现场总线技术在实现变电站综合自动化中的应用
电力自动化技术流程探讨
２ 电力 自动 化的实 现技术 现场总线 （ ｉｄｕ ）被誉为 自动化领域的计算机局域网。信息技术 Ｆｄ ｂｓ
善 ，全分布式 自动化系统的出现为系统的推广提供了一个更广阔的选择 余地。２） 柔性交流输电技术 （ Ａ Ｔ Ｆ Ｃ Ｓ）的发展进一步增加输电、配电 自 动化水平 。柔性交流输电系统 的主要 内容是应用电力电子技术 的最新成 就以及现代控制技术实对交流输电系统参数 以至网络结构的快速灵 ， 大幅度提 高系统的稳定性和可靠性。３） 现场总线技术在变电站综合 自动化 系统 中应用 。现场总线即是一种工业总线 ，主要解决智能化仪表、变送器 、 控制器 、执行机构等现场设备同的数字通信 ，以及这些现场控制设备和 高级控制系统之间的传递问题。它是用于过程 自动化和制造 自动化最低 层 的现场设备或现场仪表互连的遗信网络，是现场通信网络与控制系统 的集 成 。 总之 ，自动化技术的发展经历了一个相当漫长的过程 。初期发展较
１ １ ０
应用科学
２年 ３ 科 ２ ０ 第期 １ 霸 ０
电力 自动化技术流程探讨
文雪辉
（ 会昌 县供电有限责任公 司 ，江西会 昌 ３２ ０ ４ ６ ０）
摘 要 随着 电力 系统 的发展 ，电力 自动化 的重 要性与 日剧增 。传统 的信 息 、通信和 自动化技术之间的 障碍正在 逐渐消失。最新 的技术 ， 包括无 线网络 、现场总线 、变频 器及人机界面 、控制软件 等 ，大大提升过程 系统 的效率和安全性 能。对我国 电力 系统 自动化的发展及现状
变电站综合自动化系统的通讯方式及选择
变电站综合自动化系统的通讯方式及选择作者：张慷焕来源：《电子技术与软件工程》2016年第05期摘要本文首先对变电站综合自动化系统常见的通讯形式进行分析，其次就总线型通讯系统各种方案予以比较，最后提出了变电站综合自动化系统常用的通讯系统结构及方式。
【关键词】变电站综合自动化系统通讯系统总线型通讯系统通讯方式数据通信在综合自动化系统中具有极其重要的作用，数据网络应具备快速实时响应能力、高可靠性和优良的电磁兼容性能。
以下将根据变电站的特殊环境和综合自动化系统的要求对通讯形式的各种结构进行分析。
1 各种结构的通讯形式分析通讯系统常见的结构形式有星形结构、环形结构和总线形结构。
1.1 星形结构属于中央控制形，多台计算机与一台主机相连，主机执行集中式通信控制策略，任意两节点间由主机建立通信传输路径。
优点：单个节点故障只影响一个设备，不影响全网；控制方式和访问协议简单；容易检测和隔离故障，可方便的将故障节点从系统中删除。
缺点：当主机故障时整个系统就会瘫痪；如果通信量较多、速度要求高时，主机将成为瓶颈，若采用双机冗余提高可靠性，则系统的复杂程度和成本将会增加。
远动系统采用循环式规约的电力系统，调度端与各厂站的通信通常采用星形结构。
1.2 环形结构由中继器组成，通过点到点链路的闭合环形成局域网络，每个站点都通过一个中继器连接到网络上，每个中继器都与两条链路相连。
每个结点都有控制发送和接收的访问逻辑。
分组发送数据。
常用的传输介质是双绞线，也可以采用同轴电缆和光纤。
优点：传输速度高；同一个环上的不同节点间可用不同的介质连接；传输速率也可不同。
缺点：可靠性差，某个结点故障会阻塞信息通路，引起子网故障；因某一节点故障会使全网不工作，难以诊断故障，需对每个结点进行检测；不易重新配置网络。
1.3 总线形结构通过一条公用的主干链路连接所有站点，两个节点间通过总线直接通信，而且任何时刻只允许两个站点间通信。
此结构具有速度快，延迟和开销小的特点。
现场总线技术在电力自动化中的应用研究
【 关键词 】 现场 总线技术 ； 电力 自动化 ； 应用研 究
现场总线 是一种发源于 ９ Ｏ年代初的 国际新型技术 ．主要用在微 成访 问介质 的处理 和控 制 第二个是完 成第 ３层到第 ６层 的系统 功 机化测量监控和生产现 场两者之 间的双向串行多节 点的一种特殊 的 能 ． 就是 网络处理器 。 最后一个就是应用程序处理器 ， 执行的任务就是 通信 系统 ． 也被俗 称为数字化 、 开放化和多点通信的底层 控制 系统 。 用户代码和服务之 间的工作 芯片还具备 了一定的存储信息缓 冲区 域． 便于 Ｃ Ｐ Ｕ之间实现信息之 间的传递和交换 １ ． 现 场 总 线 的特 点 四方华能电网公司 中的 Ｃ Ｓ Ｃ ２ ０ ０ ０ 综合 变电站的 自动化 系统 就是 （ １ ） 开放特点。 传统 的控制 系统都是一个 自我封闭的环境 ， 一般情 ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 现场 总线 系统 四方 公司也是 况下只可以通过工作站 的对开通讯 口进行通讯工作 在现场总线 的系 采用这种国际上最为先进 的 Ｌ 统中 ．总作战可以同时进行局域 网和现场总线 网两层 网络的工作 ， 通 过局域网可以和其他计算机 的网络进行信息的交换 ． 真正 意义上 实现 资源的共享 除此之外 ． 现 场总线 的技术是针对所有用户公开的 。 没有 任何的专利要求 ． 也实现了技术 的共享 （ ２ ） 操作特 点。不同厂家所生 产的集散式 分布控 制系统 的产 品不可 以进行相互之间 的交换 和使用 ． 如果两个公 司需要 进行设备 和技术交换 的时候 ． 必须进行全 部的交换 才可以完成 目的 但 是现场 总线系统 可以很好的实现系统之间的信息 交流和传递功能 ． 也可 以针对不 同的情况实现一 对一 、 一对 多的数字 化通信。 （ ３ ） 智能特点。 传统 的集散式分布控制系统建成使用的前提条 件是必须有控制站 、 操 作占和现场设备三层结构 ， 缺一不 可 ， 并且 信号 传输的方式还是单 向传输 ， 传输 的数据信号 的误差也很 大。但是在现 场总线系统中使用 的是最先进 的双 向数字通讯技术 ． 他 可以将工程 量
现场总线技术在变电站综合自动化中的应用探讨
Ｃ Ｎ是控 制局域网络 Ｃｎｒ ｒａＮ ｔｏ Ａ ｏｔ ｎＡｅ ｅ ｒ ｏ ｗ ｋ的缩写 。它采用 了 Ｏ Ｉ Ｓ 底层的物理层 、 数据链路层 和高层 的应用层 。信号 传输介质为双绞线 。最高通信速率为 １ Ｂｓ ｉ Ｍ ｐＯ ￣信距 离 ４ ｍ）最远通信距离可达 １ｋ （ ０ ， ０ ｉ 通信速率为 ５ ｂｓ。 ｎ ｋ ｐ）
收 稿 日期 ＂ ０ —０ —１ ２ ８ ６ ０ ０
第一 作者简 介 ： 太（９６ ， 河南南阳人 ， 刘 １７ 一） 男， 平顶 山燃 气总公 司工程师 。
第１ ７卷第 ５ 期
刘
