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1、NCS系统网络单元功能,讲课人：温晓宇2008年10月15日,NCS系统说明,设备选型系统结构 NCS系统功能NCS专家系统说明测控装置说明NCS系统基本技术指标,设备选型,网络计算机监控系统（NCS）采用南京中德公司的变电站综合自动化系统。其主控单元为NSC2200型，测控单元为6MD66-2、6MD66-3型，公用测控单元为NSC681型，所有测控单元均为进口德国SIEMENS公司产品。各测控装置配置情况如下：500kV断路器测控装置为6MD6631-4EB20-0AA0型，500kV线路测控装置、500KV主变测控装置、电抗器测控装置、500KV母线测控装置、220kV起备变测控装置、单
2、元机组测控装置均为6MD6631-4EB20-0AA0型。,系统结构,网络计算机监控系统(NCS)采用开放的分层分布式网络结构，整个系统结构分为站控层和间隔层。站控层为双光纤以太网，其中一个网络故障时，另一个网络能承担全部任务。系统站控层能与电厂SIS网实现网络通讯，通过SIS网与各单元机组分散控制系统(DCS)进行信息交换。站控层集中设置，布置在集中控制室内。站控层通过光纤以太网连接2个主机兼操作员工作站、1个工程师工作站、1个五防工作站、1个资料管理机、1个继电保护管理机、2个远动工作站、2个主控单元、网络接口设备、GPS对时设备，路由器、打印设备等。主机兼操作员工作站负责NCS系统的监控
3、；,系统结构,工程师工作站对NCS系统进行功能组态，软件设置及网络管理；五防工作站实现全部500kV、220kV断路器、隔离开关和接地刀闸之间的操作闭锁和防误操作；继电保护管理机负责与系统微机保护装置和智能仪表通信，采集线路保护、断路器保护、母线保护和故障录波器的报警和动作信号、故障信号，进行保护定值管理，故障分析计算，保护功能投退等，同时负责向各保护装置和故障录波器发送对时信号；远动通信工作站，远动通信工作站为双机冗余配置，通过远动通信工作站实现监控系统与华北网调和内蒙中调的通信，对各台机组下发AGC命令。,系统结构,间隔层设备由按间隔配置的测控单元、主控单元、保护管理机等设备组成，完成对配
4、电装置的信号采集和各间隔就地监控功能的实现。前置主控单元为双机冗余配置，通过光纤以太网与站控层连接。系统站控层能与SIS网实现网络通讯，通过SIS网与各单元机组分散控制系统（DCS）进行信息交换。电力系统继电保护装置独立于NCS系统，采用独立保护装置。继电保护跳闸信号采用硬接线直接接到断路器跳闸回路，以保证断路器跳闸的可靠性。,NCS系统功能,NCS系统能完成500KV升压站及220KV系统电气设备的监测、控制及远动信息传送等各种功能，以满足各种运行工况要求。,NCS系统功能,数据采集和处理功能 系统的监视和报警功能 控制和操作功能 闭锁功能 统计和计算功能 打印记录功能 NCS具有历史数据存
5、储和检索功能 人机接口 GPS时钟系统功能 远动信息传送功能,NCS系统功能,1、数据采集和处理功能：数据采集与处理通过现场（I/O）测控单元采集来自生产过程的模拟量、数字量、脉冲量及温度量等输入量信息，检测出事件、故障、状态，变位信号及模拟量正常和越限信息等，进行包括对数据合理性校验在内的各种预处理，实时更新数据库。,NCS系统功能,2、系统的监视和报警功能：画面显示：LCD能显示开关站运行状态的全部实时信息，包括系统运行状态、设备参数和各种操作指导等。两个LCD终端能显示系统不同的实时信息，并可同时和单独的提供报告和画面显示。一个屏幕能分成多个窗口显示不同内容。在正常运行期间，可由操作人员
