摘 要 本文讨论了数字化电气信息实验平台的开发与实现。平台采用面向对象思想分析了电力系统，以通用关系数据库为后台，结合odbc应用程序接口，建立了丰富的计算模型库。本平台具有运行稳定、计算迅速、结果准确的特点。
关键词 电力系统 电气信息 面向对象 实验平台 数字化
1 引言
常用的电力系统应用软件（如bpa，psasp等）虽然功能强大，但操作较繁，界面不够友好，不太适用于教学。本平台注重人机界面的友好性，具有操作简单易学的优点，计算模块丰富，其特有的循序渐进式计算更能详细方便的展示计算的中间过程，因而较适合教学使用，且方便学生对自编程序及时的检查和修正。通用关系数据库的采用使得数据的存储更加方便和安全。本软件开发过程中所建立的一系列电力系统常用类库和矢量模板计算类库可以作为以后开发大型程序的基础，也可以为学生编程所用，从而使程序编写者更专注于关键问题的解决。
图1为该平台的系统结构图。平台有两种运行模式：在图形设计模式下，用户主要完成对电力系统的建模，输入设备数据和网络拓扑的有关数据，并绘制电气接线图；在计算模式下用户输入实时数据，平台进行拓扑分析和各种计算。平台可据用户的习惯在标么值和有名值两种不同的方式下运行。
平台主要实现了以下功能：（1）数据库存储，将所有网络信息存储在通用关系数据库中；（2）网络信息编辑，包括网络设备信息、型号信息和节点信息；（3）根据网络结构和实时数据计算系统的潮流，并可进行循序渐进式的潮流计算；（4）根据网络结构和并列的开关位置计算并列后的环流和合环冲击电流；（5）根据网络结构和故障信息计算系统发生复杂故障时的故障电流；（6）利用工具箱进行变压器序参数、电压调整等其他计算。
本平台主要包括数据库模块、计算模块（包括各种电力系统计算）和图形界面模块。
2 数据库模块
采用流行的关系数据库：microsoft access2000数据库。数据库的设计遵循第三范式。将数据库设计简化为以下两步［1］：结构设计、数据库实施及维护。结构设计主要包括调查数据和处理。数据逐级分解形成若干层次的数据流图，数据流图表达了数据和处理过程的关系。数据字典则是对系统中数据的详细描述，是各类数据属性的清单。e－r图则直观的表示出系统的概念模型。
数据库包含22个表，表的建立可使用sql语句动态建立。数据库生成后，作为辅助决策系统的后台，不提倡用户直接修改数据库数据。用户在程序界面下输入各种数据，而程序检查数据的有效性，避免不符合逻辑的数据输入。应用程序通过odbc接口从数据库存取数据。odbc接口是一种开放的数据库接口，它使得数据库可随时升级到高级的网络数据库如sqlserver、oracle，而程序不用作太大修改。
数据库存储内容可以分为三类：（1）网络结构数据，包括设备型号参数、节点列表、变压器接线方式、电压等级等；（2）实时数据，包括发电机出力、负荷数据、开关或闸刀状态等；（3）图形数据，包括设备在视窗中的位置、大小、名称等。
本平台的数据库模板中存储了电力系统中常用的电气设备型号、参数等数据。用户既可以直接调用其中的数据，也可在此基础上添加其他的有关数据。
3 计算模块
在本平台中潮流计算采用的是经典的newton法［2］，并对在考虑发电机约束条件下的潮流算法以及qnpf［3］算法进行了探讨和实践。复杂故障计算归于多口网络的分析，采用故障端口矩阵连接各序网进行计算。
在对计算模块进行建模设计的过程中，最主要的问题就是合理的设计各种类以及确定类之间的继承关系和数据传输。由于在电力系统分析中用到了大量的复数、向量和矩阵的运算，本文首先开发了数据运算模板类库。在进行电力系统计算前要对网络进行拓扑分析，要从数据库中读取网络结构信息以及故障信息等内容，将这些信息归纳到系统结构类中。对于各种的电力系统计算，本平台定义了相应的类加以封装。
3．1 数据运算模板类库
定义了复数类（ccomplex）、向量类（cvector）、矩阵类（cmatrix），除了包括其相应的数据成员外，还重载了常用的各种运算符，并以成员函数的形式实现了清空数据、初始化对象等各种操作，使得复数、向量、矩阵的定义和使用同普通变量一样方便。
将稀疏矩阵进行抽象和封装，定义为单独的稀疏矩阵类（csparsematrix）。稀疏矩阵的一些特殊操作，如因子化、节点排序、求解等以成员函数的形式封装在稀疏矩阵类中。由于对稀疏矩阵进行了封装处理，稀疏矩阵的修改和扩充就变得比较容易。只要保持稀疏矩阵的接口不变，这种改变就不会对原有程序的正常运行造成影响。稀疏矩阵的内部存储使用改
