蔡振華，李豐偉，王亦勤，張振宇

（寧波電業(yè)局，浙江 寧波 315010）

作為國內(nèi)較早參與PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)開發(fā)應用的地區(qū)電力系統(tǒng)，寧波電業(yè)局自主研發(fā)了上百類、逾千份監(jiān)測統(tǒng)計類圖表以及多項深層次應用，基本建成了基于PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的覆蓋調(diào)度、生產(chǎn)、營銷、計劃、運行等部門的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，PI系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和深層次應用研發(fā)處于國內(nèi)先進行列。電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)就是該局自主研發(fā)的多項應用之一。

1 寧波電網(wǎng)無功電壓管理概況

寧波電網(wǎng)長期以來飽受高峰時段電壓和功率因數(shù)偏低的困擾，慈溪、余姚等北部區(qū)域夏季高峰時段的無功電壓問題尤為突出。究其原因，既有電網(wǎng)主設備負載較重、無功補償設備配置結(jié)構(gòu)不合理、VQC（電壓無功控制）等無功自動補償裝置可投率較低等客觀因素，也有運行人員參與無功調(diào)節(jié)的時效性、準確性較差等主觀原因。

2008年7月，浙江省電力公司正式實施了以220kV變電站母線電壓為邊界條件進行階段式浮動的功率因數(shù)考核管理辦法，對地區(qū)電網(wǎng)的無功電壓控制提出了更加嚴格的要求，從而使解決寧波電網(wǎng)無功電壓問題的要求更加迫切。

為此，寧波電業(yè)局開發(fā)了基于PI數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的集在線監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和策略指導等功能于一體的電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)于2008年9月正式上線運行后，寧波電網(wǎng)的無功補償設備投切時效性和準確性有了極大提高，電壓及功率因數(shù)的合格率也有大幅提升。

2 電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)的開發(fā)是基于.net Framework 2.0平臺，主要開發(fā)工具為Visual Studio 2005 C#，采用面向?qū)ο蟮脑O計方法?？傮w上采用基于Ajax的C/S和B/S相結(jié)合的多層Web程序架構(gòu)，邏輯上整個系統(tǒng)可劃分為展示層、中間層（業(yè)務邏輯層、數(shù)據(jù)獲取層）和數(shù)據(jù)服務層。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 輔助分析系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

在數(shù)據(jù)服務層，以PI實時數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)來源，主要包括電壓、功率因數(shù)、電容（電抗）器等實時數(shù)據(jù)；同時，通過SQL 2000數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)與其他數(shù)據(jù)的交互。

在數(shù)據(jù)獲取層，通過PI SDK從實時數(shù)據(jù)庫中獲取實時數(shù)據(jù)用于計算；應用SVG可視化技術(shù)對趨勢圖數(shù)據(jù)進行處理，C/S和B/S消息數(shù)據(jù)通過ADO.net 2.0從SQL 2000數(shù)據(jù)庫中獲取。

業(yè)務邏輯層主要實現(xiàn)功率因數(shù)和電壓的計算以及越限告警的判斷、預警和告警消息的邏輯判斷，趨勢圖的業(yè)務邏輯也在該層實現(xiàn)。

在展示層，采用.net Windows技術(shù)實現(xiàn)定時采集變電站遙測測點值運用與計算，在C/S客戶端采用.net WinFor技術(shù)展示電壓和功率因數(shù)實時告警信息，數(shù)據(jù)庫連接采用Web Service技術(shù)。B/S框架采用ASP.net 2.0技術(shù)實現(xiàn)業(yè)務邏輯的應用展示。

2.2 系統(tǒng)功能設計

電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)主要分成兩個部分，如圖2所示，分別是基于B/S架構(gòu)的Web瀏覽和基于C/S架構(gòu)的客戶端。這種設計思路既兼顧了調(diào)度、運行及無功電壓管理專職在無功電壓管理中的職能覆蓋要求，又突出了不同崗位的工作特點和系統(tǒng)運行環(huán)境要求。

圖2 輔助分析系統(tǒng)的系統(tǒng)流程

面向調(diào)度及無功電壓管理專職的B/S架構(gòu)突出了對無功電壓的管理和分析功能，包括設備運行參數(shù)管理、電壓及功率因數(shù)實時監(jiān)測，以及相關業(yè)務報表的統(tǒng)計、考核、分析等功能模塊。面向運行人員的C/S架構(gòu)的客戶端則側(cè)重于告警和提示功能，當系統(tǒng)監(jiān)測到運行設備的電壓、功率因數(shù)等發(fā)生或即將發(fā)生越限時，以彈出告警框的方式給予越限告警信息以及無功電壓的調(diào)整策略提示。

