一、概要

介绍了一个基于图形用户界面使用Visual Graph图形平台与VC++开发的软件系统，该系统在故障计算时，可辅助电力部门继电保护人员更好地进行电力系统短路电流计算分析序网图和计算序网电流的结果：本系统有三个主要功能，1.用来设计电力网络单线图，2.演示同一网络对应的正序、负序和零序网络图，3.根据故障类型和地点来演示每一个序网图的电流流通路径。

二、故障分析

故障分析是电力系统继电保护工作不可缺少的环节，电力系统的故障主要有两类：对称故障和不对称故障。对称故障是容易处理的，然而对很多人来说 处理不对称故障是一件令人头痛的事，究其原因：一是我国省级电网规模十分庞大 手工处理十分困难；二是分析网络的零序组成，特别是在不平衡故障时，很难预测零序电流的结果。例如：当无负荷、中性点不接地发电机末端发生不平衡接地故障时 网络里是没有对地电流的 如果画出对应的零序网络图，则结果很容易被理解，有了零序网络图当发生接地故障时，不需要计算就能够追踪零序电流的路径，对故障有一个初步的认识。

三、图形开发设计难点。

由于零序网络图受到变压器 发电机的接线类别和各种中性点接地设备的影响。因此形成零序网络图比形成正序网络图复杂得多，对于一个给定的系统如果变压器和发电机比较多时，手工形成零序网络图是一件费时的事情。

      基于图形用户界面 即Visual Graph的的可视化图形开发包，利用用户已经完成的单线图自动地形成零序网络图，并且显示零序电流的路径这使故障分析更加方便，该软件工具给用户提供了友好的交互式界面。便于用户在故障分析时能更好地理解序网图浏览绘制好的网络单线图的对应正序 负序和零序网图。

    设计上介绍的单线图绘制模块与其他已有的单线图绘制工具类似，区别在于其他的绘制软件忽略了故障分析需要的元件，该模块提供了若干个绘制功能和设备外观，设备包括发电机、两卷变、三卷变、发变组、等值电抗等，发变组和等值电抗是根据我国电力部门的实际需要设计的发电机和变压器的接线类别在参数里区别。

四、图形与数据结合一体化问题

如果指定一个故障类型和地点 用户也可以查看各序电流的流通路径,该软件与过去的软件还有一个很大的不同 系统的数据全部存放在数据库中,便于管理、更新、查询、其最大的优点是实现数据共享，不需要磁盘拷贝，所有用户的数据保持一致性,同步更新。

在完成单线图的绘制后，可以用查看、菜单提供的功能查看对应的正序、负序、零序网图。为了使自动生成的序网图看起来更美观 用户可以利用软件提供的编辑功能对已经画好的单线图进行编辑：如移动，剪切，复制，粘贴，旋转等 正序和负序网图类似于原始单线图。因此，形成这两个序网图是很容易的图。对应的是系统的正序网图，正序网图和负序网图非常相似。唯一的区别就是负序网图没有电压源。形成零序网图要比前两者困难得多，因为要考虑变压器和发电机的接线类别，在本软件中变压器和发电机不同接线组别对应的零序模型已经建好并存放在一个自定义格式的文件里。这些模型用来形成零序网图非常有效。易于制作出例子中的完整零序网图，用户易于理解零序网图的结果。例如，如果连接母线，和母线之间的双卷变接线组别改为，不难发现。与变化前系统相比：正序、负序网图没有改变，但是对应的零序网图之间存在差异。

在本系统的工具包里：可以设置任意地点，任意类型的故障分析，因为这是得益于Visual Graph强大的图形组合开发功能。如果设置好原始网络单线图的故障地点和故障类型，每个序网里的电流路径将以红色显示出来，当发生对称故障时可以发现负序网络里没有负序电流，反之，发生不对称故障时，负序电流路径与正序电流路径相同，零序电流的路径受变压器和发电机的接线组别的影响很大。

