，

(1.寧波奉化市供電局,浙江 寧波 315500;2.寧波永耀信息科技有限公司,浙江 寧波 315020)

基于PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的變電站在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)研究

張明達(dá)，錢君

(1.寧波奉化市供電局,浙江 寧波 315500;2.寧波永耀信息科技有限公司,浙江 寧波 315020)

對(duì)變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入PI系統(tǒng)的方式進(jìn)行了深入研究，以期最大程度的滿足接口兼容性、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)安全性等要求，并給出了相應(yīng)的解決措施。

PI；變電站在線監(jiān)測(cè)；標(biāo)準(zhǔn)化

1 引言

電力企業(yè)引入PI(Plant Information)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)有相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，實(shí)踐證明，通過(guò)PI數(shù)據(jù)庫(kù)整合電力企業(yè)各信息系統(tǒng)，可以解決信息孤島問(wèn)題，從而有利于企業(yè)信息系統(tǒng)的優(yōu)化和決策支持系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息管理統(tǒng)一集中化。

變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、油色譜在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、絕緣體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、諧波在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。目前在采集變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)上，每個(gè)廠家在變電站前端安裝了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集終端，將數(shù)據(jù)從現(xiàn)場(chǎng)采集后通過(guò)部署在變電站主控室或繼保室內(nèi)的監(jiān)控屏將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到部署于后臺(tái)的監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，PI系統(tǒng)接口軟件定時(shí)從這些廠家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)并寫入到PI數(shù)據(jù)庫(kù)中，完成變電站在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)接入PI數(shù)據(jù)庫(kù)。

以上方案中存在最大的一個(gè)問(wèn)題就是由于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廠家眾多，提供的數(shù)據(jù)庫(kù)類型和結(jié)構(gòu)各不相同，如果要接入數(shù)據(jù)就需要針對(duì)每個(gè)廠家的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)取數(shù)據(jù)接口程序，開(kāi)發(fā)工作量大；電力企業(yè)對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求很高，而用此方案接入數(shù)據(jù)中間已經(jīng)過(guò)了兩個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)性無(wú)法得到保障；而眾多的取數(shù)據(jù)接口程序運(yùn)行在PI系統(tǒng)接口服務(wù)器上，勢(shì)必會(huì)加重服務(wù)器的負(fù)擔(dān)；多套接口同時(shí)運(yùn)行還存在兼容性問(wèn)題，加大了接口開(kāi)發(fā)的難度；同時(shí)，整套系統(tǒng)對(duì)外接口越多，存在的系統(tǒng)安全隱患也就越大。

本文介紹的變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方案實(shí)用新型，包括PI數(shù)據(jù)庫(kù)在線監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)協(xié)議、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與寫入接口、PI工控機(jī)。其中:

(1)PI數(shù)據(jù)庫(kù)在線監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)協(xié)議參考國(guó)際國(guó)內(nèi)已有的標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合各在線監(jiān)測(cè)廠家提供的數(shù)據(jù)協(xié)議制定出的一套標(biāo)準(zhǔn)，用于統(tǒng)一在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)包格式。

(2)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與寫入接口將在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)送到工控機(jī)后，執(zhí)行數(shù)據(jù)包解析工作，按照PI數(shù)據(jù)庫(kù)在線監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)協(xié)議形成標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)包，并發(fā)送到后臺(tái)PI接口機(jī)服務(wù)器中。

(3)PI工控機(jī)安裝在變電站主控室或繼保室內(nèi)，主要安裝部署數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)與寫入接口和存放臨時(shí)數(shù)據(jù)包功能。

