屈志堅(jiān)，李立帆

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圖庫(kù)一體生成的配電自動(dòng)化圖元實(shí)時(shí)編碼存顯技術(shù)

屈志堅(jiān)，李立帆

(華東交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，江西 南昌 330013)

針對(duì)配電自動(dòng)化圖形平臺(tái)中圖元及其配置庫(kù)間關(guān)聯(lián)的測(cè)量點(diǎn)多，不僅配置繁雜，而且圖形業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)難處理的問(wèn)題，提出了一種圖庫(kù)一體生成的圖元實(shí)時(shí)編碼及存顯方法。在開(kāi)源OpenSCADA監(jiān)控平臺(tái)基礎(chǔ)上，通過(guò)配電自動(dòng)化圖元結(jié)構(gòu)分析，給出典型變壓器圖元坐標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。以Base64對(duì)配電網(wǎng)圖元進(jìn)行編碼存儲(chǔ)，利用Java語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了配電網(wǎng)圖元的動(dòng)態(tài)操作的編碼處理過(guò)程。以北京東站10 kV配電網(wǎng)一個(gè)電氣接線監(jiān)控界面的生成為例，進(jìn)行圖庫(kù)一體生成的編碼存儲(chǔ)和顯示測(cè)試。結(jié)果表明：運(yùn)用圖庫(kù)一體的圖元編碼技術(shù)設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)圖形界面，可簡(jiǎn)化監(jiān)控圖形系統(tǒng)處理過(guò)程，降低系統(tǒng)維護(hù)難度，使圖元設(shè)計(jì)及其存儲(chǔ)一次完成，具有重要的工程實(shí)用價(jià)值。

配電自動(dòng)化；圖庫(kù)一體；坐標(biāo)系統(tǒng)；Base64編碼；監(jiān)控界面

0 引言

隨著智能電子設(shè)備向配電網(wǎng)的滲透，配電自動(dòng)化設(shè)備和系統(tǒng)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與支路數(shù)量劇增，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也更為復(fù)雜，使生成電力設(shè)備模型的圖元和數(shù)據(jù)庫(kù)的工作量也隨之大增。為此，具備圖庫(kù)一體的可視化生成模塊[1-2]，是配電主接線圖工程輔助生成的關(guān)鍵，可大幅降低圖形配置和監(jiān)控系統(tǒng)維護(hù)代價(jià)。配電圖庫(kù)一體的可視化，包含兩層含義，一是指電氣設(shè)備圖元和設(shè)備模型之間的映射，即可以透過(guò)設(shè)備圖元關(guān)聯(lián)到設(shè)備的實(shí)體模型，包括模型中的部分可視化的屬性，如變壓器型號(hào)、容量等。另一層含義是由設(shè)備圖元映射到數(shù)據(jù)庫(kù)中的設(shè)備元組的各數(shù)據(jù)項(xiàng)，由于配電自動(dòng)化中以圖形為中心的數(shù)據(jù)交換的瓶頸就是圖片文件太大，難以實(shí)時(shí)傳輸，如果能對(duì)圖元進(jìn)行編碼存儲(chǔ)，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)跨平臺(tái)傳輸，就能避免圖片的直傳，很好地解決傳輸過(guò)程中編碼轉(zhuǎn)換的問(wèn)題，有利于提高傳輸效率。因此，提出對(duì)配電自動(dòng)化圖元進(jìn)行編碼存顯處理，對(duì)工程應(yīng)用具有重要意義。

