現場總線技術在供配電系統中的應用

李國平 樂昌市中建材水泥有限公司

1 現場總線概述

現場總線最突出的特點是標準化、開放化、成本低、數字化、互操作性好和控制分散，它通常處于控制設備和生產區域之間，承擔著多點通信、信號數字化和串行傳輸等任務。現場總線的標準化和開放性體現在它既可與異層網絡相連，又可與本層網絡相連，既可與同一廠商的設備相連，又可與不同廠商的設備相連，使控制系統的軟硬件配置可以更加靈活。由于采用了總線傳輸，并接入了現代化智能儀表，擁有現場總線的工業控制系統可以節省許多傳統通信線路的端子和線纜，使系統更加簡潔。現場總線技術的全數字化通信特點特別適用于糾錯和信息防撞的設計，進一步提高多點雙向通信的可靠性。

2 現場總線技術實施數據通信

國際中應用的現場總線技術標準為Profibus，在工業生產領域中廣泛適用。Profibus通過三個模塊組成，每一模塊能夠實現不同功能。其中的Profibus-DP模塊能夠實現高效生產，并建立較低成本的控制系統，且可以應用在分散式I/O通信的總線方面。該技術利用雙絞屏蔽線作為媒介，對傳統設備具有支持作用。多數工業設備都使用Modbus協議作為不同設備的通信標準，比如ABB系統保護器、智能儀表、測控模塊等。應用Modbus能夠使不同廠商控制設備利用網絡連接，對設備運行狀態測定。二期變電系統需對開關柜斷路器狀態、電流及電壓具體參數讀取至保護器中，且能夠發布到前端機中，實現實時控制。前端機對應的不同保護模塊間利用RS-485及光纖連接。主機等設備共同共建以太網，用以實現信息傳遞。最終實現網絡協議間的轉變，使現場總線及工業自動化相結合，保障信息傳輸時效性、動態化。低壓配電中Modbus會用到以下功能碼，見下表：

圖1

3 現場總線技術應用于供配電系統

現場總線技術在智能配電系統應用過程中，能夠建立三個監控層，分別為現場設備層、網絡通訊、監控管理。其中現場設備層主要對設備進行監督，網絡通訊層對網絡傳遞情況進行監督，監控管理層主要負責整個系統運行的管理。現場設備層具體包括了智能斷路器以及馬達控制器等相關組件。上述設備多被應用在電壓等級、開關方式及接線方式，結合設備對應分布安裝在開關柜內，且與開關以及變壓器等具體設備進行關聯，就可以實現數據信息的采集、傳送以及控制（見圖1）。網絡通信層會涉及到不同網絡協議，這些協議對產品的銜接標準進行界定，保障通信功能正常發揮。現場設備層則是對監控層所反饋的信息進行交換，使配電系統中監控的回路增加、信息容納量大、通信協議不統一問題解決，總線存在的不兼容狀態剔除。變電站中配電信息函數、參數應當做好保護，數據處理后。傳遞至控制室中，ESD監控系統會將數據收集，并將系統命令傳達于繼電保護器及控制設備中。

圖1

3.1 數據采集

2#前端機自1#電容器信息采集為本次研究對象，在通信設備中設三個裝置，通道中對應三個地址。對應的開關柜分別是6KV母聯、1#電容器、1#所用變。假設當2#前端機需將2#保護單元不同開關量數據完成讀取之后，此時前端機保護單元形成報告，并返回到I/O卡中，形成相應的報文（OA）。如圖2

圖2

3.2 前端機、主機通訊運用

前端機將報文接收后，經過檢測并未發現錯誤，則可形成實時更新的遙信表。將上述信息數據保存于P5.2.n（n=0/1/2....13）行中，p5.2.n所處行具備序號對應。序號在2#前端機中所具備的報表是唯一的。2#前端機將數據收集后，根據特定規律將信息打包。并將打包的數據傳輸到主機中，主機會對數據進行分解。遙信表中存在2#相同的序號，將需要與數據相對應便能夠完成實時報表建設。遙測原理及遙信原理基本并無差異，主機將信息接收后，所測定數值會顯示在報警裝置中，其內容根據ABB產品特性。實際工作過程中，應當能建立協議功能模塊，前端機模塊協議內容及數據讀取，將更新前段的數據、報表更新，將后續數據傳輸到主機中。主機將數據包解析。利用遙信表中2#前端機類似序列號，對序號進行數據及遙信表銜接，使遙信表能夠做到實時更新。上述應用方式大多應用在ABB系列產品中，不具相應協議的智能模塊，前端機及模塊間需根據協議開展工作。將前端上遙信及遙測表更新，將后續數據上傳于主機中。現場總線技術實現電力自動化應用，主要是利用電力分配調度功能。傳統控制系統需通過電纜，實現參數傳輸，這種信息傳遞方式不具時效性，并且測試精確度無法保障，使測試精度成為需面對的問題。此方式還需人工值班，造成人力浪費。而現場總線技術自帶Lonworks技術，能夠在監控方面起到良好效果。

結束語：隨著現場總線技術的發展及其越來越多的應用，現場總線系統在設計、調試、組態、維護、管理等方面的技術也將越來越成熟，相應產品也將越來越穩定。這也為變配電系統的運行與維護帶來更多便利。利用現場總線技術形成的變配電系統，不僅節省設備投資，而且利于儀表電氣管理。變配電監控系統依據裝置要求靈活配置，滿足各種企業安全可靠、經濟高效的配電系統的需要。