配電管理信息系統數據庫設計與實現

2019-11-03 09:03:46

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供稿：網友

于建成，葛少云

天津大學電氣自動化與能源工程學院，天津300072

　　摘要：配電管理信息系統（DNIMS）是一個非常復雜而龐大的系統，需要對大量的數據信息進行處理，因而功能強大的數據庫管理系統是配電管理信息系統的基礎。通過“東北某城市電業局配電網信息管理系統”的成功開發詳細闡述了數據庫系統軟件的構成、開發策略及實現方法。該系統具有通用性強、可維護性好和數據一致性校驗功能優越等特點。

　　關鍵詞：配電管理信息系統；　數據庫；　一致性校驗

　　1　引言

　　為了加強對配電網設施與運行的管理，提高配電網的供電質量與可靠性，獲取更大的經濟效益，很多電力企業配備了配電網信息管理系統。配電管理信息系統實際上是一個對大量圖形和數據信息進行綜合處理的系統，因而存儲這些數據的數據庫的開發成功與否直接關系到整個配電管理信息系統的成敗。

　　但是，目前該類軟件數據庫的設計［1］還存在著諸多問題。突出表現在缺乏統一的規劃，存在大量的數據冗余和交叉，可維護性和通用性差等缺點，給電力企業或部門帶來很大的經濟損失。

　　本文以“東北某城市配電網信息管理系統”的成功開發為例來闡述配電管理信息系統數據庫軟件的開發策略、數據分析和數據結構的設計。本軟件數據庫的開發體現了通用性好，功能強，數據存儲量大以及可維護性強的特點，數據的一致性校驗功能是本軟件的另一大特色。所以基于本數據庫開發的配電管理信息系統能適應用戶靈活多樣的輸配電管理，提高了配電管理的效率，節省了大量的人力、物力、財力，從而大大推動了配網自動化的發展。

　　下面對數據庫軟件的開發過程進行詳細的闡述。

　　2　數據庫系統軟件的開發策略

　　隨著計算機網絡技術及數據庫系統的發展，數據庫管理系統已經應用到電力系統自動化的各個領域。數據庫系統軟件的開發原則［2］是：

　　（1）通用性原則

　　數據共享不僅僅局限于“數據共用”，還應該滿足：數據庫不依賴于各個子系統，即由各子系統共用；數據與程序嚴格分離，數據的增刪、更改等不需要改程序。這就要求數據庫必須具有良好的通用性，即：數據具有透明性；通用的數據操縱語言供各子系統各應用程序調用數據。

　　因此在進行數據庫設計的時候，一定要對數據結構進行詳細的分析、設計，考慮到所有可能出現的情況，集中分析處理具有統一模式的數據組織結構；對于特殊的情況可以單獨處理。

　　（2）一致性原則

　　在配電管理信息系統中，存在大量的數據信息。這些信息除了各子系統內部特有的信息外，還有大量的某幾個子系統共有的信息，這樣就形成了數據交叉現象。這不僅造成大量的數據重復，而且難以統一更新，產生數據混亂的現象，導致數據的不一致、不唯一。為了保證數據的一致性、唯一性，數據庫必須統一管理。

　　同時，為了盡量減少由于數據的不一致所造成的損失，所開發的軟件應包含數據的一致性校驗的功能，用戶可以在特定時間段內進行一致性校驗，來避免某些數據存在冗余或者不一致。

　　（3）安全性原則

　　數據庫是一個配電管理系統的基礎，數據庫系統的崩潰對配網管理信息系統來講是災難性的，因此必須保證數據庫系統的高度安全可靠性。提高數據庫系統安全可靠性的措施很多，如數據庫服務器磁盤鏡像、數據庫備份并采用高性能服務器等，而且目前廣泛應用的大型商用數據庫也都具有較完善的數據安全可靠性措施。從應用方面講，所開發的軟件應包含對數據操縱權限的管理。此外，從管理的角度為進一步保證數據庫系統的安全可靠性，實行專人負責、統一集中管理對數據安全性也至關重要。

