RCS-9700NCS发电厂网络计算机监控系统(ZL_CPJS0101060.pdf
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1、Z L _ C P J S 0 1 0 1.0 6 0 2 R C S-9 7 0 0 N C S 发电厂网络计算机监控系统 说明:此页为封面,印刷时必须与公司标准图标合成,确保资料名称、资料编号及其相对位置与本封面一致。南京南瑞继保电气有限公司版权所有 V e r 1.1 0 本公司保留对说明书修改的权利,届时恕不另行通知。产品与说明书不符之处,以实际产品为准。更多产品信息,请访问互联网:h t t p:/w w w.n a r i-r e l a y s.c o m/目 录 1 概述.1 2 系统特点.2 2.1 技术特点.2 2.2 监控系统软件特点.2 3 系统构成.3 3.1 系统典
2、型结构.3 3.2 硬件设备.3 3.3 软件系统.4 3.4 技术指标.5 4 系统功能.6 4.1 数据采集和处理.6 4.2 监视和报警.6 4.3 控制和操作.7 4.4 统计计算.8 4.5 同步对时.9 4.6 操作票专家系统功能.9 4.7 制表打印.9 4.8 人机界面.9 4.9 数据库建立和维护.1 0 4.1 0 保护和故障录波信息管理.1 0 4.1 1 与其它 I E D 的接口.1 0 4.1 2 远动功能.1 0 4.1 3 事故追忆.1 1 4.1 4 在线自诊断与冗余管理.1 1 5 网络设备.1 2 5.1 相关设备.1 2 5.2 网络设备简介.1 2 6
3、 间隔层测控设备.1 6 6.1 装置简介.1 6 6.2 性能简介.1 9 NARI-RELAYS R C S-9 7 0 0 发电厂网络计算机监控系统 11 概述 近年来,计算机分散控制系统在新建大容量火力发电厂的汽轮机、锅炉等工艺系统中得到了成功的应用,大大提高了机组运行的安全可靠性和经济性,这就使得中、小容量机组采用 D C S 从而替代老式的控制系统成为可能。当机组监控采用了 D C S 控制系统,且其电气设备的控制均纳入 D C S 以实现炉机电协调控制时,其电力网络元件的控制可采用计算机实现,以便与全厂的自动化水平协调一致。电力网络计算机监控系统(n e t w o r k c
4、o m p u t e r i z e d m o n i t o r i n g a n d c o n t r o l s y s t e m,以下简称 N C S)应能完成以下主要任务:?对电力网络电气设备的安全监控;?满足电网调度自动化要求,完成遥测、遥信、遥调、遥控等全部的远动功能;?电气参数的实时监测,也可根据需要实现其它电气设备的监控操作;?当电厂无 S I S 系统时,实现各机组之间功率的经济分配和电厂运行管理功能。2 0 0 0 年起,南瑞继保电气有限公司根据国电公司“综合自动化系统”的重点科研项目,同时为了适应厂站综合自动化的需要,在总结多年从事厂站开发、研究的基础上,采用
5、统一硬件平台、统一软件平台,开发了新一代 R C S-9 7 0 0自动化系统,该系统对厂站内的信息从系统的高度进行了全面统一的考虑。2 0 0 2 年 8 月 2 5 日通过国电公司鉴定:系统设计先进,运行稳定,性能优良,调试维护方便,满足电力系统使用要求。系统的主要技术性能指标达到了国际同类系统的先进水平。至 2 0 0 4 年底,已有 5 0 0 多套 R C S-9 7 0 0 自动化系统在发电厂、变电站投入运行,所有系统运行稳定,操作方便。NARI-RELAYS R C S-9 7 0 0 发电厂网络计算机监控系统 22 系统特点 2.1 技术特点?整体设计思想 R C S-9 7
6、0 0 N C S系统采用整体设计的思想,从发电厂电力网络监控的需求出发,精心设计所需的每个设备,具有技术先进、安全可靠、联接方便等特点。?分布式系统 分层分布式结构:设备和信息的组织面向对象,配置灵活,扩展方便。开放式系统:通过组件技术的使用,可实现硬件、软件功能“即插即用”。?设计先进工艺精良 R C S-9 7 0 0 N C S 网络设备从设计到生产均考虑了工业现场的严酷需求,硬件设计采用专用工业级芯片,模块化结构,多项抗干扰及防误措施,确保了网络设备具有良好的抗干扰性能,保证了网络设备能在复杂的工业环境下长期稳定运行。网络设备采用直流供电,方便现场的施工。?嵌入式系统 R C S-9
