自动化系统培训

1、Diao du zi dong hua pei xun调度自动化系统培训教程电力系统调度自动化：利用计算机、远动、通信等技术实现电力系统调度自动化功能的综合系统。 主要功能构成分为: 1、电力系统数据采集与监控（SCADA系统）：电力系统数据采集与监控以及数据通信技术是实现调度自动化的基础和前提; 2、 电力系统经济运行与调度、电力市场化运营与可靠行、发电厂运营决策支持等; 3、变电站综合自动化。调度自动化系统一般又分为厂站端和主站端。主站端主要安装于调度侧，厂站端，顾名思义，安装于各发电厂及变电站，安装于变电站的又称为变电站综合自动化系统。调度自动化系统一般含有、 SCADA、AGC（自动发

2、电控制）、PAS（高级软件应用）、DTS（调度仿真）等。 调度自动化系统简介调度自动化 制作课程的主要内容调度自动化 制作1、调度自动化系统组成结构、调度自动化系统组成结构2、变电站自动化系统、变电站自动化系统3、传输系统、传输系统4、前置系统、前置系统5、后台系统、后台系统1、调度自动化系统的组成、调度自动化系统的组成 电力系统 数 据采 集和 控制 执行 子系统 信息传输子系统 信息处理子系统 人机联系子系统 主站端系统 厂站端系统 2、变电站自动化基本含义、变电站自动化基本含义变电站自动化定义：变电站自动化定义： 变电站二次设备按功能分为四大模块变电站二次设备按功能分为四大模块: : 继

3、电保护及自动装置继电保护及自动装置; ; 仪器仪表及测量控制仪器仪表及测量控制; ; 远动远动; ; 当地监控。当地监控。 变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机变电站自动化是将变电站的二次设备经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机技术、通信技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动技术、通信技术、信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。监视、测量、控制、保护、并与上级调度通信的综合性自动化功能。 基本概念基本概念 五遥：遥信、遥测、遥控、遥调五遥：遥信、

4、遥测、遥控、遥调遥测：得利用电子技术远方测量中显示诸如电流、电压、功率、压力、温度等模拟量的遥测：得利用电子技术远方测量中显示诸如电流、电压、功率、压力、温度等模拟量的系统技术系统技术遥信：远方监视电气开关和设备、机械设备的工作状态和运转情况状态等；遥信：远方监视电气开关和设备、机械设备的工作状态和运转情况状态等；遥控：远方控制或保护电气设备及电气机械化的分合起停等工作状态等；遥控：远方控制或保护电气设备及电气机械化的分合起停等工作状态等；遥调：远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等；遥调：远方设定及调整所控设备的工作参数、标准参数等； PT：Potential Transformer

5、电压互感器电压互感器 CT: Current Transformer 电流互感器电流互感器 SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition 监视控制与数据采集监视控制与数据采集2、变电站自动化系统调度自动化 制作SOE: Sequence of events 事件顺序事件顺序COS: Changing of Signal 信号变位信号变位RTU: Remote Terminal Unit 远程终端设备远程终端设备电力系统分级：国家级调度、大区级电网调度、省级电网电力系统分级：国家级调度、大区级电网调度、省级电网调度、地区级调度和县级电网调度调度、

6、地区级调度和县级电网调度保证电能符合标准：波形、频率和电压三项指标保证电能符合标准：波形、频率和电压三项指标EMS：Energy Management System能量管理系统，主能量管理系统，主要针对发电和输电系统要针对发电和输电系统MIS：Management Information System 管理信息系统管理信息系统基本概念基本概念五防：五防：带负荷拉合隔离开关带负荷拉合隔离开关带地线合隔离开关带地线合隔离开关带电挂接地线带电挂接地线误拉合断路器误拉合断路器误入带电隔离间误入带电隔离间一次设备：一次设备： 发电厂和变配电所中直接与生产和输变电能有关的设备称为一次发电厂和变配电所中直接

7、与生产和输变电能有关的设备称为一次设备，由一次设备连接成的系统称为一次系统。设备，由一次设备连接成的系统称为一次系统。 一次设备包括：发动机，变压器，断路器，隔离刀闸，母线，互感器一次设备包括：发动机，变压器，断路器，隔离刀闸，母线，互感器，电抗器，移相电容器，避雷器，输配电线路等。，电抗器，移相电容器，避雷器，输配电线路等。基本概念基本概念2、变电站自动化系统二次设备：二次设备： 对一次电气设备进行监视，测量，操纵，控制和起保对一次电气设备进行监视，测量，操纵，控制和起保护作用的辅助设备，称为二次设备。护作用的辅助设备，称为二次设备。由二次设备连接成的回路称为二次回路。由二次设备连接成的回路

8、称为二次回路。二次设备包括：二次设备包括： 各种继电器，信号装臵，测量仪表，控制开关，控制各种继电器，信号装臵，测量仪表，控制开关，控制电缆，操作电源和小母线等。电缆，操作电源和小母线等。二次系统的任务是反映一次系统的工作状态，控制一次二次系统的任务是反映一次系统的工作状态，控制一次系统并在一次系统发生事故时，能使事故部分退出工作系统并在一次系统发生事故时，能使事故部分退出工作。基本概念基本概念2、变电站自动化系统变电站综合自动化系统典型结构一变电站综合自动化系统典型结构一10/100M 以太 网(单网或 双网）监控工作站GPSCANbus总线NSD200测控装置第三方智能设备对时总线NSC2

