能源電力(火電、水電、太陽(yáng)能、電網(wǎng)輸配電等)
隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展，電網(wǎng)容量和用電負荷的日益增長(cháng)，電力系統對自動(dòng)化和可靠性的要求越來(lái)越高。近十幾年來(lái)，由于微處理器技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，在電力系統自動(dòng)化方面形成了許多基于微處理器技術(shù)的單項自動(dòng)化系統，隨著(zhù)這些系統的不斷增加，許多本該共享的數據，仍然還是各自采集和分別處理，形成了一個(gè)個(gè)“自動(dòng)化孤島”，它不僅增加了不少軟硬設備投入，同時(shí)也很難保證各裝置數據的一致性。隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展，80 年代末期，國內外就開(kāi)始注意著(zhù)手解決“孤島”間題，就是在站內全面應用計算機技術(shù)，充分利用信息資源以達到提高系統可靠性和利用率的目的，即所謂的“系統集成”。集成包括橫向的功能集成，也包括縱向的各層面向對象的集成，因而推動(dòng)了開(kāi)放式系統平臺的出現。
開(kāi)放式系統平臺意味著(zhù)系統各部分設備提供符合國際標準的各種接口，計算機之間的數據共享，以及提供給用戶(hù)的通用友好界面等?！捌脚_”思想因其良好的標準化和開(kāi)放比，越來(lái)越降遍地為大家所接受。
電力系統自動(dòng)化對可靠性的需求，使人們注意到“PLC ”（可編程邏輯控制器）這種高可靠性和強抗工業(yè)干擾的技術(shù)。90年代以來(lái)，PLC 發(fā)展迅猛且應用的局域網(wǎng)技術(shù)日趨成熟，產(chǎn)品不斷向系列化、標準化發(fā)展，在自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，新一代的PLC 改進(jìn)為PCC (Progammable Computer Controller）已逐漸躍居主導地位，成為實(shí)現自動(dòng)化控制的關(guān)鍵技術(shù)，在電力系統也不例外。
PCC 是新一代“可編程計算器控制器”，是專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數字運行電子系統，采用“面向用戶(hù)的指今”, 因此編程方便；它直按應用于工業(yè)環(huán)境，具有更強的抗干擾能力、更高的可靠性、廣泛的適應能力和應用范圍；大容量的存儲能力、標準通信接口，基于過(guò)程總線(xiàn)的系統互聯(lián)、高級語(yǔ)言開(kāi)發(fā)和運行環(huán)境，自診斷能力，都使得PCC 為變電站自動(dòng)化提供了出色的友好“平臺”。
PCC 在變電站自動(dòng)化中的應用
下面介紹應用PCC 實(shí)現的智能分布式系統運用于某供電局的一個(gè)110KV 變電站的例子。系統按分布式結構設計，采用開(kāi)放系統、分層控制等先進(jìn)的計算機設計思想，將計算機技術(shù)、通信和網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、數據庫技術(shù)、圖形和圖像技術(shù)、多媒體技術(shù)、數據采集和自動(dòng)控制技術(shù)有機地結合在一起，技術(shù)成熟，運行經(jīng)驗豐富，能夠滿(mǎn)足近期的功能要求和遠期的發(fā)展需要。整個(gè)設計遵照國際90年代IEC1000系列標準，滿(mǎn)足ISO900l 國際標準。從現場(chǎng)投運以來(lái)，運行穩定，技術(shù)趨于成熟。
● 系統容量（包括遠期規劃）AI = 188
DI = 256
DO = 40
PI = 96
整體系統配置圖 ：
首先，上位機和網(wǎng)關(guān)單元組成智能分布式系統結構的變電站層。
