第八章-变电站综合自动化的数据通信课件

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综合自动化系统数据通信第八章变电站综合自动化的数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8.1.1数据通信系统数据通信系统模型数据通信8.1.2数据传输方式

数据传输方式：是指数据在信道中式如何传播的数据传输方式分类如图8.1.2数据传输方式数据传输方式：是指数据在信道中式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数据传输方式并行数据通信优点：字节为单位（88.1.2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。8.1.2数据传输方式优点：用较少的传输线来传递大量的数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。8.1.3异步传输与同步传输异步传输传输模式：各个字符分开传8.1.3异步传输与同步传输同步传输传输改进：为了提高传送速度，在同步传输过程中去掉了在异步传输过程中每一个字符要用的起始位和停止位而是在数据传送的开始加入了信息帧来做为传送的指示。信息帧通常包含有同步字符、控制字符和数据字符等传输特点：一组字符或一个二进制位组成的数据块（称为帧）组织成组，以组为单位连续传送，没有间断时间，传送过程中双方以同一频率工作。8.1.3异步传输与同步传输同步传输传输改进：为了提高传送速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。8.1.4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数字信号的调制解调与差第八章变电站综合自动化的数8.2.1数字信号的传输

信号调制解调过程特点：只改变数据的表示形式而不改变数据的内容，以便于传输。主要用途：用于解决不适合于基带传输的两种方式，（1）通信的信道为模拟信道，如电话线等；（2）远距离通信。8.2.1数字信号的传输信号调制解调过程特点：只改变数8.2.2数字信号的调制与解调幅度调制（ASK，AmplitudeShiftKeying）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幅度调制（ASK，Ampli8.2.2数字信号的调制与解调

频率调制（FSK，FrequencyShiftKeying）特点：是使正弦波的频率随数码不同而变化，而振幅和相位保持不变。调制后用两个不同频率的正弦信号示二进制数的1和0，如二进制数字数据的1对应的载波频率是数字数据0对应的频率的2倍。用途：载波通道或微波通道相配合的专用调制解调器多采用频率调制。

8.2.2数字信号的调制与解调频率调制（FSK，Fre8.2.2数字信号的调制与解调

相位调制（PSK，PhaseShiftKeying）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，Pha8.2.2数字信号的调制与解调

相位调制（PSK，PhaseShiftKeying）（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。

8.2.2数字信号的调制与解调相位调制（PSK，Pha8.2.3差错控制

差错控制的基本原理数据通信过程中，由于信道热噪声或环境噪声的干扰，在信道上传输的数字信号有可能从1变为0，也有可能从0变为1，这就产生了差错。差错类型突发差错随机差错8.2.3差错控制差错控制的基本原理数据通信过程中，由于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差错控制差错控制的方式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。8.2.3差错控制常用的检错方法偶检验--用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系统通信内容变电站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：①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。②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。③参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

8.3.1变电站综合自动化系统通信内容1.内部交换8.3.2对变电站综合自动化系统通信的要求1.变电站通信网络①快速的实时响应能力。②很高的可靠性。③优良的电磁兼容性能。④分层式的结构。⑤支持优先级传输。2.信息传输响应速度经常传送的监视信息：需要经常传送，响应时间需满足SCADA的要求，一般不宜大于1～2s。突发事件产生的信息：系统发生事故的情况下，需要快速响应的信息。3.各层次之间和每层内部传输信息时间过程层和间隔层：1~100ms；间隔内各个模块间：1~100ms；间隔层的各个间隔单元之间：1~100ms；间隔层和变电站之间：10~1000ms；站控层的各个设备之间：≥1000ms。8.3.2对变电站综合自动化系统通信的要求1.变电站通信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35kV~110kV输电线传输，载波频率一般为40~500kHz。(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1.电力线载波通信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2.音频电缆通信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300MHz~300GHz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。8.3.3变电站远传信息的通信线路3.微波通信8.3.3变电站远传信息的通信线路4.光线通信特点：(1)传输频带宽、容量大、性价比高；