9、00通信控制单元（远动工作站）NSR600R保护测控装置RS232/422/485M ODEM路由器调度NSC200通信控制单元（远动工作站）NSR201保护装置10/100M 以太 网(单网或 双网）监控工作站GPSCANbus总线NSD200测控装置第三方智能设备对时总线NSC200通信控制单元（远动工作站）NSR600R保护测控装置RS232/422/485M ODEM路由器调度调度NSC200通信控制单元（远动工作站）NSR201保护装置变电站综合自动化系统典型结构二变电站综合自动化系统典型结构二站站控控层层100MB网络交换机服务器A双双10/100M以以太太网网公用接口装置GPS工

10、程师工作站操作员工作站间间隔隔层层服务器BWEB服务器五防工作站远动工作站路由器保护信息网保护信息子站高压1#继电器小室NSD500测控装置NSD500测控装置保护管理机保护装置高压2#继电器小室保护测控装置保护管理机NSD500测控装置NSD500测控装置保护装置保护管理机对时总线MODEM调度站站控控层层100MB网络交换机服务器A双双10/100M以以太太网网公用接口装置GPS工程师工作站操作员工作站间间隔隔层层服务器BWEB服务器五防工作站远动工作站路由器保护信息网保护信息子站高压1#继电器小室NSD500测控装置NSD500测控装置保护管理机保护装置高压2#继电器小室保护测控装置保护

11、管理机NSD500测控装置NSD500测控装置保护装置保护管理机对时总线MODEM调度调度测控装置测控装置 在变电站自动化系统中，测控装置的主要功能是对现场设备中所在变电站自动化系统中，测控装置的主要功能是对现场设备中所有需要监控的信息进行采集和控制，并能将相关信息通过不同的通信有需要监控的信息进行采集和控制，并能将相关信息通过不同的通信方式送往总控或后台。由于装置与设备直接相连，所以在装置的软件方式送往总控或后台。由于装置与设备直接相连，所以在装置的软件及硬件设计上都要考虑到对现场环境的适应能力。及硬件设计上都要考虑到对现场环境的适应能力。采用统一的软硬件平台和模块化设计，软硬件兼容性好，便

12、于调试和维护；采用统一的软硬件平台和模块化设计，软硬件兼容性好，便于调试和维护；带有保护和测控功能；带有保护和测控功能；采用三个采用三个CPU分担任务，以保证保护、测控、运行的速度，三个分担任务，以保证保护、测控、运行的速度，三个CPU进行自进行自检、互检，检测完备检、互检，检测完备,保证了可靠性；保证了可靠性；采用独立的采用独立的CPU负责开放出口正电源，保证保护动作的正确可靠；负责开放出口正电源，保证保护动作的正确可靠；负责开放出口正电源的负责开放出口正电源的CPU采用独立的采用独立的AD采样回路，防止保护的采样回路，防止保护的AD采样回采样回路出错，导致保护误动；路出错，导致保护误动；跳

13、闸逻辑可灵活组态；跳闸逻辑可灵活组态；接地选线采用综合判据，并增加零序补偿电流判据，提高了选线的正确性；接地选线采用综合判据，并增加零序补偿电流判据，提高了选线的正确性；具有故障录波和故障测距；具有故障录波和故障测距；可进行高达可进行高达30次的谐波分析；次的谐波分析；保护测控装置保护测控装置通讯采用统一编码设计，具有良好的伸缩性和扩展性，可采用通讯采用统一编码设计，具有良好的伸缩性和扩展性，可采用CAN网、网、RS485、光纤、以太网等介质，以单网、双网、三网方式与监控系统通讯，通讯速度快、光纤、以太网等介质，以单网、双网、三网方式与监控系统通讯，通讯速度快、可靠性高。另配有、可靠性高。另配

14、有RS232通讯口，便于调试、整定和维护；通讯口，便于调试、整定和维护；采用硬件实时时钟，掉电后仍连续计时。可采用采用硬件实时时钟，掉电后仍连续计时。可采用GPS差分、开入、通讯对时；差分、开入、通讯对时；可以本地或远方整定，共有可以本地或远方整定，共有16套定值；套定值；具有本地或远方操作功能，带有遥控功能；具有本地或远方操作功能，带有遥控功能；装置可接打印机，进行本地汉字打印；装置可接打印机，进行本地汉字打印；采用汉字液晶显示，便于当地显示维护；采用汉字液晶显示，便于当地显示维护；信号灯采用磁保持继电器，掉电保持，便于分析事故；信号灯采用磁保持继电器，掉电保持，便于分析事故；菜单中带有开出

15、试验和闭环试验选项，便于调试、检验和传动；菜单中带有开出试验和闭环试验选项，便于调试、检验和传动；采用整面板、背插式采用整面板、背插式6U机箱，抗干扰能力强，通过机箱，抗干扰能力强，通过4级严酷测试；级严酷测试；可以分散安装，也可以集中组屏。可以分散安装，也可以集中组屏。保护测控装置保护测控装置网络总线模式网络总线模式串行总线：串行总线：RS232、RS422、RS485 现场总线现场总线 ：Canbus、Lonworks、F-NET、PROFIBUS 以太网（以太网（Ethernet） 介质：双绞线、光纤介质：双绞线、光纤测控装置原理 数字量的输入/输出 模拟量的输入/输出数字量的输入输出数

