发电厂NCS解决方案

系统需求概述
电厂微机元件保护、微机线路保护、微机控制与测量装置已普遍采用，且这些装置大都配有通讯接口，其通讯功能也愈趋增强，这样采用计算机监控系统对这些设备进行监控变成了一种必然趋势，所以自1998年12月国电公司出台“网络计算机监控系统设计技术规定”（征求意见稿）起，国内许多电厂已实施了网控（升压站）自动化控制。升压站网络监控系统（NCS）作为全厂控制系统的一个子站，与DCS等其它系统一起构成完整的电厂自动化系统，形成对全厂的生产管理与发电控制。随着DCS等系统自动化水平的提高，NCS还应实现AGC、AVC的功能，从而能使全厂的自动化水平上升到一个新的台阶。

详细介绍

   

2              系统要求

Ø        主要功能

²        对电力网络电气设备的安全监控，包括五防系统；

²        满足电网调度自动化要求，完成遥测、遥信、遥调、遥控等全部的远动功能；

²        电气参数的实时监测，也可根据需要实现其它电气设备的监控操作；

²        AGC、AVC功能；

²        当电厂无SIS系统时，实现各机组之间功率的经济分配和电厂运行管理功能。

Ø         系统结构

²        系统采用分层分布、开放式结构设计，分为站控层、网络层和间隔层。

²        站控层为全站设备监视、测控、控制、管理的中心，通过网络层与间隔层相连；

²        间隔层按照不同的电压等级和电气间隔单元，以相对独立的方式分散在各个保护小室中。在站控层设备及网络失效的情况下，间隔层仍可以独立完成检测、保护和控制的功能。

Ø         网络结构

²        系统网络分为站控层的计算机网络和间隔层数据通信网，均采用以太网通信方式按双网配置。

²        站控层网络传输速率为1000M，间隔层网络传输速率为100M。

²        系统网络安全可靠，具有足够的抗电磁干扰能力，且对网络所有设备的工作状态能自动选择、协调以及自动监测。

Ø         运行方式

主要服务器、工作站采用双重化配置，双机并列运行，互为热备用。当一台服务器或工作站故障时，另一台服务器或工作站能执行全部功能，实现无扰动切换。

Ø         抗电磁干扰能力

厂用电系统中各综合保护装置、自动化设备处于强电磁干扰环境下，因此需要其具有很强的抗电气干扰性能。

3              推荐技术方案

3.1        概述

我公司NCS系统分为三层网络，分别为站控层、网络层、间隔层。推荐的典型方案如图 3‑1所示。

Ø         站控层包括操作员站、工程师站、五防工作站、远动装置等；

Ø         网络层为RCS-9882双绞线以太网交换机、RCS-9881光纤交换机以及RCS-9794通信管理机，其中通信管理机负责与电能采集装置、直流系统、UPS等智能装置通信，负责规约及通信方式的转换。

Ø         间隔层包含所有保护、测控装置及其它智能装置，所有保护、测控装置均通过双100M以太网与交换机联接，保护装置还可通过第三条独立的以太网组成保护信息子站。调度下发的AGC指令通过测控装置转发至DCS，同时系统根据调度下发的母线电压目标值或偏差值自动对电压进行校正，发出空接点脉冲至励磁系统，实现电压调节。

RCS9700 NCS系统分为WINDOWS版和UNIX版，其中WINDOWS版主要用于220kV及其以下电压等级电网的监控，UNIX版主要用于220kV以上电压等级电网的监控。

3.2        系统架构推荐方案

下面是推荐的典型系统架构配置图。

 

