发电厂电气部分培训仿真系统数据库的设计及其特点 0 前言

电厂电气部分培训仿真系统是用于培训电厂电气值班员的一套大型软、硬件系统。通过该系统，学员可在计算机上模拟各类控制屏，在上面进行各种正常操作训练和事故演习。它对提高运行人员的实际操作技能、积累运行经验、处理突发事故和提高运行分析能力等起着非常重要的作用。

电气部分培训仿真数据库以数学模型来模拟电厂部分物理特性，有大量数据需处理，且在培训过程中，还会产生许多新数据需要管理。巨大的数据量和繁杂的数据维护工作要求采用数据库技术来保证数据的安全性和一致性，同时数据库技术的应用还尽可能地提高了数据的共享性，减小数据冗余，优化软件结构，并给用户提供一个简捷、可靠的界面来进行数据维护，大大减少了数据管理的工作量。甘肃西固热电厂电气部分培训仿真系统数据库，采用Visual Foxpro 3．0数据库管理系统来开发，且为支持培训仿真系统，对数据库的设计和管理提出了新要求。本文在借鉴以往电网培训仿真系统数据库［3～5］设计经验的基础上，提出图形－数据一体化和数据预处理设计思想，并在该厂培训仿真系统数据库中得到实现。

1 数据库功能及设计要求

1．1 功能

数据库管理系统和基于其上的数据库是整套培训仿真系统的核心部分。它将图形操作、仿真计算、数据维护及数据预处理等模块有机地联系在一起，形成一个完整的系统。各部分关系如下：（1）数据库管理员（DBA）维护。即具有一般数据库的维护功能，如数据库查询、增删、修改和报表输出等。DBA通过维护界面可直接操作静态数据库，进行维护管理。（2）仿真计算。在培训仿真过程中，需进行大量的开关操作、增减发电机出力、改变负荷、调整变压器分接头、保护设置及保护投退等操作，操作后的系统变化必须经过各种仿真程序计算。培训仿真系统数据库必须为仿真计算程序动态地提供大量数据，进行实时计算，并把计算结果写回数据库，供图形显示及其它计算调用。（3）图形操作。在开发过程中，图形编辑、修改的结果将作为图形信息全部保存在静态数据库中。培训过程中，学员在计算机模拟控制屏上进行各种操作，操作信息与数据库间也存在着大量数据交换。（4）数据预处理。在系统开发阶段，对录入数据库的原始数据进行程序处理，如进行图形－数据联接、生成网络统一节点号等工作，以建立适于图形操作和仿真计算所要求的数据结构。

1．2 数据库设计原则和要求

培训仿真系统数据库的设计除应满足数据库设计的一般原则和要求外，还应满足培训仿真系统实时运行提出的特殊要求。

1．2．1 实时性与快速性

培训仿真系统要求实时地反映培训过程中的各种运行状况，针对电厂各种运行方式和事故状态，要求数据库合理组织数据，为各种运行状态提供实时快速的数据交换。因此，数据库与其应用程序间大量的数据交换应尽可能地少占用系统响应时间，以提高整个系统的响应速度，达到仿真系统的实时性与快速性要求。

1．2．2 图形和数据的联系

培训过程中，学员的一切操作都在计算机模拟图形上进行，图形操作信息应与数据更新保持一致，在图形和数据间存在着复杂的映射关系，故数据库的设计

要求准确、完整地反映这些映射关系。依据这些关系建立起图形和数据间的联系，保证图形和数据成为一个整体。

1．2．3 多接口

由图1可见，数据库除了数据维护接口外，还与数据预处理、仿真计算及图形操作等存在着数据联系，同时仿真计算中存在多种接口，潮流计算、拓扑计算、频率计算、保护设置、保护投退及自动装置动作信息等，数据流较复杂，因此对数据库的灵活性、一致性和安全性提出了较高要求。

2 数据库结构与实现

2．1 数据库结构

电厂培训仿真系统数据库结构示于图2。数据库包括：图形库、设备库、厂站信息库及教案库4部分。图形库存储培训仿真系统中所用的各种图形（电气主控室控制屏模拟图、一次主接线图、二次回路展开图）；设备库存储了发电机、变压器、断路器、母线、刀闸和电抗器等设备的电气参数和运行数据及保护配置、动作状态等信息；厂站信息库存储了本厂的统计数据及出线对端厂站的相关数据；教案库存储了本厂的各种运行方式及事故模拟状态，用户教案库供学员和教员存储培训教案。

