变电站综合自动化系统的通信技术

1、变电站综合自动化原理,第六章 变电站综合自动化系统的 通信技术,第六章 变电站综合自动化系统的通信技术,河南理工大学电气学院,3,一、远动通信的特点：,6.1 电力系统远动通信概述,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运行状态的重要信息送到调度中心（遥测、遥信、遥视）； 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）。 涉及到电力系统远动通信。,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时性要求很高。这种实时性要求，一般用允许传送时间来衡量。 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必须

2、在1s内送到调度中心；厂站端遥测信息按重要程度分别在320s内在调度中心实现更新；电能等存储信息允许几分钟或几十分钟传送1次。,距离远 实时性强,可靠性高,河南理工大学电气学院,4,二、远动数据通信信道：可简单的分为有线信道和无线信道两大类。,6.1 电力系统远动通信概述,河南理工大学电气学院,5,三、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一系列的约定和顺序，这种规定和顺序称为通信规约（或通信协议）。,我国电力系统远动通信规约有两种类型：一类是循环式数据传送（Cyclic Digital Transmission）规约，简称

3、CDT规约；另一类是问答式（Polling）数据传送规约，简称Polling规约。,CDT规约适用于点对点信道结构的两点间远动通信，信息的传送采用循环同步方式，数据采用帧结构方式组织。,CDT规约以厂站端为主动方传送数据。 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调度或监控中心传送各种遥测、遥信、SOE等,河南理工大学电气学院,6,6.1 电力系统远动通信概述,Polling规约适用于网络拓扑是点对点、点对多点、多点共线、多点环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多个厂站端进行通信。其通道可以是双工或半双工，信息传输为异步方式。,Polling规约以调度或监

4、控中心为主动方进行数据传输。RTU或厂站综合自动化系统只有在调度或监控中心询问以后，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RTU或厂站综自系统发出各种询问报文；对方按询问报文的要求向调度或监控中心回答各种报文。 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控制报文；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的报文。,河南理工大学电气学院,7,CDT规约与Polling规约的特性比较：,1、对网络拓扑的要求不同：CDT规约只适应点对点的简单通道；而Polling 规约能适应点对点、多个点对点、多点环形、多点星形等几乎所有拓扑结构。,2、通道的使用效率不同

5、：使用CDT规约进行信息传输时，调度或监控中心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RTU或厂站综自系统分时共享通道资源。,3、调度或监控中心与厂站的通信控制权不同：采用CDT规约，以厂站端为主动方，厂站端远动信息连续不断的送往调度或监控中心，调度或监控中心只发送遥控、遥调等命令；若采用Polling规约，则以调度或监控中心为主动方，厂站端只有接收到询问后，才向调度或监控中心报告。,6.1 电力系统远动通信概述,河南理工大学电气学院,8,4、对通道质量的要求不同：采用CDT规约，在信道上连续传送信息，某远动信息一

6、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，因此对通道的质量要求不是很高；而采用Polling规约的信息传输是按需传送的，即使采用了防止报文丢失和重传技术，其对通道质量的要求仍然较高；,5、实现的控制水平不同：采集CDT规约的远动信息传输，数据采集以厂站为中心，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：采用CDT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，通信控制简单；采用Polling规约的通信，信息发送方需要考虑接收

7、方的接收是否成功，采用了防止信息丢失以及等待超时重发等技术，通信控制比较复杂。,河南理工大学电气学院,9,6.1 电力系统远动通信概述,CDT规约采用较早，1991年已推出最新的部颁规约DL451-1991。我国电力系统早期均采用CDT规约通信。 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，我国开始引入了Polling规约，即IEC60870-5系列规约。 1997年原电力工业部颁发了国内版本DL/T634-1997远动设备及系统|第5部分:传输规约|第101篇:基本远动任务配套标准。 目前，新版Polling规约DL/T 634.5101-2002已得到广泛应用。 20世纪

8、80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。 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规约转换，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DL/T 634-5101-2002标准，在通过网络传输的情况下采用DL/T 634-5104-2002，将来“变电站到控制中心通过IEC61850通信”，以实现数字化变电站的建设目标。 电力系统数据通信协议体系,河南理工大学电气学院,10,6.1 电力系统远动通信概述,电力系统数据通信协议体系,IEC60870-5系列

9、： 远动通信协议体系 IEC61850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信息传输要求不断提高，信息传输方式已逐步走向数字化和网络化。 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。 为此国际电工委员会(IEC)电力系统控制及其通信技术委员(TC-57) 制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，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。,IEC60870-5系列（1）,IEC60870-5系列（2）,IEC TC5