16、字量信息类型数字量信息类型数据信息数据信息状态信息状态信息控制信息控制信息数字量输入数字量输入/输出的抗干扰措施输出的抗干扰措施光电隔离光电隔离继电器隔离继电器隔离继电器隔离与继电器隔离与光电耦合器光电耦合器双重隔离双重隔离模拟量的输入/输出A/D转换通道的组成转换通道的组成传感器（传感器（Transducer）量程放大器（量程放大器（Scaling Amplifier）低通滤波器（低通滤波器（Low-Pass Filter）多路开关（多路开关（Multiplexer）采样采样-保持电路（保持电路（Sample & Hold）模拟量的基本构成 传感传感器器1传感传感器器2传感传感器器3

17、放大放大放大放大放大放大低通低通滤波滤波低通低通滤波滤波低通低通滤波滤波多多路路开开关关采采样样保保持持A/D微微机机D/A模拟模拟控制控制现场现场信号信号1现场现场信号信号2现场现场信号信号3A/D转换器的主要技术指标分辨率分辨率精度精度转换时间转换时间电源灵敏度电源灵敏度量程量程输出逻辑电平输出逻辑电平工作温度范围工作温度范围模拟量输入的隔离措施模拟量输入的隔离措施变送器法变送器法飞跃电容法飞跃电容法数字信号处理数字信号处理前 置 取 样滤 波 器A/D转 换 器数 字 信 号处 理 器D/A转 换和 滤 波 器Xa（ t）X （ n）Y （ n）Ya（ t）数 字 信 号 处 理 系 统

18、 的 简 单 方 框 图数字信号处理数字信号处理Xa(t)T2T3T7T6T5T4T8TOtX (n)T2T3T7T6T5T4T8TOt量量 化化 取取 样样T2T3T7T6T5T4T8TOtY (n)T2T3T7T6T5T4T8TOt二二 进进 制制 数数T2T3T7T6T5T4T8TOtYa(t)T2T3T7T6T5T4T8TOt000001010100111110100001000(a)(b)(c)(d)(e)(f)输入模拟信号波形(b) 取样量化信号(c) 数字数码(d) 输入信号序列(e) 输出信号序列(f) 输出模拟信号几种有影响的现场总线CAN（Controler Area Ne

19、twork）LonWorks基金会现场总线（基金会现场总线（FF，Foundation Fieldbus）PROFIBUSCAN总线其总线规范已被其总线规范已被ISO国际标准组织制订为国际标准国际标准组织制订为国际标准CAN协议模型结构取协议模型结构取OSI底层的物理层、数据链路层和应用层底层的物理层、数据链路层和应用层多主方式工作。网络节点上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其它节点发送信息，而不分多主方式工作。网络节点上任一节点均可在任意时刻主动向网络上其它节点发送信息，而不分主从主从非破坏性总线仲裁技术。负载严重的情况下也不会出现网络瘫痪非破坏性总线仲裁技术。负载严重的情况下也不会出现网

20、络瘫痪无需专门的无需专门的“调度调度”。通过报文滤波即可实现多种方式传送和接收数据。通过报文滤波即可实现多种方式传送和接收数据节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求通信速率最高可达通信速率最高可达 1Mbps（最长（最长40m或或1km）直接传输距离最远可达直接传输距离最远可达 10km（5kbps以下以下）可挂接设备数最多为可挂接设备数最多为110个个传输介质为双绞线、同轴电缆或光纤传输介质为双绞线、同轴电缆或光纤短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果每帧信息都有每帧信

21、息都有CRC校验及其它检错措施校验及其它检错措施严重错误下的自动关闭输出功能严重错误下的自动关闭输出功能LonWorks采用采用OSI模型的全部七层通讯协议模型的全部七层通讯协议神经元芯片（神经元芯片（Neuron）使用改进的使用改进的CSMA/CD介质访问控制协议（带预测的介质访问控制协议（带预测的P-坚持）坚持）通信速率通信速率 300bps 1.5Mbps直接通信距离可达直接通信距离可达2700m（78kbps，双绞线），双绞线）传输介质支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线传输介质支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多种通信介质等多种通信介质基金会现场总线以以O

22、SI模型为基础，取物理层、数据链路层、应用层为其通信模型的相应层次，并模型为基础，取物理层、数据链路层、应用层为其通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层在应用层上增加了用户层分两种通信速度分两种通信速度低速低速H1，32.25kbps，距离，距离1900m（可加中继器延长）（可加中继器延长）高速高速H2，1Mbps和和 2.5Mbps，距离分别为，距离分别为750m和和500m传输介质可为双绞线、光缆和无线发射传输介质可为双绞线、光缆和无线发射PROFIBUS分为分为PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS 和和 PROFIBUS-PA采用采用OSI模型的物理层、数据链路层，模型

23、的物理层、数据链路层，FMS还采用了应用层还采用了应用层传输速率为传输速率为 9.6kbps 12Mbps，最大传输距离在，最大传输距离在12Mbps时为时为100m，1.5Mbps时为时为400m，可用中继器延长至，可用中继器延长至10km传输介质可以是双绞线，也可以是光缆传输介质可以是双绞线，也可以是光缆最多挂接最多挂接127个站点个站点集中式变电站自动化系统典型配置集中式变电站自动化系统典型配置 工作站 主控机 中心处理器 GPS 时钟 遥控、遥调装置 遥测、遥信采集装置 安全自动装置 故障录波装置 VQC 继电保护装置 保护单元 1 保护单元 1 保护单元 n 调制解调器 光端机 调度

