CN101867185A - 电力系统的pi测点自动维护系统及其维护方法 - Google Patents

Abstract

一种电力系统的PI测点自动维护系统，包括有各生产系统服务器；PI实时数据服务器；各客户端；其特征在于：还包括有PI模型数据服务器，该PI模型数据服务器存储有模型数据，PI实时数据服务器和PI模型数据服务器分别与各客户端连接并实现数据传输，各客户端还设置有PI应用单元，各生产系统服务器组成外网，PI实时数据服务器、PI模型数据服务器和各客户端组成内网，外网和内网之间通过物理隔离设备实现数据安全交换。与现有技术相比，本发明在电力系统中增设PI模型数据服务器并存储模型数据，使用时，客户端根据PI应用所需的PI测点逻辑先向PI模型数据服务器发送访问请求，通过写入PI模型数据服务器的查询语句即可实现对所需PI测点的自动提取。

Description

电力系统的PI测点自动维护系统及其维护方法

技术领域

本发明涉及一种自动提取PI测点的技术，特别是涉及一种用于电力实时监控系统的PI测点自动维护系统及其维护方法。

背景技术

PI实时数据库系统(Plant Information System)是由美国OSI Software公司开发的基于C/S、B/S结构的商品化软件应用平台，是工厂底层控制网络与上层管理信息系统连接的桥梁，PI数据库在工厂信息集成中扮演着特殊和重要的角色。

近年来，随着电力系统信息化建设工作的不断推进和深入，加上电网建设和改造步伐的加快，电力企业开始将PI(Plant Information)实时数据库引入电力实时监控系统，从而通过PI实时数据库来整合电力企业各信息系统。实践证明，通过PI实时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。以宁波电业局为例，目前接入宁波电业局PI实时数据库的系统有：调度自动化系统(SCADA系统)、安全生产管理系统(浙电PSMS系统)、营销类系统、专业监测系统等。

但是，当越来越多的信息系统接入PI(Plant Information)实时数据库后，基于PI数据库的测点维护的工作量也随之激增。目前，电力行业中基于PI数据库的各类电力应用(如统计报表、监测图形等)对PI测点使用大都是相互独立的，必须通过人工进行测点提取和维护，如以基于PI数据库的报表应用为例：传统的做法是需要根据报表的功能，人工先行列出当前各信息系统中的已有设备清单，然后至各个系统中查询报表需要显示的静态参数(如主变容量、线路线额等)，通过手工输入至指定区域后，再从PI数据库中逐个查找各设备在PI数据库中的测点至指定区域。但在实际工作中，电网中任何一个电气元件或者运行参数的变化，都将导致使用该元件或者参数所在PI测点的变化，若都要通过上述手工维护的方式在每一份应用中进行测点的增加、修改和删除，则会极大的增加PI应用的维护成本，特别是在一些使用频率较低的应用中(如年统计报表等)，甚至会因为该应用的测点维护不到位(如未及时更新测点数据或输入错误等)而要被迫放弃或重新制作该应用报表，不仅影响报表数据的实时性和可靠性，还造成人力资源的极大浪费。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种无需人工维护即可实现PI测点自动提取的电力系统的PI测点自动维护系统，该自动维护系统能够有效地减轻PI测点维护的工作量且确保PI测点的数据实时性与可靠性。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种应用上述PI测点自动维护系统而实现PI测点自动维护的方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：该电力系统的PI测点自动维护系统，包括有

各生产系统服务器，设置于电力生产区；

PI实时数据服务器，设置于电力办公室，该PI实时数据服务器与所述各生产系统服务器建立数据通讯并存储有PI测点实时数据；以及

各客户端，设置于电力办公室；

其特征在于：还包括有设置于所述电力办公室的PI模型数据服务器，该PI模型数据服务器与所述的各生产系统服务器建立数据通讯并存储有PI测点模型数据，所述的PI实时数据服务器和PI模型数据服务器分别与所述的各客户端连接并实现数据传输，所述的各客户端还设置有生成电力应用的PI应用单元，并且，所述的各生产系统服务器组成外网，所述的PI实时数据服务器、PI模型数据服务器和所述的各客户端组成内网，所述的外网和内网之间通过物理隔离设备实现外网和内网之间的数据安全交换。