7、 7 0 0 N C S网络通信设备均采用先进的嵌入式处理器及工业实时多任务操作系统构成专用软、硬件平台,与采用通用计算机方案相比,系统构成简单、配置灵活,而且系统不会受到病毒等因素的影响,安全可靠,免维护。?双网设计 所有设备均可提供两路以上 1 0/1 0 0 M以太网,介质为光纤或双绞线,双网热备用,实现无损切换,采用 T C P/I P、U D P 等多种网络协议。?精确的对时网络 从系统对时精度的要求出发,整体设计对时网络的每个装置,可满足多种对时方式,如脉冲空接点对时、4 8 5 差分对时、I R I G-B、R S 2 3 2 等方式;可配置主备双时钟同步源,实现了 G P S
8、的冗余配置。2.2 监控系统软件特点?支持 U N I X 和 W I N D O W S 操作系统平台。?采用面向对象技术和组件技术进行系统设计。?商用数据库和实时数据库协调工作,实时数据库采用层次关系型结构,可以高效快速得存取数据。U N I X 操作系统采用 O R A C L E 商用数据库用以历史数据的存储,W I N D O W S 操作系统采用 S Q L S E R V E R 商用数据库用以历史数据的存储。?系统内的各功能、任务模块可分布到不同的计算机上完成,系统功能可灵活配置。?采用多机双网结构,冗余配置,确保系统可靠稳定运行。?监控系统配备完善的在线自诊断能力,能及时发现
9、各设备、网络或装置的故障,及时给出报警信息。?系统具有自恢复功能,当系统出现程序死锁或失控时,能够使系统恢复到正常运行状态。?图、模、库一体化设计。?支持网络拓扑,动态着色,用户可制定配色方案。?人机界面友好,全图形操作,支持无级缩放、漫游、多窗口等功能。NARI-RELAYS R C S-9 7 0 0 发电厂网络计算机监控系统 33 系统构成 3.1 系统典型结构 R C S-9 7 0 0 N C S 发电厂电力网络计算机监控系统采用开放性分层分布式网络结构,从整体上分为三层:站控层、网络层和间隔层。站控层实现了整个系统的监控功能。站控层设备包括主机、操作员工作站、远动通信设备、工程师工
10、作站、值长工作站、公用接口设备等。在实际配置过程中,可以根据电力网络的规模和容量统筹考虑,如主机和操作员工作站可合并为一,使系统结构简化,运行更加可靠。网络层采用双网配置,支持 1 0 0 M 高速工业级以太网。双网采用双发单收并辅以高效算法,有效保证了网络传输的实时性和可靠性。通信协议采用电力行业标准规约,可方便地实现不同厂家的设备互连。可选用光纤组网,增强通信抗电磁干扰能力。间隔层由计算机网络连接的若干个监控子系统组成,在站控层及网络失效的情况下,仍能完成间隔设备的就地监控功能。R C S-9 7 0 0 N C S 系统的典型配置如下图所示:主机主机H EWLE T TP AC KA R
11、 DR C S 9 7 8 5操作员工作站工程师工作站值长工作站操作票工作站R C S-9 6 9 8 D远动双机R C S 9 8 8 1光纤以太网交换机R C S 9 7 9 4规约转换器R C S 9 7 0 0 C 测控装置其它I E D对时总线R C S 9 6 9 6调度中心Wo r l d F I P现场总线R C S 9 7 8 2智能网关1 0 0 M光纤以太网R C S 9 6 0 0 B保护测控一体装置 3.2 硬件设备 R C S-9 7 0 0 N C S 系统硬件设备由以下几部分组成:1)站控层设备:包括主机、操作员工作站、工程师工作站、远动通信设备、公用接口设备、
12、值长工作站等;2)网络设备:包括集线器和接口装置等;3)间隔层设备:包括测控单元等。4)电源设备:包括电源模件等。系统硬件设备按系统层次配置,最上层为安装在主控制室中的站级控制设备;最下层为间隔层设备,一般安装在与配电装置毗邻的就地二次设备小室内;网络设备是整个监控系统的中枢,它连接系统内所有的结点,实现数据的上传下达。其中主机采用冗余配置,双机互为热备用。操作员工作站具有相对的独立性,完成画面监视、操作控制及参数设置等功能,是运行人员监视和控制升压站设备的主要手段。工程师站主要用于程序开放、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面的编辑和修改。值长工作站需要监视全厂的生产运行情况,有条件时,值长