2．2 动态数据库的实现

借鉴浙江电网DTS［4］和甘肃电网DTS［5］中的数据库设计的成功经验，在仿真系统中建立了动态数据库。动态数据库是指在仿真系统运行时，将数据库读入计算机内存，应用程序直接与内存中的数据库交换数据，大大加快了数据存取速度；相对地，在计算机外存中的数据库为静态数据库。

动态数据库建立的具体方法是编制C程序，设置结构数组，存储从数据库读来的数据。如对母线运行参数动态库的形成：

定义结构：

typedef struct

｛char device－no［namelengeh］；short screen－no；short st－no；float vn；

float vmax；float vmin；float va；float va－angle；float vb；folat vb－angle；

float vc；float vc－angle；float p；float q；float hz；float xyi；｝bus；

定义结构数组指针：bus *Bus－Table；

调用函数读入数据记录，返回数据表首地址：Bus－Table＝Get－Bus（）。 实际应用中，因Foxpro数据库管理系统没有提供C语言嵌入Foxpro语言编程的功能，程序不能直接读写数据库。可采用2种方法解决：（1）分析数据库DBF文件结构，编制C语言的读写接口程序；（2）采用文件格式转换方法，建立一种C语言和Foxpro语言均可操作的文件格式，作为两者数据交换的桥梁。在进行初步比较后，采用了后一种方法。动态数据库和静态数据库的应用，收到了良好效果。静态数据库录入数据方便，编辑灵活、可靠，便于开发、维护；动态数据库完成实时交换，提高培训速度，有利于仿真系统实时运行。

2．3 图形－数据一体化

图形在仿真系统运行时，表现为像素点组成的位图。图形信息以各图形元件的图元代码、显示坐标、色彩方向代码等数据形成文本数据格式，通过专用的绘图程序，调用这些图形参数，画出图形，形成仿真所用的位图。

在培训仿真系统中，图形和数据是系统所用的两大信息资源。图形信息形成文本数据格式后，存入数据库，使之与数据进行统一管理。以往数据库的设计［3～5］，大都只存储计算数据，存储信息往往局限于数值的概念。对于图形只将其作为类似位图文件，形成图形文件，以文件系统来管理。这样的设计，在应用中遇到了图形和数据不统一，两者联接困难等问题，影响了图形的一致性，并对软件结构带来不良影响。为此，提出图形－数据一体化方案，从设计思想上将图形也作为“数据”引入数据库，建立了图形库，与数据统一管理，并在数据库内处理图形和数据的联系。

图形和数据间的对应关系较复杂，如何在其间准确、完整地建立联系，保证一致性是仿真系统的重点和难点。图形库的建立，有效地解决了这一问题。具体实现方法有2种：（1）关系运算。在图形库和设备库中，设立主关键字，通过关系数据库的关系运算，直接建立图形库与数据库的联系。（2）数据库编程。用Foxpro语言编制联接程序，直接操纵图形库和数据库的数据记录，按照其对应关系建立二者间的联接。

考虑到本文图形和数据对应关系的复杂性（部分设备图形和数据间是1∶1的对应关系，一部分设备则是N∶1的关系）及关系运算中会产生临时视图等不利因素，因此采用后一种方案

程序处理加入了数据校核模块。图形库和设备库在联接时，对设备库缺少的设备记录将自动创建，并填入缺省数据。对非法设备记录（多余记录、与图形不匹配的记录）将自动删除，确保图形和数据间的对应关系。

2．4 数据预处理

指在软件开发阶段，对原始录入数据进行处理，建立适用于仿真系统的数据结构。以往的仿真系统数据库只作为数据维护管理工具，数据处理由仿真程序进行，加重了仿真程序负担，延长了系统响应时间。图形库的引入使仿真系统所用到的数据，在数据库内形成一个统一整体。可应用数据库完善的维护功能，预先对数据进行整理，系统运行时，便可向应用程序提供最佳的数据结构，有效地加快了系统响应速度。本文数据预处理模块包括：图形－数据联接、生成网络节点编号、整理运行参数库和设备电气参数库、生成电厂统计信息、联接系统数据等。 3 结论

