【正文】 NWORKS總線LONWORKS是美國Echeton公司推出的一種新型現(xiàn)場總線。它的基本思想是將控制系統(tǒng)按局域網(wǎng)絡(luò)的方式構(gòu)造，用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)代替局域網(wǎng)中的工作站，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)安裝在監(jiān)控現(xiàn)場，直接于各種傳感器和控制器相連。LONWORKS總線的技術(shù)特性有以下9點(diǎn)：(1): 開放性。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議開放，對任何用戶平等。(2)：通信介質(zhì)開放。可以在任何通信介質(zhì)條件下通信，包括雙絞線，電力線，光纖，同軸電纜，射線電纜，紅外線等，并且多種介質(zhì)可以在同一網(wǎng)絡(luò)中混合使用。(3)：互操作性。Lonworks通信協(xié)議符合OSI模型，任何制造商的產(chǎn)品都可以實(shí)現(xiàn)互操作。(4)：Lonworks通信采用了“網(wǎng)絡(luò)變量”，使網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計簡化成為參數(shù)設(shè)置增加了通信技術(shù)的可靠性。(5)：它的通信每楨有效字節(jié)可以達(dá)到0到228個字節(jié)。(6)：，此時的有效距離為130m(7)：Lonworks技術(shù)的一個測控網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)可達(dá)32000個。(8)：Lonworks直接通信距離長達(dá)2700m(9)：Lonworks技術(shù)的核心是神經(jīng)元芯片。該芯片內(nèi)部裝有3個微處理器；MAC處理器完成介質(zhì)訪問控制。網(wǎng)絡(luò)處理器完成OSI的36層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。應(yīng)用處理器完成用戶現(xiàn)場控制應(yīng)用。它們之間通過公共存儲器傳遞數(shù)據(jù)。 CANBUS現(xiàn)場總線 CANBUS德國BOSCH公司設(shè)計的，它是一種基于優(yōu)先級的高速。抗干擾能力強(qiáng)并具有檢錯功能的現(xiàn)場總線，可采用多種媒體通信，比如光纜和雙絞線。CANBUS通信設(shè)備本身又具有較低的造價，從而它的應(yīng)用范圍很廣，特別是在電氣自動化領(lǐng)域。CANBUS的主要技術(shù)特性如下：(1)：CANBUS可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個接點(diǎn)均可以在任何時刻主動向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活。(2)：CANBUS網(wǎng)絡(luò)上節(jié)點(diǎn)可分為不同的優(yōu)先級，并可滿足不同的實(shí)時要求。(3)：CANBUS采用非破壞性總線裁決技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點(diǎn)同時向網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)時，優(yōu)先級別低的自動的主動停止數(shù)據(jù)發(fā)送，而優(yōu)先級高的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不受任何影響繼續(xù)傳送數(shù)據(jù)，大大的節(jié)省了總線沖突裁決時間。(4)：CANBUS可以點(diǎn)對點(diǎn)，一點(diǎn)對多點(diǎn)全局廣播幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)。(5)：CANBUS直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km，CANBUS的通信速率最高可達(dá)1Mbit/s.(6)：CANBUS上的節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際上可達(dá)110個，理論上可達(dá)2000多個。