变电站综合自动化系统的通信技术讲述

1、变电站综合自动化原理第六章第六章 变电站综合自动化系统的变电站综合自动化系统的通信技术通信技术第六章 变电站综合自动化系统的通信技术6.1 电力系统远动通信概述电力系统远动通信概述6.2 差错控制原理差错控制原理6.3 循环式远动通信规约及其应用循环式远动通信规约及其应用DL451-19916.4 问答式远动规约简介问答式远动规约简介DL/T634-19976.5 远动规约远动规约DL/T634.5104-20026.6 变电站保护装置与控制系统通信规约变电站保护装置与控制系统通信规约DL/T667-19996.7 变电站通信网络和系统系列标准变电站通信网络和系统系列标准DL/T860简介简介

2、一、远动通信的特点：一、远动通信的特点：6.1 电力系统远动通信概述p 为了监视和控制电力系统的运行，需要及时把表征各为了监视和控制电力系统的运行，需要及时把表征各变电站变电站运行状态的运行状态的重要信息送到重要信息送到调度中心调度中心（遥测、遥信、遥视）；（遥测、遥信、遥视）；p 调度中心经过处理分析，需要对各变电站进行经济调度和自动控制（遥调度中心经过处理分析，需要对各变电站进行经济调度和自动控制（遥控、遥调）。控、遥调）。p 涉及到电力系统远动通信。涉及到电力系统远动通信。p 电力系统运行的变化过程十分迅速，所以对电力系统运行信息的实电力系统运行的变化过程十分迅速，所以对电力系统运行信息

3、的实时性要求很高。这种实时性要求，一般用时性要求很高。这种实时性要求，一般用允许传送时间允许传送时间来衡量。来衡量。p 我国地区电网数据采集与监视系统中，最大允许时延指标要求是：我国地区电网数据采集与监视系统中，最大允许时延指标要求是：变位信息、厂站端工作状态变化信息变位信息、厂站端工作状态变化信息必须在必须在1s内内送到调度中心；厂站送到调度中心；厂站端端遥测信息遥测信息按重要程度分别在按重要程度分别在320s内内在调度中心实现更新；在调度中心实现更新；电能电能等等存储信息允许存储信息允许几分钟或几十分钟几分钟或几十分钟传送传送1次。次。 距离远距离远 实时性强实时性强 可靠性高可靠性高二、

4、远动数据通信信道：二、远动数据通信信道：可简单的分为可简单的分为有线信道有线信道和和无线信道无线信道两大类。两大类。 电缆信道电缆信道电力线载波信道电力线载波信道光纤信道光纤信道微波中继信道微波中继信道卫星信道卫星信道散射信道散射信道短波信道短波信道有线信道有线信道无线信道无线信道信道信道6.1 电力系统远动通信概述三、远动通信规约三、远动通信规约6.1 电力系统远动通信概述为了保证通信双方能准确、有效的通信，在信息发送端和接收端之间应有为了保证通信双方能准确、有效的通信，在信息发送端和接收端之间应有一系列的一系列的约定和顺序约定和顺序，这种规定和顺序称为，这种规定和顺序称为通信规约通信规约（

5、或（或通信协议通信协议）。）。我国电力系统远动通信规约有我国电力系统远动通信规约有两种类型两种类型：一类是循环式数据传送：一类是循环式数据传送（Cyclic Digital Transmission）规约，简称）规约，简称CDT规约规约；另一类是问答式；另一类是问答式（Polling）数据传送规约，简称）数据传送规约，简称Polling规约规约。 CDT规约规约适用于适用于点对点信道结构点对点信道结构的两点间远动通信，信息的传送采用的两点间远动通信，信息的传送采用循环同步方式循环同步方式，数据采用，数据采用帧结构帧结构方式组织。方式组织。 CDT规约规约以厂站端为主动方以厂站端为主动方传送数据

6、。传送数据。 在调度或监控中心与厂站的远动通信中，厂站端周而复始地按规约向在调度或监控中心与厂站的远动通信中，厂站端周而复始地按规约向调度或监控中心传送各种遥测、遥信、调度或监控中心传送各种遥测、遥信、SOE等等6.1 电力系统远动通信概述 Polling规约规约适用于网络拓扑是点对点、适用于网络拓扑是点对点、点对多点、多点共线、多点环点对多点、多点共线、多点环形或多点星形形或多点星形的远动系统。可用于调度或监控中心与一个或的远动系统。可用于调度或监控中心与一个或多个厂站多个厂站端端进行通信。其通道可以是双工或半双工，信息传输为进行通信。其通道可以是双工或半双工，信息传输为异步方式异步方式。

7、Polling规约规约以调度或监控中心为主动方以调度或监控中心为主动方进行数据传输。进行数据传输。RTU或厂站综或厂站综合自动化系统只有在调度或监控中心合自动化系统只有在调度或监控中心询问询问以后，才能向对方回答信息。以后，才能向对方回答信息。 调度或监控中心按照一定规则向各个调度或监控中心按照一定规则向各个RTU或厂站综自系统发出各种或厂站综自系统发出各种询询问报文问报文；对方按询问报文的要求向调度或监控中心回答各种报文。；对方按询问报文的要求向调度或监控中心回答各种报文。 调度或监控中心也可以按照需要向调度或监控中心也可以按照需要向RTU或厂站综自系统发出各种或厂站综自系统发出各种控制控制