(2)传输损耗小，适合长距离传输；

(3)体积小，重量轻，可绕性强，利用电缆沟道和电力线杆，敷设方便；

(4)具有很好的抗电磁干扰能力；

(5)保密性好；

(6)线径细、质量轻、抗腐蚀，可直接埋于地下。8.3.3变电站远传信息的通信线路4.光线通信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8.4.1RS-232标准DB25接口RS-232标准（协议）的全称是EIA-RS-232标准，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美国电子工业协会，RS（RecommendStandard）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0～20000bit/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。8.4.1RS-232标准DB25接口8.4.2RS-232D的特性及优缺点1.RS-232D的特性

(1)电气特性

(2)规约特性

(3)机械特性2.RS-232D的优缺点

优点：传送数据的电路简单。缺点：(1)接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。

(2)传输速率较低。

(3)抗噪声干扰性弱。

(4)传输距离有限。8.4.2RS-232D的特性及优缺点1.RS-232D的8.4.3RS-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。8.4.3RS-485标准接口特点：8.4.4RS-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。

8.4.4RS-232与RS-485通信接口存在的问题问题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。8.5.1循环式传送规约（CDT）特点：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。8.5.2问答式传输规约特点：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）树形（tree）总线形（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）环形（ring）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；8.6.1局域网信息传输（LAN）树形（tree）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2023/1/3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据通信主要包括两方面的内容：综合自动化系统内部各子系统间的通信和变电站与远方控制中心的通信。变电站综合自动化系统对通信系统要求包括具备快速的响应能力、良好可靠性、优良的电磁兼容性能、分层式的结构等。并介绍了适合变电站远传信息的相关通信线路以及变电站综合自动化数据通信接口。了解两种变电站的传输规约：循环式规约以及问答式规约。2022/12/29本章小结本章主要介绍变电站综合自2023/1/3课后习题4.7.2什么是基带数字信号？采用基带数字信号传输适用哪些场合？电力系统远动通信系统由哪几部分组成？为什么要对传输信号进行调制和解调，其有什么作用？为什么要对信息传输进行差错控制？其控制的方式和途径有哪些？电力系统远动通信规约有哪几种？各有什么缺点？电力系统通信信道有哪几种形式？各适用于哪些场合？为什么需要调制，有哪几种调制方式，分别简述其工作原理？什么叫并行通信和串行通信？它们各自有何优缺点？其适用场合是什么？简述数字通信模型及其优点。载波通信的优点有哪些？简述其原理。

2022/12/29课后习题4.7.2什么是基带数字信号？采谢谢That’sallfortoday.Thanks!变电站综合自动化的数据通信谢谢That’sallfortoday.变电站综合自动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综合自动化系统数据通信第八章变电站综合自动化的数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8.1.1数据通信系统数据通信系统模型数据通信8.1.2数据传输方式

数据传输方式：是指数据在信道中式如何传播的数据传输方式分类如图8.1.2数据传输方式数据传输方式：是指数据在信道中式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数据传输方式并行数据通信优点：字节为单位（88.1.2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。8.1.2数据传输方式优点：用较少的传输线来传递大量的数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。8.1.3异步传输与同步传输异步传输传输模式：各个字符分开传8.1.3异步传输与同步传输同步传输传输改进：为了提高传送速度，在同步传输过程中去掉了在异步传输过程中每一个字符要用的起始位和停止位而是在数据传送的开始加入了信息帧来做为传送的指示。信息帧通常包含有同步字符、控制字符和数据字符等传输特点：一组字符或一个二进制位组成的数据块（称为帧）组织成组，以组为单位连续传送，没有间断时间，传送过程中双方以同一频率工作。8.1.3异步传输与同步传输同步传输传输改进：为了提高传送速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。8.1.4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数字信号的调制解调与差第八章变电站综合自动化的数8.2.1数字信号的传输

