基于图形平台的变电管理系统研究
北极星电力网技术频道
作者:3
2007/12/21 15:03:47
(华南理工大学电力学院,广州510641)
摘 要:针对变电管理工作的不足，提出了一种基于面向对象技术来实现变电管理的有效方法。该方法根据变电管理的相关特点，从设备台账数据出发，以设备图纸构成图形平台，实现图形化的台账管理、缺陷管理、工作票管理及继电保护动作逻辑仿真，从根本上实现了变电管理中的数据一体化，从而有效地改善了变电管理工作。
关键词:面向对象;设备台账;继电保护;动作仿真ResearchonTransformerSubstationManagementSystemBasedonGraphicPlatformLIUDezhi,CAIZexiang,XUZhihua(CollegeofElectricPower,SouthChinaUniversityofTechnology,
Guangzhou510641,China) Abstract:Atransformersubstationmanagementmethodbasedonobjectorientedtechniqueisintroducedforovercomingtheshortageofthemanagement.Consideringthecharacteristicofthemanagement,basedontheequipmentparameterdataandthegraphicplatformmadebyblueprint,Themethodrealizesthegraphicalequipmentmanagementandrelayingprotectionsimulationandthenintegratesthedataofthemanagement,therefore,improvesthejobefficiently.
Keywords:objectoriented;equipmentrecord;relayingprotection;simulationofrelayprotection
1前言
变电管理涉及电力系统各变电站的设备管理、图纸管理、设备缺陷管理以及相关各工作的票单管理，并包括技术人员的培训工作，是电力系统生产运行中的重要工作。随着电力系统规模的不断扩大，投入的设备也越来越多，特别是继电保护及安全自动装置等二次设备的数量在日益增加，因此，有效地管理设备是电力企业的迫切工作。因为设备管理是变电管理的基础，也就需要更为有效的变电管理手段。数据化、网络化、图形化是变电管理发展的趋势，能极大提高变电管理的效率。为实现该目标，笔者提出的系统采取面向对象的方式实现，以设备台账数据作为变电管理的基础以实现数据的一体化，并以图纸构成系统的图形平台。2目前变电管理存在的问题
目前的变电管理方式主要存在以下一些不足：
1)设备管理不完善
一部分电力企业变电管理依然沿用手工或是电子文档记录方式处理设备台账，该方式费时、低效、无法实现智能查询，已不符合我国电力工业发展要求。另外部分电力企业建立了专门设备管理系统来管理一次设备，但这些系统通常忽略继保装置等二次设备，从而造成设备管理的不完善。鉴于二次设备在电力系统中越来越重要的地位，有些单位建立了二次设备台账系统，但往往独立于一次设备管理，不能如实地反映一次设备与二次设备的内在联系，缺乏层次，查询困难。因此，更无法实现一二次设备的统一管理。
2)设备台账录入不规范
部分台账管理系统并未对设备的基本属性建立相应的设备属性的数据库表格并进行规范化处理。因此，用户可以随意地添加二次设备的属性导致设备台账数据混乱，而难以分类或进行智能查询，同时也难以实现变电管理的一体化实现。
3)设备台账管理与其他变电管理脱离
设备台账是其他变电管理如缺陷管理、定检管理的基础，但目前的台账系统一般只用作记录设备而与其他变电管理脱离，往往造成数据割裂，于是也难以实现变电管理系统有效整合。
