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基于插件式开发技术的电力系统图模数库一体化实现方法

更新时间：2020-01-01 15:44:50 大小：2M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：电力系统 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

基于插件式开发技术,以开源软件Inkscape作为主程序,利用其专业的画图功能绘制电力系统图元,利用Python语言做插件开发对Inkscape软件进行功能扩展,在Inkscape平台上完成设备建模与数据信息录入、自动网络拓扑分析、量测点添加及其图上自动排布、数据库导入等操作,实现电力系统设备参数、拓扑关系、量测数据、监控画面等信息的一体化维护。在图形存储方面,采用SVG格式,并在XML的基础上扩展添加图元与模数之间的关联;在数据库设计方面,基于CIM-E标准制定数据库存储格式,易于实现标准CIM-E文件的导入和导出。提出的实现方法具有图模数库一体的特点,维护效率高,同时开发的工具小巧便捷、扩展性和移植性强,满足电网运行、规划等系统对图模数管理的需求。


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电 力 自 动 化 设 备  
38  
7
期
Vol． 38 No． 7  
Jul． 2018  
第
卷 第  
Electric Power Automation Equipment  
  
2018  
7
年
月
基于插件式开发技术的电力系统图模数库一体化实现方法  
1
2
2
2
1
1
， ， ， ， ，  
唐坤杰 王志伟 李冶天 田石刚 董树锋 宋永华  
( 1．  
，
浙江大学 电气工程学院 浙江 杭州  
310027;  
2．  
，
国网黑龙江省电力有限公司 黑龙江 哈尔滨  
150090)  
: ，  
摘要 基于插件式开发技术 以开源软件  
Inkscape  
， ，  
作为主程序 利用其专业的画图功能绘制电力系统图元 利  
Python Inkscape  
语言做插件开发对  
， Inkscape 、  
软件进行功能扩展 在 平台上完成设备建模与数据信息录入  
用
、 、 ， 、  
自动网络拓扑分析 量测点添加及其图上自动排布 数据库导入等操作 实现电力系统设备参数 拓扑关系  
、
、 。 ，  
量测数据 监控画面等信息的一体化维护 在图形存储方面 采用  
SVG ， XML  
格式 并在  
的基础上扩展添加图  
CIM-E  
文件  
; ，  
元与模数之间的关联 在数据库设计方面 基于  
CIM-E  
，
标准制定数据库存储格式 易于实现标准  
。 ， ， 、  
的导入和导出 提出的实现方法具有图模数库一体的特点 维护效率高 同时开发的工具小巧便捷 扩展性  
， 、  
和移植性强 满足电网运行 规划等系统对图模数管理的需求  
。
:
关键词 插件式开发技术  
; Inkscape; SVG;  
; CIM-E;  
图模数库一体化  
: A  
文献标识码  
电力系统  
－
DOI: 10． 16081 /j． issn． 1006 6047． 2018． 07． 030  
: TM 769  
中图分类号  
SVG  
Inkscape  
编写了  
、
，
上 以插  
法在专业  
图形编辑软件平台  
0
引言  
，
件式开发技术为基础 使用  
Python  
Inkscape  
电力系统中的图模数库一体化是将电力系统图  
，
、
的插件 实现图模一体化 自动拓扑分析 数模一体  
