引言 隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，繼電保護(hù)日常管理工作也日益復(fù)雜。對于地區(qū)供電公司，其所轄電網(wǎng)從110 kV直到10 kV，跨越多電壓等級。本文提出的結(jié)合Web的多電壓等級繼電保護(hù)整定及信息管理系統(tǒng)能針對多電壓等級電網(wǎng)進(jìn)行整定和配合，實現(xiàn)多電壓等級電網(wǎng)的保護(hù)整定。另外，隨著電力系統(tǒng)內(nèi)Internet/Intranet技術(shù)的普遍應(yīng)用，越來越多的應(yīng)用朝著Web的方向發(fā)展。本系統(tǒng)結(jié)合Web技術(shù)實現(xiàn)了參數(shù)和定值信息的網(wǎng)絡(luò)化管理，提高了管理工作的效率。 　　 1系統(tǒng)總體設(shè)計 結(jié)合Web的多電壓等級電網(wǎng)繼電保護(hù)整定及信息管理系統(tǒng)是面向地區(qū)供電公司的比較完整的應(yīng)用系統(tǒng)。它采用瀏覽器/服務(wù)器模式（B/S）。整套系統(tǒng)安裝在服務(wù)器上，由管理員在服務(wù)器上使用系統(tǒng)的各項功能，網(wǎng)絡(luò)用戶通過Web服務(wù)器查詢數(shù)據(jù)庫中的參數(shù)和定值信息。 系統(tǒng)開發(fā)采用了構(gòu)件集成的設(shè)計模式，以前臺的圖形界面和后臺的數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，按構(gòu)件掛接方式連接各項功能構(gòu)件。管理員通過圖形界面來觸發(fā)實現(xiàn)所有功能，各功能構(gòu)件通過數(shù)據(jù)庫構(gòu)件對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行讀取和存儲操作；網(wǎng)絡(luò)用戶通過Web服務(wù)器構(gòu)件和數(shù)據(jù)庫構(gòu)件對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行有限制的讀取操作。這種方式方便了用戶對系統(tǒng)各項功能的使用，同時也保證了數(shù)據(jù)的安全性和準(zhǔn)確性。既便于開發(fā)者對系統(tǒng)功能的進(jìn)一步改進(jìn)，也易于對各構(gòu)件的調(diào)試和統(tǒng)一管理。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。 主要分如下幾部分： 1） 圖形界面構(gòu)件。該構(gòu)件是系統(tǒng)和用戶交互的界面，是一個面向?qū)ο蟮碾娋W(wǎng)繪圖工具，提供了各種圖元的繪制、剪切、粘貼、拷貝、移動、旋轉(zhuǎn)、縮放、變色、鷹眼等功能，使用戶能方便快捷地繪制出清晰美觀、布局合理、拓?fù)浞治稣_的網(wǎng)圖，支持全屏幕動態(tài)縮放、屏幕漫游等功能。 2） 參數(shù)管理構(gòu)件。用來讀取和存儲網(wǎng)圖中圖元信息、元件參數(shù)、定值信息等各種參數(shù)數(shù)據(jù)。并可以完成設(shè)備和參數(shù)信息的錄入和輸出，提供瀏覽、查找、打印和分類檢索等功能。 3） 短路電流計算構(gòu)件。此構(gòu)件可以模擬設(shè)置各種可能的故障類型和故障點，進(jìn)行短路電流計算。能夠計算電網(wǎng)各處大方式、小方式和停檢方式下的三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路時的短路電流值。并能對計算結(jié)果進(jìn)行存儲和以表格形式顯示、打印。 4） 整定計算構(gòu)件。該構(gòu)件根據(jù)所計算的短路電流和保護(hù)配置依據(jù)相應(yīng)的整定原則進(jìn)行開關(guān)和元件的定值的整定計算，并根據(jù)用戶選擇對定值進(jìn)行保存和修改。該構(gòu)件中采用自適應(yīng)整定的方法，在保護(hù)的整定原則上，系統(tǒng)首先通過網(wǎng)圖分析得出的各條線路的運行狀態(tài)，再依據(jù)相應(yīng)的保護(hù)整定原則向用戶推薦，使系統(tǒng)初步智能化；在保護(hù)的校驗上，系統(tǒng)在保護(hù)整定完成后可以根據(jù)用戶設(shè)置的其他運行方式和檢修運行方式對已有的保護(hù)定值進(jìn)行校驗計算，并根據(jù)校驗出的靈敏度征求用戶意見，進(jìn)行重新整定或維持原有定值。 