D30806002D概要设计说明书.docx
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D30806002D概要设计说明书
文档编号：
烟台东方电子信息产业集团有限公司
概要设计说明书
项目名称:
电网调度综合防误系统
项目开发部门:
技术中心电力系统部
项目部门负责人:
刘仲尧
项目技术负责人:
董文杰
2008年9月10日
1引言
编写目的
编写目的：
本说明书在《产品需求规格书》和《总体方案》的基础上对软件部分进行概要设计，作为软件详细设计和集成测试的依据。
预期读者：
软件研发人员和集成测试人员。
背景
◆软件系统的名称：
电网调度综合防误系统
◆本项目由技术中心系统部提出；由技术中心系统部完成主要的开发工作；由测试部完成相关的测试软件的开发和测试工作；最终用户是各级电网调度和集控中心。
目标
开发出一套功能实用、防误全面、通用性强的电网调度综合防误系统。
定义
SCADA：
数据采集与监控系统
PAS：
高级应用分析软件
基本五防：
电力部规定的在进行倒闸操作时，必须注意的五个方面问题。
综合防误：
在基本五防基础上综合利用SCADA实时数据及静态参数信息以及PAS计算分析结果进行防误检查。
操作票：
是指在电力系统中进行电气操作的书面依据，包括调度指令票和变电操作票。
电网调度综合防误系统：
提供给电网企业集控及调度人员用于辅助其日常电网调度工作，实现安全电网调度。
参考资料
1.《电网调度综合防误系统产品需求规格说明书》
2.《电网调度综合防误系统总体方案设计说明书》
3.《电力系统调度自动化设计技术规程》DL5003-91
4.《电力系统实时数据通信应用层协议》DL476-92
5.《能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第1部分：
导则和一般要求》DL/T890.1
6.《能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第2部分：
术语》DL/T890.2
7.《能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第301部分：
公共信息模型（CIM）基础》DL/T890.301
8.《能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第302部分：
公共信息模型（CIM）财务、能量计划和备用》DL/T890.302
9.《能量管理系统应用程序接口（EMS-API）第401部分：
组件接口规范（CIS）框架》DL/Z890.401
10.《计算机软件工程规范国家标准汇编2003》
11.《电气工作票技术规范（线路部分）Q/CSG10005-2004》
12.《电气工作票技术规范（发电、变电部分）》
2总体设计
需求规定
应用概述
电网调度综合防误系统就是针对当前调度自动化系统功能单一，调度防误功能普遍空缺的现状，提供给电网企业调度及集控人员使用的一种集成了调度专家规则库、PAS计算分析、操作票生成管理等多功能高效计算机辅助支持系统。
它有别于传统的变电站五防系统，突破单个变电站站内局限，基于更高的调度层面，针对整个电网安全的调度防误，突出强调电网调度运行操作防误的特点。
同时它又完全涵盖了传统变电站五防的全部功能。
利用该计算机辅助支持系统，调度人员在实际调度操作以前可以在调度防误系统提供的图形化一次接线图界面上预先模拟所要进行的操作，该系统会根据内嵌的调度专家规则库及PAS计算分析结果对调度人员的具体模拟操作进行全面的防误检查，同时根据正确的操作顺序生成可执行的操作票，并且通过内嵌的流程管理功能，可实现调度管理工作中拟票、审核、执行、监护等流转过程的严格控制。
由于执行操作票和生成操作票之间的时差缘故，前后电网运行方式和状态是不一样的，该系统还支持在操作票执行过程中也同样根据实时状态和实时电网运行方式进行全面的防误检查。
从而最大程度减少乃至杜绝误操作产生的可能性，提高工作质量和效率，减轻调度值班人员工作负担，提高电网的安全运行水平。
功能需求
系统的具体功能需求在《电网调度综合防误系统产品需求规格说明书》中有详细说明，下面对本系统中准备实现的主要功能进行汇总介绍。
系统维护：
包括用户权限管理、受令单位维护、操作术语维护等。
防误检查：
