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NS2000综合自动化系统在变电站的应用- -

                                      

NS2000综合自动化系统在变电站的应用

方海峰  邓岳华

 

【摘要】介绍NS2000综合自动化系统在南海110kV莲塘变电站的应用，运用新型的现场总线和以太网技术，有效提高了无人值班变电站运行的可靠性。

【关键词】综合自动化；开放式系统；数据库；以太网

 

1  前言

变电站综合自动化系统是指在变电站中应用自动控制技术和信息处理与传输技术，通过计算机软硬件系统或自动化装置代替人工进行各种运行作业，从而提高变电站运行质量和管理水平的一种自动化系统。变电站综合自动化系统是利用微机技术，将变电站的二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动装置）进行功能的重新组合和结构的优化设计，对变电站进行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。

110kV莲塘变电站自1999年投入无人值班运行以来，一直采用国电南瑞科技股份有限公司的FJY分布总线式远动装置。由于此套装置用的是早期的总线技术，运行速度慢、信息上传容量少、采样精度不够高等缺点已不能满足调度自动化的要求，并且设备老化也使无人值班运行的稳定性不能进一步提高。所以我们在总结30多套110kV变电站自动化工程成功运营经验的基础上，充分利用计算机软硬件技术、网络及现场总线技术、集成电路技术、可靠性及电磁兼容技术、液晶显示技术等，采用了国电南瑞科技股份有限公司开发的基于网络的新一代变电站综合自动化系统—NS2000变电站综合自动化系统。

 

2 系统特点

NS2000变电站综合自动化系统采用分层分布式结构，除了具有一般分布式系统的可靠性高、扩展性好、易于施工与维护、工程成本低等特点外，还具有如下特点：

2．1  基于国际标准设计的开放式系统

NS2000系统结构体系、接口标准、通信协议等按照IEC及其它国际标准设计，能够实现与第三方智能设备的互操作，易与采用标准和开放协议厂家的设备和系统集成。

2．2  基于新结构、新器件、新加工工艺、高标准电磁兼容设计的高可靠性的硬件平台

旋转框机柜、背插式开模机箱、全封闭式单元机箱等新结构，具有良好的电气屏蔽性能；基于16位、32位高性能处理器、CPLD、FLASH、现场总线器件、以太网新器件的硬件平台，集成度高，严格的筛选与老化，从源头提高可靠性。

2．3  基于嵌入式实时多任务操作系统VxWORKS的软件平台，可靠性和实时性大大增强

与WINDOWS不同，VxWORKS是专门为要求高可靠性及强实时性的嵌入式工业控制系统而开发的实时多任务操作系统，它的内核经过了FAA及FDA认证，加上集成开发环境提供的先进开发、调试手段，使得系统的软件具有极高的可靠性。

2．4  采用商用和实时统一的、面向对象的及图模库一体化的数据库管理系统

实时数据库是一个使用ATL产生的多线程公寓模式的进程内和进程外COM服务器，提供一致的读写接口。运用多线程技术可以保证访问数据的即时响应。实时数据库按照分布式的要求进行设计，具有Client/Server和Producer/Consumer模式，自动实行全网所有机器数据的同步。

2．5  组态灵活

NS2000系统的保护监控既可合一，也可相对独立配置，能够实现与国内外主要厂家保护设备及其它智能设备的系统集成；既可集中组屏，也可分散安装；系统的可裁剪性好，可实现不同电压等级变电站自动化系统优化配置与高性价比。

2．6  支持全站数据共享，不依赖于站控层实现全站控制操作的逻辑闭锁

间隔层测控装置具备直接上网的功能，可以监听到网上其余装置的以太网报文，从而获得变电站内全部的状态信息，从而实现全站实时控制闭锁。

 

3  莲塘站NS2000系统构成

3．1  系统结构

莲塘NS2000变电站综合自动化系统采用分层分布式模块化思想设计，主要由站控层构成。系统结构如图3.1所示。

NS2000站控层设备包括：

l         NS2000计算机监控系统

l         NSC200系列通信控制器（包括遥信、遥测、遥控单元）。

NSC200系列通信控制器是变电站综合自动化系统的信息中心，它支持不同的通信介质和通信规约，对变电站内各种设备的信息进行采集处理。NSC200可实现单机和双机冗余两种配置方式。

图3.1  莲塘站系统配置

 

3．2  通信网络

早期的数据通信网络多采用串行位总线（如BITBUS、RS485等），现逐渐被现场总线及以太网网络取代。实践证明现场总线和以太网完全满足莲塘变电站信息共享的容量及实时性要求，且具有快速、开放，以及接线简单和性价比高等优点。莲塘变电站NS2000系统支持以下两种网络方式：

CANBUS现场总线，速率125K；

以太网，速率10M/100M自适应

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图4.1  系统软件结构

4  当地计算机监控系统

    莲塘NSC2000当地计算机监控系统是一开放的系统结构，功能模块可以自由组合，系统软件结构如图4.1。

    本系统采用商用和实时统一的数据管理系统，两种数据库在系统中有机地结合在一起。对两种数据库进行统一管理，向用户提供统一的访问接口和人机见面，用户访问数据库时，只要指出访问的数据对象，就可检索到相应的数据，而无需指明所访问的数据实时库，还是在商用库中，是在本地机器还是在异地机器上，两种数据库对用户完全是透明的。

数据库组态界面提供用户建立数据库模型的图形化见面。其中的一大特点就是可通过在图形绘制的过程中，以图形制导的方式，建立数据库。同时也提供了常规通过数据库组态界面进行数据库定义的手段，而且可在数据库运行过程中对数据进行实时修改。

节点1

数据库组件

应用组件1

应用组件2

应用组件n

节点n

节点2

双以太网

 

5  系统安装调试过程及试运行情况

由于NSC2000综合自动化系统硬件工艺比较先进，使安装过程能够顺利地完成。但调试过程中却发现，全新的国际标准的IEC60870—5—104和IEC60870—5—101通信规约与OPEN2000调度自动化系统有不兼容的现象，导致遥信、遥测、遥控响应时间过慢。于是我们有针对性地对系统程序进行改进，经过反复调试，最终解决了全部问题，使NSC2000综合自动化系统安全可靠地投入运行。

本系统自2003年9月5日投入试运行以来，与OPEN2000调度自动化系统通信非常稳定，各项数据指标均满足无人值班变电站规范化和调度系统自动化的要求。

 

6  结语

NS2000综合自动化系统充分利用了现场总线、快速以太网等先进技术，进一步提高了无人值班变电站和调度自动化系统的运行可靠性及稳定性，增强了调度中心对变电站的实时有效监控，也为调度自动化系统站端设备的改造提供了一个很好的发展方向。

- 作者： dengyuehua1973 访问统计：　2005年10月28日, 星期五 10:07 加入博采 打印