PI數據庫系統在無功電壓管理中的應用

蔡振華，李豐偉，王亦勤，張振宇

（寧波電業局，浙江 寧波 315010）

作為國內較早參與PI實時數據庫系統開發應用的地區電力系統，寧波電業局自主研發了上百類、逾千份監測統計類圖表以及多項深層次應用，基本建成了基于PI數據庫系統的覆蓋調度、生產、營銷、計劃、運行等部門的生產管理系統，PI系統的數據處理技術和深層次應用研發處于國內先進行列。電壓及功率因數在線輔助分析系統就是該局自主研發的多項應用之一。

1 寧波電網無功電壓管理概況

寧波電網長期以來飽受高峰時段電壓和功率因數偏低的困擾，慈溪、余姚等北部區域夏季高峰時段的無功電壓問題尤為突出。究其原因，既有電網主設備負載較重、無功補償設備配置結構不合理、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節的時效性、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考核管理辦法，對地區電網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無功電壓問題的要求更加迫切。

為此，寧波電業局開發了基于PI數據庫系統的集在線監測、數據分析和策略指導等功能于一體的電壓及功率因數在線輔助分析系統。該系統于2008年9月正式上線運行后，寧波電網的無功補償設備投切時效性和準確性有了極大提高，電壓及功率因數的合格率也有大幅提升。

2 電壓及功率因數在線輔助分析系統

2.1 系統體系結構

電壓及功率因數在線輔助分析系統的開發是基于.net Framework 2.0平臺，主要開發工具為Visual Studio 2005 C#，采用面向對象的設計方法。總體上采用基于Ajax的C/S和B/S相結合的多層Web程序架構，邏輯上整個系統可劃分為展示層、中間層（業務邏輯層、數據獲取層）和數據服務層。系統的體系結構如圖1所示。

圖1 輔助分析系統的體系結構

在數據服務層，以PI實時數據庫為系統的實時數據來源，主要包括電壓、功率因數、電容（電抗）器等實時數據；同時，通過SQL 2000數據庫實現與其他數據的交互。

在數據獲取層，通過PI SDK從實時數據庫中獲取實時數據用于計算；應用SVG可視化技術對趨勢圖數據進行處理，C/S和B/S消息數據通過ADO.net 2.0從SQL 2000數據庫中獲取。

業務邏輯層主要實現功率因數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，趨勢圖的業務邏輯也在該層實現。

在展示層，采用.net Windows技術實現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技術展示電壓和功率因數實時告警信息，數據庫連接采用Web Service技術。B/S框架采用ASP.net 2.0技術實現業務邏輯的應用展示。

2.2 系統功能設計

電壓及功率因數在線輔助分析系統主要分成兩個部分，如圖2所示，分別是基于B/S架構的Web瀏覽和基于C/S架構的客戶端。這種設計思路既兼顧了調度、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運行環境要求。

圖2 輔助分析系統的系統流程

面向調度及無功電壓管理專職的B/S架構突出了對無功電壓的管理和分析功能，包括設備運行參數管理、電壓及功率因數實時監測，以及相關業務報表的統計、考核、分析等功能模塊。面向運行人員的C/S架構的客戶端則側重于告警和提示功能，當系統監測到運行設備的電壓、功率因數等發生或即將發生越限時，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整策略提示。

2.3 系統功能介紹

電壓及功率因數在線輔助分析系統主要實現了以下功能：

（1）實時監測和歷史信息查看。系統用戶可以根據電網無功電壓的實時、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整儲備提前量。實時監測示例見圖3。

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

（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 輔助分析系統的界面示例

2.4 系統效能評價

在線輔助分析系統的在線監測模塊采用了一體化圖形設計，監測對象的實時及歷史信息在監測界面中一目了然，免除了傳統監測手段中對監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。系統在后臺完成對監測數據的編輯處理，監測數據更加科學、準確，保障了下一步無功電壓調控工作的合理性。

系統的報表功能體現了PI系統在數據統計、計算方面的優勢。以220kV變電站功率因數合格率月報表為例，以往該報表首先由各變電站運行人員根據站內監控記錄完成數據采集、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。以傳統方式完成寧波電網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據錯誤。而應用在線輔助分析系統后，采用系統的報表功能，同樣的報表編制工作只需2～3 min，極大地提高了工作效率，并能保證數據的真實、準確。

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

3 結語

以PI實時數據庫系統為基礎開發的各類應用工具，彌補了自動化系統和監控后臺在應用中沒有涉及的部分，且在保障生產大區信息系統安全的基礎上，方便了各層級用戶對電網運行情況的實時查看，為部門決策提供了支撐。

隨著電力系統信息化建設工作的不斷推進和深入，電力工業生產全流程將走向開放和互聯。PI實時數據庫系統作為國家電網SG186工程的一部分，必將發揮其數據橋梁和數據平臺的作用，并更好地服務于國家電網公司智能電網戰略，為電網自動化、信息化、智能化運行決策分析提供幫助和支撐。

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