NCS在电力系统安全控制中的应用探索

郏雅敏　戚益中

摘 要 NCS（Networked Control System）是一种网络控制系统，利用NCS可以对电力系统中诸如继电保护系统、综合自动化系统等实施有效控制，从而达到提升电力系统稳定性和运行效率的目的。文章简要介绍NCS的特点，并对其功能及发展进行分析，对未来在信息网络背景下如何更好的使用NCS提出具体策略和解决方案。

关键词 NCS；电力系统；信息网络；安全控制

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）14-0089-01

随着计算机技术的发展，电力系统网络化运行已经成为一种主要趋势，电力系统通过整合各种电力数字设备，以提升设备利用效率和系统运行的平稳性。NCS作为一种网络控制系统，是电力系统网络化过程中必然的选择，本文结合目前电力信息系统发展情况，探讨了NCS在电力信息系统应用及未来发展情况。

1 NCS定义

在信息网络时代维护电力系统稳定性十分重要，当前电力系统依靠信息网络建设成为密不可分的整体，即便是电力系统包含了多种控制系统（自动化、继电保护、电压控制）针对每个子系统及子系统之间都需要通过加强网络控制，以便提高电子系统整体的稳定性和安全性。NCS本质上是一种网络控制或者是基于信息网络环境下控制。NCS具有可靠性强，控制灵活，便于维护和方便扩展等优势，NCS应用广泛例如在网络智能制造中应用功能和控制比较突出。

NCS作为一种网络控制系统主要是通过对控制对象的网络信息流、信息传递平稳性及网络结构进行控制，其目的是通过建立一定的架构和采取一定的手段，使网络信息流能够畅通和共享、信息传递能够平稳及结构能够稳定运行。

2 NCS在电力系统网络安全控制的应用

NCS可以在电力系统网络安全控制方面发挥重要作用。具体表现在以下几个方面。

2.1 提高电力系统综合传输稳定性

电力系统是一种快速的分布式实时传输系统，因此对于传输安全性与可靠性具有比较高的要求，在电力系统传输方面，NCS网络控制可以通过对变电站网络结构和站间网络结构控制，通过利用一定的网络技术建立网络应用层协议，以及在NCS的基础上发展针对实时数据流量的分类和均衡方法，为电力系统出现故障提供预警和解决方案。

2.2 优化电力系统信息模型

电力系统运行进入数字化时代，这对电力系统稳定性和安全性提出更好要求。数字化与网络化带来的直接结果是电力系统二次设备工作方式的改变，例如数据采集和控制命令由专线传输向公共网络传输转变，在数字化时代，电力系统设备相互独立，各种类型的标准数据和统一的信息模型成为解决电力系统及子系统互相兼容的解决办法，将NCS应用到电力系统中，一个主要特点是通过优化电力系统信息模型，增强电力系统的稳定性。

2.3 增强电力设备利用效率

基于NCS的网络控制，有助于加快一次设备和二次设备数据交换和信息集成，实现变电站数据可重性。信息网络是一个数据集成和交换的基础平台，众多电力设备在信息网络下运作，通过NCS可以实现电力设备的数字化革命，即通过数字设备无二义定义，提高电力设备物理技能，通过将众多硬件设备联合，组成新的依靠网络信息标准化平台，通过整合设备功能，依靠计算机技术的发展，电力设备数字化的过程，为电力系统故障信息预警，提高电力系统稳定性奠定良好基础。

2.4 引导电力系统控制方法变革

电力系统数字设备信息在运行和进行传输过程中，面临着时间延迟、路径模糊及数据包可能丢失的问题，尤其是数据包丢失很可能对电力系统产生重大负面影响。基于NCS对这些问题分别进行处理，并针对每个具体问题产生了新的网络化控制理论和方法，为进一步优化网络设备信息传输，提高电力系统整体的可控性，实现功能协同提供了高效的处理方法。

3 NCS在电力系统应用发展展望

NCS独特的功能使其未来在电力系统中必然得到广泛的应用，但是建设电网系统需要庞大资金，不太可能为各自独立的电网系统建立单独的配套控制系统，因此将各个系统联合运行在同一系统控制平台比较符合成本效益原则。为了节省网络控制的成本，一些电力系统的网络空间置于公用网络中进行控制。基于成本效益原则和电网系统控制的实际情况，考虑到各种可行性，电力信息专用网络及其平台所用的电力二次设备，产生了PNCS控制系统。

PNCS系统可以讲各种不同控制设备进行连接，有效解决异构设备无法连接和信息网络无法及时共享的问题，PNCS是全局的稳定控制和继电保护成为一种新的控制手段和控制力器，它的进一步发展丰富了电力系统控制界限，优化了控制的手段和形式。

但电力系统各种控制设备的信息差异很大，通过网络传输控制信息将存在时延不确定、路径不确定、数据包丢失、信息因果性丧失等问题，在实际应用PNCS前必须从理论上解决这些问题。目前还没有学者明确提出就该问题进行系统的研究。解决上述共性问题、掌握基于网络的电力系统控制的标准和协议，将是在新一代电力系统控制设备竞争中面临的一大挑战。

未来随着数字化计划时代将会给电力控制系统技术和理念的发展带来一定冲击，信息网络技术如何应用到电子系统控制之中，成为一个崭新的课题。具体设备的数字化以及系统设备产生数字化问题，需要人们需要应用崭新的数字化挂历理念去认识数字化设备的系统控制问题，因此在网络控制技术应用当中，如何针对数字化设备的特点，进行网络控制模式创新是一个重要课题。

PNCS作为NCS网络控制的发展和延伸，在电力系统网络控制中可以针对数字化设备展开更为详尽的控制，但是仍然面临网络信息流不均衡传输、网络结构不稳定的问题。未来在网络控制方面，NCS及PNCS技术还应不断发展和优化，以切实提高实战能力。

4 结论

从系统论角度看电力系统网络化趋势已经成为主流，因此NCS理念和技术在未来有更为广阔的应用空间，电力系统网络化可以在实现信息共享的同时，降低电力系统运行成本，但同时也带来数据容易丢失，网络漏洞导致全局失效等问题。因此未来应在强化NCS对电力信息系统控制的同时，还应结合现实需要，不断改进针对信息流、网络结构及传输性能的控制方法，以从根本上提高电力系统的平稳性和数据传输效率，提升电力系统整体质量。

参考文献

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