6、召唤显示LCD画面、报告和数据。操作画面显示模拟常规硬接线控制，可提供手动，自动或退出运行方式选择；断路器同期选择；电气装置的投退选择以及有关设备的控制功能如起动、停止、备用、打开、闭合等，以及设备允许的工作状态。对所有控制功能在操作画面上提供控制功能执行情况的确认显示。若控制命令在一段时间内没有正确反馈，则在操作画面上显示故障并发出报警。LCD能显示功能键定义，对重要的LCD画面设置专用功能键，以便运行人员可仅按一个功能键召唤画面。,NCS系统功能,报警：NCS系统显示画面能够区分事故变位和操作变位。当所采集的模拟量发生越限、数字量变位以及NCS系统自诊断故障时均进行报警和记录。当重要的模拟
7、量越限或SOE量变位，自动推出相关事故报警画面和提示信息，并自动起动事件记录打印机。如出现多个报警，按顺序显示报警内容。在屏幕显著位置闪光显示报警信息。报警方式分为事故报警和预告报警。事故报警和预告报警采用不同颜色，不同音响加以区别。在操作员工作站配有音响和语音报警装置。,NCS系统功能,3、控制和操作功能：NCS控制采用分层控制方式，其控制功能分为三种：站控层控制，间隔层控制，就地手动控制。操作命令优先级为：就地手动控制间隔层控制站控层控制，任何时间只允许一种控制方式有效。选择方式以硬接点方式输入NCS。NCS系统能根据操作员输入的命令实现断路器、隔离开关和接地刀闸等的操作。对所有500kV
8、断路器，NCS系统具有单相同期功能，同期电压按“近区优先”原则输入，同期功能区分检无压方式和检同期方式。检同期方式时一侧无压即闭锁同期。,NCS系统功能,（1）站控层控制：站控层设备布置在单元集中控制室内，是开关站电气设备主要控制手段，运行人员在集中控制室主机兼操作员工作站上调出需操作的相关设备图后，通过操作键盘或鼠标，就可对需要控制的电气设备发出操作指令，实现对设备运行状态的变位控制。计算机能够提供必要的操作步骤和足够的监督功能，以确保操作的合法性、合理性、安全性和正确性。纳入控制的设备有：（1）500kV、220kV断路器的分、合闸；（2）500kV、220kV电动隔离开关的分、合闸；（3
9、）500kV接地刀闸的分、合闸；操作控制的执行结果反馈到相关设备图上。其执行情况产生正常（或异常）执行报告。执行报告在主机兼操作员工作站上予以显示并可打印输出。,NCS系统功能,（2）间隔层控制：作为NCS站控层控制的后备，在间隔层测控柜设置站控层/间隔层控制方式选择开关，正常运行时开关处于“站控层”位置，当站控层发生故障而停运时，开关转至“间隔层”位置，在间隔层I/O测控装置上能实现对每个断路器及电动隔离开关的一对一控制，并设有必要的闭锁和显示信息。,NCS系统功能,(3)就地手动控制：在网络升压站每个断路器和隔离开关组均设有室外就地端子箱，布置在配电装置设备旁，箱内设有就地/远方控制方式选
10、择开关，正常运行时开关处于“远方”位置，仅在调试和检修时开关处于“就地”位置。操作人员可通过控制按钮就地手动控制断路器和隔离开关。并设有必要的闭锁和显示信息。,NCS系统功能,(4)AGC调节：调度中心远方控制命令通过远动通信工作站自动执行对各发电机组的AGC调节。能进行调度中心/DCS控制方式选择（对AGC功能），通过上述方式选择，确保在同一时间里每个电气设备只有一种控制方式有效。命令方式以硬接线、单任务、一对一方式发出信号。,NCS系统功能,(5)同期检测及操作：网络计算机监控系统同期方式为分散同期方式，所有500kV断路器均为同期检测点。同期检测部件检测来自断路器两侧的母线TV及线路TV