太等： 现场总线技术在 变电站综合 自动化 中的应用探讨
４ ９
按站 内的一次设 备 （ 主变压器 、 线路 、 母线 等 ） 分布式 配置 ， 间 各 隔的设 备相 对独立 ， 每个 间隔设置一个智能单元 ， 采用 交流采样 技术采集处理 电流、 电压、 功功率 、 有 无功 功率 、 有功 电能 、 无功 电能 、 频率 等参量信号 ， 过 Ｌｎ ｒ 通 ｏＷｏ ｓ网络实现互联 ， 可按信 ｋ 并 息传递优先级 同变 电站 层 的设 备 （ Ｃ或工 作站 ） 行通信 。直 Ｐ 进
文 献 标 识 码 ： Ａ
现场总线技术是应用于工业过程 自动化和制造 自动化 ， 接传感器 、 连 控制器和执行器 等现场设备 的一种通 信技 术 ， 是一种全数字化 、 全分散化 、 多点 、 向、 双 智能的通信系统。现场 总线技术 的广泛应用能大 幅度降低控制 系统 的投 资 ， 显 著提高控制质量 ， 大地 丰富信息系统 的内容 ， 极 明显地改善系统的集 成性 、 开放性、 分散性和互操作性 。
其 它 现 场 总 线 还 有 Ｐｏ ｂｓＨ ｆｒＦＰ Ｆ Ｋ ＩＰ等 。 ｒ ｕ， Ａ ｉ ｆ Ｉ，Ｄ ， Ｓ
综合自动化变电站现场总线技术分析
赵 薇
ｆ 哈 尔滨 电业 局 变 电运 维 工 区 ， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ ０ １
摘 要： 现 场 总 线是 近 几 年 迅 速 发 展 并 广 泛 运 用 于 自动 化 变 电站 之 中 的一 种 工 业数 据 总线 。现 场 总 线 的 主要 功 能是 解 决 工 业 现 场 的 各种智能化仪器 ， 同时在各 个高级控制 系统之 中传递信息。现场总线的优点有许 多， 最为 突出的优势为 简单可靠、 成本低等。正 因为这些 明显的优势 ， 如 今 引起 了众 多标 准 团体 的 重 视 。 本 文就 从 介 绍 Ｌ ｏ ｎ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ总线 、 Ｗｏ ｒ ｌ ｄ Ｆ ｉ ｐ总 线 以及 以 太总 线 出发 ， 旨在 探 讨 综 合 自动 化 变 电 站 现 场 总 线技 术 分析 ， 以供 同行 们 参 考 借 鉴 。
关键 词 ： 现场总线 ； 综合 自动 化 ： 变 电站
现 场 总线 于 ２ ０世 纪末 发展 起 来 的 ， 广 泛 运用 于 过程 自动 化 、 制造 Ｗｏ ｒ ｌ ｄ Ｆ ｉ ｐ 使用曼彻斯特码传输 ， 是一种令牌网。 Ｗｏ ｒ ｌ ｄ Ｆ ｉ ｐ使用信 息 自动化 、 楼 字 自动化 等智 能 设备 之 中 。如今 ， 现场 总线 能 够有 效 的沟通 生 产者 和 消费 者 的概念 ， 和 通常 意义 上 的输 出量 、 输 入 量 略有 区别 。每 联系各个高级控制层 ， 因此 ， 现场总线不仅仅是一个基层 的网络， 而是 个 生产 者或 消费 者变量 有 —个 Ｊ Ｐ地址 。 Ｎ — Ｎ ｙ ， 站可 以有 例如 １ ６ 个 生 更高一层 的网络。 它是一种开放式的并且是新型全分布的控制系统 。 由 产 者艄 费者 变量 。任 何 时候 ， 生产 者 只能有 一个 ， 而消 费者 可 以是 １ 个 于其技术方面突出的优势 ， 已经被人们所熟知并引起了高度重视 。 如今 或 多个 。 国际上有许多知名的公司开始着重开展这 门高新技术 ，因为现场总线 （ ２ ） 通讯 介质 及 网络拓 扑结 构 的优势是显而易见的。 首先现场总线设备的性质是处在过程设备底层 ， 典型的传输介质是］ 二业级屏蔽双绞线。 网络拓扑结构为总线型 ， 但 而现场总线因此造价低 、 实用性高 、 操作简单 、 安全 性能高等优点而成 又不同于一般的总线结构， 以２ ２ ０ ｋ Ｖ高村变电站为例 ， 网络结构 为了不－ － －ｉ ￥ ＃ ￣ 。 除此之外 ， 现场总线的时效 ｆ 生 高， 网络负载稳定。 综上种 （ ３ ） Ｗｏ ｌ ｆ ｄ Ｆ ｉ ｐ总线 特点 种的特 ， 现场总线系统的地位越来越重要。 Ｗｏ ｌ ｆ ｄ Ｆ ｉ ｐ将变电站 的设备定义为“ 模块 ” ： “ 模块 ” 是指一组具备一 在 自动化变 电站中，通常使用到的现场总线有三种 ： Ｌ ｏ ｎ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 总 定基 本 功能 限 口交 流量 测量 、 开 关 量测 量 、 开关 控 制 等） 、 具 有统 一 通讯 线、 Ｗｏ ｄ ｄ Ｆ ｉ ｐ 总线 以及 以太网。在建设变电站时， 对选择现场总线类型 接口的智能模块。 凼此它们之间的通讯可按其功能、 时效分为 几 类标准 要根据其实际需求来定 ， 具体问题具体分析， 因地制宜。 通讯方式 ： 周期性 同步数据（ 女 口 遥测） ； 周册胜异步数据（ 女 口 开入量） ； 非周期 １ 总 线类 型 比较 性信 息报 开出量 Ｊ 。 网络仲裁器是整个 网络通信的主宰者。 网络仲裁 如今 ，我国广泛运用到的现场总线为三种 ， Ｌ ｏ ｎ ｗ ｏ ｒ ｋ ｓ 总线 、 Ｗｏ ｌ ｒ ｄ — 器轮番呼叫每一个牛产者变量整个网线上总是有信号的。如果若干时 Ｆ ｉ ｐ总线以及 以太网。而生产总线由于不 同的 自动化厂家， 而体现 出不 间间隔内例如几十毫秒） 没有监听到网上的信号 、 则可以诊断为网络故 同的侧重点。因此在选择现场总线的时候 ， 一定要具体问题具体分析 ， 障。 １ － ３以太 网（ Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ ） 根据 自动化厂家的实际隋况而定 。由于现场总线支持的类型、 具体协议 并 没得 到统 一 ， 因此 在 总线 的选择 上也 没有 完全 的统 一标 准 （ １ ） Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 网技 术特 ｜ 以太 网在 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ 网络 中重要 的通 讯设 备就 是 “ 网卡 ” ， 网卡 上面 装 １ ． １ Ｉ ＿ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 现 场 总线 （ １ ） Ｌ ｏ ｎ ｇ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 技术 特． 有处理器和存储器（ 包括 Ｒ Ａ Ｍ和 Ｒ Ｏ Ⅳ Ｄ 。