由此可见，目前变电管理存在的问题主要在于设备台账管理。建立健全的设备管理机制，并以此为基础构建变电管理系统，是提高效率、改善变电工作的关键。通过面向对象的技术，可实现基于设备台账的具有图形化平台的变电管理系统。3变电管理系统数据结构分析
本文介绍的变电管理系统包括设备台账系统、票单管理、缺陷管理、定检管理、继保动作逻辑仿真以及基于网络的流程控制和消息公布系统，整个系统基于关系型的数据库构建，并以设备台账数据作为基础。
3.1设备台账的结构分析
针对目前设备台账管理的不足，为保证设备台账的完整性并体现一二次设备的区别，设备台账系统采用一二次设备数据分开并通过外键关联的模式，并通过对标准的设备属性表实现设备台账管理的规范化录入。
一次设备与二次设备的参数属性构成相差甚大，不宜把两者相同对待，而二次设备往往对应具体的一次设备，两者关系密切，必须在设备管理中反映出来，以方便二次设备的检索，并为台账管理与其它变电管理结合提供便利。通过把一次设备的编号主键作为二次设备的外键以实现一二次设备的关联。
为了保证台账录入的规范性，设备台账系统引入了设备参数表来记录设备的基本参数，并对该基本属性（如电压等级、设备类型和设备型号等）进行编码维护。因为设备台账的规范录入依赖于规范化的设备属性及参数，不规范的设备台账录入将会大大降低数据库数据的可操作性，影响对数据查询的准确性。因此，设备台账的基本属性的独立维护能提高设备查询与输入的效率并尽可能保证设备属性不出错。其中第一层为设备属性名称，这样可以使用户可以根据实际需要将某种属性加入到设备台账的编码规范而无需更改表的数据结构中，方便了以后系统升级维护的需要。属性表中也反映了设备属性的从属关系，如设备型号从属于设备类型和生产厂家，设备版本号则对应于特定的设备型号，这种属性的关联可尽量减少台账输入出错，提高系统的整体查询效率。
3.2设备台账为基础的变电管理系统结构
变电管理主要管理变电站运行，而电气设备是变电站运行的关键。因此，以设备台账为基础，可把变电管理系统的各功能模块联为一体，为缺陷管理、操作票、继保仿真提供设备参数的支持，实现系统的有机统一。同时为了改善管理效率，系统支持由操作票、定检计划、缺陷记录、开工作票、工作通知单，实现网上在线票单签发，因此，操作票、定检、缺陷管理系统直接与网络票单流程相连。变电管理系统结构如图1所示。
4面向对象的图形平台
电力企业中常见的台账管理系统以及其他变电管理一般采取文本维护方式，缺乏图形界面，可视化程度低，往往无法满足管理人员的需要。电气图纸（包括一次二次图纸）能很好地反映设备的电气连接，也能显示大多数的设备，从而能方便地实现图形化的设备管理、缺陷、定检管理、操作票签发以及实现图形化的继保动作逻辑仿真，因此采用图形界面有利于变电管理的简化。于是本文提出通过图纸作为图形平台访问设备台账，并以此为基础进行票单管理、定检缺陷管理以及继电保护动作仿真的图形化的变电管理平台。
4.1图纸信息提取的面向对象方式
图纸信息提取的目的是使图纸各图形元件对应实际的电气设备，以模拟对设备的各种操作或记录。在提取图纸信息时，以元件为单位，得到元件的类型、名称、编号、参数以及在图中的坐标信息。根据面向对象建模的思想，将每种类型的元件抽象为一个特定元件类的对象，以图形元件的信息作为该对象的属性。针对设备台账与逻辑仿真的需要，元件类派生出一次及二次元件类，其中元件类根据图形操作票的需要，又派生出开关元件类与非开关设备类（变压器、母线、CT和PT等），开关类派生出接地刀闸、刀闸及断路器类，分别对应不同的逻辑以满足对图形操作的需要。保护元件类反映保护交流或直流回路图中的模块（继电器线圈\模块或触点\开关等），它的关联元件属性为各元件对应的上级二次元件，逻辑关联元件反映继电器线圈起动对应动作的触点或压板（如继电器线圈\模块CST-141B_01_B001对应CST141B微机保护装置，CST141B_01_B001起动后关联触点CST141B_01_B023闭合，则逻辑关联元件中包含CST141B_01_B023的继电器起动），对触点来说，它还包括它的开合状态属性，对象的结构如图2所示。4.2图形化的变电管理方式