11、的输入电压的幅度、相角及频率的瞬时值，实行自动同期捕捉合闸。对所有500KV断路器，同期电压按“近区优先”原则输入，TV单相电压接入的允许条件由监控系统实现，并能显示出电压抽取点。当两侧均无电压或一侧无压时，允许合闸，当两侧有电压时，需满足同期条件才允许合闸。进行合闸操作时，操作画面能显示同期点两侧电压、频率。设有同期操作选择，当选择同期操作时一侧无压闭锁操作。,NCS系统功能,4、闭锁功能：为保证控制操作的安全可靠，NCS系统设有安全保护措施，实现操作出口的跳、合闸闭锁、操作出口的并发性操作闭锁及键盘操作时的权限闭锁，在站控层和间隔层均有断路器、隔离开关和接地刀闸的防误操作闭锁功能。站控层实
12、现面向整个网络升压站电气设备的综合操作闭锁功能，主控单元实现面向对间隔级电气单元设备的综合操作闭锁功能，间隔层实现各电气间隔设备的操作闭锁功能。各种操作均设有权限等级管理，对所有操作命令的合法性和闭锁条件进行检查和控制，对非法命令和不满足闭锁条件的控制操作拒绝执行，并在LCD屏幕上说明拒绝执行的原因以提示运行人员。主要的闭锁条件如下：,NCS系统功能,（1）500kV、220kV隔离开关：如果相应的接地刀闸在合位，则该隔离开关不能操作，反之亦同。（2）500kV、220kV隔离开关：如果相应的断路器在合位，则该隔离开关不能操作。（3）主变压器、线路或并联电抗器回路的隔离开关必须在其两个分支的断
13、路器均断开时才允许操作。（4）只有母线无电压时，该母线接地刀闸才允许合闸。母线接地刀合闸后，闭锁与该母线连接的全部隔离开关的合闸。（5）线路侧接地刀闸只有在该点无电压时才允许操作。（6）就地操作的五防闭锁采用电脑型钥匙。（7）与单元机组相关的500kV断路器既可由单元机组DCS系统控制，也可由NCS系统控制。在DCS系统和NCS系统之间设置操作闭锁，确保在同一时刻只有一个系统进行控制。在单元机组投入运行期间，上述断路器由DCS系统控制，只有当单元机组退出运行，才由NCS系统控制。,NCS系统功能,5、统计和计算功能：在线方式下，NCS能按照数值变换和规定时间不断处理和计算下述各项内容：（1）全
14、厂机组有功功率和无功功率总加、功率因数计算（2）线路有功功率和无功功率总加（3）500KV系统潮流计算（4）电度量的累计，分时统计（5）开关投/退及保护动作次数的统计（6）监控设备投退率计算,NCS系统功能,（7）操作记录及运行管理（8）断路器运行时间和动作次数累计（9）500kV母线电压最高值、最低值及发生时间（10）220kV电源电压最高值、最低值及发生时间（11）500kV线路负荷平均值、最高值、最低值及发生时间（12）主要设备运行小时数统计（13）工程单位转换,NCS系统功能,6、打印记录功能：定期记录：升压站运行报告定时打印或召唤打印，打印时间能够设定。记录包含来自系统数据库最新的分
15、类数据，包括以下记录：（1）运行日报表和小时报表（2）电能量统计日报表（3）设备状态年度统计报告（4）断路器运行小时和动作次数（5）线路故障录波结果表（6）报警累计记录,NCS系统功能,事故记录：当电力系统或设备出现故障，装置自动记录运行人员发出的操作指令，测量值越限，继电保护动作状态，自动装置动作、断路器跳闸顺序，包括动作时间、名称和顺序。事件顺序记录、事故追忆记录能自动打印和显示，并将记录自动存在存储器内。事故追忆容量可记录事故前1分钟至事故后5分钟的有关模拟量，事故追忆表可以由事故自动或手动产生，系统能同时存放5个以上事故追忆表。采样周期与实时系统采样周期一样。,NCS系统功能,7、NC
16、S具有历史数据存储和检索功能：所有数据储存在一个缓冲器内，缓冲器按允许储存24小时数据。当缓冲器存储的数据接近80时，系统自动将数据从缓冲器转移到光盘内。NCS设有两套可重写光盘，光盘内存容量至少为20GB。系统允许选择被储存的数据，存储的数据由点数、点名称、数值或状态以及每日的时间组成。系统允许检索储存的信息，系统能够由操作员通过LCD/键盘召唤和显示盘内数据。为从光盘检索，系统以起动时间、停止时间和点数的形式接受请求。系统自动在合适的外围设备上(如LCD或打印机)显示所需要的数据。,NCS系统功能,8、人机接口：NCS系统具有友好的人机联系手段，使运行人员可以清晰方便地了解运行情况，并提供
