NCS在電力系統安全控制中的應用探索

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摘 要 NCS（Networked Control System）是一種網絡控制系統，利用NCS可以對電力系統中諸如繼電保護系統、綜合自動化系統等實施有效控制，從而達到提升電力系統穩定性和運行效率的目的。文章簡要介紹NCS的特點，并對其功能及發展進行分析，對未來在信息網絡背景下如何更好的使用NCS提出具體策略和解決方案。

關鍵詞 NCS；電力系統；信息網絡；安全控制

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0089-01

隨著計算機技術的發展，電力系統網絡化運行已經成為一種主要趨勢，電力系統通過整合各種電力數字設備，以提升設備利用效率和系統運行的平穩性。NCS作為一種網絡控制系統，是電力系統網絡化過程中必然的選擇，本文結合目前電力信息系統發展情況，探討了NCS在電力信息系統應用及未來發展情況。

1 NCS定義

在信息網絡時代維護電力系統穩定性十分重要，當前電力系統依靠信息網絡建設成為密不可分的整體，即便是電力系統包含了多種控制系統（自動化、繼電保護、電壓控制）針對每個子系統及子系統之間都需要通過加強網絡控制，以便提高電子系統整體的穩定性和安全性。NCS本質上是一種網絡控制或者是基于信息網絡環境下控制。NCS具有可靠性強，控制靈活，便于維護和方便擴展等優勢，NCS應用廣泛例如在網絡智能制造中應用功能和控制比較突出。

NCS作為一種網絡控制系統主要是通過對控制對象的網絡信息流、信息傳遞平穩性及網絡結構進行控制，其目的是通過建立一定的架構和采取一定的手段，使網絡信息流能夠暢通和共享、信息傳遞能夠平穩及結構能夠穩定運行。

2 NCS在電力系統網絡安全控制的應用

NCS可以在電力系統網絡安全控制方面發揮重要作用。具體表現在以下幾個方面。

2.1 提高電力系統綜合傳輸穩定性

電力系統是一種快速的分布式實時傳輸系統，因此對于傳輸安全性與可靠性具有比較高的要求，在電力系統傳輸方面，NCS網絡控制可以通過對變電站網絡結構和站間網絡結構控制，通過利用一定的網絡技術建立網絡應用層協議，以及在NCS的基礎上發展針對實時數據流量的分類和均衡方法，為電力系統出現故障提供預警和解決方案。

2.2 優化電力系統信息模型

電力系統運行進入數字化時代，這對電力系統穩定性和安全性提出更好要求。數字化與網絡化帶來的直接結果是電力系統二次設備工作方式的改變，例如數據采集和控制命令由專線傳輸向公共網絡傳輸轉變，在數字化時代，電力系統設備相互獨立，各種類型的標準數據和統一的信息模型成為解決電力系統及子系統互相兼容的解決辦法，將NCS應用到電力系統中，一個主要特點是通過優化電力系統信息模型，增強電力系統的穩定性。

2.3 增強電力設備利用效率

基于NCS的網絡控制，有助于加快一次設備和二次設備數據交換和信息集成，實現變電站數據可重性。信息網絡是一個數據集成和交換的基礎平臺，眾多電力設備在信息網絡下運作，通過NCS可以實現電力設備的數字化革命，即通過數字設備無二義定義，提高電力設備物理技能，通過將眾多硬件設備聯合，組成新的依靠網絡信息標準化平臺，通過整合設備功能，依靠計算機技術的發展，電力設備數字化的過程，為電力系統故障信息預警，提高電力系統穩定性奠定良好基礎。

2.4 引導電力系統控制方法變革

電力系統數字設備信息在運行和進行傳輸過程中，面臨著時間延遲、路徑模糊及數據包可能丟失的問題，尤其是數據包丟失很可能對電力系統產生重大負面影響。基于NCS對這些問題分別進行處理，并針對每個具體問題產生了新的網絡化控制理論和方法，為進一步優化網絡設備信息傳輸，提高電力系統整體的可控性，實現功能協同提供了高效的處理方法。

3 NCS在電力系統應用發展展望

NCS獨特的功能使其未來在電力系統中必然得到廣泛的應用，但是建設電網系統需要龐大資金，不太可能為各自獨立的電網系統建立單獨的配套控制系統，因此將各個系統聯合運行在同一系統控制平臺比較符合成本效益原則。為了節省網絡控制的成本，一些電力系統的網絡空間置于公用網絡中進行控制。基于成本效益原則和電網系統控制的實際情況，考慮到各種可行性，電力信息專用網絡及其平臺所用的電力二次設備，產生了PNCS控制系統。

PNCS系統可以講各種不同控制設備進行連接，有效解決異構設備無法連接和信息網絡無法及時共享的問題，PNCS是全局的穩定控制和繼電保護成為一種新的控制手段和控制力器，它的進一步發展豐富了電力系統控制界限，優化了控制的手段和形式。

但電力系統各種控制設備的信息差異很大，通過網絡傳輸控制信息將存在時延不確定、路徑不確定、數據包丟失、信息因果性喪失等問題，在實際應用PNCS前必須從理論上解決這些問題。目前還沒有學者明確提出就該問題進行系統的研究。解決上述共性問題、掌握基于網絡的電力系統控制的標準和協議，將是在新一代電力系統控制設備競爭中面臨的一大挑戰。

未來隨著數字化計劃時代將會給電力控制系統技術和理念的發展帶來一定沖擊，信息網絡技術如何應用到電子系統控制之中，成為一個嶄新的課題。具體設備的數字化以及系統設備產生數字化問題，需要人們需要應用嶄新的數字化掛歷理念去認識數字化設備的系統控制問題，因此在網絡控制技術應用當中，如何針對數字化設備的特點，進行網絡控制模式創新是一個重要課題。

PNCS作為NCS網絡控制的發展和延伸，在電力系統網絡控制中可以針對數字化設備展開更為詳盡的控制，但是仍然面臨網絡信息流不均衡傳輸、網絡結構不穩定的問題。未來在網絡控制方面，NCS及PNCS技術還應不斷發展和優化，以切實提高實戰能力。

4 結論

從系統論角度看電力系統網絡化趨勢已經成為主流，因此NCS理念和技術在未來有更為廣闊的應用空間，電力系統網絡化可以在實現信息共享的同時，降低電力系統運行成本，但同時也帶來數據容易丟失，網絡漏洞導致全局失效等問題。因此未來應在強化NCS對電力信息系統控制的同時，還應結合現實需要，不斷改進針對信息流、網絡結構及傳輸性能的控制方法，以從根本上提高電力系統的平穩性和數據傳輸效率，提升電力系統整體質量。

參考文獻

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