基于实时数据库 PI 的电力行业应用可行性

1、 基于实时数据库 PI 的电力行业应用可行性研究报告目录第一章 实时数据库 PI 介绍 实时数据库背景介绍 实时数据库国外发展情况实时数据库国内发展情况实时数据库 PI 组成第二章 电力行业 PI 应用背景 4 4 4错. 误！未定义书签。 5 12行业信息化发展现状 1.6 电力信息化迫切需要整合（ WHY ） 1.6.实时数据资源的建设原则（ HOW ） 1.7.实时数据建设内容（ WHAT ） 1.7.绍兴电力实时系统建设情况 错. 误！未定义书签。2.6 绍兴电力 PI 建设建议错.误！未定义书签23第三章 电力行业 PI 建设3.1 成本是如何计算 硬件成本错误！未定

2、义书签3.1.2 软件成本错误！未定义书签3.2 实施阶段划分错误！未定义书签3.2.1 基础数据资源建设 基础应用分析 高级应用分析2.83.3 实施后效果错.误. ！未定义书签第1章实时数据库 PI 介绍实时数据库背景介绍实时数据库国外发展情况当今国际国内广泛使用的实时数据库只有三个产品：美国 OSI 公司的 PI ( Plant Information System )美国 HONEYWELL 公司的 PHD ( Process History Database )美国 AspenTech 公司的 IP21 ( InfoPlus .21 )这些实时数据库的

3、价格是非常昂贵的，以百万人民币为单位，但是它们不 全是以套也不全是以点 (可容纳的数据点 )为单位来出售，所以无法数字化的比 较其价格。在此对它们做一个比较。PI:采用了旋转门压缩专利技术和独到的二次过滤技术，使进入到PI 数据库的数据经过了最有效的压缩，极大地节省了硬盘空间。据 计算，每秒 1 万点数据存储一年，仅需要 4G 的空间，即一只普通 硬盘也可存贮五到十年的数据。是效率最高，使用最简单，使用最 广泛的实时数据库，因为其杰出的性能， PI 已经多次提高了它的价 格,确实不坠OSI的名号，而且PI在其文档中公开了她的各种算法， 比如上面提到的旋转门压缩和二次过滤。PHD : HONEY

4、WELL占据了 DCS大部分份额，因此PHD使用得也 比较广泛， PHD 在内部其实使用了 Oracle 关系数据库，因此购买 PHD 就必须先购买 Oracle 。因为 PHD 内部使用 Oracle 简化了开 发量 和 Oracle 的性能限制比较严重，所以 PHD 的价格在这三种 数据库最低， 算不上正宗的实时数据库。 但不要以为 PHD 内部使用 Oracle 就认为 Oracle 很强，如果直接使用 Oracle ，只要两三秒的 时间，巨大的数据量就会令它崩溃。 HONEYWELL 其志不在实时数 据库这一块，而是她的 DCS。IP21 ：IP21 基本上还未进入中国市场，它正在通过

5、先期赠送的办法 打开中国市场。其软件的安装程序的运行需要一个硬狗， 其安装复 杂。 管理维护软件非常的复杂。实时数据库的访问方式使用自己的API，这种方式效率最高，其实也最简单。使用 ODBC ，这种方式其实没有多大作用，因为实时数据库不同 于关系数据库， ODBC 没有太大的用武之地，所以在使用 ODBC 时 有非常多的限制，大部分功能并不支持 ODBC 方式。使用 OPC 方式(OLE for Process Control )因为太多的数据库和DCS使用自己的API方式存取数据，无法做 到算法的通用，因为提出了一个标准的存取接口，这就是 OPC，如 今有超过两百家产商加入到 OPC 组织

6、中。1.2 实时数据库 PI 组成PI 主要用于存贮和获取时间序列的实时数据。 PI 系统具有最强的装置历 史数据应用功能。 PI 数据库的所谓 字段，在大多数情况是代表了现场实际中 的工位号 ，用户可以将任意 工位号 加到 PI 历史数据库中。 这些字段用来修 改、维护数据库的信息。PI工位号数据库为用户提供了六种用户自定义的字段，这样就能保证每一套 PI 系统都可根据用户的需要完成他们自己的应用，同时PI 系统的固定结构也能保证软件维护的统一性。 PI 是一个模块化软件系统， 主要分为客户端模块和服务器端模块。产品概述通用数据服务器（UDS ）是PI系统的核心，通过PI的信息基础结构获取和

7、发送实时数据PI ActiveView 形成数据传递系统的互联网部分，并为用户提供在 Web 上观察全部功能以及 PI ProcessBook 显示的相互作用。PI ControlMonitor 通过监视和显示作为非独立变量的质量变量， 以及作为独立变量的控制回路设定点，被测变量和控制输出等，从而保 证控制系统正确地起到控制作用。PI DataAccess 软件是一组工具，它协助高级用户观察、结构化和 访问 PI 系统内的数据。例如：成套的软件开发工具为访问 PI 服务器和 有关的子系统提供 ActiveX 编程工具。产品分类说明PI 服务器端软件核心子系统：PI 核心子系统主要包括 Arch

