浅谈综合自动化变电站现场总线
申林
[摘 要] 本文结合三门峡地区综合自动化变电站现场总线的实际应用情况，讨论了各种现场总线的原理、性能以及网络结构，对各种总线进行了多方面的比较。并且根据综自站现场总线原理及现场工作经验，提出了查找各类网络故障点的方法。对综自站网络的发展，提出了个人观点。
[关键词] 综自站 现场总线
1 引言
以现场总线为基础的全数字测量控制系统是21世纪变电站自动化控制系统的主流。微机化分散式变电所自动化系统所具有的自动化程度高、组态灵活、运行可靠、占地少、投资省、设计维护简单等诸多优点已成为业内的共识。正是由于传输高效、通讯可靠、接口灵活的现场总线为信息繁杂、组态灵活、运行高速的分散式变电所自动化系统提供了通讯上的保证。同时，选择不同的通讯方式、选择不同的现场总线也相应决定了整个变电所自动化系统的不同特点。
在我局综自站现场总线中，主要有3种类型：1、许继的Lonworks总线；2、南瑞继保公司测控网采用的WorldFip总线；3、以太网。
2 总线类型比较
国内不同的自动化厂家出于不同的设计侧重点，总线的选用也不一致，虽然这些总线均以国际标准化组织(ISO)的开放系统互联(OSI)的模型为考虑基础，支持多种通信介质，但由于总线类型、具体协议各不相同，总线的选择也无统一标准。
2.1 Lonworks现场总线
2.1.1 Longworks技术特点
Lonworks技术的基本部件是同时具有通讯与控制功能的Neuron芯片。芯片内部有三个中央处理器和RAM、ROM、EEPROM、计数器以及操作系统。
以许继电气CSL160B线路保护装置MMI插件为例，三个处理单元的神经元芯片（Neuron芯片）——一个用于链路层的控制，一个用于网络层的控制，另一个用于用户的应用程序，还包含11个I／O口，这样在一个神经元芯片上就能完成网络控制功能。
Lonwoks所采用的通讯协议为LonTalk协议，Lontalk协议遵循由国际标准化组织（ISO）定义的开放系统互联模型（OSI），该协议提供了了OSI参考模型所定义的全部七层服务。
网络通信采用面向对象的设计方法，“在负载较轻时使介质访问延迟最小，而在负载较重时使冲突的可能性最小。”
2.1.2 通讯介质及网络拓扑结构
LonWorks控制网络技术不受通讯介质的限制。可使用通讯介质类型较多：双绞线、光纤、同轴电缆、无线、红外等，并且各种通讯介质能够在同一网络中混合使用。在我局LonWorks综自站中，通讯介质均采用双绞线。网络拓扑形式多样，用户可选择任意形式的网络拓扑结构，网络规模可大可小。
在我局LonWorks综自站中，通讯介质均采用双绞线，网络形式为总线型。
[图1 Lon网变电站网络结构图]
2.1.3 LongWorks现场总线特点
LonWorks现场总线在保证可靠、安全通信的基础上还具有报文短小（必须）、高度分散化、体积小、成本低的特点。此外，LonWorks还具有以下特点：
1、Lon主要用于设备间相互通讯，而不是用于计算机之间通讯、
2、Lon无需中央处理器、服务器，即可实现个个节点间的相互通讯。
3、lon传输速率较低（双绞线，78 kbps），适宜于数据较小的检测信息、状态信息和控制信息的传输。
4、构成简单，利用廉价电缆（双绞线）传输信息，故成本低。
2.1.4 Lon网实际应用中的注意事项
由于Lon网介质访问采用CSMA/CD技术，可用万用表交流档测量其通断。正常时，有300mV左右的交流电压。
2.2 WorldFip现场总线
[图2 Lon网双线测量示意图]
2.2.1 WorldFip现场总线技术特点
WorldFip使用曼彻斯特码传输，是一种令牌网。WorldFip 使用信息生产者和消费者的概念，和通常意义上的输出量、输入量略有区别。每个生产者或消费者变量有一个IP地址。每个用户站可以有例如16个生产者/消费者变量。任何时候，生产者只能有一个，而消费者可以是1个或多个。
WorldFip的设计思想是，按一定的时序，为每个信息生产者分配一个固定的时段，通过总线仲裁器诸个呼叫每个生产者，如果该生产者已经上网，应在规定时间内应答。
2.2.2 通讯介质及网络拓扑结构
典型的传输介质是工业级屏蔽双绞线。网络拓扑结构为总线型，但又不同于一般的总线结构，以220kV高村变为例，网络结构图为：
[图3 总线型WorldFip网络结构]
2.2.3 WorldFip总线特点
1、WorldFip将变电站的设备定义为“模块”："模块"是指一组具备一定基本功能(如交流量测量、开关量测量、开关控制等)、具有统一通讯接口的智能模块。因此它们之间的通讯可按其功能、时效分为几类标准通讯方式：周期性同步数据（如遥测）；周期性异步数据（如开入量）；非周期性信息报（如开出量）。
2、网络仲裁器是整个网络通信的主宰者。网络仲裁器轮番呼叫每一个生产者变量,整个网线上总是有信号的。如果若干时间间隔内(例如几十毫秒)没有监听到网上的信号、则可以诊断为网络故障。在一个网络中可以有一个或多个网络仲裁器。在任意给定时刻，只有一个在起作用，其他处于热备份态，监听网络状态。
在高村变电站中，当地后台机为网络仲裁器，循环向各装置问信息。
3、传输速率为2.5Mb/s。
4、采
