平圩电厂升压站监控系统的设计和实现
一．概述
平圩电厂升压站计算机监控系统（简称NCS系统，Network Control System）是安徽淮南平圩发电有限公司（简称平圩电厂）为不断提高电厂在华东电网中安全、稳定和经济运行的水平，对电厂升压站综合自动化系统进行的改造工程。由新华控制工程有限公司设计制造。
新华公司针对平圩电厂升压站的自身特点，依据电厂对改造工程中综合自动化的具体要求，结合新华公司已研制开发的XDAMS-400系列电气自动化软、硬件的功能特点，采用了分层分布的设计思想，应用最先进的计算机网络通讯和控制技术，集测量、控制、通讯和管理等功能于一体，设计制造了这套NCS系统。这个NCS系统组态灵活、功能齐全、结构简单，有很能强的兼容性和扩展性。为平圩电厂升压站的综合自动化管理，安全运行提供了有力的物质基础和技术支持。
二．平圩电厂500KV、220KV升压站的设备特点及其控制操作
平圩电厂升压站根据其电气等级和设备功能分为两部分。即500KV升压站和220KV升压站。500KV升压站用于两台600MW汽轮发电机组电能的输入和送出。220KV升压站用于输入两路系统电压作为厂内二台启/备变压器的电源。二个升压站的接线、设备特点及控制操作简述如下：
1．500KV升压站
500KV升压站系统接线图如图1所示：
图1：500KV升压站系统接线图
平圩电厂安装有两台国产600MW汽轮发电机组。发电机组出口母线电压为20KV，升压为500KV后接入华东电网。升压站系统接线采用了双母、一倍半断路器接线方式。输出线路有两条，分别为500KV洛平5303线和500KV平肥5302线。
断路器选用了由美国公司生产的单相SF6断路器，三台组合为一组。全站有二串共六组断路器，每个单相SF6又分为两个断口，每个断口有各自的合闸和跳闸线圈，有各自联动的辅助接点。
隔离刀闸也是由美国公司生产，三相联动。隔离刀闸的主刀和地刀都是独立操作，相互之间没有设置机械闭锁。
断路器可就地和远方做合、跳闸操作。合闸操作设置了一组独立的控制回路。可远方和同期合闸，也可在就地合闸。合闸操作设置了保护动作、SF6气压、液压、三相不一致闭锁条件，设置了合、跳闸监视和断路器位置监视，动作次数计数。
断路器的同期合闸由安装在集控室内的同期装置控制。断路器每个断口都拥有两个各自独立的跳闸线圈。每组断路器设置了两组各自独立的跳闸控制回路。可实现远方跳闸、就地手动跳闸、三相不一致跳闸和保护跳闸。
隔离刀闸也可在就地和远方进行合闸和跳闸操作。控制回路做合闸操作时，操作电动机正向旋转，刀闸合闸。分闸时，操作电动机反向旋转，刀闸分闸。合、分操作回路中都设置了相关刀闸和地刀的辅助接点作为闭锁条件。
2．220KV系统
220KV升压线路系统接线图如图2所示：
图2：220KV升压线路系统接线图
220KV系统是一个由系统电网向平圩电厂启/备变压器供电的双路供电系统。作为电厂全厂停电时的应急电源。
220KV系统的接线是一个由双母线电源演变而成的四边形电源接线。每一个启/备变压器通过两个断路器分别从两组母线上取得电源。这两个断路器又同时充当了母联开关的角色。整个接线省去了一组做为母联开关的断路器。同时，这个接线对运行和设备检修来说都非常灵活。任何一台断路器都可以及时停电检修，一个断路器的停运不会造成供电线路和变压器的停运。
12A和12B是两台降压变压器。将220KV输入电压降为10KV和3KV供厂内部分附属机械使用。以保证两台发电机组都停运时可以向厂内供电，使附属机械能正常运行，保证发电机组可从冷态启动。
12A和12B是有载调压变压器，可根据厂内需要设置有载调压分接头的位置。
220KV断路器和隔离刀闸可以在就地和远方操作。其合闸和分闸的操作原理和500KV升压站的断路器和隔离刀闸相似，这里不再重复叙述。
12A和12B有载调压变压器的分接头调节，也可以在就地和远方操作。分接头的位置显示采用了电压降点灯的显示方式。平圩电厂两个升压站与发电机组在1989年建成投运。至今已有11年的运行历史。两个升压站的断路器和隔离刀闸的控制操作在运用中出现过不少的问题。鉴于这种情况平圩电厂着手对其进行改造。
三．平圩电厂对升压站的改造要求：
根据平圩电厂500KV和220KV两个升压的设备状况及其原来的控制特点；针对设备运行11年来出现的各种问题，为提高设备运行的安全性和可靠性，平圩电厂要求对二个升压站控制系统进行改造。改造后的升压站控制系统（简称NCS系统）可对500KV、220KV 、启/备变压器和厂内共用电动机单元等设备进行调节、控制、连锁、监视和报警。
具体实施中要求作到：
1．可在电厂升压站继保室内控制、监视500KV和220KV设备。即：
●通讯正常时，通过继保室内的就地操作员站OPU，可实现对500KV和220KV系统
●全部设备的监视和控制。当通讯故障时，也可通过就地OPU独立地实现对这两个系统断路器和隔离刀闸的监视和操作；
●可实现500KV和220KV系统断路器的同期操作。
●可以完成对电流、电压、频率、双向有功功率、无功功率、温度等运行参数的测量、
●加工和传输。
●可实现对整个NCS系统的自诊断，装置的自诊断应能诊断到卡件级。I/0卡件可诊断到各输入、输出通道。
2．可在电厂集控室，通过操作员站OPU 实现对全厂500KV、220KV系统断路器、隔离开关、启/备变压器有载调压分接头、公用电动机单元设备的监测和控制。即：
●NCS系统和电厂分散控制系统DCS可实现对发电机、断路器运行工况的相互跟踪，当DCS退出运行时，由NCS系统对发电机断路器进行监视和控制；
●NCS系统应通过工程师站ENG，实现对控制系统的软件进行组态和设置；
●NCS系统应能生成各种系统画面，画面采用级联方式。各个系统都应从系统全貌图开始，按需要，再切换到分系统操作画面上。各项操作仅在分系统画面上进行。
●NCS系统应能对运行设备出现的异常和故障即时报警。并应实现对操作顺序和事故进行追忆和打印。追忆记录可自动打印也可手动打印。
四．平圩电厂升压站NCS系统的功能特点和实现
1．NCS系统的设计思想
根据平圩电厂升压站的自身特点和电厂对改造工程的以上具体要求，结合新华公司已研制开发的XDAMS-400系统软、硬件的功能特点。我们对平圩电厂的NCS系统进行了设计。设计的思想是：
●采用分散分布式配置，同时采用系统功能下放的原则；
●实行双总线，实时网冗余配置及双控制卡配置，以提高系统的可靠性；
●实行远方与就地控制操作并存模式，以远方为主，就地为辅，以解决现场维护调试和应急处理的问题：
●硬件接口采用符合国际标准的接口，系统支持软件应符合ISO开放系统的规定，以适应功能可向上扩展的需要，符合电力工业信息化发展的要求；
●推行测量控制一体化的设计；
●NCS系统各部件之间采用局域网及光纤通讯方式，以保证通信速率及资源共享；
●用GPS标准时间对系统校对；
●可向DCS系统发送数据。
2．NCS系统的硬件配置
根据平圩电厂的改造要求和我们的设计思路，平圩电厂NCS系统的硬件配置如图3所示：
图3：平圩电厂NCS系统配置图
整个NCS系统结构分为三个层次。即远方集控室部分、继电保护小室就地监控部分和就地数据采集部分。三层之间和各工程师站、操作员站用以太网联系，通过网关实现和DCS、MIS之间的通讯。
NCS系统配置了三个操作员站和一个工程师站，配置了500KV、220KV和公用电动机单元三个就地数据采集站。每一个数据采集站都配置了不同数量的AI模拟量输入卡、DI开关量输入卡、DO开关量输出卡、PI脉冲量输入卡和BC站控制卡，以完成对电流、电压、电度量的采集、处理和传输，完成开关量的输入和控制量的输出，实现对500KV、220KV和公用电动机单元设备的监视和控制。每个数据采集站都配置了双DPU对数据进行采集、处理和传输。在500KV和220KV两个站还设置了同期装置。
