影响现场总线在电力系统应用的关键因素分析

1 引言
21世纪是信息化的时代，以信息化带动工业化，以工业化促进信息化是大势所趋。现场总线技术是20世纪80年代末90年代初发展起来的应用于过程自动化和制造自动化领域的现场设备互联网络通信技术。随着通信、计算机、网络和自动化控制等技术的发展，各行业正逐步形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。以现场总线为基础的综合控制系统在电力系统得到广泛的应用。
现场总线作为顺应这种发展潮流而出现的技术目前已经比较成熟。但是现场总线技术存在许多不足，现有的现场总线标准过多，在今后一段时间内将会形成多种总线并存、相互竞争共同发展的格局。不同类型的现场总线设备均配有专用的通信协议,无法实现信息的无缝集成。本文分析了当今现场总线在电力系统的应用现状，讨论了有关影响现场总线在电力系统应用的几个关键问题，包括智能仪表智能现场设备的基础作用和技术壁垒、工业以太网络的应用以及OPC技术推广等。
2 现场总线特点
现场总线是计算机网络适应工业现场环境的产物。它是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种串行、全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点、多站的通信系统。或者说，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线连接，共同实现自动控制功能的网络系统与控制系统。现场总线技术与办公网络环境下的网络技术的最大不同点是其实时性和准确性可以得到保证，因此其在工业控制环境中得到了广泛的应用。现场总线实现了用数字化通信代替4～20mA模拟仪表，将控制功能下放到现场，从而实现了彻底的分散控制，并实现了现场设备的远程控制和故障诊断。
3 现场总线在电力系统的应用现状
为了增加产量、改善管理，提高企业的市场应变能力和竞争能力，以现场总线为基础的综合信息系统，即以现场总线为基础，利用先进的计算机网络通讯技术、控制技术来实现企业生产信息、控制信息、安全信息和管理信息的集成，在电力系统已经得到广泛的应用，根据电力企业的特点，有电网运行实时控制系统，包括电网自动发电控制系统及支持其运行的调度自动化系统，火电厂分布控制系统（DCS、BMS、DEH、CCS），水电厂计算机监控系统，变电所及集控站综合自动化系统，电网继电保护及安全自动装置，电力市场技术支持系统等。
以现场总线为基础的综合信息系统一般具有三层系统结构，如图1所示。

图1 综合信息系统的三层系统结构

现场总线是将自动化最底层（基础和过程自动化层）的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通讯网络，作为电厂网络底层的现场总线对现场环境有较强的适应性。将现场总线引入电力综合信息系统控制系统，不仅使安装、调试、维护更加容易，而且提高了系统的可靠性。现场总线的分散化，有效地降低了系统的故障率，并为电力系统的实现遥控、遥视及综合自动化提供了可能。现场总线在电力系统各综合信息系统的应用，大大节约了投资，而且使监控系统更加分散，不但提高了电力系统的自动化水平，而且对各部门实现"无人值班、少人值守"具有一定的意义。
但是由于现场总线的功能单一和实现标准的不统一，基于现场总线的电力综合信息系统面临着在不同的现场环境下需要使用不同类型的现场总线的问题，同时多类型现场总线的使用又使得整个控制系统显得相当混乱，而且现场总线类型的选择本身也是个棘手的问题。为了现场总线能在我国的电力行业得到更加广泛的应用，下面对影响现场总线在电力系统应用的几个关键问题进行讨论。
4 关键因素分析
4.1 更丰富的电力智能现场设备
现场总线的出现给人们带来了机遇与挑战，但目前具备现场总线通信能力的智能电力现场设备品种还不够多，过渡时期虽然可通过接口和常规设备联接，但也失去了现场总线的本质优点。价格和常规设备相近的品种丰富的智能总线现场设备既是广泛使用现场总线技术的条件和动力，也是广泛使用现场总线技术导致的结果。新一代的电力总线现场设备将向着高度智能化、网络化、柔性化的趋势发展。日益发展的IT技术也使电力现场设备高度智能化成为可能。各种专用芯片的设计及应用，将应用程序和操作系统与计算机硬件集成在一起的嵌入式专用系统，及与虚拟仪器技术的结合，已成为现场设备智能化的新途径。将模糊控制、神经网络、专家系统等智能理论融入其中，通过对软件的改进，必将使电力现场设备的智能化程度更高，为实现真正的分散控制提供有力的保障。
电力系统的现场总线现场设备包括智能化仪器仪表控制器和网络连接设备如智能变送器、智能执行器、智能控制调节、智能化断路器、带通信接口的变频器、网桥、