基于SCADA系统的电网数据综合查询系统建设

基于SCADA系统的电网数据综合查询系统建设张晋金玲丽卫忠（上海市电力公司市东供电公司）摘要：随着市东电网的发展，电网设备数量日益增多。

为了保证电网的安全运行，杜绝因电力设备过载引起的供电中断现象的发生，需对日常电网数据进行分析，尤其是迎峰度夏期间，如重载主变、重载线路等分析。

同时，上海市电力公司开展同业对标活动，需每月对各电压等级主变、线路平均负载率等各类相关数据进行统计分析，而常规的人工统计已无法满足工作的需要，为此建立了一套基于SCADA系统的电网数据分析及应用系统可有效提高综合查询的速度和准确度，确保指标精度。

关键词：自动化SCADA系统电网数据综合查询1 上海市东电网介绍及综合查询系统的开发背景一直以来，市东地调所SCADA系统长期、稳定的应用使得地调所调度员对市东管辖范围内的网架有了一个即时、准确的概念。

有了SCADA系统，数据调用便捷，只要轻点鼠标，所需的厂站接线、线路电流、母线电压、有功、无功、主变温度等都可以一目了然。

然而随着一座座新站投运，市东电网已经发展到变电站220KV26座、110KV12 座，35kV180多座，光35kV出线有近2000根，对于SCADA 系统数据的统计变得越来越困难。

例如，在迎峰度夏期间，每天的线路负荷手动统计就要花去调度员2到3小时的时间，费时费力还容易出错，占用了大量的工作时间。

在这样一个背景下，上海市东电网数据综合查询系统的开发和应用，很好地解决了上述的这些问题，通过预先设置好的程序，让电脑自动统计电网运行的各项数据。

比如，我们可以根据要求，选择指定变电站，选择指定电压等级，选择指定时间，满足特定要求诸如负载率大于80%的主变或者线路等，还可以查询历史数据作为负荷预测的依据。

SCADA综合数据查询系统令市东电网数据的统计工作变得十分高效、快捷，只要选择好条件，系统就会自动一一列出满足条件的主变或者线路的各项数据，并且还可以直接导出到EXCEL报表，方便进一步的数据处理。

不同于传统的人工统计方式，只要保证程序正确性以及限额等原始数据的准确性，SCADA综合数据查询系统自动统计的出错率几乎为零。

市东电网数据综合查询系统利用现有SCADA数据库，通过选择查询条件，自动完成对数据库数据的统计分析工作，提高主变负荷增长率、厂站/主变/线路负载率、电压合格率、主变平均负载、主变最高负载、线路负载、电网总负载、无功潮流、主变最高负荷、主变负荷、主变负荷增长率、厂站最高负荷、主变线路积分电量、主变功率因素、主变无功负荷、无功设备投运情况的查询速度和准确率，并以表格形式显示查询结果。

本系统还实现了在调度工作站中增加高于额定容量的重载线路和主变名称的提示，电压、温度越限的自动提示、电容器电抗器无功设备调整自动提示等功能。

市东电网数据综合查询系统中，除了可以对规划信息进行统计查询以外，远动信息和负荷分析也为各项日常工作提供了准确而又实时的数据基础，同时也加强了各种基础数据在实践中的应用，为基础数据与日常工作的紧密结合提供了有效而便捷的途径。

2 市东地调综合查询系统结构及配置2.1 市东电网数据综合查询系统与市东SCADA系统的关系市东电网数据综合查询系统是在市东调度SCADA系统现有构架基础上增加可以以功能区域分类的查询功能，提供便捷、全面、安全的信息查询平台。

查询的功能以WEB方式实现。

具体结构如图1所示：图12.2 市东电网数据综合查询系统架构整个数据综合查询系统基于WEB方式实现，系统可同时跨硬件平台（可用于PC机及各种服务器）和软件平台（WINDOWS，UNIX，LINUX等各种操作系统）。

系统采用典型的三层体系结构架设，整个系统分为表示层、业务逻辑层和数据访问层。

（1）表示层。

表示层使用浏览器展现系统功能。

当前主流的浏览器，如IE，Maxthon都可以用来浏览本系统。

该层主要由与用户交互的页面、Activex控件（用于显示曲线或棒图），以及处理用户请求的JavaScript脚本程序组成。

（2）逻辑层。

逻辑层包括WEB服务器Apache和PHP脚本程序。

Apache负责响应客户端浏览器的数据请求，调用PHP脚本程序获取所需的数据，并将这些数据交由表示层显示。

（3）数据层。

数据层对主流关系数据库访问接口进行了统一化封装，完成对关系数据库的检索和数据的后台统计功能。

采用三层体系结构，层与层之间相互独立，任何一层的改变不会影响到其它层，可以使本系统能够自由地在不同类型的数据库间自由迁移。

整个电网数据综合查询系统的架构图如图2所示：2.3 市东电网数据综合查询系统配置数据综合查询系统中，历史服务器和WEB服务器是利用SCADA系统原有设备。

本系统的硬件结构是在调度SCADA系统现有构架基础上增加一套可以以功能区域分类的查询软件，提供便捷、全面、安全的信息查询平台。

查询的功能在专用数据综合查询服务器上完成,以WEB方式实现，这样可以充分保证SCADA 系统的安全性,并可以使MIS系统方便地使用此次增加的查询功能。

我们使用正向隔离装置，通过SCADA内网集线器，从历史服务器获取实时数据（实时监控区，安全1区），经过正向隔离装置内IP地址的转换并隐藏内网的MAC地址，连接到生产管理区（安全3区），综合查询服务器通过正向隔离装置获取实时数据并通过防火墙和防火墙内IP地址的转换与MIS系统相连，便于WEB浏览用户的在线查询（管理信息区，安全4区）。

