面向對象的電力圖形系統的分析和設計

電力系統的網(wǎng)絡(luò )圖形是電力系統分析的基礎，在總結前人經(jīng)驗的基礎上，本文介紹了面向對象的電力系統圖形系統的OOA模型以及設計思路，闡述了該圖形系統的功能和特點(diǎn)。該圖形系統用Visual C++和Microsoft Access進(jìn)行開(kāi)發(fā)，由于采用了面向對象的思想，系統易于擴充和維護。
關(guān)鍵詞：面向對象分析；電力系統；圖形系統；數據庫

Analysis and Design of Graphic System for Power System Based on Object-oriented

ZENG Xiang-hui SONG Wei DENG Jian YANG Yi-han

(Department of Electric Power Engineering,North China Electric Power University ,Baoding 071003)

　　ABSTRACT：The power system electric network figure is the power system analysis base .On the basis of former research.,the paper introduced OOA's model and design thinking of the graphic system for power system ,elaborated the graphic system's functions and features.The graphic system was developed by Visual C++ and Microsoft Access.Since adopting idea of object oriented,the system is easy to enlargement and protection.
　　Key Words: object oriented analysis; power system; graphic system; data base


0 引言
　　目前，計算機分析在電力系統中的應用越來(lái)越廣泛，無(wú)論是操作票系統、仿真專(zhuān)家系統、還是電力系統潮流計算和短路計算都需要繪制電氣接線(xiàn)圖。圖形是工程中最簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言，在計算機圖形上實(shí)現數據輸入和結果輸出會(huì )起到一目了然的效果。操作可視化是電力系統各種分析軟件的一個(gè)發(fā)展趨勢。但是，現有的大多數電力系統分析軟件的圖形界面都是為某一特定分析功能而制定的，如潮流優(yōu)化、短路計算等，建模方法大部分不一致，與數據庫的聯(lián)系不緊密，給出的設備參數比較單一，這樣不得不為不同的分析功能做著(zhù)許多重復開(kāi)發(fā)圖形界面的工作。
　　本文介紹了電力系統圖形系統的面向對象分析模型以及設計思路，意在開(kāi)發(fā)這樣一個(gè)圖形系統——能提供良好的圖形用戶(hù)界面，用戶(hù)能方便快捷的進(jìn)行電力系統網(wǎng)絡(luò )接線(xiàn)圖的繪制和修改；能對圖形進(jìn)行分層管理；在繪制好的接線(xiàn)圖上，只要通過(guò)鼠標操作，便可完成電力系統計算參數的錄入和設備元件的建模；圖元參數以數據庫的形式存儲，數據庫具有很好的通用性，包含了電力系統各種分析計算所需的信息。

1 圖形系統的OOA模型
　　自80年代末期到90年代，面向對象的方法和技術(shù)向著(zhù)軟件生命期的前期階段發(fā)展。即：人們對面向對象方法的研究與運用，不再局限于編程階段，而是從系統分析和系統設計階段就開(kāi)始采用面向對象方法。這標志著(zhù)面向對象方法已經(jīng)發(fā)展成一種完整的方法論和系統化技術(shù)體系。
　　顧名思義,OOA(Object Oriented Analysis)——面向對象分析，就是運用面向對象方法進(jìn)行需求分析。OOA的基本任務(wù)是運用面向對象方法，對問(wèn)題域和系統責任進(jìn)行分析和理解，對其中的事物和它們之間的關(guān)系產(chǎn)生正確的認識，找出描述問(wèn)題域及系統責任所需的類(lèi)及對象，定義這些類(lèi)和對象的屬性與服務(wù)，以及它們之間的形成的結構、靜態(tài)聯(lián)系和動(dòng)態(tài)聯(lián)系。最終目的是產(chǎn)生一個(gè)符合用戶(hù)需求，并能夠直接反映問(wèn)題域和系統責任的OOA模型。需要指出的是OOA旨在建立一個(gè)反映問(wèn)題域并獨立于實(shí)現的系統邏輯模型，所有與實(shí)現有關(guān)的問(wèn)題均不在OOA階段考慮。
　　OOA方法建立的系統模型包括基本模型和補充模型兩部分?；灸Ｐ鸵灾庇^(guān)的方式表達了最重要的系統信息；補充模型則提供了幫助理解基本模型和反映系統如何滿(mǎn)足用戶(hù)需求的交互圖。
1.1基本模型
　　用OOA開(kāi)發(fā)的系統模型是一個(gè)類(lèi)圖，類(lèi)圖所要表達的模型信息可以從三個(gè)層次來(lái)看待：
　　對象層——給出系統中所有反映問(wèn)題域與系統責任的對象。用類(lèi)符號表達屬于每一類(lèi)的對象。
　　特征層——給出每一個(gè)類(lèi)（及其所代表
的對象）的內部特征。描述了對象的內部構成狀況，以分析階段所能達到的程度為限給出對象的內部細節。
　　關(guān)系層——給出各個(gè)類(lèi)（及其所代表的對象）彼此之間的關(guān)系。描述了對象外部的聯(lián)系狀況。
　　圖形系統的功能需求：給用戶(hù)提供一個(gè)方便、易用的界面，可以使應用程序更直觀(guān)的實(shí)現其操作和分析；有完善的圖形編輯功能，包括對各種電氣圖元的繪制和編輯操作，如選擇、移動(dòng)、旋轉、復制等基本操作，能對圖形分層管理；實(shí)現圖形與數據庫相關(guān)聯(lián)，為電力系統其他分析軟件提供統一的數據庫接口。
　　基于以上功能需求分析，圖形系統的OOA模型可表示如下：

