淺談FDCS總線在變配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用-設(shè)計應(yīng)用1引言

我公司某110kw總降壓變電站，始建于上世紀(jì)80年月中期，裝有2臺25mva主變，擔(dān)當(dāng)著公司鐵前生產(chǎn)系統(tǒng)的多個二級廠的供電任務(wù)，特殊在企業(yè)進(jìn)行了一系列持續(xù)性的技改工程后，該總降擔(dān)當(dāng)?shù)墓╇娙蝿?wù)更重，所形成的配電網(wǎng)絡(luò)更加簡單。

2fdcs總線

現(xiàn)場總線是指以工廠內(nèi)的測量和掌握機(jī)器間的數(shù)字通訊為主的網(wǎng)絡(luò)，也稱現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。也就是將傳感器、各種操作終端和掌握器間的通訊及掌握器之間的通訊進(jìn)行特化的網(wǎng)絡(luò)。原來這些機(jī)器間的主體配線是ON/OFF、接點(diǎn)信號和模擬信號，通過通訊的數(shù)字化，使時間分割、多重化、多點(diǎn)化成為可能，從而實現(xiàn)高性能化、高牢靠化、保養(yǎng)簡便化、節(jié)約配線（配線的共享）。是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(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)場的智能化儀器儀表、掌握器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場掌握設(shè)備和掌握系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。

隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)展，過程掌握領(lǐng)域在過去的兩個世紀(jì)里發(fā)生了巨大的變革。150多年前消失的基于5－13psi的氣動信號標(biāo)準(zhǔn)（PCS，PneumaticControlSystem氣動掌握系統(tǒng)），標(biāo)志著掌握理論初步形成，但此時尚未有掌握室的概念；20世紀(jì)50年月，隨著基于0－10mA或4－20mA的電流模擬信號的模擬過程掌握體系被提出并得到廣泛的應(yīng)用，標(biāo)志了電氣自動掌握時代的到來，三大掌握論的確立奠定了現(xiàn)代掌握的基礎(chǔ)，設(shè)立掌握室、掌握功能分別的模式也始終沿用至今；20世紀(jì)70年月，隨著數(shù)字計算機(jī)的介入，產(chǎn)生了“集中掌握”的中央掌握計算機(jī)系統(tǒng)，而信號傳輸系統(tǒng)大部分是依舊沿用4－20mA的模擬信號，不久人們也發(fā)覺了伴隨著“集中掌握”，該系統(tǒng)存在著易失控、牢靠性低的缺點(diǎn)，并很快將其進(jìn)展為分布式掌握系統(tǒng)（DCS，DistributedControlSystem分布式掌握系統(tǒng)）；微處理器的普遍應(yīng)用和計算機(jī)牢靠性的提高，使分布式掌握系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，由多臺計算機(jī)和一些智能儀表以及智能部件實現(xiàn)的分布式掌握是其主要的特征，而數(shù)字傳輸信號也在逐步取代模擬傳輸信號。隨著微處理器的快速進(jìn)展和廣泛的應(yīng)用，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)延長到工業(yè)過程現(xiàn)場成為可能，產(chǎn)生了以微處理器為，使用集成電路代替常規(guī)電子線路，實施信息采集、顯示、處理、傳輸以及優(yōu)化掌握等功能的智能設(shè)備。設(shè)備之間彼此通信、掌握，在精度、可操作性以及牢靠性、可維護(hù)性等都有更高的要求。由此，導(dǎo)致了現(xiàn)場總線的產(chǎn)生。

fdcs現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)由長沙奧托自動化技術(shù)有限公司自行研制開發(fā)，采納現(xiàn)場總線、高速數(shù)字通訊、電荷平衡傳輸、誤差自動補(bǔ)償、網(wǎng)絡(luò)管理冗余等先進(jìn)技術(shù)，特地用于工廠范圍內(nèi)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的實時專用局域網(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，對各種信號進(jìn)行測控，信號類型包括電壓、電流、熱電偶、熱電阻、電量等模擬量信號和開關(guān)（觸點(diǎn)）狀態(tài)、電平狀態(tài)、大事、頻率等數(shù)字量信號。

fdcs數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)具有測量精度高、抗干擾力量強(qiáng)、通訊速度快距離遠(yuǎn)、智能化程度高、使用簡潔敏捷、安裝維護(hù)便利、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)是專為安防領(lǐng)域設(shè)計的。它采納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、倉庫、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臺測控前置機(jī)和32臺主機(jī)（上位計算機(jī)），采納分布式網(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)場的測控設(shè)備和計算機(jī)均連接在這根通訊總線上。測控前置機(jī)牢靠近現(xiàn)場的儀表和執(zhí)行器安裝。全部上位計算機(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)可自動替代故障機(jī)投入運(yùn)行，具有很高的系統(tǒng)牢靠性。