数据采集站的DPU配置为：主板ROCKY 518HV、PENTIUM 233HZ/16M RAM、IS总线；两块网络接口卡（D-LINK）、2块PDE*344 I/O通讯接口板、1块M-SYSTEM、V1.10 24MB电子盘。不同数量的AI、PI、DI、DO和BC、I/O卡。
工程师站ENG配置了HP-L3工作站（PENTIUM III450，128M RAM，9G HD，24X光驱、PCI、VGA卡和跟踪球）；1台1600*1280的21”CRT；3块D-LINK网卡，1台彩色喷墨打印机和1台激光打印机；
操作员站OPU每套配置了HP-L3工作站；（PENTIUM III450，128M RAM，9G HD，24X光驱、PCI、VGA卡和跟踪球）；1台1600*1280的21”CRT；3块D-LINK网卡和1台触模式键盘。
3．场设备控制功能的实现
以往投运的电站或变电站计算机监控系统，普遍存在着监视和管理功能投运得多，而真正的控制和操作功能投运使用得相对就要少些的问题。平圩电厂NCS系统改造中，平圩电厂强调500KV开关站，电压等级高，静电感应电压高，操作人员进入升压站作业所要承担的风险很大，故强调加强计算机监控系统的远方控制功能。必须要实现计算机监控系统对500KV、220KV升压站断路器、隔离刀闸、变压器有载调压的实际控制。作为从事计算机监控工程的厂家，我们也同样希望实现计算机监控系统对现场设备的真正操作控制。以切实体现计算机监控系统强大功能的价值。这样，在应用和制造双方的共同追求下，我们的NCS系统对现场设备的控制功能上重点做了以下几个方面的工作：
3．1断路器合、跳闸远方控制操作功能的实现
能真正实现断路器合、跳闸操作的关键是断路器就地执行机构性能的优良和工作的可靠性。这无论是在传统的远方操作还是计算机监控操作中面对的都是同一个问题。并且，无论是远方还是就地控制操作中就地执行机构都是操作命令的最终执行者，是不可替代的必需部分。在平圩电厂的500KV和220KV断路器控制操作中，我们也保留了断路器的原合闸和跳闸执行回路，保留了断路器辅助触头的引出接线，以反馈断路器的合、分位置。保留了断路器部分的液压、气压、电源的闭锁条件。重点在控制、闭锁、同期、回路监视上做了些工作，设计了如图4所示断路器操作盘，操作盘 汇集了断路器合闸，分闸和同期操作及相应的状态反馈指示。
具体的实现步骤如下：
（1）断路器同期和合闸操作。
点击系统图上要操作的断路器的设备编号，推出操作框，操作员输入密码。确认后，推出断路器操作盘，即可进行实质性的操作。
这里需要强调的是：在开始进入操作时，就先设定了三步防误操作的措施。在选择需要操作的断路器时，是点击断路器的设备编号，而不是点击设备的图示框。这个做法是第一步防止误操作的措施。其目的是：首先在操作员的脑子里，强化一下他要操作哪个设备，要正确对象。其二，是必须输入操作员自己的密码，这个操作密码是事先规定，且只有值长和操作员知道的一个代码，不知道密码的无关人员是不能进入操作界面的。第三步，推出确认操作画面，向操作员提示和确认是否真要进行操作。只有在操作者确认要切实需要操作时，才推出操作盘。
操作盘推出后，盘面上首先显示出断路器当前的状态。要做合闸操作时，操作盘将指示断路器已在分闸位置。这时，“已分”指示灯、“合允许”指示灯应明亮。提示操作者可以进行合闸操作。
在这里，“已分”指示灯、“合允许”指示灯是分别由断路器分闸和合闸回路监视的辅助接点在逻辑组态上扩展后引进的。操作盘组态逻辑中，只需要从现地引入一对接点，即可在组态中扩展做多项用途。
合闸操作的第一步操作是检同期操作。在同期选择框中，按下同期“投入”按钮，同期“投入”灯应亮，此时，如果断路器的合闸是要将某一发电机组或线路并入系统。在断路器图示框两侧将显示系统电压和待并侧电压。同期状态栏中“检同期”指示灯明亮。如果断路器的合闸仅仅是将断路器空投或断路器仅单侧有压或双侧无压，同期状态栏中“检无压”指示灯明亮。
在操作盘上按下同期“投入”按钮的物理含义是把引入断路器两侧的同期电压引入同期装置。当两侧电压都引入后，同期“投入”指示灯和同期状态框中“检同期”指示灯亮。
图4：5011断路器操作盘
平圩电厂的500KV和220KV升压站中断路器在主接线中分别是一倍半接线方式和改进型双母接线的四边形接线方式。同期时，断路器两侧的电压不是始终固定的关系，而是随着运行方式的不同，引入断路器两侧的电压也就不同。这样，就面对着一个同期电压的选择问题。我们在逻辑组态中设置了一组选择逻辑，先根据断路器所处接线位置中，可能进入那些电压量，将其引入逻辑组态。再根据实际运行方式中，断路器两侧刀闸开关量和电压模拟量的存在与否，判别应引入那一组电压。这就解决了同期电压的选择问题。当双侧都有电压时，同期状态提示应“检同期”。而双侧无压或单侧没有电压引入时，同期状态就提示应“检无压”。
在断路器操作盘上同时制作了同期表，以配合同期装置的工作。同期表模拟常规的同期装置的显示，指导操作人员进行断路器的同期操作。同期表按同期的三个要求进行控制。电压幅值差指示表，指示待并电压和系统电压的差值范围应在规程规定或电厂自己控制的电压差范围之内。电压相角差指示，指示系统电压和待并电压的频差变化情况和允许断路器合闸的相角差范围。在同期装置内，当检测到两个电压的相角差在允许合闸的范围内时，同期闭锁继电器动作。其接点为断路器的合闸操作提供了一个允许合闸的条件，如果合闸令在这个期间被执行，断路器即可同期合闸。
如同期状态是“检无压“，同期表即被闭锁，操作员直接执行下一步的合闸操作步骤。
当同期投入后，即可按下“逻辑检查”，检查逻辑是否正常。逻辑检查“正常”才能继续最后一步的合闸操作。
逻辑检查的主要内容有：检查断路器是否处在“检同期”或“检无压”状态；检查断路器是否在分闸位置。当检测条件符合逻辑关系时，逻辑检查“正常”指示灯亮，可进行下一步操作。如果逻辑“正常”指示灯不亮，就闭锁了下一步操作。就要寻找合闸操作回路存在什么问题，问题解决条件满足了才能继续下一步操作。
● 合闸指令的发出
当逻辑检查“正常”，同期状态处于“检同期”状态，电网系统电压和待并电压的辐值差进入允许范围之内，两个电压的频差也进入允许的范围，同期表的待并电压矢量指针缓慢地顺时针（fs>fa ）或逆时针（fs
● 合闸状态的指示
断路器合闸后，“已合”、“分允许”指示灯亮，“开关变位”闪烁，此时按下“确认”按钮“开关变位”停闪。
“已合”指示灯由合位置逻辑输出激发，“分允许”指示出分闸回路正常。“开关变位”闪烁的逻辑是由电气操作器EDEVICE和断路器的位置状态判断产生的。“确认”的过程就是将“开关变位”的输入激发信号切除的过程。
当合闸令发出以后，如果同期和合闸过程在限定的时间内不能完成，“操作失败”显示将不断闪烁。直到操作员按下“确认”按钮后“操作失败”停止闪烁。
“操作失败”闪烁的逻辑是根据跳、合闸命令与设定的“开关变位”超驰时间条件加闪烁功能组态而成的。“确认”的过程就是将“操作失败”的逻辑组态条件复归的过程。操作失败后，寻找原因，，排除失败因素后再继续合闸操作。
合闸过程终止后，点击断路器操作盘右上角X号，断路器操作盘即关闭，退出画面，合闸操作结束。
3.1.2断路器分闸操作
分闸时，进入断路器操作盘的过程和合闸时相同。这里不再重复叙述。进入操作画面后，首先看到的提示信号是：断路器“已合”、“分允许”指示灯亮。指示断路器已处于合闸状态，允许做分闸操作。
“已合”指示由断路器的合闸辅助接点经逻辑组态后引用。
“分允许”是由端路器跳闸回路监视继电器接点经逻辑组态后引用。
