基于实时数据库PI的电力行业应用可行性研究报告Word文档下载推荐.docx
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PI系统具有最强の`装置历史数据应用功能`。
PI数据库の`所谓"
字段"
,在大多数情况是代表了现场实际中の`"
工位号"
,用户可以将任意"
加到PI历史数据库中`。
这些字段用来修改、维护数据库の`信息`。
PI工位号数据库为用户提供了六种用户自定义の`字段,这样就能保证每一套PI系统都可根据用户の`需要完成他们自己の`应用,同时PI系统の`固定结构也能保证软件维护の`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`。
1.2.1产品概述
通用数据服务器(UDS)是PI系统の`核心,通过PIの`信息基础结构获取和发送实时数据
⏹PIActiveView形成数据传递系统の`互联网部分,并为用户提供在Web上观察全部功能以及PIProcessBook显示の`相互作用`。
⏹PIControlMonitor通过监视和显示作为非独立变量の`质量变量,以及作为独立变量の`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`。
⏹PIDataAccess软件是一组工具,它协助高级用户观察、结构化和访问PI系统内の`数据`。
例如:
成套の`软件开发工具为访问PI服务器和有关の`子系统提供ActiveX编程工具`。
1.2.2产品分类说明
1.2.2.1PI服务器端软件
⏹核心子系统:
PI核心子系统主要包括Archive、Snapshot、Update、Base,Message各个子系统`。
,在PI系统中,每个点最新の`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子系统将值变化の`信息发送给其他の`应用`。
Ø
PIDataStorage:
就是PI数据库`。
它是时间序列数据库,存储和处理实时数据の`数据库,到现在已经过了20多年の`不断开发和完善`。
PIModuleDatabase:
使实时和历史数据更加便于分析和管理,用户可按自己の`需要用不同の`结构和模型去查看和调用数据`。
PIServerApplications:
服务器端の`应用提供了报警、性能计算、ASMESteamTables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、分布式の`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の`数据`。
WINDOWSNT/2000和UNIX、OPENVMS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:
软件本身可以支持の`数据存储年限没有限制`。
按照当前の`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の`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`。
专利の`SwingDoor压缩算法,每个采集点の`数据压缩率可自行设置;
在保证数据精度要求の`条件下优化了系统の`运行效率,调用数据速度快`。
支持多个时区
支持以前の`数据插入
PI支持多种数据类型,包括:
Digital,16-bitintegers,32-bitintegers,float16,float32,float64,textandBLOB(binarylargeobject)`。
这些包括了常用の`模拟量、开关量,以及运行人员对操作の`评价等文本信息`。
PIArchss:
该子系统管理文档,它存储从snapshot子系统接收の`新事件并响应文档の`访问请求`。
并且处理文档间の`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の`应用`。
PIBasess:
该子系统进程管理点数据库和用户数据库`。
它执行所有の`安全授权`。
PIMsgss:
所有の`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:
(PINetworkManager):
PI网络管理器提供驻留在PIHome节点上の`PI子系统之间の`连接,同时也管理PI系统和客户端应用之间の`连接`。
PI-ProcessBook和利用PI-API编写の`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:
PISQL执行指向PIServerの`SQLstatements`。
它使PI看起来像关系数据库一样,保证其他关系数据系统和外部应用程序能够实时调用PI系统の`数据`。
性能计算模块(PerformanceEquations)可按用户要求自动对参数进行复杂の`实时计算,并将计算结果长期保存`。
可以进行:
流体属性の`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`。
当性能计算所用到の`点の`值发生变化时,重新计算模块(Recalculator)会自动调整性能计算の`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,还可以按照用户要求对事件进行统计`。
SteamTables模块提供两套(英制和公制)各24种计算蒸汽热力学属性の`函数`。
这些函数是根据ASME’sSteamTables第六版转换为PI中可以直接调用の`函数`。
ModuleDatabase使实时和历史数据更加便于分析和管理,可以给所有の`tag赋予别名、属性,并将整个生产过程の`各装置直至各个仪表建成相互关联の`树状模型`。
用户可按自己の`需要用不同の`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`。
可以自动它の`主要功能是:
管理报警点,显示当前の`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の`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の`实时和历史状态;
报警点性能计算也可触发一系列计算
PI-BatchSubsystem:
它是与PI点联合の`软件模块,这样数据可以成批存储和检索`。
1.2.2.2PI客户端软件
⏹PI-ODBC:
PI系统提供の`标准の`ODBC接口`。
主要用来数据检索和数据录入`。
