Java Web技术在图形化配网调度运行管理系统设计和开发的作用

摘要

　　配网调度运行管理是电力企业日常工作中的重要内容，配网调度运行业务的 内容较为复杂。针对目前缺乏专用的业务管理软件的情况，本文设计和实现了图 形化配网调度运行管理系统项目，通过系统的应用来提高公司的配网调度运行管 理业务效率

　　本文对该系统的设计和实现工作进行了详细的研究和分析，采用 Java Web 技 术体系、矢量图技术、SSM 软件设计模式、Oracle 数据库工具等，对系统进行功 能设计和开发。在研究中，通过对目前的配网调度管理业务现状开展分析，分析 其中存在的问题，得到系统的总体研发目标。在此基础上，采用用例图的方式对 系统的功能需求进行了详细介绍，将系统的功能目标划分为图形管理、方式管理、 交接班管理、日志管理、指令票管理、资料管理和权限管理等方面，并简要阐述 了系统的性能开发标准。按照系统的需求分析，利用软件设计工具和方法，对系 统进行技术方案的设计，包括系统的总体功能体系设计、功能模块设计以及数据 库设计等，对系统进行功能模块划分，设计各模块的功能逻辑框架和 Java 类结构。 最后，对系统的功能模块进行了开发实现，分析了系统各模块的功能实现思路和 方法，研究部分关键功能实现流程及核心代码，展示了系统的运行效果。从系统 的功能和性能两个方面，对系统进行了测试分析，介绍了系统的测试方法、流程 和内容，并根据实际的测试结果，对系统进行功能和性能验证与评价。

　　图形化配网调度运行管理系统目前在公司内部进行了应用，能够为公司的配 网调度运行管理工作提供配套的信息化和图形化的管理工具，可以通过功能的集 成及图形化的操作接口，提高业务的实施效率以及管理水平，具有非常明显的现 实应用价值和意义。

　　关键词：配网管理，调度运行，矢量图，Java Web 技术

ABSTRACT

　　Dispatching management of distribution network is an important part of the daily work in electric power enterprises. The management work content quantity is relatively large, and the business process is very complex. Due to the lack of special management software, this thesis implemented the project of graphical distribution network dispatching operation management system to improve the business efficiency of distribution network dispatching management through the application of the system.

　　In this thesis, the design and implementation of the system are studied and analyzed in detail. the system is developed by the use of Java Web technology, SSM design pattern, Oracle database tools and so on. In the study work, the business status of distribution network dispatching management is researched, the existing problems are analyzed, and the overall research and development objectives of the system are obtained. On this basis, the functional requirements of the system are introduced in detail by use case diagram, including graphic management, mode management, shift management, log management, command ticket management, data management and authority management, and the performance development standard of the system is briefly described. By the use of software design tools and methods, the technical scheme of the system is designed, including the overall functional system design, functional module design and database design. Finally, the function modules of the system are developed and realized by using Java Web technology and Oracle database. The ideas and methods of function realization of each module of the system are analyzed. Some key function realization processes and core codes are studied, and the running effect of the system is shown. From the function and performance of the system, the system is tested and analyzed, and the test method, process and content of the system are introduced. According to the actual test results, the function and performance of the system are verified and evaluated.

　　The application of graphical distribution network dispatching operation management system in the power supply company can provide a complete set of information management tools for the company's distribution network dispatching management, through the integration of functions and graphical operation interface, the implementation efficiency and management level of business can be improved. So, the system has a very obvious practical application value and significance.

　　Keywords: Distribution Network Management, Dispatching Operation, Scalable Vector Graphics, Java Web Technology

目录

　　第一章 绪论

　　1.1 研究背景

　　电力系统主要目标是为客户提供安全稳定的电力能源供应服务，对于电力企 业而言，针对电力系统的运维管理是非常重要的日常业务工作[1].配电网作为电力 系统向客户提供电能的最重要的基础电网，其稳定性和可靠性管理是非常重要的 要求[2].通常情况下，对于配电网的供电服务主要是通过电网的调度管理实现的，即 按照一定的调度规则，对配电网的运行模式和服务方式进行控制，同时对配电网 中的设备缺陷、检修等相关配套业务进行管理[3][4]. 随着电力系统信息化水平的不断发展，配电网的智能化水平也随之得到提高， 并且出现了大量可进行电网调度自动化的业务管理软件，例如电网调度自动化平 台 、SCADA （ Supervisory Control And Data Acquisition ） 系 统、 PMS（ Power Management System）电能管理系统等[5][6]. 但是由于目前大多数的电网调度管理业务软件都集中在和电网的直接交互和 调度管理中，或者对调度操作票的拟票和出票管理中，对于整个调度运行管理业 务目前仍缺乏专用的信息化工具，导致电网管理人员需要频繁地在多个软件系统 之间进行功能切换，才能实现对整个电网调度业务的管理实施，以及业务数据视 图的全面把握[7][8].