8、ive 、 Snapshot 、 Update 、Base ,Message 各个子系统。，在 PI 系统中，每个点最新的值为 Snapshot,Snapshot ，子系 统根据 Snapshot 值来确定是否将该 Snapshot 值送入 Archive 子系统。Update 子系统将值变化的信息发送给其他的应用。PI DataStorage:就是 PI 数据库。它是时间序列数据库，存储和处理实时数据的数据库，到现在已经过了 20 多年的不断开发和完善。PI Module Database:使实时和历史数据更加便于分析和管理， 用户可按自己的需要用不同的结 构和模型去查看和调用数据。PI S

9、erver Applications ： 服务器端的应用提供了报警、性能计算、 ASME Steam Tables 等多种计 算功能。分析结果和报警信息都像原始数据一样保存在 PI 数据库中，可以通 过 PI 客户端、浏览器显示，也可以被其他外部程序调用。以数据原型存储，保持高精度，便于应用和分析。 长期在线存储，调用数据非常方便。 多个采集点、分布式的方式，效率高并安全。 支持多服务器同时运行，可同时调用多个服务器的数据。WINDOWS NT/2000 和 UNIX 、OPEN VMS 平台任选。 操作简单、易学易用、易于维护，易于升级。 数据存储年限：软件本身可以支持的数据存储年限没有限制

10、。按照当前的 硬件配置，吴泾厂至少可以实现 2 千点实时数据在线存储 5 年，氯碱厂至少可 以实现 2 万点实时数据在线存储 5 年。磁盘空间要求：平均单点存储占用磁盘空间约为 1KB/24 小时。 监视范围：凡是工厂计算机网络和控制系统能够达到的地方，都可以授权 监视；经过授权以后也可以远程登陆网络监视生产情况。专利的 Swing Door 压缩算法， 每个采集点的数据压缩率可自行设置； 在 保证数据精度要求的条件下优化了系统的运行效率，调用数据速度快。支持多个时区支持以前的数据插入PI 支持多种数据类型，包括： Digital, 16-bit integers, 32-bit intege

11、rs, float16, float32, float64, text and BLOB (binary large object) 。这些包括 了常用的模拟量、开关量，以及运行人员对操作的评价等文本信息。PIArchss ：该子系统管理文档，它存储从 snapshot 子系统接收 的新事件并响应文档的访问请求。并且处理文档间的转换。PISnapss ：该子系统进程管理 snapshot 和事件队列。 它处理压 缩并发送事件给文档。PIUpdMgr ：该子系统提供例外报告和点数据库变化给那些需要 更新的应用。PIBasess ：该子系统进程管理点数据库和用户数据库。 它执行所 有的安全授权。P

12、IMsgss ：所有的 PI 进程都发送消息给 PI 信息子系统进程，然 后该子系统进程写消息给 PI 信息记录。PI 网络管理器：( PI Network Manager )：PI 网络管理器提供驻留在 PI Home 节点上的 PI 子系统之间的连接，同时 也管理PI系统和客户端应用之间的连接。例如：PI-ProcessBook和利用PI-API 编写的程序。组态和管理应用：包括 PIConfig 和 PISMT ，可用于组态点，监视数据流，管理文档，并组态安全设置。其它子系统：PI SQL 执行指向 PI Server 的 SQL statements 。它使 PI 看起 来像关系数据库

13、一样， 保证其他关系数据系统和外部应用程序能 够实时调用 PI 系统的数据。性能计算模块 (Performance Equations) 可按用户要求自动对 参数进行复杂的实时计算，并将计算结果长期保存。可以进行： 流体属性的计算、 热量和物料平衡、装置运行计算、实时成本计 算、实时收率计算、间歇操作计算等。内嵌 100 多种函数，使 用起来更方便， 不需要进行编程。 当性能计算所用到的点的值发 生变化时，重新计算模块 (Recalculator) 会自动调整性能计算的 值Totalizer 在数据压缩前进行计算，可以自动实时计算求和、平 均、最大值、最小值、中位数、标准差、值域，还可以按照用

14、户 要求对事件进行统计。 Steam Tables 模块提供两套(英制和公 制)各 24 种计算蒸汽热力学属性的函数。这些函数是根据 ASME s Steam Tables 第六版转换为 PI 中可以直接调用的函 数。Module Database 使实时和历史数据更加便于分析和管理， 可以给所有的 tag 赋予别名、 属性，并将整个生产过程的各装置 直至各个仪表建成相互关联的树状模型。 用户可按自己的需要用 不同的结构和模型去查看和调用数据，而不必知道 tag 名称。 报警模块 (Alarm) 可按用户要求自动对数据进行实时分析，产生 报警信息， 并将全部报警信息长期保存。 可以自动它的主要

15、功能 是：管理报警点，显示当前的条件，优先级，和状态。可按用户 需要监测报警条件； 可按用户需要组建不同级别报警点组成的报 警组， 进行报警管理； 报警状态都保存在 PI 数据库中随时调用； 可用客户端或浏览器查看任何报警点的实时和历史状态； 报警点 性能计算也可触发一系列计算PI-Batch Subsystem ：它是与 PI 点联合的软件模块，这样数据 可以成批存储和检索。PI 客户端软件PI-ODBC ：PI 系统提供的标准的 ODBC 接口。主要用来数据检索和数据录入。PI 接口软件接口机一端与控制系统通讯，将数据采集过来，一端与 PI 服务器通讯， 将数据发送到 PI 服务器。接口机