在“已合”、“分允许”指示正常的情况下，按下分闸操作框内的“逻辑检查”按钮应显示“正常”。
分闸“逻辑检查”的逻辑组态由“逻辑检查”和合闸位置两个条件组合。当这两个条件都满足时，“正常”指示灯亮，允许进行下一步操作。
按下“分闸”按钮，指令发至断路器分闸线圈回路，线圈带电断路器跳闸。
发出“分闸”命令要满足“分闸”按钮按下，断路器在“合位置”两个条件。两个条件都满足时，命令才能发出。
当断路器分闸过程完成后，操作盘上“已分”和“合允许”指示灯亮，“开关变位”灯闪烁。操作按下“确认”按钮，“开关变位”灯停闪。至此整个分闸操作过程结束。点击操作盘右上方X号，退出操作盘画面。
● 如果“分闸”按钮按下，在限定的时间内“已分”和“合允许”指示不能反馈回来，
操作盘上“操作失败”指示将闪烁。这时需按下“确认”按钮，复归“操作失败”信号。寻找操作失败的原因。再重复分闸过程。
3.2 隔离刀闸合、分闸远方控制操作功能的实现
和断路器合、分闸控制一样，隔离刀闸分、合闸控制的基础同样是就地合、分闸操作的执行元件。计算机监控系统的操作是由这些执行元件最终体现出来的。在平圩电厂，隔离刀闸合、分闸远方控制操作中，我们仍然保留了原有的执行元件。重点在控制闭锁功能上下功夫。对于闭锁功能的开发，这是计算机逻辑组态本身所拥有的优势。
在500KV升压站一倍半断路器接线和改进双母四边形接线中，由于断路器的运行方式比较灵活，相应的隔离刀闸闭锁条件也就要复杂一些。因此，闭锁问题是这里重点要解决的问题。
隔离刀闸闭锁条件设置的依据有两点：其一，是不允许带负荷操作隔离刀闸。其二，是不允许带地线操作隔离刀闸。500KV升压站和22KV升压站所有隔离刀闸的合、分操作的闭锁都是依据这两点进行的。
3.2.1 隔离刀闸的合闸操作
和断路器操作一样，操作员首先要输入密码被允许进入需操作隔离刀闸的操作画面。例如，我们要进行50116隔离刀闸的合闸操作：
图5：50116隔离刀闸操作盘
● 当50116隔离刀闸操作盘推出后，操作盘上应显示出“已分”、“合允许”。
刀闸“已分”的显示是由隔离刀闸分闸辅助接点经逻辑组态后引用触发的。“合允许”是由隔离刀闸合闸回路监视继电器接点经逻辑组态后引用触发的。
● 见到“已分”、“合允许”显示后，可按下合闸操作框中的“逻辑检查”按钮，当逻辑检查所设置的闭锁条件都满足时“正常”灯应亮。
对于50116刀闸来说，闭锁条件设置如下：即在5011、5012断路器和5011617、 501167隔离刀闸都在分闸状态下才能允许50116隔离刀闸做合、分操作。任何一个条件不满足50116隔离刀闸就不能做合或分的操作。
5011和5012断路器都在分闸位置，说明50116刀闸两侧都没有任何负荷。
5011617、5011167分闸，反映出50116两侧都没有接地点。在这种情况下，平肥5302
线即使是由于某种原因已经带电，但由于5011和5012断路器已经跳开，操作50116合闸仍属于空合，是允许操作的。
反之，如果5011617和5011167两个地刀中某一个地刀在合闸位置，即表示50116有一侧存在有接地点。做逻辑检查时反映出逻辑检查不正确，“正常”指示就不能推出。当然，也就不允许进行下一步操作了。同样，如果5011和5012两个断路器中某一个在合闸位置，表示50116刀闸有一侧存在有负荷。做逻辑检查时反映出的逻辑也不正确，“正常”指示也不能推出，也不允许进行下一步操作了。
在这里，隔离刀闸50116的操作要受到来自其他四个设备运行状态的制约。同样，50116的运行状态也要作为闭锁条件去制约其他设备的操作。如5011617和 5011167两个地刀要做合、分闸时，50116的分闸状态是允许操作的条件之一。
从上面的叙述中我们可以明显地看出：断路器、隔离刀闸在运行中由于运行方式的改变，由于每个设备所处的接线位置的不同，在操作中要受到相关设备运行状态的制约。同样，它的运行状态也要作为闭锁条件去制约其它相关设备。这些闭锁制约条件的实现在常规接线中是通过断路器、隔离刀闸的辅助接点去实现的。可想而知，所需要的接点量是相当大的，所要敷设的电缆是可观的，所要进行的接线和校核的工作量也明显增加。相应地也衍生出了更大的维护工作量和更多的故障发生率。
而在计算机监控系统中，在逻辑组态时，我们只需在断路器和隔离刀闸上各自引入一
合一分位置辅助接点，进行逻辑组态后，断路器和隔离刀闸的状态条件就可以随意被引用。
● 当逻辑检查显示“正常”后，按下“合闸”操作按钮。通过中间继电器接点引出
，就地合闸接触器带电动作，触头闭合，合闸电动机启动，刀闸转向合闸位置。
● 刀闸合闸后，刀闸辅助接点也同时闭合。反馈位置经逻辑组态输出激活“已合”和
“分允许”指示灯亮。隔离刀闸就处于合闸待分的状态。
“已合”显示由合闸位置接点经逻辑组态后输出激活。“分允许” 显示由合闸位置接点和分闸回路监视继电器接点经逻辑组态后输出激活。
● 刀闸合闸后，“开关变位”闪烁。按下“确认”按钮即可复归停闪。“开关变位”
闪烁的逻辑是由电气操作器EDEVICE根据隔离刀闸的状态判断产生的。
● 如果合闸令发出后，在限定的时间内，隔离刀闸不能实现合闸，“操作失败”将
闪烁，按“确认”按钮复归闪烁。寻找失败原因，解决后，再进行下一次合闸操作。
“操作失败”闪烁的逻辑是根据跳、合闸命令与设定的“开关变位”超驰时间条件加
闪烁功能组态而成的。“确认”的过程就是将“操作失败”的逻辑组态条件复归的过程。
3.2.2隔离刀闸的分闸操作
隔离刀闸分闸操作和合闸操作进入的是同一个操作画面，进入的方法也相同。
● 当进入操作盘时，隔离刀闸的状态显示应是“已合”、“分允许”。指示隔离刀闸
允许做分闸操作。
● 按下分闸“逻辑检查”逻辑正确时应显示“正常”。
分闸闭锁和合闸闭锁时引用的设备相同，但每个设备的运行状态有所不同。
● 逻辑检查“正常”后既可按下“分闸”按钮，进行隔离刀闸的分闸。
“分闸”按钮按下后，其操作行为的发生是经逻辑组态输出后启动中间继电器，中间继电器接点接闭，直接启动分闸电动机。
● 分闸完成后“已分”和“合允许”指示灯亮，“开关变位”闪烁。按下“确认”按钮，“开关变位”即停闪。
“开关变位”闪烁的逻辑是由电气操作器EDEVICE根据隔离刀闸的状态判断产生的。 按下“确认”按钮后，逻辑输出翻转，闪光即停闪。
● 如果在限定的时间内，隔离刀闸不能分闸，“操作失败”将闪烁。查找不能分闸的原因，解决后再进行下一次分闸操作。
3.3：变压器有载调压分接头操作
3.3.1: 变压器有载调压
在平圩电厂，变压器12A和12B是二台启/备变压器。用来作为全厂二台发电机停运后发电厂附属设备的工作电源和发电机冷态启动时的启动电源。为保证用电设备在同一时间段内启动运行时维持供电电压在额定电压范围之内和大量用电设备停运后变压器二次电压不能升高的超出设备允许的电压范围。变压器12A和12B选用了有载调压变压器。可以在运行中根据负载的变化情况调节变压器高压侧线圈分接头的位置以保证二次电压在允许的电压范围之内。12A和12B启/备变分接头共有19档，每档的调节电压为2.5 % 。因为是在高压侧进行有载调压调节，就要求调压分接头和机构要有良好的绝缘性能，分接头要有很好的灭弧性能。滑动触头接触电阻要小，滑动要平稳流畅。触头平稳流畅的动作是靠升降电动机平稳地旋转运动来保证的。过去，这二台有载调压变的调节可以在就地手动调节，靠看联动机构带动的档位指示来确定调节到哪一档位。也可以在远方手动调节，靠分压电阻上的压降换算的档位指示来判断分接头位置。我们为平圩电厂设计制作NCS监控系统时，平圩电厂要求有载调压进入监控系统，用监控系统对变压器有载调压分接头进行远方操作。
3.3.2：变压器有载调压操作盘的设计和制作