　　与此同时，在电网调度管理业务的实施过程中，其中的调度方式管理、班组 交接班管理、指令票创建及发令等常用操作主要通过不太直观的形式进行处理。

　　而配网调度管理工作的实施通常需要结合配电网的拓扑结构进行灵活处理，所以 如果可通过拓扑结构图的形式进行上述业务的管理，则其业务效率和调度正确率 必然会有明显的提升。但是，目前国内大多数供电企业仍没有上线此类基于图形 化的调度服务工具。 为了解决这一问题，目前国内部分地区的供电企业开始组织实施能够全面覆 盖电网调度运行管理的业务软件，配合电网调度自动化平台等业务管理工具、可 视化服务工具等，可以将电网调度业务的管理全部在系统内部进行全面实现，所 以考虑如何实现电网调度运行管理业务的信息化和数字化、图形化，是目前国内 电力系统业务信息化发展的重要方向之一[9][10]. 在本文的研究工作中，主要基于公司提出的图形化配网调度运行管理系统项 目，对其技术方案和实现方法进行分析和考察，在调度运行管理信息化方案的基础上，加入基于电网拓扑结构图的图上操作功能，从而提高系统的应用友好性和 交互效率。

　　1.2 研究现状

　　随着信息技术及工具的不断发展与普及，目前在国内外的各行各业中都出现 了大量的业务管理信息系统，从而为人们的日常业务管理工作提供配套的数字化 管理工具支持。同时在技术和理论研究方面，国内外的信息技术研究工作也取得 了非常大的发展。从国内外的现状来看，业务管理信息化已经成为几乎所有行业 的共识，通过信息管理系统来提高业务数据的管理效率，以及业务流程流转的速 度和可靠性。 从国内的发展情况来看，近年来的信息管理系统发展速度也比较快，并且在 多个行业中进行了应用和普及，有效提高了管理工作的实施效率。在电力行业中， 对于电力企业中的配网业务信息化管理，也取得了比较大的进步，并且在多个地 区的电力企业中得到了推广和应用[11]. 然而，根据当前国内电力行业的信息化发展水平来看，国内电力企业的配网 信息化管理软件的发展水平依然有很大的提升空间，主要的问题在于软件系统的 应用范围仍然比较局限，功能的应用效果也存在一些兼容性和全面性的问题[12]. 国内部分电力企业的配网信息化管理软件中，主要的目标在于优化配网日常管理 业务的实施效率，并通过计算机等硬件设备进行业务数据的管理和维护[13].

　　由于在配网日常业务管理中，配网调度运行管理是非常重要的内容，目前大 多数电力企业采用的技术方案是通过电网调度自动化平台来进行业务管理，但是 对于整个电网调度运行业务体系的信息化管理并没有给予充分的重视，导致除了 电网直接调度方面的功能实现了信息化之外，其余的大多数业务仍分散在不同的 业务管理软件中，从而使得管理人员必须进行大量的软件系统频繁切换，管理效 率比较低[14][15]. 为了解决这些不足和问题，国内部分研究人员进行了技术层面的研究和分析， 例如徐丙垠等基于国内配网自动化的建设现状，按照智能电网建设工程的具体模 式，对多套信息化技术方案进行了比较分析，提出配网调度运行自动化的管理仍 需要从业务型软件的角度出发进行设计，探讨了开发中的部分典型技术方案[16]. 余贻鑫按照当前国内智能电网的技术发展趋势，借鉴了部分发达国家的配网调度 运行自动化技术发展趋势，认为结合电网智能调度平台的智能化功能体系，应当 逐步加大对配网调度运行智能化的重视程度[17].

