NPS-2000微机监控与保护系统在热电厂的应用

山东恒通化工股份有限公司热电厂现有装机容量3×15+2×60MW,年发电量15亿kwh，供蒸汽200万吨，是公司30万吨尿素、25万吨烧碱、10万吨双氧水和PVC生产能力的热能动力中心。自95年建厂以来，锅炉和汽机采用霍尼威尔公司的DCS控制系统，电气仍采用传统的控制保护系统，已不能满足公司蒸汽和负荷自动调节和控制的需要，经多方论证和比较，我们选用了哈尔滨泛微电子工程有限公司的NPS-2000微机监控与保护系统。 一、 NPS2000变电站自动化系统在热电厂的应用 1、选用原则 1.1可靠性 系统选用成熟稳定的软、硬件平台和开发工具，在编程过程中采用面向对象技术、成熟的算法和软件容错技术，系统的可靠性高。 1.2开放性 采用开放式、网络化的分层分布式结构，具有良好的开放性能，可与各种微机保护、直流系统、小电流接地装置、自动准同期装置等智能设备通信接口。 1.3 实时性 在硬件选择和软件设计上充分保证系统的实时性及抗干扰能力。采用ActiveX控件技术，使系统在基于WEB的传送中，只需传送少量的变化数据即可，使得系统数据传输量大大减少，数据实时刷新率高。 1.4维护、升级性 系统采用模块化设计，便于系统的维护和升级。可配置从单节点到多节点不同规模的网络,在厂站级构成的各工作站之间实现资料共享,还可以实现对系统的远程诊断、维护。 2、系统结构 系统采用分层分布、开放式结构，按纵向分为站级控制层、前置数据管理层和间隔测控层。主要结构如下图： 站级控制层设备采用分层分布、开放式、面向对象的设计。主机系统为调度站、就地站及工程师站的多机设置方式，各厂站级可以实现数据共享和远程诊断与维护等功能；主干网为单Ethernet网总线型网络拓扑结构。上位机基于Windows2000操作平台，利用Wonderware Intouch8.0组态软件，组态完成站内监控功能，全面提供设备状态、监视及控制保护信息的记录与分析等功能。 前置数据管理层采用贝加莱公司生产的可编程计算机控制器PCC来完成数据采集及其预处理。它集成了工业控制机（IPC）及计算机集散控制系统（DCS）以及可编程逻辑控制器（PLC）的标准控制功能于一体，使之成为一个分时多任务操作系统，智能的分布式控制、基于标准化的开放性、兼容性、通用性以及高度专业化的融合，使其功能更加卓越。 站级控制层和前置数据管理层间通讯的信息量大、开放性要求高,采用快速以太网通讯，通讯媒介占用控制方式为载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)方式，遵循TCP/IP通信协议规范。 前置数据管理层与间隔层通讯由于信息量相对较小，通讯速率要求不高，采用PROFIBUS现场总线和RS485网络。通信媒介为屏蔽双绞线，通讯控制方式为主从问答方式，采用CDT451协议、IEC870-5-103协议和DNP协议等通信规约。实现收集各个智能单元和综合设备的上传信息,并下传控制命令及定值参数等。 间隔层设备包括测控、保护单元等部分。继电保护部分采用ALSTOM公司生产的微机型继电保护装置，如 MiCom P120系列 数字式过电流保护装置 MiCom P140系列 数字式馈线管理保护装置 MiCom P220系列 数字式电机综合保护与控制装置 MiCom P340系列 数字式发电机综合保护装置 MiCom P630系列 数字式纵联差动保护装置 MiCom P920系列 数字式电压综合保护装置 该类装置具有强大的保护、控制、数据采集、测量、运行参数记录、故障记录、事件记录、故障录波等功能。除实现有选择的快速切除被保护组件各种形式的短路故障外，还与监控系统保持密切的通信联系，以便于操作人员实时了解各类保护单元的工作状况。 测控部分采用加拿大Power Mesurement Ltd公司的ION6200系列数字式电能表，体积小，精度高，功能强大，可实现系统测量、各相测量、需量测量、峰值需量测量等功能，并可与PCC通讯上传测量数据。　 这三个层次的自动化方案充分利用计算机计算速度快、信息存储量大的优势，实时采集各种运行信息并按预定策略调整定值、跟踪调节自起动负荷或按继电保护和控制要求进行实时控制，各种信息和上级调度命令通过通信技术实现信息上传或下发。同时将发变组保护、发电机励磁系统、自动准同期系统（ASS）、自动电压调整装置（AVR），以及灭磁开关、发电机出口高压开关等有机地组织起来构成完善的ECS系统，使ECS实现高层次的逻辑控制功能和数据管理。 2、系统功能 2.1 实时数据采集： 遥测：电厂电气设备运行的各种实时数据，如发电机电压电流、母线电压、线路电流、变压器温度、功率、频率等； 遥信：断路器位置、刀闸位置、变压器分接头位置、瓦斯信号、各种事故及报警信号； 2.2数据统计和处理： 限值监视和报警处理：多种限值、多种报警级别、多种告警方式、告警闭锁和解除； 遥信信号监视和处理：遥信变位次数统计、变位告警； 运行数据计算和统计：电量累加、分时统计、运行日报、月报、最大值、最小值、负 荷率、电压合格率统计； 2.3操作控制：断路器及刀闸的分合；变压器分接头调节；发电机调压调速等. 