24、中心 通信 通道 网络 变电站自动化的结构形式变电站自动化的结构形式集中式变电站自动化系统集中式变电站自动化系统 当地监控计算机 MODEM 调度中心 微机保护装置 输入接口 主变保护 TA TV 线路保护 TA TV 电容器保护 TA TV 一次设备状态量 保护动作信号输出 输出接口 输入接口 输出接口 模拟量输入 开关量输入 脉冲量输入 监控动作信号输出 分层分布式结构集中组屏分层分布式结构集中组屏 当地监控主机 1-2 个主处理机（前置机） MODEM 调度中心 测控单元1 测控单元N 输电线保护单元 变压器保护单元 电容器保护单元 自动装置单元 间隔层 站控层 管理层 变电站自动化的结

25、构形式变电站自动化的结构形式分散分布式与集中相结合分散分布式与集中相结合 主控机 电能管理机 保护管理机 线路开关柜 1 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 线路开关柜 N 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 主变保护屏 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 主变保护屏 保护与测控单元 TV TA 状态信号 出口回路 电压无功控制 备用电源自投 智能电能表 智能电能表 调度中心或集控中心 当地调试或监控 现场总线或以太网 变电站自动化的结构形式变电站自动化的结构形式3、传输系统、传输系统数据传输的基本问题收发如何同步?如何保证数据信息正确?存在干扰差错时,如何

26、校验和控制?如何提高信道效率,实现多路复用?.通信系统基础通信系统基础信息源发送设备信道接收设备受信者躁声源mg(t)g(t)ms(t)s(t)通信系统基本模型通信系统基本模型模拟消息:状态连续变化的消息,如强弱变化的语音数字消息:消息状态量是离散的,如文字信号是消息的一种载体：模拟信号:表达消息的信号对应的表征量是取连续值数字信号:表达消息的信号对应的表征量是取离散值模拟通信系统:传递模拟信号的通信系统数字通信系统:传递数字信号的通信系统信道躁声源调制器信道编码器信源编码器 信息源解调器信源译码器信道译码器 受息者数字通信系统模型数字通信系统模型编码器译码器信源编码器: 将信息源送出的模拟信

27、号和数字信号转换为符合要求的数码系列信道编码器: 给数码系列按一定规则加入监督码（校验码）调制解调器：信道编码器出来的是二进制脉冲信号信道高频信号信道：信号远距离传输的载体，如：电缆、架空线、光纤、微波空间等信源译码器：信道编码器的逆过程，除去监督码获得发送侧的二进制数字序列信道译码器：将二进制信号恢复到模拟信号波特率与比特率波特率与比特率码元码元：数据通信中：数据通信中,传送的是一个个离散脉冲信号传送的是一个个离散脉冲信号,故把每个信号脉冲称为一码元。故把每个信号脉冲称为一码元。码制码制：每一码元能代表几种状态，称几元码制：每一码元能代表几种状态，称几元码制误码率误码率：数据经传输后：数据经

28、传输后,发生错误的码元数与总传输码元数之比发生错误的码元数与总传输码元数之比111100E14 3400E1/3E2/3E二元码制四元码制波特率(Bd, Baud)：每秒传送的码元数,适用于所有码制，是消息传递速率比特率(Bit)：每秒传送的信息量，是信息传递速率信息量I的定义：I=loga(1/P)P是消息所表示的事件出现的概率,一般a=2.N元码制：每一个消息所表示的事件可能有N种不同的状态，P=1/N. I=log2N2元码制：P=1/2. I=log22=1,所以信息速率和码元速率数值上相等数字式远动信息的传输过程数字式远动信息的传输过程遥测编码器交流采样遥信编码器开关量信道编码器并串

29、变换调制器信道解调器串并变换译码器计算机干扰遥控执行遥调执行译码器串并变换解制器信道调制器并串变换编码器遥控遥调干扰RTU前置机通信工作方式通信工作方式发端信道收端单工：单方向传输发端信道半双工：可不同时上下行双向传输收端收端发端发端信道双工：可同时上下行双向传输收端收端发端信道串串/并并-转换原理转换原理发送缓冲区发送数据接收缓冲区接收数据发送时钟接收时钟1 11 11 00 01 11 11 00 0发送数据发送时钟接收时钟接收数据串-并转换移位寄存器并-串转换移位寄存器数码传输的同步数码传输的同步异步传输方式（起止同步）异步传输方式（起止同步）. . . 10起始位奇偶校验P1 1 1

30、1停止位7位数据第n位字符起始位0第n+1位字符空闲位实质上是在传送一个字符的时间内收发两端保持同步，其他时间可以是异步。效率低异步传输方式传送一个异步传输方式传送一个8位字符位字符数码传输的同步数码传输的同步数据时钟起始位8161616123456123456起始位数据时钟异步数据接收原理接收时钟频率太高正确接收的条件：在整个数据单元中，时钟累积误差不超过半个码元长度数码传输的同步数码传输的同步同步通信的特点是收发端的时钟严格一致，使得接同步通信的特点是收发端的时钟严格一致，使得接收时钟与接收码元间无误差积累问题，可以省略附收时钟与接收码元间无误差积累问题，可以省略附加码元，提高传输效率。加

