技术说明书

目 录

1 系统概述 (1)

2 系统特点 (2)

2.1系统特点 (2)

2.2系统软件平台特点 (2)

3 系统构成 (4)

3.1系统典型结构 (4)

3.2硬件设备 (5)

3.3软件系统 (5)

3.4技术指标 (6)

4 系统功能 (8)

4.1数据采集和处理 (8)

4.2监视和报警 (9)

4.3控制和操作 (9)

4.4统计计算 (11)

4.5同步对时 (11)

4.6操作票专家系统功能 (11)

4.7制表打印 (12)

4.8人机界面 (12)

4.9数据库建立和维护 (13)

4.10保护和故障录波信息管理 (13)

4.11与其它IED的接口 (13)

4.12远动功能 (14)

4.13事故追忆 (14)

4.14在线自诊断与冗余管理 (14)

DSA系列发电厂网络监控系统技术说明书 1 系统概述

自上世纪90年代以来，伴随着半导体芯片技术、计算机技术和通信技术的高速发展，我国电力系统厂站自动化水平得以迅速提高，具体表现在火电机组的热工控制全面采用分散控制系统（DCS），水电机组的全盘自动化技术日趋成熟，变电站自动化发展更快，以分层分布为主要特征的综合自动化系统在各电压等级的变电站均得到广泛应用。

当前，机组监控普遍采用DCS控制系统，且其电气设备的控制通常纳入DCS以实现炉机电协制，因而发电厂网络控制部分可以成为的计算机监控系统。为促进火力发电厂热工系统与电气系统自动化技术的协调发展，提升火力发电厂的整体自动化水平和经济效益，南瑞集团公司研制了DSA系列发电厂电力网络计算机监控系统（简称NCS），该系统通过综合测控装置、通信网络与接口设备、监控系统实现对大中型发电厂220kV、330kV、500kV升压站的监控和远动功能，并实现NCS 与DCS（及SIS）系统的接口；完成保护装置信息的收集与管理；其他智能设备，如电能计量装置、直流系统、无功补偿装置、UPS系统等，通过规约转换接入本系统。

电力网络计算机监控系统（NCS）的主要任务：

1)发电厂网控系统电气设备的实时监控和信息管理。

2)完成升压站的监控和远动功能，满足电网调度自动化的要求。

3)完成升压站保护及其它智能二次设备的实时监控和信息管理。

4)协助电厂DCS/SIS系统实现机组的经济运行和电厂运行管理功能。

DSA系列发电厂网控系统贯彻分层分布的设计原则，采用高可靠性大型实时监控软件平台，利用基于TCP/IP的以太网通信技术实现基于保护测控智能装置的综合自动化功能，强化了间隔层设备功能及配置的合理分布，同时也强化了监控层功能及配置的可组态、移动性，为NCS系统与DCS、SIS等系统的信息无缝连接提供了保障。

DSA系列发电厂网控系统与DSA系列变电站综合自动化系统共享系统框架和设计理念，其间隔层测控设备共享硬件平台。DSA系列厂站自动化系统在国内外成功应用近千套，系统运行稳定、性能优良，得到广大运行单位的好评。

DSA系列发电厂网络监控系统技术说明书

2 系统特点

2.1 系统特点

2.1.1 基于网络的发电厂网控自动化系统整体解决方案

DSA系列发电厂网控系统应用整体设计的原则，从发电厂网络监控的需求出发，将各种保护、自动装置和电气智能设备接入电气综合自动化系统，技术先进、安全可靠、便于联网。

2.1.2 基于国际标准设计的开放式系统

DSA系列发电厂网控系统按照通用的国际标准设计，在网络结构、通信、数据库和软件二次开发等方面具有良好的开放性，具体表现在系统监控层便于网络设备接口和第三方软件嵌入，通信层使用标准的接口和协议，支持第三方电气智能设备的接入。通过组件技术的使用，可实现硬件、软件功能“即插即用”。

2.1.3 分层分布式系统

采用分层分布式结构，设备和信息的组织面向对象，配置灵活，扩展方便。 2.1.4 严格的电磁兼容设计

DSA系列发电厂网控系统从设计到生产均考虑了现场环境的严酷要求，硬件设计采用专用工业级芯片，模块化结构，多项抗干扰及防误措施，确保了设备具有良好的抗干扰性能，保证了设备能在复杂的工业环境下长期稳定运行。

