变电站的通信系统

变电站的通信系统第三部分通信基础数据通信模型信源信源编码并/串转换调制解调信道信道译码串/并转换信源译码同步信宿信道编码同步1、信道抗干扰技术增加信号抗干扰的能力的方法：1、使用好的传输信道2、使用抗干扰编码与传输控制技术相结合。信道抗干扰编码技术1、检错编码2、纠错编码常用的抗干扰编码奇偶校验码纵横奇偶校验码CRC循环冗余校验码奇偶校验码O/V111111110111111101纵横奇偶校验码O/VO/VO/VO/VO/VO/VO/VO/VO/VO/VO/VO/VO/VO/VO/VCRC循环冗余校验码系统码的格式为（n，k）有用码出现的类型为种，可以出现的码的类型有种。依靠码间距离概念，使用最大似然法则进行判别。规约常用的差错控制技术自动要求重传ARQ循环传送检错前向纠错FEC混合纠错HEC自动要求重传ARQ：发端收端判决信号可检错的码要求反馈信道，只能用于点对点的通道。循环传送检错：发端收端可检错的码点对点通信前向纠错FEC：发端收端可纠错的码可进行一点对多点通信混合纠错HEC：发端收端可纠错、检错的码判决信号点对点通信2、数据传输方式并行通信和串行通信异步传输和同步传输计算机与计算机或计算机与终端之间的数据传送可以采用串行通信和并行通信二种方式。由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低，特别是在远程传输时，避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。串行通信与并行通信所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线(另外需要地线,可能还需要控制线),数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。串行通信串并转换由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有“接收移位寄存器”（串→并）和“发送移位寄存器”（并→串）。移位寄存器发送/接收缓冲器CPU移位寄存器发送/接收缓冲器CPU串行通信必须解决数据的同步问题。异步传输和同步传输信息字节起始位结束位起始位起始位结束位异步传输三组同步字控制字信息字面向字符CDTFlagControlAaddressDestinationInformationFCSFHDLC0111,1110模拟调制数字调制AMFMPMASKFSKPSKQAM3、调制与解调（MODEM）ASK

tttASKUcUs1011t2t3t4tt2t3t4tt2t3t4t

用载波附近的两个不同频率表示二进制值。该方式的抗干扰能力较强，实现电路较简单，数据通信中使用较多。可应用与音频线路、高频无线电、同轴电缆局域网。例如：在音频线路上使用FSK音频调制解调器实现全双工通信，以1170HZ为中心频率，100HZ的频偏分别表示发送端的1和0，另一端以2150HZ为中心频率，以100HZ为频偏分别表示发送的1和0。FSK

tttf110112FSK2FSKUSf2t2t3t4tt2t3t4tt2t3t4tt2t3t4t用载波的相位来表示二进制值，分为绝对调相和相对调相。有2PSK和多相调相。2PSK用两个相位相反的载波分别表示二进制码。2DPSK用载波反相表示1，载波同相表示04PSK分别有四种相位的载波：0、90、180、270，每种载波可以表示两个二进制数码。PSK调制技术抗干扰能力较强，多相调制技术调制效率高。使用较多。为了获得更高的调制效率，可使用ASK与PSK结合的调制技术-----QAM正交调幅。PSKtttPSK载波us1011tDPSK2PSKt2t3t4tt2t3t4tt2t3t4tt2t3t4tASKFSK

PSKDPSK

t2t3t4t

t2t3t4t

t2t3t4t

t2t3t4tttttt1011数字信号t2t3t4t4、波特率与比特率波特率（BAUD）是指每秒线路送出的码元个数，是速度的单位。比特率(bit/s)是信息量的单位，为每秒送出的二进制码的个数。线路传输的若是二进制码，则其波特率和比特率相等，若线路传输的是多元制码，则其信息量比波特率大，即多元制码元比二进制码元的信息量丰富。例如：线路上每0.05毫秒送出一个四进制码元，其波特率为1/0.05×1000＝600Baud其比特率为600×2＝1200bit/s