3變配電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)

變配電監(jiān)控系統(tǒng)是針對供配電系統(tǒng)中的變配電環(huán)節(jié)，利用現(xiàn)代計算機(jī)掌握技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，采納抗干擾力量強(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)，實現(xiàn)的系統(tǒng)的監(jiān)控和管理。采納變配電監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測管理，可連接智能電力監(jiān)控儀表、帶有智能接口的低壓斷路器、中壓綜合愛護(hù)繼電器、變壓器、直流屏等，實現(xiàn)遙控、遙測、遙信功能，對系統(tǒng)各種運(yùn)行開關(guān)量狀態(tài)和電量參數(shù)進(jìn)行實時采集和顯示，可完整地把握變配電系統(tǒng)的實時運(yùn)行狀態(tài)，準(zhǔn)時發(fā)覺故障并做出相應(yīng)的決策和處理，同時可以使值班管理人員依據(jù)變配電系統(tǒng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行負(fù)荷分析、合理調(diào)度、遠(yuǎn)控合分閘、躲峰填谷，實現(xiàn)對變配電系統(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)實時監(jiān)測、事故特別報警、大事記錄和打印、統(tǒng)計報表的整理和打印、電能量成本管理和負(fù)荷監(jiān)控等綜合功能，使設(shè)備按工況運(yùn)行，節(jié)省能源。采納智能變配電監(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)牢靠性。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。

該二總降每個高壓配電柜有三組信號，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)實時監(jiān)測的各配電柜分合閘狀態(tài)、電流大小，監(jiān)測配電柜的事故跳閘信號，發(fā)送事故音響信號，如圖1所示。

（1）硬件的組成

該系統(tǒng)由1臺研華工業(yè)掌握計算機(jī)、1塊fdcsn100網(wǎng)絡(luò)通訊卡、3臺a120模擬量前置機(jī)、6臺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溝通電流轉(zhuǎn)換為1-5v直流信號并送給fdcs模擬量前置機(jī)。

b）fdcs-a120前置機(jī)：具有20個采集通道，實時采集變送器送出的1-5v電壓信號，再依據(jù)高壓配電柜的電流互感器的變比計算該配電柜的電流；fdcs-a120前置機(jī)具有工程單位變換功能，在前置機(jī)內(nèi)對變送器的輸出信號（-5v～+5v）進(jìn)行變換，直接得到實際的電流等。工程單位變換使用一元線性變換，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）那么變換公式如下：

y（a）=ax（mv）+b

x─測量電壓值（1000～5000mv）

y─計算電流值（0～500a）

斜率─a=0.125截距─b=-125

c）fdcs-d3208前置機(jī)：具有20個測量通道和8個輸出通道，可實時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間，檢測各配電柜事故跳閘大事，并發(fā)送事故音響報警；

d）fdcs-n100網(wǎng)絡(luò)通訊卡：該卡插在計算機(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)控軟件采納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)報警、數(shù)據(jù)存儲與報表、系統(tǒng)維護(hù)五個子系統(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特別直觀和快捷監(jiān)視現(xiàn)場的運(yùn)行狀況。

（1）數(shù)據(jù)采集處理：定時：采集現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)同時進(jìn)行計算處理，檢測各配電柜的分合閘狀態(tài)，記錄各配電柜分合閘、跳閘時間。

（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時數(shù)據(jù)或歷史數(shù)據(jù)。表盤顯示用模擬真實表盤，實時顯示各配電柜電流；表格顯示以表格的形式顯示實時數(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，依據(jù)曲線的變化趨勢對各用戶負(fù)荷狀況分析。

（3）系統(tǒng)監(jiān)控和報警：系統(tǒng)監(jiān)控和報警分為電流負(fù)荷報警、事故跳閘報警和fdcs測量設(shè)備報警，電流負(fù)荷報警用于顯示各配電柜電流的實時報警狀況和報警歷史記錄、事故跳閘報警處理。當(dāng)檢測到某配電柜的消失事故跳閘時，馬上從d3208輸出通道輸出一個事故音響報警信號。

（4）數(shù)據(jù)存儲與報表：數(shù)據(jù)存儲可以存儲前一年的歷史數(shù)據(jù)，一年以后的新數(shù)據(jù)將掩蓋舊數(shù)據(jù)，存儲的數(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)：包括測點(diǎn)屬性設(shè)置、測點(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)。