作为优选，所述PI测点模型数据包括有电网结构信息和PI测点信息，所述的电网结构信息包括有对子控区域对象信息、厂站对象信息、线路对象信息、变压器对象信息和变压器线圈对象信息的定义，所述的PI测点信息包括有对PI测点与相应设备之间关系的定义。原先的模型数据都是存放在实时数据服务器，并且缺少测点和设备关系的定义，现将PI测点模型数据单独存在PI模型数据服务器中，通过PI模型数据服务器能够实现对PI测点的自动提取，减少人工维护工作量。

为了将生产区各生产系统服务器的数据映射到电力办公室的PI实时数据服务器和PI模型数据服务器中，作为进一步优选，所述的PI模型数据服务器和PI实时数据服务器内各包括有XML数据解析单元，所述的模型数据和实时数据分别经相应的XML数据解析单元生成基于IEC61970的设备模型数据与测点数据。

作为优选，所述的PI模型数据服务器和PI实时数据服务器内还各包括有数据维护单元，所述的模型数据和实时数据通过该数据维护单元对不符合IEC61970的数据进行增加、修改和删除。数据维护单元可以对个别的、特殊的和无法通过数据解析单元进行基于IEC61970处理的数据进行人工强制处理，提高数据解析的可靠性和准确性。

作为进一步优选，所述的实时数据和模型数据组成数据仓库，该数据仓库采用SQL Server数据库。

为了能够更好地适应PI实时数据服务器和PI模型数据服务器的数据库系统，所述的PI应用单元通过SQL语句编写而实现对相应的所述PI测点和静态数据的提取。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：所述的PI测点自动维护方法包括有如下步骤：

步骤一：所述的客户端根据相应的电力应用产生PI测点逻辑，然后，该客户端将所述的PI测点逻辑向所述的PI模型数据服务器提出连接访问；

步骤二：若所述客户端和所述模型数据服务器的连接访问成功，则进行下一步骤；若所述的客户端和所述的PI模型数据服务器的连接访问失败，则回到步骤一；

步骤三：所述的PI模型数据服务器根据所述的PI测点逻辑生成相应的数据库语句，并提取所需要的PI测点，若PI测点提取成功，则返回至所述客户端，进行下一步骤；若PI测点提取失败，则回到步骤一；

步骤四：所述的客户端根据已提取的所述PI测点与取值方法向所述的PI实时数据服务器提出连接访问；

步骤五：若所述客户端和所述的PI实时数据服务器的连接访问成功，则进行下一步骤；若所述客户端和所述的PI实时数据服务器的连接访问失败，则回到步骤四；

步骤六：所述的PI实时数据服务器获取所提取PI测点的实时数据，若实时数据获取成功，则将所述的实时数据返回至所述客户端，所述的客户端生成符合电力要求的PI应用；若实时数据获取失败，则回到步骤四。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在现有的电力系统中增设PI模型数据服务器，并且将与PI测点相关的模型数据存储在该PI模型数据服务器内，在使用时，客户端根据PI应用所需的PI测点逻辑先向PI模型数据服务器发送访问请求，只需通过写入PI模型数据服务器的查询语句即可以将所需要的静态参数和PI测点列出，无需人工维护即能实现对所需PI测点的自动提取，从而大幅度地降低了维护PI应用(如统计报表、监测图形等)的工作量，能够基本保证PI测点的更新和电网发展变化保持同步，确保PI应用数据的实时性和可靠性，基本做到静态参数与PI测点的零维护。

