山東恒通化工股份有限公司熱電廠現有裝機容量3×15+2×60MW,年發電量15億kwh，供蒸汽200萬噸，是公司30萬噸尿素、25萬噸燒堿、10萬噸雙氧水和PVC生產能力的熱能動力中心。自95年建廠以來，鍋爐和汽機采用霍尼威爾公司的DCS控制系統，電氣仍采用傳統的控制保護系統，已不能滿足公司蒸汽和負荷自動調節和控制的需要，經多方論證和比較，我們選用了哈爾濱泛微電子工程有限公司的NPS-2000微機監控與保護系統。 一、 NPS2000變電站自動化系統在熱電廠的應用 　　1、選用原則 　　1.1可靠性 　　系統選用成熟穩定的軟、硬件平臺和開發工具，在編程過程中采用面向對象技術、成熟的算法和軟件容錯技術，系統的可靠性高。 　　1.2開放性 　　采用開放式、網絡化的分層分布式結構，具有良好的開放性能，可與各種微機保護、直流系統、小電流接地裝置、自動準同期裝置等智能設備通信接口。 　　1.3 實時性 在硬件選擇和軟件設計上充分保證系統的實時性及抗干擾能力。采用ActiveX控件技術，使系統在基于WEB的傳送中，只需傳送少量的變化數據即可，使得系統數據傳輸量大大減少，數據實時刷新率高。 　　1.4維護、升級性 　　系統采用模塊化設計，便于系統的維護和升級。可配置從單節點到多節點不同規模的網絡,在廠站級構成的各工作站之間實現資料共享,還可以實現對系統的遠程診斷、維護。 　　2、系統結構 　　系統采用分層分布、開放式結構，按縱向分為站級控制層、前置數據管理層和間隔測控層。主要結構如下圖： 　　站級控制層設備采用分層分布、開放式、面向對象的設計。主機系統為調度站、就地站及工程師站的多機設置方式，各廠站級可以實現數據共享和遠程診斷與維護等功能；主干網為單Ethernet網總線型網絡拓撲結構。上位機基于Windows2000操作平臺，利用Wonderware Intouch8.0組態軟件，組態完成站內監控功能，全面提供設備狀態、監視及控制保護信息的記錄與分析等功能。 　　前置數據管理層采用貝加萊公司生產的可編程計算機控制器PCC來完成數據采集及其預處理。它集成了工業控制機（IPC）及計算機集散控制系統（DCS）以及可編程邏輯控制器（PLC）的標準控制功能于一體，使之成為一個分時多任務操作系統，智能的分布式控制、基于標準化的開放性、兼容性、通用性以及高度專業化的融合，使其功能更加卓越。 　　站級控制層和前置數據管理層間通訊的信息量大、開放性要求高,采用快速以太網通訊，通訊媒介占用控制方式為載波監聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）方式，遵循TCP/IP通信協議規范。 　　前置數據管理層與間隔層通訊由于信息量相對較小，通訊速率要求不高，采用PROFIBUS現場總線和RS485網絡。通信媒介為屏蔽雙絞線，通訊控制方式為主從問答方式，采用CDT451協議、IEC870-5-103協議和DNP協議等通信規約。實現收集各個智能單元和綜合設備的上傳信息,并下傳控制命令及定值參數等。 　　間隔層設備包括測控、保護單元等部分。繼電保護部分采用ALSTOM公司生產的微機型繼電保護裝置，如 : MiCom P120系列 數字式過電流保護裝置 MiCom P140系列 數字式饋線管理保護裝置 MiCom P220系列 數字式電機綜合保護與控制裝置 MiCom P340系列 數字式發電機綜合保護裝置 MiCom P630系列 數字式縱聯差動保護裝置 MiCom P920系列 數字式電壓綜合保護裝置 　　該類裝置具有強大的保護、控制、數據采集、測量、運行參數記錄、故障記錄、事件記錄、故障錄波等功能。除實現有選擇的快速切除被保護組件各種形式的短路故障外，還與監控系統保持密切的通信聯系，以便于操作人員實時了解各類保護單元的工作狀況。 　　