该系统数据库的设计借鉴了其它电气仿真系统数据库的成功经验，并应用了图形－数据一体化和数据预处理的设计思想。该系统数据库在西固热电厂电气部分培训仿真系统中得到了实际应用，取得了良好效果，尤其是图形－数据一体化和数据预处理的应用，使培训仿真系统数据库的设计得到进一步完善，并表现出许多优点：（1）软件结构更加合理。摒弃了文件系统管理图形的模式，各类数据完全由数据库管理。（2）数据维护更方便。用户不必再操作文件系统来管理数据，直接在数据库界面上便可管理所有数据，操作简捷、可靠而不易出错。（3）便于数据处理。应用数据库高效的查询和编辑功能，使数据库处理数据更简便、迅速。（4）数据一致性和安全性。数据录入工作量巨大，错误难免。预处理程序中加入了大量的自动校核模块，可有效地校正数据录入的大部分严重错误，且在今后的维护过程中，自动修复绝大多数数据联系混乱等错误。（5）进一步提高系统实时性。动态数据库加快了数据存取，预处理程序减轻了应用程序的负担，使系统响应速度进一步提高。（6）便于软件扩充移植。对于厂内扩建改造或移植到其它厂站，只需修改图形库和设备库、执行数据预处理程序，便完成了软件

更新。同时，数据库的设计完全满足在线应用要求，接入SCADA系统接口，便可实现在线应用。

第二篇：电气培训总结

11号上午到达了培训的目的地——北京，因为时间比较紧凑，所以下午就开始了培训。虽然都有点累，但对新知识、新事物的好奇和渴求的心理，让我提起了精神。第一节理所当然是理论课，是轧制原理及铝加工工艺的学习。首先是铝板带箔材的分类和各类合金的成分以及特点。培训的侧重点是热轧的一些重要工艺和热轧时该注意的事项。比如说热轧的道次压下量不能小于10%，这样可以细化晶粒；热轧的速度要控制好，速度越快温升越大，热量会传递给轧辊，导致轧辊膨胀，凸度变化；开轧温度、终轧温度、轧制速度、总加工率和道次加工率等，都是要特别注意的。除此之外，还有热处理方面的一些注意事项。

另外值得注意的是，压频比控制能控制12台电机，而矢量控制只能控制6台，如果它的CF卡没有扩展功能的，它的控制量只能是一半。在维护方面，变频器断电后不能直接检查，需要等它的电压低于30V后方可检查，最好是电压为零时再检查；要定期检查风机和配线；定时清扫电路板和散热器上的灰尘，使用吹风机吹灰尘时不能正着吹，要斜着吹，防止出现静电而损坏内部器件；电容需要定期充电，特别是长期不使用时。

立辊、AGC、卷取、张力辊都是由TDC控制，TDC与PLC是同一类的产品，只是控制功能不一样。在硬件方面，对于TDC，第一个插口必须先插CPU，CPU超过一个时，需要加一个DP模板。当出现C故障时，是TDC的不通故障，而H故障则为死循环。我们公司粗轧和精轧的主传动控制使用都是ABB的ACS6000。ACS6000是属于电压运行变频器，容量有3—27MV，水冷方式。

后半段的学习主要是软件的安装、使用和在车间调试我们的设备。首先是S120的调试软件BOP20。使用BOP20可以在调试的过程中实现对SINAMICS S120驱动轴的控制，可以启动或停止驱动轴，并改变其输出频率。同时BOP20可以方便地实现参数的修改和显示，也可以显示故障信息并复位故障。人机界面操作使用的软件是Wincc。Wincc具有强大的组态功能，安装的软件要求安装前必须关闭防火墙，wincc使用中，文件名和存盘路径不能出现中文，否者可能会造成死机，在winxp系统环境下并且安装microsoft消息队列服务、microsoft SQL server 20xx。Wincc中的图形系统、归档系统、报警系统都是在属性内进行配

置的，运行时，默认状态下只是激活了图形系统，而在使用时必须要激活归档系统、报警系统和图形系统。其中归档系统可以把比较重要的数据保存到数据库中，提供给技术人员进行后期的数据分析。在培训过程中也涉及了L2系统，主要是讲解了一下L2的中间件。可以通过软件PCP查看各个分支如何管理。在中间件中，通过PDI可以补录数据，PDR则负责接收数据，可以根据需要，通过开关变量选择PDI或PDR哪个在线。