网１ 和局域网之间的通信通过 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 是一 种实 力雄厚 的现 场总 线技 术 。它 采用 的是 Ｉ Ｓ Ｏ ＼ Ｏ Ｓ Ｉ 双绞线以串行传输方式进行的，而网卡和计算机之问的通信则是通出 模 型的全 部通 讯协 议 。 其设 计方法 为 面 向对 象 。 面 向对象指 的是利用 网 蝴 Ｌ 主板的 Ｉ ／０ 总线 以并 行方 式进 行传输 。网络 通讯 采用 Ｔ Ｃ Ｐ／ Ｉ Ｐ 协 每一 个 通 讯睢 元均要 有 唯一 的 Ｉ Ｐ 地址。 络的变量牛 寺 把网络的通信简化为参数设置，这样 的话能够将介质的 议 ， Ｊ 访问延迟和冲突降到最低 ， 这样就能大大增加通信的距离。同时 Ｌ ｏ ｎ — （ ２ ） 通讯介质及 网络拓扑结构 Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 网可使用通讯介质有 ： 双绞线 、 光纤、 同轴电缆 、 无线 、 红外 Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 总线还能够支持多种介质 ， 比如光纤等 ， 并能够延伸出与之相对 应的防爆产品。Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 因其这些优势特点 ， 而被业界称为通用控制 等。 在我局高村变 、 虢都变均采用 ５ 类双绞线（ 网线） 。 网络结构为以 Ｈ Ｕ Ｂ 网络 。 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 总线 的基 本部 件就 是 Ｎ ｅ ｕ ｒ ｏ ｎ 芯 片。 这 种芯 片最 大 的特 为通 讯防 心的 星形 网络 。 （ ３ ） Ｅ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｔ 网络特点 点就是能够 同时具有通讯和控制的功能。Ｎ ｅ ｕ ｒ ｏ ｎ芯片内部的组成部分 为三个 中央处理器 、 Ｒ Ａ Ｍ、 Ｒ Ｏ Ｍ、 Ｅ Ｅ Ｐ Ｒ Ｏ Ｍ、 计数器以及操作系统。在这 传输速度 陕 ，可扩展性好 。以太 网的传输速度有 １ ０ Ｍｂ ｐ系统 、 ０ ０ Ｍｂ ｐ ｓ 系统 和 １ ０ ０ ０ Ｍｂ ｐ ｓ 系统。我局综合 自动化变 电站 以太 网为 些系统的共同工作下 ，一个 Ｎ ｅ ｕ ｒ ｏ ｎ芯片就能够完成 网络中的控制功 １ 能。 如今 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 因其种种优势特｜ 而吸引了数万家企业参与到这项 １ ０ ０ Ｍｂ ｐ ｓ 系统 ； 而且 Ｈ Ｕ Ｂ接口是可以通用的， 使得系统连接非常方便 ， 工作中来 ， 这对于一种技术的推广、 应用有很大的促进作用。 具有良好的灵活性和扩展能力 ； 可靠性高 ， 一个节点的故障不会影响其 他节 Ｊ 点的通讯； 成本低 ； 网络管理方便。由于以太网具有以上优点 ． （ ２ ） 通讯介质及网络拓扑结构 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 能够 兼容 许多 的通讯 设置 ，可 以说 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 是不 会受 应 用 于变 电站 自动化 系统 已成为 发展 的必 然趋势 。 到通讯介质的限制。 同时 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 的另一大优势就是 ， Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 兼容 ２串行 通讯 串行通讯技术特点： 的这些 介质 ， 能 够在 同一 网络 中交叉 使用 ， 而 不会 收到 影 响 。这就 大大 增加 了现场总线的功能性。当然 ， 在大部分 的 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 综合 自动化变 在很多综合 自动化变电站中， 还大量采用了串行通信方式。特别是 电站 中， 被经常使用 的介质还是双绞线。 在选择现场总线网络的拓扑形 在不 同厂家设备之问的规约转换通讯中，采用的通讯方式均为串行通 式时， 可以根据不同的拓扑形式 ， 来决定网络的规模， 这在建立 、 选择上 讯方式。串行通信接 口方式有 ： Ｅ Ｉ Ａ — Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２ Ｃ和 Ｅ Ｉ Ａ — Ｒ Ｓ Ｍ ２ ２ ／ ４ ８ ５ 。 Ｅ Ｉ Ａ — Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２接口标准是早期串行通信接口标准。 是美国电子工业 Ｉ 办 非常 的灵 活 。 会（ Ｅ Ｉ Ａ ） 于１ ９ ７ ３ 年制定的数据传输标准接口。 （ ３ ） Ｌ ｏ ｎ ｇ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 现 场 总线特 点 Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 现场总线在保证可靠 、 安全通信的基础上还具有报文短 结束 语 不管 是 何种 总线 ， 它们 都 有着共 同的优 势 牛 寺 ｜ ， 那 就是 节 省硬 件数 小 必须） 、 高度分散化 、 体积小 、 成本低 的牛 寺 。止 ｜ 匕 夕 ．Ｌ ｏ ｎ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ 还具有 以下 特点 ： Ｌ ｏ ｎ主要 用 于没备 问相 互通 讯 ， 而不 是用 于 计算 机之 间通 Ｇ’ ， 量 与 投资 、 节省 安 装 费 用 、 节 省 维 护 开销 、 系统 集 成 主 动权 、 准 确 可靠 因此 任何 一种 总线 ， 都会有 各 自发展 的领 域 。 现场 总线 技术 的兴起 ， Ｌ ｏ ｎ元需 中央处 理器 、 服务器， ��
现场总线技术在电力自动化中应用
现场总线技术在电力自动化中的应用研究文章摘要本文首先介绍了现场总线和电力自动化的相关理论知识，然后论证了现场总线技术在电力自动化应用中的发展趋势及可操作性，并进一步举例说明了现场总线技术在自动化中的应用情况。