图 3‑1 推荐方案系统结构图

3.3        主要设备配置方案

3.3.1           站控层配置

站控层设备包括工程师站、操作员站、五防工作站等监控主机，远动装置以及对时装置等。简要配置如下：

名称	型号	描述
监控主机	DELL、IBM、HP、SUN等各品牌电脑	可以选择Windows或UNIX操作系统，可以是PC机、工作站、服务器等各种类型。
对时装置	RCS-9785C	Ø         一个内部GPS接收模块 Ø         两路外部输入IRIG-B码 Ø         一个内部守时时钟 Ø         输出信号：秒脉冲、分脉冲、IRIG-B（DC/AC）、串口对时报文、NTP网络对时报文 Ø         输出接口：RS-485、RS-232、TTL、空接点、AC调制、光纤、RJ-45（以太网口）
	RCS-9785D	Ø         两个内部GPS接收模块 Ø         两路外部输入IRIG-B码 Ø         两个内部守时时钟 Ø         输出信号：秒脉冲、分脉冲、IRIG-B（DC/AC）、串口对时报文、NTP网络对时报文 Ø         输出接口：RS-485、RS-232、TTL、空接点、AC调制、光纤、RJ-45（以太网口）
	RCS-9785E	Ø         两路外部输入IRIG-B码 Ø         一个内部守时时钟 Ø         输出信号：秒脉冲、分脉冲、IRIG-B（DC/AC）、串口对时报文、NTP网络对时报文 Ø         输出接口：RS-485、RS-232、TTL、空接点、AC调制、光纤、RJ-45（以太网口）
远动装置	RCS-9698C	单机配置，3以太网口	最多可以提供6个可配置（RS232/MODEM异步）调度通信接口
	RCS-9698D	双机配置，6以太网口
	RCS-9698G+ RCS-9787	单机配置，最多配置16个以太网口，12个调度通信口
	RCS-9698H+ RCS-9787	双机配置，最多配置32个以太网口，24个调度通信口

3.3.2           网络层配置

RCS-9881、RCS-9882、RCS-9883系列交换机是针对工业领域应用而开发的通信装置，用于10M/100M 以太网通讯装置的互连。该系列产品按照工业标准设计，保证了高的抗电磁干扰能力、宽的工作温度范围、高可靠性，无需进行复杂的配置即可满足基本应用需求。产品弥补了民用交换机在工业领域中应用的不足。

名称	型号	描述
交换机	RCS-9881	光纤以太网交换机，1U机箱
	RCS-9882	双绞线以太网交换机，1U机箱
	RCS-9883	双绞线以太网交换机，1U机箱可以实现双网配置

RCS-9794、RCS-9794A/B系列通信管理装置是针对厂站自动化系统而开发的一种通信及规约转换装置，用于多种继电保护装置及其它智能设备与当地监控、保护信息管理装置等通信。在间隔层，通过多种类型的标准通信接口与继电保护、故障录波器、电度表、直流屏等装置进行通信，搜集各类保护及其他信息，再通过网络或串口，经规约转换后送往当地监控或保护信息管理装置等。

名称	型号	描述
通信管理机	RCS-9794A	单机配置，适于对以太网口、串口要求较多的情况
	RCS-9794B	双机冗余配置、无扰切换，适于对以太网口、串口要求较多的情况
	RCS-9794	单机配置，适用于对串口要求较多的情况
	RCS-9793	保护管理机
	RCS-9784A	单机配置，1U高度，适用于对接口数量要求不多的情况

3.3.3           间隔层配置

NCS系统中的测控装置应具有良好的电磁兼容性能，较强的抗电磁干扰能力，低功耗，较宽的工作温度范围。RCS-9700系列测控装置是为将测控装置功能分散实现而设计开发的，在设计的过程中充分考虑了装置恶劣的运行条件。RCS-9700系列测控装置综合考虑了升压站对数据采集,处理的要求，以计算机技术实现数据采集、控制、信号等功能。该系列装置除完成常规的数据采集外，还可以实现丰富的测量、记录、监视、控制功能，取代了其他常规的专门测量仪表。装置在设计中充分考虑了运行的安全性，控制系统中的各种闭锁、开放控制电路的设置，高可靠连接元件的选用，通信技术的应用，新型大接点容量继电器的使用，出口继电器校验，保证了装置能更安全可靠的运行。

