基于GPRS通信和PI实时数据库的电压合格率管理系统

2011-09-12姬旭东

浙江电力 2011年8期

赵卓，陈莉，郑圣，伊旭，徐欢，姬旭东

（温州电力局，浙江温州 325000）

0 引言

电压是电能质量的重要指标，电压合格与否直接影响着电网运行、电网损耗及电力设备安全，对保证用户安全生产、产品质量及电器设备的安全与寿命也有重要的影响[1]。

电力企业电压合格率一般通过现场安装的统计型电压监测仪进行数据统计，而数据的获取方式主要是人工现场抄表或短信召唤，再通过人工制表获得。由于监测点数量众多且分布较广，因此耗费大量人力物力，报表及时性也得不到保证。数据传输信息量受限制、表计故障无法及时发现、不能对电压进行实时监控、缺乏系统统计分析手段等是电压合格率管理的普遍问题。

鉴于电压合格率的管理现状，温州电力局开发了基于GPRS无线传输和PI实时数据库技术的电压合格率系统。系统的目标是实现统一标准、统一数据格式、统一通信规约、数据统一采集、统一综合管理的地县一体化监测和管理,对地区电网各供电电压监测点的数据实现自动采集、汇总，实现市局、各供电分局和县局、变电站和供电所的分级管理，实时有效地监测全市供电网的电压质量，灵活形成各类、各县区电压分析统计报表，提供多种电压质量的分析手段，满足无功电压管理深层次需求。

系统还具有对电压监测设备及对测点设置进行管理的功能，包括测点新增、调整、取消、性质变更以及监测设备配置等业务管理，实现对全市供电电压监测的综合管理。

1 系统简介

系统遵循《国家电网公司供电电压监测管理系统功能规范（2008版）》，采用地市局一体化集中建设模式：在地市电力局建设主站系统，利用GPRS无线传输，通过省电力公司统一GPRS平台实现全地区所有电压监测装置的数据采集；所有监测装置的通信遵循统一规约，各县局不再建设系统，仅安装电压监测装置。根据权限分配并通过Web浏览方式，实现监测点信息录入、装置维护、数据维护和电压监测分析等应用，实现电压合格率数据的监测、上报、分析一体化。

系统基于IEC 61970/61968的CIM规范，完全依据电力设备的层次结构和关联关系建设，能方便实现各类电压监测点的上下联动分析，根据各监测点的信息自动生成各类别、各管理单位的综合合格率统计关系和统计报表，无须人工干预，不但减少了工作量，且在很大程度上确保了统计对象和报表的准确性及关联完整性。由于基于CIM建设底层平台，系统能方便地实现基于CIM/XML的静态信息文件生成，同时生成电压实时数据和统计数据简化格式的XML文件，便于系统数据共享。

1.1 系统结构及开发技术

系统采用地市局主站和现场终端（带GPRS远程传输功能的统计型电压表）二层结构，结构简化、清晰明了。组网结构如图1所示，其中前置工作站、数据库服务器、Web服务器等都合在一台服务器上。各电压监测点数据由地市局主站前置工作站通过现场终端采集，利用省电力公司统一GPRS平台和GPRS无线通信通道，将采集结果保存在数据库服务器。

图1 系统组网结构图

采用分布对象技术和多层分布式事务处理结构，主要以Web为表现形式，以利于多部门人员参与系统数据管理，提高总体性能，降低数据库与网络的负担，实现全分布结构，便于网上随意部署应用，从而具有较强的伸缩性、适用性和安全性。系统逻辑结构如图2所示，是基于TCP/IP标准网络通信协议的Intranet网络系统，采用基于部件的设计方法，和ActiveX组件/控件、COM/DCOM/CORBA，Web/Browser等开发技术。

图2 逻辑结构

根据系统的设计目标，电压合格率管理系统主要由前置采集、数据统计、报表管理、Web浏览共4个子系统模块组成。

（1）前置采集子系统主要完成正常和异常情况下的数据自动/人工采集，确保数据的准确性、完整性和及时性，具有以下特点：

1）通过GPRS通信方式，实现与电压监测仪的点对点通信，实现定时自动数据采集和实时信息点播（实时电压有效值读取）。

2）当数据库中数据有缺项时，自动向电压监测仪追补数据，也可以提供人工追补功能。

3）接收离线采集PDA数据的导入。

4）支持多个工作站的手工采集数据录入。

5）支持从SCADA系统或PI系统数据库导入A类电压监测点的数据。

6）支持B，C，D类部分电压数据从负控系统和配变监测终端中获取。

7）采集的原始数据录入历史数据库。

（2）数据统计子系统主要实现不同统计对象的数据分析，满足对电压数据的各种统计需求，提高系统的查询响应速度。具有以下特点：

1）对电压及统计数据分日、月、季、年统计和A，B，C，D类统计，如超限统计、最高/最低值分析、按地区统计、电压合格率统计等。

2）可根据监测点的编号或名称进行查询，也可根据监测电压的等级和类型进行查询，还可根据监测点所属部门的编号或名称进行查询。可查询某个监测点某日（月、季、年）的数据，并与去年同期进行比较，也可查询多个监测点某日（月、季、年）的统计数据（平均电压、平均合格率等）。

