劉大偉，張光明，秦海波，吳鵬昊，姜哲

(山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250011)

0 引言

隨著全球信息化進程的不斷加快，網(wǎng)絡計算已成為現(xiàn)代社會發(fā)展的大趨勢?；贐/S結構的計算軟件也被越來越多的專業(yè)人士所認可，不僅如此，B/S計算模式的應用與普及也為后期企業(yè)云計算平臺的搭建做了一個良好的嘗試和鋪墊。

目前，國內(nèi)電力設計院專業(yè)工程師在敞開式變電站主要設備參數(shù)計算及校驗、計算書的生成及歸檔過程中主要還是手工計算，且存在過程繁瑣，計算誤差大，計算書整理復雜，計算數(shù)據(jù)無法實時查看、存儲等諸多問題，而基于B/S模式的相關軟件在國內(nèi)、外報道中并不多見，且軟件中以 Excel Services[1－4]技術為核心計算服務的相關報道則更少。本軟件的成功研發(fā)，實現(xiàn)了高效快速計算，生成計算書，計算書歸檔，實時存儲數(shù)據(jù)、計算過程、計算結果等功能，完成對專業(yè)工程計算數(shù)據(jù)的逐步積累，對以后的項目實施具有重要的意義。

1 內(nèi)容與方法

1.1 參數(shù)計算與軟件業(yè)務流程分析

軟件通過已知敞開式變電站系統(tǒng)參數(shù)，計算變電站發(fā)生各種典型短路故障時的短路容量、短路電流和沖擊電流。根據(jù)(DL/T5222－2005)《導體和電器選擇設計技術規(guī)定》[5]確定主要電氣設備和導體的各項參數(shù)。

通過輸入主變壓器的基本參數(shù)，計算得出K1、K2、K3三個短路點的短路容量、短路電流、沖擊電流等數(shù)據(jù)，結合設備選擇中短路電流假想時間，利用已知系統(tǒng)參數(shù)和已得計算結果，分別對高、中壓側的斷路器、隔離開關、電流互感器的工作電流、設備容量、熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定進行計算校驗;對高、中壓側的電壓互感器和避雷器進行選擇校驗;對支柱絕緣子和穿墻套管進行動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定的計算校驗;對高、中壓側的導體按照工作電流、經(jīng)濟電流密度、電暈、動穩(wěn)定和機械強度、熱穩(wěn)定、溫度的技術條件進行選擇校驗;對低壓側屋內(nèi)配電裝置穿墻套管、導體、開關柜的各項參數(shù)進行計算及選擇校驗[6－8]。

軟件業(yè)務流程(如圖1、2所示)如下:

圖1 短路電路計算流程圖

1.2 技術架構

圖2 高、中、低壓電器設備選擇校驗流程圖

圖3 軟件技術架構圖

由圖3可見，敞開式變電站主要設備參數(shù)計算及校驗軟件采用B/S模式開發(fā)，Excel Services技術作為核心計算服務，采用模塊化設計，將核心計算服務、管理配置模塊與業(yè)務開發(fā)模塊集成在一起，為計算與后臺管理提供快捷與方便。

Excel Services是MOSS 2007(Microsoft Office SharePoint Server 2007)中一種新的服務器端技術。它 構 建 于 ASP NET[9]和 MicrosoftWindows SharePoint Services 3.0技術之上，由3個組件構成:ExcelWeb Access、ExcelWeb Services、Excel Calculation Services。本軟件運用此技術可以安全、迅速實現(xiàn)各種計算邏輯。

敞開式變電站主要設備參數(shù)計算及校驗軟件中管理配置模塊實現(xiàn)對用戶、角色、組織、權限、日志、業(yè)務字典的統(tǒng)一管理配置。其中用戶管理與AD域結合，進行用戶同步管理，存儲用戶名和密碼;組織管理與AD域結合，進行組織機構同步管理;角色管理進行角色劃分，權限管理進行權限分配，兩者結合用于控制數(shù)據(jù)安全性及計算有效性;日志管理對用戶登陸、退出時間，IP地址等信息進行記錄，保持可追溯性;業(yè)務字典管理進行數(shù)據(jù)字典的管理，有效提高輸入效率，減少輸入誤差，維護權限由專職人員負責，保證數(shù)據(jù)的唯一正確性。

敞開式變電站主要設備參數(shù)計算及校驗軟件中業(yè)務開發(fā)模塊是整個軟件業(yè)務功能研發(fā)的核心，主要劃分為五大功能模塊:計算模型管理、計算步驟管理、計算書管理、計算書模板管理、參數(shù)模板管理。通過五大功能模塊實現(xiàn)軟件各種業(yè)務需要，滿足工程實際應用。計算模型管理，管理計算類型綜合邏輯信息，包括計算模型基本信息、數(shù)據(jù)流程圖和計算公式管理;計算步驟管理，管理參數(shù)的輸入、存儲和歷史調(diào)用，控制計算書生成;計算書管理，管理計算書與文控平臺接口，控制文控平臺的數(shù)據(jù)輸入與輸出，實現(xiàn)計算書存檔、查詢、下載;計算書模板管理，管理計算書模板，提供工程設計中常用格式的計算書模板，用戶可自定義計算書模板格式;參數(shù)模板管理，管理經(jīng)驗數(shù)據(jù)、查表數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫[10－11]參數(shù)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)。