对所有模拟操作在不同的厂站间、在大电网上进行全面的防误检查，具体检查内容包括防止误分、误合开关；防止带负荷拉、合隔离刀闸；防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）；防止带接地线（接地刀闸）合开关（隔离刀闸）；合解环、解并列操作检查；防失压防越限检查；倒母线操作防误检查；倒变压器操作防误检查；旁路替代操作防误检查；以及自定义规则检查等。
模拟操作：
系统提供与SCADA平台一致的电网一次接线图形模拟操作环境，允许用户在上面进行电网调度模拟操作，所有操作均通过防误模块进行全面的防误检查。
系统根据用户所选择的设备给出允许操作选项，对于开关刀闸允许分合操作，对于开关、变压器、线路、母线、电容电抗器、以及负荷等允许状态转换操作。
并提供模拟操作初始状态设置、设备参数查询、设备动态着色、潮流数据显示等功能。
操作票生成及管理：
调度员在电网一次接线图形界面上进行模拟操作过程中，如果操作正确无误，则生成相应的操作票步骤登记在操作票上，模拟操作正常结束后，即可形成完整的一张操作票。
同时还包含了典型操作票、空白票、历史票等操作票生成模式。
操作票生成后，自动进入票编辑、审查界面，供审查和校正。
既保证了操作票的正确性，又保留了审查操作票的要求。
系统提供插入、删除、修改、移位等功能，便于用户对操作票中错误的操作步骤、不规范的术语等进行修改，对操作票的准确性、规范性进行确认。
为减少键盘输入工作，系统提供常用术语自定义维护、分类管理等。
操作票票编号规则可按用户要求来实现。
操作票管理模块的功能非常严格而灵活。
除能够对生成的操作票进行显示、审查、存取、分类、查询统计、自动编号及自定义打印，还可做新票、历史票、已执行、作废等标记，其中查询统计功能提供了多种检索条件如票属性、厂站名称、开票人、设备类型、时间段等，符合调度室的日常管理规定。
报表管理：
系统提供通用报表制作工具，可以灵活设计所需格式的报表，并提供查询、打印等功能。
非功能性需求
程序运行信息：
将软件中各程序的运行信息，关键中间结果等利用相关的窗口显示出来或保存到文件中，便于用户掌握程序的运行情况以及为出现的问题进行原因查找提供信息。
数据合理性检测：
对系统中维护的电网模型、量测模型等进行合理性检查，对有疑问的数据进行告警提示，方便用户实现数据的完整性、一致性。
系统输入
参见《电网调度综合防误系统产品需求规格说明书》。
系统输出
参见《电网调度综合防误系统产品需求规格说明书》。
运行环境
硬件环境：
各种基于CICS或RICS指令集的PC工作站；SUN、HP、IBM等各种UNIX工作站；以及LINUX工作站。
软件环境：
操作系统：
WINDOWS系列、UNIX、以及LINUX
数据库软件：
SYBASE或ORACLE等平台支持的数据库
编译（或汇编）程序：
C++，VC++
运行支持软件：
DF8003S平台软件、DF8003E平台软件、QT
基本设计概念及处理流程
用户权限管理
实现对系统用户的添加、删除、修改、查询等功能，每个用户配置相关的角色（对应一定的权限），用户进入系统前需要登录。
受令单位维护
受令单位维护为了不影响现有平台系统正常运行和跨平台，利用受令单位配置文件来实现对受令单位的添加、删除、修改、查询等功能；对于设备所属受令单位通过受令单位和厂站参数配置文件来实现，对于非线路设备，在配置文件中设置受令单位和和厂站参数的对应关系，对于线路设备直接设置受令单位和线路参数的对应关系。
操作术语维护
在系统中，由于一次接线图上主要提供设备操作，也就是设备的开合操作（开关和刀闸）或状态转换操作，如果是地线或保护等操作，设备操作则无能为力，为此设计了操作术语，用来提供一些非设备操作的操作步骤，为了管理方便将操作术语按照设备类型进行分组，同时还提供通用设备术语组。
术语维护实现了对操作术语的分类、添加、删除、修改、查询等功能。
模拟操作
电网调度综合防误系统提供与SCADA平台一致的电网一次接线图形模拟操作环境，允许用户在上面进行电网调度模拟操作。
系统根据用户所选择的设备给出允许操作选项，对于开关刀闸设备允许分合操作，对于开关、变压器、线路、母线、电容电抗器、以及负荷等设备允许状态转换操作。
在拉合开关刀闸及设备状态转换模拟操作过程中系统进行全面的综合防误检查。
并提供模拟操作初始状态自动搜索、设备参数查询、设备动态着色、潮流数据显示等功能。
详细模拟操作流程如下：
防误检查
