一種B/S架構的繼電保護裝置缺陷管理系統

馬霄騰，張 云，曾亞恒

（南京國電南自軟件工程有限公司，江蘇 南京 211100）

0 引 言

近年來，我國國民生產和生活對電網電能質量和穩定性的要求與日俱增，促使電力電網規模迅速擴大。繼電保護裝置是電力系統的二次保護設備，對切除電網故障起著關鍵作用，有助于電網的安全穩定運行[1]。

繼電保護從傳統的電磁式保護逐漸發展到集成電路微機繼電保護。在微機繼電保護裝置時代，隨著計算機技術、操作系統、嵌入式系統以及半導體技術的更新迭代，微機繼電保護裝置在軟件、硬件、處理器芯片以及操作系統等方面不斷更新迭代。因此，引入1套計算機信息化缺陷管理系統，有利于實現系統的缺陷管理跟蹤和學習預測等功能，保障繼電保護裝置穩定安全運行。

結合現階段繼電保護裝置的應用場景和分布式理念，設計基于瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構的繼電保護裝置缺陷管理系統，方便繼電保護裝置生產廠家設計使用[2]。

1 相關技術簡介

采用B/S架構通過網頁動態連接數據庫，將程序功能集成到服務器。使用者通過瀏覽器終端訪問和操作數據庫而不受操作系統的限制，使得系統的開發、維護以及使用更加便捷高效。傳統的客戶機/服務器（Client/Server，C/S）模式需要在服務器和客戶端均部署相應的軟件，開發維護成本高，擴展性差。B/S架構如圖1所示。

圖1 B/S模式結構

B/S模式在表示層通過瀏覽器與邏輯層進行交互，將數據請求發送到邏輯層進行處理并返回響應結果，在用戶瀏覽器端以圖片、文字、表格以及樹形圖等方式展示。邏輯層基于數據庫建立，接收表示層請求后，響應表示層請求并讀寫數據層內容，以合理的結構形式回復給表示層。數據層記錄了系統所有底層數據，具有很好的擴展性，并根據需求響應與邏輯層實現數據流交互，實現對數據層的維護[3]。

2 繼電保護缺陷管理系統整體分析

2.1 缺陷管理系統概述

繼電保護缺陷管理系統設計要保證安全性、擴展性、功能性以及先進性。利用計算機信息化技術，采用分布式思路，用戶操作不受操作系統限制。安卓、Windows、iOS以及Linux等操作系統均可以通過Web瀏覽器遠程訪問服務器。功能端只需要1臺服務器提供Web服務、應用程序服務以及數據庫服務，極大地降低了系統的維護成本，提高了缺陷系統的使用效率。

繼電保護缺陷管理流程如下：第一，繼電保護缺陷管理系統需能夠聚合繼電保護裝置缺陷，并能夠分析處理缺陷和管理的相關流程；第二，缺陷管理系統通過不同用戶的操作權限實現不同部門人員的協同工作，且專家和領導能夠監督系統，保障系統操作和流程控制的安全；第三，管理系統需要完善的基礎數據庫，包括繼電保護裝置類別、分支構成、軟件子功能版本、硬件子模塊版本、所有缺陷的詳細信息以及繼電保護裝置的關聯脈絡；第四，規范化管理系統流程和數據；第五，提供缺陷智能化分析系統，記錄缺陷的次數、程序范圍、影響以及拓撲關系等數據并生成報告；第六，由于繼電保護的模塊化開發思路，同一軟件和硬件模塊可能被應用于多套不同型號與版本的繼電保護裝置，而繼電保護程序更新迭代只針對單個小模塊，必然形成裝置缺陷的拓撲關聯，因此對裝置缺陷進行拓撲方式的影響性分析至關重要。