8、报文报文；对方则按照要求输出控制信号，并向调度或监控中心反馈相应；对方则按照要求输出控制信号，并向调度或监控中心反馈相应的报文。的报文。CDT规约与规约与Polling规约的特性比较：规约的特性比较：1、对网络拓扑的要求不同：、对网络拓扑的要求不同：CDT规约只适应规约只适应点对点的简单通道点对点的简单通道；而；而Polling 规约能适应点对点、多个点对点、多点环形、多点星形等几乎规约能适应点对点、多个点对点、多点环形、多点星形等几乎所有拓扑所有拓扑结构结构。2、通道的使用效率不同：、通道的使用效率不同：使用使用CDT规约进行信息传输时，调度或监控中心规约进行信息传输时，调度或监控中心与厂站

9、之间需连续不断的进行数据的发送和接收，与厂站之间需连续不断的进行数据的发送和接收，始终占用始终占用通道；通道；Polling规约只有在需要传送信息时才使用通道，因此允许多个规约只有在需要传送信息时才使用通道，因此允许多个RTU或厂或厂站综自系统站综自系统分时共享分时共享通道资源。通道资源。3、调度或监控中心与厂站的通信控制权不同：、调度或监控中心与厂站的通信控制权不同：采用采用CDT规约，以规约，以厂站端为厂站端为主动方主动方，厂站端远动信息连续不断的送往调度或监控中心，调度或监控，厂站端远动信息连续不断的送往调度或监控中心，调度或监控中心只发送遥控、遥调等命令；若采用中心只发送遥控、遥调等命

10、令；若采用Polling规约，则以规约，则以调度或监控中调度或监控中心为主动方心为主动方，厂站端只有接收到询问后，才向调度或监控中心报告。，厂站端只有接收到询问后，才向调度或监控中心报告。6.1 电力系统远动通信概述4、对通道质量的要求不同：、对通道质量的要求不同：采用采用CDT规约，在信道上连续传送信息，某规约，在信道上连续传送信息，某远动信息一次传送没有成功时，可在下一次传送中得到补偿，信息远动信息一次传送没有成功时，可在下一次传送中得到补偿，信息刷新时间短，因此刷新时间短，因此对通道的质量要求不是很高对通道的质量要求不是很高；而采用；而采用Polling规约规约的信息传输是按需传送的，即

11、使采用了的信息传输是按需传送的，即使采用了防止报文丢失防止报文丢失和和重传技术重传技术，其对通道质量的要求仍然其对通道质量的要求仍然较高较高；5、实现的控制水平不同：、实现的控制水平不同：采集采集CDT规约的远动信息传输，数据采集以厂规约的远动信息传输，数据采集以厂站为中心，而采用站为中心，而采用Polling规约的远动信息中心已延伸到调度或监控中规约的远动信息中心已延伸到调度或监控中心，数据处理更简单，并可在更大的范围内控制电网的运行；心，数据处理更简单，并可在更大的范围内控制电网的运行；6.1 电力系统远动通信概述6、通信控制的复杂性不同：、通信控制的复杂性不同：采用采用CDT规约通信，信

12、息发送方不考虑信息规约通信，信息发送方不考虑信息接收方接受是否成功，仅按照确定的顺序组织发送，接收方接受是否成功，仅按照确定的顺序组织发送，通信控制简单通信控制简单；采用采用Polling规约的通信，信息发送方需要考虑接收方的接收是否成功，规约的通信，信息发送方需要考虑接收方的接收是否成功，采用了采用了防止信息丢失防止信息丢失以及以及等待超时重发等待超时重发等技术，通信控制等技术，通信控制比较复比较复杂杂。 6.1 电力系统远动通信概述 CDT规约采用较早，规约采用较早，1991年已推出最新的部颁规约年已推出最新的部颁规约DL451-1991。我国。我国电力系统早期均采用电力系统早期均采用CD

13、T规约通信。规约通信。由于由于CDT规约固有的缺点，到四大电网调度自动化系统工程引进时，我规约固有的缺点，到四大电网调度自动化系统工程引进时，我国开始引入了国开始引入了Polling规约，即规约，即IEC60870-5系列系列规约。规约。 1997年原电力工业部颁发了国内版本年原电力工业部颁发了国内版本DL/T634-1997远动设备及系统远动设备及系统|第第5部分部分:传输规约传输规约|第第101篇篇:基本远动任务配套标准基本远动任务配套标准。目前，新版目前，新版Polling规约规约DL/T 634.5101-2002已得到广泛应用。已得到广泛应用。20世纪世纪80年代以来，我国从国外引进

14、许多自动化系统，并且存在各种各年代以来，我国从国外引进许多自动化系统，并且存在各种各样版本的协议，使得不同协议的设备不能互连的问题越来越严重。样版本的协议，使得不同协议的设备不能互连的问题越来越严重。通过多年实践大家逐渐认识到，如果传输协议不统一，要实现信息交换通过多年实践大家逐渐认识到，如果传输协议不统一，要实现信息交换就必须进行劳民伤财的就必须进行劳民伤财的规约转换规约转换，并且还会导致工期拖延。，并且还会导致工期拖延。目前在国内大家普遍接受的实施方案是：近期采用目前在国内大家普遍接受的实施方案是：近期采用DL/T 634-5101-2002标准，在通过标准，在通过网络传输的情况下网络传输

15、的情况下采用采用DL/T 634-5104-2002，将来，将来“变电站变电站到控制中心通过到控制中心通过IEC61850通信通信”，以实现，以实现数字化变电站数字化变电站的建设目标。的建设目标。 电力系统数据通信协议体系电力系统数据通信协议体系6.1 电力系统远动通信概述电力系统数据通信协议体系pIEC60870-5系列：远动通信协议体系pIEC61850系列：变电站通信网络和系统协议体系技术背景 随着计算机、网络和通讯技术的不断发展，电力系统调度运行的随着计算机、网络和通讯技术的不断发展，电力系统调度运行的信息传信息传输要求输要求不断提高，信息传输方式已逐步走向数字化和网络化。不断提高，信

