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睢寧電網設備信息管理與決策支持系統設計
發布時間：2023-01-03 13:40
目錄
摘 要 I
目 錄 IV
圖清單 VIII
表清單 X
1緒論 1
1.1研究背景及意義 1
1.2課題研究現狀 1
1.3研究內容 4
1.4論文的章節安排 4
2相關理論技術基礎 5
2.1Spring-Boot 框架工具 5
2.2Mybatis 框架 5
2.3Shiro 權限控制 7
2.4Thymeleaf 模板引擎 7
2.5Bootstrap 大數據展示 8
2.6本章小結 8
3睢寧電網設備信息管理與決策支持系統需求分析與整體設計 9
3.1睢寧電網概況 9
3.2系統功能需求分析 10
3.3軟件功能設計 11
3.4系統整體結構設計 15
3.5主要技術難點與解決方案 19
3.6本章小結 20
4睢寧電網設備信息管理與決策支持系統數據庫設計與實現 21
4.1數據庫設計原則 21
4.2數據庫表設計 22
4.3本章小結 26
5睢寧電網設備信息管理與決策支持系統主要功能具體設計與實現 27
5.1設備信息管理功能設計與實現 27
5.2專業流程管理功能設計與實現 31
5.3決策支持功能設計與實現 39
IV
5.4本章小結 42
6睢寧電網設備信息管理與決策支持系統運行效果 43
6.1設備信息全景展示 43
6.2專業流程管理 44
6.3電網規劃收資智能支撐 47
6.4本章小結 48
7總結與展望 49
參考文獻 51
作者簡歷 51
學位論文原創性聲明 58
學位論文數據集 59
Contents
Abstract II
Contents VI
List of Figures VIII
List of Tables X
1Introduction 1
1.1Research Background and Significance 1
1.2Research Status 1
1.3Research Content 4
1.4Chapter Arrangement of the Thesis 4
2Related Theoretical and Technical Basis 5
2.1Spring-boot Framework Tools 5
2.2Mybatis Framework 5
2.3Shiro Permission Control 7
2.4Thymele Template Engine 7
2.5Bootstrap Big Data Display 8
2.6Summary of the Chapter 8
3Demand Analysis and Overall Design of Equipment Information Management and Decision Support System in Suining Power Grid 9
3.1System Design Principle 9
3.2System RequirementsAnalysis 10
3.3Major Technical Difficulties and Solutions 1 1
3.4System Architecture Design 15
3.5Main Technical Difficulties and Solutions 19
3.6Summary of the Chapter 20
4Design and Implementation of System Database of Suining Power Grid
Equipment Information Management and Decision Support System 21
4.1System Design 21
4.2Parameter Database Design 22
4.3Summary of the Chapter 26
5Specific Design and Implementation of Main Functions of Suining Power Grid
Equipment Information Management and Decision Support System 27
VI
5.1Design and Implementation of Equipment Information Management Function 27
5.2Design and Implementation of Professional Process Management Function 31
5.3Design and Implementation of Decision Support Function 39
5.4Summary of the Chapter 42
6Operation Effect of Equipment Information Management and Decision
Support System in Suining Power Grid 43
6.1Panoramic Display of Equipment Information 43
6.2Professional Process Management 44
6.3Intelligent Support for Power Grid Planning and Capital Collection 47
6.4Summary of the Chapter 48
7Summary and Prospect 49
Reference Documentation 51
Author's Resume 51
Declaration of Thesis 58
Thesis Data Collection 59
VII
圖清單
圖序號 圖名稱 頁碼
圖 3-1 睢寧地區電網接線圖 9
Figure 3-1 Wiring diagram of Suining Power Grid 9
圖 3-2 配電自動化系統架構 14
Figure 3-2 Distribution automation system architecture 14
圖 3-3 MVC 設計模式示意圖 16
Figure 3-3 MVC design pattern diagram 16
圖 3-4 系統網絡架構 17
Figure 3-4 System network architecture 17
圖 3-5 系統邏輯架構 18
Figure 3-5 System logic architecture 18
圖 4-1 系統數據庫關系圖 22
Figure 4-1 System database diagram 22
圖 5-1 設備管理模塊功能框圖 27
Figure 5-1 Function block diagram of equipment management module 27
圖 5-2 設備管理模塊用例圖 28
Figure 5-2 Use case diagram of equipment management module 28
圖 5-3 保護裝置類型管理截圖 28
Figure 5-3 Screenshot of protection device type management 28
圖 5-4 電壓等級管理截圖 29
Figure 5-4 Screenshot of voltage level management 29
圖 5-5 CT 變比管理截圖 29
Figure 5-5 Screenshot of CT ratio management 29
圖 5-6 主變管理截圖 29
Figure 5-6 Screenshot of main transformer management 29
圖 5-7 線路管理截圖 30
Figure 5-7 Line management screenshot 30
圖 5-8 電容器管理截圖 30
Figure 5-8 Screenshot of capacitor management 30
圖 5-9 開關管理截圖 30
Figure 5-9 Screenshot of switch management 30
圖 5-10 批量刪除功能 31
Figure 5-10 Batch delete function 31
圖 5-11 批量導入功能 31
Figure 5-11 Batch delete function 31
圖 5-12 繼電保護工程時序圖 32
Figure 5-12 Sequence diagram of relay protection engineering 32
圖 5-13 繼電保護工程流程圖 33
Figure 5-13 Flow chart of relay protection engineering 33
VIII
續圖清單
圖序號 圖名稱 頁碼
圖 5-14 繼電保護工程用例圖 33
Figure 5-14 Use case diagram of relay protection engineering 33
圖 5-15 繼電保護功能截圖 34
Figure 5-15 Screenshot of relay protection function 34
圖 5-16 電量采集流程時序圖 34
Figure 5-16 Power acquisition flow sequence diagram 34
圖 5-17 電量采集流程圖 35
Figure 5-17 Power acquisition flow chart 35
圖 5-18 電量采集工程用例圖 36
Figure 5-18 Case diagram of electric power collection Engineering 36
圖 5-19 電量采集功能截圖 36
Figure 5-19 Power acquisition function screenshot 36
圖 5-20 配電自動化流程時序圖 37
Figure 5-20 Distribution automation flow sequence diagram 37
圖 5-21 配電自動化流程圖 37
Figure 5-21 Distribution automation flow chart 37
圖 5-22 配電自動化工程用例圖 38
Figure 5-22 Distribution automation engineering use case diagram 38
圖 5-23 配電自動化流程功能截圖 38
Figure 5-23 Function screenshot of distribution automation process 38
圖 5-24 決策支持模塊功能框圖 39
Figure 5-24 Functional block diagram of decision support module 39
圖 5-25 配電自動化工程需求用例圖 39
Figure 5-25 Demand case diagram of distribution automation engineering 39
圖 5-26 睢寧電網接線圖 40
Figure 5-26 Wiring diagram of Suining power grid 40
圖 5-27 變電站相對坐標設置 40
Figure 5-27 Relative coordinate setting of Substation 40
圖 5-28 線路路徑設置 41
Figure 5-28 Route setting 41
圖 5-29 可開放容量自動計算 41
Figure 5-29 Open capacity automatic calculation 41
圖 5-30 設備裕度評估 41
Figure 5-30 Equipment margin assessment 41
圖 6-1 電網大數據庫 44
Figure 6-1 Power grid database 44
圖 6-2 繼電保護聯系單 44
Figure 6-2 Relay protection contact list 44
圖 6-3 系統登陸 45
Figure 6-3 Login system 45
IX
續圖清單
圖序號 圖名稱 頁碼
