关于500kV NCS后台改造的设计及实践

关于 500kV NCS后台改造的设计及实践

钟筱琦 1 鲁睿婷 1

1. 中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，上海市武宁路409号 邮编:200063；

摘 要：NCS系统是利用微机和网络技术对电厂的升压站及机组的部分设备进行监控的一个自动化的系统。为了福建某电厂对于高压电气设备的监控及满足国家电网对网络安全监测的需求，进而进行了NCS后台设备的改造 ，同时对相关设备的进行试验验证以满足系统的正确性。

关键词：NCS、后台改造、试验;

作者简介：钟筱琦(1989- )，男，工程师，从事电力系统电气专业设计工作。

Design and practice of background reconstruction of 500kV NCS

ZHONG Xiao-qi¹ Lu Rui-ting¹

(1.East China Electrical Power Design Institute, Shanghai 200063, China;)

Abstract：NCS system is an automatic system that uses microcomputer and network technology to monitor some equipment of booster station and unit in power plant. In order to monitor the high-voltage electrical equipment of a power plant in Fujian and meet the needs of the State Grid for network security monitoring, the NCS background equipment is transformed, and the test verification of relevant equipment is carried out to meet the correctness of the system.

Key words：Net Control System, Backstage reconstruction,test

0 引言

福建某电厂的500kV NCS监控系统的服务器和转换器原为进口设备，原厂现已停产，且电厂无相关备件。而原500kV NCS监控系统的服务器主机和显示器已投运多年，接近设备的运行寿期，现因需满足福建电网的网络安全监控系统要求，对500kV的站控层设备进行整体更换。

1 NCS改造前现状

福建某电厂的500kV NCS设备包括操作员站、工程师站、服务器、网关机、交换机、远方监视终端、公用信息管理机以及间隔层的测控柜共29面，整站采用的是分布式以太网星形的网络架构^[1]。本次改造更换操作员站、工程师站、服务器、网关机、交换机、远方监视终端的主机、显示器等，并进行调试以满足其正常的使用功能。

2设计方案

2.1 站控层后台柜的整体设计

500kV NCS系统的服务器和转换器更换为国产设备，将原有500kV NCS的主机及网关机屏、操作员站主机屏、服务器屏、交换机屏内部的主机、延长器、显示器进行更换，并对后台软件进行升级。原设备操作系统为UNIX系统，新设备采用更先进、适用范围更广的Linux系统为本次后台的操作系统。根据国网福建电力调度控制中心的要求，增加220kV及以上厂站母线电压日波动率监视，同时还需满足网络安全监测装置对接的功能。

2.2 站控层后台柜的电源设计

原500kV NCS站控层设备的电源为双路UPS电源进线设计，在柜内配备接线板进线扩展，通过插座对主机进行双电源供电。在新设备更换时保持原电源设计，仅需更换为新设备后插入插座即可，无需对电源再进行改造。

2.3 站控层后台柜的通讯设计

因NCS采用的是双网运行模式，为了保证改造时NCS系统的正常使用，在任何阶段均应保持有一个网处于运行当中。如：确保A/B网均处于运行当中，切出B网至新设备，保持A网在原有设备中单网运行后，在新设备中进行参数配置及四遥试验，以保证相关IO点位的正确性，确保不产生关联错误的。

2.4 AVC系统的设计

因本电厂的投产时间较早，AVC控制系统不像目前的主流配置具有上位机和下位机，而是集成在NCS的后台中，因此改造时应同时对AVC系统进行功能验证，主要包括AVC的静态试验、动态试验以及跟省调的联调试验。

3具体实施步骤

为了能顺利实施本项目，本次改造对整个施工逻辑进行了梳理，编制了逻辑图，如下图1 500KV NCS监控后台整体改造逻辑图所示。

图1 500KV NCS监控后台整体改造逻辑图

3.1 平台搭建

为了便于核对新旧系统的一致性，在原有主机柜附近搭设2台主机柜（main机），2台操作员站（ope机），1台交换机，1台工程师站。在切除B网之前需要逐步退出交换机操作员站、网关机、远方监视终端，因所有退出信息需要在原有主机柜中查看，故而需最后退出主机柜main 1和main 2的网络。新设备通过网线接入到交换机中，通过网络级联至原B网的交换机中，使新设备在B网中运行，旧设备在A网中运行。

3.2 遥测核对

点击每一个测控柜中的遥测数据，通过对比新旧设备中的电压、电流、频率、有功功率、无功功率、功率因素等相关参数是否一致来判断是否存在关联错误的问题，如果存在关联错误的情况，需及时修改新设备中的关联数据。

3.3 遥信核对

为了防止误碰到遥控的端子和继电器，导致继电器动作，使开关误动引发事故，在进行遥信试验前先用绝缘胶布把遥控端子和出口继电器封锁住。遥信核对主要是核对当前通道开入在新旧设备上是否一致，通过拆线和短接的步骤来发信。一般测控柜中的开关位置会有合闸和分闸两种状态，例如：当开关为合闸时，需要拆除合闸通道的线芯，此时后台无法收到分闸或合闸的开入，显示开关不定态，而后短接开关分闸的端子，此时后台将收到开关分闸的信号，之后恢复合闸的线芯，若后台收到合闸信号，则此开关核对完毕。一般的开关信号通过短接端子即可以发信完成核对。按照以上内容，逐步完成所有测控柜的遥信验证。