31、码元，提高传输效率。 数码传输的同步数码传输的同步位同步位同步 l l滤波法滤波法 远动中采用单极性不归远动中采用单极性不归0 0信号。接收到的信号首先经过放大限幅环节形成数信号。接收到的信号首先经过放大限幅环节形成数字方波，然后经微分、整流环节形成尖脉冲信号，由窄带滤波器提取基频信号字方波，然后经微分、整流环节形成尖脉冲信号，由窄带滤波器提取基频信号，最后经移相电路产生位同步脉冲。电路简单，但当信号中有连续的，最后经移相电路产生位同步脉冲。电路简单，但当信号中有连续的0 0或或1 1时，时，由于码元波形无变化，可能造成位同步中断。由于码元波形无变化，可能造成位同步中断。 l l锁相法锁相法

32、在接收端利用鉴相器，比较接收到的码元与本地产生的位同在接收端利用鉴相器，比较接收到的码元与本地产生的位同步的相位。若二者不一致，则鉴相器产生一个调制脉冲去调制本步的相位。若二者不一致，则鉴相器产生一个调制脉冲去调制本地位同步信号的相位，直到与接收码元的相位一致为止。地位同步信号的相位，直到与接收码元的相位一致为止。 l帧同步 数码传输的同步数码传输的同步 收发两端始终保持同步。在无信息传送时，通道上仍需连续传送同步码（3个EB90）同步码 . . .数据码同步码 . . .校验码远动通信配置的基本类型远动通信配置的基本类型 主站RTU点对点主站多路点对点主站多点星形主站多点共线主站多点环形电力

33、系统传输信道电力系统传输信道 电力系统传输信道电力系统传输信道阻波器高压耦合电容结合滤波器载波机电力载波原理框图电力线载波是远动与载波电话复用信道。通常规定载波电话占用电力线载波是远动与载波电话复用信道。通常规定载波电话占用0.30.32.52.5kHzkHz的的音频段，远动信号占用音频段，远动信号占用2.72.73.43.4kHzkHz的上音频段。的上音频段。 两级调制：两级调制：4040500500kHzkHz 电力载波通信电力系统传输信道电力系统传输信道光纤信道光纤信道电力系统传输信道电力系统传输信道微波通信微波通信我国采用我国采用20GHz作为电力系统的主干线，作为电力系统的主干线，8

34、GHz作为分作为分支频段。支频段。 微波信道机中继机微波信道机微波信道机载波终端机微波信道机载波终端机微波通信电力系统传输信道电力系统传输信道卫星通信卫星通信卫星通道的频段为上行卫星通道的频段为上行59256425MHz，下行为，下行为37004200MHz。 散射通信散射通信通信距离长，可达通信距离长，可达200300km，可跨越山地，但是需要经过其他通，可跨越山地，但是需要经过其他通信方式转接到调度中心。该方式适合地域广大的山区。信方式转接到调度中心。该方式适合地域广大的山区。 短波通信短波通信检修通信的良好方式。它比较适合传输话音信号检修通信的良好方式。它比较适合传输话音信号 多路复用技

35、术多路复用技术使远动系统在一个信道上传输多路信号的技术使远动系统在一个信道上传输多路信号的技术叫多路复用技术。叫多路复用技术。频分多路制频分多路制 把各路信号安排在不同互不重叠的频段内，在一个信道上传输称为频分多路调制(Frequency Division Multiplexer)。 时分多路制时分多路制 时分多路是在一个信道上按时间顺序传输多路信号。这时各路信号应是离散的脉冲信号。 调制和解调调制和解调基带信号基带信号 数据终端设备送出的原始数据信号一般是频率很低的信号，其能量或功率集中在0频率附近，并具有一定的频率范围，这样的信号称为基带信号。基带传输直接传输基带信号称为基带传输直接传输基

36、带信号称为基带传输 。调制远距离传输不能直接传输基带数据，需要使用频带较窄的正弦波作为载波，远距离传输不能直接传输基带数据，需要使用频带较窄的正弦波作为载波，用基带信号对载波的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号变化，该过用基带信号对载波的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号变化，该过程称为调制。程称为调制。 调制和解调调制和解调二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输二进制信息通过调制加到交流高频信号上再传输接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息接收端将含有信息的交流信号解调，还原信息一、移幅键控ASK( Amplitude Shift Keying)Sc(t)G(t)S (t)0,

37、( )sin,mcS tUw t代表字元“0”代表字元“1”乘法器带通滤波器S (t)G(t)Sc(t)=Umsinwct二、移频键控FSK( Frequency Shift Keying)调制和解调调制和解调G(t)S(t)f1f2f1S1(t)S2(t)cos,( )cos,mmUw tS tUw t12代表字元“1”代表字元“0”f1f2控制门1控制门2反相器G(t)相加器FSK信号三、调相键控PSK( Phase Shift Keying)调制和解调调制和解调G(t)S(t)PSKDPSKsin,( )sin(),mcmcUw tS tUwt代表字元“1”代表字元“0”01011（1）