、 、  
元 电力系统设备模型及设备管理的量测数据 数据  
、 。  
化 模库一体化等几项关键技术 本文方案使用  
库信息四者有机结合成为一个整体并进行一致性管  
SVG ， XML  
格式保存图形数据 并在  
基础上扩展添加  
。 ， 、  
理和操作的技术 在电力系统领域 图元信息 设备  
， 、  
图元与模数之间的关联 达到电力系统监控画面 设  
、 、 ，  
模型信息 量测数据 数据库信息四者长期分离 需  
、 、  
备参数 拓扑关系 量测数据等信息的一体化维护的  
，
要通过专门的信息交换渠道将四者信息联立 往往  
。
目标  
“ ”， 、  
形成 信息孤岛 给电网分析和规划 信息维护和  
，
本文首先介绍插件式开发技术的基本思想 然  
。
管理带来诸多不便 通过图模数库一体化技术将图  
，
后介绍基于插件式开发技术的总体技术路线 包括  
、 、 、 ，  
形 模型 量测数据 数据库关联 实现一致性操作  
，
、 、 ，  
图 模 库平台的选定及相互关联的方法 之后介绍  
，
简化了软件开发过程 降低了系统维护的难度  
。
，
本文所提实现方法中涉及的各项关键技术 最后总  
，
一体化的建模技术由于其自身优势 已在研究  
。
结了所提方法的主要特点  
， 、  
领域得到重视 特别是图模一体化 图模库一体化技  
［1-11］  
，
术已得到广泛开发和应用  
但其应用仍具有一  
SVG  
作
1
插件式开发技术  
，
: IEC61970  
定的局限性 表现在  
为可视化展示的图形格式  
CIM XML  
标准中推荐  
，
插件式开发技术是指在软件研发的过程中 根  
［3］  
，SVG  
与公共信息模型  
。
据功能需求划分为主程序和插件 主程序主要负责  
，
同样以  
系统图形的主流存储格式 但目前支持  
图模数一体化的开发工具还未得到普遍应用  
文件为底层载体 已逐渐成为电力  
，
软件的基础性和公共性的功能 插件则根据具体需  
，
SVG  
格式的  
， 。  
求对主程序进行完善和调整 可灵活增删 插件技  
［6］  
;
目
、 、  
术按实现方式一般可分为文本插件 脚本插件 程序  
Auto-  
前已有的图模数一体化工具的开发往往基于  
CAD ，  
等大型成熟软件对图形平台进行开发 或利用  
，
插件 其中程序插件指利用已有的程序开发环境来  
［12-13］  
，
制作插件 是目前使用最为广泛的插件类型  
。
++  
Visual C  
因此开发周期长 工作量大 成本昂贵  
的一些图模库一体化工具仍停留在手动录入拓扑信  
，
等编程工具从底层开始搭建图形平台  
［7］  
、 、  
程序插件的一般结构分为主程序 接口程序 插  
、
、
;
目前已有  
， 1 。  
件程序 其一般结构如图 所示 主程序主要完成  
，
息阶段 自动网络拓扑分析技术仍不成熟  
。
，
针对此 本文提出了一种基于插件式开发技术  
。
的电力系统图模数库一体化工具实现方法 所提方  
－ －  
: 2017 07 04;  
－ －  
: 2018 05 15  
收稿日期  
修回日期  
:
( 2016YFB0901300)  
基金项目 国家重点研发计划项目  
Project supported by the National Key R＆D Program of China  
( 2016YFB0901300)  
1
图
程序插件的一般结构  
Fig． 1 General structure of program plug-in  
7
， :  
唐坤杰 等 基于插件式开发技术的电力系统图模数库一体化实现方法  
  
