（水利水电工程专业论文）河南dts历史数据库开发与应用.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 弋一 ， 在电力系筮模型的限制范围内，对于不同的操作条件，皇匦通匿虽伍墓嚣统 ( d t s ) 可以实现对电力系统动态反馈的实时模拟。它利用现代计算机软硬件技术， 如：现代数据库技术、工作站图形技术等，并与现代电力系统分析技术相结合， 全面地模拟电力系统及保护、自动装置、电力系统的暂态、中期和长期过程。为 学员提供实时的、有效的培训。 在电网调度员仿真系统中，面对庞大、复杂的数据，如何利用现代数据库技 术进行有效的管理，以便进行高效的检索，是d t s 开发人员必须认真考虑的问题。 本文在第二章、第三章系统的讨论了一些现代数据库设计技术及数据库算法，并 结合河南电网调度员仿真系统，给出了有效的解决方案。 为了形象、直观的反映电力系统的运行结果，需要对电网的运彳亍结果进行实 时的监视。文章在第四章结合u n x m o t f 技术，详细的描述了关于河南电网调度 员培训仿真系统监控的实现过程。 文章的第五章论述了数据库的后台翟庄。 在文章最后，作者利用现代数据库的可扩展技术，结合d t s 的技术特点，对 如何进行电网调度员仿真系统数据库的通用化、标准化设计进行了有益的探讨， 并给出了相应的设计思想。 关键词：数据库散列表动态s q l 技术可扩展数据库技术 进程曲线一。o r a c l e 事务 华中科技大学硕士学位论文 舞苎篡竺苎! 篡寰篡! 苎詈苎= 竺i i i i i 删i ii i i i 呻姊i 一i ! i 篡竺 a b s t r a c t d i s p a t c h e rt r a i n i n gs i m u l a t o r ( d t s ) i s as e to fs i m u l a t i o ns y s t e mw h i c hc a n i m p l e m e n t r e a l i s t i cs i m u l a t i o no f t h ed y n a m i cr e s p o n s eo f t h ep o w e rs y s t e mw i t h i nt h e l i m i t a t i o n so ft h ep o w e rs y s t e mm o d e l st oaw i d er a n g eo fo p e r a t i n gc o n d i t i o n s c o m b i n i n g 姒t hp o w e rs y s t e ma n a l y s i st e c h n o l o g y , d t s c a l ls i m u l a t ep o w e rs y s t e m , p r o t e c t i o n ，a u t o m e c h a n i s m , t r a n s i e n ts t a t u s a n dm e t a p h a s es t a 加so fp o w e rs y s t e m a i d d i n gw i t hm o d e mc o m p u t e rt e c h n o l o g ys u c ha sd a t a b a s et e c h n o l o g y , w o r k s t a t i o n g r a p h i ct e c h n o l o g y , e t c i tp r o v i d e s ar e a l - 出鞋ee f f e c t i v e 托痈& i 耀f o rt h et l a i l 始r s i nt h e d i s p a t c h e rt r a i n i n g s i m u l a t i o n s y s t e m ，c o n f r o n t i n g w i t hc o l o s s a l c o m p l i c a t e dd a t a , t h ed t sd e v e l o p e r m u s tt h i n kc a r e f u l l yh o wt om a n a g et h ec o m p l e x d a t ae f f e c t i v e l yt h r o u g hm o d e r nd a t a b a s et e c h n o l o g y , s ot h a tw ec a l lo p e r a t ed a t a b a s e e f f e c t i v e l y i nt h i sp a p e r s o m em o d e md a t a b a s et e c h n o l o g ya n dd a t a b a s ea r i t h m e t i ca r e i n t r o d u c e di nc h a p t e r2a n d3 t a k i n gh