現場總線技術在電力系統自動化中的作用

任宗明 冉冉

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

關鍵詞：現場總線技術；電力自動化；類型

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

1 現場總線技術的主要特點

1.1 系統結構具有高度的分散性

現場總線技術的控制系統改變了以往常用的DCS集散控制系統中系統集中與分散相結合的特點。自身具備了非常高的自動控制功能，這也對傳統的控制系統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。因此，也使得系統在可靠性方面得到了明顯的提升。

1.2 現場總線控制系統具有極強的開放性

在過去常用的DCS控制系統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，這樣的系統屬于封閉式的系統。而在現場總線控制系統中，由于對外通訊采用的是現場總線與局域網之間的網絡化連接，因此，能在局域網內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，由于現場總線的技術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，在這個平臺上實現技術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的技術標準符合要求，使用者都可以連接進入現場總線系統，并且可以隨意組合不同供應商提供的相關產品來調整系統，以此滿足使用者各方面的實際需求。

1.3 現場環境具有高度的適應性

現場總線技術設計所針對的環境就是現場工作的前端，它屬于一種工廠的地產底層網絡。一般情況下，這種工作環境對設備或者系統的干擾比較大，而現場總線在抗干擾能力的方面具有很強的優勢。現場總線技術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，能很好的實現同步作業。

1.4 現場總線系統具有可操作性以及互用性

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

1.5 現場設備實現智能化以及功能自治性

傳統的控制系統在信號之間的傳遞，需要將模擬的信號通過控制站、操作站以及現場設備在內的一系列的結構進行傳輸，并且單單只能實現單向的傳遞。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等方面產生較大的誤差，以至于容易導致故障運行等問題的產生。而現場總線系統采用的是雙向的數字通信，比較DCS來看，這樣的信息傳遞能夠準確的將信號分散到現場的每一臺的設備，實現自動控制功能，完成數據的交換，能夠及時的診斷現場設備的運行狀態。

2 現場總線技術在電力自動化中應用所具備的優點

電力系統自動化一直以來就存在著設備復雜龐大、被控參數多、干擾嚴重等問題。隨著現場總線技術的發展，電力行業也在逐漸的引進這種技術。目前在低壓電器、高壓開關設備等領域內，現場總線技術所體現的價值也越來越大。在實際的應用過程中，現場總線技術相對于傳統控制系統的一些優點也越來越突出。

2.1 最大限度提高控制系統的準確性以及可靠性

由于現場總線系統采用的是更為先進的數字化信息傳遞，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生的誤差，從而能實現更準確的測量以及控制。與此同時，由于現場總線技術高度的智能化，使得整個體統結構變得更加簡化，并且設備的功能也得到了強化，極大的提高了控制系統的工作可靠性。

2.2 用戶擁有高度的控制系統集成的主動權

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

2.3 節省硬件的數量以及投資

由于現場總線的及時采用的主要是全分布式的控制系統，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。這樣以來既節省了安裝資金，也因設備數量的減少，節省了很多的占地

面積。

2.4 節省了后期設備維護的資金

由于現場總線控制系統的智能化程度提升，設備已具備簡單的故障自我診斷和修復等功能。并且通過數字信號，設備的診斷結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構更簡單，大大減少了維護工作量。

3 在電力系統自動化中的應用

電力系統自動化的特點是被控制的對象（設備）復雜而龐大，分散性強，聯系緊密，被控制的參數多，干擾嚴重。目前現場總線技術也正在逐步融入電力行業，隨著現場總線技術在低壓電器、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，是實現電力系統自動化的關鍵。目前，已經有比較成熟的現場總線產品和系統在電廠、變電站自動化、配電網自動化中投入使用，都獲得了很高的經濟效益和發展前景。

比如，現場總線技術可以幫助高壓開關設備實現智能化，進行在線檢測、運行狀態監視、控制、保護動作、趨勢分析和判斷。現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展而發展。

再比如，智能化箱式變電站是以智能化設備為基礎，以現場總線為核心的智能化系統。該系統集遙測、遙控、遙信、遙調、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系統應用到2臺950MW機組控制中，2003年投入商業運行。整個系統包括721臺馬達、670個電磁閥、957個閥門定位器、698臺電動執行機構和350個現場控制器，這些智能設備均通過現場總線與工作站相連。整個系統只需配備一個操作員，大大提高了電廠的自動化水平。

4 結語

總之，隨著應用技術的不斷發展，電力自動化技術也得到了廣泛的應用，現場總線技術引入了電力系統，并從根本上優化了控制系統的各種性能，并在整個生產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，這種現場總線技術的系統，還能與其他的計算機的通訊節點構成高性能的控制系統，這樣無疑增強了整個電力系統自動化控制系統的可靠性及系統組織的靈活性。

參考文獻

[1]徐冠男，韓丹.綜合自動化變電站現場總線技術分析[J].黑龍江科技信息，2008，（18）.

[2]李軍.綜合自動化變電站現場總線技術分析[J].中國新技術新產品，2009，（13）.