16、有自诊断、缓存和自恢复的功能。当接口机 与 PI 服务器之间的通讯中断或 PI 服务器进行系统维护等原因不能接收数据 时，接口机会自动缓存数据，当通讯恢复时自动将缓存的数据发送至 PI 服务 器，保证数据的完整性。接口机数据采集更新周期：最快可达 0.1ms ，用户可自定义。 数据采集率： 100% ；年运行时间： 8000 小时。采集的数据类型：各种 数字化的数据(模拟量、开关量等) 。近些年来，控制系统厂家大多支持 OPC 通讯标准( OLE for Process Control )。因此，许多控制系统都提供 OPC Server 。相应的 OSIsoft 公司开 发了 OPC Clie

17、nt ，用以支持与各种 OPC Server 之间的通讯。理论上讲，这 个接口的数据传递可以是双向的。当然，一般来讲，只用它来向 PI 发送数据。PI 的接口在采集数据时采用优化的方式， 既保证数据精度， 又保证不给控 制系统增加额外的通讯负担。 它采集数据时要进行 Exception report ，也就是 说，当数据不变，或变化非常微小用户认为没有任何意义时，没有数据传递。 Exception Report 的参数是根据用户的实际情况逐点定义的，定义的方法是 使用系统管理工具进行，通过 Excel 表将组态要求输入服务器中。PI IT Monitor 接口：通过 PI Ping ，PI T

18、CPResponse ，PI Performance Monitor ，PI SNMP ， PI NetFlow ，PI Packet Capture 各个接口将数据采集到 PI 数据库中。 这几个 接口是 PI 系统提供的接口程序。IT Monitor 三类 Agent:Reliability Agent ( 可靠性 ):Ping ;TCPResponsePerformance Agent ( 性能 ) :Performance Monitor;SNMPSecurity Agent( 安全性 ):NetFlow;Packet CapturePI OPC 接口：PI OPC 接口是通过自动化过

19、程控制软件接口标准( OLE for Process Control )将数据采集到 PI 数据库中。 OPC 定义了一个开放的软件接口，便 于交换数据。 PI 系统提供了接口程序。PI 可选组件应用开发工具 - 先进计算引擎 -PI-ACEPI-ACE :如果要在VB的环境下，不需复杂的编程就可以使用PI数据实现复杂的计算，可以选用 PI-ACE( 先进计算引擎 )。 二次开发工具 -数据访问包 -DAP-ServerDAP-Server :数据访问包 (DAP-Server) 可将 PI 数据实时送到各种外挂的 模型或应用程序进行运算，分析结果可供整个企业实时参考。数据访问包也支 持从外部

20、程序将需要的数据存入 PI 系统，供各部门分析调用。 OSI 提供与 SAP 的R/3 ERP系统的连接，产品名称叫 RLINK。RLINK的开发使用了 SAP提 供的工具和微软的产品。 RLINK 在 Windows2000 环境下运行，使用 SQLServer 和 ActiveX 技术，Remote Function Calls (RFCs)和 Business Application Programmi ng In terfaces (BAPIs) RLINK与 SAP 的 PP-PI (生产信息)、PM (工厂维护)、QM (质量管理模块) 的连接是经过SAP验证 的。1.3 PI 产

21、品的技术先进性PI 不仅仅是一个数据库，而是生产企业信息系统的基础平台，是安 全性能高、标准化、模块化的系统， 同时提供了很多应用工具。 实施快速基于前面的几个技术优势决定了 PI 在实施时要比其他的软件快速、 安全 系统自带了很多的图表和计算，建立模型和输入数据后即可使用；对于其他的 大范围和深入的应用， PI 提供了即专业又简单的开发工具， 用户通过培训后就 能很快地自行开发，由于技术的优势提高了经济效益节约用户的开发费用，节省项目实施时间，提高了用户的自主性 在以后的使用过程中不在依赖供应商，从而减少在使用过程中的费用。提 倡企业的自主开发和应用是 OSI 公司的 PI 产品有别于其他供

22、应商和产品的显 著特征，这一点使国内外几千家用户受益匪浅，并且得到了他们的认可。PI 与其他解决方案的区别PI 是一个安全、稳定、标准化、模块化的产品，提供的是一个生产企业信 息系统的基础平台，而不仅仅是一个数据库或具体的应用。我们所提供的软件 都是作为一个产品来持续地提供升级和支持。 用户可以用它作出各种自己需要 的应用。PI 的开放性、可扩展性好，这在以后的升级换代、使用范围的扩展、增加 新的点数和系统维护等方面变得简单易行，而且不会影响原有的数据、系统和 生产的正常进行；一般的解决方案基本上无法作到这一点。PI 提倡和鼓励用户利用它所提供的工具自主开发和应用， 不是为了做更多 的工程和应

23、用而附带着卖一个软件。 而一个具体的解决方案则需要做大量的开 发应用的工程，就会带来很多的不确定性和问题。一个具体的解决方案或定制 软件还会在将来的升级当中发生很多由于集成商人员变动等带来的问题。PI 与其他的数据库或解决方案比较起来， 第一次的投资可能比较大， 但是后续再追加的投资很少。也就是说投资是递减的，而效益是递增的。PI 基于 Windows 的应用开发开放数据连接（ ODBC ）是微软 SQL 存取组执行的层面接口标准。关系 型数据库供应商遵循该标准以保证任何标准的 ODBC 用户应用都可以存取其 数据。 OSI Software 公司也遵循 ODBC 标准并在其产品中应用。由于

