1 引言

我公司某110kw總降壓變電站，始建于上世紀(jì)80年代中期，裝有2臺(tái)25mva主變，承擔(dān)著公司鐵前生產(chǎn)系統(tǒng)的多個(gè)二級(jí)廠的供電任務(wù)，特別在企業(yè)進(jìn)行了一系列持續(xù)性的技改工程后，該總降承擔(dān)的供電任務(wù)更重，所形成的配電網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜。

2 fdcs總線

現(xiàn)場(chǎng)總線是指以工廠內(nèi)的測(cè)量和控制機(jī)器間的數(shù)字通訊為主的網(wǎng)絡(luò)，也稱現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。也就是將傳感器、各種操作終端和控制器間的通訊及控制器之間的通訊進(jìn)行特化的網(wǎng)絡(luò)。原來(lái)這些機(jī)器間的主體配線是ON/OFF、接點(diǎn)信號(hào)和模擬信號(hào)，通過通訊的數(shù)字化，使時(shí)間分割、多重化、多點(diǎn)化成為可能，從而實(shí)現(xiàn)高性能化、高可靠化、保養(yǎng)簡(jiǎn)便化、節(jié)省配線（配線的共享）。是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，過程控制領(lǐng)域在過去的兩個(gè)世紀(jì)里發(fā)生了巨大的變革。150多年前出現(xiàn)的基于5－13psi的氣動(dòng)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)（PCS，Pneumatic Control System氣動(dòng)控制系統(tǒng)），標(biāo)志著控制理論初步形成，但此時(shí)尚未有控制室的概念；20世紀(jì)50年代，隨著基于0－10mA或4－20mA的電流模擬信號(hào)的模擬過程控制體系被提出并得到廣泛的應(yīng)用，標(biāo)志了電氣自動(dòng)控制時(shí)代的到來(lái)，三大控制論的確立奠定了現(xiàn)代控制的基礎(chǔ)，設(shè)立控制室、控制功能分離的模式也一直沿用至今；20世紀(jì)70年代，隨著數(shù)字計(jì)算機(jī)的介入，產(chǎn)生了“集中控制”的中央控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而信號(hào)傳輸系統(tǒng)大部分是依然沿用4－20mA的模擬信號(hào)，不久人們也發(fā)現(xiàn)了伴隨著“集中控制”，該系統(tǒng)存在著易失控、可靠性低的缺點(diǎn)，并很快將其發(fā)展為分布式控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System分布式控制系統(tǒng)）；微處理器的普遍應(yīng)用和計(jì)算機(jī)可靠性的提高，使分布式控制系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，由多臺(tái)計(jì)算機(jī)和一些智能儀表以及智能部件實(shí)現(xiàn)的分布式控制是其最主要的特征，而數(shù)字傳輸信號(hào)也在逐步取代模擬傳輸信號(hào)。隨著微處理器的快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)延伸到工業(yè)過程現(xiàn)場(chǎng)成為可能，產(chǎn)生了以微處理器為核心，使用集成電路代替常規(guī)電子線路，實(shí)施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優(yōu)化控制等功能的智能設(shè)備。設(shè)備之間彼此通信、控制，在精度、可操作性以及可靠性、可維護(hù)性等都有更高的要求。由此，導(dǎo)致了現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生。

fdcs現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)由長(zhǎng)沙奧托自動(dòng)化技術(shù)有限公司自行研制開發(fā)，采用現(xiàn)場(chǎng)總線、高速數(shù)字通訊、電荷平衡傳輸、誤差自動(dòng)補(bǔ)償、網(wǎng)絡(luò)管理冗余等先進(jìn)技術(shù)，專門用于工廠范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的實(shí)時(shí)專用局域網(wǎng)。

fdcs數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)是總線型數(shù)字通訊網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上連接有計(jì)算機(jī)和前置機(jī)等主要設(shè)備。前置機(jī)安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)各種信號(hào)進(jìn)行測(cè)控，信號(hào)類型包括電壓、電流、熱電偶、熱電阻、電量等模擬量信號(hào)和開關(guān)（觸點(diǎn)）狀態(tài)、電平狀態(tài)、事件、頻率等數(shù)字量信號(hào)。

