電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)_正文

1、 第一章第一章 概述概述 現(xiàn)代大型工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)，比如電力系統(tǒng)、石油系統(tǒng)、 鐵路系統(tǒng)等，組成大型工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備及生產(chǎn) 部門多，且分散在相距甚遠(yuǎn)的廣闊地區(qū)。為了保證系統(tǒng) 的正常工作，構(gòu)成系統(tǒng)的各部分必須在一個(gè)調(diào)度機(jī)構(gòu)的 統(tǒng)一指揮下協(xié)調(diào)工作。為此，調(diào)度機(jī)構(gòu)要隨時(shí)了解系統(tǒng) 各部分在生產(chǎn)過程中的實(shí)際情況，并在此基礎(chǔ)上作出對(duì) 生產(chǎn)過程進(jìn)行指揮的策略。為了使調(diào)度工作既滿足實(shí)時(shí) 性好，又保證可靠性高，必須借助遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)調(diào)度管 理。 遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)是一門綜合性的應(yīng)用技術(shù)，它的基本原理 包括數(shù)據(jù)傳輸原理、編碼理論、信號(hào)轉(zhuǎn)換技術(shù)原理、計(jì) 算機(jī)原理等。遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)是調(diào)度管理和現(xiàn)代科技的產(chǎn)物， 因此它隨著科學(xué)技術(shù)，特別

2、是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展而 不斷更新?lián)Q代。 第一節(jié)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)的功能第一節(jié)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)的功能 遠(yuǎn)動(dòng)（telecontrol）:利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)進(jìn)行信息 傳輸,實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)視和控制。 四遙： 遙測即遠(yuǎn)程測量（telemetering）:應(yīng)用遠(yuǎn)程通信 技術(shù)，傳輸被測變量的值。 遙信（teleindication；telesignalization) :對(duì) 諸如告警情況、開關(guān)位置或閥門位置這樣的狀態(tài)信 息的遠(yuǎn)程監(jiān)視。 遙控即遠(yuǎn)程命令（telecommand）：應(yīng)用遠(yuǎn)程通信 技術(shù)，使運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)產(chǎn)生變化。 遙調(diào)即遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)（teleadjusting）：對(duì)具有兩個(gè) 以上狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行控制的

3、遠(yuǎn)程命令。 電力系統(tǒng)構(gòu)成電力系統(tǒng)構(gòu)成 發(fā)電廠： 變電所： 輸配電線路： 用電設(shè)備： 發(fā)電 輸電 用電 配電 國家調(diào)度 大區(qū)網(wǎng)調(diào) 省級(jí)調(diào)度 地區(qū)調(diào)度等 電力系統(tǒng)幾 級(jí)調(diào)度機(jī)構(gòu) 第二節(jié)第二節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)信息及傳輸模式遠(yuǎn)動(dòng)信息及傳輸模式 一、遠(yuǎn)動(dòng)信息內(nèi)容一、遠(yuǎn)動(dòng)信息內(nèi)容 遙測：發(fā)電廠、變電所的各種運(yùn)行參數(shù)， 它分為電量和非電量兩類。 電量包括：母線電壓、系統(tǒng)頻率、流過電 力設(shè)備（發(fā)電機(jī)、變壓器）及輸電線的有功功 率、無功功率和電流。 非電量包括：發(fā)電機(jī)機(jī)內(nèi)溫度以及水電廠 的水庫水位等。這些量都是隨時(shí)間作連續(xù)變化 的模擬量。 信號(hào)轉(zhuǎn)換信號(hào)轉(zhuǎn)換 電流 電壓 功率 等 交流信號(hào) 遠(yuǎn)動(dòng)裝置 互 感 器 變 送 器

4、 05V、 010mA 直流信號(hào) 交流信號(hào)小交流信號(hào)交流采樣遠(yuǎn)動(dòng)裝置 電量脈沖 信號(hào) 計(jì)數(shù)器 數(shù)字量遠(yuǎn)動(dòng)裝置 非電量 信號(hào) 溫度 水位 等 傳 感 器 直流信號(hào) 或數(shù)字信 號(hào) 遠(yuǎn)動(dòng)裝置 遙信：發(fā)電廠、變電所中斷路器和隔離開關(guān)的 合閘或分閘狀態(tài)。遙信信息所涉及的對(duì)象只有兩 個(gè)狀態(tài)，用“0”或“1” 表示。遙信通常由運(yùn)行設(shè) 備的輔助接點(diǎn)提供。 發(fā)電廠 變電所 下級(jí)調(diào) 度中心 遙測、遙信、事件順序記錄、 系統(tǒng)對(duì)時(shí)中的返送報(bào)文、遙控返校信息等 上級(jí) 調(diào)度 中心 上行信息上行信息 遙控信息：傳送改變運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的命令。 如發(fā)電機(jī)組的啟停、斷路器的分合、并聯(lián)電容器 和電抗器的投切等。 電力系統(tǒng)對(duì)遙控信息的

