107、WEB调度自动化系统关键问题研究

1、.：.；WEB调度自动化系统关键问题研讨卞瑞祥1，曾坚永2，王炎初1，徐展强2，唐晓莉1，谢善益21南京南瑞继保电气，江苏省南京市 2111022广东电网公司电力调度通讯中心，广东省广州市 510600摘要：本文引见了WEB电网调度自动化系统的设计和实现，对实际中存在的关键问题进展了深化研讨。本文描画了WEB子系统的架构设计，对主要技术SVG和AJAX的合理运用进展了分析，分析了WEB子系统在画面导出和数据刷新时遇到的性能瓶颈问题，并对WEB画面的用户交互性和动画效果这两个实际性问题进展了研讨。关键词：WEB调度自动化系统； SVG优化； AJAX引言网络数字化为电网调度自动化系统提供了方便快

2、捷的手段，同时也是当前电网调度自动化的开展方向。为了确保电网运转的平安和稳定，电力部门需求及时了解电网的运转情况，掌握当前电力负荷分布，发现潜在的平安隐患，加快缺点信息的获取和分析。目前，电力调度部门需求一种经过办公网络就能直接监测电网运转情况的系统，但同时该系统必需不能影响到电力系统的平安性。以WEB阅读方式获取电网运转数据，经过阅读器直接呈现厂站等画面的运转情况，这样的方案比较好的满足了快捷性和平安性两大要求1。由此，一种将传统任务站环境下运转的调度自动化系统移植到WEB环境的方案应运而生。在结合广东备调WEB子系统的设计开发根底上，本文概述了一个WEB电网调度自动化系统的设计方案，引见了

3、实现时采用的主要技术，重点论述了实际过程中遇到的有关SVG性能的优化、用户交互的处置和动画效果的实现等关键问题，并给出理处理方案。调度系统WEB化的必要性能量管理系统EMS在电网调度自动化方面发扬了重要作用。调度员登录实时控制区即平安区的任务站就能全面了解电网的运转情况。为确保平安性，区与办公网所处的消费管理区即平安区之间设置了隔离安装。这样做一方面保证了区不会蒙受外部环境的非法侵入，另一方面也极大的限制了办公网用户及时掌握电网运转信息。另外，即使普通用户可以访问区，由于EMS系统功能过于复杂，操作时难免存在误操作，影响电网的正常运转。除此之外，虽然EMS系统可以在多种操作系统平台上运转，但是

4、为办公网内多台机器部署EMS系统的任务量比较大，实际中不可行。由于EMS系统存在上述固有问题，因此本文提出了一种基于B/S架构的设计方案，借助目前比较成熟的可缩放矢量图形2Scalable Vector Graphics，SVG和AJAX3Asynchronous JavaScript and XML技术，实现了一个画面呈现与EMS系统坚持一致、经过阅读器即可访问、无需开放额外网络端口的WEB子系统，从而将EMS系统中的画面阅读、离线潮流计算等功能移植到WEB环境。WEB调度子系统是对原有EMS系统的一个有力补充，并非完全替代原有系统。针对当前电力系统办公环境的多元化，实现电网调度自动化系统的

5、WEB化是必要的。系统设计WEB电网调度自动化系统采用B/S架构，防止在客户端安装额外的软件。用户经过阅读器即可访问厂站图、曲线图和潮流图等画面。阅读器中所呈现的画面效果与EMS系统中坚持一致。系统的根本架构设计如图1。图 SEQ 图 * ARABIC 1 WEB子系统架构系统由两部分组成：WEB客户端和WEB效力端。客户端只能经过效力器提供的WEB页面和效力端口访问WEB效力，其他有能够要挟到系统平安的网络端口一概不向外开放，杜绝了系统平安隐患，但这也使传统的Java Applet4和Active X5方式不能顺应这种运用前提。WEB客户端采用SVG/AJAX方式，SVG担任画面渲染，AJA

6、X担任数据更新、画面刷新和交互事件处置。借助AJAX技术，客户端发送HTTP恳求即可访问WEB效力器所提供的效力。根据效力器反响的XML格式数据，客户端就能实现数据更新和SVG画面的渲染。WEB效力器采用多进程方式为客户端提供一对一的效力，这样实现的优点是：某一效力进程出现异常不会影响其他用户的正常访问。图1中虚线框表示效力进程管理器，它担任效力进程的启动和终止。效力进程正常启动后加载画面，在客户端的驱动下定时刷新画面，并将画面上产生更新的设备或前景形状反响给客户端。主要技术本文的设计方案采用了SVG+AJAX技术，充分发扬了阅读器的优势，在保证系统平安的前提下，为运用者提供与EMS一致的用户

