变电站综合自动化技术及应用第八章-变电站综合自动化的数据通信课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第八章,变电站综合自动化的数据通信,变电站综合自动化技术及应用,8,.1,综合自动化系统数据通信的基本概念,8,.2,数字信号的调制解调与差错控制,8,.3,变电站综合自动化系统的通信基本内容与功能,8,.4,变电站综合自动化数据通信接口,8,.5,变电站信息传输规约,8,.6,变电站综合自动化系统的通信网络,8,.7,本章小结以及课后习题,第八章,变电站综合自动化的数据通信,8,.,1,综合自动化系统数据通信,的基本概念,第八章,变电站综合自动化的数据通信,8.1.1 数据通信系统,数据通信系统模型,数据通信,数据传输前后的数据处理,数据传输,8.1.2 数据传输方式,并行数据通信,优点：字节为单位（8,位数据总线）并行传输，字为单位（16位数据总线）并行传输，收、发双方不存在字符同步问题。,缺点：必须有并行信道因此需要的传输信号线多，成本高。,用途：常用在传输距离短（几米到几十米）和数据传输率较高的场合。,8.1.2 数据传输方式,优点：用较少的传输线来传递大量的数据，适合远距离输送数据,缺点：传输速度慢，且通信软件的设计相比于并行通信要复杂许多。,串行数据通信,用途：在变电站综合自动化系统内部，各种自动装置间或继电保护装置与监控系统间，可以减少连接电缆、简化配线和降低成本。,8.1.3异步传输与同步传输,异步传输,传输模式：各个字符分开传输，一次只传输一个字符，可以连续发送，也可以单独发送。,优点：实现字符同步比较简单，收发双方的时钟信号不需要严格同步。,缺点：不适于高速率的数据通信，且由于每个字符都需要加入起始位，停止位，因而传输效率比较低。,8.1.4数据通信的工作方式,半双工：双向交替通信。数据可以在两个方向上传输，但是不能同时通信。,全双工：双向同时通信，数据可以在两个方向上同时传输。,单工通信：数据只能沿单一方向进行传输。,8,.,2,数字信号的调制解调与差,错控制,第八章,变电站综合自动化的数据通信,8.2.2 数字信号的调制与解调,幅度调制（ASK，Amplitude Shift Keying）,特点,：,使正弦波的振幅随数码的不同而变化，但频率和,相位保持不变。如用载波输出时表示发送1，无载,波输出时表示发送0。,8.2.2 数字信号的调制与解调,相位调制（PSK，Phase Shift Keying）,特点：,相位调制是使正弦波相位随数码而变化，而振幅和频率保持不变。如果用相位的绝对值表示数字信号1、0，则称为绝对调相。如果用相位的相对偏移值来表示数字信号1、0，则称为相对调相或称为差分相位调制。,（1）绝对调相,1取相位值为0度，,0取相位值为180度，,8.2.2 数字信号的调制与解调,相位调制（PSK，Phase Shift Keying）,（2）相对调相,特点,：,只有0度和180度两种相位变化方式来分别表示二,进制数0、1的调制方法，也称为两相调制。,（3）相对调相,特点,：,如用0度、90度、180度和270度四种相位变化的方式调制数据称为四相调制，可分别用00、01、10和11四种比特组合，其传输速率较两相增加1倍。还有八项调制，其传输速率可以比两相调制增加2倍。,8.2.3 差错控制,差错控制的方式,实现条件：发送端把所要发送的数据,序列编成能够检测错误的码。,实现功能：自动要求发送端重发保存的,副本以达到纠错的目的。,实现条件：发送端把将要输入的数据序列变,换成能够纠正错误的码。,实现功能：计算差错的文字并自动加以改正。,实现条件：不需要发送端进行差错控制编码。,实现功能：接收端把收到的数据序列全部由,反向信道送回给发送端。,实现条件：除信息反馈方式外，还要求发送端对要进行,发送的数据序列进行差错控制编码。,实现功能：接收端采取纠检错混合，即对少量差错予以,自动纠正，而对超过其纠正能力的差错通过,重发的方法加以纠正。,自动请求重发,前向纠错,信息反馈,混合方式,8.2.3 差错控制,常用的检错方法,奇偶检验方法,校验和法,循环冗余检验法,偶检验-用在异步传输方式中。