基于PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線路負(fù)荷轉(zhuǎn)供模擬

陳士俊

（湖州電力局，浙江 湖州 313000）

1 開發(fā)背景

1.1 湖州電網(wǎng)配電網(wǎng)管理現(xiàn)狀

對配電網(wǎng)運(yùn)行人員來說，迅速了解轄區(qū)內(nèi)10kV線路的實(shí)時(shí)負(fù)荷情況對合理安排工作、處理緊急故障非常重要；對配電網(wǎng)調(diào)度人員來說，安排熱倒負(fù)荷轉(zhuǎn)供前，要準(zhǔn)確了解未來一段時(shí)間轉(zhuǎn)供線路負(fù)荷的變化情況，這對合理安排熱倒負(fù)荷方案、有效利用電網(wǎng)資源，避免負(fù)荷分配不均有重要的參考作用。

近年來，隨著湖州電網(wǎng)不斷發(fā)展，現(xiàn)有的SCADA/EMS系統(tǒng)已逐漸無法滿足工作的需要，而SCADA/EMS系統(tǒng)由于其自身的局限性，僅能提供簡單的負(fù)荷查詢，沒有聯(lián)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)更高級的數(shù)據(jù)分析。

1.2 利用PI數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)供模擬

PI（Plant Information）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是一個(gè)開放性的平臺，除了能提供電網(wǎng)電氣量參數(shù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)外，還可以按使用者需要的方法加工處理需要的數(shù)據(jù)，在很大程度上能滿足使用者特有的需求，尤其適合進(jìn)行圖形和拓?fù)洳僮?，在系統(tǒng)中建立網(wǎng)架及負(fù)荷數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)負(fù)荷數(shù)據(jù)的高級分析應(yīng)用。

由于負(fù)荷轉(zhuǎn)供所需的配電線路負(fù)荷數(shù)據(jù)均已進(jìn)入PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，利用PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的ProcessBook工具及VB編程，可實(shí)現(xiàn)配電線路的負(fù)荷速查、聯(lián)絡(luò)顯示和轉(zhuǎn)供模擬功能。

2 設(shè)計(jì)思路

2.1 主要設(shè)計(jì)思想

針對現(xiàn)有SCADA/EMS系統(tǒng)查詢不便、缺少聯(lián)絡(luò)拓?fù)湫畔?、無法實(shí)現(xiàn)高級數(shù)據(jù)分析的問題，利用PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中已接入的配電網(wǎng)線路負(fù)荷，對線路在選定時(shí)間段內(nèi)的最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、負(fù)荷超限時(shí)間占總時(shí)間的比例進(jìn)行計(jì)算；顯示線路的聯(lián)絡(luò)情況；對負(fù)荷的轉(zhuǎn)供情況進(jìn)行模擬，從而有效幫助運(yùn)行、調(diào)度部門及時(shí)準(zhǔn)確地獲取線路負(fù)荷情況，對配電線路轉(zhuǎn)供進(jìn)行預(yù)先模擬，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的精細(xì)化管理，提升工作效率。

2.2 主要設(shè)計(jì)步驟

（1）從線路雙重命名到PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)“Tag名”的映射：目前PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的測點(diǎn)均用Tag名作為唯一標(biāo)識，如“FZ.SJ.SCADA_18415714.YC”，相對于日常使用的線路雙重命名來說不便于記憶和應(yīng)用，無形中提高了PI應(yīng)用的門檻。因此考慮利用PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供的VB工具，將Tag名與工作中常用的線路雙重命名進(jìn)行自動(dòng)關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)線路雙重命名與Tag名的無縫轉(zhuǎn)換。應(yīng)用人員可以使用熟悉的線路雙重命名進(jìn)行操作，而不必記憶繁瑣的Tag名，減少工作量、降低了使用難度。

（2）線路聯(lián)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系導(dǎo)入：目前PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中僅有各配電線路負(fù)荷測點(diǎn)的實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)，而對于配電網(wǎng)來說，還必須在系統(tǒng)中導(dǎo)入線路間的聯(lián)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系并自動(dòng)顯示，以減少人工記憶難度，同時(shí)避免差錯(cuò)。

（3）線路負(fù)荷分析及負(fù)荷轉(zhuǎn)供模擬：對線路負(fù)荷的最大值、最小值、平均值及超限時(shí)間進(jìn)行計(jì)算；通過PI數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)集的應(yīng)用對轉(zhuǎn)供的線路負(fù)荷曲線進(jìn)行疊加，模擬轉(zhuǎn)供后的情況，供運(yùn)行單位監(jiān)測及調(diào)度決策使用。

程序流程見圖1。

圖1 程序流程圖

3 主要功能和界面

通過設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了線路負(fù)荷速查分析、聯(lián)絡(luò)情況顯示、負(fù)荷模擬轉(zhuǎn)供等功能。線路負(fù)荷轉(zhuǎn)供模擬主界面見圖2。