38、绝对移相键控,0 代表字元“0”代表字元“1”（2）相对移相键控数据传输的差错控制技术数据传输的差错控制技术（2）检错重发发送端发送能够检出误码的码字，接收端根据码字的编码特征进行检错。若判断发送端发送能够检出误码的码字，接收端根据码字的编码特征进行检错。若判断为有错，则通过反馈信道要求重传，直到无错误为止。为有错，则通过反馈信道要求重传，直到无错误为止。（1）循环传送检错法）循环传送检错法 同一信息源的信息周期性循环传送。发送端把信息经抗干扰编码后送入信道发送。接同一信息源的信息周期性循环传送。发送端把信息经抗干扰编码后送入信道发送。接收端判断有无错码，若无，则使用此数据，否则抛弃。收端判断

39、有无错码，若无，则使用此数据，否则抛弃。（3）前向纠错法发送端将信息经纠错编码发出。接收端接收到数据后进行纠错译码。发送端将信息经纠错编码发出。接收端接收到数据后进行纠错译码。（4）混合纠错混合纠错数据传输的差错控制技术数据传输的差错控制技术抗干扰编码抗干扰编码不可检测和辨识： 0开； 1合可检测和不可辨识： 00开； 11合可检测和可辨识： 000开；111合多种编码方法1、奇偶校验：、奇偶校验：奇偶指码组中奇偶指码组中“1”的个数是奇数还是偶数的个数是奇数还是偶数 1011001（1） 1011001（0）2、水平一致校验：、水平一致校验：3、水平垂直一致校验：、水平垂直一致校验：常用检错

40、码常用检错码 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1水平校验码元垂直校验码元（L行）小组（m列） 线性分组码线性分组码分组码分组码 分组码是对长度为分组码是对长度为k的信息组，按一定的规则增加的信息组，按一定的规则增加r位监督位，组位监督位，组成长度为成长度为nkr的序列，记做的序列，记做(n, k)码。码。 分组码中，码字中分组码中，码字中1的个数称为码重。的个数称为码重。

41、同一分组码中任意同一分组码中任意2个码字对应位上数字符号不同的位数称为码距个码字对应位上数字符号不同的位数称为码距。 一个分组码中码字之间的最小距离叫做最小码距一个分组码中码字之间的最小距离叫做最小码距dmin。 1000000001110101110101001110574545线性分组码线性分组码纠错原理纠错原理若dminl1，这种码能检出l个差错：ldmin1若dmint1，这种码能纠正t个差错：21mindt最大似然译码原则：若接收到禁用码，就将它与各许用码比，与之码距最小的就是其出错前的码字10000000011101011101010011100011000线性分组码线性分组码线性

42、分组码线性分组码: (n,k)码组码组(码字码字):n=k+r,k信息码长度信息码长度,r监督码长度监督码长度. 监督码由一组线性方程式算出监督码由一组线性方程式算出,信息码和监督码的关系成线性关系信息码和监督码的关系成线性关系例子例子:(7,3)分组码的分组码的7位用位用C6,C5,C4,C3,C2,C1,C0表示表示.校验码校验码C4,C3,C2,C1,C0的计算公式的计算公式: C3=1*C6+0*C5+1*C4 C2=1*C6+1*C5+1*C4 C2=1*1+1*0+1*1=0 C1=1*C6+1*C5+0*C4 C0=0*C6+1*C5+1*C4信息组 校验位 码字 000 000

43、0 0000000 001 1101 0011101 010 0111 0100111 011 1010 0111010 100 1110 1001110 101 0011 1010011 110 1001 1101001 111 0100 1110100循环码循环码循环码是线性分组码的一种。任一循环码字循环一位仍为循环码的一码字循环码是线性分组码的一种。任一循环码字循环一位仍为循环码的一码字循环码的校验位计算方法循环码的校验位计算方法:(n,k)循环码的信息组循环码的信息组k位位,校验位有校验位有r=n-k位位:例： M=(101) (1)M(x)=1*X2+0*X1+1*X0=X2+1 (

44、2)M(X)*Xr=(X2+1) X4 =X6+X4 (3)G(X)是Xn+1= X7+1的一个多项式为4阶： X7+1=(X+1)(X3+X+1)(X3+X2+1) G(X)=(X+1)(X3+X+1)= X4+X3+X2+1或(X+1) (X3+X2+1)= X4+X2+X+1(4)R(X)=(M(X)*Xr)%G(X)= 1*X3+1*X2+0*X1+0*X0(5)F(X)=(101,1100)(1)信息多项式:M(X)=A1Xk-1+A2Xk-2+Ak-1X1+AkX0(2)求(n,k)循环码的生成多项式G(X)。G(X)由式Xn+1进行因式分解得出。 G(X)为r=n-k阶多项式。(

45、3)M(X)*Xr/G(X)的余式为R(X)，由R(X)可得校验位(4)F(X)=M(X) *Xr+R(X)可得发送码字。通信协议通信协议ISO 参考模型参考模型传输介质应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层物理层物理层- RS232C(串口通信串口通信)(1)机械特性机械特性采用采用DB25连接器。一般连接器。一般DTE采用采用25针结构，针结构，DCE采用采用25孔结构。孔结构。(2)电气特性电气特性a

46、、对电压源的要求：当电阻在、对电压源的要求：当电阻在3k7 k之间时，输出电压为之间时，输出电压为（5V15V）之间。电源）之间。电源输出阻抗应大于输出阻抗应大于300。b、对终端的要求：终端负载的输入阻抗在、对终端的要求：终端负载的输入阻抗在3k7 k之间。之间。c、对逻辑电平的规定：采用负逻辑。数据、对逻辑电平的规定：采用负逻辑。数据0及控制线的接通状态为及控制线的接通状态为5V15V，数字，数字1及及控制线的断开状态为控制线的断开状态为5V15V。噪声容限。噪声容限(35V)。d、接口信息速率：、接口信息速率：子站子站子站子站主站主站RTU地址报文类型数据长度N数据校验码校验码RTU地址

