一种面向对象的电力系统监控软件模型

《一种面向对象的电力系统监控软件模型》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种面向对象的电力系统监控软件模型（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 一种面向对象的电力系统监控软件模型 一种面向对象的电力系统监控软件模型 薛敏薛敏1, 陈家骏陈家骏2 1. 国电南京自动化股份有限公司，南京 210003 2. 南京大学计算机科学与技术系，南京 210093 摘摘 要要: 本文给出了一个面向对象的电力系统监控软件模型，在该模型中，系统的功能 由一些监控对象来实现。监控软件由监控系统和维护工具两部分组成，监控对象由维护 工具创建，在监控系统中实施受控系统的监控，它们充当了三种角色：监控、维护以及 用户界面。文章还给出了该模型的一个具体应用：NR-1001 水电站监控软件。 关键词关键词: 面向对象，电力系统，监控软件 分类号分类号: TP31

2、1.52 An Object-Oriented Software Model for Power System Monitoring Xue Min1, Chen Jiajun2 1. Guodian Nanjing Automation Co. Ltd., Nanjing 210003 2. Computer Science&Technology Department, Nanjing University, Nanjing, 210093 Abstract: This paper presents an object-oriented software model for power sy

3、stem monitoring. In this model, the functions of the whole system are implemented by a group of monitoring objects. The monitoring software is composed of two parts: monitoring system and maintenance tools. Monitoring objects are created by maintenance tools and used in monitoring system. Here, the

4、monitoring objects have three roles: monitoring, maintenance and user interface. As an example, NR-1001, monitoring software for water-driven power station, is also given to demonstrate the application of the given model. Keywords: Object-Oriented, Power System, Monitoring Software 1 引言引言 电力系统是庞大而复杂

5、的系统， 电力系统的监控是客观世界中的一种重要活动， 它是计 算机应用的一个重要领域， 其中的监控软件的好坏直接影响到电力系统自动化的可靠性和可 用性。电力系统由许多电力设备构成，如开关、刀闸、变压器及发电机等，每个设备有其自 身的状态和对事件的响应能力。 采用传统的、 基于功能分解的结构化软件开发方法来开发电 力监控系统显得极不自然， 它将面临问题空间与解题空间之间在描述上的极不一致问题 （语 义间隙），这不仅使得软件难以开发，而且也会使得开发出的软件难以理解与维护。 面向对象软件开发技术以其对客观世界活动的良好模型能力逐步受到人们的广泛重视。 用面向对象方法开发软件显得比较自然， 设计出的

6、软件结构与问题结构有较好的对应， 它不 仅使得软件容易设计，而且开发出的软件对问题的变化有较好的适应性，易于维护。另外， 面向对象方法中的数据抽象、封装、继承以及多态等机制为软件的设计与复用带来了便利。 本文首先给出了一个面向对象的电力系统监控软件模型； 然后对该监控软件模型中的对 象的设计进行了描述；最后以 NR-1001 水电站监控软件的开发为例，给出了面向对象的电 力系统监控软件模型的具体应用。 2 面向对象的电力系统监控软件模型面向对象的电力系统监控软件模型 2.1 基本思想基本思想 电力系统是由一些电力元素构成的，这里的电力元素包括：电网、子网以及电力设备。 一个电网由不同地区的子网

7、构成， 每个子网又可以包含各自的子网， 子网内部以及子网之间 存在有大量的电力设备，如：母线、开关、刀闸，变压器、发电机等。每个电力元素都有各 自的功能， 整个电网的功能由各个子网相互协调配合完成， 而每个子网的功能又由相应的电 网设备来共同完成； 每个电力元素又都有各自的状态， 整个电网的状态由各个子网的状态来 体现，而每个子网的状态又由相应的电网设备的状态来给出；根据规模、规格以及功能，各 个电力元素之间又可以存在着相同或相似性，并且，各个电力元素的规模、规格以及功能都 会根据需要随时发生变化。 不难看出， 实际的电力系统工作模型与面向对象的软件模型有着自然的对应关系： 电网、 子网以及电

8、力设备都是一些对象， 每个对象都有各自的状态和功能； 各对象之间可以存在着 整体与部分的关系，即一个对象可以由多个其它对象构成（聚集）；各对象之间也可以存在 一般与特殊的关系， 即一个对象除了具有与其它对象相同的功能外， 还可以自己特殊的功能 （继承），并且，通过聚集和继承机制，可以随时增加新的对象。 鉴于实际的电力系统工作模型与面向对象的软件模型之间的一致性， 采用面向对象技术 来设计与开发电力系统的自动监控软件将会非常自然和有效。 下面给出一种面向对象的电力 系统监控软件模型。 在该模型中， 1、对于每一个电力元素，监控软件中都有一个对象（称为监控对象）与之对应，对每 个电力元素的监控都是

9、通过相应的监控对象来实现。 2、监控软件由两部分构成：维护工具和监控系统。维护工具用于根据实际受控系统来 创建、修改和删除监控对象；监控系统利用所创建的监控对象对实际受控系统进行监控。 3、监控对象具有三种角色：监控、维护和用户界面（图 1）。在监控系统中，监控对 象作为监控系统的主要部分，实施对电力系统的监控；在维护工具中，一个监控对象一旦被 创建，它就成为了维护工具的一部分，参与系统的维护工作；在监控系统和维护工具的用户 界面中，监控对象又作为界面元素的一部分，出现在用户界面中。 用户界面 维护工具 监控对象 监控系统 图 1 监控对象的三种角色 该监控软件模型的特点在于： 1、用户可以定

