海南核電NCS系統現狀以及數字化在NCS系統中的展望

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

海南核電NCS系統現狀以及數字化在NCS系統中的展望

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

摘 要：隨著現代電力系統、信息系統、通訊系統的發展融合，電廠綜合自動化水平已充分提高。本文主要就海南昌江核電電力系統運行與網絡控制系統（NCS）進行介紹，提出當前NCS系統優缺點，并對數字化NCS發展的方向做以分析。

關鍵詞：昌江核電； NCS 數字化；IEC61850

1 前言

NCS系統即網絡控制系統（Networked Control System，NCS），在我國經過多年的發展，日趨完善與成熟，已經成為提高核電電網安全可靠運行的必選手段，在國內得到廣泛的應用。但NCS應用還是存在一些改進的空間。本文主要從海南核電自動化廠站設計角度進行分析，探討數字化技術在NCS系統中的展望。

2 昌江核電NCS系統簡介

海南昌江核電NCS系統主要由國電南瑞科技股份有限公司等廠家提供，目前NCS系統可分為三層：第一層：間隔層。這一層主要為完成各種專業化功能的智能微機保護和測控裝置。包括：輔助電源系統；主開關站系統；輔助6kV廠房系統；1#、2#汽機廠房系統等。這些智能裝置都是以嵌入式軟硬件技術開發，具有CPU、AD轉換模塊、RAM、EEPROM、RS485串口或以太網對外通訊接口等。第二層：通訊管理層。這一層包括通訊網路及通信管理裝置。主要完成對上述各種智能保護測控裝置與NCS系統之間的通訊。通訊采用AB雙網配置建立網絡通信。通訊方式采用工業以太網線和串口線。通信管理裝置實現對不同串口規約標準的互聯提供通信規約的轉換。第三層：站控層。這一層主要包括后臺監控系統計算機硬件和各種專業應用軟件。站控層通過光纖以太網連接在TC樓的2臺主機，兩臺操作員站以及一臺工程師站，此外在核島主控室內有一操作員站。

3 當前NCS系統分析

海南昌江核電NCS系統可靠的完成了220kV系統電氣設備的監測、控制。滿足各種運行工況需求，但從未來NCS系統發展的角度看還有許多不足：

（1）采集單元的冗余。電廠傳統的采集模擬量方法通過互感器轉換二次的模擬信號。通過裝置的A/D轉換模塊轉為數字信號，再進行運算。電廠中存在的系統較多，如綜自系統，PMU系統，保信子站系統，故障錄波器等。這些設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。重復的采集單元增加了場站設計，施工，調試，維護的成本工作量。

（2）通訊接口協議復雜。目前，電力行業廠家眾多，通訊接口方面開發水平參差不齊，國內外標準五花八門。比如：CDT、MODBUS、IEC103、IEC104、SPA等規約，更不用提一些廠家自創的規約。因為缺乏統一的標準，NCS系統中縱向站控通信困難，需要廠家雙方的聯調才能解決問題。出現通信故障時難以確定問題地點，解決費時費力。

4 數字化在NCS系統中的應用

同傳統的IEC103標準相比數字化不僅僅指的是一個通信規約，而且是自動化系統的標準，指導了自動化的設計、開發、工程、維護等各個領域。目前數字化的變電站已在國內多地區普遍使用，電廠中NCS系統中也逐漸出現數字化工程的成功應用。例如：神話神東電力重慶萬州發電廠新建工程中首先采用全廠數字化電氣監控系統。遼寧徐大堡核電NCS系統中使用基于IEC61850協議通訊技術的電氣監控系統。數字化NCS系統具有如下特點：

（1）電子式互感器的使用。進入21世紀以來，電子式互感器逐步在全國范圍內開展試點應用。它具有無磁飽和，暫態過程中測量精度高，體積小，絕緣宜實現，無開路風險，直接傳輸數字信號等優點。這樣保護、測控、故障錄波器、PMU都可以通過一個電子式互感器獲得滿足各自要求的數據。這些裝置的數據采集單元都可以取消，電廠二次電纜大為減少，廠站設計和二次設備趨于簡單化。

（2）IEC61850標準的應用。IEC61850提出了一個公共的通信標準，通過對設備的一系列規范化，使其形成一個規范的輸出，實現系統的無縫連接。較以通訊協議相比，其內容不僅包括通信部分，還有對整個電站一二次設備的模型信息，對整個廠站的描述比較全面。基于IEC61850的NCS可實現廠家設備的橫向的互聯互通，更方便于監控系統與設備之間的縱向通信。減少了工程調試難度和維護難度。

（3）數據的優化。隨著自動化程度的提高，NCS采集的信號越來越多。目前昌江核電NCS系統采集信號千余個，基本上是送什么報什么。電廠的自動化已從信息無法采集的階段到了被大量信息淹沒的階段。大量的信息會造成運行人員對事件的錯誤判斷。智能信息告警，就是對告警信號進行處理，制定信息過濾和報警顯示方案，根據信息推理出最重要的故障信息并按給出事故處理預案。減少不必要的報警信息，保留重要事項以實現數據的優化。

5 數字化技術難點

（1） 硬件的支持。目前受技術水平制約，電子式互感器可靠性和穩定性較差，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。當前大多數數字化變電站采取常規互感器+合并單元的二次采樣方式，通過合并單元將電流電壓轉換成數字信號，并非完全數字化。目前電子式互感器在常規變電站也沒有大量應用，更不用提對安全等級要求更高的核電行業。

（2）IEC61850標準推廣。目前，國內主要繼電保護廠家大多都支持IEC61850的協議，可以實現通訊上的統一。但是還有許多設備如：電度表，消諧等大部分不支持IEC61850協議的設備。這樣接入NCS系統時還需要規約轉換等裝置，變成了新瓶裝舊酒。而即使支持基于IEC61850通訊協議，各個廠家之間協議也有待完善和優化。

結語

海南核電NCS網絡監控系統能完成220kV系統電氣設備的檢測、控制、五防及遠動等各種功能，以滿足各種運行工況的要求。由于早期建設和數字化NCS技術目前問題等原因，數字化技術未能在海南核電落地。但隨著技術的成熟相信基于IEC61850標準的數字化技術能在NCS系統中得到更加廣泛的應用。

參考文獻

[1]屈丹，鄭陽.火力發電廠廠用電氣控制系統綜述[C].揚州：2006年電力信息化高級論壇，2006（03） .

中圖分類號：TM623

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