圖形界面是配電自動(dòng)化系統(tǒng)的人機(jī)接口，其輔助生成的易用性不僅影響工程開(kāi)發(fā)成本，更關(guān)系到實(shí)際應(yīng)用時(shí)對(duì)配電設(shè)備的監(jiān)控，以及后期高效地進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)[3]。電力監(jiān)控圖形界面主要有三類實(shí)現(xiàn)方法。第一類為采用DWG等或自定義圖形格式，利用圖形應(yīng)用程序接口對(duì)監(jiān)控畫面進(jìn)行圖形編程[4-10]。在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)監(jiān)控畫面圖的路徑，在每次數(shù)據(jù)變化時(shí)，調(diào)用重繪接口刷新界面圖，這類方法對(duì)實(shí)時(shí)應(yīng)用適應(yīng)性不好，容易閃屏。第二類為組態(tài)模式，如IFix、WinCC等，組態(tài)模式多提供跨石油、化工等領(lǐng)域的通用工具，但往往僅提供基本電力設(shè)備模型、或僅支持有限的少數(shù)幾個(gè)調(diào)度機(jī)節(jié)點(diǎn)，使深度擴(kuò)展和二次開(kāi)發(fā)受到限制[11-16]。第三類是為監(jiān)控畫面中的圖元建立配置庫(kù)，然后通過(guò)圖元的表示id與配置庫(kù)的id去一一對(duì)應(yīng)，通過(guò)龐大的配置庫(kù)將圖元與實(shí)時(shí)庫(kù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，且配置庫(kù)的一致性更新不易管理，如一個(gè)圖元id發(fā)生變化配置庫(kù)的id必須一起修改，但實(shí)際上，如果能找到一種方法，能將非結(jié)構(gòu)化的各類圖元映射為字符編碼，并將圖元編碼序列化存入數(shù)據(jù)庫(kù)中處理，在圖元顯示的時(shí)候就只需針對(duì)該圖元做反序列化處理，這樣不但操作簡(jiǎn)化，而且避免了從圖元id到配置庫(kù)的查詢遍歷過(guò)程。因此，將圖庫(kù)融合一體，考慮直接針對(duì)監(jiān)控界面圖元編碼，并將編碼數(shù)據(jù)流存入數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，目前尚少見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

配電網(wǎng)主接線的監(jiān)控畫面中的圖元繁多，但各圖元都有一個(gè)特點(diǎn)，即電力設(shè)備，如斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、變壓器、電壓互感器、電流互感器及電壓模擬量、電流模擬量等電力參數(shù)[17-19]，其圖元尺寸都不大，因此，電力監(jiān)控畫面中圖元的典型特點(diǎn)是圖元種類和量測(cè)點(diǎn)多，但圖元尺寸都較小。Base64是一種用于傳輸8位字節(jié)代碼的編碼，對(duì)小尺寸圖元編碼后得到的字符串代碼短，因此，若用Base64對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控中的每個(gè)圖元編碼為字符串，就可將字符串同步序列化到數(shù)據(jù)庫(kù)的記錄中，即在結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)記錄中直接存儲(chǔ)非結(jié)構(gòu)化圖元的編碼序列串，若實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化，則修改存儲(chǔ)的編碼串，并通過(guò)反序列化方法，將實(shí)時(shí)變化顯示在監(jiān)控主接線畫面中。

針對(duì)配電自動(dòng)化圖庫(kù)一體的圖形平臺(tái)輔助生成問(wèn)題，利用開(kāi)源OpenSCADA提供的line、arcs和bezier curve工具和組件庫(kù)，研究各類電力圖元的屬性和數(shù)據(jù)庫(kù)的圖元模塊化存儲(chǔ)法，利用Base64編碼技術(shù)對(duì)電力圖元序列化處理[20-22]，采用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行高效存儲(chǔ)，通過(guò)改變數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)，使圖元形態(tài)相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)圖庫(kù)一體生成。以一個(gè)北京東站鐵路配電調(diào)度電氣主接線的監(jiān)控畫面圖的一體生成為算例，驗(yàn)證了在圖庫(kù)一體生成基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)對(duì)圖元的編碼，為提高配電主接線圖的工程化輔助生成，降低圖形配置和監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)代價(jià)提供了一種新方法。

1 配電自動(dòng)化監(jiān)控界面及圖元結(jié)構(gòu)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)主要由配電主站、配電子站、配電終端和通信通道等部分組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)視和自動(dòng)控制。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖 1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

配電終端包括DTU、FTU和TTU等，用于柱上開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)、配電變壓器等設(shè)備信息采集和上傳、接收和執(zhí)行主站控制命令，實(shí)現(xiàn)配電設(shè)備的監(jiān)監(jiān)視和控制。由通信網(wǎng)絡(luò)采用光纖、電纜等介質(zhì)形式提供通道，包括現(xiàn)場(chǎng)終端設(shè)備與主站系統(tǒng)之間、子站系統(tǒng)與主站系統(tǒng)之間的通信。配電主站系統(tǒng)的一般處理方式為：先存儲(chǔ)終端設(shè)備采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后刷新至圖形化界面，對(duì)配電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視和控制、配電網(wǎng)絡(luò)分析等。因此，在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中，電氣主接線圖形界面是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控的人機(jī)接口。用圖形界面顯示配電網(wǎng)接線，包括配電站和配電線路的接線圖元、斷路器狀態(tài)圖元和模擬量圖元等實(shí)時(shí)信息，還需進(jìn)行告警顯示并記錄開(kāi)關(guān)變位告警、電壓越限告警和事故報(bào)警等。因此，圖元建模是配電自動(dòng)化圖形界面的基礎(chǔ)。

