电气二次系统知识之电力网络计算机监控系统（NCS)

一、概念
随着计算机及自动化技术的发展，电力系统网络化运行已经成为一种必然趋势，电力系统通过整合各种电力数字设备，以提升设备利用效率和系统运行的平稳性。电力网络计算机监控系统(Network Control System,NCS)作为一种网络控制系统，是电力系统网络化过程中必然的选择。

NCS一般用于升压站电气系统操作与监控，是一种网络控制系统，利用NCS可以对电力系统中诸如继电保护系统、综合自动化系统等实施有效控制，从而达到提升电力系统稳定性和运行效率的目的，在信息网络时代维护电力系统稳定性十分重要，当前电力系统依靠信息网络建设成为密不可分的整体，即便是电力系统包含了多种控制系统(自动化、继电保护、电压控制)，针对每个子系统及子系统之间都需要通过加强网络控制，以便提高电子系统整体的稳定性和安全性。NCS本质上是一种网络控制或者是基于信息网络环境下控制，具有可靠性强、控制灵活、便于维护和方便扩展等优势。NCS应用广泛，例如在网络智能制造中应用功能和控制比较突出。NCS作为一种网络控制系统主要是通过对控制对象的网络信息流、信息传递平稳性及网络结构进行控制，其目的是通过建立一定的架构和采取一定的手段，使网络信息流能够畅通和共享、信息传递能够平稳及结构能够稳定运行。

二、结构
NCS作为升压站的电气主要控制系统，和工程师站之间进行保护联动，和“五防”工程师站之间进行逻辑判别和操作，还具备GPS对时等功能。NCS采用开放式的网络布置结构，整个系统结构分为两大部分，分别是站控层和间隔层。站控层要求一般采用双光纤通道，一运一备，每条通道均具备独立传输能力。站控层与系统SIS 实现网络监控，并通过 SIS系统实现NCS和DCS之间的信息交换。站控层通过光纤或以太网连接主机兼操作员工作站、工程师工作站、五防工作站、资料管理机、继电保护管理机、远动工作站、主控单元、网络接口设备、GPS对时设备、路由器、打印设备等。主机兼操作员工作站负责NCS系统的监控。间隔层由220kV 每个间隔设置的配电单元、主控单元、保护装置等部分组成，以实现配电装置信号采集和对就地间隔的监控。

三、优势

1. 提高电力系统综合传输稳定性
电力系统是一种快速的分布式实时传输系统，因此对于传输安全性与可靠性具有比较高的要求，在电力系统传输方面，NCS网络控制可以通过对变电站网络结构和站间网络结构控制，通过利用一定的网络技术建立网络应用层协议，以及在NCS的基础上发展针对实时数据流量的分类和均衡方法，为电力系统出现故障提供预警和解决方案。

2. 优化电力系统信息模型
电力系统运行进入数字化时代，这对电力系统稳定性和安全性提出更高的要求。数字化与网络化带来的直接结果是电力系统二次设备工作方式的改变，例如数据采集和控制命令由专线传输向公共网络传输转变，在数字化时代，电力系统设备相互独立，各种类型的标准数据和统一的信息模型成为解决电力系统及子系统互相兼容的解决办法，将NCS应用到电力系统中，一个主要特点是通过优化电力系统信息模型，增强电力系统的稳定性。

3. 增强电力设备利用效率

基于NCS的网络控制，有助于加快一次设备和二次设备数据交换和信息集成，实现变电站数据可重性。信息网络是一个数据集成和交换的基础平台，众多电力设备在信息网络下运作，通过NCS可以实现电力设备的数字化革命，即通过数字设备无二义定义，提高电力设备物理技能，通过将众多硬件设备联合，组成新的依靠网络信息标准化平台，通过整合设备功能，依靠计算机技术的发展，电力设备数字化的过程，为电力系统故障信息预警、提高电力系统稳定性奠定良好基础。

