过配电网图形平台绘制配电网运行 库管理系统结合，实现配电信息管理，如ＡｕｔｏＣＡＤ与数 图，设备属性的录入借助于交互式的界面保存在数据 据库结合。但它存在以下不足：图形系统和数据管理 库中；在配电网运行图中进行设备管理、操作与模拟运 系统分离，难以同时直观地显示图形数据和设备属性 行，进而实现可靠性指标计算；根据查询设备信息还能 数据，不能达到图形和信息一体化的效果。因此，研制 进行设备维护。配电网管理系统的结构是由图形平台 绘图与数据管理合二为一的专用配电网络绘制软件是 部分、设备管理部分、设备操作与模拟运行部分以及用 非常必要的。 户供电可靠性计算几大部分构成。其中图形平台是由 本文提出采用面向对象程序设计¨ （Ｏｂｌｅｄ—Ｏｒ＿－ 图形绘制与图形编辑两部分组成，图形编辑包括图形 ｅｎｔｅｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，以下简称ＯＯＰ）技术与数据管理 的移动、删除和复制等功能。配电网管理系统的总体 系统的无缝结合实现图形化配电网信息管理。结合重 结构示意图如图１所示。 用技术，充分利用面向对象技术提供的优点，抽象出所 ２６ 系统建设Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ２００８年第１２期 计算机系统应用 亘夏至 ＋Ｉ雷 早 图形编辑 ．．｛ 苜 ３．２配电网络图形绘制 配电网运行图以导线、节点、开关等设备为管理单 位，每一种设备看作一个对象，每一个对象抽象成一个 具体类。在配电网运行图中，导线、节点、开关是最简 设备操 作与模 拟运行 配电网 运行图 设备 管理 单、最基本的图元，便于实现其绘制。其中，系统将杆 塔作为节点处理。但对于复杂图元的绘制，是通过基 本图形的组合扩展得到。可根据配电设备的不同将图 工 用户供 电可靠 性指标 计算 图１ 系统总体结构示意图 ３配电网络图形绘制中的关键技术 配电网络是由一定数量的一系列设备有序地组合 而成的。根据面向对象中具体类与集合类的特点，可 以将配电网络中的设备进行归类，将每一种设备抽象 成一个具体类，再用集合类将这些设备有序地集合在 一起，达到了形象描述配电网络的目的。配电网络图 形绘制中的关键技术主要包括配电网络与类、配电设 备符号描述、配电网络图形绘制以及图形的移动与 拖动。 ３．１配电网络与类 虽然实际的配电网络设备数量繁多，但是如果把 整个配电网络看作是一组独立的对象的集合，问题 就容易解决得多。例如，首先将一个复杂的配电网 络中的所有设备进行分类，分成以下主要对象：导 线、开关、变压器等，它通过将数据和处理数据的函 数封装到一起，并通过函数与外部进行联系，实现系 统设计的高度结构化。如果将每一种配电设备作为 一个对象，在这个对象中不仅包含了这种配电设备 的数据结构，而且包含了对配电图形的各种操作（如 绘制、选择等），这样就把配电图形、数据资料和处理 功能融合在了一起。 为了实现整个配电网图形系统的多种功能，本文 将每个复杂的配电网络分解成一组独立对象的集合， 这组独立对象的集合就是ＯＯＰ技术中的集合类。它 将配电网络中所有独立的配电设备完整地、有序地集 合在一起。对象集合类拥有一个属性和三个方法，即 Ｃｏｕｎｔ属性和Ａｄｄ方法、Ｉｔｅｍ方法和Ｒｅｍｏｖｅ方法。 Ｃｏｕｎｔ属性用于记录配电网络中所有设备的总数；集 合类的三个方法用于实现图元的添加、索引和删除。 符组合为以下十二种，如图２所示。 从图元符号描述可以看出，图元形状各不相同，而 且有的图元很复杂，但绘制它们时有其共性：由于每一 种图元都有其关键点，如导线的关键点是起点和终点。 因此，绘制它们的共性就是利用两个最关键的点绘制 出各种图元。对于复杂图元，通过最关键的两点可以 确定这个复杂图元的其他所有关键点。又因为绘图时 目标位置时刻在变化，因此需要有一个参考点。由此 可见，所有图元都可以以两个关键点和一个参考点来 确定。如变电站与其它图元相同的关键点就是左上点 和右下点，其他关键点内部三个圆的圆心和对应圆上 一点，通过左上点和右下点坐标可以计算出各个关键 点的坐标。因此，这些图元无论多么复杂都可以归于 这个思想来实现。 ＼ｏ－母 ④① 囵 Ｈ图２配电网运行图图元符号描述 这些图元都属于同一个类就是公共集合类Ｄｒａ— ｗＯｂｊｅｃｔ。每绘制一个图元就要将该图元添加到该集 合类里，集合类自动记录图元的集合属性。每一种图 元抽象成一个具体类，该类包括两个关键点坐标和一 个参考点坐标的设置，线颜色、线型、线宽属性等，以及 ｓｙｓ【ｅｍ Ｃｏ￣ｔｍｃｆｉｏｎ系统建设 ２７ 计算机系统应用 Ｄｒａｗ方法。然后，在ＰｉｃｔｕｒｅＢｏｘ的鼠标行为中，简单调 用具体类的属性和过程即可完成图元绘制。这种方法 的优点是程序扩充性强、代码复用率高、对象属性添加 方便等。比如，直线类里的Ｄｒａｗ方法只有一个函数 Ｌｉｎｅ函数就可以完成直线的绘制；其他图元类与直线 类的唯一不同就是Ｄｒａｗ方法中具体绘制过程不同。 ３．３配电网图元移动与任意拖动 图元移动和图元任意拖动是图形编辑中最常用的 功能，也是任何一个绘图系统必备的编辑功能。它们是 两个性质完全不同的概念。图元移动只改变图元的位 置，不改变其大小，而图元任意拖动不改变图元位置，只 改变其大小。但实现这两种动的过程有很多共性：首先 实现它们的第一步就是选中图元，即计算当前点到最近 图元的距离，如果距离在允许范围内，则该图元被选中； 其次，判断当前点指向图元的顶点还是本身，如果是顶 点，则是任意拖动，否则是移动；最后，清除原来图元，更 新相关坐标，在目标位置重绘图元。下面以直线的移动 与任意拖动为例，其流程图如图３所示。 ４配电网数据库 数据库作为系统设计和功能分析的基层，是系统 信息存储的唯一工具，其设计的优劣直接影响着系统 的运行效率。鉴于系统存储的信息数据量庞大，对数 据的增加、查询、修改等操作频繁，以及系统数据信息 的网络共享性实现问题，本系统采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ ２０００作为底层数据库管理系统。系统信息包括 线路信息和设备信息，其中设备信息包括基本属性和 设备属性，线路信息和设备信息通过唯一编码建立线 路信息和设备信息的关联关系，实现同一条线路上的 所有设备具有相同的线路信息。 ４．１图元属性数据结构 配电网络中的每一类图元都对应有一系列的属 性，系统数据库中以图元属性表的形式存在。图元的 信息包括图形属性和设备属性两种属性，图形属性：包 括起点坐标、终点坐标、线的颜色等；设备属性：包括型 号、容量、生产厂家等。而且本系统包括的图元种类很 多，如果以设备为单位进行属性表单设计，显然较繁 锁；同时会产生搜索一个信息打开很多个表的问题，严 重影响系统的运行效率 为了尽量减少搜索一个信息 打开表的数量，而且考虑到这些图元大部分属性都相 ２８ 系统建设Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ２００８年第１２期 图３ 直线移动与拖动实现流程图 同，只是个别图元具有的设备属性，有的图元不具有而 已，因此，本系统采用先将部分图元适当归类后，再把 属于这类的各种图元属性的并集作为这类图元的图元 属性，并用图元类别属性识别不同设备。这样不仅可 以提高对表操作的速度，而且实现了图形属性与设备 属性的一体化。此外，配电网运行图中同一条线路中 的设备具有相同的线路属性，因此线路属性作为一个 表。图元属性表结构见表１。 ４．２系统数据库设计 系统的安全性要求系统具有用户的权限管理 能力，这就意味着系统数据库中存在一张用户信息 表。用户信息表中记录了用户名、密码和操作权限 等用户信息。系统中的操作管理包括：设备管理、 操作设备以及相关停电信息的记录。通过操作设 备，达到设备信息管理与模拟运行的动态效果。在 操作设备过程中，要自动记录操作日志、停电变压 器信息和停电记录事件等。操作日志表中记录了 操作员编码、操作设备和操作时间等信息；停电变 压器表包括变压器内部编号、容量、停电时间等信 息；停电记录表包括停电设备的内部编号、停电起 始时间和停电终止时间等信息。系统的主要表单 设计如下图４所示。 ２００８年第１２期 计算机系统应用 表１ 图元属性表结构 表名 字 段 ６总体效果实现 综合以上开发技术和实现方法，以某地区配电 普通开关 文件名，图元类别，图元索引，起点横坐标，起点纵坐标，终点横坐 丝具开关 标，终点纵坐标，参考点横坐标，参考点纵坐标，线颜色１，线颜色 联络开关 ２，主分支标识，线路编号，内部编号，线路编号１，内部编号１，状 态，型号，容量，生产厂家，出厂日期，出厂序号，安装日期 文件名，图元类别，图元索引，起点横坐标．起点纵坐标，终点横坐 公用变压器 标，终点纵坐标，参考点横坐标，参考点纵坐标，线颜色１，状态， 专用变压器 线路编号，内部编号，用户编号，型号，容量，生产厂家，出厂日 期，出厂序号，安装日期，地理位置，台数 普通导线 文件名，图元类别，图元索引，起点横坐标，起点纵坐标，终点横坐 网络为例，实现了其运行图的绘制，如图５所示。由 于设备属性和图形封装在一起，因此，图形绘制完 成的过程也伴随属性设置完成。运行图中采用不同 颜色表示不同带电状态，灰色显示不带电的设备。 当操作某个开关由闭合到断开后，开关及其后续受 电缆 标，终点纵坐标，参考点横坐标，参考点纵坐标，线颜色１，状态， 埋地电缆 线路编号，内部编号，导线长度，型号，容量，生产厂家，出厂日 分支电缆 期，出厂序号 影响的线路中的所有设备将由当前运行颜色动态着 节点 文件名．图元类别，图元索引，起点横坐标．起点纵坐标，终点横坐 色为灰色，同时记录或修改停电设备的相关信息。