0  引言

    目前,微機開票的軟件研究和開發(fā)多是圍繞著倒閘操作票進行的，針對電網(wǎng)調(diào)度命令票的軟件研究和開發(fā)基本屬于空白。
    電網(wǎng)調(diào)度命令票微機開票系統(tǒng)所完成的功能要比倒閘操作票系統(tǒng)更多，而且該系統(tǒng)更復(fù)雜實現(xiàn)難度更大。以往，倒閘操作票微機開票系統(tǒng)主要是由開發(fā)者在開發(fā)軟件的同時對電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作規(guī)則的定義，相對于實際的工作人員這樣難免具有局限性和不專業(yè)性，更不能對實際的運行經(jīng)驗總結(jié)生成新的操作規(guī)則。不能滿足電網(wǎng)調(diào)度復(fù)雜性和靈活性要求。因而在電網(wǎng)調(diào)度命令票微機開票系統(tǒng)中不能再沿用倒閘操作票微機開票系統(tǒng)的開發(fā)思想，必須提出一種新的解決方案。
    本文將介紹一種基于圖論和坐標(biāo)定位的方法以及軟件系統(tǒng)的功能實現(xiàn)和面向?qū)ο笳Z言的編程實現(xiàn)。該系統(tǒng)不僅具有以往的倒閘操作票微機開票系統(tǒng)圖形界面生動直觀，操作方便快捷等優(yōu)點，更為突出的是真真實現(xiàn)了面向?qū)嶋H系統(tǒng)用戶的通用性和靈活性。大大提高了電網(wǎng)調(diào)度命令票微機開票系統(tǒng)的效率和合格率。

1  軟件系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)
    調(diào)度操作就是切除或投入電氣設(shè)備。從圖論的觀點來說，調(diào)度操作即改變圖的拓撲結(jié)構(gòu)。在把元件抽象為點的基礎(chǔ)上，將其電氣屬性歸納為位置屬性和狀態(tài)屬性，這時圖就成了點及其屬性關(guān)系的集合。圖在計算機中存儲時將傳統(tǒng)矩陣一分為二：一個用來記錄網(wǎng)絡(luò)元件設(shè)備，另一個用來記錄元件運行狀態(tài)。在進行圖的坐標(biāo)定位搜索運算時，首先確定被操作元件在整個圖中的位置，再根據(jù)這個位置到圖的存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中去找到該元件的記錄，進行下一步操作。以上就是坐標(biāo)定位法的基本思想。
    坐標(biāo)定位法在軟件開發(fā)中的具體實現(xiàn)方法如下：把圖形界面以左上角為原點，以向右、向下的方向為正方向，將整個視圖劃分為50×50個小區(qū)域，每個區(qū)域用來顯示一個設(shè)備對象的圖形。這樣，每個設(shè)備圖形在界面上的屬性就有x和y坐標(biāo)，按照設(shè)備屬性中的坐標(biāo)值，就可以確定其對應(yīng)圖形在視圖上顯示的位置。
1.1 電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)數(shù)學(xué)模型的實現(xiàn)
    據(jù)圖論原理整個電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)可描述為：

式中：G_i(i=1,2^...,N)為電網(wǎng)中的某個變電站，S,P為每個變電站中所有元件的位置屬性和狀態(tài)屬性分別組成的集合。
1.2 圖在計算機中的存儲
    設(shè)圖G為變電站，將其網(wǎng)絡(luò)拓撲劃分為網(wǎng)格，每個網(wǎng)格中最多有一個表示元件的點，則位置矩陣為： 

    式中：當(dāng)網(wǎng)格(i，j)處存在元件時；P_ij、s_ij 有記錄；當(dāng)網(wǎng)格(i，j)處不存在元件時,P_ij、s_ij 空。
1.3 圖的坐標(biāo)定位法
    對于某一變電站G(S，P)，有一站內(nèi)元件w，建立網(wǎng)絡(luò)拓撲圖時，首先要在位置矩陣中定義該元件的位置：