(7)：CANBUS采用短砧結(jié)構(gòu)，每一砧的有效字節(jié)數(shù)為8個，這樣傳輸時間短，受干擾的概率低，重新發(fā)送時間短，尤其適合在強(qiáng)電磁場環(huán)境下工作。(8)： CANBUS每砧信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢驗(yàn)措施，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低。(9)：CANBUS節(jié)點(diǎn)在錯誤嚴(yán)重的情況下，具有自動關(guān)閉總線的功能，切斷它和總線的聯(lián)系，以使總線的其操作不受影響。(10): NZR編碼/解碼方式，并采用位填充技術(shù)。 各種總線技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)RS232總線通信速度快，距離短。RS422和RS485雖然在傳輸速度和距離上有所提高，但存在以下缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)上只能有一個主節(jié)點(diǎn)，無法構(gòu)成多主冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)可靠性差，數(shù)據(jù)通信方式為命令響應(yīng)方式，從節(jié)點(diǎn)只有在接到主節(jié)點(diǎn)命令后才能響應(yīng)，重要信息得不到及時傳送，致使靈活性和實(shí)時性差，糾錯能力差。LONWORKS總線性能較強(qiáng)，但系統(tǒng)復(fù)雜，造價較高。因而實(shí)用性較差。CANBUS總線是基于優(yōu)先級的多主從節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)的糾錯能力，克服了RS422，和RS485總線的缺點(diǎn)，而與LONWORKS總線相比，具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，造價低，實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此CANBUS是變電站綜合自動化系統(tǒng)的一種性價比最優(yōu)的選擇。 現(xiàn)場總線在變電站綜合自動化內(nèi)部網(wǎng)的應(yīng)用變電站綜合自動化系統(tǒng)內(nèi)部通信網(wǎng)主要可以分為三種：LONWORKS現(xiàn)場總線網(wǎng)方案，嵌入式以太網(wǎng)方案，基于CANBUS總線的通信系統(tǒng)方案。 LONWORKS現(xiàn)場總線網(wǎng)方案：如圖所示，變電站內(nèi)部有兩個LONWORKS網(wǎng)絡(luò)，分別為監(jiān)控網(wǎng)和錄波網(wǎng)。監(jiān)控網(wǎng)用來傳送各種控制和狀態(tài)信息。錄波網(wǎng)則傳送電力系統(tǒng)故障錄波信息。網(wǎng)絡(luò)的通信速率為78kb/s,最大通信距離為2km。通信介質(zhì)為屏蔽雙絞線或光纖。每個保護(hù)裝置都帶有LONWORKS網(wǎng)絡(luò)接口，后臺機(jī)，工程師站，遠(yuǎn)動機(jī)等pc機(jī)上均有PCLTA卡，于是保護(hù)裝置和PC機(jī)就可以連接到LONWORKS網(wǎng)絡(luò)上。這種方案適用于中低壓變電站自動化系統(tǒng)，當(dāng)用于220KV及以上的大型高壓變電站時，由于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)增多，網(wǎng)絡(luò)流量增大，網(wǎng)絡(luò)帶寬就顯得不夠了，特別是當(dāng)多個保護(hù)共同動作時，網(wǎng)上沖突加劇，重發(fā)次數(shù)增多，通信效率降低，因此這種方案只使用于中小變電站自動化系統(tǒng)。 嵌入式以太網(wǎng)方案：如圖2所示，站內(nèi)有3個相互獨(dú)立的光纖以太網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)1，2為監(jiān)控網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)3為錄波網(wǎng)。將站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)分為兩層。