在平圩电厂220KVNCS监控系统的设计中，我们为分接头调节专门设计了一个“启/备变有载调压操作盘”在操作盘上可以控制分接头做电压升降调节 和电动机停止运行操作。
图6：12A启/备变有载调压操作盘
可以用位置和数字同时显示分接头的位置。对一些普遍性常规化的控制操作我们不准备做过多地描述，下面只重点讲一下有载调压分接头调节和位置显示的设计。有载调压分接头调节和位置显示设计在“启/备变有载调压操作盘”上。“启/备变有载调压操作盘”如图6所示。
● 在“启/备变有载调压操作盘”上设计了一个表格框，划分为19格，对应有载调压分接头的19个可移动位置 ；
● 在每一格的上端，做了一个指针，用以指示分接头所在的位置；
● 将有载调压变的每一个分接头 档位接点的DI输入和指针做动态连接，同时将其引用到数字档位指示；
● 将每一个档位指针设置为显示和隐含两个状态。当某一个分接头接通，显示状态被激活指针变为红色，而没接通的接点，指针就被隐含为和底色一样的白色。当被显示的档位指针变为红色时，数码档位也显示出相应的数字档位；
● 当作升降操作时被隐含的19个指针依次被激活变红，形同指针在移动一样。与此同时数码档位显示也依次显示出对应的数字档位；
● 需要停止操作时，只要按下停止按钮，即可停止升降操作。
这个有载调压操作盘的形象设计和功能都得到了用户的好评。
3.4：公用电动机单元设备的远方控制操作
在NCS系统中，电厂公用电动机单元的部分设备也进入了这个系统进行远方控制操作。计有三台空压机，四台服务水泵和四台雨水泵。这些公用设备的进入使得NCS监控系统不仅仅是一个升压站电气设备的控制系统了，而是成为一个综合自动化控制系统。可引伸出的更广泛的意义在于：可以将目前的NCS监控系统扩展为整个电站系统的综合自动化系统。以改善目前火电厂自动控制分散、独立不成体系的状况。下面先重点阐述一下平圩电厂公用电动机单元设备的远方控制功能设计和特点。
3.4.1：公用电动机单元设备远方控制功能的设计要求
公用电动机单元设备的远方控制功能设计要求为：
可在远方进行公用电动机单元中空压机、水泵电动机等的启、停操作，同时保留设备的就地启、停操作；
可根据气压、水压、液位的高低自动启动和停止电动机；
可对电动机的启、停和控制回路故障、水压、液压、水位的高低显示和报警。
图7：公用电动机单元设备操作盘
3.4.2：公用电动机单元设备操作盘的功能
按照对公用电动机单元设备远方控制功能的设计要求，我们设计了如图7所示的公用电动机单元设备操作盘。
公用电动机单元设备操作盘的功能和设计和隔离刀闸操作盘基本相同，在这里就不做过多地叙述了。
4 ：SOE和事故追忆功能
4.1：对SOE和事故追忆功能的要求
在电厂、变电站生产管理中，希望将生产过程中所发生的各种事件过程能详细地记录下来，以便于对过程行为的分析，便于研究操作规律，便于对设备故障和误操作行为的分析。
在NCS监控系统中，要求SOE和事故追忆功能能做到将所有的事件（如控制和报警等事件）过程完整地记录、储存在计算机硬盘中。操作人员可以根据不同的需要在屏幕上查阅或打印事件表。记录应能自动打印，也可人工打印。事故追忆应能手动打印。
4.2：SOE和事故追忆功能的实现
SOE和事故追忆功能是新华公司产品的一个强项。新华公司SOE/DI卡是一种智能型的开关量数据采集板，它适用于各种开关量信号的采集和处理，在分散式控制系统中它是一个前端数据处理器。新华公司的SOE/DI用系统总线隔离驱动，用FIFO双向通讯进行数据交换，用干接点开关量输入，输入信号与CPU完全隔离。隔离耐压达1500V。开关量动作顺序分辨时间小于1ms。程序周期小于1ms。可以在RS232动态调试监控。
在平圩电厂的NCS监控系统中，我们对500KV、220KV和公用电动机单元共设置了580个SOE点。开关量动作顺序分辨时间控制在1ms之内。电厂操作人员可以根据不同的需要在屏幕上随时查阅或打印事件表。SOE的记录可以自动打印，也可以人工打印。事故追忆可随时手动打印。强大的 SOE和事故追忆功能大大地方便了电厂生产管理。深受电厂管理和运行人员的欢迎。
五：NCS监控系统对控制对象及设备工作环境的运行要求
平圩电厂的NCS监控系统到11月10日已相继投入了500KV除5021、5022断路器，洛平5303线的隔离刀闸以外的所有断路器和隔离刀闸的监控功能。220KV系统中12A启/备变压器、12B启/备变压器、2702、2703断路器、洛平2771线的隔离刀闸等29个设备的监控功能也已投入。公用电动机单元 所有设备的监控都已实现。剩余设备的监控功能待调度安排停电后方可全部调试投运。已投运设备的监控系统已有效地发挥了其应有的作用，收到了良好的效果。从NCS系统调试投运的过程，我们进一步地体会到 ：对于发电厂变电站等 工业生产系统的设备监控，设备的监视、数据采集、运行、生产管理等功能的实现，对功能强大，软件丰富的计算机来说，实现起来都是比较容易的。事实上，近十几年来 无论是国外还是国内这些应用都已经发展得很成熟。实现的手段、方式、方法多种多样。应用的范围也拓展得更加广泛。但是，对于控制来说，无论多么先进、多么合理、多么切实的控制手段，最终都要通过设备执行机构去执行。执行机构工作是否可靠？能否准确地完成控制命令所要求达到的结果？能否长久耐用的使用？是摆在每一个用户面前切实而严峻的问题。有两个问题是首先要重点要解决的问题。
5.1：就地设备的维护和改造问题
在平圩电厂，NCS监控系统调试中曾发生10个隔离刀闸合、分不能到位的现象。问题发生的原因是由于隔离刀闸长期在线运行，风吹雨淋，操作机构锈蚀，动作不灵，造成合、分不能到位。平圩电厂500KV、220KV两个升压站共有69个隔离刀闸，调试中有10个隔离刀闸发生故障，故障率约占14.5% 。这个比例是相当高的。并且，隔离刀闸在线运行的时间越长，越是不能得到及时的维护，故障率就越高。相对而言，断路器发生故障的几率就少一些。这是因为断路器操作机构的密封性能比隔离刀闸要好得多。防水、防腐蚀的性能相应地就要好得多。就地设备的执行机构越好，性能越稳定，监控系统的远方控制功能越能充分地发挥作用，监控系统的作用越能得到充分地体现。所以说，如何解决隔离刀闸操作机构的防腐蚀、防卡涩的问题是一个值得重视的问题。作为运行和管理单位需要认真地研究解决这个问题。需要加强维护，防止就地设备操作机构腐蚀和卡涩。对有些裸露在露天的操作机构需要进行改造，才能保证长期无故障的运行。
5.2：设备运行环境条件的创造
第二个需要特别强调指出的问题是设备的运行环境条件。计算机监控系统中很多DI开关量信号是从设备现场采集而来的。因此，这些采集回路的维护就显得很重要。回路断线、短路、绝缘下降都直接影响信号的正确采集。回路断线、短路这些故障的发生往往带有偶然性，发生的几率也不是太高。而回路绝缘下降因受环境、气候条件、温度、湿度和空气质量的影响是一个经常且普遍发生的问题，影响面也比较大。电力系统相关规程要求运行设备二次回路对地绝缘用1000V摇表测试必须大于1兆欧，才是合格的运行条件。但对南方多雨地区回路绝缘往往会低于这个要求值。这就需要加强对设备运行环境的创造和改善，以创造良好的运行条件。实际上，通过认真的努力，加强设备接线端子箱和操作机构箱的防水措施和密封，这个条件还是可以达到的。关键在于认识到了还必须认真切实地去实施和保持。
六：小结
平圩电厂NCS监控系统现已调试完毕投入了运行。这是目前在国内应用于电压等级最高、发电机单机容量最大的一套监控系统。从调试过程和投运结果来看，这套监控系统的设计、制造是成功的。我们相信，随着这套监控系统在现场应用过程中实践经验的不断积累，随着新的NCS系统的开发和研制，新华公司的NCS监控系统将运用得更有成效和富有成果。
