馬大亮

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

關鍵詞：現(xiàn)場總線技術；電力系統(tǒng)；配電網(wǎng)；分布控制系統(tǒng)

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(jīng)濟的不斷發(fā)展，社會對電力的需求在不斷增大。電力網(wǎng)絡的不斷完善，使得社會對配電系統(tǒng)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(fā)展，也為配電系統(tǒng)的智能化發(fā)展奠定了良好的基礎。配電網(wǎng)的智能化已成為我國電力系統(tǒng)自動化領域的熱點，是電力行業(yè)發(fā)展的重要階段。現(xiàn)場總線技術的應用可以有效提高電力系統(tǒng)的自動化程度，提升其管理水平，提高供電的穩(wěn)定性和可靠性，因此，其必將在智能化配電系統(tǒng)中得到廣泛的應用。

1 現(xiàn)場總線技術概述

現(xiàn)場總線技術是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，可以有效解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信，以及這些現(xiàn)場控制設備與高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題?，F(xiàn)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(xiàn)場總線技術的產(chǎn)生和發(fā)展給傳統(tǒng)的自動控制領域帶來了巨大的變革，形成了新型的網(wǎng)絡集成及全分布控制系統(tǒng)。現(xiàn)場總線技術的特點主要表現(xiàn)在：①開放性。在現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，通信協(xié)議是公開的，不同生產(chǎn)廠家的設備可以相互連接并實現(xiàn)信息交換，這不僅便于系統(tǒng)功能的擴展，而且用戶也可以根據(jù)自身的需求，將來自不同供應商的產(chǎn)品隨意組合。②智能性。在現(xiàn)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(xiàn)場設備中來實現(xiàn)，這樣就減少了相應的附加設備，只依靠現(xiàn)場設備就可實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動控制。現(xiàn)場的監(jiān)測終端還可以隨時判斷設備的運行狀態(tài)。③適應性?，F(xiàn)場總線是專門針對現(xiàn)場工作環(huán)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(xiàn)送電與通信功能。④數(shù)字化?，F(xiàn)場總線采用的是數(shù)字信號通訊，可以有效提高系統(tǒng)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?yōu)閿?shù)字信號，從而避免了信號的變形和衰減，同時，也可以實現(xiàn)多站點之間的雙向高速通信。

2 在智能化配電系統(tǒng)中的應用

2.1 LonWorks現(xiàn)場總線

LonWorks是又一先進的現(xiàn)場總線技術。它利用相應的技術，對網(wǎng)絡通信設計進行了簡化，只需要依靠參數(shù)設置就可以實現(xiàn)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(xiàn)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(wǎng)絡”。

在LonWorks網(wǎng)絡聯(lián)接中，每一個節(jié)點可以分為三個部分，包括：①節(jié)點功能部分，例如FTU、TTU等；②神經(jīng)元芯片，是作為節(jié)點與網(wǎng)絡進行信息交換的接口；③網(wǎng)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(tǒng)中的應用主要體現(xiàn)在饋線自動化方面。為了適應工業(yè)現(xiàn)場實際應用的需求，在網(wǎng)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(tǒng)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(huán)境中正常運行。到目前為止，并沒有任何證據(jù)表明LonWorks網(wǎng)絡會因外部干擾而產(chǎn)生誤動的情況。

2.2 PROFIBUS現(xiàn)場總線

PROFIBUS是一種國際化、開放式的現(xiàn)場總線標準，主要應用于工廠自動化車間級的監(jiān)控，以及現(xiàn)場設備層數(shù)據(jù)的通信與控制，基本上不依賴設備生產(chǎn)商。與其他現(xiàn)場總線系統(tǒng)相比，PROFIBUS技術最為顯著的特點和優(yōu)勢，就是使用的是相對穩(wěn)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(xiàn)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(chǎn)廠商提供支持，產(chǎn)品質量擁有可靠的保障。

PROFIBUS依據(jù)國際通用的ISO7498標準，參考開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡，構建了屬于自己的協(xié)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(shù)據(jù)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(tǒng)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(guī)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(xiàn)場總線信息規(guī)范和相應的低層接口。FMS包括了應用協(xié)議，并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務。LLI協(xié)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(shù)據(jù)傳輸采用了擴展的PROFIBUS—DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IECll58—2標準，確保其本征的安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)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(xiàn)場總線技術作為新一代分布式控制系統(tǒng)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(fā)揮著非常重要的作用。對此，電力技術人員應加強對各種現(xiàn)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(tǒng)的發(fā)展。

參考文獻

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

〔編輯：王霞〕