10、7 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- Supervisory Control and Data Acquisition ）中主站和子站

11、（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）,IEC60870-5-101：基本远动任务配套标准。（1995年） IEC60870-5-102：电能累积量传输配套标准。 （1996年） IEC60870-5-103：继电保护设备信息接口配套标准。 （1997年） IEC60870-5-104：适应网络传输的IEC60870-5-101。 （2

12、000年） 将101规约应用于TCP/IP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互换的目的，国际电工委员会TC-57 技术委员会又在IEC60870-5 系列基本标准的基础上，根据各种应用情况下的不同要

13、求制定了一系列的配套标准。,IEC60870-5系列（4）,IEC60870-5-101 IEC60870-5-101:1995 DL/T 634-1997 IEC60870-5-101:2002 DL/T 634.5101-2002 远动设备及系统|第5部分:传输规约|第101篇:基本远动任务配套标准,IEC60870-5-102 DL/T 719-2000远动设备及系统 第5部分:传输规约 第102篇:电力系统电能累计量传输配套标准,IEC60870-5-103 DL/T 667-1999远动设备及系统|第5部分:传输规约|第103篇:继电保护设备信息接口配套标准,IEC60870-5-1

14、04 DL/T 634.5104-2002远动设备及系统|第5部分:传输规约|第104篇:采用标准传输协议子集的IEC60870-5-101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、CPU处理能力强、网络设备价格降低使利用网络来传输信息成为可能。 为此，1995年IEC TC57专门成立了三个工作组（WG10/11/12）进行新标准的制定工作，这在历史上是很少见的。 第10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； 第11工作组负责站级数据通信总线的定义； 第12工作组负责控制柜级（过程级）数据通信协议的定

15、义。 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直接访问控制中心，不需要另加网关（Gateway），是一种将变电站内数据通信协议与广域网协议组合在一起的体系结构。,河南理工大学电气学院,17,TC57在1999年9月召开的京都年会的战略会议（SPAG)上决定在将来510年内TC57的工作重点是制定“无缝通信系统体系标准”，并定名为“变电站和控制中心通过61850通信”，即IEC61850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“一个世界，一种技术，一个标准”的目标。 IEC 61850标准已经成为基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一的国际

16、标准。 我国与之配套的电力行业标准是 DL/T 860规约 是我国建设数字化变电站的核心技术之一,IEC61850系列(2),河南理工大学电气学院,18,主要内容：研究电子式互感器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IEC 61850标准，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，开发继电保护装置。,预期目标：提出基于IEC 61850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硬件和软件平台，实现变电站自动化、继电保护、故障录波

17、、安全自动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。,数字化变电站,数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，通过对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，并以网络数据为基础，采用智能化策略实现测量监视、控制保护、信息管理等自动化功能的变电站。,河南理工大学电气学院,19,数字化变电站关键技术及研究现状,IEC60870-6系列（1）,IEC60870-6系列： 计算机数据通信协议体系,IEC TC57 WG07工作组负责制定与ISO和ITU-T兼容的用于电力系统控制的计算机数据通信协议，即I

18、EC 60870-6 系列标准。 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ELCOM90、美国西部电网的WSCC等）中选择了ELCOM90作为蓝本，开始制定IEC 国际标准，称为远方控制应用单元TASE(Tele-control Application Service Element, 后改为TASE.1). 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，于是美国电科院 (EPRI) 急忙开发了ICCP ( Inter Control-center Communication Protoc

19、ol )，于96年被纳入IEC体系，称为TASE.2 与TASE.1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TASE.1基于 ISO 9072-1/2 ROSE， TASE.2基于MMS ( Manufacturing Message Specification )。,IEC60870-6系列（2）,由于MMS已广泛应用于各行各业，所以TASE.2比TASE.1适应性更强、更容易实现。 目前，国际电工委员会TC57委员会已采纳TASE.2协议为控制中心间信息交换的标准协议。 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代原来的我国电力行业

20、标准电力系统实时数据通信应用层协议DL476-92。,河南理工大学电气学院,22,一、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，甚至还可能导致电网事故的发生。,河南理工大学电气学院,23,6.3 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，由干扰引起的差错始终

