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1、第31卷第15期Vol.31No.152007年8月10日Aug.10,200799基于模式的电力系统通用可扩展故障分析软件系统桂勋,刘志刚,钱清泉(西南交通大学电气自动化研究所,四川省成都市610031)摘要:针对现有故障分析软件的缺点和不足,提出了基于模式的电力系统通用故障分析软件设计思想,采用C++模板库(STLPort,Boost)技术和模式设计思想实现了录波显示控制引擎和可扩展的电力故障集成分析环境,阐述了录波显示控制引擎和可扩展的电力故障集成分析环境的体系结构,以及设计过程中使用的关键设计模式。关键词:故障分析软件;故障录波;设计模式;体系结构;STL
2、Port;Boost中图分类号:TM711;TM7640引言问题,现已成为面向对象设计方法学的重要分支。本文针对电力系统故障录波分析软件的特点,成功在电力系统运行过程中,使用录波器装置可以运用了各种设计模式,为以后此类软件的研发总结正确地记录电网事故、电网异常和继电保护的动作并分析了需要使用的设计模式,从而大幅度降低了行为所产生的数据,对这些录波数据进行分析是保系统的设计成本和维护升级成本。[122]障电力系统安全运行的重要手段。故障分析软[3210]件系统实现方式有多种。有一部分系统实现了2基于模式的录波显示控制引擎设计公式编辑器,但是相当简陋,而且只提供有限的
3、数学由图1可见,引擎由后台共享录波数据、基于属函数和电力系统分析算法,没有一款分析软件能提性控制的波形显示、动态跟随显示3个模块组成。供分析算法和分析界面的扩展功能,这就限制了用这3个模块分别代表了系统的3个不同层次:数据户把某些新的分析算法应用于现场故障分析中,无解析层、数据显示控制层、用户控制层。法满足故障分析用户对自身分析需求的功能定制,并且厂家即使要升级算法也必须在修改源代码的基础上向用户完全重新发布软件,增加了软件的维护和升级成本,给用户使用带来了不便。针对目前国内电力专业软件在波形显示和控制上的缺点,本文结合面向对象的设计方法和设计模[11]式的思想,
4、采用先进的C++模板库:STLPort,[12]Boost,构建了一个先进的录波显示控制引擎。以此引擎为输出,实现了一个可扩展的电力故障集成分析环境,在该环境内不仅集成了大量的通用电力分析算法,而且还支持语法的高亮度彩色显示、调试输出、代码伸缩、撤销等高级集成开发环境(IDE)才具备的功能。1基于模式的电力故障分析软件设计思想Gamma于1995年总结并提出了软件设计模式方法学[9]。此方法学解决了软件设计方法中的重用图1引擎结构Fig.1Enginestructure[9]收稿日期:2006211210;修回日期:2007203226。1)数据解析层:通过生成器
5、(Builder)模式屏霍英东高等院校青年教师基金资助项目(101060);四川省杰蔽不同格式录波文件的解析过程,并且将录波数据出青年基金资助项目(07JQ0075)。组织在系统后台,数据解析层通过代理(Proxy)模1002007,31(15)[9]式对外提供通道数据对象的代理对象。2)数据显示控制层:此层可通过代理对象获取通道数据对象,结合通道属性对象即可绘制出当前需要显示的波形。结合通道属性对象,使用命令[9][9](Command)模式和备忘录(Memento)模式实现了波形显示的撤销功能。3)用户控制层:用户控制图形的过程中,可通过坐标变换快速地定位、获
6、取通道数据对象并进行计算,为了使不同对象的控制接口得到统一,在设计上[9]引入责任链(chainofresponsibility)模式,实现了高度统一的控制接口。在引擎设计采用的诸多设计模式中,最为关键的是数据解析层中代理模式和数据显示控制层中的命令模式。这2种模式的成功运用,实现了目前录波分析软件中普遍没有实现的图形撤销功能。3显示控制引擎设计中关键设计模式实现3.1代理模式的实现在基于录波的各种图形分析软件中,各个厂家图2通道数据代理对象实现原理Fig.2Principleofchanneldataproxy为了简化程序设计,普遍采用了把通道对应的录波数据直接
7、保存到通道图形对象中的方式,而这种包功能,必须让系统记住图形变化的前一状态,此算法含大量绘制数据的通道图形对象给图形记忆算法的实现难度较大,需要在内存消耗和算法复杂度之间实现设置了一个不可逾越的难题:内存使用量。对找到一个平衡点。为实现此算法,在引擎设计中引于一个可能包含几万个甚至几十万个采样点数据的入了命令模式,此设计模式可大幅度简化撤销重做通道图形对象来说,假如要连续记录其100次图形功能的设计难度。其设计模式原理如图3所示。状态,其内存使用量可能是数百MB。为了把算法的内存消耗量降到最小,在设计上必须将通道图形对象和录波数据进行分离,把它们之间的关系由原来的
8、包含关系转
