摘 要：電力系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，在電源電勢激勵(lì)作用下，電流或功率從電源通過系統(tǒng)各元件流入負(fù)荷，分布于電力網(wǎng)各處，稱為電力潮流。通過編輯電網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系，設(shè)計(jì)電網(wǎng)潮流流向規(guī)則，再引入WebGIS技術(shù)構(gòu)建的電網(wǎng)潮流動(dòng)態(tài)展示系統(tǒng)，可以通過服務(wù)器集中部署，客戶端通過瀏覽器訪問服務(wù)器，即可完成電網(wǎng)潮流動(dòng)態(tài)展示。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)；潮流；拓?fù)?；WebGIS

中圖分類號(hào)：TM769

以往電網(wǎng)潮流展示主要是在單機(jī)版系統(tǒng)中，不但安裝部署麻煩，而且不利于系統(tǒng)分發(fā)。本文借助超圖軟件公司SuperMap iServer 服務(wù)平臺(tái)，結(jié)合WebGIS技術(shù)構(gòu)建電網(wǎng)潮流動(dòng)態(tài)展示系統(tǒng)，將電網(wǎng)潮流展示網(wǎng)絡(luò)化。系統(tǒng)采用Java后臺(tái)語言，html，Javascript傳統(tǒng)客戶端，并安裝部署在服務(wù)器。最后通過服務(wù)器集中部署，客戶端通過瀏覽器訪問服務(wù)器，即可完成電網(wǎng)潮流展示系統(tǒng)一次部署，到處運(yùn)行。充分展示電網(wǎng)潮流展示系統(tǒng)的協(xié)同交互和操作特性。

1 WebGIS技術(shù)簡介

WebGIS是利用Web技術(shù)來擴(kuò)展和完善地理信息系統(tǒng)的一項(xiàng)技術(shù)。它是基于網(wǎng)絡(luò)的客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)；利用因特網(wǎng)來進(jìn)行客戶端和服務(wù)器之間的信息交換；它是一個(gè)分布式系統(tǒng)，用戶和服務(wù)器可以分布在不同的地點(diǎn)和不同的計(jì)算機(jī)平臺(tái)上。WebGIS主要作用是進(jìn)行空間數(shù)據(jù)發(fā)布、空間查詢與檢索、空間模型展示、Web資源的組織等。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用B/S結(jié)構(gòu)，用戶通過瀏覽器就可進(jìn)行信息訪問和交流，數(shù)據(jù)操作和程序運(yùn)行都在服務(wù)器中完成，實(shí)現(xiàn)客戶端的零安裝和零維護(hù)。這不僅可節(jié)省開發(fā)費(fèi)用和加快開發(fā)進(jìn)度，更重要的是實(shí)現(xiàn)了跨越平臺(tái)的開發(fā)。由于數(shù)據(jù)訪問是實(shí)時(shí)的。因而，系統(tǒng)對(duì)多用戶并發(fā)訪問、協(xié)作操作有良好的支持。

電網(wǎng)動(dòng)態(tài)潮流展示具有大量的地理圖和動(dòng)態(tài)流向圖，需要將這些功能以Web方式在客戶端瀏覽器實(shí)現(xiàn)。考慮到各GIS平臺(tái)的特性，本系統(tǒng)采用國內(nèi)領(lǐng)先的SuperMapiServer平臺(tái)作為基礎(chǔ)GIS平臺(tái)，使用SuperMap SDX+ for Oracle作為空間數(shù)據(jù)庫引擎，SuperMap iClient 6R（2012） for JavaScript接口作為系統(tǒng)WebGIS開發(fā)API。SuperMap iClient 6R（2012） for JavaScript 是一套由JavaScript語言編寫的GIS客戶端應(yīng)用開發(fā)包，支持多源數(shù)據(jù)地圖，支持多終端，跨瀏覽器，通過本產(chǎn)品可快速實(shí)現(xiàn)瀏覽器上美觀、流暢的地圖呈現(xiàn)。

系統(tǒng)總體架構(gòu)如下圖：

圖1

針對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)潮流展示W(wǎng)ebGIS系統(tǒng)需求，本系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和表現(xiàn)層三層架構(gòu)組成。

