基于SQL 數據庫的變電站運行規程管控平臺研究及應用

蘇 偉，黃 娟，望 彥，李 滄，張古月，高安亮

（國網宜昌供電公司，湖北 宜昌 443000）

0 引 言

《變電站運行規程》收錄了變電站的運行模式、運行管理以及站內電氣設備的操作說明書等內容，具有指導相關專業人員在變電站內開展運行維護工作的作用。《變電站運行規程》隨著變電站內設備的更換不斷更新，平均每3 個月就要對《變電站運行規程》進行重新編寫、修訂，工作重復率高且量大。當站內的電氣設備由于老化等原因出現故障時，需要相關專業人員、查閱《變電站運行規程》中對應設備的操作說明書完成對設備的檢修工作。在長期的工作過程中發現，部分電氣設備由于使用年限過長，《變電站運行規程》又在不斷更新、修訂，工作人員難以通過翻閱《變電站運行規程》快速找到相關電氣設備的操作說明書，甚至無法找到說明書，使專業人員的工作難度增大、危險程度增高。

《變電站運行規程》存放比較困難，容易丟失、泄露；站內專業人員編寫、修訂《變電站運行規程》的工作過程復雜、工作量大；檢修時，專業人員查閱資料困難，工作效率低。所以，本項目的主題是打破傳統《變電站運行規程》的編寫和查閱模式，將紙質化書籍轉變為電子文檔進行儲存和操作。具體地，利用數據庫和圖形界面開發程序設計軟件，把《變電站運行規程》統一儲存到服務器端的數據庫；客戶端利用開發軟件對《變電站運行規程》進行讀、寫、查詢等一系列操作，使站內專業人員對《變電站運行規程》的管理變得簡單，獲取資料信息更加容易，大大提高了變電站專業人員的工作效率。

事實上，國內一些公司及眾多學者對相關系統軟件的設計和開發進行了相應的研究，并且取得了一定的成果。文獻[1]簡述了大學物理教學軟件集成系統資料庫在大學物理教學改革中發揮的重要作用，并對資料庫的開發、建設及其應用進行了探討。文獻[2]介紹的系統采用先進的標準設計詞典標識語言，功能多且靈活，可與方正排版系統轉換。它由語言資料庫和編輯自動環境等部分組成。語言資料庫收錄了中外眾多的文藝作品及詞典，品種數量大，原始數據總量約有2 000 MB。文獻[5-9]研究了Qt 中信號與槽的通信機制、元對象工具以及在實際使用過程中應注意的一些問題，介紹了Qt 信號與槽的一些基本概念、元對象工具以及在Linux 下的實例，最后給出了Qt在實際使用過程中應注意的一些問題。

本文針對變電站工作人員在編寫、修訂《變電站運行規程》和查閱站內相關電氣設備的《設備說明書》時，表現出工作效率低、工作周期長等不足，開發了一套既簡單又實用的變電站運行規范資料庫系統軟件。這套系統軟件可以使變電站工作人員高效、便捷地調用各變電站的運行規范，快速地查詢站內各電氣設備的使用說明書及其相關資料，可靠地儲存更新后的設備信息和操作要求。本文采用跨平臺C++圖形用戶界面應用程序開發框架Qt 進行系統軟件的界面設計，利用C++語言實現其控件功能，采用SQL Server 作為服務器的數據庫，用數據源ODBC 將Qt 與SQL Server 進行連接，用戶即可在此系統軟件上完成《變電站行運行規程》和《設備說明書》的導入、查詢和修改等操作。

本文研究成果相比于傳統紙質化的變電站運行規范收集、管理和查詢方式，采用了數據庫操作的設計思路：服務器中存放各變電站的相關資料，包括《變電站運行規程》和《設備說明書》；SQL server 數據庫內存放服務器中各資料文件的路徑，利用I/O 口調用各資料文件；Qt 設計好軟件界面后連接數據庫，即可對《變電站運行規程》和《設備說明書》進行讀寫等操作，以便工作人員編寫和修訂規程和設備說明書，大大減少了編寫、修訂規程工作人員的工作時間，提高了工作效率。