e n a nd t sf o ra ne x a m p l e , a l le f f e c t u a ls c h e m e i sp r o v i d e d i no r d e rt oi l l u s t r a t et h ep o w e r s y s t e m ，i ti sn e c e s s a r yt om o n i t o r t h er u n n i n gs t a t e o f p o w e r n e t w o r k i nc h a p t e r4o f t h i sp a p e r , t h em o n i t o rs y s t e mo f h e n a n d i s p a t c h e r t r a i n i n g s i m u l a t i o n s y s t e m i si n t r o d u c e di nd e t a i l c o m b i n i n g w i t hu n i x m o t i f t e c h n o l o g y t nc h a p t e r5 ，t h eb a c k g r o u n d p r o g r a m o f t h ed a t a b a s es y s t e mi sd i s c u s s e d i nt h ee n do f t h i s p a p e r , i n s t r u c t i v ed i s c u s s i o na b o u th o w t or e a l i z eg e n e r a l i z a t i o n a n ds t a n d a r d i z a t i o no f t h ed a t a b a s es y s t e mo f d t si sc a r r i 撕o u ta n dr e l e v a n td e s i g ni s p r o v i d e d 证t h e a i do f d a t a b a s ee x t e n s i b l et e c h n o l o g ya n dd t s c h a r a c t e r k e y w o r d ：d a t a b a s eh a s h i n g s t r u c t u r e d y n a m i cs q lt e c h n o l o g y e x t e n s i b l ed a t a b a s e t e c h n o l o g y p r o c e s s c u r v eo r a c l et r a n s a c t i o n l l j 、 华中科技大学硕士学位论文 1 绪论 l 。1d t s 简介及圈岗外发袋趋势1 1 2 l 满凌爨蛾髻| 钫囊蓉统( d i s p a t c h e rt r a i 矗i n gs i m u l a t o r ) 楚一套数字钫藏系统，窟 运用计算机技术，通过建立实际电力系统的数学模蚕，褥现备种调度操作和教辕 螽的系统芝琵，以达剿氍不影穗实际毫力系绕的逶彳亍褥叉使调发员褥弼赛l 雍冀麓 的实战演习效巢。 1 1 1d t s 鹃越濂与发袈3 1 1 1 2 1 魄耀潺发昃壤剃模拟的壤念最早在1 9 7 2 1 9 7 3 冬麓国硪恩康基电力公弼越 爨管理系统( e m s ) 的设计中形成了。诧辩，魄力系统电子模稼幸 舞枫、数字诗冀 橇及电力系统安聪监控系统融经商了坚实的戆础。1 9 7 7 年l a t i m e r 糊i l m a s i e l l o 在电力正业计算梳应舔( p i c a ) 会议上发表了名为调度员培零l l 模搬嚣设计鹣 文章，罄次谯敷力王业界提出了“调度员培训模拟”的概念。1 9 7 7 年7 周1 3 目， 缀约发壅大襻彀，造成意接经济撰失裁离达3 5 己5 手菇美元，闷年，媾罗里迭发 生大停电，造成了灾难性的聪果。至此，引起了人们对反事故措施的研究及调度 受培诩的盔发鬟褪。 1 9 7 8 年眷，美国电力科学研究院级织了第一次电力系统调度员籍稍模拟研讨 会，毒寸论了d t s 豹簧求、援熊缎范，鼹时奔缨了当时d t s 鹣两个流派鹣产藏。 i 1 i 1 混禽型调度员培调模撒 这糖系统的典型代表产箍有：e a i ( e l e c t r o n i ca s s o c i a t e s ，i n c ) 混龠系统，謦 渡大学楱拟器，密苏受一器伦院涯大攀培训模拟装嚣。对予混合型援撤器，由 ： 每个发电祝靼输电绫、负荷都有鸯醋的邀算放大器，多种元彳孛靼各发电犍、输龟 线、受耱等鄹憝翘黔“势霉”计算。运算放大器聂逶念予解微分方穗，豳藏，这 种类鹜的模撅器隶解速度极抉。调壤爨培谢主器考虑电力系绞枫电过糕，纛这秽 情撼下。模拟速度可以达到或接近实际电力系绫的速度。两虽混合整模羧嚣可淤 提离蕊礁频率，始营渡大学模拟器王终频率为2 0 0 3 0 0 h z ，礴密苏照哥伦比溉 模拟嚣工僚频率更搿逡1 2 0 0 h z 。