多人在线智能变电站二次设计系统设计与实现

周富强，杨庆伟，费云中，朱胜辉（.国网嘉兴供电公司，浙江嘉兴34000；.长园深瑞继保自动化有限公司，广东深圳58057）

多人在线智能变电站二次设计系统设计与实现

周富强1，杨庆伟2，费云中1，朱胜辉1
（1.国网嘉兴供电公司，浙江嘉兴314000；2.长园深瑞继保自动化有限公司，广东深圳518057）

随着网络带宽及技术的发展，多人在线协作技术已在很多行业得到应用。目前智能变电站多人在线同时展开设计的工作模式尚未得到有效展开。为此，在分析了设计单位的网络环境和智能变电站设计功能需求的基础上，提出了多人在线的智能变电站二次设计系统。该系统通过将图纸文件压缩后存放于数据库中，再结合功能管理模块、权限校验模块、通信模块等模块，解决了多人在线协同设计冲突问题，有效地增强了设计人员的协同工作能力，提高了工作效率。

智能变电站；多人在线；二次设计；数据库；功能管理

随着网络带宽及技术的发展，多人在线协作技术已在很多行业得到应用。在知网学术库上通过关键词“多人在线多人协作”检索得到380条记录。使得多人同时在线开展智能变电站的设计成为可能，多人在线设计可以让设计人员同时开展协同工作且不限于工作地点，提高工作效率。

随着智能变电站进入全面建设阶段，智能变电站的设计工作量越来越大。智能变电站的设计完全交给由一个人设计已经不太现实。根据智能变电站的设计特点，文献[1-5]分别从不同角度提出了优化设计工作的设计模式，但都未考虑多人在线的协同设计工作方法。

本文认真分析了智能变电站系统的网络运行环境、用户权限、多人同时操作、性能需求等，在智能变电站设计模式基础上展开系统设计，提出了多人在线的智能变电站二次设计系统，从而实现多人在线的同时开展设计功能。

1　系统分析

1.1系统环境

智能变电站的设计资料比较重要，设计单位需要将智能变电站的设计资料归档至服务器，因而通常情况采用C/S模式。智能变电站二次设计系统的应用网络环境如图1所示。设计工作平台（电脑）通过交换机等网络设备和服务器连接在一块。设计人员在设计工作平台上登录至服务器，展开相关设计。

1.2用户权限分析

根据设计单位的组织结构，可以将用户按权限按职责划分：管理用户、工程用户。管理用户是所有用户的管理员，具备指定其他用户为工程用户的职能；工程用户又分为操作用户、浏览用户、其他用户，其他用户不能查看该工程的任何信息。

图1　系统应用环境Fig.1The system application environment

1.3多人同时操作分析

多人在线设计，指有两人或两人以上的设计人员同时展开对同一变电站的设计。

为更好地实现多人在线同时设计，按操作粒度把用户的操作分为3类：查看类操作、编辑类操作、独立类操作。查看类操作表示用户仅是查看设计信息，不进行任何编辑操作，该类型的特点是多用户可以同时进行操作；编辑类操作表示用户会进行添加、修改、删除的设计操作，该类型的特点是涉及设计信息修改，同时仅能单个用户操作。独立类操作表示该功能独立于本系统之内，功能运行时，不涉及系统内的设计信息，该类型的特点是可以多人进行操作，不限制使用人数。

二次设计系统常见查看类操作有：二次设备查看、虚端子查看、输出虚端子表、输出SCD、输出光缆清册、输出网络配置表、输出二次设备表、输出交换机端口表、物理回路查看等。

常见编辑类操作有：间隔配置、ICD文件导入、ICD文件更新、虚回路配置、屏柜布置、模板文件管理、网络参数配置、网络配置、用户管理。

常见独立类操作有：ICD、SCD文件校验。

1.4文件存储

根据文献[6]的针对数据库和文件系统的测试结论，当文件大小超过1 MB时，文件放在系统文件内存储速度较快，当文件小于256 kB时数据库存储速度较快，当文件小于1 MB大于256 kB时，没有很清晰的区别。智能变电站的设计图纸数量较多，但文件比较小，因而采用数据库存储，直接存放在数据库表结构的字段内。为避免超大文件的出现及提高数据库的存储效率，需要将文件大小控制在256 kB以内。采用文件压缩算法压缩文件。

7z压缩格式是主流高效的压缩存储格式，它采用多种压缩算法进行数据，具有极高的压缩比，采用GNU宽通用公共许可证（GNU LGPL）协议下开放源代码[7]，是文件压缩不错的选择。

