（计算机应用技术专业论文）电力设备图形建模与实时信息传输技术的研究.pdf

，j_111jil 声明尸明 驯fjifi|fifjf删 17 8 5 8 18 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文电力设备图形建模与实时信息传输技 术的研究是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和 取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 蚴 日凝：翌1 5 、弓tl f 。 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文：同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：域 日 期：弛 丘。芝。f 厂 导师签名： 、 华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 随着我国电力工业的迅速发展，通过网络以图形的方式直观地对变电站的拓扑 结构和电力设备运行参数的实时监控变得越来越重要。如何快速、直观地在客户端 显示电力系统的运行状态是解决w e b 图形监控系统的关键问题。 本文对i e c 6 1 8 5 0 第六部分的s c l 语言在图形表示方面进行了扩展，构建了基 于s c l s v g 的电力设备图形模型，并设计了基于b s 架构的电力实时信息图形发 布模型，改进了传统的请求响应的实时信息传输模式，将服务器推送技术和a j a x 技术相结合应用到电力实时信息监控系统中，最后基于开源的p u s h l e t 框架给出了具 体的实现。 关键词：图形建模，可扩展矢量图形，变电站配置描述语言，服务器推送，a j a x a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fd o m e s t i cp o w e ri n d u s t r y ，t h ew a yt h a tr e a l t i m e m o n i t o r i n go ft o p o l o g yo ft h es u b s t a t i o na n de l e c t r i c a le q u i p m e n to p e r a t i n gp a r a m e t e r s i nm a n n e ro fg r a p h i c sh a sb e c o m ei n c r e a s i n g l yi m p o r t a n t i ti sak e yi s s u et h a th o wt o s h o wc l i e n to p e r a t i n gs t a t eo fp o w e rs y s t e mq u i c k l ya n di n t u i t i v e l yi n g r a p h i c a l m o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do nw e b i nt h ep a p e r ，t h es c li nt h e6 t hp a r to fi e c 618 5 0i se x p a n d e di na r e ao fg r a p h i c a l r e p r e s e n t a t i o n ，g r a p h i c sm o d e lo fe l e c t r i c a le q u i p m e n tb a s e do nt h es c l s v gi s c o n s t r u c t e d a n d d e s i g n e d ap u b l i s hm o d e lo f p o w e r sg r a p h i c s w i t hr e a l t i m e i n f o r m a t i o n ，w h i c hi sb a s e do nb sm o d e t h et r a d i t i o n a lr e a l t i m ei n f o r m a t i o n t r a n s m i s s i o nm e t h o di sr e q u e s t r e s p o n s e ，a n di ti si n s t e a db yt h em e t h o do fs e r v e rp u s h t h et e c h n o l o g ys e r v e rp u s hi sc o m b i n e dw i t ha j a x ，a n di s a p p l i e dt o r e a l - t