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0 引言

    電力調(diào)度自動化系統(tǒng)(Power Dispatching Automation System)可對電網(wǎng)運行進行合理的管理、調(diào)度、控制等，使電力系統(tǒng)實現(xiàn)最優(yōu)運行，是電力生產(chǎn)自動化和管理現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，高速實時的數(shù)據(jù)庫和友好直觀的人機界面是優(yōu)秀調(diào)度系統(tǒng)的前提。

1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

    在調(diào)度自動化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是實現(xiàn)有組織、動態(tài)地存儲大量電網(wǎng)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問的由計算機軟硬件資源組成的系統(tǒng)。不論是傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)所具有的數(shù)據(jù)采集和處理程序，還是各種高級應(yīng)用程序，或是各類MIS系統(tǒng)，其功能的最終操作對象都是數(shù)據(jù),就此意義而言，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是調(diào)度自動化系統(tǒng)的核心。它采用分布式結(jié)構(gòu)和客戶/服務(wù)器模式，將數(shù)據(jù)庫存放于服務(wù)器上，其他用戶節(jié)點(包括MIS系統(tǒng))或應(yīng)用程序作為客戶通過通用數(shù)據(jù)訪問接口和DBMS提供的數(shù)據(jù)訪問方式來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的操作。

1.1 調(diào)度自動化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫設(shè)計

    調(diào)度自動化系統(tǒng)的特點是實時性強，信息量大。為增強系統(tǒng)的處理能力，提高反應(yīng)速度，在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中開設(shè)三個數(shù)據(jù)庫――實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、報警數(shù)據(jù)庫來保存數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用掃描方式工作，采集實時數(shù)據(jù)，添加到實時數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)表中，然后對數(shù)據(jù)進行判斷，看其是否超過表中各列所設(shè)的閾值，若超過，則將該值復(fù)制并添加到報警數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)位置；若該值為開關(guān)量，則與上一記錄比較看其是否發(fā)生跳變，若是則將其復(fù)制并添加到報警數(shù)據(jù)庫中。比較完畢后，對數(shù)據(jù)進行功率因數(shù)、視在功率、取最值等運算。然后，判斷實時數(shù)據(jù)庫中各表的容量是否已達到設(shè)定值，如達到就將首記錄導(dǎo)出至歷史數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)位置。數(shù)據(jù)庫部分的工作流程如圖1。

                              圖1 數(shù)據(jù)庫工作流程圖

    本文選用Microsoft公司的Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫，它使用Transact-SQL語句在服務(wù)器和客戶機之間傳送請求，客戶機環(huán)境可以是 Windows  NT、Windows 2000 Server、Windows 9x、Windows 3.x、MS-DOS、第三方平臺和 Internet 瀏覽器。數(shù)據(jù)庫分布的信息是由系統(tǒng)開發(fā)人員在設(shè)計之初作為數(shù)據(jù)庫模式的一部分予以定義的，并且保存在數(shù)據(jù)字典中。本系統(tǒng)通過SQL Server提供的企業(yè)管理器和SQL命令編輯器等工具來實現(xiàn)此功能。當(dāng)用戶訪問數(shù)據(jù)庫時，由系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)字典進行解釋，并決定是否將命令傳送到另一節(jié)點上。本系統(tǒng)具有各種類型的實時數(shù)據(jù)，分布在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點上并且備有同一實時數(shù)據(jù)的備份。

    當(dāng)實時數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)到達一定容量或一定時間，要對實時實據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行存盤，以提高實時數(shù)據(jù)庫接收數(shù)據(jù)的能力。在SQL Server中開辟歷史數(shù)據(jù)庫，將實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到歷史數(shù)據(jù)庫中。為方便數(shù)據(jù)的添加、導(dǎo)出，實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)相同。由于歷史數(shù)據(jù)庫保存的是電網(wǎng)運行的歷史數(shù)據(jù)，對后續(xù)分析十分重要，所以歷史數(shù)據(jù)庫的容量要設(shè)計的大一些，最好能單獨存放于一個磁盤，容量只受磁盤大小的約束。實時顯示如圖2所示。

                             圖2 實時顯示界面

    越警數(shù)據(jù)存入報警數(shù)據(jù)庫中，這一功能通過在表中編寫觸發(fā)器來實現(xiàn)。調(diào)度員通過查詢報警數(shù)據(jù)庫，可以及時了解電網(wǎng)運行可能存在的隱患。各數(shù)據(jù)表中以采集時間(Collect_time)為主鍵，方便查詢。報警顯示如圖3，查詢界面如圖4。

