刘艳琼
(四川省电力公司，四川成都610016)
根据电网监控系统对实时性的要求和电力设备模块化要求,利用主动数据库和面向对象技术,设计了面向对象的电网主动监控系统。介绍了面向对象的主动数据库技术原理，阐述了主动监控系统的实现机制，分析了面向设备的建模方案，并给出了其具体的应用。
关键词：主动数据库；面向对象技术；电网监控
在电力系统的运行过程中，无论是进行运行的监视和控制，还是在线的安全分析和经济调度，都要求进行在线的数据采集，传输以及调度端对数据的存储、分析并产生相应的控制指令。传统方式是电力系统运行状态的参数通过遥测得到存放于实时数据库中，并集中到各级调度中心；调度中心的电网监控系统通过用户或应用程序显式请求来访问实时数据库，并完成相应的监控功能。这种应用模式结构简单，容易实现，但整个监控系统是被动的，必须通过人为或调度端程序来完成，这样就影响了调度响应的实时性；而电网监控的实时性又直接影响整个系统的性能。随着计算机技术的发展，运用面向对象的主动数据库技术，建立了主动电网监控系统。在阐述了面向对象的主动数据库原理的基础上，提出了主动电网监控系统的实现模型。在此基础上介绍了其实际应用。
1面向对象主动实时数据库技术
采用面向对象的主动数据库的主要目标就是提供对电网运行中紧急情况及时反应的能力，同时提高数据库管理系统的模块化程度。
1.1关系型主动数据库系统(ADBS)
关系型主动数据库系统(ADBS)功能上是在一个传统的关系型数据库系统(RDBS)基础上增加一个事件驱动的知识库(简称事件库EB)和相应的事件探测器(EM)组成，用公式表示是：
ADBS=RDBS EB EM
其中RDBS是一个传统的关系型数据库，用来存储数据和对数据进行维护管理和运用；EB是一组由事件驱动的知识的集合，每一项知识表示在相应的事件发生时，如何来主动地执行其中包含的由用户预先设定的动作；EM是一个随时监视EB中的事件是否已经发生的监视模块，一旦监视到某事件已经发生时就主动地触发系统，按EB中指明的相应知识执行其中预先设定的动作。事件库中知识的表现形式普遍采用ECA(事件—条件—动作)规则。其一般过程是，根据事件检测器检测到的事件，调用事件库中相应的规则，判断满足的条件，来执行预先定义的动作：
RULE〈规则名〉［(〈参数〉，……)］
WHEN〈事件表达式〉
IF〈条件1〉THEN〈动作1〉：
…………
IF〈条件n〉THEN〈动作n〉；
ENDRULE［〈规则名〉］
1.2面向对象的主动数据库系统
以上的关系型数据库比较成熟，目前在市场上占主导地位，优点是简单，容易接受。但是电网中有大量的信息如实时遥测、遥信等电网运行参数，电网结构参数和设备参数等，这些数据的组织若按传统的SCADA系统的面向RTU和测点建模，不符合物理实际，开放性差，维护和扩展都比较困难。而利用面向对象数据库技术，既支持对象的属性描述，也支持对象的行为(即方法)描述，主动数据库技术又为对象行为的自动执行提供了技术支持，从而可以在数据库内部完成数据分析执行的功能。在速度方面若主动数据库把所有ECA规则放在一个事件库里，每一次规则推理时都需要扫描整个库而使运行效率很低。在设计中，将主动数据库与面向对象数据库结合之后，将规则库进行了分片，使一个大库分解成若干个局部于各种范围的规则片，大大提高了运行效率，缓解了主动数据库中由于事件监视器的加入而使原应用程序的运行效率降低的矛盾。2面向对象主动监控机制的实现
系统总的执行过程如下：原子探测器监测时间事件，外部事件及对象管理程序中对象的状态改变等原子事件，同时通知复合事件处理器计算是否有新的复合事件产生，最后将所有发生的事件交给条件评价器，触发相应的规则。若条件满足，则调用相应的用户自定义处理程序或对象管理程序。
