電力系統智能化配電網中現場總線技術的應用

馬大亮

摘 要：現場總線技術是一種開放的全數字化、雙向、多站的通信系統，在最近幾年得到了快速的發展和廣泛的應用。結合現場總線技術的特點，對其在電力系統智能化配電網中的應用情況進行了分析和探討。

關鍵詞：現場總線技術；電力系統；配電網；分布控制系統

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）18-0018-01

隨著社會經濟的不斷發展，社會對電力的需求在不斷增大。電力網絡的不斷完善，使得社會對配電系統的管理水平和自動化程度提出了更高的要求。從目前來看，計算機技術和微處理機技術的普及使智能化技術得到了飛速的發展，也為配電系統的智能化發展奠定了良好的基礎。配電網的智能化已成為我國電力系統自動化領域的熱點，是電力行業發展的重要階段。現場總線技術的應用可以有效提高電力系統的自動化程度，提升其管理水平，提高供電的穩定性和可靠性，因此，其必將在智能化配電系統中得到廣泛的應用。

1 現場總線技術概述

現場總線技術是一種工業數據總線，可以有效解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信，以及這些現場控制設備與高級控制系統之間的信息傳遞問題。現場總線技術最初起源于20世紀80年代中期，于2002年以后傳入我國。作為一種通信總線，現場總線技術的產生和發展給傳統的自動控制領域帶來了巨大的變革，形成了新型的網絡集成及全分布控制系統。現場總線技術的特點主要表現在：①開放性。在現場總線系統中，通信協議是公開的，不同生產廠家的設備可以相互連接并實現信息交換，這不僅便于系統功能的擴展，而且用戶也可以根據自身的需求，將來自不同供應商的產品隨意組合。②智能性。在現場總線技術中，可以將各種不同的功能，例如補償計算、工程量處理與控制、遠程測量等分散到不同的現場設備中來實現，這樣就減少了相應的附加設備，只依靠現場設備就可實現對系統的自動控制。現場的監測終端還可以隨時判斷設備的運行狀態。③適應性。現場總線是專門針對現場工作環境設計的，支持同軸電纜、雙絞線、光纜、射頻、電力線等，抗干擾能力強，適用范圍廣，安全性高，可以采用兩線制實現送電與通信功能。④數字化。現場總線采用的是數字信號通訊，可以有效提高系統的測量和控制精度。在實際運行中，各種模擬信號和開關量會就近轉變為數字信號，從而避免了信號的變形和衰減，同時，也可以實現多站點之間的雙向高速通信。

2 在智能化配電系統中的應用

2.1 LonWorks現場總線

LonWorks是又一先進的現場總線技術。它利用相應的技術，對網絡通信設計進行了簡化，只需要依靠參數設置就可以實現相應的功能，而且使最高通信速率和最大通信距離得到了極大的提升，最高速率可以達到1.5 Mbps，最大通信距離可達2.7 km（78 kbps，雙絞線）。不僅如此，這種現場總線技術還可以同時支持雙絞線、光纖、射頻、電力線、紅外線等不同的通信介質，并具備相應的安全防護措施，被譽為“通用控制網絡”。

在LonWorks網絡聯接中，每一個節點可以分為三個部分，包括：①節點功能部分，例如FTU、TTU等；②神經元芯片，是作為節點與網絡進行信息交換的接口；③網絡驅動器，包括光纖驅動器、雙絞線驅動器等，用于驅動信道媒介。

LonWorks技術在智能化配電系統中的應用主要體現在饋線自動化方面。為了適應工業現場實際應用的需求，在網絡中，通常會采取1.5 kV直流隔離變壓器等設備，以提升系統的抗干擾能力和抗振動性能，確保其能夠在相對極端和惡劣的環境中正常運行。到目前為止，并沒有任何證據表明LonWorks網絡會因外部干擾而產生誤動的情況。

2.2 PROFIBUS現場總線

PROFIBUS是一種國際化、開放式的現場總線標準，主要應用于工廠自動化車間級的監控，以及現場設備層數據的通信與控制，基本上不依賴設備生產商。與其他現場總線系統相比，PROFIBUS技術最為顯著的特點和優勢，就是使用的是相對穩定的國際標準，安全性更高，而且適用范圍廣，便于普及和推廣。PROFIBUS現場總線的技術含量高，而且背后有國際著名自動化技術裝備的生產廠商提供支持，產品質量擁有可靠的保障。

PROFIBUS依據國際通用的ISO7498標準，參考開放式系統互聯網絡，構建了屬于自己的協議模型。模型一共可以分為7層，其中，第1層為物理層，第2層為數據鏈路層，第3～6層未使用，第7層為應用層。其定義方式如下：①FIBUS—DP。對模型的第1，2層以及用戶接口進行了定義，對于第3～7層，則沒有進行詳細描述。在用戶接口定義中，明確了用戶、系統和不同設備可調用的應用功能，并對各種不同設備的設備行為進行了規范。②PROFIBUS—FMS。針對模型的第1，2，7層進行了定義，指出應用層應該包括現場總線信息規范和相應的低層接口。FMS包括了應用協議，并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協調不同的通信關系并提供不依賴設備的第2層訪問接口。③PROFIBUS-PA。PA的數據傳輸采用了擴展的PROFIBUS—DP協議。另外，PA還描述了現場設備行為的PA行規。根據IECll58—2標準，確保其本征的安全性，而且可通過總線給現場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網絡。目前，PROFIBUS在綜合自動化站中有較多應用，在饋線自動化中，國內有少量應用。

3 結束語

總之，現場總線技術作為新一代分布式控制系統的核心技術，受到了社會各界的普遍關注，在多個領域也得到了廣泛的應用，并且發揮著非常重要的作用。對此，電力技術人員應加強對各種現場總線技術的研究，并結合實際情況，對其進行有效的應用，以不斷推動我國智能化配電系統的發展。

參考文獻

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[2]陳學利，李宏毅.現場總線技術在電力系統中的應用綜述[J].科技信息，2008（25）：30.

〔編輯：王霞〕