47、ER报文类型数据长度N类别标志数据校验码校验码RTU地址：目的站地址。地址：目的站地址。FFH作为广作为广播地址播地址报文类型说明报文的内容、类型。报文类型说明报文的内容、类型。E：1表示有事件记录表示有事件记录 0无事件记录无事件记录R：1表示自检出错表示自检出错 0表示工作正常表示工作正常对重要报文采用对重要报文采用16位校验码，一般报文采用位校验码，一般报文采用8位校验码，确认报文与否认报文不带校验码。位校验码，确认报文与否认报文不带校验码。问答式远动规约问答式远动规约主主站站功功能能 报文类型代码说明初始化参数设置设置模块工作方式与参数03H规定模块类别、扫描速度、死区范围死区范围04

48、H设置死区范围扫描周期11H设置每种模块的扫描周期滤波系数13H设置滤波系数设置时钟0CH查询类类别询问05H要求子站传输某种类别的数据重复询问1AH主站未能收到子站的正确回应类别更新0BH强制刷新数据数据传送0DH要求子站发送指定地址的数据召唤事件记录（时标）0FH问答式远动规约问答式远动规约主主站站功功能能 报文类型代码 说明管理控制类复位RTURESET01H启动RTU扫描08H停止RTU扫描07H启动I/O模块扫描 0AH停止I/O模块扫描 09H其他电源合闸确认12H带返校遥控CTL1EH遥控操作时首先发送，子站回送返校后再发遥控执行命令问答式远动规约问答式远动规约子子站站功功能能

49、报文类型代码说明肯定确认ACK06H已正确收到主站的命令或本站数据无变化否定确认NAK15H未能正确收到主站的命令回答类别询问DATCAT1BH对ENQ的回应回答数据召唤DATREP1CH对DATREQ的回应电源合闸PWRUP16H子站刚上电后对主站的所有命令应答，直到主站发送PWRACK或RESET报文时标出现17H送SOE事件顺序记录模块状态变化18H诊断报文回送DIAG0EH回送诊断信道可靠性的报文问答式远动规约问答式远动规约(1)子站上电后收到主站报文，发送子站上电后收到主站报文，发送(电源合闸)(2)主站发送主站发送(电源合闸确认)应答，主站回复应答，主站回复ACK(3)主站发送主站

50、发送设置时钟，扫描周期，死区范围，滤波系数，设置模块工作方式与参数等报文等报文为子站建立工作方式为子站建立工作方式(4)主站发送主站发送启动RTU扫描和和启动I/O模块扫描启动子站扫描启动子站扫描(5)主站发送主站发送类别询问查询数据，子站以查询数据，子站以回答类别询问应答。若数据无变化，以应答。若数据无变化，以ACK应答。应答。(6)若有时标量出现，主站发送召唤事件记录，子站以时标出现报文应答。若有时标量出现，主站发送召唤事件记录，子站以时标出现报文应答。(7)主站可发送主站可发送数据传送要求刷新数据，子站以要求刷新数据，子站以回答数据召唤应答。应答。通信过程通信过程遥控的一般过程遥控的一般

51、过程遥控命令遥控令返校遥控令执行（撤销）执行主站子站遥控命令传输过程调度实时网中的主要的国际标准调度实时网中的主要的国际标准 控制中心 广域网 控制中心 变电站网络 间隔设层 中高压设备 过程总线 IEC 61850 IEC 61970 IEC 60870-101 IEC 60870-102 IEC 60870-104 IEC 60870-6 TASE.1 IEC 60870-6 TASE.2 IEC 60870-103 IEC 61968 (UIB) 变电站主机 4、前置系统、前置系统1 多数据源的数据接入多数据源的数据接入与RTU通信每个RTU可能有两个互为备用的 通道两台前置机需要 同时

52、接收数据 主前置机发送命令2 通信模式是通信模式是“多对多多对多”的模式的模式两台前置机，多个两台前置机，多个RTU，多，多个通道个通道一、前置系统概述一、前置系统概述 -1一、前置系统概述一、前置系统概述 -2上行数据的流程上行数据的流程RTU发送数据，调度中心接收数据发送数据，调度中心接收数据 上行数据的目标上行数据的目标在在a、b通道中进行择优通道中进行择优通道切换通道切换 A、B前置机同时接收前置机同时接收一、前置系统概述一、前置系统概述 -3下行数据的流程下行数据的流程调度中心发送数据，调度中心发送数据，RTU接收数据接收数据 下行数据的目标下行数据的目标只接收主前置机的数据只接收主

53、前置机的数据前置机切换前置机切换 向向a、b通道同时发送通道同时发送一、前置系统概述一、前置系统概述 -4双机双通道下的四种运行方式双机双通道下的四种运行方式一、前置系统概述一、前置系统概述 -5双机单通道下的简化方式双机单通道下的简化方式一、前置系统概述一、前置系统概述 -6前置系统需要完成的功能前置系统需要完成的功能 调制调制解调解调 双通道切换双通道切换 双机切换双机切换 多串口接入多串口接入 串行通信（串行通信（RS232RS232）二、串行通信二、串行通信 -1计算机的串行通信端口（计算机的串行通信端口（RS232）使用串行通信的典型设备：使用串行通信的典型设备：MODEM二、串行通

