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1、现场总线技术在实现变电站综合自动化中的应用 引言：通过对变电站综合自动化系统和现场总线CAN技术的介绍，结合详细工程实践，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机。 一、前言 电力系统是一个特别的系统，其平安性、牢靠性要求高，为了实现系统的平安牢靠运行，必需实现电力系统的调度、运营和管理的自动化。目前，采纳符合现代工业限制技术方向的高性能微限制器，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。而且能集爱护、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
2、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。 二、变电站综合自动化系统 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，采纳分布式结构，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、限制、爱护、信号、通信、录波等基本功能，并完成各自的特别功能，系统能实现信息共享及爱护、监控功能的综合化，极大简化二次回路，节约系统投资。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，可加入前置机完成通信限制和规约转化，使其在功能上实现
3、通信接收、发送、规约转化等功能；通信协议采纳电力行业标准协议，能实现不同厂家设备的互联，硬件上采纳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RS-232、RS-485、LONWORKS及标准网络协议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。 2.2 变电站综合自动化系统功能 以某110KV变电站为例，依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确定采纳CL2000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阅历。 CL2000变电站综合自动化系统系列爱护装置具有一般的主
4、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，遥控事务记录及依次记录，逻辑闭锁等。 WXH-322A/01微机线路爱护装置是多CPU并行设计，距离爱护，零序爱护及录波，测距分别由单独CPU完成，各CPU插件在电气及结构上相互独立，无依靠关系，它能实现以下功能： 爱护功能：a）三段式相间距离爱护；b）三段式接地距离爱护；c）四段式零序方向过流爱护；d）故障测距；e）振荡闭锁；f）三段式反向及低压闭锁过流爱护；g）检无压、检同期三相一次重合闸，手动同期合闸；h）低周低压减载爱护；i）过负荷爱护或报警；j）PT断线告警。 测量功能：a）采集测量电压，三相或二相测量电流，计
5、算有功功率，无功功率，功率因数；b）测量频率，每周波73点自适应采样；c）采纳12路开关量；d）采纳4路脉冲量；e）远方及本地操作。 三、由现场总线技术实现的通信功能 通信功能是综合自动化出别于常规站最明显的标记之一，通信网络变电站内间隔信息可充分共享，并通过通信接口与外界信息系统交换信息，构成一个快速、稳定、牢靠的通信网络是变电站自动化系统的基本要求，也是电力系统运行管理功能的基本前提。 近年来，随着我国电力自动化的不断发展，电力系统通信方式也不断改进，现场在总线技术因其组网便利，抗干扰实力强等特点得到广泛应用。现场总线标准许多，电力自动化系统中最常用的是LONWORKS和CAN总线。LON
6、WORKS总线通信速率为78Kbps和1.25Mbps，CAN总线通信速率为1Mbps。CAN总线是一种有效支持分布限制和实时限制的串行通信网络，是一种通信速率可达1Mbps的多主总线1。 CAN总线的主要特点： CAN为多主方式工作，网络上随意节点，随意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主次，通信方式敏捷，且无需站地址等节点信息； CAN采纳短帧结构，数据最多8个字节，这样不仅满意限制领域中传递限制吩咐，工作状态和测量数据的一般要求，且保证了通信的实时性，CAN网络上的节点信息分为不同等级，可满意不同实时要求，高优先级最多可在134S内得到传输； CAN采纳非破坏性总线仲裁技术，当多
7、个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点主动退动身送，而优先级高的节点可不受影响地接着传输数据，从而大大节约了总线冲突时间。CAN的干脆传输距离最远可达10Km/ 5Kbps，通信速率最高可达1Mbps/40m。可挂接设备最多可达110个。CAN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。采纳双CAN现场总线内部定期对备用CAN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SAB-C167CR的数据处理速度可达10 MHz，能完成全部测量、限制及通信等功能，其特点是任务较多，各任务之间协调较为困难，为了便于个任务之间协调与功能扩充，
8、CPU软件系统采纳了实时多任务操作系统RTOS来优化和安排CPU时序和资源，保证程序的实时性和牢靠性，以任务为对象进行资源管理，任务调度和异样处理，通过RTOS管理系统依据数据处理的轻重缓急来合理安排占有CPU，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，采纳优先抢占操作方式有效保证任务执行的实时性，采纳这一软件结构的突出特点是使程序实现了真正的模块化，各个任务单独编程，不受其他任务的影响，任务的增减，调度特别便利。 软件设计分为两部分：一部分是SAB-C167CR微处理器的软件设计，包括与间隔层设备间CAN总线数据传输及上位机UBS的数据通信；另一部分为
9、PC机上位机软件的设计。这部分上位机软件设计较为困难，若采纳面对对象的语言编写程序，可运用ActiveX限制实现数据通信。对于微处理器和上位机的软件设计，考虑到将来间隔层设备结构的改变和硬件升级须要，程序设计分为两层，底层负责数据接收和发送；上层负责数据帧上午打包、解包及协议的说明。 五、结论 随着现场总线技术的发展和电气设备微机化程度的提高，为数字化形式实现变电站自动化监控系统供应了技术保证。变电站自动化系统应具有开放性，应能实现不同厂家设备的互操性。因此，现场总线技术的应用是变电站综合自动化发展的须要，运用现场总线技术，能解决变电站综合自动化系统的通信问题，能保证数据通信的速度、质量、抗干扰实力，从而保证了变电站综合自动化技术的有效实施。 参考文献 1阳宪惠.现场总线技术及其应用.M.清华高校出版社出版，2022. 2商国才.电力系统自动化.M.天津高校出版社，11019. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页