一种用于低压配电网监控系统的建模方法与流程

本发明涉及低压电网智能监控技术领域，特别涉及一种用于低压配电网监控系统的建模方法。

背景技术：

目前，低压配电网存在着设备种类繁多，还没有一种现行标准可以参照的特点，但是低压配电网的发展已经如火如荼的进行了。在低压配电网领域中最复杂的要属于建模。

低压监控系统中部分馈线组成的区域接线图是低压监控系统中配电网调度人员监控实时运行信息的图形界面，数据一致、排布清晰、实用性强的区域接线图是不可缺少的图形资料，有效减少了人工调图工作量，大大提高了低压配网实时监控效率。

基于自动排布算法的接线图的自动转换，可以大大减少系统数据维护的工作量并保证数据一致性；其次，自动绘制美观、布局科学而又避免交叉的区域接线图，对于人工调节图形应用于配电网管理的实时监控应用尤为重要，而这方面的研究文献及应用实例较少。

对于低压接线图的实际应用领域，国家电网自动生成的区域低压接线图，兼容各种线路类型且排布美观，但图形局限于查看，对于配电管理实时监控的实际应用性较差。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种规范的、普适性的低压电网智能监控系统的建模方法，特别是监控系统的接线图是基于低压电网原生的，即一种用于低压配电网监控系统的建模方法。

本发明解决其问题所采用的技术方案是：

一种用于低压配电网监控系统的建模方法，包括软件架构和数据架构，其中：

所述软件架构分层描述了低压配电网监控系统实现具体数据处理功能的数据结构，包括按层次从下到上依次分布的资源层、基础组件、核心层、应用层、扩展层、展现层，且各层次间只能相邻上层调用下层；还包括用于在各个层次之间进行通信的协议层和实时/服务总线；

所述数据架构以数据为中心，描述了低压配电网监控系统中存在的主要数据以及数据与功能模块之间的关系，包括绘图系统、管控平台、数据处理、实时总线、数据中心和业务逻辑层；所述绘图系统用于提供低压电网的接线图，所述数据处理用于接收监控数据和发送控制信号，所述数据中心用于存储数据，所述业务逻辑层用于提供相关业务功能的数据访问与处理逻辑算法，所述管控平台为最终的人机交互界面；

所述数据架构中的各模块用于控制数据的流向，并调用所述软件架构中各层的数据结构实现具体的数据处理功能。通过对低压配电网监控系统软件架构的分层设计，规范了软件开发过程中的代码结构，实现每个具体数据处理功能数据结构之间的关系得到优化，有利于系统的维护和功能扩充；同时通过将数据架构分为六个功能模块，从顶层合理规划系统中数据的处理和流向，并通过调用软件架构中具体的数据处理功能的数据结构，通过数据结构规划和数据结构之间的数据流向的分开规划，避免了后期编程代码量增大造成数据结构的遗漏。而绘图系统的引入，解决了之前低压监控系统的接线图从高压引入带来的混乱和低效率问题。

进一步，所述资源层包括服务器、数据库、网络、操作系统，是整个系统的硬件和资源集合；

所述基础组件包括图模资源和数据处理模块，处理的数据是比较原始的报文数据；

所述核心层包括核心业务控制、逻辑规则管理、数据中心、资源整合和业务数据管理，是整个平台的业务关键所在，整个业务的流转、数据的处理、系统的运行都依赖于核心层的这些服务；

