可縮放矢量圖形技術(shù)在電力系統(tǒng)故障診斷軟件包中的應(yīng)用

1、可縮放矢量圖形技術(shù)在電力系統(tǒng)故障診斷軟件包中的應(yīng)用第34卷第4期2007年7月華北電力大學(xué)JournalofNorthChinaElectricPowerUniversityJu1.,2007可縮放矢量圖形技術(shù)在電力系統(tǒng)故障診斷軟件包中的應(yīng)用董泰福,一,文福拴,一,廖志偉,(1.華南理工大學(xué)電力學(xué)院,廣東廣州510640;2.華北電力大學(xué)電力系統(tǒng)保護(hù)與動態(tài)平安監(jiān)控教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京102206)包的易用性和互操作性.在分析現(xiàn)代電力系統(tǒng)高級應(yīng)用軟件圖形功能開展方向的根底上,介紹了具有廣泛應(yīng)用前景的可縮放矢量圖形(SVG)技術(shù)和文檔對象模型(DOM)技術(shù),探討了SVG和DOM技術(shù)在電力系統(tǒng)軟件

2、圖形化中的具體應(yīng)用,并在所開發(fā)的電力系統(tǒng)故障診斷軟件包中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn),取得了很好的效果.關(guān)鍵詞:可縮放矢量圖形;文檔對象模型;電力系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng);互操作中圖分類號:TM769文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:10072691(2007)04003805ApplicationofscalablevectorgraphicstofaultdiagnosissoftwarepackageinpowersystemsDONGTaifu,一,WENFushuan一,LIAOZhiweil,2(1.CollegeofElectricalEngineering,SouthChinaUniversityofTechno

3、logy,Guangzhou510640,China;ControlunderMinistryofEducation(NorthChinaElectricPowerUniversity),Bdjing102206,China)designedfigurescouldtrendoffiguresinmodempowersystemadvancedapplicationsoftwarepackages,thewallestablishedandverypromisingScalableVectorGraphics(SVG)andDocumentObjectModel(DOM)techniquesw

4、ereintroduced,andtheemployedtoimplementanonlinefaultdiagnosissoftwarepackage,andgoodoutcomesachievedinpracticalapplications.Keywords:ScalableVectorGraphics;DocumentObjectModel;powersystemfaultdiagncis;interopembility0引言隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大,系統(tǒng)日趨復(fù)雜,故障涉及的范圍和危害性隨之增加,盡快診斷出故障元件對快速隔離故障和恢復(fù)供電就顯得收稿日期:20070330.基金工程:國

5、家自然科學(xué)基金資助工程(50477029)尤為重要,這就是電力系統(tǒng)在線故障診斷的任務(wù).電力系統(tǒng)在線故障診斷問題具有比擬長的研究歷史.經(jīng)過三十多年的努力,國內(nèi)外已提出了多種方法,包括:邏輯處理方法,專家系統(tǒng)方法,人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法,模糊集方法,基于優(yōu)化技術(shù)的方法等1-5.盡管已經(jīng)做了很多研究工作,但在實(shí)際電力系統(tǒng)中在線應(yīng)用的故障診斷軟第4期董泰福,等:可縮放矢量圖形技術(shù)在電力系統(tǒng)故障診斷軟件包中的應(yīng)用于現(xiàn)有的故障診斷軟件很少有能與調(diào)度自動化系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作的,特別是在易用性,兼容性,互操作性和可視化方面做得還不夠.這樣,如何開發(fā)具有這些功能的電力系統(tǒng)在線故障診斷軟件就是一個(gè)值得研究的重要問題.當(dāng)前,

6、調(diào)度自動化系統(tǒng)開展的目標(biāo)是標(biāo)準(zhǔn)化和開放性,遵循IEC61970標(biāo)準(zhǔn)系列,采用XML為調(diào)度自動化系統(tǒng)的高級應(yīng)用軟件,除了要采用先進(jìn)的方法和算法外,還要選擇適當(dāng)?shù)膱D形系強(qiáng)故障診斷系統(tǒng)易用性和互操作性;另一方面,故障診斷系統(tǒng)和調(diào)度自動化系統(tǒng)的圖形系統(tǒng)保持一致的格式,更易于對故障診斷系統(tǒng)的維護(hù)和更新.可縮放矢量圖形(ScalableVectorGraphics,SVG)是基于XML語言的可伸縮矢量圖形語言描述標(biāo)準(zhǔn),很適于電力系統(tǒng)在線故障診斷軟件包使故障診斷系統(tǒng)的圖形格式與調(diào)度自動化系統(tǒng)的圖形保持一致,還有利于與第三方系統(tǒng)進(jìn)行信息交換,從而增強(qiáng)故障診斷系統(tǒng)的可用性.SVG相關(guān)技術(shù)簡介SVG是一種基于可擴(kuò)