16、息传输方式已逐步走向数字化和网络化。 同时，为了降低电力通信系统费用，避免多种不兼容标准的出现及其互同时，为了降低电力通信系统费用，避免多种不兼容标准的出现及其互相竞争；用户和制造商都希望制定统一协调的体系结构。相竞争；用户和制造商都希望制定统一协调的体系结构。 为此国际电工委员会为此国际电工委员会(IEC)电力系统控制及其通信技术委员电力系统控制及其通信技术委员(TC-57) 制制定了一系列定了一系列调度自动化和变电站自动化系统的数据通信标准调度自动化和变电站自动化系统的数据通信标准，以适应和引，以适应和引导电力系统调度自动化的发展，规范调度自动化及远动设备的技术性能。导电力系统调度自动化的

17、发展，规范调度自动化及远动设备的技术性能。IEC60870-5系列（1）IEC60870-5系列（2）IEC TC57 WG03（远动规约）基本标准（共分5篇）第 一篇 60870-5-1传输帧格式 （1990年）第 二篇 60870-5-2链路传输规则 （1992年）第 三篇 60870-5-3应用数据的一般结构 （1992年）第 四篇 60870-5-4应用信息元素的定义和编码 （1992年）第 五篇 60870-5-5基本应用功能 （1995年）它们规定了传输帧格式、链路传输规则、应用数据的一般结构、应用信息元素定义和编码、基本应用功能。适用于电网数据采集和监控系统（SCADA- Sup

18、ervisory Control and Data Acquisition ）中主站和子站（远动终端或综合自动化系统）之间的数据通信IECWG03定义的远动通信协议分为两层，一是链路层，由IEC60870-5-1和IEC60870-5-2描述：一是应用层，基础部分由IEC60870-5-3 、 IEC60870-5-4 、 IEC60870-5-5描述。IEC60870-5系列（3）p IEC60870-5-101：基本远动任务基本远动任务配套标准。（配套标准。（1995年）年）p IEC60870-5-102：电能累积量传输电能累积量传输配套标准。配套标准。 （1996年）年）p IEC60

19、870-5-103：继电保护继电保护设备信息接口配套标准。设备信息接口配套标准。 （1997年）年） p IEC60870-5-104：适应网络传输的适应网络传输的IEC60870-5-101。 （2000年）年） 将将101规约应用于规约应用于TCP/IP网络协议上。网络协议上。 基本标准是制定和理解配套标准的依据，配套标准都要引用基本标准。配套标准针对具体应用作了具体规定，使基本标准的原则更加明确。等同采用基本标准和配套标准有利于实现远动设备的互操作性。设备的互操作性是指来自同一或不同制造商的两个以上智能电子设备交换信息、使用信息、正确执行规定功能的能力。为了实现互操作性，要制定传输协议国

20、际和国家标准，还必须由第三方对制造厂生产的智能电子设备的协议进行测试。为了在兼容的远动设备之间达到为了在兼容的远动设备之间达到互换互换的目的，国际电工委员会的目的，国际电工委员会TC-57 技术技术委员会又在委员会又在IEC60870-5 系列基本标准的基础上，根据系列基本标准的基础上，根据各种应用情况下的不各种应用情况下的不同要求同要求制定了一系列的配套标准。制定了一系列的配套标准。IEC60870-5系列（4）p IEC60870-5-101 IEC60870-5-101:1995 DL/T 634-1997 IEC60870-5-101:2002 DL/T 634.5101-2002 远

21、动设备及系统远动设备及系统|第第5部分部分:传输规约传输规约|第第101篇篇:基本远动任务配套标准基本远动任务配套标准p IEC60870-5-102 DL/T 719-2000远动设备及系统远动设备及系统 第第5部分部分:传输规约传输规约 第第102篇篇:电力系统电力系统电能累计量传输配套标准电能累计量传输配套标准p IEC60870-5-103 DL/T 667-1999远动设备及系统远动设备及系统|第第5部分部分:传输规约传输规约|第第103篇篇:继电保护继电保护设备信息接口配套标准设备信息接口配套标准 p IEC60870-5-104 DL/T 634.5104-2002远动设备及系统

22、远动设备及系统|第第5部分部分:传输规约传输规约|第第104篇篇:采采用标准传输协议子集的用标准传输协议子集的IEC60870-5-101的网络访问的网络访问IEC60870-5系列（5）IEC61850系列(1) 今天采用网络传输的信息越来越多，网络的带宽宽、今天采用网络传输的信息越来越多，网络的带宽宽、CPU处理能力强、网处理能力强、网络设备价格降低使络设备价格降低使利用网络来传输信息利用网络来传输信息成为可能。成为可能。 为此，为此，1995年年IEC TC57专门成立了三个工作组（专门成立了三个工作组（WG10/11/12）进行新标）进行新标准的制定工作，这在历史上是很少见的。准的制定

23、工作，这在历史上是很少见的。 第第10工作组负责工作组负责变电站数据通信协议的整体描述和总体功能要求变电站数据通信协议的整体描述和总体功能要求； 第第11工作组负责工作组负责站级数据通信总线站级数据通信总线的定义；的定义； 第第12工作组负责工作组负责控制柜级控制柜级（过程级）数据通信协议的定义。（过程级）数据通信协议的定义。 这几种模型都是基于这几种模型都是基于ISO 9506 MMS的，变电站的数据通信总线可以的，变电站的数据通信总线可以直接直接访问控制中心，不需要另加网关（访问控制中心，不需要另加网关（Gateway），），是一种将是一种将变电站内数据通信变电站内数据通信协议协议与与广域

