現(xiàn)場總線技術(shù)在電力中的應(yīng)用研究

＊崔慶凱

(中國華冶科工集團(tuán)有限公司 內(nèi)蒙古 014000）

現(xiàn)場總線技術(shù)在電力中的應(yīng)用研究

＊崔慶凱

(中國華冶科工集團(tuán)有限公司 內(nèi)蒙古 014000）

隨著我國通信技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)場總線以其獨特的開放性、數(shù)字化、互動性的基本特征在通信系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用。相比于過去傳統(tǒng)的集散控制通信系統(tǒng)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)可以很好的在確保通信機(jī)能的基礎(chǔ)上更好的實現(xiàn)穩(wěn)定傳播、高效傳播、使用成本較低的綜合目標(biāo)。因此，本論文就在此背景下主要先對現(xiàn)場總線的基本概念與特征作全面的分析，再著重研究現(xiàn)場總線技術(shù)在通信系統(tǒng)中的所發(fā)揮的重要作用，最后在深入探析現(xiàn)場總線技術(shù)在我國的通信發(fā)展中的應(yīng)用實踐能力。

現(xiàn)場總線技術(shù)；通信系統(tǒng)；電力發(fā)展；應(yīng)用研究

在我國傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，常常會遇到相應(yīng)的電力過大或者是電力受阻不通暢等問題，為此工作人員常根據(jù)此問題制定出相應(yīng)的對策，而現(xiàn)場總線技術(shù)就是最具創(chuàng)新性的對策之一，其是在傳統(tǒng)的電力控制技術(shù)的基礎(chǔ)上突破了原有的技術(shù)障礙，更好的在控制電力系統(tǒng)的過程中應(yīng)用了新型的地底層控制網(wǎng)絡(luò)形式，這樣才能更好的改善原有的電力運行系統(tǒng)，使其朝著專業(yè)化、高效化與數(shù)字化的方向發(fā)展。

1.現(xiàn)場總線的基本概念與特征

(1)現(xiàn)場總線的基本概念

現(xiàn)場總線是一種來源于上世紀(jì)80年代的新型數(shù)字通信技術(shù)，其主要可以應(yīng)用于相應(yīng)的生產(chǎn)施工現(xiàn)場、電力調(diào)度工作以及微機(jī)設(shè)備之間的多節(jié)點數(shù)字通信工作中，因其獨有的應(yīng)用范圍與使用方式，在具體的使用過程中其也被稱為是一種具有全方位數(shù)字化控制系統(tǒng)的底層網(wǎng)絡(luò)中心?，F(xiàn)場總線可以有效處理現(xiàn)場設(shè)備，如執(zhí)行控制器、機(jī)構(gòu)、智能化儀表等之間的數(shù)字通信，而且能夠在現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間實現(xiàn)較好的信息傳遞。現(xiàn)場總線由于良好的可靠性、經(jīng)濟(jì)實用以及解構(gòu)簡單等方面的優(yōu)勢，使得其在許多領(lǐng)域能夠得到廣泛應(yīng)用。

(2)現(xiàn)場總線技術(shù)的特征

現(xiàn)場總線技術(shù)的特征有很多，比如其良好的互用性、開放性、功能自治性、互可操作性、系統(tǒng)的分散性、智能化以及現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性等。由于公開的通信協(xié)議，不同生產(chǎn)廠家的設(shè)備之間，實現(xiàn)了良好的信息傳遞，能夠建立底層網(wǎng)絡(luò)開放系統(tǒng)。在上述現(xiàn)場總線概念內(nèi)容的基礎(chǔ)上，筆者接下來主要針對其的基本特征做起全面的分析，主要有以下三點，分別為：

①操作性與互助性

過去我國電力科學(xué)技術(shù)還未得到完全發(fā)展的時期所用的電力系統(tǒng)是一個自我封閉的環(huán)狀系統(tǒng)，只能單方面的傳遞相應(yīng)的通信信息，并不可以實現(xiàn)相應(yīng)的互助與互享機(jī)能。而在現(xiàn)場總線技術(shù)的引導(dǎo)下，我國的電力系統(tǒng)可以逐步的突破環(huán)狀結(jié)構(gòu)，逐步朝著雙面循環(huán)結(jié)構(gòu)的樣式發(fā)展，這樣就可以實現(xiàn)一定的操作，更好的實現(xiàn)互助互享的目標(biāo)。

②智能性

在過去所使用的DCS中必須要有以下三種基本的介質(zhì)，分別為：操作中心、控制站以及現(xiàn)場的設(shè)備連接才可以運轉(zhuǎn)并得到使用，同時該DCS的運轉(zhuǎn)方式也是較為普遍的單相傳遞形式，在數(shù)字信號傳遞的過程中難免會因為外界因素的干擾產(chǎn)生相應(yīng)的誤差。而現(xiàn)場總線技術(shù)的智能性則可以很好彌補(bǔ)這一缺點，其通常在FCS中采取的是一種雙向的數(shù)字信號傳遞形式，其能夠?qū)鞲械臏y量與補(bǔ)償計算應(yīng)用于現(xiàn)場的設(shè)備運轉(zhuǎn)中，更好的實現(xiàn)自動控制與調(diào)控功能。