5、可靠性要求很高，為 了提高控制的正確性，防止誤動(dòng)作，在遙控命令 下達(dá)后必須進(jìn)行返送校核。當(dāng)返送命令校核無誤 之后，才能發(fā)出執(zhí)行命令。 遙調(diào)信息：傳送改變運(yùn)行設(shè)備參數(shù)的命令， 如改變發(fā)電廠有功出力和勵(lì)磁電流的設(shè)定值，改 變變壓器分接頭的位置等。 上級(jí) 調(diào)度 中心 遙控、遙調(diào)、設(shè)置時(shí)鐘、召喚時(shí)鐘、 設(shè)置時(shí)鐘校正值、對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)裝置的復(fù)歸命令、廣播命令等 發(fā)電廠 變電所 下級(jí)調(diào) 度中心 下行信息下行信息 下行信息通常由調(diào)度員人工操作發(fā)出 命令，也可以自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)出命令，即所謂 的閉環(huán)控制。例如為了保持系統(tǒng)頻率在規(guī) 定范圍內(nèi)，并維持聯(lián)絡(luò)線上的電能交換， 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)出力的自動(dòng)發(fā)電控制（AGC） 功能，就是閉環(huán)控

6、制的例子。 二、二、遠(yuǎn)動(dòng)信息的傳輸模式 信息傳輸模式 循環(huán)傳輸模式CDT 問答傳輸模式POLLING CDT傳輸模式：廠站端將要發(fā)送的遠(yuǎn)動(dòng)信息按規(guī) 約的規(guī)定組成各種幀，再編排幀的順序，一幀一 幀地循環(huán)向調(diào)度端傳送。信息的傳送是周期性的、 周而復(fù)始的，發(fā)端不顧及收端的需要，也不要求 收端給以回答。這種傳輸模式對(duì)信道質(zhì)量的要求 較低，因?yàn)槿魏我粋€(gè)被干擾的信息可望在下一循 環(huán)中得到它的正確值。 三、三、遠(yuǎn)動(dòng)信息的編碼 編碼：按有關(guān)規(guī)約的規(guī)定，把遠(yuǎn)動(dòng)信息變換成各 種信息字或各種報(bào)文。編碼工作由遠(yuǎn)動(dòng)裝置完成。 采用循環(huán)傳輸模式時(shí)，遠(yuǎn)動(dòng)信息的編碼要遵守循 環(huán)傳輸規(guī)約的規(guī)定。我國原電力部頒發(fā)的循環(huán)式 傳輸規(guī)

7、約的信息字格式見圖1-1。 遠(yuǎn)動(dòng)信息字都由48位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成。 其中前8位是功能碼，區(qū)分不同信息內(nèi)容。 信息碼是信息內(nèi)容，包括四遙信息。 最后8位是校驗(yàn)碼，采用CRC校驗(yàn)。 校驗(yàn)碼的生成規(guī)則：在信息字的前40位（功能碼 和信息碼）后面添加8個(gè)零，再模二除以生成多項(xiàng) 式g(x)=x8+x2+x+1，將所得余式取非之后，作為8 位校驗(yàn)碼。校驗(yàn)碼是用于檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的部分，提 高信息字在傳輸過程中抗信道干擾的能力。 問答式傳輸規(guī)約中的報(bào)文 （Message） 格式見 圖2-1。 報(bào)文頭：34個(gè)字節(jié)，指出 進(jìn)行問答的RTU的地址、報(bào)文所 屬的類型、報(bào)文中數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié) 數(shù)。 數(shù)據(jù)區(qū)：傳送的信息內(nèi)容。 校驗(yàn)碼

8、：用報(bào)文頭和數(shù)據(jù)區(qū) 的字節(jié)運(yùn)算得到?？梢允瞧媾夹?驗(yàn)碼，也可以是CRC校驗(yàn)碼。 問答式與循環(huán)式傳輸規(guī)約最 明顯的差別是，問答式傳輸規(guī)約 中，不同類型的報(bào)文，報(bào)文的總 長度不同，且報(bào)文長度的變化總 是按字節(jié)增減。 四、常用遠(yuǎn)動(dòng)信道 傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的通道稱為遠(yuǎn)動(dòng)信道。 信道質(zhì)量的好壞直接影響信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?專用有線信道 復(fù)用電力線載波信道 微波信道 光纖信道 無線電信道 衛(wèi)星通信 常用遠(yuǎn)動(dòng)信道 廠站端 遠(yuǎn)動(dòng)裝 置 調(diào)度端 遠(yuǎn)動(dòng) 裝置 主站 （master station） 控制站 （controlling station）， 前置機(jī) （front-end processor 子站 （slave

9、station ） 受控站 （controlled station 遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置RTU （Remote Terminal Unit） 第三節(jié)第三節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng) 一、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（一、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)（telecontrol system） 遠(yuǎn)動(dòng)信道 前置機(jī)：接收RTU送來的實(shí)時(shí)信息，經(jīng)譯碼 后還原出被測量的實(shí)際值和被監(jiān)視對(duì)象的實(shí)際狀 態(tài)，顯示在CRT上和調(diào)度模擬屏上，也可以打印 輸出。前置機(jī)也可以向RTU發(fā)送遙控和遙調(diào)信息。 RTU：將電量變送器送來的05V直流電壓完 成A/D轉(zhuǎn)換，得到與被測量對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)值； 由脈沖采集電路對(duì)脈沖輸入進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到與脈 沖量對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)值；把狀態(tài)量的輸入狀態(tài)轉(zhuǎn)換成

