1 引言

我公司某110kw總降壓變電站，始建于上世紀80年代中期，裝有2臺25mva主變，承擔著公司鐵前生產(chǎn)系統(tǒng)的多個二級廠的供電任務，特別在企業(yè)進行了一系列持續(xù)性的技改工程后，該總降承擔的供電任務更重，所形成的配電網(wǎng)絡更加復雜。

2 fdcs總線

現(xiàn)場總線是指以工廠內的測量和控制機器間的數(shù)字通訊為主的網(wǎng)絡，也稱現(xiàn)場網(wǎng)絡。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行特化的網(wǎng)絡。原來這些機器間的主體配線是ON/OFF、接點信號和模擬信號，通過通訊的數(shù)字化，使時間分割、多重化、多點化成為可能，從而實現(xiàn)高性能化、高可靠化、保養(yǎng)簡便化、節(jié)省配線（配線的共享）。是連接智能現(xiàn)場設備和自動化系統(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、控制器、執(zhí)行機構等現(xiàn)場設備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。

隨著科學技術的快速發(fā)展，過程控制領域在過去的兩個世紀里發(fā)生了巨大的變革。150多年前出現(xiàn)的基于5－13psi的氣動信號標準（PCS，Pneumatic Control System氣動控制系統(tǒng)），標志著控制理論初步形成，但此時尚未有控制室的概念；20世紀50年代，隨著基于0－10mA或4－20mA的電流模擬信號的模擬過程控制體系被提出并得到廣泛的應用，標志了電氣自動控制時代的到來，三大控制論的確立奠定了現(xiàn)代控制的基礎，設立控制室、控制功能分離的模式也一直沿用至今；20世紀70年代，隨著數(shù)字計算機的介入，產(chǎn)生了“集中控制”的中央控制計算機系統(tǒng)，而信號傳輸系統(tǒng)大部分是依然沿用4－20mA的模擬信號，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，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)）；微處理器的普遍應用和計算機可靠性的提高，使分布式控制系統(tǒng)得到了廣泛的應用，由多臺計算機和一些智能儀表以及智能部件實現(xiàn)的分布式控制是其最主要的特征，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發(fā)展和廣泛的應用，數(shù)字通信網(wǎng)絡延伸到工業(yè)過程現(xiàn)場成為可能，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備。設備之間彼此通信、控制，在精度、可操作性以及可靠性、可維護性等都有更高的要求。由此，導致了現(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有限公司自行研制開發(fā)，采用現(xiàn)場總線、高速數(shù)字通訊、電荷平衡傳輸、誤差自動補償、網(wǎng)絡管理冗余等先進技術，專門用于工廠范圍內數(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，網(wǎng)絡上連接有計算機和前置機等主要設備。前置機安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，對各種信號進行測控，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（觸點）狀態(tài)、電平狀態(tài)、事件、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、抗干擾能力強、通訊速度快距離遠、智能化程度高、使用簡單靈活、安裝維護方便、易于擴展等優(yōu)點。本系統(tǒng)是專為安防領域設計的。它采用了嵌入式處理器和嵌入式操作系統(tǒng)，結合了IT領域各項最新技術，如視音頻壓縮/解壓縮、大容量硬盤記錄、TCP/IP網(wǎng)絡等技術，代碼固化在FLASH中，使得系統(tǒng)運行更穩(wěn)定。同時具備數(shù)字視音頻錄像機（DVR）和數(shù)字視音頻服務器（DVS）的特性，既可本地獨立工作，也可連網(wǎng)組成一個強大的安全監(jiān)控網(wǎng)?？蓱糜阢y行、電信、電力、司法、交通、小區(qū)、工廠、倉庫、資源、水利設施等各領域、各部門的安全防范

fdcs系統(tǒng)可配置99臺測控前置機和32臺主機（上位計算機），采用分布式網(wǎng)絡總線結構，用一根屏蔽雙絞線構成系統(tǒng)的通訊總線，分散在現(xiàn)場的測控設備和計算機均連接在這根通訊總線上。測控前置機可靠近現(xiàn)場的一次儀表和執(zhí)行器安裝。所有上位計算機均可共享系統(tǒng)的資源；可安裝在系統(tǒng)的不同地點，完成不同的工作；可互為雙機熱備份，備用機可自動替代故障機投入運行，具有很高的系統(tǒng)可靠性。

3 變配電網(wǎng)絡監(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)代計算機控制技術、通信技術和網(wǎng)絡技術等，采用抗干擾能力強的通訊設備及智能電力儀表，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。采用變配電監(jiān)控系統(tǒng)進行監(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、中壓綜合保護繼電器、變壓器、直流屏等，實現(xiàn)遙控、遙測、遙信功能，對系統(tǒng)各種運行開關量狀態(tài)和電量參數(shù)進行實時采集和顯示，可完整地掌握變配電系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障并做出相應的決策和處理，同時可以使值班管理人員根據(jù)變配電系統(tǒng)的運行情況進行負荷分析、合理調度、遠控合分閘、躲峰填谷，實現(xiàn)對變配電系統(tǒng)的現(xiàn)代化運行管理。變配電監(jiān)控系統(tǒng)具有電氣參數(shù)實時監(jiān)測、事故異常報警、事件記錄和打印、統(tǒng)計報表的整理和打印、電能量成本管理和負荷監(jiān)控等綜合功能，使設備按最佳工況運行，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)濟的運行，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)控制計算機、1塊fdcs n100網(wǎng)絡通訊卡、3臺a120模擬量前置機、6臺d3208數(shù)字量前置機、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交流電流轉換為1-5v直流信號并送給fdcs模擬量前置機。

b） fdcs-a120前置機：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前置機具有工程單位變換功能，在前置機內對變送器的輸出信號（-5v～+5v）進行變換，直接得到實際的電流等。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）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：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事件，并發(fā)送事故音響報警；

d） fdcs-n100網(wǎng)絡通訊卡：該卡插在計算機的pci插槽中，用屏蔽雙絞線連接fdcs網(wǎng)絡，采集網(wǎng)絡中前置機測量的數(shù)據(jù)，并向前置機發(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)報警、數(shù)據(jù)存儲與報表、系統(tǒng)維護五個子系統(tǒng)，它具有友好的人機交互操作界面，操作人員和管理人員非常直觀和快捷監(jiān)視現(xiàn)場的運行狀況。

（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荷運行變化，根據(jù)曲線的變化趨勢對各用戶負荷情況分析。

（3） 系統(tǒng)監(jiān)控和報警：系統(tǒng)監(jiān)控和報警分為電流負荷報警、事故跳閘報警和fdcs測量設備報警，電流負荷報警用于顯示各配電柜電流的實時報警情況和報警歷史記錄、事故跳閘報警處理。當檢測到某配電柜的出現(xiàn)事故跳閘時，立即從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)將覆蓋舊數(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：包括測點屬性設置、測點表打印、顯示分組設置、曲線分組設置功能，用于系統(tǒng)的安裝調試及日后的運行維護。

5 結束語

該系統(tǒng)投入運行近2年，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，工程造價低，實施方便。對正常生產(chǎn)供電基本無影響。該系統(tǒng)的建成，徹底改變了過去該總降運行調度靠人工抄報的落后方式，為應用信息技術改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進行了一次有益的嘗試。

目前，我們正積極將該技術應用于其它總降系統(tǒng)，以構筑1個完整變配電網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，并最終歸入全公司能源監(jiān)控網(wǎng)絡的建設之中。