上位機通過(guò)PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò )與三個(gè)主要PCC 采集控制單元（ST1, ST2 , ST3 ）相連，上位機相當于PROFIBUS 網(wǎng)上的一個(gè)結點(diǎn)。PROFIBUS ( Process Field Bus)網(wǎng)絡(luò )是一種高速數據鏈路，是具有標準通訊能力的開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)，用于PCC 與PCC 之間，或與其它接到本網(wǎng)絡(luò )上的智能設備（如顯示單元PANELWARE ，上位機等）間傳送數據和系統狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò )協(xié)議符合德國國家標準D IN19245 ，傳送介質(zhì)為帶屏蔽的雙絞線(xiàn)（或光纜），通道存取方式為令牌（TOKEN ）方式，在網(wǎng)絡(luò )上任一結點(diǎn)地位平等。
上位機通過(guò)PROFIBUS 網(wǎng)絡(luò )與三個(gè)主要PCC 采集控制單元（ST1, ST2 , ST3 ）相連，上位機相當于PROFIBUS 網(wǎng)上的一個(gè)結點(diǎn)。PROFIBUS ( Process Field Bus)網(wǎng)絡(luò )是一種高速數據鏈路，是具有標準通訊能力的開(kāi)放式現場(chǎng)總線(xiàn)，用于PCC 與PCC 之間，或與其它接到本網(wǎng)絡(luò )上的智能設備（如顯示單元PANELWARE ，上位機等）間傳送數據和系統狀態(tài)。網(wǎng)絡(luò )協(xié)議符合德國國家標準D IN19245 ，傳送介質(zhì)為帶屏蔽的雙絞線(xiàn)（或光纜），通道存取方式為令牌（TOKEN ）方式，在網(wǎng)絡(luò )上任一結點(diǎn)地位平等。
上位機既可以單機運行，也可以采用多機及網(wǎng)絡(luò )方式運行；軟件平臺采用32 位多任務(wù)、多進(jìn)程設計，可支持Windows95 / 98 / NT 操作系統軟件，配有多種應用軟件接口，并支持OEM 開(kāi)發(fā)，為用戶(hù)提供了二次開(kāi)發(fā)平臺；硬件平臺可采用小型機、微型機或工作站等設備。
網(wǎng)關(guān)單元ST1上的IFO5O 通訊模塊以及CPU 內部均提供RS485 接口與繼保單元相連。網(wǎng)關(guān)單元還提供與外界進(jìn)行通訊的接口，如RS232口通過(guò)撥號MODEM 接入市話(huà)網(wǎng)，以便于遠程診斷；或者經(jīng)路由器接入TCP / IP 遠程網(wǎng)。
網(wǎng)關(guān)單元ST1上的IFO5O 通訊模塊以及CPU 內部均提供RS485 接口與繼保單元相連。網(wǎng)關(guān)單元還提供與外界進(jìn)行通訊的接口，如RS232口通過(guò)撥號MODEM 接入市話(huà)網(wǎng)，以便于遠程診斷；或者經(jīng)路由器接入TCP / IP 遠程網(wǎng)。
若用戶(hù)具備與internet 連接的條件，變電站層還可以提供PVI瀏覽器方案，實(shí)現遠方讀取數據。
其次，PROFIBUS 網(wǎng)上的各采集控制單元組成智能分布式系統結構的采集層。
遙測實(shí)行交流采樣，遙測主單元ST3 通過(guò)net2000與兩個(gè)遙側子單元相連，利用CP153上的RS485 串行口通信。遠傳功能通過(guò)IF060 提供的RS232 串行口來(lái)實(shí)現。
電度量通過(guò)遙測子單元1上的DIXXX 模塊采集脈沖計數來(lái)實(shí)現。
遙信／遙控單元實(shí)現數字量的采集和輸出控制。
電度量通過(guò)遙測子單元1上的DIXXX 模塊采集脈沖計數來(lái)實(shí)現。
遙信／遙控單元實(shí)現數字量的采集和輸出控制。
第三，智能分布式系統結構的外圍層為設備層，包括采集層用到的傳感器、二次控制回路等。
設備層根據現場(chǎng)總線(xiàn)( CANBUS ，PROFIBUS ）網(wǎng)絡(luò )傳輸速率快（> = 50OkbS ) ，軟硬件實(shí)現簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可以CANBUS （上述實(shí)例是通過(guò)RS485 等）來(lái)連接變電站內的其他自動(dòng)化裝置和保護單元、故障錄波、饋線(xiàn)子站及無(wú)功補償設備等的主干網(wǎng)，并通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接到采集層，與上一層進(jìn)行必要的數據通訊。