附图说明

图1为本发明实施例的系统网络连接结构示意图。

图2为本发明实施例的系统功能模块结构示意图。

图3为图2中所示数据解析单元的结构示意图。

图4为本发明实施例的PI自动维护系统的工作流程图。

图5为采用本实施例的数据解析单元实现的调度自动化SCADA系统模型设备树(MDB树组合)。

图6为经本实施例的数据解析单元组织完成后的500kV天意变#3主变的相关信息显示图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～图6所示，为本发明的具体实施例，本实施例的电力系统PI测点自动维护系统，包括有

各生产系统服务器1，设置于电力生产区；

PI实时数据服务器2，设置于电力办公室，该PI实时数据服务器2与各生产系统服务器1建立数据通讯并存储有PI测点实时数据；

各客户端4，设置于电力办公室，客户端4还设置有生成电力应用的PI应用单元，各客户端4和PI实时数据服务器2连接并实现数据传输；以及

PI模型数据服务器3，设置于电力办公室，该PI模型数据服务器3与各生产系统服务器1建立数据通讯并存储有PI测点模型数据，PI测点模型数据包括有电网结构信息和PI测点信息，电网结构信息包括有对子控区域对象信息、厂站对象信息、线路对象信息、变压器对象信息和变压器线圈对象信息的定义，PI测点信息包括有对PI测点与相应设备之间关系的定义，PI模型数据服务器3还与各客户端4连接并实现数据传输；

并且，各生产系统服务器1组成外网，PI实时数据服务器2、PI模型数据服务器3和各客户端4组成内网，外网和内网之间通过物理隔离设备5实现外网和内网之间的数据安全交换。

本实施例的PI测点自动维护系统的功能模块包括有：

数据仓库6(包括有实时数据和模型数据)，用于存储根据电力数据和业务需要生成的特定格式的数据，其中，实时数据存储在PI实时数据服务器2中，模型数据存储在PI模型数据服务器3中；

数据解析到单元7，用于根据不同系统的规则，将来源系统中的设备数据与测点数据写入到数据仓库中；

数据维护单元8，用于修改部分不合理的设备结构与设备描述，可以对个别的、特殊的、无法通过数据解析单元进行基于IEC61970处理的数据进行人工强制处理；

PI测点应用单元9，用于基于联机技术，利用数据仓库中的数据生成符合特定条件的PI应用。

其中，电力系统的数据来源自各生产系统服务器1，包括有调度自动化系统11、安全生产管理系统12(浙电PSMS系统)、营销类系统13和专业监测系统14等，这些系统主要以XML形式或直接开放数据库对外提供数据。

数据仓库(实时数据存储于PI实时数据服务器2，模型数据存储于PI模型数据服务器3)采用的是SQL Server 2000数据库，并且基于IEC61970的电力模型存储数据，PI测点应用单元主要根据不同的应用，通过SQL语句编写，提取相关PI测点与静态数据。

如图3所示，为对所述的数据解析单元进行细化后的结构示意图，PI实时数据服务器2和PI模型数据服务器3通过XML文件方式得到数据后，先进行XML解析，对数据集进行处理并生成基于IEC61970的设备模型数据与测点数据，存入数据仓库；若以直接开放数据库方式得到数据，则可对数据集直接进行处理而生成基于IEC61970的设备模型数据与测点数据，存入数据仓库。

以基于PI数据库系统的调度自动化SCADA系统为例，以下阐述如何将来源系统中的信息纳入关系型数据库中。

按照IEC61968和IEC61970的CIM国际标准，将调度自动化SCADA系统内的电网结构信息、测点信息等按照XML文件格式，导出为CIM模型/XML电网模型文件，即我们俗称的CIM模型(CIM模型是一种元数据，包含电网结构信息和测点信息)，此模型可以通过FTP服务器，获取最新的设备信息。在CIM模型中，电网结构信息主要是对子控区域、厂站、线路、变压器和变压器线圈等电力资源对象信息的定义，而缺少电器元件(测点)与设备关系的定义，模型接口程序按照电气元件(测点)在调度自动化SCADA系统中唯一对应的ID号将设备通过CIM模型组合在一起，纳入关系型数据库统一管理，然后将XML文件通过数据解析单元处理后，在数据仓库中的信息即可通过MDB树结构进行显示，如图5所示。