关键词现场总线电力自动化应用引言现场总线（field bus）是80年代末、90年代初国际上形成的、用于生产现场，在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统，也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。
现场总线系统fcs被称为第五代控制系统，人们一般把50年代前的气动信号控制系统pcs称作第一代，把4～20ma等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统dcs称作第四代。
现场总线控制系统fcs作为新一代控制系统，一方面，它突破了dsc 系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把dcs的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。
可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。
一、电力自动化概述随着电力自动化技术的发展，特别是综合自动化技术的发展，简化电力自动化系统的设计、大量减少施工改造的工作量、减少自动化设备屏柜数量等已成为设计的发展方向。
结合这一趋势及自动化设备水平可靠性的提高，以单位间隔为对象，分布式设计，分散安装的电力自动化系统应运而生。
其特点是将控制模块直接安装在现场开关柜，如图1所示。
图1：分散安装的电力自动化系统图该系统将控制∞模块安装在现场间隔，与传统集中组屏rtu方式相比，大量节约了二次信号电缆及组屏工作，大大减少中控室的面积和工程的工作量，特别适合于用地紧张的城内变电站及旧站改造。
从这类电力自动化的要求出发，面向对象的监控模块应当具备以下几点：(1)对“遥测”的处理是交流采样的，在开关柜上安装电量变送器是不现实的。
现场总线在变电站综合自动化系统中的应用
但是 ， 采用 Ｒ 一 ２ ／８ 通讯接 口， Ｓ４２ ５ ４ 虽然可实现多个节 点（ 设备） 间互连， 但连接的节点数一般不可超过 ３ ２个 ， 在 变电站规模稍大时， 便满足不了综合 自 动化的要求。 而采用 Ｒ 一 ２ ／８ Ｓ ４ ２４５通讯接 口， 其通讯方式 多为查询方式 ， 通讯效
样， 实现起来烦琐 而且性 能也受 到一 定程度 的影 响 。
２２ 局 域 网 络 通 讯 ．
化系统 内部各子系统与上位机和各子系统间的数据通讯和 信息交换问题 ， 它的通讯范围是变电站内部。 本文重点从现 场总线 的功能和性能阐述在 电力系统控制的要求，探讨应 用现场总线技术提高变电站的综合 自动化水平 ，说明总线
一
分保护设备和测量设备都是以微处理技术为基础。从传统
的集 控 台发 展到 现在 的微 机系 统 ， 电力 系 统 的监 控 能力 得
到 了显 著提高 。综 合 自动化系 统 的现场通 讯 。 主要 解决 自动
标 准 ，要 实现 不 同厂家产 品 的互 连并 集成 到 同一 控制 系
统中， 免不了要通过专用 的协议转换设备进行协议转换。 这
２ １ 串行 数 据 通 讯 ．
ｖ一
Ｅ 日 ■
】—— 电 茬 同 Ｉ ｝
ｃ 一
串行数据接口与通讯管理器之间进行数据交换 ，如下
图所 示 ：
Ｐ 一
通讯系统
遁讯协议
基 于 串口的接 口方案
控制 系Ｉ ｉ 【敏 据 逼 ｉ ｌ ｔ
＝—— ｌ 号 －
Ｐｕ— 镧 量 保 沪 奎 ｃ —
站综合 自动化 技术也 得到 了迅速 的发 展 。现在 ， 电站大 部 变
制， 其余皆为从节点 ， 受主节点的管理和控制 ， 这样的主节
浅析综合自动化技术在变电站的应用及存在问题
动化系统。以太网具有可靠性高， 通信速度快， 互联及开放性好， 扩展 性好等诸多优点。因此， 在综合自动化系统的高速通信网络中得以广 泛应用。但是， 以太网总线也同样存在通信瓶颈问题， 若以太网星形结
构为例， 若干台间隔层设备同 通信控制器 (HUB/SWITH) 相连， 一台 中央节点 (通信控制器) 控制任意2 节点间的通信路径， 任务重， 程序
， 、数据通信 网
为三个层次， 即过程层、间隔层和站控层。由于没有通信控制层， 因此 减少了通信冗余， 提高了通信效率， 更降低了通信故障的发生率。对于
数据通信网是构成变电站自动化系统的关键环节， 变电站自 动 化系统通信模式在逻辑结构上可以分为4 个层次， 即过程层、间隔
层、通信控制层和站控层。仅在通信控制层和站控层间采用高速网
那些不具备网 络接口的间隔层设备 (如某些保护装置、 智能电度表 等 ，通 ) 可 过RS232 /485 或现 线等方 在一 借助 场总 式连 起， 一个具有 嵌人式以 太网接口 的通信管理单元 (如保护管理机、 智能设备接口 机等) ， 将其作为一个间隔层网 络节点连到以太网上。这种通信结构 层次少、通信故障率低、 通信实时性高， 已被高压变电站广泛采用。 随着四 合一直接上网装置的应用， 它也开始为低压变电站采用。
1.3 以太网总线 网络技术正被引人变电站 自动化系统过程层的采集、测量单元 和间隔层保护、控制单元中， 构成了基于网络控制的分布式变电站自
关于变电站自动化系统的抗于扰问题， 亦即所谓的电磁兼容问 题， 是一个非常重要然而却常常被忽视的方面。传统上的变电站综 合自 动化设备出广时抗干扰试验手段相当原始， 仅仅做一些开关电焊 机、 风扇、 手提电话等定性实验， 到现场后往往也只加做开合断路器 的试验， 一直没有定量的指标， 隐患极大。 变电站综合自 动化系统的抗干扰措施是保证综合自 动化系统可 靠和稳定运行的基础，因此，选择自动化装置时， 应注意购买合格的 抗电磁干扰产品。消除或抑制的电磁干扰可针。电磁干扰三要素:干 扰源、 传播途径和电磁敏感设备来进行， 在系统的硬件和软件方面采 取一些必要的措施。硬件的主要抗电磁干扰措施措施有;
现场总线技术在自动化控制系统中的应用探析
（ ａ ｔｎ ｅｔｅＶ ｃ ｔ ｎ ｌ ｅ ｈ ｏ ｇ ｏｌｇ ， ａ ｔｎ ２ ６ ０ ，ｈｎ ） Ｎ ｎｏ ｇＴ ｘｉ ｏａｉ ａ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙＣ ｌ ｅＮ ｎ ｇ ２ ０ ７Ｃ ｉ ｌ ｏ ｏ ｅ ｏ ａ