10、 邏輯電平“0”或“1”。再將上述各種數(shù)字信息按 規(guī)約編碼成遙測和遙信信息字，向前置機(jī)傳送。 還可以接收前置機(jī)送來的遙控和遙調(diào)信息，經(jīng)返 送校核正確后（對(duì)遙控）輸出執(zhí)行。 前置機(jī)和RTU在接收對(duì)方信息時(shí),必須保證與對(duì) 方同步工作，因此收發(fā)信息雙方都有同步措施。 遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中的前置機(jī)和RTU是的配置方式如圖。 RTUnRTU1 1n臺(tái)RTU 二、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)配置的基本模式 遠(yuǎn)動(dòng)配置（telecontrol configuration）是指 主站與若干子站以及連接這些站的傳輸鏈路的組 合體。常用的遠(yuǎn)動(dòng)配置有下面一些類型。 1. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置（point-to-point configuration） 主站

11、與子站之間通過專用的傳輸鏈路 相連接的一種配置，見圖1-4（a）。 2. 多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置（multiple point-to-point configuration） 主站通過各自鏈路與多個(gè)子站相連 的一種配置，主站與各子站可同時(shí) 交換數(shù)據(jù)，見圖1-4（b）。 3. 多點(diǎn)星形配置（multipoint-star configuration） 主站與多個(gè)子站相連接的一種配置。 只許一個(gè)子站傳輸數(shù)據(jù)到主站； 主站可與一個(gè)或多個(gè)子站傳輸數(shù)據(jù)， 也可向全部子站同時(shí)傳輸報(bào)文,見圖1-4（c） 4. 多點(diǎn)共線配置（multi-partyline configuration） 主站通過一公共鏈路與多子站 相

12、連的一種配置。只許一個(gè)子站 傳輸數(shù)據(jù)到主站；主站可選擇一個(gè) 或多個(gè)子站傳輸數(shù)據(jù)，也可向全部 子站同時(shí)傳輸全局性報(bào)文，見圖1-4（d）。 5. 多點(diǎn)環(huán)形配置（multipoint-ring configuration） 所有站之間的通信鏈路成環(huán)狀, 主站可以通過兩條不同的路徑與 每一子站通信，見圖1-4（e）。 以上五種配置，多點(diǎn)共線可以節(jié)省通信鏈路，但 遠(yuǎn)動(dòng)信息的傳輸只能采用問答傳輸模式。多點(diǎn)環(huán) 形配置使主站和子站之間有兩條通信鏈路，可以 提高傳輸?shù)目煽啃浴?對(duì)不同結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)，可以根據(jù)實(shí)際情況，在 各個(gè)局部選擇不同的遠(yuǎn)動(dòng)配置，由多種遠(yuǎn)動(dòng)配置 的組合，比如多點(diǎn)星形和多點(diǎn)共線，構(gòu)成一個(gè)混 合配置的

13、完善的遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)。 第四節(jié)第四節(jié) 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng) 一、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的功能 調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)子系 統(tǒng)和人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)組成，見圖1-5。 遠(yuǎn)動(dòng)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)收集各發(fā)電廠、變電所的各 種信息，將其傳送到調(diào)度中心，完成對(duì)信息的預(yù) 處理。同時(shí)也可將調(diào)度中心的控制命令傳送到發(fā) 電廠或變電所。計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)是對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)子系統(tǒng)收 集到的基礎(chǔ)數(shù)局作進(jìn)一步加工處理、分析、計(jì)算， 為調(diào)度人員監(jiān)視、分析系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)以及對(duì)系統(tǒng) 運(yùn)行進(jìn)行控制提供依據(jù)。 人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)包括屏幕顯示器、打印機(jī)、鍵盤、 鼠標(biāo)、調(diào)度模擬屏等設(shè)備，用于向調(diào)度人員顯示 和輸出信息，也可以輸入調(diào)度人員的控制命令。 SCADA系統(tǒng)

14、：數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制。 （包括自動(dòng)發(fā)電控制AGC和經(jīng)濟(jì)調(diào)度EDC功能。） EMS系統(tǒng)：SCADA系統(tǒng)+PAS（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、狀態(tài) 估計(jì)、負(fù)荷預(yù)測、在線潮流、安全分析）+ 在線 調(diào)度員培訓(xùn)模擬（DTS） SCADASCADA（Supervisory Control And Data Acquisition） EMSEMS（Energy Management System） 調(diào)度自動(dòng) 化系統(tǒng) 二、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的分層控制 國家調(diào)度國家調(diào)度（與各大區(qū)電網(wǎng)控制中心相連，協(xié)調(diào)、 確定大區(qū)網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線潮流和運(yùn)行方式，監(jiān) 視、統(tǒng)計(jì)和分析全國電網(wǎng)運(yùn)行情況） 大區(qū)網(wǎng)調(diào)大區(qū)網(wǎng)調(diào)（按統(tǒng)一調(diào)度，分級(jí)管理原則，負(fù)責(zé) 超高

15、壓網(wǎng)的安全運(yùn)行，并按規(guī)定的發(fā)用電計(jì) 劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理） 省級(jí)調(diào)度省級(jí)調(diào)度（負(fù)責(zé)省網(wǎng)的安全運(yùn)行，并按規(guī)定的 發(fā)電計(jì)劃及監(jiān)控原則進(jìn)行管理，負(fù)責(zé)與相鄰 省網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線控制） 地區(qū)調(diào)度地區(qū)調(diào)度（一般采用若干個(gè)集控站將周圍站點(diǎn) 信息匯集、處理后送地區(qū)調(diào)度的方式） 縣級(jí)調(diào)度縣級(jí)調(diào)度（縣級(jí)電網(wǎng)調(diào)度所可以分為超大型、 大型、中型、小型四個(gè)等級(jí)來配置） 調(diào)度機(jī)構(gòu) 的五級(jí)分 層控制 三、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)基本指標(biāo) SCADA系統(tǒng)的基本指標(biāo)包括以下內(nèi)容： 測量的綜合誤差及遙測合格率；遙信正確率，遙 控遙調(diào)正確率，站間事件順序記錄分辨率；屏幕 顯示分辨率；信道的傳輸速率，頻譜，工作方式， 通信規(guī)約，誤碼率；信息容量；站