                            圖3 報警顯示界面

                            圖4 查詢界面

1.2 數(shù)據(jù)庫訪問 

    開放式數(shù)據(jù)庫訪問開放式數(shù)據(jù)庫互連(ODBC)為應(yīng)用程序提供了一套調(diào)用層接口(CLI)函數(shù)和基于動態(tài)鏈接庫的運行支持環(huán)境，具有很好的適應(yīng)性和可移植性，而且具備同時訪問多種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的能力。客戶端在使用ODBC訪問數(shù)據(jù)庫之前，必須確保本機已安裝了ODBC驅(qū)動程序管理器(ODBC32.EXE或ODBC.EXE)，然后，由ODBC驅(qū)動程序管理器根據(jù)已建立的ODBC數(shù)據(jù)源或應(yīng)用程序所提供的ODBC調(diào)用參數(shù)，將客戶的連接和操作請求交給相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫ODBC驅(qū)動程序。實時數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)本系統(tǒng)采用Windows NT的動態(tài)鏈接庫和內(nèi)存映射技術(shù)，在各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間建立起一條“數(shù)據(jù)通道”，即軟總線技術(shù)，既實現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫的分布，又保證了數(shù)據(jù)的實時性。

    數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和模式調(diào)度自動化系統(tǒng)中最主要的公用數(shù)據(jù)是SCADA數(shù)據(jù)庫，主要是對各廠站、各RTU以及網(wǎng)絡(luò)等對象的運行情況的反映。因此，本系統(tǒng)在保留表格這一關(guān)系型DBMS的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，引入層次和面向?qū)ο蟮母拍睿鶕?jù)面向?qū)ο蟛煌瑢ζ浞謩e進行描述并建立聯(lián)系。首先將數(shù)據(jù)按其實時性特征歸為實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)兩類，以便應(yīng)用程序分開處理；其次，對于面向調(diào)度對象、RTU等設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)，分別按廠站結(jié)構(gòu)、RTU結(jié)構(gòu)、計算機通信結(jié)構(gòu)予以描述定義,以便監(jiān)視；再次,按數(shù)據(jù)類型將遙測、遙信各類數(shù)據(jù)存放在不同的表中。而在同一表中又按數(shù)據(jù)點的ID號排列，并以廠站名、RTU名分類，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的定義。同時，為大部分表定義時標(biāo)、ID等主鍵和索引，優(yōu)化了查詢能力，提高了數(shù)據(jù)訪問處理效率。除了在SQL Server服務(wù)器上直接定義數(shù)據(jù)模式外，本系統(tǒng)還為用戶在客戶端定義數(shù)據(jù)模式開發(fā)了專門的應(yīng)用程序。它具有全圖形交互式模式定義界面，可允許用戶方便地添加/刪除/修改庫、表、記錄、字段及其屬性,定義關(guān)鍵字、索引。

1.3 數(shù)據(jù)庫安全管理

    有關(guān)用戶的所有信息將被保存在系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中,由數(shù)據(jù)庫管理員統(tǒng)一管理。至于客戶端,只要用戶的身份或登錄標(biāo)識與其口令一致, SQL Server就允許該用戶連接到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上，向服務(wù)器傳遞SQL 語句來訪問數(shù)據(jù)庫,再根據(jù)該用戶對于數(shù)據(jù)庫的訪問權(quán)限來進一步確定用戶的訪問和操作范圍。

2 人機界面設(shè)計

    人機界面MMI(Man Machine Interface)作為認與計算機之間傳遞、交換信息的媒介，是用戶使用計算機系統(tǒng)的綜合操作環(huán)境。

    電力調(diào)度自動化系統(tǒng)收集、處理電網(wǎng)運行實時信息，通過人機界面把電網(wǎng)運行狀況集中而有選擇的顯示出來，實現(xiàn)對電網(wǎng)有關(guān)設(shè)備的監(jiān)控，并完成經(jīng)濟調(diào)度和安全分析，調(diào)度自動化系統(tǒng)的人機界面系統(tǒng)中，不同應(yīng)用的界面往往沒有通用性，畫面量大類多。

2.1 開發(fā)工具

    Delphi是Borland公司的軟件產(chǎn)品，是一個優(yōu)秀的可視化軟件開發(fā)環(huán)境，并已廣泛用于數(shù)據(jù)庫軟件的開發(fā)。在Delphi C／S版環(huán)境中，結(jié)合其優(yōu)化的數(shù)據(jù)庫操作，以及Borland Database Engine（即：BDE，數(shù)據(jù)庫引擎），對開發(fā)客戶機／服務(wù)器系統(tǒng)下的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫軟件提供了更加快速有效的途徑。Delphi有很多優(yōu)點，如快速應(yīng)用程序開發(fā)，可視化的組件庫與面向?qū)ο蟮募軜?gòu)，加速程序編寫和減少語法錯誤，數(shù)據(jù)庫架構(gòu)等。