2.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層主要由電網(wǎng)潮流基礎(chǔ)庫和空間數(shù)據(jù)庫兩部分組成。電網(wǎng)潮流基礎(chǔ)庫主要保存了元件模型信息和元件公共參數(shù)信息，及運(yùn)行庫數(shù)據(jù)信息；空間數(shù)據(jù)庫主要存儲(chǔ)地理接線圖空間地理位置數(shù)據(jù)（僅限地理接線圖），包括廠站、220kV以上線路等。元件參數(shù)基礎(chǔ)庫用以描述設(shè)備屬性信息，描述電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行邏輯（電網(wǎng)模型）為主，主要面向電網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系?？臻g數(shù)據(jù)庫用于描述目標(biāo)設(shè)備圖元間的空間拓?fù)潢P(guān)系，主要體現(xiàn)為圖元的連接性、多邊形區(qū)域定義、鄰接性等，并結(jié)合外部地圖，體現(xiàn)電力設(shè)備設(shè)施的地理空間分布關(guān)系。

2.2 服務(wù)層

服務(wù)層主要提供Java Web服務(wù)和SuperMap iServer地圖相關(guān)服務(wù)。SuperMap iServer地圖服務(wù)以REST接口方式發(fā)布。同時(shí)SuperMap iServer服務(wù)器對(duì)象可以支持Java語言進(jìn)行二次開發(fā)。Java Web服務(wù)主要用于潮流標(biāo)注信息的查詢、電網(wǎng)線路流向查詢以及針對(duì)ie9以下不支持HTML5瀏覽器的潮流箭頭標(biāo)注位置動(dòng)態(tài)計(jì)算?？蛻舳伺c服務(wù)層均通過JSON格式進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，通過HTTP協(xié)議進(jìn)行通信。

2.3 表現(xiàn)層

由于Web開發(fā)技術(shù)以及客戶端計(jì)算機(jī)和瀏覽器性能的不斷提升，尤其是HTML5的出現(xiàn)，可以使我們原來在單機(jī)版程序中才能進(jìn)行的大數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)展現(xiàn)的工作，在WEB客戶端也可以實(shí)現(xiàn)。通過系統(tǒng)需求分析和系統(tǒng)選型，客戶端選用基于SuperMap iServer JavaScript API開發(fā)包實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)邏輯和用戶交互工作主要在表現(xiàn)層完成，當(dāng)需要調(diào)用服務(wù)器功能和數(shù)據(jù)時(shí)，動(dòng)態(tài)向服務(wù)器發(fā)送HTTP請(qǐng)求。服務(wù)器與客戶端數(shù)據(jù)交互采用輕量級(jí)的JSON格式，減少數(shù)據(jù)傳輸壓力并提高客戶端解析速度。目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，均通過客戶端通過事件驅(qū)動(dòng)，異步訪問服務(wù)層接口，而對(duì)于調(diào)用分析結(jié)果，大量數(shù)據(jù)修改保持等耗時(shí)操作，采用系統(tǒng)提示滾動(dòng)條、對(duì)話框等模態(tài)窗口，使用同步方式操作，保證數(shù)據(jù)和狀態(tài)與服務(wù)器端一致。

3 系統(tǒng)物理架構(gòu)

系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Tomcat應(yīng)用服務(wù)器、SuperMap iServer地圖服務(wù)器、SuperMap Deskpro以及系統(tǒng)支持的各種客戶端瀏覽器部分組成。數(shù)據(jù)庫、Tomcat、SuperMap iServer可以部署在同一臺(tái)服務(wù)器上，也可以根據(jù)系統(tǒng)軟硬件環(huán)境和客戶端數(shù)量，進(jìn)行分機(jī)部署，將各組件部署在不同的軟硬件環(huán)境中，擴(kuò)充服務(wù)器性能。SuperMap Deskpro部署在客戶端機(jī)器上，必須是window平臺(tái)。