24、网协议广域网协议组合在一起的体系结构。组合在一起的体系结构。 TC57在在1999年年9月召开的京都年会的战略会议（月召开的京都年会的战略会议（SPAG)上决定在将上决定在将来来510年内年内TC57的的工作重点是制定工作重点是制定“无缝通信系统体系标准无缝通信系统体系标准”，并，并定名为定名为“变电站和控制中心通过变电站和控制中心通过61850通信通信”，即，即IEC61850协议协议. 采用面向对象的建模技术，面向未来通讯的可扩展架构，实现采用面向对象的建模技术，面向未来通讯的可扩展架构，实现“一一个世界，一种技术，一个标准个世界，一种技术，一个标准”的目标。的目标。IEC 61850标准

25、已经成为标准已经成为基于通用网络通信平台基于通用网络通信平台的变电站自动化系统的变电站自动化系统唯一的国际标准。唯一的国际标准。我国与之配套的电力行业标准是我国与之配套的电力行业标准是 DL/T 860规约规约是我国建设是我国建设数字化变电站数字化变电站的核心技术之一的核心技术之一IEC61850系列(2)主要内容主要内容：研究：研究电子式互感器电子式互感器等数字化设备在监控系统和继电保护中等数字化设备在监控系统和继电保护中的应用技术；研究开发符合的应用技术；研究开发符合IEC 61850标准标准，并具备测量、保护、控制、，并具备测量、保护、控制、分析、设备在线监测、状态检修、远方监视等功能的

26、数字化分散式变电分析、设备在线监测、状态检修、远方监视等功能的数字化分散式变电站自动化系统；研究使用电子式互感器的继电保护原理，开发继电保护站自动化系统；研究使用电子式互感器的继电保护原理，开发继电保护装置。装置。预期目标预期目标：提出基于：提出基于IEC 61850标准和电子式互感器的变电站保护、标准和电子式互感器的变电站保护、自动化整体技术方案；研制出可直接接入电子式互感器等数字化信号的自动化整体技术方案；研制出可直接接入电子式互感器等数字化信号的硬件和软件平台，实现变电站自动化、继电保护、故障录波、安全自动硬件和软件平台，实现变电站自动化、继电保护、故障录波、安全自动装置数字化和一体化，

27、并在示范工程中应用；研究制定数字变电站技术装置数字化和一体化，并在示范工程中应用；研究制定数字变电站技术标准和规程。数字化变电站技术达到国际先进水平。标准和规程。数字化变电站技术达到国际先进水平。 数字化变电站数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象对象，以高速网络通信平，以高速网络通信平台为台为基础基础，通过对数字化信息进行，通过对数字化信息进行标准化标准化，实现，实现信息共享信息共享和和互操作互操作，并以，并以网络数据网络数据为基础，采用智能化策略实现测量监视、控制保护、信息管理等为基础，采用智能化策略实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化

28、功能的变电站。自动化功能的变电站。数字化变电站关键技术及研究现状数字化变电站关键技术及研究现状电子式互感器应用逐渐接近成熟一次设备运行状态采集已经开展工作智能化电器正在开展工作IEC61850及数据建模已经实用化同步测量及数据整合已经开展工作（ABB/SEL）数字式保护、测控设备已经实用化数字式计量设备已经开展工作IEC61850站内信息交互正在开展工作IEC61850站间信息交互正在开展工作IEC61850IEC61970交互正在开展工作智能控制已经开展工作，如：顺控可视化刚开展工作，如：智能报警基于数字变电站数据的高级应用正在开展工作，如：区域故障快速识别IEC60870-6系列（1）IE

29、C60870-6系列系列：计算机数据通信协议计算机数据通信协议体系体系 IEC TC57 WG07工作组负责制定与工作组负责制定与ISO和和ITU-T兼容的用于电力系统兼容的用于电力系统控制的计算机数据通信协议，即控制的计算机数据通信协议，即IEC 60870-6 系列标准。系列标准。 该项工作始于己于该项工作始于己于1993年，当时从已广泛应用的协议（如：挪威的年，当时从已广泛应用的协议（如：挪威的ELCOM90、美国西部电网的、美国西部电网的WSCC等）中选择了等）中选择了ELCOM90作为蓝本，作为蓝本，开始制定开始制定IEC 国际标准，称为国际标准，称为远方控制应用单元远方控制应用单元

30、TASE(Tele-control Application Service Element, 后改为后改为TASE.1). 后来发现该协议适应性较差与后来发现该协议适应性较差与ISO/ITU-T的兼容性不好，美国和德国坚的兼容性不好，美国和德国坚决反对，强烈要求制定一套与决反对，强烈要求制定一套与ISO/ITU-T兼容性好的协议，于是美国电科兼容性好的协议，于是美国电科院院 (EPRI) 急忙开发了急忙开发了ICCP ( Inter Control-center Communication Protocol )，于，于96年被纳入年被纳入IEC体系，称为体系，称为TASE.2与与TASE.1并

31、列为国际标准，但互不兼容。一度形成欧洲与美国两个系并列为国际标准，但互不兼容。一度形成欧洲与美国两个系列相争不下的局面。其中列相争不下的局面。其中TASE.1基于基于 ISO 9072-1/2 ROSE， TASE.2基于基于MMS ( Manufacturing Message Specification )。IEC60870-6系列（2） 由于由于MMS已广泛应用于各行各业，所以已广泛应用于各行各业，所以TASE.2比比TASE.1适应性更强、适应性更强、更容易实现。更容易实现。 目前，国际电工委员会目前，国际电工委员会TC57委员会已采纳委员会已采纳TASE.2协议为协议为控制中心间控制