四元制一个码元的信息量为二进制码元的两倍。当线路的效率较低时，可以使用多元制码提高效率。10112PSK

t2t3t4t5tt

t2t3t4t5t1t

t2t3t4t5t4PSKt1001111010004元制码的信息率为二元制码的2倍国际上规定了一个标准波特率系列，标准波特率也是最常用的波特率，标准波特率系列为110、300、600、1200、4800、9600和19200。大多数CRT终端都能够按110到9600范围中的任何一种波特率工作。接口的接收波特率和发送波特率可以分别设置，而且，可以通过编程来指定。单工：单向信道，两线。半双工：分时双向信道，两线。全双工：双向信道，同时进行。5、通信通道的工作方式在串行通信中，数据通常是在两个站（如终端和微机）之间进行传送，按照数据流的方向可分成三种基本的传送方式：发收单工发发收收半双工（halfduplex

）发收发收全双工(fullduplex)典型串行接口RS232RS485RS422RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准，最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的，RS-232在1962年发布，命名为EIA-232-E，作为工业标准，以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-232、RS-422与RS-485的由来RS-232（v.11)、RS-422与RS-485(v.28)标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。因此在视频界的应用，许多厂家都建立了一套高层通信协议，或公开或厂家独家使用。如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的，视频服务器上的控制协议则更多了，如Louth、Odetis协议是公开的，而ProLINK则是基于Profile上。目前常用的物理层协议有EIA的RS-232C，RS-449（RS422，RS485），CCITTX.21，CCITT的V.24和V.21。在变电站中：

RS-232C作为测控单元维护用的接口。

测控单元、保护单元与主计算机采用RS--422。智能电度表与计算机通信使用RS--485。

附：RS--232—C是美国电子工业协会指定的一种串行物理接口标准，是DCE和DTE的连接设备。广泛用于计算机与终端、计算机与计算机之间的就近连接。它是特点是点对点通信，通信距离和速度有限。机械特性：使用DB25连接器，25脚，并对连接器的物理尺寸、插针的排列、位置作了规定。

电气特性：发大于－12V和收大于－3V为逻辑“1”；发大于+12V和收大于+3V为逻辑“0”，在与TTL电路连接时，使用MC1488和MC1489电平转换芯片。传输速率小于20kbps，距离小于15m。

