RS485通訊在變電所后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

閆紅江(中國(guó)石油天然氣第一建設(shè)公司，河南 洛陽(yáng) 471000)

1 RS485通訊應(yīng)用背景

隨著煉化裝置內(nèi)用電設(shè)備的增加，對(duì)于用電安全性有更高的要求，對(duì)于每臺(tái)中壓柜的短路器觸頭溫度，以及電流、電壓、功率、效率以及同期度等多個(gè)電能數(shù)據(jù)，均需增加單獨(dú)的監(jiān)控設(shè)備來(lái)滿(mǎn)足日益增加的需求。在此工程應(yīng)用中，每臺(tái)中壓柜均配備單獨(dú)的監(jiān)控元件，比如：避雷器計(jì)數(shù)器、多功能表以及觸頭溫度監(jiān)控儀，此三種設(shè)備均單獨(dú)配置于每一臺(tái)用電中壓柜中，如果使用網(wǎng)線連接，數(shù)量眾多，交換機(jī)端口數(shù)無(wú)法滿(mǎn)足所有設(shè)備。因此對(duì)于多設(shè)備要求，我們采用485通訊的方式就近與設(shè)備連接，以減少至后柜的電纜數(shù)量。

2 RS485通訊的特點(diǎn)

速率高，距離長(zhǎng)。RS485通訊的數(shù)據(jù)最高傳輸速率高，能夠滿(mǎn)足設(shè)備信息量，最高傳輸速率可達(dá)10 Mbps。并且RS485通訊的傳輸距離較遠(yuǎn)實(shí)際應(yīng)用中可達(dá)3 000 m，對(duì)于變電所內(nèi)的后臺(tái)設(shè)備距離均控制在100 m以?xún)?nèi)，對(duì)于長(zhǎng)距離的傳輸并沒(méi)有較高的需求，與上級(jí)變電所通訊均采用光纖通訊[1]。

兼容性高，抗干擾性好。RS485通訊的信號(hào)類(lèi)型也是邏輯“1”以及邏輯“0”，邏輯“1”是兩線之間的電位差為+2～6 V表示，邏輯“0”是兩線之間的電位差-2～6 V表示。接口信號(hào)電平較低，不易損傷電路芯片，并且與TTL電路不沖突。RS485的接口采用的是差分接收器以及平衡驅(qū)動(dòng)器的組合形式，它具有抗噪聲干擾性能極好的優(yōu)點(diǎn)，由于盤(pán)柜內(nèi)信號(hào)電纜眾多，這個(gè)優(yōu)點(diǎn)使它成為了首選通訊方式。

3 RS485通訊施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的探討

RS485通訊系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化安裝分為四大部分，分別為設(shè)備安裝、電纜選用、敷設(shè)與接線以及調(diào)試。

3.1 設(shè)備安裝

RS485通訊設(shè)備在變電所后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的安裝方式為單向傳輸?shù)哪Ｊ?，即所有用電設(shè)備的信號(hào)均匯總于后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中。對(duì)于高壓配電柜，應(yīng)根據(jù)總線所負(fù)載的設(shè)備數(shù)量進(jìn)行分配，理論上數(shù)量不可以超過(guò)32臺(tái)，為了保證后天設(shè)備的正常運(yùn)行，在高壓配電柜我們采用單臺(tái)配電柜至后臺(tái)用一根總線至后天設(shè)備的模式，這樣保證了設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性以及完整性，對(duì)于后期問(wèn)題的查找可以進(jìn)行溯源管理。對(duì)于低壓配電柜，通訊以低壓馬達(dá)保護(hù)器為重點(diǎn)，進(jìn)行匯總，低壓配電柜單面盤(pán)柜內(nèi)有多個(gè)回路，但是回路數(shù)量并不會(huì)超過(guò)RS485通訊總線的容量上線，因此每一面低壓盤(pán)柜匯總一起后于柜頂處，以便于以后維護(hù)[2]。RS485通訊設(shè)備的安裝需要關(guān)注的一點(diǎn)是，每臺(tái)盤(pán)柜上的設(shè)備至接線端子處需要內(nèi)部配一根通訊線，通訊線要選用雙絞線屏蔽電纜。設(shè)備安裝遵循的標(biāo)準(zhǔn)為盡可能的減少信號(hào)損耗。

