林君芳，陸 兵

1.江蘇省電力公司金湖縣供電公司，江蘇 淮安 211600 2.江蘇省電力公司連云港供電公司，江蘇 連云港 222004

1 現(xiàn)場總線技術概述

1.1 現(xiàn)場總線技術

現(xiàn)場總線技術最先由德國西門子公司開創(chuàng)，到20世紀80年代中，由于現(xiàn)場總線技術本身具有分散化、網(wǎng)絡化、智能化的特點，促進了工業(yè)的進步和發(fā)展，對全球工業(yè)自動化起到非常重要的作用。由于世界各國發(fā)展工業(yè)的技術背景、經(jīng)濟背景的不同，應用的現(xiàn)場總線技術也不相同，通過對世界各國應用的現(xiàn)場總線技術的歸納和總結，我們可將其分為八類：FF現(xiàn)場總線（foundation filedbus），CN現(xiàn)場總線（control net），PB現(xiàn)場總線（profilebus），P-NET現(xiàn)場總線，F(xiàn)F HSE現(xiàn)場總線，Swift Net（美國波音公司支持），World FIP現(xiàn)場總線，Inter bus現(xiàn)場總線。

總的來說，現(xiàn)場總線技術主要可分為三級網(wǎng)絡連接四個層次，三級網(wǎng)絡分別負擔各自的信息傳遞任務。第一級網(wǎng)絡，主要是將電機啟動器、變頻器、紅外水分儀等直接接入PROFIBUS-DP網(wǎng)；第二級網(wǎng)絡，主要是通過數(shù)字量傳感來執(zhí)行簡單的設備操作，如光電開關、接近開關、行程開關、電磁閥等，這些設備的控制主要是通過現(xiàn)場I/O接入PROFIBUS-DP網(wǎng)。第三級網(wǎng)絡，鏈接客戶端和信息監(jiān)控，主要是將監(jiān)控服務器、現(xiàn)場監(jiān)控機、PLC、獨立主機控制段的PLC接入工業(yè)以太網(wǎng);監(jiān)控服務器、中央監(jiān)控機、數(shù)據(jù)庫服器和客戶機接入Enter net網(wǎng)。

1.2 現(xiàn)場總線技術應用于電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢

隨著社會的進步和發(fā)展，電力系統(tǒng)自動化得到推廣和應用，現(xiàn)場總線技術由于其自身的系統(tǒng)特點和優(yōu)勢，必然將廣泛應用于電力系統(tǒng)自動化中。

一方面，現(xiàn)場總線技術的網(wǎng)絡化和分散化，可以使電力系統(tǒng)自動化實現(xiàn)一對多連線，并且模擬電壓、電流信號進行測量，控制，實現(xiàn)了電力設備之間以及與外界的信息交換。使電力自動化系統(tǒng)實現(xiàn)“信息交流”。

另一方面，現(xiàn)場總線技術可以將計算機和微處理設備應用于電力系統(tǒng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的系統(tǒng)集成，信息集成，實現(xiàn)綜合自動化以及電力自動化設備之間的多點數(shù)字通信。同時，現(xiàn)場總線技術可以有效實現(xiàn)底層電力設備之間以及與外界電力設備的信息交換等。

2 現(xiàn)場總線技術應用于電力系統(tǒng)自動化的意義

2.1 實現(xiàn)了電力系統(tǒng)自動化的信息傳輸和交換

現(xiàn)場總線技術將各種開關、電力傳送、使用電壓的信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后采用數(shù)字信號通訊，提高系統(tǒng)對這些設備信號的檢測和判定，進而達到控制第一級網(wǎng)絡設備運作的目的。也加強了客戶端和電力系統(tǒng)首端地聯(lián)系，實現(xiàn)了多站點之間的高速、雙向通信。

2.2 提高了電力系統(tǒng)自動化的可維護性

基于現(xiàn)場總線的電力自動化系統(tǒng)采用總線方式替代一對一的I/O連線，對于大規(guī)模I/O系統(tǒng)來說，減少了電力輸送的連接線以及連接點，這樣也減小了大量的連接電線造成的不穩(wěn)定因素，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，巡查故障因素相對簡單方便。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場設備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可實現(xiàn)完成現(xiàn)場設備的遠程參數(shù)設定，增強了系統(tǒng)的可維護性。

2.3 有效減少了電力系統(tǒng)自動化的建設開支

首先，在電力系統(tǒng)的布線、安裝、維護方面，現(xiàn)場總線技術節(jié)省了大量的一對一的連線，改為了一對多和多對多的連線方式，且在電力的傳輸過程中實現(xiàn)了數(shù)字信號跟蹤和回饋，因此相較于傳統(tǒng)的分散控制系統(tǒng)，這方面的費用實現(xiàn)了大幅度減小。其次，現(xiàn)場總線技術要求電力設備的插件是統(tǒng)一的、標準的，這對整個電力系統(tǒng)而言節(jié)省了大量因為插接口不一致而導致線路或插接口的浪費，也同時免去了人力去選擇插接件的勞動，使得電力系統(tǒng)的末端安裝工程相對簡單方面。在這方面節(jié)省了不少的費用。最后、強大的故障診斷能力（包括總線節(jié)點的通信故障、電源故障，以及現(xiàn)場裝置和連接件的斷路、短路故障，從而迅速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的各種故障位置和狀態(tài)），使系統(tǒng)的調(diào)試和維護變得輕松和方便。