2.2 Delphi中數(shù)據(jù)庫的配置及操作

    在SQL Server已經(jīng)設(shè)置完成的情況下，在Delphi進行配置以實現(xiàn)對SQL Server數(shù)據(jù)庫的操作。

    第一步，注冊O(shè)DBC數(shù)據(jù)源。這是至關(guān)重要的一步，否則就無法實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的訪問。在系統(tǒng)中，我們定義可訪問SQL服務(wù)器上BJ數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源test。首先，選擇SQL Server類型的數(shù)據(jù)庫，進入“ODBC SQL Server Setup”窗口。然后，定義數(shù)據(jù)源名稱為“test”；定義Server為“SQL Server”；以及網(wǎng)絡(luò)路徑為“\\SQL Server”；最后，按option命令按鈕選擇訪問的數(shù)據(jù)庫為BJ即可。

    第二步，配置BDE。它是Delphi專用的數(shù)據(jù)庫引擎。既可以從Delphi程序組里啟動，也可以從Delphi程序項的Tools菜單下啟動。Delphi首先調(diào)用BDE中的別名，別名再通過BDE中的ODBC Driver直接訪問ODBC數(shù)據(jù)源實現(xiàn)的。而在BDE的ODBC Driver中還可以定義其他ODBC屬性，例如語言驅(qū)動程序或打開模式等等。首先，在Drivers標(biāo)記頁中，按“New ODBC Driver”添加新的驅(qū)動程序。在添加窗口中有三欄需要填寫。第一欄SQL Link Driver可任取一名，如：ODBC―test；第二欄Default ODBC Driver中選擇SQL Server；在第三欄default Data Source Name中選擇剛才注冊的數(shù)據(jù)源test。按OK確認后就增加了一個名為ODBC―test的Delphi ODBC驅(qū)動程序。在其右側(cè)的參數(shù)表中，還可以設(shè)置打開模式OPENMODE、查詢模式SQL QRYMODE、SQL語句執(zhí)行模式SQLPASSTHRUMODE以及語言驅(qū)動程序LANGDRIVER等。接下來，在Aliases標(biāo)記頁中，按“New Alias”命令按鈕增加一個新的別名。在增加新別名窗口中有兩欄需要填寫。第一欄為New alias name，可任取一個名字，如：BJ；這個別名就是我們要在Table控件中直接調(diào)用的數(shù)據(jù)庫名字。第二欄Alias type選擇剛才在Drivers標(biāo)記頁中定義的ODBC―test，最后按OK確認，就增加了一個名為BJ的別名。這樣，Table控件可以通過別名BJ，別名BJ通過Delphi的ODBC Drivers（即：ODBC―test），ODBC―test再通過ODBC數(shù)據(jù)源BJ就可連接到SQL Server服務(wù)器上的BJ數(shù)據(jù)庫了。以上相當(dāng)于完成了在BDE中的注冊，接下來就可以進行控件的屬性設(shè)置了。

    第三步，設(shè)置Data Access控件屬性以實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫的連接。DataSource1對象就與test數(shù)據(jù)庫的某個表建立了聯(lián)系。以后，只要對DataSource1對象訪問，就可以實現(xiàn)對該表的操作了。設(shè)置Data Controls控件屬性以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作。一旦Data Access類的控件被成功打開，處于窗口中的Data Controls標(biāo)記頁的控件就可以使用了。這些控件有DBGrid、DBNavigator、DBText、DBEdit、DBMemo、DBImage、DBListBox、DBComboBox、DBCheckBox以及DBRadioGroup等。這些控件只要設(shè)定它們的DataSource和DataFields屬性就可以實現(xiàn)對表的讀寫操作。

3 結(jié)論

    調(diào)度自動化系統(tǒng)是電力生產(chǎn)自動化和管理現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，本文運用SQL Server 設(shè)計實現(xiàn)了調(diào)度自動化系統(tǒng)中的客戶/服務(wù)器式的數(shù)據(jù)庫，運用Delphi開發(fā)了人機界面部分功能，并詳細介紹了Delphi環(huán)境中數(shù)據(jù)庫的配置和應(yīng)用問題。