圖 6-4 添加新的繼電保護工程 45
Figure 6-4 Add new relay protection engineering 45
圖 6-5 繼電保護工程審批流程單 46
Figure 6-5 Relay protection engineering approval process sheet 46
圖 6-6 電網規劃基礎臺賬表 47
Figure 6-6 Basic account of power grid planning 47
圖 6-7 設備收資一鍵查詢 48
Figure 6-7 Relay protection engineering approval process sheet 48
表清單
表序號 表名稱 頁碼
表 3-1 電網設備參數列表 11
Table 3-1 Parameter list of power grid equipment 11
表 4-1 電量采集數據表 23
Table 4-1 Electric energy collection data sheet 23
表 4-2 繼電保護數據表 23
Table 4-2 Relay protection data sheet 23
表 4-3 線路參數數據表 24
Table 4-3 Data sheet of line parameters 24
表 4-4 主變參數數據表 24
Table 4-4 Variable parameter data sheet 24
表 4-5 接地變參數數據表 25
Table 4-5 Data sheet of grounding transformer parameters 25
表 4-6 電容器參數數據表 25
Table 4-6 Data sheet of capacitor parameters 25
表 4-7 配電自動化數據表 25
Table 4-7 Distribution automation data sheet 25
1緒論
1Introduction
1.1研究背景及意義(Research Background and Significance)
隨著我國經濟社會的不斷發展，睢寧地區電網正向著高電壓、大容量的方向 發展，電網結構日趨復雜。截至目前，睢寧電網共擁有 28座變電站，53臺變壓 器，變電容量 282.76 萬千伏安；各電壓等級線路308 條，長度累計達到 4600余 公里。同時，隨著電力自動化、信息化水平的不斷提高，電網的運行方式越來越 復雜，電網基礎數據越來越多，電網設備參數的有效管理和應用也越來越重要， 如何有效的管理和利用這些數據成為一個亟需解決的問題。
近年來，為了適應可再生能源發電大規模接入，分布式能源、儲能、電動汽 車等交互式能源設施快速發展，以及電力電子裝置的快速普及對電網規劃與運行 的沖擊和影響，電力公司迫切需要采用先進的信息通信、數據集成和智能分析技 術，建設能源互聯網[]，從而不斷提升電網的感知能力、互動水平和運行效率， 有力支撐多種能源的高效接入與綜合利用，實現電網公司向樞紐型、平臺型、共 享型企業的轉變。
2019 年以來，國家電網公司提出“建設具有中國特色國際領先的能源互聯 網企業”的戰略目標，以貫徹中央精神和決策部署，順應時代發展和形勢變化， 扛起使命擔當持續奮進。國網江蘇省電力有限公司緊密承接國網戰略，提出構建 “一體兩翼生態圈”，即以能源互聯網建設與運營中心業務為主體，以能源互聯 網支撐業務和能源互聯網新興業務為兩翼，打造能源互聯網生態圈。國網徐州公 司提出“十四五”期間的奮斗目標之一是“基本建成能源互聯網”，基本完成向 能源互聯網企業的轉型。國網睢寧縣供電公司緊扣省市公司精神，提出了“加快 電網升級實現向能源互聯網轉型的新跨越”和“建設新型電力系統縣域樣板”的 奮斗目標。
在上述背景下，本文通過研發“睢寧電網設備信息管理與決策支持系統”， 響應國網公司及省、市、縣各級公司的戰略政策，有力支撐電網向能源互聯網轉 型，實現電力設備信息互聯、人機交互，大力提升數據管理和應用的能力，通過 加強數據基礎能力建設，實現“數據一個源”，保障電力系統安全穩定運行，支 撐公司智慧決策，具有非常重大的現實意義。
1.2課題研究現狀(Research Status)
在電網信息管理方面，20 世紀70 年代以前，電網設備信息采取手工紙頭方 式記錄和保存；70 年代后期，隨著計算機的興起，電力企業開始使用電腦記錄， 但仍然保持著分散保存的狀態。從 20世紀 80年代開始，電力企業開始建設為各 級電網業務部門服務的信息系統，按照電網電壓等級劃分，針對 220千伏以上的 輸電系統，建設了能量管理系統(Energy Management System, EMS),部署在 省調、網調和國調三級電網控制中心；為了增強大電網故障分析與實時控制能力， 2000年以后, 在輸電領域又建設了廣域測量系統( Wide Area Measurement System, WAMS)o對于110千伏電壓等級電網，建設了配電管理系統(Distribution Management System, DMS) ,部署在各個地區電力公司的控制中心。對于 10 千伏電網，建設了配電自動化系統(DistributionAutomation，DA)，部署在各個 縣/區調的控制中心[]。
在信息的存儲方面，以縣一級供電公司為例，目前大部分沒有對電網設備信 息進行統一的管理和應用，參數數據分散在各個部門獨立管理。電網潮流和實時 參數主要由調度部門管理，存儲格式為EMS內部數據文件；線路基本參數和保 護設備參數主要由輸變電運檢中心部門負責，格式多為電子表格或word文檔； 電網歷史數據和負荷參數等主要由運行方式科負責，數據存儲格式為電子表格或 內部數據庫，更多的具體設備的參數是由各部門和廠站人員進行管理維護。
電網數據信息的管理作為支撐新型電力系統建設發展的前沿研究，近年來得 到了各界的廣泛關注。陳泠卉[]以統一數據平臺為基礎，提出了電力系統調度平 臺的構建方案。進而實現平臺管理的統一調度，和使用各類數字信息和數據資料。 徐敏、吳彥偉［4］等人基于智能電網大數據，提出將三維地理信息系統(Geographic Information System,GIS ) 、虛擬仿真、人工智能等技術手段結合，構建了一套輸 變電施工過程三維可視化管理平臺，并結合工程實例，介紹平臺在工程進度管理 和工程安全管理等方面的應用。蔣鑫［5］將智能的大數據管理平臺與電網基建管理 融合，以傳統的電網基建工程管理內容為軀干，通過大數據、互聯網賦予新的血 液,通過離散的信息資源獲取、共享信息、數據分析實現電網基建工程建設管理 計劃預警和科學決策，解放人力資源，提升工作效能,服務企業發展。李洵、衛 薇［6］等人通過分析智能電網數據信息與區塊鏈技術特征,對智能電網數據管理平 臺進行架構上的重塑，嘗試將區塊聯盟鏈技術內嵌在電網數據管理框架中，并利 用區塊鏈技術的分布式存儲，非對稱加密、共識機制、智能合約等特點解決電網 數據存儲問題，打造智能電網數據優化的新型生態模式。
在理論和管理方面，查藝易、袁燁［7］等人研究數據管理的方法和支撐工具, 針對不同類型的數據用戶，通過夯實數據資源臺賬、提升運維管理能力、優化資 源應用服務三方面，圍繞公司數據資源“管控全覆蓋、監測全方位、流程全自動、 服務全支撐”的“四全”目標，全面實現公司數據資產精益化管理，運用數據驅 動公司運營發展。涂練、張水平［8］等人提出了電廠機組出力數據分析的一整套流 程，包括數據集成、異常值預處理、數據可視化和電廠機組出力預測。汪林［9］ 闡述了智能網格計算的發展對實時獲取大量數據、在線計算和相關的數據挖掘功 能提出了越來越多的要求，業務管理和業務模型創新需要新的要求來提高數據的 價值，探討了大數據的關鍵技術。馬軍、宋盼盼［10］等分析了數據挖掘在電網系統 的應用效果,通過分析數據挖掘技術相關流程和方法，探尋該技術與電網內部及 各領域的有效融合,提高了電網企業電力數據整體應用水平。李堅林、張晨晨［11］ 等針對海量技術監督數據挖掘深度淺、數據價值低的現狀，提出一種多源數據融 合的方法構建電網技術監督知識圖譜，對其本體設計、數據的獲取與抽取、知識 融合及可視化展示等內容進行了研究，電網設備技術監督知識圖譜的應用,實現 了基于技術監督知識圖譜的智能檢索問答和設備家族缺陷識別，為電網設備數字 化管理提升提供了思路。楊志東、丁建武［12］等提出數據、云計算和物聯網等新技 術在智能電網建設中的應用普及，使電力數據正在呈現出爆發式的增長，給電網 企業的發展帶來了很大的影響和沖擊，成為企業內部進行優化和管理的重要契 機，只有做好數據管理工作才能有效挖掘數據價值。在大數據時代當中，電網企 業不僅需要對數據信息進行積極的掌握，同時也需要對大數據的應用方式進行重 視，通過大數據的方式來實現市場信息的掌握和分析，為電網企業的發展提供更 多的數據支撐。
此外，對于現行的一些電網信息管理系統，針對智能電網數據存儲的框架設 計，周高強、王二輝等人以智能電網配用電數據為切入點，分析其構成特點，進 一步提出具體的存儲技術框架［13］，為本文積累了實踐經驗。對于軟件的開發設計， 劉遠龍介紹了一款基于Visual FoxPro 3.0語言開發的電網參數管理系統軟件［14］, 廠站參數庫主要從總體上對網架進行設計,包含廠站參數庫、變壓器參數庫及線 路參數庫,并具備相當的計算功能,具有安全保密性強、用戶界面友好、功能擴 充便利等特點。但此系統的設計更多地為了服務于繼電保護整定,對于參數的收 錄有一定的局限性。鄭龍、熊文［15］介紹了一款同樣基于Visaul Bisic語言及FoxPro 數據庫開發的電網結構參數管理系統,但其采取數據庫平臺與功能分離的形式, 以達到既充分利用現有的數據庫,又盡量方便用戶的操作和使用的目的,極大提 高了效率,具有很高的借鑒意義。釗曉輝、陳永琳［16］等設計的高壓電網繼電保護 參數管理系統,雖然數據類型比較單一,僅包含線路、變壓器及發電機三個數據 庫,但其功能選擇窗口采用的是一個模態對話框,在此并不訪問具體的某個數據 庫，只是確定標志.chioce的值。框內配有代表不同操作的多個圖標及漢字標注的 按鈕給本系統的窗口設計帶來了一些靈感。李錦華、紀小周［17］以風光儲混合電網 為研究對象，基于大數據應用場景分析，結合Android手機開發了風光儲混合電網 信息管理系統,實現對風電、光伏、儲能等關鍵設備的電壓、功率、環境等參數 3 的實時監測和處理，效地提高大數據應用的效率，便于電網進行實時優化決策, 具有廣泛的應用前景。
1.3研究內容(Research Content)
本文首先對構建系統需要用到的關鍵技術，例如Spring-Boot框架工具、mybatis 框架、 Shiro 權限控制、 Thymeleaf 模板引擎、 Bootstrap 大數據展示等進行充分 研究，這些技術也是本系統構建的基礎。接下來對本系統各模塊的構建進行需求 分析，主要包括確定、分析用戶角色、提取特性、分析用例、組織用例模型和驚 醒非功能性分析等等，需求分析是軟件計劃階段的重要活動，也是軟件生存周期 中的一個重要環節。需求分析的目標是把用戶對待開發軟件提出的“要求”或“需 要”進行分析與整理，確認后形成描述完整、清晰與規范的文檔，確定軟件需要 實現哪些功能，完成哪些工作。需求分析結束后則進行系統數據庫的設計，數據 庫設計的好壞會直接影響系統的成功與否，因此在數據庫設計的過程中需要遵循 一定的規范。由于系統涉及到的數據實體眾多，為了對各個數據實體之間的關系 進行管理，針對每個環節設計對應的數據庫表關系圖。數據庫建立完成后，通過 功能拆解、繪制用例圖、流程圖，支撐各功能模塊進行具體的設計和功能實現。
1.4論文的章節安排(Chapter Arrangement of the Thesis)
第一章:主要介紹背景。綜述國內外電網參數管理系統在電力系統中的應用 現狀，以睢寧供電公司為對象，提出建立電網大數據分析系統的現實意義。
第二章:主要對參數管理系統進行介紹。參數管理系統的技術原理、應用特 點等。同時對關鍵技術 Spring-Boot 框架工具、 mybatis 框架、 Shiro 權限控制、 Thymeleaf 模板引擎、 Bootstrap 大數據展示等進行介紹。
第三章:本章根據睢寧供電公司主要業務進行需求分析，根據需求，重點對 睢寧電網設備信息管理與決策支持系統進行設計分析。
第四章:利用 MySQL 技術，對通過對睢寧電網設備信息分析管理系統的分 析，具體設計了許多數據實體，建立數據庫。