Ａｂ ｔ ａｃ ： ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｅ ｔ ｉｅ ａ ｋｇ ｏ ｎｄ ｏｆｔ ｅ ｆｅｄ ｓ ｔｕｃｕ ａ ｈ ｒ ｃｅｉｔｃ ， ｃ ｎｉａ ｅ ｔ ｒ ｓａ ｄ ｔｅ ｌｔｓ ｓｒ ｔＴｈ ｅ ｅ ｏ ｍ ｎｔｏｆｄｅａｌｄ ｂ ｃ ｒ ｕ ｈ ｌｂｕ ，ｓｒ ｔ ｒ ｌｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓｔ ｈ ｃ ｌｆ ａｕ ｅ ｎ ｈ ａ ｅ ｔ ｉ ｅ ｒｓ ａ ｃ Ｓ ｅ ａ ｘ ｍ ｐ ｅ ｆｆｅｄ ｂ ｐ ｉ ａｉｎｓａ ｄ ｆ ａｌ ｎ ｔｅｆｅｄｂｕ ｅ ｈｎ ｌ ｙｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔｔｅ ｏ ｅ ａｔ ｅ ｅ ｈ． ｅｖ ｒ ｌ ａ ｒ ｅ ｌ ｓｏ ｌ ｕｓａ ｐｌ ｔｏ ，ｎ ｍ ｌｙｏ ｈ ｌ ｓｔｃ ｏｏｇ ｖ ｌｐ ｉ ｃ ｉ ｎ ｒｎｄｆ ｒ ｃ ｓ．
３ Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ａ（ｒ ｃ ｓ ｕ ０ ａ ｔ ｏ 过程 自动 化） ． Ｒ Ｆ Ｂ Ｓ Ｐ Ｐ ｏ ｅ ＳＡ ｔ ｍ — ｉ ｎ ，应 用
于过 程 自动化 ， 用于 对 安全 性要 求高 的场合 及 由总 线供 电的站 点 。 通信 速率 为 ３ ． ５ｂ ｓ １２ ｋｐ ，最 大距 离 为≤ １９ｍ ．ｋ 。
Ｋｅ ｗｏ ｄ Ｆｉ ｌ ｂｕ ； ｔ ｍａ ｉ ｎ ｓ ｓ ｅ ； ｅ ｒ ｔｏ ｙ ｒ ｓ： ｅ ｄ ｓ Ａｕ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ Ｉ ｇ ａ ｉ ｎ ｎｔ
现 场 总线 是指 安装 在制 造或 过程 区 域的 现场 装置 与控 制 室 内 的 自动控制 装 置之 间实 现双 向串行 多节 点数 字通 信 、完成 测 量控 制任 务 的数 据 总线 。现 场总 线控 制系 统 正逐 渐把 电气 控制 和 过程 控制合 并起 来， 实现真 正意 义 的集 中控 制 。 现 场总 线技 术介 绍
FCS技术在电网变配电及用电管理中的应用
FCS技术在电网变配电及用电管理中的应用摘要：现场总线（FCS）技术是一项新兴不久的技术，其数字化、智能化特征鲜明，该文结合当前电力系统中通信、检测、控制等技术密集的电网变配电和用户端用电管理的实际，对在电力系统中应用现场总线技术进行了论述。
关键词：变配电用电管理现场总线(FCS)技术概括起来说，电力系统由发电厂、电力网和用户组成，目前国家大力发展并最终形成智能化电网是必然趋势。
电网的变配电分支网络是继电力系统发输电之后的重要部分，这部分的特点是：经变配电后与用户联系紧密，网络分支多，生产参数检测和网络传输信息吞吐量很大，技术密集精细，集约化程度要求高。
现场总线（FCS）技术是一种用于智能化现场设备和自动化系统的开放式、数字化、双向串行、多节点的通信总线，现场总线是新型是低带宽的底层控制网络，其数字化程度高，技术精细，已在世界范围内广泛应用。
常见的典型现场总线现场总线有CAN总线、FF总线、Profi-Bus总线、Lonworks总线、CC-Link总线以及Device-Net总线和Word-Fip总线，这些总线都具有各自优势，在不同行业中都得到了具体广泛的应用。
电力行业也不例外，现场总线技术的不断发展以及在电力系统的逐步普及应用，为适应变配电发展变化的特点提供了一种良好的选择方向。
该文将结合当前现场总线技术在现场总线技术在电网变配电及电力需求侧中的应用作如下综述。
1 变电站监控应用现场总线技术作为信息网络变电所是一个内部现场监控设备繁多，信号采集量大的电能中转站，为了满足无人值守的目标要求，现场信号的采集包括电流、电压、功率、瓦斯、温度以及过压、过流、速断、短路保护等内容，这些信号的传输采集对现场设备的实时监控非常必要，传统意义上的RS-485模式的主从查询通信方式和负载容量已不能满足要求，另外它们的通信信速率低的缺点，也难以满足实时性较高的要求。
同时主从式通信方式也使得通信网络中主站点如果出现故障，那么就会导致整个系统瘫痪，这样主站点好坏便成了制约系统长期正常运行的“瓶颈”。
现场总线技术在变电站综合自动化系统中的应用
考 模 型 ” ，它 提供 了概 念 性 和功 能 性 结 构 ，并将 开
放 系 统 的 通 信 功 能 划 分 为 ７个 层 次 。 而 对 工 业 控 制 底 层 网 络 来 说 ，单 个 节 点 面 向 控 制 的 信 息 量 不 大 ，
地 降 低 了控 制 系 统 的投 资 ，显 著 地 提 高 了控 制 质 量 ，极 大地 丰 富 了信 息 系统 的 内容 ，明显 地 改善 了 系统 的集 成 性 、开 放性 、分 散性 和 互操 作 性 。变 电
Ｓ ｓｅ ｆＳ ｓａ ｉ ｎ ｙ ｔ ｍ ｏ ｕｂ ｔ ｔｏ
费 怡
（ பைடு நூலகம் 市 电力局 ，浙江 杭 杭 州 ３ ０ ０ ） １ ０ ９
摘 要 ： 简 要 介 绍 了 现 场 总 线 的 慨 念 和 技 术 特 点 ； 阐 明 现 场 总 线 技 术 在 变 电 站 综 合 自 动 化 系 统 中 应 用 的 重
站 自动 化 系 统 作 为 工 业 生 产 的 特 殊 领 域 ，应 积 极 采
信 息传 输 的任 务 相 对 比较 简单 ，但 实 时性 、快 速 性
的 要 求 较 高 。 为 满 足 实 时 性 要 求 ， 也 为 了 实 现 工 业
网 络 的 低 成 本 ，现 场 总 线 采 用 的 通 信 模 型 大 都 在
１ ３ 几 种 有 影 响 的现 场 总 线 技 术 ．
基 金 会 现 场 总 线 Ｆ ： 是 国 际 公 认 的 、 唯 一 不 Ｆ 属 于 某 企 业 的 、非 商 业 化 的 国 际 标 准 化 组 织 。Ｆ Ｆ
１ 现 场 总 线 技 术 简 介
１ １ 现 场 总 线 概 念 ．
现 场 总 线 是 应 用 在 生 产 现 场 、 在 微 机 化 测 量 控
综合自动化技术在变电站系统中的运用
综合自动化技术在变电站系统中的运用摘要: 当前变电站自动化系统已成为变电站不可缺少的组成部分，它的广泛使用大大提高了变电站自动化水平，这不仅提高了变电站的可靠性，而且减少了变电站的运行成本，使变电站的技术水平和管理水平得到全面的提高。
标志着我国电网自动化水平上了一个新台阶。
关键词:变电站；自动化系统；1 变电站综合自动化系统发展历程我国变电站综合自动化系统的相关研究开始于20世纪80年代中期,到目前为止,其发展大致经历了三代。
第一代变电站综合自动化系统以RTU为基础,基于变送器及继电保护与自动装置等设备。
该类系统实际上是在常规的继电保护及二次接线的基础上增设RTU,以实现“四遥”功能。
