在90年代中期，國內外曾掀起一場聲勢不小的“現(xiàn)場總線熱”，國家有關部門也撥款幾千萬元組成攻關課題。但在實際應用中，還有許多共同的疑問。其中最主要是其標準問題。現(xiàn)場總線有多種標準有兩個原因，首先是技術上的原因，即適用場合和用戶習慣原因。廣義的現(xiàn)場總線包括傳感器執(zhí)行器總線，亦稱I/O總線，其特點是信息簡單但傳輸速度快，其典型代表有基于CAN的DeviceNet,interbus-s等;另外還有設備總線可用于控制，其信息量大而且復雜，傳輸較慢，如基金會總線FF、HART、LonWorks和Profibus。而狹義的現(xiàn)場總線僅指后者。除此外不同行業(yè)有其傳統(tǒng)使用習慣。對價格和技術完善性有不同要求，再有是不同的總線標準往往和某些公司或公司集團有內在的商業(yè)利益關系。所以說最終現(xiàn)場總線標準也不會形成一統(tǒng)天下的局面。就目前情況來看，在過程控制領域，基金會總線FF將占有最大的份額，而在其它離散控制領域尚不十分明朗。

如何在眾多的總線標準中，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少、實時性不很高的設備，以有效減少網絡負載。LonWorks在可靠性和傳輸速率上顯然達不到要求，HART用戶支持較少，不宜選擇;作為傳輸最快的總線Profibus在網絡拓撲、數(shù)據(jù)吞吐量均表現(xiàn)出色，但其作為歐洲標準，在世界范圍特別是中國的支持不夠，尚不能普遍采用，F(xiàn)F雖然得到世界范圍內的廣泛認同，但所欠標準化進程仍遙遙無期。

以太網(Ethernet)經過若干年的發(fā)展，技術上已經十分成熟。隨著適合于工業(yè)現(xiàn)場應用的嵌入式以太網微處理器的發(fā)展，以太網已可十分便利的應用于變電站自動化場合。首先10 M以太網具有目前國內變電站自動化系統(tǒng)采用的網絡不可比擬的高速特點，可將系統(tǒng)信息快速交換;同時以太網在長期發(fā)展中以公認的可靠性、安全性、靈活性著稱，如網絡節(jié)點均帶耐高壓的網絡隔離變壓器，網絡拓撲結構靈活，支持多種通信媒介，可根據(jù)變電站的實際情況確定網絡結構及選用通信媒介。在自動化系統(tǒng)升級時可將系統(tǒng)通信網絡結構及媒介稍加改動甚至不改動的情況下平滑地使通信系統(tǒng)升級，節(jié)省開支，如升為100M快速以太網。

下圖為美國和歐洲一些國家普遍采用的變電站自動化系統(tǒng)的通信結構。

傳統(tǒng)的變電站自動化產品供應商們通過擴充他們的RTU的通信能力，即具有多個串行通信口的增強式RTU來接收各種形式的智能變電站設備(IED)，包括計量表計、故障記錄和繼電保護等設備。現(xiàn)代的變電站智能設備通過局域網建立了一個規(guī)模較大的變電站控制系統(tǒng)，以太網由于其優(yōu)越的性能被用做變電站LAN，變電站內不同制造商的IED產品可以通過規(guī)約轉換器(network interface modules NIM)進行連接，還有一部分IED產品可以直接掛網運行。NIM與底層的IED可以通過廉價的RS485方式相連，規(guī)約采用標準的IEC870-5-103變電站內繼電保護配套規(guī)約，IEC 870-5-103規(guī)約在歐洲和其他一些受IEC影響的國家被普遍采用，我國國家電力公司也把該規(guī)約作為變電站內的配套標準規(guī)約。

4智能電子設備的發(fā)展目標和變電站自動化的趨勢展望

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

1)、可互操作性：當前和將來都可以與任意一個生產廠家的IED進行通信。

2)、即插即用：所有連在LAN上的設備將由系統(tǒng)自動識別。

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

4)、開放性：提供一個變電站自動化系統(tǒng)的平臺。

5)、冗余度;任何單一的部件故障不會影響整體系統(tǒng)性能。

6)、智能化：提供一個人工智能的應用平臺;通過這個功能實現(xiàn)故障分析、選擇性的數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)配合。

7)、自動化：通過嵌入算法軟件或按用戶定義的控制順序提供未來的自動控制功能。對于繼電保護設備，可通過用戶自定義的計算方法和動作次序支持未來的自適應繼電保護功能。

8)、靈活性/可擴充性：對于當前的硬、軟件系統(tǒng)設計要考慮到將來的擴充，應當易于修改。

智能電子設備的采用，將徹底改變常規(guī)繼電保護、自動裝置及測量儀表等的單一功能結構，變?yōu)榘ɡ^電保護、過程自動化、錄波、計量、測控等多功能智能化設備的變電站自動化系統(tǒng)。由于現(xiàn)場設備的高智能、多功能，使得主控系統(tǒng)的負擔得以分散，實現(xiàn)了徹底的分散控制保護及自動化，由此可極大提高控制、保護、自動化系統(tǒng)的可靠性、自治性、靈活性。

由分布式的智能設備構成的變電站自動化系統(tǒng)帶來的另一個好處是可以取消常規(guī)變電站所使用的控制屏、中央信號屏等集中控制設備。對于35kV及以下的電壓等級的現(xiàn)場智能設備可以集合安裝于開關柜上;對于110kV及以上電壓等級的現(xiàn)場智能設備可以按各個控制對象即變電站內一次電氣設備元件按單元安裝在各電壓等級的開關場地內或“保護小間”。現(xiàn)代技術已解決了電磁干擾、振動、溫度、灰塵等對IED的影響，只需用計算機通信網絡把它們聯(lián)起來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電纜，也減少了組屏建筑面積。

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

計算機網絡通信、交換技術的發(fā)展，還使得變電站內部的LAN可以與廣域的WAN相連，WEB瀏覽技術使得電力系統(tǒng)的用戶在任何地方可以監(jiān)控變電站的運行情況。變電站自動化系統(tǒng)適應Internet/Intranet網絡技術的發(fā)展，就可以逐步實現(xiàn)開放式的通信體系結構。

以上針對我公司在開發(fā)變電站智能裝置以及相應組成的變電站自動化系統(tǒng)的一些實踐經驗，談了作者對變電站智能設備的集成與發(fā)展的一些理解和建議。其中有些建議和設計目標還只是在設想階段，但相信現(xiàn)代計算機技術和網絡技術的飛速發(fā)展一定會為實現(xiàn)上述目標提供最大的支持。

參 考 文 獻

1、黃太貴.智能電子設備在變電站綜合自動化中的應用.電力系統(tǒng)自動化.1998，3

2、周旭虹500變電站自動化系統(tǒng)結構的探討.電網技術.2001.4

3、新型智能重合控制器及其應用.電力系統(tǒng)自動化.2001.10

4、新型智能備用電源自投裝置.電力系統(tǒng)自動化.2003.9