第五章:在前幾章涉及的技術之上，對睢寧電網設備信息管理與決策支持系 統進行功能設計與實現，開發出了睢寧電網大數據分析軟件系統。
第六章:本章對系統軟件進行實際應用案例展示，對系統應用特點、設備信 息全景展示及電網規劃智能支撐進行簡要展現。
第七章:介紹系統中可以進一步深入研究的幾個方面方面和今后研發方向。
2相關理論技術基礎
2Related theoretical and technical basis
2.1Spring-Boot 框架工具 (Spring Boot Framework Tools)
Spring框架是Java平臺上的一種開源應用框架，提供具有控制反轉特性的 容器。盡管Spring框架自身對編程模型沒有限制，但其在Java應用中的頻繁使 用讓它備受青睞，以至于后來讓它作為EJB(Enterprise Java Beans)模型的補充, 甚至是替補。
Spring框架為開發提供了一系列的解決方案，比如利用控制反轉的核心特 性，并通過依賴注入實現控制反轉來實現管理對象生命周期容器化，利用面向切 面編程進行聲明式的事務管理，整合多種持久化技術管理數據訪問，提供大量優 秀的 Web 框架方便開發等等。
Spring集成多種事務模板，系統可以通過事務模板、XML或Java注解進行 事務配置，并且事務框架集成了消息傳遞和緩存等功能。Spring的數據訪問框架 解決了開發人員在應用程序中使用數據庫時遇到的常見困難。 它不僅對 Java:JDBC、iBATS/MyBATIs、Hibernate> Java 數據對象(JDO)、ApacheOJB 和ApacheCayne等所有流行的數據訪問框架中提供支持，同時還可以與Spring 的事務管理一起使用，為數據訪問提供了靈活的抽象。Spring框架最初是沒有打 算構建一個自己的 WebMVC 框架， 其開發人員在開發過程中認為現有的 StrutsWeb 框架的呈現層和請求處理層之間以及請求處理層和模型之間的分離不 夠，于是創建了 SpringMVC。
2.2Mybatis 框架(Mybatis Framework)
Mybatis 是一款完全具有持久使用性能的高級多層次存儲框架，它主要用于 支持高級數據庫的存儲管理流程、定制和優化的Sql以及高級數據映射。它完全 避免了幾乎所有的通用移動程序設置通用參數Jdbc移動代碼和任何獲得移動結 果的通用工具。Mybatis管理系統用戶可以通過利用簡單的接口 Xml或者一種注 解式的方式接口來對其進行接口配置和直接映射其原生的接口信息，把這些接口 與一個 Java 的對象 Pojos (Plain ordinary java object，普通的是 Java 中的對象) 相互進行映射后再組合起來成為整個企業數據庫管理系統過程中的一個信息記 錄。
2.2.1總體流程
(1)加載配置并初始化
5
觸發條件:加載配置文件
處理的過程是把來源于 Sql 的配置信息通過相關途徑轉換加載為 Mappedstatement 對象，并將它們存儲在內存之中。
（2）接收調用請求
觸發條件:調用 Mybatis 提供的 Api
傳入參數:為Sql的Id和傳入參數對象
處理流程:將一個請求發送到下層請求處理器上并對其中一個請求處理器進 行處置。
（ 3）處理操作請求
觸發的條件:Api端口接口觸發層向每個用戶終端傳送一個觸發請求，一直 到達最終得出一個傳入參數稱為 Sql 的 Id 和一個傳入參數的對象。
處理過程:
（a） 根據Sql的函數Idt來查找一個相應的存在Mappedstatement中的對象。
（b） 根據對Mappedstatement中的參數進行分析，得到了最終需要執行的 Sql 和其他執行參數。
（c） 通過接口獲取與指令數據庫執行相關的指令連接，根據最后一個Sql 的語句及其二次執行將數據傳入的指令參數數據送至整個指令數據庫中并進行 二次執行，得到整個指令的最終執行處理結果。
（d） 將一個電網中的參數采用Mappedstatement的參數對象通過再次映射參 數配置器的方式映射得到一個新的執行運算結果，然后將這個電網參數與其相關 的在運算中所得到的這個執行運算結果再次映射，得到最終的執行結果。
（e） 釋放連接資源。
（ 4）返回處理結果。
2.2.2功能架構
（1） 配置:通過對來自Sql文件和Java代碼的配置進行注解，把所有來自 Sql的配置信息通過相關途徑進行轉換后直接加載到Mappedstatement中，并將 它們保存在數據庫的內存之中。
（2） Sql解析:當我們把Map放在接口中的層，每次接收發送到一個調用語 句請求時，會分別接收一個傳入請求Sql的數據Id和其他接收傳入請求參數的 數據對象（比如 Map、 Javabean 等），然后 Mybatis 放在接口中的層會根據其中 的Id分別找到一個相應的對象Mappedstatement，再根據其他接收傳入請求參數 的數據對象類型來分別進行選擇Mappedstatement并進行數據解析，解析后我們 就已經可以直接獲得最終請求，以及需要同時執行的一個Sql調用語句和傳入參 數。
6
（3） Sql執行:將最終得到的Sql和參數拿到數據庫進行執行，得到操作數 據庫結果。
（4） 操作數據庫結果基本映射:將一個操作系統數據庫腳本中的結果按照基 本映射中所有操作數據庫的基本配置結果順序自動進行結果轉換，成為一個 Hashmap、 Javabean 或者基本所有數據的結果類型，并自動返回映射結果。
2.3Shiro 權限控制（Shiro Permission Control）
Apache Shiro 也是一種 Java 安全框架，其功能健全，且容易操作和運用，包 括執行身份驗證、授權管理、會話交流和密碼變更管理。
三個核心組件:Subject，Securitymanager 和 Realms。
Subject：用戶即"當前操作用戶"。在英文Shiro中，Subject這一簡單的應用 概念并不只是用來泛指任何一個人，也有的概念可能認為是一個人的后臺應用賬 戶（Daemonaccount）、第三方應用進程或其他類似的一件事物。它似乎只能直 接說明這就是"當前與軟件交互的東西"。
Securitymanager：它本身其實就是整個Shiro安全框架的一個技術核心，典 型的是在Facade里的模式，Shiro通過這個安全軟件防護系統Manager，該系統 看起來可以幫助企業用戶實時管理內部的安全組件和數據實例，并且我們可以通 過其功能來為企業用戶實時提供安全軟件防護和數據管理的各類軟件服務。
Realm：它可以作為與其他企業應用的“連接器”或者“橋梁”重要功能的 技術。例如當對于多個用戶分別要求執行（用戶登錄）權限驗證和（用戶授權-包括 訪問權和管理）權限驗證時，Shiro將從一個人在應用程序配置中尚未發現的 Shrealm中自動地進行查找并指出該配置用戶和其他人的權限。
2.4Thymeleaf 模板引擎（ Thymele Template Engine）
Thymeleaf是一個很適合使用現代網絡服務器端直接處理Java的模板化處理 引擎，適合于 Web 和獨立的文本環境，它能快速地處理出 Html， Xml， Javascript， Css甚至純文本。它的主要目的就是為了提供優美而又易于維護的模板而進行創 造。極其方便的開啟方式允許Thymeleaf輕松處理六種模板模式：
Html、Xml、文本、Javascript、Css 和 Raw.
有兩個標記化的模板（Html和Xml），三個文本模板（Text，Javascript和 Css）及一個無操作化的模板（Raw）。
Html模板模式將允許任何類型的Html的輸入，包括Html5,Html4和Xhtml。 不會執行驗證或格式良好檢查，并且將在輸出中盡可能地尊重模板代碼/結構。
這種在Xml中的模板輸入模式可能會自動允許你在Xml中的輸入。在這樣 的情況下，代碼本身應該被我們認為已經是一個格式良好的、沒有未知或封閉的
7
特殊標簽，沒有不明或帶有單引號的特殊屬性等等。如果我們發現一個代碼中的 格式存在錯誤，解析器將可能會自動向它拋出異常。但是也應該特別注意，它并 不一定能夠自動執行(針對Dtd或Xml架構)。
該 Text 模式文本模板標記模式將更加有助于我們允許不具有標記模式性質 的文本模板模式使用一些特殊的文本語法。這些不同類型應用模板的文檔顯示功 能范圍很廣，但有些類型模板的文檔顯示功能范圍很大，有些則主要是顯示文字 或者電子郵件或者其他模板中的文檔。請注意，Html或者Hxml這個模板也同樣 只能可以被基于用來分別處理Text，在這樣的應用情況下，它們將變成一個標記， 而且每一個新的標記，Doctype、注釋等將被分別認為只能是一個純文本。
此 Raw 中的模板內容模型將根本沒有對任何模板內容進行任何無損刪除處 理。它主要功能是基于用來把未經進行處理的文件資源(如子文件，Url響應等) 直接插入文件到正在需要進行文件處理的資源模板中。例如，Htmlf類格式的外 部非外接受控文件資源執行代碼功能可以直接將其包含在一個新的應用程序文 件模板中，安全地可以讓任何人可以知道這些非外部受控文件資源中所有外部可 能直接包含的任何關于Thymeleaf類的代碼都不被正確地寫入執行。
2.5Bootstrap 大數據展示( Bootstrap Big Data Display)
Bootstrap為用戶程序提供了優雅的通用Html和Css腳本語言規范，由一種 動態的 Css 腳本語言和 Less 語言編寫。 Bootstrap 在早期項目推出之后就很快的 受到年輕人們的廣泛青睞，并且一直以來在使用Github上的各種類型開源廣播 項目，其中就包括有NASA的msnbc環球在線就曾經使用過這個開源項目。同 時， Bootstrap 也被認為是一個基于 Web 的前端框架，可以廣泛地用來開發各種 Web應用程序和網站，而且效率極高。Html、Css、Javascript都被認為是其設計 開發的基礎，最大的優勢之一就是簡單靈活，可以廣泛應用于建立當前最受人認 可的網站用戶界面和交互式接口的 Html、 Css、 Javascript 三個工具集，它還擁 有其他非常多受人熱愛的特性，如簡單易懂的學習曲線，讓人舒心的兼容性等等。
2.6本章小結( Summary Of This the Chapter)
本章結合睢寧電網設備信息管理與決策支持系統，對技術原理、應用特點等 進行介紹,重點對Spring-Boot框架工具、Mybatis框架、Shiro權限控制、Thymeleaf 模板引擎、Bootstrap大數據展示等5個關鍵技術進行詳細說明。在軟件的設計 中，專業流程管理模塊需要應用Spring-Boot框架工具和Shiro權限控制技術，在 數據交互式展示方面需要應用Mybatis框架和Thymeleaf模板引擎，在電網設備 大數據需要應用Bootstrap框架。以上關鍵技術對電網設備信息管理分析系統的 軟件設計提供了強大支撐，可以完全滿足系統設計需要。
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3睢寧電網設備信息管理與決策支持系統需求分析與 整體設計
3Demand Analysis and Overall Design of Equipment Information Management and Decision Support System in Suining Power Grid
3.1睢寧電網概況（General Situation Of Suining Power Grid）
睢寧電網共有220千伏變電站 4座、主變7 臺、變電容量 126 萬千伏安，220 千伏線路15 條、長度323.94公里；110千伏變電站 16座、主變32臺、變電容 量 138.2 萬千伏安， 110 千伏線路 40 條、長度 455.7 公里； 35 千伏變電站 7 座、 主變14臺、變電容量 18.56萬千伏安，35 千伏線路18 條、總長度 193.72 公里； 10千伏線路235條（不含用戶專線）、總長度 3648.9公里，10 千伏配變7735 臺（不含用戶專變），總容量 267.34萬千伏安。10 千伏柱上開關1804臺、開關 站9 座、配電室223座、環網單元 65臺；220千伏及以下電廠30 座，其中220 千伏1座，110千伏4座，35千伏 12座，10千伏13座，總裝機容量66.15萬千 瓦。10 千伏柱上開關 1804臺、開關站 9座、配電室 223 座、環網單元65 臺； 220千伏及以下電廠30 座，其中 220 千伏 1座，110千伏4座，35千伏 12 座， 10千伏13 座，總裝機容量 66.15 萬千瓦。