10、制监控软件的功能和用户界面。由于监控软件的主要功能和用户界面由 监控对象来完成，而监控对象的创建由维护工具动态创建，因此，用户不必被动地接受监控 软件开发人员为之开发的固定功能和界面。 2、用户界面友好。由于用户界面主要由监控对象构成，它们与实际受控系统有很好的 对应，因此，用户操作直观、方便。 3、由于采用面向对象技术，监控软件的维护非常方便，特别是当系统增加新类型的监 控对象时，一般只需增加新的监控对象类，系统扩充比较容易，并且新类可以继承已有类的 很多特征。 4、监控对象可以随时作为一组持久对象保存起来，它们反映了受控系统在某一时刻的 状态，需要时，重新调入它们即可再现受控系统的历史状态

11、。 5、本模型可作为一种通用的工具，用于开发某一类系统的监控软件。 2.2 模型中对象（类）的设计模型中对象（类）的设计 在本文提出的监控软件模型中，监控对象构成了它的核心，因此，监控对象（类）的设 计就非常重要。下面对监控对象类的设计进行讨论。 在 2.1 的监控软件模型中，监控对象承担了三种角色：监控、维护和用户界面，因此在 设计监控对象类时必须考虑它们在这三种角色中的作用， 一个监控对象类应给出监控对象三 种角色的属性和操作的描述。 首先， 作为监控系统的一部分， 监控对象应能反映实际受控对象的状态和提供对它们的 控制功能。 根据受控对象的不同特性， 监控对象应由不同的类来描述， 例如：

12、 在不同的类中， 状态可以用开关量或数字量进行描述， 操作可以是开关的分与合或数值的增与减等。 监控对 象的这一部分属性是与受控系统密切相关的， 具体应用时， 应根据实际的受控电力元素进行 专门设计。 其次，作为用户界面的一部分，监控对象应具有用户界面的表示功能，如：如形状、颜 色、大小以及位置等。不同监控对象的界面表示是不一样的，如：有的用形状、有的用数值， 因此，监控对象类中必须有相应的属性描述它们，并且，还要描述它们与受控对象状态间的 联系以及根据受控对象的不同状态的显示功能等。 最后，作为维护工具的一部分，监控对象应具有修改对象属性值的功能。这里的属性值 可以是监控对象的管理信息，如：

13、对应受控对象的标识号（id）、类型以及规格等信息，也 可以是监控对象在用户界面中的有关信息，如显示信息等。 在设计监控对象类的时候，可以根据监控对象间的一般与特殊、整体与部分的关系，利 用面向对象的继承和聚集机制来进行监控对象类的设计， 充分体现面向对象技术的软件复用 机制。 监控对象类所描述的功能将作用于监控软件的不同时期，要构成一个完整的监控软件， 仅有监控对象是不够的，必须要有其它对象的配合，如：定时器对象、增加界面效果的图形 对象等等，这些对象的功能都由相应的类来描述。 3 实例 3 实例 基于上述的电力系统监控软件模型，我们开发了 NR-1001 水电站监控软件，用于一个 水电站的自

14、动监控。 在这个监控软件中，设计了两个子系统：编辑系统和实时控制系统。编辑系统用作监控 软件的维护， 实时控制系统用于实施水电站的监控， 它们的用户界面由电力系统的接线图构 成，主要包括母线、开关、刀闸、变压器、发电机、遥测值、仪表图、直方图、曲线图及一 些辅助画面元素，其中，除了辅助画面元素外，其它界面元素都对应着实际的受控对象，在 监控软件中，它们体现为监控对象。 编辑系统主要用于监控对象的增加、 删除以及属性值的指定， 创建的监控对象保存在数 据库中。编辑系统还提供了一个图形对象编辑子系统，用于创建监控对象的显示信息。根据 监控对象的不同种类，可把它们分为单值、双值、三值及四值对象，它们

15、分别包含一组、二 组、三组及四组图形对象，每组图形对象反映了受控对象的一种状态，在实时控制系统中， 由受控对象的实际状态决定显示监控对象的哪一组图形。 图形对象编辑子系统除了包含一个 图形对象库外， 还提供用户自定义图形的编辑功能。 对于用数值来表示受控对象状态的监控 对象，编辑系统提供了文字、仪表图、直方图及曲线图等表示形式。 监控对象的受控对象标识也在创建监控对象时定义， 实现中， 受控对象标识实际上代表了数据库中的一个位置，该位置用于存放受控对象的状态数据及一些管理信息(如设备的规 格及地理位置等)，通过用户界面中的监控对象可以获得这些信息。 在创建监控对象时，考虑到它们还充当用户界面的

16、角色，采用了分层结构来安排它们。 当一个画面中包含的监控对象太多以至不能在一屏中显示时，可把它分成几个画面来设计， 在主画面中用来代表其它画面。作为一种画面元素，用于标识其它 画面，通过它可以从一个画面察看其它画面。这样，当受控系统规模较大时，界面操作人员 不至于一下陷入过多的细节之中， 可以分片、 分段地显示受控系统的状态， 并对其实施控制。 这体现了人机界面的抽象功能。 实时控制系统从数据库中装入监控对象， 根据定时器消息， 向各个监控对象发送数据更 新消息。 各监控对象在收到数据更新消息后， 根据受控对象标识从数据库中获取相应受控对 象的状态数据，以决定其显示状态。另外，各监控对象还可接收人工干预消息，如参数设置 等，对数据库中的相应数据作修改，以控制实际受控对象的行为。在实时系统控制的某一时 刻，也可把画面中的监控对象存回数据库，这时，存入数据库的监控对象的状态就反应了受 控系统那一时刻的状态，作为受控系统的历史记录。 五、结束语 五、结束语 本文提出了一个面向对象的电力系统监控软件模型， 该模型给出了开发电力系