i m e i n f o r m a t i o nm o n i t o r i n gs y s t e m t h ep a p e rg i v e sac o n c r e t er e a l i z a t i o no ft h en e w f r a m e w o r kb a s e do np u s h l e tw h i c hi so p e ns o u r c e b i a nl i n g ( c o m p u t e ra p p l i c a t i o nt e c h n o l o g y ) d i r e c t e db ya s s o c i a t ep r o f z h a ix u e m i n g k e yw o r d s ：g r a p h i cm o d e l i n g ，s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ( s v g ) ，s u b s t a t i o n c o n f i g u r a t i o nl a n g u a g e ( s c l ) ，s e r v e rp u s h ，a j a x 华北电力人学硕十学位目录 目录 中文摘要 英文摘要 第一章引言：1 1 1 选题背景及研究意义1 1 2 国内外研究现状2 1 2 1 电力系统图形发展现状2 1 2 2x m l 的研究现状，3 1 2 3 实时信息传输技术的研究现状4 1 3 论文的主要研究工作及组织结构5 1 4 小结5 第二章关键技术6 2 1x m l 技术6 2 2 可扩展矢量图形s v g 7 2 2 1s v g 文件格式8 2 2 2s v g 的特点9 。 2 2 3s v g 在电力图形系统中的应用1 0 2 3 变电站配置描述语言_ s c l + 1 0 2 3 1s c l 文件类型一1 1 2 3 2s c l 语言的规范方法一s c ls c h e m a 1 l 2 3 3s c l 的语法和语义1 2 2 3 4s c l 模型j 1 3 2 4 基于h t t p 的实时传输技术1 4 2 4 1 客户端页面定时器同步传输1 4 2 4 2 基于a j a x 技术的异步传输1 4 2 4 3 服务器推送技术一1 6 2 5 小结1 7 第三章电力设备图形建模1 8 3 1 图形建模的背景1 8 3 2 电力设备图形信息1 8 3 2 1 变电站接线图：1 9 i 华北电力大学硕士学位目录 3 2 2 基于i e c 6 1 8 5 0 的变电站设备图形需求1 9 3 2 3 面向对象的s v g 图元描述1 9 3 3s c l 与s v g 扩展方法的研究2 l 3 3 1s c l 的扩展方法研究2 1 3 3 2s v g 扩展方法研究2 2 3 4s v g 与i e c 6 1 8 5 0 的结合：2 5 3 4 1 在s v g 文件中嵌入s c l 信息2 5 3 4 2s c l 中的s v g 图形信息2 8 3 5 小结! 3 4 第四章基于h t t p 的实时信息传输技术研究3 5 4 1 基于a j a x 的服务器推送技术的实现3 5 4 2 基于h t t p 长连接的服务器推送技术的实现模型：3 5 4 2 1 基于i f r a m e 及h t m l f i l e 的h t t p 流模型3 6 4 2 2 基于a j a x 的h t t p 长轮询模型3 6 4 3 开源的c o m e t 叫u s h l e t 3 7 4 3 1p u s h l e t 的服务器端3 8 4 3 2p u s h l e t 的客户端3 9 4 4 服务器推送在电力信息实时监控中的应用3 9 4 4 1 系统总体结构的设计4 0 4 4 2 服务器端设计4 1 4 4 3 客户端设计4 3 4 4 4t o p i c 的命名结构4 4 4 4 5 会话跟踪：4 5 4 4 6w e b 模块的配置4 5 4 5 服务器推送与传统方式的对比4 6 4 6 小结4 7 第五章结论与展望4 8 5 1 结论j 4 8 5 2 进一步的工作4 9 参考文献5 0 致 谢一5 3 在学期间发表的学术论文和参加科研情况5 4 玎 r 华北电力人学硕十学位论文 1 1 选题背景及研究意义 第一章引言 随着网络技术的发展，基于w e b 的远程监控系统己成为工业自动化领域的热门 话题。基于w e b 的远程监控系统，是指通过局域网、广域网、国际互联网等计算机 网络，使用t c p i p 技术，让管理层或调度人员看到过去只有操作人员才能看到的 生产现场的实时信息，并且能够实现对生产现场的远程调度、指挥决策以及对生产 设备的远程在线配置和故障诊断等功能l lj 。由于电力设备众多，影响面广，设备分 布具有跨地域等特点，电力系统中的管理人员需要通过网络快速、便捷地了解电力 系统中的实时参数等信息。