对所有模拟操作，在不同的厂站间、在大电网上进行全面的防误检查，具体检查内容包括防止误分、误合开关；防止带负荷拉、合隔离刀闸；防止带电挂（合）接地线（接地刀闸）；防止带接地线（接地刀闸）合开关（隔离刀闸）；合解环、解并列操作检查；防失压防越限检查；倒母线操作防误检查；倒变压器操作防误检查；旁路替代操作防误检查；以及自定义规则检查等。
如果操作违反防误规则，系统将禁止操作或者报警，以文字和声音两种形式提示操作员，同时锁住当前点取的操作对象，使操作无效，错误信息可定位到元件级；如果操作正确，系统自动将该操作项登记在操作票上。
详细的防误检查逻辑参加后面的算法设计。
开票
系统提供模拟操作开票、典型票开票、历史票开票等三种开票方式。
模拟操作开票方式特点是开票简洁，灵活性好，内嵌防误功能，运行条件是设备参数完备、设备间连接关系正确、厂站接线图正确、开关刀闸状态准确。
典型票开票方式是一种传统的开票方式，开票简单，但需要维护典型票模板，为了管理方便，典型票模板可由用户自定义组来分类管理。
历史票开票方式是以以前的旧票为模板形成新的操作票，开票简单，但使用的前提是必须保存有大量的历史票。
模拟操作开票详细流程如下所示：
典型票开票详细流程如下所示：
历史票开票详细流程如下所示：
票编辑
票编辑就是对通过各种生成方式生成的操作票进行编辑，主要提供操作票步骤的增加、删除、修改、以及顺序调整功能。
详细流程图如下所示：
审票
根据有关操作票和操作监护制度规程，为了保证所开票的操作安全性和正确性，一张操作票必须由多人来完成，一人开票，另外一人或多人审核，如审核通过，该操作票属性变为已审票，如有问题，则通知开票人修改。
由此系统保证必须以有审票权限的用户登陆，并且和开票人不是同一人。
详细流程如下图所示：
票查询统计
系统提供操作票查询统计功能，查询统计条件有开票人、开票时间、操作票属性等，此外还提供模糊查询，可对票号和操作任务进行搜索查询。
查询结果以列表显示，可选择其中一张操作票进行此票的详细信息查看。
统计结果以棒图显示。
票查询详细流程如下图所示：
票统计详细流程如下图所示：
报表制作
根据电力调度规程规定，操作票必须以一定的格式打印出来并存档，以备以后查看，此需求由操作票报表来实现，报表制作就是制作一定的格式，以显示操作票，报表格式基本的内容包括报表模板、数据区、表格文件等内容。
报表可以由用户定义设计，报表中访问的数据表由用户指定具体的名称。
所访问的表为历史数据表，具体表名是固定的，是保存操作票的数据表。
报表显示
根据选择的报表模板，输入对应的外部选择参数，将实际的报表结果显示出来，可以进行浏览、打印、以及报表转存等。
总体结构和模块划分
电网调度综合防误系统软件包括电网调度综合防误系统软件及平台应用支持软件。
电网调度综合防误软件基本模块有：
系统维护模块，防误检查块，模拟操作模块，操作票生成及管理模块，以及报表管理模块。
平台应用支持软件包括操作系统、商用数据库管理软件、数据接口软件、QT软件等。
总体的系统软件层次结构如下图示。
其中操作系统、商用数据库管理软件、QT软件等为购买软件，但基本都在SCADA平台安装时已经购买安装完毕。
数据接口软件采用DF8003S及DF8003E平台提供的数据库接口软件。
电网调度综合防误系统软件的各个模块需要进行自主开发。
软件模块
需要自主开发模块所包含的程序结构如下表所示：
模块
程序
功能说明
系统维护
用户权限管理
与平台采用一致的用户权限管理模式
受令单位维护
利用配置文件的方式
操作术语维护
防误检查
防误检查
综合防误核心算法
模拟操作
模拟操作
单步操作票
操作票生成及管理
开票
提供单步、典型票、空白票等多种开票模式
票编辑
审票
票查询统计
报表管理
报表制作
报表显示
功能需求与程序的关系
各项功能需求的实现与各程序模块的分配关系：
功能
程序
系统维护
防误检查
模拟操作
操作票生成及管理
报表管理
用户权限管理
√
受令单位维护
√
操作术语维护
√
防误检查
√
模拟操作
√
开票
√
票编辑
√
审票
√
票查询统计
√
报表制作
√
报表显示
√
可测试性、维护/升级设计
系统采用模块化设计，模块间接口简洁，以方便系统的升级和各项功能的测试验证。
同时系统提供大量的运行日志和调试信息输出，并可灵活设置日志信息输出控制开关，方便系统测试和调试维护。
配置设计
说明软件需要哪些配置项以满足不同用户的需求，如何实现。
人工处理过程
说明在本系统的工作过程中不得不包含的人工处理过程。
尚未解决的问题