应用层提供核心层的调用接口，扩展层提供应用层的调用接口，展现层是具体的硬件显示终端，这三者均用于提高扩展性；

协议层将平台各个层和层、模块和模块、服务和服务直接的各种通讯、发布、订阅等活动约定的协议进行集中的管理；

实时/服务总线用于系统内部各个服务、模块直接的数据交换的统一管理。

通过对软件架构的各层进一步划分详细的任务，使得软件结构更加清晰，有利于编程人员进一步完善软件。

进一步，还包括硬件架构，所述硬件架构包括：

由工作站、数据库、服务器、磁盘阵列和低压监控核心交换机组建的核心工作网；

由纵向加密认证装置、前置/实时数据库服务器和采集网交换机组建的有线采集工作网；

由正反向物理隔离装置、无线公网前置服务器和公网前置采集网交换机组建的无线工作网；

通过交换机组成内网，是内部的工作站、服务器、数据库相互连通，协同工作，同时也形成一个避免受到外界攻击的保护屏障；其中低压监控核心交换机组成核心工作网，主要对采集到的数据进行相应的业务处理，而有线采集工作网和无线采集工作网分别用于从有线和无线方式从互联网获取低压配电网的监控信息或者给低压配电网发生配置信息，同时提供对核心工作网的物理保护。

进一步，还包括技术架构，所述技术架构根据业务形态分为应用端管理、图模绘制和基础服务平台三部分。通过对技术架构的模块划分，保证了在日后系统的维护过程中以及技术的升级过程中，可以各模块之间独立的维护或升级，保证系统的稳定性和扩展性。

进一步，所述绘图系统的实现机制为：图形绘制以automap控件为基础，由automap实现基本功能并提供api接口，由图形绘制模块编程实现绘图控制逻辑。使用automap实现针对低压配电网的自定制的绘图系统，避免了使用高压配电网绘图系统带来的不兼容问题。

进一步，所述绘图系统包括多人协同、二次图、复制图符时不复制设备属性、挂牌不互相遮挡、显示分区信息等功能。通过增加针对低压配电网的专用功能，丰富了低压配电网的功能，方便了低压配电网的操作。

进一步，所述应用层包括监控类接口和管理类接口。

进一步，所述扩展层包括二次开发接口和标准低压文件输出。

进一步，所述展现层包括pc、平板电脑和智能手机。

本发明的有益效果是：本发明采用的一种用于低压配电网监控系统的建模方法，针对低压配电网监控系统的特点，将实现具体数据处理功能的数据结构分层设计而提出合适的软件机构，对软件整体的数据结构划分层次，规定下层只能够别相邻上层调用，还设计了各个层次之间的通信方式，从而提供了一个规范合理的编程结构。同时，针对低压配电网的数据的特点，独立设计一个数据架构用于调用软件架构中各个实现具体数据处理功能的数据结构，控制数据在系统中的流向，数据处理和数据流向的分开式设计，有利于后期系统的维护、扩展，同时二者干扰性小，使代码结构更简洁、稳定性更高。同时还设计了原生的低压配电网绘图系统，也避免了从中高压电网监控系统移植过来产生的接线图上的偏差。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一种用于低压配电网监控系统的建模方法的软件架构图；

图2是本发明一种用于低压配电网监控系统的建模方法的数据架构；

图3是本发明一种用于低压配电网监控系统的建模方法的硬件架构图；

图4是本发明一种用于低压配电网监控系统的建模方法的技术架构图。

具体实施方式

参照图1－图4，本发明的一种用于低压配电网监控系统的建模方法，其中：

所述软件架构分层描述了低压配电网监控系统实现具体数据处理功能的数据结构，包括按层次从下到上依次分布的资源层、基础组件、核心层、应用层、扩展层、展现层，且各层次间只能相邻上层调用下层；还包括用于在各个层次之间进行通信的协议层和实时/服务总线；

所述数据架构以数据为中心，描述了低压配电网监控系统中存在的主要数据以及数据与功能模块之间的关系，包括绘图系统、管控平台、数据处理、实时总线、数据中心和业务逻辑层；所述绘图系统用于提供低压电网的接线图，所述数据处理用于接收监控数据和发送控制信号，所述数据中心用于存储数据，所述业务逻辑层用于提供相关业务功能的数据访问与处理逻辑算法，所述管控平台为最终的人机交互界面；

