任宗明 冉冉

摘 要：變電站的自動化系統(tǒng)作為變電站的核心系統(tǒng)控制，自動化的控制系統(tǒng)水平直接影響電力系統(tǒng)的運行以及管理水平，影響電力系統(tǒng)的運行效率。本文主要就現(xiàn)場總線技術(shù)進行研究，分析其特點，以及在電力自動化中的應用所具備的優(yōu)勢，為現(xiàn)場總線技術(shù)的在電力自動化系統(tǒng)中的應用提供一些建議，供參考。

關鍵詞：現(xiàn)場總線技術(shù)；電力自動化；類型

現(xiàn)場總線技術(shù)（FCS）實際上是將安裝在工業(yè)過程現(xiàn)場的智能自動化儀表和裝置與設置在控制室內(nèi)的儀表和控制設備連接起來的一種數(shù)字化、串行、雙向、多站的通信網(wǎng)絡。因此現(xiàn)場總線的內(nèi)涵已遠遠不是指一根通訊線或一種通訊標準?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS在精度、可靠性、經(jīng)濟性等許多方面都要比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)要優(yōu)越得多。

1 現(xiàn)場總線技術(shù)的主要特點

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有高度的分散性

現(xiàn)場總線技術(shù)的控制系統(tǒng)改變了以往常用的DCS集散控制系統(tǒng)中系統(tǒng)集中與分散相結(jié)合的特點。自身具備了非常高的自動控制功能，這也對傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進行了進一步的簡化，形成了一種全新的全分布式的控制系統(tǒng)。因此，也使得系統(tǒng)在可靠性方面得到了明顯的提升。

1.2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有極強的開放性

在過去常用的DCS控制系統(tǒng)對外進行通訊的時候，通常只能夠通過工作站的串口或者并口的方式進行，這樣的系統(tǒng)屬于封閉式的系統(tǒng)。而在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，由于對外通訊采用的是現(xiàn)場總線與局域網(wǎng)之間的網(wǎng)絡化連接，因此，能在局域網(wǎng)內(nèi)很快的進行信息交換，已達到信息資源共享的目的。與此同時，由于現(xiàn)場總線的技術(shù)標準使用不需要相關的專利許可要求，是對所有制造商和用戶開放的，因此，在這個平臺上實現(xiàn)技術(shù)方面的資源交流與共享也是完全可能的。只要使用設備以及系統(tǒng)的技術(shù)標準符合要求，使用者都可以連接進入現(xiàn)場總線系統(tǒng)，并且可以隨意組合不同供應商提供的相關產(chǎn)品來調(diào)整系統(tǒng)，以此滿足使用者各方面的實際需求。

1.3 現(xiàn)場環(huán)境具有高度的適應性

現(xiàn)場總線技術(shù)設計所針對的環(huán)境就是現(xiàn)場工作的前端，它屬于一種工廠的地產(chǎn)底層網(wǎng)絡。一般情況下，這種工作環(huán)境對設備或者系統(tǒng)的干擾比較大，而現(xiàn)場總線在抗干擾能力的方面具有很強的優(yōu)勢。現(xiàn)場總線技術(shù)不僅支持光纜以及紅外線傳輸信號，而且在在送電和通信兩方面采用的是兩線制，能很好的實現(xiàn)同步作業(yè)。

1.4 現(xiàn)場總線系統(tǒng)具有可操作性以及互用性

可操作性以及互換性是現(xiàn)場總線系統(tǒng)的特點。以往采用的DCS系統(tǒng)，由于不同產(chǎn)品之間不具備設備以及系統(tǒng)之間的信息傳遞以及溝通能力，因此，一旦要進行技術(shù)更新，就必須將全套設備與系統(tǒng)全部進行更換。而現(xiàn)場總線系統(tǒng)卻具備DCS所沒有的功能，它能通過信息的內(nèi)部傳遞實現(xiàn)點對點的獅子通訊模式。同時，只需要產(chǎn)品具備相似性能，即使是不同廠家提供的設備，也能很好的實現(xiàn)互換。

1.5 現(xiàn)場設備實現(xiàn)智能化以及功能自治性

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)在信號之間的傳遞，需要將模擬的信號通過控制站、操作站以及現(xiàn)場設備在內(nèi)的一系列的結(jié)構(gòu)進行傳輸，并且單單只能實現(xiàn)單向的傳遞。實施的過程中，使用起來會使傳感測量以及工程量的處理與控制的補償?shù)确矫娈a(chǎn)生較大的誤差，以至于容易導致故障運行等問題的產(chǎn)生。而現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用的是雙向的數(shù)字通信，比較DCS來看，這樣的信息傳遞能夠準確的將信號分散到現(xiàn)場的每一臺的設備，實現(xiàn)自動控制功能，完成數(shù)據(jù)的交換，能夠及時的診斷現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)。

