FDCS总线在变配电网络监控系统中的应用

1 引言

    我公司某110kw总降压变电站，始建于上世纪80年代中期，装有2台25mva主变，承担着公司铁前生产系统的多个二级厂的供电任务，特别在企业进行了一系列持续性的技改工程后，该总降承担的供电任务更重，所形成的配电网络更加复杂。为了能充分发掘供配电设施的潜力，需要建立一种先进的电力调度和管理手段，因此，应用现代信息化技术对该总降110kw/6kw变配电网络进行技术改造显得十分必要。

2 fdcs总线

    现场总线是应用在生产现场在微机化测量设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统。
目前国际上有40多种现场总线，流行的有can、profibus、modbus 等，fdcs现场总线数据监控系统由长沙奥托自动化技术有限公司自行研制开发，采用现场总线、高速数字通讯、电荷平衡传输、误差自动补偿、网络管理冗余等先进技术，专门用于工厂范围内数据采集与监控的实时专用局域网。
fdcs数据监控系统是总线型数字通讯网络，网络上连接有计算机和前置机等主要设备。前置机安装在生产现场，对各种信号进行测控，信号类型包括电压、电流、热电偶、热电阻、电量等模拟量信号和开关（触点）状态、电平状态、事件、频率等数字量信号;计算机安装在各监控室、调度中心、智能管理部门等，用于进行数据显示、报警、报表、存储等工作。
fdcs数据监控系统具有测量精度高、抗干扰能力强、通讯速度快距离远、智能化程度高、使用简单灵活、安装维护方便、易于扩展等优点。

    fdcs系统可配置99台测控前置机和32台主机（上位计算机），采用分布式网络总线结构，用一根屏蔽双绞线构成系统的通讯总线，分散在现场的测控设备和计算机均连接在这根通讯总线上。测控前置机可靠近现场的一次仪表和执行器安装。所有上位计算机均可共享系统的资源;可安装在系统的不同地点，完成不同的工作;可互为双机热备份，备用机可自动替代故障机投入运行，具有很高的系统可靠性。

3 变配电网络监控系统

    该二总降每个高压配电柜有三组信号，电流、分合闸状态、事故跳闸状态;变配电网络监控系统实时监测的各配电柜分合闸状态、电流大小，监测配电柜的事故跳闸信号，发送事故音响信号，如图1所示。

（1） 硬件的组成

    该系统由1台研华工业控制计算机、1块fdcs n100网络通讯卡、3台a120模拟量前置机、6台d3208数字量前置机、电流变送器、事故音响喇叭一套组成;

a） 电流变送器:将高压配电柜送出的0-5a交流电流转换为1-5v直流信号并送给fdcs模拟量前置机。

b） fdcs-a120前置机:具有20个采集通道，实时采集变送器送出的1-5v电压信号，再依据高压配电柜的电流互感器的变比计算该配电柜的电流;fdcs-a120前置机具有工程单位变换功能，在前置机内对变送器的输出信号（-5v～+5v）进行变换，直接得到实际的电流等。工程单位变换使用一元一次线性变换，例312柜的电流互感器的变比为500/5，其变送器输出为（1-5v信号）那么变换公式如下:
y（a）=ax（mv）+b
x─测量电压值（1000～5000mv）
y─计算电流值（0～500a）
斜率─a=0.125 截距─b=-125

c） fdcs-d3208前置机:具有20个测量通道和8个输出通道，可实时采集各配电柜的分合闸状态，记录各配电柜分合闸操作的时间，检测各配电柜事故跳闸事件，并发送事故音响报警;

d） fdcs-n100网络通讯卡:该卡插在计算机的pci插槽中，用屏蔽双绞线连接fdcs网络，采集网络中前置机测量的数据，并向前置机发送各种命令。

4 监控软件

    变配电监控软件采用vc++6.0编写，它分为数据采集处理、数据显示、系统报警、数据存储与报表、系统维护五个子系统，它具有友好的人机交互操作界面，操作人员和管理人员非常直观和快捷监视现场的运行状况。

（1） 数据采集处理:定时:采集现场的实时数据同时进行计算处理，检测各配电柜的分合闸状态，记录各配电柜分合闸、跳闸时间。

（2） 数据显示:用表盘、表格、曲线和流程图等方式显示各实时数据或历史数据。表盘显示用模拟真实表盘，实时显示各配电柜电流;表格显示以表格的形式显示实时数据;曲线显示以曲线的形式显示各配电柜电流负荷运行变化，根据曲线的变化趋势对各用户负荷情况分析;流程图实时显示高压配电柜的电流大小、分合闸状况。
（3） 系统监控和报警:系统监控和报警分为电流负荷报警、事故跳闸报警和fdcs测量设备报警，电流负荷报警用于显示各配电柜电流的实时报警情况和报警历史记录、事故跳闸报警处理。当检测到某配电柜的出现事故跳闸时，立即从d3208输出通道输出一个事故音响报警信号。fdcs测量设备报警监视各测量采集设备的运行情况，发现故障立即报警，提醒采取相应处理措施，启动备用设备或维修更换设备等。
（4） 数据存储与报表:数据存储可以存储前一年的历史数据，一年以后的新数据将覆盖旧数据，存储的数据包括:各配电柜的电流，各配电柜的分合闸操作记录，各配电柜的事故跳闸记录。依据存储的数据生成每天的运行日志报表，并可依据各配电柜跳闸的时间及电流的大小进行事故追忆。
（5） 系统维护:包括测点属性设置、测点表打印、显示分组设置、曲线分组设置功能，用于系统的安装调试及日后的运行维护。
5 结束语
该系统投入运行近2年，系统运行稳定、可靠，工程造价低，实施方便。对正常生产供电基本无影响。该系统的建成，彻底改变了过去该总降运行调度靠人工抄报的落后方式，为应用信息技术改造和提升传统产业进行了一次有益的尝试。
目前，我们正积极将该技术应用于其它总降系统，以构筑1个完整变配电网络监控系统，并最终归入全公司能源监控网络的建设之中。