石化企業(yè)中NS2000自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

洪 丹

（廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

石化企業(yè)中NS2000自動化系統(tǒng)的應(yīng)用

洪 丹

（廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

介紹了NS 2000變電站綜合自動系統(tǒng)的構(gòu)成及其在大型石化企業(yè)中的應(yīng)用。

變電站綜合自動化系統(tǒng)；變電站監(jiān)控系統(tǒng)；應(yīng)用

在大多數(shù)石化企業(yè)中，變電站自動化系統(tǒng)是基于繼電器和表盤的集中控制，并且按保護(hù)、監(jiān)控、故障記錄和其他控制等功能分成若干個相對獨(dú)立的子系統(tǒng)，這類系統(tǒng)必須用大量的控制電纜引到主控室，系統(tǒng)龐大，維護(hù)很不方便，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)不直觀。當(dāng)今變電站綜合自動化系統(tǒng)已將保護(hù)、控制和測量等功能集成在一起，通過網(wǎng)絡(luò)連接，大大節(jié)省了投資。

以SCADA為基礎(chǔ)的NS2000變電站綜合自動系統(tǒng)，主要由站控層、間隔層等設(shè)備組成，通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，響應(yīng)速度快，歷史數(shù)據(jù)可追憶，人機(jī)界面友好，并且通過綜合設(shè)計(jì)，優(yōu)化了二次回路設(shè)計(jì)，在保證可靠性的同時盡可能做到了軟、硬資源的共享，實(shí)現(xiàn)變電站遠(yuǎn)方監(jiān)視和控制，達(dá)到提高安全運(yùn)行水平的目的。

1 NS2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

NS2000變電站綜合自動化系統(tǒng)采用多主機(jī)分布式結(jié)構(gòu)，遵循開放系統(tǒng)的原則，采用分層分布結(jié)構(gòu)，良好的人機(jī)界面和開放性，具有多種通信接口能夠?qū)崿F(xiàn)資源的最大化共享，為供電系統(tǒng)的安全、運(yùn)行提供了可靠保證。

NS2000系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從縱向分為3部分：站控層、通訊單元和間隔層。

（1）站控層為電氣設(shè)備監(jiān)視、測量、控制和管理的中心，采用雙以太網(wǎng)構(gòu)建，網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議采用TCP/IP，設(shè)備相對集中設(shè)置，支持分層分布式結(jié)構(gòu)，由若干具有特定功能角色的服務(wù)器或工作站組成，是系統(tǒng)的監(jiān)視控制中心。該35kV站由2臺冗余的SCADA服務(wù)器作為主機(jī)完成對整個綜合自動化系統(tǒng)8個高壓變電站的數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和監(jiān)視功能，并將各種信息進(jìn)行分類儲存管理且在滿足權(quán)限和邏輯時，對相應(yīng)得設(shè)備進(jìn)行控制。當(dāng)某一SCADA服務(wù)器故障時，系統(tǒng)將自動進(jìn)行切換，切換時間小于30s。任何單一硬件設(shè)備故障和切換都不會造成實(shí)時數(shù)據(jù)和SCADA功能的丟失，主備機(jī)也可通過人工進(jìn)行切換。

（2）通信單元完成站控層和間隔層之間的信息交互及用戶現(xiàn)有各種自動化裝裝置的接入，實(shí)現(xiàn)通信規(guī)約的轉(zhuǎn)換接入。通信單元通過采用基于CAN網(wǎng)絡(luò)或RS485的現(xiàn)場總線型技術(shù)和分散在各個開關(guān)柜的保護(hù)測控裝置通信，由2臺南瑞NSC301通信管理機(jī)和4臺BX5024S網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等通信網(wǎng)絡(luò)組成，實(shí)現(xiàn)模擬信息、數(shù)字信息和電能量信息的采集，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給后臺的功能。