2.1.5 专用网络通信设备

DSA系列发电厂网控系统的网络通信设备采用嵌入式处理器及工业实时多任务操作系统构成专用硬软件平台，与通用计算机方案相比，系统构成简单、配置灵活，而且系统不会受到外界因素的影响，安全可靠，基本免维护。

2.1.6 双以太网通信

DSA系列发电厂网控系统所有设备均可提供两路10/100M以太网，介质为光纤或双绞线，双网热备用，实现无扰切换，采用TCP/IP、UDP等多种网络协议。

2.1.7 高精度同步时钟

满足多种对时方式，如脉冲空接点对时、485差分对时、IRIG-B、RS232等方式。

2.2 系统软件平台特点

支持WINDOWS和UNIX操作系统平台。

采用面向对象技术和组件技术进行系统设计。

商用数据库和实时数据库协调工作，实时数据库采用层次+关系型结构，可以高

效快速得存取数据。UNIX操作系统采用ORACLE商用数据库用以历史数据的存储，WINDOWS操作系统采用SQLSERVER商用数据库用以历史数据的存储。

系统内的各功能任务模块可分布到不同的计算机上完成，系统功能可组态、移动性好。

采用多机双网结构，冗余配置，确保系统可靠稳定运行。

监控系统配备完善的在线自诊断能力，能及时发现各设备、网络或装置的故障，及时给出报警信息。

系统具有自恢复功能，当系统出现程序走死或失控时，能够使系统恢复到正常运行状态。

图、模、库一体化设计。

支持网络拓扑，动态着色，用户可制定配色方案。

人机界面友好，全图形操作，支持无级缩放、漫游、多窗口等功能。

3 系统构成

3.1 系统典型结构

DSA系列发电厂网控系统采用开放性分层分布式网络结构，从整体上分为三层：站控层、网络层和间隔层。

站控层实现了整个系统的监控功能。站控层设备包括主机、操作员工作站、远动通信设备、工程师工作站、值长工作站、公用接口设备等。在实际配置过程中，可以根据电力网络的规模和容量统筹考虑，如主机和操作员工作站可合并为一，使系统结构简化，运行更加可靠。

网络层采用双网配置，支持100M高速工业级以太网。双网采用双发单收并辅以高效算法，有效保证了网络传输的实时生和可靠性。通信协议采用电力行业标准规约，可方便地实现不同厂家的设备互连。可选用光纤组网，增强通信抗电磁干扰能力。

间隔层由计算机网络连接的若干个监控子系统组成，在站控层及网络失效的情况下，仍能完成间隔设备的就地监控功能。

DSA系列发电厂网控系统典型配置如下图所示：

3.2 硬件设备

DSA系列发电厂网控系统硬件设备由以下几部分组成：

1、站控层设备：包括主机、操作员工作站、工程师工作站、远动通信设备、公

用接口设备、值长工作站等；

2、网络设备：包括集线器和接口装置等；

3、间隔层设备：包括各种测控单元。

4、电源设备：包括电源模件等。

系统硬件设备按系统层次配置，最上层为安装在主控制室中的站级控制设备；最下层为间隔层设备，一般安装在与配电装置毗邻的就地二次设备小室内；网络设备是整个监控系统的中枢，它连接系统内所有的结点，实现数据的上传下达。

其中主机采用冗余配置，双机互为热备用。操作员工作站具有相对的性，完成画面监视、操作控制及参数设置等功能，是运行人员监视和控制升压站设备的主要手段。工程师站主要用于程序开发、系统诊断、控制系统组态、数据库和画面的编辑和修改。

值长工作站需要监视全厂的生产的运行情况，无SIS系统时，值长工作站可根据电力系统调度的自动发电控制（AGC）指令及全厂各机组实时信息，实现机组有功功率经济分配及无功功率的调整。远动通信设备双重化配置，满足系统调度对信息采集和传递的要求。远动通信设备从站控层网络采集系统信息，实现信息共享。公共接口设备完成与电力网络直流及UPS系统、电能量采集装置等智能IED设备的通信接口，将这些设备的主要参数、运行状态及故障报警信息传送至站控层工作站，实现运行监视。

