現場總線技術在電力中的應用研究

＊崔慶凱

(中國華冶科工集團有限公司 內蒙古 014000）

現場總線技術在電力中的應用研究

＊崔慶凱

(中國華冶科工集團有限公司 內蒙古 014000）

隨著我國通信技術的不斷發展，現場總線以其獨特的開放性、數字化、互動性的基本特征在通信系統中發揮了重要的作用。相比于過去傳統的集散控制通信系統，現場總線系統可以很好的在確保通信機能的基礎上更好的實現穩定傳播、高效傳播、使用成本較低的綜合目標。因此，本論文就在此背景下主要先對現場總線的基本概念與特征作全面的分析，再著重研究現場總線技術在通信系統中的所發揮的重要作用，最后在深入探析現場總線技術在我國的通信發展中的應用實踐能力。

現場總線技術；通信系統；電力發展；應用研究

在我國傳統的電力系統中，常常會遇到相應的電力過大或者是電力受阻不通暢等問題，為此工作人員常根據此問題制定出相應的對策，而現場總線技術就是最具創新性的對策之一，其是在傳統的電力控制技術的基礎上突破了原有的技術障礙，更好的在控制電力系統的過程中應用了新型的地底層控制網絡形式，這樣才能更好的改善原有的電力運行系統，使其朝著專業化、高效化與數字化的方向發展。

1.現場總線的基本概念與特征

(1)現場總線的基本概念

現場總線是一種來源于上世紀80年代的新型數字通信技術，其主要可以應用于相應的生產施工現場、電力調度工作以及微機設備之間的多節點數字通信工作中，因其獨有的應用范圍與使用方式，在具體的使用過程中其也被稱為是一種具有全方位數字化控制系統的底層網絡中心。現場總線可以有效處理現場設備，如執行控制器、機構、智能化儀表等之間的數字通信，而且能夠在現場控制設備和高級控制系統之間實現較好的信息傳遞。現場總線由于良好的可靠性、經濟實用以及解構簡單等方面的優勢，使得其在許多領域能夠得到廣泛應用。

(2)現場總線技術的特征

現場總線技術的特征有很多，比如其良好的互用性、開放性、功能自治性、互可操作性、系統的分散性、智能化以及現場環境適應性等。由于公開的通信協議，不同生產廠家的設備之間，實現了良好的信息傳遞，能夠建立底層網絡開放系統。在上述現場總線概念內容的基礎上，筆者接下來主要針對其的基本特征做起全面的分析，主要有以下三點，分別為：

①操作性與互助性

過去我國電力科學技術還未得到完全發展的時期所用的電力系統是一個自我封閉的環狀系統，只能單方面的傳遞相應的通信信息，并不可以實現相應的互助與互享機能。而在現場總線技術的引導下，我國的電力系統可以逐步的突破環狀結構，逐步朝著雙面循環結構的樣式發展，這樣就可以實現一定的操作，更好的實現互助互享的目標。

②智能性

在過去所使用的DCS中必須要有以下三種基本的介質，分別為：操作中心、控制站以及現場的設備連接才可以運轉并得到使用，同時該DCS的運轉方式也是較為普遍的單相傳遞形式，在數字信號傳遞的過程中難免會因為外界因素的干擾產生相應的誤差。而現場總線技術的智能性則可以很好彌補這一缺點，其通常在FCS中采取的是一種雙向的數字信號傳遞形式，其能夠將傳感的測量與補償計算應用于現場的設備運轉中，更好的實現自動控制與調控功能。

③適應性

根據現場總線的基本概念可知，其是一種地底層的網絡控制中心，主要是用于現場環境的調控。因此其在使用的過程中也具有較強的適應性，同時其也支持相應的雙絞線、光纜線、紅外線以及電力線，并在使用的過程中能抗除外界的一些必要干擾。

2.現場總線技術的重要作用

由于技術背景和經濟背景的差異，現場總線技術的應用實踐也存在著不同。大致來說，現場總線技術一般分為三級網絡，鏈接四個層次。三級網絡具備各自的信息傳遞功能，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；第二級網絡，主要是通過數字量傳感來執行簡單的設備操作，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場I/O接入 PROFIBUSDP網。第三級網絡，鏈接客戶端和信息監控，主要是將監控服務器、現場監控機、PLC、獨立主機控制段的PLC接入工業以太網；監控服務器、中央監控機、數據庫服器和客戶機接入 Enter net 網。

由于現場總線技術具有諸多的優點和特征，使得其在應用中具有很大程度的適應性。現場總線技術能夠在運用中體現出諸多的優勢，具有十分重要的作用。

(1)降低維護成本

現場總線技術在應用過程中，如安裝、維護和布線電力系統等環節，都可以節省不少成本。電力傳輸過程中，現場總線技術可以實時追蹤信號，這與傳統控制系統相比較，可以最大限度降低成本。現成總線技術一般采用統一的電力設備，這可以節省大量的電力系統的人力、財力和物力，進而最大限度的降低電力系統安裝工程的復雜程度。現場總線技術中自動診斷故障、排查故障的功能，還可以減少維護人員的工作量，從而實現維護成本的降低。