,奇校验-用在同步传输方式中。,其差错控制能力很强能检测出全部两位差错和大部,分两位以上的差错，并且还具备纠正一位差错的能力。,正反码编码效率很低，因此正反码只能用于信息位较,短的场合。,很强的检错能力，并可以用集成芯片电路实现。,目前计算机通信中最普遍也是最有效的检错方,法，其特征是所用的信息码元和校验码元字段,的长度可以任意的选定。,8,.,3,变电站综合自动化系统的通信基本内容与功能,第八章,变电站综合自动化的数据通信,8.3.1 变电站综合自动化系统通信内容,系统通信内容,变电站与远方控制中心的通信,：外部交换,系统内部各子系统间的信息交换,：内部交换,1.,内部交换,（1）过程层与间隔层间的信息交换：包括断路器和隔离开关位置、变压器,分头位置，变压器、互感器的诊断信息,以及断路器操作信息。,（2）间隔层内部的信息交换：包括继电保护和控制、监视、测量之间的,数据交换。这类信息有测量数据、断路器,状态、器件的运行状态、同步采样信息等。,8.3.1 变电站综合自动化系统通信内容,1.,内部交换,（3）间隔层和站控层的通信：测量及状态信息正常和事故情况下的测量,值和计算值，断路器、隔离开关、主变压,器分接头位置、各间隔层运行状态、保护,动作信息等。,操作断路器和隔离开关的分、合命令，主,变压器分接头位置的调节，自动装置的投,入与退出等。,参数信息微机保护和自动装置的整定值等。,（4）站控层的内部通信：站控层的不同设备之间的通信，要根据各设备,的任务和功能的特点，传输所需的测量信息、,状态信息和操作命令等。,2.,变电站与控制中心的通信,（1）遥测信息,（2）遥信信息,（3）遥控信息,（4）遥调信息,8.3.3 变电站远传信息的通信线路,1.电力线载波通信,特点：(1).,电力系统特有的一种通信方式，可靠性高、经济性好，不,需要单独架设和维护线路。变电站主要利35kV110kV,输电线传输，载波频率一般为40500kHz。,(2).,变电站采用电力线载波通信主要传送话音的模拟信息及远,动、线路保护、数据等模拟或数字信号。,8.3.3 变电站远传信息的通信线路,2.音频电缆通信,特点：(1).,是一种比较简单的通信方式。稳定性好，一般适合于与调度,室或控制中心距离较近的无人值班变电站。所用的音频电缆,既可以租用电话电缆也可以自行铺设。,(2).,音频电缆用作传输运动和数字信号的通道，构成比较简单，,可直接通过调制解调器将变电站的远动装置或数据传送装置,与调度控制中心的计算机系统连接起来.,8.3.3 变电站远传信息的通信线路,3.微波通信,方式：,是一种在视距离范围内进行直线传播的通信方式，工作频率,在300MHz300GHz的无线电通信。,优点：,容量大，可同时传送几百乃至几千路信号，其发射功率小，性,能稳定，通信质量高，一般作为电力系统的通信主干线。,缺点：,绕射能力弱。由于地球是个球体，微波直线传输距离就受到限,制，为增加通信距离，在远距离通信时需要增设中继站，因此,微波通信系统价格昂贵，而且安装复杂，电路传输时有损耗。,8,.,4,变电站综合自动化数据通信接口,第八章,变电站综合自动化的数据通信,8.4.1 RS-232标准,DB25接口,RS-232 标准（协议）的全称是EIA-RS-232标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（Recommend Standard）代表推荐标准，232是标识号。它规定连接电缆、机械、电气特性，信号功能及传送过程。RS-232标准是美国电子工业联合会与BELL等公司一起开发的通信协议。RS-232标准接口适合于数据传输速率在020000bit/s范围内的通信，是在终端设备和数据传输设备间，以串行二进制数据交换方式传输数据所用的最通常的接口。,8.4.3 RS-485标准接口,特点,：,(1)接口信号电平比RS-232-C降低了，就不易损坏接口电路的芯片，,且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL 电路连接。