根据《火力发电厂设计技术规程》（DL5000-94）和部颁新厂新办法的有关规定，要实现将测控功能分散实现而设计开发，使单元控制室的机、炉、电控制水平协调发展。因此，电气监控在NCS中的应用，尤其是电气在NCS中的控制愈来愈受到各方关注。

　　目前国内变电站的现状是：110KV及以上变电站的电气数据采集和监测大都已通过NCS实现，并有少数电厂电气系统的控制也不同程度地由NCS实现。此外国外变电站分布式电气系统控制由NCS控制也有应用，并有部分供货商有较成熟的经验。所有这些都为分布式电气系统进入NCS控制创造了有利条件。

1、有关规定
　　自98年12月国电公司出台“网络计算机监控系统设计技术规定”（征求意见稿）起，在国内许多电厂已实施了电气及网控（升压站）综合自动化控制，目前已在桂林电厂、邢台电厂及华鲁电厂、平圩电厂等130MW至600MW项目上分别实施了从电气控制、发变组监控和升压站综合自动化等各项功能。真正实现了从机组级到电厂级的自动控制功能的飞跃，为一个按钮完成机组整组启动创造了条件。

　　升压站综合自动化系统作为全厂控制系统的一个子站，通过光纤以太网与DCS联成一体，构成完整的电站自动化系统，形成对全厂的生产管理与发电控制。电气运行人员可在集控室直接完成对升压站的监视与操作。并将“五防”闭锁功能直接集成在系统中，使“五防”功能可根据我厂升压站的具体特点，结合电厂运行方式的变化方便灵活的组态实现。

2、山西神头第二发电厂NCS概况
　　山西神头第二发电厂NCS系统采用国电南瑞继保公司的RCS-9700变电站综合自动化系统，该系统主要由SCADA操作员站、EMS工程师站、RCS-9700系列测控单元和ETHERNET通讯网络几部分组成。

2.1SCADA操作员站

　　SCADA操作员站是控制系统与运行操作人员之间的接口，用于控制操作监视并提供过程事件的存入和数据的归档功能。

2.2EMS工程师站

EMS工程师站是控制应用软件组态、系统监视、系统维护的工程师与设备的接口，用于对系统组态、编程、修改，具体地说可完成功能图编辑、OPU画面组态、代码的生成与下载、参数的调试和设置。

2.3RCS-9700系列测控单元

　　接受现场信号和SCADA操作员站指令进行数据采集、处理的要求，以计算机技术实现数据、控制、信号等功能。该装置完全按照分布式系统的设计要求，在信息源安装小型可靠性高的单元测控装置，采用工业测控网络与安装于控制室的中心设备相连接，实现全变电站的监控，该系列装置除完成常规的数据采集外，还可实现丰富的测量、记录、监控等功能。

2.4ETHERNET通讯网络（网络层）

　　ETHERNET是用于系统通讯，把测控单元、人机接口设备SCADA、EMS等硬件设备构成一个完整的分布式控制系统的通讯网络。

3、RCS-9700变电站综合自动化监控系统的特点
3.1优化设计的整体方案：

　　系统综合考虑了继电保护、当地监控、远动、电压无功控制、五防、小电流接地选线、继电保护和故障录波信息管理、运行管理、设备管理等功能。

　　基于全站网络通信及拓扑技术，由软件实现了任意主接线、任意变电站规模的电压无功综合控制。

　　系统实现了基于网络通讯的不依赖于后台的全站间隔层横向连锁功能。

　　系统集成了五防功能，可以与RCS-9200微机五防系统实现无缝连接。

　　系统集成了保护故障信息的采集、统计、分析功能，为保护人员进行事故处理提供帮助。

3.2强大灵活的通信手段

　　站控层网络采用100M以太网，间隔层设备支持100M高速工业级以太网以及IEC高速现场总线WorldFIP,配以适应工业控制场合应用的交换机、网关等网络通信设备，构成强大的系统通信平台。