7、展標(biāo)記語言(ExtensibleMarkupLanguage,XML)的二維圖形描述語言,其允許三種圖形對象:矢量圖形形狀(如由直線和曲線組成的軌跡),多媒體(如光柵圖像于操作矢量圖形對象的功能集,包括:分組,設(shè)置樣式,轉(zhuǎn)換,合成以前繪制的對象,剪切路徑,Alpha蒙版,濾鏡效果,模板對象和動畫效果8,9l.接定義和觸發(fā)(例如,可以把SVG動畫元素嵌入SVG文本中),也可以通過腳本控制,在后一種情況下一般使用JavaScript.通過腳本語言訪問SVG文檔對象模型(DlOcumentObjectModel,DOM),使得復(fù)雜的SVG應(yīng)用成為可能.DOM可以提供對所有元素,特象都可以設(shè)置像onm

8、ouseover和onclick這樣的事件處理程序.此外,由于SVG與其他的Web標(biāo)準(zhǔn)兼容,這樣原那么上就可以同時(shí)對一個(gè)Web頁面中的XHTML和SVG使用腳本.SVG具有下述特點(diǎn):(a)SVG是以公認(rèn)的擁有無窮生命力的下一代網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記語言XML為根底的.(b)SVG是由線框和填充構(gòu)成的矢量圖象,由計(jì)算機(jī)根據(jù)矢量數(shù)據(jù)計(jì)算后繪制而成.(C)SVG是一種文本格式的圖像.所以非常容易進(jìn)行二次修改與更新,"可升級"的特點(diǎn)在這里得到恰當(dāng)反映.(d)靈活的文件格式.SVG靈活地?cái)U(kuò)展了圖像的文件格式,它由3個(gè)局部組成:矢量圖形,位圖和文字,這樣就可以對它們分別進(jìn)行修改.(e)SVG支持同步

9、多媒體集成語言(SynchronizedMultimediaIntegrationLanguage,SMIL),用戶可以自由地同SVG中的元素完成一些交互動作,從而完成既定的目標(biāo),這一點(diǎn)是目前的圖片所無法完成的.(f)SVG采用了一種科學(xué)的方法來解決動態(tài)字體問題,其內(nèi)嵌了圖像中所出現(xiàn)的文字的字體形狀.w3C組織(worldwidewebConsortium)制定的DOM是XML文檔的一種與語言和平臺中結(jié)構(gòu),給出了一套訪問和處理XML文檔的方法.它使得程序和腳本可以動態(tài)地訪問和更新一個(gè)文檔的內(nèi)容,結(jié)構(gòu)和樣式【10,11J.DOM把XML文檔看作元素相嵌的樹結(jié)構(gòu).所有的元素,以及它們所包含的文本和

10、屬性都可讀取,操作和修改XML文檔.實(shí)際上,DoM將文檔中的每一項(xiàng)都視為結(jié)點(diǎn)處理,包括元素,屬性,注釋,處理指令甚至構(gòu)成屬性的文本.因此,利用為SVG定義的DOM,通過腳本語句可以很方便地改變元素的屬性和做出SVG動畫.使用DOM創(chuàng)立和訪問SVG文檔有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn):(1)DOM能保證正確的語法和正規(guī)的格式.(2)DOM的內(nèi)容抽象化,不依賴語法.(3)DOM簡化了內(nèi)部文檔的處理.(4)DOM真實(shí)地反映了一般的分級結(jié)構(gòu)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu).華北電力大學(xué)2007年JavaScfipt是一種解釋性的,基于對象的腳本語言,其可以被嵌入HTML或SVG文件之間實(shí)現(xiàn)一種實(shí)時(shí)的,動態(tài)的和交互式的關(guān)系,使SVG

11、圖形包含更多活潑的元素和具備更加強(qiáng)大的功E,2j2SVG應(yīng)用一幅SVG圖片就是一個(gè)格式正規(guī)的XML文檔.所有的SVG圖片都有一個(gè)<svg>元素作為根元素,而SVG圖片文件的其他元素都處于<一的標(biāo)識符(id).SVG提供了下述根本圖形形狀:矩形<rect>,圓<circle>,橢圓<ellipse>,直線<line>,折線<polyline>和多邊形<polygon>.其他圖形可以通過以上

12、根本圖形的組合來得到,復(fù)雜一些的圖形往往可以通過<path>元素創(chuàng)立.SVG文本內(nèi)容元素包括<text>,<tspan>和<textArea>等.SVG通過五類元素提供生成動畫的功能:<animate>,<set>,<animateMotion>,<animateColor>和<animateTransforrn>.它還可以通過腳本(例如Java