3 市东电网数据综合查询系统主要功能介绍按所查询信息的内容来分类，市东电网数据综合查询系统由调度信息、远动信息查询、区块信息查询、负荷分析等四个功能模块组成。

3.1 调度信息查询在调度信息查询中可以实现的主要功能有：对指定时间段内负荷负载率满足限定条件的主变或线路进行查询，查询结果包括主变/线路名称、额定容量/电流限额、满足限定条件时负载率、当时的负荷及发生时间；对指定时间段内电流满足限定条件的线路进行查询，查询结果包括线路名称、电流限额、满足限定条件时电流、当时的负载率及发生时间；对电网总负荷进行查询，用于查询指定时间段内电网总加量的负荷，查询结果包括负荷名称、最高负荷及发生时间、最低负荷及发生时间、早峰负荷及发生时间、腰峰负荷及发生时间、灯峰负荷及发生时间；以及查询指定时间段内相同电压等级的主变和线路的平均负载率，查询结果为各个电压等级的主变和线路的平均负载率。

此外，在调度信息查询模块中，还能实现对厂站最高负载率、厂站不平衡率、线路最高负载率、主变最高负载率、主变平均负载率等数据的查询和统计。

3.2 远动信息查询远动信息查询功能主要是为了该综合查询系统在市东下属南汇、奉贤等两个区调的推广而开发的。

远动信息查询所实现的查询及统计功能有：主变电度量查询、10kv电压合格率统计、电容器投切率统计、开关遥控量统计、电压合格率汇总、功率平衡计算、电压越限统计以及生成迎峰渡夏每日汇报表等。

3.3 区块信息统计功能市东电网数据综合查询系统的区块信息（即规划信息）查询功能有利于市东电网的分区规划、分区管理、分区运行、分区调整，为各项日常工作提供了便利的工作通道。

市东电网属于大型电网，为了提高市东电网数据综合查询系统规划的合理性和经济性，本系统采用分层分区的原则，即将整个市东电网划分为完全独立的几大块（一级块），每大块内再划分为相对独立的若干小块（二级块）。

每一个小块中有三至五个电源点，容载比控制在合理的范围内，形成安全合理而灵活有效的运行模式。

而SCADA系统的区块综合查询功能可以一目了然地提供每个区块内的主变容量、10kV分压负荷、出线负荷功率总加，以及由此计算出的区块的容载比，不仅为分块规划与管理提供了依据，也为运行中存在的问题及时找到了可能的原因。

每个区块的变电站容量，为今后电源点的设置、容量的分配提供了直观的数值基础，不仅方便查询，对于归纳总结问题也十分有益；每个区块的10kV分压负荷、出线负荷功率总加从不同的电压等级角度反映了10kV用户以及高电压等级大用户的负荷情况，对于分析每个区块的不同性质的负荷有所帮助，并且有利于安排不同性质的用户错开供电，自然降低负荷的同时率；计算出的区块容载比更是为各个区块提供了电源容量与负荷的衡量标准，结合区块的实际情况，与标准指标进行对比，可以比较客观、直接地对区块内的电源情况做出判断和评价，为今后的发展奠定了坚实的数值基础。

4 负荷分析功能市东电网数据综合查询系统中的负荷分析模块主要实现了对各电压等级的主变、厂站、线路等设备的阶段时间最高负荷、阶段时间负载率、阶段时间最高负荷增长率等电网运行指标的统计及分析功能，并可以在系统中对相应的查询分析结果生成报表。

具体实现功能包括：主变日最大负荷、主变最大负荷月报表、厂站负荷年分析、厂站负荷增长率分析、厂站阶段最高负荷分析、主变阶段最高负荷增长率分析、厂站阶段负载率分析、厂站负荷定点分析、线路日最高负荷分析、线路最大负荷月报表、线路负荷年分析、线路负荷增长率分析、线路阶段最高负荷分析、线路阶段最高负荷增长率分析、线路阶段负载率分析及线路负荷定点分析等。

四市东电网数据综合查询系统运行情况介绍市东电网数据综合查询系统极大的提高了地调所相关职能岗位的工作效率，满足了对主变、线路等各类指标的数据分析，节约了大量人工统计分析数据的时间，并确保了数据的可靠性和准确性。

下面，在图3中分别列出了传统电网数据统计工作的流程，以及使用数据综合查询系统对电网数据进行查询统计和分析比对的流程。

同时在表1种列出了两种查询方式的时间对比。

图3表15 市东电网数据综合查询系统今后的研发方向目前，电力公司各业务部门为满足特定的需要，已安装和开发了实现不同功能的应用系统，例如实现电网实时监控和运行调度自动化的SCADA/EMS系统、PMS系统；实现自动绘图、存储电力系统结构进行电力设备管理的AM/FM；辅助资源管理和经营管理决策的ERP等等。

这些应用系统关心电力对象的不同方面、对电力对象有自己专门的建模方法，相互之间很少设计成能够进行自由的数据交换，使得各个应用系统在信息上成为相对孤立的“自动化孤岛”，不易与其他功能区域交换数据或在企业范围内实现集成。

然而，随着上海市电力公司电力数据综合平台的建设和稳定运行，公司逐步达到了对不同的软件平台、不同的应用软件、不同的应用模式以及不同的数据类型和格式进行系统集成和信息一体化的目标。

市东电网数据综合查询系统的各类历史电网数据都是从位于一区的SCADA 历史服务器的数据库中来读取，并没有走电力数据综合平台。

因此，从我们电力运营各个方面实现信息一体化、以提高业务处理整体水平这一出发点来考虑，试点电网综合数据分析应用以电力数据综合平台为数据源的系统结构,并争取能下属其他三个区调推广该结构，这是我们下一步需要努力的方向。