安防之家讯：摘 要：简要介绍现场总线的有关概念，分析各种现场总线的特点，并以深圳220kV平安变电站及深圳110kV创新变电站的综合自动化系统为例，说明现场总线在深圳地区变电站自动化领域的应用情况。
1 现场总线的定义和作用
1．1 定义
IEC对现场总线的定义是：“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式，双向串行传输，多点通信的数据总线称为现场总线。”本质含义表现在6个方面：现场通信网络；现场设备互联；互操作性；分散功能模块；通信线供电和开放式互联网络。它是新型的网络集成式全分布控制系统。
1．2 作用
现场总线实现了变电站自动化技术的变革，具体表现在：
a）它能将一对通信线连接多台数字设备，代替一对信号线只能连接一台模拟设备；
b）用多变量、双向、数字通信方式代替单变量、单向、模拟传输方式；
c）用多功能的现场数字设备代替了单功能的现场模拟设备；
d）用分散式控制站代替集中式站；
e）用现场控制系统代替集散控制系统。
总之，现场总线环境适应性、抗干扰性强，其媒介可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、电力线等。现场总线的连接装置智能化，网上传输数字信号，这样不仅大大降低传输误差，同时实现检错和纠错，提高了信息传输的可靠性。
2 现场总线在变电站综合自动化技术中的应用
2．1 应用现状
目前,变电站自动化技术在深圳地区飞速发展，建设了大批110kV和220kV变电站，配置先进且全部采用了现场总线技术。尽管国际上约有40种现场总线，但多数以低速总线为主，而大型变电站的高压及主变压器所配备的保护非常复杂，事故状态下的各种信息量异常大，要求站内信息记录实时性，低速总线不能满足要求，所以现有国内综合自动化生产商大部分采用以太网、CAN网、LonWork网、RS－485网，其技术指标见表1。
2．2 现场总线应用实例
2．2．1 应用实例1
平安变电站是深圳地区第一个220kV综合自动化变电站，站内有3台单机容量为180MVA的变压器，有220kV，110kV，10kV共3个电压等级，线路保护、元件保护全部采用微机保护。整个变电站系统分为三层，即站级计算机层、通信管理层、设备监控及保护单元层，通信管理层是整个综合自动化系统的核心，负责沟通各下级单元监控装置、采集数据并建立实时数据库，对上连接站级计算机及远方调度中心实时报告变电站工况及事件等信息，接收控制命令并分发到指定的下级单元装置，这样现场总线在通信管理层又处于承上启下的作用。
平安变电站总线主要采用CAN网，一种支持分布式、实时控制的多主数据总线，可靠性高。
CAN网协议结构具有参考模型物理层、数据链路层的功能。CAN网可以多主站，点对点，一点对多点，全局广播几种方式发送和接收数据。多主站依据优先权进行总线访问，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活，这一特点可以方便地构成（容错）多机备份系统。CAN网传输介质可以是双绞线、同轴光纤，节点数可达110个。直接通信距离最远可达10km（此时的传输速率为5Kbit／s）；通信速率最高可达1Mbit／s（按此速率，可传输距离40m）。CAN网采用无破坏性的基于总线优先权仲裁技术。当两个节点同时向网络上发送信号时，优先级低的节点主动停止发送数据，而优先级高的可不受影响继续发送，有效避免总线冲突。CAN网具有判别暂时性错误和永久性故障节点的功能，故障节点可自动脱离总线的联系。CAN网支持四类报文帧：数据帧、远程帧、出错帧和超载帧。采用短帧结构，每帧有效字节数为8个，这样传输时间短，受干扰的概率低，并能用CRC进行检错。
2．2．2 应用实例2
2002年新近投产的110kV创新变电站，其现场总线采用RS－485网（现深圳地区110kV变电站综合自动化均采用该方式），其主要优缺点分析如下：
a）RS－485网的电气特性。逻辑“1”以两线间的电压差为＋（2～6）V表示，逻辑“0”以两线间的电压差－（2～6）V表示，接口信号电平比RS－232－C网降低了，不易损坏接口电路芯片，电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接；
b）RS－485网抗干扰性增强，因其接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合；
c）RS－485网功能多，即RS－485网接口在总线上是允许连接128个收发器，这样用户可以利用单一接口方便建立设备网络；
d）RS－485网对帧长没有限制，这样可以根据需要进行选择；
e）对用户来说，RS－485总线基本上是透明的，不依靠总线协议，用户可随心所欲编写自己的协议，但是数据的优先级的保证以及各个单元间的检测，需要用户的链路层协议来提供；
f）RS－485网应用广泛，结构简单，使用维护方便，可靠性高；
g）对于规模较小系统有足够的传输率，实时传输保证，但随着系统规模的扩大，系统性能会降低；
h）从结构网络上只能有一个主节点，其余均为从节点，各单元间横向通信必须经过总控进行，系统灵活性差。
3 结束语
目前，随着变电站综合自动化技术飞速发展，现场总线技术应用得越来越广泛。通过大量的工程设计运行证明，现场总线技术提高变电站综合自动化系统运行的可靠性，减少变电站二次电缆，方便电网事故的分析与处理。在以后的变
电站综合自动化工程实践中，现场总线技术有广阔的应用空间，并将大大促进变电站综合自动化技术的发展。
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