圖 3-1 睢寧地區電網接線圖 Figure 3-1 Wiring diagram of Suining Power Grid
3.2系統功能需求分析(System Function Requirement Analysis)
對睢寧縣供電公司目前現有的 EMS 系統、大數據分析系統及其應用軟件， 以及對電網參數管理需求進行了調研分析之后，初步確定了系統需實現的功能:
設備信息管理
用于管理睢寧電網所有設備信息，可以方便的新增、編輯、刪除和替換所有 的設備及其參數，以此形成電網設備大數據庫。本系統其他高級應用均建立在此 基礎之上。
專業流程管理
將電網調度工作中涉及參數報送的專業，例如：繼電保護工程、電量采集及 線損網損管理、主站自動化、信息通訊和配電自動化等納入系統的流程化、痕跡 化管理。提高這些專業參數報送的及時率和正確率。同時，隨著不同流程表單的 流轉和歸檔，電網設備大數據庫同步動態更新，并保留歷史數據。
決策支持管理
基于本系統擁有的所有資源，為公司提供數據決策支持，支撐公司更好地為 社會提供服務。
此外，本系統應從以下幾個方面考慮非功能性需求:
可靠性：系統在正式的物理環境下，需要讓系統能夠正確的運行，在系統發 布給用戶之后，能夠最大程度的滿足用戶的使用要求，并且確保不會發生一些原 則性的錯誤，保證系統在沒有大bug的情況下運行，不會出現崩潰的情況。同時, 系統要滿足一定的響應效率，保證對于用戶的訪問行為能夠快速響應。
安全保密性：系統應該具備相當的安全性能，在登錄的時候要求進行身份驗 證。系統用戶的權限配置權力掌握在系統的超級管理員手中，系統所有的用戶的 所有信息都應該交給系統安全框架來判定和處理。所有的用戶在訪問本系統前， 都需要征得系統超級管理員的正式授權，在被授予系統相應的訪問權限后，才能 進入系統相應的模塊進行查看和操作。此外，為了避免發生泄漏機密數據的情況， 尤其是對于本系統來說，其中的設備數據都屬于保密范疇，對于系統中更為敏感 或者數據密碼安全性要求更高的賬戶，例如系統管理員的賬號和密碼，還應該通 過更高級別的加密方式來確保安全。
可維護性：系統在運行的過程中一旦發生錯誤和異常，能夠及時被系統和運 維人員發現并得到及時的解決。本系統應通過日常記錄系統日志和錯誤輸出日志 的方式，及時收集到異常信息，這樣可以及時發現系統bug，并及時做出代碼維 護，保證系統正常運行。
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3.3軟件功能設計(Software Function Design)
3.3.1設備信息管理功能
在設備管理模塊中，需要能夠對電網的所有類型參數進行全方位管理，建設 各專業的參數報送流程，以流程為轉移，動態的更新系統參數庫，并對統一設備 的歷史參數作標簽性展示。同時，系統集成一次接線圖功能，綜合搜索功能，能 夠使各專業快速搜索到需要用到的參數。
電網參數主要指電氣一次主接線圖、變電設備規范及設計參數、線路長度、 導線型號及線路改接情況示意圖、繼電保護配置圖、裝置施工原理圖及裝置使用 說明書、調度自動化、遠動設施及設備情況、通信工程相關資料、設備命名編號 的建議、負荷情況及用電性質和其他設備資料及說明等。各專業所需詳細參數清 單如下：
表 3-1 電網設備參數列表 Table 3-1 Parameter list of power grid equipment
序號 參數類別 參數名稱
1 電量采集 計量 Ct
2 電量采集 Pt
3 電量采集 電表地址
4 電量采集 端口號
5 電量采集 采集設備型號
6 配電自動化 終端類型（標識碼）
7 配電自動化 終端生產廠家
8 配電自動化 終端硬件版本
9 配電自動化 終端軟件版本
10 配電自動化 終端通信規約類型
11 配電自動化 終端Id號
12 配電自動化 終端網卡 Mac 地址
13 配電自動化 “三遙”運行參數
14 配電自動化 配網電子圖
15 配電自動化 饋線及設備名稱
16 調度自動化 變電站一次接線圖
17 調度自動化 監控信息表
18 調度自動化 “三遙”運行參數
19 調度自動化 設備技術參數
20 調度自動化 自動化系統結構圖與設備臺帳
21 調度自動化 網絡結構圖與配置資料
22 調度自動化 網絡布線圖
23 調度自動化 電源系統圖
24 調度自動化 工程竣工資料
25 繼電保護 保護 Ct
26 繼電保護 保護裝置型號
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續表 3-1
序號 參數類別 參數名稱
27 繼電保護 版本號
28 繼電保護 校驗碼
29 繼電保護 線路型號
30 繼電保護 長度
31 繼電保護 圖紙
32 繼電保護 變壓器
33 繼電保護 電容器
34 繼電保護 接地變
35 繼電保護 新能源用戶相關參數
36 調控運行 拉手開關
37 調控運行 同桿并架情況
38 調控運行 雙電源清單
39 調控運行 可開放容量相關臺賬
3.3.2專業流程管理功能
因篇幅有限，以電量采集、繼電保護及配電自動化三個專業為例來說明。
3.3.2.1電量采集流程管理
電量信息采集技術是當前正在應用的一種新型綜合信息采集技術，能夠對電 網內所有設備的電能使用信息進行更好的收集，并自動進行歸納和整理，為電量 管理人員發現電能存在的問題提供更大的方便，以便于及時進行調整和處理。
電量采集技術最大的特點就是可以快速及時地反映出抄表數據，結合相關數 據，對應管理部門就可以迅速地了解用戶在用電線路和變壓等方面的情況，綜合 各類信息，形成曲線圖，透過曲線圖掌握電能信息采集信息的變動情況，并具備 了預知的功能，這樣能夠將電能信息采集技術很和諧地應用到電力系統當中去。 結合當前的情況，電力負荷最主要的監控內容有行業負荷、用戶負荷和三相負荷 等，管理部門只有更好地掌握電力負荷的程度，才能夠更為及時地了解總體的用 電信息，進而及時調整用電策略和方案，讓電力負荷能夠保持在一定的范圍內。
為了實現上述功能，在新設備入網時需要項目管理單位及時報送采集設備的 相關參數，例如計量CT、PT、電表地址、端口號、采集設備型號等。
系統將提供標準的參數填寫界面，依據設定好的流程進行審批工作。項目管 理單位依據現場實際情況將電量采集涉及的所有參數填寫好后，流轉至項目管理 部門領導，由項目管理部門領導進行審批。項目管理部門領導審批通過，擬寫審 批意見并簽名后，流轉至調控分中心電量采集專職審核數據規范性。調控分中心 電量采集專職審定數據規范性后，流轉至調控分中心領導審核，并批準電量采集
12 專職在江蘇電網電能量計量系統中創建電表檔案并與現場進行調試。調試成功后 由調度部門電量采集專職歸檔流程，流程涉及的參數自動進入睢寧電網參數庫。
3.3.2.2繼電保護流程管理
繼電保護是對電力系統中發生的故障或異常情況進行檢測，從而發出報警信 號，或直接將故障部分隔離、切除的一種重要措施。繼電保護裝置為了完成它的 任務，必須在技術上滿足選擇性、速動性、靈敏性和可靠性四個基本要求。對于 作用于繼電器跳閘的繼電保護，應同時滿足四個基本要求，而對于作用于信號以 及只反映不正常的運行情況的繼電保護裝置，這四個基本要求中有些要求可以降 低。
繼電保護整定計算是繼電保護工作的一項重要內容，在系統發生故障時，繼 電保護裝置應滿足速動性、選擇性、靈敏性和可靠性的要求，其中除了可靠性的 要求應由繼電保護裝置本身來完成外，其他三項要求應有繼電保護的接定計算來 滿足，使當電力系統任一地點發生故障時，能夠迅速、可靠、有選擇性地切除故 障元件，盡可能縮小事故影響的范圍，使電力系統能夠迅速地恢復正常運行。繼 電保護整定計算的基本任務，就是要對各種繼電保護給出整定值，而對電力系統 中的全部繼電保護來說，則需編制出一個整定方案。整定方案通常可按電力系統 的電壓等級或設備來編制，還可以按繼電保護的功能劃分成小的方案分別進行。 例如，一個110 千伏電網的繼電保護整定方案，可分為相間距離保護方案、接地 零 序電流保護方案、重合閘方案、設備保護方案等。這些方案之間既具有相對 的獨 立性，又有一定的配合關系。
高效而準確的整定計算的基礎，則是及時準確的參數報送。參數的報送主要 有以下兩種情況：
一是新設備入網。包括新主變投運、新線路投運、新間隔投運、新電容器投 運、新接地變投運等。根據《睢寧電網參數管理意見》規定，需項目管理單位提 前 15 個工作日報送設備的相關參數，用以計算繼電保護定值。若是整站投運， 根據《睢寧電網參數管理意見》規定，項目管理單位需提前 30 個工作日報送電 氣一次主接線圖、變電設備規范及設計參數、線路長度、導線型號及線路改接情 況示意圖、繼電保護配置圖、裝置施工原理圖及裝置使用說明書、調度自動化、 遠動設施及設備情況、通信工程相關資料、設備命名編號的建議、負荷情況及用 電性質、其他設備資料及說明等資料。
二是設備新建、改建。包括主變更換、線路改造、負荷切轉、電容器更換、 接地變更換等。根據《睢寧電網參數管理意見》規定，需項目管理單位提前 15 個工作日報送設備的相關參數，用以計算繼電保護定值。
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系統將提供標準的參數填寫界面，依據設定好的流程進行審批工作。項目管 理單位依據現場實際情況將繼電保護整定計算涉及的所有參數填寫好后，流轉至 項目管理部門領導，由項目管理部門領導進行審批。項目管理部門領導審批通過， 擬寫審批意見并簽名后，流轉至調控分中心繼電保護專職審核數據規范性。調控 分中心繼電保護專職審定數據規范性后，流轉至調控分中心領導審核，并批準進 行定值整定。繼電保護專職在 OMS 進行定值單編輯，編輯結束后發起流轉，并 在本系統填寫整定的相關情況，包括定值單編號、執行時的注意事項等等。最終 由繼電保護專職終止流程，流程涉及的參數自動進入睢寧電網參數庫。
3.3.2.3配電自動化流程管理
配電自動化是指以配電網一次網架和設備為基礎，綜合利用計算機、信息及 通信等技術，并通過與相關應用系統的信息集成，實現對配電網的監測、控制和 快速故障隔離，為配電管理系統提供實時數據支撐。通過快速故障處理，提高供 電可靠性；通過優化運行方式，改善供電質量、提升電網運營效率和效益。
配電自動化系統主要由主站、子站（可選）、配電終端和通信網絡組成，通 過信息交換總線實現與其它相關應用系統互連，實現數據共享和功能擴展。
為了保證主站能夠對自動化終端狀態進行實時監控，在設備接入時必須嚴格 按照規定開展信息表審核、信息驗收等工作。
配電自動化系統架構如下圖所示：
圖 3-2 配電自動化系統架構
Figure 3-2 Distribution automation system architecture
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系統將提供標準的信息表填寫界面，依據設定好的流程進行審批工作。項目 管理單位依據現場實際情況將信息驗收涉及的所有信息表填寫好后，流轉至項目 管理部門領導，由項目管理部門領導進行審批。項目管理部門領導審批通過，擬 寫審批意見并簽名后，流轉至調控分中心配電自動化專職審核信息表規范性。調 控分中心配電自動化專職審定信息表規范性后，流轉至調度員執行。由當值調度 員進行信息的驗收工作，在表單中記錄每一項信息驗收的結果和存在的問題。驗 收結束后由當值調度員終結流程。
3.4 系統整體結構設計(Overall Structure Design Of The System)
3.4.1系統設計原則(System Design Principles)
本系統的設計秉持MVC (Model View Controler)的原則。MVC本來是存在 于Desktop程序中的，M是指數據模型，V是指用戶界面，C則是控制器。使用 MVC的目的是將M和V的實現代碼分離，從而使同一個程序可以使用不同的 表現形式。
(1)視圖 。視圖是用戶看到并與之交互的界面(它可以包括一些可以顯示 數據信息的頁面，或者展示形式。例如jsp，html，asp，php)。對老式的Web 應用程序來說，視圖就是由HTML元素組成的界面，在新式的Web應用程序中， HTML依舊在視圖中扮演著重要的角色，但一些新的技術已層出不窮，它們包括 Macromedia Flash 和象 XHTML， XML/XSL ， WML 等一些標識語言和 Web services.