32、中心间信息交换的标准协议信息交换的标准协议。 中国国家标准委员会也已采纳中国国家标准委员会也已采纳TASE.2协议，将它定义为国家标准以替协议，将它定义为国家标准以替代原来的我国电力行业标准代原来的我国电力行业标准电力系统实时数据通信应用层协议电力系统实时数据通信应用层协议DL476-92。一、概述：一、概述：6.3 差错控制原理 电力系统是一个实时运行的复杂系统，远动信息的实时性、准确性和可电力系统是一个实时运行的复杂系统，远动信息的实时性、准确性和可靠性是信息传输的基本要求。靠性是信息传输的基本要求。如果没有及时正确的遥测、遥信信息，电网调度人员或监控中心运行人如果没有及时正确的遥测、遥信

33、信息，电网调度人员或监控中心运行人员就不能随时了解电网的当前运行状态；员就不能随时了解电网的当前运行状态；若遥控、遥调命令信息不可靠，不仅不能对电网施加安全、优质的控制，若遥控、遥调命令信息不可靠，不仅不能对电网施加安全、优质的控制，甚至还可能导致电网事故的发生。甚至还可能导致电网事故的发生。6.3 差错控制原理提高信息传输质量指标的设计考虑包括：选择质量较好的信息传输提高信息传输质量指标的设计考虑包括：选择质量较好的信息传输通道，改善信道的特性，降低码间干扰。通道，改善信道的特性，降低码间干扰。但是，信息在信道上传输的过程中，由但是，信息在信道上传输的过程中，由干扰引起的差错干扰引起的差错始

34、终存在，始终存在，必须采用必须采用差错控制技术差错控制技术。影响信息传输影响信息传输准确性、可靠性准确性、可靠性的主要因素包括：一是的主要因素包括：一是信道特性信道特性引起信息引起信息的的码间干扰码间干扰；二是信道上的；二是信道上的噪声和干扰噪声和干扰。一、概述：一、概述：q差错控制技术差错控制技术就是采用可靠、有效的编码，以发现或纠正信号在传就是采用可靠、有效的编码，以发现或纠正信号在传输过程中由于噪声干扰而造成的错码的一种方法。也称输过程中由于噪声干扰而造成的错码的一种方法。也称抗干扰编码抗干扰编码技术技术。q差错控制方式：差错控制方式：分为分为检错检错和和纠错纠错两大类，检错即查出信息传

35、输过程两大类，检错即查出信息传输过程中的错码，但中的错码，但不能确定错码的位置不能确定错码的位置；纠错则是；纠错则是在检错的基础上在检错的基础上，判，判断错码所在断错码所在位置位置并加以并加以纠正纠正。 6.3 差错控制原理一、概述：一、概述：差错控制方式：差错控制方式： 1.自动要求重传（自动要求重传（ARQ）方式）方式发送端发送端可可检错检错的码的码判决信号判决信号接收端接收端6.3 差错控制原理 发送端发送端发送发送能够检错能够检错的信息码。的信息码。接收端接收端接收该码后，按编码规则检错，确定有无误码，并将判断结果通过接收该码后，按编码规则检错，确定有无误码，并将判断结果通过反馈信道反

36、馈信道传送给发送端。传送给发送端。如果判断结果为误码，则发送端重传该信息码，直到接收端无误码为止。如果判断结果为误码，则发送端重传该信息码，直到接收端无误码为止。如果判断结果为无误码，发送端可继续向接收端发送新的信息码。如果判断结果为无误码，发送端可继续向接收端发送新的信息码。p 要求信息收发双方之间应具备要求信息收发双方之间应具备双向通道双向通道，并协调收发过程。收发双方都，并协调收发过程。收发双方都必须对所发送或接收的信息进行暂存，以用于重新发送或无错码时采用。必须对所发送或接收的信息进行暂存，以用于重新发送或无错码时采用。p ARQ方式按编码规则完成检错，方式按编码规则完成检错，由重传完

37、成纠错由重传完成纠错，其，其准确性、可靠性很准确性、可靠性很高高，但，但实时性受影响实时性受影响，效率不高。，效率不高。2.循环传送检错方式循环传送检错方式发送端发送端可可检错检错的码的码接收端接收端6.3 差错控制原理 发送端发送端把信息进行编码后发送出去把信息进行编码后发送出去 接收端接收端接收到数据后经检错译码器判断有无误码接收到数据后经检错译码器判断有无误码 如果没有误码，则该信息码可用如果没有误码，则该信息码可用 如果有误码，则该组数码弃之不用如果有误码，则该组数码弃之不用 同一信源的信息被同一信源的信息被周期性的循环传送周期性的循环传送，可待下次循环时再接收该信息，可待下次循环时再

38、接收该信息，如果无错就可以采用如果无错就可以采用p 不需要反馈信道不需要反馈信道，具有检错方式简单，易于实现的特点。，具有检错方式简单，易于实现的特点。3.前向纠错（前向纠错（FEC）方式）方式4.混合纠错（混合纠错（HEC）方式）方式发送端发送端可可纠错、检纠错、检错错的码的码判决信号判决信号接收端接收端发送端发送端可可纠错纠错的码的码接收端接收端6.3 差错控制原理 发送端的信息经信道译码器进行发送端的信息经信道译码器进行纠错编码纠错编码，形成可纠错的码字发送出去，形成可纠错的码字发送出去;在接收端，把接收到的数码经信道译码器进行在接收端，把接收到的数码经信道译码器进行纠错译码。纠错译码。