5） 通知單構(gòu)件。使用此構(gòu)件可以進(jìn)行開關(guān)和元件的繼電保護(hù)配置和整定值管理，將相應(yīng)參數(shù)存放在通知單數(shù)據(jù)庫中，同時可用整定計算書的自動生成和靈活的通知單管理構(gòu)件來完成最終的審核和執(zhí)行過程。 6） 多級電網(wǎng)管理構(gòu)件。針對地方供電公司多級電網(wǎng)的情況，將整個電網(wǎng)分割成相互聯(lián)系的多級網(wǎng)圖。該構(gòu)件負(fù)責(zé)處理多級網(wǎng)圖的相互關(guān)系。實現(xiàn)多級電網(wǎng)間的短路計算及保護(hù)的定值和時間的配合等功能。 7） Web信息管理構(gòu)件。該構(gòu)件是Web信息發(fā)布和網(wǎng)上用戶的后臺管理程序。管理員通過該構(gòu)件控制Web上發(fā)布的數(shù)據(jù)信息的種類和內(nèi)容，添加、刪除網(wǎng)絡(luò)用戶的帳戶，設(shè)置用戶的訪問權(quán)限等。 8） Web服務(wù)器構(gòu)件。該構(gòu)件是服務(wù)器數(shù)據(jù)庫與網(wǎng)絡(luò)用戶的接口。為網(wǎng)絡(luò)用戶提供用戶登陸、退出及參數(shù)和定值的瀏覽、查詢和分類檢索功能。 9） 數(shù)據(jù)庫構(gòu)件。這是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)，保存了系統(tǒng)所用的所有參數(shù)和定值。它的ODBC接口為系統(tǒng)提供參數(shù)和定值的讀取和存儲服務(wù)；ADO接口連接Web服務(wù)器構(gòu)件，為其提供數(shù)據(jù)庫的查詢服務(wù)。 　　 2系統(tǒng)開發(fā)及特點 系統(tǒng)開發(fā)自始至終都采用軟件工程的方法規(guī)范開發(fā)中的需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼及測試等過程。使得整個系統(tǒng)功能完整、結(jié)構(gòu)清晰、構(gòu)件獨立，提高了程序質(zhì)量和開發(fā)效率。在需求分析和總體設(shè)計階段采用面向?qū)ο蟮姆治龇椒ǎ∣OA），利用標(biāo)準(zhǔn)建模語言UML構(gòu)建系統(tǒng)模型。系統(tǒng)開發(fā)過程采用構(gòu)件集成方式，提高了代碼的可維護(hù)性和復(fù)用性。 代碼編制過程中采用面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)技術(shù)（OOP），使用Microsoft Visual C++ 6.0作為編程工具，程序可以適用于Windows9X/2000/XP操作平臺。程序編制中廣泛采用了動態(tài)內(nèi)存分配及回收技術(shù)和異常處理機(jī)制及多線程技術(shù)等編程方法，使本系統(tǒng)具有良好的兼容性、高可靠性、較強(qiáng)的靈活性等優(yōu)點。同時，由于采用構(gòu)件集成的設(shè)計方式，各功能構(gòu)件內(nèi)部數(shù)據(jù)和操作具有很高的內(nèi)聚性，各功能構(gòu)件之間具有低耦合性，數(shù)據(jù)交換通過構(gòu)件的接口進(jìn)行。程序的構(gòu)件化使整個系統(tǒng)具有較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，可以根據(jù)用戶需要增加或減少功能構(gòu)件，以滿足用戶的不同需要。 系統(tǒng)以圖形界面作為前臺，它是用戶與系統(tǒng)之間交互的接口。在圖形界面中，可以完成系統(tǒng)的各項功能。圖形界面構(gòu)件中的元件庫定義了多種電氣元件，可以使用戶非常方便地繪制出清晰、美觀、準(zhǔn)確的電網(wǎng)圖。在每個元件繪制后，會有彈出式對話框讓用戶輸入元件的相關(guān)參數(shù)，將網(wǎng)圖繪制與參數(shù)輸入有機(jī)地結(jié)合起來。同時為用戶提供了元件自動定位、參數(shù)修改、網(wǎng)圖的縮放、鷹眼導(dǎo)航等功能，方便用戶的使用。