通过对图纸中图形元件的对象化后，对设备的管理就可转化为对图纸中具体图形元件的各种操作。各种操作可通过各对象类的成员函数实现。例如，通过单击开关元件或使用右键菜单，将可通过对象类的各成员函数，进行各种变电管理。在“设备管理”状态时，可修改设备台账的数据，或设定设备的定检计划、填写设备的缺陷记录，或者浏览该设备相关的设备或是该设备的所有信息。在“签发或浏览操作票”的状态下，可对开关元件进行开合操作，该操作调用开合的成员函数，修改元件的开合状态，同时生成操作票的操作步骤。在“继保仿真状态”下，可在各元件中设置各种故障，以及故障类型，以及在故障中设置拒动，实现故障的逻辑仿真。图形化平台贯穿了整个变电管理系统，操作简单明了，很大程度满足了用户的需要。5基于设备台账的变电生产管理
整个变电生产管理系统以设备台账管理为基础，并以此扩展到缺陷管理、定检管理、票单管理以及继保动作仿真系统。各子系统共享设备台账数据信息，并具有各自的特点。
5.1设备台账管理
设备台账是整个变电生产管理的数据基础，为其他子系统提供基本的信息。它包括一次设备台账及二次设备台账系统，二次台账以一次设备台账为基础分别并对应一具体的一次设备。一次设备可通过图形界面输入和编辑，或先由文本方式编辑，再与图形界面关联。二次设备一般缺乏图形支持，于是二次设备的编辑依赖于关联的一次设备，可通过主接线图或文本方式编辑并同时实现其与一次设备的关联。此外，设备台账管理中可维护设备基本参数表，并可通过设备基本参数或图形界面实现一次及二次设备的智能查询。
5.2定检及缺陷管理
定检管理完全依赖于设备台账数据，系统根据设备台账中的“上次定检时间”和“定检周期”，自动生成“计划定检时间”并自动形成当月、下月的定检计划以及过期未检的设备汇总，缺陷管理的缺陷表也是基于设备台账数据，并为保证查询效率具有一定的设备参数冗余。根据不同用户的权限可实现缺陷记录的上报、处理、执行和归档的工作流程，并可按要求形成设备缺陷的汇总表。对处理状态的缺陷单，可根据缺陷单新建工作通知单。设备的定检状态及缺陷状态均可通过图形平台反映并通知用户。
5.3票单管理
票单管理包括图形操作票及网络票单流程两部分。其中图形操作票以图形平台为基础，通过图上模拟操作生成操作票，并可生成操作票模板以供以后使用。操作票完成后通过继续填写可形成工作票并派出工作通知单，进入网络票单签发流程。该流程以网页形式发布，渗透到整个变电管理流程（如定检和缺陷）中，采用用户权限访问方式及特定用户专门负责的访问方式来控制流程访问，该方式责权分明，贴近于现实生产，有利于提高效率。
5.4继保动作仿真
继保动作逻辑仿真以具体的继电保护装置的回路图来实现的，它反映了各保护元件对象之间的关系。仿真时程序通过回路图的拓扑关系模拟各种故障时保护内部的动作情况并反映在装置的回路图中。用户可根据需要从图上设置故障的一次设备以及故障类型，设定二次回路中继电器线圈的开合状态，然后开始仿真。仿真时，程序从设备台账中找出该故障对应的保护，并根据保护的型号载入装置回路图以及该装置对应的保护元件对象的状态、属性及动作逻辑。
具体的步骤为：
1)先启动主保护（主保护起动元件），然后延时启动后备保护（后备保护起动元件），于是后备保护暂时闭锁，元件动作。
2)于是根据启动元件关联元件编号索引其对应元件模块，然后寻找该元件模块对应的触点，于是该触点根据初始开合状态打开或者闭合该触点。
3)根据逻辑关联关系寻找由于该触点开合状态改变所影响到的继电器线圈，然后转入步骤1)，如此反复寻找，直到保护出口。当保护没有动作，启动后备保护，转到步骤1)。
仿真结果以时序排序，通过目录树列出。目录树反映了动作的先后以及动作的元件（继电器和触点），点击目录树中的元件可查看该元件所在图纸，并查看其位置及属性参数。6结语
提出了一种基于面向对象技术构建的具有图形平台的变电管理方式，该方式以设备台账为数据基础，实现了系统数据共享，满足了变电工作管理的需要。基于该思路，为东莞供电分公司变电部开发了变电管理系统，并在实际运行中得到很高的评价，证明该方式是可行的。
来源：未知