21、存在，必须采用差错控制技术。,影响信息传输准确性、可靠性的主要因素包括：一是信道特性引起信息的码间干扰；二是信道上的噪声和干扰。,一、概述：,河南理工大学电气学院,24,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。也称抗干扰编码技术。,差错控制方式：分为检错和纠错两大类，检错即查出信息传输过程中的错码，但不能确定错码的位置；纠错则是在检错的基础上，判断错码所在位置并加以纠正。,6.3 差错控制原理,一、概述：,河南理工大学电气学院,25,差错控制方式：,自动要求重传（ARQ）方式,6.3 差错控制原理,发送端发送能够检错的信息码。 接收

22、端接收该码后，按编码规则检错，确定有无误码，并将判断结果通过反馈信道传送给发送端。 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。 如果判断结果为无误码，发送端可继续向接收端发送新的信息码。,要求信息收发双方之间应具备双向通道，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。 ARQ方式按编码规则完成检错，由重传完成纠错，其准确性、可靠性很高，但实时性受影响，效率不高。,河南理工大学电气学院,26,循环传送检错方式,6.3 差错控制原理,发送端把信息进行编码后发送出去 接收端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

23、码可用 如果有误码，则该组数码弃之不用 同一信源的信息被周期性的循环传送，可待下次循环时再接收该信息，如果无错就可以采用,不需要反馈信道，具有检错方式简单，易于实现的特点。,河南理工大学电气学院,27,前向纠错（FEC）方式,混合纠错（HEC）方式,6.3 差错控制原理,发送端的信息经信道译码器进行纠错编码，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纠错译码。,其优点是不需要反馈信道，缺点是译码器比较复杂。,是FEC与ARQ两种方式的综合 发送端发送的码字不仅能够检错，还具有一定的纠错能力 接收端收到数码后，首先进行纠错；如果错误太多，超过了纠错能力，但译码器能够检测

24、出误码时，可通过反馈信道，要求对方重发。,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定的纠错能力。,河南理工大学电气学院,28,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。 在电力系统循环式远动通信中，对于遥测遥信信息的传送通常采用循环传送检错方式； 问答式远动通信中的遥测遥信信息的传送也多采用检错译码方式； 为了提高可靠性，对于遥控都采用返送重传方式。,6.3 差错控制原理,差错控制的实际应用：,河南理工大学电气学院,29,差错控制编码：,差错控制就是按照某种规律编码，使接收端的检错、纠错能力得

25、以实现。 在一组信息码元的基础上，增加部分与信息码元具有某种相关性的校验码元，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序列。 编码过程：设要传送k位信息，编码器按一定的规则在k位信息码根据规则附加r位校验码，构成n=k+r位的码字。 附加r位校验码的编码规则很多，不同的规则就形成了不同的编码方式。,6.3 差错控制原理,河南理工大学电气学院,30,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； 实现编码译码的方法要简便。,6.3 差错控制原理,编码规则的选择标准：,河南理工大学电气学院,31,二、部颁CDT规约中的循环码,6.3 差错控制原理,

26、1991年11月原电力工业部颁布了循环式远动传送规约DL451-1991。 该规约规定的数据帧结构如下图6-12所示。 每个字均为6个字节。除同步字外，控制字和信息字的第6个字节为校验码字节。,(k=40位)信息码 + (r=8位)校验码构成(n=k+r=48位)码字。,河南理工大学电气学院,32,CDT规约的校验码：,6.3 差错控制原理,对长度为 k 位的信息码，按一定规则添加 r 位校验码（CRC校验码），组成长度为n=k+r 的二进制序列Cn1 , Cn2 , , C1 , C0的码字。,1x6+1x5+0x4+0x3+1x2+0x+1= x6+x5+x2+1,在CRC编码理论中，利用

27、码多项式进行码组的描述和运算。 一个n位的码组可用一个最高幂次为(n-1)的码多项式进行描述，码组中各码元作为码多项式的系数。 例如7位码组 1100101 可表示表示为：,CDT规约利用CRC(Cyclic Redundancy Check)进行校验。,河南理工大学电气学院,33,CRC编码及校验原理：,6.3 差错控制原理,采用CRC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g(x) ，并且g(x)的最高项和最低项的系数必须为1。 发送方先为原始数据块生成带CRC校验码的码字，并使该码字的码多项式能被g(x)除尽；发送此码字，接收方用收到的码字也除以g(x) ，如果能除尽，表明