17、输入手段，实现对整个发电厂网络电气设备的控制，监测和参数修改等工作。人机接口设备包括液晶显示器（LCD），功能键盘，汉字打印机等。通过人机接口可对各种参数、日期和时钟进行设置，按权限等级对保护整定值，模拟量限值和数字状态量进行修改和投退。具有对监控系统在线自诊断，投退设备，远方复归等功能。,NCS系统功能,9、GPS时钟系统功能：NCS具有完整的卫星时钟设备，接受全球卫星定位系统（GPS）的标准授时信号，对NCS系统/智能设备的时钟进行校正。卫星时钟由GPS接收机和守时钟组成，以避免卫星失锁和时间跳变造成的时间误差。当接收器出现故障不能接收卫星信号时，站控层主机时钟能维持系统的正常运行。NCS
18、系统设有二套GPS时钟系统，第一套GPS设备布置在单元集中控制室电子设备间；第二套GPS设备布置在网络继电器室。,NCS系统功能,网络监控系统通过RS485串口接收GPS的标准授时信号，将站控层计算机及间隔层测控单元时钟进行同步时钟校正。同时GPS还分别提供RS485串口或IRIG-B码或分（秒）脉冲输出，对I/O测控单元及继电保护等智能设备进行时钟硬对时，对电厂DCS系统和智能设备进行时钟对时。GPS能发出1PPS秒脉冲和1PPM分脉冲输出，信号脉冲宽度可调。输出接点数量能扩展并确保GPS时钟系统对时精度1ms,NCS系统功能,10、远动信息传送功能：远动工作站支持与两个以上不同级别的调度中
19、心交换信息和同时与不同的调度中心进行通信，即将发电厂内调度所需的远动信息可靠、实时地传送到华北网调和内蒙中调，同时将调度中心下达的控制、调节、对时命令可靠、实时地传送到NCS系统，实现调度自动化。远动工作站接于站控层以太网，远动信息的采集在NCS系统间隔层完成，其信息上送速度、信息采集内容、采集精度、实时性和可靠性很高。,NCS系统功能,NCS配置两台互为热备用的、能独立运行的远动工作站，通过以太网直接接收测控单元及保护管理机输出的全部运行信息，并可经I/O远程工作单元向各单元控制室DCS系统下达调度端的AGC指令及ACE值。当站控层远动工作站以外的计算机故障时不影响向调度端的实时数据传输。,
20、NCS专家系统说明,NCS系统在操作员站和/或工程师站实现以下特殊功能：1、运行操作指导 2、事故分析及指导 3、自动生成操作票 4、在线设备分析 5、仿真培训,NCS专家系统说明,运行操作指导:对典型的设备异常/故障提供详细的、全面的、系统的和智能的指导，编制设备运行技术统计表，并推出相应的指导画面。,NCS专家系统说明,事故分析及指导：对突发事件所产生的大量报警信号进行分类检索和相关分析，提出推论和事故处理意见，对典型事故能够推出事故指导画面。有关指导画面可自动显示在LCD上。,NCS专家系统说明,自动生成操作票：按照现场实际要求的操作票格式和内容，由运行人员通过NCS在线输入，自动生成所
21、需的操作票，并可进行在线编辑、修改、存储、显示和打印等。,NCS专家系统说明,在线设备分析：对开关站主要一次设备（如断路器、并联电抗器等）、二次设备（主控单元、测控单元、工作站等）的运行记录和历史记录数据进行分析，提供评价设备和系统维护的指示说明，通过运行记录和历史记录数据的分析，提出升压站主要设备的安全运行报告和检修计划。,NCS专家系统说明,仿真培训：提供电气一次系统和二次系统有关布置、接线、运行及维护等方面的实际模拟，通过相应的操作培训画面对运行人员进行离线操作培训。,测控装置说明,1、测控装置主要功能：开关量变位遥信、开关量与模拟量输入、遥控输出分合指令、检断路器同期合闸、逻辑闭锁、遥
