數(shù)據(jù)庫(kù)與電氣

配電管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)1引言為了加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)設(shè)施與運(yùn)行的管理，提高配電網(wǎng)的供電質(zhì)量與可靠性，獲取更大的經(jīng)濟(jì)效益，很多電力企業(yè)配備了配電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)。配電管理信息系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)對(duì)大量圖形和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合處理的系統(tǒng)，因而存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)成功與否直接關(guān)系到整個(gè)配電管理信息系統(tǒng)的成敗。但是，目前該類(lèi)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)1還存在著諸多問(wèn)題。突出表現(xiàn)在缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，存在大量的數(shù)據(jù)冗余和交叉，可維護(hù)性和通用性差等缺點(diǎn)，給電力企業(yè)或部門(mén)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失。本文以“東北某城市配電網(wǎng)信息管理系統(tǒng)”的成功開(kāi)發(fā)為例來(lái)闡述配電管理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的開(kāi)發(fā)策略、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本軟件數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)體現(xiàn)了通用性好，功能強(qiáng)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大以及可維護(hù)性強(qiáng)的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)的一致性校驗(yàn)功能是本軟件的另一大特色。所以基于本數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)的配電管理信息系統(tǒng)能適應(yīng)用戶(hù)靈活多樣的輸配電管理，提高了配電管理的效率，節(jié)省了大量的人力、物力、財(cái)力，從而大大推動(dòng)了配網(wǎng)自動(dòng)化的發(fā)展。下面對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的闡述。2數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)策略隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)已經(jīng)應(yīng)用到電力系統(tǒng)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)原則2是：（1）通用性原則數(shù)據(jù)共享不僅僅局限于“數(shù)據(jù)共用”，還應(yīng)該滿(mǎn)足：數(shù)據(jù)庫(kù)不依賴(lài)于各個(gè)子系統(tǒng)，即由各子系統(tǒng)共用；數(shù)據(jù)與程序嚴(yán)格分離，數(shù)據(jù)的增刪、更改等不需要改程序。這就要求數(shù)據(jù)庫(kù)必須具有良好的通用性，即：數(shù)據(jù)具有透明性；通用的數(shù)據(jù)操縱語(yǔ)言供各子系統(tǒng)各應(yīng)用程序調(diào)用數(shù)據(jù)。因此在進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的分析、設(shè)計(jì)，考慮到所有可能出現(xiàn)的情況，集中分析處理具有統(tǒng)一模式的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)；對(duì)于特殊的情況可以單獨(dú)處理。（2）一致性原則在配電管理信息系統(tǒng)中，存在大量的數(shù)據(jù)信息。這些信息除了各子系統(tǒng)內(nèi)部特有的信息外，還有大量的某幾個(gè)子系統(tǒng)共有的信息，這樣就形成了數(shù)據(jù)交叉現(xiàn)象。這不僅造成大量的數(shù)據(jù)重復(fù)，而且難以統(tǒng)一更新，產(chǎn)生數(shù)據(jù)混亂的現(xiàn)象，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致、不唯一。為了保證數(shù)據(jù)的一致性、唯一性，數(shù)據(jù)庫(kù)必須統(tǒng)一管理。同時(shí)，為了盡量減少由于數(shù)據(jù)的不一致所造成的損失，所開(kāi)發(fā)的軟件應(yīng)包含數(shù)據(jù)的一致性校驗(yàn)的功能，用戶(hù)可以在特定時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行一致性校驗(yàn)，來(lái)避免某些數(shù)據(jù)存在冗余或者不一致。（3）安全性原則數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)配電管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的崩潰對(duì)配網(wǎng)管理信息系統(tǒng)來(lái)講是災(zāi)難性的，因此必須保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的高度安全可靠性。提高數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)安全可靠性的措施很多，如數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器磁盤(pán)鏡像、數(shù)據(jù)庫(kù)備份并采用高性能服務(wù)器等，而且目前廣泛應(yīng)用的大型商用數(shù)據(jù)庫(kù)也都具有較完善的數(shù)據(jù)安全可靠性措施。從應(yīng)用方面講，所開(kāi)發(fā)的軟件應(yīng)包含對(duì)數(shù)據(jù)操縱權(quán)限的管理。