設備層根據現場(chǎng)總線(xiàn)( CANBUS ，PROFIBUS ）網(wǎng)絡(luò )傳輸速率快（> = 50OkbS ) ，軟硬件實(shí)現簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可以CANBUS （上述實(shí)例是通過(guò)RS485 等）來(lái)連接變電站內的其他自動(dòng)化裝置和保護單元、故障錄波、饋線(xiàn)子站及無(wú)功補償設備等的主干網(wǎng)，并通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )連接到采集層，與上一層進(jìn)行必要的數據通訊。
本實(shí)例系統的CPU 、專(zhuān)用的網(wǎng)絡(luò )模塊（NW150）和通訊模塊（IFXXX ）提供了多種標準通信接口( TTY ，RS422 , RS232 , RS485 ) ，使得CPU 的局部I / 0 總線(xiàn)擴展、遠程擴展I／0 （通過(guò)RS485 電纜）以及CPU 間的現場(chǎng)總線(xiàn)組網(wǎng)非常靈活，從而方便地實(shí)現系統縱向或橫向集成。系統軟、硬件方面良好的自診斷功能，可把故障范圍減至最小。又由于PCC 的CPU采用68 000＋RISC 的32 位微處理器，具有極強的運算處理能力，可使大量運算、控制功能、保護功能分散在各智能單元，大大提高了站內通信網(wǎng)的利用率，使整個(gè)系統效率達到最高。
本系統具有可擴充的模塊化結構、電源、CPU 、網(wǎng)絡(luò )板（NWXXX ）、I／O 板（數字量輸入輸出板DIXXX / DOXXX 、模擬量輸入板AIXXX 等）、串口板等都是獨立的模板以總線(xiàn)方式連接在底板( BASEPLATE)上，它取代了標準的框架裝配的局限性，可在標準的DIN 軌道上任意拆裝、組合。
另外每個(gè)單元都有一電源模塊PSXXX ，并且總在最左邊。系統電源是系統可靠性與完整性的第一保證，PCC 的輸入電壓有AC 、DC 兩種，可實(shí)現交／直流切換。
發(fā)展前景
從上例可以看出，繼承了PLC 與微機技術(shù)的PCC 技術(shù)形成的第一代自動(dòng)化軟件硬件平臺結構，具特點(diǎn)包括：
● 高可靠性的元件、適應于工業(yè)環(huán)境運行的設計。
● 采用32 位CISC 和RISC 的CPU，大容量存儲器，實(shí)時(shí)操作系統、支持計算機網(wǎng)絡(luò )通訊、
采用高級語(yǔ)言編程和梯形圖邏輯設計的標準軟件硬件平臺。
● 高效率的標準現場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS、支持Peer-to-Peer的網(wǎng)絡(luò )通訊方式和分布式處理，實(shí)現
當地通訊，標準化軟硬件模塊設計，減少電纜，降低建設投資和運行維護費用。
● 配置靈活，容易在線(xiàn)擴充修改。
● 易于實(shí)現橫向縱向功能集成，達到實(shí)時(shí)信息的全局共享，實(shí)現白動(dòng)化。
● 應用軟件開(kāi)發(fā)的支持，不僅適合穩態(tài)的數據采集，也適合瞬態(tài)信號的采集。
● 本地／遠程診斷。
總之，開(kāi)放式系統平臺是當前變電站自動(dòng)化發(fā)展的方向。由于綜合需要，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、通訊協(xié)議的標準、分布式技術(shù)和數據共享、新的算法的研究以及隨之而來(lái)的經(jīng)濟效益的研究等是當前變電站自動(dòng)化研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。PCC 應用為變電站自動(dòng)化提供了廣闊的前景?，F代的PCC 與微機的發(fā)展相互滲透，已是一種可提供諸多功能的成熟的用戶(hù)應用控制系統，而不是一種簡(jiǎn)單的邏輯控制器，它已被開(kāi)發(fā)出更多的接口與具它控制設備進(jìn)行通信、生成報告，多任務(wù)調度，可診斷白身故障及機器故障，這此優(yōu)勢使PCC 可以實(shí)現各種變電站運行、分析與控制功能，符合當今的變電站自動(dòng)化系統及站內自動(dòng)化設備的高要求。利用PCC 和現場(chǎng)總線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò )組成變電站自動(dòng)化系統不僅滿(mǎn)足變電站對系統的功能結構要求，而且具有很高的性能價(jià)格比，是值得進(jìn)一步探討的一種可行性方案。
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