24、OSI Software 公司的用户数据应用和数据压缩等方面的需要， PI 历 史数据库不是基于关系型数据库结构的。但是PI ODBC服务器使得PI数据在应用和用户感受方面就像是 PI 数据是存储在关系型数据库的表中一样。用这 种方式，PI系统数据库被设计成可以非常方便地与关系型数据库进行交互，而不必将 PI 或关系型数据库的数据先复制到某一区域，然后再从这区域由另一 个数据库来存取。简而言之， OSI Software 公司引入了“外部接口”功能， 可在基于 WINDOWS 的 PI-ProcessBook 这一用户端使用。 这一特性允许用 户从 PI 系统这一端，去观察与 ODBC 兼容的

25、任意一个数据库中的数据。由于 支持 ODBC 标准， PI 系统就不必要为了提供集成查询能力而扩展或修改其 “表” 的功能。我们建议如果用户需要增加信息获取量， 可以在用户所选的关系型数 据库中自行设计新的“表” 。这样许多现代的报告生成和查询工具就可以跨数据库的查询与结合。比方说，可以使用微软的查询工具建立查询方式，通过PI ODBC服务器的门路，根据PI数据库某些数值的条件，在DB2数据之外去 获取数据。简单地说， PI ProcessBook 可以从外部关系型数据库获取数据， 同时在 PI 数据库中显示、使用。这些查询也可以是 PI 和外部数据库相互交互 进行的。第2 章 电力行业 PI

26、 应用背景行业信息化发展现状 信息化发展的到一定阶段，已经暴露出一些问题；统一与集中是历史的必 然。应用建设局部的条理性与整体的混乱性； 数据资源建设的分散性管理 应用建设的分散性管理 管理的分散性2 应用系统建设时忽视了对共公信息资源的抽取与集中管理 公共信息资源的分类 结构化数据资源人财物数据资源空间电网数据资源实时数据资源非结构化数据资源图形语音、图像等数据资源电力信息化迫切需要整合（ WHY ）通过规划来改变现状通过整合来改变现状（数据与应用整合） （首先解决数据的一致性、 其次解决数据的展现，即解决 WHAT 和 HOW 的问题） 人、财、物整合到 SAP 电网结构与分析应用整合到

27、GIS 实时数据资源整合到实时数据库中 非结构化数据的整合实时数据资源的建设原则（ HOW ）基础先行、实用优先规律与效果整体规划、分布实施数据与展现分离专业化应用数据在 PI 上直接展现 分析应用在 GIS 展现； 门户界面上展现实时数据建设内容（ WHAT ）针对供电企业，由于电网的各种实时数据量庞大，传统的关系数据库在实时数据面前无能无力，往往采用有损压缩算法，并不能够全部保存实时数据，从而不能够真正地反映电网的实时变化情况；另外，由于实时数据来源很多，能够对全部实时数据进行管理起来，具有重要的意义具体说来， PI 可以采集、保存、提取、加工、分析各种实时数据，并能够 为其它应用系统提供

28、统一的接口；供电企业也可以直接利用 PI 提供的分析工 具定制基于实时数据及历史数据的报表及图表；PI 可以在以下系统大展伸手： 各级电网调度自动化系统 变电站自动化系统 换流站计算机监控系统 配电网自动化系统 电能量计量计费系统 实时电力市场的辅助控制系统等数据经过 PI 的处理转变为有特定含意的信息，并通过交互式的动态画面按照需要提供给用户。PI可以存储的数据量几乎是无限制的。PI 3.4版可以达 到 100 万点。这些数据能够保持采集时的状态与精度，采用独创的压缩算法， 高效无失真地保存数据。有很多客户已经将数据在 PI 中保存了 10 年以上。PI系统使企业的每个人都可以（根据权限）访

29、问实时信息。有了PI,数据变成有用的信息，信息经过分析能够帮助调度人员、运行人员、经理和高层 管理人员进行各级实时决策,帮助企业提高效益,改进生产,从而加快企业的 发展步伐。建立在 PI 对企业级的实时数据统一管理基础之上,我们可以拓展各种应 用系统的使用空间,完成原来不可能完成的分析、监控任务,使各应用系统具 有较大的伸缩性与生命力,并避免新数据孤岛的产生。PI 系统配置灵活,可以根据用户的需要配置和扩展。数据采集点从 1000 点到 15 万点；可以同时支持几百个接口和客户端。接口、客户端和服务器都 可以使不同的操作系统；这样既优化了系统结构,又隔离了多种应用程序对控 制系统可能产生的干扰

30、。 它的专利的压缩算法和不断改进的软件结构使它能够 轻松胜任这一角色。现在PI在输配电行业已经安装了几百套，在国内，PI已经有50多家用户。PI 在浙江电力（嘉兴）已经具备如下应用SCADA/EMS变电所设备监测用户方的监测输电线路监测配电网络监测IT 设备资源监测电能量监测SCADA 系统数据应用SCADA 数据管理采用 XML 的文件传输方式，将电网的静态模型以及实时数据均通过 TCP/IP 方式传输至 PI 服务器，由于电网静态模型相对比较大，并且变动性不 大；而电网的遥测以及遥信数据具有实时性高、数据量大的特点，本系统结合 网络情况、数据传输量，将电网静态模型与实时数据有机的分离。从而