3.3 软件系统

DSA系列发电厂网控系统由系统软件、支持软件和应用软件组成，具有可靠、可移植、可扩充等特点。

UNIX版本的DSA系列发电厂网控系统采用Unix/ Solaris操作系统，Unix/Solaris是一个优秀的操作系统，它向用户和程序员提供了一个访问计算机硬件和软件资源的方便方法，能够执行重复操作的任务，这些任务以管理工具、运行程序和从用户接收命令为中心。该操作系统是一个多用户、多任务系统，作为多任务系统，用户可以请求系统同时执行多个任务，也就是说在运行一个作业 的同时运行其他作业；作为多用户系统，多个用户可以同时登录到系统上，每个人都可以通过自己的终端与系统交互。

DSA系列发电厂网控系统具有实时数据库和历史数据库。实时数据库的设计基于分布式的层次关系型数据库管理系统，包含以下主要功能：

建立电网结构和测点模型；

建立各种测点的控制、处理和告警方法；

存放实时更新的电网运行状态（遥测、遥信、电量、拓扑结果等）；

存放实时的异常信息和告警记录。

WINDOWS版本采用SQL Server 商用数据库，UNIX版本采用Oracle8商用数据库管理系统历史报警信息、历史数据及其它数据，商用库具有下列主要特性： 标准化程度高，实现了基于SQL数据库标准的关系型数据库管理系统；

具有强大的网络功能和分布功能，可以组成各种计算模式，如集中式、客户服务器方式和分布式等，提供了不同环境的数据共享方案；

开放性好，支持ODBC开放式数据库互联协议，能方便地与异种数据库互操作和数据转换；

技术先进，采用了一系列先进技术，如支持超大规模数据库技术、优化技术和并行查询、多线程服务器、安全性措施、数据恢复措施、分布式技术等；

可移植性好，不同平台开放成果可重用，升级方便。

DSA系列发电厂网控系统软件系统结构层次：

第一层：操作系统

第二层：数据库平台（实时数据库与关系数据库）

第三层：网络通信管理平台

第四层：SCADA、图形界面、五防系统、报表系统、监视告警、网络拓扑。 3.4 技术指标

平均无故障间隔时间MTBF>=20000小时（外部设备除外）

系统年可用率>=99.9%　

输入及输出信号响应时间<=2秒

事件顺序记录分辨率（SOE）<=2毫秒

模拟量数据更新时间<=2秒

数字量数据更新时间<=1秒

动态画面响应时间<=2秒

系统对时精度<=1毫秒

CPU平均负荷率（正常运行）<30%

CPU平均负荷率（事故瞬时）<50%

系统最大模拟量数量<=32768　

系统最大开关量数量<=32768　系统最大脉冲电度量数量<=4096　

系统最大遥控量数量（无）　

系统最大遥调量数量<=128　

系统最大电气调节量数量（无）

系统最大设备量数量<=8192　

系统最大旁路代出线开关数量<=928 　

系统最大计算模拟量数量<=512　

系统最大计算开关量数量<=2048　

系统最大计算电度（积分电量）数量<=512　4 系统功能

4.1 数据采集和处理

通过间隔层测控单元（DSA-2243FG等）采集有关信息，检测出事件，故障，状态，变位信号及模拟量正常，越限信息等，进行包括对数据合理性校验在内的各种预处理，实时更新数据库，其范围包括模拟量，数字量和脉冲量等。

1）模拟量采集包括电流、电压、有功、无功、频率、功率因数等电量和温度等非电量，采用交流采集方式，对不能实现交流采集的非电量采用直流采集方式，并实现如下功能：

定时采集：按扫描周期定时采集数据并进行相应转换、滤波、精度校验及数据库更新等。

越限报警：按设置的限值对模拟量进行死区判别和越限报警，其报警信息包括报警条文、参数值及报警时间等内容。

2）数字量采集包括断路器，隔离开关以及接地刀闸的位置信号，保护动作信号、运行监视信号及有载调压变压器分接头位置信号等，并实现如下功能： 定时采集：按扫描周期定时采集输入量并进行光电隔离，状态检查及数据库更新等。