图形，是监控系统中最直观的一种表示方式。在电力系 统中要涉及大量的接线图、潮流图等，同时存在大量的遥测遥信数据，这些数据与 接线图中的电力设备图元相关联，并且是实时变化的，动态反映系统中各设备状态 的变化。供电系统中的用户通过一个可视化的配电线路图，可以直观地了解配电线 路信息，及时了解开关、刀闸等设备的运行状态信息。电力设备管理系统的用户可 以通过接线图掌握实时参数的运行情况，同时了解到与这些设备相关的信息。因此， 如何有效、快速、友好的以图形的方式直观地向远程用户提供电厂的实时运行状态， 是解决电力系统实时信息图形监控系统中面临的难点问题。 为了实现电力系统的无缝通信系统体系，国际电工委员会第5 7 技术委员会制 定了一个新的主要应用于变电站通信领域的协议i e c 6 1 8 5 0 ，即变电站通信网络和系 统协议【2 1 。该协议提出了一个新型的变电站自动化体系结构，指出了变电站自动化 系统的发展方向。在采用i e c 6 18 5 0 的变电站自动化中运用了先进的网络通信技术p j 和语言，其中x m l 在变电站自动化通信系统中发挥着重要的作用1 3 1 6 1 。变电站配 置描述语言s c l ( s u b s t m i o nc o n f i g u r a t i o nd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，s c l ) 是一种基于 x m l 的对变电站装置进行描述的语言【7 1 ，其中包括了变电站所使用的主设备、相应 的功能开关及其拓扑连接等变电站主要系统功能模型。作为描述变电站配置和各种 智能设备的专用语言在图形表示方面存在着先天的缺陷，它不能对变电站中的设备 图形信息进行详细的描述。s c l 语言只有与其它图形语言相结合才能达到变电站设 备在运行监控时提出的人机交互要求。s v g 是一种基于x m l 的矢量图形格式，把 s v g 用于对s c l 在图形表示方面的扩展，通过x m l 易于扩展的特性将二者有机结 合，将变电站接线图和i e c 6 1 8 5 0 的信息模型结合，使s c l 能够描述设备图形的详 细信息，从而构建基于s c l s v g 的电力设备图形模型，这对于实现“可视化”系 统中图形的标准化有着重要的意义。 华北电力人学硕七学位论文 实时信息【8 】是指随着时间动态变化的数据，如电厂的生产信息、股票实时信息 等等，这些实时信息对生产监控人员有着重要的意义。数据发布已由传统的c s 模 式转化为简便、易于管理的b s 模式。目前基于b s 结构的实时监控系统中信息传 输方式大多采用客户端被动拉取数据的方式，客户端设置定时器，定时地向服务器 端发送数据请求，服务器将响应信息返回给客户端。为了不错过一些数据更新，客 户端就要增加请求的频率。但是当用户量很大的时候，频繁的请求响应会增加网络 负担，造成不必要的网络拥塞【9 l 。为了实现高效的实时数据发布，除采用较小的图 形格式外，还要提高实时数据的传输效率。将服务器推送技术和客户端a j a x 技术结 合，寻求一种有效的解决方案：服务器推送。客户端获取实时数据后第一时间将更 新的数据发送给相应的客户端，客户端利用a j a x 技术对实时信息进行局部更新，与 传统的客户端请求数据相比，服务器推送可以提高实时信息的传输速度，进而提高 电力图形监控系统的响应性能。 鉴于电力系统图形化显示和实时信息获取效率所面临的难题，本课题设计的基 于s c l s v g 的电力系统图形信息模型和基于服务器推送的实时信息传输模式对电 力系统图形监控效率的提高有着重要的意义。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 电力系统图形发展现状 目前，国内很多实时监控系统图形模块的构建，有的使用自己建立的组态软件， 有的使用国外引进的全套监控系统平台 i o l 。其中，使用自己建立的组态软件一般都 使用自己的图形格式，技术不很成熟，用起来很不方便，效果也不好，并且在与其 它系统的兼容方面也存在问题；从国外引进监控系统平台，核心技术自己不了解， 出了问题自己不能很好的解决，同时在重用性和兼容性方面也存在困难。图元信息 的描述方法是工业自动化生产过程中对生产现场实时数据进行图形监控的关键部 分，国内外的学者对这一领域进行了广泛的研究，并提出了许多描述图元信息的方 法，常见的几种方法主要有i l l 忆j ： ( 1 ) 采用面向对象的编程语言描述； ( 2 ) 采用a u t o c a d 等绘图工具所使用的矢量图形格式描述： ( 3 ) 采用x m l 文件格式描述，如s v g 格式； 这几种图元描述方法都有各自的优点和缺点。采用面向对象的编程语言描述图 元，开发者的编程工作量大，生成的代码复杂，不利于网络传输。采用a u t o c a d 等绘图工具所使用的矢量图形格式描述图元，由于采用的是标准a s c i i 文本文件， 不满足图彤文件的互操作要求。