1.5性能需求

1.5.1系统容量

系统支持装置类型≥500。系统支持装置数量≥1 000。

系统支持交换机数量≥1 000。

系统支持同时在线工作人数≥50人。

1.5.2时间需求

系统登录时间≤5 s平均登录时间应在1~3 s。

系统绘图操作响应时间≤3 s。

系统互斥检查时间≤1 s。

2　系统设计

基于本文第1节所提的功能分析，方案以设计单位普通使用的AutoCAD软件为开发平台，使用AutoCAD二次开发技术ObjectARX实现方案功能，如图2所示。该方案有多个功能模块组成，它们分别是权限校验模块、用户管理模块、工程管理模块、通信模块、功能管理模块、配置管理模块、图纸管理模块、检索模块、校验模块、版本管理模块等。软件架构重点关注多人在线的相关模块，在图2中以绿色表示，其他模块在文献[1-5]的基础上提炼而成。本文不再重点描述。软件的输入是ICD文件，输出是设计图纸、光缆清册、SSD、SCD等文件。

图2　软件架构Fig.2Software architecture

2.1模块设计

2.1.1功能管理模块

功能管理模块是本系统的核心模块，用于多位用户进行同一操作产生冲突关系的处理，位于服务器上。所有的操作都需经由功能管理模块处理，如图3所示。

图3　功能管理模块结构Fig.3The structure of the function management module

功能管理模块又细化为操作分类模块、操作记录模块、操作结果模块。操作分类模块将操作按操作类型进行分类。

为便于记录操作状态，操作记录模块内置简易内存数据库，记录本系统所有的操作并添加字段记录使用状态。针对查看、独立类操作结构定义如下：

功能名使用者人数。

编辑类操作具有排他性，某一时刻仅有有一名用户使用，字段使用者ID记录正在使用的用户，ID来源于用户表。针对编辑类操作结构定义如下：

功能名使用者ID。

操作结果模块返回用户申请该操作的判断结果，分为可以执行、禁止执行。

2.1.2通信模块

通信模块有两个职能：

1）用于系统内用户给其他用户发送的消息；

2）用于当用户操作某一功能模块时，该功能模块若已经被占用，通信模块会给用户发送消息提醒已经被其他用户锁定。

通信模块细分为初始化模块、线程函数模块，基础方法模块，如图4所示。初始化模块负责初始化数据结构、初始化网络。线程函数模块负责数据发送和接收线程处理。基础方法模块负责数据发送和日志记录。

图4　通信模块结构Fig.4The structure of the communication module

2.2数据表设计

2.2.1用户类数据表

其中，userPriority表示用户权限，它标识是否为管理员，管理员权限分为0~20个等级，数值越低，表示级别越高，0为超级用户不能被删除，1~20为用户等级随数值增大而权限逐渐降低，高级别用户可以添加、修改删除低级别用户。级别0~10表示用户为管理员用户，可以直接操作任何工程，级别11至20表示用户为普通用户，可以被管理员指定为工程用户。表1所示为用户表结构userTable。

表1　用户表结构userTableTab.1User table structure

userStatus为用户状态，表示用户是否登录到系统或能否使用，分为在线、离线和冻结3种状态。

表2记录用户组信息，用户组一般对应于设计单位的部门。

表2　用户组userGroupTableTab.2User group table

表3记录工程用户的信息，即用户对该工程的操作权限。为方便记录，用户权限使用宏定义记录

表3　工程用户表projectUserTableTab.3Project user table

{

sznariPriority Forbidden=0

有一天我正在图书馆里阅读，一位中国同胞前来找我帮忙填写申请社会保险的表格。他到法国20年了，竟然连姓名性别这样最简单的法文字词都看不懂！他说自己就像瞎子或聋子一样，很不方便。这些远赴异国他乡谋生的华裔们，在生活上遇到多大的困难啊！