图6所示为经过数据解析单元组织完成后的天一变#3主变的500kV绕阻的相关信息，左则方为MDB树，可以得知天一变有三台主变，主变的三侧电压分别为500kV、220kV、35kV；右上方是该节点的静态属性，可以得知#3主变的TransformerWinding.ratedMVA(主变容量)属性为750MVA、TransformerWinding.recordAp(数据来源)属性为3(来源于调度自动化的PAS系统)；右下方是该节点的PI测点属性，可以得知#3主变有功测点和无功测点分别为“13000153_136”与“13000153_169”。

另外，由于各电力系统在应用初期，对加入系统的厂站和电气元件缺乏统一的写入标准和处理方法，可以通过数据维护单元对CIM模型进行维护，通过人工微调对不符合规范的设备(厂站等)名称进行修改。

此外，调度自动化SCADA系统中部分厂站还存在“一厂两站”的情况，会影响PI测点自动维护功能的实现。所谓“一厂两站”，是指部分老旧变电站在进行设备自动化改造时，为保证自动化改造前后变电运行设备的运行数据不丢失不冲突，将同一厂站在自动调度SCADA系统中描述为“老站”和“新站”两个站点的过渡性措施。例如，自动调度SCADA系统中会存在“江南变”和“江南新”两个同样表征220kV“江南变”的站点；再比如自动调度SCADA系统中有110kV“幸福变”，因变电站监控设备容量限制，后期扩建的“幸福变#3主变”不得不挂靠在“幸福变新”的子控区域下，而不是和“幸福变#1主变”、“幸福变#2主变”一样挂靠在110kV“幸福变”下，这种情况下，可以通过数据维护单元，对“幸福变#3主变”进行改变挂靠的操作。

于是，如图4所示，本实施例的PI测点自动维护方法可以概括为如下步骤：

步骤一：客户端4根据相应的电力应用产生PI测点逻辑，然后，该客户端4将PI测点逻辑向PI模型数据服务器3提出连接访问；

步骤二：若客户端4和模型数据服务器的连接访问成功，则进行下一步骤；若客户端4和PI模型数据服务器3的连接访问失败，则回到步骤一；

步骤三：PI模型数据服务器3根据PI测点逻辑生成相应的数据库语句，并提取所需要的PI测点，若PI测点提取成功，则返回至客户端4，进行下一步骤；若PI测点提取失败，则回到步骤一；

步骤四：客户端4根据已提取的所述PI测点与取值方法向PI实时数据服务器2提出连接访问；

步骤五：若客户端4和PI实时数据服务器2的连接访问成功，则进行下一步骤；若客户端4和PI实时数据服务器2的连接访问失败，则回到步骤四；

步骤六：PI实时数据服务器2获取所提取PI测点的实时数据，若实时数据获取成功，则将实时数据返回至相应的客户端4，该客户端4生成符合电力要求的PI应用；若实时数据获取失败，则回到步骤四。

本实施例的PI测点自动维护系统和维护方法能够适应不同的电力系统、不同的设备厂家以及不同的数据库系统，从而使得电力设备模型和PI测点在同一数据库中进行统一，并根据不同的PI应用，来生成符合特定条件的数据库语句。

采用本实施例的PI测点自动维护系统能够减轻人工维护的工作量，保证PI应用(包括报表统计、监测图形等)数据的实时性和可靠性。以宁波电业局的线路负载率报表为例，该报表需要显示共近五百条包括110kV及以上的线路，每条线路涉及静态参数包括线路线额和电流的PI测点。若采用手工查询，需要大概四小时工作量；而采用本实施的PI测点自动维护系统后，只需要通过写入PI模型数据库的查询语句，即可将所需要的静态参数和PI测点列出，查询时间不到十分钟，因此，对于报表开发人员来说，通过本实施例的PI测点自动维护系统能够大幅降低PI报表制作的工作量(初步估算降低了40％以上)，基本能够保证PI报表的更新与电网发展变化保持同步，确保报表数据的实时性与可靠性。