③適應(yīng)性

根據(jù)現(xiàn)場總線的基本概念可知，其是一種地底層的網(wǎng)絡(luò)控制中心，主要是用于現(xiàn)場環(huán)境的調(diào)控。因此其在使用的過程中也具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，同時其也支持相應(yīng)的雙絞線、光纜線、紅外線以及電力線，并在使用的過程中能抗除外界的一些必要干擾。

2.現(xiàn)場總線技術(shù)的重要作用

由于技術(shù)背景和經(jīng)濟(jì)背景的差異，現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用實踐也存在著不同。大致來說，現(xiàn)場總線技術(shù)一般分為三級網(wǎng)絡(luò)，鏈接四個層次。三級網(wǎng)絡(luò)具備各自的信息傳遞功能，主要是將電機(jī)啟動器、變頻器、紅外水分儀等直接接入PROFIBUS-DP 網(wǎng)；第二級網(wǎng)絡(luò)，主要是通過數(shù)字量傳感來執(zhí)行簡單的設(shè)備操作，如光電開關(guān)、接近開關(guān)、行程開關(guān)、電磁閥等，這些設(shè)備的控制主要是通過現(xiàn)場I/O接入 PROFIBUSDP網(wǎng)。第三級網(wǎng)絡(luò)，鏈接客戶端和信息監(jiān)控，主要是將監(jiān)控服務(wù)器、現(xiàn)場監(jiān)控機(jī)、PLC、獨立主機(jī)控制段的PLC接入工業(yè)以太網(wǎng)；監(jiān)控服務(wù)器、中央監(jiān)控機(jī)、數(shù)據(jù)庫服器和客戶機(jī)接入 Enter net 網(wǎng)。

由于現(xiàn)場總線技術(shù)具有諸多的優(yōu)點和特征，使得其在應(yīng)用中具有很大程度的適應(yīng)性。現(xiàn)場總線技術(shù)能夠在運用中體現(xiàn)出諸多的優(yōu)勢，具有十分重要的作用。

(1)降低維護(hù)成本

現(xiàn)場總線技術(shù)在應(yīng)用過程中，如安裝、維護(hù)和布線電力系統(tǒng)等環(huán)節(jié)，都可以節(jié)省不少成本。電力傳輸過程中，現(xiàn)場總線技術(shù)可以實時追蹤信號，這與傳統(tǒng)控制系統(tǒng)相比較，可以最大限度降低成本?，F(xiàn)成總線技術(shù)一般采用統(tǒng)一的電力設(shè)備，這可以節(jié)省大量的電力系統(tǒng)的人力、財力和物力，進(jìn)而最大限度的降低電力系統(tǒng)安裝工程的復(fù)雜程度?，F(xiàn)場總線技術(shù)中自動診斷故障、排查故障的功能，還可以減少維護(hù)人員的工作量，從而實現(xiàn)維護(hù)成本的降低。

(2)提高可維護(hù)性

現(xiàn)場總線技術(shù)具有十分重要的現(xiàn)實作用。電力傳輸設(shè)備通過現(xiàn)場總線技術(shù)能夠最大限度減少連接線與連接點的數(shù)量，進(jìn)而實現(xiàn)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。假如系統(tǒng)中任何一個點出現(xiàn)故障，現(xiàn)場總線技術(shù)也能夠為故障的分析和排查提供極大的便利。并且，通過采用現(xiàn)場總線技術(shù)可以實現(xiàn)在線故障排查與診斷等功能，從而大大提高系統(tǒng)的可維護(hù)性。

(3)有利于數(shù)字通信自動化

需要傳播的信號能夠通過現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用形成所需的數(shù)字信號，之后利用現(xiàn)場總線技術(shù)的通信功能實現(xiàn)信號的傳播。自動化數(shù)字通信能夠發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)信息傳遞中不易被發(fā)現(xiàn)的故障，更加有利于故障的處理和解決，避免系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的運行出現(xiàn)安全問題，從而實現(xiàn)客戶之間的聯(lián)系與溝通。特別在多站點之間，現(xiàn)場總線技術(shù)能夠輕易實現(xiàn)較好的雙向通信功能，進(jìn)而實現(xiàn)通信質(zhì)量與通信速度的提升。

3.現(xiàn)場總線技術(shù)在電力自動化中的應(yīng)用

現(xiàn)場總線技術(shù)以其獨特的操作性與互助性、智能性及適應(yīng)性對于電力的測量與數(shù)據(jù)信號的傳遞都有著較大的控制優(yōu)勢，能夠在一定程度上減少信息傳輸?shù)恼`差性。同時，在電力系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)中運用新型的現(xiàn)場總線技術(shù)可以很好的轉(zhuǎn)化電力系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)負(fù)擔(dān)，使其更好的進(jìn)行內(nèi)部運行，有效的提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。實踐證明，在電力自動化中運用新型的現(xiàn)場總線技術(shù)可以很好的分散現(xiàn)場的總線設(shè)計，建立起有效的分布式結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的可靠性。除此之外，還具有以下三點基本功能：