間隔以上和間隔內(nèi)部。 間隔以上用10MB/S的嵌入式以太網(wǎng)構(gòu)成站內(nèi)通信的主干網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)后臺機(jī)，遠(yuǎn)動機(jī)等PC機(jī)和各間隔進(jìn)行通信。在間隔內(nèi)部使用LONWORKS總線，網(wǎng)上的信息通過間隔層的測控單元上傳到主干網(wǎng)上。最低層的各種設(shè)備保護(hù)可不做任何改動，保持了向下的兼容性。這種方案實(shí)際上是將嵌入式以太網(wǎng)和LONWORKS現(xiàn)場總線技術(shù)相結(jié)合，發(fā)揮了各自的優(yōu)勢。測控單元是整個方案的核心和關(guān)鍵。圖3中詳細(xì)的介紹了測控單元的工作原理。其中Neuron芯片作為CPU的通信處理器完成了LONWORKS網(wǎng)絡(luò)的通信任務(wù)，利用它可和保護(hù)裝置通信。CPU采用32b單片機(jī)，CPU部分采用了嵌入式軟件設(shè)計，利用實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)及TCP/IP模塊，完成以太網(wǎng)的通信和測控任務(wù)第4章 繼電保護(hù)設(shè)備和綜自設(shè)備的設(shè)置 35KV開關(guān)柜智能保護(hù)單元本變電站中35KV開關(guān)柜采用的是ABB公司的SF6開關(guān)柜ZX2，HMI可于一個運(yùn)行WINDOWS NT的PC機(jī)相連接。REF542plus具有保護(hù)，測量，控制，監(jiān)測的功能。REF542plus中的數(shù)字處理器DSP執(zhí)行測量和保護(hù)的功能，電流傳感器適用于距離保護(hù)和差動保護(hù)。 10KV開關(guān)柜智能保護(hù)單元本變電站10KV開關(guān)柜選用的是LG公司的LV1真空開關(guān)，配置的是SIEMENS系列產(chǎn)品NSP7系列保護(hù)及測控裝置。 電容器保護(hù) (1) ：三相式相間電流保護(hù)：裝置設(shè)三段相間電流保護(hù)，每段均可獨(dú)立投退。三段相間電流保護(hù)可以反映的故障類型有：電容器組引接母線，電流互感器，放電線圈電壓互感器，串聯(lián)電抗器等回路發(fā)生相間短路。或者電容器本身元件全部擊穿形成相間短路。(2) ：過電壓保護(hù)： 為避免使用相電壓在單相接地時引起過電壓保護(hù)誤動，過電壓保護(hù)采用相電壓。過電壓保護(hù)取母線電壓是為了防止母線電壓過高時損壞電容器，且切除電容器可降低母線電壓。為防止電容器未投時誤發(fā)信號或保護(hù)動作后裝置不復(fù)歸，過電壓保護(hù)中加有斷路器位置判斷(3) ：欠電壓保護(hù)： 如果母線失去電源而造成失壓，當(dāng)母線電壓恢復(fù)時，可能因電容器組未放完電而使電容器承受過電壓，為此設(shè)置低電壓保護(hù)，發(fā)現(xiàn)母線電壓低于定值后帶延時，切除電容器組。在電容器組中過電壓和欠電壓保護(hù)均可通過延時來判別穩(wěn)態(tài)過電壓和欠電壓。(4): 不平衡電流保護(hù)： 反映了電容器組內(nèi)部的故障。做為雙星性接線電容器組的內(nèi)部故障保護(hù)。當(dāng)同相的兩電容器組C1和C2中發(fā)生多臺電容器故障時，即C1的電抗不等于C2的電抗，此時流過C1和C2的電流不相等，因此流過不平衡電流Iund，而當(dāng)IunbIset時保護(hù)系統(tǒng)動作。(5): 不平衡電壓保護(hù)： 當(dāng)雙星型接線采用不平衡電壓保護(hù)時，可用電壓互感器的一次繞組串在中性線中，當(dāng)某電容器組發(fā)生多臺電容器故障時，故障電容器組所在星型的中性點(diǎn)電位發(fā)生偏移，從而產(chǎn)生不平衡電壓，當(dāng)UunbUset時，保護(hù)動作。(6)：兩段式零序過流保護(hù)：配有兩段式零序過流保護(hù)，可選擇投退。當(dāng)IunbIset時，保護(hù)動作。(7)：橋差電壓保護(hù)： 三相橋差電壓保護(hù)為反映橋式接線電容器組中電容器內(nèi)部短路而設(shè)置。如圖所式： TV的一次繞組可以兼做電容器組的放電回路，二次繞組接成壓差式即反極性相串聯(lián)。正常運(yùn)行時C1=C2，壓差為0。當(dāng)電容器組C1或C2中有多臺電容器組被損壞時，由于C1和C2容抗不等，因此兩只TV的一次繞組分壓不等，壓差接線的二次繞組中將出現(xiàn)差電壓，當(dāng)壓差超過定值時，保護(hù)動作。