WorldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)在智能模塊化變電所的應用

1 引言

微機化分散式變電所自動(dòng)化系統所具有的自動(dòng)化程度高、組態(tài)靈活、運行可靠、占地少、投資省、設計維護簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)已成為業(yè)內的共識。在變電所自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展中，除了單片機技術(shù)的發(fā)展，保護技術(shù)的成熟等因素外，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的興起和普及起到了極為重要的作用?？梢哉f(shuō)以現場(chǎng)總線(xiàn)為基礎的全數字測量控制系統是21世紀自動(dòng)化控制系統的主流，其中當然也包括電力系統的變電所自動(dòng)化系統。正是由于傳輸高效、通訊可靠、接口靈活的現場(chǎng)總線(xiàn)對傳統串行通訊方式(如RS232/RS485)的改進(jìn)，為信息繁雜、組態(tài)靈活、運行高速的分散式變電所自動(dòng)化系統提供了通訊上的保證。同時(shí)，選擇不同的通訊方式、選擇不同的現場(chǎng)總線(xiàn)也相應決定了整個(gè)變電所自動(dòng)化系統的不同特點(diǎn)。

2 通訊方式比較

目前，現場(chǎng)總線(xiàn)種類(lèi)繁多，國際上各大集團出于對現有市場(chǎng)利益的追逐，統一的現場(chǎng)總線(xiàn)國際標準遲遲不能出臺。2000年IEC1158國際標準中將FF的H1，FRHSE、Profibus,Interbus,P-net,Wordfip,ControlNet,Smift-Net等8種總線(xiàn)均列入國際標準，形成多種總線(xiàn)共同競爭的局面。

國內不同的自動(dòng)化廠(chǎng)家出于不同的設計側重點(diǎn)，總線(xiàn)的選用也不一致，雖然這些總線(xiàn)均以國際標準化組織(ISO)的開(kāi)放系統互聯(lián)(OSI)的模型為考慮基礎，支持多種通信介質(zhì)，但由于總線(xiàn)類(lèi)型、具體協(xié)議各不相同，總線(xiàn)的選擇也無(wú)統一標準。

通過(guò)對目前國內使用較多的通訊方式的比較，參見(jiàn)表1，并針對智能模塊化變電所自動(dòng)化系統的實(shí)際通訊需要，筆者認為WorldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)是一種較為理想的現場(chǎng)總線(xiàn)。

3 WorldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)的應用

WorldFIP現場(chǎng)總線(xiàn)組織于1987年成立，其前期產(chǎn)品是法國的FIP(FactoryInstrumentationProtocol)，后采納現場(chǎng)總線(xiàn)國際標準IECT158-2成為WorldFIP。1994年，WorldFIP的北美部分與ISP合并成立FF(FieldBusFoundation)，歐洲部分WorldFIP仍保持獨立，但可與FF通訊連接。目前WorldFIP組織有包括一些世界著(zhù)名大公司在內的100多個(gè)成員，如阿爾斯通、施耐德、霍尼韋爾等。1999年6月，中國WorldFIP技術(shù)推廣中心在北京成立，因此WorldFIP在我國應有較好的應用前景。

WorldFIP選擇OSI中的應用層、數據鏈路層和物理層，具有高速性、實(shí)時(shí)性、同步性、可靠性、安全性等特點(diǎn)，能較好的滿(mǎn)足智能模塊之間的通訊要求。

WorldFIP的傳輸速率可達到31.25kbit/s、1Mbit/s、2.5Mbit/s，通訊介質(zhì)為工業(yè)級屏蔽雙絞線(xiàn)，利用光纖通訊速率可達到5Mbit。

每個(gè)網(wǎng)段可包含64個(gè)節點(diǎn)末端距離可達1km，通過(guò)中繼器，可連接多至4個(gè)網(wǎng)段。這樣的物理層設計完全可以滿(mǎn)足變電所自動(dòng)化系統內智能模塊間通訊的要求。

WorldFIP的鏈路層與Ethernet網(wǎng)類(lèi)似，使用曼徹斯特碼傳輸。但WorldFIP在介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制方式上沒(méi)有使用Ethernet網(wǎng)及CAN網(wǎng)等通訊方式所采用的CSMA/CD(載波監聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)/沖突檢測)技術(shù)，而是采用令牌訪(fǎng)問(wèn)方式。WorldFIP網(wǎng)絡(luò )由仲裁器和若干用戶(hù)站組成。以WorldFIP特有的"信息生產(chǎn)者"/"信息使用?quot;模式為核心實(shí)現通訊調度和數據交換，這種方式較好地滿(mǎn)足了智能模塊化設計的通訊要求。

智能模塊化變電所自動(dòng)化系統中的"模塊"是指一組具備一定基本功能(如交流量測量、開(kāi)關(guān)量測量、開(kāi)關(guān)控制等)、具有統一通訊接口的智能模塊，它是"組裝"上一級功能單元或子系統的"基石"，因此它們之間的通訊可按其功能、時(shí)效分為幾類(lèi)標準通訊方式。有些信息要求周期性同步掃描，以供各模塊實(shí)時(shí)，可靠的共享；有些信息屬突發(fā)事件但要求及時(shí)上送。WorldFIP總線(xiàn)較好地滿(mǎn)足這樣的要求。