调度自动化系统的发展目前主要集中在标准化和开 2 华北电力大学硕士学位论文 放性方面，但是开放性和标准化不仅局限于信息模型、设备配置语言和组件接口规 范等方面的标准化上，图形信息的标准化也是调度自动化系统的发展目标。目前 i e c 6 1 9 7 0 推荐最合适的图形格式标准是可缩放矢量图形s v g l l 3 】。它是一种基于 x m l 可扩展的矢量图形描述语言，用s v g 描述的图形文件不仅可以表现丰富的图 形内容、控制文件大小，而且可以跨平台使用，同时便于网络传输。 1 2 2x m l 的研究现状 x m l 是万维网联盟w 3 c ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ) 制定的s g m l 的一个 子集，它描述了一类称为x m l 文档的数据对象，同时也部分地描述了处理这些数 据对象的计算机程序的行为。x m l 是公认拥有无穷生命力的下一代网络标记语言， 实际上它足一种定义语言，因而没有固定的可适用于所有领域中所有用户的标签和 元素，使用者可以根据需要定义标记来描述文件中的任何数据元素，从而突破h t m l 固定标记集合的约束 1 1 , 1 2 】，使文件的内容更丰富、更复杂，更容易组成一个完整的 信息体系。国外对x m l 的研究起步较早，基于x m l 的应用研究很多，推出了许多 相关的x m l 标准。其中，与矢量图形表示有关的有g m l 、v m l 、s v g 等几种格 式，比较突出的是w 3 c 推出的基于x m l 的可伸缩矢量图形s v g t l 4 , 15 】。 可缩放矢量图形s v g ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ) 是w 3 c 正式推荐的二维矢量 图形文件格式。s v g 是一种基于x m l 语法的用来描述二维图像的语言标准，直接 继承了x m l 的特性，简化了异质系统问的信息交流，方便数据库的存取。由于同 w e b 标准兼容的缘故，s v g 还能够在同一个w e b 页面里凭着继承x m l 的名字空间 等特性来完成一系列交互操作。此外，s v g 继承了x m l 的跨平台的传输特性，可 以用于网络传输i l 引。 x m l 在变电站自动化通信系统中也发挥着重要的作用，国际电工委员会制定了 一个新的主要应用于变电站通信领域的协议i e c 6 1 8 5 0 ，即变电站通信网络和系统协 议。在采用i e c 6 1 8 5 0 的变电站自动化系统中运用了先进的网络通信技术和语言： 变电站配置描述语言( s u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o nd e s c r i p t i o nl a n g u a g e ，s c l ) ，它是 一种基于x m l 的对变电站装置进行描述的语言，其中包括了变电站所使用的主设 备、相应的功能开关及其拓扑连接等变电站主要系统功能模型，目前该语言在图形 信息描述方面存在一些不足，它不能对变电站中的各设备图元的图形信息进行描 述，没有涉及图形文件的详细内容【7 】。国内外相关学者都在致力于对s c l 的扩展研 究，并提出了几种扩展方法【1 7 1 8 】，但是目前还没有有效的方法实现对s c l 进行图形 表示方面的扩展。i e c 6 18 5 0 标准从提出到现在，一直都在不断修订中，其中 i e c 6 1 8 5 0 6 变电站配置描述语言部分是近期标准修订中改动较大的部分【l9 1 。我们可 以将x m l 易于扩展的特性用于对s c l 进行图形表示方面的扩展，实现变电站接线 3 华北电力火学硕士学位论文 图和i e c 6 1 8 5 0 的信息模型结合，从而弥补s c l 在图形显示方面的不足。 1 2 3 实时信息传输技术的研究现状 目前基于h t t p 的实时传输技术主要有客户端定时器的同步方式、基于a j a x 的异步获取方式1 2 0 i 和服务器主动推送【2 1 】三种。其中客户端定时器的同步获取技术主 要利用客户端定时器的功能，每隔一段时问向服务器发出一个h t t p 请求，服务器 收到请求之后将传输过的数据和未传输过的数据都返回给客户端。在客户端等待服 务器返回信息的过程中，客户端浏览器不能进行其他操作，只能空等。在接收到服 务器返回的数据之后，客户端以整页刷新的方式更新页面信息。这种方法的优点是 兼容性好，适合于所有支持l a m e 和脚本的浏览器。目前，微软最新推出的m s nw e b m e s s e n g e r 就是基于客户端定时器的同步刷新技术。该方法的主要的不足是客户端 处于主动状态，一次请求浪费大量的网络带宽，数据请求方式和页面更新技术都不 能很好地满足实时信息监控系统的实时性要求，同时页面的整页刷新会出现白屏、 闪屏现象。 