配電主接線中設(shè)備圖元的建模，需要配置復(fù)雜的業(yè)務(wù)屬性，如斷路器、變壓器、隔離開(kāi)關(guān)和熔斷器等圖元，需要設(shè)置id號(hào)、名稱、路徑和圖元線形顏色等屬性。監(jiān)控界面圖元結(jié)構(gòu)如圖2所示。

以圖2配電網(wǎng)中母線的兩路出線圖元結(jié)構(gòu)為例，各圖元具有不同的屬性和屬性值。其中斷路器、隔離開(kāi)關(guān)和熔斷器具有id號(hào)、名稱、存儲(chǔ)路徑、線形寬度、線形顏色、線形樣式和狀態(tài)等屬性；變壓器具有id號(hào)、名稱、存儲(chǔ)路徑、線形寬度、線形顏色、線形樣式等屬性；其他圖元根據(jù)所具備的電力特性具有相應(yīng)的屬性。電力圖元的屬性值因其在監(jiān)控界面中顯示不同配電自動(dòng)化設(shè)備的狀況而各有差異，如斷路器1具有id號(hào)為DL1，名稱為斷路器1，圖元路徑為電力圖元庫(kù)／斷路器1，線形寬度為1，線形顏色為黑色，線形樣式為實(shí)線，狀態(tài)為斷開(kāi)等屬性值；而1#變壓器具有id號(hào)為T1，名稱為1#變壓器，圖元路徑為電力圖元庫(kù)／1#變壓器，線形寬度為1，線形顏色為黑色，線形樣式為實(shí)線等屬性值。電力圖元的屬性值因設(shè)備狀態(tài)的改變而發(fā)生變化，當(dāng)操作隔離開(kāi)關(guān)1閉合時(shí)，監(jiān)控界面隔離開(kāi)關(guān)圖元會(huì)顯示閉合，此外，該圖元的狀態(tài)屬性值也會(huì)變成閉合。

圖2 配電自動(dòng)化圖形系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 圖元坐標(biāo)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)中的斷路器、變壓器、隔離開(kāi)關(guān)和熔斷器，它們的圖元用直線、弧線和貝塞爾曲線等或它們的組合。在坐標(biāo)系統(tǒng)中，直線、弧線和貝塞爾曲線的樣式是通過(guò)坐標(biāo)系中的點(diǎn)來(lái)控制。直線可以通過(guò)2個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行控制，弧線可以通過(guò)5個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行控制、貝塞爾曲線可以通過(guò)4個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行控制。

每新建一個(gè)圖元，都需要為這個(gè)圖元設(shè)置一個(gè)id號(hào)和一個(gè)名字，當(dāng)需要參與運(yùn)算處理時(shí)，都是以其id號(hào)代表這個(gè)圖元的參數(shù)來(lái)參與運(yùn)算，進(jìn)行圖元的變換。對(duì)于配電主接線圖中的導(dǎo)線可以通過(guò)兩個(gè)控制點(diǎn)的直線進(jìn)行描述，按(導(dǎo)線：第一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：第二個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：導(dǎo)線寬度：導(dǎo)線顏色：導(dǎo)線邊界寬度：導(dǎo)線邊界顏色：樣式)這種方式定義；對(duì)于配電主接線圖中的電流互感器繞組可以通過(guò)五個(gè)控制點(diǎn)的閉合的弧線進(jìn)行描述，按(弧線：第一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：第二個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：第三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：第四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：第五個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：弧線寬度：弧線顏色：弧線邊界寬度：弧線邊界顏色：樣式)這種方式定義；對(duì)于配電網(wǎng)接線圖中無(wú)規(guī)則的復(fù)雜的圖元可以通過(guò)直線、弧線和貝塞爾曲線的組合來(lái)進(jìn)行描述，按(貝塞爾曲線：第一個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：第二個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：第三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：第四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)：貝塞爾曲線寬度：貝塞爾曲線顏色：貝塞爾曲線邊界寬度：貝塞爾曲線邊界顏色：樣式)這種方式定義。導(dǎo)線、繞組和無(wú)規(guī)則圖元中的樣式描述有實(shí)線、虛線和圓點(diǎn)線三種，分別用“0”、“1”和“2”進(jìn)行定義。

