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基于图形学技术的电网图形系统分析与设计

陆建飞  
【摘要】:电网由电力设备元件连接组成。电力设备元件最直观的表示法是用其相应的图形符号表示。电网虽然结构复杂,但其基本组成元件类型非常有限,因此组成网络图的图形符号也很有限。电网主接线图是用图形符号来描述电能的产生、输送、变压、配电关系以及拓扑结构关系。电网主接线图已经广泛用于电力系统的管理、分析和计算之中,成为电力系统运行管理中的重要辅助工具。 随着电网规模不断扩大,电网设备的数量和种类日益增多,大量的电网设备急需得到快速准确的更新,旧的电网图形绘制方式已难以适应现代化电网的发展需要。计算机图形学技术、面向对象技术以及关系数据库技术在电力系统的应用,给提高电网绘制效率创造了极好的条件。 针对电网图形系统已成为电力系统自动化不可分割的一部分,本文构建了一个交互式电网图形系统,详尽阐述了系统的设计目标、总体结构和功能划分,并对软件开发中的关键问题提出了简便可行的解决方案。文章首先详细研究了计算机图形学的内容,提出了如何利用计算机来产生图形和显示图形,对要产生图形的物体进行描述,对图形数据进行管理和操作。在此基础上,本文详细介绍了一体化系统中的核心功能模块—图形建模,对电网图形系统进行了详细的分析与设计,介绍了面向对象技术,利用面向对象的技术对电力设备元件进行了描述,构建了电力图元类库,并在对电网图形数据的分析基础上,把电力设备元件的物理几何属性和自定义属性数据保存在关系数据库中,构建了由数据库到图形的各种规则,实现图库一体化。 最后在计算机图形学理论方法的指导下,分析了各类电力元件图形的构成,研究了电力元件图形的实现算法;结合面向对象的思想,分析了电网图形系统具有的功能,建立了电力元件的对象模型,设计和实现了系统图元类;利用关系数据库技术,研究了系统所需的数据参数及其存储结构,设计和实现了一套功能完善、界面友好的电网图形系统。系统采用图库一体化的设计思想,在绘图的同时可自动完成部分数据的录入,并自动建立电网的拓扑结构,进一步减少了用户的工作量。由于电力系统的整定计算是保障现代大型电网安全运行的基础性工作,是继电保护装置及时切除故障、避免恶性事故发生的保证。因此该系统还为下一步的故障计算、整定计算以及仿真提供了数据接口,实现故障分析、继电保护运行、计算和管理等各项任务的自动化。


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