28、传输正确，否则，表示传输有错，请求重发。,根据要传送的k位二进制信息码，按照一定的规则产生一个r位CRC校验码，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）。 CRC校验码如何生成？满足什么样的规则？ 这个规则，在差错控制理论中称为“生成多项式”。,编码和检错过程：,河南理工大学电气学院,34,首先将原信息码(k位)左移r位(k+r=n)，即相当于将信息码多项式m(x)乘以xr，得到新的多项式xrm(x) 用生成多项式g(x) 用模2除该多项式，其所得余式设为r(x)。,CRC校验码生成方法：,6.3 差错控制原理,T(x)=xrm(x)-r(x),T(x)：编码后的带CRC

29、校验位的码多项式 r(x)：CRC校验码多项式，且多项式次数为(r-1)次,当使用CRC校验码进行差错控制时，除了为g(x)的整数倍的差错多项式不能被检测外，其它差错均能被查出。 CRC校验码的差错控制效果取决于g(x)的阶数，阶数越高，效果越好。,设原始k位信息码多项式为为(k-1)次多项式m(x) ；设生成多项式g(x)的次数为r且比m(x)的阶数低。,河南理工大学电气学院,35,6.3 差错控制原理,目前，常用的生成多项式g(x)有两种，分别是： CRC-16 x16+x15+x2+1 CCITT x16+x12+x5+1 CDT规约采用：CRC-8 x8+x2+x1+1,河南理工大学电

30、气学院,36,模2运算：,6.3 差错控制原理,模2运算是一种二进制算法，是CRC校验技术中的核心部分。 与四则运算相同，模2运算也包括模2加、模2减、模2乘、模2除四种二进制运算。而且，模2运算也使用与四则运算相同的运算符。 与四则运算不同的是模2运算不考虑进位和借位，即模2加法是不带进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。因此，这种加减运算实际上就是逻辑上的异或运算，加法和减法等价。,河南理工大学电气学院,37,CRC校验例程：,6.3 差错控制原理,例如，要发送的数据信息码为1101 0110 11， 生成多项式为g(x) =x4+x+1 首先在发送数据块的末尾加4个0

31、（左移4位），得到1101 0110 11 0000，然后用g(x)的位串10011去模2除，得到余数位串1110（校验码） 再用1101 0110 11 0000减去余数位串1110，得到位串1101 0110 11 1110，将其对应的多项式称为T(x)，显然，T(X)能被g(x)除尽。 这样，一旦接收到的码组不能被同样的g(x)的位串除尽，那么一定有传输错误。,河南理工大学电气学院,38,最新部颁CDT远动通信规约适应于点对点通道的调度中心与厂站之间的数据通信，也适用于调度中心之间实时数据的转发通信。,1、CDT规约主要性能：,以帧为单位组织数据，且帧长可变；,区分循环量、随机量和插入量

32、。子站数据循环传送，而变位信息、对时信息和遥控返校等重要信息优先插入传送。,确定了上行信息的传送顺序和传送周期，如表6-3所示；,6.4 循环式远动通信(CDT)规约及其应用,河南理工大学电气学院,39,6.4 循环式远动通信规约及其应用,规定了主站到子站的控制命令传送方式和优先顺序。 虽是远动规约，但许多智能装置上送当地监控信息也使用了CDT规约。,河南理工大学电气学院,40,2、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排列方式问题。 CDT规约规定了4种帧系列，分别记为A1、A2、A3、A4，其中A2帧系列应用较为广泛。,6.4 循环式远动通信规约及其应用,在传送过程中，当

33、E帧（SOE）出现时，在箭头处所指方框处插入并传送，且连送3遍 SOE采用帧插入方式传送 D1帧（遥信）、D2帧（电能量）所要求的传送周期决定了S1的重复次数。,河南理工大学电气学院,41,3.1、同步字(B1B6),规约采用的同步字是3组EB90H，共6个字节。 由于向信道发送时低字节先送，高字节后送；字节内低位先送，高位后送，故实际组装的6个同步字节应是3组D709H。,1,1,0,1,0,1,1,1,0,0,0,0,1,0,0,1,6.4 循环式远动通信规约及其应用,3、帧结构：,每个字均为6个字节,同步字也称报文头，规律字符易分辩 报文解读从同步字开始,河南理工大学电气学院,42,3.