16、內(nèi)事件順序記 錄分辨率；A/D轉(zhuǎn)換誤差；系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間，如開 關(guān)變位時(shí)間、遙測全系統(tǒng)掃描時(shí)間、畫面響應(yīng)時(shí) 間、遙控遙調(diào)命令響應(yīng)時(shí)間等；系統(tǒng)可用率及平 均無故障運(yùn)行時(shí)間；地區(qū)負(fù)荷總加完成率；直接 調(diào)度的變電所遠(yuǎn)動(dòng)裝置安裝投運(yùn)率；不停電電源 可維持供電的時(shí)間等。 第二章 遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸規(guī)約 第一節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸系統(tǒng) 一、數(shù)字通信系統(tǒng)模型 傳輸數(shù)字信號(hào)的通信系統(tǒng)，稱為數(shù)字通信系 統(tǒng)。遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中傳送的各種遠(yuǎn)動(dòng)信息，在進(jìn)入遠(yuǎn) 動(dòng)信道之前已經(jīng)由遠(yuǎn)動(dòng)裝置將它們?nèi)孔兂啥M(jìn) 制的數(shù)字信號(hào)，所以傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信息的傳輸系統(tǒng)屬 數(shù)字通信系統(tǒng)。圖2-1是數(shù)字通信系統(tǒng)模型。下面 結(jié)合遠(yuǎn)動(dòng)信息中遙測信息和遙信信息的傳送加以 說明

17、。 信息源的作用是把消息轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模 擬信號(hào)或是離散的數(shù)字信號(hào)輸出。 信源編碼對(duì)信息源發(fā)出的模擬信號(hào)完成模/數(shù) 轉(zhuǎn)換，得到它所對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。 信道編碼的作用是按一定規(guī)則，在信息序列 中添加冗余碼元，將信息序列變成較原來更長的 二進(jìn)制數(shù)字序列，即碼字。通過信道編碼提高了 信息序列的抗干擾能力，信道編碼也稱差錯(cuò)控制 編碼。 調(diào)制的作用是將用數(shù)字序列表示的碼字變換 成適合于在信道中傳輸?shù)男盘?hào)形式，送入信道。 電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)中，常采用數(shù)字調(diào)頻或數(shù)字調(diào)相的 方法，將碼字中的”0”或“1”碼元，變成兩種同 頻率或兩種不同相位的正弦交流信號(hào)。 信道是傳輸信號(hào)的通道。 解調(diào)是把從信道接收到的兩種不同頻率

18、或兩 種不同相位的正弦交流信號(hào)，還原成數(shù)字序列， 即碼字。 信道譯碼是根據(jù)信道編碼規(guī)則，對(duì)接收碼字 進(jìn)行譯碼校驗(yàn)，達(dá)到檢出或糾正接收碼字中錯(cuò)誤 碼元的目的。 信源譯碼是根據(jù)信源編碼規(guī)則，變接收信息 序列為信息源輸出的對(duì)應(yīng)估值，并送給受信者予 以顯示或打印等。 信道中的干擾總是存在的。 隨機(jī)干擾：干擾對(duì)碼字中某個(gè)碼元的影響是 獨(dú)立的，與前后碼元無關(guān)。 突發(fā)干擾：如果干擾一旦發(fā)生，便同時(shí)引起 碼字中前后某些碼元的錯(cuò)誤，使錯(cuò)誤之間具有相 關(guān)性。 二、通信方式 當(dāng)通信在點(diǎn)與點(diǎn)之間進(jìn)行時(shí)，按照信息傳輸?shù)?方向，以及是否能雙向進(jìn)行，通信方式可分為單 工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。見圖2-2。 單工通

19、信單工通信：指信息的傳輸始終是一個(gè)方向， 不能進(jìn)行與此相反方向的傳輸。單工通信線路一 般采用二線制。 半雙工通信半雙工通信：指信息可以在兩個(gè)方向上傳輸， 但某一時(shí)刻只限于一個(gè)方向，不能同時(shí)進(jìn)行雙向 傳輸。半雙工通信采用二線制線路。 全雙工通信全雙工通信：指信息可以同時(shí)作雙向傳輸。 全雙工通信線路一般采用四線制，若采用頻率分 割法可用二線制線路。 SCADA系統(tǒng)中遠(yuǎn)動(dòng)信息的通信方式應(yīng)當(dāng)采用 全雙工通信方式或半雙工通信方式。 三、數(shù)字通信系統(tǒng)的質(zhì)量 通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)主要是信號(hào)傳輸?shù)挠行?性和信號(hào)傳輸?shù)目啃浴?有效性：有效性：在給定的信道內(nèi)能夠傳輸信息內(nèi)容的多 少。用傳輸速率來衡量。 可靠性可靠性