有关重要信息(如保护信息等)通过硬接点送给RTU装置, RTU的控制输出一般经遥控执行柜发出控制命令。
该类系统的特点:系统功能不强、硬件设备重复、整体性能指标低、系统连接复杂、可靠性低,但其结构简单、成本低,特别适合于老变电站的改造。
第二代变电站综合自动化系统是以单片机为基础、按功能划分硬件结构的综合自动化系统。
20世纪80年代后期,随着以8051、8098 为代表的单片机技术的成熟,出现了大量的站内微机化功能装置,将这些微机化单元组合在一起,即形成了按功能分布的综合自动化系统:包括数据采集单元(模拟量、开关量、脉冲量)、监控主机(总控单元)、综合监控单元、微机保护单元,各单元大都由16位或32位单片机组成,各功能模块间采用串行通信方式实现数据通信,可以采用双绞线以RS485接口连接。
该类系统的特点:选用单片机负责数据采集,使工控机从大量单调的数据采集工作中解脱出来,去完成较复杂的任务调度、网络通信和数学计算等工作。
该类系统具有较强的在线功能,各种功能比较完善,且人机界面较好,但系统仍然比较复杂,连接电缆较多,系统可靠性不高。
第三代变电站综合自动化系统是以现场总线、局域网技术为基础的分散式综合自动化系统。
现场总线是20世纪90年代新兴起的一种先进工业控制技术,是应用于自动化系统现场设备和现场仪表互连的通信网络,随后局域网技术的发展为变电站综合自动化系统的结构向分散式发展创造了有利的条件。
现场总线技术及其应用
典型控制网络结构：罗克韦尔公司
现场总线的实质
现场总线的协议 制定协议依据：ISO的开发系统互联协议(OSI)。 实际制定的协议：OSI中的某些层 OSI协议：7层协议结构
现场总线系统的组成：
7 6 5 4 3 2 1
应用层 表达层 会话层 传输层 网络层 数据链路 层 物理层
应用层
现场设备 形成系统的传输介质
－－控制层现场总线ControlNet
网络目标功 能 网络拓扑 端到端设备和I/O网络 在同一链路上传递I/O，编程和系统组 态信息 总线、星形、树形 网络节点数 99个可编地址 单段最多48个 模型对象设计；设备对象模型，类/ 实例/属性，设备描述
几种典型的现场总线
应用层设计
最大通讯速 率
通讯方式 网络刷新时 间 数据分组大 小 网络最大拓 扑
电源
网络模型
外部供电
生产者/消费者
连接器
物理层介质
标准同轴电缆BNC
RG6同轴电缆；光纤
其他几种典型现场总线
设备层现场总线DeviceNet：
基于CAN技术的开放标准，三层协议结构。罗克韦 尔 非完全开放的标准。德国
ProfiBus协议：
FF总线
由FF组织提出。三层协议结构。国际
端到端的控制系统解决方案。七层协议结构。 Echleon公司
－－控制层现场总线ControlNet
概述：ControlNet是一种面向控制层的实时性现场总线网络，在 同一物理介质上提供时间关键性I/O数据和报文数据：包括程序上、 下载，组态数据，和端到端报文传递。具有高度的确定性和可重 复性。适用于控制关系复杂关联、要求控制信息同步、协调实时 控制、输出数据速率高的应用场合。 7 应用层 对象和对象模型 ControlNet协议规范
浅谈现场总线技术在电力自动化中的应用
１ １ ２ 可 操 作 性 与 互 用 性 ．， 不 同 厂 家 生 产 的 ｄ ｓ产 品 不 能 互 换 ， 想 更 新 ｃ 要 技术 和 设 备 ， 能 全 部 更 换 。 ｆｓ可 实 现 互 连 设 备 只 ｃ 间 、 统 间 的 信 息 传 送 与 沟 通 ， 实 行 点 对 点 ， 点 系 可 一 对 多 点 的数 字 通 信 。不 同 生 产 厂 家 的性 能 类 似 的 设 备可进 行互 换 而实现互 用 。 １ １． 现 场 设 备 的智 能 化 与 功 能 自 治性 ． ３ 传 统 的 ｄ ｓ至 少 要 有 操 作 站 、 制 站 和 现 场 设 ｃ 控 备三层 结构 ， 的信号传 递是 模拟 信号 的单 向传递 ， 它 信 号 在 传 递 过 程 中产 生 的 误 差 较 大 ， 外 系 统 难 以 另 迅 速 判 断 故 障 而 带 故 障 运 行 。 在 ｆｓ中 采 用 双 向 数 ｃ 字通讯 ， 它将 传 感 测 量 、 偿 计 算 、 程 量 处 理 与 控 补 工 制 等 功 能 分 散 到 现 场 设 备 中 完 成 ， 靠 现 场 设 备 即 仅 可完 成 自动 控 制 的 基 本 功 能 ， 可 随 时 诊 断 设 备 的 并 运行状 态 。 １ １ ４ 系 统 结 构 的高 度 分 散 性 ．． 由 于 ｆｓ现 场 设 备 本 身 已 可 完 成 自动 控 制 的 基 ｃ 本 功能 ， 得 现场 总 线 已构 成 一 种新 的全 分 布式 控 使 制 系 统 的体 系 结 构 。从 根 本 上 改 变 了原 有 ｄ ｓ集 中 ｃ 与分 散 相 结 合 的 集 散 控 制 系 统 体 系 ， 化 了 系 统 结 简 构 ， 高 了可靠性 。 提 １ １ ５ 对 现 场 环 境 的适 应 性 ．． 现 场总 线作 为工厂 底层 网络 工作在 现场设 备前 端 ， 专 为在 现 场 环 境 工 作 而设 计 的 ， 可 支 持 双 绞 是 它
一种新型结构的现场总线在变电站综合自动化系统中的应用
现 场 总 线 与 网络
Ｆｉｌ ｓ ａｎ ｔ ｒ ｓ ｅ ｄ Ｂｕ ｄ Ｎｅ ｗｏ ｋ
《 自动 化 技 术 与应 用 》 ２ ０ ０ ６年第 ２ ５卷第 ８期
一
种 新 型 结 构 的 现 场 总 线
裴建 立 １ 张 艳 妍 ，
Ｋｅ ｒ ：ｆｅ ｄ ｂ ｓ ａ ｄ ｒ ｅ ｉ ｎ ｕ ｓ ａ ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ａ ｔ ｍ ａ ｉ ｎ ｙ ｗｏ ｄｓ ｉ ｌ ｕ ；ｈ ｒ ｗａ ｅ ｄ ｓ ｇ ；ｓ ｂ ｔ ｔｏ ；ｉ ｔ ｇ ａ ｅ ｕ ｏ ｔ ｏ
１ 引言
随着人类 自动化水平的提高 ，总线技术 以及硬件 电子 电路
Ａ ｗ ｉｌ ｓ Ｓｒ ｃｕ ｅ ｉ Ｎｅ Ｆｅｄ Ｂｕ ｕ ｔ ｒ ｎ Ｉｔ ｇ ａ ｅ ｂ ｔ ｔ ｎ Ａｕｏ ｔ ｎ ｅ ｔ ｄ Ｓｕ ｓａ ｉ ｔ ｍａ ｉ ｎ ｒ ｏ ｏ
ＰＥＩＪ ａ －ｉ ｉ ｎ ｌ ．ＺＨＡＮＧ ａ － ａ 。 Ｙ ｎｙ ｎ
（ Ｔ ｅｈ ｔ． ｅ ． ００ ， Ｒ Ｃ ｉ ， ｅｉｇ ０ １ ，ｈ ａ ２Ｂ ｉ ｇ ｌ ｔｃｅｔｎ ｒｓ ｒｈｎｔｕ ， ｅｉ ０ ７，ｈｎ） １ ＤＴ ｃ ＬｄＢ ｉ ｇ ０ １２Ｅ ． ｈ ａＢ ｉ ０ ０ Ｃ ｉ ． ｊ １ ｍ ｎ ｊ １ ２ ｎ ｎ ． ｅｉ ｅ ｃ ｉｔ ａｄｅｅ ｃ ｉ ｉ ｔ Ｂ ｉ ｇ１ ０５ ｉａ ， ｊ ｎ ｅｒ ｓ ａ ｓｔ ｅ ｊ ０ ｎ Ｃ