(8)：橋差電流保護(hù)： 三相橋差電流保護(hù)為反應(yīng)橋式接線電容器內(nèi)部短路而設(shè)置。電容器組為單星型接線，而每相接成四個平衡臂的橋路時，可以采用橋差接地保護(hù)方式。當(dāng)正常運(yùn)行時四個橋臂容抗平衡，Xc1=Xc2, Xc3=Xc4因此M和N之間無電流通過。當(dāng)有一個電容器組存在多個電容器損壞時，橋臂之間因此不平衡，再橋差接線MN之間流過不平衡差電流。當(dāng)差流超過定值時，保護(hù)系統(tǒng)動作。(9)：PT斷線告警保護(hù) 三相線電壓均小于16V，判斷為三相失壓。 三相電壓和大于8V，最大線電壓小于16V，判斷為二相PT斷線。 三相電壓和大于8V，最大線電壓和最小線電壓差大于16V，判斷為單相PT斷線。 恢復(fù)正常后，告警自動消失。 第5章 總結(jié)及展望 總結(jié)變電站綜合自動化在一些新建變電站的運(yùn)行中表明其技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、安全可靠，隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、信號采集和信號處理技術(shù)及新的分析計算技術(shù)的發(fā)展，尤其是一次電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、被控程度和性能的提高，變電站綜合自動化的技術(shù)應(yīng)用將有更廣闊的發(fā)展前景。 展望 本裝置功能需要進(jìn)行一步完善。由于時間限制，本裝備沒能對故障分析功能進(jìn)行試驗(yàn)，軟件有待于進(jìn)一步完善。 (1)沒有考慮與GIS（地理信息系統(tǒng)）的配合問題，如果能兼顧這個方面，那么綜合自動化系統(tǒng)會更加的準(zhǔn)確和完善。 (2)由于現(xiàn)在的一次和二次系統(tǒng)都已經(jīng)相當(dāng)?shù)目煽浚詻]有采用雙機(jī)備份系統(tǒng)；而為了進(jìn)一步提高可靠性應(yīng)該使用雙機(jī)備份的。 致謝光的流逝也許是客觀的，然而流逝的快慢卻純是一種主觀的感受。當(dāng)自己終于可以從各種考試、找工作、畢業(yè)論文的壓力下解脫出來，長長地吁出一口氣時，我忽然間才意識到，原來三年已經(jīng)過去，到了該告別的時候了。一念至此，竟有些恍惚，所謂白駒過隙、百代過客云云，想來便是這般惆悵了?？墒菒澣恢?，總要說些什么。大學(xué)三年，生活其實(shí)很簡單，只是一些讀書、寫字和考試的周而復(fù)始。如果把這種單調(diào)的生活看作一場場循環(huán)的演出，那么我只是一個安靜的演員。這篇畢業(yè)論文也稱不上什么精彩的臺詞，只不過是這種循環(huán)演出即將告一段落時的謝幕詞。 我在這里首先要感謝的是我的專業(yè)指導(dǎo)老師——朱雪雄老師。這篇畢業(yè)論文從開題、資料查找、修改到最后定稿，如果沒有您的心血，尚不知以何等糟糕的面目出現(xiàn)。我很自豪有這樣一位老師，您值得我感激和尊敬。感謝和我共度三年美好大學(xué)生活的2009級發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的全體同學(xué)。感謝職業(yè)技術(shù)學(xué)院所有授課老師，你們使我終身受益。感謝所有關(guān)心、鼓勵、支持我的家人、親戚和朋友。謝謝您！ 設(shè)計者:孫偉 2011年12月參考文獻(xiàn)[1] 李火元．《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)及自動裝置》.北京:中國電力出版社,2005[2] 張繼雄.《變電站自動化系統(tǒng)選型中應(yīng)注意的問題》.內(nèi)蒙古電力技術(shù)，2005[3] 徐立子.《變電站自動化系統(tǒng)的可靠性分析》.電網(wǎng)技術(shù)，2002[4] 盧文鵬吳佩雄.《發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備》.中國電力出版社，2005[5] 弋東方. 《電氣設(shè)計手冊電氣一次部分》.中國電力出版社，2002[6] 狄富清.《變電設(shè)備合理選擇與運(yùn)行檢修》.機(jī)械工程出版社，2006[7] 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