基于B/S的敞開式變電站校驗(yàn)軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用

劉大偉，張光明，秦海波，吳鵬昊，姜哲

(山東電力工程咨詢?cè)河邢薰?，山東 濟(jì)南 250011)

0 引言

隨著全球信息化進(jìn)程的不斷加快，網(wǎng)絡(luò)計(jì)算已成為現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的大趨勢(shì)?；贐/S結(jié)構(gòu)的計(jì)算軟件也被越來越多的專業(yè)人士所認(rèn)可，不僅如此，B/S計(jì)算模式的應(yīng)用與普及也為后期企業(yè)云計(jì)算平臺(tái)的搭建做了一個(gè)良好的嘗試和鋪墊。

目前，國內(nèi)電力設(shè)計(jì)院專業(yè)工程師在敞開式變電站主要設(shè)備參數(shù)計(jì)算及校驗(yàn)、計(jì)算書的生成及歸檔過程中主要還是手工計(jì)算，且存在過程繁瑣，計(jì)算誤差大，計(jì)算書整理復(fù)雜，計(jì)算數(shù)據(jù)無法實(shí)時(shí)查看、存儲(chǔ)等諸多問題，而基于B/S模式的相關(guān)軟件在國內(nèi)、外報(bào)道中并不多見，且軟件中以 Excel Services[1－4]技術(shù)為核心計(jì)算服務(wù)的相關(guān)報(bào)道則更少。本軟件的成功研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了高效快速計(jì)算，生成計(jì)算書，計(jì)算書歸檔，實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、計(jì)算過程、計(jì)算結(jié)果等功能，完成對(duì)專業(yè)工程計(jì)算數(shù)據(jù)的逐步積累，對(duì)以后的項(xiàng)目實(shí)施具有重要的意義。

1 內(nèi)容與方法

1.1 參數(shù)計(jì)算與軟件業(yè)務(wù)流程分析

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

通過輸入主變壓器的基本參數(shù)，計(jì)算得出K1、K2、K3三個(gè)短路點(diǎn)的短路容量、短路電流、沖擊電流等數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備選擇中短路電流假想時(shí)間，利用已知系統(tǒng)參數(shù)和已得計(jì)算結(jié)果，分別對(duì)高、中壓側(cè)的斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器的工作電流、設(shè)備容量、熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定進(jìn)行計(jì)算校驗(yàn);對(duì)高、中壓側(cè)的電壓互感器和避雷器進(jìn)行選擇校驗(yàn);對(duì)支柱絕緣子和穿墻套管進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定的計(jì)算校驗(yàn);對(duì)高、中壓側(cè)的導(dǎo)體按照工作電流、經(jīng)濟(jì)電流密度、電暈、動(dòng)穩(wěn)定和機(jī)械強(qiáng)度、熱穩(wěn)定、溫度的技術(shù)條件進(jìn)行選擇校驗(yàn);對(duì)低壓側(cè)屋內(nèi)配電裝置穿墻套管、導(dǎo)體、開關(guān)柜的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算及選擇校驗(yàn)[6－8]。

軟件業(yè)務(wù)流程(如圖1、2所示)如下:

圖1 短路電路計(jì)算流程圖

1.2 技術(shù)架構(gòu)

圖2 高、中、低壓電器設(shè)備選擇校驗(yàn)流程圖

圖3 軟件技術(shù)架構(gòu)圖

由圖3可見，敞開式變電站主要設(shè)備參數(shù)計(jì)算及校驗(yàn)軟件采用B/S模式開發(fā)，Excel Services技術(shù)作為核心計(jì)算服務(wù)，采用模塊化設(shè)計(jì)，將核心計(jì)算服務(wù)、管理配置模塊與業(yè)務(wù)開發(fā)模塊集成在一起，為計(jì)算與后臺(tái)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(wù)器端技術(shù)。它 構(gòu) 建 于 ASP NET[9]和 MicrosoftWindows SharePoint Services 3.0技術(shù)之上，由3個(gè)組件構(gòu)成:ExcelWeb Access、ExcelWeb Services、Excel Calculation Services。本軟件運(yùn)用此技術(shù)可以安全、迅速實(shí)現(xiàn)各種計(jì)算邏輯。

敞開式變電站主要設(shè)備參數(shù)計(jì)算及校驗(yàn)軟件中管理配置模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶、角色、組織、權(quán)限、日志、業(yè)務(wù)字典的統(tǒng)一管理配置。其中用戶管理與AD域結(jié)合，進(jìn)行用戶同步管理，存儲(chǔ)用戶名和密碼;組織管理與AD域結(jié)合，進(jìn)行組織機(jī)構(gòu)同步管理;角色管理進(jìn)行角色劃分，權(quán)限管理進(jìn)行權(quán)限分配，兩者結(jié)合用于控制數(shù)據(jù)安全性及計(jì)算有效性;日志管理對(duì)用戶登陸、退出時(shí)間，IP地址等信息進(jìn)行記錄，保持可追溯性;業(yè)務(wù)字典管理進(jìn)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(hù)權(quán)限由專職人員負(fù)責(zé)，保證數(shù)據(jù)的唯一正確性。