　　从总体情况来看，国内目前的研 究仍主要集中在理论层面，对于配网调度运行管理的自动化和数字化，相关的业务管理软件仍主要由电力企业自主研发，并且大多数是根据公司内部的业务管理 规范进行功能设定，这是在全国范围内进行大面积推广面临的主要困难[18].然而， 从实际的应用条件来看，自主研发模式仍是当前国内电力企业配网调度运行自动 化管理最恰当的技术方式[19]. 从国外的发展情况来看，美国的配网信息管理处于世界领先水平，基本完成 了 SCADA（数据监控与采集系统）与管理信息系统及电网辅助决策分析系统的全 面集成，同时多数电力公司也采用了网上招标、电力交易等系统[20][21].法国电力 公司通过在内部设立独立的信息管控部门来推动配网信息管理系统的建设，该部 门由十几个信息和计算机专家负责组成，负责公司配网生产信息化发展规划和计 划的制定并监督计划的实施[23].德国的 enbw 公司主要采用了通用 ERP（Enterprise Resource Plan）企业资源计划软件，根据自身特点开发了一整套完整的配网信息管 理信息系统，有效地提高了业务管理的自动化程度[24].

　　1.3 研究内容

　　在研究工作中，本文主要从软件工程的角度分析了公司组织实施的图形化配 网调度运行管理系统的设计、实现等项目工作，研究其技术方案和实现方式。具 体而言，本文的研究内容包括如下方面：

　　1. 系统的功能设计和研发 从计算机软件研发的角度出发，考察系统的功能技术方案的设计思路、方法 和原理，根据系统的研发目标设定，建立系统的功能体系框架，研究系统的详细 功能和技术方案。在此基础上，基于实际编码经验，对系统功能研发中的关键功 能实现方法、思路、原理和关键技术要点进行分析和研究，是论文工作的核心内 容之一。

　　2. 系统的验证与评价 在系统的研发工作完成之后，依据系统的实际测试表现，对系统进行多个方 面的验证与评价，测试系统的功能、性能等情况，论证系统的研发成果是否达到 预期目标。

　　1.4 论文内容

　　第一章，绪论。从总体角度简述论文工作开展的宏观背景和行业背景，综述 国内外的发展动态和趋势，概述论文的主要研究工作内容。 第二章，系统需求分析。根据公司的配网调度运行业务开展情况，分析其管 理现状和问题，提出系统的研发目标，整理介绍系统的功能开发要求和其他非功能需求等。 第三章，系统开发技术。对系统研发工作采用的相关技术及工具进行特点、 原理和框架的简介，包括 Java Web 技术、SSM 软件设计模式、Oracle 数据库等。 第四章，系统功能设计。利用软件设计工具和专业方法，对系统进行总体技 术方案设计，考察系统的内部功能模块组成，设计每个功能模块的内部逻辑框架、 类结构等，并研究系统的数据库设计方案。 第五章，系统实现。采用 Java Web 技术，按照系统的技术方案设计，对系统 进行实现，研究和分析其中的关键功能实现思路、方法和关键代码，展示部分功 能运行界面。 第六章，通过配置模拟运行环境，对系统进行测试分析和评价，验证研发成 果。第七章，总结与展望。总结工作内容，提出未来展望

