PI系統(tǒng)在狀態(tài)檢修中的應用與案例分析*

楊 超，何 鋒，周奇鴻

（國網浙江安吉縣供電局，浙江 安吉 313300）

隨著狀態(tài)檢修的推廣和應用，一些問題凸顯出來，例如不同變電站電氣設備的差異性、相關設備狀態(tài)檢測手段還不成熟等，不能給狀態(tài)檢修提供科學準確的設備狀態(tài)分析，往往憑經驗而定.通過對設備狀態(tài)的在線監(jiān)測，利用PI實時／歷史數據庫系統(tǒng)可以對所監(jiān)測設備的實時／歷史運行數據進行監(jiān)測分析，為狀態(tài)檢修提供可靠的依據.

1 PI數據庫簡介

PI實時／歷史數據庫系統(tǒng)是由美國0SI Software公司與20世紀80年代初開發(fā)的基于C／S、B／S結構、可運行在windows環(huán)境下的商品化軟件應用平臺.與傳統(tǒng)的關系型數據庫管理系統(tǒng)相比，PI數據庫在對大量實時數據按時間順序進行記錄、存貯、獲取、分析和開發(fā)利用等方面有著較明顯的優(yōu)勢，可對存入數據庫的數據實行高倍率壓縮，可按一定的時間間隔存儲每個測點的多年數據，而占用的磁盤空間非常小，特別適合于長久記錄生產過程中按時間順序產生的大量數據.用戶利用PI客戶端提供的工具，既可查詢最新的實時數據，也可以對任意時段、任意時刻的歷史數據進行回顧.將PI系統(tǒng)應用于電網運行在線監(jiān)測數據的采集、存儲和分析處理，可以提高電網安全、穩(wěn)定、經濟運行水平［1］.

2 狀態(tài)檢修的意義及現存問題

電力企業(yè)狀態(tài)檢修是以安全、可靠性、環(huán)境、成本為基礎，通過設備狀態(tài)評價、風險評估、檢修決策，達到運行安全可靠，檢修成本合理的一種檢修策略.狀態(tài)檢修可以減少不必要的檢修工作，節(jié)約工時和費用，使檢修工作更加科學化［2］.

目前狀態(tài)檢修工作實施過程中也存在著一些問題，阻力也很大.

各地區(qū)及各變電站的電氣設備有很大差別，狀態(tài)檢修是按照各變電站自身設備的特點和運行狀況，運行時間和在線檢測設備及工作經驗而定.相關設備狀態(tài)檢測手段還不成熟，兼容性較差，監(jiān)測技術及設備的可靠性、實用性還有待提高.要實現設備的狀態(tài)檢修，必須對設備運行狀況進行在線監(jiān)測，并對監(jiān)測到的數據進行分析比較，才能確定設備的運行情況，從而確定是否檢修.新建及新投產設備與在線監(jiān)測設備結合不夠緊密，經常需要技改及大修時機來安裝監(jiān)測設備.管理體系、技術體系及執(zhí)行體系應當在設備起步階段就結合狀態(tài)檢修理念將監(jiān)測技術及設備引入.在變電設備設計階段就加入一體化的概念，這樣就使設備與監(jiān)測技術結合更為緊密，可靠性增強，從而降低技改難度及縮短檢修時間［3，5］.

3 PI系統(tǒng)在狀態(tài)檢修應用案例介紹

3.1 應用概況

PI系統(tǒng)2006年在湖州范圍內推行以來，系統(tǒng)已經接入湖州范圍內變電站近4萬多個觸點，同時，在全局范圍內開展PI數據庫應用技術培訓.在湖州PI歷史實時數據庫系統(tǒng)應用競賽中，涌現出不少好的作品，涉及設備數據分析、在線監(jiān)測開發(fā)等多個專業(yè)領域，多數優(yōu)秀作品中也引入狀態(tài)檢修的概念，為其做出數據分析支持［4］.

3.2 案例介紹

案例1：電網備自投PI實時監(jiān)測預警系統(tǒng).

開發(fā)背景：隨著電網規(guī)模的日益擴大，以及環(huán)形電網的大量出現，供電可靠性大大提高，但與此同時，由于電磁環(huán)網對系統(tǒng)的穩(wěn)定帶來不利影響，另外城市電網伴隨著大量短線群的出現，若雙電源供電往往帶來保護配置和配合上的困難.在這種情況下，湖州電力局35～110 KV變電所供電網多選擇一路供電、一路備用的運行方式，單電源供電的可靠性即可利用備用電源自投裝置（BZT）來保證.但由于安吉電網的特殊性，即部分地區(qū)的主網架還比較薄弱，備用電源自投裝置的動作邏輯因此也比較特殊，這就對全局的備自投系統(tǒng)進行定時巡查帶來困難，給運行及檢修人員日常維護帶來不便.

基本思路：利用PI實時數據庫中數據對備用電源自動投入裝置的采樣信號及充電序列進行實時監(jiān)測，隨時掌握備用電源自動投入裝置的運行工況，按照動作序列模擬備自投裝置動作情況.