39、p 其优点是其优点是不需要反馈信道不需要反馈信道，缺点是译码器比较复杂。，缺点是译码器比较复杂。是是FEC与与ARQ两种方式的综合两种方式的综合发送端发送的码字不仅能够发送端发送的码字不仅能够检错检错，还具有一定的，还具有一定的纠错纠错能力能力接收端收到数码后，接收端收到数码后，首先进行纠错首先进行纠错；如果错误太多，超过了纠错能力，但；如果错误太多，超过了纠错能力，但译码器能够检测出误码时，可通过译码器能够检测出误码时，可通过反馈反馈信道，要求对方重发。信道，要求对方重发。p HEC要求有反馈信道，并要求发送的码组及接收端的信道译码器具有一要求有反馈信道，并要求发送的码组及接收端的信道译码器

40、具有一定的纠错能力。定的纠错能力。n上述差错控制中所使用的码有检错码和纠错码之分，实际上两者之间上述差错控制中所使用的码有检错码和纠错码之分，实际上两者之间没有本质的差别，经常是同一种码既可作为检错码也可作为纠错码。没有本质的差别，经常是同一种码既可作为检错码也可作为纠错码。n在电力系统在电力系统循环式远动循环式远动通信中，对于通信中，对于遥测遥信信息遥测遥信信息的传送通常采用的传送通常采用循循环传送检错环传送检错方式；方式；n问答式远动问答式远动通信中的遥测遥信信息的传送也多采用通信中的遥测遥信信息的传送也多采用检错译码检错译码方式；方式；n为了提高可靠性，对于为了提高可靠性，对于遥控遥控都

41、采用都采用返送重传返送重传方式。方式。 6.3 差错控制原理差错控制的实际应用：差错控制的实际应用： 差错控制编码：差错控制编码：n 差错控制差错控制就是按照某种规律就是按照某种规律编码编码，使接收端的检错、纠错能力得以实，使接收端的检错、纠错能力得以实现。现。n 在一组信息码元的基础上，增加部分与在一组信息码元的基础上，增加部分与信息码元信息码元具有某种相关性的具有某种相关性的校校验码元验码元，使原来本不相关的信息序列，转化为具有某种规律性的码元，使原来本不相关的信息序列，转化为具有某种规律性的码元序列。序列。n 编码过程：编码过程：设要传送设要传送k位信息，编码器按一定的规则在位信息，编码

42、器按一定的规则在k位信息码位信息码根据根据规则附加规则附加r位校验码位校验码，构成，构成n=k+r位的位的码字码字。n 附加附加r位校验码的位校验码的编码规则编码规则很多，不同的规则就形成了不同的很多，不同的规则就形成了不同的编码方式编码方式。6.3 差错控制原理 码的性能要好，能检出或纠正最可能出现的错码类型；码的性能要好，能检出或纠正最可能出现的错码类型； 编码效率要高，即所加的校验位要少；编码效率要高，即所加的校验位要少； 实现编码译码的方法要简便。实现编码译码的方法要简便。6.3 差错控制原理n 编码规则的选择标准：编码规则的选择标准：二、部颁二、部颁CDT规约中的循环码规约中的循环码

43、同步字同步字控制字控制字信息字信息字1信息字信息字n图图6-12 循环远动规约的循环远动规约的帧结构帧结构字节字节1字节字节2字节字节3字节字节4字节字节5校验码校验码图图613 循环远动循环远动规约的规约的字结构字结构6.3 差错控制原理p 1991年年11月原电力工业部颁布了循环式远动传送规约月原电力工业部颁布了循环式远动传送规约DL451-1991。p 该规约规定的数据该规约规定的数据帧结构帧结构如下图如下图6-12所示。所示。p 每个每个字字均为均为6个字节个字节。除同步字外，。除同步字外，控制字和信息字的第控制字和信息字的第6个字节为个字节为校验校验码字节码字节。n (k=40位位)

44、信息码信息码 + (r=8位位)校验码校验码构成构成(n=k+r=48位位)码字码字。CDT规约的校验码：规约的校验码：6.3 差错控制原理p 对长度为对长度为 k 位的信息码位的信息码，按一定规则添加，按一定规则添加 r 位校验码（位校验码（CRC校验码）校验码），组，组成长度为成长度为n=k+r 的二进制序列的二进制序列Cn1 , Cn2 , , C1 , C0的码字。的码字。1x6+1x5+0 x4+0 x3+1x2+0 x+1= x6+x5+x2+1 在在CRC编码理论中，利用编码理论中，利用码多项式码多项式进行进行码组码组的描述和运算。的描述和运算。 一个一个n位位的的码组码组可用一

45、个可用一个最高幂次为最高幂次为(n-1)的的码多项式码多项式进行描述，码组中进行描述，码组中各码元作为码多项式的各码元作为码多项式的系数系数。 例如例如7位码组位码组 1100101 可表示表示为：可表示表示为：p CDT规约利用规约利用CRC(Cyclic Redundancy Check)进行校验。进行校验。CRC编码及校验原理：编码及校验原理：6.3 差错控制原理 采用采用CRC进行编码和校验时，发送方和接收方事先约定一个进行编码和校验时，发送方和接收方事先约定一个生成多项式生成多项式g(x) ，并且，并且g(x)的最高项和最低项的系数必须为的最高项和最低项的系数必须为1。 发送方先为发