所述数据架构中的各模块用于控制数据的流向，并调用所述软件架构中各层的数据结构实现具体的数据处理功能。如图1所示，从软件架构来进行建模，整个低压配电网监控系统软件架构分为8个层次，它们是：资源层、基础组件、核心层、应用层、扩展层、协议层、实时/服务总线、展现层。

资源层是整个系统的硬件和资源集合，包括了服务器、数据库、网络、操作系统、应用服务器等。

基础组件是整个平台的基础组件，处理的数据是比较原始的报文数据。

核心层是整个平台的业务关键所在，整个业务的流转、数据的处理、系统的运行都依赖于核心层的这些服务。

应用层、扩展层、展现层等都是将整个平台的应用范围往外扩展的触手，是整个平台的数据和核心价值的集中展现。

协议层是将平台各个层和层、模块和模块、服务和服务直接的各种通讯、发布、订阅等活动约定的协议进行集中的管理。

实时/服务总线是为了解决系统内部各个服务、模块直接的数据交换可管理、可视化、可调试等和系统外部往外或者往里提供或者获取数据可以灵活配置等需求的集合提出将服务的调用统一使用实时/服务总线进行控制。

在确定软件架构之后，根据软件需要实现的功能，即需要处理的数据进行建模。参照图2，数据架构以数据为中心，描述了系统中存在的主要数据，及数据与功能模块之间的关系，并重点关注数据的产生、处理、存储、消费过程。

绘图系统是低压配电网监控系统的一个数据编辑工具，并不包含在系统的运行时环境中，其主要作用是维护系统运行所必需的基础图模数据(如接线图、设备属性、测点配置等)，并将其发布到运行时环境，同时提供基本的图档管理功能。绘图系统是一个数据生产者的角色。

管控平台是低压配电网监控系统与最终用户进行人机交互的主界面，提供各种监视、管理与控制功能，其主要作用是进行数据的可视化展示、接受用户的控制请求、进行系统管理与配置。管理平台是数据的最终消费者。

数据处理是低压配电网监控系统数据处理的核心模块，它接收数据采集系统通过终端上送的各种遥信/遥测数据，进行加工处理后保存进数据库或触发相应的业务数据处理，对于重要的数据变更广播系统消息。同时，接受用户发送的控制请求，检查处理后通过数据采集系统下发给设备终端执行。

实时总线是低压配电网监控系统各模块或服务之间进行实时交互的一种通信机制，只在消息中携带少量的数据。

数据中心是低压配电网监控系统中所有数据集中存储的地方，包括：实时数据、关系数据及文件数据，并且提供了统一的数据访问接口用于对数据的存储与访问。

业务逻辑层是低压配电网监控系统的逻辑中心，提供了一系列的相关服务，这些服务实现了和业务功能相关的逻辑算法，以及对数据的处理和访问控制逻辑，业务逻辑层是数据的主要处理加工场所。

对于上述实施例，其用于低压配电网监控系统中的实现的过程如下：软件架构的各个层次中，分别提供了实现相应数据处理的数据结构接口，当采集到的电网监控数据通过数据架构中的数据处理模块进入到系统之后，数据架构中相应的模块就会调用软件架构中相应功能的数据结构实现相应的数据处理，并控制每一步数据处理后的流向，最终显示在用户终端上。同理，从用户终端发送的管控信息，也是通过数据架构中的相应的模块对数据流向的控制和软件架构中相应具体功能的数据结构的调用将数据发送给配电网接收端。通过分开的两部分实现对数据的处理和控制，提高了代码的可读性，增加了系统的稳定性和扩展性。

进一步，所述绘图系统的实现机制为：图形绘制以automap控件为基础，由automap实现基本功能并提供api接口，由图形绘制模块编程实现绘图控制逻辑。所述绘图系统包括多人协同、二次图、复制图符时不复制设备属性、挂牌不互相遮挡、显示分区信息等功能。