功能展示：圖1集中反映了各變電所備自投保護裝置的軟壓板、PT斷線、裝置通訊中斷、備自投動作等信號，同時對進線電流及I、II段母線電壓進線監(jiān)測，圖2是主界面圖1的分畫面，反映了某一變電所的備自投裝置各項參數以及負荷情況，通過備用電源自動投入裝置，充電序列可以按照動作序列模擬備用電源自動投入裝置動作情況，便于電網運行人員了解安吉電網各備自投的總體運行狀況，提高了備自投安全運行可靠性.

圖1 主界面圖

案例2：基于PI數據庫的變電所在線溫度和負荷監(jiān)測系統(tǒng).

圖 2 某變電站詳細信息

開發(fā)背景：隨著經濟的發(fā)展，用電負荷不斷攀升，基層管理單位急需掌握其管轄范圍內的開閉所出線的負荷運行情況，同時湖州電力局基于PI的變電站設備溫度在線監(jiān)測系統(tǒng)項目實施，在開關柜內變壓器、斷路器、隔離開關、電纜等設備安裝了無線溫度傳感器，溫度數據發(fā)送到無線數據基站，通過變電所現有的通信網絡遠距離傳輸至主站并建立變電所設備實時溫度的PI數據庫，這樣就可以利用這些數據實現各條出線的設備溫度和負荷在線監(jiān)測分析，從而能及時發(fā)現過負荷、溫升值過高等異常情況，采取措施，保障設備的安全運行.

基本思路：利用PI實時／歷史數據庫，對設備的溫度、負荷等數據進行實時監(jiān)測分析，當溫度、負荷異常時告警.

功能展示：圖3顯示了某變電所82個監(jiān)測點中有10個測點溫度告警，并跳出告警對話框.調閱告警變電所信息，查找告警線路，如圖4清晰地反映了告警線路的實時／歷史溫度、負荷曲線，此外，也能反映某一線路相間溫度差過大.該系統(tǒng)能夠及時發(fā)現溫度、負荷異常，第一時間通知檢修人員處理，避免事故擴大.

圖3 主界面圖

圖5對溫度越限累計時間以及越限時間占總時間百分比的統(tǒng)計，可以了解該設備該時間段的運行工況，對狀態(tài)檢修以及集中檢修提供一定的參考數據.如某條線路設備長時間高溫運行，可以考慮對該設備進行重點檢修或更換設備.

圖4 某條線路的負荷、溫度曲線

圖5 某條線路的負荷、溫度曲統(tǒng)計

案例3：基于PI變壓器有載開關運行狀態(tài)及主變油溫監(jiān)測.

開發(fā)背景：現有的主變有載開關動作次數是由運行人員在現場通過有載開關控制器為統(tǒng)計依據的，統(tǒng)計時可能存在前后統(tǒng)計時間上的誤差，同時還要花費大量的人力，同時在統(tǒng)計時間上不可統(tǒng)計任意時間段，如每天、每月、每季等.同時現有主變的油溫統(tǒng)計依據是SCADA系統(tǒng)數據進行統(tǒng)計，只能片面地統(tǒng)計主變當前的油溫，而不能有效地分析主變油溫波動情況，特別是主變超溫運行的累計時間.

基本思路：利用PI實時／歷史數據庫，對主變有載開關、油溫進行實時監(jiān)測分析，反映出有載開關動作次數、各檔位的運行時間、負載率以及油溫越限的時間比.

功能展示：利用PI系統(tǒng)對主變油溫、檔位等工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控（如圖6），如有異常即閃動發(fā)出告警，通過編程實現對主變油溫超溫運行時間的統(tǒng)計.通過柱狀圖和餅狀圖（圖7）反映了主變各檔位運行時間和百分比.該系統(tǒng)可以有效掌握主變負荷情況，為合理安排變電所負荷和主變經濟運行提供第一手資料，同時可以為主變狀態(tài)檢修提供一定的數據支撐.

圖6 主變實時工作狀態(tài)

圖7 主變實時工作狀態(tài)析

4 結束語

總結以上幾個案例可以看出，利用PI實時／歷史數據庫系統(tǒng)不僅能有效地對變電所設備情況實現在線監(jiān)測，而且能夠方便靈活地對歷史數據進行分析、展示、調閱，及時發(fā)現設備問題.同時，通過對設備一個階段內的工況分析，能夠為狀態(tài)檢修提供可靠的數據支撐，對一些工況較差的設備進行定期例行檢修維護.下一步，隨著PI接入信息的增多，對設備狀態(tài)實時監(jiān)測更加全面化，我們可以針對狀態(tài)檢修要求，對設備評估時所涉及到的數據進行重點監(jiān)督分析，讓PI在狀態(tài)檢修中發(fā)揮更加重要的作用［5］.

［1］張鷹，張浩.PI系統(tǒng)的SCADA數據接入及應用案例［J］.華東電力，2008，6（3）：61－64.

［2］費東虎，凌紅星，李也白.基于PI數據庫變電所重要參數監(jiān)視與分析［J］.浙江電力，2006，25（6）：46－48.

［3］田家英，趙舫.PI實時數據庫在供電企業(yè)中的應用［J］.繼電器，2006，34（15）：46－49，53.

［4］浙江省電力公司.關于表彰PI實時數據庫應用競賽獲獎作品和先進單位的通知［Z］.2006：12.

［5］蔣建杰，沈根強.淺談PI實時系統(tǒng)在配網運行管理中的應用［J］.浙江電力，2006，25（6）：38－40.