（3）間隔層按電氣間隔配置，主要由各種保護(hù)裝置、測控裝置和保護(hù)監(jiān)測一體化裝置組成。網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)設(shè)備相互獨(dú)立，進(jìn)線主保護(hù)為35kV南瑞RCS-9613CS微機(jī)綜保，35kV主變壓器測控裝置為南瑞NSD500系列測控裝置，6kV等級測控裝置為南瑞NSR600RF系列測控裝置，各種保護(hù)測控裝置分散安裝在開關(guān)柜。間隔層經(jīng)RS485或CAN總線與通信管理機(jī)通信。站控層通過通信管理層對間隔層的設(shè)備進(jìn)行管理和通信，接收并下發(fā)各種控制指令通過高速以太網(wǎng)與通信單元的信管理機(jī)相連，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，完全滿足監(jiān)控系統(tǒng)的功能要求。

2 NS2000系統(tǒng)功能

2.1 數(shù)據(jù)采集及處理

NS2000變電站綜合自功化監(jiān)控系統(tǒng)站控層將變電站監(jiān)控運(yùn)行所需的各種實(shí)時數(shù)據(jù)按類型分成4種：（1）遙測量：電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)和主變溫度等；（2）遙信量：斷路器、刀開關(guān)位置和事故總信號等各種一次設(shè)備狀態(tài)；（3）電能量：脈沖電能量和數(shù)字電能量；（4）保護(hù)數(shù)據(jù)：保護(hù)定值、保護(hù)測量值、保護(hù)事件和保護(hù)自診斷信息。

站控層的監(jiān)控裝置接收各現(xiàn)場監(jiān)控單元采集的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)及測量值，存入實(shí)時數(shù)據(jù)庫，作為控制、制表和報(bào)警的依據(jù)。

（1）模擬量采集以交流采樣的方式測量三相電壓和三相電流，計(jì)算出有功功率、無功功率和功率因數(shù)等。

（2）開關(guān)量測量主要包括事件順序記錄(SOE)和普通開關(guān)量（DI）。監(jiān)控系統(tǒng)采用中斷方式響應(yīng)的信號，按其發(fā)生變位的時間先后順序以ms級的時間分辨率進(jìn)行順序記錄的遙信量(如事故信號、斷路器分合閘)，系統(tǒng)一旦接收到這些量，則會立即中斷當(dāng)前的程序執(zhí)行，快速轉(zhuǎn)到事件處理流程并記錄事件SOE。普通開關(guān)量采用定時掃查方式記錄的遙信量(如設(shè)備狀態(tài)、故障信號和隔離開關(guān)位等)，當(dāng)發(fā)生變位后，立即送到上位機(jī)，由系統(tǒng)加上時間戳。

（3）電能量采集采用通信方式，實(shí)現(xiàn)對電能(包括有功和無功電能)的采集，并能實(shí)現(xiàn)分時累加、電能平衡等功能。

2.2 數(shù)據(jù)庫管理

NS2000系統(tǒng)運(yùn)行Microsoft SQL Serve數(shù)據(jù)庫，并提供了SCADA系統(tǒng)規(guī)范的基本數(shù)據(jù)表。在正常情況下，用戶只跟實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)時數(shù)據(jù)庫在必要時可對內(nèi)存數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，即存儲到SQL數(shù)據(jù)庫。監(jiān)控子系統(tǒng)建立實(shí)時數(shù)據(jù)庫，存儲并不斷更新來自I/O單元及通信接口的全部實(shí)時數(shù)據(jù)，對變電站所有的狀態(tài)信息以各種圖表、報(bào)表和趨勢曲線等形式記錄建立歷史數(shù)據(jù)庫，存儲并定期更新需要保存的歷史數(shù)據(jù)和運(yùn)行報(bào)表數(shù)據(jù)。

2.3 顯示

主要顯示變電站電氣主接線，包括各斷路器狀態(tài)、刀開關(guān)狀態(tài)、母線及線路帶電情況，不同電壓等級的符號以不同的顏色顯示，實(shí)際測量值顯示在對應(yīng)位置。當(dāng)變電站發(fā)生事故或故障時，實(shí)時事件窗口自動打開，列表顯示信號名稱、發(fā)生故障時間、變量名和報(bào)警值等?？娠@示瀏覽變電站的各類歷史數(shù)據(jù)及報(bào)表。