20、：在給定的信道內(nèi)接收到信息的準(zhǔn)確程度。 用差錯(cuò)率來衡量。 傳輸速率可用碼元傳輸速率或信息傳輸速率表示。 碼元傳輸速率碼元傳輸速率：每秒鐘傳送碼元的數(shù)目，單位為 波特。 波特波特Bt：定寬度離散時(shí)間信號(hào)碼元或數(shù)字信號(hào)的 調(diào)制率單位或傳輸率單位。 比特率比特率：信息傳輸速率。為每秒鐘傳送的信息量， 單位為比特/秒（bit/s）。 數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸可靠性用差錯(cuò)率來衡量。差 錯(cuò)率有兩種表述方法：誤碼率及誤信率（又稱誤 比特率）。 誤碼率：誤碼率：錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)與傳送的總碼元數(shù) 之比。用Pe表示。 誤比特率：誤比特率：錯(cuò)誤接收的信息量與傳送信息總量 之比。用Peb表示。 SCADA系統(tǒng)中，信號(hào)的傳輸速

21、率用碼元傳輸 速率來表示，可以取300、600、1200Bd。差錯(cuò) 率用誤碼率表示，要求在信噪比為17Bd時(shí)，滿足 誤碼率不大于10-5。 第二節(jié)、串行通信及傳輸控制規(guī)程 一、異步通信 串行通信最基本的通信方式：異步通信和同步通信。 異步通信的字符格式見圖2-3 圖中信號(hào)的傳送次序?yàn)閺挠抑磷蟆?異步通信按字符傳送，每個(gè)字符以起始位開 始，以停止位結(jié)束。起始位占一位，取邏輯“0”， 停止位可以是一位“一位半或兩位，取邏輯”1”。 數(shù)據(jù)位可以選擇5、6、7或8位組成；需要奇偶校 驗(yàn)位時(shí)，可選擇一位奇校驗(yàn)位或一位偶校驗(yàn)位或 無奇偶校驗(yàn)。 字符傳送時(shí)，可以一個(gè)字符緊接著一個(gè)字符 傳送，也可以用任意數(shù)目

22、的空閑位（邏輯“1”） 延續(xù)兩字符之間的間隔。 異步通信中每個(gè)字符的起始位都起到對(duì)該字 符的位同步作用，使頻率的漂移不會(huì)積累。但由 于每個(gè)字符需多占用23位開銷，使異步通信的 傳輸效率降低。 異步通信時(shí)，收發(fā)雙方必須設(shè)置相同的字符 格式。 二、同步通信 同步通信的格式見圖2-4，圖中信號(hào)的傳送 次序?yàn)閺挠抑磷?。同步通信以同步字符作為傳?開始，字符與字符之間不允許有空隙，當(dāng)線路空 閑或沒有字符可發(fā)時(shí)，發(fā)送同步字符。同步字符 可以選擇單同步字符，也可以選擇雙同步字符。 數(shù)據(jù)由若干個(gè)字符組成。每個(gè)字符可以選擇一位 奇校驗(yàn)位或一位偶校驗(yàn)位或無奇偶校驗(yàn)位。 同步通信時(shí)，收發(fā)雙方必須設(shè)置相同的同步 字符

23、，另外收發(fā)雙方必須保證有同步的時(shí)鐘，由 它們分別控制信號(hào)的發(fā)送和接收。 三、傳輸控制規(guī)程 傳輸控制規(guī)程分為兩大類：面向字符的傳輸 控制規(guī)程和面向比特的傳輸控制規(guī)程。異步通信 的傳輸控制是面向字符的；同步通信的傳輸控制 可以面向字符，也可以面向比特。 這些傳輸控制規(guī)程可用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式的連接方 式或多點(diǎn)式連接方式。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，傳輸控 制規(guī)程屬于鏈路級(jí)和物理級(jí)通信協(xié)議。 同步通信的傳輸控制規(guī)程有三種：面向字符 的雙同步通信協(xié)議（BSC）、面向比特的同步數(shù) 鏈路控制協(xié)議（SDLC）和面向比特的高級(jí)數(shù) 據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）。 第三節(jié)、遠(yuǎn)動(dòng)信息的循環(huán)式傳輸規(guī)約 遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)、信息字結(jié)構(gòu)和傳

24、輸 規(guī)則等各種約定，應(yīng)遵照部頒的循環(huán)式傳輸規(guī)約， 也稱為循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約。 一、幀結(jié)構(gòu) 循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約DL451-1991的幀結(jié)構(gòu)見圖2- 6。每幀遠(yuǎn)動(dòng)信息都以同步字開頭，并有控制字， 除少數(shù)幀外均應(yīng)有信息字。信息字的數(shù)量依實(shí)際 需要設(shè)定，因此幀的長度是可變的。但同步字、 控制字和信息字都由48位二進(jìn)制數(shù)組成，字長不 變。 同步字標(biāo)明一幀的開始，它取固定的48位二 進(jìn)制數(shù)。 控制字由6個(gè)字節(jié)組成，它們是控制字節(jié)、幀類 別、信息字?jǐn)?shù)n、源站址、目的站址和校驗(yàn)碼字節(jié)， 見圖2-7。 二、信息字結(jié)構(gòu)：每個(gè)信息字由6個(gè)字節(jié)組成， 見圖2-8。其中第一個(gè)字節(jié)是功能碼字節(jié)，第25 個(gè)字節(jié)是信息數(shù)據(jù)字節(jié)，第6