此外，從管理的角度為進(jìn)一步保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全可靠性，實(shí)行專(zhuān)人負(fù)責(zé)、統(tǒng)一集中管理對(duì)數(shù)據(jù)安全性也至關(guān)重要。配網(wǎng)管理信息系統(tǒng)的管理內(nèi)容非常廣泛。在實(shí)際軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，要詳細(xì)分析客戶(hù)的需求，并結(jié)合配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，按照數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)軟件的開(kāi)發(fā)策略進(jìn)行開(kāi)發(fā)。上述三個(gè)策略保證了該軟件具有較高的維護(hù)性，能夠按照客戶(hù)不斷變化的要求進(jìn)行靈活的調(diào)整。3數(shù)據(jù)庫(kù)軟件開(kāi)發(fā)實(shí)例31系統(tǒng)物理構(gòu)成與開(kāi)發(fā)工具本軟件按照客戶(hù)的要求，根據(jù)配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性，主要包括兩大子系統(tǒng)：基于圖形平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)配電管理信息子系統(tǒng)和基于變電站內(nèi)部主接線(xiàn)的變電站配電管理信息子系統(tǒng)。其中每一個(gè)子系統(tǒng)又可以分解為數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)和圖形子系統(tǒng)，如圖1所示為一配電管理信息系統(tǒng)構(gòu)成圖。該系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，采用三層客戶(hù)機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)，由服務(wù)器、微機(jī)工作站和若干網(wǎng)絡(luò)圖形、報(bào)表輸出設(shè)備組成。下面主要介紹數(shù)據(jù)庫(kù)部分的開(kāi)發(fā)策略。32數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)的功能描述該部分的主要目的是以友好的界面為用戶(hù)提供各種數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的維護(hù)、錄入、查詢(xún)、修改等功能，如圖2所示：33數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)策略描述數(shù)據(jù)庫(kù)子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件的開(kāi)發(fā)策略，具有以往數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件不具備的優(yōu)越性。本軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程、技巧、特點(diǎn)3如下：（1）通用性可以從數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)功能和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入修改功能來(lái)說(shuō)明該軟件良好的通用性。a數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)功能數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)功能的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，該結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，該結(jié)構(gòu)中各設(shè)備的說(shuō)明表和所有設(shè)備的系統(tǒng)表成為貫穿整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)管理，實(shí)現(xiàn)通用性的關(guān)鍵。因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)表的字段通常為英文，而顯示給用戶(hù)的中文由說(shuō)明表提供，說(shuō)明表存儲(chǔ)了具體表中每一個(gè)字段詳細(xì)的說(shuō)明，說(shuō)明表是數(shù)據(jù)字典定義的顯相說(shuō)明，用戶(hù)可以通過(guò)說(shuō)明表來(lái)得到或修改表的數(shù)據(jù)字典的定義。系統(tǒng)表是包含所有設(shè)備表記錄的表，其作用可以通過(guò)下例說(shuō)明。獲得基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入的設(shè)備表的過(guò)程如圖4所示： 首先，在系統(tǒng)表定義一“是否是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入”字段來(lái)獲得屬于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入的表，然后通過(guò)設(shè)備說(shuō)明表來(lái)獲得各表英文字段的中文名稱(chēng)，最后顯示在用戶(hù)界面上。這一過(guò)程的實(shí)現(xiàn)使得用戶(hù)修改表結(jié)構(gòu)、增減表，不必修改源程序就可實(shí)現(xiàn)。按照該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以很容易設(shè)計(jì)以下功能：修改數(shù)據(jù)表、說(shuō)明表的內(nèi)容；內(nèi)部數(shù)據(jù)字典的定義和修改；以及用戶(hù)自行添加或修改報(bào)表，規(guī)定查詢(xún)界面的布局。這樣，用戶(hù)能方便地了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)具有良好地開(kāi)放性。