基于PI實時數據庫的配電數據采集與監視控制系統

伊 旭，王 佑，趙 卓，陳 莉，金 明，邱凌劍

（溫州電力局，浙江 溫州 325000）

0 引言

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統即數據采集與監視控制系統，是以計算機為基礎的生產過程控制與調度自動化系統，可以對運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等功能。在電力系統中，SCADA系統的應用最為廣泛，技術發展也最為成熟，作為能量管理系統（EMS系統）的一個最主要的子系統，具有信息完整、提高效率、正確掌握系統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷系統故障狀態等優勢，已經成為電力調度不可缺少的工具。

自2005年以來，溫州電力局開展了SCADA系統和PI實時數據庫的集成應用工作。目前已經實現了將SCADA系統的數據采集到PI實時數據庫中，通過PI系統的ProcessBook，DataLink等圖形和報表工具，進行業務分析和展現共享。

隨著城市配電網的迅速發展和電纜化率的提高，配電站（所）的供電模式將被大量采用。而對配電站（所）的管理除了日常巡視以外，基本沒有相應的在線監控手段。周期性的檢修工作增加了大量的人力負擔，日常巡視也存在巡視不到位的問題。因此需要一套配電數據采集與監測系統，把來自開閉所、配電室、環網柜、分支箱的各類監測數據統一采集，統一監視，自動告警，自動分析，以滿足配電工區的業務需求，也符合國家電網公司大力發展智能配電網的戰略要求。

1 系統定義

1.1 PI實時數據庫系統的測點對象

（1）采集配電站（所）的電力運行數據，實現對配電網運行的在線監視。需要采集三相交流電壓、電流、開關狀態，實現電壓、電流、零序電壓、零序電流、有功功率、無功功率、功率因數、頻率的測量，諧波分量、三相不平衡度的分析計算等。

（2）采集配電站（所）的設備狀態數據，包括SF6開關的氣體壓力、泄漏監測、油開關的油位、UPS狀態等，逐步實現配電站（所）電網設備的狀態檢修。

（3）采集配電站（所）的運行環境數據，實現閉環自動控制。

（4）建立智能防盜報警系統，將配電站（所）發生的盜竊行為在第一時間通知相應人員。

（5）根據采集的電流大小及設備定值，快速計算故障電流并進行比較，將故障信息及性質自動上報主站，以便進行故障隔離。

（6）定值遠方或當地修改和召喚定值。接收控制中心或配電終端顯示裝置的指定修改定值，隨時召喚環網柜終端（DTU）的當前整定值，具有參數設定、工況顯示、系統診斷等維護功能。

1.2 終端功能要求

（1）具備通信功能：提供RS485，RS232以及以太網等多種通信方式及多種標準通信協議，支持IEC 101，IEC 104，CDT等規約。

（2）支持當地及遠方操作維護功能，可進行參數、定值的當地及遠方修改整定，具備自檢、自復位功能。

（3）配置后備電源，具備后備電源管理功能。

（4）具備雙位置遙信處理功能。

（5）具備數據處理與轉發功能。

（6）具備對時功能，接收主（子）站或其它時間同步裝置的對時命令，與系統時鐘保持同步。

（7）終端快速瞬變干擾試驗、高頻干擾試驗，輻射電磁場干擾試驗、沖擊電壓試驗和絕緣試驗符合GB/T 17626系列標準的要求。

（8）性能指標滿足《配電自動化技術導則》及《配電自動化試點建設與改造技術原則》的要求。

2 關鍵技術

2.1 面向對象的建模技術

PI實時數據庫一直是被動建立測點，所有測點來自實時數據源，設備隨意重命名造成了數據的不連續和PI應用的被動。新的配電SCADA系統應該集設備維護、通道維護、量測信息維護于一體，將相應的設備變更信息通過設備異動流程貫徹到PI數據庫的測點建立和更新全過程。

2.2 通用數據采集裝置

按照項目的設計要求，配電站（所）需要接入多種設備和智能裝置，如溫/濕度傳感器、煙感報警器、智能巡檢控制器、防盜報警器、SF6檢測傳感器、FTU/DTU設備。設備接口眾多復雜，如何設計一套具有充分擴展能力、靈活配置，可靠性高、性價比好的數據采集和通信管理裝置，是實現本項目的首要條件。

2.3 統一的數據采集平臺

（1）統一數據采集平臺以統一的配電網設備模型為核心，在電網模型服務平臺統一維護，定義需要采集的配電設備、測點模型信息、通道方式和通信設置參數。

（2）統一數據采集平臺的核心是面向對象的配電網準實時數據庫，而常規的面向測點的數據庫已無法滿足配電網采集對象類型眾多、測點數據海量的需求，采用面向設備對象的數據庫是將一個設備對象的相關數據組織在一條數據庫記錄中，通過對應的測點模型來解析具體數據的實際含義。數據庫的對象繼承電網模型服務平臺中的設備模型，與設備模型構成直接的關聯，通過統一接口訪問模型，為應用系統提供訪問服務。

（3）統一的數據采集/接口服務系統需要采集的設備對象、通道方式、通信參數同樣繼承電網模型服務平臺的設備模型，采集的數據通過相同的設備ID與配電網實時數據庫建立對應關系。

（4）配電網相關應用系統的實時數據統一從配電網準實時數據庫取得，一方面保證接口方式的一致性，以設備對象的方式提供對準實時數據的引用和訪問，另一方面可充分保證應用系統實時性的要求。

3 系統構成

配電數據采集與監視系統由三部分組成：站端數據采集和控制系統、通信系統和主站監控報警系統。系統總體結構如圖1所示。

配電站（所）端的RSU是管理站（所）內所有相連設備的服務單元，所有消防、防盜、門禁等設備的數據采集，信息轉換、處理、編碼、發送，接收控制信號實現對站內所有控制對象的操作。系統服務器用于開關站端的通信處理和設備控制，提供系統用戶、權限、數據、圖形等的管理功能，同時又是主站智能值班與報警系統服務器，對系統監視的報警對象提供報警處理服務，將開關站的異常報警自動、及時地通知相關部門和人員。系統服務器還兼作Web發布服務器，實現開關站管理信息的共享和與其它應用系統的集成。配電站（所）端的系統結構如圖2所示。

圖1 配電數據采集與監視系統結構圖

圖2 配電站（所）端RSU系統結構圖

4 系統功能

（1）通過PI ProcessBook工具，繪制配電站（所）的一次接線圖，顯示當前電網的運行狀態。

（2）通過PI DataLink報表或第三方報表工具，進行電網運行分析。

（3）通過PI集成應用發布平臺或PI Rtportl組件，對所有監視畫面和分析報表進行綜合展示。

（4）實現本地控制功能，包括布防、撤防功能和設備閉環控制等。

（5）實現智能設備、開關站相關設備及聲光報警設備等的遠程控制功能，并可事先確定布防/撤防策略，由系統按制定策略自動進行布防/撤防。

（6）實現報警管理。

5 結語

實施配電站（所）運行智能監控系統，具有以下的意義：

（1）通過對配電站（所）的在線監測，及時了解配電站（所）的運行環境和設備狀態等重要信息，對運行中的異常現象或故障能自動上報，及時處理，提高設備運行的可靠性，及時消滅事故隱患，同時提高工作效率。

（2）進一步提升配電網管理水平，加強電力設施的安全防范工作，提高配電網運行的安全水平，提高供電可靠性，進一步推動配電網管理逐步向智能化、自動化、綜合化、集中化的方向發展。

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