2 PI實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)簡(jiǎn)介

PI (Plant Information System)是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)集成、應(yīng)用平臺(tái)。它具有強(qiáng)大的時(shí)序數(shù)據(jù)管理能力且性能優(yōu)越，與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)相比，在處理時(shí)序性數(shù)據(jù)方面具有數(shù)據(jù)壓縮比率大、存儲(chǔ)速度快，可以長(zhǎng)時(shí)間的以數(shù)據(jù)原型存儲(chǔ)海量的歷史數(shù)據(jù)等特點(diǎn)。它能保證企業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)的唯一性，方便數(shù)據(jù)以不同的目的被使用，是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域的主導(dǎo)產(chǎn)品。PI采用的旋轉(zhuǎn)門壓縮技術(shù)具備高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，可存儲(chǔ)十年以上的歷史數(shù)據(jù)，這些都是變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所不具備的，因此PI系統(tǒng)支持在線監(jiān)測(cè)和歷史數(shù)據(jù)的分析。

目前PI系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于發(fā)電企業(yè)全廠實(shí)時(shí)信息集成中。對(duì)于電網(wǎng)企業(yè)而言，作為生產(chǎn)控制信息系統(tǒng)和上層管理信息系統(tǒng)連接的數(shù)據(jù)橋梁，PI在電網(wǎng)企業(yè)信息管理中扮演著特殊和重要的角色。

3 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

下面詳解介紹變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化接入PI數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)方式。

在每個(gè)變電站現(xiàn)場(chǎng)，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)廠家分別安裝有數(shù)據(jù)采集終端，通過(guò)無(wú)線或網(wǎng)絡(luò)方式將數(shù)據(jù)采集后發(fā)送到監(jiān)控屏中，監(jiān)控屏部署于變電站主控室或繼保室內(nèi)。按照原系統(tǒng)架構(gòu)(圖1)，數(shù)據(jù)從監(jiān)控屏轉(zhuǎn)發(fā)到部署在電力系統(tǒng)局大樓機(jī)房?jī)?nèi)的監(jiān)控系統(tǒng)中。PI系統(tǒng)上運(yùn)行針對(duì)于每個(gè)廠家開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)接口程序，通過(guò)廠家分配的數(shù)據(jù)庫(kù)只讀權(quán)限賬號(hào)，定期從監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取數(shù)據(jù)，并寫入到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

改進(jìn)后的系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示，在變電站主控室或繼保室內(nèi)部署一臺(tái)工控機(jī)，工控機(jī)與廠家的監(jiān)控屏通過(guò)網(wǎng)線或光纖進(jìn)行連接，監(jiān)控屏主動(dòng)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以約定的格式發(fā)送給工控機(jī)，工控機(jī)收到數(shù)據(jù)包后，將不同的數(shù)據(jù)包解析成標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)包，并發(fā)送給后臺(tái)的PI系統(tǒng)，PI系統(tǒng)上運(yùn)行的接口程序只需一個(gè)接口就可以完成數(shù)據(jù)接收、解析、寫入等工作。

圖1 原系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖 圖2 改進(jìn)后的系統(tǒng)機(jī)構(gòu)圖

通過(guò)此方案，減少在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入接口開(kāi)發(fā)工作量，降低接口開(kāi)發(fā)難度和后期的維護(hù)成本；將原有系統(tǒng)集中式部署架構(gòu)改造為分布式架構(gòu)，減輕系統(tǒng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)服務(wù)器的負(fù)載，提高系統(tǒng)整體穩(wěn)定性和可靠性；提高數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，滿足電力系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)高實(shí)時(shí)性要求；減少服務(wù)器對(duì)外數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，降低系統(tǒng)安全隱患。

4 應(yīng)用案例

PI數(shù)據(jù)庫(kù)不僅提供實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，在數(shù)據(jù)展示及應(yīng)用統(tǒng)計(jì)等方面也具備較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)，以蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接入PI為例，圖3為蓄電池組實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)圖，通過(guò)蓄電池電壓數(shù)據(jù)的接入完成：

圖3 蓄電池組實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

4.1電壓測(cè)量

(1)整組蓄電池監(jiān)測(cè)

測(cè)量電池組的電壓，電流和溫度，進(jìn)行充電和放電管理，尤其是根據(jù)環(huán)境溫度變化調(diào)整電池的浮充電壓，在電池放電時(shí)電池組電壓低至某下限時(shí)報(bào)警。

(2)單體蓄電池監(jiān)測(cè)

