基于PI數據庫系統實現線路負荷轉供模擬

陳士俊

（湖州電力局，浙江 湖州 313000）

1 開發背景

1.1 湖州電網配電網管理現狀

對配電網運行人員來說，迅速了解轄區內10kV線路的實時負荷情況對合理安排工作、處理緊急故障非常重要；對配電網調度人員來說，安排熱倒負荷轉供前，要準確了解未來一段時間轉供線路負荷的變化情況，這對合理安排熱倒負荷方案、有效利用電網資源，避免負荷分配不均有重要的參考作用。

近年來，隨著湖州電網不斷發展，現有的SCADA/EMS系統已逐漸無法滿足工作的需要，而SCADA/EMS系統由于其自身的局限性，僅能提供簡單的負荷查詢，沒有聯絡拓撲數據，無法實現更高級的數據分析。

1.2 利用PI數據庫實現負荷轉供模擬

PI（Plant Information）實時數據庫系統是一個開放性的平臺，除了能提供電網電氣量參數實時數據外，還可以按使用者需要的方法加工處理需要的數據，在很大程度上能滿足使用者特有的需求，尤其適合進行圖形和拓撲操作，在系統中建立網架及負荷數據，從而實現配電網負荷數據的高級分析應用。

由于負荷轉供所需的配電線路負荷數據均已進入PI數據庫系統，利用PI數據庫系統提供的ProcessBook工具及VB編程，可實現配電線路的負荷速查、聯絡顯示和轉供模擬功能。

2 設計思路

2.1 主要設計思想

針對現有SCADA/EMS系統查詢不便、缺少聯絡拓撲信息、無法實現高級數據分析的問題，利用PI數據庫系統中已接入的配電網線路負荷，對線路在選定時間段內的最大負荷、最小負荷、負荷超限時間占總時間的比例進行計算；顯示線路的聯絡情況；對負荷的轉供情況進行模擬，從而有效幫助運行、調度部門及時準確地獲取線路負荷情況，對配電線路轉供進行預先模擬，實現配電網的精細化管理，提升工作效率。

2.2 主要設計步驟

（1）從線路雙重命名到PI數據庫系統“Tag名”的映射：目前PI數據庫系統的測點均用Tag名作為唯一標識，如“FZ.SJ.SCADA_18415714.YC”，相對于日常使用的線路雙重命名來說不便于記憶和應用，無形中提高了PI應用的門檻。因此考慮利用PI數據庫系統提供的VB工具，將Tag名與工作中常用的線路雙重命名進行自動關聯，實現線路雙重命名與Tag名的無縫轉換。應用人員可以使用熟悉的線路雙重命名進行操作，而不必記憶繁瑣的Tag名，減少工作量、降低了使用難度。

（2）線路聯絡拓撲關系導入：目前PI數據庫系統中僅有各配電線路負荷測點的實時及歷史數據，而對于配電網來說，還必須在系統中導入線路間的聯絡拓撲關系并自動顯示，以減少人工記憶難度，同時避免差錯。

（3）線路負荷分析及負荷轉供模擬：對線路負荷的最大值、最小值、平均值及超限時間進行計算；通過PI數據庫中數據集的應用對轉供的線路負荷曲線進行疊加，模擬轉供后的情況，供運行單位監測及調度決策使用。