測控部分采用加拿大Power Mesurement Ltd公司的ION6200系列數字式電能表，體積小，精度高，功能強大，可實現系統測量、各相測量、需量測量、峰值需量測量等功能，并可與PCC通訊上傳測量數據。　 　　這三個層次的自動化方案充分利用計算機計算速度快、信息存儲量大的優勢，實時采集各種運行信息并按預定策略調整定值、跟蹤調節自起動負荷或按繼電保護和控制要求進行實時控制，各種信息和上級調度命令通過通信技術實現信息上傳或下發。同時將發變組保護、發電機勵磁系統、自動準同期系統（ASS）、自動電壓調整裝置（AVR），以及滅磁開關、發電機出口高壓開關等有機地組織起來構成完善的ECS系統，使ECS實現高層次的邏輯控制功能和數據管理。 　　2、系統功能 　　2.1 實時數據采集： 　　遙測：電廠電氣設備運行的各種實時數據，如發電機電壓電流、母線電壓、線路電流、變壓器溫度、功率、頻率等； 遙信：斷路器位置、刀閘位置、變壓器分接頭位置、瓦斯信號、各種事故及報警信號； 　　2.2數據統計和處理： 　　限值監視和報警處理：多種限值、多種報警級別、多種告警方式、告警閉鎖和解除； 　　遙信信號監視和處理：遙信變位次數統計、變位告警； 　　運行數據計算和統計：電量累加、分時統計、運行日報、月報、最大值、最小值、負 荷率、電壓合格率統計； 　　2.3操作控制：斷路器及刀閘的分合；變壓器分接頭調節；發電機調壓調速等. 　　2.4運行記錄：遙測越限記錄、遙信變位記錄、SOE事件記錄、設備投停記錄、遙控遙調操作記錄、保護定值修改記錄。 　　2.5保護信息：保護定值顯示及修改、保護運行狀態監視、保護動作信息、自檢信息、保護故障錄波波形及事件記錄。 　　2.6人機界面：電氣主接線圖，實時數據畫面顯示，實時數據曲線顯示，畫面調用方式有菜單和導航圖，各種參數在線設置和修改，畫面拷貝和報表打印，各種記錄打印，畫面和表格生成工具。 　　2.7歷史數據: 定期地將處理后的數據保留入歷史數據庫，以供趨勢分析、統計計算用。歷史數據存儲包括采集量和計算量，采樣頻率及存儲期限可由用戶自己設定，根據需要還可以進行轉儲、備份。 　　2.8報表功能:根據實際需要，組織報表格式，報表數量及打印時間。可以自動、實時、在線生成日報，月報，年報等各類報表。根據需要可隨時打印，也可設置打印時間、打印頻率，到時間自動打印。報表組織一次，永續利用，同時提供歷史報表召喚、打印。 　　2.9棒圖顯示:可隨意組織棒圖，棒圖數據可以是任何模擬量，包括電壓、電流、功率等。 　　2.10趨 勢 圖:用戶可在線組織趨勢圖，觀察實時及歷史趨勢。觀察對象可以是任意的電壓、電流、功率等。 　　2.11事件管理:用戶能夠監視和管理整個系統發生的事件，包括保護動作，報警及站內其它事件,并可以設定存儲期限。 　　2.12報警及事件查詢:用戶能夠按時間、事件性質及開關號查詢系統發生的事件。事件記錄存儲時間根據需要設定。 　　2.13操作員管理:為使系統安全可靠地運行、對能夠進入系統的工作人員分級，不同級別人員只能進入相應安全級別，進行相應級別操作；同時對其所進行操作進行記錄存檔。 　　2.14事件實時打印:實時記錄事件和操作人員的各種操作及發生的時間等。 　　2.15 GPS校時功能：為GPS硬件對時提供網絡方式。GPS裝置只需給出一副接點，通過一個網絡，即可對所有設備提供硬件對時，避免為每一個設備提供一副接點及一對連線的麻煩。 　　2.16報警確認: 當有報警發生時，彈出告警窗口并伴有聲音，提醒操作人員注意，經操作人員手工確認后報警窗口關閉，方便操作人員的監控操作。 　　2.17保護系統功能：每條線路或主設備配備獨立的保護裝置，各單元間無直接電氣聯系。可通過保護裝置面板察看以下測量值：頻率、相電流、相/線電壓、有功及無功功率、負荷電流方向、繼電器輸入輸出接點狀態等。保護裝置具有故障錄波功能，對系統采集的擾動數據處理、保存，并可進行波形顯示、故障分析打印等。