34、2、控制字(B7B12),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6个字节组成。,控制字节（B7）中各位意义：,6.4 循环式远动通信规约及其应用,控制字节一般固定为 71H,河南理工大学电气学院,43,帧类别字节（B8）说明本帧信息的属性，CDT规约中对不同的帧类别给出了指定代码，如表所示。,6.4 循环式远动通信规约及其应用,3.2、控制字(B7B12),河南理工大学电气学院,44,3.3、信息字：,信息字承载远动信息实体 其结构如下图所示：,6.4 循环式远动通信规约及其应用,共6个字节：功能码占1个字节, 数据码占4个字节, 校验码占1个字节。 功能

35、码说明了该信息字的用途，其定义分配见表6-5。,河南理工大学电气学院,45,6.4 循环式远动通信规约及其应用,分析报文时以信息字的功能码来确认信息内容,河南理工大学电气学院,46,控制字的帧类别为：61H 信息字功能码: 00H-7FH，可用字数为128 每个信息字传2路遥测：b15为数据无效位；b14为数据溢出位；b11 为符号位，负数以补码表示；b10-b0 为传输的数值，最大值为7FFH，即2047 功能码 00 上送第1-2个遥测量，功能码 01 上送第3-4个遥测量，以此类推。 部颁CDT的遥测上送最大容量为：1282256,信息字格式说明：,遥测信息字格式：,6.4 循环式远动通

36、信规约及其应用,由于信息类型较多，相应的有多种信息字格式 仅说明遥测、遥信和SOE的信息字格式（遥控报文等在此不作分析）,遥测帧：,河南理工大学电气学院,47,遥测报文举例,eb 90 eb 90 eb 90 71 61 20 01 64 2d 00 e5 03 e7 03 49 01 e7 03 00 00 26 02 c1 06 00 00 fa 03 00 00 00 00 59 04 00 00 00 00 70 05 a9 06 00 00 36 06 97 00 98 00 c9 07 95 00 00 00 ce 08 6f 0f cd 0f 0f 09 b7 09 87 00

37、99 0a 84 00 85 00 bc 0b 00 00 d2 0f fd 0c f8 0f 6c 09 ab 0d 00 00 00 00 0b 0e 00 00 00 00 ad 0f 00 00 cb 06 a7 10 fe 0f 5d 03 a1 11 53 03 4b 03 11 12 4a 03 e4 00 a4 13 cb 06 6e 06 07 14 d9 03 da 03 a5 15 dc 03 ab 06 25 16 00 00 03 00 b9 17 00 00 ff 0f 1e 18 00 00 56 09 99 19 db 03 dc 03 03 1a dd 03

38、af 06 57 1b ab 03 15 00 ac 1c a9 03 69 02 f9 1d 74 00 8b 06 60 1e 83 04 82 04 bf 1f 85 04 0e 00 ff,河南理工大学电气学院,48,信息字格式说明：,遥信信息字格式：,6.4 循环式远动通信规约及其应用,控制字的帧类别为：F4H 信息字的功能码为: F0H-FFH，可用字数为16 每个遥信有32个状态位。状态位定义: 1=合，0=分 功能码 F0H 上送组态里的第 1-32 个遥信状态；F1H 上送第33-64个遥信状态；以此类推。 部颁 CDT 的遥信上送最大容量为 3216512,遥信帧：,河南理

39、工大学电气学院,49,遥信报文举例,eb 90 eb 90 eb 90 71 f4 10 01 64 d4 f0 00 00 00 00 f6 f1 00 60 38 1c 54 f2 00 00 00 02 3c f3 64 00 00 00 5d f4 02 84 a5 c1 e5 f5 02 00 05 05 6d f6 05 05 00 01 34 f7 05 05 05 05 0b f8 05 05 04 41 f5 f9 38 d0 00 20 5b fa 00 00 00 00 2b fb 00 00 00 00 49 fc 00 00 00 00 60 fd 00 58 02

40、90 a4 fe 40 05 00 04 e3 ff 00 02 00 12 6e,河南理工大学电气学院,50,信息字格式说明：,事件顺序记录SOE信息字格式： SOE描述遥信状态变位的信息：遥信状态变位包括变位对象号、变位状态、变位时间等。,6.4 循环式远动通信规约及其应用,河南理工大学电气学院,51,SOE 报文举例,eb 90 eb 90 eb 90 71 26 02 01 64 41 80 85 02 23 38 f8 81 0a 15 ca 01 9c,河南理工大学电气学院,52,DL/T634-1997远动设备及系统第5部分传输规约第101篇基本远动任务配套标准 该标准非等效采用