介绍了一个使故障分析更加方便的图形化应用系统（如何使用Visual Graph开发，以后有时间再谈），该系统提供了一个友好且容易使用的工具。辅助某省调度中心的继电保护工作人员更好地完成故障分析，以前继保人员用手工绘制序网图和序电流，必须维护原始网，正序网和零序网三套数据，且数据容易出错。通过使用该软件，用户能够方便地管理和维护数据，大大减轻了用户的工作量，能够方便地观察不同故障类型时各序电流的结果。更为重要的是，用户能够清晰地观察接线组别的改变对零序电流路径的影响。

 本文出自：http://www.visual-graph.com

一、检修分析系统概要：

编制基于生产实时数据库的在线分析系统， 该系统运用数据库技术和可视Visual Graph技术，能够在线进行潮流电压无功的分析计算并指导合理的编排方式,同时对临时检修和事故检以及阐述了电压无功优化控制方案，调度员培训等有一定的意义，实践证明该软件具有一定的工程精度和应用价值。

二、输电线路检修的情况：

输电线路检修是电力生产的基本活动。根据电网实际运行情况，适当提出线路的检修任务、合理安排电网的运行方式是保证电网安全、稳定、经济运行的基础，按任务性质的不同线路检修可分为计划检修事故检修和临时检修，确定线路稳定计算。对检修之前必须要进行相关的潮流于较薄弱的电网还必须进行动态稳定计算。现在运行方式部门确定线路检修任务的主要手段是凭经验和离线计算离线计算在指导电网生产中发挥了重要作用，但在临时检修或事故处理方面，如何根据电网当时的潮流大小、实际开机方式来确定保障电网安全稳定运行的具体措施，离线计算结果与电网实际运行结果不能很好匹配，而实现在线计算能采取更有力的措施使计算结果更接近实际值高度发达的通信技术是现代电网的一个重要特征，光纤环网将成为未来电网通信的主要工具。远动数据的信息量和可靠性极大提高。

三、可视化开发情况。

在这些技术基础上笔者开发出了可视化的，在线的能指导线路检修和设备操作的分析软件，软件的计算分析与电网实际运行方式相匹配。有利于更好地指导电网生产。

电网线路检修分析系统采用 Visual Graph和C++语言编程实现与 SCADA 系统数据接口，该系统每 10s 自动采集1次电网实时数据，数据信息包含线路有功和无功潮流各运行发电机组有功和无功出力，各 220kV 主变高压开关的有功和无功负荷以及各 500 kV 和 220 kV 变电站母线电压幅值。本系统采用SQL SERVER 2005数据库对获取的数据进行管理。可以生成如状态估计，潮流稳定及无功电压分析等供后台计算所需的数据文件，建立起了一个适用于在线分析的数据平台。电网线路检修在线分析系统主要功能有：按电压等级分层显示电网的实时潮流，在线进行电网安全分析，包含状态估计，潮流计算，网损计算和 N－1 安全分析能与PSASP综合程序接口进行与实际电网运行方式相匹配的暂态稳定计算，能进行无功电压分析。确定发电机，调相机，无功补偿装置的无功出力保证主网电压合格。另外系统还能对电网参数进行管理并且具有可视化的操作和显示功能，使线路检修操作形象化提高了运行方式计算人员。从而提高了软件的和调度员使用软件的积极性使用率。

       四、图形与系统结合应用

Visual Graph实现了在图形绘制完毕能够按照元件与元件的相连关系对元件进行自动编号，自动形成拓扑结构，在网络接线图中可以看出母线既是电流潮流的汇入点，又是电流潮流的汇出点，所以一般电力图形应用系统将网络图看成母线组成的多个系统。这样就邻接表表示法而言是把母线作为网络中电气的连接点，即把电网的节点模型转化成母线模型。这给元件的自动编号和查询带来方便。在对元件进行搜索编号的过程中外层应用软件结合了深度优先搜索和广度优先搜索两种方法，其中以深度优先搜索为主。在电力程序中一般通过判断已编号元件端点是否落在某个未编号元件范围内，来实现元件编号，Visual Graph则提供了此类电力应用功能的广泛支持。

