基于现场总线的变电站监测监控的设计与实现

作者：武汉水利电力大学电力工程系（４３００７２） 黎文安 来源：《电子技术应用》 基于现场总线的变电站监测监控的设计与实现 摘要：介绍了现场总线系统的技术特点；并结合工程实例介绍了现场总线监测监控系统中关键硬件的设计原理以及运行于工控机上的应用软件的设计方法；最后介绍了基于现场总线的变电站电量监测监控系统的应用前景。 关键词：现场总线 监测 监控 变电站 １ 现场总线系统的组成与技术特点 现场总线是一种互联现场自动化设备及其控制系统的双向数字通信协议。一个现场总线系统可以看成是一个由数字通信设备和监测监控设备组成的分布式系统。实际上，现场总线就是一种计算机网络，这个网络上的每一个节点就是一个智能化设备。现场总线由网络通信、功能模块、对象字典和设备描述、网络管理、系统管理等部分组成。 现场总线技术是三ｃ技术（ｃｏｍｐｕｔｅｒ、ｃｏｎｔｒｏｌ、ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）从控制层发展到工艺设备现场的技术结果，现场总线技术的特点如下： （１）全数字化通信 传统集散控制系统（ｄｃｓ）是“半数字”系统，许多ｉ／ｏ模板接收或送出４～２０ｍａ模拟信号；而现场总线控制系统（ｆｃｓ）是一个“纯数字”系统，信号传输实现全数字化，提高了信号的可靠性、准确性，实现了检错、纠错功能。 （２）可互操作性和互用性 可互操作是指实现互联设备间、系统间的信息传送和沟通，而互用性则意味着对不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换。 （３）完全的分散性 ｄｃｓ是一个“半分散式”系统，它是采用一个或多个“控制单元”对多回路进行控制，其控制部分分散到一些控制板上，每个控制板上又有多个回路。现场总线采用的则是完全分散体系，它的控制单元全部分散到现场，控制回路由现场设备实现，在现场总线中又同时允许在控制室中用数字通信的方式进行操作与调整。 ２ 基于现场总线的变电站监测监控系统的设计 随着技术的进步与自动化程度的不断提高以及电力系统“减人增效”要求的提出，实现变电站综合自动化从而达到无人值班，已成为电力系统发展的趋势。为满足变电站综合自动化发展的需要，我们研制了一套基于现场总线的变电站实时监测监控系统，并已在现场运行了一年多的时间，运行状况很好。该系统由前端智能单元、工控机、网络通信适配器、专用ｍｏｄｅｍ及相应软件组成，其系统结构如图１所示。 ２．１ 关键硬件的设计 基于现场总线的变电站实时监测监控系统的关键硬件是前端智能单元和网络通信适配器。 前端智能单元采用ｉｎｔｅｌ?８０ｃ１９６ｋｃ １６位系统架构，主要包括采集控制逻辑、模拟信号处理、开关量输入输出处理、通信处理、系统监测与保护、实时时钟及电源等部分。为了提高系统的可靠性和抗干扰能力，所有数字逻辑的处理全部集成在单片高密度、超大规模的可编程逻辑阵列中