说明在概要设计过程中尚未解决而设计者认为在系统完成之前必须解决的各个问题。
3接口设计
用户接口
包括以下方面：
1）、系统维护界面：
用户权限维护利用平台已有的维护工具，受令单位和操作术语维护利用与MMI一体化设计开发的维护界面；
2）、模拟操作界面：
包括操作任务选择、设备选取、设备状态转换、单步操作生成操作票等人机接口；
3）、操作票生成及管理界面：
包括典型票管理、从典型票和历史票生成操作票、操作票编辑等人机接口。
4）、报表定制界面、报表查询界面：
采用基于EXCEL的报表管理系统。
考虑到跨平台的需求，除报表外的人机界面设计都基于QT技术开发。
用户界面采用与平台调度员界面一体化的设计方法，风格和使用习惯与调度员界面完全一致。
提供菜单、快捷键等来调用系统功能，应做到方实用、美观简洁。
外部接口
利用平台提供的数据库接口实现与数据库的存取，参数维护功能利用了平台提供的统一参数维护工具，数据备份和恢复也利用平台提供的统一工具。
电网调度综合防误系统没有自己的实时库，而是利用了分布式的PAS实时库获取设备连接关系及相关参数等。
利用平台提供的实时库接口获取设备的最新状态，同时利用内嵌的PAS算法进行网络拓扑等计算。
内部接口
电网调度综合防误系统主要划分为系统维护、模拟操作、防误检查、操作票生成及管理、以及报表管理等五大模块。
系统内部接口如下图所示：
1）、“模拟操作”模块和“防误检查”模块之间的接口：
“模拟操作”模块提供给“防误检查”模块所模拟操作设备的代码或者ID、目标状态等，“防误检查”模块根据防误规则和计算分析结果进行综合防误检查，并把检查结果（包括允许操作、禁止操作和告警但允许强制操作三种）返回给“模拟操作”模块，“模拟操作”模块再根据返回的防误信息给出告警提示或者继续模拟操作。
2）、“模拟操作”模块和“操作票生成和管理”模块之间的接口：
对于单步生成操作票模式，选择操作任务后即开始进行操作票的模拟操作生成，每一步通过防误检查的模拟操作即成为操作票的一步，在选择操作任务结束时即完成一张操作票的生成进入到操作票编辑人机界面。
4波及分析
电网调度综合防误系统没有自己独立的设备参数和实时库，而是公用平台的设备参数和PAS的实时库。
由于操作票需要标准的设备双重命名，设备双重命名利用平台设备参数的设备描述。
5算法设计
防误检查作为电网调度综合防误系统的核心算法集成了调度专家规则库、利用了电网连接关系和PAS计算分析结果。
具体逻辑判断流程如下：
（1）防误拉开关
（2）防误合开关
（3）防误拉普通刀闸
（4）防误合普通刀闸
（5）防误合地刀或挂接地线
（6）合解环操作检查
（7）防失压防越限检查
（8）防止误操作小水电线路
（9）倒母线操作防误检查
U1
ΔU
U2
上图为倒母线操作示意图，防误检查流程图如下：
（10）倒变压器操作防误检查
（11）旁路替代操作防误检查
旁路替代操作与第（9）项倒母线操作需要进行的防误检查内容是类似的，也是判断两条带电母线的矢量电压差是否越限，不过旁路替代需要检查的是工作母线和旁路母线，流程图从略。
（12）自定义规则检查
除了固定的防误检查规则以外，系统还具备用户自定义规则功能，更加灵活方便，描述如下：
某一开关或刀闸的拉合操作必须以某厂站的某几个开关或刀闸的实时状态为前提，特点：
a、这个规则是针对某个具体设备的，不是针对所有设备的；b、特殊规则目标设备类型可以是开关，可以是刀闸；c、条件设备类型可以一般情况下是开关，可以是刀闸；d、条件设备可以与目标设备不在一个厂站；e、条件设备可以有多个，可以是不同厂站的，可以是不同设备类型的；f、定义特殊规则的设备在操作时也要进行常规防误检查。
为简明起见，第
（1）项到第（12）项单独列出，其实只有第
（1）项到第（5）项是相互独立的，第（6）项到第（12）项应与前面几项结合起来检查，例如，拉开关操作时，除了要进行第一项检查以外，还要进行（7）、（8）、（10）、（12）等项检查，每一项不满足操作要求，都将禁止操作或报警。
第（6）项到第（12）项检查，除了第（8）项、第（12）项以外，因为依赖于PAS系统的正常运行，可以根据PAS系统的运行状况有选择性的运行。
对于这一类检查，最理想的情况是PAS系统运行正常，利用其计算结果进行检测，如果PAS系统不能正常运行，也可以不检查这部分内容。
这类检查应该根据用户要求选择进行。
6数据结构设计
逻辑结构设计的要点
预定义量
字符串长度定义
#defineDPM_ASCNAME_LEN22//设备代码长度