31、解决了 因发送的数据量过大而造成阻塞的一系列问题。SCADA 数据初步加工SCADA 数据送入 PI 数据库后，利用 PI 数据库的客户端开发工具ProcessBook 和 ActiveView ，结合 ASP 技术进行二次应用开发， 通过门户技术发布地区各厂站的实时数据信息。 实现在线浏览到全市的负荷总加 ,各厂站的有功 无功实时值 （包括主变 ）,各县局的有功 无功实时值 ,通过公式计算 ,可以浏 览到网供负荷、年最大负荷、全网总负荷。通过历史数据可以统计出“昨日网 供”、“全市总电量”等负荷预测数据。一次接线通过选择具体的厂站，可以浏览到某一厂站的实时数据信息可以浏览 到某一线路的有功、

32、无功、电流和母线电压、开关状态等地理信息：通过地理图可以了解到全区电网供电关系，电流潮流。动态棒图：可以浏览到各个电压等级的母线电压 ，选择一电压等级，可以浏览到这 一电压等级以棒图方式表现的各变电站的主母线，旁母线的电压动态曲线：通过动态实时刷新的负荷曲线，可以了解当时各局电网 负荷情况，可以根据各局的每日最大负荷和最小负荷做统计，更合 理的控制和分配电量电厂出力：可以浏览到整个电网的各电厂的输出情况电能量数据接口档案信息查询：对厂站级、电表级、计算电量库、计算电量的档案信息进行查询，电表信息：厂站名称、电表名称、类型（主变的不同电压等级侧，线路进、出关系与关联母线电压等级）、CT、PT、时

33、段方案、测点1名称、测点2名称、测点3 名称、测点 4 名称计算电量库：分局、计算电量库名称 计算电量：分局、计算电量库名称、计算电量名称 二次电量查询：对各测点的二次电量（ 5 分钟间隔）进行查询 电表级的查询，所有厂站的分类显示 一次电量查询：对各测点的一次电量（小时、时段、日、月、年统 计）进行查询，电表级的查询，所有厂站的分类显示 计算电量的查询，所有计算电量库的分类显示 日查询显示数据：小时统计、日总统计、日时段统计 月查询显示数据：每日总统计、月总统计、月时段统计 年查询显示数据：每月总统计、年总统计、年时段统计 对重要测点、重要计算数据的设置，一般用来显示相关领导关心的 关口总加

34、、各县局总加、大用户总加等 自动显示设置的重要测点、重要计算数据截止前日为止的日、月、 年数据 所有显示的数据可进一步跟踪到数据的组成（如日总数据跟踪到日 小时、日时段数据的详细情况业务信息查询：对换CT、换表、电量追加、旁路代供等业务信息进 行综合查询变电所数据接口设 备数 据送 入 PI 数据 库后 ，利 用 PI 数据库 的客 户端 开发 工具 ProcessBook 和 ActiveView ，结合 ASP 技术进行二次应用开发， 通过网页发 布地区各变电站直流系统中的设备信息、变压器油色谱和电压合格率设备信 息。主要分目录部分和显示部分两大板块来组织变电站设备信息。设备信息显示：对于

35、每个变电站下的直流装置、绝缘监测、蓄电池、 变压器油色谱和电压合格率这 5 种最基本的设备，都根据“基本信 息”（台帐）、“实时信息运行监测”和“报警信息”这 3 部分来组织 显示其内容的。* 状态检修* 需求侧管理第3 章 电力行业 PI 建设规划硬件平台PI 服务器和接口机控制系统安全考虑因为 PI 的接口机和控制系统需要做安全隔离，所以应该考虑网络的安全 设置，确保控制系统不受 PI 系统的影响。减少网络流量的跨子网传播。PI 服务器和客户机直接连接在公司的局域网络上， 接口机只负责从控制系 统中获取数据，不会对生产控制系统发生干扰，具体的控制方案仍在控制系统 中。PI 接口的数据采集方

36、式 ( exception report )保证了不给控制网络增加额 外的负担。控制网络是由控制厂家建立和维护的，在这个网络上没有 OSIsoft 的 PI 软件。通常控制厂家会提供一种网关，但是要想能够访问到控制系统的数据， 控制厂商要进行相应的设置。操作站和数据采集节点都连在控制网络上。PI 系统是分布安装的。 这种分布式的结构保证了控制网是被隔离开的。 控 制系统广播的数据通过接口机采集过来并发送到 PI 服务器。管理网上的用户 只到 PI 服务器上去查询数据，与控制系统之间没有通讯。这就保证了控制系 统的安全。PI 有一系列措施保证系统安全。 在 PI 系统中设置的每个点都与一套 许可

37、设置相联，允许读、写和更改 PI 用户。你可选择给哪个用户以许可PI系统安全等级分系统管理级，系统应用工程师级，及操作员级。 在系统管理级下,注册工程师(组)及操作员(组)帐号及口令,同时严 格规定其各自权限。进入系统时，必需登记注册及校验口令。PI系统组态编程时，将内部参量按区划分，系统授权操作员按权限 操作指定的区。PI系统可利用操作系统建立了文件系统安全。 PI用的每个数据档案 都有特别许可，确保只有系统管理员能改变 PI系统设置。可以通过 网络设置保证PI服务器的安全；PINet Manager 按照IP地址控制 对系统的访问PI系统具备自诊断和自恢复的功能。当PI服务器和数据采集机出