相对于客户端页面定时器的同步方式来说，基于a j a x 的异步获取技术是一种 新的设计模式。但a j a x 不是一个新技术，而是综合运用了j a v a s c r i p t 、x h t m l 和 c s s 、d o m 、x m l 和x s t l 、x m l h t t p r e q u e s t 等技术。a j a x 所使用的技术都是成 熟稳定的技术，都得到了主流服务器和浏览器的支持。它引入了异步调用技术，通 过x m l h t t p r e q u e s t 对象来发送异步请求，客户端使用j a v a s c r i p t 语言，通过d o m 获取请求参数的信息，实现动态的显示和交互，并使用x m l h t t p r e q u e s t 对象与服 务器进行异步通讯，服务器处理请求后，返回普通的文本或x m l ，然后浏览器使用 j a v a s c r i p t 处理文本或解析x m l ，并通过d o m 更新相关的u i 。该技术最初用于 g o o g l em a p s ，目前己成为w e b 应用程序开发的主流技术，实时w e bg i s 系统就使 用了该技术【2 2 , 2 3 j 。采用异步传输机制，“按需索取 数据，页面局部更新方式适合 于实时系统，能够提高实时系统的效率。但是a j a x 的仍然是基于h t t p 的请求 响应的工作模式，当多个客户轮询数据的时候，频繁的请求数据仍会产生大量的网 络通信量，同时也为服务器添加了更多负荷，客户端获取数据产生一定的延迟。 上述两种方法都是以传统模式的w e b 系统中客户端发出请求、服务器端响应的 方式工作，传统的电力w e b 监控系统中数据传输部分正是采用这种模式。随着人们 对w e b 应用需求的提高，这种请求响应的工作模式不能满足很多应用环境，比如： 监控系统、实时通信系统、即时报价系统等等1 2 引。这些系统中对系统响应时间要求 非常严格，因此需要服务器在第一时间将获得的数据发送到客户端。服务器推送技 术的出现可以解决这个问题。这种方式改变服务器的处理方式，在处理完一次请求 之后，会将h t t p 连接保持一段时间。在服务器端有新数据到达时，数据仍然可以 4 华北电力大学硕士学位论文 通过这个已经建立的连接发送到客户端。a l e xr u s s e l l 2 5 1 将这种基于h t t p 长连接、 无须浏览器安装插件的服务器推送技术为“c o m e t ”。服务器推送技术可以减小轮询 带来的大量的网络通信量，降低轮询产生的网络延迟。在电力系统图形实时监控系 统中，采用的是基于a j a x 的异步传输方式，目前在现有的文献中尚未发现将a j a x 技术和服务器推送相结合应用在电力监控系统中的文献研究。 1 3 论文的主要研究工作及组织结构 本课题采用理论框架和技术实现相结合的研究路线，针对电力图形监控系统 中：设备图形建模和实时信息传输技术两个方面存在的不足，设计了基于s c l s v g 的电力设备图形模型，并对构建基于a j a x 的服务器推送技术的电力实时信息传输模 型进行了探索和实践。论文的主要内容及章节安排如下： 第一章是绪论，分析了电力系统实时图形监控系统中面临的问题：电力设备图 形建模和实时信息传输技术两个方面存在的不足。介绍了基于x m l 的电力实时图 形监控系统的现状，阐述了基于s v g 和s c l 构建电力设备图形模型的可行性，分 析了国内外现有的实时信息传输技术的研究现状，最后说明了论文的目的和意义。 第二章是电力设备图形建模的关键技术分析，介绍了x m l 技术产生的背景以 及相关概念，重点介绍了s v g 文档的格式、特点及其在电力图形系统中的应用，然 后介绍了变电站配置描述语言s c l 的基本语法、s c l 模型等概念。 第三章是对电力设备图形建模的研究。介绍了电力系统图形建模的背景，分析 了基于i e c 6 1 8 5 0 的变电站设备图形需求，阐述并比较了s v g 和s c l 各自的扩展方 法，并选用合适的扩展方法作为二者相互嵌套的切入点，从而构建了基于s c l s v g 的电力设备图形模型。 第四章是对基于h t t p 的实时信息传输技术的研究。分析了开源服务器推送框 架一p u s h l e t ，研究了服务器推送在电力实时监控系统中的应用，设计了系统的总体 框架，并给出了服务器端和客户端的具体设计和实现。 第五章是结论与展望，对本论文的研究工作进行了总结，指出今后有待进一步 研究的内容，对s v g 在电力系统中的应用进行了展望。 1 4 小结 本章主要介绍了课题的研究背景和意义，分析了课题的关键技术在国内外的研 究现状，并对本课题研究内容的目的和意义进行了阐述，最后介绍了本篇论文的组 织结构。 5 华北电力大学硕士学位论文 第二章图形建模的关键技术 目前，国内很多实时监控系统图形模块的构建，由于使用了各种图形格式，图 形格式的差异使电力系统各种应用之间的数据难以共享和交换。