Visio图形化配电网理论线损计算软件开发技术的研究.docx

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Visio图形化配电网理论线损计算软件开发技术的研究

毕业设计

题目Visio图形化配电网理论线损计算软件

开发技术的研究

学院自动化与电气工程学院

专业电气工程及其自动化

二〇一七年三月三十一日

Visio图形化配电网理论线损计算软件开发技术的研究

【摘要】

提出并研究了一种以MicrosoftVisio2003图形软件为平台，利用VBA进行二次开发的图形化配电网理论线损计算软件的新技术和新的实现方法。

软件充分利用了Visio2003强大的图形化功能，很容易实现了用纯VB、Delphi或VC等开发工具编程所难以实现的功能。

研究和应用表明，Visio的二次开发技术为图形化电力应用软件的开发提供了新的有效的途径。

【关键词】

Visio2003；二次开发；图形化；理论线损计算；

0引言

电力网线损是电能在传输过程中所产生的功率损耗。

线损率是电力企业的一项重要的经济技术指标，也是衡量电力企业综合管理水平的重要标志，因此理论线损计算是电力企业线损工作中的重要内容。

为了指导和开展理论线损计算工作，已研究了大量理论线损计算的方法[1][2][3]，开发了相应的应用软件[4][5]，并且在线损计算与管理工作中已发挥了很大作用。

图形化理论线损计算应用软件因其界面友好、直观、操作简单和符合专业习惯等优点受到电力企业的欢迎。

现在的线损计算软件若不具备图形化的功能，仅靠窗体、表格和数据文件等传统的方式进行参数输入、运行状态的设置、结果的输出，已经很难被电力企业接受。

即使算法先进，也因其不良的操作界面无法在实际生产中推广应用。

因此，具备图形化的功能是理论线损计算应用软件开发的趋势。

目前在电力企业应用的图形化线损计算软件，都主要是用VB、Delphi或VC等开发工具完成的。

这种开发模式工作量大、周期较长、功能有限、后期维护困难，实是一种少、慢、差、费的开发方法。

本文开发的软件摒弃了目前多数开发单位广泛采用的全部基于VB、Delphi或VC等开发工具的开发模式，借助Visio2003，利用VBA进行二次开发[6]。

众所周知，Visio2003是微软Office套装软件之一，是当今最优秀的绘图软件之一[7]，许多人都在其各自的工作中用该软件绘制图形。

在许多场合下使用Visio较之AutoCAD，更加简单高效。

但是能够基于Visio进行图形化应用软件的二次开发则还鲜为人知。

事实上Visio2003不但是一个优秀的绘图软件，还提供了功能十分强大的二次开发功能。

站在这样高的平台上进行专业化二次开发，可以充分利用Visio2003的所有功能，仅花很少的代价和用很短的开发周期就可以实现用纯VB、Delphi或VC开发工具编程所难以实现的十分完善的功能，并且以后的技术支持还绝对有保障。

1配网理论线损计算的数学模型

1.1配网理论线损计算的方法

配电网理论线损计算的主要方法为：

最大负荷电流法、均方根电流法、容量法和电量法等。

这里仅介绍相对比较精确的电量法。

配电线路的有功损耗主要包括三部分，即线路导线上的有功损耗、配电变压器的负载损耗和配电变压器的空载损耗。

其中，线路导线上有功损耗为：

（）

（1）

配电变压器的负载损耗为：

（）

（2）

配电变压器的空载损耗为：

（）（3）

线路上总的可变损耗为：

或（）（4）

线路的总损耗为：

（）（5）

式中:

－线路有功供电量（）、无功供电量（）；

－线路负荷曲线形状系数；

－线路导线等值电阻（）、变压器绕组等值电阻（）；

－线路总等值电阻，（）；

－线路平均运行电压，（）；

－线路运行时间、变压器平均运行时间，（）；

－线路和变压器的综合运行时间，（）；

－线路上投运的第台变压器的空载损耗，（）；

－线路上投运的配电变压器台数。

1.2配电网等值电阻的计算

上述配电变压器绕组的等值电阻为：

（）（6）

（）（7）

式中：

—各台配变的二次抄见电量，（）；

—第i台配变额定短路损耗，（）；

—配变一次额定电压，（）；

—第i台配变额定容量，（）。

导线的等值电阻为：

（）（8）

式中：

—通过线段i供电的各台变压器实售电量之和，（）；

—第j台变压器的抄见电量，（）；

n—线路段数；

—第i段线路的电阻，（）。

上述通过第i段线段供电的配变台区实售电量之和的计算，可以采用非数值计算的搜索算法来实现。

也可以利用矩阵运算这样的数值计算方法来实现[8]。

这里介绍后者。

为计算由各线段供电的下游配变台区实售电量之和，首先引入一个节点—支路关联矩阵H，其中元素为：

。

①，节点i与支路j有关联，且支路方向指向节点i；

②，节点i与支路j有关联，且支路方向离开节点i；

③，节点i与支路j无关联。

若已知各配变台区实售电量列向量为，则通过各线段供电的电量列向量可由下式计算：

（9）

此为线性方程组，可用高斯消去法求解。

利用这种方法计算由各线段供电的下游配变电量之和更便于程序实现。

节点—支路关联矩阵H是稀疏矩阵，因此，为了节省内存，提高计算效率，应采用稀疏技术。

2Visio图形化软件二次开发技术

2.1图件和模具的设计

图形化电力应用软件需要设计出用于绘制电网电气接线图的常用元件符号，这些绘图元件放在绘图工具箱中。

图形化建模时，用鼠标把图元拖拽到绘图区，通过准确的连接构造电气接线图。

在Visio中，用于绘图的图元称为图件，放置图件的绘图工具箱称为模具。

图件和模具的设计十分简单。

首先，在绘图区内绘制出所需的绘图元件符号，并对其连接端子增加端点，以便连接和拓扑结构自动识别时使用。

然后，利用ShapeSheet电子表格为图元设置属性，即附加到该元件设备上的参数，例如，配变图元有名称、容量、型号、短路试验数据、空载试验数据、抄见电量等。

为了双击图元能够弹出相应的对话窗体用于参数的输入、设置、修改和查询，还需要对图元赋以双击事件。

最后，将完成的图件用鼠标拖拽到一个新的模具中，为新模具命名后保存即可。

电网图形化建模时，从设计好的模具中把图件拖拽到绘图区，该图件就带有描述其特性的参数属性，并且具备响应双击事件的能力，若有相应窗体的配合，双击该图件将会打开一对话窗体，供参数的输入、修改和查询。

2.2ShapeSheet电子表格的应用

在Visio中，与图形对应的有一个ShapeSheet电子表格，可以看成是图形的另一种描述形式，它是记录图形的特征属性并用于公式设计的表格。

图形的编辑和改变，例如位置、大小、高度、宽度、角度和颜色等改变，可以在ShapeSheet立即看到数值的变化。

在ShapeSheet中改变数值和有关公式会引起相应图形的改变。

我们可以通过公式的方式精确的描述和控制图形。

ShapeSheet内容很丰富，因篇幅所限，这里仅介绍元件属性的设置和事件的定义两部分内容，这也是图形化电力应用软件中最重要的两部分。

2.2.1属性的设置

在图形化电力计算软件中，需要把图件和其表示的电气设备的数据关联起来。

可以把图件和数据分离，数据存放在数据库中，通过图件的唯一ID号与数据库中的相应记录关联起来，从而实现数据的图形化查询、检索、输入和修改。

也可以把数据与图件绑定在一起，在制作图件时，对其ShapeSheet表中的用户属性CustomProperties区进行增加和定义。

例如，线段图件的数据属性有端点编号、导线型号、导线长度、单位长度电阻等。

在绘图区绘制的图形都带有相应属性，其数据或参数就存放在用户属性CustomProperties区的电子表格中。

数据的输入、查询通过窗体实现。

2.2.2事件的定义

为了输入、修改、查询所绘图形设备的数据，需要在鼠标双击图形设备元件时弹出相应的窗体。

为此在设计图件时。

要对其ShapeSheet表中的事件Events区的双击事件EventsDblClick定义。

其格式为：

=RUNADDON（"ThisDocument.过程名称Name"）

在VBA编辑环境中，有一个Visio对象，在其中的ThisDocument下写一段过程名为Name的打开相应窗体的程序即可。

这样这个图件就具有响应鼠标双击事件的能力了。

2.3窗体的设计

窗体的主要功能是提供交互式的界面，通过窗体可以进行数据输入、修改、设置、查询和显示等。

窗体是一个集合对象，可以在窗体中增加或减少控件，并且可以设置窗体和控件的属性。

这和一般的VB编程中窗体的设计是一样的。

配电网理论线损计算窗体中，是通过对ShapeSheet电子表格中用户属性CustomProperties区的数据的存取，来实现对元件参数的输入、修改和显示的。

2.4拓扑结构的自动识别

纯粹的绘图软件不需要拓扑结构的识别。

但作为图形化的计算软件，电网拓扑结构的自动识别是必须的，这是联系绘图功能与计算功能的关键。

拓扑结构的识别就是根据所绘制的图形确定电气接线图中各个元件端点的编号，从而确定各个元件之间的连接关系。

元件端点编号是通过比较各元件端点的坐标来实现的，ShapeSheet表中存储有图形元件端点的坐标，其程序的流程图如图1所示。

图中N为电气接线图中元件的个数。

数组Points存放已编号节点的编号和坐标。

图1结点编号的程序流程图

3计算实例

利用开发的图形化配电网理论线损计算软件试算了文献[3]中的例题，如图2所示为软件界面。

经验证，计算结果正确。

表明所开发软件模型与算法正确、拓扑结构自动识别准确无误。

图2Visio图形化配电网理论线损计算软件界面

4结论

提出的基于MicrosoftVisio2003VBA编程的图形化配电网理论线损计算软件开发的新技术和新方法，充分利用了Visio2003强大的图形化功能，使专业软件开发人员更专注于算法和功能的研究与实现，避免了低层次的图形编辑模块的开发，只需花很短的开发时间就可以实现用纯VB、Delphi或VC等编程工具所难以实现的功能。

研究和应用表明，Visio的二次开发技术不但可以应用于配电网理论线损计算软件的开发，也为其他图形化电力应用软件甚至是其他专业的图形化应用软件的开发提供了新的有效的途径。

参考文献

[1]国家电力公司．《电力网电能损耗计算导则》（DL/T686-1999）．中国电力出版社，2001．

[2]杨秀台．电力网线损的理论计算和分析．北京：

水利电力出版社，1987．

[3]廖学琦．农村线损理论计算与降损措施．北京：

中国水利水电出版社，2003．

[4]丁毓山，俞淳元．线损管理系统及其软件设计．北京：

中国水利水电出版社，1996．

[5]虞忠年，陈星莺，刘昊．电力网电能损耗．北京：

中国电力出版社，2004．

[6]美国Microsoft公司著，莱恩工作室译．开发MicrosoftVisio解决方案．北京：

北京大学出版社，2002．

[7]玄伟剑．中文版Visio2003图纸设计入门与提高．上海：

上海科学普及出版社，2004．

[8]方富淇．配电网自动化．北京：

中国电力出版社，2004．