對電力自動化中現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用的探討

1、    對電力自動化中現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用的探討    【摘 要】隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也在日漸趨于復(fù)雜，這對于電網(wǎng)的安全也提出了更高的要求，這種情況下，人們提出了現(xiàn)場總線技術(shù)。和傳統(tǒng)的dcs來相比，現(xiàn)場總線技術(shù)具有更高的精確度、經(jīng)濟(jì)性、可行性和可靠性，因此在電力自動化領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文通過對現(xiàn)場總線技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點的分析，來探討現(xiàn)場總線技術(shù)在電力自動化中的應(yīng)用?！娟P(guān)鍵詞】電力自動化；現(xiàn)場總線技術(shù)；應(yīng)用1.概述自從改革開放以來，我國的社會經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，而電力系統(tǒng)建設(shè)也取得很大成就。而隨著電力自動化技術(shù)的不斷發(fā)展，對于電力自

2、動化系統(tǒng)各方面的要求也在不斷提高，從優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計，到降低施工改造的工作量，到減少自動化設(shè)備屏柜的數(shù)量等。根據(jù)這些要求，人們提出了現(xiàn)場總線技術(shù)?，F(xiàn)場總線技術(shù)是一種新興的，目前被電力自動化領(lǐng)域所廣泛使用的控制技術(shù)，簡稱fcs，它是一種在現(xiàn)場直接安裝控制模塊，以單位間隔作為對象，采用分布式、分散式設(shè)計安裝的電力自動化系統(tǒng)。國際上的現(xiàn)場總線是上個世紀(jì)八十年代到九十年代之間形成的，主要是用來實現(xiàn)微機化測量控制設(shè)備以及生產(chǎn)現(xiàn)場的多節(jié)點數(shù)字通信，是一個數(shù)字化、開放性的多節(jié)點通信底層控制網(wǎng)絡(luò)。2.現(xiàn)場總線技術(shù)的特點隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，在計算機、網(wǎng)絡(luò)通信、儀表測試、生產(chǎn)管理、超大規(guī)模的集成電路等技術(shù)的綜合

3、影響下，現(xiàn)場總線結(jié)合了這些技術(shù)的特點，不再作為一個單一的通訊標(biāo)準(zhǔn)或者一根單一的通訊線，其控制系統(tǒng)比起傳統(tǒng)的dcs系統(tǒng)要具有更高的精確度、可行性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性，具有許多dcs系統(tǒng)所沒有的特點，下面我們就來分析一下現(xiàn)場總線技術(shù)的這些特點：2.1開放性傳統(tǒng)dcs系統(tǒng)是一個比較封閉的系統(tǒng)，只有通過工作站的并口或者串口才能對外部進(jìn)行通訊。而現(xiàn)場總線系統(tǒng)的工作站和現(xiàn)場總線以及局域網(wǎng)兩者之間同時掛接，系統(tǒng)通過局域網(wǎng)就可以實現(xiàn)和其他網(wǎng)絡(luò)和計算機進(jìn)行信息的傳遞和交換，從而實現(xiàn)資源的網(wǎng)絡(luò)共享。另一方面，現(xiàn)場總線的的制造技術(shù)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)是對所用的用戶以及制造商共同開放的，而沒有專利上的問題，因此實現(xiàn)了技術(shù)的開放性

4、共享。由于制造商都具有相同的標(biāo)準(zhǔn)，因此對于不同廠商的設(shè)備都可以任意相連，這就為用戶提供了更多的組合選擇來集成自己所需要的現(xiàn)場總線系統(tǒng)。2.2 可操作性對于傳統(tǒng)的dcs系統(tǒng)來說，不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備和產(chǎn)品都不能互換，因此要進(jìn)行設(shè)備和技術(shù)更新的話，就必須要把全部的設(shè)備都換掉，這就顯得很麻煩，而且還需要很大的資金?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)則可以實現(xiàn)互相連接的系統(tǒng)和設(shè)備之間的信息互換和傳遞，進(jìn)行點對點和點對多點的數(shù)字通信，對于不同廠商的設(shè)備產(chǎn)品，只要性能比較相似就可以互換互用，而不必“牽一發(fā)而動全身”，因此具有更好的可操作性。2.3 設(shè)備智能化傳統(tǒng)的dcs系統(tǒng)是由控制站、操作者以及現(xiàn)場設(shè)備這三個部分構(gòu)成的，通過模擬