3.2 電纜選用

RS485通訊所需電纜必須是屏蔽雙絞線，對(duì)于通訊電纜的選取要充分考慮抗干擾的要求。線芯的直徑、絕緣、材質(zhì)等都是必須考慮的。根據(jù)此次工程實(shí)際，我們選用超六類(lèi)網(wǎng)線用于通訊電纜。超六類(lèi)網(wǎng)線我們僅選用4對(duì)線芯中的一對(duì)進(jìn)行連接，其余3對(duì)線芯均作為備用線芯進(jìn)行預(yù)留，外屏蔽能滿(mǎn)足RS485通訊電纜的要求。對(duì)于RS485電纜的選用要遵循：雙絞線和屏蔽這兩個(gè)要求[3]。

3.3 敷設(shè)與接線

對(duì)于RS485通訊電纜的接線依然遵循減少對(duì)信號(hào)的干擾為前提。對(duì)于在變電所這樣動(dòng)力電纜較多，干擾源較多的場(chǎng)所，能夠完全避免較難實(shí)現(xiàn)，但是在實(shí)際中我們依然要盡可能的原理這些強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境，減少周?chē)妶?chǎng)對(duì)于電纜信號(hào)的干擾[4]。對(duì)于高壓柜內(nèi)的通訊電纜，由于地面進(jìn)線有兩邊進(jìn)線口，將所有的至室外的二次線匯集一邊，而RS485通訊電纜從另外一邊引上至盤(pán)柜二次接線室[5]。盡可能的遠(yuǎn)離的干擾源，保證信號(hào)的連續(xù)性。

接線遵循的標(biāo)準(zhǔn)是：電纜頭制作盡可能的短，使電纜外屏蔽層對(duì)芯線內(nèi)部的信號(hào)傳輸有充足的保護(hù)，充分起到屏蔽外干擾的效果。

3.4 調(diào)試

對(duì)于調(diào)試工作，我們遵循的標(biāo)準(zhǔn)是地址的安排，對(duì)于每一臺(tái)設(shè)備的地址值選取要慎重，在調(diào)試前首先對(duì)設(shè)備簡(jiǎn)歷一份電子臺(tái)賬，臺(tái)賬包含設(shè)備的柜號(hào)、名稱(chēng)、地址以及總線端子位。以利于我們后期對(duì)于設(shè)備的調(diào)試。

4 實(shí)際施工中應(yīng)注意的事項(xiàng)

4.1 電纜敷設(shè)

在電纜選用前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)院給定的材質(zhì)電纜進(jìn)行復(fù)核，由于RS485總線通信的特點(diǎn)，應(yīng)使用雙絞線帶屏蔽的信號(hào)電纜進(jìn)行敷設(shè)，雙絞線形式能夠降低總線的信號(hào)衰減，減少干擾，屏蔽能夠避免外部磁場(chǎng)對(duì)內(nèi)部電纜的干擾，尤其是在變電所盤(pán)柜接線前，進(jìn)入盤(pán)柜后，由于盤(pán)柜空間所限，與動(dòng)力電纜的距離始終無(wú)法拉開(kāi)足夠的距離。對(duì)于電纜在敷設(shè)前的絕緣測(cè)試也同等重要，利于連接后問(wèn)題的排查。