如何處理應用程序的界面變得越來越有挑戰性。MVC 一個大的好處是它能 為你的應用程序處理很多不同的視圖。在視圖中其實沒有真正的處理發生，不管 這些數據是聯機存儲的還是一個雇員列表，作為視圖來講，它只是作為一種輸出 數據并允許用戶操縱的方式。
(2)模型。模型表示企業數據和業務規則(可以說就是后端接口，用于業 務處理)。在 MVC 的三個部件中，模型擁有最多的處理任務。例如它可能用象 EJBs 和 ColdFusion Components 這樣的構件對象來處理數據庫。被模型返回的數 據是中立的，就是說模型與數據格式無關，這樣一個模型能為多個視圖提供數據。 由于應用于模型的代碼只需寫一次就可以被多個視圖重用，所以減少了代碼的重 復性。
(3)控制器。控制器接受用戶的輸入并調用模型和視圖去完成用戶的需求 (接受客戶發送的請求，根據請求調用所對應的接口，然后模型業務處理后返回
的數據，由控制器決定調用那個View展示)。所以當單擊Web頁面中的超鏈接 和發送HTML表單時，控制器本身不輸出任何東西和做任何處理。它只是接收
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請求并決定調用哪個模型構件去處理請求，然后用確定用哪個視圖來顯示模型處 理返回的數據。
圖 3-3 MVC 設計模式示意圖 Figure 3-3 MVC design pattern diagram
MVC 設計模式具有以下優點：
（1）低耦合性
前后端分離，更有效率。視圖層和業務層分離，這樣就允許更改視圖層代碼 而不用重新編譯模型和控制器代碼，同樣，一個應用的業務流程或者業務規則的 改變只需要改動 MVC 的模型層即可。因為模型與控制器和視圖相分離，所以很 容易改變應用程序的數據層和業務規則。
（2）高重用性和可適用性
MVC 模式允許你使用各種不同樣式的視圖來訪問同一個服務器端的代碼。 它包括任何WEB（HTTP ）瀏覽器或者無線瀏覽器（wap）,比如，用戶可以通 過電腦也可通過手機來訂購某樣產品，雖然訂購的方式不一樣，但處理訂購產品 的方式是一樣的。由于模型返回的數據沒有進行格式化，所以同樣的構件能被不 同的界面使用。例如，很多數據可能用HTML來表示，但是也有可能用WAP來 表示，而這些表示所需要的命令是改變視圖層的實現方式，而控制層和模型層無 需做任何改變。
（ 3 ）較低的生命周期成本
MVC 使開發和維護用戶接口的技術含量降低。
（ 4 ）快速的部署
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使用MVC模式使開發時間得到相當大的縮減，它使程序員(Java開發人員) 集中精力于業務邏輯，界面程序員(HTML和JSP開發人員)集中精力于表現形 式上。
(5)可維護性
分離視圖層和業務邏輯層也使得 WEB 應用更易于維護和修改。
(6)有利于軟件工程化管理 由于不同的層各司其職，每一層不同的應用具有某些相同的特征，有利于通
過工程化、工具化管理程序代碼。
3.4.2系統架構設計
本系統總體網絡架構如圖 3-4 所示，采取總線型結構。
各個工作節點每次在自動接收網絡到的相關信息時都會需要經過一個地址 上的測試，看它們地址是否完全符合自己目前所在的各個工作站上網地址，如果 它們是完全符合那么就系統會自動接收網上的相關信息。
總線式結構具有整體結構簡單，可擴充性強等優點。我們只是需要通過在總 線上的某一位置添加相應的分支接口，就已經可以在這里添加節點了。在總線的 容量有限，負載超容時，還可以進行總線的擴充。總線式電纜結構安裝簡便，并 且所使用電纜數量非常少，用到的各種設備也都很簡單，可靠性高。
圖 3-4 系統網絡架構
Figure 3-4 System network architecture
系統總體的邏輯架構可以分為五層：展現層、應用層、應用支撐層、數據層
和基礎設施層；
基礎設施層主要是指本系統的硬件和網絡設施。由于本系統是基于網絡建立 的，因此必須在網絡環境中才能正常運行。睢寧電網設備信息管理分析系統需要 一個安全可靠的網絡基礎環境，要具有承受力較強的硬件環境和高效的服務器環 境。現階段，本單位已經實現了基礎的信息化網絡，具有了一定的網絡基礎。因 此，本系統的基礎設施層是有保障的。
數據層是用來保存本系統的具體數據信息的，包括設備信息、電量采集工程 信息、繼電保護工程信息、配電自動化工程信息、數據展示信息、綜合搜索信息、 角色、日志等詳細信息；本系統采用的是Mysql數據庫，通過數據層完成對系統 全部數據的集中存儲。本系統通過連接字符串連接Mysql數據庫，并通過數據庫 操作類對數據庫的數據進行增刪改查等操作，就能完成相關的業務操作。
應用支撐層主要是本系統采用的一些核心技術；本系統采用了 Spring-Boot，
Mybatis， Shiro，Thymeleaf和Bootstrap等關鍵技術；系統通過加載相關jar包， 通過調用這些接口，就能為應用層的業務功能提供支持。
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應用層主要是用于接受用戶的業務操作請求，并對請求進行分析和處理，判 斷應該調用哪些具體的操作方法完成用戶的實際請求。應用層是本系統的核心 層，它通過相關的業務邏輯，連接展示層和數據層，通過對數據層的數據增刪改 查，最后將最終的數據庫結果返回給展示層，進而完成用戶的實際操作請求。
展示層是系統的最上層，用戶可以通過展示層對系統進行交互操作，并將 操作具體請求發送給應用層；展示層還能接受應用層的返回結果，并將操作結 果通過具體界面進行展示。
3.5 主要技術難點與解決方案（ Main Technical Difficulties and Solutions）
本系統的設計目標是實現一個電網設備信息管理及決策支持系統，基于 Springboot 框架為基礎，結合 WEKA 開源算法庫相關貝葉斯分類算法等，實現 睢寧電網設備參數的管理分析及決策支持功能。
3.5.1工作流引擎
系統的專業管理模塊涉及到大量流程提交、退回、歸檔等操作，并且需要根 據業務邏輯開發出符合實際需要的程序邏輯并確保其穩定性、易維護性（模塊化 和結構化）和彈性（容易根據實際業務邏輯的變化作出程序上的變動，例如決策 權的改變、組織結構的變動和由于業務方向的變化產生的全新業務邏輯等等）。
通過activiti平臺來構建工作流引擎來解決系統內流程的頻繁提交、退回和 歸檔的操作，工作流引擎最常見用于審批流程中，現在一線互聯網公司也開始使 用，并有快速推廣的趨勢，復雜繁多的業務流程如果采用if else實現那將是崩潰 的，代碼不可維護，業務流程在代碼中可讀性很差，所以高人設計了業務流程模 型圖示BPMN2.0,我們要做到就是把業務場景抽象為標準流程圖，把流程圖丟到 流程引擎中按流程定義約定逐步流轉，很顯然擴展性和業務可描述性會好很多， 所以工作流引擎主要用于解決復雜的業務，目前經常被提起的中臺系統抽象業務 為服務，也涉及大量智能的業務流程引擎做支撐。
3.5.2數據查詢及呈現
基于本系統的基本功能，后臺需要大量的分析數據庫中數據，寫出復雜的 sql 語句，然后將查詢出的數據傳送到前臺。前臺要再一次解析后臺傳來的數據， 把這些數據轉化為圖表。
在后臺，利用 mybits 進行數據查詢。使用 select 完成單條件查詢，使用 select 完成多條件查詢（以實體類入參），使用select完成多條件查詢（以Map集合入 參），可以在SQL的映射配置文件中進行配置，將每個參數都使用#{paraml}?“. 的方式進行獲取，在接口中進行配置，指定當前的變量，配置當前的參數，設置
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別名，在映射文件中以當前的別名為準，才能獲取到傳入的值。
在前臺，利用 echart 展示數據。首先，需要在項目中引入 Echarts 插件(引 入路勁根據自己的項目進行調整)，給Echarts圖表存放的容器div設置 width/height。此后，可以直接在js代碼中設置Echarts數據，也可以從json文件 中獲取 Echarts 數據，還可以從后臺獲取 Echarts 數據。整體也是采用了 Spring MVC 框架，來完成數據的查詢與呈現。
3.6本章小結(Summary of the Chapter)
本章主要對睢寧電網設備信息管理分析系統的進行設計分析，重點介紹了軟 件的設計原則MVC架構，并全面結合睢寧供電公司主要業務進行需求分析，將 需求分為解決設備信息管理、專業流程管理、決策支持管理和非功需求等4個方 面。同時，對軟件設計上存在的工作流引擎、數據查詢及呈現等主要技術難點進 行分析，提出了解決方案，再根據系統總體的邏輯架構設計了系統軟件架構圖。 通過對系統功能需求分析，對接下來軟件系統設計和實現指明具體方向。
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4睢寧電網設備信息管理與決策支持系統系統數據庫 設計與實現
4Design and Implementation of System Database of Suining Power Grid Equipment Information Management and Decision Support System
4.1數據庫設計原則（Database Design Principles）
數據庫設計的好壞將會影響系統的成功與否，因此數據庫設計需要謹慎對 待，在數據庫的設計規范中，遵循了以下的設計規范。
首先是訪問權限控制，系統對用戶的權限有嚴格的控制，通過安全框架進 行驗證，當用戶的身份驗證通過之后，即可訪問系統。其次是容錯要求，需要 對用戶的輸入進行校驗，當用戶輸入了非法輸入時，需要給出提示，讓用戶進 行重新操作，確保數據的安全性。再次是安全性要求，當數據庫連接超時或者 出現異常時，要給出提示信息。本系統基于互聯網模式開發，與外界的網絡相 連，服務器容易受到外界的攻擊，所以數據的安全是關鍵的因素，當有外界的 攻擊入侵時，系統需要做到能夠迅速的排查，并及時的解決問題，系統在運行 時，數據庫應采用 jdbc 連接，避免代碼暴露，同時還需要對用戶的數據庫口令 進行定期的修改，降低黑客入侵的效率，提升系統的安全性。最后是故障處理 的要求，系統需要確保穩定的運行，出現故障的概率一定要降到最低，即使出 現了故障之后，也需要能夠在短時間內進行問題的排查與解決，并給用戶友好 的提示。