7、体验。SVG可缩放矢量图形Scalable Vector Graphics， SVG是基于可扩展标志言语Extensible Markup Language, XML，用于描画二维矢量图形的一种图形格式。SVG是由W3C制定的开放规范。在过去几年里，曾经有很多研讨者努力于将SVG用于EMS/SCADA系统间的系统图和一次接线图的图形交互，以及EMS/SCADA系统与GIS系统等其它运用系统的图形交互。WEB子系统在设计之初参考了CIM-SVG图形交换格式6，分析了该格式与现有图形监控系统的不完全匹配性，结合工程的实践需求，对生成SVG画面的方案进展了重新设计。新方案着重思索了以下几个要素：WE

8、B子系统需求一个可以呈现厂站运转情况的画面，而不是图形和数据的交换中介。换句话说，效力程序所导出的SVG画面仅用于WEB画面的实时显示和交互，而非用于与其它系统的数据交换。因此，相对冗余的电力系统方面的信息并没有导出到SVG中。CIM-SVG格式定义中大量运用了元素。这样做的优点是使SVG文档更具构造性，而缺陷就是SVG画面在渲染时的性能会打折扣。从技术层面分析，元素在阅读器上渲染时是需求对定义的原始图元进展深拷贝的。关注SVG优化的研讨者也建议尽量少用元素7。虽然CIM-SVG交换格式定义了一套电力系统中的相关图元，但是现有EMS系统中有很多图元却不是电力系统所特有的比如二维表、Tab页、柱

9、状图等，并且CIM-SVG中也没有定义。因此完全采用CIM-SVG格式进展实现是不完备的。鉴于以上要素，结合现有EMS系统在图形表示上的特点，本文给出以下几点在设计实现中遵照的方向：画面中恣意一个图元，大到复杂控件、变压器图元和开关图元，小到线段、矩形和圆，都有呈现本人的接口实现。每一个图元都拥有独一标识ID。图元的位置、旋转和缩放参数以包含该图元的父图元所建立的坐标系为参照。图元在导出成SVG节点时只导出当前的显示款式，而不需求导出一切形状下的款式。例如：开关有分合形状，假设当前开关为分形状，那么只导出分形状下的款式。对于电力设备图元，需求可以提供本身实时运转参数用于实现用户交互和离线潮流计

10、算等功能。导出图元要思索阅读器渲染的效率，尽量简化导出方案，在保证显示效果可以接受的情况下减少复杂效果如渐变、裁减等的运用。AJAXAJAX曾经成为WEB富客户端运用的首选技术其它技术如Java Applet、ActiveX等。传统WEB运用在发生数据更新时页面需求完全重刷，而AJAX的出现从根本上改动了WEB运用方式。AJAX只向WEB效力器发送并获取必需的数据。它运用SOAP或其它基于XML的效力接口，并在客户端采用JavaScript处置效力器的反响。由于效力器和阅读器之间交换的数据大量减少大约只需原来的5%，从而WEB端的反响时间大大缩短，并且很多处置任务都可以在阅读器中完成。经过AJ

11、AX技术，用户在查看画面时无需强迫画面全部重刷。阅读器中的JS脚本会定期向WEB效力器发送HTTP恳求，获取画面上的更新数据，并在客户端做增量更新，这样得到的用户体验与现有的EMS系统根本坚持一致。采用AJAX技术对于传统的Java Applet和ActiveX方式有如下一些优点：无需建立额外的Socket衔接。HTTP恳求经过WEB效力端口如80或8080即可获得更新数据，效力器无需开放其它端口，在一定程度上保证了效力器的平安性。客户端也不需求做额外的端口设置。HTTP恳求是异步的，数据刷新在后台运转，减少了对用户操作的干扰。用户可以在客户端修正刷新周期，从而调整阅读器的资源占用率。Java

12、Script在处置SVG的加载、更新和用户交互方面拥有与生俱来的优势。SVG技术本身基于XML规范，因此在更新画面时比较方便快捷，防止了节点和属性的映射、转换等操作。关键问题及处理方案WEB子系统在实现过程中碰到了许多问题，其中有三个属于比较关键的问题。本文就这三个关键问题在工程中的出现进展了深化的分析和研讨，并给出了相对简约的处理方案。SVG性能虽然SVG技术在图形的显示效果，尤其是图形在经过放大之后的效果要明显优于传统的图像技术，但是目前它在运用中普遍存在性能上的问题。呵斥该问题的缘由主要有三个方面：1、XML解析和SVG渲染的速度；2、画面规模；3、数据刷新和画面渲染频率。采用SVG技术

13、展现的画面在阅读器上呈现要经过XML解析和SVG渲染两个过程。由于解析XML需求依赖阅读器的JavaScript实现。JavaScript实现效率越高、运转速度越快，XML解析速度也就越快。目前几大阅读器阵营正日趋注重对JavaScript的支持，并大幅度革新脚本引擎的实现，所以尽量运用最新版本的阅读器如IE8、Firefox3等可以获得比较大的性能提升。IE本身不支持SVG的渲染，在IE环境下渲染SVG需求Adobe公司的SVG Viewer组件8。在工程的实际过程中我们发现Adobe SVG Viewer在渲染中小规模SVG文件大小600KB左右的SVG画面时比较顺畅。假设画面的SVG文件