38、现 通讯故障时，接口机自动存储从下位系统中采集的数据，当故障消 除时，PI接口机自动将数据传送到 PI服务器，保证PI数据的完整 和连续。PI软件产品配置建议配置基本的服务器组件：PI En terprise Server 、接口软件、客 户端(PI-ProcessBook ，PI-DataLink )和 Web 浏览(ActiveView) 组件。其他组件根据项目需要考虑购买。序号名称简要说明数量1PIEn terpriseServerPI数据服务器软件。含 UDS, DS, MDB,及SQL, PE等服务器端应用(PI Server Applications )对整个PI系统进行管理，储

39、存数据并按需要进行计算分析，响应客户端和 应用程序的要求，实时提供需要的数据。5专用接口各部分数据采集需要开发专用接口。第一层采集数据和事件：供电局的生产实时数据是非常多的，找到某些特定的数据本身就不是件容易的事 情，更别说靠分析这些数据来及时做出决策了。 通过这些接口软件将把生产数据 采集到PI数据库中。第二层把数据按照来龙去脉以有序的结构组织起来这包括建立树状结构，把数据按照设备、区域或产品类型进行管理，以便于查找需要的信息；方案配置了 Pl-Module DataBase ，PI Enterprise Server 的一个组件，就是用来 实现这一功能。第三层分析实时分析成千上万的数据是颇

40、具挑战性的。不同的分析目的所要求的计算周期和方法都不相同。其中本方案配置的是 PI-Server Applications 。的ProcessBook 和DataLink可以实现客户端的计算。第四层 配送 分析的结果通过系统及时送到需要的人手中。 数据传送的范围遍及整个企业， 而 不仅仅是生产一线。第五层 浏览一旦前面四层做好了，浏览就是水到渠成。 ProcessBook ， DataLink ，和 ActiveView ，分别以客户端和浏览器的形式进行浏览。即使使用者需要来自不 同系统的信息，也可以通过同一个视窗看到。第六层 行动及时有效的信息将帮助人们做出及时的决策， 比如在问题发生或变得

41、更遭之前采 取有效措施。系统具有以下优点：系统的可扩展性 系统灵活，可根据需要扩展（客户端、数据采集接口、数据容量等） 。数据容量可从 1千点扩展到 2 千点、 5千点、 1万点、 2 万点、 5万点，直 至 15 万点，升级扩展方便快捷。在系统升级时客户端不需要重新设置，就可以 浏览新增系统的信息。原有的接口、数据和应用程序也不受任何影响。系统的开放性和兼容性 兼容各种自动控制系统和各种软硬件。多种接口，多种平台并行。 可以选用相应的 Com Connector, 以读取、显示存在外部历史数据库中 的数据。支持标准的方式与管理系统连接。 如果需要与关系型数据库交换数据或 使用其它应用程序调用

42、PI数据，可选用DAP-Server（数据访问包），或PI 与关系数据库的接口PI 服务器可运行在多种平台DigitalDEC UNIXDigitalOpen VMSHPHP-UXIBMAIXMicrosoftWindows NT/2000/XPSunSolarisPI 客户端可运行在多种平台MicrosoftWindows3.1MicrosoftWindows for workgroup3MicrosoftWindows 95/98MicrosoftWindows NT/2000/XPTektronixWinDD (for X Windows)支持多种网络协议TCP/IPWindows So

43、cketsHP SocketsFTP PC/TCPWRQ TCP ConnectionsDECNetPathworks支持多种网络方案EthernetNovellToken Ring接口和应用开发接口厂商的控制数据通过 PI 的接口协议上传数据配合工作应用实现和应用与企业其他应用系统（例如PORTAL,生产管理系统、GIS等等）集成工作。PI 项目建设步骤基础数据资源建设数据库建设、网络建设、实时数据采集等基础应用分析 直接利用实时数据的高级应用分析需要与其它数据资源结合的（如 SAP、GIS等）第4 章 PI 典型案例电力局实时数据管理信息系统 电力局实时数据管理信息系统将电力局现场的实时数

44、据采集、 存储到统一 的实时 /历史数据应用平台上，再将这些生产实时数据转化成针对不同应用需 求的实时信息，通过内部网络发布给管理人员和相关的专业人员。此外，考虑 到嘉兴局本身 IT 系统中网络和服务器的性能数据也是实时数据的特点，结合 实时/历史数据应用平台建立，本实时系统除传统的生产实时数据外，还包括 IT 系统本身实时数据的采集、存储及相关应用。通过 PI 实时数据库系统与全 局各生产部门装置控制系统的连接，实现管理层与控制层的集成，为上层应用 提供统一的数据平台。基于 PI 实时数据库平台和关系数据库平台建立一个覆 盖全局各部门， 功能齐全的管控一体化计算机集成生产系统 ,实现产、 供

45、、销、 人、财、物的合理调配，使企业的生产计划、资源平衡、产品营销和预测决策 良好运行，取得最佳经济效益。PI 实时信息系统采用 Server/Client 分布式结构，可采集任何数量 PI 网 络节点上的数据， PI 网络不仅提供远程数据采集，同时也提供了当 PI 主节点 失效时数据项的队列管理。大多数接口也支持 PI 网络节点间的容错，就是说 当有故障时，仍然可以继续采集 PI 网络节点或接口设备的数据。不仅有分布 式数据采集，而且一些客户已经选择了分布式数据存贮。客户端模块 (PI-PC Datalink ，PI-ProcessBook ，PI-API ，PI-ODBC) 都可与任何数量

