NCS技术应用分析

1NCS技术应用分析2NCS技术应用分析摘要：随着DCS系统性能的不断提高，其可靠性、可开发性、可执行性、及性能价格比也不断提高，实现机、炉、电全方位自动监控和安全经济运行已是成熟的技术。通常把电气部分的控制和数据采集统称为电气监控系统即ECS，在DCS分散控制系统中设有独立的ECS功能，并采用独立的HCU实现。以最大限度地满足电气系统在安装、调试、系统倒送电、运行、检修等各个阶段的需要并保证其安全可靠性。其中升压站网络控制系统简称为NCS。本文通过对我厂的220kV升压站的电气控制系统改造进行了比较详细的介绍。阐明实现电气自动化与DCS系统一体化是中国火电厂适应电力市场、提高整个电厂安全、经济运行水平和自动化水平的一条有效途径。1.前言：嘉兴发电厂建于90年代初期，共装有2×300MW燃煤汽轮发电机组，四回出线和两台启备变，母线为双母带旁路方式。控制方式为开关在网控室由控制屏上的控制开关进行远方操作，隔离闸刀为就地操作的操作模式。通过这次改造网控原控制屏的功能由监控柜及计算机取代，取消控制屏及相应的电缆和小母线，将220kV开关控制熔丝移至WXB-11C型微机保护屏后，原开关信号熔丝及光字牌闪光报警熔丝取消。将原控制屏上所有的开关、闸刀操作功能，表记显示及光字牌信号均改由就地调度CRT（共两台，互为备用）上控制和显示。取消220kV闸刀程控闭锁装置，装置的“五防”功能由监控柜来实现。2.220kV网络监控系统(NCS)主要设备及功能介绍：220kV网络监控系统硬件组成，在本次改造过程中，共增加了八块监控屏。2.1#1~#6监控柜为220kV设备监控柜；#1~#6监控柜为220kV设备监控柜：#1柜为嘉瓦2431线、嘉山2432线线路监控柜；#2柜为嘉跃2433线、嘉新2434线线路监控柜；#3柜为220kV母联、220kV母线和#1主变监控柜；#4柜为#1主变和220kV旁路监控柜(本柜接有GPS标准时间同步钟)；#5柜为#01A启备变、#01B启备变监控柜；#6柜为34A/34B启备变、56A/56B启备变监控柜。各监控柜的交流电流输入有220kV设备的测量CT二次电流，交流电压输入有经线路闸刀切换后的220kV母线二次电压和线路二次电压；各监控柜都有两路DC110V工作电源，分别取自网控DC115V直流母线A、B段；每块屏配置有一个电源切换装置PS；2~3台D25；一个LCD显示控制装置；KI1继电器板；分闸重动中间继电器和锁存继电器。2.1.1D25MultifunctionIDED25是一个第二代“超级IED”（智能电子设备），它提供了对电气设备的测量、状态、控制和通讯功能的一体化设备。D25在功能上可作为可编程逻辑控制器，变电站LAN接点，IED及开关柜级控制器，表计，电力质量监视器、事故、事件（波形）记录器和远动终端装置（RTU）。D25的关键组件可分为三类，硬件、软件和通讯。D25的金属机箱内装有基本硬件，基本软件和通讯设备，以作为有完整功能的独立控制系统，面板上的LCD指示灯提供了D25运行和状态的信息。网控220kV系统的参数采样及显示；220kV闸刀程控闭锁逻辑；220kV同期回路；220kV开关、闸刀的操作控制均通过D25实现。32.1.1.1CONTROLS（控制）：D25硬件设置开关，有“ENABLE（授权）”和“DISABLE（闭锁）”两个位置，正常运行时开关拨向右侧（ENABLE）位置并上锁。当开关拨向左侧（DISABLE）时，所有的物理控制均不能，所有的激活操作均失败，所有的数字输出请求均被拒绝。当D25背板上的电源开关合上时，“DISABLE（闭锁）”绿色指示灯亮，D25进行自诊断测试，完成后，“ENABLE（授权）”红色指示灯亮，“DISABLE（闭锁）”绿色指示灯灭。2.1.1.2状态量配置：状态量卡的供电可设置为内部或外部供电方式（DC110V），状态量的输入以32为一个单元，最多96个输入。