现场总线技术在电力系统自动化中的作用

任宗明 冉冉

摘 要：变电站的自动化系统作为变电站的核心系统控制，自动化的控制系统水平直接影响电力系统的运行以及管理水平，影响电力系统的运行效率。本文主要就现场总线技术进行研究，分析其特点，以及在电力自动化中的应用所具备的优势，为现场总线技术的在电力自动化系统中的应用提供一些建议，供参考。

关键词：现场总线技术；电力自动化；类型

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 现场总线技术的主要特点

1.1 系统结构具有高度的分散性

现场总线技术的控制系统改变了以往常用的DCS集散控制系统中系统集中与分散相结合的特点。自身具备了非常高的自动控制功能，这也对传统的控制系统进行了进一步的简化，形成了一种全新的全分布式的控制系统。因此，也使得系统在可靠性方面得到了明显的提升。

1.2 现场总线控制系统具有极强的开放性

在过去常用的DCS控制系统对外进行通讯的时候，通常只能够通过工作站的串口或者并口的方式进行，这样的系统属于封闭式的系统。而在现场总线控制系统中，由于对外通讯采用的是现场总线与局域网之间的网络化连接，因此，能在局域网内很快的进行信息交换，已达到信息资源共享的目的。与此同时，由于现场总线的技术标准使用不需要相关的专利许可要求，是对所有制造商和用户开放的，因此，在这个平台上实现技术方面的资源交流与共享也是完全可能的。只要使用设备以及系统的技术标准符合要求，使用者都可以连接进入现场总线系统，并且可以随意组合不同供应商提供的相关产品来调整系统，以此满足使用者各方面的实际需求。

1.3 现场环境具有高度的适应性

现场总线技术设计所针对的环境就是现场工作的前端，它属于一种工厂的地产底层网络。一般情况下，这种工作环境对设备或者系统的干扰比较大，而现场总线在抗干扰能力的方面具有很強的优势。现场总线技术不仅支持光缆以及红外线传输信号，而且在在送电和通信两方面采用的是两线制，能很好的实现同步作业。

1.4 现场总线系统具有可操作性以及互用性

可操作性以及互换性是现场总线系统的特点。以往采用的DCS系统，由于不同产品之间不具备设备以及系统之间的信息传递以及沟通能力，因此，一旦要进行技术更新，就必须将全套设备与系统全部进行更换。而现场总线系统却具备DCS所没有的功能，它能通过信息的内部传递实现点对点的狮子通讯模式。同时，只需要产品具备相似性能，即使是不同厂家提供的设备，也能很好的实现互换。

1.5 现场设备实现智能化以及功能自治性

传统的控制系统在信号之间的传递，需要将模拟的信号通过控制站、操作站以及现场设备在内的一系列的结构进行传输，并且单单只能实现单向的传递。实施的过程中，使用起来会使传感测量以及工程量的处理与控制的补偿等方面产生较大的误差，以至于容易导致故障运行等问题的产生。而现场总线系统采用的是双向的数字通信，比较DCS来看，这样的信息传递能够准确的将信号分散到现场的每一台的设备，实现自动控制功能，完成数据的交换，能够及时的诊断现场设备的运行状态。

2 现场总线技术在电力自动化中应用所具备的优点

电力系统自动化一直以来就存在着设备复杂庞大、被控参数多、干扰严重等问题。随着现场总线技术的发展，电力行业也在逐渐的引进这种技术。目前在低压电器、高压开关设备等领域内，现场总线技术所体现的价值也越来越大。在实际的应用过程中，现场总线技术相对于传统控制系统的一些优点也越来越突出。

2.1 最大限度提高控制系统的准确性以及可靠性

由于现场总线系统采用的是更为先进的数字化信息传递，因此，从根本上来讲，较过去所采用的模拟信号传播方式，能大幅降低在信息传输过程中所产生的误差，从而能实现更准确的测量以及控制。与此同时，由于现场总线技术高度的智能化，使得整个体统结构变得更加简化，并且设备的功能也得到了强化，极大的提高了控制系统的工作可靠性。

2.2 用户拥有高度的控制系统集成的主动权

由于现场总线技术具备很好的兼容性，用户不用再像过去那样只能从不多的厂家选择系统集成设备。因此，在对于控制系统集成的选择上，用户拥有了更多的主动权。一方面，可供选择的面更广了，另一方面，系统设计的灵活度也随之提升。

2.3 节省硬件的数量以及投资

由于现场总线的及时采用的主要是全分布式的控制系统，传感控制以及计算机等功能也可以在设备的前端进行智能设备进行，减少变送器、控制器等部件的安装，也避免了以往复杂的接线过程。这样以来既节省了安装资金，也因设备数量的减少，节省了很多的占地

面积。

2.4 节省了后期设备维护的资金

由于现场总线控制系统的智能化程度提升，设备已具备简单的故障自我诊断和修复等功能。并且通过数字信号，设备的诊断结果以及维护信息能及时的传递到中控室，用户也能第一时间掌握设备的具体情况，并及时进行维护与修理。节约了大量因维护造成的停工时间，而且高度的只能话也使设备的结构更简单，大大减少了维护工作量。

3 在电力系统自动化中的应用

电力系统自动化的特点是被控制的对象（设备）复杂而庞大，分散性强，联系紧密，被控制的参数多，干扰严重。目前现场总线技术也正在逐步融入电力行业，随着现场总线技术在低压电器、高压开关设备、低压成套设备中的应用，其作用也越来越突出，是实现电力系统自动化的关键。目前，已经有比较成熟的现场总线产品和系统在电厂、变电站自动化、配电网自动化中投入使用，都获得了很高的经济效益和发展前景。

比如，现场总线技术可以帮助高压开关设备实现智能化，进行在线检测、运行状态监视、控制、保护动作、趋势分析和判断。现场总线在高压开关设备中的应用是伴随着智能化高压电器的发展而发展。

再比如，智能化箱式变电站是以智能化设备为基础，以现场总线为核心的智能化系统。该系统集遥测、遥控、遥信、遥调、故障识别、隔离恢复为一体。国外，欧洲尼德豪森电厂率先将FCS系统应用到2台950MW机组控制中，2003年投入商业运行。整个系统包括721台马达、670个电磁阀、957个阀门定位器、698台电动执行机构和350个现场控制器，这些智能设备均通过现场总线与工作站相连。整个系统只需配备一个操作员，大大提高了电厂的自动化水平。

4 结语

总之，随着应用技术的不断发展，电力自动化技术也得到了广泛的应用，现场总线技术引入了电力系统，并从根本上优化了控制系统的各种性能，并在整个生产过程中进行功能分散，为每个被控的设备就地配备专用的前置控制计算机，这种现场总线技术的系统，还能与其他的计算机的通讯节点构成高性能的控制系统，这样无疑增强了整个电力系统自动化控制系统的可靠性及系统组织的灵活性。

参考文献

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[2]李军.综合自动化变电站现场总线技术分析[J].中国新技术新产品，2009，（13）.