46、的 PI 服务器 通信。即在信息中心设置一台 PI 实时数据库服务器，该服务器负责集成所有 子系统(如:SCADA,TMS,FK,变电所)的生产数据，每个子系统有自己独立的接 口机。生产人员和管理人员通过 PI 实时数据库来了解现场装置的生产情况，在与局域网相连的每个用户的 PC机上安装PI客户端软件来浏览PI服务器中的生产数据， 也可以通过 WEB 浏览 PI 服务器中的生产数据， 在管理层每个办 公室的电脑上看到的生产数据与 DCS 系统保持同步， 几乎没有时间上的延时。 PI 实时数据库平台建立后，基于该平台的基础上做了相应的上层应用。实时系统概况：实时系统国外软件产品部分选择美国 OS

47、Isoft 公司的 PI 系统，目前 PI 数 据库系统测点容量 30 万测点（测试版本）。现阶段 PI 系统测点统计：嘉兴局 SCADA 系统接口：测点一共 10715 个，其中遥测量 4582 个，遥信量 6133 个配网 SCADA 系统接口：测点一共 5614 个，其中遥测量 2542 个，遥信量 3072 个城交 SCADA 系统接口：测点一共 6286 个，其中遥测量 4296 个，遥信量 1990 个负控系统接口： 80844 个测点变电所系统接口： 2326 个测点ERTU 系统接口： 1412 个测点ITMonitor 系统接口： 10000 个测点左右各个接入 PI 的系统

48、及在 PI 数据库上所做的应用：在 PI 数据库上所做的 SCADA 数据的应用：SCADA PI XML 接口方案：本接口根据现场情况，采用 XML的文件传输方式，将电网的静态模型以及实时数据均通过tcpip方式传输至PI服务器。由于电网静态模型相对比较 大，并且变动性不大；而电网的遥测以及遥信数据具有实时性高、数据量大的 特点，故将电网静态模型与实时数据分成两部分各自单独传输。电网静态模型：SCADA侧当模型变化后发送消息通知 PI接口，接口收到 消息后接收电网静态模型并存储至 PI服务器的模块数据库。实时数据部分：SCADA侧秒级传输数据文件至PI接口机，PI接口秒级检测分析数据后传输至

49、PI服务器的实时历史数据库。接口配置及工作流程:EHIT Monitor ServtClient AppsLll.OST:TCP/IPNttwerksP提口机PDE link用络RTU鱼二）一ERH1电住需负荷管理接口远程抄衰按口注：物理隔离设备节点位置需利相关规定一孜SCADASCADA数据的应用:SCADA数据送入 PI数据库后，利用PI数据库的客户端开发工具ProcessBook和ActiveView ，结合ASP技术进行二次应用开发，通过网页发布嘉兴地区各厂站的实时数据信息。可以通过客户端开发工具 ProcessBook浏览SCADA实时数据，也可以以WEB方式进行浏览，如图（1-1

50、）:图(1-1)全市总加:可以在线浏览到全市的负荷总加，各厂站的有功 无功实时值（包括主变），各 县局的有功 无功实时值,通过公式计算，可以浏览到网供负荷、年最大负荷、全 网总负荷。通过历史数据可以统计出“昨日网供”、“全市总电量”等负荷预测 数据。如图（1-2）:图（1-2 ）一次接线:通过选择具体的厂站，可以浏览到某一厂站的实时数据信息，如图（1-3 ）:图（1-3）选择进入某一厂站（如：南湖变），可以浏览到某一线路的有功、无功、电流和母线电压、开关状态等，如图（1-4 ）:嘉兴电力局电网实时数据系统图（1-4 ）地理信息:通过地理图可以了解到全区电网供电关系，电流潮流。如图（1-5）：图

51、（1-5）动态棒图:可以浏览到各个电压等级的母线电压，如图（1-6 ）:图（1-6）选择一电压等级，可以浏览到这一电压等级以棒图方式表现的各变电站的主母线，旁母线的电压：图（1-7）动态曲线:通过动态实时刷新的负荷曲线，可以了解当时各局电网负荷情况，可以根据各局的每日最大负荷和最小负荷做统计， 更合理的控制和分配电量,如图（1-8）:PhtO平制L* IIHUKHtU跌I旺|注 逊卜L此理j|副 nnFlltO* SwUtOitUPMOPIMA* Simja口a* sihRjg 口 丽t兴电力局电爾实时数据系貌各县负荷r 尅 I *W Ii1 RJ 2KXI-B-17 1 41Z? 20O4B

52、-17；ftrrr J.心，-r_2TO40.17 1 那 2713:4127电厂出力:-寸f-%|ji7JXOW 仃 1:d:27 2IMMB-f7 0 4T27jpiokDL |rn1 r I127 3OW0-17 0:127图（1-8）可以浏览到整个电网的各电厂的输出情况，如图（1-9）亭果电力局电两实肘数据系统 嘉兴地区火电厂总出力祁F- |吋”|平宁白丈应T.I元瓦|切.|有功rwwrl托切|*W* Iffalwwjl 碗*il屋巧5*|无叨I枷IHl ntffHV |*| 磁 |如”|图（1-9 ）各县总加:可以浏览到整个电网的总有功/无功值，也可以了解到各个厂站主变的有功/无功值