状态量输入的内容有开关量输入；LCD返回信号；D25内部信号（直流电源监视、分闸返回等）输入。2.1.1.3直流模拟量配置：直流模拟量卡可有8个或16个输入，输入可以是电压量或电流量。2.1.1.4交流模拟量配置：D25可以接收共15个交流模拟量输入，分5组，每组3个，输入可以是电压互感器的二次侧电压或电流互感器的二次侧电流。2.1.1.5通讯接口：两个独立的IDE串行通讯接口；UTC通用时间码接口（GPS）；D25MAINT显示接口；支持当地安装的16位字符LCD显示器和一个8键子键盘接口。2.1.2WES4621型LCD显示控制装置监控柜LCD能够在面板上对断路器进行操作和监视，对隔离闸刀、接地闸刀仅能进行分合状态的监视，不能进行操作。LCD显示屏上还能显示相应设备的三相电流、电压、有功、无功、功率因数、频率。2.1.2.1“就地/远方”转换开关：在“就地”位置时，可以在LCD面板上操作断路器的分合，远方发控制命令无效；在“远方”位置时，在LCD面板上对断路器控制无效，远方发控制命令有效。正常运行转换开关在“远方”位置。2.1.2.2“闭锁/解锁”转换开关：在“闭锁”位置，操作隔离开关时，带程控闭锁条件操作，只有闭锁条件满足时，隔离开关才会动作；在“解除”位置，操作隔离开关时，不带程控闭锁条件操作，只要下发遥控命令，即使闭锁条件不满足，隔离开关也会动作。正常运行时转换开关在“闭锁”位置。2.1.2.3“同期/退出”转换开关：在“同期”位置，操作断路器合闸时，只有同期条件满足，断路器才允许合闸，不满足同期条件，断路器不允许合闸；在“退出”位置时，操作断路器合闸时，无论同期条件是否满足，断路器都允许合闸。正常操作时应投在“同期”位置。2.1.2.4“翻页”按钮：通过“翻页”按钮，可以选择LCD上的不同的画面。2.1.2.5“电源”开关：LCD显示屏电源开关，正常运行时LCD上电源开关应合上，LCD显示正常。但即便是显示屏“电源”处于关闭状态时，LCD控制面板上的控制按钮、转换开关仍旧有效，2.1.2.6“SWJ置合”，“SWJ置分”按钮：给锁存继电器置位的按钮，正常运行时不操作。2.1.3PS电源切换装置（辅助电源）：输入两路DC110V电源，可以实现两路电源的无扰动切换，输出一路DC110V电源和一路DC48V电源，为本监控柜的D25、D25继电器、LCD显示控制装置、D25辅助控制回路提供电源。2.1.3.1PS电源切换装置电源接线如图所示：4PS电源切换装置电源接线图2.2#7柜为保护管理机，配置两个HUB，实现#1~#6柜与就地监控CRT、#0主机柜之间的通讯；2.3#0柜为主机柜，设置两个D200，每个D200有两路电源，一路来自远动UPS220V交流，另一路来自网控直流屏DC110V，该柜与原主机柜冗余配置，实现与省调、华东总调的远动信息传送、AGC、MGC的控制。2.4220kV网络监控系统接线图：5220kV网络监控系统接线图63.系统基本功能系统的基本功包括“遥测”、“遥信”、“遥控”这三项功能。3.1遥测：可实时对网控各设备进行电流、电压、功率、频率、功率因数等连续变化的模拟量不间断地采集、分析、处理、记录，并将这些参数常测数据，实时地显示，并有越限报警功能。3.1.1遥测数据处理功能：3.1.1.1支持多种采集方式可支持常规RTU、网络RTU采集方式。3.1.1.2零漂处理某些类型的遥测，当其值小于一定范围时被认为是变送器残差，应将其归零处理。3.1.1.3非法值过滤对任何遥测，根据需要均可设置其可能的取值范围，超出该范围的值将被舍弃。3.1.1.4跳变滤波处理遥测跳变滤波处理。遥测本帖变化（当前点的值与上一点的差）大于此限值的遥测将被弃舍。如连续8秒重复出现大于同侧跳变限值的数值时，则采用此值。3.1.1.5越限处理越限报警延时：非特别重要的遥测量可设定遥测值超越限值后不立即生成越限事项，而是延时一定的时间，若在延时时间内遥测值回复至正常范围，不生成越限事项，否则生成事项。