石化企业中NS2000自动化系统的应用

洪 丹

（广西石化公司，广西 钦州 535008）

石化企业中NS2000自动化系统的应用

洪 丹

（广西石化公司，广西 钦州 535008）

介绍了NS 2000变电站综合自动系统的构成及其在大型石化企业中的应用。

变电站综合自动化系统；变电站监控系统；应用

在大多数石化企业中，变电站自动化系统是基于继电器和表盘的集中控制，并且按保护、监控、故障记录和其他控制等功能分成若干个相对独立的子系统，这类系统必须用大量的控制电缆引到主控室，系统庞大，维护很不方便，数据统计不直观。当今变电站综合自动化系统已将保护、控制和测量等功能集成在一起，通过网络连接，大大节省了投资。

以SCADA为基础的NS2000变电站综合自动系统，主要由站控层、间隔层等设备组成，通信网络发达，响应速度快，历史数据可追忆，人机界面友好，并且通过综合设计，优化了二次回路设计，在保证可靠性的同时尽可能做到了软、硬资源的共享，实现变电站远方监视和控制，达到提高安全运行水平的目的。

1 NS2000系统结构

NS2000变电站综合自动化系统采用多主机分布式结构，遵循开放系统的原则，采用分层分布结构，良好的人机界面和开放性，具有多种通信接口能够实现资源的最大化共享，为供电系统的安全、运行提供了可靠保证。

NS2000系统结构从纵向分为3部分：站控层、通讯单元和间隔层。

（1）站控层为电气设备监视、测量、控制和管理的中心，采用双以太网构建，网络传输协议采用TCP/IP，设备相对集中设置，支持分层分布式结构，由若干具有特定功能角色的服务器或工作站组成，是系统的监视控制中心。该35kV站由2台冗余的SCADA服务器作为主机完成对整个综合自动化系统8个高压变电站的数据采集、处理、显示和监视功能，并将各种信息进行分类储存管理且在满足权限和逻辑时，对相应得设备进行控制。当某一SCADA服务器故障时，系统将自动进行切换，切换时间小于30s。任何单一硬件设备故障和切换都不会造成实时数据和SCADA功能的丢失，主备机也可通过人工进行切换。

（2）通信单元完成站控层和间隔层之间的信息交互及用户现有各种自动化装装置的接入，实现通信规约的转换接入。通信单元通过采用基于CAN网络或RS485的现场总线型技术和分散在各个开关柜的保护测控装置通信，由2台南瑞NSC301通信管理机和4台BX5024S网络交换机等通信网络组成，实现模拟信息、数字信息和电能量信息的采集，并将数据转发给后台的功能。

（3）间隔层按电气间隔配置，主要由各种保护装置、测控装置和保护监测一体化装置组成。网络上各节点设备相互独立，进线主保护为35kV南瑞RCS-9613CS微机综保，35kV主变压器测控装置为南瑞NSD500系列测控装置，6kV等级测控装置为南瑞NSR600RF系列测控装置，各种保护测控装置分散安装在开关柜。间隔层经RS485或CAN总线与通信管理机通信。站控层通过通信管理层对间隔层的设备进行管理和通信，接收并下发各种控制指令通过高速以太网与通信单元的信管理机相连，具有较强的抗干扰能力，完全满足监控系统的功能要求。

2 NS2000系统功能

2.1 数据采集及处理

NS2000变电站综合自功化监控系统站控层将变电站监控运行所需的各种实时数据按类型分成4种：（1）遥测量：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和主变温度等；（2）遥信量：断路器、刀开关位置和事故总信号等各种一次设备状态；（3）电能量：脉冲电能量和数字电能量；（4）保护数据：保护定值、保护测量值、保护事件和保护自诊断信息。

站控层的监控装置接收各现场监控单元采集的设备运行状态、运行参数及测量值，存入实时数据库，作为控制、制表和报警的依据。

（1）模拟量采集以交流采样的方式测量三相电压和三相电流，计算出有功功率、无功功率和功率因数等。

（2）开关量测量主要包括事件顺序记录(SOE)和普通开关量（DI）。监控系统采用中断方式响应的信号，按其发生变位的时间先后顺序以ms级的时间分辨率进行顺序记录的遥信量(如事故信号、断路器分合闸)，系统一旦接收到这些量，则会立即中断当前的程序执行，快速转到事件处理流程并记录事件SOE。普通开关量采用定时扫查方式记录的遥信量(如设备状态、故障信号和隔离开关位等)，当发生变位后，立即送到上位机，由系统加上时间戳。

