基于現(xiàn)場總線的變電站監(jiān)測監(jiān)控的設(shè)計與實現(xiàn)

作者：武漢水利電力大學(xué)電力工程系（４３００７２） 黎文安 來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》 基于現(xiàn)場總線的變電站監(jiān)測監(jiān)控的設(shè)計與實現(xiàn) 摘要：介紹了現(xiàn)場總線系統(tǒng)的技術(shù)特點；并結(jié)合工程實例介紹了現(xiàn)場總線監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)中關(guān)鍵硬件的設(shè)計原理以及運行于工控機上的應(yīng)用軟件的設(shè)計方法；最后介紹了基于現(xiàn)場總線的變電站電量監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線 監(jiān)測 監(jiān)控 變電站 １ 現(xiàn)場總線系統(tǒng)的組成與技術(shù)特點 現(xiàn)場總線是一種互聯(lián)現(xiàn)場自動化設(shè)備及其控制系統(tǒng)的雙向數(shù)字通信協(xié)議。一個現(xiàn)場總線系統(tǒng)可以看成是一個由數(shù)字通信設(shè)備和監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備組成的分布式系統(tǒng)。實際上，現(xiàn)場總線就是一種計算機網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)上的每一個節(jié)點就是一個智能化設(shè)備?，F(xiàn)場總線由網(wǎng)絡(luò)通信、功能模塊、對象字典和設(shè)備描述、網(wǎng)絡(luò)管理、系統(tǒng)管理等部分組成。 現(xiàn)場總線技術(shù)是三ｃ技術(shù)（ｃｏｍｐｕｔｅｒ、ｃｏｎｔｒｏｌ、ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）從控制層發(fā)展到工藝設(shè)備現(xiàn)場的技術(shù)結(jié)果，現(xiàn)場總線技術(shù)的特點如下： （１）全數(shù)字化通信 傳統(tǒng)集散控制系統(tǒng)（ｄｃｓ）是“半數(shù)字”系統(tǒng)，許多ｉ／ｏ模板接收或送出４～２０ｍａ模擬信號；而現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（ｆｃｓ）是一個“純數(shù)字”系統(tǒng)，信號傳輸實現(xiàn)全數(shù)字化，提高了信號的可靠性、準確性，實現(xiàn)了檢錯、糾錯功能。 （２）可互操作性和互用性 可互操作是指實現(xiàn)互聯(lián)設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送和溝通，而互用性則意味著對不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可進行互換。 （３）完全的分散性 ｄｃｓ是一個“半分散式”系統(tǒng)，它是采用一個或多個“控制單元”對多回路進行控制，其控制部分分散到一些控制板上，每個控制板上又有多個回路。現(xiàn)場總線采用的則是完全分散體系，它的控制單元全部分散到現(xiàn)場，控制回路由現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)，在現(xiàn)場總線中又同時允許在控制室中用數(shù)字通信的方式進行操作與調(diào)整。 ２ 基于現(xiàn)場總線的變電站監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計 隨著技術(shù)的進步與自動化程度的不斷提高以及電力系統(tǒng)“減人增效”要求的提出，實現(xiàn)變電站綜合自動化從而達到無人值班，已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。為滿足變電站綜合自動化發(fā)展的需要，我們研制了一套基于現(xiàn)場總線的變電站實時監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，并已在現(xiàn)場運行了一年多的時間，運行狀況很好。該系統(tǒng)由前端智能單元、工控機、網(wǎng)絡(luò)通信適配器、專用ｍｏｄｅｍ及相應(yīng)軟件組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖１所示。 ２．１ 關(guān)鍵硬件的設(shè)計 基于現(xiàn)場總線的變電站實時監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵硬件是前端智能單元和網(wǎng)絡(luò)通信適配器。 前端智能單元采用ｉｎｔｅｌ?８０ｃ１９６ｋｃ １６位系統(tǒng)架構(gòu)，主要包括采集控制邏輯、模擬信號處理、開關(guān)量輸入輸出處理、通信處理、系統(tǒng)監(jiān)測與保護、實時時鐘及電源等部分。為了提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，所有數(shù)字邏輯的處理全部集成在單片高密度、超大規(guī)模的可編程邏輯陣列中