设备异常报警：当状态发生变化时，设备将异常报警，报警信息包括报警条文、事件性质及报警时间。

事件顺序记录（SOE）和操作记录：对断路器位置信号、继电保护动作信号等需要快速反应的开关量采用中断方式，并按其变化发生时间的先后顺序进行事件顺序记录。监控系统接收保护动作、设备状态变位，模拟量越限等信息，在CRT上显示动作顺序并在打印机上打印。顺序事件可存档，存档保存时间可以由用户自行确定。

事件顺序记录（SOE）功能的分辨率为2ms。

事故追忆的时间跨度，记录点的时间间隔可设定。

可选择任意画面进行事故回放。

3）脉冲量的采集包括有功电度和无功电度等，并实现如下功能：

能连续采集电度脉冲量，并能根据各回路PT、CT二次变比及脉冲电度表参数计算并转换为实际电度量进行累加，能对采集的电度量进行分时段和方向进行统计，当系统因故中断计量时，能进行人工置数保证其电量累计的正确性，同时有保护措施，不丢失原累积值，具有与相应模拟量平均值进行校核的功能，穿越潮流功率的电度量分别统计。

4.2 监视和报警

1、系统定期对模拟量（包括现场采集数据和计算数据）参数进行检测，发现越限立即报告，对每一测量值（包括计算量值），至少能够设置四种运行限值（低低限、低限、高限、高高限），分别可以定义作为预告报警和事故报警进行不同处理。报警限值可以修改。为避免被测值在限值附近摆动造成多重报警，采用报警死区，报警死区能够根据实际运行情况进行配置。

2、当开关及设备状态发生变化时立即报告。事故变位时自动推出标示有故障设备的画面（主接线图或其它用户指定的画面）并给出有声光告警及文字提示；对于非事故变位，画面上的开关及设备则只闪烁、改变颜色和给出文字提示。

3、定义一些报警（记录）表，报警表记录所有的未确认的报警项目，其内容包括报警事件名、报警事件描述、报警时间和表示此项报警是否被确认的“确认标志”。报警信息可分类在CRT上显示并在打印机上打印，打印可以由人工启动或闭锁。此处，任一CRT画面还设有报警区（或通过窗口）显示最新的未被确认的报警。

4、配有音响报警装置，系统可以根据不同的告警等级设置相应的告警音，直接和快速地通告运行人员。

5、当系统中的数据发生变化时，在画面上该数据会以特殊的颜色显示及闪烁，以提示运行人员注意。运行人员在了解情况后，可以用确认操作数据恢复正常显示。系统提供三种报警确认方法：确认某个数字量或模拟量、确认一个厂站内的全部报警条目、确认报警表中的某个报警条目。

6、系统具有对某个数字量或模拟量告警信息的在线禁止和恢复功能。当数字量或模拟量被抑制告警后，在模拟量越限或开关量变位时，不产生报警信息。

4.3 控制和操作

1、本系统控制操作对象包括：

断路器、隔离开关、接地刀闸的分/合

变压器分接头的调节控制

信号的复归

系统遥控方式分二级控制，即间隔层就地控制、站控层控制。DSA系列发电厂网控系统的控制操作在功能和设计上是安全可靠的，在操作前及操作的整个过程中都保证所有开关位置的精确监测，且所有监测信息是实时的、有效的。如在操作前及操作过程中发生任何干扰，如开关故障、数据传送通道故障等情况下，将对控制调节设备进行闭锁。同一时间只允许一种控制方式有效，对任何操作方式，保证只有在上一次操作步骤完成后才能进行下一步操作。

