10kV高壓開關(guān)柜在線檢測及故障診斷系統(tǒng)
1 引言
在電力系統(tǒng)中10kV高壓開關(guān)柜應(yīng)用極為廣泛,擔(dān)負(fù)著控制、保護(hù)雙重功能。隨著電網(wǎng)日益擴(kuò)大以及變電站無人值班管理模式和綜合自動(dòng)化的普及推廣,高壓開關(guān)柜的安全運(yùn)行越來越重要,停電事故給生產(chǎn)和生活帶來的影響及損失也越來越大,因此迫切需要高壓開關(guān)柜具有高可靠性,并能在線檢測故障,以便采取預(yù)防措施,避免停電事故發(fā)生。
隨著電子技術(shù)的進(jìn)步和傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)等的發(fā)展,高壓開關(guān)柜功能智能化已具備技術(shù)上的條件。在“10kV高壓開關(guān)柜的故障在線檢測,,課題研究中將當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域中廣為流行的現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于其中,使高壓開關(guān)柜的故障在線檢測形成了一個(gè)分布式的監(jiān)測系統(tǒng),并使整個(gè)系統(tǒng)較以往集中監(jiān)測系統(tǒng)性能增強(qiáng),功能更為完善。
本文主要討論10kV高壓開關(guān)柜故障在線檢測系統(tǒng)研制中現(xiàn)場總線的應(yīng)用情況。
2 現(xiàn)場總線簡介
在以往的變電站監(jiān)測系統(tǒng)中,一般使用BITBUS總線和RS-485總線,但它們在應(yīng)用中有以下缺陷：
1)BITBUS總線和RS-485總線上只能有一個(gè)主節(jié)點(diǎn),無法構(gòu)成多主冗余系統(tǒng),導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性較差;
2)數(shù)據(jù)通信方式是命令響應(yīng)式,從節(jié)點(diǎn)只有在收到主節(jié)點(diǎn)的命令后,才能響應(yīng),一些重要的信息得不到及時(shí)上送,致使系統(tǒng)的靈活性差,實(shí)時(shí)性差;
3)BITBUS總線和RS-485總線的抗干擾能力及糾錯(cuò)能力差,不適應(yīng)在高壓開關(guān)柜內(nèi)的高電磁環(huán)境下運(yùn)行。
為了克服BITBUS總線和RS-485總線在使用中的缺陷,經(jīng)過方案比較,本文采用了控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN(Controller Area Network)。它是20世紀(jì)80年代初研制成功的一種現(xiàn)場總線,其最初主要是為汽車監(jiān)測、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。如今,由于其采用差分驅(qū)動(dòng),可在高噪聲干擾的環(huán)境中使用以及較強(qiáng)的糾錯(cuò)能力等,加之國際半導(dǎo)體知名廠家的產(chǎn)品支持,已形成國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898規(guī)范。并已被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。
CAN的通訊協(xié)議建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型基礎(chǔ)上,主要工作在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層,用戶可在其基礎(chǔ)上開發(fā)適應(yīng)系統(tǒng)實(shí)際需要的應(yīng)用層通信協(xié)議。CAN的信號(hào)傳輸采用短幀結(jié)構(gòu),每一幀的有效字節(jié)數(shù)為8個(gè),因而傳輸時(shí)間短,受干擾的概率低。當(dāng)節(jié)點(diǎn)嚴(yán)重錯(cuò)誤時(shí),具有自動(dòng)關(guān)閉的功能,以切斷該節(jié)點(diǎn)與總線的聯(lián)系,使總線上的其他節(jié)點(diǎn)及通信不受影響,故具有較強(qiáng)的抗干擾能力。其主要特點(diǎn)有：
CAN可以多主方式工作,網(wǎng)絡(luò)上任意節(jié)點(diǎn)均可以在任意時(shí)刻主動(dòng)地向總線上其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息,這就可以構(gòu)成多主機(jī)系統(tǒng);
CAN總線上的節(jié)點(diǎn)信息可以分成不同的優(yōu)先級,以滿足不同的實(shí)時(shí)要求;
CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù),當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向總線上發(fā)送信息時(shí),優(yōu)先級低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止數(shù)據(jù)發(fā)送,而優(yōu)先級高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù),節(jié)省了總線沖突仲裁時(shí)間;
CAN可以點(diǎn)對點(diǎn)、一點(diǎn)對多點(diǎn)及全局廣播幾種方式發(fā)送接收數(shù)據(jù);
CAN的直接通訊距離可達(dá)10km(速率5K);
CAN的通訊速率最高可達(dá)1M(此時(shí)通訊距離最長為40m);
CAN上的節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個(gè);
CAN每幀信息都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施,保證了數(shù)據(jù)出錯(cuò)率低;
通訊介質(zhì)采用雙絞線、同軸電纜或光纖,選擇靈活,連接方便。
