基于Web的变电站监控系统设计

王冠雄

(中铁第一勘察设计院集团有限公司, 陕西，西安 710043)

随着电力企业管理工作信息化水平的不断提升，变电站运维人员已经可以通过电力通信专网实现对变电设备的远程访问。但在无线通信技术快速发展的大背景下，通过Internet网络组织并开展变电站监控管理工作已经成为未来一段时间内必然的发展趋势。为便于变电站监控系统后续的升级与维持，本次研究基于B/S组建变电站监控系统，管理人员可以通过Web浏览器在企业专网和Internet环境下远程访问Web服务器，进一步提升变电站监控管理工作的信息化和数字化水平[1-3]。

1.1 系统功能模型设计

所设计的变电站监控系统本质上是一款分布式软件系统，该系统采用MVC软件模式设计思路，根据功能组件的类型和定位将软件划分为控制器层、视图层和模式层3类。在设计系统功能模型的过程中，根据MVC的设计思路将系统分为数据层、逻辑层和视图层，具体方案如图1所示。

图1 变电站监控系统功能模型

(1) 视图层

基于Web的变电站监控系统负责提供HTTP交互服务并通过Web交互页面实现界面操作，具体涉及变电站信息表梳理、改建扩建管理、新建及全站改造管理、变电站管控统计等4项主要功能。

(2) 逻辑层

逻辑层主要包括系统的数据库功能组件、后台的C#服务功能组件以及Web服务功能组件。基于IIS工具实现Web服务功能组件，提供Web响应支持与服务交互。C#服务功能组件包含变电站信息表梳理、改建扩建管理、新建及全站改造管理及变电站管控统计等4个功能组件。作为该系统的核心功能层次，逻辑层还封装有基于.NET平台的ADO.NET组件的数据库处理组件[4-6]。

(3) 数据层

该层次基于SQL Server 2019数据库和ADO.NET组件实现系统数据的存储与管理，为逻辑层提供操作支持和数据检索服务，同时支持数据层Web页面的数据填充。

2.1 功能结构设计

所设计的变电站监控系统主要提供变电站信息表梳理、改建扩建管理、新建及全站改造管理和变电站管控统计等4项核心功能。以变电站管控统计为例，该功能所提供的具体服务如下:

(1) 变电站统计

分别对正新建、正改造和已投运的变电站实施统计，并将变电站划分为智能变电站和常规变电站2种，同时统计变电站的排期任务执行进度和初始化率，提供相关的报表查看服务和执行进度详情数据。

(2) 厂家型号统计

统计变电站型号和厂家，并对各型号设备的数量、信号规范率和使用率进行排名。

(3) 规则统计

统计系统规则库中标准库、基础库的执行状况，进而计算出元规则审核的平均处理时间与当前审核的完成数量。

(4) 信号统计

对信号的正确率加以统计，进而输出信号正确率排名。

(5) 点表执行情况统计

检索并输出变电站点表执行情况，进而计算出主站及从站的执行率。

2.2 功能逻辑设计

基于变电站监控系统的技术选型和各功能模块的内部结构，建立如图2所示的功能逻辑流程。

根据图2所示，在ADO.NET数据库功能组件的支持下，管控统计模块可以实现针对目标数据的统计与检索，具体流程如下：①用户通过Web界面输入电压等级、设备型号等条件进行基础数据检索，由系统创建相应的SQL指令对象；
②通过SQL指令对象和ADO.NET功能组件连接系统后台SQL Server数据库，借由SQL指令对象的Execute执行方法接口执行SQL指令，进而输出包含信息点表在内的变电站监控管理信息数据[7-9]；
③在成功完成检索操作的基础上，利用.NET平台中的DataSet数据容器对象对所获取的信息加以关联，并在DataSet容器对象中保存经过DataAdapter适配器处理的检测结果，进而获得用于变电站管控统计操作的基础信息[10-11]；
④基于用户所指定的终端操作类型，通过适配器读取DataSet数据容器中的信息，进而得到相应的统计结果；
⑤对变电站中各项设备的厂家型号进行统计，通过DataSet容器对象的Serial方法接口排列内部数据；
⑥返回上述统计和检索结果，以Web服务反馈的形式在客户端中展示最终的统计和处理结果。

图2 变电站监控系统管控统计模块功能流程

3.1 逻辑设计

基于变电站监控系统的功能结构和运行流程，结合变电站管理业务的核心需求，深入分析后台数据库结构，建立如图3所示的数据库逻辑结构。

图3 变电站监控系统数据库逻辑结构

在图3所示的数据库逻辑关系E-R图中，将逻辑数据对象划分为实体和关系2类，并在此基础上建立数据库内部结构。数据实体主要包括信息业务、规则、信息点表、信号、设备、间隔、排期信息、变电站等。整个数据逻辑结构以变电站为核心，关联了多个信息表业务和唯一一个排期信息，同时还包含一个信息点表以及多个信号、设备、间隔。

3.2 物理设计

在数据库物理表设计方面，根据数据库逻辑结构，结合SQL Server数据库的数据类型定义，详细划分数据实体并明确各数据物理表的内部结构，共建立“变电站数据表”“排期信息数据表”“间隔数据表”“设备数据表”“信号数据表”“信息点表数据表”等6个数据物理表，以“变电站数据表”为例，该数据物理表的设计方案如表1所示。

表1 变电站数据表

同样以变电站管控统计功能模块为例，变电站监控系统将变电站未初始化数量、已初始化数量以及已投运数量加以统计，并在此过程中计算初始化率，最终通过客户端页面加以展示，用户可通过该页面了解电力企业监测管控内各种变电设备的初始化总体情况，该功能界面设计结果如图4所示。

图4 变电站管控规则统计运行界面

本次研究基于电力企业变电站管理工作的一般要求，将本地化变电站管理系统的功能模块与Web服务器技术结合起来，建立了一套基于Web的变电站监控系统，该系统兼具本地化管理系统的专业性与Internet信息传输的便利性，可进一步提升变电站管理工作的信息化水平。