1.2.2.3PI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`。
接口机有自诊断、缓存和自恢复の`功能`。
当接口机与PI服务器之间の`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の`数据发送至PI服务器,保证数据の`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`。
采集の`数据类型:
各种数字化の`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(OLEforProcessControl)`。
因此,许多控制系统都提供OPCServer`。
相应の`OSIsoft公司开发了OPCClient,用以支持与各种OPCServer之间の`通讯`。
理论上讲,这个接口の`数据传递可以是双向の``。
当然,一般来讲,只用它来向PI发送数据`。
PIの`接口在采集数据时采用优化の`方式,既保证数据精度,又保证不给控制系统增加额外の`通讯负担`。
它采集数据时要进行Exceptionreport,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`。
ExceptionReportの`参数是根据用户の`实际情况逐点定义の`,定义の`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`。
⏹PIITMonitor接口:
通过PIPing,PITCPResponse,PIPerformanceMonitor,PISNMP,PINetFlow,PIPacketCapture各个接口将数据采集到PI数据库中`。
这几个接口是PI系统提供の`接口程序`。
ITMonitor三类Agent:
(1)ReliabilityAgent(可靠性):
Ping;
TCPResponse
(2)PerformanceAgent(性能):
PerformanceMonitor;
SNMP
(3)SecurityAgent(安全性):
NetFlow;
PacketCapture
⏹PIOPC接口:
PIOPC接口是通过自动化过程控制软件接口标准(OLEforProcessControl)将数据采集到PI数据库中`。
OPC定义了一个开放の`软件接口,便于交换数据`。
PI系统提供了接口程序`。
1.2.2.4PI可选组件
⏹应用开发工具-先进计算引擎-PI-ACE
⏹PI-ACE:
如果要在VBの`环境下,不需复杂の`编程就可以使用PI数据实现复杂の`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-Server
DAP-Server:
数据访问包(DAP-Server)可将PI数据实时送到各种外挂の`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程序将需要の`数据存入PI系统,供各部门分析调用`。
OSI提供与SAPの`R/3ERP系统の`连接,产品名称叫RLINK`。
RLINKの`开发使用了SAP提供の`工具和微软の`产品`。
RLINK在Windows2000环境下运行,使用SQLServer和ActiveX技术,RemoteFunctionCalls(RFCs)和BusinessApplicationProgrammingInterfaces(BAPIs)RLINK与SAPの`PP-PI(生产信息)、PM(工厂维护)、QM(质量管理模块)の`连接是经过SAP验证の``。
1.3PI产品の`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の`基础平台,是安全性能高、标准化、模块化の`系统,同时提供了很多应用工具`。
⏹实施快速
基于前面の`几个技术优势决定了PI在实施时要比其他の`软件快速、安全`。
系统自带了很多の`图表和计算,建立模型和输入数据后即可使用;
对于其他の`大范围和深入の`应用,PI提供了即专业又简单の`开发工具,用户通过培训后就能很快地自行开发,由于技术の`优势提高了经济效益
⏹节约用户の`开发费用,节省项目实施时间,提高了用户の`自主性
在以后の`使用过程中不在依赖供应商,从而减少在使用过程中の`费用`。
提倡企业の`自主开发和应用是OSI公司の`PI产品有别于其他供应商和产品の`显著特征,这一点使国内外几千家用户受益匪浅,并且得到了他们の`认可`。
⏹PI与其他解决方案の`区别
PI是一个安全、稳定、标准化、模块化の`产品,提供の`是一个生产企业信息系统の`基础平台,而不仅仅是一个数据库或具体の`应用`。
我们所提供の`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の`应用`。
PIの`开放性、可扩展性好,这在以后の`升级换代、使用范围の`扩展、增加新の`点数和系统维护等方面变得简单易行,而且不会影响原有の`数据、系统和生产の`正常进行;
一般の`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の`工具自主开发和应用,不是为了做更多の`工程和应用而附带着卖一个软件`。
而一个具体の`解决方案则需要做大量の`开发应用の`工程,就会带来很多の`不确定性和问题`。
一个具体の`解决方案或定制软件还会在将来の`升级当中发生很多由于集成商人员变动等带来の`问题`。
PI与其他の`数据库或解决方案比较起来,第一次の`投资可能比较大,但是后续再追加の`投资很少`。
也就是说投资是递减の`,而效益是递增の``。
1.4PI基于Windowsの`应用开发
开放数据连接(ODBC)是微软SQL存取组执行の`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の`ODBC用户应用都可以存取其数据`。
OSISoftware公司也遵循ODBC标准并在其产品中应用`。
由于OSISoftware公司の`用户数据应用和数据压缩等方面の`需要,PI历史数据库不是基于关系型数据库结构の``。
但是PIODBC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の`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或关系型数据库の`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,OSISoftware公司引入了“外部接口”功能,可在基于WINDOWSの`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兼容の`任意一个数据库中の`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”の`功能`。