4. 引导电力系统控制方法变革

电力系统数字设备信息在运行和进行传输过程中，面临着时间延迟、路径模糊及数据包可能丢失的问题，尤其是数据包丢失很可能对电力系统产生重大负面影响。基于NCS对这些问题分别进行处理，并针对每个具体问题产生了新的网络化控制理论和方法，为进一步优化网络设备信息传输、提高电力系统整体的可控性、实现功能协同提供了高效的处理方法。

四、功能
NCS能完成220kV系统的数据采集，对电气设备进行远程监控、控制、监测等各种功能，以满足各种工况的需求。

1. 数据采集功能
通过测控单元收集来自生产现场的各开关量、模拟量、脉冲量、电气量信号，分析判断设备故障情况、事件、异常、越限等信息，并进行数据的实时更新。

2.画面监控与报警画面显示
画面监控与报警画面显示作为NCS的主要功能，通过画面监控，可直观地反应升压站各断路器、隔离开关、接地隔离开关等状态的全部实时监控，包括设备运行方式、设备参数、远程操作等功能。在设备发生异常时，可以调阅当时的报警记录，并可查阅相关参数的历史和实时曲线。NCS画面闭锁功能：这一设计可实现整体画面闭锁操作，单一画面正常操作，避免发生误操作。NCS报警功能：可以区分断路器、隔离开关在发生操作变位或事故变位的情况，并给出不同的报警闪烁和声音提示，对于发生多个事件一起的情况，会按时间节点有序列出。

3. 控制和操作
控制和操作是NCS设计的最主要功能，控制模式主要分为NCS远方操作、就地电动操作、就地手动操作三种，在任何情况下，只允许一种操作方式有效，选择方式以硬节点接入NCS，NCS根据操作指令实现断路器、隔离开关、接地隔离开关的分合操作。操作时有两点需要注意：

①检同期、检无压功能，运行人员应根据对侧线路的运行情况，准确选择同期方式，避免断路器非同期合闸，在对侧无压的情况下，检同期无法合闸；

②“五防”逻辑闭锁能，正常情况下，220kV升压站的所有操作都必须经过“五防”工程师站逻辑判断，就地的去就地操作，远方的经NCS出口，需要解除“五防”判断的必须经总工程师同意才能解锁，生产现场要严格万能解锁钥匙的使用管理。

4.AVC功能

有的地方AVC是单独设计的，AVC即电压自动控制，特别是对电源点末端的升压站，这个功能就显得比较重要，对风电场、光伏电站的升压站，一般会匹配SVG、SVC等无功补偿装置，以补偿系统波动时的电压。需要指出的是，AVC功能实现不仅要和相应的补偿设备参数设定匹配，还要和周边的升压站配合起来，发挥电压调节作用。

5. 闭锁功能

闭锁功能的实现主要有以下七种功能：①闭锁接地隔离开关在合闸位置送入隔离开关；

②闭锁隔离开关在合位合上接地隔离开关；

③闭锁断路器在合闸位置操作隔离开关；

④只有“五防”装置判明母线无压时，才允许合母线接地隔离开关，母线接地隔离开关在合位，闭锁所有母线直连的隔离开关合闸；

⑤线路接地隔离开关只有在检验对侧无压后才允许合闸；

⑥就地操作需要经“五防”电脑钥匙判断执行；

⑦出现NCS和DCS均可操作的断路器、隔离开关时，两者之间设置互锁功能，保证同一时刻只有一个控制中心向升压站该部分断路器、隔离开关发出指令。

6. 统计计算功能

NCS可以实现站内发电机、出线、高压厂用变压器、高压备用变压器的电能累计统计和分时统计，便于指标运算分析；对主要设备的运行小时数、断路器的分合次数、升压站内的保护动作次数进行统计，以便分析站内设备的可靠性；对母线电压进行统计分析，为电能质量技术监督提供依据。

7. GPS 对时功能

GPS对时功能主要是确保异常事件下，对侧和本侧保护动作、断路器分合的时间先后，为事故分析提供准确的时间节点。

8. 远动通信功能

远动通信功能一般配置两个工作站，互为备用，保证国调、省调、地调能准确监控升压站内各设备、母线、断路器、隔离开关的状态，便于调度管控。