MySQL是一種開放源代碼的關系型數據庫管理系統（RDBMS）,使用最 常用的數據庫管理語言--結構化查詢語言（SQL）進行數據庫管理。MySQL是開 放源代碼的，因此任何人都可以在General Public License的許可下下載并根據個 性化的需要對其進行修改。
MySQL是最流行的關系型數據庫管理系統，在WEB應用方面MySQL是最 好的 RDBMS （Relational Database Management System:關系數據庫管理系統） 應用軟件之一。由瑞典MySQLAB公司開發，目前屬于Oracle公司。MySQL是 一種關聯數據庫管理系統，關聯數據庫將數據保存在不同的表中，而不是將所有 數據放在一個大倉庫內，這樣就增加了速度并提高了靈活性。
它具有以下優點：
（1） Mysql 是開源的，不需要支付額外的費用。
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（2） Mysql 支持大型的數據庫。可以處理擁有上千萬條記錄的大型數據庫。
（3） MySQL 使用標準的 SQL 數據語言形式。
（4） Mysql 可以允許于多個系統上，并且支持多種語言。這些編程語言包 括 C、C++ 、Python 、Java、Perl、PHP、Eiffel、Ruby 和 Tcl 等。
（4） Mysql對PHP有很好的支持，PHP是目前最流行的Web開發語言。
（5） MySQL 支持大型數據庫，支持 5000 萬條記錄的數據倉庫，32 位系統 表文件最大可支持 4GB， 64 位系統支持最大的表文件為 8TB。
（6） Mysql 是可以定制的，采用了 GPL 協議，能夠修改源碼來開發自己的 Mysql 系統。
4.2數據庫表設計（Parameter Database Design）
過對睢寧電網設備信息分析管理系統的分析，系統涉及到了許多數據實體， 主要有繼電保護流程、電量采集流程、配電自動化流程、用戶、角色和用戶關系、 角色和菜單關系、變電站、開關、電表、角色、部門、菜單、線路、主變、電容 器、繼電保護裝置等，為了對各個數據實體之間的關系進行管理，設計數據庫表
關系圖如圖 4-2 所示。
圖 4-1 系統數據庫關系圖 Figure 4-1 System database diagram
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本系統主要包括以下數據表，由于數據庫表較多，在此只展示部分。系統數 據庫部分表結構如下:
4.2.1電量采集流程表
電量采集流程表主要存放電表相關的各項參數，其基本結構見下表:
表 4-1 電量采集數據表 Table 4-1 Electric energy collection data sheet
Name Type Comments Remark
Bdz Id Int 變電站名稱
Kg_Id Int 開關名稱
Sssb_Id Int 所屬設備
Dydj_Vl Varchar 電壓等級
Bgyy_Reason Varchar 變更原因
Sqdw_Name Varchar 申請單位
Sqtysj_Time Varchar 申請投運時間
Lxr_Id Varchar 聯系人
Dh_Num Varchar 電話
Pt_Cr Varchar Pt 變比
Cjsbmc_Name Varchar 采集設備名稱
Cjsbmc_Model Varchar 采集設備型號
Cjzs_Ip Varchar 采集裝置 Ip 地址
Dbtxdkxh_Num Varchar 電表通訊端口序號
Zdtxdkxh_Mum Varchar 終端通訊端口序號
Dbmc_Id Varchar 電表名稱
Dbxh_Name Varchar 電表型號
Dbgy_Statute Varchar 電表規約
Cssl_Ts Varchar 傳輸速率
Dbdz_Add Varchar 電表地址
Ct Cr Varchar Ct 變比
4.2.2繼電保護流程表
繼電保護流程表主要存放繼電保護整定相關的各項參數，其基本結構見下
表：
表 4-2 繼電保護數據表
Table 4-2 Relay protection data sheet
續表 4-2
Name Type Comments Remark
Fj Enc Varchar 附件
Bz_Remark Varchar 備注
Xlcs_Form Varchar 線路參數表
Zbcs_Form Varchar 主變參數表
Jdbcs_Form Varchar 接地變參數表
Drqcs Form Varchar 電容器參數表
其中，線路參數表、主變參數表、接地變參數表、電容器參數表屬于內附表，
具體數據表如下：
①線路參數表
表 4-3 線路參數數據表 Table 4-3 Data sheet of line parameters
Name Type Comments Remark
Xlxh Model Varchar 線路型號
Xlcd_Num Varchar 線路長度
Xlfd Name Varchar 線路分段
②主變參數表
表 4-4 主變參數數據表
Table 4-4 Variable parameter data sheet
Name Type Comments Remark
Sbmc_Name Varchar 設備名稱
Edpl_Freq Varchar 額定頻率
Eddy_Vl Varchar 額定電壓
Eddl_Ec Varchar 額定電流（高壓）
Edrl_Cap Varchar 額定容量
Lqfs_Cm Varchar 冷卻方式
Tyrq_Data Datetime 投運日期
Ljzbh_Name Varchar 連接組標號
Xh_Name Varchar 型號
Rlb_Num Varchar 容量比
Kzdl_Num Varchar 空載電流
Kzsh_Num Varchar 空載損耗
Ccrq_Date Datetime 出廠日期
Dyb_Num Varchar 電壓比
Fzsh(g-z)_Num Varchar 負載損耗（高壓-中壓）
Fzsh(g-d)_Num Varchar 負載損耗（高壓-低壓）
Fzsh(z-d)_Num Varchar 負載損耗（中壓-低壓）
Dlzk(g-z)_Num Varchar 短路阻抗（高壓-中壓）
Dlzk(g-d)_Num Varchar 短路阻抗（高壓-低壓）
Dlzk(z-d)_Num Varchar 短路阻抗（中壓-低壓）
Rzxs_Name Varchar 繞組型式
Sccj Name Varchar 生產廠家
24
③接地變參數表
表 4-5 接地變參數數據表
Table 4-5 Data sheet of grounding transformer parameters
Name Type Comments Remark
Sbmc_Name Varchar 設備名稱
Xh_Name Varchar 型號
Tyrq_Data Datetime 投運日期
Eddy_Vl Varchar 額定電壓
Edpl_Freq Varchar 額定頻率
Eddl_Ec Varchar 額定電流
Edrl_Cap Varchar 額定容量
Ljzbh_Name Varchar 連接組標號
Kzdl_Num Varchar 空載電流
Dlsh_Num Varchar 短路損耗
Kzsh Num Varchar 空載損耗
④電容器參數表
表 4-6 電容器參數數據表
Table 4-6 Data sheet of capacitor parameters
Name Type Comments Remark
Sbmc_Name Varchar 設備名稱
Tyrq_Data Datetime 投運日期
Eddl_Ec Varchar 額定電流
Eddy_Vl Varchar 額定電壓
Edpl_Freq Varchar 額定頻率
Dtrl_Num Varchar 單臺容量
Zzrl_Num Varchar 整組容量
Drl_Num Varchar 電容量
Ts Num Varchar 臺數
4.2.3配電自動化流程表
配電自動化流程表主要存放終端信息驗收的相關的各項內容，其基本結構見
下表：
表 4-7 配電自動化數據表
Table 4-7 Distribution automation data sheet
Name Type Comments Remark
Gzxz_Type Varchar 工作性質
Zdlx_Type Varchar 終端類型
Bdz_Name Varchar 變電站
Dydj_Vl Varchar 電壓等級
Xl_Name Varchar 線路
Tysj_Date Datetime 投運時間
Tssj_Date Datetime 調試時間
25
續表 4-7
Name Type Comments Remark
Bz_Remark Varchar 備注
Sbmc_Name Varchar 設備名稱
Ip_Add Varchar Ip 地址
Xmxz_Name Varchar 項目性質
Zdsbcs_Name Varchar 終端設備廠商
Zdsbxh_Name Varchar 終端設備型號
Txfs_Name Varchar 通訊方式
Gy_Sta Varchar 規約
Yxqsdz_Add Varchar 通信起始地址
Ycqsdz_Add Varchar 遙測起始地址
Ykqsdz_Add Varchar 遙控起始地址
Qylx Name Varchar 區域類型
4.3本章小結(Summary of the Chapter)
由于電網參數及其復雜，數據庫的設計至關重要，本章利用Mysql技術，對 通過對睢寧電網設備信息分析管理系統的分析，具體設計了許多數據實體，建立 了繼電保護流程、電量采集流程、配電自動化流程等數據表。
26
5睢寧電網設備信息管理與決策支持系統主要功能具 體設計與實現
5Specific Design and Implementation of Main Functions of Suining Power Grid Equipment Information Management and Decision Support System
5.1設備信息管理功能設計與實現(Design and Implementation of Equipment Information Management Function)
