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0 引言

    電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)(Power Dispatching Automation System)可對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行合理的管理、調(diào)度、控制等，使電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)運(yùn)行，是電力生產(chǎn)自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，高速實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)庫(kù)和友好直觀的人機(jī)界面是優(yōu)秀調(diào)度系統(tǒng)的前提。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

    在調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)有組織、動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)大量電網(wǎng)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問(wèn)的由計(jì)算機(jī)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(jí)應(yīng)用程序，或是各類MIS系統(tǒng)，其功能的最終操作對(duì)象都是數(shù)據(jù),就此意義而言，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是調(diào)度自動(dòng)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(kù)存放于服務(wù)器上，其他用戶節(jié)點(diǎn)(包括MIS系統(tǒng))或應(yīng)用程序作為客戶通過(guò)通用數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口和DBMS提供的數(shù)據(jù)訪問(wèn)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的操作。

1.1 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

    調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng)，信息量大。為增強(qiáng)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(kù)服務(wù)器中開(kāi)設(shè)三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)――實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)保存數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用掃描方式工作，采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，添加到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)表中，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，看其是否超過(guò)表中各列所設(shè)的閾值，若超過(guò)，則將該值復(fù)制并添加到報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)位置；若該值為開(kāi)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(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)中。比較完畢后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行功率因數(shù)、視在功率、取最值等運(yùn)算。然后，判斷實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中各表的容量是否已達(dá)到設(shè)定值，如達(dá)到就將首記錄導(dǎo)出至歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)位置。數(shù)據(jù)庫(kù)部分的工作流程如圖1。

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

    本文選用Microsoft公司的Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，它使用Transact-SQL語(yǔ)句在服務(wù)器和客戶機(jī)之間傳送請(qǐng)求，客戶機(jī)環(huán)境可以是 Windows  NT、Windows 2000 Server、Windows 9x、Windows 3.x、MS-DOS、第三方平臺(tái)和 Internet 瀏覽器。數(shù)據(jù)庫(kù)分布的信息是由系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員在設(shè)計(jì)之初作為數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)SQL Server提供的企業(yè)管理器和SQL命令編輯器等工具來(lái)實(shí)現(xiàn)此功能。當(dāng)用戶訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，由系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)字典進(jìn)行解釋，并決定是否將命令傳送到另一節(jié)點(diǎn)上。本系統(tǒng)具有各種類型的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，分布在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上并且備有同一實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的備份。

    當(dāng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)里的數(shù)據(jù)到達(dá)一定容量或一定時(shí)間，要對(duì)實(shí)時(shí)實(shí)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤(pán)，以提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)接收數(shù)據(jù)的能力。在SQL Server中開(kāi)辟歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)導(dǎo)出到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。為方便數(shù)據(jù)的添加、導(dǎo)出，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)相同。由于歷史數(shù)據(jù)庫(kù)保存的是電網(wǎng)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)后續(xù)分析十分重要，所以歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的容量要設(shè)計(jì)的大一些，最好能單獨(dú)存放于一個(gè)磁盤(pán)，容量只受磁盤(pán)大小的約束。實(shí)時(shí)顯示如圖2所示。

                             圖2 實(shí)時(shí)顯示界面

    越警數(shù)據(jù)存入報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)中，這一功能通過(guò)在表中編寫(xiě)觸發(fā)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。調(diào)度員通過(guò)查詢報(bào)警數(shù)據(jù)庫(kù)，可以及時(shí)了解電網(wǎng)運(yùn)行可能存在的隱患。各數(shù)據(jù)表中以采集時(shí)間(Collect_time)為主鍵，方便查詢。報(bào)警顯示如圖3，查詢界面如圖4。

                            圖3 報(bào)警顯示界面

                            圖4 查詢界面

1.2 數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn) 

    開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)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(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的運(yùn)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(shí)訪問(wèn)多種數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的能力。客戶端在使用ODBC訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)之前，必須確保本機(jī)已安裝了ODBC驅(qū)動(dòng)程序管理器(ODBC32.EXE或ODBC.EXE)，然后，由ODBC驅(qū)動(dòng)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(qǐng)求交給相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)ODBC驅(qū)動(dòng)程序。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)本系統(tǒng)采用Windows NT的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和內(nèi)存映射技術(shù)，在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間建立起一條“數(shù)據(jù)通道”，即軟總線技術(shù)，既實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)的分布，又保證了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。

    數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和模式調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中最主要的公用數(shù)據(jù)是SCADA數(shù)據(jù)庫(kù)，主要是對(duì)各廠站、各RTU以及網(wǎng)絡(luò)等對(duì)象的運(yùn)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?duì)其分別進(jìn)行描述并建立聯(lián)系。首先將數(shù)據(jù)按其實(shí)時(shí)性特征歸為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)兩類，以便應(yīng)用程序分開(kāi)處理；其次，對(duì)于面向調(diào)度對(duì)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(jì)算機(jī)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(cè)、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(diǎn)的ID號(hào)排列，并以廠站名、RTU名分類，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的定義。同時(shí)，為大部分表定義時(shí)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(wèn)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(kāi)發(fā)了專門(mén)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(kù)、表、記錄、字段及其屬性,定義關(guān)鍵字、索引。

