PI數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在無功電壓管理中的應(yīng)用

蔡振華，李豐偉，王亦勤，張振宇

（寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315010）

作為國(guó)內(nèi)較早參與PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用的地區(qū)電力系統(tǒng)，寧波電業(yè)局自主研發(fā)了上百類、逾千份監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)類圖表以及多項(xiàng)深層次應(yīng)用，基本建成了基于PI數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的覆蓋調(diào)度、生產(chǎn)、營(yíng)銷、計(jì)劃、運(yùn)行等部門的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，PI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和深層次應(yīng)用研發(fā)處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)行列。電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)就是該局自主研發(fā)的多項(xiàng)應(yīng)用之一。

1 寧波電網(wǎng)無功電壓管理概況

寧波電網(wǎng)長(zhǎng)期以來飽受高峰時(shí)段電壓和功率因數(shù)偏低的困擾，慈溪、余姚等北部區(qū)域夏季高峰時(shí)段的無功電壓?jiǎn)栴}尤為突出。究其原因，既有電網(wǎng)主設(shè)備負(fù)載較重、無功補(bǔ)償設(shè)備配置結(jié)構(gòu)不合理、VQC（電壓無功控制）等無功自動(dòng)補(bǔ)償裝置可投率較低等客觀因素，也有運(yùn)行人員參與無功調(diào)節(jié)的時(shí)效性、準(zhǔn)確性較差等主觀原因。

2008年7月，浙江省電力公司正式實(shí)施了以220kV變電站母線電壓為邊界條件進(jìn)行階段式浮動(dòng)的功率因數(shù)考核管理辦法，對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的無功電壓控制提出了更加嚴(yán)格的要求，從而使解決寧波電網(wǎng)無功電壓?jiǎn)栴}的要求更加迫切。

為此，寧波電業(yè)局開發(fā)了基于PI數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的集在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)分析和策略指導(dǎo)等功能于一體的電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)于2008年9月正式上線運(yùn)行后，寧波電網(wǎng)的無功補(bǔ)償設(shè)備投切時(shí)效性和準(zhǔn)確性有了極大提高，電壓及功率因數(shù)的合格率也有大幅提升。

2 電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)的開發(fā)是基于.net Framework 2.0平臺(tái)，主要開發(fā)工具為Visual Studio 2005 C#，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法?？傮w上采用基于Ajax的C/S和B/S相結(jié)合的多層Web程序架構(gòu)，邏輯上整個(gè)系統(tǒng)可劃分為展示層、中間層（業(yè)務(wù)邏輯層、數(shù)據(jù)獲取層）和數(shù)據(jù)服務(wù)層。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 輔助分析系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

在數(shù)據(jù)服務(wù)層，以PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)來源，主要包括電壓、功率因數(shù)、電容（電抗）器等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；同時(shí)，通過SQL 2000數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)的交互。

在數(shù)據(jù)獲取層，通過PI SDK從實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)用于計(jì)算；應(yīng)用SVG可視化技術(shù)對(duì)趨勢(shì)圖數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，C/S和B/S消息數(shù)據(jù)通過ADO.net 2.0從SQL 2000數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取。

業(yè)務(wù)邏輯層主要實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)和電壓的計(jì)算以及越限告警的判斷、預(yù)警和告警消息的邏輯判斷，趨勢(shì)圖的業(yè)務(wù)邏輯也在該層實(shí)現(xiàn)。

在展示層，采用.net Windows技術(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)采集變電站遙測(cè)測(cè)點(diǎn)值運(yùn)用與計(jì)算，在C/S客戶端采用.net WinFor技術(shù)展示電壓和功率因數(shù)實(shí)時(shí)告警信息，數(shù)據(jù)庫(kù)連接采用Web Service技術(shù)。B/S框架采用ASP.net 2.0技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯的應(yīng)用展示。

2.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)主要分成兩個(gè)部分，如圖2所示，分別是基于B/S架構(gòu)的Web瀏覽和基于C/S架構(gòu)的客戶端。這種設(shè)計(jì)思路既兼顧了調(diào)度、運(yùn)行及無功電壓管理專職在無功電壓管理中的職能覆蓋要求，又突出了不同崗位的工作特點(diǎn)和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境要求。

圖2 輔助分析系統(tǒng)的系統(tǒng)流程

面向調(diào)度及無功電壓管理專職的B/S架構(gòu)突出了對(duì)無功電壓的管理和分析功能，包括設(shè)備運(yùn)行參數(shù)管理、電壓及功率因數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以及相關(guān)業(yè)務(wù)報(bào)表的統(tǒng)計(jì)、考核、分析等功能模塊。面向運(yùn)行人員的C/S架構(gòu)的客戶端則側(cè)重于告警和提示功能，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到運(yùn)行設(shè)備的電壓、功率因數(shù)等發(fā)生或即將發(fā)生越限時(shí)，以彈出告警框的方式給予越限告警信息以及無功電壓的調(diào)整策略提示。