五、可视化分析

可视化技术是指从大量冗繁的数据信息中快速查询出所需信息并将其以直观，易于被人接受的方式表现出来，使人能宏观全面了解和掌握，电网线路检修在线分析系统利用图形矢量化技将全网500kV，220kV以及110kV联络线分层用单线图表示，并冠以不同的颜色比如500kV为红色，220kV为绿色，110kV为蓝色，以示电压等级的不同，可视化使线路操作变得简洁方便移动鼠标到需要操作的线路上，点击左键出现菜单提示开断还是合上，是否查看线路参数或是否有权限修改线路参数，选择开断220kV线路。则 220kV线路由原来表示该线路已经开断的绿色变闪烁的黑色，线路状态属性表中相应的数据库字段变成 OFF。然后可以进行如N－1等潮流计算。

  显示线路潮流能帮助运行人员分析电网的运行状况是系统的重要功能。当鼠标接近线路时幕底部能跟踪显示出当前线路名称，线路有功和无功潮流，点击鼠标右键也能显示出当前线路的潮流 。当线路操作造成电网中的某些线路发生过负荷时。则系统会自动将这些线路变成红色并不断闪烁用以提示检修人员或调度员注意。以便及时采取措施使电网尽快恢复到安全状态。

电网线路检修分析系统在实时数据库基础上在线进行潮流、稳定、电压无功的分析计算，指导合理的编排方式 可视化技术为检修专责和调度员提供了方便从而调动了使用软件的积极。提高了软件使用率，还就如何提高主网电压合格率阐述了电压无功优化控制方案。实践证明该系统具有一定工程精度和应用价值。