1.3 數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)中,由數(shù)據(jù)庫(kù)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(shí)與其口令一致, SQL Server就允許該用戶連接到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，向服務(wù)器傳遞SQL 語(yǔ)句來(lái)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù),再根據(jù)該用戶對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)權(quán)限來(lái)進(jìn)一步確定用戶的訪問(wèn)和操作范圍。

2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

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

    電力調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)收集、處理電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)時(shí)信息，通過(guò)人機(jī)界面把電網(wǎng)運(yùn)行狀況集中而有選擇的顯示出來(lái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)有關(guān)設(shè)備的監(jiān)控，并完成經(jīng)濟(jì)調(diào)度和安全分析，調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的人機(jī)界面系統(tǒng)中，不同應(yīng)用的界面往往沒(méi)有通用性，畫(huà)面量大類多。

2.1 開(kāi)發(fā)工具

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

2.2 Delphi中數(shù)據(jù)庫(kù)的配置及操作

    在SQL Server已經(jīng)設(shè)置完成的情況下，在Delphi進(jìn)行配置以實(shí)現(xiàn)對(duì)SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。

    第一步，注冊(cè)O(shè)DBC數(shù)據(jù)源。這是至關(guān)重要的一步，否則就無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)。在系統(tǒng)中，我們定義可訪問(wèn)SQL服務(wù)器上BJ數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)源test。首先，選擇SQL Server類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)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(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)為BJ即可。

    第二步，配置BDE。它是Delphi專用的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。既可以從Delphi程序組里啟動(dòng)，也可以從Delphi程序項(xiàng)的Tools菜單下啟動(dòng)。Delphi首先調(diào)用BDE中的別名，別名再通過(guò)BDE中的ODBC Driver直接訪問(wèn)ODBC數(shù)據(jù)源實(shí)現(xiàn)的。而在BDE的ODBC Driver中還可以定義其他ODBC屬性，例如語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)程序或打開(kāi)模式等等。首先，在Drivers標(biāo)記頁(yè)中，按“New ODBC Driver”添加新的驅(qū)動(dòng)程序。在添加窗口中有三欄需要填寫(xiě)。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(cè)的數(shù)據(jù)源test。按OK確認(rèn)后就增加了一個(gè)名為ODBC―test的Delphi ODBC驅(qū)動(dòng)程序。在其右側(cè)的參數(shù)表中，還可以設(shè)置打開(kāi)模式OPENMODE、查詢模式SQL QRYMODE、SQL語(yǔ)句執(zhí)行模式SQLPASSTHRUMODE以及語(yǔ)言驅(qū)動(dòng)程序LANGDRIVER等。接下來(lái)，在Aliases標(biāo)記頁(yè)中，按“New Alias”命令按鈕增加一個(gè)新的別名。在增加新別名窗口中有兩欄需要填寫(xiě)。第一欄為New alias name，可任取一個(gè)名字，如：BJ；這個(gè)別名就是我們要在Table控件中直接調(diào)用的數(shù)據(jù)庫(kù)名字。第二欄Alias type選擇剛才在Drivers標(biāo)記頁(yè)中定義的ODBC―test，最后按OK確認(rèn)，就增加了一個(gè)名為BJ的別名。這樣，Table控件可以通過(guò)別名BJ，別名BJ通過(guò)Delphi的ODBC Drivers（即：ODBC―test），ODBC―test再通過(guò)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(kù)了。以上相當(dāng)于完成了在BDE中的注冊(cè)，接下來(lái)就可以進(jìn)行控件的屬性設(shè)置了。

    第三步，設(shè)置Data Access控件屬性以實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。DataSource1對(duì)象就與test數(shù)據(jù)庫(kù)的某個(gè)表建立了聯(lián)系。以后，只要對(duì)DataSource1對(duì)象訪問(wèn)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該表的操作了。設(shè)置Data Controls控件屬性以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作。一旦Data Access類的控件被成功打開(kāi)，處于窗口中的Data Controls標(biāo)記頁(yè)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(shí)現(xiàn)對(duì)表的讀寫(xiě)操作。

3 結(jié)論

    調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)是電力生產(chǎn)自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)，本文運(yùn)用SQL Server 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中的客戶/服務(wù)器式的數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用Delphi開(kāi)發(fā)了人機(jī)界面部分功能，并詳細(xì)介紹了Delphi環(huán)境中數(shù)據(jù)庫(kù)的配置和應(yīng)用問(wèn)題。