混会登调度受培调模羧嚣系绫在魂象黥实酚爱酸 华中科技大学硕士学位论文 土骞明显的饯点。餐混合型模羧嚣誉许多缺点，主要表瑗在： ( 1 ) 由予电力系统每一元l 串都由定数餐的运簿放大器缎成，爨此它掰缝摸 拟斡系统嫂模楚毒黢制约。愿也力系绞化楚后，或多或少会影躯终聚黪糖发。 ( 2 ) 泡潮每年都在扩大，每年都簧增嬲缀多元件。扩纛费过丈凰廉烦。 ( 3 ) 用电子模拟计算虮模拟复杂的非线性特性十分困感，取僮和珏尊闻嚣数变 仡藏罄十分蠢辍。 二 ( 4 ) 控制中心模型、教员及系统支持软件、人机交换接口、图形照示、模拟 过毽燕控及数擐慕纂郝只糍窍数字枫来完成。在电子模掇诗箨枫和数字诗髯概之 间有许多模一数及数一模转换接口，增加了系统的复杂性。 ( 5 ) 墩子模攒计算槐价爨离鼠缝修复杂。 1 1 1 。2 c d c ( 美萄筏翻数据公司) 数字仿真调度员培硼模拟 c d c 的培谰模拟套四大部分鳃成：教员子系统；嗽力系统模数予系统； 控制孛心模羧予系统：久梳会活子系统。籀魄滢合鍪模攘器蕊富，它甯如 下特点； ( 1 ) 再跌5 c 重全奄力系统避行撵绷援掇，誉必黻潮瞧羁足寸； ( 2 ) 易予扩嶷，数字梳阕易乎鼗溺； ( 3 ) 不露要复杂、昂贵鹃数一模酾摸一数转换装鬟； ( 4 ) 馀掺便囊，撼准产晶易予维护； ( 5 ) 由于数学摸熬电力系统是对每一元徉的每数学方程“串行”避移计雾， 因此在描述电力系统敝障的机电过程时，模拟时间比实际系绞黎长，实时蛙稍差。 毽综合拢较起采，缝数字方案鑫了上风。粥颦代末，大多数魄力公司决定采掰全 数字计算机型的d t s 。 1 1 。2 灏内外d t s 发鼹趋势锹2 l l 摹 1 1 2 1 国外d t s 静发震 ( 1 ) 7 0 年代以c d c 1 7 为磷传平台懿c d c 系统。魄力系统摸羧莲子潮流 辫法。 ( 2 ) 8 0 零代以小塑极为骥传乎密。或力系统摸羧默长过羧莹蹙为基破。农 电力系统分辑技术骞翡令突破矬进展：g e 公司长过程研究静l o t d y s 糕簿 1 9 7 4 年阔鬣；p q 解藕法潮流技术的成熟。灏时小慰枫徐格犬幅度下降，蠖麓 2 华中科技大学硕士学位论文 i i i i i i i i i i im l l 骞联上舟，使缉d t s 在世界范围内得到大的发展。 ( 3 ) 9 0 年代枣月，计算机系统大多以分布式工作站组成开放系统。在软件上 美图等都褒致力于把电力系统皙态过程的考虑放到d t s 系统中去。 1 1 2 2 国内d t s 的发展 我国的调度员培训模拟工作起步较晚。1 9 8 7 年，东北电管腾总调度所尊清华 大学签订了合作开发东北电网仿真系统的协议。该系统于1 9 9 0 年1 2 月通过了能 源部的鉴定，投入运行以来，在组织东北锫省谪度员避行联合反事故演习等方蘑 启到了良好的作用。1 9 9 1 年1 2 月牮靶硪s 遴遥簦定，它是我国第二套毯系 统。华北d t s 在系统设计中第一次凳汗藏系统、精篱指令诗筹枫( 魁s q 、u n i x 搽作系统雩 迸d t s 系统，形成复杂指令( c l s c ) 与穆麓撂令提会系统，实现了警态、 串鬻与长过程瓣实髓全过摆快速模拟，实现了型潮操佟训练功戆。1 9 9 4 年3 月， 滤汪奄弼调度罴壤训模揪系绕投入运纷。激江d t s 采用4 台s u nt 作站组成分布 式系统，采用了全耀形技术。搽志我国电网仿真技术已基本赶上了国际先进水平。 练会躁内外d 下s 的发展越势主要表现在以下方面： ( 1 ) 用性能价格比优越的r i s c 工作站代替中、小型机，以u n i x 操作系统 取代专用的操作系统。运行速度更快，价格更便赢，汗放性更好： ( 2 ) 采用全图形工作站，用高质重的x w i n d o w 、m o t i f 窗口功能和画谣， 鼠标搡作来取代过去的半图形终端和轨迹球，大犬提高了画西系统髂璇蠢，篌入 机界面更发好、搽作逛方便、开放性整好、价格犬大下酶； ( 3 ) 用并发的网络遴讯投术t c p i p 代替专嗣静计算瓿逶信，大大摄蹇了逶 信速度： ( 4 ) 更热注耋惑题髂真系统粒实对系统的数据接口技术； ( 5 ) 开发功能斋冬、操作方便的实时数据库系统，为用户提供可靠完蠡的 趣网仿真乎套： ( 6 ) 采熙分布武系统，硬件和软件扩充更方便。 1 2 河南d t s 开发背景及设计原则f 3 l f l 2 】1 9 1 2 l 1 2 1开发背素1 3 l 河南省位于黄河中下游，东与安徽省、山东省接壤，西与陕西省m 眈邻，南邻 华中科技大学硕士学位论文 潮省，魏运出题签、；暂芤省。缝楚中原，盘羹遴条转後越。 解放以后，河南电力工业得翔迅速发展。到1 9 9 0 年融形成其有2 2 0 k v 主嘲槊 鹃中琢电网，瘫连肇中曦鄹，嚣连陕矮墩网，并l 龟山疆蠢蘑郝送逛。瓣瓣，海零 电两的骨干两架仍由2 2 0 k v 两络为主，5 0 0 k v 瀚絮尚束形成。