基于PI实时数据库的变电站在线监测数据研究

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(1.宁波奉化市供电局,浙江 宁波 315500;2.宁波永耀信息科技有限公司,浙江 宁波 315020)

基于PI实时数据库的变电站在线监测数据研究

张明达，钱君

(1.宁波奉化市供电局,浙江 宁波 315500;2.宁波永耀信息科技有限公司,浙江 宁波 315020)

对变电站在线监测系统数据接入PI系统的方式进行了深入研究，以期最大程度的满足接口兼容性、数据实时性、系统安全性等要求，并给出了相应的解决措施。

PI；变电站在线监测；标准化

1 引言

电力企业引入PI(Plant Information)数据库已经有相当长的时间，实践证明，通过PI数据库整合电力企业各信息系统，可以解决信息孤岛问题，从而有利于企业信息系统的优化和决策支持系统的应用，实现企业信息管理统一集中化。

变电站在线监测系统包括蓄电池在线监测系统、油色谱在线监测系统、绝缘体在线监测系统、谐波在线监测系统等。目前在采集变电站在线监测系统数据上，每个厂家在变电站前端安装了实时数据采集终端，将数据从现场采集后通过部署在变电站主控室或继保室内的监控屏将数据转发到部署于后台的监控系统的数据库中，PI系统接口软件定时从这些厂家系统的数据库中读取数据并写入到PI数据库中，完成变电站在线监测数据接入PI数据库。

以上方案中存在最大的一个问题就是由于在线监测系统厂家众多，提供的数据库类型和结构各不相同，如果要接入数据就需要针对每个厂家的数据库开发取数据接口程序，开发工作量大；电力企业对生产运行数据的实时性要求很高，而用此方案接入数据中间已经过了两个环节，实时性无法得到保障；而众多的取数据接口程序运行在PI系统接口服务器上，势必会加重服务器的负担；多套接口同时运行还存在兼容性问题，加大了接口开发的难度；同时，整套系统对外接口越多，存在的系统安全隐患也就越大。

本文介绍的变电站在线监测系统数据采集方案实用新型，包括PI数据库在线监测标准化数据协议、数据转发与写入接口、PI工控机。其中:

(1)PI数据库在线监测标准化数据协议参考国际国内已有的标准，并结合各在线监测厂家提供的数据协议制定出的一套标准，用于统一在线监测数据包格式。

(2)数据转发与写入接口将在线监测系统数据发送到工控机后，执行数据包解析工作，按照PI数据库在线监测标准化数据协议形成标准化的数据包，并发送到后台PI接口机服务器中。

(3)PI工控机安装在变电站主控室或继保室内，主要安装部署数据转发与写入接口和存放临时数据包功能。

2 PI实时/历史数据库技术简介

PI (Plant Information System)是实时数据集成、应用平台。它具有强大的时序数据管理能力且性能优越，与关系型数据库相比，在处理时序性数据方面具有数据压缩比率大、存储速度快，可以长时间的以数据原型存储海量的历史数据等特点。它能保证企业内数据的唯一性，方便数据以不同的目的被使用，是实时数据库领域的主导产品。PI采用的旋转门压缩技术具备高效的数据存储功能，可存储十年以上的历史数据，这些都是变电站在线监测系统所不具备的，因此PI系统支持在线监测和历史数据的分析。

目前PI系统已广泛应用于发电企业全厂实时信息集成中。对于电网企业而言，作为生产控制信息系统和上层管理信息系统连接的数据桥梁，PI在电网企业信息管理中扮演着特殊和重要的角色。

3 系统架构设计

下面详解介绍变电站在线监测系统数据标准化接入PI数据库实现方式。

在每个变电站现场，在线监测系统厂家分别安装有数据采集终端，通过无线或网络方式将数据采集后发送到监控屏中，监控屏部署于变电站主控室或继保室内。按照原系统架构(图1)，数据从监控屏转发到部署在电力系统局大楼机房内的监控系统中。PI系统上运行针对于每个厂家开发的数据接口程序，通过厂家分配的数据库只读权限账号，定期从监控系统的数据库中读取数据，并写入到数据库中。

