CN103236024B - 一种基于webgis的电力系统协同仿真系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于WEBGIS的电力系统协同仿真系统，包括系统数据层、系统服务层和系统表现层；系统数据层向系统服务层提供基础信息，系统服务层接收基础信息并为系统表现层提供服务，系统表现层接收服务并与系统服务层进行数据交换和通信。本发明基于B/S的架构，利用广域网、海量数据管理和高性能计算先进技术，支持电力系统多级调度方式数据管理、多人异地协同计算和分布式仿真计算等。可以通过服务器集中部署，客户端通过浏览器访问服务器，还能够在全图形环境下充分体现协同计算的特点，达到数据集中管理、图数模一体化、协同操作共享互通的目的，同时通过服务器数据库进行空间、属性数据的集中管理，也提高了系统的完整性和安全性。

Description

一种基于WEBGIS的电力系统协同仿真系统

技术领域

本发明属于电力系统调度技术领域，具体涉及一种基于WEBGIS的电力系统协同仿真系统。

背景技术

电网规划作为保证电网快速、稳定发展的重要环节，是一项复杂的系统工程，国内的电网规划软件主要有电力系统分析综合程序软件包（PSASP）、BPA软件包等。这些软件在提高电网规划设计水平，减轻规划人员劳动强度方面发挥了很大作用，例如PSASP7.0系统是传统的基于本地数据库和文件的桌面应用程序，能够进行电网设备模型参数的统一管理，抽取电网设备形成地理图，通过图形化工具维护电网设备、调整模型参数，安排和调试运行方式，支持潮流、暂稳、静态安全分析、小干扰、短路等各种仿真分析，展示各种电网分析的结果等。但PSASP7.0系统作为单机版软件，需要每个用户单独进行安装和使用。目前电网联合计算采用的方法是从各调度中心抽调人员集中办公、串行工作，成本高、效率低。在进行多人协作计算时，只能采用集中办公的方式，各用户分别独立操作，系统不能及时反馈，数据无法有效交换和共享，无法充分展示平台的协同交互和操作特性。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于WEBGIS的电力系统协同仿真系统，基于B/S的架构，利用广域网、海量数据管理和高性能计算先进技术，支持电力系统多级调度方式数据管理、多人异地协同计算和分布式仿真计算等。可以通过服务器集中部署，客户端通过浏览器访问服务器，即可完成单机版电网规划系统的主要功能，还能够在全图形环境下充分体现协同计算的特点，达到数据集中管理、图数模一体化、协同操作共享互通的目的，同时通过服务器数据库进行空间、属性数据的集中管理，也提高了系统的完整性和安全性。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

提供一种基于WEBGIS的电力系统协同仿真系统，所述系统包括系统数据层、系统服务层和系统表现层；所述系统数据层向系统服务层提供基础信息，系统服务层接收基础数据并为系统表现层提供服务，系统表现层接收服务并与系统服务层采用JSON格式进行数据交换，通过HTTP协议进行通信。

所述基础信息包括属性模型信息和空间图形信息，所述系统数据层包括基础数据库和空间数据库，分别用于存储所述属性模型信息和空间图形信息，所述属性模型信息包括元件模型信息和元件公共参数信息。

所述基础数据库保存元件模型信息、元件公共参数信息、电网结构、电网运行逻辑以及网络拓扑关系；

所述空间数据库存储空间图形信息，并描述目标设备图元间的空间拓扑关系，通过结合外部地图，体现电力设备设施的地理空间分布关系。

所述空间图形信息包括电网地理图；目标设备图元间的空间拓扑关系包括图元的连接性、多边形区域定义和邻接性。

所述系统服务层包括JavaWEB服务模块和SuperMapiServer服务模块；

所述JavaWEB服务模块操作元件库，实现数据库关联以及元件库的增、删、改、查；

所述SuperMapiServer服务模块提供地图服务、空间数据服务、预缓存服务、REST服务和WMS服务。

所述JavaWe服务模块包括元件库属性服务模块和Java空间服务模块；

所述元件库属性服务模块提供元件库属性信息查询、添加、修改和删除服务，并能够与空间库进行关联操作，当基础数据库属性模型信息发生更改时发生关联操作，若空间数据库相关数据表中的数据也需要更新，则与空间数据库进行关联，并同时更新数据表中的数据；

