基于PI实时数据库的配电数据采集与监视控制系统

2011-09-12邱凌剑

浙江电力 2011年8期

伊旭，王佑，赵卓，陈莉，金明，邱凌剑

（温州电力局，浙江温州 325000）

0 引言

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，可以对运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能。在电力系统中，SCADA系统的应用最为广泛，技术发展也最为成熟，作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，具有信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断系统故障状态等优势，已经成为电力调度不可缺少的工具。

自2005年以来，温州电力局开展了SCADA系统和PI实时数据库的集成应用工作。目前已经实现了将SCADA系统的数据采集到PI实时数据库中，通过PI系统的ProcessBook，DataLink等图形和报表工具，进行业务分析和展现共享。

随着城市配电网的迅速发展和电缆化率的提高，配电站（所）的供电模式将被大量采用。而对配电站（所）的管理除了日常巡视以外，基本没有相应的在线监控手段。周期性的检修工作增加了大量的人力负担，日常巡视也存在巡视不到位的问题。因此需要一套配电数据采集与监测系统，把来自开闭所、配电室、环网柜、分支箱的各类监测数据统一采集，统一监视，自动告警，自动分析，以满足配电工区的业务需求，也符合国家电网公司大力发展智能配电网的战略要求。

1 系统定义

1.1 PI实时数据库系统的测点对象

（1）采集配电站（所）的电力运行数据，实现对配电网运行的在线监视。需要采集三相交流电压、电流、开关状态，实现电压、电流、零序电压、零序电流、有功功率、无功功率、功率因数、频率的测量，谐波分量、三相不平衡度的分析计算等。

（2）采集配电站（所）的设备状态数据，包括SF6开关的气体压力、泄漏监测、油开关的油位、UPS状态等，逐步实现配电站（所）电网设备的状态检修。

（3）采集配电站（所）的运行环境数据，实现闭环自动控制。

（4）建立智能防盗报警系统，将配电站（所）发生的盗窃行为在第一时间通知相应人员。

（5）根据采集的电流大小及设备定值，快速计算故障电流并进行比较，将故障信息及性质自动上报主站，以便进行故障隔离。

（6）定值远方或当地修改和召唤定值。接收控制中心或配电终端显示装置的指定修改定值，随时召唤环网柜终端（DTU）的当前整定值，具有参数设定、工况显示、系统诊断等维护功能。

1.2 终端功能要求

（1）具备通信功能：提供RS485，RS232以及以太网等多种通信方式及多种标准通信协议，支持IEC 101，IEC 104，CDT等规约。

（2）支持当地及远方操作维护功能，可进行参数、定值的当地及远方修改整定，具备自检、自复位功能。

（3）配置后备电源，具备后备电源管理功能。

（4）具备双位置遥信处理功能。

（5）具备数据处理与转发功能。

（6）具备对时功能，接收主（子）站或其它时间同步装置的对时命令，与系统时钟保持同步。

（7）终端快速瞬变干扰试验、高频干扰试验，辐射电磁场干扰试验、冲击电压试验和绝缘试验符合GB/T 17626系列标准的要求。

（8）性能指标满足《配电自动化技术导则》及《配电自动化试点建设与改造技术原则》的要求。

2 关键技术

2.1 面向对象的建模技术

PI实时数据库一直是被动建立测点，所有测点来自实时数据源，设备随意重命名造成了数据的不连续和PI应用的被动。新的配电SCADA系统应该集设备维护、通道维护、量测信息维护于一体，将相应的设备变更信息通过设备异动流程贯彻到PI数据库的测点建立和更新全过程。

2.2 通用数据采集装置

按照项目的设计要求，配电站（所）需要接入多种设备和智能装置，如温/湿度传感器、烟感报警器、智能巡检控制器、防盗报警器、SF6检测传感器、FTU/DTU设备。设备接口众多复杂，如何设计一套具有充分扩展能力、灵活配置，可靠性高、性价比好的数据采集和通信管理装置，是实现本项目的首要条件。

2.3 统一的数据采集平台

（1）统一数据采集平台以统一的配电网设备模型为核心，在电网模型服务平台统一维护，定义需要采集的配电设备、测点模型信息、通道方式和通信设置参数。

（2）统一数据采集平台的核心是面向对象的配电网准实时数据库，而常规的面向测点的数据库已无法满足配电网采集对象类型众多、测点数据海量的需求，采用面向设备对象的数据库是将一个设备对象的相关数据组织在一条数据库记录中，通过对应的测点模型来解析具体数据的实际含义。数据库的对象继承电网模型服务平台中的设备模型，与设备模型构成直接的关联，通过统一接口访问模型，为应用系统提供访问服务。

（3）统一的数据采集/接口服务系统需要采集的设备对象、通道方式、通信参数同样继承电网模型服务平台的设备模型，采集的数据通过相同的设备ID与配电网实时数据库建立对应关系。

（4）配电网相关应用系统的实时数据统一从配电网准实时数据库取得，一方面保证接口方式的一致性，以设备对象的方式提供对准实时数据的引用和访问，另一方面可充分保证应用系统实时性的要求。

3 系统构成

配电数据采集与监视系统由三部分组成：站端数据采集和控制系统、通信系统和主站监控报警系统。系统总体结构如图1所示。

配电站（所）端的RSU是管理站（所）内所有相连设备的服务单元，所有消防、防盗、门禁等设备的数据采集，信息转换、处理、编码、发送，接收控制信号实现对站内所有控制对象的操作。系统服务器用于开关站端的通信处理和设备控制，提供系统用户、权限、数据、图形等的管理功能，同时又是主站智能值班与报警系统服务器，对系统监视的报警对象提供报警处理服务，将开关站的异常报警自动、及时地通知相关部门和人员。系统服务器还兼作Web发布服务器，实现开关站管理信息的共享和与其它应用系统的集成。配电站（所）端的系统结构如图2所示。