41、IEC60870-5-101标准，根据我国点对点和多个点对点全双工通道居多的实际情况，补充了子站（厂站）事件启动触发传输和子站定期向主站传送全部数据的内容 由于本标准主要描述了调度中心主站和子站之间的问答式远动数据传输规定，故可简称为问答式远动传输规约。,6.5 问答式远动规约简介,一、概述：,河南理工大学电气学院,53,二、适用范围 ：,标准DL/T634-1997适用于电网数据采集和监视控制系统（SCADA）中主站和子站（远动终端或综合自动化系统）之间以问答式进行数据传输， 也适用于调度所之间以问答式规约转发实时远动信息。,本标准适用于网络拓扑结构为点对点、多个点对点、多点共线、多点环形和

42、多点星形网络配置的远动系统中，通道可以是双工或半双工。 101规约有平衡传输和非平衡传输两种方式：,6.5 问答式远动规约简介,河南理工大学电气学院,54,6.5 问答式远动规约简介,平衡传输方式：指主站和子站可以同时启动链路传输服务； 非平衡传输方式：指仅仅由主站启动各种链路传输服务，而子站仅当主站请求时才传输。 主站采用顺序地查询(召唤)子站来控制数据传输。在这种情况下，主站是请求站，它触发所有报文的传输；子站是从动站，只有当它们被查询(召唤)时才可能传输。 平衡传输只能用于点对点或者多个点对点的全双工通道。如果通道为半双工通道或多点共线、多点环形、多点星形等通道配置，只能采用非平衡传输。

43、 101规约一般应使用非平衡方式。,河南理工大学电气学院,55,三、帧格式：,6.5 问答式远动规约简介,在DL/T634-1997中，信息以帧的方式组织传输，采用的帧格式为IEC60870-5基本标准中的FT1.2异步式字节传输格式，FT1.2具有可变帧长和固定帧长两种形式。,河南理工大学电气学院,56,FT1.2可变帧长帧格式：用于主站和子站之间的数据传输,6.5 问答式远动规约简介,固定长度（4个字节）的报文头+由控制、地址、数据组成的信息实体+校验码+结束字符 启动字符为固定的68H 允许采用的最大信息帧长Lmax=250，即一帧实际长度不超过256,帧构成：,河南理工大学电气学院,5

44、7,数据帧在线路上传输顺序由第一个启动字符（字节）开始直至结束字符 每一个字符从低位至高位依次传送。 数据帧中的字符传输采用异步传输方式（字符间的间隔时间是任意的）,6.5 问答式远动规约简介,FT1.2可变帧长帧格式：,河南理工大学电气学院,58,6.5 问答式远动规约简介,101规约中数据的传输顺序,河南理工大学电气学院,59,有如下传输规定：,线路空闲状态为二进制1； 每个字符有1位启动位（二进制），8位信息码，1位偶校验位，1位停止位（二进制）； 每个字符间无需线路空闲间隔； 两帧之间的线路空闲间隔最少33位； 接收校验：,6.5 问答式远动规约简介,FT1.2可变帧长帧格式：,字符校

45、验：每个字符的启动位、停止位和偶校验位 帧校验：校验两个启动字符、两个L 值应一致，接收字符数为L+6、帧校验和、结束字符若无差错，则数据有效,在检验中，若检出一个差错，则舍弃此帧数据,帧校验和是控制、地址、用户数据区8位位组的算术和（不考虑溢出位，即256模和）,河南理工大学电气学院,60,FT1.2固定帧长帧格式：用于子站回答主站的确认报文或主站向子站的询问报文，其帧格式如图。,6.5 问答式远动规约简介,河南理工大学电气学院,61,四、链路传输规则：,链路层用于实现接收、执行和控制高层所需的传输服务功能，向高层报告传输的成功与失败，并且观察传输线路和站的工作状态。,101规约规定了窗口尺

46、寸为1的非平衡方式传输的链路传输规则，适用于各种网络配置。对于点对点和多个点对点的网络配置，增加了子站事件启动触发传输的传输规则（平衡传输方式）。,所谓窗口尺寸为1，即主站向子站触发一次传输任务后，或者成功的完成或者报告产生差错之后才能开始下一轮的传输服务。,6.5 问答式远动规约简介,河南理工大学电气学院,62,四、链路传输规则：,规约采用的链路服务级别（数据帧的级别）为3级，如表所示：,6.5 问答式远动规约简介,传输规则：,S1：子站无须回答主站的报文，主站也不知道子站是否接收到报文 S2：子站正确接收到主站报文时，需要向主站发确认帧；若子站由于过载等原因不能接收主站报文时，子站应传送忙