第
期
， ，  
基本的系统功能 是插件的平台 可以根据需求插入  
， Inkscape  
对于模和数的部分而言 在 中可自动  
， ;  
不同的插件 和插件交互数据 接口程序主要起着连  
，
加载用户编写的程序形成插件 因此可通过编写插  
，
接主程序与各个独立插件的功能 完成插件的插入  
、
、 、 、  
件完成电力系统设备建模 数据录入 拓扑分析 导  
、 ;  
调用 停止等操作 插件能够经接口程序与主程序进  
。
入数据库等操作 考虑到  
Inkscape  
这款软件的接口  
， ， 、  
行交互 丰富主程序的功能 插件的增加 删除和修  
Python  
， Python  
开发的插件 且  
程序主要是面向  
语言  
语言  
Pyc-  
， ，  
改一般可独立进行 工作量小 操作灵活方便  
。
， ，  
开发效率较高 因此 本套工具也利用  
Python  
SVG  
为了针对  
格式实现电力系统图模数一体  
SVG Inkscape  
，
为主要语言进行插件的开发 开发平台使用  
harm。  
对于库的部分而言 通过设计和  
，
化 本文选用开源  
图绘制软件  
作为主  
。Inkscape  
，
具有高度开源性和共享性 为  
程序平台  
，
CIM-E  
标准相  
，
用户提供了接口程序 可方便地对其进行插件开发  
。
，
同的数据库表和字段 利用插件实现标准  
CIM-E  
文
。
件的导入和导出 为了提高数据的共享性和可移植  
2
基于插件式开发技术的图模数库一体化  
，
性 本文数据库平台采用了  
MySQL  
。
数据库 将通过  
工具的总体技术路线  
，
图模工具录入的设备信息导入数据库 以便于后期  
电力系统图模数库一体化工具的设计与开发的  
、 、  
的运算 管理 控制等工作  
。
CIM-E  
目标是将电网通用模型描述规范语言  
W3C SVG  
与
，
在技术路线中 图模一体主要体现在通过  
Ink-  
，
标准结合 构建标准  
推荐的可缩放矢量图  
scape SVG  
绘制的接线图所对应的  
格式文件不但包  
含了图元本身的信息 还包含了接线图中每个设备  
Inkscape  
。 :  
化与开放化的系统 理想的方案是 基于插件式开  
，
，
发技术 将专业图形绘图软件作为主程序  
，SVG  
图形  
;
的参数信息 模数一体主要体现在  
中绘制  
;
的绘制功能要通过专业图形绘制软件完成 利用插  
，
的每一个设备图元都对应数据库的一条记录 设备  
， 、  
件与主程序交互 实现图模一体化 自动拓扑分析  
、
;
图元信息的修改也相应在数据库中进行修改 图模  
、 ，  
数模一体化 模库一体化等几项关键技术 完成元件  
Inkscape  
数库一体体现在所有操作都是在  
的界面上  
、 、  
设备的建模 拓扑分析 量测点添加及图上的自动布  
。
完成  
，
局 以及  
CIM-E  
，
模型和关系数据库的对接 从而做到  
，
图形文件包含了模和数的信息 其结构的设计  
、 、 、 。 ，  
图 模 数 库一体化 基于上述思想 本文制定了如  
。SVG  
对图模数一体化的实现至关重要  
文件底层以  
格式图中的设备  
图元 参数信息 拓扑关系等利用树型结构进行存  
， 2  
下技术路线 其结构如图 所示  
。
XML SVG  
，
树型结构为载体 因此将  
、
、
。
: ，  
绘图层 主要存放未定义的元件设备的图元 也  
储
包含整张接线图上无需定义的二次设备图元及注释  
。 : 。  
文字等 主图层 主要存放已定义的元件设备 连  
: 。 :  
接线层 存储接线图中的连接线信息 母线层 存储  
。 :  
接线图中的母线信息 节点层 存储接线图经自动  
。 :  
网络拓扑分析后的节点信息 错误节点层 存储经  
接线图自动网络拓扑分析后未成功匹配的错误节点  
。
信息  
开发平台选取合适与否直接关系到开发的工作  
。 ，  
效率及实施难度 从以上的技术路线可以看出 本  
2
图
图模数库一体化工具功能与结构  
，
套方案是基于成熟的绘图软件平台进行开发 而非  
Fig． 2 Functions and structure of graph-model-data-database  
integrated tool  
， 、  
从底层进行开发 这是因为底层开发难度高 工作量  
、
大 耗费时间长  
。
，
对于图的部分而言 本文方案选用开源  
SVG  
图
［14］  
Inkscape  
，
作为图形操作平台 其也是插  
绘制软件  
件式技术开发的主程序平台  
( extensions)  
3
图模数库一体化的关键技术及其实现  
。Inkscape  
具有高度开  
模块为用户  
，
、 、 、 ， 4  
为了实现图 模 数 库一体化 需要实现 项关  
，
源性和共享性 其中的扩展  
， 、  
键技术 分别是图模一体化技术 自动拓扑分析技  
，
提供了接口程序 可方便地对其进行插件开发 这一  
、 、  
术 数模一体化技术 模库一体化技术  
。
Inkscape  
特点能够在发挥  
与电力系统图模工具共性  
的同时 通过开发插件以满足电力系统图模工具的  
Inkscape  
3． 1  
图模一体化技术  
图模一体化技术实现的是设备图元信息和模型  
，
。
特殊性需求 利用  
制功能实现电力系统  
系统设备元件通过鼠标拖拽即可重复使用  
本身具备的专业图形绘  
。
信息的一体化处理  
SVG  
，
的绘制 绘制的标准电力  
，
如上文所述 每一个元件的存储格式为  
:
。

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