2.4运行记录：遥测越限记录、遥信变位记录、SOE事件记录、设备投停记录、遥控遥调操作记录、保护定值修改记录。 2.5保护信息：保护定值显示及修改、保护运行状态监视、保护动作信息、自检信息、保护故障录波波形及事件记录。 2.6人机界面：电气主接线图，实时数据画面显示，实时数据曲线显示，画面调用方式有菜单和导航图，各种参数在线设置和修改，画面拷贝和报表打印，各种记录打印，画面和表格生成工具。 2.7历史数据: 定期地将处理后的数据保留入历史数据库，以供趋势分析、统计计算用。历史数据存储包括采集量和计算量，采样频率及存储期限可由用户自己设定，根据需要还可以进行转储、备份。 2.8报表功能:根据实际需要，组织报表格式，报表数量及打印时间。可以自动、实时、在线生成日报，月报，年报等各类报表。根据需要可随时打印，也可设置打印时间、打印频率，到时间自动打印。报表组织一次，永续利用，同时提供历史报表召唤、打印。 2.9棒图显示:可随意组织棒图，棒图数据可以是任何模拟量，包括电压、电流、功率等。 2.10趋 势 图:用户可在线组织趋势图，观察实时及历史趋势。观察对象可以是任意的电压、电流、功率等。 2.11事件管理:用户能够监视和管理整个系统发生的事件，包括保护动作，报警及站内其它事件,并可以设定存储期限。 2.12报警及事件查询:用户能够按时间、事件性质及开关号查询系统发生的事件。事件记录存储时间根据需要设定。 2.13操作员管理:为使系统安全可靠地运行、对能够进入系统的工作人员分级，不同级别人员只能进入相应安全级别，进行相应级别操作；同时对其所进行操作进行记录存档。 2.14事件实时打印:实时记录事件和操作人员的各种操作及发生的时间等。 2.15 GPS校时功能：为GPS硬件对时提供网络方式。GPS装置只需给出一副接点，通过一个网络，即可对所有设备提供硬件对时，避免为每一个设备提供一副接点及一对连线的麻烦。 2.16报警确认: 当有报警发生时，弹出告警窗口并伴有声音，提醒操作人员注意，经操作人员手工确认后报警窗口关闭，方便操作人员的监控操作。 2.17保护系统功能：每条线路或主设备配备独立的保护装置，各单元间无直接电气联系。可通过保护装置面板察看以下测量值：频率、相电流、相/线电压、有功及无功功率、负荷电流方向、继电器输入输出接点状态等。保护装置具有故障录波功能，对系统采集的扰动数据处理、保存，并可进行波形显示、故障分析打印等。具有强大的自检功能，其自诊程序可以方便准确地显示故障原因。整定方式灵活，既可通过控制面板整定又可通过整定软件编程然后下载到继电器中,可实现就地/远方定值整定功能。 3、 运行维护 3.1 数据备份 可定期或不定期的将工程数据进行备份。例如将工程文件文件夹(C:\***_Project)和历史数据记录文件夹（D:\lgh）中的所有文件拷贝出来，以便需要时从备份中获取数据。 3.2数据恢复 在操作系统和Intouch软件正常运行时，如果出现监控系统运行不正常，可将备份文件拷贝到相应文件夹进行数据恢复。注意：在系统不正常期间可能丢失一些历史数据。若判断组态软件出问题则可将组态软件卸载并重新安装。 3.3监控系统的运行维护 定期打开任务管理器查看系统的运行情况如内存使用，CPU占用率，并作记录。及时终止除OPCLink、Histdata、Intouch8.0 View三个正常运行程序外的其他任务，防止系统运行速度变慢。 3.4上位机与下位机PCC通讯故障的处理 在一般情况下系统可自动恢复。如果不能自动恢复，检查发现下位机Error灯亮，可按将其停电，大约30秒后再给电。如果下位机Run灯是亮的，可以登陆系统管理员，在Windows任务管理器中，使用PING命令测试网络的连接情况，如Ping 192.168.0.99（PCC的IP地址）。如果网络不通则检查交换机、网线等设备和网线连接情况，直至故障排除。 3.5下位机与测控、保护装置通讯故障的处理 当上位机报警提示某台保护装置通讯故障时，首先检查保护装置运行是否正常、是否失电、保护单元的设置是否被改动；若都正常的情况下，再检查下位机到保护单元的通讯接线（连接介质是带屏蔽的两芯或三芯绞线电缆）是否断开短路、RS232\RS485转换器是否正常等。最后检查下位机自身是否有问题。智能电度表、小电流接地系统、直流电源系统与下位机出现通讯故障时处理与以上相同。 4. 应用效果 NPS-2000变电站自动化系统自投入运行以来，运行状况良好，取得较好的效果： 4.1 减少了运行值班人员，改善了值班人员的工作环境，提高了工作效率，为实现无人值班、少人值守创造了有利条件。 4.2 自动化系统采集的信息量大，实时性强，分辨率高，故障、事故、越限、状态变化等报警和历史事件<