　　第二章系统需求分析

　　2.1研发背景

　　2.2研发目标

　　2.3功能需求

　　2.3.1图形管理需求

　　2.3.2方式管理需求

　　2.3.3交接班管理需求

　　2.3.4日志管理需求

　　2.3.5指令票管理需求

　　2.3.6资料管理需求

　　2.3.7权限管理需求

　　2.4性能需求

　　2.5本章小结

　　第三章系统开发技术

　　3.1 Java Web技术

　　3.1.1 JSP技术

　　3.1.2 Java技术

　　3.2 矢量图技

　　3.3SSM模式

　　3.4 Oracle数据库

　　3.5本章小结

　　第四章系统设计

　　4.1总体设计

　　4.1.1网络拓扑设计

　　4.1.2功能模式设计

　　4.2功能模块设计

　　4.2.1图形管理功能设计

　　4.2.2方式管理功能设计

　　4.2.3交接班管理功能设计

　　4.2.4日志管理功能设计

　　4.2.5指令票管理功能设计

　　4.2.6资料管理功能设计

　　4.2.7权限管理功能设计

　　4.3数据库设计

　　4.3.1逻辑设计

　　4.3.2物理设计

　　4.4本章小结

　　第五章系统实现

　　5.1实现开发环境

　　5.2功能模块实现

　　5.2.1图形管理功能实现

　　5.2.2方式管理功能实现

　　5.2.3交接班管理功能实现

　　5.2.4日志管理功能实现

　　5.2.5指令票管理功能实现

　　5.2.6资料管理功能实现

　　5.2.7权限管理功能实现

　　5.3本章小结

　　第六章系统测试

　　6.1测试概述

　　6.1.1测试环境

　　6.1.2测试流程

　　6.1.3测试内容

　　6.2功能测试

　　6.2.1功能测试用例

　　6.2.2功能测试结果

　　6.3性能测试

　　6.4本章小结

　　第七章 总结与展望

　　7.1 总结

　　本文基于公司的图形化配网调度运行管理系统项目参与经验，对该系统的功 能设计与实现工作进行了详细研究与分析。该系统严格按照公司的配网调度运行 管理业务流程和内容进行功能设计和开发。 通过该系统的应用可以实现公司的配网调度运行业务的信息化管理，替代原 来的基于多套业务软件的管理模式，提高配网调度运行管理工作的专业性和管理 效率，具有比较高的现实应用价值。 本文在研究工作中主要进行了如下方面的工作：

　　1. 总结整理了公司目前的配网调度运行管理业务的情况及信息化现状，明确 了本系统的研发目标，考察了系统的功能需求、性能需求等，为系统的设计与实 现工作提供了依据。

　　2. 基于 Java Web 技术及研发工具，利用软件设计技术对系统的技术方案进行 了详细设计，并分析考察了各个功能模块的内部功能逻辑框架、Java 功能类结构 等，同时对系统的数据库逻辑、物理结构进行设计分析。

　　3. 对系统的功能实现工作进行了详细分析和研究，根据系统的功能定位及功 能模块的逻辑模型，介绍其实现思路、方法、原理和效果。

　　4. 对系统进行了详细的测试分析，研究了系统的测试方法与环境，选择部分 功能用例进行汇总、整理，介绍系统的功能测试内容及结果，并根据性能测试的 方法及内容，简述系统的性能测试工作。 本系统的应用可以实现公司的配网调度运行管理的信息化，同时本系统的一 大特色是基于 SVG 矢量图技术，可以通过矢量图进行配电网拓扑结构的创建，并 提供图上操作服务接口，从而实现了调度运行管理工作的图上操作，以高度直观 的方式，为电网管理员提供业务管理的 UI 接口支持，和传统的基于页面控件的操 作方式项目，其操作更为直观，管理效率也会大大提高。

　　7.2 展望

　　本系统目前已经在公司及其各下级单位中进行了上线应用，系统的实施效果 达到了公司提出的预期目标，提高了公司的配网调度运行业务的管理工作质量和 信息化水平。

　　从系统自身的技术体系来看，在未来仍有一定的改进和完善空间，主要包括 如下几个方面：

　　1. 随着当前公司内部业务管理软件的移动化发展趋势日益明显，本系统目前 仍主要基于 PC 端进行功能部署和应用，在未来可以考虑通过 APP 研发技术，将 系统功能迁移到移动设备上，提高系统的应用便利性。

　　2. 在系统内部的功能体系中，对于配网调度运行管理的各个业务处理，主要 集中在业务流程及数据记录层面，缺乏对业务数据的二次分析和挖掘，所以在未 来可以考虑更为复杂的功能模型，为配网调度部门的业务决策工作提供数据支持。

致 谢

　　首先我要感谢的导师刘珊导师，刘珊导师一直以来细心地给我指导，她对我 的研究提出了宝贵的意见，并指导我完成选题、调研、开题以及最后的论文写作 等一系列关键的环节。刘珊导师治学态度严谨，学识渊博，平易近人的人格对我 影响深远，让我一直铭记于心。我无时无刻不再提醒自己，刘珊导师是我学习的 榜样。其次我要感谢学院教导过我们的各位导师，在这学习的 4 年给我提供的帮助。

　　也要感谢我的企业和企业导师同意我在工作之余继续深造，让我能够更好地为电 力事业奋斗和贡献。

　　再次我要感谢这四年与我一起学习的同学们，是他们让我学到了很多为人处 世的道理，是他们给了我鼓励和支持。

　　最后我要感谢参与我论文评审的四位导师以及两位企业导师，是你们给了我 一个检验我这四年来学习成果的机会。你们对我的帮助是一笔无价的财富。 在以后的工作和生活中，我会端正态度，更加努力学习，希望能够取得更多 的成果汇报他们，回报社会。再次感谢这四年陪伴我们的所有人，衷心祝愿您们 一生幸福、安康！！！

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