由 开闭所 标，终点纵坐标，参考点横坐标，参考点纵坐标，线颜色１，状态， 变电站 线路编号，内部编号 于运行图中设备是含有运行参数的图形，可随时进 线路表 线路名称，线路编号，电压等级，地区特征，线路性质，状态，投运 行设备统计与可靠性分析计算，并将其结果可视化。 日期，退出日期 此外，本系统具有界面友好、结构清晰、与用户交互 操作开关ｌ ｌ操作日志 过程简单方便的特点，符合实际操作人员需求，操作 内部编号ｌ ｌ操作员编码 用户信息 方便、快捷。 线路属性ｌ ｌ 图元 号 辫 用户编号 用户名称 线路编号ｆ ｌ起点横坐标 密码 线路名称Ｉ线路颜色｝ Ｉ线路编号 操作权限 电压等级ｌ ——叫内部编号 ｌ 状态 操作变压器ｌ ｌｌ ｌ停电记录 内部编号 内部编号 线路编号 起始时间 状态 终止时间 图４ 系统数据库结构示意图 ５配电网图形与数据库的连接 配电网图形与存储数据信息的数据库的连接是实 现图形与数据信息一体化的最关键技术。本系统拥有 图５ 某地区配电网网络运行图 完整的软件访问与图形对象相连接的数据库表和记 录，当与外部数据库进行操作时，通过ＡＤＯ来编写操 ７结语 作数据库的程序，很容易实现数据库的链接和调用。 利用ＯＯＰ技术、重技术以及数据库技术开发的配 ＡＤＯ是一种新的数据访问技术，易于使用并独立于编 电网图形化信息管理系统，不仅人机界面友好、能够准 程语言，无论采用何种数据库，只要是ＡＤＯ支持的，则 确描述实际复杂的配电网拓扑结构，而且将网络中设 在应用程序中只需操作ＡＤＯ数据对象，对用户而言， 备图形外观属性、物理属性与图形操作方法封装在一 被调对象完全是透明的。因此，本文通过图形位置属 起，达到了图形、属性与操作方法的一体化效果，提高 性和唯一的内部编号，实现了配电网络中每个设备与 了系统程序的扩充性和重用性。本文基于ＯＯＰ技术 数据库中相关信息的双重一一对应关系，达到了配电 开发的图形化信息管理系统是一功能完善、使用方便 网图形与数据库无缝连接的目的。图形的位置属性在 的系统，在制定配电网检修计划或者电网规划可靠性 绘制过程中自动入库保存，每个设备的内部编号通过 评估方面，具有更大的拓展空间和良好的实用前景。 交互的设备属性框记录到数据库中。 （下转第１７０页） Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ系统建设２９ 计算机系统应用 ２００８年第１２期 （上接第２９页） 参考文献 ６ Ｄａｓ Ｄ，Ｎａｇｉ ＨＳ，Ｋｏｔｈａｒｉ ＤＰ．Ｎｏｖｅｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓｏｌｖｉｎｇ ｒａｄｉａｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ １ ＪｏｈｎｓｏｎｂａｕｇｈＲ，ＫａｌｉｎＭ．面向对象程序设计．北京： 机械工业出版社．２００３：６０—１２０． ａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ＩＥＥ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ，１９９４，１４１（４）：２９１ —２９８． ２朱振华．配电网管理系统的特点与设计要求．电力 ｔｏｓｉＡＢ，ＰｉｌｌａｙＰ，ＫｈａｎＭ．Ａ．Ａｎ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｒｕｒａｌ ７ Ｓｅｂｉ系统装备，２００３（３）：７４—７６． ３苏金明．用Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ开发交互式ＣＡＤ系统．北 京：电子工业出版社，２００３：５２—８８． ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｓｕｂ—Ｓａｈａｒａｎ Ａｆｒｉｃａ． Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００６（４７）：１ １０１ —１１１２； ４谢惠藩，张绕，钟庆，郭力．可视化配电网管理系统 ８ ＮａｈｍａｎＪ，ＰｅｒｉｃＤ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｏｓｔ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｍｅｄｉｕｍ ｖｏｔａｇｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｗｅｒ ａｎｄ Ｅｎｅｒ・ 的编程实现．中国电力，２００６，３９（８）：７２—７６． ５林济铿，覃岭，罗萍萍．基于Ｖｉｓｕａｌ Ｇｒａｐｈ的电力系统图 形开发．电力系统自动化，２ＯＯ５，２９（１５）：７３—７６． ｙ Ｓｙｓｇｔｅｍｓ，１９９８，２０（１）：７—１６． １７０专论・综述ＳｐｅｃｉａｌＩｓｓｕｅ