設備管理模塊是整個系統的基礎。本模塊收錄睢寧電網管轄范圍內所有一次 及二次設備及其類型，包括保護裝置類型管理、變電站管理、CT變比管理、電 壓等級管理、線路管理、主變管理、接地變管理、所用變管理、電容器管理、母 線管理、開關管理、電表管理、電流互感器管理和電壓互感器管理等。本模塊能 夠實現對這些設備進行編輯，包括新增、刪除、修改等。
設備管理模塊
保護裝置類型管理 變電管理 CT變比管理 電壓等級管理 線路管理 主變管理 接地變管理 所用變管理 電容器管理 母線管理 開關管理 電表管理 電流互感器管理 電壓互感器管理
圖 5-1 設備管理模塊功能框圖
Figure 5-1 Function block diagram of equipment management module 新設備入網時，以系統管理人員收到命名文件為準，在系統中新增設備題頭。 其余信息由后面提到的各個流程，流轉審批結束后自動入庫。 設備管理模塊需要能夠通過管理員權限，對表 1-1 中提到的所有參數進行編 輯，包括對任一設備，以及任一設備的任一參數進行新增、修改、刪除等，本模 塊作為整個系統參數管理的最終抓手。
27
設備管理模塊用例圖如下圖所示:
圖 5-2 設備管理模塊用例圖
Figure 5-2 Use case diagram of equipment management module 由于篇幅有限，下面只展示設備管理模塊中的部分管理功能。 在相應的界面中，點擊“添加”、“編輯”、“刪除”按鈕可以進行相應的 操作。
圖 5-3 保護裝置類型管理截圖
Figure 5-3 Screenshot of protection device type management
保護裝置類型管理主要服務于繼電保護工程流程管理，能夠使用戶在填寫繼
電保護聯系單時，在下拉框中選擇設備的繼電保護裝置型號。
28
電壓等級管理和CT變比管理主要服務于系統各處的表單填寫。由于電力系 統的設備電壓等級和CT變比都相對固定，在電壓等級方面，縣級公司主要只會 涉及到220千伏、110千伏、35千伏和10千伏等幾個固定的電壓等級；在CT 變比方面只會涉及 600/5、300/5 等幾個固定的變比，系統中所有涉及填寫設備電 壓等級和CT變比的地方，都設置了下拉框選擇，最大程度避免用戶打字造成的
圖 5-6 主變管理截圖
Figure 5-6 Screenshot of main transformer management
圖 5-7 線路管理截圖 Figure 5-7 Line management Screenshot
圖 5-8 電容器管理截圖
Figure 5-8 Screenshot of capacitor management
圖 5-9 開關管理截圖
Figure 5-9 Screenshot of switch management
以上幾張圖所示的主變管理、電容器管理、線路管理和開關管理等，也是服
務于系統各處需要填寫電網設備名稱的地方。由于電網設備的命名是有明確的規
定的，睢寧地區電網設備命名遵照徐供電調〔2017〕166 號文《徐州地區中壓配
電網設備調度命名規范》，系統中所有涉及到填寫設備名稱的地方，全部采用下
30
圖 5-10 批量刪除功能
Figure 5-10 Batch delete function
在執行相應刪除設備前的一個復選框中只要您需要再次打"點擊"批量 刪除"按鈕，就已經可以直接開始自動執行批量自動刪除的相關操作，大大減少 操作人員的日常工作量。
5.2專業流程管理功能設計與實現(Design and Implementation of
Professional Process Management Function)
專業流程管理模塊分為繼電保護流程、電量采集流程和配電自動化流程。
5.2.1繼電保護工程流程管理
繼電保護工程聯系單需要填寫的內容主要包括兩塊，一是工程信息部分，該 部分主要是將工程名稱、申請單位、工作聯系人、技術負責人、變電站、電壓等 級和一些圖紙作為附件上傳，用以表明該工程的基本信息；二是該工程包含的所 有設備參數，包括主變、線路、開關、電容器等的本體參數和繼電保護裝置信息。
31
當遇到設備新建、改建時，首先要由調度部門的方式計劃專職在設備管理模 塊中將相應的設備維護好，再由項目管理單位相應專職填寫表單，發起流程。將 表單傳遞至項目管理部門主任審批，審批無誤后簽字，發送至調度部門繼電保護 專職審批，若存在問題，則將流程退回至項目管理部門專職修改后重新傳遞流程。 審核無誤后發調度領導審批，經審批后調度部門繼電保護專職則開始計算相應定 值，并在江蘇智能電網調度技術支持系統（OMS）中出具定值單，將單號填寫 在流程中發送至歸檔。具體時序圖如圖5-12 所示。
Figure 5-12 Sequence diagram of relay protection engineering 具體繼電保護流程圖如圖5-13 所示。
32
圖 5-13 繼電保護工程流程圖
Figure 5-13 Flow chart of relay protection engineering 繼電保護工程需求用例圖如下所示：
圖 5-14 繼電保護工程用例圖
Figure 5-14 Use case diagram of relay protection engineering
33
圖 5-15 繼電保護功能截圖 Figure 5-15 Screenshot of relay protection function
繼電保護工程功能截圖如圖 5-15 所示。
5.2.2電量采集流程管理
電量采集的聯系單中所需要填寫的信息主要有兩塊，一是采集了電表上所屬 設備的信息，該部分主要包括將變電站的名稱、開關設備的名字、所屬設備、電 壓等級、變更的原因、申請單位、聯系時間、聯系人和其他的聯系電話等；二是 該電表的屬性信息，包括 PT 變比、采集設備名稱、采集裝置型號、采集裝置 IP 地址、終端通訊端口序號、電表名稱、電表型號、電表規約、CT變比和電表地 址等。當遇到電表新增、更換或參數改變時，首先由項目發起部門在設備管理模 塊中將相應的電表的設備維護好，再由項目管理單位相應專職填寫表單，發起流 程。將表單傳遞至項目單位主任批復，審批無誤后簽字，發送至調度部門電量采 集專職審批，若存在問題，則將流程退回至項目單位專職修改后重新傳遞流程。 審核無誤后發調度領導審批，經審批后調度部門電量采集專職在江蘇電網電能量 計量系統中維護相關內容，維護完成后在本系統將表單流程發送至歸檔。具體時 序圖如圖 5-16 所示。
項H曾理 單位人員
項II傳理
電輕采集
圖 5-16 電量采集流程時序圖 Figure 5-16 Power acquisition flow sequence diagram
34
具體電量采集流程圖如圖 5-17 所示。
圖 5-17 電量采集流程圖
Figure 5-17 Power acquisition flow chart 繼電保護工程需求用例圖 5-18 如下所示：
35
圖 5-19 電量采集功能截圖
Figure 5-19 Power acquisition function screenshot
5.2.3配電自動化工程流程管理
配電自動化工程聯系單需要填寫的內容主要包括兩塊，一是流程所屬的工程 設備信息，該部分主要包括工作性質（新增、變更或刪除）、終端類型、變電站、 電壓等級、線路名稱、投運時間、調試時間等；二是信息表的主體部分。
當遇到配電自動化設備新增或變更時，首先由配電運檢中心運檢專職填寫表 單，發起流程。將表單傳遞至配電運檢主任審核，審批無誤后簽字，發送至調度
36
部門配電自動化專職審批，若存在問題，則將流程退回至配電運檢中心運檢專職 修改后重新傳遞流程。審核無誤后下發至調度員執行信息驗收工作，全部驗收完 成后，由調度員將流程發送至歸檔。具體時序圖如圖 5-20 所示。
圖 5-20 配電自動化流程時序圖
Figure 5-20 Distribution automation flow sequence diagram
圖 5-21 配電自動化工程審批流程圖
Figure 5-21 Approval flow chart of power distribution automation engineering
37
配電自動化工程需求用例圖 5-22 如下所示：
配電自動化工程流程功能截圖如圖 5-23 所示。
圖 5-23 配電自動化流程功能截圖
Figure 5-23 Function screenshot of distribution automation process
38
5.3決 策 支 持 功 能 設 計 與 實 現 ( Design and Implementation of Decision Support Function)
決策支持功能是本系統的高級應用，旨在利用本系統所搜集的數據，達到指 導生產，更好地面向企業和客戶，為其提供更優質的服務。功能框圖如圖 5-24 所示：
決策支持模塊
圖 5-24 決策支持模塊功能框圖
Figure 5-24 Functional block diagram of decision support module 配電自動化工程需求用例圖 5-25如下所示：
圖 5-25 配電自動化工程需求用例圖
Figure 5-25 Demand case diagram of distribution automation engineering
39
圖 5-26 睢寧電網接線圖 Figure 5-26 Wiring diagram of Suining Power Grid 圖 5-26 是睢寧電網連接圖功能界面，涉及所有變電站的相對地理分布及聯 絡關系，鼠標放在不同的設備上顯示相應的設備信息。
系統通過設置不同變電站的相對坐標來實現變電站布點。變電站來源是“設 備管理”模塊中統一維護的變電站。
圖 5-27 變電站相對坐標設置
Figure 5-27 Relative coordinate setting of substation 通過設置起點和重點來確定線路路徑，如圖 5-28。
^倉^^^^^^^倉 2 口血皿型口口皿皿型1 IIIIIIIIII
40
圖 5-28 線路路徑設置
系統還可以通過大數據庫，
Figure 5-28 Route setting
計算可開放容量。
I當前般：智能分析 > 線路分析
S線路概覽 恭線路列表
0t?