,(2)RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。,(3)RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干,能力增强，即抗噪声干扰性好。,(4)RS-485最大传输距离约为1219米。平衡双绞线的长度与传输速,率成反比，在100kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长,度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长,双绞线最大传输速率仅为1Mb/s。,(5)RS-485接口在总线上是允许连接多达32个设备。即具有多站能,力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。,8.4.4 RS-232与RS-485通信接口存在的问题,问题,：,(1)相互连接的节点数一般不超过32个，不能满足大规模变电站综,合自动化系统的要求。,(2)一般通信方式多为查询方式，即由计算机通过询问方式访问保护,单元或自控装置，通信效率低，难以满足较高的实时性要求。,(3)整个通信网上只能有一个主节点对通信进行管理和控制，其余皆,为从节点，受主节点管理和控制，这样主节点便成为系统的瓶颈，,一旦主节点出现故障，整个系统的通信便无法进行。,(4)接口通信规约缺乏统一标准，使不同厂家生产的设备很难互联，,给用户带来不便。,8,.,5,变电站信息传输规约,第八章,变电站综合自动化的数据通信,8.5.1 循环式传送规约（CDT）,特点,：,(1)RTU自发的不断循环上报现场数据给主站。,(2)数据格式在发送端与接收端事先约定好，按时间顺序首先发送起,始同步字，然后依次发送控制字和信息字，,(3)按远动信息的特性划分为多种帧类别，分为A、B、C、D、E帧5,种类别，按帧传送。,(4)重要数据发送周期短，实时性强，一般数据发送周期长，实时性,差，遥信变位优选插入传送，大大提高了事故传送的响应适度。,(5)帧的长度可变，多种帧类别循环传送，重要遥测量更新循环时间,较短。,(6)循环式规约采用信息字校验的方式，将整帧信息化整为零，当某,个字符出错时，只需丢弃相应的信息字即可。,(7)循环式规约可以传送512路遥信量和256位遥测量。,(8)循环式规约允许多个从站和多个主站间进行数据传输。,8.5.2 问答式传输规约,特点,：,(1)问答式规约允许多台RTU以共线的方式共用一个通道，这样有,助于节省通道，提高通道占用率，对于区域工作站和为数众多,的RTU通信情形比较适合。,(2)问答式规约采用变化信息传送策略，从而大大压缩了数据块的长度，,提高了数据传送速度。,(3)问答式规约即可以采用全双工通道，也可以采用半双工通道，既可,采用点对点方式，又可以采用一点多址或环形结构。,8,.,6,变电站综合自动化系统的通信网络,第八章,变电站综合自动化的数据通信,8.6.1 局域网信息传输（LAN）,树形（tree）,总线形（bus）,局域网的拓扑结构,环形（ring）,星形（star）,8.6.1 局域网信息传输（LAN）,环形（ring）,星形（star）,特点,：,通道利用率低；,不宜扩展；,特点：,可靠性差；,不易重新配置网络；,8.6.1 局域网信息传输（LAN）,树形（tree）,总线形（bus）,特点,：,结构简单；,可靠性高；,扩充方便；,特点：,成本低；,扩充性能好；,寻址方便；,8.6.2 现场总线通信方式,系统控制功能的下移,现场总线实现功能,系统控制功能的自律分散,现场仪表具有综合管理功能,2024/11/28,本章小结,本章主要介绍,变电站综合自动化,系统的,数据通信,的基本概念和相关问题。,综合自动化系统的数据通信系统由信源、信道以及信宿组成。重点介绍了数据通信的,传输方式,及,调制方法,。实现调制与解调的方法主要包含三种：,幅度调制,、,频率调制,和,相位调制,。,变电站综合自动化系统的数