CAN总线的特点及变电站配电系统通信自动化设计探讨

【摘要】变电站自动化体系利用较为合适的方式把原来分别独立的控制、保护、监视、通信和测量等设备集成在一起，用极少的多功能智能电子设施组成，利用站内的通信网络完成信息共享，以此缩减了很多信号电缆，使系统构造更加简单，从而达到了使系统运行更加经济，增强了其可靠性能的目标。所以，在变电站实行集成与自动化，能够有效降低安装、维护和运行成本。本文在研究以上观点的基础上，论述了CAN总线的特点和变电站配电系统通信自动化设计。

【关键词】CAN总线；特点；配电系统；通信自动化设计

最近几年，随着科学技术的迅速发展，计算机和网络通信技术也获得了空前发展的机会，并在电力行业得到了普遍应用，以此提高了变电站自动化体系的技术水平。由于电子式电流电压互感器的渐渐应用与智能开关设施的大力推广，推动了基于交换式以太网的串行通信网络取代变电站自动化体系过程层与间隔层之间的并行电缆连接的速度。现代化变电站自动化体系把控制、测量、采集、保护、网络通信集成在一起，逐步取代了传统的变电站自动化系统。

一、CAN总线的特点

作为当代最新自动化技术的现场总线技术，被普遍公认为自动化领域的局域网。这种技术的出现强力支撑了分布式控制系统各个节点随时、安全的数据传输。CAN可以使许多个单片机利用片内CAN控制器把自身连接到CAN总线上，所以说它是一种能够支持分布式控制或实时控制的通信网络，能够称它是一种局部网。自身有着强大的检错功能和强力判别功能、裁定功能，可以运行于条件较为恶劣的自然环境中，它最强通信速度可以达到1MB/S，最远距离可以达到10公里。基于以上这些特点，现场总线最近这些年普遍应用于电力系统。

CAN总线应该归属于串行数据通信协议，CAN、协议的物理层和数据链路层的全部功能集中于CAN总线通信接口，能够完成对通信数据的成帧处理。CAN协议最为突出的优点是不再使用传统的站地址编码，用通信数据块完成编码。这样改进的优点在于：网络内的节点不再受数量的制约，数据块标识码用11位或29位二进制数组合而成，所以可以同时容纳211或229个不同数据块。依据数据块进行编码的形式，还具备把相同的信息同时传输到不同节点的功能。数据长度一般为8个字节，完全能够满足工业领域对控制命令及工作情况的要求。又因为8个字节只占用总线很少的时间，所以它有力支持了通信的实时性。再有CAN运用CRC进行检测并具有一定的纠错功能，以此使数据通信更加安全。

为了使设计更加方便与灵活，把CAN的应用分成了几个方面：目标层、传输层和物理层。目标层的作用是找到用来发送的报文，并且要定位利用传输层得到的报文是不是已经使用，并要提供和硬件关联的应用层接口；传输层的作用是传输原则，也就是合理制约帧构造、完成判定功能、确定错误、找到故障所在；物理层的作用是传输全部电气性质的各个节点间位。

二、CAN总线在配电自动化通信系统中的应用

用于电力方面的配电自动化系统是包含110/10千伏变电站的10千伏部分和10千伏馈线一直延伸到各个用电户的一切配电器件的全面自动化系统。配电自动化系统的主要功能是利用传输安全的通信网络，一是把控制中心的下传命令安全传输到各个执行部门，二是把下设各个监控部分所获得的信息安全上传于控制中心。

因为光纤和光电器件极少出现问题，并且运行不受电磁影响，所以应用光纤进行通信安全性极高；再有光纤通信的带宽极宽，传输数据的速度很快，并且很少出现错误；所以配电自动化通信系统的主要网络全部运用光纤作为数据传输介质。中心站点和下面分设各站点之间运用单模光纤，下面分站与馈线远方终端连接运用多模光纤。普遍使用双环自愈网，从而使整个网络通信不会瘫痪，不受通信网络发生故障的影响。配电电压器的终端和电量抄表数据的传输由FTU完成，全部运用CAN总线通信。因为CAN总线是一种串行总线，所以在智能设备系统中尤其可以显示其强大的功能。配电系统由于CAN总线的运用，从而使自动化通信体系更加简单。

依据网络的深层次分析，CAN总线有效处理了物理层和数据链路层的任务。假如要想使CAN总线节点实时完美处理通信任务，就应注重于它的软件设计，这也是当前设计中的一大难点。主要内容有节点初始化程序、报文传输程序、接收报文程序、处理错误程序等。在应用寄存器时，要在各个节点位其速率相同的情况下使用，要求接收方和发送方同步进行。接收信息方式有两种：中断接收与查询接收。为了保证通信实时完成，主张采用中断接收，也能够保证数据的安全性。

三、结论

总之，随着科学技术的快速发展，各种新型技术普遍应用于配电自动化通信系统。利用CAN总线完成FTN与下设智能设施的网络通信，实现信息共享，具有多方面优点，再有CAN总线技术的应用可以使配电自动化通信系统更加简单，更加便于操作。

参考文献

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作者简介：王森森（1985—），国网河北省电力公司保定分公司助理工程师，主要从事电力通讯设计工作。