为避免重复劳动和 解决不同厂商图形格式之间的不兼容问题，电力系统迫切需要推出一种图形标准 s v g 。s v g 是一种基于x m l 开放的矢量图形描述语言，能够满足图形文件互 操作要求。 变电站通信网络和系统协议i e c 6 1 8 5 0 的第6 部分规定了实现设备互操作的变 电站配置描述语言s c l ，协议规定变电站的信息模型必须采用s c l 进行描述和发布 2 6 1 。s c l 采用x m l 作为信息交换的格式，其主要的目的是为了满足数据信息在不 同厂家的工具之问进行交互，从而实现了设备的互操作。 2 1x m l 技术 可扩展标记语言( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ，x m l ) 在i n t e r n e t 中的地位已经 确立，x m l 的研究和应用正在兴起并在i n t e r n e t 时代背景下迅速发展。x m l 是由 w 3 c 组织制定的一个标准，它是s g m l ( s t a n d a r d g e n e r a l i z e d m a r k u p l a n g u a g e ，标准 通用置标语言) 的一个子集。x m l 将s g m l 的强大功能与h t m l 的易用性结合起来， 使得w e b 应用程序的开发更为高效，x m l 具有开放性，可扩展性，平台无关性， 自描述性的特点。x m l 在描述数据的同时也可以对数据的组织结构进行描述，以便 说明数据与数据之间的关系。x m l 采用了文本格式，所以它不存在跨平台时出现的 数据差异问题，因此x m l 成为一种良好的数据交换的载体。x m l 支持d o m 接口， d o m 是一种基于树形的解析技术，它在内存中建立起一棵完整的解析树，通过对 解析树的操作实现对整个x m l 文档的全面、动态的访问。d o m 的使用非常简单。 你可以随机地访问x m l 文档，由于整个树都构建在内存中，因此可以通过d o ma p i 修改这些节点，例如增加子节点或修改、删除一个节点。 x m l 文档是一种结构化的标记文档。创建x m l 文档之前，首先要确立其元素 ( 标记) 和结构，再根据结构的定义，写入实际的内容，形成一个x m l 文档。x m l 常用的两种结构定义方式：文档类型定义( d o c u m e n tt y p ed e f i n i t i o n ，d t d ) 和模式 定义( s c h e m a ) 。很多工业组织共同定义了他们自己的x m l 词汇，如果需要使用 x m l 词汇，首先就需要理解其构造规则。这些规则是产生符合语言构造标准的有效 的x m l 文档的保证，x m l 处理程序使用这些规则可以检查x m l 文档的一致性。 d t d 和x m ls c h e m a 描述的是文档的结构，可以指明一个元素可以出现的次数、 是否是可选的以及是否包含属性等。有效性解析器可以根据它们来检查一个x m l 6 华北电力大学硕士学位论文 文档是否有效。通过它们有效性验证的x m l 文档称为一个文档实例。x m l 模式与 d t d 有很多相似的地方，如二者都用来规范x m l 文档的结构。d t d 和x m l 模式 都是确定x m l 词汇规则的，虽然它们所起的作用相同，但它们之间还存在着一些 差异【z 7 1 。下面对它们进行比较： ( 1 ) d t d 是用一种与x m l 不同的语法编写的，而x m ls c h e m a 使用的是一种 类x m l 语言，它可以作为一般的x m l 文档进行处理，还能同它所描述 的x m l 文档以同样的方式存储，方便管理。正是由于这个优点，在以x m l 为数据交换的应用系统中也可以方便地进行模式交换。 ( 2 ) d t d 中的所有声明都是全局声明，而x m l 模式可以根据不同情况既有全 局声明也有局部声明。 ( 3 ) d t d 不能对给定的元素或属性的数据类型进行定义，而x m ls c h e m a 具 有一套完整的数据类型系统，它允许对数据类型如整型、时间型或字符串 等进行详细定义。因此d t d 因为其自身有限的数据类型不能完成对关系 数据类型的一一映射。而x m ls c h e m a 提供了丰富的内建数据类型，能满 足关系模式在数据描述上的需要。 ( 4 ) 由于s c h e m a 本身是一个x m l 文档，因此可以通过d o m 和s a x 等x m l a p i 解析x m ls c h e m a ，使x m l 文档和x m ls c h e m a 处理方法一致，简 化数据交换。 除此以外，x m ls c h e m a 可以通过名称空间使一个x m l 文档对应多个s c h e m a ， 同时x m l 模式支持命名空间，而d t d 却不支持命名空间。但是d t d 中可以定义 实体，而在x m l 模式中却不能。