信号调制解调过程特点：只改变数据的表示形式而不改变数据的内容，以便于传输。主要用途：用于解决不适合于基带传输的两种方式，（1）通信的信道为模拟信道，如电话线等；（2）远距离通信。8.2.1数字信号的传输信号调制解调过程特点：只改变数8.2.2数字信号的调制与解调幅度调制（ASK，AmplitudeShiftKeying）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幅度调制（ASK，Ampli8.2.2数字信号的调制与解调

频率调制（FSK，FrequencyShiftKeying）特点：是使正弦波的频率随数码不同而变化，而振幅和相位保持不变。调制后用两个不同频率的正弦信号示二进制数的1和0，如二进制数字数据的1对应的载波频率是数字数据0对应的频率的2倍。用途：载波通道或微波通道相配合的专用调制解调器多采用频率调制。

8.2.2数字信号的调制与解调频率调制（FSK，Fre8.2.2数字信号的调制与解调

相位调制（PSK，PhaseShiftKeying）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，Pha8.2.2数字信号的调制与解调

相位调制（PSK，PhaseShiftKeying）（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。

8.2.2数字信号的调制与解调相位调制（PSK，Pha8.2.3差错控制

差错控制的基本原理数据通信过程中，由于信道热噪声或环境噪声的干扰，在信道上传输的数字信号有可能从1变为0，也有可能从0变为1，这就产生了差错。差错类型突发差错随机差错8.2.3差错控制差错控制的基本原理数据通信过程中，由于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差错控制差错控制的方式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。8.2.3差错控制常用的检错方法偶检验--用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系统通信内容变电站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：①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。②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。③参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

8.3.1变电站综合自动化系统通信内容1.内部交换8.3.2对变电站综合自动化系统通信的要求1.变电站通信网络①快速的实时响应能力。②很高的可靠性。③优良的电磁兼容性能。④分层式的结构。⑤支持优先级传输。2.信息传输响应速度经常传送的监视信息：需要经常传送，响应时间需满足SCADA的要求，一般不宜大于1～2s。突发事件产生的信息：系统发生事故的情况下，需要快速响应的信息。3.各层次之间和每层内部传输信息时间过程层和间隔层：1~100ms；间隔内各个模块间：1~100ms；间隔层的各个间隔单元之间：1~100ms；间隔层和变电站之间：10~1000ms；站控层的各个设备之间：≥1000ms。8.3.2对变电站综合自动化系统通信的要求1.变电站通信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35kV~110kV输电线传输，载波频率一般为40~500kHz。(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1.电力线载波通信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2.音频电缆通信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300MHz~300GHz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。8.3.3变电站远传信息的通信线路3.微波通信8.3.3变电站远传信息的通信线路4.光线通信特点：(1)传输频带宽、容量大、性价比高；

(2)传输损耗小，适合长距离传输；

(3)体积小，重量轻，可绕性强，利用电缆沟道和电力线杆，敷设方便；

(4)具有很好的抗电磁干扰能力；

(5)保密性好；

(6)线径细、质量轻、抗腐蚀，可直接埋于地下。8.3.3变电站远传信息的通信线路4.光线通信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8.4.1RS-232标准DB25接口RS-232标准（协议）的全称是EIA-RS-232标准，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美国电子工业协会，RS（RecommendStandard）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0～20000bit/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。8.4.1RS-232标准DB25接口8.4.2RS-232D的特性及优缺点1.RS-232D的特性

(1)电气特性

(2)规约特性

(3)机械特性2.RS-232D的优缺点

优点：传送数据的电路简单。缺点：(1)接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片。

(2)传输速率较低。

(3)抗噪声干扰性弱。

(4)传输距离有限。8.4.2RS-232D的特性及优缺点1.RS-232D的8.4.3RS-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。8.4.3RS-485标准接口特点：8.4.4RS-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。

8.4.4RS-232与RS-485通信接口存在的问题问题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，