fdcs數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)具有測(cè)量精度高、抗干擾能力強(qiáng)、通訊速度快距離遠(yuǎn)、智能化程度高、使用簡(jiǎn)單靈活、安裝維護(hù)方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)是專為安防領(lǐng)域設(shè)計(jì)的。它采用了嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)，結(jié)合了IT領(lǐng)域各項(xiàng)最新技術(shù)，如視音頻壓縮/解壓縮、大容量硬盤記錄、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，代碼固化在FLASH中，使得系統(tǒng)運(yùn)行更穩(wěn)定。同時(shí)具備數(shù)字視音頻錄像機(jī)（DVR）和數(shù)字視音頻服務(wù)器（DVS）的特性，既可本地獨(dú)立工作，也可連網(wǎng)組成一個(gè)強(qiáng)大的安全監(jiān)控網(wǎng)?？蓱?yīng)用于銀行、電信、電力、司法、交通、小區(qū)、工廠、倉(cāng)庫(kù)、資源、水利設(shè)施等各領(lǐng)域、各部門的安全防范

fdcs系統(tǒng)可配置99臺(tái)測(cè)控前置機(jī)和32臺(tái)主機(jī)（上位計(jì)算機(jī)），采用分布式網(wǎng)絡(luò)總線結(jié)構(gòu)，用一根屏蔽雙絞線構(gòu)成系統(tǒng)的通訊總線，分散在現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)控設(shè)備和計(jì)算機(jī)均連接在這根通訊總線上。測(cè)控前置機(jī)可靠近現(xiàn)場(chǎng)的一次儀表和執(zhí)行器安裝。所有上位計(jì)算機(jī)均可共享系統(tǒng)的資源；可安裝在系統(tǒng)的不同地點(diǎn)，完成不同的工作；可互為雙機(jī)熱備份，備用機(jī)可自動(dòng)替代故障機(jī)投入運(yùn)行，具有很高的系統(tǒng)可靠性。

3 變配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)

變配電監(jiān)控系統(tǒng)是針對(duì)供配電系統(tǒng)中的變配電環(huán)節(jié)，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，采用抗干擾能力強(qiáng)的通訊設(shè)備及智能電力儀表，經(jīng)電力監(jiān)控管理軟件組態(tài)，實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。采用變配電監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理，可連接智能電力監(jiān)控儀表、帶有智能接口的低壓斷路器、中壓綜合保護(hù)繼電器、變壓器、直流屏等，實(shí)現(xiàn)遙控、遙測(cè)、遙信功能，對(duì)系統(tǒng)各種運(yùn)行開關(guān)量狀態(tài)和電量參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和顯示，可完整地掌握變配電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并做出相應(yīng)的決策和處理，同時(shí)可以使值班管理人員根據(jù)變配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行負(fù)荷分析、合理調(diào)度、遠(yuǎn)控合分閘、躲峰填谷，實(shí)現(xiàn)對(duì)變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運(yùn)行管理。變配電監(jiān)控系統(tǒng)具有電氣參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、事故異常報(bào)警、事件記錄和打印、統(tǒng)計(jì)報(bào)表的整理和打印、電能量成本管理和負(fù)荷監(jiān)控等綜合功能，使設(shè)備按最佳工況運(yùn)行，節(jié)約能源。采用智能變配電監(jiān)控管理系統(tǒng)，使供電系統(tǒng)更安全、合理、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，提高供配電系統(tǒng)可靠性。適用于中低壓變電站、工廠、樓宇、小區(qū)的變電、配電系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。

該二總降每個(gè)高壓配電柜有三組信號(hào)，電流、分合閘狀態(tài)、事故跳閘狀態(tài)；變配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的各配電柜分合閘狀態(tài)、電流大小，監(jiān)測(cè)配電柜的事故跳閘信號(hào)，發(fā)送事故音響信號(hào)，如圖1所示。