1 平臺介紹

變電站運行規范資料庫系統軟件的開發主要包括兩個方面：一是界面制作，二是數據庫功能的開發。在軟件的界面制作過程中，擬采用qt5.9 圖形化程序開發軟件。Qt 是1991年由Qt Company 開發的跨平臺C++圖形界面應用程序開發框架，既可以開發GUI程序，也可用于開發非GUI 程序，如控制臺工具和服務器。Qt 是面向對象的框架，使用特殊的代碼生成擴展（稱為元對象編譯器）以及一些宏。Qt 很容易擴展，且允許真正地組件編程。在數據庫的開發上，擬采用SQL Server 2008。SQL Server 是Microsoft 公司推出的關系型數據庫管理系統，具有使用方便、可伸縮性好、與相關軟件集成程度高等優點。

變電站運行規范資料庫系統的主界面如圖1所示。在主界面的設計過程中，首先在Qt 里新建一個用于制作該軟件的工程項目，其次在已經建立的工程下利用Qt Designer 創建一個用于制作主界面的子工程。在ui文件中利用圖形拖動設計主界面的樣式，在cpp 文件中編寫代碼，以實現ui 界面中各個控件的功能。

圖1 運行資料庫系統的主界面

主界面的功能主要是引導操作人員，使操作人員能夠更容易地利用該系統軟件達到工作目的。主界面中，在cpp 文件中編寫信號與槽等函數，利用6 個pushButton 進行其他界面的跳轉。當操作人員單擊相應的pushButton 控件，窗口將從主界面跳轉到相應的子界面。

變電站運行規范資料庫系統的說明書導入界面和運行規程導入界面類似。說明書導入界面如圖2 所示，在工程項目中利用Qt Designer 建立一個用于制作說明書導入界面的子工程。在ui 文件中拖入label、combobox、pushButton 等相關控件，在cpp 文件中寫入用于文件和數據庫操作的相關函數，在資源文件中存入背景圖片來美化界面。

說明書導入界面的主要功能是備份并保存文檔，人為地選取需要存進資料庫的文件。在管理人員審核通過后，實時存檔進資料庫。單擊內容為“瀏覽”的pushButton 打開文件對話框，可供工作人員瀏覽本地硬盤所儲存的各類文件。選取需要導入資料庫的文件后，界面中的combobox 會顯示出文件的路徑。單擊內容為“導入”的pushButton，待管理人員通過審核后，則將選中的文件成功導入到資料庫。

圖2 運規資料庫系統的說明書導入界面

變電站運行規范資料庫系統的說明書搜索界面和運行規程查詢界面類似，說明書查詢界面如圖3 所示。在工程項目中利用qt designer 建立一個用于制作說明書搜索界面的子工程。在ui 文件中拖入combobox、pushButton、line edit、text edit 等相關控件，在 cpp 文件中寫入用于文件讀寫和數據庫查詢的相關函數，利用資源文件美化界面。

圖3 運規資料庫系統的說明書搜索界面

說明書搜索界面的主要功能是快速查找資料庫中存放的說明書，使工作人員擺脫傳統的翻閱書本查詢方式，更加便捷、智能地搜索工作所需要的相關內容。圖3 中，利用3 個combobox 篩選設備類別、電壓等級和設備類型。其中，標題為“設備類別”的combobox控件與標題為“設備類型”的combobox 控件二級聯動，即當設備類別一欄選中為“一次設備”時，設備類型一欄的下拉框里的內容是與一次設備相關的設備類型，如主變壓器、斷路器、隔離開關等；當設備類別一欄選中為“二次設備”時，設備類型一欄的下拉框里的內容是二次設備對應的生產廠家，如南京南瑞繼保電氣有限公司、國電南京自動化股份有限公司等。通過選擇combobox 的詞條，單擊內容為“搜索”的pushButton，系統將打開相應的文檔并顯示在右邊的text edit 內。標題為“設備型號”的line edit 控件用來寫入需要查詢的關鍵字，點擊搜索按鈕，在文本中匹配到相應的關鍵字并標藍；再次點擊搜索按鈕，系統將匹配下一個關鍵字。在控件text edit 中顯示的文本可以進行復制操作，以便于在運規修改界面中編輯文字時粘貼使用。