　　配網管理信息系統的管理內容非常廣泛。在實際軟件的開發過程中，要詳細分析客戶的需求，并結合配電系統的特點，按照數據庫系統軟件的開發策略進行開發。上述三個策略保證了該軟件具有較高的維護性，能夠按照客戶不斷變化的要求進行靈活的調整。

　　3　數據庫軟件開發實例

　　3．1　系統物理構成與開發工具

　　本軟件按照客戶的要求，根據配電網的網絡特性，主要包括兩大子系統：基于圖形平臺的網絡配電管理信息子系統和基于變電站內部主接線的變電站配電管理信息子系統。其中每一個子系統又可以分解為數據庫子系統和圖形子系統，如圖1所示為一配電管理信息系統構成圖。

　　該系統基于計算機局域網，采用三層客戶機／服務器結構，由服務器、微機工作站和若干網絡圖形、報表輸出設備組成。

　　下面主要介紹數據庫部分的開發策略。

　　3．2　數據庫子系統的功能描述

　　該部分的主要目的是以友好的界面為用戶提供各種數據庫中數據的維護、錄入、查詢、修改等功能，如圖2所示：

　　3．3　數據庫子系統的開發策略描述

　　數據庫子系統的開發充分體現了數據庫管理軟件的開發策略，具有以往數據庫管理軟件不具備的優越性。本軟件的開發過程、技巧、特點［3］如下：

　　（1）通用性

　　可以從數據庫維護功能和基礎數據錄入／修改功能來說明該軟件良好的通用性。

　　a．數據庫維護功能

　　數據庫維護功能的優越性主要體現在數據結構的設計上，該結構如圖3所示。其中，該結構中各設備的說明表和所有設備的系統表成為貫穿整個數據庫管理，實現通用性的關鍵。

　　因為數據庫表的字段通常為英文，而顯示給用戶的中文由說明表提供，說明表存儲了具體表中每一個字段詳細的說明，說明表是數據字典定義的顯相說明，用戶可以通過說明表來得到或修改表的數據字典的定義。系統表是包含所有設備表記錄的表，其作用可以通過下例說明。

　　獲得基礎數據錄入的設備表的過程如圖4所示：

　　首先，在系統表定義一“是否是基礎數據錄入”字段來獲得屬于基礎數據錄入的表，然后通過設備說明表來獲得各表英文字段的中文名稱，最后顯示在用戶界面上。這一過程的實現使得用戶修改表結構、增減表，不必修改源程序就可實現。

　　按照該數據結構的設計，可以很容易設計以下功能：修改數據表、說明表的內容；內部數據字典的定義和修改；以及用戶自行添加或修改報表，規定查詢界面的布局。這樣，用戶能方便地了解系統的結構，使系統具有良好地開放性。

　　b．基礎數據錄入和修改

　　基礎數據錄入和修改作為數據庫管理的基本功能，是用戶進行大量數據錄入的主要界面，因此，該界面設計的優劣是影響整個軟件成敗的關鍵。根據配電網絡的特點，軟件采用現在流行通用的Win－dows樹狀結構。

　　圖5所示僅為三層樹狀結構，在實際中變電站的下一層為主干線路，主干線路還可能包含分支線路。那么，該軟件是如何得到這一結構的呢？該軟件設計了一種結合配電網特點的編碼規則，利用這一規則編制的“設備編碼”可以唯一標識相關設備，并可作為設備表的關鍵字存在。設備編碼的編碼格式如下：

　　上式的具體含義為：局號！變電站號＋主干線號Sm分支線路％．．．分支＆特殊設備標志＃設備局編號＃

　　其中xx代表數字或字母，ssss代表設備局編號。局號、變電站號都是軟件自動編碼器形成編碼，不需用戶錄入。

　　有了這樣一個編碼規則，用戶和開發人員可以很容易、很迅速地根據需要從大量地理信息數據庫中讀取某種表的數據，進行相關處理。

　　同時，該界面上還有一個與樹狀結構相關聯的列表框，它列出了與每一級樹狀結構關聯的所有表。通過這種形式，就可以得到樹狀結構的所有基礎數據錄入表，用戶可以很方便地選擇錄入。