Java空间服务模块发布的服务符合REST服务标准，采用JSON格式进行数据交换。

所述JavaWe服务模块还包括协同服务模块，以JavaWEB服务方式，实现编辑状态的实时体现和用户之间的协同通信；用户之间的协同通信采用长连接方式，实现协同信息的实时传递，且避免轮询方式对服务器造成的定时请求压力。

所述SuperMapiServer服务模块以REST方式提供地图服务，所述地图服务包括地图浏览、动态专题图制作、空间查询、属性查询、最近地图查找、距离面积量算和图例；

所述SuperMapiServer发布的数据源包括数据库型数据源和文件型数据源。

所述系统表现层提供空间查询、属性查询、地图操作工具、图层控制、数据编辑工具、符号渲染、电网分析工具、图标/报表功能。

所述系统表现层包括协同信息处理模块，实现消息的实时传递和数据状态的传递。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明实现对电网图形界面的查询、编辑、异地维护等功能，解决了多级多用户并发操作的冲突问题，大幅减少用户等待时间；

2.充分发挥计算平台性能，显著提升工作效率，实现系统功能的实用化；

3.电网规划调度运行人员能够在异地进行电网的查询、编辑，能进行可视化互动，保证了调度计算数据安全可靠，极大地提高了对电网安全稳定分析计算的支持能力；

4.通过整合电力企业的资源和应用系统，实现电网模型数据中心、调度运行方式数据、规划数据等电网数据的一源共享，保证电网计算数据直观、完整、准确和统一，保证方式计算的及时性和准确性。

附图说明

图1是基于WEBGIS的电力系统协同仿真系统总体架构图；

图2是本发明实施例中系统服务层架构图；

图3是本发明实施例中系统表现层架构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明的目的是在Web浏览器上进行电网设备和模型参数的浏览、编辑，进行运行方式安排、仿真计算及各种计算结果的展示，直观地表达电网拓扑关系及电力系统运行状态，能够直观展示电网地理图。同时，要保证与协同系统其他功能模块的良好兼容和集成。本发明以SuperMap为平台，提供基于WEBGIS的电力系统协同仿真系统的总体架构如图1所示，包括系统数据层、系统服务层和系统表现层；所述系统数据层向系统服务层提供基础信息，系统服务层接收基础数据并为系统表现层提供服务，系统表现层接收服务并与系统服务层采用JSON格式进行数据交换，通过HTTP协议进行通信。

所述基础信息包括属性模型信息和空间图形信息，所述系统数据层包括基础数据库和空间数据库，分别用于存储所述属性模型信息和空间图形信息，所述属性模型信息包括元件模型信息和元件公共参数信息。

所述基础数据库保存元件模型信息、元件公共参数信息、电网结构、电网运行逻辑以及网络拓扑关系；

所述空间数据库存储空间图形信息，并描述目标设备图元间的空间拓扑关系，通过结合外部地图，体现电力设备设施的地理空间分布关系。所述空间图形信息包括电网地理图；目标设备图元间的空间拓扑关系包括图元的连接性、多边形区域定义和邻接性。

空间数据库是根据元件模型数据生成的，来源于基础数据库。空间数据是由元件模型通过抽取、转换和拓扑之后生成的（经过拓扑形成的只是元件的相对关系，具体的地理位置信息是需要借助于外部地图的，可以使用免费发布的地图），根据元件名称或ID进行关联，当元件库信息发生修改时，空间数据也会发生相应改变；如果用户通过修改数据，改变了元件拓扑信息，也需要将修改内容更新到元件库，同时更新也会在客户端实时更新用户界面。

需要注意的是，基础数据库和空间数据库可以部署在同一个数据库实例上，区分为两个Schema（数据库对象集合），也可以部署在两个不同数据库实例上。

如图2，所述系统服务层包括JavaWEB服务模块和SuperMapiServer服务模块；

所述JavaWEB服务模块操作元件库，实现数据库关联以及元件库的增、删、改、查；

所述SuperMapiServer是跨平台的企业级GIS产品，该产品通过服务的方式，面向网络客户端提供与专业GIS桌面产品相同功能的GIS服务。SuperMapiServer服务模块提供地图服务、空间数据服务、预缓存服务、REST服务和WMS服务。