sznariPriorityWrite=1，

sznariPriorityRead=2，

}

2.2.2图纸类数据表

根据本文第一节的分析，针对各种类型的图纸，构建表4所示表结构。graphData用于存储压缩后的文件数据。

表4　图纸表graphTableTab.4Graph table

3　系统实现

3.1流程设计

3.1.1系统应用流程

结合设计单位现在的工作模式，多人在线的工作模式如图1所示。

图5　在线设计工作模式Fig.5The online design work mode

2）新建工程，若是新建工程，直接进入工程设计，否则用户可以选择打开工程。

3）打开工程，服务器返回工程列表供用户选择。

4）工程权限判断，判断用户是否具备打开工程权限。

5）下载工程，打开工程后，由服务器将变电站工程传输到用户电脑本地。

6）工程设计，期间需要通过权限校验模块和功能管理模块进行用户在线权限设计校验。

7）工程提交，工程设计完成后，用户将工程传至服务器。

3.1.2消息发送流程图

以用户B发送消息给用户B为例进行说明，流程图如图6所示。

图6　消息发送流程图Fig.6The flow diagram of message sending

1）用户A选择用户B和输入需要发送的消息。

2）通信模块在数据库中查找用户B当前是否登录到系统上，若是查找用户B的网络地址信息，若没有，提示无法发送信息。

3）发送子模块根据用户B的网络地址将消息发送给用户B。

4）用户B的接收子模块接收到消息，传递给用户B的显示子模块显示给用户。

3.1.3功能管理流程图

功能管理模块是本系统的核心模块。处理流程如图7所示。

1）用户开始操作时，经由权限校验模块判断是否具有权限。

2）功能管理模块将操作进行分类，判断当前操作属于编辑类、查看类、独立类操作。

3）若是编辑类操作，查看是否有其他用户在使用，若没有直接返回给用户允许其进行下一步；若有其他用户在使用，查出使用者信息，由通信模块将正在使用者信息返回给用户，提示有用户正在使用，禁止执行该操作，然后返回。

图7　功能管理流程图Fig.7The flow diagram of function management module

4）若是查看类、独立类操作记录将当前使用者人数增加1。返回给用户允许其进行下一步。用户B的接收子模块接收到消息，传递给用户B的显示子模块显示给用户。

3.2用例图

为更好地描述系统各部分的功能，设计人员角色用例图如图8所示。

图8　用例图Fig.8Use case diagram

4　结语

本文分析了智能变电站系统的网络运行环境、用户权限、多人同时操作、性能需求等功能需求，在智能变电站设计模式基础上展开系统设计，提出了多人在线的智能变电站二次系统。该系统通过将图纸文件压缩后存放于数据库中，再结合功能管理模块、权限校验模块、通信模块等模块解决了多人在线协同设计冲突问题，有效地增强了设计人员的协同工作能力，有效地提高了工作效率。

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[2]修黎明，高湛军.智能变电站二次系统设计方法研究[J].电力系统保护与控制，2012，40（22）:124-128. XIU Liming，GAO Zhanjun.Secondary system design method for smart substation[J].Power System Protection and Control，2012，40（22）:124-128（in Chinese）.

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[6]SEARS R，VANINGEN C，GRAY J.To BLOB or not to BLOB:Large object storage in a database or a file system [EB/OL].http://re-search.microsoft.com/apps/pubs/default. aspx?id=64525，2006.

[7]黄鹰，刘金萍.LZMA压缩算法在Symbian系统S60平台下中的应用[J].电子技术，2010，1（3）:13-15. HUANG Ying，LIU Jinping.Application of LZMA compressed algorithm in symbian OS series 60 platform[J]. Electronic Technology，2010，1（3）:13-15（in Chinese）.

（编辑徐花荣）

Design and Implement of Secondary Design for Smart Substation with Multiuser Online

ZHOU Fuqiang1，YANG Qingwei2，FEI Yunzhong1，ZHOU Shenghui1
（1.State Grid Jiaxing Electric Power Company，Jiaxing 314000，Zhejiang，China；2.CYG SUNRI Co.，Ltd.，Shenzhen 518057，Guangdong，China）

With the development of network bandwidth and technology，the multiplayer online collaboration technology has been applied in many industries.However，currently the multiuser online simultaneous design of smart substations has yet to be effectively carried out.To this end，based on analyzing the network environment of the design unit and the functional requirements of smart substation design，this paper proposes a multiuser online design plan for secondary system of the smart substation.By storing the compressed drawings in the database，using the function management module，permissions check module and communication module，the system solves the conflict problem in the multiuser online collaborative design. The system can effectively enhance the designer’s ability to work together，and improves the work efficiency.

smart substation；multiuser online；secondary design；database；function management

1674-3814（2015）06-0021-05

TM734

A

2015-02-07。

周富强（1980—），男，工程师，技师，研究方向电力系统继电保护；

杨庆伟（1985—），男，硕士，研究方向电力系统自动化；

费云中（1976—），男，本科，高级工程师，研究方向电力系统继电保护；

朱胜辉（1983—），男，本科，技师，研究方向电力系统自动化。