    對元件進行操作時，首先在P矩陣中找出與該元件位置屬性相匹配的元素p(w)，再將該元件的狀態(tài)屬性按操作要求變位。
    對元件進行的操作，首先要滿足規(guī)則設(shè)置的限制。在本系統(tǒng)的拓撲圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，就是要使被操作元件，以及與其相關(guān)的若干元件的狀態(tài)，要與規(guī)則中對這些元件的狀態(tài)限制相符。用邏輯關(guān)系來實現(xiàn)這些規(guī)則。對元件w進行操作，首先根據(jù)位置矩陣在狀態(tài)矩陣中找到該元件的狀態(tài)：
       s(w)=[s_ij]_v×vw
然后用同樣的方法找到與其相關(guān)的其他元件的狀態(tài)，再根據(jù)調(diào)度規(guī)則的邏輯來進行判斷，當(dāng)邏輯關(guān)系成立時，操作可以進行，即將矩陣中的狀態(tài)替換為新的狀態(tài)；邏輯關(guān)系不成立，則不能進行操作。

2 軟件系統(tǒng)的功能分析
2.1 電網(wǎng)調(diào)度命令票的特點
    (1)電網(wǎng)調(diào)度每一項調(diào)度指令都有可能涉及不止一個變電站，而倒閘操作僅針對某一特定的變電站。
    (2)電網(wǎng)調(diào)度涉及的可操作元件較多。倒閘操作主要涉及開關(guān)、刀閘、地刀這三種雙態(tài)元件。
    (3)電網(wǎng)調(diào)度中元件狀態(tài)不再像倒閘操作按分、合兩個狀態(tài)定義，而是按檢修、冷備用、熱備用、運行四個狀態(tài)定義。
    (4)電網(wǎng)調(diào)度中線路以及變電站的每一個元件狀態(tài)的定義通常都與其自身以及多個相關(guān)的元件有關(guān)，必須考慮多重的邏輯關(guān)系。
    (5)電網(wǎng)調(diào)度規(guī)程較倒閘操作規(guī)程更復(fù)雜。它不僅要考慮國家有關(guān)部門制訂的規(guī)程而且還要綜合考慮各地區(qū)實際情況根據(jù)安全高效原則自行制訂。
    基于以上的分析，電網(wǎng)調(diào)度命令票微機開票系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能。
2.2 軟件系統(tǒng)的功能要求
2.2.1 具有電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可編輯功能
    電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)(如接線圖等)可由用戶自己構(gòu)造形成。而且當(dāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化(如增減變電站或設(shè)備)，用戶可以自行對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電站結(jié)構(gòu)進行編輯和修改。
2.2.2 具有操作邏輯規(guī)則庫用戶可編輯功能
    用戶不僅可以根據(jù)實際的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行邏輯規(guī)則的設(shè)置，而且還要求用戶能夠據(jù)實際電網(wǎng)結(jié)構(gòu)增減和定義新的邏輯規(guī)則。之所以強調(diào)用戶可編輯，因為用戶對規(guī)則的理解和對本單位運行經(jīng)驗的掌握，是任何其他人無法比擬的。只有用戶本身才有能力制訂出既符合統(tǒng)一安全原則，又適合本地特殊情況的操作順序法則，同時也只有用戶本身，才有能力判別一份命令票正確與否，并對命令票的合格性負責(zé)。
2.2.3 具有邏輯規(guī)則自動檢測和判斷功能
    根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和用戶設(shè)置的邏輯規(guī)則，能夠自動對每一項操作進行檢查、判斷和功能實現(xiàn)。
2.2.4 具有生動直觀操作仿真平臺和模擬操作功能
    開票工作應(yīng)在生動直觀圖形界面上進行，相關(guān)的被操作元件圖形能夠隨著開票過程而自動變位，這就將操作人員的開票方式轉(zhuǎn)化成了模擬操作預(yù)演，實現(xiàn)了每項操作步驟都受到規(guī)則檢驗，如果規(guī)則制定無誤的話，那么所開操作票的合格性就完全能得到保證。
2.2.5 具有操作票分級管理的功能
    操作票要采用分級管理，管理人員和操作人員要具有不同的操作和編輯權(quán)限。
    以上的幾點是對該系統(tǒng)的主要功能要求。如圖1所示是該系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)功能框圖。

