在90年代中期，國(guó)內(nèi)外曾掀起一場(chǎng)聲勢(shì)不小的“現(xiàn)場(chǎng)總線熱”，國(guó)家有關(guān)部門也撥款幾千萬(wàn)元組成攻關(guān)課題。但在實(shí)際應(yīng)用中，還有許多共同的疑問(wèn)。其中最主要是其標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題。現(xiàn)場(chǎng)總線有多種標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)原因，首先是技術(shù)上的原因，即適用場(chǎng)合和用戶習(xí)慣原因。廣義的現(xiàn)場(chǎng)總線包括傳感器執(zhí)行器總線，亦稱I/O總線，其特點(diǎn)是信息簡(jiǎn)單但傳輸速度快，其典型代表有基于CAN的DeviceNet,interbus-s等;另外還有設(shè)備總線可用于控制，其信息量大而且復(fù)雜，傳輸較慢，如基金會(huì)總線FF、HART、LonWorks和Profibus。而狹義的現(xiàn)場(chǎng)總線僅指后者。除此外不同行業(yè)有其傳統(tǒng)使用習(xí)慣。對(duì)價(jià)格和技術(shù)完善性有不同要求，再有是不同的總線標(biāo)準(zhǔn)往往和某些公司或公司集團(tuán)有內(nèi)在的商業(yè)利益關(guān)系。所以說(shuō)最終現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)也不會(huì)形成一統(tǒng)天下的局面。就目前情況來(lái)看，在過(guò)程控制領(lǐng)域，基金會(huì)總線FF將占有最大的份額，而在其它離散控制領(lǐng)域尚不十分明朗。

如何在眾多的總線標(biāo)準(zhǔn)中，選擇一種合適的總線，既能滿足大數(shù)據(jù)量、傳輸速度快的要求，又要兼顧那些通訊相對(duì)少、實(shí)時(shí)性不很高的設(shè)備，以有效減少網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。LonWorks在可靠性和傳輸速率上顯然達(dá)不到要求，HART用戶支持較少，不宜選擇;作為傳輸最快的總線Profibus在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?shù)據(jù)吞吐量均表現(xiàn)出色，但其作為歐洲標(biāo)準(zhǔn)，在世界范圍特別是中國(guó)的支持不夠，尚不能普遍采用，F(xiàn)F雖然得到世界范圍內(nèi)的廣泛認(rèn)同，但所欠標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程仍遙遙無(wú)期。

以太網(wǎng)(Ethernet)經(jīng)過(guò)若干年的發(fā)展，技術(shù)上已經(jīng)十分成熟。隨著適合于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的嵌入式以太網(wǎng)微處理器的發(fā)展，以太網(wǎng)已可十分便利的應(yīng)用于變電站自動(dòng)化場(chǎng)合。首先10 M以太網(wǎng)具有目前國(guó)內(nèi)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)采用的網(wǎng)絡(luò)不可比擬的高速特點(diǎn)，可將系統(tǒng)信息快速交換;同時(shí)以太網(wǎng)在長(zhǎng)期發(fā)展中以公認(rèn)的可靠性、安全性、靈活性著稱，如網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均帶耐高壓的網(wǎng)絡(luò)隔離變壓器，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活，支持多種通信媒介，可根據(jù)變電站的實(shí)際情況確定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及選用通信媒介。在自動(dòng)化系統(tǒng)升級(jí)時(shí)可將系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及媒介稍加改動(dòng)甚至不改動(dòng)的情況下平滑地使通信系統(tǒng)升級(jí)，節(jié)省開支，如升為100M快速以太網(wǎng)。

下圖為美國(guó)和歐洲一些國(guó)家普遍采用的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)。

傳統(tǒng)的變電站自動(dòng)化產(chǎn)品供應(yīng)商們通過(guò)擴(kuò)充他們的RTU的通信能力，即具有多個(gè)串行通信口的增強(qiáng)式RTU來(lái)接收各種形式的智能變電站設(shè)備(IED)，包括計(jì)量表計(jì)、故障記錄和繼電保護(hù)等設(shè)備。現(xiàn)代的變電站智能設(shè)備通過(guò)局域網(wǎng)建立了一個(gè)規(guī)模較大的變電站控制系統(tǒng)，以太網(wǎng)由于其優(yōu)越的性能被用做變電站LAN，變電站內(nèi)不同制造商的IED產(chǎn)品可以通過(guò)規(guī)約轉(zhuǎn)換器(network interface modules NIM)進(jìn)行連接，還有一部分IED產(chǎn)品可以直接掛網(wǎng)運(yùn)行。NIM與底層的IED可以通過(guò)廉價(jià)的RS485方式相連，規(guī)約采用標(biāo)準(zhǔn)的IEC870-5-103變電站內(nèi)繼電保護(hù)配套規(guī)約，IEC 870-5-103規(guī)約在歐洲和其他一些受IEC影響的國(guó)家被普遍采用，我國(guó)國(guó)家電力公司也把該規(guī)約作為變電站內(nèi)的配套標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約。