（3）报表管理子系统主要实现电压合格率系统所需的上报和统计报表生成，并对这些报表进行发布，供用户查阅。

1）根据查询条件从数据库中检索数据，并进行统计分析，以曲线、图形或报表的形式显示或打印出来，或将数据导出到Excel中。

2）查询结果可以用报表的形式显示、打印，也可以用曲线、直方图、饼图的形式显示、打印。还可在同一画面用不同颜色显示多个监测点的多条曲线，以便进行比较。

3）以曲线、棒图等多种直观的形式反映统计分析结果及数据分析比较结果，包括月统计值波动曲线、月整点值波动曲线、日整点值波动曲线，以及电压合格率同期比较曲线、分地区考核比较曲线等。

（4）Web浏览子系统采用B/S模式，以Web方式展示相关电压实时数据及统计数据，并提供事件查询、用户管理、报表查询、档案信息录入和区域信息管理等扩展功能。

1.2 工作流程及功能

系统工作流程可归纳为：服务器采集各现场终端的实时统计数据，由数据库服务器对采集数据进行过滤、择优、统计、分析，并保存入库；系统用户在客户工作站浏览网页，通过HTTP协议及ActiveX控件向Web服务器发出请求，Web服务器分析客户提交的HTTP请求后，直接通过ADO接口从数据库服务器获取数据并生成网页。

由于系统采用了Web发布方式和部分页面刷新的设计，使数据获取更快捷、操作更简洁。主要功能包括：系统管理、档案信息管理、报表管理、统计查询、终端维护、工况信息查询、告警信息查看。

（1）系统管理：维护本系统的基本信息设置和用户管理相关信息。基本信息设置主要包括设置终端厂商、终端类型、终端规约、电压等级、采集方案等系统初始化信息；用户管理主要包括维护部门管理、用户管理、角色管理以及权限设置、用户角色指定等功能。

（2）档案信息管理：是反应终端设备和电表设备基本信息及单位信息的最直接窗口，包括“终端/测点管理”、“供电局单位管理”、“统计上报配置”等。

（3）报表管理：对测点以及上报数据进行管理，可根据单位、报表类型、日期、电压类型等选择条件，查询（或下载）当前选择单位（包括该单位级联的所有子单位）中符合查询条件的测点以及这些测点在相应日期的日（或月、季、年）合格率报表。

（4）统计查询：按单位或类别查询各监测点的日、月、季、年的合格率数据（可按统计表及图形等方式显示）；根据预设的指标查询日、月、季、年的合格率未达到设定指标的测点；查询相同日期多个监测点的比较、单监测点的不同日期比较；查询测点某个时间段内的电压5 min数据的超限情况，支持多日时间段内的比较分析。

（5）终端维护：通过Web页面在线维护终端设备各种类型的信息（如设置终端参数、召回终端参数）、补采终端数据以及重算相关的数据。

（6）工况信息查询：查看当前系统中各终端的工作情况，如在线状态、采集状态等。

（7）告警信息查询：查看系统中各类告警，如合格率越限、报文异常等。

2 应用情况

温州电力局按上述体系结构建设了全局统一的电压合格率管理系统，在温州电力局市局建设电压合格率系统主站，各分局、县局不再建设子系统，直接采用现场终端接入，避免了系统重复建设。目前这种全局统一建设的组建模式为浙江省首例，并起到了一定的示范作用。经过近2年的运行，电压合格率管理系统已从初期的70个监测点逐步扩充到目前625个监测点，系统范围已逐步覆盖全温州地区。

系统采用主站、现场终端两层结构，各级用户根据不同的权限设置，能方便地在Web页面上统计分析电压合格率、电压波动率等数据。系统维护具体化、数据查询展示方式多元化（可以是曲线、棒图、表格方式体现），方便用户进行电压合格率数据的分析。通过依据合格率的控制分析、联动分析、同比分析，并根据系统终端的工况图，维护人员对异常情况的判断和处理将更加直观、方便。

该系统的建成运行取得了良好的效果：一方面有助于及时、准确掌握温州地区电压合格率水平，满足了电压合格率数据准确、快速上报的要求。通过系统多元化的比较分析，对改善电网供电电压质量起到了一定的促进作用。另一方面，该系统的运行实现了电压数据的远程上报功能，一改过去人工抄表、统计所造成的工作效率低下、准确性低的状况，减轻了生产运行人员的抄表工作量。随着业务流程的网上处理，推动了无纸化办公，有助于节约办公成本和提高信息化与技术水平。