至1 9 9 8 年底，河南 瞧潮共霄2 2 0 k v 线鼹l0 7 条，线路总长迭熨5 8 2 6 0 5 k m ，剪5 0 0 k v 线赣两条，溺 南境内线路总长度3 1 9 9 k m ：蒺肖2 0 0 k v 变电滔5 2 魔，9 7 台圭变速器，总容鬣 1 1 4 6 8 m 子伏安，有5 0 0 k v 变电站一瘗，容羹为5 0 m 予伏安。l 潺鸯邀瓣驳火电为 燕，藏受1 9 9 8 拳底，垒密装梳容量1 3 7 8 4 4 m w ，灾魄苦拿5 4 4 ，箕率，省调遥 装梳9 3 0 0 m w ，集体嘏厂1 4 4 5 m w ，避方彀厂4 3 3 9 9 m w 。会省茇嗡舞为6 2 6 2 4 亿予髓封，其申雀阚教彀蠢4 2 3 。1 0 亿f i - 嚣时，集体灌厂发毫爨为s 1 3 钇手嚣避， 遣蠢壤厂菱邀爨瓷1 9 7 。8 3 亿f i - 嚣对。1 9 9 8 露魔，全省蹋邀蠢为6 4 5 。0 9 亿平嚣嚣孝， 其书，支业同瞧爨为4 7 3 9 2 识予夏对，农业斌曦爨为5 s 甾纭警瓦黠，城乡魑民 生活嬲魄量为6 2 4 9 纭乎藐射。 丸蠢期阏，涎南壤嬲又褥刹了较大发震，网络终擒也有较大变俄。仪在1 9 9 9 年嶷，凝增装枫容羹6 9 2 m w ( 薄出宅厂2 # 规，洛豫双潦2 撑规，伊j l | 魄厂3 嬲l 秘 小浪底壕枫) ，凝壤5 0 0 h 绫鼹2 8 0 k v ( 洛粥辩髑线路) ，5 0 0 k v 变电容塞 1 5 0 0 m v a ( 港暇变) ，额域2 2 0 k v 线鼹4 6 7 k r a ( 售阳潢j li l 卿线鼹等) ，2 2 0 k v 交甑察豢1 2 9 0 m v a ( 滑县变电站等) 。1 9 9 9 年，全省蹋电预莒 逸6 6 0 钇午瓦辩， 平均最谶可调出力为6 5 2 0 - - - 8 0 1 0 m w 。 零饕真诚合作静意愿与精神，溺街壤力调度透信掰决定与牮率科搜丈学装澍 开发河南电网d t s 系统。其盼椿是，建立一个自够反映河南电鹅真实运行状况、 稳态秽麓态凌驻比较完备、操佟灵活、维护鬻便、安全键好、霉扩充键好豹d t s 系统。 1 2 2d t s 设计原粼潍3 嘴i 鼓整钵上髫，d t s 系绕盛该满髭囊安程、一致谯、必瀵性、实耀链帮殍歉性 簿方整豹要求。 1 ) 粪实烽 真实毪体现在电力系统模型p s m 赡真实耩凝。嚣求d t s 系统髓够逼真蛾演 示学受雕在邀网的稳态与动态过程，艨拟电力系统应舆蠢与安赋电力系绞攫慰黪 4 华中科技大学硕士学位论文 电网拓扑结构和参数，实际系统中的发电、输变电设备如发电机、调速系统、励 磁装置、变压器、母线、输电线路、电抗器、电容器、母线、开关、刀闸、负荷 等发、输、变、用电设备以及继电保护、安全装置等二次设备均应该反映在d t s 系统中，并能够选择各种不同的运行方式进行研究分析。当发生负荷变化、发电 机出力及电压变化、变压器分接头的调节、刀闸及开关投切、联络线潮流变化以 及各种事故时，要求d t s 能够描述各种运行方式下的潮流分布，同时对操作或扰 动有快速的响应。 2 ) 一致性 一致性体现在控制中心模型c c m 模拟实际电网调度中央控制室的逼真程度。 要求d t s 系统能够提供一个与实际控制中心相同或相近的培训监视，操作环境， 具有相同或相似的显示器、操作控制台和通信设备、相同的人机界面和监控内容、 相同的调度自动化在线应用软件等，使学员在培训室有身临其境的感觉，取得良 好的培训效果。这样，学员可以受到使用同样的调度工具的培训，尽快熟悉他所 负责的工作，在培训中获得系统故障时快速反应能力。 3 ) 灵活性 灵活性反映在d t s 系统有灵活的培训支持功能t s f 。教员台操作方便灵活， 有友好的人机界面，在承担学员的下级调度员( 各厂站值班员或外部电力公司调 度员) 工作时，能够方便地执行学员下达的各种调度命令，可以根据需要任意设 置故障，能很快进入新的运行状态；教案制作灵活方便，可设置足够的教案进行 演示，并可进行必要的培训控制与评估，满足各种运行方式的研究和培训的要求。 4 ) 实用性 实用性在很大程度上决定了d t s 系统的生命力。实用性体现在培训的准备工 作( 初始潮流的调试、教案的制作) 应简便。系统的维护方便。当实际电网设备 发展扩充时，各种数据的录入应方便灵活、简便易行。要有较长的生命期。软件 设计中对电力系统的发展有充分考虑，能适应电网在较长时间内的变化。 5 ) 开放性 为了使d t s 能适应计算机技术日新月异的发展、仿真系统的软件有更长的生 命期，d t s 应有良好的开放性。它的操作系统、网络通信协议、人机界面、数据 库、开放工具等应具有下列开放式特点：( 1 ) 与硬件无关；( 2 ) 可移植性好；( 3 ) 华中科技大学硕士学位论文 鞭 孛扩充瞧好：( 4 ) 逡续可辩级性好。 1 3 海南d t s 篓零模块及其说龋f 3 l f 2 2 1 1 2 3 】1 2 5 t 1 3 1d t s 总体缱稳f 3 1 瞄】 羧个清波自动纯系统中d t s 酌结构辩下瀚新承： 霉i i 调度贯麓谰禳缀仿真缝鞠 1 3 。1 1 疆彳牛结构 3 嚣7 2 1 d t s 的疆俸结梅脊多韩方式，爨攀矫学独立墅秘葛# 独立鍪两静。