54、信二、串行通信 -2串行通信的物理实现串行通信的物理实现一般的串行通信端口一般的串行通信端口 （RS232）：）：9针针 DB91：数据载波检测（DCD）2：接收（RXD）3：发送（TXD）4：数据终端准备（DTR）5：地 （GND）6：数据设备准备好（DSR）7：请求发送（RTS）8：清除发送（CTS）9：振铃指示（DELL）二、串行通信二、串行通信 -325针串口针串口 DB258：数据载波检测（DCD）3：接收（RXD）2：发送（TXD）20：数据终端准备（DTR）7：地 （GND）6：数据设备准备好（DSR）4：请求发送（RTS）5：清除发送（CTS）22：振铃指示（DELL）特殊设备

55、：如特殊设备：如GPS等，端口定义非标准等，端口定义非标准 以现场产品手册为准二、串行通信二、串行通信 -4串口线连接串口线连接三线法三线法DB25DB25DB9DB9DB9DB25严禁带电拔插头，至少一端断开严禁带电拔插头，至少一端断开二、串行通信二、串行通信 -5RJ45头头12345678 IIIIIIII 4、7：地 5. ：Modem发送数据（TXD） 6. ：Modem接收数据（RXD） 或 4、7：地 2. ：Modem发送数据（TXD） 3. ：Modem接收数据（RXD） 无标准，以MODEM说明书为准原则：收发相连、地相连二、串行通信二、串行通信 -6基本概念基本概念 码元

56、码制 数码率(波特率) 每秒传送的码元数 信息传输速率 ：每秒传输的信息量 （比特率） 对于二元码制 波特率比特率 0 E 2/3E 二元码制 1 1 1 1 0 1/3E E 1 0 4 3 0 4 四元码制 二、串行通信二、串行通信 -7数据同步数据同步 数据同步的意义：接收双方时钟一致，同时发收。数据同步的意义：接收双方时钟一致，同时发收。保证收发一致。保证收发一致。1110101110010000 0 E 1 1 1 1 0 二、串行通信二、串行通信 -8异步通信异步通信 ：l无信号时为高电平（1状态）l起始位为低电平（0状态）l数据位后根校验位（也可以没有）l停止位为高电平（1状态）

57、l停止位后可以有若干空闲位，高电平（1状态）l停止/空闲位后的电平下降（0）标志下一个字符的开始二、串行通信二、串行通信 -9波特率波特率 每逻辑位对应的电平持续时间每逻辑位对应的电平持续时间起始位起始位 逻辑逻辑0 1位位数据位数据位 逻辑逻辑0或或1 5位、位、6位、位、7位、位、8位位校验位校验位 逻辑逻辑0或或1 1位或无位或无停止位停止位 逻辑逻辑1 1位，位，1.5位或位或2位位空闲位空闲位 逻辑逻辑1 任意数量任意数量串口通信参数二、串行通信二、串行通信 -10例如：例如：传送8位数据45H（0100,0101B），奇校验，1个停止位 异步通信的速率： 若9600bps，每字符8

58、位，1起始，1停止，无奇偶，则实际每字符传送10位，则960字符/秒。 三、通道板三、通道板-1通道板通道板MODEM板板电源电源电源电源正面背面12345678 IIIIIIII 三、通道板三、通道板-2数字调制与解调数字调制与解调 数据终端设备送出的原始数据信号（RS232: 0/1）一般是频率很低的信号，其能量或功率集中在0频率附近，并具有一定的频率范围，这样的信号称为基带信号。 直接传输基带信号称为基带传输。但是远距离传输不能直接传输基带数据，需要使用频带较窄的正弦波作为载波，用基带信号对载波的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号变化，该过程称为调制。 11101011 100100

59、00 三、通道板三、通道板-3调制的几种类型调制的几种类型正弦波有幅度、频率、相位三个参数，可以构成调幅、调频、调相三种基本调制形式。数字调制分为线性调制和非线性调制。线性调制中、调制后信号与基带信号频谱结构相同，只是搬移了频率位置，没有新的频率成分出现，振幅键控属于线性调制。非线性调制则有新的频率成分出现。频移键控、相移键控属于非线性调制。 三、通道板三、通道板-4振幅键控振幅键控ASK振幅键控用载波的不同幅值表示表示二进制的0或1。比如用幅值0表示0，某一恒定幅值表示1。原理简单，但易受干扰。移相键控移相键控PSK移相键控以载波信号的相位偏移表示二进制数。如0控制发出与已发出信号群相位相同

60、的信号群表示，1控制发出与已发出信号群相位相反的信号群表示。在高速MODEM中，常使用90，45方式表示0和1。 三、通道板三、通道板-5移频键控移频键控FSK发送端产生中心频率f0，频偏为f的两个载波频率f1f0f，f2f0f，分别代表数字0和1。CCITTV.23规定低于600波特，中心频率1500Hz，频偏200Hz；低于1200波特，中心频率1700Hz，频偏为400Hz。用于电力线载波和微波通道的MODEM通常使用FSK。 三、通道板三、通道板-6通道板的技术参数通道板的技术参数频率（Hz）波特率同/异步正/反码 发信电平3000150 300286520060028802001200 同步