韓 瑜 林 卓 褚 楚 徐日升（海南核電有限公司，海南 海口 570100）

海南核電NCS系統(tǒng)現(xiàn)狀以及數(shù)字化在NCS系統(tǒng)中的展望

韓 瑜 林 卓 褚 楚 徐日升
（海南核電有限公司，海南 海口 570100）

摘 要：隨著現(xiàn)代電力系統(tǒng)、信息系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)的發(fā)展融合，電廠綜合自動(dòng)化水平已充分提高。本文主要就海南昌江核電電力系統(tǒng)運(yùn)行與網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（NCS）進(jìn)行介紹，提出當(dāng)前NCS系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)數(shù)字化NCS發(fā)展的方向做以分析。

關(guān)鍵詞：昌江核電； NCS 數(shù)字化；IEC61850

1 前言

NCS系統(tǒng)即網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（Networked Control System，NCS），在我國(guó)經(jīng)過多年的發(fā)展，日趨完善與成熟，已經(jīng)成為提高核電電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行的必選手段，在國(guó)內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。但NCS應(yīng)用還是存在一些改進(jìn)的空間。本文主要從海南核電自動(dòng)化廠站設(shè)計(jì)角度進(jìn)行分析，探討數(shù)字化技術(shù)在NCS系統(tǒng)中的展望。

2 昌江核電NCS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

海南昌江核電NCS系統(tǒng)主要由國(guó)電南瑞科技股份有限公司等廠家提供，目前NCS系統(tǒng)可分為三層：第一層：間隔層。這一層主要為完成各種專業(yè)化功能的智能微機(jī)保護(hù)和測(cè)控裝置。包括：輔助電源系統(tǒng)；主開關(guān)站系統(tǒng)；輔助6kV廠房系統(tǒng)；1#、2#汽機(jī)廠房系統(tǒng)等。這些智能裝置都是以嵌入式軟硬件技術(shù)開發(fā)，具有CPU、AD轉(zhuǎn)換模塊、RAM、EEPROM、RS485串口或以太網(wǎng)對(duì)外通訊接口等。第二層：通訊管理層。這一層包括通訊網(wǎng)路及通信管理裝置。主要完成對(duì)上述各種智能保護(hù)測(cè)控裝置與NCS系統(tǒng)之間的通訊。通訊采用AB雙網(wǎng)配置建立網(wǎng)絡(luò)通信。通訊方式采用工業(yè)以太網(wǎng)線和串口線。通信管理裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)不同串口規(guī)約標(biāo)準(zhǔn)的互聯(lián)提供通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換。第三層：站控層。這一層主要包括后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件和各種專業(yè)應(yīng)用軟件。站控層通過光纖以太網(wǎng)連接在TC樓的2臺(tái)主機(jī)，兩臺(tái)操作員站以及一臺(tái)工程師站，此外在核島主控室內(nèi)有一操作員站。

3 當(dāng)前NCS系統(tǒng)分析

海南昌江核電NCS系統(tǒng)可靠的完成了220kV系統(tǒng)電氣設(shè)備的監(jiān)測(cè)、控制。滿足各種運(yùn)行工況需求，但從未來NCS系統(tǒng)發(fā)展的角度看還有許多不足：

（1）采集單元的冗余。電廠傳統(tǒng)的采集模擬量方法通過互感器轉(zhuǎn)換二次的模擬信號(hào)。通過裝置的A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)行運(yùn)算。電廠中存在的系統(tǒng)較多，如綜自系統(tǒng)，PMU系統(tǒng)，保信子站系統(tǒng)，故障錄波器等。這些設(shè)備都具有功能大體相同的采集模塊，只是在精度和采樣頻率上略有差別。重復(fù)的采集單元增加了場(chǎng)站設(shè)計(jì)，施工，調(diào)試，維護(hù)的成本工作量。

（2）通訊接口協(xié)議復(fù)雜。目前，電力行業(yè)廠家眾多，通訊接口方面開發(fā)水平參差不齊，國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)五花八門。比如：CDT、MODBUS、IEC103、IEC104、SPA等規(guī)約，更不用提一些廠家自創(chuàng)的規(guī)約。因?yàn)槿狈y(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，NCS系統(tǒng)中縱向站控通信困難，需要廠家雙方的聯(lián)調(diào)才能解決問題。出現(xiàn)通信故障時(shí)難以確定問題地點(diǎn)，解決費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