以變壓器的原邊繞組圖元為例，就可以用封閉狀態(tài)的弧線進(jìn)行設(shè)計(jì)，在弧線坐標(biāo)的五個(gè)屬性定義中，原邊繞組圖元的的幾何定義有三個(gè)屬性是相同的，另兩個(gè)屬性定義是不同的，如圖3(a)所示。

即：(1,1), (2,2), (3,3), (4,4), (5,5)；其中125，125；(3,3)為圖元圓心坐標(biāo)，(5,5)為圖元圓線上任一點(diǎn)坐標(biāo)。原邊繞組圖元半徑和其中兩個(gè)點(diǎn)的屬性坐標(biāo)值存在一定的幾何關(guān)系，用計(jì)算公式描述為

配電網(wǎng)中雙繞組變壓器圖元，可以看作是由兩個(gè)原邊繞組組合而成，其設(shè)計(jì)步驟如下。

Step1：根據(jù)圖元的半徑和圓心點(diǎn)坐標(biāo)由上述公式計(jì)算出其他三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，在屬性欄中輸入這五個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)畫出原邊繞組圖元。

Step2：由原邊繞組圖元的半徑和圓心點(diǎn)坐標(biāo)根據(jù)兩圖元半徑相同且圓心在同一直線上的特點(diǎn)，確定次邊繞組圖元的半徑和圓心點(diǎn)坐標(biāo)。

Step3：根據(jù)次邊繞組圖元的半徑和圓心點(diǎn)坐標(biāo)由公式計(jì)算出其他三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)位置，在屬性欄中再輸入這五個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)畫出雙繞組變壓器圖元。

以繪制半徑=15的雙繞組變壓器圖元為例，先設(shè)定原邊繞組圖元圓心坐標(biāo)(3,3)=(50,30)，可根據(jù)上述公式(1)依次求出(1,1)=(41,18)，(2,2)=(41,18)，(4,4)=(38,21)，(5,5)=(41,18)。即在屬性欄中輸入：(41,18), (41,18), (50,30), (38,21), (41,18)，可在畫布中設(shè)計(jì)出圓心為(50,30)，半徑=15的原邊繞組圖元；再由原邊繞阻圖元的圓心點(diǎn)坐標(biāo)，根據(jù)兩圓心軸坐標(biāo)間距一個(gè)半徑的長(zhǎng)度且軸坐標(biāo)相等，確定出次邊繞組圖元圓心點(diǎn)的坐標(biāo)(50,45)，再根據(jù)式(1)可以確定其他四個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)。即在屬性欄中輸入原邊繞組圖元和次邊繞組圖元的坐標(biāo)為

：(41,18), (41,18), (50,30), (38,21), (41,18)；

：(59,57), (59,57), (50,45 ), (41,33), (59,57)

設(shè)計(jì)出的雙繞組變壓器圖元如圖3(b)所示。在配電自動(dòng)化圖形系統(tǒng)中，還包括三繞組變壓器圖元，可看成是由三個(gè)弧形組合而成，圖元設(shè)計(jì)步驟與雙繞組變壓器圖元相似。三繞組變壓器圖元如圖3(c)所示。在屬性欄中輸入的對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)為

：(41,18), (41,18), (50,30), (38,21), (41,18)；

：(32,2), (32,2), (41,15), (53,5), (32,2)；

：(49,3), (49,3), (58,15), (70,6), (49,3)；

在圖元坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中不但可以使簡(jiǎn)單的基本圖元組合成復(fù)合圖元，還可對(duì)圖元進(jìn)行顏色填充和圖片加載，構(gòu)成更為形象和豐富的圖形界面，填充屬性可描述為，：{(1,1), (2,2),, (x,y)，填充顏色，填充圖片}。屬性參數(shù)中{(1,1), (2,2),, (x,y)}為封閉圖元支持點(diǎn)坐標(biāo)。

圖 3 變壓器圖元

3 圖元的編碼存儲(chǔ)

為了提高監(jiān)控圖元數(shù)據(jù)的快速存顯，使用內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)各種電力圖元對(duì)應(yīng)的信息進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和管理，本文采用SQLite內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)圖元，不僅可以獲得內(nèi)存快速讀寫的性能，而且具備了通用SQL的標(biāo)準(zhǔn)操作接口。

