DeviceNet總線在智能配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的應(yīng)用
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Fig.1 Layer Structure of DeviceNet Protocol
將DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)，沿襲了CAN總線的短報(bào)文幀傳輸、無(wú)破壞性的總線仲裁技術(shù)、強(qiáng)大的故障診斷能力和抗干擾能力等優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)達(dá)到良好配合，提高配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、安全性和可靠性；而其統(tǒng)一的設(shè)備描述又能提高不同廠商設(shè)備之間的互操作性及互換性。
1 DeviceNet配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
DeviceNet網(wǎng)絡(luò)的通訊速率較低，不太適合于大數(shù)據(jù)量的傳輸。但由于低壓配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的通訊數(shù)據(jù)量不大，有些信息的處理可以現(xiàn)場(chǎng)化。因此，可以充分利用DeviceNet短幀傳輸和無(wú)破壞性的總線優(yōu)先權(quán)仲裁技術(shù)，對(duì)通訊數(shù)據(jù)進(jìn)行良好的配置以達(dá)到實(shí)時(shí)性的要求。如將負(fù)荷開(kāi)關(guān)的狀態(tài)變化和配電系統(tǒng)的故障信號(hào)等需要實(shí)時(shí)刷新的數(shù)據(jù)作為I/O數(shù)據(jù)，以保證優(yōu)先、快速地傳輸故障狀態(tài)信息和快速地完成故障識(shí)別，并快速地實(shí)現(xiàn)故障隔離和恢復(fù)供電；將其它測(cè)量量（如電壓、功率等）、一般的報(bào)警信號(hào)或預(yù)警信號(hào)和一些涉及電力質(zhì)量的測(cè)量量（如頻率、諧波量等）以及一些脈沖量和統(tǒng)計(jì)量等作為顯式信息來(lái)處理。
DeviceNet的智能化配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要由三部分組成：DeviceNet總線、PC機(jī)（主站）和智能低壓配電柜（從站）。上位PC機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理和調(diào)度；從站主要完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)檢測(cè)、參數(shù)顯示和控制。
圖2 基于DeviceNet的智能化配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
Fig.2 Intelligent Power Distribution System Based on DeviceNet
由主站計(jì)算機(jī)通訊可獲得各從站點(diǎn)的電力質(zhì)量信息及運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙信、遙調(diào)、遙控。具體實(shí)現(xiàn)的功能如下：
（1）遙測(cè)：從站向主站報(bào)送①工作參數(shù)：A、B、C、N相電流值，Uab、Ubc、Uca的電壓值，功率因數(shù)，有功功率，無(wú)功功率及電網(wǎng)頻率；②故障參數(shù)：故障時(shí)的A、B、C、N相電流值，Uab、Ubc、Uca的電壓值，故障類型，故障動(dòng)作時(shí)間。
（2）遙信：從站向主站報(bào)送各個(gè)保護(hù)參數(shù)：開(kāi)關(guān)型號(hào)、開(kāi)關(guān)狀態(tài)（合/分）、額定電流、長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作值、長(zhǎng)延時(shí)時(shí)間、短延時(shí)動(dòng)作值、短延時(shí)時(shí)間、瞬時(shí)動(dòng)作值、接地動(dòng)作值、接地時(shí)間。
（3）遙調(diào)：從站接收主站的命令來(lái)改變智能脫扣器的保護(hù)特性設(shè)定值。
（4）遙控：從站接收主站的控制信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)“分/合”的遙控功能，同時(shí)在屏幕上得到從站的反饋，確認(rèn)執(zhí)行。
2 智能配電控制器硬件設(shè)計(jì)
2.1 控制器系統(tǒng)框圖
基于DeviceNet的智能配電控制器硬件原理圖如圖3所示。主要由微控制器、檢測(cè)模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)設(shè)置模塊、信息存儲(chǔ)模塊構(gòu)成、RS232/RS485串口模塊、CAN通訊模塊。
圖3 智能配電控制器硬件原理圖
Fig.3 Hardware Principle of Intelligent Switchgear Controller
2.2 CAN通訊模塊
80C196KC+SJA1000智能節(jié)點(diǎn)硬件電路如圖4所示。主要由四部分構(gòu)成：微控制器80C196KC、獨(dú)立CAN控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電耦合器6N137。實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等通訊任務(wù)。
圖4 SJA1000 CAN通訊接口電路
Fig.4 CAN Communication Interface Circuit Based on SJA1000
3 DeviceNet預(yù)定義主/從連接組
DeviceNet協(xié)議規(guī)范是描述DeviceNet設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)連接和交換數(shù)據(jù)的一套協(xié)議。在DeviceNet規(guī)范中，詳細(xì)介紹了連接、信息協(xié)議和通訊相關(guān)的對(duì)象。對(duì)于應(yīng)用極為普遍的Master/Slave網(wǎng)絡(luò)，DeviceNet協(xié)議制定了一套預(yù)定義好的數(shù)據(jù)幀的標(biāo)識(shí)分配方案。
評(píng)論