（1） 硬件的組成

該系統(tǒng)由1臺(tái)研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、1塊fdcs n100網(wǎng)絡(luò)通訊卡、3臺(tái)a120模擬量前置機(jī)、6臺(tái)d3208數(shù)字量前置機(jī)、電流變送器、事故音響喇叭一套組成；

a） 電流變送器：將高壓配電柜送出的0-5a交流電流轉(zhuǎn)換為1-5v直流信號(hào)并送給fdcs模擬量前置機(jī)。

b） fdcs-a120前置機(jī)：具有20個(gè)采集通道，實(shí)時(shí)采集變送器送出的1-5v電壓信號(hào)，再依據(jù)高壓配電柜的電流互感器的變比計(jì)算該配電柜的電流；fdcs-a120前置機(jī)具有工程單位變換功能，在前置機(jī)內(nèi)對(duì)變送器的輸出信號(hào)（-5v～+5v）進(jìn)行變換，直接得到實(shí)際的電流等。工程單位變換使用一元一次線性變換，例312柜的電流互感器的變比為500/5，其變送器輸出為（1-5v信號(hào)）那么變換公式如下：

y（a）=ax（mv）+b

x─測(cè)量電壓值（1000～5000mv）

y─計(jì)算電流值（0～500a）

斜率─a=0.125 截距─b=-125

c） fdcs-d3208前置機(jī)：具有20個(gè)測(cè)量通道和8個(gè)輸出通道，可實(shí)時(shí)采集各配電柜的分合閘狀態(tài)，記錄各配電柜分合閘操作的時(shí)間，檢測(cè)各配電柜事故跳閘事件，并發(fā)送事故音響報(bào)警；

d） fdcs-n100網(wǎng)絡(luò)通訊卡：該卡插在計(jì)算機(jī)的pci插槽中，用屏蔽雙絞線連接fdcs網(wǎng)絡(luò)，采集網(wǎng)絡(luò)中前置機(jī)測(cè)量的數(shù)據(jù)，并向前置機(jī)發(fā)送各種命令。

4 監(jiān)控軟件

變配電監(jiān)控軟件采用vc++6.0編寫，它分為數(shù)據(jù)采集處理、數(shù)據(jù)顯示、系統(tǒng)報(bào)警、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與報(bào)表、系統(tǒng)維護(hù)五個(gè)子系統(tǒng)，它具有友好的人機(jī)交互操作界面，操作人員和管理人員非常直觀和快捷監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行狀況。

（1） 數(shù)據(jù)采集處理：定時(shí)：采集現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行計(jì)算處理，檢測(cè)各配電柜的分合閘狀態(tài)，記錄各配電柜分合閘、跳閘時(shí)間。

（2） 數(shù)據(jù)顯示：用表盤、表格、曲線和流程圖等方式顯示各實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)。表盤顯示用模擬真實(shí)表盤，實(shí)時(shí)顯示各配電柜電流；表格顯示以表格的形式顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；曲線顯示以曲線的形式顯示各配電柜電流負(fù)荷運(yùn)行變化，根據(jù)曲線的變化趨勢(shì)對(duì)各用戶負(fù)荷情況分析。

（3） 系統(tǒng)監(jiān)控和報(bào)警：系統(tǒng)監(jiān)控和報(bào)警分為電流負(fù)荷報(bào)警、事故跳閘報(bào)警和fdcs測(cè)量設(shè)備報(bào)警，電流負(fù)荷報(bào)警用于顯示各配電柜電流的實(shí)時(shí)報(bào)警情況和報(bào)警歷史記錄、事故跳閘報(bào)警處理。當(dāng)檢測(cè)到某配電柜的出現(xiàn)事故跳閘時(shí)，立即從d3208輸出通道輸出一個(gè)事故音響報(bào)警信號(hào)。

（4） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與報(bào)表：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)可以存儲(chǔ)前一年的歷史數(shù)據(jù)，一年以后的新數(shù)據(jù)將覆蓋舊數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)包括：各配電柜的電流，各配電柜的分合閘操作記錄，各配電柜的事故跳閘記錄。

（5） 系統(tǒng)維護(hù)：包括測(cè)點(diǎn)屬性設(shè)置、測(cè)點(diǎn)表打印、顯示分組設(shè)置、曲線分組設(shè)置功能，用于系統(tǒng)的安裝調(diào)試及日后的運(yùn)行維護(hù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)投入運(yùn)行近2年，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，工程造價(jià)低，實(shí)施方便。對(duì)正常生產(chǎn)供電基本無(wú)影響。該系統(tǒng)的建成，徹底改變了過去該總降運(yùn)行調(diào)度靠人工抄報(bào)的落后方式，為應(yīng)用信息技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了一次有益的嘗試。

目前，我們正積極將該技術(shù)應(yīng)用于其它總降系統(tǒng)，以構(gòu)筑1個(gè)完整變配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，并最終歸入全公司能源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)之中。