圖形界面中大量采用人性化的設(shè)計，用戶既可以單擊相應(yīng)菜單項，也可以直接點擊網(wǎng)圖中的元件來進(jìn)行設(shè)備參數(shù)的查詢、修改和設(shè)備的刪除，完成短路電流計算，進(jìn)行開關(guān)或元件的繼電保護(hù)整定及定值管理等各項工作?？紤]到用戶使用的實際問題，在界面的設(shè)計中還加入了錯誤的預(yù)防和處理機(jī)制，提高了系統(tǒng)的糾錯容錯能力，以及大量的說明和提示信息，較好地避免了用戶的誤操作，大大增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在一些相對復(fù)雜的操作中還設(shè)計了向?qū)ы撘I(lǐng)用戶完成操作。界面中同時提供了良好的幫助功能，能實時地解決用戶使用中的疑問，使軟件易學(xué)易用。 后臺數(shù)據(jù)庫構(gòu)件是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心。數(shù)據(jù)庫構(gòu)件有兩個接口為系統(tǒng)服務(wù)，一個是標(biāo)準(zhǔn)的ODBC 接口，它是主程序與數(shù)據(jù)庫之間的接口；另一個是ADO接口，它是Web構(gòu)件與數(shù)據(jù)庫的接口。這兩種數(shù)據(jù)庫接口都是目前常用的通用數(shù)據(jù)庫接口，這使得整個系統(tǒng)可以方便地移植于不同的數(shù)據(jù)庫上，同時整個系統(tǒng)還可以較容易地升級，應(yīng)用SQL、ORACLE 等大型數(shù)據(jù)庫，以適應(yīng)不同應(yīng)用的需要。本系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫是電網(wǎng)各種相關(guān)參數(shù)及定值的綜合，不僅反映數(shù)據(jù)本身的內(nèi)容，而且反映數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。數(shù)據(jù)庫采用關(guān)系型結(jié)構(gòu)，在設(shè)計中應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫的設(shè)計范式進(jìn)行規(guī)范化，維護(hù)數(shù)據(jù)的完整性和一致性，減少數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的冗余。數(shù)據(jù)庫中的表主要分為三大類：圖元信息表、元件參數(shù)表、繼電保護(hù)配置及定值表。在數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)中還采用了多種技術(shù)提高數(shù)據(jù)庫的安全性、數(shù)據(jù)的完整性和查詢速度，如對表設(shè)立索引、關(guān)鍵字；定義表之間相關(guān)字段的關(guān)系；對數(shù)據(jù)庫存取進(jìn)行并發(fā)控制、安全性檢查、破壞完整性的約束等。總之,該數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)良好、安全可靠、效率較高，完全滿足系統(tǒng)的需要。 各功能構(gòu)件是整個系統(tǒng)的主體。系統(tǒng)各種功能的實現(xiàn)均以數(shù)據(jù)庫作為其數(shù)據(jù)源頭，依托于圖形界面來完成。通過圖形界面調(diào)用各功能構(gòu)件，從數(shù)據(jù)庫構(gòu)件獲得所需數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶要求完成相應(yīng)操作，再將結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫中。各功能構(gòu)件之間相互獨立，所需交換的數(shù)據(jù)主要依靠數(shù)據(jù)庫進(jìn)行。這種獨立結(jié)構(gòu)更加有利于系統(tǒng)的修改和擴(kuò)充。 　　 3多級電網(wǎng)管理功能的實現(xiàn) 對于地區(qū)電力公司，其所轄電網(wǎng)的電壓等級一般是從110 kV一直延伸到10 kV，跨越多個電壓等級。其保護(hù)整定任務(wù)也涵蓋了這些電壓等級下的開關(guān)及設(shè)備。而目前的整定系統(tǒng)多是針對某一固定電壓等級電網(wǎng)設(shè)計的，適用性較差。本系統(tǒng)為了解決這個問題開發(fā)了多級電網(wǎng)的管理功能。 