一、系统概述
介绍一个应用于供配电的图纸中能实现与电网数据库连接的矢量绘图与参数处理系统，采用了面向对象的可视化编程语言.从图元直接输入、修改电力系统接线图的属性参数，后台数据库同步接受与更新，系统采用开放式子图库使绘图、数据管理、分析计算均在同一操作平台内完成，使用户完全感觉不到图形与数据天然分离。
本系统共分五部分:人机界面、图形绘制和编辑、数据库、分析计算、结果输出。
本系统具有常用的图形功能和友好的人机界面。用户进人主界面后，可进行电气图形的绘制、编辑和标注。直接从图形中对数据进行添加、修改、删除等操作，结果自动存人后台的数据库中，为下一步的分析计算作好准备
本系统的主要功能有:①绘制各种电气接线图②实现图形与数据库的连接，自动为分析计算提供与图形对应的数据表;③进行供配电系统的分析计算，含潮流、短路及继电保护整定计算;①报表及图形等输人、输出。
    本系统还有以下特点:①全系统以一种高级语言为主编制，使高效的绘图组件（Visual Graph），数据库管理和分析计算三者一体化，占用运行空间小，使用效率高，消除了软件环境的转换带来的繁琐人工操作等不良影响;②采用工业上的电力行业的矢最绘图，快速开发;③灵活开放式图库建模系统。
二、人机界面设计
   系统界面由一个主窗口，18个数据输人、显示窗口和4个模块构成。采用了Windows编程风格，形成了多层次树状菜单结构，制作了多种下拉式和弹出式菜单，工具条，状态条，让图形编辑，图元复用，数据关联，设备枚举列表，仿真分析，拔掉效验等都完美集合中一个界面上等等。
三、数据输人输出窗口
数据输人窗采用了DataBase控件捆绑待显示的数据库，再用一系列文本框绑定不同的字段名。当用户双击某图形元件时，即弹出相应的数据输人窗口可添加新数据，也可对数据库表进行修改和删除。借此达到图文并茂、形象直观的效果。现设有电源、变压器调相机、电动机、线路、电抗器等常用设备的数据窗门。窗口数据与数据库对应表中的数据同步变更。
四、数据库设计
    可以采用Microsoft公司的SqlServer数据库系统或Oracle公司的Oracle数据库管理系统，数据库是一种功能强，使用方便的关系数据库，一般的计算机语言都提供基于数据库引擎对数据访问能力，可以创建、打开、编辑、修改、更新数据的结构，数据库文件包括许多独立或相关的表，每个表都有对应的字段和记录。
该数据库还支持结构化查询语SQL.使数据库的兼容性大大提高 这样可将不同图形的数据同步，减少数据库文件的查找上作量，也可以更好实现数据资源的共享及转化，加强系统的可扩性,为了适应分析计算的使用，系统使用了3种数据方式，即数据库与顺序、随机文件方式，对图形数据，元件参数和计算结果数据这3类数据进行处理，全过程利用可视化语言面向对象的程序没计方法，在输人输出图形界面中进行，图形数据在绘图时自动生成，元件参数通过输人窗口输人，计算分析模块自动调用，最后结果以报表及图形方式输出。
数据库设计示例：对于双绕组变压器数据表，有以下一些字段;名称、额定容量、一、二次额定电压、短路电压、空载电流、短路损耗、空载损耗、电阻、电抗、一、二次节点编号、一、二次cr变比、一二次绕组结线等等，分别存储相应的元件参数。元件参数采用易获得的铭牌数据，电阻、电抗自动计算显示，既省去r用户的手工计算，也提高了计算的准确性
五、图形编辑建模设计
由于图形界面的设计复杂性较高，所以一般都会购买第三方的图形平台作为自己系统的图形模块，在这里我推荐北京图王的Visual Graph图形引擎平台。以下再讲解一下电力图形的设计
电力系统的图形多数为规则平面图，并且都是由一些基本元件组成的最简单的元件是点和线，在此基础上，将有规律且使用频率较高的图形也作为元件处理，称为子图。线、圆、弧、矩形是组成子图的元件，也是最简单的子图，而子图又是整张图的组成元件，简单子图又是复杂子图的组成元件。本系统的特点之一就是采用矢量作图方法，具有节省存储空间、无级缩放、图形编辑方便的优点，同时采用了递归开放式的子图库，用户可根据需要随时指定某被编辑图形为子图而置于库中，随时调用，且具备子图所有功能。
子图库中的元件是电气制图中的基本图形符号，每个基本图元由7个数据描述，即一个特征代码和6个参数，这些数据为:元件代码、图心坐标 x和v，旋转因子、放大倍数、颜色、线形。因此子图库实质是一系列图形数据的集合图形编辑模块提供了旋转、删除、重画、子图平移、整图平移、子图放大、子图缩小、整图放大、整图缩小等功能。
标注是绘图不可缺少的部分，操作中用鼠标右键定位，点击后弹出一输人框，可在其中输人标注内容。标注的字体字号由菜单选择。
图形的绘制和编辑在图片框内完成，窗体左边是子图列表，存放着已定义的图元，图元按序分页存放，由鼠标点击翻页按钮换页。绘制图形时，先在子图列表中选取所要画的子图，再在图片框的任一位置点击，即可在点击处绘制一相应元件图形，随后便可对其进行编辑，逐一将子图绘于图片框上，构成整幅图形。线、椭圆、圆、弧、矩形等基本图元由鼠标拖动画出。
一个直接面向用户的图形编辑设计模块往往体现了系统的专业性与易用性。所以在购买第三方图形包是要慎重。
六、电力分析计算模块
分析计算模块分为多个子模块，分别完成短路计算，潮流计算及继电保护整定计算等功能，其结构较复杂设计原理不再多讲了，纯粹是业务上的分析与理论上的应用。
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