基于SQL 数据库的变电站运行规程管控平台研究及应用

苏 伟，黄 娟，望 彦，李 沧，张古月，高安亮

（国网宜昌供电公司，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

《变电站运行规程》收录了变电站的运行模式、运行管理以及站内电气设备的操作说明书等内容，具有指导相关专业人员在变电站内开展运行维护工作的作用。《变电站运行规程》随着变电站内设备的更换不断更新，平均每3 个月就要对《变电站运行规程》进行重新编写、修订，工作重复率高且量大。当站内的电气设备由于老化等原因出现故障时，需要相关专业人员、查阅《变电站运行规程》中对应设备的操作说明书完成对设备的检修工作。在长期的工作过程中发现，部分电气设备由于使用年限过长，《变电站运行规程》又在不断更新、修订，工作人员难以通过翻阅《变电站运行规程》快速找到相关电气设备的操作说明书，甚至无法找到说明书，使专业人员的工作难度增大、危险程度增高。

《变电站运行规程》存放比较困难，容易丢失、泄露；站内专业人员编写、修订《变电站运行规程》的工作过程复杂、工作量大；检修时，专业人员查阅资料困难，工作效率低。所以，本项目的主题是打破传统《变电站运行规程》的编写和查阅模式，将纸质化书籍转变为电子文档进行储存和操作。具体地，利用数据库和图形界面开发程序设计软件，把《变电站运行规程》统一储存到服务器端的数据库；客户端利用开发软件对《变电站运行规程》进行读、写、查询等一系列操作，使站内专业人员对《变电站运行规程》的管理变得简单，获取资料信息更加容易，大大提高了变电站专业人员的工作效率。

事实上，国内一些公司及众多学者对相关系统软件的设计和开发进行了相应的研究，并且取得了一定的成果。文献[1]简述了大学物理教学软件集成系统资料库在大学物理教学改革中发挥的重要作用，并对资料库的开发、建设及其应用进行了探讨。文献[2]介绍的系统采用先进的标准设计词典标识语言，功能多且灵活，可与方正排版系统转换。它由语言资料库和编辑自动环境等部分组成。语言资料库收录了中外众多的文艺作品及词典，品种数量大，原始数据总量约有2 000 MB。文献[5-9]研究了Qt 中信号与槽的通信机制、元对象工具以及在实际使用过程中应注意的一些问题，介绍了Qt 信号与槽的一些基本概念、元对象工具以及在Linux 下的实例，最后给出了Qt在实际使用过程中应注意的一些问题。

本文针对变电站工作人员在编写、修订《变电站运行规程》和查阅站内相关电气设备的《设备说明书》时，表现出工作效率低、工作周期长等不足，开发了一套既简单又实用的变电站运行规范资料库系统软件。这套系统软件可以使变电站工作人员高效、便捷地调用各变电站的运行规范，快速地查询站内各电气设备的使用说明书及其相关资料，可靠地储存更新后的设备信息和操作要求。本文采用跨平台C++图形用户界面应用程序开发框架Qt 进行系统软件的界面设计，利用C++语言实现其控件功能，采用SQL Server 作为服务器的数据库，用数据源ODBC 将Qt 与SQL Server 进行连接，用户即可在此系统软件上完成《变电站行运行规程》和《设备说明书》的导入、查询和修改等操作。

本文研究成果相比于传统纸质化的变电站运行规范收集、管理和查询方式，采用了数据库操作的设计思路：服务器中存放各变电站的相关资料，包括《变电站运行规程》和《设备说明书》；SQL server 数据库内存放服务器中各资料文件的路径，利用I/O 口调用各资料文件；Qt 设计好软件界面后连接数据库，即可对《变电站运行规程》和《设备说明书》进行读写等操作，以便工作人员编写和修订规程和设备说明书，大大减少了编写、修订规程工作人员的工作时间，提高了工作效率。

1 平台介绍

变电站运行规范资料库系统软件的开发主要包括两个方面：一是界面制作，二是数据库功能的开发。在软件的界面制作过程中，拟采用qt5.9 图形化程序开发软件。Qt 是1991年由Qt Company 开发的跨平台C++图形界面应用程序开发框架，既可以开发GUI程序，也可用于开发非GUI 程序，如控制台工具和服务器。Qt 是面向对象的框架，使用特殊的代码生成扩展（称为元对象编译器）以及一些宏。Qt 很容易扩展，且允许真正地组件编程。在数据库的开发上，拟采用SQL Server 2008。SQL Server 是Microsoft 公司推出的关系型数据库管理系统，具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点。

变电站运行规范资料库系统的主界面如图1所示。在主界面的设计过程中，首先在Qt 里新建一个用于制作该软件的工程项目，其次在已经建立的工程下利用Qt Designer 创建一个用于制作主界面的子工程。在ui文件中利用图形拖动设计主界面的样式，在cpp 文件中编写代码，以实现ui 界面中各个控件的功能。

图1 运行资料库系统的主界面

主界面的功能主要是引导操作人员，使操作人员能够更容易地利用该系统软件达到工作目的。主界面中，在cpp 文件中编写信号与槽等函数，利用6 个pushButton 进行其他界面的跳转。当操作人员单击相应的pushButton 控件，窗口将从主界面跳转到相应的子界面。