5、型號來進(jìn)行單向的信號傳遞，信號再傳遞的過程中往往會出現(xiàn)較大的誤差，另外，由于無法及時判斷故障而往往導(dǎo)致了系統(tǒng)到這故障來運行，這就會給系統(tǒng)帶來隱患。而現(xiàn)場總線技術(shù)中采用了雙向數(shù)字通訊技術(shù)，通過將工程量處理、計算、補算以及控制等功能分散到現(xiàn)場的設(shè)備中，讓這些設(shè)備來完成，從而實現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備的自動控制，同時也能對設(shè)備的運行專題進(jìn)行隨時的診斷。2.4 結(jié)構(gòu)分散我們知道了現(xiàn)場總線系統(tǒng)通過智能化的現(xiàn)場設(shè)備就可以實現(xiàn)基本的自動控制功能，這就使得現(xiàn)場總線形成了一種新的，分布式、分散式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)體系，這就改變了傳統(tǒng)dcs系統(tǒng)集中和分散互相結(jié)合的集散控制體系，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化和可靠。2.5 環(huán)境適應(yīng)性相對于傳統(tǒng)

6、dcs系統(tǒng)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)具有更好的現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性，其設(shè)計是針對現(xiàn)場環(huán)境的工作來進(jìn)行的，支持電力線、雙絞線、同軸電纜等，而且抗干擾能力比較強，通過兩條線來實現(xiàn)電力和通信的傳輸，可以很好滿足現(xiàn)場環(huán)境安全防爆等安防的要求。3.電力自動化中現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用最近這些年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，許多公司和集團(tuán)都在大力擴(kuò)大生產(chǎn)和發(fā)展的規(guī)模，因而對于電力系統(tǒng)輸變電的要求也越來越高，而35kv級輸電網(wǎng)就成為成為了主流的輸配電網(wǎng)架，35kv變電站也因此成為各工礦企業(yè)和工廠輸配電的關(guān)鍵樞紐。由于建設(shè)35kv變電站所跨越的時間比較長，因此當(dāng)時的自動化設(shè)備到現(xiàn)在來說已經(jīng)非常落后，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到變電站的技術(shù)管理需求。設(shè)備

7、陳舊落后，信息傳輸通道不夠完整，這些情況又會影響到整個電力系統(tǒng)的安全運行，也不利于對變電站突發(fā)事件進(jìn)行快速診斷和處理。通過在電力自動化中應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)，就可以很好的彌補傳統(tǒng)dcs系統(tǒng)的缺陷和不足。具體來說，主要有以下一些方面的應(yīng)用3.1系統(tǒng)具有更高的準(zhǔn)確性和可靠性現(xiàn)場總線技術(shù)由于采用的是比較先進(jìn)的智能化和數(shù)字化設(shè)備，因而比起傳統(tǒng)dcs系統(tǒng)的模擬信號來說，具有更高的測量控制精度和更小的傳送誤差，再加上現(xiàn)在總線系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡單、硬件數(shù)量少、設(shè)備之間的連線少以及儀表設(shè)備的內(nèi)部功能更強，這就縮減了信號的傳輸過程，使系統(tǒng)的工作變得更加高效可靠。3.2所需的硬件數(shù)量少，投資成本低現(xiàn)場總線系統(tǒng)采取的是分