x m l 命名空间是w 3 c 推荐标准提供的一种统一 命名x m l 文档中的元素和属性的机制。使用命名空间可以明确标识和组合x m l 文 档中来自不同标记词汇表的元素和属性，避免了名称之间冲突而带来的问题【2 引。 2 2 可扩展矢量图形一一s v g s v g ( s c a l a b l ev e c t o rg r a p h i c s ) 是互联网联盟( w 3 c ) 在2 0 0 1 年9 月4 同正 式发布的一种基于x m l 的二维图形描述语言标准，主要面向网络应用，目的在于 满足w e b 应用同益增长的对动态、可缩放和平台无关地展现复杂内容并实现灵活交 互的要求1 2 圳。 s v g 是x m l 技术在复杂矢量图形方面的扩展应用，它仍然遵循x m l 语法规 则，使用文本格式来存储图形信息。对于矢量图形，s v g 中有专门的标记来描述不 同的图形元素，包括矩形 、圆 、椭圆 、直线 、折线 、多边形 。利用这些图元标签，可以描述出较为复杂的矢量图 7 华北电力大学硕士学位论文 形。对于文本，s v g 使用 标记来嵌入文本数据。此外，s v g 图形还支持很多 其它高级应用，如动画、滤镜等。s v g 通过使用脚本语言来完成比较复杂的应用， 脚本语言调用s v g 对象模块( s v gd o c u m e n to b j e c tm o d e l ) 来访问或控制所有的 元素、属性和属性值，从而响应特定的事件，提高s v g 的动态交互性能。s v g 具 有标准统一、图像质量高、交互性强、可升级、文件小、易于传输、灵活易用等优 点，并提供了矢量图形对象、组管理功能、丰富的事件响应函数及属性数据管理功 能，能够很好地满足其在电力系统图形中的应用。在电力系统图形建模中使用s v g 技术，能够解决传统电力图形系统的无统一标准、无法操作异构空间数据、开发调 试和维护困难、数据量大、交互性差等一系列问题，为电力图形信息系统开发提供 了一种新的思路。 2 2 1s v g 文件格式 由于s v g 基于x m l 标准，因此s v g 文件的语法和格式定义都遵循x m l 标准。 s v g 通过成对的标签元素创建和组织文件以及文件中的对象。下面使用一个s v g 描述电力设备的应用例子来进行说明： 1 2 4 6 7 8 9 p a t hd = ”m 0 ，2 0a 9 ，9 01 , 018 ，2 0 ”s t y l e = ”s t r o k e w i d t h ：1 ”胗 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 这段s v g 文件代码描述了一个发电机，在支持s v g 的浏览器中可以显示出发 电机图形。下面我们对上面的代码做一个说明： 第l 行：由于s v g 是x m l 的一个应用分支，因此，它必须符合x m l 的标准， 必须包含x m l 的声明 。”e n c o d i n g = ”u t f 8 ”表明了编码格式，如果想在s v g 文件中使用中文的话， 8 华北电力大学硕士学位论文 将e n c o d i n g = ”u t f 8 ”换成e n c o d i n g = ”i s o 8 8 5 9 1 ”。s t a n d a l o n e = ”n o ”意味着本s v g 文档包含一个对外部文件的引用，比如d t d 文件。 第2 行和第3 行：这两行引用了外部的s v gd t d 。该d t d 位于 h t t p ：w w w w 3 o r g t r 2 0 0 1 r e c s v g - 2 0 0 10 9 0 4 d t d s v g l0 d t d ，含有所允许的s v g 元素。s v g 必须遵循本身定义的一些的标准或规则，这些标准或规则保存在一个被 称为d t d ( d o c u m e n tt y p ed e c l a r a t i o n ) 的独立文件中，来验证s v g 文档结构的正 确性，d t d 精确描述s v g 中允许使用的语言和语法规则。 第4 行：s v g 文档以根元素 开始，包含开始标签 ；f h 结束标签 。 初始标记表明这是一个s v g 文档，就像网页中 和 标记内是h t m l 格式的文本一样。w i d t h 和h e i g h t 属性用来设置s v g 文档的宽和高，v e r s i o n 属性定 义了s v g 的版本，x m l n s 属性定义了s v g 的名称空问。s v g 文档的作用范围( 或 叫做s v g 的画布大小) 用属性来定义，如不定义的活，作用范围将是整个浏览器。 第6 行到第1 3 行：所有s v g 的内容，包括s v g 中定义的所有对象及其属性。 这里是定义了发电机的图形。由于发电机图形在一个图形文件中可能要出现多次， 因此我们用 元素定义图像模板，定义的时候只说明图像的形状大小等描述 设备的基础特性语句。