變電站運行規范資料庫系統的運規修訂界面如圖4 所示，在工程項目中利用Qt Designer 建立一個用于制作運規修訂界面的子工程。在ui 文件中拖動圖形模塊，搭建起界面的基本框架；在cpp 文件中編寫代碼以實現界面中各個控件的功能；利用資源文件設置界面背景，美化界面。

圖4 運規資料庫系統的運規修訂界面

運規修訂界面的主要功能是修改資料庫中各變電站的運行規范，調用各變電站的運規模板，使運規的修訂更加方便、快捷。標題為“地區”的combobox 和標題為“變電站”的combobox 二級聯動選擇地區、變電站，單擊搜索按鈕，下方的text edit 框架內會顯示相應變電站的運規模板。點擊編輯按鈕（編輯按鈕的本質是pushButton，在cpp 文件中編寫信號與槽函數，在函數里添加文檔的讀寫等功能），則可以在下方的text edit 框架內進行文字的編輯，也可以將運規搜索界面和說明書搜索界面復制的文字粘貼到text edit 中需要編輯的地方。單擊保存按鈕，通過管理人員的最終審核通過后，新的運規將會保存進服務器的資料庫。單擊退出按鈕，則放棄本次編輯。

3 技術關鍵

本平臺確定了合理可行的實施方案，設計變電站運行規程管控平臺軟件主要包括界面設計和數據庫的功能開發等。其中，界面設計采用圖形化界面開發軟件Qt，數據庫采用sql server。重點是在定義文件的格式，在Qt 中搜索界面查詢運行規程和說明書時能夠識別不同的文件。在服務器中用數據庫sql server 保存文件所在路徑，與Qt 連接后，利用I/O 口進行相關操作。設計雙系統，普通人員登錄和管理人員登錄系統后擁有不同的操作功能。

（1）以Qt 為主要對象的界面設計開發框架。在制作資料管理系統類軟件時，界面設計是開發過程中的關鍵。界面設計的優劣直接影響用戶的使用情況。研究發現，Qt 的良好封裝機制使得Qt 的模塊化程度非常高，可重用性較好，對于用戶開發來說非常方便。Qt 提供了一種稱為signals/slots 的安全類型來替代callback，使得各個元件之間的協同工作變得十分簡單。

（2）數據庫操作方法和開發過程。數據庫的操作方發和開發過程如第1 節所述。SQL Server 是Microsoft公司推出的關系型數據庫管理系統，具有使用方便、可伸縮性好、與相關軟件集成程度高等優點。在服務器的數據庫中儲存文件路徑，數據庫通過I/O 口訪問指定目錄下的文件。

（3）建立界面和數據庫的連接。在完成界面設計和數據庫的功能開發后，要把兩大塊結合在一起，可以通過ODBC 的方法，在Qt 中實現以數據庫身份的方式訪問指定數據庫。

（4）完成軟件設計。

（5）進行實踐運用。

進行初步的軟件設計并部署到現場進行適用測試，根據試用情況改進和完善設計。

4 結 論

本平臺針對電網變電站工作人員在編寫運行規程和說明書工作效率低的問題，開發了基于SQL 數據庫的變電站運行規程管控平臺，實現了對《變電站運行規程》的無紙化管理，提高了安規編寫、修訂人員的編寫修訂效率，減少了安規編寫修訂所需要的時間，間接提高了電網運行的安全性。