1、概述
       
　　現代工業技術的發展對低壓配電系統運行的可靠性及其智能化管理提出了更高的要求，而微處理器技術的廣泛應用及計算機系統可靠性的大幅度提高，使智能化低壓電器元件得到快速發展，智能化低壓電氣管理系統應運而生。相對于6kV及以上中高壓系統的綜合保護及系統監控（SCADA系統）的發展及其在電力系統中的應用，作為直接面向終端用戶的低壓開關設備，其智能化研究與應用起步較晚。現有不少應用于低壓的智能化監控系統基本上是在SCADA系統基礎上進行修改，可以滿足基本的監控功能，但不能充分體現低壓電氣系統的特點及要求。因此，開發并推出符合工業控制要求及具有高可靠性的智能化低壓電器及其管理系統，成了低壓電器產品制造商們持續提高其競爭力的迫切任務。
       
　　智能化低壓配電系統由低壓開關設備具有通信功能的智能化元件經數字通信與計算機系統網絡連接，實現變電站低壓開關設備運行管理的自動化、智能化。系統可實現數據的實時采集、數字通信、遠程操作與程序控制、保護定值管理、事件記錄與告警、故障分析、各類報表及設備維護信息管理等功能。針對低壓電氣系統直接面向控制終端，設備多、分布廣，而且現場條件復雜，系統本身及設備頻繁操作、故障脫扣等產生的強電磁及諧波干擾等特點，智能化監控系統應能實現面向對象的操作模式，具有強抗干擾能力，主要控制功能由設備層智能化元件完成，形成網絡集成式全分布控制系統，以滿足系統運行的實時、快速及可靠性的要求。系統中的低壓智能化元件就其功能而言總體上可分為：電能質量監測、開關保護與控制及電動機控制等。由于現場總線技術的應用，系統中智能化元件可不依賴計算機網絡而獨立運行，極大地提高系統運行的實時性和可靠性，滿足低壓電器設備運行管理的需要及工廠生產過程控制的要求。
       
　　2、現場總線技術的應用
       
　　現場總線是應用在生產現場、在微處理器測控設備之間實現雙向串行多節點數字通信的系統，也被稱為開放式、數字式多點通信的底層網絡。20世紀80年代中期，隨著微處理器技術和網絡技術的發展，DCS系統4～20ｍＡ的模擬量傳輸方式逐漸被數字網絡傳輸方式所取代，現場總線控制系統（Fieldbus Control System，FCS），迅速發展并在自動化領域得到廣泛應用。
       
　　FCS既是一個開放式通信網絡，又是一種全分布式控制系統。它作為智能設備的聯系紐帶，把掛在總線上作為網絡節點的智能設備連接為網絡系統，并進一步構成自動化系統，實現基本的控制、計算、參數設置、報警、顯示、監控及系統管理等綜合自動化功能。在FCS中，各種部件用通信網絡連接起來，數據傳輸采用總線方式，系統信號的傳輸完全數字化。系統內不存在嚴格意義上的主控部件，資源共享，各智能化部件可以不依賴計算機而獨立運行。
       
　　FCS完全淘汰了4～20ｍＡ的模擬量傳輸方式，減少了大量的現場敷線；FCS的控制調節過程在現場部件，有效地提高了系統控制的實時性和可靠性，并避免了系統因主機故障而陷入癱瘓。
       
　　[$page]　　ISO國際標準化組織在ISO IEC7498標準中的OSI參考模型定義了網絡互聯的7層框架，詳細規定了每一層的功能，以實現開放性系統環境中的互聯性、互操作性與應用的可移植性。
       
　　考慮到工業生產現場大量的智能化裝置零散地分布在一個較大的范圍內，而單個節點面向控制的信息量不大，但實時性、快速性要求較高，為減少中間環節，滿足實時性要求及降低工業網絡的成本，現場總線采用的通信模型大都在OSI參考模型的基礎上進行了不同程度的簡化。它采用OSI模型中的3個典型層：物理層、數據鏈路層和應用層，省去了3～6層，具有結構簡單、執行協作簡單、成本低等優點，同時滿足工業現場應用的性能要求（如圖1所示）。通過一致性與互操作性測試，滿足現場總線技術要求的不同制造商的產品即可實現在同一總線上的互聯，為用戶的系統集成帶來極大的好處。

圖1 OSI與典型現場總線模型

　　幾種有影響的現場總線技術包括FF、Profibus、LonWorks、CAN、DeviceNet等。它們的通信模型各不相同，其應用具有各自的特點，已形成統一標準并在特定的應用領域顯示了自己的優勢。現場總線技術的優點主要有：
       
　　（1）節省硬件投資。現場總線系統的智能設備分散在現場，能直接執行控制和計算功能，可減少大量的變送器及調節器、計算單元等，也不再需要DCS系統的信號傳輸處理單元及其大量復雜的硬線連接，節省了可觀的硬件投資，并可減少控制室的占地面積。
       
　　（2）節省安裝費用。現場總線系統的接線十分簡單，一條通信總線上可掛接幾個甚至上百個設備，節省安裝附件，安裝工作量大大減少，設計及接線校對的工作量也大大減少。資料顯示，與DCS相比，現場總線系統的安裝費用可節省60%以上。
       
　　（3）減少維護費用。由于現場控制設備具有自診斷及一定的故障處理能力，并通過數字通信將相關信息送往控制室，用戶可實時監測及查詢所有設備的運行，及時了解維護信息，以便早期分析與排除故障，縮短維護停工時間。同時，由于系統結構簡化、接線簡單，減少了維護工作量。
       
　　（4）系統集成更簡單、靈活。用戶可選擇不同制造商