改进后的系统架构如图2所示，在变电站主控室或继保室内部署一台工控机，工控机与厂家的监控屏通过网线或光纤进行连接，监控屏主动将实时数据以约定的格式发送给工控机，工控机收到数据包后，将不同的数据包解析成标准化的数据包，并发送给后台的PI系统，PI系统上运行的接口程序只需一个接口就可以完成数据接收、解析、写入等工作。

图1 原系统机构图 图2 改进后的系统机构图

通过此方案，减少在线监测系统数据接入接口开发工作量，降低接口开发难度和后期的维护成本；将原有系统集中式部署架构改造为分布式架构，减轻系统关键节点服务器的负载，提高系统整体稳定性和可靠性；提高数据采集的实时性，满足电力系统对生产数据高实时性要求；减少服务器对外数据访问接口，降低系统安全隐患。

4 应用案例

PI数据库不仅提供实时/历史数据存储，在数据展示及应用统计等方面也具备较强优势，以蓄电池在线监测系统接入PI为例，图3为蓄电池组实时监测图，通过蓄电池电压数据的接入完成：

图3 蓄电池组实时监测

4.1电压测量

(1)整组蓄电池监测

测量电池组的电压，电流和温度，进行充电和放电管理，尤其是根据环境温度变化调整电池的浮充电压，在电池放电时电池组电压低至某下限时报警。

(2)单体蓄电池监测

①寻找单体电池之间不均衡，及时检出充电电压与内阻和整组电压与内阻不一致的电池。蓄电池单体电压最大值和最小值之间相差50mV以上，表示异常，所以要计算单体最大值、最小值和平均值。

②监测单电池是否过充电、过放电，在线监测单体电池电压，对越上限和越下限进行报警。

③为便于统计蓄电池电压的历史数据可生成蓄电池电压月报。

4.2内阻的测量

时刻在线检测内阻的变化，就是预防蓄电池损伤引起了内阻变化没有检查到，进而造成单体蓄电池的过充过放产生促死，导致整组电池寿命终结。

蓄电池老化从浮充电压是不能完全反映出来的，可以从内阻的变化上看出来，具有突变的现象。从内阻的反映就是渐变(一点点变大)和单向(只会变大)。

通过阻抗的实际测量，与基准值比较，对于阻抗增长异常的电池报警，明显的内阻变化表明蓄电池有大的性能改变，超过一定的百分比即可报警，业务人员可以及时地把劣化电池去除。

图4 电池阻抗变化曲线图

4.3开展以下应用

(1)单体蓄电池内阻监测。

(2)计算与基准值的差值。

(3)对于阻抗进行趋势变化分析，通过每只电池阻抗变化的曲线图，对于非正常趋势的变化给出报警,趋势分析可以采用以下两种方法：

①采用时间纵向上的同一只电池的比较；

②采用横向的同一时间上的不同电池比较两种分析如图4所示。

5 结语

本文通过变电站在线监测系统数据接入PI新老两种方案进行比较，讨论新方案的优势。其技术路线以接口兼容性、数据实时性、系统安全性等要求为准则，且给出了相应解决方案。

信息系统建设的主要目的是服务于应用，从使用者的角度出发，本文以蓄电池在线监测系统接入PI系统后在PI系统端开发的应用案例为例，探讨了数据展示，监测，及统计分析等应用方向。

[1] 田家英,赵舫.PI实时数据库在供电企业中的应用[J];继电器;2006(15).

[2] 李琪林.智能变电站状态监测技术研究[C]//2011国际信息技术与应用论坛论文集.计算机科学,2011.7.

2013-02-01

张明达(1968-)，男，浙江奉化人，高级工程师，从事电力通信、信息化工作；

钱君(1982-)，女，浙江宁波人，工程师，从事电力信息化工作。

ResearchonOn-LineMonitoringDataofSubstationsBasedonPIDataBaseSystems

ZHANGMing-da,QIANJun

(1.Ningbo Fenghua Power Supply Breau,Ningbo 315500,China;2.Ningbo Yongyao Information & Technology Co.,LTD.,Ningbo 315020,China)

The thesis makes deep research on integrating data of on-line monitoring system in substations into PI database system,in hope to best support the requirements of interface compatibility,real-time of data and system security,and puts forword some solving measures.

PI;monitoring data of substations based;standardization

1004-289X(2013)06-0066-03

TM63

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