所述SuperMapiServer服务模块以REST方式提供地图服务，所述地图服务包括地图浏览、动态专题图制作、空间查询、属性查询、最近地图查找、距离面积量算和图例。

所述SuperMapiServer发布的数据源包括数据库型数据源和文件型数据源。为了提高系统性能，全国地理底图以文件型数据源、文件型工作空间形式发布，并发布预缓存服务，对地理底图进行预切片，提高底图浏览效率；电网数据以Oracle数据库数据源、Oracle工作空间形式发布，方便此类动态数据的随机数据更改调整，达到客户端可及时看到最新数据的功能。采用这种混合发布方式既可以提高系统性能，也可以兼容系统数据及时发布更新的特点。

所述JavaWe服务模块包括元件库属性服务模块和Java空间服务模块；

所述元件库属性服务模块提供元件库属性信息查询、添加、修改和删除服务，并能够与空间库进行关联操作（空间库和元件库在概念上是独立的数据库，但实际上是存在于一个Oracle数据库实例当中，但相互独立不影响。），当基础数据库属性模型信息发生更改时发生关联操作，若空间数据库相关数据表中的数据也需要更新，则与空间数据库进行关联，并同时更新数据表中的数据，关联主要在业务逻辑中实现，不需要数据库级别关联操作。

Java空间服务模块发布的服务符合REST服务标准，采用JSON格式进行数据交换。

所述JavaWe服务模块还包括协同服务模块，以JavaWEB服务方式，实现编辑状态的实时体现和用户之间的协同通信。

目前通常使用以下方式使得用户之间进行协同信息的通信：

轮询(Polling)：是指不管服务器端有没有更新，客户端(通常是指浏览器)都定时的发送请求进行查询，轮询的结果可能是服务器端有新的更新过来，也可能什么也没有，只是返回个空的信息。不管结果如何，客户端处理完后到下一个定时时间点将继续下一轮的轮询。

推送或叫长连接(Long-Polling)：客户端是不做轮询，客户端在发起一次请求后立即挂起，一直到服务器端有更新的时候，服务器才会主动推送信息到客户端。在服务器端有更新并推送信息过来之前这个周期内，客户端不会有新的多余的请求发生，服务器端对此客户端只保留最基本的连接信息，一旦服务器有更新将推送给客户端，客户端将相应的做出处理，处理完后再重新发起下一轮请求。这种技术通常也被称为Comet技术。

本发明中，用户之间的协同通信采用长连接方式，实现协同信息的实时传递，且避免轮询方式对服务器造成的定时请求压力。

由于Web开发技术以及客户端计算机和浏览器性能的不断提升，可以使原来在服务器端才能进行的电网地理图的编辑工作，在WEB客户端也可以实现。

通过系统需求分析和系统选型，客户端采用Ajax（主要基于Dojo，兼容其他系统框架，如jQuery）的解决方案，基于SuperMapiServerJavaScriptAPI实现。支持地理图、地理背景图的显示与操作，并能够实现图形维护、信息查询、计算分析、报表统计、权限管理等子系统，进一步完成地理图编辑、电网分析结果展示、空间查询、属性查询及权限管理等主要业务功能的实现。系统主要业务逻辑和用户交互工作主要在表现层完成，当需要调用服务器功能和数据时，动态向服务器发送HTTP请求。服务器与客户端数据交互采用轻量级的JSON格式，减少数据传输压力并提高客户端解析速度。

目前结构设计中，均通过客户端通过事件驱动，异步访问服务层接口，而对于调用分析结果，大量数据修改保持等耗时操作，采用系统提示滚动条、对话框等模态窗口，使用同步方式操作，保证数据和状态与服务器端一致。

如图3，所述系统表现层提供空间查询、属性查询、地图操作工具、图层控制、数据编辑工具、符号渲染、电网分析工具、图标/报表功能。所述系统表现层包括协同信息处理模块，实现消息的实时传递和数据状态的传递。例如一个人修改电网地理图时，在协同工作环境中得到授权的其他人能看到修改内容及提示。在协同处理时，实现实时的消息传递，数据状态传递等，提供完整的协同体验。