該功能構(gòu)件將原本獨立的各電壓等級電網(wǎng)圖關(guān)聯(lián)起來，形成一個完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。該構(gòu)件的功能由三部分構(gòu)成。第一,網(wǎng)圖關(guān)聯(lián)設(shè)置；第二,短路電流計算中的網(wǎng)圖關(guān)聯(lián)操作；第三,保護(hù)整定中的網(wǎng)圖關(guān)聯(lián)操作。網(wǎng)圖關(guān)聯(lián)設(shè)置主要是供用戶設(shè)置不同網(wǎng)圖對應(yīng)母線的關(guān)聯(lián)關(guān)系。對于多電壓等級的電網(wǎng)可以將電網(wǎng)按電壓等級劃分為規(guī)模較小的幾個電網(wǎng)。其中最重要的是主網(wǎng)架，它一般是電壓等級最高的電網(wǎng)。它是整個電網(wǎng)的核心，聯(lián)系著低電壓等級電網(wǎng)。在進(jìn)行網(wǎng)圖關(guān)聯(lián)設(shè)置前，首先根據(jù)電網(wǎng)的主網(wǎng)架繪制出主網(wǎng)圖，并將低電壓等級電網(wǎng)的主母線繪制在該主網(wǎng)圖中。低電壓等級電網(wǎng)的主母線往往是主網(wǎng)架中變壓器的中、低壓母線。然后，再繪制電壓等級低一級的網(wǎng)圖，即子網(wǎng)圖。網(wǎng)圖繪制完成后，通過調(diào)用多級電網(wǎng)管理構(gòu)件的設(shè)置關(guān)聯(lián)功能選擇不同網(wǎng)圖中的母線進(jìn)行對應(yīng)的關(guān)聯(lián)設(shè)置。短路電流計算中的網(wǎng)圖關(guān)聯(lián)操作是在短路電流計算時將不同網(wǎng)圖進(jìn)行等值關(guān)聯(lián)的過程。在短路電流計算時，程序先根據(jù)用戶預(yù)先設(shè)置的關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行網(wǎng)圖的深度遍歷計算出關(guān)聯(lián)母線上的等值阻抗，再回溯到上級的網(wǎng)圖中并修改對應(yīng)母線上的等值阻抗，通過遍歷計算出所有關(guān)聯(lián)母線上對應(yīng)的等值阻抗，然后再進(jìn)行當(dāng)前網(wǎng)圖的短路電流計算。這樣使得在不同網(wǎng)圖中的短路電流計算都考慮了全網(wǎng)的運行情況，使結(jié)果更加準(zhǔn)確。由于采用了遍歷、回溯的方法，使得支持多級電網(wǎng)沒有層數(shù)上的限制。保護(hù)整定中的網(wǎng)圖關(guān)聯(lián)操作是在保護(hù)整定中將保護(hù)定值和時間進(jìn)行關(guān)聯(lián)的過程。在開關(guān)和元件保護(hù)整定的時候，如果用戶選擇的保護(hù)所配合的開關(guān)或元件超出了本網(wǎng)圖的范圍，該構(gòu)件會自適應(yīng)地跟據(jù)用戶設(shè)定的關(guān)聯(lián)關(guān)系在相關(guān)網(wǎng)圖中進(jìn)行搜索，找到要配合的開關(guān)或元件提取其定值以供當(dāng)前網(wǎng)圖中保護(hù)的定值計算和時間計算，從而使整個電網(wǎng)的保護(hù)定值和時間相互配合。 多級電網(wǎng)網(wǎng)圖間的關(guān)聯(lián)關(guān)系由構(gòu)件保存在數(shù)據(jù)庫中，用戶可以很方便地進(jìn)行查詢、添加、修改和刪除，而無須更改網(wǎng)圖的內(nèi)容，安全方便。 　　 4Web功能的實現(xiàn) 目前電力系統(tǒng)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建日益成熟，更多的應(yīng)用將逐漸轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)。為了滿足網(wǎng)絡(luò)用戶的需求，本系統(tǒng)開發(fā)了網(wǎng)絡(luò)功能?？紤]到網(wǎng)絡(luò)用戶使用本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)功能的主要目的是數(shù)據(jù)查詢等簡單功能，因此系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器（B/S）模式。