b基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入和修改基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入和修改作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理的基本功能，是用戶(hù)進(jìn)行大量數(shù)據(jù)錄入的主要界面，因此，該界面設(shè)計(jì)的優(yōu)劣是影響整個(gè)軟件成敗的關(guān)鍵。根據(jù)配電網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，軟件采用現(xiàn)在流行通用的Windows樹(shù)狀結(jié)構(gòu)。 圖5所示僅為三層樹(shù)狀結(jié)構(gòu)，在實(shí)際中變電站的下一層為主干線(xiàn)路，主干線(xiàn)路還可能包含分支線(xiàn)路。那么，該軟件是如何得到這一結(jié)構(gòu)的呢？該軟件設(shè)計(jì)了一種結(jié)合配電網(wǎng)特點(diǎn)的編碼規(guī)則，利用這一規(guī)則編制的“設(shè)備編碼”可以唯一標(biāo)識(shí)相關(guān)設(shè)備，并可作為設(shè)備表的關(guān)鍵字存在。設(shè)備編碼的編碼格式如下：上式的具體含義為：局號(hào)！變電站號(hào)主干線(xiàn)號(hào)Sm分支線(xiàn)路分支特殊設(shè)備標(biāo)志設(shè)備局編號(hào)其中xx代表數(shù)字或字母，ssss代表設(shè)備局編號(hào)。局號(hào)、變電站號(hào)都是軟件自動(dòng)編碼器形成編碼，不需用戶(hù)錄入。有了這樣一個(gè)編碼規(guī)則，用戶(hù)和開(kāi)發(fā)人員可以很容易、很迅速地根據(jù)需要從大量地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取某種表的數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)處理。同時(shí)，該界面上還有一個(gè)與樹(shù)狀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的列表框，它列出了與每一級(jí)樹(shù)狀結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)的所有表。通過(guò)這種形式，就可以得到樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入表，用戶(hù)可以很方便地選擇錄入。此外，在數(shù)據(jù)錄入的過(guò)程中，對(duì)于一些常用的、重復(fù)性多的數(shù)據(jù)（如變壓器型號(hào)、線(xiàn)路類(lèi)型等），本軟件運(yùn)用了一種稱(chēng)作“下拉式”的數(shù)據(jù)窗口，通過(guò)這種窗口，用戶(hù)可以不必手工錄入而通過(guò)選擇即可達(dá)到錄入的目的，這是它簡(jiǎn)潔方便的又一個(gè)方面。當(dāng)然，這一功能不是由軟件開(kāi)發(fā)者事先定義好哪一個(gè)字段具有此功能，而是用戶(hù)可以通過(guò)維護(hù)界面把那些需經(jīng)常錄入且重復(fù)的內(nèi)容自行定義成下拉式數(shù)據(jù)窗口。所有這一切充分體現(xiàn)了該軟件方便實(shí)用的特點(diǎn)。（2）一致性一致性校驗(yàn)包括兩個(gè)方面，即校驗(yàn)數(shù)據(jù)字典中數(shù)據(jù)定義的一致性和用戶(hù)數(shù)據(jù)的一致性。數(shù)據(jù)字典中的數(shù)據(jù)是否一致，可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)來(lái)校驗(yàn)，也可以通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)界面人為來(lái)校驗(yàn)。由于偶然因素（停電）或操作不當(dāng)，將造成可視化界面和數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)部的數(shù)據(jù)不一致。不一致涉及兩個(gè)方面，一是在數(shù)據(jù)庫(kù)交互界面中，另一方面發(fā)生在圖形交互界面中。對(duì)于前者，軟件按照?qǐng)D5所示的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)分層逐級(jí)校驗(yàn)，這同樣依據(jù)“設(shè)備編碼”進(jìn)行。校驗(yàn)的次序?yàn)椋汗╇娋肿冸娬揪€(xiàn)路設(shè)備例如，檢查變電站是否冗余，即檢查變電站所屬的“設(shè)備編碼”是否存在所屬的供電局，如果沒(méi)有，則視為冗余，用戶(hù)可根據(jù)需要?jiǎng)h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(shè)備為止。圖形與數(shù)據(jù)庫(kù)的不一致，實(shí)際上是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫(kù)信息不一致。軟件通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)管理的“數(shù)據(jù)存儲(chǔ)”過(guò)程編程做一個(gè)接口，即將要比較的數(shù)據(jù)庫(kù)信息放在一個(gè)臨時(shí)表中，將圖形信息放入另外一個(gè)臨時(shí)表中，由圖形管理部分形成校驗(yàn)界面比較兩個(gè)臨時(shí)表的數(shù)據(jù)，其差異即為冗余數(shù)據(jù)，如圖6所示。軟件的一致性校驗(yàn)大大減少了由于數(shù)據(jù)混亂所造成的損失，增加了軟件的適應(yīng)性和健壯性。（3）安全性在數(shù)據(jù)的安全性方面，軟件提供了權(quán)限管理體系，可以根據(jù)需要設(shè)置6種不同的管理權(quán)限，如圖7所示： 其中，系統(tǒng)管理員級(jí)別最高，具備所有權(quán)限。以此類(lèi)推，瀏覽用戶(hù)只具有瀏覽的權(quán)限。軟件權(quán)限的設(shè)置，使得運(yùn)行人員的工作與責(zé)任聯(lián)系起來(lái)，大大加強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性。此外，該軟件還具有對(duì)數(shù)據(jù)備份、恢復(fù)、清除的功能，這些功能防止了數(shù)據(jù)丟失所造成的重大損失。此外，軟件也通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的安全進(jìn)行必要的設(shè)置。所有這些保障了系統(tǒng)的保密性和安全性。4）其他以上三個(gè)方面從整體上體現(xiàn)了軟件通用性強(qiáng)，可維護(hù)性好、防錯(cuò)