图形绘制包括：新建或打开接线图、添加或删除设备图符、拖动改变设备图符位置、添加或删除连线、图形对齐、撤消与重做、图形的缩放与漫游等基本绘制功能，支持的接线图种类包括：

a)配电室站内接线图；

b)基于配电室的站内接线图做成的二次图；

c)中低压(中压10kv、低压400)一体的图形；

对于接线图应布局合理、美观、横平竖直，设备和线路直接不能有交叉重叠的情况发生。

实现机制图形绘制以automap控件为基础，由automap实现基本功能(比如图符绘制、缩放、漫游、基础数据生成等)并提供api接口，由图形绘制模块编程实现绘图控制逻辑。其中部分功能(如：图符复制与对齐)依赖于automap控件的功能实现，并开放接口。

多人协同允许在一个工作站上同时绘制多幅接线图，也允许多人在不同的工作站上同时进行接线图的绘制，但同一幅接线图只允许在一台工作站上以“读写”的方式打开，同时在另一台工作站上打开时，应友好提示，并置为“只读”模式。

二次图允许整张一次接线图以“图符”方式或“展开”方式出现在其它接线图里，从而形成二次图。以“图符”方式出现时，提供“热点”链接，点击时在新的窗口中打开一次图；以“展开”方式出现时，在二次图中预留一定的显示位置，并可在绘制时调整和预览显示效果，以便连接点的对齐与衔接。

关于复制支持单个图符或多个图符的复制，但是，为了避免一个设备出现在多幅图里的问题，只复制图符及图形属性，而不复制设备属性。

挂牌接线图应支持“挂牌”功能，一个设备上可以挂一个或多个牌，挂多个牌时，应做到互不遮挡。

分区信息接线图应支持按权限的分区浏览，分区信息可作为接线图的一个属性来进行维护，在接线图显示时应在合适位置显示图形的分区信息。

其它原则此外图形绘制遵循以下基本原则：

a)除联络开关外，一个设备只能在一幅图里出现；

b)提供从一幅图的热点，跳到关联图的功能；

c)尽量把有电气关联的设备，画在同一幅图里；

d)支持在上级图的连接点下展开下级接线图；

e)考虑在不同缩放比例下的作图效果问题，应在设计时提供一种机制，有效避免工程人员在作图时由于缩放比例不一致导致的各种不协调。

f)在绘图控制逻辑上，应遵循常见绘图软件(如：visio、cad等)养成的用户使用习惯。

进一步，所述硬件架构包括：

由工作站、数据库、服务器、磁盘阵列和低压监控核心交换机组建的核心工作网；

由纵向加密认证装置、前置/实时数据库服务器和采集网交换机组建的有线采集工作网；

由正反向物理隔离装置、无线公网前置服务器和公网前置采集网交换机组建的无线工作网；对具体的电力机房的安防要求，硬件的部署方式参照图3所示。

进一步，还包括技术架构，所述技术架构根据业务形态分为应用端管理、图模绘制和基础服务平台三部分。低压配电网监控系统是一个管理的平台、开发的平台、可扩展的平台，为了在业务发展的过程中保持技术的先进性，在技术架构上需要做到松散的耦合、结构合理，方便日后出现的新技术快速应用到平台上，为平台创造一个良好的技术生态圈，智能配用电综合技术架构图如图4所示。低压配电网监控系统的技术架构是一样混合模型，既有b/s架构方式，也有c/s架构方式。有基于展现的mvc架构，也有基于服务的soa架构。整个技术架构从功能上被分成三个区域，这三个区域由于业务形态的不同相互之间通过标准的、通用的协议进行松耦合。

目前许多的低压领域的绘图系统都是基于高压、中压演变过来的，没有一个站在低压配电领域的原生系统来支撑低电压发展，本发明就是一个原生的低电压绘图系统的描述，比其他从其他领域改造具有更好的支撑业务发展的能力。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。