　　圖中，每個(gè)矩形框表示一個(gè)對象，矩形框的上欄填寫(xiě)類(lèi)名，中欄和下欄填寫(xiě)的是對象的屬性名和服務(wù)名，“@”表示該對象是主動(dòng)對象或主動(dòng)服務(wù)，符號“”是一般與特殊結構的連接符號，箭頭“”表示消息發(fā)送，“1 　m”表示一對多的實(shí)例連接。從圖中可以看出，對象“圖元基類(lèi)”與“電氣元件”構成一般與特殊結構。對象“圖形管理”和“電氣元件”之間有一對多的實(shí)例連接關(guān)系，表明了圖形管理類(lèi)管理了哪些電氣元件。對象“工作區間”向“圖形管理”對象發(fā)送消息，執行“增加”、“刪除”等服務(wù)；“圖形管理”對象向“電氣元件”對象發(fā)送消息，使用“繪制”、“選中”等服務(wù)；“電氣元件”對象向“圖形信息”對象發(fā)送信息，使用“獲取圖層”、“獲取顏色”等服務(wù)；“電氣元件”對象向“庫服務(wù)器”發(fā)送消息，使用“入庫”和“提取”服務(wù)。
1.2補充模型
　　在面向對象分析中，use case是對系統功能使用情況的一個(gè)文字描述序列。每個(gè)use case針對一項系統功能，描述系統外部的活動(dòng)者如何與系統進(jìn)行對話(huà)，即具體地說(shuō)明活動(dòng)者透過(guò)系統邊界向系統發(fā)什么信息，系統進(jìn)行什么處理以及返回什么信息。use case可以較好的表達用戶(hù)對系統的功能需求。
　　交互圖是一個(gè)use case與完成相應功能的系統成分之間的對照圖。它表明use case中陳述的每件事是由系統中對象的哪個(gè)服務(wù)響應和完成的，以及這個(gè)服務(wù)又進(jìn)一步用到哪些別的對象服務(wù)。交互圖的表示方法如下：
　　(1) 在交互圖的上部并排的列出與某個(gè)use case有關(guān)的一組對象（給出其類(lèi)名）。
　　(2) 在每一類(lèi)對象下方畫(huà)一條垂直線(xiàn)，并在這條線(xiàn)上用一些棒形線(xiàn)條表示該對象的服務(wù)按時(shí)間方向（從上到下）的執行動(dòng)作；一個(gè)棒形條表示一個(gè)服務(wù)的執行。
　　(3) 如果一個(gè)對象服務(wù)在某一個(gè)執行點(diǎn)上
應該向另一個(gè)對象發(fā)消息，則從這一點(diǎn)向后者畫(huà)一條帶箭頭的水平直線(xiàn)，并在旁邊注明被引用對象的服務(wù)名。
　　(4) 在系統邊界外（通常在交互圖左側）,寫(xiě)出對這組對象所執行的功能的描述。
　　交互圖比類(lèi)圖的消息連接更清晰地表示了對象之間的行為依賴(lài)關(guān)系，并且在表示對象之間交互情況的同時(shí)，也表示了對象與系統之外活動(dòng)者的交互。對于本圖形系統，由于篇幅所限，在此僅以電氣元件的繪制為例來(lái)說(shuō)明交互圖的建立。交互圖如下所示：