配电管理系统中的现场总线应用

1. 系统概述  

    北京西站作为首都北京的一个窗口，但其低压供电状况存在许多不足：中心站、东附楼、西附楼、南站房大部分开关无分合闸状态指示，不能集中监控；东、西附楼供电设备的电压、电流、功率、电度虽设有集中监视、自动记录，但由于设备简单，仍需单独设岗人工值班；配电室内温度、湿度、防火、防盗、防非法入侵功能也不具备。  

    北京西站低压供电监测系统，是一个开放体系结构的分布式系统，该系统适用于供电系统各种信号监测的要求，具有灵活的配置性能和很高的可靠性。该系统的主要特点是完成了由集中式向分布式的转变，只用一根普通的双绞线就可将现场各种远程I/O智能采样模块连接起来，形成现场通讯网络。监控单元可以直接分散安装在离现场设备最近的地方。  

    系统硬件部分采用PROFIBUS现场总线和Kinco-R1远程I/O系列模块。其中使用2块Kinco-B131 PC适配卡实现微机与PROFIBUS的连接；2块Kinco-R131-08IV A/D转换器共16点采集现场中的模拟量信号并转换为数字量通过总线传送到微机；8块Kinco-R121-08DX 8路DI数字量输入模块共64点、15路DI数字量输入模块37块共555点完成系统开关量的监控；Kinco-B141中继器2块延长总线距离；14块智能交流采样模块共196点，累计共用831点。  

    系统软件采用“组态王”软件进行组态，该软件运行于Microsoft Windows 95/98/NT中文平台的全中文界面，采用了多线路、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。  

2. 系统结构  

（1）系统结构如下图所示：两个主站由两台工控机系统组成，分别安装在中心站和南站房，它们分别读取从站数据，在各自的CRT上显示。

    Kinco-R1系列I/O模块作为PROFIBUS现场总线上的从站，进行现场数据的采集和必要的控制。  

    主站与从站共同构成多主多从的PROFIBUS系统。主站在预定的周期内与分散在中心站地下室、东附楼、西附楼、南站房的从站交换信息。任何一个主站均能读取从站的信息，所以是一个冗余结构。  

（2）系统硬件的基本配置  

A.两台主机，采用高档PC兼容的奔腾II微机，主频233MHZ，内存64M，硬盘*G，PC适配卡两块，双机热备方式运行。  

B.打印机：EPSONLQ1600K中英文打印机一台。  

C.监视器：分辨率1024＊768的高分辨彩显SVGA卡驱动，对角尺寸21寸。  

D.采样模块：采用Orient-2010 A/D转换器两块，完成温度、湿度等模拟信号的采集。  

E.交流采样模块：采用 Kinco-R1系列电量变送器，采样三相电压、三相电流完成各变配电所的U、I、P、Q、功率因数、开关状态的巡回测量及有、无功电度的连续积累、事件记录、信号报警等任务。  

F.开关量模块：采用 Kinco-R1系列8路数字量输入模块、 Kinco-R1系列15路数字量输入模块，实现对现场所有开关量的采集。  

G.UPS不间断电源，提供可靠的电源保证，以防止突然断点造成监控系统的瘫痪和生产损失。  

3. 系统的基本功能  

（1）供电中心操作站功能  

    供电中心操作站是整个低压供电系统的监测中心，它对中心站、南站房、东附楼、西附楼的各配电室的开关状况、温度、湿度、非法入侵报警以及实时曲线、历史曲线、系统报表等系统的详细情况进行监测。  

（2）现场仪表  

    现场仪表提供标准的4-20毫安工业电流信号，通过 Kinco-R1远程I/O系列模块数字化转换后经PROFIBUS现场总线送给上位机进行监控。  

（3）现场总线技术  

    PROFIBUS现场总线技术的运用是整个系统的一个显著的特点。PROFIBUS现场总线硬件组成简单、网络协议实用、抗干扰能力强，是国际上公认的性能最好的现场总线之一。  

4. 系统实现的功能  

（1）自动监测低压配电系统的开关状态及电压、电流、功率、功率因素、电能等实时电量数值；  

（2）故障报警、实时追踪显示、自动弹出故障所在画面；  

（3）电能计费；  

（4）变压器温度超温报警检测、监视；  

（5）东、西附楼配电室室内温度、湿度检测、显示；  

（6）东、西附楼无人值守、防火、防盗、防非法入侵；  

（7）中心站、南站房各设一个主站，构成冗余系统；  

（8）CRT画面逐级监视；  

（9）主站与从站通信采用PROFIBUS现场总线；  

（10）留有升级、扩展接口。