25、字節(jié)是校驗(yàn)碼。 信息字有上行和下行，并有遙測信息字和遙信 信息字。其字格式如圖2-9，2-10。 三、幀的組織方式 在循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約中，遠(yuǎn)動(dòng)信息按其重要性和 實(shí)時(shí)性要求，分為五種不同的幀：A、B、C、D （D1和D2）和E幀。這些幀在循環(huán)時(shí)間上有不同 要求，所以應(yīng)正確安排各種幀的傳送順序，并控 制一幀中信息字的數(shù)量。 上行信息的優(yōu)先級(jí)排列順序和傳送時(shí)間要求 如下：子站收到主站的召喚子站時(shí)鐘命令后，在 上行信息中優(yōu)先插入兩個(gè)返送信息字，插入傳送 一遍；變位遙信和子站工作狀態(tài)變化信息，以信 息字為單位優(yōu)先插入傳送，連送三遍，并要求在 1s內(nèi)送到主站；遙控、升降命令的返送校核信息， 以信息字為單位插

26、入傳送，連送三遍；重要遙測 量安排在A幀傳送，循環(huán)時(shí)間不大于3s；次要遙 測量安排在B幀傳送，循環(huán)時(shí)間一般不大于6s； 一般遙測量安排在C幀傳送，循環(huán)時(shí)間一般不大 于20s； 遙信狀態(tài)信息安排在D1幀定時(shí)傳送；電能脈 沖計(jì)數(shù)值安排在D2幀定時(shí)傳送；事件順序記錄 （SOE）安排在E幀，以幀插入方式傳送三遍； D1、D2幀傳送的是慢變化量，以幾分鐘至幾十分 鐘的周期循環(huán)傳送。 E幀傳送的事件順序記錄是隨機(jī)量，同一事 件順序記錄應(yīng)分別在三個(gè)E幀內(nèi)重復(fù)傳送三次。 下行命令的優(yōu)先級(jí)排列如下：召喚子站時(shí)鐘、 設(shè)置子站時(shí)鐘校正值、設(shè)置子站時(shí)鐘；遙控選擇、 執(zhí)行、撤消命令；升降選擇、執(zhí)行、撤消命令； 設(shè)定命令

27、；廣播命令、復(fù)歸命令。 下行命令是按需要傳送，非循環(huán)傳送。 當(dāng)不 發(fā)下行命令時(shí)，應(yīng)連續(xù)發(fā)送同步碼。 在滿足規(guī)定的循環(huán)時(shí)間前提下，幀系列可以 根據(jù)要求任意組織。 下圖為E幀、變位遙信、遙控返校插入傳送的示圖 四、幀結(jié)構(gòu)的簡化 在國產(chǎn)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置中，一種較簡單的循環(huán)式 遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約也常使用，這種規(guī)約對(duì)幀結(jié)構(gòu)作了簡化 處理，它的幀結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。和部頒的循環(huán) 式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約見圖2-6比較可以看出，這種幀結(jié)構(gòu)中 取消了控制字，增加了慢變化字。 除上述區(qū)別外，這種規(guī)約的同步字、信息字 結(jié)構(gòu)、校驗(yàn)碼生成規(guī)則都滿足部頒規(guī)約。 第四節(jié)、遠(yuǎn)動(dòng)信息的問答式傳輸規(guī)約 報(bào)文：POLLING方式中，無論是主站向子站 發(fā)送的

28、命令，還是子站向主站回送的數(shù)據(jù)，都稱 為報(bào)文。每個(gè)報(bào)文含有一個(gè)完整的意義，但不同 的報(bào)文長度不一定相同。 類型與類別：類型指數(shù)據(jù)的不同分類。數(shù)據(jù) 的類型分為模擬量、狀態(tài)量、狀態(tài)變化量、時(shí)標(biāo) 量等。 類別指數(shù)據(jù)或信息依其不同掃描周期劃分 為07類。對(duì)各種類型的數(shù)據(jù)要分別指定屬于某 一類別，任一類別的掃描周期可由外面輸入定義。 時(shí)標(biāo)量定義為類別8。 報(bào)文的格式 本規(guī)約中的報(bào)文，可分為三種報(bào)文格式： 主站向子站詢問的報(bào)文；子站向主站回答確認(rèn)或否定 確認(rèn)的報(bào)文；主站向子站或子站向主站傳送數(shù)據(jù)的報(bào)文。 主站向子站詢問的報(bào)文格式見圖2-15。 第一字節(jié)為子站地址，取00H-FEH。 當(dāng)取FEH時(shí)，該詢問報(bào)

29、文為廣播命令。 第二字節(jié)報(bào)文類型可以取05H和1AH。當(dāng)報(bào)文 類型代碼為05H時(shí),該報(bào)文為類別詢問報(bào)文； 為1AH時(shí),該報(bào)文為重復(fù)詢問報(bào)文。 子站向主站回答確認(rèn)或否定確認(rèn)的報(bào)文格式見圖2-18。 傳送數(shù)據(jù)的報(bào)文格式見圖2-19。 第一字節(jié)為子站地址，取00H-FEH。 第二字節(jié)報(bào)文類型取06H時(shí)，為確認(rèn)報(bào)文： 子站正確收到主站的命令；取15H時(shí)為否定 確認(rèn)報(bào)文。第三字節(jié)類別標(biāo)志字節(jié)的07位。 與數(shù)據(jù)類別相對(duì)應(yīng)。 第一字節(jié)為子站地址。 第二字節(jié)低6位作為報(bào)文類型的代碼； 第三字節(jié)為報(bào)文中數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)。 報(bào)文的校驗(yàn)碼為兩個(gè)字節(jié)。 主站與子站間的問答過程：見下圖 第三章、遠(yuǎn)動(dòng)信息的信道編譯碼 第一