的性能都有了长足 的发展 。 现场总线是用于过程控 制现场仪表与
２ 原 有 状 态 的 总 线 技术
１９ ９ ４年国内首次推出了分层 、分布式变 电站综合 自动化 系 统 ， 出了面 向对象 的设 计思想和采用按间隔设计 的方法。率先 提
现场总线技术在电力系统自动化中的应用
现场总线技术在电力系统自动化中的应用作者：万发勤来源：《电子世界》2011年第11期【摘要】变电站自动化系统是变电站的核心系统，自动控制系统的水平将直接反映电力系统的运行、管理水平，也直接影响着电力系统的运行效率。
本文围绕现场总线技术如何在电力系统自动化中应用的问题，从技术发展、优势、标准、效益、应用、障碍等多角度透视该技术，对现场总线基本理论应用与发展进行了阐述分析。
【关键词】FCS；电力系统自动；现场总线技术一、技术优势现场总线技术(FCS)实际上是将安装在工业过程现场的智能自动化仪表和装置与设置在控制室内的仪表和控制设备连接起来的一种数字化、串行、双向、多站的通信网络。
因此现场总线的内涵已远远不是指一根通讯线或一种通讯标准。
现场总线控制系统FCS在精度、可靠性、经济性等许多方面都要比传统的控制系统要优越得多。
(1)开放性电力系统自动化是一个集传统技术改造与现代技术进步于一体的技术总体推进过程，传统的控制系统是个自我封闭的系统，一般只能通过工作站的串口或并口对外通讯。
在FCS中工作站同时靠挂于现场总线和局域网两层网络，通过后者可以与其他计算机系统或网络进行高速信息交换，以实现资源共用。
其次，现场总线的技术标准是对所有制造商和用户公开的，没有专利许可要求，实行技术共享。
可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。
用户可按自己的需要把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统(见图1)。
(2)互操作性与互用性互操作性是指实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通：而互用性则意味着不同生产厂家的性能类似的设备可实现相互替换。
在以往的DCS中，不同厂家生产的产品不能互换，要想更新技术和设备，只能全部更换。
(3)智能化与功能自治性传统的DCS至少要有操作站、控制站和现场设备三层结构，其信号传递是模拟信号的单向传递，信号在传递过程中产生的误差较大，另外系统难以迅速判断故障而带故障运行。
在FCS中采用双向数字通讯，它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。
变电站综合自动化的功能特性与运行维护
变电站综合自动化的功能特性与运行维护摘要：随着电力信息科技的发展，常规变电站的综合自动化改造渐成趋势，其特点与优势突出，但因应用技术尚不成熟，且设计厂家、标准不一，在运行中亟需做好维护管理和改进研究。
关键词：综合自动化功能特性运行维护abstract: with the power of the development of information technology, the conventional substation comprehensive automation reform has gradually become the trend, its characteristics and advantages, but due to the application of technology is not mature, and manufacturers, design standards, in the operation to do maintenance management and improvement research.key words: integrated automation；functional properties；operation and maintenance中图分类号：tm76 文献标识码：变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。
当前电力系统具有电网规模大，电压等级高和机组容量大等特点，为了提高变电站安全稳定运行水平，降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务，变电站综合自动化技术开始兴起并得到广泛应用。
变电站综合自动化装置应用的发展优势变电站综合自动化利用微机技术将变电站的二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置、远动装置）经过功能的重新组合和优化设计，构成了对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的综合性自动化系统。
现场总线郭琼习题答案
《现场总线及其应用第2版主编郭琼课后习题答案》安徽机电职业技术学院电气工程系作者：卡尔二毛第一章：1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统？答：共5代。
1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统（DDC）4.集散控制系统（DCS）5.现场总线控制系统（FCS）2.阐述DDC控制系统的结构及工作过程？答：结构由：计算机控制系统和生产过程的输入、输出设备组成。
工作过程：计算机通过过程输入通道对生产现场的变量进行巡回检测，然后根据变量，按照一定的控制规律进行运算，最后将运算结果通过输出通道输出，并作用于执行器，使被控变量符合系统要求性能指标。
3.计算机在DDC控制系统中起什么作用？答：完成对生产过程的自动控制、运行参数监视等。
4.DDC控制系统的输入、输出通道各起什么作用？答：输入通道作用：用于向计算机输入生产过程的模拟信号、开关量信号或数字信号。
输出通道作用：用于将计算机的运算结果输出并作用于控制对象。
5.计算机的软件包括哪两大类？各起什么作用？答：用户软件和系统软件。
用户软件供用户使用处理一些相关工作；系统软件是用户软件的操作平台，具有开发性。
6.什么是集散控制系统？其基本设计思想是什么？答：集散控制系统：由过程控制级和过程监控级组成的、以通信网络为纽带的多级计算机控制系统。
核心思想：集中管理、分散控制。