14、进一步增大，那么在阅读器中的渲染和以后的用户交互将变得异常困难。虽然在实现过程中我们竭力防止生成过大的SVG文件，也想尽方法减少SVG文件中DOM节点的数量，但是画面规模却是一个无法躲避的妨碍。在电网调度自动化系统中，各种规模的画面都存在，小到一张普通的画面索引图，大到系统潮流图。SVG技术在呈现中小规模的画面时绰绰有余，但在渲染大规模的画面如潮流图等时往往显得力不从心。一张500KV的厂站图中包含数值量约为150个，刀闸约为200个。但是，一张系统潮流图上包含的数值量却有约1500个，联络线约700个。如此大规模的画面渲染和更新会直接导致阅读器的僵死，用户根本无法操作。如何在性能和效果之间获

15、得一个平衡点成为实现该WEB子系统所面临的重要问题。本系统设计了两套SVG更新方案：整体更新和部分更新。中小规模的画面采用整体更新，而大规模的画面那么采用整体+部分更新。整体更新不对图元做取舍，一切图元在翻开画面时做全面刷新和渲染，后续过程只做增量刷新和渲染；部分更新会选取画面中跨度范围小、数量众多并且更新频繁的图元比如数值前景作为目的，并仅在用户察看区域内做刷新和渲染。潮流图上数值前景和形状前景数量众多，更新频繁；联络线跨度范围较大，更新不频繁，数量可以接受。因此，WEB子系统采用了部分渲染数值前景和形状前景的战略。经过这样处置，潮流图的渲染性能和用户操作性已根本可以接受。电网数据是实时更新

16、的。假设要在WEB上看到最新数据，周期性刷新数据是必要的。但是，假设刷新周期过长，更新就不会很及时；假设刷新周期过短，阅读器的CPU占用率又会很高，效力器的压力也会很大。WEB子系统在客户端提供了可调理的刷新周期，满足用户的不同需求。默许情况下，刷新周期在性能和效果上做了折衷。用户交互SVG规范支持用户交互特性。原有EMS系统在用户交互方面主要表现为鼠标的左击和右击。为了与现有系统坚持操作上的一致性，WEB端对鼠标事件进展分别处置。左击主要触发复杂控件的形状变化，如二维表树形构造的展开与恢复，光敏点的切换画面，Tab页的切换等；右击那么需求根据点击的对象动态生成操作菜单项，并且菜单项都对应各自

17、的事件处置函数。经过对原有EMS系统的分析研讨，从中提取生成操作菜单的逻辑，并根据动态获取的设备对象参数，在WEB子系统的画面上呈现经过过滤后得到的操作菜单。SVG渲染控件ASV具有特殊的右键菜单配置方式9，配置菜单经过一个XML文件实现。该文件根本格式如下：The Header菜单工程名经过将默许的右键菜单配置文件动态交换成根据设备对象的运转时参数过滤得到XML文件，即可动态生成对应的操作菜单。用户在点击菜单项后，将会触发func事件处置函数，根据输入参数param_list执行已定义的处置逻辑，从而实现用户交互。动画效果EMS系统提供动画效果，如流动效果和闪烁效果。在WEB子系统中，假设要

18、实现类似功能需求处理两个问题：什么时候渲染动画和如何渲染动画的当前帧。第一个问题容易处理，但第二个问题却不容易处理。根据之前的设计方案，WEB画面只担任渲染图元的当前形状，下一个形状的图元款式是未知的。除此之外，设备图元的动画效果跟设备的形状和配置的颜色决策参数相关。如此多的与动画效果有关的参数假设都交由客户端处置，那势必呵斥客户端恳求过多、SVG增大和脚本实现过于复杂等问题。WEB子系统在实现动画效果时采用动画与数据刷新相结合的方式，将具有动画效果的设备图元归为形状发生变化的特殊图元。增量更新数据中既包含实践形状发生变化的图元，也包含这些特殊图元。每一次数据刷新周期内，在画面上设备的运转时参

19、数更新完成之后，调整具有动画效果的设备的形状，使其进入新的动画周期。经过上述的一致处置之后，在以增量方式渲染画面更新节点时，画面上设备图元的动画效果在延续的更新周期间得以呈现。系统运转展现目前，本文所引见的WEB调度自动化系统曾经完成编码实现，并在广东备调工程中投入运转。图2和图3分别为系统运转截图。图 SEQ 图 * ARABIC 2厂站图图 SEQ 图 * ARABIC 3潮流图总结本文引见了一个利用SVG/AJAX技术实现的WEB电网调度自动化系统，提出了系统的整体架构，分析了主要技术的优点和如何合理运用这些技术，着重描画了在实践开发过程中遇到的三个关键性问题，并为这三个问题给出了相对简便的处