13、工作站可根据电力系统调度NARI-RELAYS R C S-9 7 0 0 发电厂网络计算机监控系统 4的自动发电控制(A G C)指令及全厂各机组实时信息,实现机组有功功率经济分配及无功功率的调整。远动通信设备双重化配置,满足系统调度对信息采集和传递的要求。远动通信设备从站控层网络采集系统信息,实现了信息的共享。公共接口设备完成与电力网络直流及 U P S 系统、电能量采集装置等智能 I E D 设备的通信接口,将这些设备的主要参数、运行状态及故障报警信息传送至站控层工作站,实现运行监视。间隔层设备完成数据采集、就地监控、同期及防误操作闭锁等功能。3.3 软件系统 R C S-9 7 0 0
14、 N C S 软件系统由系统软件、支持软件和应用软件组成,具有可靠、可移植、可扩充等特点。U N I X 版本的 R C S-9 7 0 0 N C S 系统采用 U n i x/S o l a r i s 操作系统,U n i x/S o l a r i s 是一个优秀的操作系统,它向用户和程序员提供了一个访问计算机硬件和软件资源的方便方法,能够执行重复操作的任务,这些任务以管理玩具、运行程序和从用户接收命令为中心。该操作系统是一个多用户、多任务系统,作为多任务系统,用户可以请求系统同时执行多个任务,也就是说在运行一个作业的同时运行其他作业;作为多用户系统,多个用户可以同时登录到系统上,每个
15、人都可以通过自己的终端与系统交互。R C S-9 7 0 0 N C S系统具有实时数据库和历史数据库。实时数据库的设计基于分布式的层次关系型数据库管理系统,包含以下主要功能:?建立电网结构和测点模型;?建立各种测点的控制、处理和告警方法;?存放实时更新的电网运行状态(遥测、遥信、电量、拓扑结果等);?存放实时的异常信息和告警记录。W I N D O W S版本采用 S Q L S e r v e r商用数据库,U N I X版本采用 O r a c l e 8商用数据库管理系统历史报警信息、历史数据及其他数据,商用库具有下列主要特性:?标准化程度高,实现了基于 S Q L 数据库标准的关系型
16、数据库管理系统;?具有强大的网络功能和分布式功能,可以组成各种计算模式,如集中式、客户服务器方式和分布式等,提供了不同环境的数据共享方案;?开放性好,支持 O D B C 开放式数据库互联协议,能方便地与异种数据库互操作和数据转换;?技术先进,采用了一系列先进技术,如支持超大规模数据库技术、优化技术和并行查询、多线程服务器、安全性措施、数据恢复措施、分布式技术等;?可移植性好,不同平台开放成果可重用,升级方便。R C S-9 7 0 0 N C S 软件系统结构如下图所示:操作系统数据库平台(实时数据库/关系数据库)网络通讯管理平台S C A D A 图形界面五防报表系统 监视告警 网络拓扑
17、NARI-RELAYS R C S-9 7 0 0 发电厂网络计算机监控系统 53.4 技术指标?系统可用性指标:双机系统可用率不小于 9 9.9%;?系统平均无故障间隔时间(M T B F)不小于 2 万 h,间隔层设备平均无故障间隔时间(M T B F)不小于 3 万 h;?输入及输出信号响应时间不大于 2 s;?事件顺序记录(S O E)分辨率不大于 2 m s;?动态画面响应时间不大于 2 s;?模数转换分辨率不小于 1 2 位,最大转换误差不超过0.5%,其中电网频率测量误差不大于 0.0 1 H z;?模拟量数据更新周期不大于 2 s;?数字量数据更新周期不大于 1 s;?遥控、遥
18、调正确率不小于 9 9.9 9%;?整个系统对时精度不大于 1 m s;?主机正常负荷率低于 3 0%,事故负荷率低于 5 0%。网络正常负荷率低于 2 0%,事故 f u h e l 低于 4 0%。NARI-RELAYS R C S-9 7 0 0 发电厂网络计算机监控系统 64 系统功能 4.1 数据采集和处理 通过间隔层测控单元(R C S-9 7 0 5 C 等)采集有关信息,检测出事件,故障,状态,变位信号及模拟量正常,越限信息等,进行包括对数据合理性校验在内的各种预处理,实时更新数据库,其范围包括模拟量,数字量和脉冲量等。1)模拟量采集包括电流、电压、有功、无功、频率、功率因数等
19、电量和温度等非电量,采用交流采集方式,对不能实现交流采集的非电量采用直流采集方式,并实现如下功能?定时采集:按扫描周期定时采集数据并进行相应转换、滤波、精度校验及数据库更新等。?越限报警:按设置的限值对模拟量进行死区判别和越限报警,其报警信息包括报警条文、参数值及报警时间等内容。2)数字量采集包括断路器,隔离开关以及接地刀闸的位置信号,保护动作信号、运行监视信号及有载调压变压器分接头位置信号等,并实现如下功能:?定时采集:按扫描周期定时采集输入量并进行光电隔离,状态检查及数据库更新等。?设备异常报警:当状态发生变化时,设备将异常报警,报警信息包括报警条文、事件性质及报警时间。?事件顺序记录(S
