現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用

1、    現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用    劉義剛摘 要：本文結(jié)合筆者的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，闡述了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的構(gòu)成，從而針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力自動(dòng)化中應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)與分析，并結(jié)合工程實(shí)例加以論述，最后提出了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；電力自動(dòng)化；應(yīng)用電力自動(dòng)化的控制技術(shù)作為一種新興的控制技術(shù)，近年來正在逐漸的發(fā)展起來，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)作為電力自動(dòng)化控制技術(shù)的組成部分，簡(jiǎn)稱為fcs。它是一種數(shù)字化的多點(diǎn)底層的控制網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也是目前較為新式的一種點(diǎn)五代控制系統(tǒng)，它對(duì)傳統(tǒng)的dcs控制系統(tǒng)而言有了新的技術(shù)突破，能夠?qū)鹘y(tǒng)的封閉式系統(tǒng)的缺陷進(jìn)行克服，其在

2、電力自動(dòng)化的應(yīng)用方面有很多的優(yōu)勢(shì)。本文結(jié)合筆者的工作實(shí)踐，主要就現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了論述。1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以傳遞信息為主要任務(wù)。其技術(shù)連接主要?jiǎng)澐譃槿?jí)網(wǎng)絡(luò)。一級(jí)網(wǎng)絡(luò)主要是將電機(jī)啟動(dòng)器、變頻器、紅外水分儀等設(shè)備直接接入profibus-dp網(wǎng)；二級(jí)網(wǎng)絡(luò)主要是靠光電開關(guān)、接近開關(guān)、行程開關(guān)、電磁閥等設(shè)備來進(jìn)行數(shù)字量傳感工作，并通過現(xiàn)場(chǎng)i/o 接入profibus-dp網(wǎng)。三級(jí)網(wǎng)絡(luò)主要是將監(jiān)控服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控機(jī)、plc、獨(dú)立主機(jī)控制段的plc 接入工業(yè)以太網(wǎng)，用來鏈接客戶端和監(jiān)控信息的傳遞。2 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力自動(dòng)化中應(yīng)用2.1 火力發(fā)電設(shè)備中的應(yīng)用總線技術(shù)主

3、要在火力發(fā)電機(jī)的熱工自動(dòng)化設(shè)備上使用，主要用于控制發(fā)電機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)作，減少人工操作和提升工作效率。總線系統(tǒng)通過對(duì)發(fā)電機(jī)的熱能數(shù)據(jù)的監(jiān)控和記錄，將這些數(shù)據(jù)傳送至上層控制端，控制端從而將設(shè)備的控制程序轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，以達(dá)到基層設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)作。另外，總線系統(tǒng)能夠有效識(shí)別發(fā)電設(shè)備出現(xiàn)意外故障和特殊信號(hào)，并會(huì)自動(dòng)發(fā)出關(guān)閉指令，減少事故發(fā)生的概率。2.2 電力參數(shù)監(jiān)控中的應(yīng)用分散控制系統(tǒng)技術(shù)（dcs）在一些大型的火力發(fā)電廠電力參數(shù)監(jiān)控中得到了廣泛的應(yīng)用，這一技術(shù)具有有效地識(shí)別和判定信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的監(jiān)控，減輕操作人員的負(fù)擔(dān)。首先，分散控制系統(tǒng)技對(duì)電力參數(shù)的監(jiān)控主要以自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表技術(shù)為主，以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

4、為輔，主要是通過電測(cè)技術(shù)、通信技術(shù)、用電管理技術(shù)三個(gè)方面的技術(shù)對(duì)電力信號(hào)進(jìn)行測(cè)量、控制、轉(zhuǎn)換和傳遞，以及時(shí)、有效地反饋電力在傳送過程中遇到的意外情況，從中提升使用者的工作效率。2.3 電力輸送中的應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)主要應(yīng)用于電力輸送方面的監(jiān)控方面，通過集can 總線、上位機(jī)、高精度測(cè)量電路和10位a/d 轉(zhuǎn)換器為一體，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行在線測(cè)量。通過設(shè)置電機(jī)額定運(yùn)行參數(shù)和更換外接互感器以達(dá)到任何電壓、電流等級(jí)的電機(jī)之間的交流。該系統(tǒng)不僅可以通過特定的保護(hù)算法對(duì)單電機(jī)進(jìn)行各種保護(hù)，而且能夠根據(jù)連鎖控制算法實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或幾臺(tái)電機(jī)的起動(dòng)控制。2.4 應(yīng)用實(shí)例分析某35kv變電站，間隔層通訊網(wǎng)絡(luò)全部采用