（3）电能量采集采用通信方式，实现对电能(包括有功和无功电能)的采集，并能实现分时累加、电能平衡等功能。

2.2 数据库管理

NS2000系统运行Microsoft SQL Serve数据库，并提供了SCADA系统规范的基本数据表。在正常情况下，用户只跟实时数据库进行数据交换，实时数据库在必要时可对内存数据进行存储，即存储到SQL数据库。监控子系统建立实时数据库，存储并不断更新来自I/O单元及通信接口的全部实时数据，对变电站所有的状态信息以各种图表、报表和趋势曲线等形式记录建立历史数据库，存储并定期更新需要保存的历史数据和运行报表数据。

2.3 显示

主要显示变电站电气主接线，包括各断路器状态、刀开关状态、母线及线路带电情况，不同电压等级的符号以不同的颜色显示，实际测量值显示在对应位置。当变电站发生事故或故障时，实时事件窗口自动打开，列表显示信号名称、发生故障时间、变量名和报警值等。可显示浏览变电站的各类历史数据及报表。

2.4 事故追忆

事故追忆通过预定事件启动，触发事件可以是设备状态改变等，此触发事件以及触发条件可定义，触发事件连同相关数可存入历史库。记录事件发生前、后一定时间段的数据。追忆内容可自定义，事故前后追忆时间段可以调整，根据系统内事故总信号的产生，记录该点前后时刻所采集的模拟量和遥信量值，以及追忆时间间隔内所产生的越限告警、保护事件、装置自检、命令操作记录和SOE信息等运行事件。

3 NS2000系统的运行情况

中国石油广西石化公司的所有35kV区域变电所的自动化监控系统搭建成一个集控站典型结构网络。厂内有1个220kV等级变电站和8个35kV等级区域变电所，每个区域变电站采用南瑞NSC300系列的远动总控装置，区域变电所内的各类遥信、遥测量均通过光缆将数据上传至220kV总变电站，总站内的光电转换器又将光信号转换为电信号，变电所内的各类遥信、遥测量通过网络交换机传至220kV站主控室的OPEN3000调度自动系统的SCADA服务器。

220kV站内的遥信、遥测量通过CAN网和RS485网络通信、光纤和以太网传至本站的南瑞NSC301通信管理机，再通过网络交换机传至220kV站的OPEN3000调度自动系统的SCADA服务器和本站的后台机。当运行人员需要查看系统内各类遥信、遥测数据时，通过后台机访问SCADA服务器，服务器根据客户端的请求将请求信息分发到相应类型的服务器，服务器完成服务后将结果返回给客户端。

就目前的技术发展来说，无人值守站是变电站的一个必然趋势，这就要求自动化监控系统的快速性、准确性和灵活性。对NS2000变电站监控系统的软件程序进行改进后，增加了SCADA事件的筛选功能，将信号变位和SOE变位做成独立的对话框，当变电站发生事故或故障时，所有事件全部在实时事件窗口出现，运行人员可以根据需要选看相应的信息，大大缩短了事故处理时间。

4 结语

NS2000变电站综合自动化系统利用目前先进的计算机控制和网络通信技术，采用嵌入式微机系统作为变电站的保护、监测和控制模块，通过现场总线技术，将数据采集到变电站自动化主站，处理打包后通过现有的通信通道上发至后台机。反之，将后台指令通过变电站端监控系统下发至每一间隔执行，从而实现整个变电站的遥测、遥信、遥控和遥调功能，对提高变电站安全、稳定、可靠运行以及降低运行维护成本等都具有十分重要的意义。

Application of NS2000 Automation System in Petrochemical Company

HONG Dan
（PetroChina Guangxi Petrochemical Company，Qinzhou 535000，China）

TE 9

B

1671-9905(2012)07-0067-02

2012-04-27