(2)提高可維護性

現場總線技術具有十分重要的現實作用。電力傳輸設備通過現場總線技術能夠最大限度減少連接線與連接點的數量，進而實現電力系統的穩定性。假如系統中任何一個點出現故障，現場總線技術也能夠為故障的分析和排查提供極大的便利。并且，通過采用現場總線技術可以實現在線故障排查與診斷等功能，從而大大提高系統的可維護性。

(3)有利于數字通信自動化

需要傳播的信號能夠通過現場總線技術的應用形成所需的數字信號，之后利用現場總線技術的通信功能實現信號的傳播。自動化數字通信能夠發現傳統信息傳遞中不易被發現的故障，更加有利于故障的處理和解決，避免系統在故障狀態下的運行出現安全問題，從而實現客戶之間的聯系與溝通。特別在多站點之間，現場總線技術能夠輕易實現較好的雙向通信功能，進而實現通信質量與通信速度的提升。

3.現場總線技術在電力自動化中的應用

現場總線技術以其獨特的操作性與互助性、智能性及適應性對于電力的測量與數據信號的傳遞都有著較大的控制優勢，能夠在一定程度上減少信息傳輸的誤差性。同時，在電力系統的運轉中運用新型的現場總線技術可以很好的轉化電力系統的運轉負擔，使其更好的進行內部運行，有效的提高電力系統的穩定性。實踐證明，在電力自動化中運用新型的現場總線技術可以很好的分散現場的總線設計，建立起有效的分布式結構形式，進一步提升電力系統運轉的可靠性。除此之外，還具有以下三點基本功能：

(1)更好的促進了電力系統的自動化通訊

在現場總線技術的運用中，其基本的流程大致如下：第一步首先先接收上一層的電力信息，再將這些電力信息經過內部的運行轉化為一定可供識別的數字信號，其次再將這些經過轉化的數字信號通過數字通訊的方式進行傳遞，最后再將所傳遞的數字信號進行一定的整理收集與歸納，形成強大的數據庫，便于后續的操作與應用。因此這種新型的現場總線技術不僅可以很好的將電力信息進行有效的傳遞，還可以更好的避免傳遞故障的產生。

(2)更好的提高了電力系統的鞏固性與維護性

現場總線技術在電力系統中的應用是一種短節點之間的有效傳輸，因此其可以使用較少的連接點達到傳輸更大量數據信息的目的，這樣不僅可以減少了電力系統內部的運轉負擔，還可以更好的維護并鞏固了電力系統的運轉性能。

(3)更好的節約了電力系統的運轉成本

一方面，在電力系統運轉的過程中，其所需的成本投入是極大的，從電力系統的安排與布置到中期的運轉以及后期的維護與保養都是需要資金的支持。而在電力系統中使用新型的現場總線技術則可以在中期的運轉過程中減少連接點的使用與運行。同時，在電力信息與數字化信號傳遞的過程中，現場總線技術也可以定時跟蹤所傳輸的電子信號信息，減少了特定的跟蹤與反饋投入。另一方面，現場總線技術也可以減少一定的電力插件使用數量，其所需的電力插件都是按照統一標準執行的，因此在整體的電力系統中是較為少的。

4.總結

現場總線技術在電力系統中的應用范圍與方式都是較為廣泛且靈活的，相比于過去傳統的電力信息技術來說，現場總線技術可以很好的根據用戶的不同需求自由性的選擇合理的設備進行操作與運轉。這一獨特的創新性能足以吸引更多的用戶前來參與試用，另外在集成過程中，現場總線技術也能很好的解決在運轉中不兼容的一系列問題。在電力系統中，通過現場總線技術應用，能夠極大優化供電的可靠性和穩定性，解決傳統供電系統的缺陷和不足，實現用電方面的良好保證。綜上所述，現場總線技術較傳統的電力信息技術來說是占一定優勢的，其在未來的發展前景也是無限的。

[1]石海青．電力自動化技術在電力工程中的應用研究[J]．中國高新技術企業,2016(02)．

[2]潘原離,李泉．基于云計算技術的電力調度自動化系統架構分析[J]．河北電力技術,2016(01)．

[3]宋雨锘,張丹,韓寶民．電網調度自動化的綜合監控和智能化研究[J]．河南科技．

崔慶凱（1967～），男，中國華冶科工集團有限公司，研究方向：電氣方向。

(責任編輯李燕）

Research on the Application of Fieldbus Technology in Electric power

Cui Qingkai
(HuaYe Science and Industry Group co., LTD in China, Inner Mongolia, 014000)

Along with the increasing development of China’s communication technology, the fieldbus plays an important role in the communication system with its unique basic characteristics of openness, digitization, interactivity. Compared with the traditional distributed control communication system, the fieldbus system can better to achieve the comprehensive goal of stable spreading, efficient spreading and lower use-cost on the basis of ensuring the communication function. Therefore, under this background, this paper takes comprehensive analysis of the basic concept and characteristics of the fieldbus, and then focuses on studying the important function of fieldbus technology in communication system, finally deeply analyzes the practical application ability of fieldbus technology in China’s communication development.

fieldbus technology；communication system；electric power development；application research

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