面向對象的電力圖形系統的分析和設計

電力系統的網絡圖形是電力系統分析的基礎，在總結前人經驗的基礎上，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。該圖形系統用Visual C++和Microsoft Access進行開發，由于采用了面向對象的思想，系統易于擴充和維護。
關鍵詞：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越廣泛，無論是操作票系統、仿真專家系統、還是電力系統潮流計算和短路計算都需要繪制電氣接線圖。圖形是工程中最簡潔的語言，在計算機圖形上實現數據輸入和結果輸出會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發展趨勢。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，如潮流優化、短路計算等，建模方法大部分不一致，與數據庫的聯系不緊密，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許多重復開發圖形界面的工作。
　　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，意在開發這樣一個圖形系統——能提供良好的圖形用戶界面，用戶能方便快捷的進行電力系統網絡接線圖的繪制和修改；能對圖形進行分層管理；在繪制好的接線圖上，只要通過鼠標操作，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向著軟件生命期的前期階段發展。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始采用面向對象方法。這標志著面向對象方法已經發展成一種完整的方法論和系統化技術體系。
　　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行需求分析。OOA的基本任務是運用面向對象方法，對問題域和系統責任進行分析和理解，對其中的事物和它們之間的關系產生正確的認識，找出描述問題域及系統責任所需的類及對象，定義這些類和對象的屬性與服務，以及它們之間的形成的結構、靜態聯系和動態聯系。最終目的是產生一個符合用戶需求，并能夠直接反映問題域和系統責任的OOA模型。需要指出的是OOA旨在建立一個反映問題域并獨立于實現的系統邏輯模型，所有與實現有關的問題均不在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。基本模型以直觀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足用戶需求的交互圖。
1.1基本模型
　　用OOA開發的系統模型是一個類圖，類圖所要表達的模型信息可以從三個層次來看待：
　　對象層——給出系統中所有反映問題域與系統責任的對象。用類符號表達屬于每一類的對象。
　　特征層——給出每一個類（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。
　　關系層——給出各個類（及其所代表的對象）彼此之間的關系。描述了對象外部的聯系狀況。
　　圖形系統的功能需求：給用戶提供一個方便、易用的界面，可以使應用程序更直觀的實現其操作和分析；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、旋轉、復制等基本操作，能對圖形分層管理；實現圖形與數據庫相關聯，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，每個矩形框表示一個對象，矩形框的上欄填寫類名，中欄和下欄填寫的是對象的屬性名和服務名，“@”表示該對象是主動對象或主動服務，符號“”是一般與特殊結構的連接符號，箭頭“”表示消息發送，“1 　m”表示一對多的實例連接。從圖中可以看出，對象“圖元基類”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”之間有一對多的實例連接關系，表明了圖形管理類管理了哪些電氣元件。對象“工作區間”向“圖形管理”對象發送消息，執行“增加”、“刪除”等服務；“圖形管理”對象向“電氣元件”對象發送消息，使用“繪制”、“選中”等服務；“電氣元件”對象向“圖形信息”對象發送信息，使用“獲取圖層”、“獲取顏色”等服務；“電氣元件”對象向“庫服務器”發送消息，使用“入庫”和“提取”服務。
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文字描述序列。每個use case針對一項系統功能，描述系統外部的活動者如何與系統進行對話，即具體地說明活動者透過系統邊界向系統發什么信息，系統進行什么處理以及返回什么信息。use case可以較好的表達用戶對系統的功能需求。
　　交互圖是一個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服務響應和完成的，以及這個服務又進一步用到哪些別的對象服務。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use case有關的一組對象（給出其類名）。
　　(2) 在每一類對象下方畫一條垂直線，并在這條線上用一些棒形線條表示該對象的服務按時間方向（從上到下）的執行動作；一個棒形條表示一個服務的執行。
　　(3) 如果一個對象服務在某一個執行點上
應該向另一個對象發消息，則從這一點向后者畫一條帶箭頭的水平直線，并在旁邊注明被引用對象的服務名。
　　(4) 在系統邊界外（通常在交互圖左側）,寫出對這組對象所執行的功能的描述。
　　交互圖比類圖的消息連接更清晰地表示了對象之間的行為依賴關系，并且在表示對象之間交互情況的同時，也表示了對象與系統之外活動者的交互。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說明交互圖的建立。交互圖如下所示：