10kV
35kV
高翹
備用29線
備用他線
備用廿2線
翻107線
蹴103線
高集105線
高金106線
高慶28線
高朱104線
九翩變
I高河107線
研放電流 259.18A 可開放容量 1070 kg 線路硼貽量4489 kW,所麻迥吊熔量1070 k\A,齡得出魁研6熔量1070 kVA
1線路息
艇電流 額翅OTtt■瓢值:480A（ D500CW值）
D5000裁值 480 A 手IW41 -A 纟遛值 485 A
額定功率 10392 kW 電壓魏 10 kV 在途申請容量 OkW 歷史最大電流 76.82 A 最大電流日期 2020-09-29
|所息（來自D5000縈統）
所屬變電站 高集變 所屬主變 1號匹 主變電壓荻 35kV 母線 10千伏T段母線 主變裕度 1.07MW
I掛接配變臺區信息方菖銷基《除據平臺）
臺區總數量 33個
公變臺區數量 19個
專變臺區數量 14個
有計量點臺區數26個
圖 5-29 可開放容量自動計算
Figure 5-29 Open capacity automatic calculation
同時，對設備裕度進行評估。
I當前瞬:智能分析 > 主變分析
耳變電站概覽 隹主刪表
-35kV
勵5變
蒲鞍
110kV
220kV
|主變名稱：1號主變
i主變裕度:1.07MVA
負就態:中載
圖 5-30 設備裕度評估
Figure 5-30 Equipment margin assessment
41
5.4本章小結(Summary of the Chapter)
本章在前幾章涉及的技術之上，對睢寧電網設備信息管理與決策支持系統進 行功能設計與實現，從設備信息管理功能、專業流程管理、決策支持功能 3大塊 進行詳細說明，特別重點對專業流程管理模塊進行設計，分為繼電保護流程、電 量采集流程和配電自動化流程，并基于 Java 語言及 Mysql5.1 數據庫開發出了睢 寧電網大數據分析軟件系統。
42
6睢寧電網設備信息管理與決策支持系統運行效果
6Operation Effect of Equipment Information Management and Decision Support System in Suining power grid
在睢寧供電公司具體應用中，我們發現該系統有如下幾個特點，流暢的流程 管控、安全的權限管理以及值觀的圖表展示等，同時，在各類工作場景中得到有 效應用，極大提高工作效率。本章介紹三個本系統的典型應用場景。
6.1設 備 信 息 全 景 展 示 ( Panoramic Sisplay of Equipment Information)
在睢寧縣供電公司電網調度工作中，許多專業的開展都需要完備的設備信息 用來支撐。
本系統為每一個電網設備都分別設置了唯一的檔案標簽，在系統中檢索搜尋 某一個設備，數據庫將自動檢索與之相關聯的所有信息并作以展示，其中包括: 在“基本信息”欄中，顯示的是線路名稱、線路簡圖、電壓等級、投運日期、配 變容量、歷年最大負荷等基礎數據；在“設備關系”欄中，顯示拉手信息、同桿 信息，為運行方式安排提供便利；在"設備異動記錄"欄中，用時間軸的方式展現 該設備的歷史異動情況，為計劃檢修安排提供支撐；在"附屬設備"欄中，顯示該 設備的繼電保護裝置信息、電能表信息、柱上開關、配電自動化設備等信息，全 景式、一鍵式地展示設備涉及的所有基礎數據，方便各部門各專業提取利用。例 如，電網的調控人員主要是指揮其所在地區管轄范圍內各種電站的設施進行運 轉、操縱和對電網發生的事故進行處理等。尤其是事故處理時，更需要完備的設 備信息。從前，要獲得一個設備所有的信息，需要在D5000、海迅、電能量、線 損等至少5 個系統和3 張自制的表格中進行搜索，頻繁切換系統、自制的表格都 難免帶來錯誤和遺漏，效率也比較低。通過本系統，能夠一鍵顯示設備信息，有 助于更加快速、準確的處理事故。
某月某日，10千伏睢民線發生跳閘事故，D5000系統收到監控信息“10千 伏睢民線事故分閘，重合不成”。調控員當即在本系統中搜索“睢民線”，調出 睢民線相關所有的設備信息。根據顯示的信息，調控員聯系該線路對應的運維班 組城區搶修班，通知其立即對線路開展巡視。同時，根據系統顯示的拉手聯絡信 息信息，考慮將停電線路轉供至10千伏秦中線。在調取秦中線相關信息后實施 負荷轉供，最大程度減少用戶停電時間。
43
圖 6-1 電網大數據庫
Figure 6-1 Power grid database
6.2專業流程管理(Professional Process Management)
以繼電保護工程為例。
繼電保護的整定計算工作的根本任務，就是需要對不同設備上的繼電保護器 件進行整定。
正確進行繼電保護整定的基礎是正確的系統參數。
從前，各項目管理部門需要填寫Word版本的繼電保護聯系單，如下圖所示:
圖 6-2 繼電保護聯系單
Figure 6-2 Relay protection contact list
采用這種方式，不僅做不到層層審核，在繼電保護聯系單傳遞的過程中，也
容易發生格式和內容的錯誤。最重要的是，調度部門繼電保護專職在接到聯系單
后只能簡單存檔，做不到事后智能查詢。
44
應用本系統后，當遇到設備新建、改建，需要為設備整定參數時，參數的流 轉和歸檔都可以在系統中進行，確保了電網參數的正確性，有力保障了睢寧電網 的安全運行。
項目管理部門用自己的賬號登錄系統。
圖 6-3 系統登陸 Figure 6-3 Login system
在“繼電保護工程”模塊中的“項目管理單位發起”中，點擊“添加”按鈕 來填寫參數。
圖 6-4 添加新的繼電保護工程 Figure 6-4 Add new relay protection engineering
在工程資料信息部分，填寫工程名稱、申請單位（列表選擇）、申請編號（自 動生成）、工作聯系人及其他的聯系電話、技術負責人及其他的聯系電話、變壓 器（列表選擇）、電壓等級（列表選擇）、附件（上傳）及備注等相關信息。變 電站（列表選擇）、電壓等級（列表選擇）、附件（上傳）及備注等內容。
在設備的參數部分，可以通過直接點擊相關按鈕，調取不同類型設備的參數 模板來進行填寫。調取不同設備的參數模板進行填寫。填寫內容保存完畢后，點
45 擊下方的"保存并關閉"按鈕保存自己所填寫的信息。點擊下方的"保存并關閉"按 鈕保存填寫的內容。
在"線路名稱"欄下拉列表中選擇對應的線路名稱，這里只顯示在工程信息部 分"變電站"一欄中選擇的相應變電站的線路列表，方便用戶使用。
點擊"添加線路型號及長度"按鈕，依次填入線路參數，可以滿足配電網線路 分段多的需求。在添加線路型號及長度界面中，可以根據實際情況任意添加不同 線路分段的型號和長度。此外，還能夠對所添加線路的不同分段進行修改，點擊 分段對應的"編輯"按鈕，可以修改線路的分段、型號及長度，點擊"刪除"按鈕可 刪除該分段。
填寫完成后，點擊下方的"確定"按鈕，即可在聯系單填寫界面看到該條線路 的信息。在該條線路信息下方點擊"添加保護裝置"按鈕，即可為該條線路添加保 護裝置信息。點擊下方的"添加線路"按鈕，即可為該工程繼續添加線路。
點擊"添加主變"、"添加接地變"、"添加電容器"按鈕，即可分別添加工程相 關的設備及其保護裝置信息。填寫完畢后，點擊"保存并關閉"，即可保存所填工 程信息。
點擊"提交"、"修改"和"刪除"按鈕，可分別對該工程聯系單執行發送、修改 和刪除操作。
在"查詢統計"模塊中，可以對本賬號發起的所有聯系單進行"查看明細"、" 查看流程圖"和"導出"操作。
點擊"查看明細"按鈕，則會彈出該工程聯系單；點擊"查看流程圖"按鈕，則 會彈出該工程聯系單的流程圖和流程節點，此外，還可以查看流程日志
最終，流程單中能夠顯示項目管理部門及調度部門各級的審批意見、簽名及 審批時間，確保用于繼電保護計算的參數經過層層確認，最大程度保證電網安全。
圖 6-5 繼電保護工程審批流程單
Figure 6-5 Relay protection engineering approval process sheet 據統計，通過本系統的應用，繼電保護參數報送及時率已由57%提升至 76%。
46
參數退回修改次數由原來平均3.2次下降至 1.8 次。參數的實時報送工作周期從
7 天縮減到 3 天以內，極大地提高了系統工作效率。
6.3電網規劃收資智能支撐（Intelligent Support for Power Grid
Planning and Capital Collection）
電網規劃系統是一項繁瑣而又復雜的系統工程，它信息量較大、涵蓋面廣、 專門技術要求高、綜合能力強等優勢。在電網規劃工作中，規劃資料的收集是整 個規劃體系中最為繁雜和基礎的工作，對規劃材料收集是不是足夠充分，以及是 否有足夠的準確性，會直接影響到規劃的成果是否準確。同時，規劃資料的收集 工作也是整個體系中最枯燥、最繁雜的部分，電網規劃人員對這樣工作往往也是 疲于應付，常常有厭煩的情緒，因此常常導致資料收集的質量不足。
對于縣級電網，大電網類收資的內容主要包括電網基本情況和電網診斷分析 兩類。電網基本情況主要包括經濟社會綜合指標、配網規模和供電能力、裝備水 平和網架結構等。電網的電變診斷數據分析主要任務是收集包括 110千伏-35 千 伏的電網主要電變、線路，10 千伏的主變線路和千伏配電網的站臺運行區域圖 等的分析數據，如圖6-6 所示。
圖 6-6 電網規劃基礎臺賬表 Figure 6-6 Basic account of power grid planning 縣級電網收資的傳統做法，是針對不同的收資對象，制作不同類型的表格， 發至各設備管理部門，如調控分中心、配電運檢中心、輸變電運檢中心、營銷部 及三新公司等。由這些管理部門進行安排的工作人員，從不同的管理系統，例如 公司PMS （企業國家電網公司的電力設備（固定資產）以及運維管理精益優化 管理控制系統）、OMS （企業智能化的設備調度任務管理控制系統）、營銷管理 系統中進行抄錄，填寫在表格中，再由規劃人員匯總整理。這種傳統的收資方法 不僅耗時，而且耗力，并且存在一定的錯漏風險。
47
本系統作為電網設備大數據庫，能夠有效支撐電網規劃的支撐工作，通過系
統的導出功能，提高工作人員收資的正確性，降低其工作強度。
□Us
圖 6-7 設備收資一鍵查詢
Figure 6-5 Relay protection engineering approval process sheet
6.4本章小結(Summary of the Chapter)
本章針對睢寧電網設備信息管理與決策支持系統的幾個典型應用場景做了 應用分析，對系統應用特點、設備信息全景展示及電網規劃智能支撐進行簡要分 析，重點專業流程管理方面進行實際檢驗。
48
7總結與展望
7Summary and Prospect
本文以睢寧供電公司為對象，分析電網參數管理中存在的實際問題，提出建 立電網大數據分析系統，利用 Spring-Boot 框架工具、 Mybatis 框架、 Shiro 權限 控制、Thymeleaf模板引擎、Bootstrap大數據等關鍵技術關鍵技術，基于Java 語言及 Mysql5.1 數據庫開發出了睢寧電網大數據分析軟件系統。同時，通過對 軟件系統具體的應用，檢驗了該系統在操作中的有效性、安全性和系統的高效性， 極大地提高了系統工作人員的生活效率。將供電系統中的設備資料信息管理、專 業流程管理、智能化決策支持等各個領域的數據資源進行整合與綜合利用，目前 在各大供電企業中是獨一無二的。專業流程管理、智能決策支持等不同領域數據 數據整合與利用，目前在供電公司是獨樹一幟的。
至此，本項目已經完成了所有的預期目標，為睢寧供電公司提供了方便可靠 的應用系統，有著深遠的科研和工程意義。
下一步，我將持續推進對本系統功能和作用的研究: 一是持續性的數據整治。依托已經建設完成的睢寧電網設備管理分析系統， 持續對電網基礎數據進行規范化整治，驅逐劣質數據，消除僵尸數據，以本系統 數據整治行動為契機，倒逼公司其他系統數據質量提升，營造健康的數據運行生 態。
二是自助式的報表定制。為了有效方便各個部門各專業人員對自助式報表進 行綜合利用，研發"自助式報表"功能，用戶可以根據不同的專業、不同任務需求， 自助式定制報表導出，最大限度地降低了對人工數據的信息處理和填寫過程中所 耗費的時間和工作量，提高了其工作效率。
三是定制式的任務提醒。隨著電網的不斷發展，公司轉型任務的不斷推進， 而 220 千伏輸變電運檢業務回歸， 110 調度權即將下放，綜合能源服務、泛在電 力物聯網建設等新業務全面鋪開，工作量大幅提升。在"減員增效"的人力資源新 常態下，許多人往往身兼數職，難免造成遺漏，而導致流程超期。針對這個問題， 下一步我們將在系統中開發智能式任務提醒功能，使用戶在不打系統的前提下， 桌面也收到任務提醒彈窗，提醒其及時完成工作。
四是深入性的數據挖掘。隨著電改的持續推進，電力系統的經濟效益越來越 突出，傳統的電力生產、營銷技術也將向數字化方向提升。下一步，一方面我們 會主動去探索和調研承接新業務帶來的問題，比如220 千伏輸變電業務的回歸， 110 千伏調度權的下放等等，以期從數據方面助力解決實際問題，更好的應對挑
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戰。另一方面，我們將進一步整合現有數據，主動深挖電網大數據價值，真正做
到跨專業的數據的融合匯聚，高效助力公司運營決策。
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