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總線的短報文幀傳輸、無破壞性的總線仲裁技術(shù)、強大的故障診斷能力和抗干擾能力等優(yōu)點，使系統(tǒng)達到良好配合，提高配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實時性、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)場化。因此，可以充分利用DeviceNet短幀傳輸和無破壞性的總線優(yōu)先權(quán)仲裁技術(shù)，對通訊數(shù)據(jù)進行良好的配置以達到實時性的要求。如將負荷開關(guān)的狀態(tài)變化和配電系統(tǒng)的故障信號等需要實時刷新的數(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別，并快速地實現(xiàn)故障隔離和恢復供電；將其它測量量（如電壓、功率等）、一般的報警信號或預警信號和一些涉及電力質(zhì)量的測量量（如頻率、諧波量等）以及一些脈沖量和統(tǒng)計量等作為顯式信息來處理。
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（主站）和智能低壓配電柜（從站）。上位PC機主要負責對整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管理和調(diào)度；從站主要完成對現(xiàn)場設(shè)備的信號檢測、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
由主站計算機通訊可獲得各從站點的電力質(zhì)量信息及運行狀態(tài)參數(shù)，實現(xiàn)遙測、遙信、遙調(diào)、遙控。具體實現(xiàn)的功能如下：
（1）遙測：從站向主站報送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，無功功率及電網(wǎng)頻率；②故障參數(shù)：故障時的A、B、C、N相電流值，Uab、Ubc、Uca的電壓值，故障類型，故障動作時間。
（2）遙信：從站向主站報送各個保護參數(shù)：開關(guān)型號、開關(guān)狀態(tài)（合/分）、額定電流、長延時動作值、長延時時間、短延時動作值、短延時時間、瞬時動作值、接地動作值、接地時間。
（3）遙調(diào)：從站接收主站的命令來改變智能脫扣器的保護特性設(shè)定值。
（4）遙控：從站接收主站的控制信號來實現(xiàn)“分/合”的遙控功能，同時在屏幕上得到從站的反饋，確認執(zhí)行。
2 智能配電控制器硬件設(shè)計
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、檢測模塊、顯示模塊、鍵盤設(shè)置模塊、信息存儲模塊構(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)點硬件電路如圖4所示。主要由四部分構(gòu)成：微控制器80C196KC、獨立CAN控制器SJA1000、CAN總線收發(fā)器82C250和高速光電耦合器6N137。實現(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預定義主/從連接組
DeviceNet協(xié)議規(guī)范是描述DeviceNet設(shè)備之間實現(xiàn)連接和交換數(shù)據(jù)的一套協(xié)議。在DeviceNet規(guī)范中，詳細介紹了連接、信息協(xié)議和通訊相關(guān)的對象。對于應(yīng)用極為普遍的Master/Slave網(wǎng)絡(luò)，DeviceNet協(xié)議制定了一套預定義好的數(shù)據(jù)幀的標識分配方案。
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