在存儲(chǔ)圖元數(shù)據(jù)中定義不同類型的表結(jié)構(gòu)，如表1所示。

表 1 圖元存儲(chǔ)表的結(jié)構(gòu)形式

在圖元數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式上，用編碼短、算法高效和安全性高的Base64編碼形式。Base64編碼是MIME規(guī)定的一種編碼格式，通過(guò)64個(gè)ASCII字符碼對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼組合，按照RFC2045定義，Base64內(nèi)容傳送編碼被設(shè)計(jì)用于把任意序列的8位字節(jié)描述為不易識(shí)別的形式，因此，具有一定加密性。編碼原理為：將每個(gè)由3個(gè)8位字節(jié)組成的字符串依次存入24位的緩沖區(qū)，在緩沖區(qū)中缺字符的位置補(bǔ)零，再將緩沖區(qū)劃分成4個(gè)6位字節(jié)形式，并在每個(gè)6位字節(jié)前面置兩個(gè)高位0，再將其轉(zhuǎn)換成10進(jìn)制，碼表如表2所示。

表2 Base64編碼轉(zhuǎn)換表

以配電自動(dòng)化系統(tǒng)主接線圖中的二次側(cè)電流的動(dòng)態(tài)圖元3.96 A為例，其編碼過(guò)程如圖4所示。

圖 4 Base64編碼過(guò)程圖

數(shù)字3.96含四個(gè)數(shù)字符號(hào)，按三個(gè)一組放入緩沖區(qū)，第二組的后兩個(gè)空位用零補(bǔ)齊，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制時(shí)，因不能按常規(guī)的Base64編碼表處理，本文按此進(jìn)行了擴(kuò)展，將其相應(yīng)編碼為“=”。因此，對(duì)應(yīng)的改進(jìn)Base64編碼為：My45Ng==。

如圖4所示的變壓器圖元的Base64編碼信息存儲(chǔ)在組件表中，相應(yīng)的屬性定義為：

LibWigets(ID, ICO, PARENT, PROC, PROC_PER, USER, GRP, PERMIT, ATTRS)。

在電力設(shè)備圖元組件庫(kù)中，特定ID號(hào)的圖元存儲(chǔ)的屬性定義描述為

ID：圖元標(biāo)識(shí)號(hào)；

ICO：圖元按Base64方式編碼的信息；

PARENT：組件的歸屬；

PROC：圖元的動(dòng)態(tài)處理方法；

PROC_PER：圖元?jiǎng)討B(tài)處理運(yùn)行的頻率；

ATTRS：圖元的靜態(tài)屬性列表。

編碼存儲(chǔ)作為一種新的電力圖元存儲(chǔ)和處理方式，使圖元存儲(chǔ)和顯示處理全部在內(nèi)存中進(jìn)行，可增強(qiáng)電力圖形系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)處理能力。

4 動(dòng)態(tài)圖元邏輯顯示控制

動(dòng)態(tài)圖元，是指參與程序的邏輯運(yùn)算，使其狀態(tài)發(fā)生相應(yīng)的變化，直觀地表達(dá)設(shè)備運(yùn)行狀況的圖形顯示。如典型的系統(tǒng)導(dǎo)線的描述方式如下。

(1) 電力導(dǎo)線的描述

：(1, 2,1,1,2,2,1)。

1：第一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)；

2：第二個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)；

1：第一條線的寬度；

2：第二條線的寬度；

1：第一個(gè)圖形組件的顏色；

2：第二個(gè)圖形組件的顏色。

(2) 圖元顏色的填充

1：第一個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)；

2：第二個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)；

3：第三個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)；

1：第一個(gè)組件填充的顏色；

1：第一個(gè)組件填充的圖片。

通過(guò)對(duì)各類配電圖元進(jìn)行動(dòng)態(tài)屬性描述，再利用開(kāi)源SCADA提供的底層組件庫(kù)，用Java語(yǔ)言編程，就可以實(shí)現(xiàn)圖元邏輯的動(dòng)態(tài)顯示，如圖5所示為一個(gè)由線構(gòu)成的典型電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)圖元。

圖5 開(kāi)源SCADA中的動(dòng)態(tài)開(kāi)關(guān)圖元界面

隔離開(kāi)關(guān)圖元的動(dòng)作流程如圖6所示。

圖6 開(kāi)關(guān)圖元?jiǎng)幼髁鞒虉D

調(diào)度管理員用戶對(duì)監(jiān)控界面的隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行操作時(shí)，通過(guò)點(diǎn)擊開(kāi)關(guān)圖元選擇控制命令，監(jiān)控系統(tǒng)調(diào)運(yùn)行動(dòng)態(tài)圖元邏輯處理程序，執(zhí)行控制命令，將運(yùn)行結(jié)果顯示在監(jiān)控界面，同時(shí)在內(nèi)存圖元數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)圖元的變化。