7.简述集散控制系统的层次结构及各层次所起的作用？答：层次结构：分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管理级；分散过程控制级作用：完成生产过程的数据采集、闭环调节控制和顺序控制等功能。
集中操作监控级作用：了解系统操作、组态、工艺流程图显示、监控过程对象和控制装置的运行情况，并可通过通信网络向过程级设备发出控制和干预指令。
综合信息管理级作用：监视企业各部门的运行情况，实现生产管理和经营管理等功能。
8.生产过程包括哪些装置？答：PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
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２ ． １ 变 电站 综合 自动化 系 统 的 构 成
变电站综合 自动化系统 一般由站控层 、 通信管理层和间隔层构成 的 计算机监控系统 ， 采用分 布式结构 ， 设备分为站控层 、 通信管理层 及间 隔层 ， 间隔层原则上按一次设备组织 ， 每一 间隔层设备包括测量 、 控制 、 保 护、信号 、 通信 、录波等基本功能 ， 并 完成 各 自的特殊功 能，系统 能
２ ． ２ 变 电 站 综合 自动化 系统 功 能
以某 １ １ ０ Ｋ Ｖ 变电站为例 ，根据变电站高压供电系统一次系统 的整 体要求 ，变电站综 合 自动化系统决定采用 Ｃ Ｌ ２ ０ ０ ０变电站综 合 自动化系 统， 在此 ， 结合 工程实践 ， 介 绍该 系统用 于变电站监控 系统 中的经验 。 Ｃ Ｌ ２ ０ ０ ０ 变 电站综 合 自动化 系统系列保 护装 置具 有一 般的 主要 功 能， 如开关 量的变位遥控 ， 电压电流的模拟输入 ， 断路器遥控分 口， 脉 冲累加 ，遥控事 件记 录及顺序记 录 （ Ｓ ＯＥ） ，逻 辑闭锁 等。 ＷＸＨ 一 ３ ２ ２ Ａ ／ ０ １ 微机线路保护装置是 多 Ｃ Ｐ Ｕ并行设计 ，距离保 护 ，
断改进 ， 现场在总线技术 因其组 网方便 ， 抗干扰 能力强等特点得到广泛 应用。现场总线标准很 多，电力 自动化系统中最常用的是 Ｌ ０ Ｎ ｗＯ Ｒ Ｋ ｓ
和Ｃ ＡＮ总线 。Ｌ Ｏ Ｎ ＷＯ ＲＫ Ｓ总线通 信速率 为 ７ ８ Ｋ ｂ ｐ ｓ 和１ ． ２ ５ Ｍｂ ｐ ｓ ，Ｃ ＡＮ 总线通信速率 为 １ Ｍ ｂ ｐ ｓ 。Ｃ Ａ Ｎ 总线是 一种有效支持分布控制和实时控
常处理 ， 通过 Ｒ Ｔ Ｏ Ｓ管理系统根据数据处理 的轻重缓急来合理分配 占有 Ｃ Ｐ Ｕ ，优化时序分时执行 ，使之不闲置 ， 不拥挤 ， 每个处理过程又有 多 个不同优先级别的任务组成 ， 采用优先抢 占操作方式有效保证任务执行
转化， 使其 在功能上实现通信接收 、 发送 、 规约转化等功能 ； 通信协议 采用 电力行业标 准协议 ， 能实现不同厂家设备 的互联 ， 硬件上采用模块 化设计 以支持 多种通信接 口， 包括 以太 网、串行通信接 口、 可扩充的其 他现 场 总线 接 口等 ；软件 上 具有 规 约库 以支 持 Ｒ Ｓ 一 ２ ３ ２ 、Ｒ Ｓ 一 ４ ８ ５、 Ｌ Ｏ Ｎ ＷＯ Ｒ Ｋ Ｓ及标准网络协议 （ Ｔ Ｃ Ｐ ／ Ｉ Ｐ） 等多种类型的标准通信接 口， 从 而具备 良好 的软、硬件扩展性 。
前言 电力系统是一个 特殊的系统， 其安全性 、 可靠性要求高 ， 为了实现
一
、
制的串行通信 网络 ， 是一种通信速率可达 ｌ Ｍ ｂ ｐ ｓ 的多主总线… 。 Ｃ Ａ Ｎ总线 的主要特点 ：
（ １ ） Ｃ Ａ Ｎ为多主方式工作 ， 网络上任意节点 ， 任 意时刻主动地 向 网络上其他节 点发送信 息， 而不分主次 ， 通信方式灵 活 ， 且无需站地址 等节点信息 ； （ ２） Ｃ Ａ Ｎ采用短帧结构 ，数据最多 ８个字节 ，这样不仅满足控制 领域中传递控制命令 ， 工作状 态和测量数据 的一般要求 ， 且保证了通信 的实时性 ，Ｃ Ａ Ｎ 网络上 的节点信息分为不同等级 ，可满足不 同实时要 求 ，高优先级最多可在 １ ３ ４ Ｓ内得到传输 ；
实现信息共享及保护 、 监控功能 的综合化 ，极大简化二次 回路 ，节省系 统投资 。 通 信管 理层 由于各间隔层设备 通信协议 的多样性 ， 要实现不 同 装置 的数据链接 ， 可加入前置机 （ 通信管理装置 ） 完成通信控制和规约
对备用 Ｃ Ａ Ｎ进行备用检测 ，提高了内部网络 的冗余度 。 四 、主要软件设计 本系统中 ，微处理 器 Ｓ Ａ Ｂ— Ｃ １ ６ ７ Ｃ Ｒ的数据处理速度可达 １ ０ ＭＨｚ ， 能完成所有测量 、 控制及通信等功能 ， 其特点是任务较多 ， 各任务之间 协调较为复杂 ，为 了便于个任务之 间协调与功能扩充 ，Ｃ Ｐ Ｕ 软件系统 采用了实时多任务操作 系统 Ｒ Ｔ Ｏ Ｓ来优化 和分配 Ｃ Ｐ Ｕ时序和资源 ，保 证程序的实时性和可 靠性 ， 以任务为对象进行资源管理 ， 任务调度和异
系统的安全可靠运行 ， 必须实现电力系统的调度 、 运营和管理的 自动化 。 目前 ， 采用符合现代工业控制技术方向的高性能微控制器 ， 现场总线 技 术， 实时多任务操作系统等多项先进技术 ， 能实现对中低压 输配电线路 及主设备 的综合 自动化功能。而且能集保护 、监控 、调控 、通信 于一 体， 既可联网构 成综合 自动化 系统 ， 也可独立运行 ， 既可适合有人监控 中心 ， 也可适合无人值班的要求 。 随着现场总线技术在电力系统 自动化 中的广泛应用 ，有效地解决了变电站综合 自动化 系统 中的通信 问题 。
（ ３） Ｃ Ａ Ｎ采 用非破坏性总线仲裁技术 ，当多个节点 同时 向总线发 送信息时 ， 优先级较低 的节点 主动退 出发送 ， 而优先级高 的节点可不受 影响地继续传输数据 ，从而大大节省了总线冲突时间。Ｃ Ａ Ｎ 的直接传 输距离最远可达 １ ０ Ｋｍ ］ ５ Ｋ ｂ ｐ ｓ ，通信速率最 高可达 １ Ｍｂ ｐ ｓ ／ ４ ０ ｍ。可挂接 设备最多可达 １ １ ０个 。Ｃ Ａ Ｎ节点在 自身发生错误 时具有 自动关闭功能 ， 以使总线上其他 节点 的操作不受影响 。采用双 Ｃ Ａ Ｎ现场总线 内部定期
２ ０ １ ４年 第 １ 站综合 自动化 中的应用
一李 静
通 过对 变 电站 综合 自动 化 系统 和 现 场 总线 Ｃ Ａ Ｎ技 术 的介 绍 ， 结合 具 体 工程 实 践 ，论 述 了现 场 总 线技 术 是 实现 变 电站 综 合 自动化 ， 乃至 电力 系统 自动 化 发展 的趁 势 。