22、控事件记录；显示主接线图、断路器、隔离开关及模拟量。,测控装置说明,2、间隔层测控屏的组配屏情况：一期工程期500kV、220kV配电装置所有测控屏集中放置于网络继电器楼继电器室。500kV系统的I/O测控屏按一串组二面屏，共4面屏；500KV母线设备I/O测控单元组一面屏；220kV系统的 I/O测控单元组一面屏；公用系统I/O测控单元组一面屏；主控单元组一面屏。保护管理机组一面屏；远动工作站组一面屏。另外，在每个集中控制室电子设备间设一面远程I/O柜，采集发电机组的有关信息。,测控装置说明,3、6MD66单元测控装置盘面简介：（1）显示屏（LCD）：LCD能以文本格式在不同菜单中显示运行和
23、装置信息，一般显示的信息有：测量值、统计值、二进制信息如断路器状态等、装置状态、事件记录和报警等。（2）菜单键：用于激活主菜单。（3）导向键：用于引导树状菜单操作。（4）控制键：这些键位于LCD屏的下部，它们用于控制运行操作，典型应用是从左到右进行断路器或隔刀的分合操作，ESC和ENTER键用于退出特殊菜单与执行确认。（5）数字键：用于数值输入。（6）快捷键：用于快速简单执行一些频繁的操作，直接进入菜单中的特殊位置。事件记录（F1）,测量值（F2），F3/F4备用。,测控装置说明,（7)控制画面键：用于显示控制画面。（8)切换键：用于“就地远方”和“试验正常”切换。(9)Digsi口：与装有D
24、igsi4软件的PC机连接。(10)灯光：LED灯光可以自己定义，用于指示运行与控制信息，二进制输入输出状态等(11)LED复位键：用于灯光复位。(12)电源灯（RUN）：电源指示灯，绿灯。(13)故障灯（ERROR）：装置本身的软硬件自检出故障时会亮，装置退出运行。,测控装置说明,4、NCS681公用测控装置盘面简介前视图：,测控装置说明,NSC681系列产品适用于220KV以上等电压等级的高压线路监控系统，可实现遥测、遥信（电度）、遥控、遥调中的两遥或四遥功能，它可以集中组屏安装，也可以直接安装在中低压开关柜的上部。,测控装置说明,测量与控制NSC681的测量主要是指它的遥测功能，通过接入
25、线路的PT、CT，经过交流采样板的采样，主板的运算，可以在面板上显示相应的Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic，并计算出相应的P、Q、COS、F。另外，NSC681通过遥信板可以监测线路的相应开关节点的开关状态，通过直流遥测板可以采集常规变送器输出的05V、020MA、420MA的直流信号。NSC681的遥控，可以输出分、合控制命令，实现对开关和刀闸的分、合控制，也可以对变压器的有载调节输出升、降、急停命令，进行保护信号复归。它的另一功能是同期功能，可检测某一线路合闸时其两侧电压是否同期，一侧无压或两侧电压幅值、频率、相位相 同时均可合闸，不同则发出报警信息。,测控装置说明,通信 NSC681通
26、过RS485、光纤可以同当地控制中心如前置机、后台进行数据交换，将所采集的各种数据送往上一级控制设备。设置与操作 NSC681通过面板键盘的操作，既可以设置各种参数，又可以看到多个相关的测量量。,测控装置说明,面板操作 开机后，按功能键，进入液晶显示主菜单（在任一界面下，反复按取消按键，可退回该界面），主菜单上显示个可选项，如下图：,主菜单*运行状态 01报告显示02报告清除03参数设置04当地控制 05 关于装置 06=01/06,测控装置说明,菜单中有“”表示有下一级菜单，若没有该“”则表示为最后一级菜单。用“”“”“”“”键移动光标到所需要设置的位置，通过，键可改变光标所在位置上的数字“