平圩电厂升压站计算机监控系统（简称NCS系统，Network Control System）是安徽淮南平圩发电有限公司（简称平圩电厂）为不断提高电厂在华东电网中安全、稳定和经济运行的水平，对电厂升压站综合自动化系统进行的改造工程。由新华控制工程有限公司设计制造。
新华公司针对平圩电厂升压站的自身特点，依据电厂对改造工程中综合自动化的具体要求，结合新华公司已研制开发的XDAMS-400系列电气自动化软、硬件的功能特点，采用了分层分布的设计思想，应用最先进的计算机网络通讯和控制技术，集测量、控制、通讯和管理等功能于一体，设计制造了这套NCS系统。这个NCS系统组态灵活、功能齐全、结构简单，有很能强的兼容性和扩展性。为平圩电厂升压站的综合自动化管理，安全运行提供了有力的物质基础和技术支持。
二．平圩电厂500KV、220KV升压站的设备特点及其控制操作
平圩电厂升压站根据其电气等级和设备功能分为两部分。即500KV升压站和220KV升压站。500KV升压站用于两台600MW汽轮发电机组电能的输入和送出。220KV升压站用于输入两路系统电压作为厂内二台启/备变压器的电源。二个升压站的接线、设备特点及控制操作简述如下：
1．500KV升压站
500KV升压站系统接线图如图1所示：
图1：500KV升压站系统接线图
平圩电厂安装有两台国产600MW汽轮发电机组。发电机组出口母线电压为20KV，升压为500KV后接入华东电网。升压站系统接线采用了双母、一倍半断路器接线方式。输出线路有两条，分别为500KV洛平5303线和500KV平肥5302线。
断路器选用了由美国公司生产的单相SF6断路器，三台组合为一组。全站有二串共六组断路器，每个单相SF6又分为两个断口，每个断口有各自的合闸和跳闸线圈，有各自联动的辅助接点。
隔离刀闸也是由美国公司生产，三相联动。隔离刀闸的主刀和地刀都是独立操作，相互之间没有设置机械闭锁。
断路器可就地和远方做合、跳闸操作。合闸操作设置了一组独立的控制回路。可远方和同期合闸，也可在就地合闸。合闸操作设置了保护动作、SF6气压、液压、三相不一致闭锁条件，设置了合、跳闸监视和断路器位置监视，动作次数计数。
断路器的同期合闸由安装在集控室内的同期装置控制。断路器每个断口都拥有两个各自独立的跳闸线圈。每组断路器设置了两组各自独立的跳闸控制回路。可实现远方跳闸、就地手动跳闸、三相不一致跳闸和保护跳闸。
隔离刀闸也可在就地和远方进行合闸和跳闸操作。控制回路做合闸操作时，操作电动机正向旋转，刀闸合闸。分闸时，操作电动机反向旋转，刀闸分闸。合、分操作回路中都设置了相关刀闸和地刀的辅助接点作为闭锁条件。
2．220KV系统
220KV升压线路系统接线图如图2所示：
图2：220KV升压线路系统接线图
220KV系统是一个由系统电网向平圩电厂启/备变压器供电的双路供电系统。作为电厂全厂停电时的应急电源。
220KV系统的接线是一个由双母线电源演变而成的四边形电源接线。每一个启/备变压器通过两个断路器分别从两组母线上取得电源。这两个断路器又同时充当了母联开关的角色。整个接线省去了一组做为母联开关的断路器。同时，这个接线对运行和设备检修来说都非常灵活。任何一台断路器都可以及时停电检修，一个断路器的停运不会造成供电线路和变压器的停运。
12A和12B是两台降压变压器。将220KV输入电压降为10KV和3KV供厂内部分附属机械使用。以保证两台发电机组都停运时可以向厂内供电，使附属机械能正常运行，保证发电机组可从冷态启动。
12A和12B是有载调压变压器，可根据厂内需要设置有载调压分接头的位置。
220KV断路器和隔离刀闸可以在就地和远方操作。其合闸和分闸的操作原理和500KV升压站的断路器和隔离刀闸相似，这里不再重复叙述。
12A和12B有载调压变压器的分接头调节，也可以在就地和远方操作。分接头的位置显示采用了电压降点灯的显示方式。平圩电厂两个升压站与发电机组在1989年建成投运。至今已有11年的运行历史。两个升压站的断路器和隔离刀闸的控制操作在运用中出现过不少的问题。鉴于这种情况平圩电厂着手对其进行改造。
三．平圩电厂对升压站的改造要求：
根据平圩电厂500KV和220KV两个升压的设备状况及其原来的控制特点；针对设备运行11年来出现的各种问题，为提高设备运行的安全性和可靠性，平圩电厂要求对二个升压站控制系统进行改造。改造后的升压站控制系统（简称NCS系统）可对500KV、220KV 、启/备变压器和厂内共用电动机单元等设备进行调节、控制、连锁、监视和报警。
具体实施中要求作到：
1．可在电厂升压站继保室内控制、监视500KV和220KV设备。即：
●通讯正常时，通过继保室内的就地操作员站OPU，可实现对500KV和220KV系统
●全部设备的监视和控制。当通讯故障时，也可通过就地OPU独立地实现对这两个系统断路器和隔离刀闸的监视和操作；
●可实现500KV和220KV系统断路器的同期操作。
●可以完成对电流、电压、频率、双向有功功率、无功功率、温度等运行参数的测量、
●加工和传输。
●可实现对整个NCS系统的自诊断，装置的自诊断应能诊断到卡件级。I/0卡件可诊断到各输入、输出通道。
2．可在电厂集控室，通过操作员站OPU 实现对全厂500KV、220KV系统断路器、隔离开关、启/备变压器有载调压分接头、公用电动机单元设备的监测和控制。即：
●NCS系统和电厂分散控制系统DCS可实现对发电机、断路器运行工况的相互跟踪，当DCS退出运行时，由NCS系统对发电机断路器进行监视和控制；
●NCS系统应通过工程师站ENG，实现对控制系统的软件进行组态和设置；
●NCS系统应能生成各种系统画面，画面采用级联方式。各个系统都应从系统全貌图开始，按需要，再切换到分系统操作画面上。各项操作仅在分系统画面上进行。
●NCS系统应能对运行设备出现的异常和故障即时报警。并应实现对操作顺序和事故进行追忆和打印。追忆记录可自动打印也可手动打印。
四．平圩电厂升压站NCS系统的功能特点和实现
1．NCS系统的设计思想
根据平圩电厂升压站的自身特点和电厂对改造工程的以上具体要求，结合新华公司已研制开发的XDAMS-400系统软、硬件的功能特点。我们对平圩电厂的NCS系统进行了设计。设计的思想是：
●采用分散分布式配置，同时采用系统功能下放的原则；
●实行双总线，实时网冗余配置及双控制卡配置，以提高系统的可靠性；
●实行远方与就地控制操作并存模式，以远方为主，就地为辅，以解决现场维护调试和应急处理的问题：
●硬件接口采用符合国际标准的接口，系统支持软件应符合ISO开放系统的规定，以适应功能可向上扩展的需要，符合电力工业信息化发展的要求；
●推行测量控制一体化的设计；
●NCS系统各部件之间采用局域网及光纤通讯方式，以保证通信速率及资源共享；
●用GPS标准时间对系统校对；
●可向DCS系统发送数据。
2．NCS系统的硬件配置
根据平圩电厂的改造要求和我们的设计思路，平圩电厂NCS系统的硬件配置如图3所示：
图3：平圩电厂NCS系统配置图
整个NCS系统结构分为三个层次。即远方集控室部分、继电保护小室就地监控部分和就地数据采集部分。三层之间和各工程师站、操作员站用以太网联系，通过网关实现和DCS、MIS之间的通讯。
NCS系统配置了三个操作员站和一个工程师站，配置了500KV、220KV和公用电动机单元三个就地数据采集站。每一个数据采集站都配置了不同数量的AI模拟量输入卡、DI开关量输入卡、DO开关量输出卡、PI脉冲量输入卡和BC站控制卡，以完成对电流、电压、电度量的采集、处理和传输，完成开关量的输入和控制量的输出，实现对500KV、220KV和公用电动机单元设备的监视和控制。每个数据采集站都配置了双DPU对数据进行采集、处理和传输。在500KV和220KV两个站还设置了同期装置。
