基于 PI數(shù)據(jù)庫(kù)的變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)

林 群，奚洪磊，吳雯雯，鄭 圣，姬旭東，伊 旭

（溫州電力局， 浙江 溫州 325000）

基于 PI數(shù)據(jù)庫(kù)的變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)

林 群，奚洪磊，吳雯雯，鄭 圣，姬旭東，伊 旭

（溫州電力局， 浙江 溫州 325000）

智能變電站是實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的必要條件，智能變電站除了具有智能設(shè)備狀態(tài)的動(dòng)態(tài)管理功能（自檢測(cè)、 自診斷）之外， 還需要一系列與之匹配的應(yīng)用系統(tǒng)作為支撐。 以溫州電力局的研究項(xiàng)目為例，探討了如何利用 PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、 高速有效的通信技術(shù)等實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守變電站一體化運(yùn)行監(jiān)控， 以推動(dòng)智能變電站建設(shè)。

智能變電站； 狀態(tài)監(jiān)測(cè)；PI數(shù)據(jù)庫(kù)；故障診斷；無(wú)線通訊

變電站是連接發(fā)電、輸電和配電等環(huán)節(jié)的紐帶，是堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)至關(guān)重要的組成部分，變電站的智能化是電網(wǎng)智能化的必要條件。智能變電站的建設(shè)應(yīng)以先進(jìn)的信息化、自動(dòng)化技術(shù)為基礎(chǔ)，靈活、高效、可靠地滿足發(fā)電、輸電、配電對(duì)電網(wǎng)提出的各種要求，實(shí)現(xiàn)提高電網(wǎng)安全性、可靠性、靈活性和資源優(yōu)化配置水平的目標(biāo)?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)對(duì)智能變電站的建設(shè)主要以一次設(shè)備的智能化為主，變電站應(yīng)用系統(tǒng)的智能化僅在設(shè)備狀態(tài)檢修、狀態(tài)監(jiān)測(cè)等方面進(jìn)行了研究，而在變電站的整體運(yùn)行監(jiān)控、信息集成展現(xiàn)上缺少解決方案和實(shí)現(xiàn)手段。本文介紹溫州電力局在變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控上開展的工作，以供同行參考。

1 系統(tǒng)主要功能

變電站運(yùn)行一體化監(jiān)控系統(tǒng)的主要目的是構(gòu)建一體化平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站輔助運(yùn)行信息的集中采集、異常運(yùn)行分析、集中預(yù)警發(fā)布、智能化控制聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行維護(hù)調(diào)度閉環(huán)管理。變電站運(yùn)行一體化監(jiān)控系統(tǒng)是變電站智能化的重要組成部分，是變電站無(wú)人值班的重要技術(shù)支撐手段，保證了變電站安全運(yùn)行的在控、可控。另一方面，配合調(diào)度集控一體化系統(tǒng)的建設(shè)，可實(shí)現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度值班，進(jìn)一步提高對(duì)變電站運(yùn)行的全面監(jiān)管能力，推動(dòng)變電站管理逐步向智能化、自動(dòng)化、綜合化、集中化方向發(fā)展。

（1）一體化綜合數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。 實(shí)現(xiàn)變電站內(nèi)環(huán)境、防盜、消防、安全、視頻等監(jiān)控信息、一次設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息、二次系統(tǒng)運(yùn)行信息的一體化綜合數(shù)據(jù)采集與集成，向變電站運(yùn)行監(jiān)控人員提供全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)控運(yùn)行信息，為變電站無(wú)人值班提供有效的技術(shù)支撐手段。

（2）站內(nèi)多系統(tǒng)閉環(huán)聯(lián)動(dòng)控制。 基于對(duì)變電站運(yùn)行情況的全面監(jiān)視及相關(guān)控制手段，對(duì)運(yùn)行中出現(xiàn)的異常進(jìn)行全面的相關(guān)性分析，實(shí)現(xiàn)變電站多系統(tǒng)的在線閉環(huán)聯(lián)動(dòng)。

（3）跨專業(yè)故障診斷與定位。 實(shí)現(xiàn)跨變電、 通信、自動(dòng)化系統(tǒng)等專業(yè)的故障分析和診斷，根據(jù)運(yùn)行異常情況自動(dòng)分析受影響的設(shè)備、自動(dòng)化系統(tǒng)和停電范圍，輔助制定相應(yīng)的檢修方案，滿足智能變電站高度復(fù)雜的運(yùn)行維護(hù)管理要求。

（4）變電站整體可靠性和風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)估。 實(shí)現(xiàn)對(duì)變電站多層面、多角度運(yùn)行狀況的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)，進(jìn)一步提高狀態(tài)檢修水平。

（5）為全局生產(chǎn)指揮提供有效的支撐平臺(tái)。 結(jié)合調(diào)控一體化系統(tǒng)的建設(shè)，全面掌握電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)、變電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和氣象環(huán)境狀態(tài)，為變電大運(yùn)行管理模式提供信息化支撐。在電網(wǎng)運(yùn)行異?；蚴鹿是闆r下，提供統(tǒng)一的生產(chǎn)指揮平臺(tái)。

系統(tǒng)構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)包括： PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、通信規(guī)約研究、狀態(tài)預(yù)警與故障診斷恢復(fù)以及智能聯(lián)動(dòng)控制技術(shù)。

2 總體架構(gòu)

