现场总线在变电站中的应用
引言 1.1背景
为了保护、控制和测量的需要，传统变电站的所有设备如变伍器、线路等的二次电压、屯流及断路器幵关都必须用火情的控制电缆引到主控室，投资大而且二次回路非常复杂，维护很不方便。传统的变电站动化系统是按保护、监控、故障记录和其他控制等功能分成若干个和对独立的子系统，悔个子系统都有自己的输入和输出设备，造成设施重复，联系复杂，肝关量及模拟贤采可靠性差。近年来，随着自动控制、计算机技术、网络、通信技术的飞速发展，巧今变站综合自动化系统已将保护、控制、测等功能集成在一起，通过网络联系起来，大大节省投资，尤其是自动化设备采用面向对象的微机化产品后，现场总线型自动化系统的应用迎运而生。现场总线在总变屯站的应用成为了一个值得深入研究的课题。
1.2现场总线技术简介
现场总线是20世界80年代末、90年代初国际上发展形成的，用户过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场宵能设备瓦述通讯网络。在实际应用中，现场总线往往基于络而在，对底设备之叫的通讯连接，或设备与更高层之间的连接，起到基础的通信管理作用。不仅如此，现场总线还是一种先进的，具有开放性的分布控制系统。随着自动控制系统的飞速发展和人们对控制系统的要求不断提高，现场总线，
这项微机、测控、传感等技术为一体的综技术，越来越受到控制领域专家的重视，如今许多世界知名的自动化厂家已经对现场总线进行不同程度上的产品研发与创新。与其他数据通讯网络不同的是，现场总线往往作为最底层的基础网络，对其可靠性和稳定性的要求较高，实际使用中要求其有较高的实时性、网络负载稳定性。在通讯协议方面则要求协议简单，安全性好，同时还要有较高的容错能力。 2.现场总线的特点与优势 2.1现场总线的特点 （1）系统的开放性
这里所讲的开放性是指在和关制定化标准的认同和遵守。现场总线的开发性是指在遵守相关标准的一致性下，各地层设备只要满足这一标准，即在现场总线络进行通信和相关乂的功能控制。在这一幵放的系统中，来自不同的用户，不同的设备制造商，将各自具有丰富的控制功能特点的设备接入到现场总线中，这就充分发挥了各个控制设备制造商的优势，不仅提高了控制系统的优势，也降低了设备和技术成木。 （2）现场总线的智能化和功能自治性
现场总线控制系统把微处现器置入现场自控设备，使之具有数字计算和数字通讯能力，这样仅提高了信号传输精度，而且为丰富控制信息的内容、实现远程传送创造了条件。在现场总线的环境下，因为现场设备自带计算和通讯功能，所以
在现场就可以进行各种复杂的计算，从而使控制功能彻底地分散，减少控制器的负载，同时大大的减少了通讯信息量从而有效的提高了控制系统的运行可靠性。 （3）系统结构的高度分散性
相比于DCS集散式结构，现场总线将控制权力彻底下放到底层设备中，从而实现了高度分散性的控制系统。依靠现场只能设备本身使其能可靠的实现基本控制功能，从而把复杂的系统变成了简单的系统。 2.2现场总线的优点 节省硬件数量与投资
作为现场总线的底层设备往往染成相应的控制、现场采集、自我运算、自我辨识的等功能为一体，所以组建控制网络时不必像系统那样需要大量的变送器、转换器、隔离模块等设备，从而大大减少了系统设备数量和接线，同时也减少了投资费用。 节省安装费用
安装现场总线较为简易与快捷，条通讯屯缆即可挂上多个设备，安装和拆除很容秘。同时需要新增控制元时，只需在原冇电缆上接上即可，不必重新傘拉新电缆，从而大大节省了安装的人丁成本和材料费。 降低运行维护成本
安装在现场总线上的往往都站朽能化设拆，其本身』有一定
的自检和故障自诊断功能，沖将相应的信总传送到七控：彳。”这岭设紀丨现题后，维护人可以通过传送过来的信息进行分析判断，使故障得到排除。 用户有高度的系统染成上动权
因为现场总线；的产避循统的现场总线协议，用户在满足协议的前提下可以选择不同厂家的产品，而不必受制于来家，从而避免了在选择设备吋处于被动地位。 提了系统的准确性和可靠性
现场总线设於度的■能化和数卞化，相比于模拟信，其误左较小，精度更人，而其抗十扰能力史强。外，山于大部分设备有功能模块化和标准化，通讯和控制功能较强，从而减少了数拙的传输次数，同时减少了倍兮传输过稅屮可能出现的丨题，±强了系统的可靠性。
3.几种常见现场总线技术在变电站综合自动化中的应用 3.1 LonWorks在变电站综合自动化中的应用
由于LonWorks Neuron芯片的优越性能,适合于规模大、通信节点多的场合,支持多种物理介质和多种拓扑结构,组网形式灵活。当LonWorks网络中节点数少于40时,实时性较好,当网络节点数较多时应将网络划分为几个子网,分别承担不同任务以保证网络传输的实时性。LonWorks在电力系统中具有实用价值和意义。
基于LonWorks现场总线技术的变电站综合自动化系统
分为变电站层和间隔层,如图1所示。间隔层采用智能仪表按站内的一次设备(主变压器、线路、母线等)分布式配置,各间隔的设备相对独立,每个间隔设置一个智能单元,采用交流采样技术采集处理电流、电压、有功功率、无功功率、有功电能、无功电能、频率等参量信号,通过LonWorks网络实现互联,并可按信息传递优先级同变电站层的设备(PC或工作站)进行通信。直流表微机监控单元则可由串口适配器实现串口与LonWorks网的接口;对于电度表屏,若有串口,由串口适配器上网,无串口,可将其输出脉冲引入主变测控装置,再由上位机收集处理。间隔层各测控单元之间以及各测控单元与变电站的通信管理之间由LonWorks网通信。LonWorks网又经变电站的通信管理与变电站层的以太网交换各种信息,两级网络之间采用网关实现规约转换,以保证两种不同格式信息的正确传递。