数据采集站的DPU配置为：主板ROCKY 518HV、PENTIUM 233HZ/16M RAM、IS总线；两块网络接口卡（D-LINK）、2块PDE*344 I/O通讯接口板、1块M-SYSTEM、V1.10 24MB电子盘。不同数量的AI、PI、DI、DO和BC、I/O卡。
工程师站ENG配置了HP-L3工作站（PENTIUM III450，128M RAM，9G HD，24X光驱、PCI、VGA卡和跟踪球）；1台1600*1280的21”CRT；3块D-LINK网卡，1台彩色喷墨打印机和1台激光打印机；
操作员站OPU每套配置了HP-L3工作站；（PENTIUM III450，128M RAM，9G HD，24X光驱、PCI、VGA卡和跟踪球）；1台1600*1280的21”CRT；3块D-LINK网卡和1台触模式键盘。
3．场设备控制功能的实现
以往投运的电站或变电站计算机监控系统，普遍存在着监视和管理功能投运得多，而真正的控制和操作功能投运使用得相对就要少些的问题。平圩电厂NCS系统改造中，平圩电厂强调500KV开关站，电压等级高，静电感应电压高，操作人员进入升压站作业所要承担的风险很大，故强调加强计算机监控系统的远方控制功能。必须要实现计算机监控系统对500KV、220KV升压站断路器、隔离刀闸、变压器有载调压的实际控制。作为从事计算机监控工程的厂家，我们也同样希望实现计算机监控系统对现场设备的真正操作控制。以切实体现计算机监控系统强大功能的价值。这样，在应用和制造双方的共同追求下，我们的NCS系统对现场设备的控制功能上重点做了以下几个方面的工作：
3．1断路器合、跳闸远方控制操作功能的实现
能真正实现断路器合、跳闸操作的关键是断路器就地执行机构性能的优良和工作的可靠性。这无论是在传统的远方操作还是计算机监控操作中面对的都是同一个问题。并且，无论是远方还是就地控制操作中就地执行机构都是操作命令的最终执行者，是不可替代的必需部分。在平圩电厂的500KV和220KV断路器控制操作中，我们也保留了断路器的原合闸和跳闸执行回路，保留了断路器辅助触头的引出接线，以反馈断路器的合、分位置。保留了断路器部分的液压、气压、电源的闭锁条件。重点在控制、闭锁、同期、回路监视上做了些工作，设计了如图4所示断路器操作盘，操作盘 汇集了断路器合闸，分闸和同期操作及相应的状态反馈指示。
具体的实现步骤如下：
（1）断路器同期和合闸操作。
点击系统图上要操作的断路器的设备编号，推出操作框，操作员输入密码。确认后，推出断路器操作盘，即可进行实质性的操作。
这里需要强调的是：在开始进入操作时，就先设定了三步防误操作的措施。在选择需要操作的断路器时，是点击断路器的设备编号，而不是点击设备的图示框。这个做法是第一步防止误操作的措施。其目的是：首先在操作员的脑子里，强化一下他要操作哪个设备，要正确对象。其二，是必须输入操作员自己的密码，这个操作密码是事先规定，且只有值长和操作员知道的一个代码，不知道密码的无关人员是不能进入操作界面的。第三步，推出确认操作画面，向操作员提示和确认是否真要进行操作。只有在操作者确认要切实需要操作时，才推出操作盘。
操作盘推出后，盘面上首先显示出断路器当前的状态。要做合闸操作时，操作盘将指示断路器已在分闸位置。这时，“已分”指示灯、“合允许”指示灯应明亮。提示操作者可以进行合闸操作。
在这里，“已分”指示灯、“合允许”指示灯是分别由断路器分闸和合闸回路监视的辅助接点在逻辑组态上扩展后引进的。操作盘组态逻辑中，只需要从现地引入一对接点，即可在组态中扩展做多项用途。
合闸操作的第一步操作是检同期操作。在同期选择框中，按下同期“投入”按钮，同期“投入”灯应亮，此时，如果断路器的合闸是要将某一发电机组或线路并入系统。在断路器图示框两侧将显示系统电压和待并侧电压。同期状态栏中“检同期”指示灯明亮。如果断路器的合闸仅仅是将断路器空投或断路器仅单侧有压或双侧无压，同期状态栏中“检无压”指示灯明亮。
在操作盘上按下同期“投入”按钮的物理含义是把引入断路器两侧的同期电压引入同期装置。当两侧电压都引入后，同期“投入”指示灯和同期状态框中“检同期”指示灯亮。
图4：5011断路器操作盘
平圩电厂的500KV和220KV升压站中断路器在主接线中分别是一倍半接线方式和改进型双母接线的四边形接线方式。同期时，断路器两侧的电压不是始终固定的关系，而是随着运行方式的不同，引入断路器两侧的电压也就不同。这样，就面对着一个同期电压的选择问题。我们在逻辑组态中设置了一组选择逻辑，先根据断路器所处接线位置中，可能进入那些电压量，将其引入逻辑组态。再根据实际运行方式中，断路器两侧刀闸开关量和电压模拟量的存在与否，判别应引入那一组电压。这就解决了同期电压的选择问题。当双侧都有电压时，同期状态提示应“检同期”。而双侧无压或单侧没有电压引入时，同期状态就提示应“检无压”。
在断路器操作盘上同时制作了同期表，以配合同期装置的工作。同期表模拟常规的同期装置的显示，指导操作人员进行断路器的同期操作。同期表按同期的三个要求进行控制。电压幅值差指示表，指示待并电压和系统电压的差值范围应在规程规定或电厂自己控制的电压差范围之内。电压相角差指示，指示系统电压和待并电压的频差变化情况和允许断路器合闸的相角差范围。在同期装置内，当检测到两个电压的相角差在允许合闸的范围内时，同期闭锁继电器动作。其接点为断路器的合闸操作提供了一个允许合闸的条件，如果合闸令在这个期间被执行，断路器即可同期合闸。
如同期状态是“检无压“，同期表即被闭锁，操作员直接执行下一步的合闸操作步骤。
当同期投入后，即可按下“逻辑检查”，检查逻辑是否正常。逻辑检查“正常”才能继续最后一步的合闸操作。
逻辑检查的主要内容有：检查断路器是否处在“检同期”或“检无压”状态；检查断路器是否在分闸位置。当检测条件符合逻辑关系时，逻辑检查“正常”指示灯亮，可进行下一步操作。如果逻辑“正常”指示灯不亮，就闭锁了下一步操作。就要寻找合闸操作回路存在什么问题，问题解决条件满足了才能继续下一步操作。
● 合闸指令的发出
当逻辑检查“正常”，同期状态处于“检同期”状态，电网系统电压和待并电压的辐值差进入允许范围之内，两个电压的频差也进入允许的范围，同期表的待并电压矢量指针缓慢地顺时针（fs>fa ）或逆时针（fs
● 合闸状态的指示
断路器合闸后，“已合”、“分允许”指示灯亮，“开关变位”闪烁，此时按下“确认”按钮“开关变位”停闪。
“已合”指示灯由合位置逻辑输出激发，“分允许”指示出分闸回路正常。“开关变位”闪烁的逻辑是由电气操作器EDEVICE和断路器的位置状态判断产生的。“确认”的过程就是将“开关变位”的输入激发信号切除的过程。
当合闸令发出以后，如果同期和合闸过程在限定的时间内不能完成，“操作失败”显示将不断闪烁。直到操作员按下“确认”按钮后“操作失败”停止闪烁。
“操作失败”闪烁的逻辑是根据跳、合闸命令与设定的“开关变位”超驰时间条件加闪烁功能组态而成的。“确认”的过程就是将“操作失败”的逻辑组态条件复归的过程。操作失败后，寻找原因，，排除失败因素后再继续合闸操作。
合闸过程终止后，点击断路器操作盘右上角X号，断路器操作盘即关闭，退出画面，合闸操作结束。
3.1.2断路器分闸操作
分闸时，进入断路器操作盘的过程和合闸时相同。这里不再重复叙述。进入操作画面后，首先看到的提示信号是：断路器“已合”、“分允许”指示灯亮。指示断路器已处于合闸状态，允许做分闸操作。
“已合”指示由断路器的合闸辅助接点经逻辑组态后引用。
“分允许”是由端路器跳闸回路监视继电器接点经逻辑组态后引用。
在“已合”、“分允许”指示正常的情况下，按下分闸操作框内的“逻辑检查”按钮应显示“正常”。