变电站运行规范资料库系统的说明书导入界面和运行规程导入界面类似。说明书导入界面如图2 所示，在工程项目中利用Qt Designer 建立一个用于制作说明书导入界面的子工程。在ui 文件中拖入label、combobox、pushButton 等相关控件，在cpp 文件中写入用于文件和数据库操作的相关函数，在资源文件中存入背景图片来美化界面。

说明书导入界面的主要功能是备份并保存文档，人为地选取需要存进资料库的文件。在管理人员审核通过后，实时存档进资料库。单击内容为“浏览”的pushButton 打开文件对话框，可供工作人员浏览本地硬盘所储存的各类文件。选取需要导入资料库的文件后，界面中的combobox 会显示出文件的路径。单击内容为“导入”的pushButton，待管理人员通过审核后，则将选中的文件成功导入到资料库。

图2 运规资料库系统的说明书导入界面

变电站运行规范资料库系统的说明书搜索界面和运行规程查询界面类似，说明书查询界面如图3 所示。在工程项目中利用qt designer 建立一个用于制作说明书搜索界面的子工程。在ui 文件中拖入combobox、pushButton、line edit、text edit 等相关控件，在 cpp 文件中写入用于文件读写和数据库查询的相关函数，利用资源文件美化界面。

图3 运规资料库系统的说明书搜索界面

说明书搜索界面的主要功能是快速查找资料库中存放的说明书，使工作人员摆脱传统的翻阅书本查询方式，更加便捷、智能地搜索工作所需要的相关内容。图3 中，利用3 个combobox 筛选设备类别、电压等级和设备类型。其中，标题为“设备类别”的combobox控件与标题为“设备类型”的combobox 控件二级联动，即当设备类别一栏选中为“一次设备”时，设备类型一栏的下拉框里的内容是与一次设备相关的设备类型，如主变压器、断路器、隔离开关等；当设备类别一栏选中为“二次设备”时，设备类型一栏的下拉框里的内容是二次设备对应的生产厂家，如南京南瑞继保电气有限公司、国电南京自动化股份有限公司等。通过选择combobox 的词条，单击内容为“搜索”的pushButton，系统将打开相应的文档并显示在右边的text edit 内。标题为“设备型号”的line edit 控件用来写入需要查询的关键字，点击搜索按钮，在文本中匹配到相应的关键字并标蓝；再次点击搜索按钮，系统将匹配下一个关键字。在控件text edit 中显示的文本可以进行复制操作，以便于在运规修改界面中编辑文字时粘贴使用。

变电站运行规范资料库系统的运规修订界面如图4 所示，在工程项目中利用Qt Designer 建立一个用于制作运规修订界面的子工程。在ui 文件中拖动图形模块，搭建起界面的基本框架；在cpp 文件中编写代码以实现界面中各个控件的功能；利用资源文件设置界面背景，美化界面。

图4 运规资料库系统的运规修订界面

运规修订界面的主要功能是修改资料库中各变电站的运行规范，调用各变电站的运规模板，使运规的修订更加方便、快捷。标题为“地区”的combobox 和标题为“变电站”的combobox 二级联动选择地区、变电站，单击搜索按钮，下方的text edit 框架内会显示相应变电站的运规模板。点击编辑按钮（编辑按钮的本质是pushButton，在cpp 文件中编写信号与槽函数，在函数里添加文档的读写等功能），则可以在下方的text edit 框架内进行文字的编辑，也可以将运规搜索界面和说明书搜索界面复制的文字粘贴到text edit 中需要编辑的地方。单击保存按钮，通过管理人员的最终审核通过后，新的运规将会保存进服务器的资料库。单击退出按钮，则放弃本次编辑。

3 技术关键

本平台确定了合理可行的实施方案，设计变电站运行规程管控平台软件主要包括界面设计和数据库的功能开发等。其中，界面设计采用图形化界面开发软件Qt，数据库采用sql server。重点是在定义文件的格式，在Qt 中搜索界面查询运行规程和说明书时能够识别不同的文件。在服务器中用数据库sql server 保存文件所在路径，与Qt 连接后，利用I/O 口进行相关操作。设计双系统，普通人员登录和管理人员登录系统后拥有不同的操作功能。

（1）以Qt 为主要对象的界面设计开发框架。在制作资料管理系统类软件时，界面设计是开发过程中的关键。界面设计的优劣直接影响用户的使用情况。研究发现，Qt 的良好封装机制使得Qt 的模块化程度非常高，可重用性较好，对于用户开发来说非常方便。Qt 提供了一种称为signals/slots 的安全类型来替代callback，使得各个元件之间的协同工作变得十分简单。

（2）数据库操作方法和开发过程。数据库的操作方发和开发过程如第1 节所述。SQL Server 是Microsoft公司推出的关系型数据库管理系统，具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成程度高等优点。在服务器的数据库中储存文件路径，数据库通过I/O 口访问指定目录下的文件。

（3）建立界面和数据库的连接。在完成界面设计和数据库的功能开发后，要把两大块结合在一起，可以通过ODBC 的方法，在Qt 中实现以数据库身份的方式访问指定数据库。

（4）完成软件设计。

（5）进行实践运用。

进行初步的软件设计并部署到现场进行适用测试，根据试用情况改进和完善设计。

4 结 论

本平台针对电网变电站工作人员在编写运行规程和说明书工作效率低的问题，开发了基于SQL 数据库的变电站运行规程管控平台，实现了对《变电站运行规程》的无纸化管理，提高了安规编写、修订人员的编写修订效率，减少了安规编写修订所需要的时间，间接提高了电网运行的安全性。