现场总线技术在变电站综合自动化系统中的应用.doc

南京理工大学自动化学院 论文 课程名称：电力系统自动装置 论文题目： 现场总线技术 在变电站综合自动化系统中的应用 姓 名： 学 号： 指导老师： 成 绩： 现场总线技术在变电站综合自动化系统中的应用 摘要： 变电站综合自动化系统，就是把变电站内单个分散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为纽带，把他们连接成可以互相沟通信息，共同完成自动控制任务的网络系统和控制系统。由于现场总线技术还处于发展阶段，市场上有各种针对不同场合、不同技术要求的产品。本文针对变电站自动化所需要实现的功能要求，对现在广泛应用于变电站内的现场总线技术，如CAN总线、Lon Works现场总线等，对其产生、现状、发展趋势等进行简单的概述。 关键词：CAN Lon Works 现场总线 变电站 自动化 引言 随着自动化水平的提高，现场总线技术以及硬件电子电路的性能都有了长足的发展，变电站综合自动化系统对现场总线也提出了更多的要求。但现场总线技术以其协议简单开放，容错能力强，实时性高，安全性好，成本低，适用于频繁变换等优点，使其在现阶段变电站综合自动化系统中仍处于重要位置。 变电站综合自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电路的自动监视、测量、自动控制和微机保护以及与调度通信等综合性的自动化功。 现场总线技术的现状 变电站综合自动化是在计算机技术和网络技术的基础上发展起来的。国外在20世纪80年代已有分散式变电站综合自动化系统问世，我国的变电站综合自动化起步较晚，大概从90年代开始，初始阶段主要研制和生产集中式的变电站综合自动化系统。目前，许多高校、科研单位、制造厂家以及规划设计、基建贺运行部门在学习和借鉴国外先进技术的同时，结合我国的实际情况，共同努力，继续开发更加符合我国国情的变电站综合自动化系统。 1994年国内首次提出了分层、分布式变电站综合自动化系统，提出了面对对象的设计思想和采用按间隔设计的方法。率先采用了现场总线LonWorks接口，实现了间隔内保护装置间公共信息得到可高速数据通。 在变电站综合自动化系统的具体实施过程中，由于受现有分工和管理体制的影响而有不同的实施方法;一种主张以远动为数据采集和控制的基础，相应的设备也是以电网调度自动化为基础，“保护”则相对独立；另一种则主张站内监控以保护为数据采集和控制的基础，将保护和测量、控制结合在一起。 在传统的变电站监测系统中，一般采用BITBUS总线和RS-485总线，但在实际应用中都存在一下问题： BITBUS总线和RS-485总线上只能有一个主节点，无法构成多主系统，一旦主节点出现故障，系统就不能正常运行，导致整个系统的可靠性较差。 BITBUS总线和RS-485总线的抗干扰能力较差，不适应在高电磁环境下运行，而且其错误处理能力也很差。 数据通讯方式是命令响应式，下端节点只有在收到主节点的命令以后，才能相应，从而造成数据不能及时上传，导致整个系统的时效性较差，不适应于开关柜在线监测这种要求实时性很高的系统中。 针对这些问题，进而又提出各种现场总线方式，以适应相应场合的应用。例如CAN总线、Lon Works现场总线和Profibus总线技术等。 变电站综合自动化系统功能 变电站综合自动化系统具有数据采集与处理、控制与调节、防误操作闭锁、远动等功能，具体如下：实时数据采集与处理功能；报警处理功能；事件顺序记录；控制功能及防误操作闭锁；系统管理记录；在线统计计算功能；画面显示和打印功能；数据库的在线修改功能；与调度站的通信功能（远动功能）；与保护装置的通信功能；自诊断、自恢复及自动切换功能。 常见现场总线技术 Profibus总线技术 Profibus总线技术是一种经过优化的告诉便宜的通信连接，专为自动化控制系统与分散的I/O设备之间通信使用而设计的。Profibus使用物理层，数据链路层和用户接口，用于现场层的高速数据传输。主站周期性的读取从站的信息并周期性的从主站发送输出信息，并提供智能化现场设备所需的非周期性通信以进行组态、诊断和报警处理及负责设备在进行中参数的确。其主要功能和特性如下; 远距离高速通信：波特率从9.6K到12Mbit/s；最大距离12M时为100米，1.5M时为200米，必要时可用中继器拓展。 分布式结构：各主站间令牌传递，