PI数据库系统在无功电压管理中的应用

2011-09-12蔡振华李丰伟王亦勤张振宇

浙江电力 2011年8期

蔡振华，李丰伟，王亦勤，张振宇

（宁波电业局，浙江宁波 315010）

作为国内较早参与PI实时数据库系统开发应用的地区电力系统，宁波电业局自主研发了上百类、逾千份监测统计类图表以及多项深层次应用，基本建成了基于PI数据库系统的覆盖调度、生产、营销、计划、运行等部门的生产管理系统，PI系统的数据处理技术和深层次应用研发处于国内先进行列。电压及功率因数在线辅助分析系统就是该局自主研发的多项应用之一。

1 宁波电网无功电压管理概况

宁波电网长期以来饱受高峰时段电压和功率因数偏低的困扰，慈溪、余姚等北部区域夏季高峰时段的无功电压问题尤为突出。究其原因，既有电网主设备负载较重、无功补偿设备配置结构不合理、VQC（电压无功控制）等无功自动补偿装置可投率较低等客观因素，也有运行人员参与无功调节的时效性、准确性较差等主观原因。

2008年7月，浙江省电力公司正式实施了以220kV变电站母线电压为边界条件进行阶段式浮动的功率因数考核管理办法，对地区电网的无功电压控制提出了更加严格的要求，从而使解决宁波电网无功电压问题的要求更加迫切。

为此，宁波电业局开发了基于PI数据库系统的集在线监测、数据分析和策略指导等功能于一体的电压及功率因数在线辅助分析系统。该系统于2008年9月正式上线运行后，宁波电网的无功补偿设备投切时效性和准确性有了极大提高，电压及功率因数的合格率也有大幅提升。

2 电压及功率因数在线辅助分析系统

2.1 系统体系结构

电压及功率因数在线辅助分析系统的开发是基于.net Framework 2.0平台，主要开发工具为Visual Studio 2005 C#，采用面向对象的设计方法。总体上采用基于Ajax的C/S和B/S相结合的多层Web程序架构，逻辑上整个系统可划分为展示层、中间层（业务逻辑层、数据获取层）和数据服务层。系统的体系结构如图1所示。

图1 辅助分析系统的体系结构

在数据服务层，以PI实时数据库为系统的实时数据来源，主要包括电压、功率因数、电容（电抗）器等实时数据；同时，通过SQL 2000数据库实现与其他数据的交互。

在数据获取层，通过PI SDK从实时数据库中获取实时数据用于计算；应用SVG可视化技术对趋势图数据进行处理，C/S和B/S消息数据通过ADO.net 2.0从SQL 2000数据库中获取。

业务逻辑层主要实现功率因数和电压的计算以及越限告警的判断、预警和告警消息的逻辑判断，趋势图的业务逻辑也在该层实现。

在展示层，采用.net Windows技术实现定时采集变电站遥测测点值运用与计算，在C/S客户端采用.net WinFor技术展示电压和功率因数实时告警信息，数据库连接采用Web Service技术。B/S框架采用ASP.net 2.0技术实现业务逻辑的应用展示。

2.2 系统功能设计

电压及功率因数在线辅助分析系统主要分成两个部分，如图2所示，分别是基于B/S架构的Web浏览和基于C/S架构的客户端。这种设计思路既兼顾了调度、运行及无功电压管理专职在无功电压管理中的职能覆盖要求，又突出了不同岗位的工作特点和系统运行环境要求。

图2 辅助分析系统的系统流程

面向调度及无功电压管理专职的B/S架构突出了对无功电压的管理和分析功能，包括设备运行参数管理、电压及功率因数实时监测，以及相关业务报表的统计、考核、分析等功能模块。面向运行人员的C/S架构的客户端则侧重于告警和提示功能，当系统监测到运行设备的电压、功率因数等发生或即将发生越限时，以弹出告警框的方式给予越限告警信息以及无功电压的调整策略提示。

2.3 系统功能介绍

电压及功率因数在线辅助分析系统主要实现了以下功能：

（1）实时监测和历史信息查看。系统用户可以根据电网无功电压的实时、历史曲线，准确把握无功电压的运行趋势，为无功电压的及时调整储备提前量。实时监测示例见图3。

（2）报表自动生成。系统提供了无功电压管理工作中常用的报表模板，系统用户只需选择统计时段、统计间隔，海量数据的汇总和初步分析工作即可由系统自动完成。

（3）客户端工具。作为提高运行人员参与无功电压管理的重要手段，系统将后台计算的无功电压预警、告警信息以及无功补偿设备投切策略等，在客户端中进行实时提醒并不断刷新，极大地提高了运行人员的参与效率。

图3 辅助分析系统的界面示例

2.4 系统效能评价

在线辅助分析系统的在线监测模块采用了一体化图形设计，监测对象的实时及历史信息在监测界面中一目了然，免除了传统监测手段中对监测对象逐个跟踪查找的麻烦，大大减轻了工作人员的工作强度。系统在后台完成对监测数据的编辑处理，监测数据更加科学、准确，保障了下一步无功电压调控工作的合理性。

系统的报表功能体现了PI系统在数据统计、计算方面的优势。以220kV变电站功率因数合格率月报表为例，以往该报表首先由各变电站运行人员根据站内监控记录完成数据采集、填报，再将各站报表交给无功电压管理专职完成汇总、编辑工作。以传统方式完成宁波电网29座220kV变电站的报表编制工作需要3～4天，而且很难避免工作失误或修改导致的数据错误。而应用在线辅助分析系统后，采用系统的报表功能，同样的报表编制工作只需2～3 min，极大地提高了工作效率，并能保证数据的真实、准确。

电压及功率因数在线辅助分析系统充分调动了电网运行人员参与无功电压管理工作的积极性，成为宁波电网AVC系统推广应用工作中无功优化及电压控制的得力工具。该系统有效提高了主网电压及功率因数合格率水平，提升了电网无功补偿设备的利用率。系统投运以来，宁波电网功率因数平均合格率由64.53%提升至89.37%，网损率由9.961‰降低至9.578‰，经济效益和社会效益明显。