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)分為 3 層（不包括數(shù)據(jù)源）， 包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)層負(fù)責(zé)站內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行、設(shè)備狀態(tài)、站所環(huán)境數(shù)據(jù)及視頻音頻信息的采集與存儲(chǔ)。

服務(wù)層的設(shè)計(jì)思想是構(gòu)建圖數(shù)模一體化的基礎(chǔ)， 使用 SOA 架構(gòu)， 統(tǒng)一向外提供各類數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)分析在服務(wù)層進(jìn)行，定時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)中抽取相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果放在數(shù)據(jù)庫(kù)中。當(dāng)外部應(yīng)用需要調(diào)用數(shù)據(jù)時(shí)，直接獲取計(jì)算好的數(shù)據(jù)，這樣可以加快顯示速度，提高應(yīng)用的友好性。

應(yīng)用層是對(duì)變電站運(yùn)行一體化監(jiān)控系統(tǒng)的綜合信息集中監(jiān)控，共享發(fā)布，供各級(jí)管理人員實(shí)時(shí)了解變電站運(yùn)行狀況，進(jìn)行故障或異常分析，制定相應(yīng)的檢修維修策略，并與生產(chǎn)應(yīng)急指揮中心集成，提供應(yīng)急事件處理的輔助決策支持。

3 實(shí)現(xiàn)方法

（1）在 SVG 圖上顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。 如圖2 所示，通過(guò)統(tǒng)一建模，將 SVG 圖形上的設(shè)備 ID（Object ID）加上量 測(cè)信息作為 PI 實(shí) 時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中的 Tag Name。 SVG 組件遍歷 SVG 文件中的 Object ID， 加上量測(cè)信息， 通過(guò) PIWeb Service， 從 PI 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)， 然后在 SVG 圖形上刷新數(shù)據(jù)。

圖 圖形實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示模塊

（2）CIM 模型解析。 本系統(tǒng)不對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，而是由 PMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。本系統(tǒng)定時(shí)導(dǎo)入設(shè)備模型，解析模型并建立設(shè)備后，再將設(shè)備與前置機(jī)對(duì)應(yīng)。模型服務(wù)如圖3所示。

圖3 CIM 模型解析服務(wù)框圖

4 典型應(yīng)用

以下介紹基于 PI數(shù)據(jù)庫(kù)的監(jiān)控一體化系統(tǒng)在智能變電站的一項(xiàng)典型應(yīng)用——變壓器放電性故障綜合帶電監(jiān)測(cè)與診斷。

當(dāng)電力設(shè)備內(nèi)部發(fā)生局部放電時(shí)，由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的不同，需要采用不同的檢測(cè)手段。結(jié)合多種檢測(cè)手段進(jìn)行局部放電的綜合監(jiān)測(cè)，將大大提高診斷結(jié)果的準(zhǔn)確性。

系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警后，將自動(dòng)調(diào)用智能診斷模塊，對(duì)故障類型和故障嚴(yán)重程度做出判斷，自動(dòng)生成故障診斷報(bào)告并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出報(bào)警信息?？山?duì)故障的多級(jí)別、多策略報(bào)警，大大降低了誤報(bào)警和漏報(bào)警的可能性，并可利用 PI實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)方便地查詢報(bào)警歷史。通過(guò)聲電聯(lián)合故障定位功能，對(duì)變壓器內(nèi)部嚴(yán)重放電源進(jìn)行精確定位， 超聲定位精度為±50 cm， 可為進(jìn)一步的檢修工作提供依據(jù)。

管理人員可通過(guò)電力系統(tǒng)局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)訪問(wèn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果進(jìn)行遠(yuǎn)程分析， 局內(nèi)其它用戶可采用 C/S 方式查閱監(jiān)測(cè)結(jié)果。系統(tǒng)具有自檢功能，可方便快速地診斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身的故障?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量單元和主控制室之間采用光纜通信，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與一次設(shè)備的電氣隔離，提高了監(jiān)測(cè)工作的安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

基于 PI數(shù)據(jù)庫(kù)的變電站一體化監(jiān)控系統(tǒng)采用智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并可根據(jù)需要支持變電站完成電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能。

[1]楊凱.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向[J]．電力系統(tǒng)通信，2007，28（12）∶1-5.

[2]韓野.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的智能設(shè)備檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電源世界，2004，（12）∶50-53.

[3]劉鋒，夏春先，黃振和.基于網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備故障診斷專家系 統(tǒng)[J].國(guó) 外 電 子 丈 量 技 術(shù) ，2004（4）∶34-36.

（本文編輯：徐 晗）

Integrated M onitoring System for Substations Based on Plant Information Database

LIN Qun， XIHong-lei， WUWen-wen， ZHENG Sheng， JIXu-dong， YIXu
(Wenzhou Electric Power Bureau， Wenzhou Zhejiang 325000， China)

Smart substations are the prerequisite of smart grid construction.Apart from the dynamic management function （self-detection and self-diagnosis） of smart equipment conditions，a series ofmatching application systems are required.Illustrated with the case of the research project ofWenzhou Electric Power Bureau, this paper discusses how to make use of the plant information （PI） real-time database,efficient high speed communications technology etc.to carry out the integrated operation monitoring for the unattended substations and facilitate smart substation construction.

smart substation； conditionmonitoring；PIdatabase；fault diagnosis； wireless communications

TP311.132+TM732

： B

：1007-1881（2011）08-0068-03

2011-3-15

林 群（1971-）， 女， 浙江溫州人， 高級(jí)工程師，主要從事電力系統(tǒng)技術(shù)管理工作。