53、，如图（1-10）图（1-10）在 PI 数据库上所做的电量数据的应用： 接口方案的连接方式 :Web 服务器配置双网卡，一块与电量系统主网连接，一块与正向物理隔离装置连接；PI系统端配置专用的网关机，其双网卡分别与正向物理隔离装置、 PI系统主网连接；正向物理隔离装置开通FTP服务，PI系统端网关机提供FTP 服务，电量系统 Web 服务器从电量系统主网数据库服务器中读取电量数据， 按既定格式形成数据文件，以 FTP 方式经正向物理隔离将数据文件上传到 PI 系统端网关机。数据类型:由于 PI 为非汉化系统，对电量系统的所有的中文信息，均以描述方式提供关联清单；由于后期应用的需要，需对CT、

54、PT、时段方案、业务变更等信息进行传输，具体的数据类型为（分别以不同的数据文件进行传输） ： 基本信息：包括所有分局、变电站、电表、计算公式库、计算公式、报表类型、报表时段方案、CT、PT等信息，每个测点的CT、PT、时段方案 业务变更信息：换CT、换表、电量追加、旁路代供等 基值：即每个测点每天零点的总、峰、平、谷、尖的读表值 窗口值：每个测点 0:05-24:00 每 5 分钟一点的读表总值 统计电量：小时、时段、日、月、年统计电量电量数据应用 :具体的数据应用类型为：1）档案信息查询：对厂站级、电表级、计算电量库、计算电量 的档案信息进行查询厂站信息：分局、厂站名称、电压等级等电表信息：

55、厂站名称、电表名称、类型（主变的不同电 压等级侧，线路进、出关系与关联母线电压等级） 、CT、PT、时段方案、测点1名称、测点2名称、测点3名称、 测点 4 名称计算电量库：分局、计算电量库名称 计算电量：分局、计算电量库名称、计算电量名称2）二次电量查询：对各测点的二次电量（ 5 分钟间隔）进行查 询电表级的查询，所有厂站的分类显示3）一次电量查询： 对各测点的一次电量 （小时、 时段、日、月、年统计）进行查询电表级的查询，所有厂站的分类显示 计算电量的查询，所有计算电量库的分类显示 日查询显示数据：小时统计、日总统计、日时段统计 月查询显示数据：每日总统计、月总统计、月时段统计 年查询显示

56、数据：每月总统计、年总统计、年时段统计4）便捷数据查询：对重要测点、重要计算数据进行综合查询对重要测点、重要计算数据的设置，一般用来显示相关 领导关心的关口总加、各县局总加、大用户总加等 自动显示设置的重要测点、重要计算数据截止前日为止 的日、月、年数据 所有显示的数据可进一步跟踪到数据的组成（如日总数 据跟踪到日小时、日时段数据的详细情况，5）业务信息查询：对换CT、换表、电量追加、旁路代供等业 务信息进行综合查询按分局对最近的换CT、换表、电量追加、旁路代供等业 务信息进行汇总查询6）报表查询：对平衡报表、关口报表、电量报表等进行查询，各种报表在各电量采集系统端生成（对各种业务信息进行自动

57、体现），通过 FTP 将文件传输到 PI 服务器段进行存储，系统通过相关的方式对这些报表进行管理和发布 报表包括自定义报表和各种模板报表 报表类型可为日、月、年等类型，可分别设置发布标志 所有报表按分局、报表类型进行显示控制 报表显示后可下载、可本地打印在 PI 数据库上所做的变电所数据信息的应用：接口方案的连接方式 :设备信息采集平台由多台设备状态信息采集仪（EII）、通讯网络和相关系统支持软件组成的设备信息采集平台，成功实现了各个变电站现场设备实时运行数据的采集，为上层获取设备实时数据信息后的应用开发提供了良好的接口采集平台架构（由下至上）a）设备状态信息米集仪（Ell）,负责现场设备信息

58、的米集；即 按照指定的命令将现场设备信息通过 RS485 、RS232 、LAN 收集，并通过以太网络或 GPRS 进行信息的向上传递。b）系统支持软件（由多个具有独立功能的软件模块组成） ，负 责实现设备信息的米集和解释。设备信息米集平台与 Pl 数据库的结合通过一个 OPC Server 服务程序，结合 Pl 数据库的 OPC Client 程序（ Pl 数据库端自己提供） ，可以把一系列通过这个平台米集到的现场设备实时 数据都送到 Pl 数据库中去，从而为在 Pl 数据库上进行的应用开发建立 了基础。变电所数据信息的应用：设备数据送入 Pl 数据库后， 利用 Pl 数据库的客户端开发工具 ProcessBook 和 ActiveView ，结合 ASP 技术进行二次应用开发， 通过网页发 布嘉兴地区各变电站直流系统中的设备信息、 变压器油色谱和电压合格率设备 信息。网页基本架构 本子系统软件主要分目录部分和显示部分两大板块来组织变电站设备信 息。胃寸肿3sm刚1那阳f盧匕牛性吃世置刊科 y Bs.卯 屯审肚WMVwua*.!*T*tG-f+.M*利| ph& | ei | 耐M 丽掛二刻空雄 芝 ?二逅民411就S-j 2S3W麻 且曰I&