2.2 缺陷管理功能結構分析

缺陷管理系統功能模塊主要分為用戶管理模塊和邏輯功能模塊，結構如圖2所示。

圖2 缺陷管理系統功能結構

用戶管理模塊屬于計算機信息管理系統范疇，具有用戶注冊注銷管理功能和權限控制功能。用戶注冊注銷功能實現用戶的增加和刪除。用戶權限控制功能用于區分超級管理員、普通瀏覽、數據庫管理、缺陷錄入修改、缺陷刪除以及專家審核等不同權限的人員，防止誤操作對系統造成安全威脅。

邏輯功能模塊完成繼電保護裝置型號的管理、程序版本分支管理、缺陷數據管理、缺陷智能分析、專家審核以及流程控制等功能。建立繼電保護裝置數據庫，要求缺陷數據庫與繼電保護裝置型號、子程序版本以及分支版本相關聯。缺陷檢索和智能分析過程均以繼電保護裝置版本型號為中心點進行拓展。專家管理和流程控制程序實現專家領導的審核管理功能。專家節點需要審核流程各個節點的流轉，管理缺陷的影響范圍和生命周期[4]。

系統實用、安全、可靠，具備經濟可行性、技術可行性以及很好的擴展性等特征。

2.3 缺陷管理系統功能

繼電保護缺陷管理系統主要實現以下功能。

第一，具備繼電保護裝置管理數據庫功能。數據庫主要包括繼電保護裝置程序版本分支、硬件子版本以及軟件子版本等詳細信息。繼電保護裝置數據庫邏輯結構如圖3所示。

圖3 繼電保護裝置數據庫邏輯結構

第二，實現個人用戶管理，具備個人信息的增加、刪除、修改以及查詢功能，用戶權限管理功能。用戶個人信息包括姓名、密碼、職位、電話、郵箱等。

第三，具備缺陷管理功能，形成歷史缺陷數據庫。缺陷內容包括裝置型號、軟硬件子模塊詳細版本信息的組合、缺陷模塊、缺陷現象描述、缺陷發生次數、缺陷等級、缺陷生命周期、執行人、記錄人以及審核專家成員等。

第四，缺陷拓撲分析功能，提取缺陷數據庫內容，形成以裝置型號版本為中心的拓撲空間圖，追溯歷史裝置缺陷以消除現役裝置型號的缺陷，同時預防新產品開發過程中同類型缺陷的出現。

第五，具有很好的擴展性，可擴展到繼電保護生產流水線和工程現場建設等過程管理的應用場景。

缺陷包括致命性、嚴重性、一般性、建議性以及不確定性缺陷。設定缺陷的生命周期管理功能，在缺陷生命周期結束時歸結入缺陷終結數據庫。缺陷刪除功能并非直接刪除缺陷用例，而是將其放入缺陷冷備用數據庫并壓縮，保留期限為3年，3年后提醒相關人員確認是否徹底刪除。用戶管理功能上嚴格設置管理權限，嚴禁越權操作。用戶權限包括瀏覽、數據庫管理、缺陷錄入修改、缺陷刪除以及專家審核等[5]。

3 缺陷管理系統管理流程設計

缺陷管理流程如圖4所示。系統形成了1套閉環流程，保證其可靠性。

圖4 缺陷管理流程閉環

具備特定權限人員進入登錄管理系統，管理系統確認操作內容與權限設定是否相符，相符后進行相關操作。操作類型分為新缺陷錄入、舊缺陷刪除修改、缺陷數據統計分析預測、缺陷瀏覽以及流程審核。

加入專家管理系統流程，相關專家加入流程審批關鍵節點實現全流程管理，包括缺陷的消除與迭代、缺陷報告管理、缺陷影響性分析以及缺陷預測等。專家審核結束后，流轉給流程發起人員完成收尾工作。

4 結 論

基于計算機信息技術，提出B/S架構的繼電保護缺陷管理系統。針對繼電保護裝置生產廠家設計，形成完善的繼電保護程序版本數據庫，聚合歷史缺陷，通過人工分析篩選，同時具備智能分析系統預測缺陷的關聯性和發展動向等關鍵性數據，形成手動和自動分析報告，建立流程化和規范化管理，保證技術先進、過程嚴密，實現繼電保護的程序管理。