#defineDPM_NAME_LEN60//名称长度
区域参数表
typedefstruct
{
charascname[DPM_ASCNAME_LEN];
charname[DPM_NAME_LEN];
charbusascname[DPM_ASCNAME_LEN];
intareano;//区域号
intflag;//区域带电标志
intearth;//区域接地标志
}Dpm_Area;
厂站参数表
typedefstruct
{
charascname[DPM_ASCNAME_LEN];
charname[DPM_NAME_LEN];
inttype;
}Dpm_Station;
开关刀闸参数表
typedefstruct
{
charascname[DPM_ASCNAME_LEN];
charname[DPM_NAME_LEN];
charstation[DPM_ASCNAME_LEN];
charele_l[DPM_ASCNAME_LEN];
charele_r[DPM_ASCNAME_LEN];
inttype_l;//dwjadd20071213
inttype_r;//dwjadd20071213
inttype;
intswtype;
intvbase;
intareano;
intkstate;
intflag;
intearth_l;
intearth_r;
}Dpm_Switch;
变压器参数表
typedefstruct
{
charascname[DPM_ASCNAME_LEN];
charname[DPM_NAME_LEN];
charstation[DPM_ASCNAME_LEN];
intconnectmode;//变压器接线方式
inttype;//变压器类型（0:
两绕组1:
三绕组）
charele_h[DPM_ASCNAME_LEN];
charele_m[DPM_ASCNAME_LEN];
charele_l[DPM_ASCNAME_LEN];
charele_h_mid[DPM_ASCNAME_LEN];
charele_m_mid[DPM_ASCNAME_LEN];
intT_real_h;//高端实际档位
charTtype_h[DPM_ASCNAME_LEN];//高端抽头类型V8改
intT_real_m;//中端实际档位
charTtype_m[DPM_ASCNAME_LEN];//中端抽头类型V8改
intT_real_l;//低端实际档位
charTtype_l[DPM_ASCNAME_LEN];//低端抽头类型V8改
intvbase_h;//高端电压等级
intvbase_m;//中端电压等级
intvbase_l;//低端电压等级
intvbase_e;//其它端电压等级
inthBr;//高压侧支路索引
intmBr;//中压侧支路索引
intlBr;//低压侧支路索引
floatp_h;
floatp_m;
floatp_l;
intareano;
intflag;
intearth_h;
intearth_m;
intearth_l;
intearth_h_mid;
intearth_m_mid;
inthparallel;
intmparallel;
intlparallel;
}Dpm_Tran;
线路参数表
typedefstruct
{
charascname[DPM_ASCNAME_LEN];
charname[DPM_NAME_LEN];
charstation_l[DPM_ASCNAME_LEN];
charstation_r[DPM_ASCNAME_LEN];
charele_l[DPM_ASCNAME_LEN];
charele_r[DPM_ASCNAME_LEN];
floatp_l;
intareano;
intflag;
intearth_l;
intearth_r;
}Dpm_Line;
母线参数表
typedefstruct
{
charascname[DPM_ASCNAME_LEN];
charname[DPM_NAME_LEN];
charstation[DPM_ASCNAME_LEN];
charelename[DPM_ASCNAME_LEN];
inttype;
intareano;
intflag;
intearth;
}Dpm_Bus;
负荷参数表
typedefstruct
{
char
升级会员 