2.3 系統(tǒng)功能介紹

電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了以下功能：

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和歷史信息查看。系統(tǒng)用戶可以根據(jù)電網(wǎng)無功電壓的實(shí)時(shí)、歷史曲線，準(zhǔn)確把握無功電壓的運(yùn)行趨勢(shì)，為無功電壓的及時(shí)調(diào)整儲(chǔ)備提前量。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)示例見圖3。

（2）報(bào)表自動(dòng)生成。系統(tǒng)提供了無功電壓管理工作中常用的報(bào)表模板，系統(tǒng)用戶只需選擇統(tǒng)計(jì)時(shí)段、統(tǒng)計(jì)間隔，海量數(shù)據(jù)的匯總和初步分析工作即可由系統(tǒng)自動(dòng)完成。

（3）客戶端工具。作為提高運(yùn)行人員參與無功電壓管理的重要手段，系統(tǒng)將后臺(tái)計(jì)算的無功電壓預(yù)警、告警信息以及無功補(bǔ)償設(shè)備投切策略等，在客戶端中進(jìn)行實(shí)時(shí)提醒并不斷刷新，極大地提高了運(yùn)行人員的參與效率。

圖3 輔助分析系統(tǒng)的界面示例

2.4 系統(tǒng)效能評(píng)價(jià)

在線輔助分析系統(tǒng)的在線監(jiān)測(cè)模塊采用了一體化圖形設(shè)計(jì)，監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)及歷史信息在監(jiān)測(cè)界面中一目了然，免除了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段中對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象逐個(gè)跟蹤查找的麻煩，大大減輕了工作人員的工作強(qiáng)度。系統(tǒng)在后臺(tái)完成對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的編輯處理，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更加科學(xué)、準(zhǔn)確，保障了下一步無功電壓調(diào)控工作的合理性。

系統(tǒng)的報(bào)表功能體現(xiàn)了PI系統(tǒng)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、計(jì)算方面的優(yōu)勢(shì)。以220kV變電站功率因數(shù)合格率月報(bào)表為例，以往該報(bào)表首先由各變電站運(yùn)行人員根據(jù)站內(nèi)監(jiān)控記錄完成數(shù)據(jù)采集、填報(bào)，再將各站報(bào)表交給無功電壓管理專職完成匯總、編輯工作。以傳統(tǒng)方式完成寧波電網(wǎng)29座220kV變電站的報(bào)表編制工作需要3～4天，而且很難避免工作失誤或修改導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。而應(yīng)用在線輔助分析系統(tǒng)后，采用系統(tǒng)的報(bào)表功能，同樣的報(bào)表編制工作只需2～3 min，極大地提高了工作效率，并能保證數(shù)據(jù)的真實(shí)、準(zhǔn)確。

電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)充分調(diào)動(dòng)了電網(wǎng)運(yùn)行人員參與無功電壓管理工作的積極性，成為寧波電網(wǎng)AVC系統(tǒng)推廣應(yīng)用工作中無功優(yōu)化及電壓控制的得力工具。該系統(tǒng)有效提高了主網(wǎng)電壓及功率因數(shù)合格率水平，提升了電網(wǎng)無功補(bǔ)償設(shè)備的利用率。系統(tǒng)投運(yùn)以來，寧波電網(wǎng)功率因數(shù)平均合格率由64.53%提升至89.37%，網(wǎng)損率由9.961‰降低至9.578‰，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益明顯。

3 結(jié)語(yǔ)

以PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)為基礎(chǔ)開發(fā)的各類應(yīng)用工具，彌補(bǔ)了自動(dòng)化系統(tǒng)和監(jiān)控后臺(tái)在應(yīng)用中沒有涉及的部分，且在保障生產(chǎn)大區(qū)信息系統(tǒng)安全的基礎(chǔ)上，方便了各層級(jí)用戶對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)查看，為部門決策提供了支撐。

隨著電力系統(tǒng)信息化建設(shè)工作的不斷推進(jìn)和深入，電力工業(yè)生產(chǎn)全流程將走向開放和互聯(lián)。PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)作為國(guó)家電網(wǎng)SG186工程的一部分，必將發(fā)揮其數(shù)據(jù)橋梁和數(shù)據(jù)平臺(tái)的作用，并更好地服務(wù)于國(guó)家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)戰(zhàn)略，為電網(wǎng)自動(dòng)化、信息化、智能化運(yùn)行決策分析提供幫助和支撐。

[1]OSISoft.PI UDS System Manager′s I：Essential Skills Supplemental Documentation[M].2002.

[2]OSISoft.PI UDS System Manager′s II：Advanced Topics Supplemental Documentation[M].2002.

[3]張志檁.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)原理及應(yīng)用[M].北京：中國(guó)石化出版社，2001.

[4]周怡，王堅(jiān)敏，羅斐.PI在供電企業(yè)中的應(yīng)用架構(gòu)[J].浙江電力，2005（1）∶40-43.