　　站控层、间隔层支持双网。

　　自行开发的网络通信设备采用工业级芯片，直流供电，机架式安装结构，满足变电站二次设备电磁兼容标准。

　　系统采用IEC60870-5-103继电保护设备信息接口配套标准传输规约。所有信息采用通用分类服务传送，最大限度的保证了系统的开放性。

　　配置了多CPU结构的通信装置RCS-9794，作为规约转换器，提供了各种标准接口，可方便地实现与其它设备的互连，保证用户对产品的灵活选择。

3.3开放的后台软件系统

　　后台监控软件基于WINDOWS2000和UNIX两种操作系统开发。数据库选用SQLserver（与WINDOWS2000配合）或者ORACLE(与UNIX配合)。

　　以软总线（softbus）技术、网络技术为基础，实现了开放式后台监控系统，增加了变电站内信息的可利用性。

　　通过组件技术的使用，实现软件功能功能“即插即用”，可随时加入扩展功能，且不必修改或编译原有程序，能很好地满足综合系统自动化的需要。

　　系统具有丰富的分层、分级、分类报警处理功能。

　　系统可进行模拟操作。

　　显示画面可动态着色。
3.4远动信息直送

　　远动主机、监控主机通信功能相互独立，远动信息从间隔层直采直送，杜绝了通信瓶颈，保证了远动信息的可靠传输。

3.5面向对象的信息组织

　　信息的组织面向对象。逻辑装置与物理装置一一对应，信息的组织直接基于逻辑装置，按照厂站、装置、测点（遥信、遥测、遥控、脉冲和挡位）三个层次和组织，单个变更的影响局限于某个逻辑装置的相关部分。便于扩展。

　　信息的属性自我描述，支持设备在线配置，实时校验功能。

3.6安全可靠的测控装置

　　装置基于32位CPU和DSP硬件平台，采用实时多任务操作系统，处理能力强大，能很好地适应变电站间隔层对数据采集、处理的需要。

　　装置采用14位高精度模数转换器，所有交流输入信号同时采样，保证了模拟量测量精度。

　　控制回路的多种闭锁、开放、校验、检查措施，基于网络通信间隔层横向连锁功能，保证了远方和就地控制操作的安全性。

　　大屏幕图形液晶提供了图形、汉字相结合的人机界面，查询操作极为方便。

　　装置提供了高速现场总线WorldFIP以及100M光纤/双绞线高速工业级以太网，方便系统组网。

　　装置采用整体面板，背插式结构，强弱电严格分开，具有良好的抗电磁干扰能力，功耗低，工作温度范围宽，可就地安装。

4、变电站监控系统进入NCS的范围
　　当时国内变电站监控进入NCS的范围还没有相关规定，随着省内500KV变电站综合自动化的投入和运行经验的成熟，原有500KV升压站控制系统落后，控制元件老化，操作繁琐，运行可靠性差。采用升压站综合自动化控制系统后，利用大量计算机技术和网络通信技术实现自动化监控。它与原有的控制系统有着天壤之别，突出表现在良好的可靠性和开放性上。系统的高度集成使它完全抛弃了过去的控制系统中那些复杂的接线，大量的元件，而代之以一个十分紧凑的系统，大大提高了系统的可靠性。系统通过光纤通信网络与DCS系统及厂级MIS网相连，真正做到了资源共享，与DCS系统共同构成了一套完整的自动化系统，而生产管理人员也可通过MIS网调用本系统的有关数据、报表等。

　　根据系统的运行和电气控制的特点，我厂采用了按开关、线路、站用电等电气系统的控制都纳入NCS监控，从升压站的二次电气系统均纳入NCS监控，主要系统归纳为：

4.1500KV开关站系统

1)500KV开关同期：开关同期与NCS的接口。

2)数据采集与监视：500KV线路三相电压、三相电流、有功、无功、频率、功率因数、有功无功电量，线路电抗器的电流、油温、无功电量、#1、#2、#3、#4主变高压侧三相电压、三相电流、有功无功电量，500KV开关的电流。