2、操作闭锁

在进行电气设备遥控操作时具有下列操作闭锁条件：

具有软件防误功能，能防止硬件损坏，软件飞车导致的误出口。

所有控制操作可经防误闭锁逻辑判断，若发现错误，可闭锁该项操作，并报警，输出提示条文。

具有操作权限等级管理，只有输入正常的操作员口令，监护人口令才有权进行操作控制，参数修改。

对任何控制操作方式，每一次操作都会在上一次操作完成后进行。

对每一控制对象都可以经软件设定标签及通过切换开关禁止操作。

为了防止误操作，所有控制方式满足电气联锁条件。

对于手动操作的刀闸，系统通过操作票工作站和配套锁具实现手动操作刀闸的防误操作闭锁。

3、AGC控制

a)AGC控制方式

AGC系统具备下述两种控制方式：

控制方式一（遥调方式）：接收调度下达的单机出力定值，通过测控装置直接传输至机组DCS系统。

控制方式二（当地自动方式）：根据调度下达的电厂发电计划曲线（自动或人工输入），并根据各个机组的实际运行工况进行处理，转换为各发电机组出力设定值后送给各个机组DCS系统，对各个机组出力进行自动控制，使机组出力之和与调度下达曲线相吻合（跟踪发电计划曲线功能）。

b)AGC命令的接收

通过远动装置接收调度下达给各个机组的出力定值，或全厂出力定值。

通过报价系统接收调度下达的全厂发电曲线。

根据调度要求通过人机对话方式人工输入全厂或单机发电曲线。

c)AGC负荷分配功能

根据各机组的运行工况进行机组的发电负荷经济分配。

按照设定比例分配负荷。

d)AGC性能监测

按照电网调度要求在线修改发电计划曲线。

根据机组的实际运行情况，选择确定机组的调节方式（遥调/当地）、调节速率。

计划曲线、实发功率曲线、AGC给定功率曲线的显示以及差值、超欠百分数或合格率统计计算。

AGC控制给定功率与机组实发功率差值（功率差值）数字输出指示。

机组AGC控制调节速率统计计算。

机组增、减负荷提示及异常信息告警。

全厂机组运行上/下限。

全厂机组容量上/下限。

全厂机组经济上/下限。

4、AVC控制功能

接收调度中心下发的AVC控制命令，并将其传送给电厂AVC控制装置，调节发电机励磁系统，改变发电机出口电压。

按照AVC控制的需要，将采集的实时数据按照规定的周期和传输协议传送给AVC 装置。

4.4 统计计算

DSA系列发电厂网控系统能完成各种计算，包括算术运算和逻辑运算。供计算的值可以是采集量、人工输入量或前次计算量，计算结果能够与采集的数据一样进行各种处理和显示。计算项目和计算公式可以增减和修改。

系统包含下述类型计算：

1、逻辑运算：模拟量残差归零、判断断路器跳闸是由于正常操作控制还是由于电网事故；、

2、数学计算：加、减、乘、除、最大/最小/平均值等计算；

3、电度量分时统计计算：能计算峰谷值，时间段可修改；

4、各种统计计算：包括母线电能量平衡、母线电压运行参数不合格时间及合格率统计、厂用电率统计、开关动作次数统计、设备停运时间统计、安全生产运行天数统计等。

4.5 同步对时

DSA系列发电厂网控系统配置卫星时钟设备，以接收GPS的标准对时信号，对站控层各工作站及间隔层各单元等有关设备的时钟进行校正。对时采用软对时和硬对时组合方式。

4.6 操作票专家系统功能

1、从间隔层设备或系统主机获取变电所各设备的位置及状态信息；

2、具有操作票生成、编辑修改、存储、检索、打印；能通过在计算机显示屏上的一次接线图上进行模拟操作后自动生成操作票，也可以交互式编辑生成。操作票的内空包括标题，编号，时间等一般信息和操作执行条文。操作执行条文由命令，设备名，操作信息等构成。它可由运行人员通过键盘输入的交互方式进行编辑，修改，删减、更新。并能存储、检索、显示、打印。