分闸“逻辑检查”的逻辑组态由“逻辑检查”和合闸位置两个条件组合。当这两个条件都满足时，“正常”指示灯亮，允许进行下一步操作。
按下“分闸”按钮，指令发至断路器分闸线圈回路，线圈带电断路器跳闸。
发出“分闸”命令要满足“分闸”按钮按下，断路器在“合位置”两个条件。两个条件都满足时，命令才能发出。
当断路器分闸过程完成后，操作盘上“已分”和“合允许”指示灯亮，“开关变位”灯闪烁。操作按下“确认”按钮，“开关变位”灯停闪。至此整个分闸操作过程结束。点击操作盘右上方X号，退出操作盘画面。
● 如果“分闸”按钮按下，在限定的时间内“已分”和“合允许”指示不能反馈回来，
操作盘上“操作失败”指示将闪烁。这时需按下“确认”按钮，复归“操作失败”信号。寻找操作失败的原因。再重复分闸过程。
3.2 隔离刀闸合、分闸远方控制操作功能的实现
和断路器合、分闸控制一样，隔离刀闸分、合闸控制的基础同样是就地合、分闸操作的执行元件。计算机监控系统的操作是由这些执行元件最终体现出来的。在平圩电厂，隔离刀闸合、分闸远方控制操作中，我们仍然保留了原有的执行元件。重点在控制闭锁功能上下功夫。对于闭锁功能的开发，这是计算机逻辑组态本身所拥有的优势。
在500KV升压站一倍半断路器接线和改进双母四边形接线中，由于断路器的运行方式比较灵活，相应的隔离刀闸闭锁条件也就要复杂一些。因此，闭锁问题是这里重点要解决的问题。
隔离刀闸闭锁条件设置的依据有两点：其一，是不允许带负荷操作隔离刀闸。其二，是不允许带地线操作隔离刀闸。500KV升压站和22KV升压站所有隔离刀闸的合、分操作的闭锁都是依据这两点进行的。
3.2.1 隔离刀闸的合闸操作
和断路器操作一样，操作员首先要输入密码被允许进入需操作隔离刀闸的操作画面。例如，我们要进行50116隔离刀闸的合闸操作：
图5：50116隔离刀闸操作盘
● 当50116隔离刀闸操作盘推出后，操作盘上应显示出“已分”、“合允许”。
刀闸“已分”的显示是由隔离刀闸分闸辅助接点经逻辑组态后引用触发的。“合允许”是由隔离刀闸合闸回路监视继电器接点经逻辑组态后引用触发的。
● 见到“已分”、“合允许”显示后，可按下合闸操作框中的“逻辑检查”按钮，当逻辑检查所设置的闭锁条件都满足时“正常”灯应亮。
对于50116刀闸来说，闭锁条件设置如下：即在5011、5012断路器和5011617、 501167隔离刀闸都在分闸状态下才能允许50116隔离刀闸做合、分操作。任何一个条件不满足50116隔离刀闸就不能做合或分的操作。
5011和5012断路器都在分闸位置，说明50116刀闸两侧都没有任何负荷。
5011617、5011167分闸，反映出50116两侧都没有接地点。在这种情况下，平肥5302
线即使是由于某种原因已经带电，但由于5011和5012断路器已经跳开，操作50116合闸仍属于空合，是允许操作的。
反之，如果5011617和5011167两个地刀中某一个地刀在合闸位置，即表示50116有一侧存在有接地点。做逻辑检查时反映出逻辑检查不正确，“正常”指示就不能推出。当然，也就不允许进行下一步操作了。同样，如果5011和5012两个断路器中某一个在合闸位置，表示50116刀闸有一侧存在有负荷。做逻辑检查时反映出的逻辑也不正确，“正常”指示也不能推出，也不允许进行下一步操作了。
在这里，隔离刀闸50116的操作要受到来自其他四个设备运行状态的制约。同样，50116的运行状态也要作为闭锁条件去制约其他设备的操作。如5011617和 5011167两个地刀要做合、分闸时，50116的分闸状态是允许操作的条件之一。
从上面的叙述中我们可以明显地看出：断路器、隔离刀闸在运行中由于运行方式的改变，由于每个设备所处的接线位置的不同，在操作中要受到相关设备运行状态的制约。同样，它的运行状态也要作为闭锁条件去制约其它相关设备。这些闭锁制约条件的实现在常规接线中是通过断路器、隔离刀闸的辅助接点去实现的。可想而知，所需要的接点量是相当大的，所要敷设的电缆是可观的，所要进行的接线和校核的工作量也明显增加。相应地也衍生出了更大的维护工作量和更多的故障发生率。
而在计算机监控系统中，在逻辑组态时，我们只需在断路器和隔离刀闸上各自引入一
合一分位置辅助接点，进行逻辑组态后，断路器和隔离刀闸的状态条件就可以随意被引用。
● 当逻辑检查显示“正常”后，按下“合闸”操作按钮。通过中间继电器接点引出
，就地合闸接触器带电动作，触头闭合，合闸电动机启动，刀闸转向合闸位置。
● 刀闸合闸后，刀闸辅助接点也同时闭合。反馈位置经逻辑组态输出激活“已合”和
“分允许”指示灯亮。隔离刀闸就处于合闸待分的状态。
“已合”显示由合闸位置接点经逻辑组态后输出激活。“分允许” 显示由合闸位置接点和分闸回路监视继电器接点经逻辑组态后输出激活。
● 刀闸合闸后，“开关变位”闪烁。按下“确认”按钮即可复归停闪。“开关变位”
闪烁的逻辑是由电气操作器EDEVICE根据隔离刀闸的状态判断产生的。
● 如果合闸令发出后，在限定的时间内，隔离刀闸不能实现合闸，“操作失败”将
闪烁，按“确认”按钮复归闪烁。寻找失败原因，解决后，再进行下一次合闸操作。
“操作失败”闪烁的逻辑是根据跳、合闸命令与设定的“开关变位”超驰时间条件加
闪烁功能组态而成的。“确认”的过程就是将“操作失败”的逻辑组态条件复归的过程。
3.2.2隔离刀闸的分闸操作
隔离刀闸分闸操作和合闸操作进入的是同一个操作画面，进入的方法也相同。
● 当进入操作盘时，隔离刀闸的状态显示应是“已合”、“分允许”。指示隔离刀闸
允许做分闸操作。
● 按下分闸“逻辑检查”逻辑正确时应显示“正常”。
分闸闭锁和合闸闭锁时引用的设备相同，但每个设备的运行状态有所不同。
● 逻辑检查“正常”后既可按下“分闸”按钮，进行隔离刀闸的分闸。
“分闸”按钮按下后，其操作行为的发生是经逻辑组态输出后启动中间继电器，中间继电器接点接闭，直接启动分闸电动机。
● 分闸完成后“已分”和“合允许”指示灯亮，“开关变位”闪烁。按下“确认”按钮，“开关变位”即停闪。
“开关变位”闪烁的逻辑是由电气操作器EDEVICE根据隔离刀闸的状态判断产生的。 按下“确认”按钮后，逻辑输出翻转，闪光即停闪。
● 如果在限定的时间内，隔离刀闸不能分闸，“操作失败”将闪烁。查找不能分闸的原因，解决后再进行下一次分闸操作。
3.3：变压器有载调压分接头操作
3.3.1: 变压器有载调压
在平圩电厂，变压器12A和12B是二台启/备变压器。用来作为全厂二台发电机停运后发电厂附属设备的工作电源和发电机冷态启动时的启动电源。为保证用电设备在同一时间段内启动运行时维持供电电压在额定电压范围之内和大量用电设备停运后变压器二次电压不能升高的超出设备允许的电压范围。变压器12A和12B选用了有载调压变压器。可以在运行中根据负载的变化情况调节变压器高压侧线圈分接头的位置以保证二次电压在允许的电压范围之内。12A和12B启/备变分接头共有19档，每档的调节电压为2.5 % 。因为是在高压侧进行有载调压调节，就要求调压分接头和机构要有良好的绝缘性能，分接头要有很好的灭弧性能。滑动触头接触电阻要小，滑动要平稳流畅。触头平稳流畅的动作是靠升降电动机平稳地旋转运动来保证的。过去，这二台有载调压变的调节可以在就地手动调节，靠看联动机构带动的档位指示来确定调节到哪一档位。也可以在远方手动调节，靠分压电阻上的压降换算的档位指示来判断分接头位置。我们为平圩电厂设计制作NCS监控系统时，平圩电厂要求有载调压进入监控系统，用监控系统对变压器有载调压分接头进行远方操作。
3.3.2：变压器有载调压操作盘的设计和制作
在平圩电厂220KVNCS监控系统的设计中，我们为分接头调节专门设计了一个“启/备变有载调压操作盘”在操作盘上可以控制分接头做电压升降调节 和电动机停止运行操作。