B/S模式不需開發(fā)客戶端軟件，易于管理和維護(hù)，開發(fā)效率高，開發(fā)周期短，系統(tǒng)與平臺無關(guān)，特別適合以查詢信息為主的信息管理系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)用戶通過Web瀏覽器訪問服務(wù)器，進(jìn)行查詢等操作，這些服務(wù)請求通過數(shù)據(jù)包傳遞到服務(wù)器端，被ASP組件所捕獲、解釋并執(zhí)行相應(yīng)的腳本程序，通過ADO對象訪問數(shù)據(jù)庫，并返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)同樣以數(shù)據(jù)包的形式傳回網(wǎng)絡(luò)用戶的瀏覽器上顯示出來。為了處理服務(wù)器端特定腳本命令的程序，需要一臺安裝了腳本引擎（Scripting Engine）的服務(wù)器，如：運行于NT或Win2000上的IIS（Internet Information Server）或Win98上的PWS（Personal Web Server）。 本系統(tǒng)作為保護(hù)部門的服務(wù)系統(tǒng)，應(yīng)安裝運行在供電公司局域網(wǎng)內(nèi)的保護(hù)部門的服務(wù)器上，向整個電力局提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。Internet用戶也可以在登陸電力局專用網(wǎng)絡(luò)后通過瀏覽器訪問本系統(tǒng)的網(wǎng)頁。 本系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能主要由Web信息管理構(gòu)件、Web服務(wù)器構(gòu)件和數(shù)據(jù)庫構(gòu)件三個部分共同實現(xiàn)。Web信息管理構(gòu)件是Web服務(wù)的管理后臺，管理員通過該構(gòu)件可以添加和刪除網(wǎng)絡(luò)用戶的帳戶、設(shè)置用戶的查詢權(quán)限、設(shè)置通過Web可訪問的設(shè)備參數(shù)及設(shè)備保護(hù)配置及定值、設(shè)置可供下載的保護(hù)整定通知單等。這些設(shè)置都由該構(gòu)件保存在數(shù)據(jù)庫中。數(shù)據(jù)庫構(gòu)件是Web服務(wù)的核心，為Web服務(wù)提供數(shù)據(jù)支持。它對Web服務(wù)器構(gòu)件的數(shù)據(jù)請求進(jìn)行處理和回復(fù)。Web服務(wù)構(gòu)件是整個Web服務(wù)的主體，網(wǎng)絡(luò)用戶通過它來訪問后臺數(shù)據(jù)庫獲得所需的信息。它提供的服務(wù)有：① 網(wǎng)絡(luò)用戶的安全管理，包括用戶的身份驗證，用戶的權(quán)限控制，防止非相關(guān)人員獲得信息；② 電網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖的查看，線路及電氣設(shè)備參數(shù)的分類瀏覽和查詢，方便用戶了解運行設(shè)備的配置；③ 電網(wǎng)圖中各點多種故障情況下短路電流及各支路電流列表的查看，使用戶對電網(wǎng)運行方式有直接的了解；④ 電網(wǎng)圖中各開關(guān)及元件的保護(hù)配置信息和保護(hù)定值的瀏覽。用戶可以在瀏覽器上選擇設(shè)備來顯示該設(shè)備的保護(hù)配置情況和定值參數(shù)；⑤ 保護(hù)整定定值單和整定計算書的檢索、瀏覽、下載等功能。用戶可以按照保護(hù)類型、被保護(hù)設(shè)備等條件進(jìn)行查詢等操作。 5結(jié)論 本文介紹了結(jié)合Web的多電壓等級電網(wǎng)繼電保護(hù)整定和信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能完善、操作簡單、直觀高效，既能夠滿足電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作的需要，也可作為現(xiàn)代電力系統(tǒng)繼電保護(hù)綜合管理的一部分。該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于上海及浙江電網(wǎng)下屬的有關(guān)供電公司，取得了良好的應(yīng)用效果。