①尋找單體電池之間不均衡，及時(shí)檢出充電電壓與內(nèi)阻和整組電壓與內(nèi)阻不一致的電池。蓄電池單體電壓最大值和最小值之間相差50mV以上，表示異常，所以要計(jì)算單體最大值、最小值和平均值。

②監(jiān)測(cè)單電池是否過(guò)充電、過(guò)放電，在線監(jiān)測(cè)單體電池電壓，對(duì)越上限和越下限進(jìn)行報(bào)警。

③為便于統(tǒng)計(jì)蓄電池電壓的歷史數(shù)據(jù)可生成蓄電池電壓月報(bào)。

4.2內(nèi)阻的測(cè)量

時(shí)刻在線檢測(cè)內(nèi)阻的變化，就是預(yù)防蓄電池?fù)p傷引起了內(nèi)阻變化沒(méi)有檢查到，進(jìn)而造成單體蓄電池的過(guò)充過(guò)放產(chǎn)生促死，導(dǎo)致整組電池壽命終結(jié)。

蓄電池老化從浮充電壓是不能完全反映出來(lái)的，可以從內(nèi)阻的變化上看出來(lái)，具有突變的現(xiàn)象。從內(nèi)阻的反映就是漸變(一點(diǎn)點(diǎn)變大)和單向(只會(huì)變大)。

通過(guò)阻抗的實(shí)際測(cè)量，與基準(zhǔn)值比較，對(duì)于阻抗增長(zhǎng)異常的電池報(bào)警，明顯的內(nèi)阻變化表明蓄電池有大的性能改變，超過(guò)一定的百分比即可報(bào)警，業(yè)務(wù)人員可以及時(shí)地把劣化電池去除。

圖4 電池阻抗變化曲線圖

4.3開(kāi)展以下應(yīng)用

(1)單體蓄電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)。

(2)計(jì)算與基準(zhǔn)值的差值。

(3)對(duì)于阻抗進(jìn)行趨勢(shì)變化分析，通過(guò)每只電池阻抗變化的曲線圖，對(duì)于非正常趨勢(shì)的變化給出報(bào)警,趨勢(shì)分析可以采用以下兩種方法：

①采用時(shí)間縱向上的同一只電池的比較；

②采用橫向的同一時(shí)間上的不同電池比較兩種分析如圖4所示。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入PI新老兩種方案進(jìn)行比較，討論新方案的優(yōu)勢(shì)。其技術(shù)路線以接口兼容性、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、系統(tǒng)安全性等要求為準(zhǔn)則，且給出了相應(yīng)解決方案。

信息系統(tǒng)建設(shè)的主要目的是服務(wù)于應(yīng)用，從使用者的角度出發(fā)，本文以蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接入PI系統(tǒng)后在PI系統(tǒng)端開(kāi)發(fā)的應(yīng)用案例為例，探討了數(shù)據(jù)展示，監(jiān)測(cè)，及統(tǒng)計(jì)分析等應(yīng)用方向。

[1] 田家英,趙舫.PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)在供電企業(yè)中的應(yīng)用[J];繼電器;2006(15).

[2] 李琪林.智能變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)研究[C]//2011國(guó)際信息技術(shù)與應(yīng)用論壇論文集.計(jì)算機(jī)科學(xué),2011.7.

2013-02-01

張明達(dá)(1968-)，男，浙江奉化人，高級(jí)工程師，從事電力通信、信息化工作；

錢君(1982-)，女，浙江寧波人，工程師，從事電力信息化工作。

ResearchonOn-LineMonitoringDataofSubstationsBasedonPIDataBaseSystems

ZHANGMing-da,QIANJun

(1.Ningbo Fenghua Power Supply Breau,Ningbo 315500,China;2.Ningbo Yongyao Information & Technology Co.,LTD.,Ningbo 315020,China)

The thesis makes deep research on integrating data of on-line monitoring system in substations into PI database system,in hope to best support the requirements of interface compatibility,real-time of data and system security,and puts forword some solving measures.

PI;monitoring data of substations based;standardization

1004-289X(2013)06-0066-03

TM63

B