2.4 事故追憶

事故追憶通過預(yù)定事件啟動，觸發(fā)事件可以是設(shè)備狀態(tài)改變等，此觸發(fā)事件以及觸發(fā)條件可定義，觸發(fā)事件連同相關(guān)數(shù)可存入歷史庫。記錄事件發(fā)生前、后一定時間段的數(shù)據(jù)。追憶內(nèi)容可自定義，事故前后追憶時間段可以調(diào)整，根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)事故總信號的產(chǎn)生，記錄該點(diǎn)前后時刻所采集的模擬量和遙信量值，以及追憶時間間隔內(nèi)所產(chǎn)生的越限告警、保護(hù)事件、裝置自檢、命令操作記錄和SOE信息等運(yùn)行事件。

3 NS2000系統(tǒng)的運(yùn)行情況

中國石油廣西石化公司的所有35kV區(qū)域變電所的自動化監(jiān)控系統(tǒng)搭建成一個集控站典型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。廠內(nèi)有1個220kV等級變電站和8個35kV等級區(qū)域變電所，每個區(qū)域變電站采用南瑞NSC300系列的遠(yuǎn)動總控裝置，區(qū)域變電所內(nèi)的各類遙信、遙測量均通過光纜將數(shù)據(jù)上傳至220kV總變電站，總站內(nèi)的光電轉(zhuǎn)換器又將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，變電所內(nèi)的各類遙信、遙測量通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳至220kV站主控室的OPEN3000調(diào)度自動系統(tǒng)的SCADA服務(wù)器。

220kV站內(nèi)的遙信、遙測量通過CAN網(wǎng)和RS485網(wǎng)絡(luò)通信、光纖和以太網(wǎng)傳至本站的南瑞NSC301通信管理機(jī)，再通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)傳至220kV站的OPEN3000調(diào)度自動系統(tǒng)的SCADA服務(wù)器和本站的后臺機(jī)。當(dāng)運(yùn)行人員需要查看系統(tǒng)內(nèi)各類遙信、遙測數(shù)據(jù)時，通過后臺機(jī)訪問SCADA服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)客戶端的請求將請求信息分發(fā)到相應(yīng)類型的服務(wù)器，服務(wù)器完成服務(wù)后將結(jié)果返回給客戶端。

就目前的技術(shù)發(fā)展來說，無人值守站是變電站的一個必然趨勢，這就要求自動化監(jiān)控系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性和靈活性。對NS2000變電站監(jiān)控系統(tǒng)的軟件程序進(jìn)行改進(jìn)后，增加了SCADA事件的篩選功能，將信號變位和SOE變位做成獨(dú)立的對話框，當(dāng)變電站發(fā)生事故或故障時，所有事件全部在實(shí)時事件窗口出現(xiàn)，運(yùn)行人員可以根據(jù)需要選看相應(yīng)的信息，大大縮短了事故處理時間。

4 結(jié)語

NS2000變電站綜合自動化系統(tǒng)利用目前先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，采用嵌入式微機(jī)系統(tǒng)作為變電站的保護(hù)、監(jiān)測和控制模塊，通過現(xiàn)場總線技術(shù)，將數(shù)據(jù)采集到變電站自動化主站，處理打包后通過現(xiàn)有的通信通道上發(fā)至后臺機(jī)。反之，將后臺指令通過變電站端監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)至每一間隔執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)整個變電站的遙測、遙信、遙控和遙調(diào)功能，對提高變電站安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行以及降低運(yùn)行維護(hù)成本等都具有十分重要的意義。

Application of NS2000 Automation System in Petrochemical Company

HONG Dan
（PetroChina Guangxi Petrochemical Company，Qinzhou 535000，China）

TE 9

B

1671-9905(2012)07-0067-02

2012-04-27