独立黧熬 d t s 羯戒一个系统，从实时s c a d a j e m s 系统取实时电两数据；菲独积登的d t s 炎是s c 趟) a 馒m s 系统豹一部分，茏论建独忘燮蠛棼独立型豹拶耀，均胃醴配套 投影纹以代替模搬盘。澍鬻d t s 系绫采用群敖浅d t s 系统络构澎式。d t s 系统 传为魄阚s c a d a e m s 系统嬲一个鄹络滚熹，d t s 戆主系统趱一螽a l p h a 烹作 懿稠套a l p h a 服务器擒藏，采短越域嬲逡接。a l p h a 王佟站佟海学员螽圭枕， 运行彀力系统控制孛心骥跫c c m ，墙调耀壤与s c a d a 实繇运爨愫掇宠全一致； a l p 敬黻努糕穆为教员台生枫，运行电力系统模型p s m 张培测支持动戆瀵块 t s f 。系统缩构鲡鎏1 2 掰承。 d t s 系统对戳通道按蠲取褥e m s 豹蜜对数攘挺镶墙潮或分擞使熙。投影役兖 当模拟擞，投影仪溉鬻显示学爨螽鹊戮藤，瞧葡黧示教受台的凿瑟。d t s 自成一 令网段，每实醚s c a d a e m s 遗过掰络s w i t c h 捐联，逡襻躐可绦证d t s 豹运行 不增勰实时调度累绞麴魉络受拯，又傻d t s 鸯英保持瑶纛的联系。 华中科技大学硕士学位论文 圈1 2 河南电两d t s 硬件配置示意匿 l t 3 。1 。2 软件结构溺咎5 ) 从粗略框絮来肴，d t s 应包括电力系统模型p s m 、控制中心模型c c m 、培 诩支持模型t s f 三大部分。如图1 3 所示： 图1 3 电髓d t s 软搏功鹈摸决 电力系统模型p s m 是d t s 系绞的核心，它负责进行电鼬善耪工况下稳悉或 动态的仿奏计算，其计算结果反映为虚拟电力系统的运蠢状况；控制中心模型 c c m 由模拟s c a d a 系统及相关的人机界瑟和设备组成，良学员提供对虚拟电力 系统进行监褫与操作的界蓠和手段；培训支持模型t s f 则为佐真系统的监餐者提 供管理系统、监控培调过程、评估培训效果的手段。三耆之闯的关系是：t s f 囱 p s m 提供各种模蓬及参数、扔始潮流和事件表，宿动p s m 运行，p s m 的仿真结 粜以r t u 格式送至c c m ，c c m 祷学员的操作控制命令以r t u 格式送歪p s m 并 卷知t s f ，改交p s m 运行的条俘；学员的电话控铡命令蒯由教员在t s f 侧完成， 教员可以临时在事彳牛表或厂站豳上添加事件。 7 三鬻 华中葶j 技大学硕士学位论文 1 3 2 程序摸块关系 系统软佟功能结构示意图如图1 4 所示。系统的程序模块各部分之间的关系如 瘸l 。5 黪示。系绫滚耧瘸妇鼹1 6 瑟汞。 l 。jl 。j 爨1 4d t s 篆绕软件臻裁络梅秀鼍纛鬻 华中科技大学硕士学位论文 一萏吾 l “饕；差。 1 f i 曩嚣辇蒌囊耋 1r i8 c d a e - s ， t 1 l t _ 1 m 塞耋羹器塞耋馨耋 黉垒一劝- l 仿 蹦1 5d t s 款转模块关系结构闺 圈1 , 6d t s 系统流穗圈 9 害 华中科技大学硕士学位论文 1 3 3 溥南d t s 系绞豹蕊本功戆跚i 2 1 【2 2 l f 2 5 ， d t s 应能够模拟电嘲正常苇紧急状态下的稳态和中长期动态 过程，遂龚撼爱浃电丽翡运行将性和状态，8 够培谢在难常、故障、稻恢复情凝 下的操作。其基本功能如下： 1 ) 基本调嶷撂令模羧。镪捂：帮关分培搽作、刃漓投，甥搽俸、发电氍静弗 网推出操作、发电机增减出力操作、负荷调节、发电机无功或电压调节、电容 器秘电抗嚣黥授切、变聪器分接野关转换、a g c 控裁、傈护怒壤帮露限缒修改获 投切搡作、自动装鬻的定值修改、篾位、授仞操作、各种敌障处理、故障詹的复 原操作； 2 ) 敬豫设鬻。用予进符故障培调甜模撒备种故障时闻的输入，教员可戳撤销 器要选撵下列故障要素： ( 1 ) 靛簿起始融阏。以臻荫时锋为参考，选定放障对猁。 ( 2 ) 敖港点。在任何朗络嚣俘如发电机、线路、变疆嚣、电抗嚣、母线等的 菜一攮鬟楚。 ( 3 ) 靛簿酌持续雾于阕。它包括戳下凡种情况：瞬时；故障胃自动重合成 功； 延孵：敬簿嚣囊动羹会不成璞，但一次芋动强遂藏珐；长廷瓣：羧簿 螽舞动羹舍次强送不裁功，= 次强邀成功；永久教障：束经检修游涂，鬟会 永不成功。 ( 4 ) 故障类型。毽援攀榴接姥、溪糨接蟋、嚣籀短路接蟪、三棚短路、一糕 断线、二招断线、三稳帮i 线、发彀枫融磁系绕故簿以及电力系统其它常觅数骧等。 ( 5 ) 故障患接地阻撬。霹零阻抗豢接接地，也霹鲶入慕阻捷傻接地。 3 ) 误操佟横瓠。对于带受赞控刀闻、带负荷合刃阐、掰刃阍 充空载线路或变压器、带空载线路或变熙器拉刀阕、带电压含她刀、豢她刀含开 关、强遴至永久教簿上等蓦零操作均w 巍动警成稻艇的敬障攀悴。 4 ) 继电保护和囱幼装鼍动作的模拟。故障时继电保护及自动装受模型将基承 其动律壤提，势捧有謇赡鞍阂动傣号，溺对逶避鼷歼褶应鼢元件并关去影精舔稚。 放障应跳开的汗关在继电保护模拟时，可选用下剐两种方法：逻辑判断j 唆和定值 刿甥滋。 5 汗关或僚护诶、撮动横撷。可模拟任开关或保护的捎动、误动。开关的 华中科技大学硕士学位论文 拒动，可以模拟一级及多级的拒动行为。 