(1)更好的促進(jìn)了電力系統(tǒng)的自動化通訊

在現(xiàn)場總線技術(shù)的運用中，其基本的流程大致如下：第一步首先先接收上一層的電力信息，再將這些電力信息經(jīng)過內(nèi)部的運行轉(zhuǎn)化為一定可供識別的數(shù)字信號，其次再將這些經(jīng)過轉(zhuǎn)化的數(shù)字信號通過數(shù)字通訊的方式進(jìn)行傳遞，最后再將所傳遞的數(shù)字信號進(jìn)行一定的整理收集與歸納，形成強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫，便于后續(xù)的操作與應(yīng)用。因此這種新型的現(xiàn)場總線技術(shù)不僅可以很好的將電力信息進(jìn)行有效的傳遞，還可以更好的避免傳遞故障的產(chǎn)生。

(2)更好的提高了電力系統(tǒng)的鞏固性與維護(hù)性

現(xiàn)場總線技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是一種短節(jié)點之間的有效傳輸，因此其可以使用較少的連接點達(dá)到傳輸更大量數(shù)據(jù)信息的目的，這樣不僅可以減少了電力系統(tǒng)內(nèi)部的運轉(zhuǎn)負(fù)擔(dān)，還可以更好的維護(hù)并鞏固了電力系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)性能。

(3)更好的節(jié)約了電力系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)成本

一方面，在電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的過程中，其所需的成本投入是極大的，從電力系統(tǒng)的安排與布置到中期的運轉(zhuǎn)以及后期的維護(hù)與保養(yǎng)都是需要資金的支持。而在電力系統(tǒng)中使用新型的現(xiàn)場總線技術(shù)則可以在中期的運轉(zhuǎn)過程中減少連接點的使用與運行。同時，在電力信息與數(shù)字化信號傳遞的過程中，現(xiàn)場總線技術(shù)也可以定時跟蹤所傳輸?shù)碾娮有盘栃畔?，減少了特定的跟蹤與反饋投入。另一方面，現(xiàn)場總線技術(shù)也可以減少一定的電力插件使用數(shù)量，其所需的電力插件都是按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的，因此在整體的電力系統(tǒng)中是較為少的。

4.總結(jié)

現(xiàn)場總線技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍與方式都是較為廣泛且靈活的，相比于過去傳統(tǒng)的電力信息技術(shù)來說，現(xiàn)場總線技術(shù)可以很好的根據(jù)用戶的不同需求自由性的選擇合理的設(shè)備進(jìn)行操作與運轉(zhuǎn)。這一獨特的創(chuàng)新性能足以吸引更多的用戶前來參與試用，另外在集成過程中，現(xiàn)場總線技術(shù)也能很好的解決在運轉(zhuǎn)中不兼容的一系列問題。在電力系統(tǒng)中，通過現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用，能夠極大優(yōu)化供電的可靠性和穩(wěn)定性，解決傳統(tǒng)供電系統(tǒng)的缺陷和不足，實現(xiàn)用電方面的良好保證。綜上所述，現(xiàn)場總線技術(shù)較傳統(tǒng)的電力信息技術(shù)來說是占一定優(yōu)勢的，其在未來的發(fā)展前景也是無限的。

[1]石海青．電力自動化技術(shù)在電力工程中的應(yīng)用研究[J]．中國高新技術(shù)企業(yè),2016(02)．

[2]潘原離,李泉．基于云計算技術(shù)的電力調(diào)度自動化系統(tǒng)架構(gòu)分析[J]．河北電力技術(shù),2016(01)．

[3]宋雨锘,張丹,韓寶民．電網(wǎng)調(diào)度自動化的綜合監(jiān)控和智能化研究[J]．河南科技．

崔慶凱（1967～），男，中國華冶科工集團(tuán)有限公司，研究方向：電氣方向。

(責(zé)任編輯李燕）

Research on the Application of Fieldbus Technology in Electric power

Cui Qingkai
(HuaYe Science and Industry Group co., LTD in China, Inner Mongolia, 014000)

Along with the increasing development of China’s communication technology, the fieldbus plays an important role in the communication system with its unique basic characteristics of openness, digitization, interactivity. Compared with the traditional distributed control communication system, the fieldbus system can better to achieve the comprehensive goal of stable spreading, efficient spreading and lower use-cost on the basis of ensuring the communication function. Therefore, under this background, this paper takes comprehensive analysis of the basic concept and characteristics of the fieldbus, and then focuses on studying the important function of fieldbus technology in communication system, finally deeply analyzes the practical application ability of fieldbus technology in China’s communication development.

fieldbus technology；communication system；electric power development；application research

T

A