摘　要：现场总线是近年来发展起来的一种应用于生产现场，在微机化测量设备之间实现双向串行多点数字通信的系统。根据作者参与的工程实例介绍了现场总线监测系统的硬件构成、实现方法以及现场总线监测系统的特点。
关键词：变电站；现场总线；监测

　　随着电力网的不断扩大和计算机测控技术的飞速发展，无人值班、少人值守变电站的模式已成为电力系统自动化的发展趋势。变电站户外电参量监测与数据远传装置，既可避免使用大量电缆将PT、CT二次侧电参量等送至中控室，又可减少线损造成的误差，提高测量精度，还可减小并逐步取代中控室，使之节约占地面积与基建投资。为满足国内变电站综合自动化与户外就地监测的需要，我们研制了这套电参量监测与数据远传系统，并已成功地运行于湖北省枝江电力局七星台变电站。
　　本电参量监测与数据远传系统是一种全新的工业现场总线（Field Bus）户外测控系统。与传统的测控系统相比，具有以下特点：
　　（1）前置器可置于CT或PT端子箱内，对所采集的数据就地处理、数字化传送；
　　（2）网络由2根总线组网，故障率低，通信波特率高；
　　（3）测量精度高（电流、电压0．2级，功率0．5级）；
    （4）抗干扰能力强，能在户外条件下运行；（5）结构简单、体积小、维护方便。
　　另外，本套系统具有当地数据管理和远动通信的双重功能。

1　系统结构
   七星台变电站电参量户外监测与数据远传系
　　统由前置器、上位机（工控机）、网络管理适配器、专用Modem、通信线及相关软件组成，见图1。

　　前置器一方面完成对各线路电流（A、B、C相）、电压（A、B、C、AB、BC、CA相电压）、三相／单相有功功率、三相／单相无功功率、三相／单相正有功电量、三相／单相负有功电量、三相／单相正无功电量、三相／单相负无功电量、三相／单相功率因数以及频率等电参量的测量；另一方面还要完成对各开关状态的检测和控制。
　　工控机用来负责数据管理、图形显示、历史记录查询、运行状态提示、事故报警以及传递测量控制单元与调度中心之间的数据等工作。
　　网络管理适配器完成工控机与前置器之间的高速数据传送。
　　Modem将工控机的数字信号转换为模拟信号，通过载波机传送到调度中心，并将调度中心下达的命令传到工控机。

2　前置器信号输入
2．1　模拟量的输入
2．1．1　三相三线制接线的模拟量输入
　　在三相三线制供电系统中，A、B、C三条相线中的交流电流瞬时值（线电流）之和在任何时刻均为零，即

　　ia＋ib＋ic＝0

    同样，在三相三线制供电系统中，三条相线之间的电压（线电压）瞬时值之和也为零，即　

　uAB＋uBC＋uCA＝0

　　根据上述原理，在三相三线制线路的测量中，通常只需测量出两个线电压和线电流就能得到其它所需参数。
　　因此，使用前置器采集三相三线制交流线路的各种参数时，对每一条线路需要2组PT输入和2组CT输入。且电流信号应按照A相、C相的顺序依次接入编号由小到大的CT输入端；电压信号应按照uAB、uCB的顺序依次接入编号由小到大的PT输入端。
　　当多条三相三线制线路的电压相同时（即多条线路源自同一条母线），则这些线路用一条母线的电压采集电量、功率等参数。
　　三相三线制接线时必须注意同名端的问题，当被测电流取A相和C相时，被测电压应取uAB、uCB。图2为三相三线制的测量接线示意图。

2．1．2　三相四线制接线的模拟量输入
　　除了三相三线制接线方式外，电力系统中还广泛使用三相四线制进行供配电。三相四线制就是在三相三线制基础上增加1根中性线，这时A、B、C3条相线中的电流之和一般不再为零。因此对于三相四线制的接线方式必须分别测量每条相线中的电流，同时电压信号也应测量每条相线对中线的电压。所以，使用前置器进行三相四线制线路测量时，每条线路应分别使用3个CT输入和3个PT输入端子，且电压和电流均应按照A、B、C相的顺序分别依次接入编号由小到大的PT输入端和CT输入端。
　　三相四线制的接线示意图见图3。接线时同样应该注意电压、电流信号的同名端应接至每个输入端的正接线端子。
2．2　开关量输入
　　由于该变电站的开关只提供无源的辅助接点，以表示开关的状态，因此必须外加辅助电源才能得到开关的状态。笔者采用24 V的直流电源来驱动无源的开关信号接点，从而获得开关的状态，其接线方式如图4所示。

3　网络匹配
　　网络匹配就是要求网络上各个节点都具有相同或基本相同的阻抗，当网络严重不匹配时，可能导致网络通信出错，甚至不能正常运行。为匹配波阻抗，确保网络数据正常通信，须在网络的前端和末端各并联1个阻值为100Ω的电阻（网络电缆的阻抗为100Ω）。

4　系统软件及开发工具
　　本系统开发了运行于Windows 95／98环境下的应用程序。
4．1　开发工具选择
　　对本系统的开发，笔者采用VisaulBasic 5．0作为主要开发工具，利用Visaul C＋＋5．0编制动态连接库（DLL），完成底层操作。
　　VisualBasic 5．0是Microsoft公司最新推出的32位Windows开发工具，它非常适合于开发监测监控系统。VisualBasic不仅仅是一种语言，而且是一个集应用程序开发、测试和纠错等功能于一体的集成式开发环境。在程序设计上，VisualBasic 5．0具有事件驱动的特性。另外，VisualBa－sic 5．0还提供一种高级的出错处理技术，以防止最终毁坏应用程序。VisualBasic 5．0具有艺术性的智能化开发环境，可以帮助用户毫不费力地编写代码。VisualBasic 5．0的快速提示与帮助使用户不必记忆成千上万的属性和方法。VisualBasic5．0采用拖放式编辑，使编程效率显著提高 。Vi－sualBasic 5．0中包含本地代码编译器，可以用很高速度创建基于Windows9 5／9 8和Windows　NT4．0的应用程序。VisualBasic 5．0可以生成盘式目录安装文件，这样便能方便地制作发行盘。

4．2　数据的管理
　　本系统对数据的管理采取了数据库的方式，将要记录的数据全部存放在．mdb数据库中。该数据库是Access数据库。因此，可以利用Access阅读和修改数据库，并可在Access环境下创建各种图表和曲线。

5　结束语
    本套变电站电参量户外监测与数据远传系统已经在现场运行了一年多的时间，经过了冬天寒冷和夏天酷热的考验，其性能稳定。
　　随着电力系统的快速发展，尤其是在城市和农村电网的改造中，可将电参量的监测、监控与保护设备下放到户外端子箱处或附近的地方，无需再另建专门的控制室。由于减少了变电站的占地面积、节约了基建投资和电缆费用，使改造成本大大降低；另外，由于彻底摈弃了长距离测量信号电缆，而使测量精度、抗干扰能力和可靠性得到明显提高。