圖210kV線路負(fù)荷轉(zhuǎn)供模擬主界面

3.1 線路負(fù)荷速查分析及聯(lián)絡(luò)情況顯示

現(xiàn)有SCADA/EMS系統(tǒng)提供的配電線路負(fù)荷查詢功能簡單，操作繁瑣，不能跨月、跨年選擇時(shí)間段，影響了使用人員的工作效率。本系統(tǒng)的負(fù)荷速查功能提供了線路下拉列表，可通過鼠標(biāo)選擇和首字符定位兩種方式快速選擇配電線路，通過點(diǎn)擊日歷控件工具確定查詢的時(shí)間段（起始時(shí)間、終止時(shí)間）。在結(jié)果中反饋線路的聯(lián)絡(luò)情況、負(fù)荷曲線及線路的負(fù)荷分析情況，包括最大負(fù)荷、最小負(fù)荷、超限時(shí)間占總時(shí)間段的比例等。其中線路超限時(shí)間主要針對原SCADA/EMS系統(tǒng)缺乏對線路最大負(fù)荷統(tǒng)計(jì)功能的不足而設(shè)計(jì)。通過對超限時(shí)間的分析，可有效過濾因數(shù)據(jù)毛刺、短時(shí)轉(zhuǎn)供造成的線路負(fù)荷偏高，從而導(dǎo)致無法獲取準(zhǔn)確的線路負(fù)荷信息。線路快速定位、聯(lián)絡(luò)及負(fù)荷曲線反饋等顯示頁面示例見圖3-5。

3.2 負(fù)荷轉(zhuǎn)供模擬

目前，判斷轉(zhuǎn)供后的最高負(fù)荷時(shí)，一般要先在SCADA/EMS系統(tǒng)中找到需轉(zhuǎn)供的線路及其聯(lián)絡(luò)線路的最大負(fù)荷，將二者相加后才能得到結(jié)果。由于實(shí)際運(yùn)行中線路的最大負(fù)荷值一般不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，上述方法就顯得不夠科學(xué)，計(jì)算結(jié)果會(huì)大于實(shí)際轉(zhuǎn)供的線路負(fù)荷，造成線路設(shè)備投資不必要的增加。如果對負(fù)荷曲線作精確疊加，則需要進(jìn)行大量的計(jì)算工作。然而由于SCADA/EMS系統(tǒng)未提供此項(xiàng)功能，只能采取人工計(jì)算的方法，使準(zhǔn)確性和精度都受到很大影響，還將消耗巨大的人力成本。

圖3 線路快速定位

圖4 聯(lián)絡(luò)及負(fù)荷曲線反饋界面

圖5 線路負(fù)荷分析結(jié)果反饋界面

應(yīng)用本設(shè)計(jì)的負(fù)荷轉(zhuǎn)供模擬功能后，可以調(diào)用PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集功能，利用配電線路歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，對兩條聯(lián)絡(luò)線路的負(fù)荷曲線進(jìn)行疊加計(jì)算，從而精確模擬轉(zhuǎn)供后的線路負(fù)荷情況，為運(yùn)行監(jiān)控、調(diào)度決策提供重要的參考依據(jù)。線路負(fù)荷疊加、模擬轉(zhuǎn)供后的負(fù)荷顯示界面示例見圖6、圖7。

圖6 聯(lián)絡(luò)線路負(fù)荷的同屏顯示

4 實(shí)現(xiàn)方法

4.1 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境

圖7 線路負(fù)荷疊加、模擬轉(zhuǎn)供后的負(fù)荷情況

（1）硬件開發(fā)環(huán)境。局域網(wǎng)內(nèi)可連接至PI服務(wù)器的個(gè)人計(jì)算機(jī)推薦配置為：中央處理器P4 2.6GHz及以上，內(nèi)存512M及以上，硬盤40G及以上，顯示器分辨率不低于1024×768。

（2）軟件開發(fā)環(huán)境：使用WindowsXP操作系統(tǒng)，安裝PI ProcessBook和PI DataLink并連接PI服務(wù)器，安裝2003版本的Excel軟件（需安裝完整版）并安裝日歷控件。

4.2 數(shù)據(jù)說明

本案例中的配電線路負(fù)荷數(shù)據(jù)從PI數(shù)據(jù)庫中取得，但由于PI數(shù)據(jù)庫使用Tag名作為數(shù)據(jù)點(diǎn)的標(biāo)識，與常用的線路雙重命名不同，因而需要建立線路雙重命名與PI Tag名的映射關(guān)系；同時(shí)線路間的聯(lián)絡(luò)情況也需要從PI數(shù)據(jù)庫外導(dǎo)入，故使用配置文件config.xls對上述二者進(jìn)行描述。

程序在啟動(dòng)階段加載配置文件config.xls中如表1所示的Tag關(guān)系表和聯(lián)絡(luò)關(guān)系表，配置文件可以手動(dòng)調(diào)整，以方便線路聯(lián)絡(luò)變化后進(jìn)行及時(shí)更新，也為程序在不同單位間移植提供方便。圖8為配置文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其中線路名稱與Tag名稱一一對應(yīng)，包括所有聯(lián)絡(luò)線路的線路名和Tag名也要一一對應(yīng)。

表1 配置文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

5 結(jié)語

基于PI數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)的線路負(fù)荷轉(zhuǎn)供模擬系統(tǒng)在湖州電力局應(yīng)用已有兩年多的時(shí)間，為熱倒負(fù)荷轉(zhuǎn)供安排提供了重要的參考數(shù)據(jù)，有助于調(diào)度管理、運(yùn)行管理、故障搶修管理水平的進(jìn)一步提高。

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，供電企業(yè)精益化管理要求的不斷提高，對配電網(wǎng)的負(fù)荷分析管理也將向著更深化、細(xì)化、實(shí)時(shí)化的方向發(fā)展，本文介紹的PI數(shù)據(jù)庫的深化應(yīng)用無疑能對配電網(wǎng)管理起到一定的參考作用。

圖8 配置文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

[1]夏遠(yuǎn)福.PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫在輸變電設(shè)施可靠性統(tǒng)計(jì)分析中的應(yīng)用[J].浙江電力，2007，26（S1）∶26-29.

[2]王華慧.PI實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫在電網(wǎng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用[J].浙江電力，2007（S1）∶23-25.