3  軟件系統(tǒng)編程設(shè)計要點
    該系統(tǒng)以 Visual C++作為開發(fā)平臺, 利用面向?qū)ο蟮恼Z言的特點，既可避免描述中的信息冗余 ,又增強了對知識的使用和管理 ,便于維護。
3.1 軟件系統(tǒng)對象的描述
3.1.1 電網(wǎng)對象
    調(diào)度操作將設(shè)備的運行情況大體分為“檢修”、“冷備用”、“熱備用”和“運行”四種狀態(tài)。按照調(diào)度操作術(shù)語中設(shè)備狀態(tài)數(shù)的不同，可將一次設(shè)備分為以下幾類：四態(tài)元件：開關(guān)、電容器、低壓電抗器(檢修、冷備用、熱備用、運行)；三態(tài)元件：高壓電抗器(檢修、冷備用、運行)；兩態(tài)元件：刀閘(分、合)，變壓器、母線、出線(檢修、冷備用)；不操作元件：發(fā)電機、變電站內(nèi)連接線。
3.1.2 調(diào)度命令票對象
    每張調(diào)度命令票不僅有一條條的操作語句，它還與變電站操作前和操作后的狀態(tài)有關(guān)。因此，在建立調(diào)度命令票對象時，還要考慮記錄開票前后電網(wǎng)運行狀態(tài)。
3.2 類及其對象屬性的確定
3.2.1 電氣元件類及其派生類
    利用OOP的特點,對各設(shè)備類確定繼承關(guān)系,根據(jù)各電氣設(shè)備的共同屬性抽象出父類——基本元件類,再派生出不同電氣元件子類。對不能進行操作的其他設(shè)備類(如線、文字類)進行封裝,以防誤操作。
    基本元件類具有所有元件類的共有特性，各派生元件類在繼承這些共有特性的同時，又各自擁有與眾不同的屬性，共同組成電氣元件類集合。
3.2.2 對象屬性的確定
    首先從最基礎(chǔ)的元件對象類來開始?；驹愂撬性惖母割悾鶓?yīng)具有的屬性有元件名稱、元件編號、元件定語(用于調(diào)度命令票中的習(xí)慣稱謂)、元件對應(yīng)圖形在界面上的坐標(biāo)位置。
    對于派生類還具有其他的屬性，四態(tài)元件的屬性還有：四種狀態(tài)的定義，當(dāng)前狀態(tài)和過去狀態(tài)，四態(tài)操作規(guī)則；三態(tài)元件的屬性還有：三種狀態(tài)的定義，當(dāng)前狀態(tài)和過去狀態(tài)，三態(tài)操作規(guī)則；兩態(tài)元件的屬性還有：兩種狀態(tài)的定義，當(dāng)前狀態(tài)和過去狀態(tài)，兩態(tài)操作規(guī)則。
    變電站的屬性有：變電站名、站的當(dāng)前狀態(tài)(從計算機操作的角度來看該站是否處于激活狀態(tài))、站內(nèi)設(shè)備狀態(tài)、站內(nèi)二次保護設(shè)備狀態(tài)，以及各類元件的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)集合。電網(wǎng)由變電站組成，其主要數(shù)據(jù)就是變電站類對象的鏈?zhǔn)綌?shù)據(jù)集合。
    同時，在系統(tǒng)開發(fā)中要把調(diào)度命令，調(diào)度任務(wù)和操作前后電網(wǎng)運行狀態(tài)變化記錄均視調(diào)度命令票對象的屬性，即數(shù)據(jù)。
3.3 類對象和方法的編程實現(xiàn)
3.3.1 類對象的實現(xiàn)
    編程語言將每個基本元件類和派生類描述出來，派生類自動繼承基本元件類的屬性。例如基本元件類的實現(xiàn)：