4智能電子設(shè)備的發(fā)展目標(biāo)和變電站自動(dòng)化的趨勢(shì)展望

變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與其它工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域一樣，正沿著“分布化、智能化、集成化、可視化和協(xié)調(diào)化”的方向發(fā)展。這就給智能電子設(shè)備提出了更高的目標(biāo)，這主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

1)、可互操作性：當(dāng)前和將來(lái)都可以與任意一個(gè)生產(chǎn)廠家的IED進(jìn)行通信。

2)、即插即用：所有連在LAN上的設(shè)備將由系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別。

3)、可靠性/安全/可信性：這是基本的繼電保護(hù)特性，目的是使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到同一水平。

4)、開放性：提供一個(gè)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的平臺(tái)。

5)、冗余度;任何單一的部件故障不會(huì)影響整體系統(tǒng)性能。

6)、智能化：提供一個(gè)人工智能的應(yīng)用平臺(tái);通過(guò)這個(gè)功能實(shí)現(xiàn)故障分析、選擇性的數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)配合。

7)、自動(dòng)化：通過(guò)嵌入算法軟件或按用戶定義的控制順序提供未來(lái)的自動(dòng)控制功能。對(duì)于繼電保護(hù)設(shè)備，可通過(guò)用戶自定義的計(jì)算方法和動(dòng)作次序支持未來(lái)的自適應(yīng)繼電保護(hù)功能。

8)、靈活性/可擴(kuò)充性：對(duì)于當(dāng)前的硬、軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮到將來(lái)的擴(kuò)充，應(yīng)當(dāng)易于修改。

智能電子設(shè)備的采用，將徹底改變常規(guī)繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置及測(cè)量?jī)x表等的單一功能結(jié)構(gòu)，變?yōu)榘ɡ^電保護(hù)、過(guò)程自動(dòng)化、錄波、計(jì)量、測(cè)控等多功能智能化設(shè)備的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的高智能、多功能，使得主控系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)得以分散，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制保護(hù)及自動(dòng)化，由此可極大提高控制、保護(hù)、自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性、自治性、靈活性。

由分布式的智能設(shè)備構(gòu)成的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)帶來(lái)的另一個(gè)好處是可以取消常規(guī)變電站所使用的控制屏、中央信號(hào)屏等集中控制設(shè)備。對(duì)于35kV及以下的電壓等級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備可以集合安裝于開關(guān)柜上;對(duì)于110kV及以上電壓等級(jí)的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備可以按各個(gè)控制對(duì)象即變電站內(nèi)一次電氣設(shè)備元件按單元安裝在各電壓等級(jí)的開關(guān)場(chǎng)地內(nèi)或“保護(hù)小間”。現(xiàn)代技術(shù)已解決了電磁干擾、振動(dòng)、溫度、灰塵等對(duì)IED的影響，只需用計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)把它們聯(lián)起來(lái)再與變電站層的主系統(tǒng)連接，這樣做可大量減少控制信號(hào)電纜，也減少了組屏建筑面積。

智能電子設(shè)備的采用還使得變電站一、二次設(shè)備結(jié)合成為現(xiàn)實(shí)。如果把現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備的控制保護(hù)的一次設(shè)備對(duì)象的CT、PT，開關(guān)、刀閘等的操作機(jī)構(gòu)箱、主變壓器等設(shè)備也采用網(wǎng)絡(luò)通信方式相連，就可以取消控制信號(hào)電纜，僅僅保留開關(guān)操作機(jī)構(gòu)跳、合閘所需的高壓交、直流電源的動(dòng)力電纜，從而可以使現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備采用低壓電源，提高了設(shè)備的抗干擾能力;另外通信網(wǎng)還可以將設(shè)備豐富的信息及數(shù)據(jù)上傳，便于事故分析和狀態(tài)監(jiān)視，還可構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)式的防誤閉鎖和安全保障系統(tǒng)，從而提高整個(gè)分布式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性、先進(jìn)性和優(yōu)越性。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信、交換技術(shù)的發(fā)展，還使得變電站內(nèi)部的LAN可以與廣域的WAN相連，WEB瀏覽技術(shù)使得電力系統(tǒng)的用戶在任何地方可以監(jiān)控變電站的運(yùn)行情況。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)適應(yīng)Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，就可以逐步實(shí)現(xiàn)開放式的通信體系結(jié)構(gòu)。

以上針對(duì)我公司在開發(fā)變電站智能裝置以及相應(yīng)組成的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，談了作者對(duì)變電站智能設(shè)備的集成與發(fā)展的一些理解和建議。其中有些建議和設(shè)計(jì)目標(biāo)還只是在設(shè)想階段，但相信現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展一定會(huì)為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)提供最大的支持。

參 考 文 獻(xiàn)

1、黃太貴.智能電子設(shè)備在變電站綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用.電力系統(tǒng)自動(dòng)化.1998，3

2、周旭虹500變電站自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的探討.電網(wǎng)技術(shù).2001.4

3、新型智能重合控制器及其應(yīng)用.電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2001.10

4、新型智能備用電源自投裝置.電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2003.9