2 現(xiàn)場總線技術(shù)在電力自動化中應用所具備的優(yōu)點

電力系統(tǒng)自動化一直以來就存在著設備復雜龐大、被控參數(shù)多、干擾嚴重等問題。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，電力行業(yè)也在逐漸的引進這種技術(shù)。目前在低壓電器、高壓開關設備等領域內(nèi)，現(xiàn)場總線技術(shù)所體現(xiàn)的價值也越來越大。在實際的應用過程中，現(xiàn)場總線技術(shù)相對于傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的一些優(yōu)點也越來越突出。

2.1 最大限度提高控制系統(tǒng)的準確性以及可靠性

由于現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用的是更為先進的數(shù)字化信息傳遞，因此，從根本上來講，較過去所采用的模擬信號傳播方式，能大幅降低在信息傳輸過程中所產(chǎn)生的誤差，從而能實現(xiàn)更準確的測量以及控制。與此同時，由于現(xiàn)場總線技術(shù)高度的智能化，使得整個體統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得更加簡化，并且設備的功能也得到了強化，極大的提高了控制系統(tǒng)的工作可靠性。

2.2 用戶擁有高度的控制系統(tǒng)集成的主動權(quán)

由于現(xiàn)場總線技術(shù)具備很好的兼容性，用戶不用再像過去那樣只能從不多的廠家選擇系統(tǒng)集成設備。因此，在對于控制系統(tǒng)集成的選擇上，用戶擁有了更多的主動權(quán)。一方面，可供選擇的面更廣了，另一方面，系統(tǒng)設計的靈活度也隨之提升。

2.3 節(jié)省硬件的數(shù)量以及投資

由于現(xiàn)場總線的及時采用的主要是全分布式的控制系統(tǒng)，傳感控制以及計算機等功能也可以在設備的前端進行智能設備進行，減少變送器、控制器等部件的安裝，也避免了以往復雜的接線過程。這樣以來既節(jié)省了安裝資金，也因設備數(shù)量的減少，節(jié)省了很多的占地

面積。

2.4 節(jié)省了后期設備維護的資金

由于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的智能化程度提升，設備已具備簡單的故障自我診斷和修復等功能。并且通過數(shù)字信號，設備的診斷結(jié)果以及維護信息能及時的傳遞到中控室，用戶也能第一時間掌握設備的具體情況，并及時進行維護與修理。節(jié)約了大量因維護造成的停工時間，而且高度的只能話也使設備的結(jié)構(gòu)更簡單，大大減少了維護工作量。

3 在電力系統(tǒng)自動化中的應用

電力系統(tǒng)自動化的特點是被控制的對象（設備）復雜而龐大，分散性強，聯(lián)系緊密，被控制的參數(shù)多，干擾嚴重。目前現(xiàn)場總線技術(shù)也正在逐步融入電力行業(yè)，隨著現(xiàn)場總線技術(shù)在低壓電器、高壓開關設備、低壓成套設備中的應用，其作用也越來越突出，是實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化的關鍵。目前，已經(jīng)有比較成熟的現(xiàn)場總線產(chǎn)品和系統(tǒng)在電廠、變電站自動化、配電網(wǎng)自動化中投入使用，都獲得了很高的經(jīng)濟效益和發(fā)展前景。

比如，現(xiàn)場總線技術(shù)可以幫助高壓開關設備實現(xiàn)智能化，進行在線檢測、運行狀態(tài)監(jiān)視、控制、保護動作、趨勢分析和判斷?，F(xiàn)場總線在高壓開關設備中的應用是伴隨著智能化高壓電器的發(fā)展而發(fā)展。

再比如，智能化箱式變電站是以智能化設備為基礎，以現(xiàn)場總線為核心的智能化系統(tǒng)。該系統(tǒng)集遙測、遙控、遙信、遙調(diào)、故障識別、隔離恢復為一體。國外，歐洲尼德豪森電廠率先將FCS系統(tǒng)應用到2臺950MW機組控制中，2003年投入商業(yè)運行。整個系統(tǒng)包括721臺馬達、670個電磁閥、957個閥門定位器、698臺電動執(zhí)行機構(gòu)和350個現(xiàn)場控制器，這些智能設備均通過現(xiàn)場總線與工作站相連。整個系統(tǒng)只需配備一個操作員，大大提高了電廠的自動化水平。

4 結(jié)語

總之，隨著應用技術(shù)的不斷發(fā)展，電力自動化技術(shù)也得到了廣泛的應用，現(xiàn)場總線技術(shù)引入了電力系統(tǒng)，并從根本上優(yōu)化了控制系統(tǒng)的各種性能，并在整個生產(chǎn)過程中進行功能分散，為每個被控的設備就地配備專用的前置控制計算機，這種現(xiàn)場總線技術(shù)的系統(tǒng)，還能與其他的計算機的通訊節(jié)點構(gòu)成高性能的控制系統(tǒng)，這樣無疑增強了整個電力系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)的可靠性及系統(tǒng)組織的靈活性。

參考文獻

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