47、帧给主站。通常用于发送参数、控制命令等。 S3：子站接收到请求帧后，若有请求的数据则发送响应帧；若没有所请求的数据则发否定的响应帧。,河南理工大学电气学院,63,五、控制域（C）和地址域（A） ：,在FT1.2可变帧长或固定帧长的帧格式中，均具有控制域和地址域两栏，他们与CDT中的控制字相类似，是对本帧数据的总体描述，还包括数据流的控制。,1、控制域（C），控制域C的定义见图。,6.5 问答式远动规约简介,主站向子站传输报文 子站向主站传输报文,河南理工大学电气学院,64,1、控制域（C）：,传输方向位DIR（D7）：DIR0，表示报文是由主站向子站传输；,启动报文位PRM （D6）：PRM1

48、，表示主站向子站传输，主站为启动站；,6.5 问答式远动规约简介,主站向子站传输报文中控制域各位的定义：,河南理工大学电气学院,65,1、控制域（C）：,6.5 问答式远动规约简介,3) 帧计数位FCB,主站向同一个子站传送新一轮的发送/确认（SEND/CONFIRM）或请求/响应（REQUEST/ RESPOND）时将FCB位取相反值。 主站为每一个子站保留一个帧计数位的拷贝。 若超时没有从子站收到所期望的报文，或接收出现差错，则主站不改变帧计数位（FCB）的状态，并重复传送原报文，重复次数为3次。 若主站正确收到子站报文，则该轮的发送/确认或请求/响应传输服务结束。,河南理工大学电气学院,

49、66,1、控制域（C）：,6.5 问答式远动规约简介,帧计数有效位FCV（D4）：FCV0表示帧计数位（FCB）的变化无效。发送/无回答（SEND/NO REPLY）服务、重传次数为0的报文、广播报文时不需考虑报文丢失和重复传输，无需改变帧计数位（FCB）的状态，因此这些帧的计数有效位常为0。,功能码（D3D0）：用于定义数据帧的类别。主站向子站传输的功能码定义见表。,河南理工大学电气学院,67,6.5 问答式远动规约简介,*1级数据包括事件和高优先级报文 *2级数据包括循环传送或低优先级报文,河南理工大学电气学院,68,6.5 问答式远动规约简介,用户1 级数据：变位遥信、由读数命令所寻址的

50、信息体的数据、子站初始化结束和子站状态变化。 用户2 级数据：超过门限值的遥测量、水位超过门限值、变压器分接头变化、事件顺序记录数据、带时标的其他量。,遥测、遥信、水位、变压器分接头位置和远动终端状态也属于2 级用户数据，这些数据由主站总召唤命令或分组召唤命令召唤后向主站传送。,河南理工大学电气学院,69,1、控制域（C）：,6.5 问答式远动规约简介,子站向主站传输报文中控制域各位的定义：,传输方向位DIR（D7）：DIR1，表示报文是由子站向主站传输；,启动报文位PRM （D6）：PRM0，表示子站向主站传输，子站为从动站；,河南理工大学电气学院,70,1、控制域（C）：,6.5 问答式远

51、动规约简介,要求访问位ACD （D5） ：ACD1表示子站希望向主站传输1级数据；,数据流控制（DFC） （D4） ：DFC0表示子站可以继续接收数据，DFC1表示子站数据区已满，无法接收新数据；,功能码（D3D0） ：子站向主站传输的功能码定义见表。,河南理工大学电气学院,71,6.5 问答式远动规约简介,主站召唤1 级数据(遥信变位等)，子站如有数据变化以响应帧回答。如响应帧 1 帧传不完这类变化数据，将要求访问位置1，即ACD=1。 主站召唤2 级数据(如SOE)，子站以SOE的响应帧回答。如响应帧1 帧传不完全部SOE，继续用召唤2 级数据报文召唤；如无SOE，以无所要求数据报文（否定

52、的响应帧）回答。 主站召唤遥测、遥信全数据等，子站以相应报文作为响应帧回答。,河南理工大学电气学院,72,2、地址域（A）,6.5 问答式远动规约简介,当主站触发一次传输服务时，在主站向子站传送的帧中，地址域表示报文所要传送到的目的站址，即子站站址； 当由子站向主站传送帧时，地址域表示该报文发送的源站址，即表示该子站站址。,子站地址亦即RTU 的站号，通常由调度与变电站协商确定。 地址域的值为0至255，其中FFH255为广播站地址，即向所有站传送报文。,地址域的含义：,河南理工大学电气学院,73,六、链路用户数据 ：,在FT1.2可变帧长或固定帧长的帧格式中，在链路地址域之后是该帧的主要数据