3、进行操作模拟预演；

4、操作提示、操作错误告警；

5、操作票专家系统功能的运行不会对系统的正常运行操作有任何影响。

4.7 制表打印

DSA系列发电厂网控系统的报表具有以下特点：

1、全图形界面，具有所见即所得功能，使用方便，具有强大编辑功能；

2、支持多种运算界面，可以方便得到定义数值、公式、数据库量，以及这些量的多种运算组合；

3、支持数学函数、统计函数，能满足各方面的要求。

4、报表具有定时打印和召唤打印功能，定时打印的时间可由用户根据需要进行修改；

4.8 人机界面

1、画面显示主要种类：

— 主接线图、棒状图、曲线图、各种表格及趋势；

— 动态数据实时显示；

— 全部的事故信号和预告信号，具有分类告警画面；

— 保护设备配置图：表示出各套保护设备的投切情况、整定值、压板位置等；

— 计算机监控系统硬件配置图及运行工况图；

2、画面显示基于MOTIF风格，支持多窗口画面显示、无级缩放、平滑漫游；

3、画面上动态参数按现场状态实时更新；

4、系统支持静态汉字和矢量汉字显示，汉字的字体、颜色和大小由用户定义；

5、运行人员能通过菜单、专用功能键及画面超链接或热键等多种方式调阅画面；

6、趋势曲线的标度、时间和其它参数可定义和修改；

7、系统提供画面元件编辑器和画面编辑器，使用户能够方便地对画面进行编辑和修改；

8、网络动态拓扑着色，系统具有电网拓扑识别功能，能够根据电网设备（包括母线、线路、开关等）自动改变主接线图颜色。

4.9 数据库建立和维护

DSA系列发电厂网控系统建立有实时数据库和历史数据库，数据库维护工具是该系统的一个组成部分，是数据的定义和维护系统。由它生成的数据是界面编辑系统中保护设备、一次设备等动态图元关联数据点的数据来源，是该系统在线运行的基础。数据库维护工具提供了友好的用户界面，方便的列表格式，用于系统数据库的描述。对于系统数据库中某些属性的填充，采用弹出菜单进行选择。

数据库维护工具主要完成以下五个方面的工作：

1、厂站信息的配置

2、装置以及相关的遥信、遥测、遥控、脉冲和档位信息的配置

3、设备组和一次设备信息的配置

4、旁路代换信息的配置

5、系统及节点信息的配置

4.10 保护和故障录波信息管理

系统可收集继电保护装置、故障录波器、安全自动装置以及其它自动装置的相关信息，在本地进行处理、显示和分析，包括：

1、装置描述：显示保护装置的制造厂家、型号、名称等装置信息；

2、装置参数：显示保护装置的设备参数；

3、保护定值：显示、修改保护装置的定值；

4、定值区号：显示、修改保护装置的定值区号；

5、保护模拟量：显示装置采集的模拟量；

6、保护状态：显示装置的当前状态；

7、软压板：显示、修改保护装置的软压板（保护功能的投退）；

8、硬压板：显示保护装置的硬压板状态；

9、信号复归：复归保护装置动作信号；

10、故障报告：以报告的形式提供一次故障的全部信息，包括保护装置的录波信息。

4.11 与其它IED的接口

系统配置规约转换器，作为公用接口装置。通过多种类型标准通信接口与继电保护装置、故障录波装置、电能采集装置，消防系统，直流屏等智能电子设备进行通信，收集各类保护及其他信息，经规约转换后送往监控系统。

4.12 远动功能

本系统通过嵌入式远动工作站实现远动功能。远动工作站的运行于后台监控系统，双方互不影响，远动信息采用“直采直送”方式。远动工作站可以采用单机模式，也可以采用双机模式。

远动工作站支持各种远动通道：模拟通道、数字通道、网络方式。通过以太网与系统间隔层装置通信。

配置了功能强大的使用维护工具，通过网络，可对远动工作站的程序和工程配置进行远程维护，实时监视各个通讯口的原始数据进行搜索标记。

4.13 事故追忆

通过SCADA数据库全部或部分实时信息，对事故前和事故后的一段时间内（时间段可调）的事故全过程进行全面记录保存；可进行全景的事故追忆和全过程的反演描述。各类事故记录可长期保存在磁盘中，随时提供追忆和反演；同时可对事故的任意一断面的数据及画面拷贝打印，供领导及专业人员对事故进行分析与查阅。

4.14 在线自诊断与冗余管理

1、系统具有完善的在线自诊断能力，实时监视各设备、网络或装置的运行状况，一旦发生异常或故障立即向系统告警并供相关信息；

2、当互为冗余热备用的系统主机或远动通信装置出现硬件或软件故障时，主备机可以自动无扰动切换并报警，不会影响其他设备的正常运行；

3、间隔层设备发生一般性软件异常时，可以自动恢复正常运行。设备具有看门狗和电源监测硬件，在软件走死或电源掉电恢复后，设备能够自启动，恢复正常的运行。下载本文