敞開式變電站主要設(shè)備參數(shù)計(jì)算及校驗(yàn)軟件中業(yè)務(wù)開發(fā)模塊是整個(gè)軟件業(yè)務(wù)功能研發(fā)的核心，主要?jiǎng)澐譃槲宕蠊δ苣K:計(jì)算模型管理、計(jì)算步驟管理、計(jì)算書管理、計(jì)算書模板管理、參數(shù)模板管理。通過五大功能模塊實(shí)現(xiàn)軟件各種業(yè)務(wù)需要，滿足工程實(shí)際應(yīng)用。計(jì)算模型管理，管理計(jì)算類型綜合邏輯信息，包括計(jì)算模型基本信息、數(shù)據(jù)流程圖和計(jì)算公式管理;計(jì)算步驟管理，管理參數(shù)的輸入、存儲(chǔ)和歷史調(diào)用，控制計(jì)算書生成;計(jì)算書管理，管理計(jì)算書與文控平臺(tái)接口，控制文控平臺(tái)的數(shù)據(jù)輸入與輸出，實(shí)現(xiàn)計(jì)算書存檔、查詢、下載;計(jì)算書模板管理，管理計(jì)算書模板，提供工程設(shè)計(jì)中常用格式的計(jì)算書模板，用戶可自定義計(jì)算書模板格式;參數(shù)模板管理，管理經(jīng)驗(yàn)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(guān)鍵技術(shù)

本軟件運(yùn)用了B/S三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、ASP.NET C#語言開發(fā)、Excel Services提供核心計(jì)算服務(wù)、JsMath實(shí)現(xiàn)計(jì)算書公式的WEB展現(xiàn)、JQuery實(shí)現(xiàn)計(jì)算書模板的在線編輯五項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。

1.3.1 B/S 三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件采用B/S三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軟件界面通過Web瀏覽器(Browser)來實(shí)現(xiàn)，業(yè)務(wù)邏輯在服務(wù)器端(Server)，滿足用戶多線程同時(shí)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(fù)載，減少軟件維護(hù)與升級(jí)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?qū)ο蟮木幊陶Z言，它使得程序員可以快速地編寫各種基于Microsoft.NET平臺(tái)的應(yīng)用程序，而.NET框架為C#提供了一個(gè)強(qiáng)大的、易用的、邏輯結(jié)構(gòu)一致的程序設(shè)計(jì)環(huán)境。ASP.NET C#語言運(yùn)用于本軟件非常適合。

1.3.3 Excel Services提供核心計(jì)算服務(wù)

軟件由Excel Services提供核心計(jì)算服務(wù)，使用服務(wù)器端Excel定義的計(jì)算邏輯，通過定制UI進(jìn)行服務(wù)器端Excel計(jì)算，提供多副本同時(shí)運(yùn)行服務(wù)，保護(hù)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(shí)現(xiàn)計(jì)算書公式的WEB展現(xiàn)

JsMath是一種在網(wǎng)頁中顯示數(shù)學(xué)公式的方法，通過解析 TeX代碼，結(jié)合 JavaScript和 CSS以及unicode字體來顯示數(shù)學(xué)公式，支持眾多瀏覽器和平臺(tái)。本軟件計(jì)算書使用JsMath技術(shù)，實(shí)現(xiàn)根號(hào)，積分號(hào)等諸多復(fù)雜運(yùn)算符號(hào)的網(wǎng)頁顯示，十分方便。

1.3.5 JQuery實(shí)現(xiàn)計(jì)算書模板的在線編輯

JQuery是一個(gè)兼容多瀏覽器的javascript庫，在世界前10000個(gè)訪問最多的網(wǎng)站中，有超過55%在使用JQuery。JQuery是免費(fèi)、開源的。本軟件使用JQuery技術(shù)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算書模板的在線編輯，其兼容性強(qiáng)，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(jìn)入登陸界面，輸入用戶名及密碼，進(jìn)入軟件主頁面。主頁面包括三個(gè)功能區(qū):數(shù)據(jù)維護(hù)、軟件計(jì)算、用戶信息設(shè)置。

圖4 軟件主界面

數(shù)據(jù)維護(hù)區(qū)包括計(jì)算書與業(yè)務(wù)字典維護(hù)?！皹I(yè)務(wù)字典”包括:“設(shè)計(jì)階段字典”，“電流互感器信息字典”，“斷路設(shè)備信息字典”，“避雷器額定電壓信息字典”，“導(dǎo)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(xiàng)。

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

用戶信息設(shè)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(shè)備參數(shù)計(jì)算及校驗(yàn)軟件在220kV銀灘變電站、220kV虎山變電站擴(kuò)建工程等多項(xiàng)工程中進(jìn)行使用，經(jīng)驗(yàn)證，本軟件通過Internet連接到軟件Web端遞交計(jì)算作業(yè)，通過高性能的計(jì)算服務(wù)器進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)算速度快，計(jì)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，操作方便，可獨(dú)立呈項(xiàng)計(jì)算，功能實(shí)用，并自動(dòng)生成計(jì)算書，有效提高工作效率60%以上。計(jì)算書輸出具有規(guī)范性、可靠性、可比性、權(quán)威性，有利于建立規(guī)范的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，固化工程設(shè)計(jì)知識(shí)，形成企業(yè)的數(shù)據(jù)積累，實(shí)現(xiàn)資源最大程度地共享，節(jié)省了大量的人力和財(cái)力。

3 結(jié)語

敞開式變電站主要設(shè)備參數(shù)計(jì)算及校驗(yàn)軟件的普及應(yīng)用，能有效地提高電力工程設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，減少設(shè)計(jì)誤差，有利于建立規(guī)范的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)體系，在電力工程設(shè)計(jì)過程中具有重要意義。軟件采用B/S結(jié)構(gòu)，使用者便于操作，提高了變電站設(shè)計(jì)的工作效率，對(duì)變電站主要設(shè)備和導(dǎo)體的選擇提供了可靠的技術(shù)保障，具有廣泛的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。

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