3.3.2 類方法的實現(xiàn)
    方法是類中定義的代碼單元，描述該對象對其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作和對象執(zhí)行操作的算法。 
    設(shè)計的各個類方法，可以分成以下幾類：構(gòu)造對象方法，包括一般構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)；基本屬性的設(shè)定和獲取函數(shù)；類名標(biāo)識函數(shù)；刪除對象方法；其他(為實現(xiàn)特定的功能而設(shè)定的方法)。
     例如：閘刀類的一個函數(shù)，它的功能是根據(jù)閘刀的定義來檢測閘刀的狀態(tài)。
 

3.4 圖形的界面功能設(shè)計
3.4.1 圖形的顯示
    從面向?qū)ο蟮挠^點出發(fā)，把單個電氣設(shè)備作為基本類對象，計算機屏幕上所顯示的變電站一次主接線圖，既是這些單個電氣設(shè)備對應(yīng)圖形的組合。
    首先為每個設(shè)備對象類，創(chuàng)建一個位圖資源，來表示設(shè)備沒有投入運行時的未定義狀態(tài)，另外再根據(jù)設(shè)備狀態(tài)的不同，設(shè)計相應(yīng)的位圖資源。繪制變電站一次接線圖時，在一個標(biāo)有縱橫坐標(biāo)的網(wǎng)格中，按照現(xiàn)場情況，在對應(yīng)坐標(biāo)處填寫元件代碼、元件編號和元件定語。系統(tǒng)根據(jù)坐標(biāo)和元件代碼利用坐標(biāo)定位法，在相應(yīng)位置處顯示該元件以 及元件編號。
3.4.2 元件圖形在操作時的狀態(tài)變位
    電力系統(tǒng)中的調(diào)度操作是為了某一任務(wù)而進行的一系列轉(zhuǎn)變電氣設(shè)備運行狀態(tài)的操作，本開票系統(tǒng)的圖形界面具有點擊操作功能。要將某一元件從A狀態(tài)轉(zhuǎn)變到B狀態(tài)，在該元件圖形上點擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)判斷此時點擊位置所屬的小區(qū)域的坐標(biāo)值，根據(jù)坐標(biāo)值找到該元件對象的數(shù)據(jù)記錄，獲得元件的名稱、編號、當(dāng)前狀態(tài)等屬性值，接著，界面彈出一對話框，顯示元件屬性值，并且操作者可在此對話框中改變元件狀態(tài)，確定后，系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)于該元件對象的狀態(tài)值也相應(yīng)發(fā)生改變。
3.4.3 操作規(guī)則的設(shè)置
    規(guī)則以某種數(shù)據(jù)形式存儲在元件類對象中，操作時，先搜索相關(guān)元件，看其狀態(tài)是否滿足規(guī)則要求，再判斷能否安全的進行操作，即將操作規(guī)則，用限制某些元件狀態(tài)的方式表達出來。每種操作規(guī)則都可能有若干條限制，只要符合其中的任意一條，就可以進行操作。所以把操作規(guī)則的設(shè)置轉(zhuǎn)變到對相關(guān)元件狀態(tài)的限制，把每條規(guī)則設(shè)置為一行。規(guī)則設(shè)置輸入界面如表1所示，每行代表一個限制條件，每三列代表一個指定元件的狀態(tài)。

    每行設(shè)置條件將進行如下邏輯運算：

         
    行與行之間進行或運算，即可的出最后的邏輯結(jié)果：
    RESULT=(Result1)or(Result2) …or(ResultN)
    結(jié)果為真，則此操作可以執(zhí)行，結(jié)果為假，則此操作不可執(zhí)行。

4  結(jié)束語
    本電網(wǎng)調(diào)度微機開票系統(tǒng)已經(jīng)在華東網(wǎng)調(diào)投入運行。從運行情況看，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，操作靈活簡便，出票速度快，通用性好，不僅可以保證在當(dāng)前的運行方式下,而且可以適應(yīng)電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變更和增設(shè)變電站的情況下完成調(diào)度命令票生成和管理。該系統(tǒng)在調(diào)度命令票生成及管理中有較高的應(yīng)用推廣價值。