53、区，即链路用户数据，也叫做应用服务数据单元(ASDU)。,6.5 问答式远动规约简介,由数据单元标识符和一个或多个信息体组成。,河南理工大学电气学院,74,6.5 问答式远动规约简介,FT1.2可变帧长帧结构,河南理工大学电气学院,75,类型标识用来定义信息体的结构、类型和格式，也指明是否带有信息体时标。,6.5 问答式远动规约简介,类型标识TYPE IDENTIFICATION：UI81.8,TYPE UI-不带符号整数； I-整数 UF-不带符号的定点数； F-定点数 R-实数 BS-位串 OS-八位位组串,类型标识定义：,表1 在监视方向的过程信息（上行：子站主站）,TYPE IDENT

54、IFICATION = 类型标识：= UI81.8 1=不带时标的单点信息 (SQ=1,SQ=0)M_SPNA1 2=带时标的单点信息 (SQ=0)M_SPTA1 3=不带时标的双点信息 (SQ=1，SQ=0)M_DPNA1 4=带时标的双点信息 (SQ=0)M_DPTA1 5=步位置信息(变压器分接头信息) (SQ=0)M_STNA1 6=带时标的步位置信息(变压器分接头) (SQ=0)M_STTA1 7=子站远动终端状态 (SQ=0)M_BO_NA_1 9=测量值 (SQ=1,SQ=0)M_ME_NA_1 10=带时标的测量值 (SQ=0)M_ME_TA_1 15=电能脉冲计数量 (SQ=

55、0)M_IT_NA_1 16=带时标的电能脉冲计数量 (SQ=0)M_IT_TA_1 17=带时标的继电保护或重合闸设备单个事件 (SQ=0)M_EP_TA_1 18=带时标的继电保护装置成组启动事件 (SQ=0)M_EP_TB_1 19=带时标的继电保护装置成组输出电路 信息事件 (SQ=0)M_EP_TC_1 20=具有状态变位检出的成组单点信息 (SQ=0)M_PS_NA_1 21=不带品质描述的测量值 (SQ=0)M_ME_ND_1 =为配套标准保留(兼容范围) DL/T634-1997,类型标识符含义1,*) ：= 带CP56Time2a时标的单点信息 M_SP_TB_1 *) ：=

56、 带CP56Time2a时标的双点信息 M_DP_TB_1 *) ：= 带CP56Time2a时标的步位置信息 M_ST_TB_1 *) ：= 带CP56Time2a时标的32比特串 M_BO_TB_1 *) ：= 带CP56Time2a时标的测量值, 规一化值 M_ME_TD_1 *) ：= 带CP56Time2a时标的测量值, 标度化值 M_ME_TE_1 *) ：= 带CP56Time2a时标的测量值, 短浮点数 M_ME_TF_1 *) ：= 带CP56Time2a时标的累积量 M_IT_TB_1 *) ：= 带CP56Time2a时标的继电保护装置事件 M_EP_TD_1 *) ：=

57、 带CP56Time2a时标的继电保护装置成组启动事件 M_EP_TE_1 *) ：= 带CP56Time2a时标的继电保护装置成组输出电路信息 M_EP_TF_1,类型标识符含义2,表1 在监视方向的过程信息（上行，带时标）,这些类型在 DL/T 634. 51012002中新增,TYPE IDENTIFICATION = 类型标识：= UI81.8 CON 46= 双点遥控命令 (SQ=0) C_DC_NA_1 CON 47= 升降命令 (SQ=0) C_RC_NA_1 CON 48= 设定命令 (SQ=0) C_SE_NA_1 CON 51= 32 位的位串 C_BO_NA_1 5269=为配套标准保留(兼容范围),类型标识符含义3,表2 在控制方向的过程信息（下行：主站子站）,TYPE IDENTIFICATION=类型标识：=UI81.8 ：=初始化结束 (SQ=0) M_EI_NA_1 =为配套标准保留(兼容范围),类型标识符含义5,表3 在监视方向的系统信息（上行）,表4 在控制方向的系统信息（下行）,TYPE IDENTIFICATION = 类型标识：= UI81.8 CON 100=召唤命令 (SQ=0) C_IC_NA_1 CON 101=电能脉冲召唤命令 (SQ=0) C_CI_NA