5、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，自動(dòng)化系統(tǒng)主要采用lon works現(xiàn)場(chǎng)總線的系統(tǒng)。由于lon works現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的抗干擾、抗震動(dòng)性，適用于變電站較惡劣的工業(yè)環(huán)境。其技術(shù)主要將基于微處理器的間隔層設(shè)備直接并入lon works現(xiàn)場(chǎng)總線，其技術(shù)保證了變電站運(yùn)行的可靠和高速度的通信能力，大大提升了通信系統(tǒng)的信息吞吐和數(shù)據(jù)處理能力，從而解決了低速串口通信采樣數(shù)據(jù)在使用時(shí)常發(fā)生的瓶頸問題。另外，由于其傳輸速率大大滿足了變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)信息傳輸速度的要求，站內(nèi)網(wǎng)絡(luò)通訊采用以太網(wǎng)與lon works現(xiàn)場(chǎng)總線相結(jié)合的形式，站控層采用以太網(wǎng)，隔層采用lon works現(xiàn)場(chǎng)總線，信息通過間隔層的測(cè)控單元上傳到主

6、干網(wǎng)上。這種自動(dòng)化系統(tǒng)的使用方案在實(shí)際上發(fā)揮了嵌入式以太網(wǎng)與lon works現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。該自動(dòng)化系統(tǒng)中測(cè)控單元是系統(tǒng)的核心部分，測(cè)控單元的cpu主要采用了32位單片機(jī)，同時(shí)采用了嵌入式軟件設(shè)計(jì)。利用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)及tcp/ip模塊，完成以太網(wǎng)的通訊與測(cè)控任務(wù)，其中cpu的通訊處理器利用neuron芯片完成lon-works網(wǎng)絡(luò)的通訊任務(wù)，充分保證了與保護(hù)裝置的連通，提升了變電站網(wǎng)絡(luò)的傳輸水平及保證變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。3 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)（1）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化以及功能自治性。傳統(tǒng)的dcs控制系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳遞時(shí)，要通過至少三層結(jié)構(gòu)，包括控制站、操作站以及現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備

7、，同時(shí)還要實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的單相傳遞，在這一過程中，對(duì)有較大的誤差存在，并且很容易使運(yùn)行出現(xiàn)故障。但fcs控制系統(tǒng)的工作機(jī)理是工程量的處理以及控制與補(bǔ)償?shù)挠?jì)算，并且實(shí)現(xiàn)數(shù)字的雙向通訊來對(duì)傳感測(cè)量進(jìn)行運(yùn)行，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是能夠使信號(hào)準(zhǔn)確的分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，它就是通過現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)控制的基本功能。（2）系統(tǒng)的開放性。與傳統(tǒng)的 dcs 控制系統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)不同，fcs 系統(tǒng)具有較強(qiáng)的開放性。 通常來說，封閉式的系統(tǒng)在對(duì)外通訊時(shí)要通過工作站的串口或是并口來進(jìn)行。 而開放式的fcs系統(tǒng)在進(jìn)行工作時(shí)，依靠的是現(xiàn)場(chǎng)的總線以及局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)，通過其他計(jì)算機(jī)以及局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)快速的信息交換，這樣有利于實(shí)現(xiàn)資源共享。

8、并且fcs也可對(duì)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)共享，還對(duì)所有的制造商和用戶開發(fā)，不需要專利許可。（3）可操作性以及互用性。對(duì)于不同的廠家生產(chǎn)的傳統(tǒng)dcs系統(tǒng)，相互之間不可以實(shí)現(xiàn)調(diào)整和互換，因此，在技術(shù)進(jìn)行更新時(shí)只能將其全部的進(jìn)行更換。 而fcs系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)在互聯(lián)設(shè)備和系統(tǒng)之間信息的傳遞，這樣一來，就能使點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的數(shù)字通訊模式甚至是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的模式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，因而可以實(shí)現(xiàn)不同廠家間的產(chǎn)品只要是有相類似的功能就能夠進(jìn)行設(shè)備的交換。4 結(jié)語總之， 隨著電力技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用與推廣，其技術(shù)在可靠性、高精度和經(jīng)濟(jì)性等方面的發(fā)揮了優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，隨著電力系統(tǒng)自動(dòng)化進(jìn)程的加快，基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)必將分系統(tǒng)、分階段地