4 數(shù)字化在NCS系統(tǒng)中的應(yīng)用

同傳統(tǒng)的IEC103標(biāo)準(zhǔn)相比數(shù)字化不僅僅指的是一個(gè)通信規(guī)約，而且是自動(dòng)化系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)了自動(dòng)化的設(shè)計(jì)、開發(fā)、工程、維護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域。目前數(shù)字化的變電站已在國(guó)內(nèi)多地區(qū)普遍使用，電廠中NCS系統(tǒng)中也逐漸出現(xiàn)數(shù)字化工程的成功應(yīng)用。例如：神話神東電力重慶萬(wàn)州發(fā)電廠新建工程中首先采用全廠數(shù)字化電氣監(jiān)控系統(tǒng)。遼寧徐大堡核電NCS系統(tǒng)中使用基于IEC61850協(xié)議通訊技術(shù)的電氣監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)字化NCS系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

（1）電子式互感器的使用。進(jìn)入21世紀(jì)以來，電子式互感器逐步在全國(guó)范圍內(nèi)開展試點(diǎn)應(yīng)用。它具有無磁飽和，暫態(tài)過程中測(cè)量精度高，體積小，絕緣宜實(shí)現(xiàn)，無開路風(fēng)險(xiǎn)，直接傳輸數(shù)字信號(hào)等優(yōu)點(diǎn)。這樣保護(hù)、測(cè)控、故障錄波器、PMU都可以通過一個(gè)電子式互感器獲得滿足各自要求的數(shù)據(jù)。這些裝置的數(shù)據(jù)采集單元都可以取消，電廠二次電纜大為減少，廠站設(shè)計(jì)和二次設(shè)備趨于簡(jiǎn)單化。

（2）IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用。IEC61850提出了一個(gè)公共的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過對(duì)設(shè)備的一系列規(guī)范化，使其形成一個(gè)規(guī)范的輸出，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無縫連接。較以通訊協(xié)議相比，其內(nèi)容不僅包括通信部分，還有對(duì)整個(gè)電站一二次設(shè)備的模型信息，對(duì)整個(gè)廠站的描述比較全面。基于IEC61850的NCS可實(shí)現(xiàn)廠家設(shè)備的橫向的互聯(lián)互通，更方便于監(jiān)控系統(tǒng)與設(shè)備之間的縱向通信。減少了工程調(diào)試難度和維護(hù)難度。

（3）數(shù)據(jù)的優(yōu)化。隨著自動(dòng)化程度的提高，NCS采集的信號(hào)越來越多。目前昌江核電NCS系統(tǒng)采集信號(hào)千余個(gè)，基本上是送什么報(bào)什么。電廠的自動(dòng)化已從信息無法采集的階段到了被大量信息淹沒的階段。大量的信息會(huì)造成運(yùn)行人員對(duì)事件的錯(cuò)誤判斷。智能信息告警，就是對(duì)告警信號(hào)進(jìn)行處理，制定信息過濾和報(bào)警顯示方案，根據(jù)信息推理出最重要的故障信息并按給出事故處理預(yù)案。減少不必要的報(bào)警信息，保留重要事項(xiàng)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的優(yōu)化。

5 數(shù)字化技術(shù)難點(diǎn)

（1） 硬件的支持。目前受技術(shù)水平制約，電子式互感器可靠性和穩(wěn)定性較差，主要故障類型為采集器故障、光纖故障、傳感器故障、合并單元故障等。當(dāng)前大多數(shù)數(shù)字化變電站采取常規(guī)互感器+合并單元的二次采樣方式，通過合并單元將電流電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并非完全數(shù)字化。目前電子式互感器在常規(guī)變電站也沒有大量應(yīng)用，更不用提對(duì)安全等級(jí)要求更高的核電行業(yè)。

（2）IEC61850標(biāo)準(zhǔn)推廣。目前，國(guó)內(nèi)主要繼電保護(hù)廠家大多都支持IEC61850的協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)通訊上的統(tǒng)一。但是還有許多設(shè)備如：電度表，消諧等大部分不支持IEC61850協(xié)議的設(shè)備。這樣接入NCS系統(tǒng)時(shí)還需要規(guī)約轉(zhuǎn)換等裝置，變成了新瓶裝舊酒。而即使支持基于IEC61850通訊協(xié)議，各個(gè)廠家之間協(xié)議也有待完善和優(yōu)化。

結(jié)語(yǔ)

海南核電NCS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)能完成220kV系統(tǒng)電氣設(shè)備的檢測(cè)、控制、五防及遠(yuǎn)動(dòng)等各種功能，以滿足各種運(yùn)行工況的要求。由于早期建設(shè)和數(shù)字化NCS技術(shù)目前問題等原因，數(shù)字化技術(shù)未能在海南核電落地。但隨著技術(shù)的成熟相信基于IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化技術(shù)能在NCS系統(tǒng)中得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類號(hào)：TM623

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