1.3 關鍵技術

本軟件運用了B/S三層結構設計、ASP.NET C#語言開發(fā)、Excel Services提供核心計算服務、JsMath實現(xiàn)計算書公式的WEB展現(xiàn)、JQuery實現(xiàn)計算書模板的在線編輯五項先進技術。

1.3.1 B/S 三層結構設計

軟件采用B/S三層結構設計，軟件界面通過Web瀏覽器(Browser)來實現(xiàn)，業(yè)務邏輯在服務器端(Server)，滿足用戶多線程同時操作的要求，最大限度地保證數(shù)據(jù)的唯一性和安全性，減輕客戶端負載，減少軟件維護與升級的成本和工作量，降低用戶總體成本。

1.3.2 ASP.NET C#語言開發(fā)

C#[12]是一種新的、面向對象的編程語言，它使得程序員可以快速地編寫各種基于Microsoft.NET平臺的應用程序，而.NET框架為C#提供了一個強大的、易用的、邏輯結構一致的程序設計環(huán)境。ASP.NET C#語言運用于本軟件非常適合。

1.3.3 Excel Services提供核心計算服務

軟件由Excel Services提供核心計算服務，使用服務器端Excel定義的計算邏輯，通過定制UI進行服務器端Excel計算，提供多副本同時運行服務，保護敏感數(shù)據(jù)，安全可靠。軟件中自定義函數(shù)在.Net中編寫，由Excel Services托管，在Excel中調(diào)用，被Excel Calculate Engine支持。

1.3.4 JsMath實現(xiàn)計算書公式的WEB展現(xiàn)

JsMath是一種在網(wǎng)頁中顯示數(shù)學公式的方法，通過解析 TeX代碼，結合 JavaScript和 CSS以及unicode字體來顯示數(shù)學公式，支持眾多瀏覽器和平臺。本軟件計算書使用JsMath技術，實現(xiàn)根號，積分號等諸多復雜運算符號的網(wǎng)頁顯示，十分方便。

1.3.5 JQuery實現(xiàn)計算書模板的在線編輯

JQuery是一個兼容多瀏覽器的javascript庫，在世界前10000個訪問最多的網(wǎng)站中，有超過55%在使用JQuery。JQuery是免費、開源的。本軟件使用JQuery技術，實現(xiàn)計算書模板的在線編輯，其兼容性強，界面友好，操作方便。

2 軟件功能及使用效果

2.1 軟件功能

在瀏覽器地址欄輸入軟件登陸地址，進入登陸界面，輸入用戶名及密碼，進入軟件主頁面。主頁面包括三個功能區(qū):數(shù)據(jù)維護、軟件計算、用戶信息設置。

圖4 軟件主界面

數(shù)據(jù)維護區(qū)包括計算書與業(yè)務字典維護?！皹I(yè)務字典”包括:“設計階段字典”，“電流互感器信息字典”，“斷路設備信息字典”，“避雷器額定電壓信息字典”，“導體信息字典”，“避雷器信息字典”，“阻尼線信息字典”，“絕緣子信息字典”等八項。

軟件計算區(qū)具有工程信息與計算參數(shù)輸入、數(shù)據(jù)存儲、計算歷史查看、計算結果狀態(tài)顯示、計算書生成等功能，并設有文控平臺接口。

用戶信息設置區(qū)具有更改用戶登錄密碼，切換登錄用戶等功能。

2.2 使用效果

敞開式變電站主要設備參數(shù)計算及校驗軟件在220kV銀灘變電站、220kV虎山變電站擴建工程等多項工程中進行使用，經(jīng)驗證，本軟件通過Internet連接到軟件Web端遞交計算作業(yè)，通過高性能的計算服務器進行計算，運算速度快，計算數(shù)據(jù)準確，操作方便，可獨立呈項計算，功能實用，并自動生成計算書，有效提高工作效率60%以上。計算書輸出具有規(guī)范性、可靠性、可比性、權威性，有利于建立規(guī)范的計算標準，固化工程設計知識，形成企業(yè)的數(shù)據(jù)積累，實現(xiàn)資源最大程度地共享，節(jié)省了大量的人力和財力。

3 結語

敞開式變電站主要設備參數(shù)計算及校驗軟件的普及應用，能有效地提高電力工程設計的準確度，減少設計誤差，有利于建立規(guī)范的計算標準體系，在電力工程設計過程中具有重要意義。軟件采用B/S結構，使用者便于操作，提高了變電站設計的工作效率，對變電站主要設備和導體的選擇提供了可靠的技術保障，具有廣泛的經(jīng)濟和社會意義。

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