6 ) 查询、监视功能。可查询河南电网全网、公司( 省) 、地区、厂站、线路、 发电机、负荷、开关等元件中的有关信息；应具备s c a d a 所具有的各种监视画 面，可监视相关的各种监视画面，可监视相关的各电气量及越限信息。 7 ) 培训过程控制。可进行暂停、恢复、快照、恢复初态、恢复事故前的状态、 重放等。 8 ) 教案制作。可把具有教育或培训价值的连续事件过程存作教案以供反复调 用。 9 ) 培训评估。可根据学员操作行为给出评估，同时对误操作、继电保护、自 动装置的动作信息、学员操作行为造成的越限的情况给出相应的信息，并打印出 评估报表。 华中科技大学硕士学位论文 2 数据库基本理论、算法及设计 2 1 关系数据库基本理论1 l 数据库技术及其应用最早出现于2 0 世纪6 0 年代，我国对数据库的研究起始 于7 0 年代中期。由于当时的技术条件，早期应用大多使用基于层次模型和网状模 型的数据库管理系统。7 0 年代，e f c o d d 提出数据库的关系模型，并对关系数据 库理论做出了创造性的工作和贡献，从而奠定了关系数据库的理论基础，使关系 数据库从技术上升到理论。 2 1 1 关系数据库的基本概念1 j 2 l 关系数据库是表的集合，每个表都有唯一的名字。表中的一行代表一系列值 之间的联系。表就是这种联系的集合。表的列首称为该表的属性。对每个属性都 有一定的允许值范围，称为该属性的域。所谓关系，就是系列域上的笛卡几积 的子集。在数学上，用关系和元组来代替表和行。 超码是一个和多个属性的集合，这些属性的组合可以使我们在一个实体集中 唯一的标识个实体。如果k 是一个超码，那么k 的任意超集也是超码。对于一 些超码，如果它们的任意真子集都不能成为超码，这样的最小超码，称为候选码。 所谓主码，是被数据库设计者选中的，用来在同一实体集中区分不同实体的候选 码。 2 ，1 2 关系运算【l 】【2 1 1 4 0 1 1 4 1 】 关系运算是过程化的查询语言。它包括一个运算集合，这些运算以一个或两 个关系为输入，产生一个新的关系作为结果。关系运算包括：选择、投影、并、 集合差、笛卡儿积、更名、集合交、自然连接、除和赋值等。假设建立主索引关 系如表2 1 所示： 华中科技大学硕士学位论文 表2 1 p r i i n d e x 关系 v a r i a b l e n a m eu n j t n a t i c t y p cv a r i a b l e t y p ei d e n t i f y a c i b j 2 0 d v b u s a c b s 一2 2 0 一d 电压3a e b u s d a c b2 2 0 uv b u a c b s2 2 q u 电压 3无 a c l b2 2 0 uv b u s _ a c b s _ 2 2 0 - u 电压3 、 无 b c b2 2 0 ev b u s _ b c b s - 2 2 0 e 电压3无 b c b2 2 0 wvb u sb c b 即2 0 w 电压3b c b 璐w b f b1 1 0 sv b u s _ b r b s d 1 0电压3 无 1 ) 选择运算；选出满足给定谓词的元组。如对关系p r i i n d e x 作运算 盯。= b u s a c ，b s 一2 2 0 u 将的得到如下结果： 袭2 2 选择运算关系 v a r i a b l e n a m eu n i t n a m e t y p ev a r i a b l e t y p e i d e n t i 母 fa c b 3 2 0 t j _ vb u s _ a c b s _ 2 2 0 _ u 电压3无 l a c ! b2 2 0 uv b u 芝a c b s _ 2 2 芝 电压3无 下： 2 ) 投影运算：返回作为参数的关系的某些属性。如投影n 。，的结果如 表2 3投影运算关系 u n i m a m e t y p e b u s a c b s2 2 0d 电压 b u s _ a c b s 3 2 q n 电压 b u s _ b c b s _ 2 2 0 e 电压 b u s _ b c b s _ 2 2 0 w电压 b u s _ b f b s j l 0 电压 3 ) 串接运算：用t u p ) 表示关系模式r 上的所有元组的集合，i n s ( r ) 表示关 系模式r 上的所有实例的集合。若焉，坞是两个关系模式，r 。n r 2 = 中， 15 i n s ( r 1 ) ，r 2 = i n s ( r 2 ) ，则，l 与r 2 的串接为： + r 2 = “+ v i “，v 吃) 4 ) 笛卡儿积运算：1 由r l 和r ：串接而成，它返回的关系应包含所有满足 1 3 华中科技大学硕士学位论文 以下条件的元组t ：中存在元组r 。，r 2 中存在元组f ：，且f 恤。j = k 。j ， t r 2 = ，2 【r 2 】a 5 ) 自然连接运算：与的自然连接是： 冈屯= p 陋。】