2.1原子事件探测器/复合事件处理器
此模块负责探测原子事件和构建复杂事件。
原子事件有三种类型：(1)对象操作的执行,对应于插入、更新、删除等对象状态的操作。在电网监控系统中，如果系统的运行方式发生改变，则有可能由设备的投切(数据库的插入或删除)，开关遥信量的开合(数据库的更新)等引起，此时对象管理程序根据数据库状态的改变主动进行安全分析计算。(2)时间事件。用AT定义一个绝对时间事件。每天定时打印负荷报表是这一事件的典型应用。用EVERY定义周期时间事件，如系统正常运行时，按一定周期进行安全分析计算等。(3)外部事件。包括来自外部环境或用户的行为信号。
复合事件是由上述原子事件用一定的算符组合而成的事件。常用算符有AND、OR、NOT、FOLLOW、BEFORE和AFTER等。详见参考文献1。2.2条件评价器和规则的管理
利用对相应规则的提取，负责条件的评价。若满足条件为真，则调用相应的用户自定义事件处理程序或对象管理程序。
规则库中的规则设计为一个独立的规则类，规则管理程序可以使对规则类象对其他对象类一样方便地查询和修改，并可方便地对规则库进行扩充。在电力系统中，为满足运行的不等式条件，各母线的电压值，各支路的电流值应保证在一定的范围内，其规则定义为：
onEVENT(模拟量改变)
IF模拟量<模拟量下限OR
模拟量>模拟量上限THEN
<执行报警程序>
ENDEVENT
2.3对象管理程序
对象管理程序提供了面向对象的数据管理，对其属性与方法进行了定义，将对象状态的变化实时通知给事件探测器。
在对象管理程序中，采用了SCADA/PAS一体化，面向设备的建模方式，将SCADA中的遥测、遥信等运行时参数与PAS的设备的电气参数都作为设备的参数，在建立设备模型时同时建立。遥测、遥信、遥调和遥控等成为设备的一种附加属性与电气参数绑定在一起。这样电力系统中的发电机对象、变压器对象、线路对象、线路对象等设备不仅具有自己的电气参数，而且有实时的信息数据。针对于这些设备电气参数和运行信息数据状态改变的事件，相应地定义了其事件处理方法。这样在电网运行中，不管是系统运行方式的改变(对应于电力设备的投切或其电气参数的改变)还是运行状态潮流的变化(运行参数的改变)均能主动地触发事件，很好地满足了电网监控对实时性的要求。3实际应用
四川省调下属的乐山青神调度中心原有的电网监控系统采用传统的监控模式，监控其下属的兰店、三岔路、罗坝和穆家梗四个变电站。在其运行的初期满足了特定时期的要求。随着社会的进步和发展，用户对电能质量要求的不断提高，该系统已不能很好地满足需要。其中实时性是其性能的瓶颈。为此，利用面向对象的主动数据库技术对其进行了改造。其结构如图1所示。
该系统具有直观易用的人机图形界面，人机接口中输出部分采用高分辨率的彩色显示器显示如下的图形和数据：
1)系统的一次接线图：包括变电站及各线路的实时运行的情况，开关的运行状态，并标有母线电压和线路及变压器潮流的数据，以及是否越限的信号等，这些由许多幅画面组成。
2)运行参数的表格：包括母线电压、发电机、变压器和线路的潮流的统计表格。
3)各种运行的曲线：如电压变化实时曲线、日负荷曲线、计划曲线和趋势曲线等。
4)安全趋势分析的结果。
输入部分主要靠调度人员使用控制台上的键盘和鼠标，主要完成以下的操作：
①显示需要的画面；
②启动某些控制操作，如遥控、遥调等，调用其相应的应用程序；
③向数据库输入或改变某些数据，检查数据库的情况和进行维护工作。
该系统因为采用了主动数据库技术，除了用户的干预会引起常规应用程序的调用外，电网运行中的各种异常变化均能主动地触发相应的事件处理程序，很好地满足了实时性的要求。又因为采取了面向对象技术，该系统具有良好的可维护性和可扩展性。
4&nbs[1][2]下一页