30、節(jié)、抗干擾編碼的基本原理 信道編碼是對(duì)信源編碼得到的信息序列按照某種規(guī)律 添加一定的校驗(yàn)碼元，由信息序列和校驗(yàn)碼元構(gòu)成一個(gè)有 抗干擾能力的碼字。添加校驗(yàn)碼元的規(guī)律或規(guī)則不同，就 形成不同的編碼方法。遠(yuǎn)動(dòng)信息的信道編碼方法大多采用 奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC。 一、最小距離與碼的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力 碼的最小距離是衡量這種碼抗干擾能力的重要參數(shù)。 對(duì)最小距離為dmin的碼,它能 糾正的碼字中的錯(cuò)誤個(gè)數(shù)t 和能檢出的碼字中的錯(cuò)誤個(gè) 數(shù)l滿足關(guān)系： 二、信道編碼的代數(shù)基礎(chǔ) 1、伽羅華域及域上多項(xiàng)式 2、二元域上的多項(xiàng)式運(yùn)算 第二節(jié)、奇偶校驗(yàn)碼 一、奇偶校驗(yàn)碼 奇偶校驗(yàn)碼是一個(gè)（n,n-1）分組碼。它的

31、編碼規(guī)則是在n-1位信息元后面,添加一位奇校驗(yàn) 或偶校驗(yàn)的校驗(yàn)碼元,使每個(gè)碼字中“1”碼元的 個(gè)數(shù)恒為奇數(shù)或偶數(shù)。 奇偶校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)能力較差。當(dāng)接收碼字錯(cuò) 奇數(shù)個(gè)碼元時(shí)，奇偶校驗(yàn)只能檢測出碼字有錯(cuò)， 而不能確定是哪幾位碼元的錯(cuò)誤。若接收碼字中 出現(xiàn)偶數(shù)個(gè)錯(cuò)誤，則使奇偶校驗(yàn)碼失去檢錯(cuò)能力。 但奇偶校驗(yàn)碼的編碼效率很高 二、水平垂直奇偶校驗(yàn)碼 水平垂直奇偶校驗(yàn)碼是水平和垂直兩個(gè)方向 的奇偶校驗(yàn)碼，也稱縱橫奇偶校驗(yàn)碼。 三、水平垂直奇偶校驗(yàn)碼 水平垂直奇偶校驗(yàn)碼是水平和垂直兩個(gè)方向 的奇偶校驗(yàn)碼，也稱縱橫奇偶校驗(yàn)碼。 第三節(jié)、循環(huán)碼的編譯碼原理 一、線性分組碼 當(dāng)分組碼滿足每個(gè)碼字中的每一位校驗(yàn)碼元

32、， 都是本碼字中某些位信息碼元的線性模2和時(shí)，這 個(gè)分組碼為線性分組碼。線性分組碼的編碼可以 用生成矩陣G實(shí)現(xiàn)。 二、循環(huán)碼的編譯碼原理 循環(huán)碼是線性分組碼的一個(gè)重要子類，因此循 環(huán)碼可以像線性分組碼一樣，用生成矩陣實(shí)現(xiàn)編 碼。但由于循環(huán)碼的一些重要特性，使循環(huán)碼的 編碼和譯碼用一個(gè)生成多項(xiàng)式便可以實(shí)現(xiàn)。 循環(huán)碼分為非系統(tǒng)循環(huán)碼和系統(tǒng)循環(huán)碼。 實(shí)現(xiàn)非系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼只要根據(jù)碼長n和信 息位k選定生成多項(xiàng)式g(x)，再完成m(x)g(x)的乘法 運(yùn)算,便得到信息多項(xiàng)式m(x)對(duì)應(yīng)的循環(huán)碼的碼多項(xiàng) 式c(x)。 (n,k)系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼過程是：首先把信息多 項(xiàng)式m(x)乘以xn-k，得到xn-k

33、m(x)；然后以生成多項(xiàng) 式g(x)去除xn-km(x)，如果商為q(x)，余式為r(x)，則 xn-km(x)=q(x)g(x)+r(x)；最后用r(x)模2加xn-km(x)， 便得到所需的系統(tǒng)循環(huán)碼碼字c(x)=xn-km(x)+r(x)。 三、縮短循環(huán)碼 任何一個(gè)給定的（n,k）系統(tǒng)循環(huán)碼的2k個(gè)碼 字中，一定存在2k-j（jn-k時(shí)，檢測不出的突發(fā)錯(cuò)誤占同樣長度的可能的 突發(fā)錯(cuò)誤總數(shù)的百分比為 2-(n-k) 當(dāng)b-1n-k 2-(n-k-1) 當(dāng)b-1=n-k 第五節(jié) 系統(tǒng)循環(huán)碼的編譯碼電路 一、除法電路 系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼是將信息多項(xiàng)式m(x)乘以 xn-k，再除以生成多項(xiàng)g(x)