3 現(xiàn)場總線技術應用與電力系統(tǒng)自動化的可操作性

3.1 現(xiàn)場總線技術應用于發(fā)電系統(tǒng)

主要是指火力發(fā)電方面，在火力發(fā)電機的熱工自動化設備上實施總線技術，通過總線技術系統(tǒng)來控制發(fā)電機設備的安全運作，減少人工操作和減輕勞動遷都，總線系統(tǒng)通過對發(fā)電機的熱能數(shù)據(jù)的監(jiān)控和記錄，將這些數(shù)據(jù)傳送至上層控制端，控制端將對設備的控制程序轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號，從而達到基層設備的自動化運作。此外，當發(fā)電設備出現(xiàn)意外故障和特殊信號時，總線技術控制系統(tǒng)在識別了這些信號時會自動發(fā)出關閉指令，減少事故發(fā)生概率。最優(yōu)控制、預測控制、非線性控制、自適應控制等先進的控制策略以及模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等智能控制應用到火電廠是一個發(fā)展趨勢，而現(xiàn)場總線技術的不斷完善則為先進的控制手段的實現(xiàn)提供了一個網(wǎng)絡環(huán)境和載體。

3.2 電力參數(shù)監(jiān)控方面

目前，火電廠中主控系統(tǒng)為分散控制系統(tǒng)（DCS）。這一系統(tǒng)主要是根據(jù)電力設備的時機情況和生產(chǎn)要求，在底層設備的布線過程中將設備的傳送和運行于DCS系統(tǒng)相集成，目前已經(jīng)在某些大型的火力發(fā)電廠運用到這一技術，這一技術的運用可以使得DCS系統(tǒng)對電力設備的各種數(shù)據(jù)和信號進行識別和判定，實現(xiàn)全數(shù)字、分層次的監(jiān)控，減輕操作人員的負擔。同時，現(xiàn)場總線技術與DCS系統(tǒng)體系的集成方便了使用者的末端操作，火電廠可以通過DCS系統(tǒng)來選擇線路傳達操作信號，啟動和調(diào)用最優(yōu)化和最合理化的基礎設別實現(xiàn)操作目的，為企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營創(chuàng)造最佳效益。電力參數(shù)監(jiān)控方面 對電力參數(shù)的監(jiān)控主要是通過設置電參數(shù)檢測基站實現(xiàn)的。電參數(shù)檢測基站以自動遠程抄表技術為核心，以現(xiàn)場總線技術為載體，集電測技術、通信技術、用電管理技術于一體，實現(xiàn)對電力信號的測量、控制、轉(zhuǎn)換、傳送，進而達到對電能信號的管理功能，及時、高效的反饋電力在傳送過程中遇到的特殊和意外情況，有利于使用者獲取電力參數(shù)和使用效率，從根本上克服了傳統(tǒng)抄表模式的弊端，給電能管理的現(xiàn)代化帶來了新的氣象，進而實現(xiàn)對電能的有效管理。

3.3 電力輸送方面

現(xiàn)場總線技術應用與電力系統(tǒng)，在對電力輸送方面實施監(jiān)控，主要是由CAN總線、上位機和基于80C196KC的監(jiān)控單元組成，結合高精度測量電路和10位A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)了電機運行參數(shù)的在線測量。通過設置電機額定運行參數(shù)和更換外接互感器的方法使本系統(tǒng)適用于任何電壓、電流等級的交流電機，系統(tǒng)可以采用特定的保護算法實時地對單電機進行各種保護，同時還可以根據(jù)連鎖控制算法實現(xiàn)一臺或幾臺電機的起動控制、保護停機。

3.4 電力分配和調(diào)度方面

現(xiàn)場總線技術應用于電力系統(tǒng)，實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化，其應用的一個非常重要的方面在電力的分配和調(diào)度上。傳統(tǒng)的廠站監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過電纜將PT/CT二次側(cè)電參數(shù)傳送至中控制，這樣的方式造成了測量數(shù)據(jù)在傳送過程中的降低和減少，導致測量精度不足，并且隨時需要人工值守，造成對人工和設備的浪費等?；诂F(xiàn)場總線的廠站監(jiān)控系統(tǒng)可采用Lonworks或CAN等現(xiàn)場總線技術，即可取得良好效果。

4 結論

現(xiàn)場總線技術應用于電力系統(tǒng)自動化對我國電力事業(yè)的發(fā)展起到非常重要的促進作用，但是在實踐中仍然存在一些不足和缺陷，主要是由于國際標準和我國電力實際狀況有區(qū)別。因此，需要廣大的電力工作者在實際工作中不斷探索和總結，不斷改進和創(chuàng)新，創(chuàng)建符合我國電力事業(yè)實際的現(xiàn)場總線技術。

[1]蘇永峰.CAN總線技術在電力系統(tǒng)綜合自動化的應用[J].電氣技術，2006(9).

[2]李志梅.淺談現(xiàn)場總線技術的應用[J].科技咨詢，2011(2).

[3]曹光華.現(xiàn)場總線技術及在電力系統(tǒng)中的應用[M].安徽電力工程技術學院學報，2004(3).