13、Script)來完成動畫功能.素<g>中包含的元素可以作為一組移動或改變.為了提高SVG代碼的復(fù)用性,可以使用<defs>元素定義一個(gè)SVG對象,然后就能通過引用<use>元素,在所定義對象的同一個(gè)SVG文檔中以多種方式或?qū)嵗褂眠@個(gè)對象.下面以電力系統(tǒng)主接線圖的SVG圖為例進(jìn)行說明.例一:電力系統(tǒng)主接線圖中的圖元定義1.<defS>2.<g>3.<gid="cq開關(guān)">4.<symbolid=

14、"cq開關(guān)一0"preserveAspectRatio="xMidYMidmeet"viewBox="003823">5.<g>6.<rectheight="14"width="27"style="fill:rgb(20,20,20);strokewidth:2"X="5"y="4"/>7.<>8.</symbol&g

15、t;9.<symbolid="cq開關(guān)1"preserveAspectRatio=''xMidYMidmeet"viewBox="003823">1O.<g>11.<rectheight="14"width="27"style="strokewidth:2"x="5"y="5"/>12.<>13.</sym

16、bol>14.<>15.<>16.<styletype="text/css"><!CDATA.17.KV500stroke:rgb(255,233,120);fill:rgb(255,233,120)18.KV220stroke:rgb(255,255,255);fill:rgb(255,255,255)19.KV110stroke:rgb(255,0,0);fill:rgb(255,0,0)20.KV35stroke:rgb(0,0,255);fill:rgb(

17、0,0,255)21.></style>22.</defs>在電力系統(tǒng)主接線的SVG文檔中,可以先用<defs>元素定義圖元,例如:各種類型的斷路器,刀閘,變壓器,電壓互感器,電容器,避雷器和接地符號等.在<defs>元素內(nèi),用<g>元素分別定義各種圖元符號.例一中,第3行到第14行定義了一唯一的id(例如:第3行為斷路器的id,id="第8行用一個(gè)寬為14像素,高為27像素的矩形用一個(gè)寬為14像素,高為27像素的矩形定義了斷路器合

18、閘時(shí)的狀態(tài).即這兩個(gè)矩形是重疊的,在引用此斷路器時(shí),可以根據(jù)其唯一的id:id="cq開關(guān)0"和id="cq開關(guān)1"來改變其顯示的實(shí)時(shí)狀態(tài).在例一中,第16行至第21行定義了各電壓等級元件圖形的邊框顏色和填充顏色,分別用第4期董泰福,等:可縮放矢量圖形技術(shù)在電力系統(tǒng)故障診斷軟件包中的應(yīng)用41stroke和fill進(jìn)行設(shè)置.這樣,就可以防止在繪制各元件圖形時(shí)對其顏色屬性進(jìn)行大量的重復(fù)設(shè)置,從而使各電壓等級以這種簡單的方法保持同一色調(diào),且在需要改變一個(gè)電壓等級所有的元件和連線顏色時(shí),只需要改變第16行至第21行定義的CDATA中的相關(guān)屬性設(shè)置即可,使對SVG

19、圖的二次開發(fā)變得簡單易行.例二:電力系統(tǒng)主接線圖中的圖形繪制1.<gid="BreakerLayer">2.<g>3.<useclass="KV220"fiU="rgb(0,0.0)"height="39"stroke="rgb(255,255,255"id="2"strokewidth="1"transforrn="translate(162354),rotate(0)&qu

20、ot;width:"23"X="一11.5"Y="一19.5"xlink:href="#cq開關(guān)一0"/>4.<>5.<>在用SVG文檔繪制主接線圖時(shí),通常把各元件分類繪制.例如,可以把一幅主接線圖中包括的元件分為母線類,變壓器類,斷路器類,刀閘類,文字類和其他類,這樣便于繪制和修改.例二中為斷路器類的一個(gè)片斷.在第3行的<USe>元素中用xlink:href引用了一個(gè)id="cq開關(guān)0"的斷路器,

21、其顏色設(shè)置為CDATA的"KV220",用transform把這個(gè)圖元放在相應(yīng)的位置上.另外,每個(gè)開關(guān)都有一個(gè)在本SVG文檔中唯一的id(例如此開關(guān)的id="2").要通過使用JavaScript使SVG圖具有交互功實(shí)現(xiàn),但這樣實(shí)現(xiàn)的SVG文檔難以維護(hù)和修改.另外,也可以在SVG嵌人的XHTML文件中插輯一個(gè)Javaseript文檔,并在SVG文檔中參加語句<scriptxlink:href="shiqiao.jS"language="JavaScript"/>把這個(gè)Javaseript