r l , w r 2 】苣，2 ，巧t u p ( r tu r ：) 2 i 3 关系数据库的设计 总的来说，关系数据库设计的目标是生成一组关系模式，使我们既不必存储 不必要的冗余信息，又可以方便的获取信息。关系数据库设计的方法之一就是设 计满足适当范式的模式。不好的数据库设计通常有如下的性质：信息重复； 不能表示某些信息。例如某银行将贷款的信息存在一个单独的关系l e n g d i n g 中， 它的关系模式是： l e n d i n g s c h e m a = ( b r a n c h n a m e ，b r a n c h c i ( v ，a s s e t s ， c u s t o m e r n a m e ，l o a n n u m b e r ，a m o u n t ) 通过这个模式，将会存在如下缺陷： 1 ) 信息冗余：假如希望向数据库中添加一笔贷款，比如b r a n c h 一加m e = p e r r y r i d g e 的分支机构要向a d a m s 贷款$ 1 5 0 0 ，那么，在添加数据库时，必须 重复p e r r y r i d g e 所在城市及其分支机构资产的信息。信息的冗余不但造成空间的 浪费，而且使得对数据库操作也不方便。 2 ) 信息遗漏：此关系模式不能直接表示有关一个分支机构的信息( b r a n c h 一，脚嵋b r a n c h - - c i 职a s s e t s 上除非该机构已经至少有一笔贷款。这是由于关系 l e n d i n g s c h e m a 中的元组l o a n n u m b e r 、a m o u n g 、c u s t o m e r n a m e 上必须有值。 如果将关系l e n d i n g s c h e m a 分解成如下三个关系： b r a n c h s c h e m a = ( b r a n c h n a m e ，a s s e t s ，b r a n c h c i t y ) l o a n s c h e m a = ( b r a n c h n a m e ，l o a d - n u m b e r ，a m o u n t ) b o r r o w s c h e m a = ( c u s t o m e r n a m e ，z d 甜一n u m b e r ) 就可以消除以上所说的缺陷。 2 1 3 1 函数依赖与模式分解【1 1 1 2 1 1 4 0 1 1 4 1 1 若r 是一个关系模式，z ，y r ，记号z y 就表示是r 上的一个函数依赖。 若r l n s ( r ) ，且对任何“，v r ，只要u x 】= v 瞄】就必有u c r 】= v 【y 】，则称r 满足 函数依赖x 哼y ，也称r 中存在函数依赖x l ，并记为，卜z 斗】，。比如在表 1 4 华中科技大学硕士学位论文 2 1 中，有v a r i a b l e n a m e 寸t y p e ，( u n i t n a m e ，卯p ) 寸v a r i a b l e n a m e 。用表示胄上 的一个函数依赖集合( 即若x y ，则x ，y r ) ，贝j j - - 元组( r ，) 称为是一 个函数依赖模式。 对于函数依赖有如下规则： 1 ) 自反律。若口为一属性集，且口，则有口一； 2 ) 增补律。若有口斗且y 为一属性集，则有阿斗垆； 3 ) 传递律。若有口j p 且卢哼y ，则有口_ 卢； 这些规则是保真的，它们不会产生错误的函数依赖，同时也是完备的，对 于一个绘定的函数依赖集，能产生整个+ 。 记p = 蜀，r ：，r 。，如果有蜀u 如u u r n = r ， 且对任何 l 茎f ，疗，f ，r 。r j 都不成立，则p 是关系模式r 上的一个分解记 p 。= ( 焉，。) ，( 恐，z ：) ，( b ，暑。) ) 是函数依赖模式( r ，z ) 的一个分解，对r 的每个 实例，记m 。( ，) = r 【蜀】r r 2 】冈冈r 【焉】，如果对( r ，z ) 的所有实例，都有 r = m ，( r ) ，则称p l 是( r ，) 的无损连接分解。 2 1 3 2 利用函数依赖进行规范化【l 】1 2 】 可以在关系数据库设计中利用给定的函数依赖集，以避免关系数据库设计中 的缺陷。在设计系统时，可能需要将一个关系分解为几个更小的关系，分解时， 它应该具有如下特性： 1 ) 无损连接分解。设置和r ：是r 的分解，如果中至少有函数依赖 蜀n r 2 一蜀或曷n r 2 专r 2 ，那么，该分解是无损分解。在关系l e n d i n g s c h e m a 中，我们作如下分解： b r a n c h e s c h e m a = ( b r a n c h n a m e ，b r a n c h c i t y ，a s s e t s ) l o a d - i n f o s c h e m a = ( b r a n c h - n a m # c u s t o m e r - n a m # l o a d - n u m b e r a m o 曲 由于有：b r a n c h n a m e 专b r a n c h c i t ya s s e t s ，有函数依赖的增补律可知： b r a n c h n a m e 哼b r a n c h n a m e b r a n c h c i t y a s s e t s ，由 b r a n c h s c h e m a l 7 l o a n i n f o s c h e m a = b r a n c h n a m e 可以得知，这一步分解是 无损分解。