在第1 2 行通过 元素以实例的方式进行引用，在引用的 时候还可以说明具体设备所应该具有的详细属性。 第1 4 行：由于s v g 是x m l 的一个应用，按照x m l 的语法规则所有标记必须 成对出现，因此用结束标记( s v g ) 来结束文档。 2 2 2s v g 的特点 l 、基于x m l 标准 x m l 是公认的拥有无穷生命力的下一代网络标记语言3 0 1 ，s v g 是基于x m l 设计的，在语法和结构上都严格遵循x m l 语言规范，同时它继承了x m l 所有优越 性，s v g 的实现可以不进行底层的语法分析，可以作为网络语言进行开发。s v g 可 以使用成熟的网络技术：如j a v a s c r i p t 、c s s 、d o m 、v b s c r i p t 等。 2 、矢量图形 矢量图形由线框和填充形成，由计算机根据矢量数据计算后绘制而成，与其它 格式的图像相比，s v g 具有以下主要优点【3 1 , 3 2 】：任意缩放：图形的显示尺寸可以 无级缩放而不影响图形的质量。文件尺寸小：文件的大小与图形的复杂程度相关， 而与图形的具体尺寸无关。保留文字状态：文字在s v g 图像中保留可编辑和可搜 寻的状态的限制。 3 、由文本构成图形 9 华北电力大学硕士学位论文 s v g 是一种纯文本格式的图形，矢量图像一般是用算法指令来描述的，仅仅用 记事本就可以生成图形。基于文本的格式使得s v g 图形可以是事件驱动的，软件可 以直接从提供的数据中创建图形，能够跟踪快速变化的信息进行二次修改与更新。 作为基于文本的图形格式，s v g 图形中的文字还可以直接被网络搜索引擎搜寻，从 而可以实现对w e b 图形的检索。 4 、支持交互功能 s v g 内置了对于j a v a s c r i p t 的支持，s v g 图像可以方便地由程序语言来动态生 成。比如，它可以与p h p 、j s p 等技术结合，使s v g 可以根据实时数据库中的实时 值动态改变。d o m 是一种允许程序或脚本动态地访问更新文档内容的，独立于平 台和语言的规范化接口。s v g 完全支持d o m t 3 3 1 ，它定义了丰富的d o m 接口，可 以通过d o m 来访问内部元素。利用j a v a s c r i p t 脚本语言，通过d o m 接口下的方法 创建或修改s v g 的所有的元素、属性和属性值。 5 、减少网络传输时间、降低存储空间 s v g 支持g z i p 或h t t p i 1 等类似的方法进行压缩，由于它不需要保存大量 的点阵信息，因此经过压缩后的矢量图像，其文件大小将比其他格式的图像小很多， 不仅节省了网络传输时间，而且降低了存储空间。 总之，相对于其它图形来说，s v g 正是由于具有以上无可比拟的优点，特别适 合于在网络信息传播方面的应用。 2 2 3s v g 在电力图形系统中的应用 近几年来电力系统迅速发展，需要进行网络信息发布的应用越来越多，因此电 力系统图形信息发布面临着两个问题：第一，如何实现电力系统内部异构数据的获 取和转化：第二，如何表现数据的动态效果，使客户能够快速、准确、直观的获取 数据信息。将s v g 应用到电力系统图形发布中可以解决上述两个问题。s v g 是基 于文本格式的矢量图形描述格式，相比于点位图，就有可无级缩放、文件小、图形 表现力强、便于进行二次修改、适于进行网络传输等优点。电力系统将s v g 作为图 形交换的基本格式主要是因为s v g 基于x m l ，继承了它所有的的优点：数据易于 管理、可扩展性、数据信息能够动态显示和图形文件小 2 3 变电站配置描述语言s c l 变电站描述配置语言s c l ( s u b s t a t i o nc o n f i g u r a t i o nl a n g u a g e ) 是根据变电站配 置的特殊要求，利用x m l 的可扩展性定义的一种变电站配置专用的语言，因此s c l 文件格式上遵守x m l 的要求。s c l 语言用于描述智能电子设备的配置和通信系统， 1 0 华北电力大学硕十学位论文 它允许规范地描述变电站自动化系统和变电站( 开关设备) 的关系。在应用层上， 也可描述丌关间隔拓扑本身以及开关间隔结构与配置在智能电子设备上的变电站 自动化功能( 逻辑节点) 的关系1 。利用s c l 能够方便地识别、收集不同厂家设备 的配置信息，同时可以对设备进行配置，更方便地进行系统维护升级、智能电子设 备的控制。利用s c l 进行标准的i e d 设备数据传输文件的配置，可以避免协议转换 的开销，大大减少数据集成和维护的成本。 2 3 1s o l 文件类型 s c l 是用来描述与通信相关的i e d 结构和参数、通信系统结构、开关间隔功能 及它们之川关系的。s c l 语言的主要作用就是使得通信系统配置数据可在不同制造 商提供的智能电子设备和系统配置工具之间相互交换。根据s c l 数据交换方式和交