名称	型号	描述	特点
测控装置	RCS-9701C	多用于遥信数量较多、变压器低压侧及本体测控	Ø         采用新型的ARM+DSP高性能硬件平台 Ø         高精度并行AD转换器 Ø         工业用实时多任务操作系统，实现了大容量、高精度的快速、实时信息处理 Ø         可提供硬件逻辑闭锁节点输出 Ø         160*240图形点阵液晶 Ø         装置支持接线图显示，图形可网络下装 Ø         具备完善的间隔层联锁功能，联锁逻辑可网络下装 Ø         支持IEC-61850规约，以太网双网通讯、100Mbps
	RCS-9702C	适用于公用测控
	RCS-9703C	多用于变压器低压侧及本体测控
	RCS-9704C	多用于3/2接线断路器测控
	RCS-9705C	断路器测控
	RCS-9706C	适用于公用测控
	RCS-9707C	多用于变压器低压侧及本体测控
	RCS-9708C	适用于需要4-20mA输出的情况
	RCS-9709C	适用于需两组电压、两组电流的场合
	RCS-9710C	适用于公用测控

4              方案特点

（1）       采用双以太网冗余通信系统设计，满足了对通信可靠性能的超高要求。

（2）       AVC功能实现监控系统软件判别，不需额外配置AVC装置。

（3）       站空层和间隔层网络均采用针对工业领域应用的而开发的RCS系列交换机，用以10M/100M以太网通信装置的互连。该系列产品按照工业标准设计，保证了高的抗电磁干扰能力、宽的工作温度范围、高可靠性，产品弥补了民用交换机在工业领域中应用的不足。装置采用110V/220V直流供电。

（4）       后台监控系统中的数据库服务器一般配置两台，形成双机数据库以及应用服务热备用运行，充分保证了系统数据库的安全性。运行时分为值班机和备用机，当值班机故障时，系统自动进行切换，保证实时数据和服务功能不丢失。

（5）       后台监控系统实现了全面的跨平台解决方案，使系统具有更高的可移植性。强大的UNIX平台系统与出色的WINDOWS平台系统的有机结合，最大程度的满足了用户对系统灵活性和可伸缩性的要求。

（6）       系统既可支持IEC60870-5-103标准，也可支持IEC61850国际标准，最大限度地保证了系统的开放性和前瞻性；

（7）       系统集成了五防功能，可与RCS-9200微机五防系统及国内主流五防系统实现无缝连接。

（8）       RCS-9698系统远动通信装置采用分布式多CPU结构，配有强大的高速低功耗网络处理器和大容量固态存储空间，支持主备双机运行。嵌入式实时操作系统和高可靠性网络协议栈保证了装置实时、可靠的运行。装置的通信接口类型丰富，可充分满足变电站内日益增多的设备的需求，可支持数十种不同类型的通信规约。

（9）       RCS-9700系列C型测控装置采用新型的ARM+DSP高性能硬件平台和工业用实时多任务操作系统，实现了大容量、高精度的快速和实时信息处理。装置采用160*240图形点阵大液晶屏幕，支持接线图显示，图形可网络下载。测控装置具备完善的间隔层联锁功能，联锁逻辑可网络下装。

（10）   C型测控装置在国内率先通过了KEMA（荷兰）认证实验室的IEC-61850通讯规约全面测试。

（11）   RCS-9794系列规约转换装置采用多CPU并行结构，具有强大的处理能力和丰富的资源；并配置大容量的FLASH可靠存储必要的信息。采用嵌入式操作系统，稳定可靠，实时性高，能有效阻止所有WINDOWS和UNIX病毒的攻击。装置的通信配置灵活多样，支持网络、串口等通信方式，每个通信接口均可选择各种通信协议。

（12）   RCS-9785系列对时装置以GPS卫星信号或外部输入的IRIG-B码为时间基准，通过各种扩展接口输出秒脉冲、分脉冲、串口对时报文以及网络对时报文等对时信号，能够为电力系统时间同步提供完善的解决方案。

（13）   RCS-9700电力视频监视系统可以对变电站现场进行实时视频监控，并可和本公司后台监控系统进行有机集成，使得在后台监控操作、告警时可以直接查看现场设备情况。

（14）   提供WEB服务，响应用户客户端浏览器的访问要求，以网页的形式发布数据。