敷設(shè)路徑首先要盡可能與其他電源電纜分開(kāi)敷設(shè)，在進(jìn)設(shè)備前應(yīng)遠(yuǎn)離電源電纜，在電纜夾層敷設(shè)時(shí)，應(yīng)盡可能獨(dú)立一層進(jìn)行敷設(shè)，引上至盤(pán)柜過(guò)程中應(yīng)遠(yuǎn)離動(dòng)力電纜。

4.2 電纜接線

在中壓柜內(nèi)接線，首先應(yīng)保證電纜頭制作盡可能短，使干擾降到最低，由于柜內(nèi)電流、電壓、零序等多種信號(hào)線共存，使得通訊電纜對(duì)于抗干擾的性能要求更加高。對(duì)于變電所后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，其次保證電纜頭在接線端子前再進(jìn)行外護(hù)層的剝除，屏蔽應(yīng)連續(xù)，兩芯線應(yīng)盡可能短的接進(jìn)端子內(nèi)部。

4.3 端子連接

對(duì)于軟芯線，應(yīng)使用專(zhuān)用接線端子進(jìn)行壓接，壓接時(shí)保證芯線與端子匹配，壓接緊實(shí)牢靠，并且無(wú)變形。

4.4 電纜標(biāo)號(hào)

對(duì)于電纜的起點(diǎn)終點(diǎn)，應(yīng)標(biāo)明電纜的起點(diǎn)位于一處后臺(tái)監(jiān)控盤(pán)柜，終點(diǎn)是哪一處配電柜設(shè)備，電纜型號(hào)均要書(shū)寫(xiě)清除，標(biāo)牌應(yīng)滿(mǎn)足不易擦除的特點(diǎn)。

5 實(shí)際應(yīng)用以及展望

此變電所后臺(tái)監(jiān)控盤(pán)柜采用南瑞集團(tuán)規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，并且高壓盤(pán)柜以及低壓盤(pán)柜RS485通訊均分柜采集匯總于所在通訊采集柜。

中壓柜三臺(tái)RS485通訊設(shè)備(如圖1所示)：放電記錄儀、溫度檢測(cè)儀器、多功能表設(shè)備。

圖1 中壓柜RS485通訊設(shè)備

RS485線在變電所后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用主要是對(duì)于各種信號(hào)的采集，對(duì)于控制指令的發(fā)送，雙向傳輸依然以綜保網(wǎng)線的形式進(jìn)行通訊，對(duì)于變電所成排成列的安裝方式，我們可以在每一列的盤(pán)柜起始端安裝一臺(tái)規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，使每一列的盤(pán)柜內(nèi)485通訊設(shè)備匯總一起后再進(jìn)入后臺(tái)柜進(jìn)行匯總，這樣后臺(tái)柜的電纜數(shù)量能夠大大減少[6]。檢修維護(hù)起來(lái)也更加便捷。此次變電所后天監(jiān)控系統(tǒng)采用每面盤(pán)柜均敷設(shè)至后臺(tái)柜的方式進(jìn)行安裝，后臺(tái)柜的電纜多達(dá)上百根，不利于后期的檢修維護(hù)。如果采用每列盤(pán)柜安裝一臺(tái)RS485轉(zhuǎn)網(wǎng)線的規(guī)約轉(zhuǎn)換裝置，能夠減少電纜的長(zhǎng)度，同樣能夠減少后臺(tái)的電纜數(shù)量。

6 結(jié)語(yǔ)

RS485通訊設(shè)備以其出色的總線通訊模式、通訊協(xié)議的統(tǒng)一性、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、?shí)際安裝的便捷性贏得了廣大市場(chǎng)。在變電所后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中，對(duì)于采集數(shù)據(jù)種類(lèi)越來(lái)越多的需求，對(duì)于用電設(shè)備的監(jiān)控越來(lái)越高的要求，RS485通訊依然在今后的變電所后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中存在不可替代的地位，對(duì)于施工中的唯一要求，即是如何降低干擾。減低干擾才是RS485通訊在施工中的核心標(biāo)準(zhǔn)。