27、1，2，39，0”，以达到所需的值。按箭头按键或按键，将选中所需菜单，被选项以背景为黑色，字型为空心字来显示，按确认键可进入相应的操作界面，实现相应的操作功能。,NCS系统基本技术指标,输入输出信号响应时间不大于2s；事件顺序记录分辨率不大于2ms；动态画面响应时间不大于2s；模拟量测量综合误差不大于0.5%；电网频率测量误差0.01Hz；模拟量数据更新周期不大于2s；数字量数据更新周期不大于1s；全系统实时数据扫描周期：2S；,NCS系统基本技术指标,画面整幅调用响应时间：实时画面 1S，其他画面 2S；画面实时数据刷新周期：310s，可调；双机自动切换至功能恢复时间：30S；遥测信息传送时
28、间(从I/O输入端至远动通讯装置出口)不大于3s；遥信变位传送时间(从I/O输入端至远动通讯装置出口)不大于2s；遥调正确率不小于99.9；整个系统GPS对时精度不大于1ms。,NCS系统运行中的监控内容,断路器、隔离开关状态：在断开位置断路器为红色空心图标，隔离开关为红色打开图标；在合闸位置断路器为红色实心图标，隔离开关为红色闭合图标；在失去控制电源状态下断路器、隔离开关均为灰色图标。监视220KV系统一次接线图及一次设备的设备状态、运行情况、报警和保护信号。监视500KV系统一次接线图及一次设备的设备状态、运行情况、报警和保护信号。监视220kV电源三相电流、电压、有功功率、无功功率。监视
29、500KV各回线路的三相电流、电压、有功功率及无功功率。监视220KV系统断路器、500KV系统断路器的电流。监视500KV各回线路潮流方向。监视500kV各母线电压和频率。监视500kV并联电抗器和接地电抗器三相电流、无功功率及保护动作信号。监视网络220V直流系统蓄电池和充电器电流、母线电压。,NCS系统运行中的监控内容,监视网络UPS系统输出电压。监视网络380V PC系统母线电压。监视发电机有功功率、无功功率。监视主变压器高压侧有功功率、无功功率。整点将线路电流、电压、有功及无功功率、断路器电流记入有关的运行记录表单。保护装置报警信号、故障录波器故障信号、远动AGC的信息、启动/备用变
30、压器数字信号。对事故音响、预告音响进行检查试验。监视告警画面应无设备异常告警信号，如有报警信号时应查明原因及时处理故障并复归。监视升压站微机网络的运行状态。监视500kV系统间隔接线图、网络220V直流系统图。根据各类趋势曲线图，包括实际负荷曲线，模拟量变化趋势曲线及历史趋势图以及模拟量棒形图等，分析判断系统的运行状况，发现异常及时处理。,NCS系统运行中的注意事项,运行中不得随意断开计算机电源。运行中不得随意拔插以太网网线。出现计算机死机或不能正常监视、操作等现象时，应及时联系保护班处理，禁止自行关机或重新启动计算机。在开机界面下，值班人员不得随意点击系统工具栏左上角按钮的下拉菜单中的“注销
31、”选项。当屏幕保护，出现黑屏，中间显示“显示用户XX锁定，输入口令开锁”画面，在口令框中输入“XX”，回车即可退出屏幕保护。运行中不得按动键盘右上角“（）”键。运行中不得点击系统工具栏中间的锁形图标。运行中值班人员不得让无关人员随意进行画面操作。,NCS系统五防机的使用,对于220KV和500KV系统断路器和隔离开关的遥控主要通过UT2000-型五防闭锁机和NCS2200主机实现。当对某断路器或隔离开关进行远方摇控操作时，先由五防机进行开票。操作票生成后同五防机下传到电脑钥匙，电脑钥匙通过间隔层测控装置将需要进行遥控操作的断路器或隔离开关信号传送到主机，然后在主机上进行断路器或隔离开关的远方分合，主机操作完毕后通过间隔层测控装置将信号回传至五防机，遥控操作完成。,