2.3 系統(tǒng)功能介紹

電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)主要實現(xiàn)了以下功能：

（1）實時監(jiān)測和歷史信息查看。系統(tǒng)用戶可以根據(jù)電網(wǎng)無功電壓的實時、歷史曲線，準確把握無功電壓的運行趨勢，為無功電壓的及時調(diào)整儲備提前量。實時監(jiān)測示例見圖3。

（2）報表自動生成。系統(tǒng)提供了無功電壓管理工作中常用的報表模板，系統(tǒng)用戶只需選擇統(tǒng)計時段、統(tǒng)計間隔，海量數(shù)據(jù)的匯總和初步分析工作即可由系統(tǒng)自動完成。

（3）客戶端工具。作為提高運行人員參與無功電壓管理的重要手段，系統(tǒng)將后臺計算的無功電壓預警、告警信息以及無功補償設備投切策略等，在客戶端中進行實時提醒并不斷刷新，極大地提高了運行人員的參與效率。

圖3 輔助分析系統(tǒng)的界面示例

2.4 系統(tǒng)效能評價

在線輔助分析系統(tǒng)的在線監(jiān)測模塊采用了一體化圖形設計，監(jiān)測對象的實時及歷史信息在監(jiān)測界面中一目了然，免除了傳統(tǒng)監(jiān)測手段中對監(jiān)測對象逐個跟蹤查找的麻煩，大大減輕了工作人員的工作強度。系統(tǒng)在后臺完成對監(jiān)測數(shù)據(jù)的編輯處理，監(jiān)測數(shù)據(jù)更加科學、準確，保障了下一步無功電壓調(diào)控工作的合理性。

系統(tǒng)的報表功能體現(xiàn)了PI系統(tǒng)在數(shù)據(jù)統(tǒng)計、計算方面的優(yōu)勢。以220kV變電站功率因數(shù)合格率月報表為例，以往該報表首先由各變電站運行人員根據(jù)站內(nèi)監(jiān)控記錄完成數(shù)據(jù)采集、填報，再將各站報表交給無功電壓管理專職完成匯總、編輯工作。以傳統(tǒng)方式完成寧波電網(wǎng)29座220kV變電站的報表編制工作需要3～4天，而且很難避免工作失誤或修改導致的數(shù)據(jù)錯誤。而應用在線輔助分析系統(tǒng)后，采用系統(tǒng)的報表功能，同樣的報表編制工作只需2～3 min，極大地提高了工作效率，并能保證數(shù)據(jù)的真實、準確。

電壓及功率因數(shù)在線輔助分析系統(tǒng)充分調(diào)動了電網(wǎng)運行人員參與無功電壓管理工作的積極性，成為寧波電網(wǎng)AVC系統(tǒng)推廣應用工作中無功優(yōu)化及電壓控制的得力工具。該系統(tǒng)有效提高了主網(wǎng)電壓及功率因數(shù)合格率水平，提升了電網(wǎng)無功補償設備的利用率。系統(tǒng)投運以來，寧波電網(wǎng)功率因數(shù)平均合格率由64.53%提升至89.37%，網(wǎng)損率由9.961‰降低至9.578‰，經(jīng)濟效益和社會效益明顯。

3 結(jié)語

以PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為基礎開發(fā)的各類應用工具，彌補了自動化系統(tǒng)和監(jiān)控后臺在應用中沒有涉及的部分，且在保障生產(chǎn)大區(qū)信息系統(tǒng)安全的基礎上，方便了各層級用戶對電網(wǎng)運行情況的實時查看，為部門決策提供了支撐。

隨著電力系統(tǒng)信息化建設工作的不斷推進和深入，電力工業(yè)生產(chǎn)全流程將走向開放和互聯(lián)。PI實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為國家電網(wǎng)SG186工程的一部分，必將發(fā)揮其數(shù)據(jù)橋梁和數(shù)據(jù)平臺的作用，并更好地服務于國家電網(wǎng)公司智能電網(wǎng)戰(zhàn)略，為電網(wǎng)自動化、信息化、智能化運行決策分析提供幫助和支撐。

[1]OSISoft.PI UDS System Manager′s I：Essential Skills Supplemental Documentation[M].2002.

[2]OSISoft.PI UDS System Manager′s II：Advanced Topics Supplemental Documentation[M].2002.

[3]張志檁.實時數(shù)據(jù)庫原理及應用[M].北京：中國石化出版社，2001.

[4]周怡，王堅敏，羅斐.PI在供電企業(yè)中的應用架構(gòu)[J].浙江電力，2005（1）∶40-43.