8、布式和分散式這計安裝，對于控制、傳感、計算以及報警等功能，都可以通過系統(tǒng)設(shè)備前端的智能設(shè)備來直接進(jìn)行，因此不需要單獨的計算單元和控制器等設(shè)備，變送器的使用數(shù)量也有所減少。相對于采取模擬信號的dcs系統(tǒng)來說，也無需再進(jìn)行信號的調(diào)理、轉(zhuǎn)換以及隔離，因此節(jié)省了這些功能設(shè)備，并簡化了設(shè)備之間的接線。同時，現(xiàn)場總線系統(tǒng)的操作站還可以直接采用工控pc機，這樣就減少了很大一筆的系統(tǒng)硬件投資，而加上各種硬件設(shè)備少了，在建設(shè)控制室時還可以減小其占地的面積。3.3系統(tǒng)安裝和維護(hù)比較簡便由于現(xiàn)場總線的接線比起傳統(tǒng)的dcs系統(tǒng)要簡單的多，一條電纜或者一堆雙絞線一般可以連接輸個硬件設(shè)備，因此就大大減少了電纜、槽盒、橋架

9、以及端子等電線和接線設(shè)備的使用量，也減少了校對街頭和設(shè)計連線的工作量。而當(dāng)要在現(xiàn)場總線系統(tǒng)上增設(shè)現(xiàn)場控制設(shè)備的時候，就可以就近連接在附近的電纜上，而不用再另外增加新電線。這樣既可以節(jié)省設(shè)計和安裝系統(tǒng)的工作量，也節(jié)省了材料的成本。據(jù)相關(guān)試驗工程的安裝成本測算，現(xiàn)場總線系統(tǒng)的安裝費用要比傳統(tǒng)dcs系統(tǒng)的少約60%以上。在系統(tǒng)的維護(hù)方面，由于現(xiàn)場控制系統(tǒng)的控制設(shè)備自身都具有簡單的故障診斷和處理能力。同時，在發(fā)生故障時，故障設(shè)備還會通過數(shù)字通訊，把相關(guān)的故障診斷及維護(hù)信息傳送到控制室，便于用戶進(jìn)行查詢以及時找出故障原因，然后采取相應(yīng)措施進(jìn)行處理，從而縮短系統(tǒng)的停工維護(hù)時間，并將故障解決在初發(fā)期，降低故

10、障引起的損失。而同樣，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及連線等都變得更簡單了，也減小了維護(hù)的工作量和工作難度。3.4用戶對系統(tǒng)具有高度的集成主動權(quán)現(xiàn)場總線系統(tǒng)還具有人性化的設(shè)計，用戶可以根據(jù)自己的需求選擇不同廠商提供的設(shè)備，從而集成現(xiàn)場總線系統(tǒng)，這就擴(kuò)大了系統(tǒng)設(shè)備的選擇范圍，不會因為選擇了某個廠商的設(shè)備而被“框死”，將系統(tǒng)的集成主動權(quán)完全掌握在自己手中。同時，這樣也很好的解決了集成系統(tǒng)中接口和協(xié)議不兼容的問題。4.結(jié)語通過對變電站現(xiàn)場總線的應(yīng)用分析，我們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場總線具有許多傳統(tǒng)dcs所不具有的特點，它可以很好的提高電力自動化系統(tǒng)的精確度和可靠性、經(jīng)濟(jì)性，從而為企業(yè)帶來更大的效益，這也適應(yīng)了變電站自動化的發(fā)展趨勢。而基于現(xiàn)場總線技術(shù)的控制系統(tǒng)，在將來也必定會在許多領(lǐng)域中得到更廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：1 嚴(yán)曉蓉.電力自動化系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理j.電力自動化設(shè)備，2005，3.2 劉清瑞，沈匯通.對電力自動化系統(tǒng)采用基于因特網(wǎng)的通信方式j(luò).電氣時代，2001，8.3 劉清瑞，成海彥.采用因特網(wǎng)進(jìn)行電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通訊的實驗研