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随着供电系统自动化的发展，传统的模拟式继电保护已不能完全满足安全运行、集中管理的要求。应用现场总线技术，实现智能化、网络化测控保护是技术发展的必然趋势。为此，我们研制了基于CAN总线的电炉变压器智能保护检测与监控局域网络系统。目前此技术已在某些冶炼厂得到应用，系统将微机监控与全数字化微机保护测控技术、高速网络通讯技术结合起来，实现了电炉变压器的运行参数实时监测与在线故障诊断，为生产过程的优化决策和在线控制提供了科学依据。
金属冶炼生产过程中电炉变压器是主要电气设备。电炉的生产能力是企业的一项重要技术指标，电炉变压器的功率和安全系数直接影响电炉的生产和企业成本；电炉变压器工作条件恶劣，调压等级多，二次电压低，电流高达上万安培，由于冶炼过程的工艺的特殊要求，电炉变压器必须承受大的电流冲击和电压波动。为了变压器的安全稳定运行，其电气保护的安全性、有效性和快速性具有十分重要意义。
一、现场总线监控系统组成
CAN是控制局域网络（ControlAreaNetwork）的简称，是由德国Bosch公司为汽车的监测和控制系统而设计的总线式串行通讯网络，适用于工业过程控制设备和监测设备之间的互连。总线控制系统采用三层体系结构，监控调度主站（监控调度层）--CAN总线（测控层）--智能测控保护单元（监控对象层）。监控调度主站由工业PC机和网卡组成，网卡完成RS－232与CAN总线之间的协议转换，实现工业PC机与CAN总线连接。
监控调度主站操作系统采用WindowsNT4.0Workstation简体中文版，软件采用面向对象的全32位BorlandDelphi编写，可方便地实现丰富直观的模拟图形显示，报表打印与数据库处理，特殊功能如开关操作、参数设计需校验密码后方能执行，为了提高可靠性，监控调度主机设为两台，互为备用。
CAN为多主方式工作，网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，通信方式灵活，无需站地址等节点信息，利用该特点可方便地构成多机备份系统。CAN总线通信采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，因而传输时间短，数据出错率低，当节点严重错误时，具有自动关闭功能，以切断该节点与总线的联系，使总线上其它节点及通信不受影响，具有较强的抗干扰能力。
二、系统硬件组成
1、硬件组成本系统硬件主要包括工业控制机（IPC）现场CAN总线I／O模块、接口板和测控保护单元等。
工业控制机（IPC）组成有All－In－One型CPU卡（Pentium－550，32MB内存，512KBCache，EIDE集软驱动器接口，两串一并接口），PCI－S3兼容的图形加速芯片及2MB显存也集成在卡上。监控主机设为两台，互为备用。总线插槽上插高速隔离CAN智能通讯卡I／O模块（负责与各测控保护单元交换信息）及工控机的CAN总线（高速增强型）接口板。通信控制器采用PHILIPS公司的SJA1000，总线收发器使用PCA82C250，提供对总线的差动发送和接收。监控调度主站的工业控制机通过网卡作为数据缓冲与CAN总线连接，SJA1000和PCA82C250组成标准的CAN总线，实现与智能测控单元的数据交换，如图2所示。
2、系统功能测控保护单元是整个保护监控系统的基础和关键。它由微处理器、信号输入／输出回路、通讯接口及相应的软件构成。系统中MCU选用Intel87C196KC－20，这是由于其运算速度快（每时钟周期0.1μs），实时处理能力强（HIS、HSO、PTS），内置488BRAM，无寄存器瓶颈，其运行速度为Intel8098有2～3倍，程序可固化于片内16KBEPROM（OTP），另外扩展一片串行EEPROM作为运行参数存贮器，一片32KBSRAM存贮录波数据。
控制室内仅放置主机和交流电源装置，测控保护单元均分散到开关柜上，从开关柜到控制室只有一根双绞屏蔽通讯电缆连接。
基于可靠性考虑，与电力设备一对一设置，既可独立并行工作，独立完成相应一个设备（如一条出线）全数字化数据测量、逻辑运算、故障判断、保护及手动操作等功能，又可向上位机传送设备运行数据、开关位置及接受上位机发来的设定值。另外，与主机隔离，即使主机脱离运行也不影响各测控保护单元功能。当需要控制保护的设备增加时，只要在相应设备的开关柜上增设一个单元，便可迅速投入运行。若某一单元出现故障，只需停运该设备，更换相应单元，并不影响其他设备正常运行。 | 