具有強大的自檢功能，其自診程序可以方便準確地顯示故障原因。整定方式靈活，既可通過控制面板整定又可通過整定軟件編程然后下載到繼電器中,可實現就地/遠方定值整定功能。 　　3、 運行維護 　　3.1 數據備份 　　可定期或不定期的將工程數據進行備份。例如將工程文件文件夾（C:\＊＊＊_Project）和歷史數據記錄文件夾（D:\lgh）中的所有文件拷貝出來，以便需要時從備份中獲取數據。 　　3.2數據恢復 　　在操作系統和Intouch軟件正常運行時，如果出現監控系統運行不正常，可將備份文件拷貝到相應文件夾進行數據恢復。注意：在系統不正常期間可能丟失一些歷史數據。若判斷組態軟件出問題則可將組態軟件卸載并重新安裝。 　　3.3監控系統的運行維護 　　定期打開任務管理器查看系統的運行情況如內存使用，CPU占用率，并作記錄。及時終止除OPCLink、Histdata、Intouch8.0 View三個正常運行程序外的其他任務，防止系統運行速度變慢。 　　3.4上位機與下位機PCC通訊故障的處理 　　在一般情況下系統可自動恢復。如果不能自動恢復，檢查發現下位機Error燈亮，可按將其停電，大約30秒后再給電。如果下位機Run燈是亮的，可以登陸系統管理員，在Windows任務管理器中，使用PING命令測試網絡的連接情況，如Ping 192.168.0.99（PCC的IP地址）。如果網絡不通則檢查交換機、網線等設備和網線連接情況，直至故障排除。 　　3.5下位機與測控、保護裝置通訊故障的處理 　　當上位機報警提示某臺保護裝置通訊故障時，首先檢查保護裝置運行是否正常、是否失電、保護單元的設置是否被改動；若都正常的情況下，再檢查下位機到保護單元的通訊接線（連接介質是帶屏蔽的兩芯或三芯絞線電纜）是否斷開短路、RS232\RS485轉換器是否正常等。最后檢查下位機自身是否有問題。智能電度表、小電流接地系統、直流電源系統與下位機出現通訊故障時處理與以上相同。 　　4. 應用效果 NPS-2000變電站自動化系統自投入運行以來，運行狀況良好，取得較好的效果： 　　4.1 減少了運行值班人員，改善了值班人員的工作環境，提高了工作效率，為實現無人值班、少人值守創造了有利條件。 　　4.2 自動化系統采集的信息量大，實時性強，分辨率高，故障、事故、越限、狀態變化等報警和歷史事件能自動記錄和打印，并能分辨出各種操作和保護的動作順序及時間，為值班人員及時發現設備缺陷，避免設備事故的發生起到積極預防作用；為事故情況下原因分析、及時消除隱患提供了充分的依據。 　　4.3 對于值班人員的任何操作，系統都嚴格檢查命令的合法性和閉鎖條件，拒絕執行非法命令和不滿足閉鎖條件的操作指令，并提示拒絕執行的原因，對于滿足條件的操作，還須進行確認，系統才執行操作任務，杜絕了誤操作。 　　4.4 微機保護裝置準確率高，靈敏性好，故障發生的位置、故障的類型可直觀、準確的顯示，為及時事故處理提供可靠保障，避免事故的擴大。 　　4.5 微機保護裝置比常規控制保護設備體積小、占地少，節省控制室占地面積，節約了成本，提高了經濟效益。 　　二、 結束語 　　NPS-2000變電站自動化系統在硬件上采用分層分布式結構，在軟件上采用了面向對象的程序設計方法，使整個系統組態靈活、人機界面友好、功能齊全、使用方便以及便于維護。自2000年在3#機組投運以來，系統運行穩定，連續工作時間長，利用率高，為安全生產提供了可靠的保障。后來又在4#、5#（60MW）機組中使用,三臺機組之間通過網絡通訊,為系統調度提供實時信息和決策支持。目前，系統的高可靠性、高穩定性使維護的工作量日趨減少，基本上達到免維護的要求。 作者單位：山東省郯城縣恒通化工熱電廠電儀車間 　 地址：山東省臨沂市郯城縣人民路305號　276100　 Email：dupeihua2003@163.com