电力系统智能化配电网中现场总线技术的应用

马大亮

摘 要：现场总线技术是一种开放的全数字化、双向、多站的通信系统，在最近几年得到了快速的发展和广泛的应用。结合现场总线技术的特点，对其在电力系统智能化配电网中的应用情况进行了分析和探讨。

关键词：现场总线技术；电力系统；配电网；分布控制系统

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）18-0018-01

随着社会经济的不断发展，社会对电力的需求在不断增大。电力网络的不断完善，使得社会对配电系统的管理水平和自动化程度提出了更高的要求。从目前来看，计算机技术和微处理机技术的普及使智能化技术得到了飞速的发展，也为配电系统的智能化发展奠定了良好的基础。配电网的智能化已成为我国电力系统自动化领域的热点，是电力行业发展的重要阶段。现场总线技术的应用可以有效提高电力系统的自动化程度，提升其管理水平，提高供电的稳定性和可靠性，因此，其必将在智能化配电系统中得到广泛的应用。

1 现场总线技术概述

现场总线技术是一种工业数据总线，可以有效解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信，以及这些现场控制设备与高级控制系统之间的信息传递问题。现场总线技术最初起源于20世纪80年代中期，于2002年以后传入我国。作为一种通信总线，现场总线技术的产生和发展给传统的自动控制领域带来了巨大的变革，形成了新型的网络集成及全分布控制系统。现场总线技术的特点主要表现在：①开放性。在现场总线系统中，通信协议是公开的，不同生产厂家的设备可以相互连接并实现信息交换，这不仅便于系统功能的扩展，而且用户也可以根据自身的需求，将来自不同供应商的产品随意组合。②智能性。在现场总线技术中，可以将各种不同的功能，例如补偿计算、工程量处理与控制、远程测量等分散到不同的现场设备中来实现，这样就减少了相应的附加设备，只依靠现场设备就可实现对系统的自动控制。现场的监测终端还可以随时判断设备的运行状态。③适应性。现场总线是专门针对现场工作环境设计的，支持同轴电缆、双绞线、光缆、射频、电力线等，抗干扰能力强，适用范围广，安全性高，可以采用两线制实现送电与通信功能。④数字化。现场总线采用的是数字信号通讯，可以有效提高系统的测量和控制精度。在实际运行中，各种模拟信号和开关量会就近转变为数字信号，从而避免了信号的变形和衰减，同时，也可以实现多站点之间的双向高速通信。

2 在智能化配电系统中的应用

2.1 LonWorks现场总线

LonWorks是又一先进的现场总线技术。它利用相应的技术，对网络通信设计进行了简化，只需要依靠参数设置就可以实现相应的功能，而且使最高通信速率和最大通信距离得到了极大的提升，最高速率可以达到1.5 Mbps，最大通信距离可达2.7 km（78 kbps，双绞线）。不仅如此，这种现场总线技术还可以同时支持双绞线、光纤、射频、电力线、红外线等不同的通信介质，并具备相应的安全防护措施，被誉为“通用控制网络”。

在LonWorks网络联接中，每一个节点可以分为三个部分，包括：①节点功能部分，例如FTU、TTU等；②神经元芯片，是作为节点与网络进行信息交换的接口；③网络驱动器，包括光纤驱动器、双绞线驱动器等，用于驱动信道媒介。

LonWorks技术在智能化配电系统中的应用主要体现在馈线自动化方面。为了适应工业现场实际应用的需求，在网络中，通常会采取1.5 kV直流隔离变压器等设备，以提升系统的抗干扰能力和抗振动性能，确保其能够在相对极端和恶劣的环境中正常运行。到目前为止，并没有任何证据表明LonWorks网络会因外部干扰而产生误动的情况。

2.2 PROFIBUS现场总线

PROFIBUS是一种国际化、开放式的现场总线标准，主要应用于工厂自动化车间级的监控，以及现场设备层数据的通信与控制，基本上不依赖设备生产商。与其他现场总线系统相比，PROFIBUS技术最为显著的特点和优势，就是使用的是相对稳定的国际标准，安全性更高，而且适用范围广，便于普及和推广。PROFIBUS现场总线的技术含量高，而且背后有国际著名自动化技术装备的生产厂商提供支持，产品质量拥有可靠的保障。

PROFIBUS依据国际通用的ISO7498标准，参考开放式系统互联网络，构建了属于自己的协议模型。模型一共可以分为7层，其中，第1层为物理层，第2层为数据链路层，第3～6层未使用，第7层为应用层。其定义方式如下：①FIBUS—DP。对模型的第1，2层以及用户接口进行了定义，对于第3～7层，则没有进行详细描述。在用户接口定义中，明确了用户、系统和不同设备可调用的应用功能，并对各种不同设备的设备行为进行了规范。②PROFIBUS—FMS。针对模型的第1，2，7层进行了定义，指出应用层应该包括现场总线信息规范和相应的低层接口。FMS包括了应用协议，并向用户提供了可广泛选用的强有力的通信服务。LLI协调不同的通信关系并提供不依赖设备的第2层访问接口。③PROFIBUS-PA。PA的数据传输采用了扩展的PROFIBUS—DP协议。另外，PA还描述了现场设备行为的PA行规。根据IECll58—2标准，确保其本征的安全性，而且可通过总线给现场设备供电。使用连接器可在DP上扩展PA网络。目前，PROFIBUS在综合自动化站中有较多应用，在馈线自动化中，国内有少量应用。

3 结束语

总之，现场总线技术作为新一代分布式控制系统的核心技术，受到了社会各界的普遍关注，在多个领域也得到了广泛的应用，并且发挥着非常重要的作用。对此，电力技术人员应加强对各种现场总线技术的研究，并结合实际情况，对其进行有效的应用，以不断推动我国智能化配电系统的发展。

参考文献

[1]任向东.浅谈电力系统中现场总线技术的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2012（S1）：77.

[2]陈学利，李宏毅.现场总线技术在电力系统中的应用综述[J].科技信息，2008（25）：30.

〔编辑：王霞〕