系统表现层主要基于开源Ajax组件库Dojo（也兼容其它Ajax框架，如jQuery）。利用Dojo提供的组件，可以提升Web应用程序的可用性、交互能力以及功能上的提高，也可以更容易的建立互动的用户界面。同时Dojo提供了小巧的动态处理工具。用它的低级API和可兼容的代码，能够写出轻便的、单一风格（复杂）的JavaScript代码。Dojo的事件系统、I/O的API以及通用语言形式是基于一个强大编程环境。Dojo的扩展包能够使你自己的代码更容易维护，耦合性更低。

而对于Web空间图层操作，系统基于SuperMapiServerJavaScriptAPI。SuperMapiServerJavaScriptAPI也是基于Dojo库的，但是提供了更强大的Web图形操作能力。提供了图形管理，数据渲染，图形编辑、图层控制等强大的地图操作能力，大大降低了针对图形操作的开发难度。

由于WebUI组件和数据操作需要频繁调用服务器的数据、地图服务，设计了数据访问操作库，将通用的操作进行模块化设计，提供通用的数据功能，主要包括：地图操作接口、属性库操作接口、空间库操作接口和电网分析功能调用接口，界面逻辑和数据操作直接使用，以达到功能复用和降低耦合度的目的。

GIS图层操作组件，提供了通用的图层操作功能，如地图渲染设置，符号显示方式设置，图层刷新，数据更新等功能。元件地理数据实体操作部分，主要是按照元件地理实体的类型和关联关系，进行数据分类，同时，针对不同几何类型的数据，提供了数据的增、删、改、查功能。并根据具体的业务需求，实现特定设备的编辑功能。

电网图形界面的编辑功能主要体现在：通过调用元件属性库操作接口，来实现对元件库进行查询编辑等操作，元件库的编辑即是修改各种电力系统元件的参数，以此来实现对不同方式下电力系统运行的规划仿真。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种基于WEBGIS的电力系统协同仿真系统，其特征在于：所述系统包括系统数据层、系统服务层和系统表现层；所述系统数据层向系统服务层提供基础信息，系统服务层接收基础数据并为系统表现层提供服务，系统表现层接收服务并与系统服务层采用JSON格式进行数据交换，通过HTTP协议进行通信；

所述基础信息包括属性模型信息和空间图形信息，所述系统数据层包括基础数据库和空间数据库，分别用于存储所述属性模型信息和空间图形信息，所述属性模型信息包括元件模型信息和元件公共参数信息；

所述基础数据库保存元件模型信息、元件公共参数信息、电网结构、电网运行逻辑以及网络拓扑关系；

所述空间数据库存储空间图形信息，并描述目标设备图元间的空间拓扑关系，通过结合外部地图，体现电力设备设施的地理空间分布关系；

所述空间图形信息包括电网地理图；目标设备图元间的空间拓扑关系包括图元的连接性、多边形区域定义和邻接性；

所述系统服务层包括JavaWEB服务模块和SuperMapiServer服务模块；

所述JavaWEB服务模块操作元件库，实现数据库关联以及元件库的增、删、改、查；

所述SuperMapiServer服务模块提供地图服务、空间数据服务、预缓存服务、REST服务和WMS服务；

所述JavaWe服务模块包括元件库属性服务模块和Java空间服务模块；

所述元件库属性服务模块提供元件库属性信息查询、添加、修改和删除服务，并能够与空间库进行关联操作，当基础数据库属性模型信息发生更改时发生关联操作，若空间数据库相关数据表中的数据也需要更新，则与空间数据库进行关联，并同时更新数据表中的数据；

所述Java空间服务模块发布的服务符合REST服务标准，采用JSON格式进行数据交换；

所述JavaWe服务模块还包括协同服务模块，以JavaWEB服务方式，实现编辑状态的实时体现和用户之间的协同通信；用户之间的协同通信采用长连接方式，实现协同信息的实时传递，且避免轮询方式对服务器造成的定时请求压力；

所述SuperMapiServer服务模块以REST方式提供地图服务，所述地图服务包括地图浏览、动态专题图制作、空间查询、属性查询、最近地图查找、距离面积量算和图例；

所述SuperMapiServer发布的数据源包括数据库型数据源和文件型数据源；

所述系统表现层提供空间查询、属性查询、地图操作工具、图层控制、数据编辑工具、符号渲染、电网分析工具、图标/报表功能；

所述系统表现层包括协同信息处理模块，实现消息的实时传递和数据状态的传递。