46、送方先为原始数据块原始数据块生成生成带带CRC校验码校验码的的码字码字，并使该码字的码多项，并使该码字的码多项式能式能被被g(x)除尽除尽；发送此码字，接收方用收到的码字也除以；发送此码字，接收方用收到的码字也除以g(x) ，如果能，如果能除尽，表明传输正确，否则，表示传输有错，请求重发。除尽，表明传输正确，否则，表示传输有错，请求重发。 p 根据要传送的根据要传送的k位二进制信息码位二进制信息码，按照，按照一定的一定的规则规则产生一个产生一个r位位CRC校验码校验码，附在原始信息后边，构成一个新的附在原始信息后边，构成一个新的n=k+r位二进制码序列（码字）。位二进制码序列（码字）。p CR

47、C校验码如何生成？满足什么样的规则？校验码如何生成？满足什么样的规则？p 这个这个规则规则，在差错控制理论中称为，在差错控制理论中称为“生成多项式生成多项式”。 编码和检错过程：编码和检错过程： 首先将原信息码首先将原信息码(k位位)左移左移r位位(k+r=n)，即相当于将信息码多项式，即相当于将信息码多项式m(x)乘以乘以xr，得到新的多项式，得到新的多项式xrm(x) 用生成多项式用生成多项式g(x) 用用模模2除除该多项式，其所得该多项式，其所得余式设为余式设为r(x)。 CRC校验码生成方法：校验码生成方法：6.3 差错控制原理T(x)=xrm(x)-r(x) l T(x)：编码后的：

48、编码后的带带CRC校验位的码多项式校验位的码多项式l r(x)：CRC校验码多项式校验码多项式，且多项式次数为，且多项式次数为(r-1)次次 当使用当使用CRC校验码进行差错控制时，除了为校验码进行差错控制时，除了为g(x)的整数倍的差错的整数倍的差错多项式多项式不不能被检测外能被检测外，其它差错均能被查出。，其它差错均能被查出。CRC校验码的差错控制效果取决于校验码的差错控制效果取决于g(x)的阶数的阶数，阶数越高，效果越好。，阶数越高，效果越好。 设原始设原始k位信息码多项式为为位信息码多项式为为(k-1)次多项式次多项式m(x) ；设；设生成多项式生成多项式g(x)的次数的次数为为r且比

49、且比m(x)的阶数低。的阶数低。6.3 差错控制原理目前，常用的生成多项式目前，常用的生成多项式g(x)有两种，分别是：有两种，分别是： CRC-16x16+x15+x2+1 CCITT x16+x12+x5+1 CDT规约采用：规约采用：CRC-8 x8+x2+x1+1 模模2运算：运算：6.3 差错控制原理模模2运算是一种二进制算法，运算是一种二进制算法，是是CRC校验技术中的核心部分。校验技术中的核心部分。与四则运算与四则运算相同相同，模，模2运算也包括模运算也包括模2加、模加、模2减、模减、模2乘、模乘、模2除四种除四种二进制运算。而且，模二进制运算。而且，模2运算也使用与四则运算相同

50、的运算符。运算也使用与四则运算相同的运算符。与四则运算与四则运算不同不同的是的是模模2运算不考虑运算不考虑进位进位和和借位借位，即模，即模2加法是不带进加法是不带进位的二进制加法运算，模位的二进制加法运算，模2减法是不带借位的二进制减法运算。减法是不带借位的二进制减法运算。因此，因此，这种加减运算实际上就是逻辑上的这种加减运算实际上就是逻辑上的异或运算异或运算，加法和减法等价加法和减法等价。 CRC校验例程：校验例程：6.3 差错控制原理例如，要发送的数据信息码为例如，要发送的数据信息码为1101 0110 11， 生成多项式为生成多项式为g(x) =x4+x+1首先在发送数据块的末尾加首先在

51、发送数据块的末尾加4个个0（左移（左移4位），得到位），得到1101 0110 11 0000，然后用然后用g(x)的位串的位串10011去模去模2除，得到余数位串除，得到余数位串1110（校验码）（校验码）再用再用1101 0110 11 0000减去减去余数位串余数位串1110，得到位串，得到位串1101 0110 11 1110，将，将其对应的多项式称为其对应的多项式称为T(x)，显然，显然，T(X)能被能被g(x)除尽。除尽。这样，一旦接收到的码组不能被同样的这样，一旦接收到的码组不能被同样的g(x)的位串除尽，那么一定有传输的位串除尽，那么一定有传输错误。错误。 最新部颁最新部颁CD

52、T远动通信规约适应于远动通信规约适应于点对点通道点对点通道的的调度中心与厂站之间调度中心与厂站之间的数据通信，也适用于的数据通信，也适用于调度中心之间调度中心之间实时数据的转发通信。实时数据的转发通信。1、CDT规约主要性能：规约主要性能： 以以帧帧为单位组织数据，且为单位组织数据，且帧长可变帧长可变； 区分循环量、随机量和插入量。子站数据区分循环量、随机量和插入量。子站数据循环传送循环传送，而变位信息、对，而变位信息、对时信息和遥控返校等重要信息时信息和遥控返校等重要信息优先插入传送优先插入传送。 确定了确定了上行信息上行信息的传送顺序和传送周期，如表的传送顺序和传送周期，如表6-3所示；所

53、示；6.4 循环式远动通信(CDT)规约及其应用6.4 循环式远动通信规约及其应用表表6 -3上行信息上行信息的传送顺序和传送周期的传送顺序和传送周期随机随机量，事件顺序记录E定时电能脉冲计数值D2定时遥信状态信息D1 20S一般遥测信息C 6S次要遥测信息B 3S重要遥测信息A建议传送周期传送信息类型帧 类 别 规定了主站到子站的规定了主站到子站的控制命令控制命令传送方式和优先顺序。传送方式和优先顺序。 虽是远动规约，但许多虽是远动规约，但许多智能装置智能装置上送上送当地监控信息当地监控信息也使用了也使用了CDT规约。规约。2、帧系列：、帧系列：由于信息分帧传送，必存在不同信息帧的排列顺序和

