升压站控制系统功能浅析

摘 要：随着电气设备自动化水平的不断提高，电厂或电网对电气设备的控制要求也不断加强，专用智能装置的广泛应用，为电气自动化控制创造了极好的条件。本文结合国内大型机组NCS的发展及应用情况的同时分析电气自动化控制对象控制功能的需求基础上，对常规NCS控制方式和NCS纳入DCS控制方式进行较详细的比较和技术分析，并对这种技术方案可能面临的风险进行了详细的说明。

关键词：升压站；控制系统；功能

中图分类号： TM73 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-187-2

0 引言

随着电力需求的不断快速增长，人们提出了建立电力生产中心的设想，即升压站系统，它是通过电荷电压变换的一个整体系统。升压站一般是把低电压变为高电压，然后送到更高等级的电压输电系统，以实现资源共享。为了方便使用，将大电压变成小电压，或将小电压变大电压的变电设备。升压站主要是升压，减小线路电流，减小电能的损失。

1 传统NCS控制方式

在常规升压站中控制功能全部由NCS来实现对电气设备的监视、控制，一般厂用电、低压配电系统及高压变压器组控制功能基本都是由DCS来实现的，具体如下：

现在高压电气设备与传统模式最大的不同是采用网络微机监控系统NCS作为主要的监控手段而传统方式是采用一对一硬手操控模式，NCS的推广应用提高了电力系统自动化水平，节约了大量人力，同时增强了设备的安全可靠性。

间隔层、一级网络网络微机监控系统、站控层二层设备组成了升压站的监控系统，服务器、工程师站、微机防误系统和操作员站通过网络连接组成了计算机站控层监控系统，站控层不但具备人机联系界面，还可以实现升压站管理中心和实现网络电气设备监控，并可以和调度通信中心通信。若干个监控子系统通过网络连接组成了间隔层，它是站控层或网络通信失败监控无法实现对设备的控制，通过间隔层操作可以实现间隔设备的就地操作、监视功能，站控层与厂局级管理系统SIS实现网络通讯。

目前，NCS已在升压站运行中被广泛应用技术已经非常成熟，下面我们对控制系统进行深入研究。

2 NCS纳入DCS控制方式

DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），国内将他命名为为集散控制系统，相对于集中式控制系统它是在集中式控制系统的基础上演变、发展而来的一种新的计算机控制系统。

我们在深入研究电气控制需求后来探讨NCS纳入DCS控制方式，根据DCS控制系统的特性，我们进一步设计替代方案。随着控制系统的快速发展，NCS逐渐被DCS系统取代，DCS系统通过IEC61850规约通信后，升压站的电气量通过MMS接口与DCS系统连接，电流互感器、电压互感器等模拟量和保护信号通过变送器转换成4～20 mA量送入DCS，这样DCS就能实现对升压站内所有设备的监视和操作。

3 NCS纳入DCS控制方式比NCS控制方式具备的优势

3.1 造价对比

常规NCS控制方式所需设备如表1所示。

由以上表对比可以看出，采用NCS纳入DCS控制方式后，控制系统造价降低了很多。

3.2 先进性对比

传统升压站的NCS系统必须单独组网，信息传送必须经过规约转换后才能实现接口通信再送到DCS系统，时间上无法做到与控制系统时间完全一致，对事故分析时造成一定的影响。

如果升压站中电气设备的操作和监控分别在两套不同的系统来实现，升压站维护成本会非常大且操作复杂，给后期使用和维护造成很大困难，而且两套系统信息不互相兼容必须通过规约转换器来实现信息的互通，增加了投入成本和运行风险。NCS纳入DCS控制方式后，技术可以实现两个系统兼容，不需要通信转换既可以实现信息的共享，减少了系统运行风险同时降低了投入成本，系统运行更加可靠。

3.3 对设计、施工和运行的影响对比

常规NCS控制方式在电厂或升压站中已经用了很多年，因此本文以NCS控制方式为例，通过传统NCS系统和NCS纳入DCS控制方式对设计、施工和运行产生的影响进行比较。

3.3.1 与调度接口的问题

传统NCS控制系统只能通过专用远动工作站和规约转换器转换成常用的101、104远动规约来实现和调度的通信，但是由于存在很大的缺点和漏洞被调度所不接受。但是NCS纳入DCS控制方式后，系统通过监控后台通信装置直接可以实现与调度的互相连接，实现通信与信息的远传。

3.3.2 信息采集问题

网络微机监控系统的功能不但包括升压站的控制、监视，同时它还是一个信息采集站，即整个系统与升压站内所有的一次设备、二次设备如故障录波器、保护装置、直流、DCS、安全稳定控制装置等设备连接，实现信息在监控系统的监视，所需数据可以实现存储和实时传递，NCS通过通信接口与电能计量装置互联，可以实现电能的有功、无功、电压、电流量的传输，同时利用系统软件可以生成报表供运行人员查阅。

3.3.3 同期问题

由于DCS系统通过变送器采集相关的电压、电流量，而变送器只能采集电压、电流量的幅值，而无法获得相位信息，因此必须装设独立的同期装置来实现断路器的同期。不仅如此，500千伏3/2接线方式接线较为复杂，还必须另外装设近区优先法则电压切换装置，根据升压站线路的运行情况自动切换电压来实现同期和线路的重合闸，给设计、施工人员工作带来不便；而在NCS中，这些装置都安装在断路器测控柜中，产品标准化设计，成熟可靠。

3.3.4 规约问题

目前，由于DCS通信存在不稳定等漏洞和国家的管控，其发展速度在很大程度上受到了限制。一般情况下，DCS系统通信规约的限制对于电气自动化的控制开发有一定局限性，因此不能实现接受电气智能设备的更多电气和模拟量，所以它的应用较多的用在发电厂的机炉控制方面。反观电气NCS，厂家的大力开发和现场广泛应用实现了与电气智能设备连接功能全部实现，而且可以实现各个电气智能设备厂家的不同产品通过接口程序或硬件设备实现无缝连接，经验丰富；而DCS厂家对智能电气设备不熟悉，其通信和规约转换又受到限制，与智能电器设备之间接口和互通有没有较为成熟的借鉴经验，这对DCS厂家和后期的维护人员具有较大的挑战性。

4 结语

本文通过对传统NCS控制方式的分析后，提出了电气NCS纳入DCS控制的方案，并将两者通过现场应用后进行了对比，其功能如何实现进行深入研究。在风电场的升压站中如果将所有的控制信息NCS纳入DCS控制，通过DCS系统完全可以实现监控系统的各种功能，这种先进的控制方式可以优化系统运行方式，实现风电场资源的合理化配置。

参 考 文 献

[1] 朴成刚，郭玉龙，胡正洪.火力发电厂电气监控系统的应用和发展方向[J].天津电力技术，2008.

[2] 张波，王金海，李兴旺，等.电气监控系统在火电厂的应用[J].华北电力技术，2009.

[3] 宋和斌.火电厂电气监控系统的设计和实施[J].中国电力教育，2010.