程序流程見圖1。

圖1 程序流程圖

3 主要功能和界面

通過設計應用實現了線路負荷速查分析、聯絡情況顯示、負荷模擬轉供等功能。線路負荷轉供模擬主界面見圖2。

圖210kV線路負荷轉供模擬主界面

3.1 線路負荷速查分析及聯絡情況顯示

現有SCADA/EMS系統提供的配電線路負荷查詢功能簡單，操作繁瑣，不能跨月、跨年選擇時間段，影響了使用人員的工作效率。本系統的負荷速查功能提供了線路下拉列表，可通過鼠標選擇和首字符定位兩種方式快速選擇配電線路，通過點擊日歷控件工具確定查詢的時間段（起始時間、終止時間）。在結果中反饋線路的聯絡情況、負荷曲線及線路的負荷分析情況，包括最大負荷、最小負荷、超限時間占總時間段的比例等。其中線路超限時間主要針對原SCADA/EMS系統缺乏對線路最大負荷統計功能的不足而設計。通過對超限時間的分析，可有效過濾因數據毛刺、短時轉供造成的線路負荷偏高，從而導致無法獲取準確的線路負荷信息。線路快速定位、聯絡及負荷曲線反饋等顯示頁面示例見圖3-5。

3.2 負荷轉供模擬

目前，判斷轉供后的最高負荷時，一般要先在SCADA/EMS系統中找到需轉供的線路及其聯絡線路的最大負荷，將二者相加后才能得到結果。由于實際運行中線路的最大負荷值一般不會同時出現，上述方法就顯得不夠科學，計算結果會大于實際轉供的線路負荷，造成線路設備投資不必要的增加。如果對負荷曲線作精確疊加，則需要進行大量的計算工作。然而由于SCADA/EMS系統未提供此項功能，只能采取人工計算的方法，使準確性和精度都受到很大影響，還將消耗巨大的人力成本。

圖3 線路快速定位

圖4 聯絡及負荷曲線反饋界面

圖5 線路負荷分析結果反饋界面

應用本設計的負荷轉供模擬功能后，可以調用PI數據庫系統的數據集功能，利用配電線路歷史負荷數據，對兩條聯絡線路的負荷曲線進行疊加計算，從而精確模擬轉供后的線路負荷情況，為運行監控、調度決策提供重要的參考依據。線路負荷疊加、模擬轉供后的負荷顯示界面示例見圖6、圖7。

圖6 聯絡線路負荷的同屏顯示

4 實現方法

4.1 系統開發環境

圖7 線路負荷疊加、模擬轉供后的負荷情況

（1）硬件開發環境。局域網內可連接至PI服務器的個人計算機推薦配置為：中央處理器P4 2.6GHz及以上，內存512M及以上，硬盤40G及以上，顯示器分辨率不低于1024×768。

（2）軟件開發環境：使用WindowsXP操作系統，安裝PI ProcessBook和PI DataLink并連接PI服務器，安裝2003版本的Excel軟件（需安裝完整版）并安裝日歷控件。

4.2 數據說明

本案例中的配電線路負荷數據從PI數據庫中取得，但由于PI數據庫使用Tag名作為數據點的標識，與常用的線路雙重命名不同，因而需要建立線路雙重命名與PI Tag名的映射關系；同時線路間的聯絡情況也需要從PI數據庫外導入，故使用配置文件config.xls對上述二者進行描述。

程序在啟動階段加載配置文件config.xls中如表1所示的Tag關系表和聯絡關系表，配置文件可以手動調整，以方便線路聯絡變化后進行及時更新，也為程序在不同單位間移植提供方便。圖8為配置文件數據結構，其中線路名稱與Tag名稱一一對應，包括所有聯絡線路的線路名和Tag名也要一一對應。

表1 配置文件數據結構

5 結語

基于PI數據庫實現的線路負荷轉供模擬系統在湖州電力局應用已有兩年多的時間，為熱倒負荷轉供安排提供了重要的參考數據，有助于調度管理、運行管理、故障搶修管理水平的進一步提高。

隨著智能電網技術的不斷發展，供電企業精益化管理要求的不斷提高，對配電網的負荷分析管理也將向著更深化、細化、實時化的方向發展，本文介紹的PI數據庫的深化應用無疑能對配電網管理起到一定的參考作用。

圖8 配置文件數據結構

[1]夏遠福.PI實時數據庫在輸變電設施可靠性統計分析中的應用[J].浙江電力，2007，26（S1）∶26-29.

[2]王華慧.PI實時數據庫在電網負荷統計中的應用[J].浙江電力，2007（S1）∶23-25.