同样将f d 耐一i n f o s c h e m a 分解成： l o a n s c h e m a = ( b r a n c h n a m e ，l o a d n u m b e r ，a m o u t ) b o r r o w e r s c h e m a ；( c u s t o m e r n a m e ，o 耐一n u m b e r ) 华中科技大学硕士学位论文 也是无损分解。因为l o a d n u m b e r 是公共属性且有： l o a d n u m b e roa m o u n t b r a n c h n a m e 。 从以上分析可以看出，我们对l o a n s c h e m a 所作的分解是无损分解。 2 ) 保持依赖。关系数据库设计的另一个目标是保持依赖、当对数据库更新时， 系统应该能检查该更新操作，保证不会发生非法关系，即不能满足所有给定函数 依赖的关系。如果想要有效地检查更新，设计的关系数据库模式应允许不用做连 接就可以确认更新正确。设投影集。，：，。是能被有效检验地依赖集，令 z = u ：u 。是模式关系r 上的函数依赖集。如果有“= + ，则中 的所有依赖都被、逻辑蕴涵，并且是满足的，则也是满足的。这样的分解便 是保持依赖的分解。容易验证上述对l e n d i n g - s c h e m a 的分解是无损依赖分解。记 分解了的关系模式集d = 焉，r 2 , - - - , 风 。判断保持依赖的算法如下： 计算z + ； f o r e a c h d 中的模式兄d o b e g i n 。：= + 在r 上的投影 e n d z ：= 中 f o r e a c h 投影d o b e g i n z = u e n d 计算。； i f ( z “= z + 、t h e nr e a a a ( t r u e ) e l s er e t u r n ( f a l s e ) 3 ) 信息重复。在l e n d i n g s c h e m a 中，必须为每笔贷款重复存放分支机构所 在城市及资产额。而分解将分支机构和贷款数据分到不同的关系中，于是消除了 冗余。同样，在分解中，b o r r o w e r s c h e m a 上的关系包含l o a n n u m b e r 和 c u s t o m e r n a m e 的联系，而其他模式就不包含该联系，因此，对应于贷款的每个 客户，在b o r r o w e r s c h e m a 上的关系中都有一个元组。而在涉及l o a d n u m b e r 的 1 6 华中科技大学硕士学位论文 其他关系中，每笔贷款都只需有一个元组。 没有冗余的分解是所希望的分解，消除冗余的程度，用范式表示。一个关系 模式满足某一指定的约束，称此关系模式为特定范式的关系模式。关系模式有下 列几种范式：第一范式( i n f ) 、第二范式( 2 n f ) 、第三范式( 3 n f ) 、b c n f 、第 四范式( 4 n f ) 、第五范式( 5 n f ) 。 ( 1 ) 第一范式。在关系模式r 中的每一个具体关系r 中，如果每个属性值都 是不可再分的最小数据单位，则称r 是第一范式的关系。记为r o i n f 。 ( 2 ) 第二范式。如果关系模式r 中的所有非主属性都完全函数依赖于任意 一个候选关键字，则称关系r 是属于第二范式的。记为r 0 2 n f 。 ( 3 ) 第三范式。具有函数依赖集的关系模式r 属于3 n f ，只要艺+ 中所有 形如口斗卢的函数依赖，其中口r ，声r ，至少有以下之一成立：口一卢式 平凡函数依赖；口是r 的超码；一口中的每个属性a 都包含在r 的候选 码中。 ( 4 ) b c n f 范式。如果对+ 中所有形如口斗口的函数依赖，其中 口s r ，卢量r ，满足口号是平凡函数依赖或者口是模式足的超码。 规范化的过程是逐步消除关系模式中不合适的数据依赖的过程，使数据库模 型中的各个关系模式达到某种程度的分离。 i - 1 n f 消除决定因素ll 消除非主属性对关键字的部分函数依赖 非关键字 i2 n f 非平凡的ll 消除非主属性对关键字的传递函数依赖 函数依赖i3 n f ii 消除主属性对关键字的部分和传递函数依赖 b c n f 对于3 n f 有一个优点，即总可以在满足无损连接并保持依赖的前提下得到 3 n f 设计。但3 n f 如果没有消除所有的传递依赖，必须用空值表示数据项间的某 些可能有意义的联系，此外，3 n f 还存在信息重复的问题。如果必须在b c n f 和 保持依赖的3 n f 间