Claims (7)

1.一种电力系统的PI测点自动维护系统，包括有

各生产系统服务器，设置于电力生产区；

PI实时数据服务器，设置于电力办公室，该PI实时数据服务器与所述各生产系统服务器建立数据通讯并存储有PI测点实时数据；以及

各客户端，设置于电力办公室；

其特征在于：还包括有设置于所述电力办公室的PI模型数据服务器，该PI模型数据服务器与所述的各生产系统服务器建立数据通讯并存储有PI测点模型数据，所述的PI实时数据服务器和PI模型数据服务器分别与所述的各客户端连接并实现数据传输，所述的各客户端还设置有生成电力应用的PI应用单元，并且，所述的各生产系统服务器组成外网，所述的PI实时数据服务器、PI模型数据服务器和所述的各客户端组成内网，所述的外网和内网之间通过物理隔离设备实现外网和内网之间的数据安全交换。

2.根据权利要求1所述的电力系统的PI测点自动维护系统，其特征在于：所述的PI测点模型数据包括有电网结构信息和PI测点信息，所述的电网结构信息包括有对子控区域对象信息、厂站对象信息、线路对象信息、变压器对象信息和变压器线圈对象信息的定义，所述的PI测点信息包括有对PI测点与相应设备之间关系的定义。

3.根据权利要求1所述的电力系统的PI测点自动维护系统，其特征在于：所述的PI模型数据服务器和PI实时数据服务器内各包括有XML数据解析单元，所述的模型数据和实时数据分别经相应的XML数据解析单元生成基于IEC61970的设备模型数据与测点数据。

4.根据权利要求1所述的电力系统的PI测点自动维护系统，其特征在于：所述的PI模型数据服务器和PI实时数据服务器内还各包括有数据维护单元，所述的模型数据和实时数据通过该数据维护单元对不符合IEC61970的数据进行增加、修改和删除。

5.根据权利要求1所述的电力系统的PI测点自动维护系统，其特征在于：所述的实时数据和模型数据组成数据仓库，该数据仓库采用SQL Server数据库。

6.根据权利要求1所述的电力系统的PI测点自动维护系统，其特征在于：所述的PI应用单元通过SQL语句编写而实现对相应的所述PI测点和静态数据的提取。

7.一种如权利要求1～6中任一权利要求所述系统的PI测点自动维护方法，其特征在于，所述的PI测点自动维护方法包括有如下步骤：

步骤一：所述的客户端根据相应的电力应用产生PI测点逻辑，然后，该客户端将所述的PI测点逻辑向所述的PI模型数据服务器提出连接访问；

步骤二：若所述客户端和所述PI模型数据服务器的连接访问成功，则进行下一步骤；若所述的客户端和所述的PI模型数据服务器的连接访问失败，则回到步骤一；

步骤三：所述的PI模型数据服务器根据所述的PI测点逻辑生成相应的数据库语句，并提取所需要的PI测点，若PI测点提取成功，则返回至所述客户端，进行下一步骤；若PI测点提取失败，则回到步骤一；

步骤四：所述的客户端根据已提取的所述PI测点与取值方法向所述的PI实时数据服务器提出连接访问；

步骤五：若所述客户端和所述的PI实时数据服务器的连接访问成功，则进行下一步骤；若所述客户端和所述的PI实时数据服务器的连接访问失败，则回到步骤四；

步骤六：所述的PI实时数据服务器获取所提取PI测点的实时数据，若实时数据获取成功，则将所述的实时数据返回至所述客户端，所述的客户端生成符合电力要求的PI应用；若实时数据获取失败，则回到步骤四。

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