图6：12A启/备变有载调压操作盘
可以用位置和数字同时显示分接头的位置。对一些普遍性常规化的控制操作我们不准备做过多地描述，下面只重点讲一下有载调压分接头调节和位置显示的设计。有载调压分接头调节和位置显示设计在“启/备变有载调压操作盘”上。“启/备变有载调压操作盘”如图6所示。
● 在“启/备变有载调压操作盘”上设计了一个表格框，划分为19格，对应有载调压分接头的19个可移动位置 ；
● 在每一格的上端，做了一个指针，用以指示分接头所在的位置；
● 将有载调压变的每一个分接头 档位接点的DI输入和指针做动态连接，同时将其引用到数字档位指示；
● 将每一个档位指针设置为显示和隐含两个状态。当某一个分接头接通，显示状态被激活指针变为红色，而没接通的接点，指针就被隐含为和底色一样的白色。当被显示的档位指针变为红色时，数码档位也显示出相应的数字档位；
● 当作升降操作时被隐含的19个指针依次被激活变红，形同指针在移动一样。与此同时数码档位显示也依次显示出对应的数字档位；
● 需要停止操作时，只要按下停止按钮，即可停止升降操作。
这个有载调压操作盘的形象设计和功能都得到了用户的好评。
3.4：公用电动机单元设备的远方控制操作
在NCS系统中，电厂公用电动机单元的部分设备也进入了这个系统进行远方控制操作。计有三台空压机，四台服务水泵和四台雨水泵。这些公用设备的进入使得NCS监控系统不仅仅是一个升压站电气设备的控制系统了，而是成为一个综合自动化控制系统。可引伸出的更广泛的意义在于：可以将目前的NCS监控系统扩展为整个电站系统的综合自动化系统。以改善目前火电厂自动控制分散、独立不成体系的状况。下面先重点阐述一下平圩电厂公用电动机单元设备的远方控制功能设计和特点。
3.4.1：公用电动机单元设备远方控制功能的设计要求
公用电动机单元设备的远方控制功能设计要求为：
可在远方进行公用电动机单元中空压机、水泵电动机等的启、停操作，同时保留设备的就地启、停操作；
可根据气压、水压、液位的高低自动启动和停止电动机；
可对电动机的启、停和控制回路故障、水压、液压、水位的高低显示和报警。
图7：公用电动机单元设备操作盘
3.4.2：公用电动机单元设备操作盘的功能
按照对公用电动机单元设备远方控制功能的设计要求，我们设计了如图7所示的公用电动机单元设备操作盘。
公用电动机单元设备操作盘的功能和设计和隔离刀闸操作盘基本相同，在这里就不做过多地叙述了。
4 ：SOE和事故追忆功能
4.1：对SOE和事故追忆功能的要求
在电厂、变电站生产管理中，希望将生产过程中所发生的各种事件过程能详细地记录下来，以便于对过程行为的分析，便于研究操作规律，便于对设备故障和误操作行为的分析。
在NCS监控系统中，要求SOE和事故追忆功能能做到将所有的事件（如控制和报警等事件）过程完整地记录、储存在计算机硬盘中。操作人员可以根据不同的需要在屏幕上查阅或打印事件表。记录应能自动打印，也可人工打印。事故追忆应能手动打印。
4.2：SOE和事故追忆功能的实现
SOE和事故追忆功能是新华公司产品的一个强项。新华公司SOE/DI卡是一种智能型的开关量数据采集板，它适用于各种开关量信号的采集和处理，在分散式控制系统中它是一个前端数据处理器。新华公司的SOE/DI用系统总线隔离驱动，用FIFO双向通讯进行数据交换，用干接点开关量输入，输入信号与CPU完全隔离。隔离耐压达1500V。开关量动作顺序分辨时间小于1ms。程序周期小于1ms。可以在RS232动态调试监控。
在平圩电厂的NCS监控系统中，我们对500KV、220KV和公用电动机单元共设置了580个SOE点。开关量动作顺序分辨时间控制在1ms之内。电厂操作人员可以根据不同的需要在屏幕上随时查阅或打印事件表。SOE的记录可以自动打印，也可以人工打印。事故追忆可随时手动打印。强大的 SOE和事故追忆功能大大地方便了电厂生产管理。深受电厂管理和运行人员的欢迎。
五：NCS监控系统对控制对象及设备工作环境的运行要求
平圩电厂的NCS监控系统到11月10日已相继投入了500KV除5021、5022断路器，洛平5303线的隔离刀闸以外的所有断路器和隔离刀闸的监控功能。220KV系统中12A启/备变压器、12B启/备变压器、2702、2703断路器、洛平2771线的隔离刀闸等29个设备的监控功能也已投入。公用电动机单元 所有设备的监控都已实现。剩余设备的监控功能待调度安排停电后方可全部调试投运。已投运设备的监控系统已有效地发挥了其应有的作用，收到了良好的效果。从NCS系统调试投运的过程，我们进一步地体会到 ：对于发电厂变电站等 工业生产系统的设备监控，设备的监视、数据采集、运行、生产管理等功能的实现，对功能强大，软件丰富的计算机来说，实现起来都是比较容易的。事实上，近十几年来 无论是国外还是国内这些应用都已经发展得很成熟。实现的手段、方式、方法多种多样。应用的范围也拓展得更加广泛。但是，对于控制来说，无论多么先进、多么合理、多么切实的控制手段，最终都要通过设备执行机构去执行。执行机构工作是否可靠？能否准确地完成控制命令所要求达到的结果？能否长久耐用的使用？是摆在每一个用户面前切实而严峻的问题。有两个问题是首先要重点要解决的问题。
5.1：就地设备的维护和改造问题
在平圩电厂，NCS监控系统调试中曾发生10个隔离刀闸合、分不能到位的现象。问题发生的原因是由于隔离刀闸长期在线运行，风吹雨淋，操作机构锈蚀，动作不灵，造成合、分不能到位。平圩电厂500KV、220KV两个升压站共有69个隔离刀闸，调试中有10个隔离刀闸发生故障，故障率约占14.5% 。这个比例是相当高的。并且，隔离刀闸在线运行的时间越长，越是不能得到及时的维护，故障率就越高。相对而言，断路器发生故障的几率就少一些。这是因为断路器操作机构的密封性能比隔离刀闸要好得多。防水、防腐蚀的性能相应地就要好得多。就地设备的执行机构越好，性能越稳定，监控系统的远方控制功能越能充分地发挥作用，监控系统的作用越能得到充分地体现。所以说，如何解决隔离刀闸操作机构的防腐蚀、防卡涩的问题是一个值得重视的问题。作为运行和管理单位需要认真地研究解决这个问题。需要加强维护，防止就地设备操作机构腐蚀和卡涩。对有些裸露在露天的操作机构需要进行改造，才能保证长期无故障的运行。
5.2：设备运行环境条件的创造
第二个需要特别强调指出的问题是设备的运行环境条件。计算机监控系统中很多DI开关量信号是从设备现场采集而来的。因此，这些采集回路的维护就显得很重要。回路断线、短路、绝缘下降都直接影响信号的正确采集。回路断线、短路这些故障的发生往往带有偶然性，发生的几率也不是太高。而回路绝缘下降因受环境、气候条件、温度、湿度和空气质量的影响是一个经常且普遍发生的问题，影响面也比较大。电力系统相关规程要求运行设备二次回路对地绝缘用1000V摇表测试必须大于1兆欧，才是合格的运行条件。但对南方多雨地区回路绝缘往往会低于这个要求值。这就需要加强对设备运行环境的创造和改善，以创造良好的运行条件。实际上，通过认真的努力，加强设备接线端子箱和操作机构箱的防水措施和密封，这个条件还是可以达到的。关键在于认识到了还必须认真切实地去实施和保持。
六：小结
平圩电厂NCS监控系统现已调试完毕投入了运行。这是目前在国内应用于电压等级最高、发电机单机容量最大的一套监控系统。从调试过程和投运结果来看，这套监控系统的设计、制造是成功的。我们相信，随着这套监控系统在现场应用过程中实践经验的不断积累，随着新的NCS系统的开发和研制，新华公司的NCS监控系统将运用得更有成效和富有成果。
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