22、文檔連接到SVG文檔中.這樣,SVG文檔,XHTML文檔和Javaseript文檔可以單獨(dú)編輯和更新,為后期維護(hù)升級系統(tǒng)帶來極大的便利.可以在JavaScript腳本文件中編輯SVG初始化函數(shù),圖形縮放函數(shù),斷路器控制函數(shù),刀閘控制函數(shù),與SQL數(shù)據(jù)庫連接函數(shù)等來實(shí)現(xiàn)用戶與SVG圖的交互操作.例三:利用Javaseript腳本在SVG與SQL數(shù)據(jù)庫間建立聯(lián)系1.V&robjdbConn=newActiveXObject("AD0DB.Connection"):2.varstrdsn="Driver=SQLServer"SERVER=&qu

23、ot;+serverName+":UID="+uidName+":PWD="+pwdNname+"DATABASE="+databaseName;"3.objdbConn.Open(strdsn);4.varobjrs=objdbConn.Executef"SELECT運(yùn)行狀態(tài)HM"+tableName);5.Breakerlniti=objrs.Fields(0).Val.ue;在例三中,首先通過ADO流接口建立與數(shù)據(jù)庫的連接.第3行根據(jù)數(shù)據(jù)效勞器名,用戶斷路器控制函數(shù)來實(shí)現(xiàn)SVG圖上斷路器狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯

24、示.3SVG在電力系統(tǒng)在線故障診斷軟件包中的應(yīng)用根據(jù)前兩節(jié)對SVG技術(shù)及其應(yīng)用的深入分析可知,SVG在電力系統(tǒng)在線故障診斷軟件包中的應(yīng)用主要應(yīng)該從以下幾個(gè)方面著手:(1)SVG圖形文檔與SQL數(shù)據(jù)庫的連接;(2)SVG圖形文檔與SCADA系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換;(3)SVG圖形文檔與故障診斷算法之間的數(shù)據(jù)交換;(4)SVG圖形中相關(guān)設(shè)備的實(shí)時(shí)顯示與更新;(5)電力系統(tǒng)在線故障診斷軟件的人機(jī)交互;(6)電力系統(tǒng)在線故障診斷軟件包的組成.首先利用JavaScript腳本文件實(shí)現(xiàn)SVG圖形文診斷軟件包的SQL數(shù)據(jù)庫與SCADA系統(tǒng)及故障診斷算法進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換,流程如圖1所示.lSCADASQLSVGl

25、l系統(tǒng)_-_數(shù)據(jù)庫I_圖形文檔1I嫠H曩馨l(fā)I斷算法Il報(bào)告l圖1SVG與SCADA的數(shù)據(jù)交換SVG圖形文檔在得到SCADA系統(tǒng)發(fā)送過來42華北電力大學(xué)2007年的系統(tǒng)信息之后,實(shí)時(shí)刷新顯示斷路器位置,刀閘位置,報(bào)警信號等遙信量和電壓,電流,功率等遙測量,從而保證故障診斷系統(tǒng)的圖形界面與調(diào)度自動化系統(tǒng)的圖形界面以及設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)相一致,實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)監(jiān)控.在進(jìn)行故障診斷時(shí),可以在SVG圖形界面上用鼠標(biāo)點(diǎn)擊斷路器,刀閘等設(shè)備,來設(shè)置它們的狀態(tài).在設(shè)置的過程中,SVG會實(shí)時(shí)地顯示所設(shè)置的狀態(tài),并把這些參數(shù)傳遞給故障診斷算法.在所有的設(shè)置完成后,運(yùn)行故障診斷算法.然后,故障診斷算法把診斷結(jié)

26、果在SVG圖上顯系統(tǒng)在線故障診斷軟件的人機(jī)交互.電力系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)的主程序由實(shí)時(shí)診斷系統(tǒng),離線診斷系統(tǒng),保護(hù)配置庫等局部組成.主界面由主菜單,保護(hù)及故障元件選擇系統(tǒng),故障診斷時(shí),通過保護(hù)及故障元件選擇系統(tǒng)的下拉菜單或通過用戶與SVG圖的互操作來設(shè)定故障前后的電力系統(tǒng)狀態(tài),然后點(diǎn)擊"開始診斷"按鈕進(jìn)行故障診斷.圖2故障診斷系統(tǒng)的主界面4結(jié)論SVG已經(jīng)逐步成為網(wǎng)絡(luò)圖形格式的開展方作為標(biāo)準(zhǔn)的圖形系統(tǒng),對促進(jìn)圖形資源共享,減少電力系統(tǒng)中各種應(yīng)用軟件的維護(hù)量和實(shí)現(xiàn)各軟們?yōu)榻K省電力系統(tǒng)開發(fā)的"地區(qū)電網(wǎng)變電站系統(tǒng)故障診斷軟件"中采用了SVG作為圖形系統(tǒng),在易用性和交互性方面取得了很好的