54、排列方式问题。由于信息分帧传送，必存在不同信息帧的排列顺序和排列方式问题。CDT规约规定了规约规定了4种帧系列，分别记为种帧系列，分别记为A1、A2、A3、A4，其中其中A2帧帧系列系列应用较为广泛。应用较为广泛。 6.4 循环式远动通信规约及其应用S1 S1S1 S2ABACABAABACABAEABACABAABACABAABACABAD1ABACABA D2CDT规约的规约的A2帧系列帧系列EE在传送过程中，当在传送过程中，当E帧（帧（SOE）出现时，在箭头处所指方框处插入并传送，）出现时，在箭头处所指方框处插入并传送，且连送且连送3遍遍 SOE采用采用帧插入方式帧插入方式传送传送D1帧

55、（遥信）、帧（遥信）、D2帧（电能量）所要求的传送周期决定了帧（电能量）所要求的传送周期决定了S1的重复次数。的重复次数。3.1、同步字、同步字(B1B6)规约采用的同步字是规约采用的同步字是3组组EB90H，共共6个字节。个字节。由于向信道发送时由于向信道发送时低字节先送低字节先送，高字节后送；字节内，高字节后送；字节内低位先送低位先送，高位，高位后送，故实际组装的后送，故实际组装的6个同步字节应是个同步字节应是3组组D709H。 11101011100100001101011100001001EB90D7096.4 循环式远动通信规约及其应用3、帧结构：、帧结构：同步字同步字控制字控制字信

56、息字信息字1信息字信息字nCDT规约的规约的帧结构帧结构每个每个字字均为均为6个字节个字节p 同步字也称报文头，规律字符易分辩同步字也称报文头，规律字符易分辩p 报文解读从同步字开始报文解读从同步字开始3.2、控制字、控制字(B7B12)q 由控制字节、帧类别字节、信息字数字节、源站址字节、目的站址字由控制字节、帧类别字节、信息字数字节、源站址字节、目的站址字节和校验码字节共节和校验码字节共6个字节个字节组成。组成。 控制字节（控制字节（B7）中各位意义：中各位意义：控制字节控制字节帧类别帧类别信息字数信息字数源站址源站址目的站址目的站址校验码校验码B7字节字节B8字节字节B12字节字节控制字

57、控制字ELSD0001在在上行上行信息中，信息中，D1 表示目的站址有内容，即主站地址表示目的站址有内容，即主站地址在在下行下行信息中，信息中，D1 表示目的站址有内容，即子站地址表示目的站址有内容，即子站地址在在上行上行信息中，信息中，S1 表示源站址有内容，即子站地址表示源站址有内容，即子站地址在在下行下行信息中，信息中，S1 表示源站址有内容，即主站地址表示源站址有内容，即主站地址L0 表示信息字数表示信息字数 n 0 。L1 表示有信息字。表示有信息字。E0 采用本规约已定义的帧类别采用本规约已定义的帧类别 。E1 帧类别自行定义，以扩展功能。帧类别自行定义，以扩展功能。控制字节控制字

58、节B7的意义的意义6.4 循环式远动通信规约及其应用控制字节一般固定为控制字节一般固定为 71H 帧类别字节（帧类别字节（B8）说明说明本帧信息的属性本帧信息的属性，CDT规约中对不同的帧类别规约中对不同的帧类别给出了给出了指定代码指定代码，如表所示。，如表所示。6.4 循环式远动通信规约及其应用3.2、控制字、控制字(B7B12)帧类别帧类别代代 号号定定 义义上行上行 E0下行下行 E061H重要重要遥测遥测（A帧）帧）遥控遥控选择选择C2H次要次要遥测遥测（B帧）帧）遥控执行遥控执行B3H一般一般遥测遥测（C帧）帧）遥控撤销遥控撤销F4H遥信遥信状态（状态（D1帧）帧）升降升降选择选择8

59、5H电能脉冲计数值（电能脉冲计数值（D2帧）帧）升降执行升降执行26H事件顺序记录事件顺序记录（E帧）帧）升降撤销升降撤销57H设定命令设定命令A8HD9H7AH设置时钟设置时钟0BH设置时钟校正值设置时钟校正值4CH召唤子站时钟召唤子站时钟3DH复归命令复归命令9EH广播命令广播命令EFH帧类别代号字节帧类别代号字节B8定义表定义表3.3、信息字：、信息字：q 信息字承载信息字承载远动信息实体远动信息实体q 其结构如下图所示：其结构如下图所示：功能码功能码校验码校验码Bn字节字节Bn1字节字节Bn5字节字节信息字格式信息字格式信息信息数据数据6.4 循环式远动通信规约及其应用q 共共6个字节

60、个字节：功能码功能码占占1个字节个字节, 数据码数据码占占4个字节个字节, 校验码校验码占占1个字节。个字节。q 功能码功能码说明了该说明了该信息字的用途信息字的用途，其定义分配见表，其定义分配见表6-5。6.4 循环式远动通信规约及其应用功能码代号功能码代号00H7FH80H81H82H83H84H85H86H89H8AH8BH8CH8DH92H93H9FHA0HDFHE0HE1HE2HE3H表表6-5 功能码分配表功能码分配表字字 数数12822241116146411111用用 途途遥测遥测信息位数信息位数16容容 量量256事件顺序记录事件顺序记录644096备用备用子站时钟返送子站时