　　此外，在數據錄入的過程中，對于一些常用的、重復性多的數據（如變壓器型號、線路類型等），本軟件運用了一種稱作“下拉式”的數據窗口，通過這種窗口，用戶可以不必手工錄入而通過選擇即可達到錄入的目的，這是它簡潔方便的又一個方面。當然，這一功能不是由軟件開發者事先定義好哪一個字段具有此功能，而是用戶可以通過維護界面把那些需經常錄入且重復的內容自行定義成下拉式數據窗口。所有這一切充分體現了該軟件方便實用的特點。

　　（2）一致性

　　一致性校驗包括兩個方面，即校驗數據字典中數據定義的一致性和用戶數據的一致性。

　　數據字典中的數據是否一致，可以通過數據庫管理系統來校驗，也可以通過數據庫維護界面人為來校驗。　

　　由于偶然因素（停電）或操作不當，將造成可視化界面和數據庫內部的數據不一致。不一致涉及兩個方面，一是在數據庫交互界面中，另一方面發生在圖形交互界面中。對于前者，軟件按照圖5所示的樹狀結構分層逐級校驗，這同樣依據“設備編碼”進行。校驗的次序為：

　　供電局———變電站———線路———設備

　　例如，檢查變電站是否冗余，即檢查變電站所屬的“設備編碼”是否存在所屬的供電局，如果沒有，則視為冗余，用戶可根據需要刪除該變電站或者增加供電局。然后，軟件逐層深入，直到檢查到所有設備為止。

　　圖形與數據庫的不一致，實際上是網絡拓撲結構和數據庫信息不一致。軟件通過對數據庫管理的“數據存儲”過程編程做一個接口，即將要比較的數據庫信息放在一個臨時表中，將圖形信息放入另外一個臨時表中，由圖形管理部分形成校驗界面比較兩個臨時表的數據，其差異即為冗余數據，如圖6所示。

　　軟件的一致性校驗大大減少了由于數據混亂所造成的損失，增加了軟件的適應性和健壯性。

　　（3）安全性

　　在數據的安全性方面，軟件提供了權限管理體系，可以根據需要設置6種不同的管理權限，如圖7所示：

　　其中，系統管理員級別最高，具備所有權限。以此類推，瀏覽用戶只具有瀏覽的權限。軟件權限的設置，使得運行人員的工作與責任聯系起來，大大加強了系統的安全性。

　　此外，該軟件還具有對數據備份、恢復、清除的功能，這些功能防止了數據丟失所造成的重大損失。此外，軟件也通過數據庫管理系統對數據的安全進行必要的設置。所有這些保障了系統的保密性和安全性。

　　4）其他

　　以上三個方面從整體上體現了軟件通用性強，可維護性好、防錯機制優越的特點。此外，軟件還在以下細節上運用不同的策略來提高系統的實用性，進一步滿足用戶方便使用的要求。

　　a．提供指導用戶進行操作的提示子系統；

　　b．提供約束用戶操作、具有捕錯機制的報警子系統；

　　c．提供在線幫助的幫助子系統；

　　d．提供多樣式查詢的查詢子系統；

　　e．提供報表、圖形等多種形式打印的打印子系統；

　　這些子系統無疑都提高了系統的實用性，從而避免了各種各樣的錯誤，更好地滿足用戶的需要。

　　4　結論

　　本文通過對“東北某城市電業局配電網信息管理系統”中數據庫子系統的開發分析，闡述了數據庫系統軟件開發的整個過程，克服了以往數據庫軟件數據混亂、可維護性差的缺點，充分體現了該配電網軟件靈活易用、實用性強等特點，更好地滿足了用戶的需求，可作為電力系統管理信息軟件數據庫系統開發的參考。

　　參考文獻

　　［1］　肖峻，吉曉麗，等．配電網信息管理分析系統的研究與實現［J］．電力系統自動化，1998，2（22）：46～48．

　　［2］　張長富，李勻，嚴蘇婭．Power Builder用戶參考手冊［M］．北京：北京希望電腦公司，1998．

　　［3］　王珊著．SYBASE原理高級系統與性能調優［M］．北京：中國水利水電出版社，1998．

　　
摘自　北極星網

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