WorldFIP現場總線在智能模塊化變電所的應用

1 引言

微機化分散式變電所自動化系統所具有的自動化程度高、組態靈活、運行可靠、占地少、投資省、設計維護簡單等諸多優點已成為業內的共識。在變電所自動化技術的發展中，除了單片機技術的發展，保護技術的成熟等因素外，現場總線技術的興起和普及起到了極為重要的作用。可以說以現場總線為基礎的全數字測量控制系統是21世紀自動化控制系統的主流，其中當然也包括電力系統的變電所自動化系統。正是由于傳輸高效、通訊可靠、接口靈活的現場總線對傳統串行通訊方式(如RS232/RS485)的改進，為信息繁雜、組態靈活、運行高速的分散式變電所自動化系統提供了通訊上的保證。同時，選擇不同的通訊方式、選擇不同的現場總線也相應決定了整個變電所自動化系統的不同特點。

2 通訊方式比較

目前，現場總線種類繁多，國際上各大集團出于對現有市場利益的追逐，統一的現場總線國際標準遲遲不能出臺。2000年IEC1158國際標準中將FF的H1，FRHSE、Profibus,Interbus,P-net,Wordfip,ControlNet,Smift-Net等8種總線均列入國際標準，形成多種總線共同競爭的局面。

國內不同的自動化廠家出于不同的設計側重點，總線的選用也不一致，雖然這些總線均以國際標準化組織(ISO)的開放系統互聯(OSI)的模型為考慮基礎，支持多種通信介質，但由于總線類型、具體協議各不相同，總線的選擇也無統一標準。

通過對目前國內使用較多的通訊方式的比較，參見表1，并針對智能模塊化變電所自動化系統的實際通訊需要，筆者認為WorldFIP現場總線是一種較為理想的現場總線。

3 WorldFIP現場總線的應用

WorldFIP現場總線組織于1987年成立，其前期產品是法國的FIP(FactoryInstrumentationProtocol)，后采納現場總線國際標準IECT158-2成為WorldFIP。1994年，WorldFIP的北美部分與ISP合并成立FF(FieldBusFoundation)，歐洲部分WorldFIP仍保持獨立，但可與FF通訊連接。目前WorldFIP組織有包括一些世界著名大公司在內的100多個成員，如阿爾斯通、施耐德、霍尼韋爾等。1999年6月，中國WorldFIP技術推廣中心在北京成立，因此WorldFIP在我國應有較好的應用前景。

WorldFIP選擇OSI中的應用層、數據鏈路層和物理層，具有高速性、實時性、同步性、可靠性、安全性等特點，能較好的滿足智能模塊之間的通訊要求。

WorldFIP的傳輸速率可達到31.25kbit/s、1Mbit/s、2.5Mbit/s，通訊介質為工業級屏蔽雙絞線，利用光纖通訊速率可達到5Mbit。

每個網段可包含64個節點末端距離可達1km，通過中繼器，可連接多至4個網段。這樣的物理層設計完全可以滿足變電所自動化系統內智能模塊間通訊的要求。

WorldFIP的鏈路層與Ethernet網類似，使用曼徹斯特碼傳輸。但WorldFIP在介質訪問控制方式上沒有使用Ethernet網及CAN網等通訊方式所采用的CSMA/CD(載波監聽多路訪問/沖突檢測)技術，而是采用令牌訪問方式。WorldFIP網絡由仲裁器和若干用戶站組成。以WorldFIP特有的"信息生產者"/"信息使用?quot;模式為核心實現通訊調度和數據交換，這種方式較好地滿足了智能模塊化設計的通訊要求。

智能模塊化變電所自動化系統中的"模塊"是指一組具備一定基本功能(如交流量測量、開關量測量、開關控制等)、具有統一通訊接口的智能模塊，它是"組裝"上一級功能單元或子系統的"基石"，因此它們之間的通訊可按其功能、時效分為幾類標準通訊方式。有些信息要求周期性同步掃描，以供各模塊實時，可靠的共享；有些信息屬突發事件但要求及時上送。WorldFIP總線較好地滿足這樣的要求。