由于操作箱的事故总信号除了会发信到NCS后台外还会送往省调，本项目在实施时为了防止发信至省调，需把此端子封锁，不模拟此信号。

3.4 五防逻辑验证

根据原有NCS后台的五防闭锁逻辑文本清单，核对新旧系统中的五防逻辑条目是否一致，防止五防逻辑错误导致发生电气事故。通常GIS设备在就地的控制屏内会进行当前间隔的闭锁逻辑，由于五防逻辑的错误可能会导致人员触电或者开关跳闸等情况。所以核对五防清单时应同时校核。如断路器、隔离开关合闸的要求是接地刀闸处于分闸位置，然后确定是否为断路器两侧的接地刀闸均处于分闸状态等。

3.5 遥控核对

因遥控试验的时候会正式下发指令至测控柜，为了防止开关的误动，本工程采用了三重措施来避免开关动作。其一：测控柜中的远方/就地开关打至就地位置，本项目测控柜的远方/就地开关为触摸屏上切换；其二：测控柜中所有的压板退出，并做好记录，以免恢复时遗漏；其三：就地GIS控制屏中的远方/就地开关打至就地位置。若存在某一措施未做到位，能有其余措施来避免误动。核对时，NCS后台下发指令，由于遥控预置开关状态时，仅发信而不会动作继电器，只能通过外连电脑至测控装置中通过捕捉报文的形式来核对是否正常新老平台的报文是否一致。遥调的步骤与遥控基本一致，同时进行核对。

3.6 遥调核对

NCS的遥调仅有对发电机的励磁系统的增减磁，因此在进行遥调的时候，NCS后台下发指令至机组测控屏，通过观察测控柜中的增减磁的继电器是否正确动作即可。这里需要注意的是遥调试验的时候需要把A/B网均切至新设备中才可以实施，否则新老后台指令不一致将无法下发。

3.7 AVC通道试验

因本项目AVC的投入需要经过DCS允许，因此在试验时，NCS后台执行AVC请求投入后，在DCS系统中应在20秒内进行投入，否则将会闭锁。验证时，通过更改AVC系统中的母线电压高于母线电压当前值时且不超过定值时，如500kV母线电压为550kV，当前母线电压为530kV时，AVC系统中设定电压为532kV，测控柜会出现增磁动作命令。同理，更改AVC系统中的母线电压低于母线电压当前值时且不超过定值时，AVC系统中设定电压为528kV，测控柜会出现减磁动作命令。

3.6 AVC约束条件验证

AVC的约束条件分为AVC投入约束条件验证、机端电压约束条件验证、无功功率约束条件验证、有功功率约束条件验证、厂用电压约束条件验证、定子电流约束条件验证、频率约束条件验证、励磁电流约束条件验证。其中AVC投入约束条件验证，不同的电厂各不相同，本项目主要有6个，包括GCB非合位、主变A相重瓦斯、主变B相重瓦斯、主变C相重瓦斯、DCS退AVC、测控装置硬件故障。通过短接测控柜内端子模拟信号来闭锁机组AVC，取消短接线后解除闭锁，重新投入机组AVC。

在进行其余验证时，以机端电压为例：先调整500kV的母线电压高于当前值使机组增磁动作，后把机端电压设置为高于其定值的数值，此时机端电压越上限，闭锁增磁，机组AVC未退出运行；调整500kV的母线电压低于当前值，使机组减磁动作，后把机端电压设置为低于其定值的数值，此时机端电压越下限，闭锁减磁，机组AVC未退出运行。如果均能闭锁，则试验成功。不过有功功率与其余参数越限情况不一样，当有功功率越限时会闭锁AVC，且AVC会退出，而不是增减磁。相关验证条件如下表1所示。

表1 AVC约束条件验证表

3.7 AVC联调试验

AVC通道和约束条件验证成功后即可完成进行联调，其步骤更为简单。通过调整500kV母线电压4次，然后记录机组AVC的各参数。厂内试验完毕后，由省调再下发4次指令记录数值如满足要求即可完成试验。以1号机组为例，试验记录下表2所示：

表2 1号机组厂内闭环AVC控制试验记录表

3.8 设备更换

当所有试验完毕后即进行设备的更换。首先需使所有设备在B网中运行正常，然后把旧设备中的A网切出至B网中，使双网均在新设备中正常运行后，从屏柜中拆除旧设备放置于新设备旁，同时把双网切换至老设备中后，安装新设备至屏柜中，再把网络切换至新设备中。按照以上步骤直至更换完服务器2套、操作员站2套、工程师站2套、网关机6台，远方显示终端4套，并在操作员站上校验是否所有设备均运行良好，通讯正常，人机画面友好。

4小结

本改造项目历时1个月，核对了遥信点号2000余个，认真执行施工方案与试验方案，验证了方案的可靠性。母线电压日波动率实施监控正常，人机界面友好交互，试运行过程中运行良好。随着第一代监控系统逐渐到达产品的使用期限，后续需要改造的电站会相对增加，本项目对于国内部分NCS监控后台需要更换的电站提供一个参考方向。

参考文献：

[1] 向刚. 500kV变电站监控系统升级改造研究与实践. 低碳世界，2020年12期.

[2] 吴斌、陈烨强. AVC在大型核电厂中的应用与存在问题探讨. 电力电容器与无功补偿，2021年03期.

[3] 邓先友、吕涛、曹继丰. 500kV变电站监控系统升级改造. 电力安全技术，2020年04期.

[4] 韩霞. 110kV变电站监控系统改造处理分析. 电子世界，2012年12期.

华东电力勘察设计技术 5