5 算例實(shí)現(xiàn)

以北京供電段管內(nèi)的10 kV電力遠(yuǎn)動(dòng)調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中一個(gè)北京東站配電接線主接線圖的生成作為算例，其兩路10 kV/380 V電力線分別接入1＃信號(hào)電源和2＃信號(hào)電源。該配電系統(tǒng)圖形界面由電力接線圖元、斷路器圖元和雙繞阻變壓器圖元等電力圖元構(gòu)成。

首先，用電力圖元庫(kù)繪制電力線和雙繞阻變壓器等靜態(tài)圖元，然后設(shè)計(jì)斷路器等動(dòng)態(tài)圖元，再將圖元庫(kù)的電力圖元添加到圖形界面的坐標(biāo)系統(tǒng)，最后在監(jiān)控界面接線圖中連接電氣接線圖，得到的電氣接線監(jiān)控界面如圖7所示。

圖7 界面接線圖

圖形界面提供相關(guān)電流、電壓和功率等電力參數(shù)顯示圖元，該圖元的參數(shù)值也按照Base64編碼存入內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)，每設(shè)計(jì)一個(gè)電力圖元，數(shù)據(jù)庫(kù)中便以序列化方式同步存儲(chǔ)該圖元，同時(shí)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中修改電力圖元屬性參數(shù)時(shí)，則通過(guò)反序列化使該電力圖元的顯示狀態(tài)隨之相應(yīng)改變，達(dá)到圖庫(kù)一體生成的目的。

6 結(jié)論

1) 研究了開(kāi)源OpenSCADA監(jiān)控平臺(tái)及基于組件庫(kù)的配電自動(dòng)化監(jiān)控圖元存顯技術(shù)，得到了一種實(shí)現(xiàn)圖庫(kù)一體生成的實(shí)時(shí)編碼存顯新方法，可解決傳統(tǒng)監(jiān)控圖形系統(tǒng)實(shí)時(shí)刷新易閃屏、組態(tài)軟件的節(jié)點(diǎn)限制和圖形配置庫(kù)id關(guān)聯(lián)繁雜易出錯(cuò)的問(wèn)題。

2) 以北京東站一個(gè)配電接線圖為算例，對(duì)其配電自動(dòng)化系統(tǒng)的主接線界面進(jìn)行圖庫(kù)一體化實(shí)現(xiàn)，測(cè)試結(jié)果表明，采用Base64編碼存顯的方法，能有效對(duì)電力圖元進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和顯示，在內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)中修改的電力圖元，可以在監(jiān)控界面上立即顯示更新，達(dá)到圖庫(kù)一體的目的。

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(編輯 周金梅)

Distribution automation primitive real time encoding storage and display technology of graph-database integration generation

QU Zhijian, LI Lifan

(College of Electrical Engineering, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China)

There are many measurement points in graphic elements and configuration library in the distribution automation graphic system, which are not only complex to configure, but also difficult to process the graphic data. To solve the problem, a method of primitive real time encoding and storage is put forward. Based on the monitoring platform of OpenSCADA, through the analysis of the primitive structure, a transformer element coordinate system is designed. Base64 encoding is used to storage the primitive, and Java is employed to implement the dynamic processing of the primitive. Taking the monitoring interface of 10 kV distribution network of Beijing East Railway Station as an example, this paper proceeds with a test on the encoding storage and display. The results show that designing graphical interface of monitoring system by primitive encoding of the graph-database integration can simplify the processing of the monitor graphics system, and decrease the difficulty of system maintenance, and accomplish the graphic element design and storage at a time, which has the important value for practical project. This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51267005 and No. 51567008).

distribution automation; graph-database integration; coordinate system; Base64 code; monitoring interface

10.7667/PSPC151562

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51267005，51567008)；江西省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(20161BAB206156)；2016年度江西省杰出青年人才資助計(jì)劃

2015-09-04；

2015-12-11

屈志堅(jiān)(1978-)，男，博士，副教授，碩導(dǎo)，研究方向?yàn)橹悄鼙O(jiān)控理論與信息處理技術(shù)；E-mail: 08117324@bjtu. edu.cn李立帆(1991-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化。E-mail: 2816789651@qq.com