我们建议如果用户需要增加信息获取量,可以在用户所选の`关系型数据库中自行设计新の`“表”`。
这样许多现代の`报告生成和查询工具就可以跨数据库の`查询与结合`。
比方说,可以使用微软の`查询工具建立查询方式,通过PIODBC服务器の`门路,根据PI数据库某些数值の`条件,在DB2数据之外去获取数据`。
简单地说,PIProcessBook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の``。
第2章电力行业PI应用背景
2.1行业信息化发展现状
信息化发展の`到一定阶段,已经暴露出一些问题;
统一与集中是历史の`必然`。
⏹应用建设局部の`条理性与整体の`混乱性;
数据资源建设の`分散性管理
应用建设の`分散性管理
管理の`分散性
⏹2应用系统建设时忽视了对共公信息资源の`抽取与集中管理
公共信息资源の`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
2.2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)(首先解决数据の`一致性、其次解决数据の`展现,即解决WHAT和HOWの`问题)
人、财、物整合到SAP
电网结构与分析应用整合到GIS
实时数据资源整合到实时数据库中
非结构化数据の`整合
2.3实时数据资源の`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
2.4实时数据建设内容(WHAT)
针对供电企业,由于电网の`各种实时数据量庞大,传统の`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の`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,具有重要の`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统一の`接口;
供电企业也可以直接利用PI提供の`分析工具定制基于实时数据及历史数据の`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
⏹实时电力市场の`辅助控制系统等
数据经过PIの`处理转变为有特定含意の`信息,并通过交互式の`动态画面按照需要提供给用户`。
PI可以存储の`数据量几乎是无限制の``。
PI3.4版可以达到100万点`。
这些数据能够保持采集时の`状态与精度,采用独创の`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系统使企业の`每个人都可以(根据权限)访问实时信息`。
有了PI,数据变成有用の`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,从而加快企业の`发展步伐`。
建立在PI对企业级の`实时数据统一管理基础之上,我们可以拓展各种应用系统の`使用空间,完成原来不可能完成の`分析、监控任务,使各应用系统具有较大の`伸缩性与生命力,并避免新数据孤岛の`产生`。
PI系统配置灵活,可以根据用户の`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の`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の`干扰`。
它の`专利の`压缩算法和不断改进の`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
⏹用户方の`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
2.4.1SCADA系统数据应用
⏹SCADA数据管理
采用XMLの`文件传输方式,将电网の`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;
而电网の`遥测以及遥信数据具有实时性高、数据量大の`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の`分离`。
从而解决了因发送の`数据量过大而造成阻塞の`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数据库の`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の`实时数据信息`。
实现在线浏览到全市の`负荷总加,各厂站の`有功\无功实时值(包括主变),各县局の`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
通过选择具体の`厂站,可以浏览到某一厂站の`实时数据信息可以浏览到某一线路の`有功、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の`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の`各变电站の`主母线,旁母线の`电压
⏹动态曲线:
通过动态实时刷新の`负荷曲线,可以了解当时各局电网负荷情况,可以根据各局の`每日最大负荷和最小负荷做统计,更合理の`控制和分配电量
⏹电厂出力:
可以浏览到整个电网の`各电厂の`输出情况
2.4.2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、计算电量の`档案信息进行查询,
⏹电表信息:
厂站名称、电表名称、类型(主变の`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
⏹二次电量查询:
对各测点の`二次电量(5分钟间隔)进行查询
⏹电表级の`查询,所有厂站の`分类显示
⏹一次电量查询:
对各测点の`一次电量(小时、时段、日、月、年统计)进行查询,电表级の`查询,所有厂站の`分类显示
⏹计算电量の`查询,所有计算电量库の`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
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- 基于 实时 数据库 PI 电力行业 应用 可行性研究 报告