3)500KV系统装置的运行状态和500KV开关、刀闸的状态监视，500KV系统二次控制回路设备与控制装置故障及异常报警。

4)继电保护装置动作报警。

5)500KV刀闸和500KV开关的控制：500KV刀闸和500KV开关远方控制。

4.2220KV开关站系统

221、222、223断路器控制及位置指示、221、222和223开关的隔离开关控制及位置指示、部分地刀的状态监视；断路器、刀闸分、合、故障状态。

4.3站用电系统

　　1)站用电系统数据采集与监视：380V母线电压，工作进线及备用进线电压、电流、有功无功电量，馈线电流、有功电量。

　　2)站用段与公用段联锁、自动切换。

　　3)站用电系统故障及异常报警：工作进线及备用进线及低变馈线开关的故障及异常。

　　4)站用电系统开关状态监视：工作进线及备用进线及低变馈线开关的分、合、故障、试验位置状态。

　　5)站用电切换操作。

4.4公用系统

　　1)公用系统数据采集与监视：500KV母线电压、500KV母线保护装置报警信号

　　2)站用直流系统数据采集、整流柜的运行情况、蓄电池充放电电流、直流母线开关故障及异常报警、直流馈线回路的接地电阻。

　　综合以上几个方面，纯电气开关量在NCS中的点数为1400点，占NCS总点数的85左右。其中包括500KV线路的开关控制、220KV开关启备变进线开关的控制、站用电系统的控制及切换，500KV开关同期、刀闸、接地刀、站用电备用电源切换都与NCS有接口，电气系统的数据采集监视和故障异常报警也全在NCS中实现。上述范围达到并超过了[纪要]中的要求
5、电气系统监控分析
5.1采集与监视

　　变电站现场电气范围内的信号种类有电压、电流、功率、频率、功率因数、温度等信号和电度模拟信号。其中电度量模拟信号经电量计费系统的采集、所有这些信号从现场硬接线引出后先进电量计费系统，通过网络层的交换设备RCS-9882，将信号送往EMS工程师站系统，可在CRT画面上显示这些参数，并可根据要求形成报表、历史曲线、棒状图和进行性能计算。当运行参数超限后，在CRT画面上有报警，以提示运行人员引起注意。

5.2设备状态

现场电气范围内的设备指示主要是指开关、隔离开关、接地刀闸的分、合、故障等状态。其中，开关有合闸、分闸、故障和准备好四种状态，地刀有分闸、合闸、远方控制、就地控制四种状态。以上各种状态在CRT上都有指示。

开关位于变电站内的站用开关，其状态直接由位于开关装置上的辅助接点送到单元测控柜进入NCS。而220KV、500KV系统的开关、隔离开关和地刀位于远离控制室的开关站，其状态先送到NCS小室辅区的单元测控柜，经RCS-9709C测控单元采集，经测控单元处理后由双以太网与工程师站连接，在计算机画面上进行显示和操作。

所有以上信号都是直接采入信号，它经采集系统送入计算机系统，在CRT画面显示其状态。当设备从一个状态变到另一个状态时，状态的变化会自动加上时间标识，可通过打印机将其打印机出来，同时在CRT画面上自动出现提示，提醒运行人员注意。

5.3设备故障、异常报警及继电保护动作报警

　　电气设备所有的故障及异常信号和继电保护动作信号都送入NCS，送到网控操作员站的计算机报警画面，至于是哪种保护动作跳闸，须在CRT画面上查找，按信号操作的时间顺序进行报警记录，这样可以一目了然地提醒运行人员对预告信号引起注意，采取措施，防止扩大事故。

　　报警信号为数字输入信号，它经测控单元柜送入工程师站，保护装置的报警信号有一路经保护信息管理站送至NCS系统内。

5.4电气控制

　　在NCS中实现的电气控制主要是指开关分闸及合闸控制，刀闸返回信号。

　　对500KV、220KV系统而言，发电机-变压器组、线路出口断路器、主刀闸和接地刀在NCS中控制并显示其运行状态，启动备变压器高压侧断路器主刀闸和接地刀在NCS控制。所有开关、隔离开关和接地刀闸的五防控制逻辑500KV系统的控制联锁逻辑都在NCS中实现，因此在NCS中的控制相对复杂一些。

5.5后备监控设备的配置

　　根据采用NCS控制的变电站的运行经验，系统控制中采用NCS以CRT和键盘监控为中心后，尽可能地减少控制盘台上的显示仪表、操作器／开关、报警窗等，仅保留的后备监控设备为：

　　（1）模拟量信号全部进NCS显示。

　　（2）只保留少量的重要线路的有功表并取消电气控制屏／盘，控制功能在NCS实现。关于手动同期开关的功能，保留在测控单元内实现。

　　（3）保护装置的跳闸和自动重合闸装置在线路故障中，监控系统不会影响其功能，机组并网所用的开关靠切换至DCS控制，不会影响机组的并网。

5.6电气CRT画面

电气NCS操作画面，按照电气系统和操作功能划分为200多画面，分别显示各自的系统状态并提供操作功能，包括了：

1）380V站用系统

　　显示功能：380V系统参数；系统图中开关状态，联锁回路状态；

　　操作功能：380V系统所有电源开关的操作,380V所有显示开关的操作；站用380V联锁回路的操作;直流系统的显示。

2）220KV公用系统

　　显示功能：220KV系统参数；系统图中开关状态，联锁回路状态；

　　操作功能：220KV系统所有电源开关的操作；220KV所有显示开关的操作.

