基于現(xiàn)場(chǎng)總線的變電站監(jiān)測(cè)監(jiān)控的設(shè)計(jì)與實(shí)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(chǎng)總線的變電站監(jiān)測(cè)監(jiān)控的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 摘要：介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)；并結(jié)合工程實(shí)例介紹了現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中關(guān)鍵硬件的設(shè)計(jì)原理以及運(yùn)行于工控機(jī)上的應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)方法；最后介紹了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的變電站電量監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用前景。 關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線 監(jiān)測(cè) 監(jiān)控 變電站 １ 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的組成與技術(shù)特點(diǎn) 現(xiàn)場(chǎng)總線是一種互聯(lián)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化設(shè)備及其控制系統(tǒng)的雙向數(shù)字通信協(xié)議。一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)可以看成是一個(gè)由數(shù)字通信設(shè)備和監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)備組成的分布式系統(tǒng)。實(shí)際上，現(xiàn)場(chǎng)總線就是一種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)智能化設(shè)備?，F(xiàn)場(chǎng)總線由網(wǎng)絡(luò)通信、功能模塊、對(duì)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(chǎng)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(chǎng)的技術(shù)結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)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(hào)；而現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（ｆｃｓ）是一個(gè)“純數(shù)字”系統(tǒng)，信號(hào)傳輸實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，提高了信號(hào)的可靠性、準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)了檢錯(cuò)、糾錯(cuò)功能。 （２）可互操作性和互用性 可互操作是指實(shí)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(duì)不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可進(jìn)行互換。 （３）完全的分散性 ｄｃｓ是一個(gè)“半分散式”系統(tǒng)，它是采用一個(gè)或多個(gè)“控制單元”對(duì)多回路進(jìn)行控制，其控制部分分散到一些控制板上，每個(gè)控制板上又有多個(gè)回路?，F(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)，控制回路由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)，在現(xiàn)場(chǎng)總線中又同時(shí)允許在控制室中用數(shù)字通信的方式進(jìn)行操作與調(diào)整。 ２ 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的變電站監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 隨著技術(shù)的進(jìn)步與自動(dòng)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(shí)現(xiàn)變電站綜合自動(dòng)化從而達(dá)到無人值班，已成為電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。為滿足變電站綜合自動(dòng)化發(fā)展的需要，我們研制了一套基于現(xiàn)場(chǎng)總線的變電站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，并已在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行了一年多的時(shí)間，運(yùn)行狀況很好。該系統(tǒng)由前端智能單元、工控機(jī)、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(jì) 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的變電站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(hào)處理、開關(guān)量輸入輸出處理、通信處理、系統(tǒng)監(jiān)測(cè)與保護(hù)、實(shí)時(shí)時(shí)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