最简单的连接为发送线、接收线、共用信号地线RS--232--C连接图保护地1发送数据2接收数据3请求发送4清除发送5DCE就绪6DTE就绪20信号地7

DCE

DTERS--232--C的最见简连接2372：发送数据；3：接收数据；7：信号地

232引脚CCITTModem名称说明用途异步同步1101AA保护地设备外壳接地PEPE√2103BA发送数据数据送ModemTXD

3104BB接收数据从Modem接收数据RXD

4105CA请求发送在半双工时控制发送器的开和关RTS

5106CB允许发送Modem允许发送CTS

6107CC数据终端准备好Modem准备好DSR

7102AB信号地信号公共地SGSG√8109CF载波信号检测Modem正在接收另一端送来的信号DCD

9

空

10

空

11

空

12

接收信号检测（2）在第二通道检测到信号

√13

允许发送（2）第二通道允许发送

√14118

发送数据（2）第二通道发送数据

√15113DA发送器定时为Modem提供发送器定时信号

√16119

接收数据（2）第二通道接收数据

√17115DD接收器定时为接口和终端提供定时

√18

空

19

请求发送（2）连接第二通道的发送器

√20108CD数据终端准备好数据终端准备好DTR

21

空

22125

振铃振铃指示RI

23111CH数据率选择选择两个同步数据率

√24114DB发送器定时为接口和终端提供定时

√25

空

引脚序号信号名称符号流向功能2发送数据TXDDTE→DCEDTE发送串行数据3接收数据RXDDTE←DCEDTE接收串行数据4请求发送RTSDTE→DCEDTE请求DCE将线路切换到发送方式5允许发送CTSDTE←DCEDCE告诉DTE线路已接通可以发送数据6数据设备准备好DSRDTE←DCEDCE准备好7信号地信号公共地8载波检测DCDDTE←DCE表示DCE接收到远程载波20数据终端准备好DTRDTE→DCEDTE准备好22振铃指示RIDTE←DCE表示DCE与线路接通,出现振铃RS-232-C接口的缺点接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路才能与TTL电路连接。传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。传输距离有限，最大传输距离标准值为50英尺，实际上也只能用在50米左右。双绞线采用差分信号技术，一对线发信，一对线收信。也称为平衡传输线。抗干扰能力强。RS--232--C是用信号地线，为不平衡传输，抗干扰差。RS--449标准采用平衡传输，双工4线，比RS--232--C多10线。电气特性有RS-422-A或RS-423-A规定。大于负2V为“1”；大于正2V为“0”。RS--449RS-422改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口。将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时）。允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器，可进行点对多点通信，通信距离较远。RS--485采用2线半双工通信。由RS--422标准变形得来。RS-485RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。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。RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。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。RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米。RS-485接口增加了多点、双向通信能力，即允许在总线上允许连接多达128个收发器。同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,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。而RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。接口AUIconnectorsareDB-15.ISO8877(RJ-45)FiberConnectorPortUTP接口RJ-45188Pair4R41234567Pair3T2Pair3R2Pair2T3Pair1R1Pair1T1Pair2R3Pair4T4PinRouterConnectionsNetworkConnectionsattheCSU/DSUEIA/TIA-232EIA/TIA-449EIA-530V.35X.21CSU/

DSUEnd-UserDeviceServiceProviderDTEDCE接口类型第四部分远动通道的组织远动网络的配置远动网络的组成部分调度端的远动设备调度端的远动设备经常采用局域网形式。厂站端的远动设备综合自动化的变电站采用局域网的形式。远动通道目前使用传统通信通道，发展方向为计算机互连的电力实时数据网。华东网调WESDAC-32Polling(micro4f)上海申贝YJD-500NTCDT台州区调台南上海申贝YJD-500NTCDT省调1200bit/s1200bit/s1200bit/s电力数据网2Mbit/s远动系统传输方式台南变的远动信息考虑按两种方式传送：以传统远动方式与网调、省调、和区调（1200bit/s)各一路，与EMS/SCADA系统分别采用IEC60870-5-101规约和部颁规约CDT规约。以一路2Mbit/s速率数据电路接入电力数据网，经电力数据网传送至有关调度部门。数据传送规约为TCP/IP，其应用层协议为IEC-60870-104或IEC60870-6TASEII经过数据网的通道与远动通道独立。数据网接入设备通过配置路由器入网，将变电所内所有实时系统信息就近通过当地区调的数据网接入设备接入电力数据网。用于传输计算机监控系统的实时数据和用于传输变电站的非实时信息或准实时数据的路由器单独配置。规约IEC60870-5-101现场信息的采集进入监控系统。IEC60870-5-103保护的信息采用该规约写入保护管理机。IEC60870-5-104与电力数据网、各级调度中心的EMS系统交换远动信息，应用层采用。保护通讯管理机计算机监控系统公用信息管理站保护信息收集柜保护信息收集柜MODEM保护通讯管理机P1PnP1PmF1FmP1PnP1PmF1FmMODEMSWITCH路由器电力数据网远动通信工作站调度调度调度500kV220kV调度通道华东电力调度通信中心1（调度电话通道）：台南殴海双龙诸暨瓶窑王店南桥网调OPGW光缆天一台南兰亭省调网调微波华东电力调度通信中心2（远动通道1200bit/s，调度电话通道）：浙江电力调度通信中心1（调度电话通道，电能计费1×64kbit/s）天一台南兰亭省调浙江电力调度通信中心2（远动通道1200bit/s，调度电话通道）台南双龙诸暨瓶窑OPGW省调ADSS台南台州电力调度通信中心（远动通道1200bit/s）台南变经过台州地区光纤环，接入台州局。台州地区光纤环台南变1200bit/s接入数据网台州地区光纤环台南变2×2Mbit/s传统的远动网络的配置点对点方式：采用循环远动规约，典型的为CDT规约。点对多点方式：采用轮询规约，典型的为N4F规约。分层、分布、集中转发。点对点方式CDT规约点对多点方式POLLING规约多点对点方式CDT、POLLING远动规约远动信息传送有三种模式：循环传送事件突发传送问答式目前使用的远动通信规约介绍：CDT：

循环式远动通信规约，采用面向字符的同步传输通信方式。由比特组成字节，由字节组成字，由多个字组成帧。采用三组同步字EB90H开始。分固定帧和可变