恢复系数：用于防止遥测值在限值附近抖动时造成频繁报警，以越上限为限，假如上限为A、下限为B、恢复系数为C，首先遥测值升至A时生成越限事项，然后遥测值下降至低于A-(A-B)*C时，方生成越限恢复事项。3.1.1.6实时统计功能遥测参数表的所有遥测量，SCADA软件均自动实时统计其日最大、最小、平均值及最大、最小值、发生时间。该功能与参数无关。3.2遥信：可实时对各开关柜内开关运行状态、保护动作等开关量进行监测，供计算机随时调用显示，当开关发生故障时进行报警、同时将开关状态送往模拟屏，供操作人员随时观察，并对各开关状态的动作及变化进行实时记录，以备后用。3.2.1为保证信息采集正确、可靠：3.2.1.1对重要的信息采用双位置接点，并在软件和硬件上判其合法性。3.2.1.2对暂态变位信号，在人机界面显示时用软件进行处理，采用自保持方式，不经人工确认信号不会消失。3.2.1.3采用模拟光字牌代替常规光字牌。3.2.1.4采用精度较高的I/O装置及变送器，在程序设计上做到测点的限值可方便设定，越限报警除在告警窗口上文字提示外，还采取在人机界面上对模拟量显示变色等多种提示手段。3.3遥控：通过主控计算机选择要遥控的开关，此时屏幕上的开关状态为开关的实际状态，选择遥控功能，输入操作密码，即可进行开关合/分闸。并显示操作成功、失败，记录操作的时间、类型和开关名称。同时可根据系统实际负荷状况，进行负荷合理调配，确保系统重要负载供电的可靠性。3.3.1为确保控制操作的安全性，可靠性：3.3.1.1采用硬件闭锁控制系统，即使站级监控系统崩溃，还可在间隔层利用D25实现完7整的控制和防误操作。3.3.1.2在站内监控系统中，采用逻辑判别软件，实现双重检测闭锁功能.3.3.1.3用硬压板或软件二种方式，闭锁修改保护定值和通过通讯方式从保护出口跳闸的可能性。3.3.1.4为降低电磁干扰造成误操作的可能性，所有计算机网络通讯和设备间通讯均采用光纤为传输媒介。4.调度操作220kV网络监控系统完成以后在CRT可以对断路器和隔离闸刀进行操作；当由于某些原因CRT上无法操作时可以在监控柜上对该设备进行操作，但是在监控柜上只能对断路器进行分合闸操作，对隔离闸刀只能起到监视作用。CRT上的操作分为单席操作和双席监督操作。双席监督操作，即监护人和操作人在两台调度CRT机上都进入遥控操作窗口，由操作人发“遥控预置”令，待“遥控返校正确”返回时，遥控窗口会提示让监护人发确认令，这时监护人在另一台操作员CRT上发许可令后，操作人的遥控窗口中“遥控执行”才会被选中，遥控操作再继续进行监控柜上LCD操作：用LCD操作面板上的“翻页”按钮将画面选择到需要操作的画面上；将LCD操作面板上的“就地/远方”转换开关打到“就地”位置；按住LCD操作面板上相应设备的“选择”按钮，再同时按被选定的断路器“合”或“分”按钮，即可对断路器进行合闸或分闸操作。要注意的是监控柜上的LCD是否关闭，在LCD操作面板上的任何操作指令均是有效的，这需要运行人员特别注意。5.监控系统在运行中的一些不足之处5.1每个监控柜的PS电源切换装置采用两路110VDC供电方式，虽可实现无扰切换，但当PS电源切换装置发生故障时将影响整个监控柜的设备正常运行；而且当某一路电源失去时监控系统缺少相应的告警信号，5.2无论是在CRT或是监控柜上进行断路器“检同期”合闸操作，当操作不成功时，末显示原因，这对运行分析原因造成一定的困难。5.3整套系统在管理功能上缺少通过在计算机显示屏上的一次接线图上进行模拟操作后自动生成操作票，也可以交互式编辑生成的功能。以及当操作不正确时，应显示出错提示信息的操作指导功能。5.4同时还存在如由于基础自动化水平不完善使得操作比较繁琐；继电保护和自动装置的信号不能远方复归等问题。6.总结语通过改造提高了电气专业的自动化水平和电厂的安全运行水平以及竞争能力，并改变了网控值班人员的监视方式，当发生事故时由原来的大面积控制屏监视变成仅仅对CRT屏幕的监视，因而