20、 O E)和操作记录:对断路器位置信号、继电保护动作信号等需要快速反应的开关量采用中断方式,并按其变位发生时间的先后顺序进行事件顺序记录。监控系统接收保护动作、设备状态变位,模拟量越限等信息,在 C R T上显示动作顺序并在打印机上打印。顺序事件可存档,存档保存时间可以由用户自行确定。事件顺序记录(S O E)功能的分辨率为 2 m s。事故追忆的时间跨度,记录点的时间间隔可设定。可选择任意画面进行事故回放。3)脉冲量的采集包括有功电度和无功电度等,并实现如下功能:能连续采集电度脉冲量,并能根据各回路 P T、C T二次变比及脉冲电度表参数计算并转换为实际电度量进行累加,能对采集的电度量进行分
21、时段和方向进行统计,当系统因故中断计量时,能进行人工置数保证其电量累计的正确性,同时有保护措施,不丢失原累积值,具有与相应模拟量平均值进行校核的功能,穿越潮流功率的电度量分别统计。4.2 监视和报警 1、系统定期对模拟量(包括现场采集数据和计算数据)参数进行检测,发现越限立即报告,对每一测量值(包括计算量值),至少能够设置四种运行限值(低低限、低限、高限、高高限),分别可以定义作为预告报警和事故报警进行不同处理。报警限值可以修改。为避免被测值在限值附近摆动造成多重报警,采用报警死区,报警死区能够根据实际运行情况进行配置。2、当开关及设备状态发生变化时立即报告。事故变位时自动推出标示有故障设备的
22、画面(主接线图或其它用户指定的画面)并给出声光告警及文字提示;对于非事故变位,画面上的开关及设备则只闪烁、改变颜色和给出文字提示。NARI-RELAYS R C S-9 7 0 0 发电厂网络计算机监控系统 73、定义一些报警(记录)表,报警表记录所有的未被确认和已确认的报警项目,其内容包括报警事件名、报警事件描述、报警时间和表示此项报警是否被确认的“确认标志”。报警信息可分类在 C R T 上显示并在打印机上打印,打印可以由人工启动或闭锁。此外,任一 C R T 画面还设有报警区(或通过窗口)显示最新的未被确认的报警。4、配有音响报警装置,系统可以根据不同的告警等级设置相应的告警音,直接和快
23、速地通告运行人员。5、当系统中的数据发生变化时,在画面上该数据会以特殊的颜色显示及闪烁,以提示运行人员注意。运行人员在了解情况后,可以用确认操作使数据恢复正常显示。系统提供三种报警确认方法:确认某个数字量或模拟量、确认一个厂站内的全部报警条目、确认报警表中的某个报警条目。6、系统具有对某个数字量或模拟量告警信息的在线禁止和恢复功能。当数字量或模拟量被抑制告警后,在模拟量越限或开关量变位时,不产生报警信息。4.3 控制和操作 1、本系统控制操作对象包括:断路器、隔离开关、接地刀闸的分/合 变压器分接头的调节控制 信号的复归 系统遥控方式分二级控制,即间隔层就地控制、站控层控制。R C S-9 7
24、 0 0 N C S控制操作在功能和设计上是安全可靠的,在操作前及操作的整个过程中都保证所有开关位置的精确监测,且所有监测信息是实时的、有效的。如在操作前及操作过程中发生任何干扰,如开关故障、数据传送通道故障等情况下,将对控制调节设备进行闭锁。同一时间只允许一种控制方式有效,对任何操作方式,保证只有在上一次操作步骤完成后才能进行下一步操作。2、操作闭锁 在进行电气设备遥控操作时具有下列操作闭锁条件:具有软件防误功能,能防止硬件损坏,软件飞车导致的误出口。所有控制操作可经防误闭锁逻辑判断,若发现错误,可闭锁该项操作,并报警,输出提示条文。具有操作权限等级管理,只有输入正常的操作员口令,监护人口令
25、才有权进行操作控制,参数修改。对任何控制操作方式,每一次操作都会在上一次操作完成后进行。对每一控制对象都可以经软件设定标签及通过切换开关禁止操作。为了防止误操作,所有控制方式满足电气联锁条件。对于手动操作的刀闸,系统通过操作票工作站和配套锁具实现手动操作刀闸的防误操作闭锁。3、A G C 控制 a)A G C 控制方式 A G C 系统具备下述两种控制方式:控制方式一(遥调方式):接收调度下达的单机出力定值,通过测控装置直接传输至机组 D C S 系统。控制方式二(当地自动方式):根据调度下达的电厂发电计划曲线(自动或人工输入),并根据各个机组的实际运行工况进行处理转换为各发电机组出力设定值后
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