3）电气主画面

　　显示功能：电气主系统，主设备的参数；电气主系统的开关状态，刀闸状态；

　　操作功能：5011、5012、5013、5021、5022、5023、5031、5033、5041、5043、5051、5052、5053、5061、5063、5071、5072、5073、5082、5083开关试验状态下的操作和运行状态下的断开操作；上述开关试验状态下的操作是指隔离刀闸在断开状态下操作开关，例如：5011-1、5011-2在断开状态下操作5011开关，刀闸操作在开关和接地刀在断开状态下，可以操作刀闸并显示刀闸状态。接地刀闸操作在开关和刀闸在断开状态下，可以操作接地刀闸并显示接地刀闸状态。
4）500KV系统电量平衡图

　　500KV系统的开关状态及电量显示。

5）直流系统电量平衡图

　　直流系统的开关状态及接地电阻显示。

6）、500KV同期开关

　　操作功能：同期开关的选择及解除选择，同期装置的投退。

7)报警画面

　　利用画面的功能键的提示，直接进入本画面，显示有关报警信号的详细内容。

8)与两调通讯

　　采用路由器、RCS-9698D与山西省中调通讯，#1、#2机组用山西中调老式RTU完成AGC调节功能。

　　采用一台显示器、两台工控机、一套切换设备（RCS-9789）与华北网调通讯，#3、#4机组用RCS-9708C与其它厂家的RTU配合完成AGC调节功能。

9)GPS对时

　　采用山东淄博科汇公司的GPS装置与南瑞继保公司的RCS-9698D通过232接口连接，再经过RCS-9696对时扩展装置，最后与NCS系统各单元装置连接，通过软对时和硬对时方式配合，实现GPS对时功能。

6．问题及建议
　　对电气监控在NCS中的应用，为实现变电站统一控制和统一管理，取消电气监控的硬手操作后备，完全依靠NCS。以下是我们在设计及安装中遇到的问题和建议，请大家研究和探讨。

　　微机保护、控制与测量装置与NCS的接口问题：

　　现在微机元件保护、微机线路保护、微机控制与测量装置使用愈趋普遍，这些装置大都配有通讯接口，其通讯功能也愈趋增强，这就为其与NCS系统通讯接口创造了条件。目前的设计原则仍然是用硬接线电缆将这些装置的信号送到测控单元柜，通过规约转换器完成智能规约转换，建议用通讯电缆将这些装置的通讯接口与NCS连接起来。需要注意的是，在设备采购过程中，要规定微机装置的通讯规约必须是标准规约，并且对微机装置的通讯功能、通讯内容（如模拟量、开关量等）提出具体要求。这样，只要在EMS中进行简单组态就可以实现设备的监控功能。

7．结束语
　　山西神头第二发电厂500KVNCS系统从2004年8月12日500KV神保双回线投运，开始运行至今已经运行一年多时间。从变电站监控方面来看，运行情况良好，电气系统的各项功能（包括开关、联锁、保护装置动作报警以及报表显示、仪表显示等）均能正常投入，没有出现拒操、误操、逻辑误判断等异常情况。电气监控功能达到了设计要求。我们希望NCS系统在我厂的应用能为以后同类工程提供借鉴，提供一些成功的经验，同时诚恳地期望同行提出宝贵的意见，使电气监控在NCS中的应用日趋完善。

参考文献：
　　RCS-9700变电站综合自动化系统后台监控系统技术使用说明书、RCS-9700变电站综合自动化系统C型装置说明书、RCS-9700变电站综合自动化总体介绍、RCS-9700UNIX版变电站综合自动化系统技术使用说明书、RCS-9200微机五防系统技术使用说明书。