圖2

4 潮流動(dòng)態(tài)展示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

動(dòng)態(tài)潮流展示采用Supermap平臺(tái)Javascript地圖API在瀏覽器客戶端實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)思路為加載線路坐標(biāo)數(shù)據(jù)為箭頭運(yùn)行軌跡，箭頭以png圖片展現(xiàn)，按照運(yùn)行方式設(shè)置（包含方向、大小等參數(shù)）實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)計(jì)算箭頭運(yùn)行軌跡，按照運(yùn)行軌跡動(dòng)態(tài)改變箭頭位置，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)潮流動(dòng)態(tài)效果。

瀏覽器要求支持HTML5的瀏覽器，經(jīng)測試可支持2000個(gè)以上的箭頭在地圖上沿著路線動(dòng)態(tài)移動(dòng)。

圖3

5 拓?fù)涮幚砑俺绷餮菔痉椒?/p>

5.1 地理接線圖拓?fù)涮幚?/p>

地理接線圖數(shù)據(jù)來源為CAD數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，關(guān)鍵信息錄入轉(zhuǎn)換為SuperMap數(shù)據(jù)格式。地理接線圖數(shù)據(jù)拓?fù)涮幚碓O(shè)計(jì)思路：（1）地理數(shù)據(jù)增加屬性字段：FromNode，ToNode；（2）獲取電網(wǎng)線路坐標(biāo)序列；（3）設(shè)定默認(rèn)規(guī)則：線路方向默認(rèn)為從第一個(gè)坐標(biāo)流向最后一個(gè)坐標(biāo)；（4）查詢第一個(gè)坐標(biāo)穿過的廠站，將該廠站名稱定義為電網(wǎng)線路的FromNode節(jié)點(diǎn)；（5）查詢最后一個(gè)坐標(biāo)穿過的廠站，將該廠站名稱定義為電網(wǎng)線路的ToNode節(jié)點(diǎn)；（6）默認(rèn)數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系建立完畢。

5.2 電網(wǎng)潮流動(dòng)態(tài)展示方法

相關(guān)關(guān)系描述：線路信息表中有I側(cè)節(jié)點(diǎn)和J側(cè)節(jié)點(diǎn)屬性字段。實(shí)際應(yīng)用中線路信息表中I側(cè)J側(cè)與地理接線圖中線路圖層的FromNode、ToNode是相對(duì)對(duì)應(yīng)的，及I側(cè)等于FromNode或ToNode，或者J側(cè)等于FromNode或ToNode。

判定原則：I側(cè)有功-J側(cè)有功=P，I側(cè)無功-J側(cè)無功=Q。當(dāng)P>0時(shí)，功率由I側(cè)流向J側(cè)，當(dāng)P<0時(shí)，功率由J側(cè)流向I側(cè)。

計(jì)算步驟：（1）獲取線路I側(cè)節(jié)點(diǎn)和J側(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的廠站名稱。（2）獲取對(duì)應(yīng)線路拓?fù)潢P(guān)系FromNode，ToNode。（3）根據(jù)運(yùn)行庫I、J側(cè)對(duì)應(yīng)廠站名和線路拓?fù)潢P(guān)系對(duì)應(yīng)該線路的方向?yàn)檎较蜻€是反方向。

6 總結(jié)

本系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，充分考慮了SuperMap iServer的平臺(tái)特性和系統(tǒng)的功能需求，在軟件物理架構(gòu)上，可以做到各節(jié)點(diǎn)均可以分布式部署和擴(kuò)展，負(fù)載均衡；在系統(tǒng)軟件架構(gòu)上，盡可能做到充分系統(tǒng)層級(jí)劃分和低耦合設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在針對(duì)元件庫操作的Java Web服務(wù)接口設(shè)計(jì)，是獨(dú)立于GIS平臺(tái)而操作的。

而針對(duì)與空間數(shù)據(jù)操作和展現(xiàn)的相關(guān)功能，必須依賴GIS平臺(tái)功能。所以這部分功能如果需要進(jìn)行平臺(tái)更換，則需要重新開發(fā)。這部分開發(fā)工作占據(jù)了開發(fā)的絕大部分工作量，包括：空間服務(wù)擴(kuò)展開發(fā)，Web表現(xiàn)層交換功能開發(fā)，空間數(shù)據(jù)web圖形展示開發(fā)。

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作者簡介：肖秋紅（1989-），女，在讀碩士研究生，研究方向：軟件工程。