34、，把所得余式r(x)與xn- km(x)模2加，便得到碼字c(x)=xn-km(x)+r(x)。譯碼 時(shí)用接收碼字去除以生成多項(xiàng)式g(x)，判余式是 否為零。由此可見，無論編碼還是譯碼，都要進(jìn) 行多項(xiàng)式的除法運(yùn)算，求余式。 多項(xiàng)式的除法運(yùn)算，可以用反饋移位寄存器 實(shí)現(xiàn)。當(dāng)除式g(x)為n-k次多項(xiàng)式時(shí)，完成除法運(yùn) 算的電路見圖3-3，稱為除法電路。只要除式g(x) 被確定，與它對(duì)應(yīng)的除法電路也唯一地被確定。 二、系統(tǒng)循環(huán)碼的譯碼電路 按照?qǐng)D3-3，當(dāng)g(x)=x3+x+1時(shí)可以構(gòu)成圖3-4 所示的除法電路。這種除法電路的被除數(shù)從移位 寄存器的低端輸入，所以稱它為低端輸入除法電 路。被除數(shù)為11

35、11111，它在低端輸入除法電路中 的運(yùn)算過程如表3-5所示。 當(dāng)被除數(shù)是n位二進(jìn)制數(shù)時(shí)，低端輸入除法電 路要經(jīng)過n次移位運(yùn)算得到最后余數(shù)。如果接收端 按生成多項(xiàng)式g(x)構(gòu)成低端輸入除法電路，并把 從信道中接收的碼字按接收節(jié)拍逐位送入除法電 路，那么當(dāng)n位碼元接收完后，除法電路中寄存器 狀態(tài)便是接收碼字除以生成多項(xiàng)式之后的余式， 即伴隨式。這時(shí)，低端輸入除法電路完成了譯碼 運(yùn)算。 三、系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼電路 圖3-5為g(x)=x3+x+1對(duì)應(yīng)的高端輸入除法電路， 它仍由生成多項(xiàng)式g(x)唯一地確定。 如果被除數(shù)為信息序列1111，即 m(x)=x3+x2+x+1，當(dāng)信息序列送入該除法電路時(shí)，

36、 除法電路的運(yùn)算過程如表3-7所示。這時(shí)電路經(jīng)過 四次移位運(yùn)算得到余式111。 用高端輸入除法電路完成編碼運(yùn)算時(shí)，只需 將k位信息碼元在向信道發(fā)送的同時(shí)，也送入除法 電路，當(dāng)k位信息位發(fā)送結(jié)束時(shí)，k次運(yùn)算同時(shí)完 成，在除法電路中便得到信息位對(duì)應(yīng)的余數(shù)。再 把信息的余數(shù)緊跟信息位發(fā)向信道，就保證了一 個(gè)碼字中的n位碼元向信道發(fā)送是不間斷的。 第六節(jié) 系統(tǒng)循環(huán)碼的編譯碼算法 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，而直接用程序來完成編碼 和譯碼的除法運(yùn)算，稱為軟件表算法。 一、軟件表算法I 設(shè)k位信息序列m=mk-1mk-2m1m0，軟件表算法 I的步驟是： （1）把k位信息序列m分成長度為n-k位的p信息段， 記為m=

37、M1M2Mp。 （2）在第一個(gè)信息段M1 后面添加n-k個(gè)零，然后除 以生成多項(xiàng)式g(x)得余數(shù)r1。再將余數(shù)r1與第二個(gè) 信息段M2 模2加得M2 。 （3）在M2 后面添加n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式 g(x)得余數(shù)r2，將與第三個(gè)信息段M3 模2加得M3 。 （4）對(duì)M3 按步驟（3）進(jìn)行得M4，如此下去直到 對(duì)Mp 按步驟（3）進(jìn)行得到rp，它就是信息序列 m編碼應(yīng)得的余數(shù)。這時(shí)信息序列m對(duì)應(yīng)的碼字是 c=M1M2Mp rp 。 軟件表算法I把xn-km(x)/g(x)的除法運(yùn)算變成 了分段進(jìn)行的除法運(yùn)算。.并且每一段運(yùn)算都是在 n-k位二進(jìn)制序列后面添加n-k個(gè)零，再除以生成 多項(xiàng)

38、式g(x)求余數(shù)。因此可以事先完成這2n-k個(gè)被 除數(shù)除以生成多項(xiàng)式的除法運(yùn)算，并把計(jì)算出的 2n-k個(gè)余數(shù)稱為中間余數(shù)存在內(nèi)存中，建立一個(gè)中 間余數(shù)表。便可以找到該信息段對(duì)應(yīng)的中間余數(shù)。 軟件表算法I一般用在n-k比較小的情況。 二、 軟件表算法II 設(shè)信息序列m=mk-1mk-2m1m0 ，軟件表算 法II的步驟是： （1）把信息序列m分成長度為(n-k)/2位的p信 息段，記為m=M1M2Mp。 （2）在第一個(gè)信息段M1 后面添加n-k個(gè)零，然后除 以生成多項(xiàng)式g(x)得中間余數(shù)r1。再將n-k位中間 余數(shù)r1分成兩段，前半段的(n-k)/2位是高位段，記 為r1H，后半段的(n-k)/

39、2位是低位段，記為r1L。 （3）將r1H與第二個(gè)信息段M2 模2加，得M2。在M2 后面添加n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式g(x)，得 中間余數(shù)r3，再將n-k位中間余數(shù) 分成兩段，前半 段的(n-k)/2位記為r3H，后半段的(n-k)/2位記為r3L。 （4）將r2H和r1L與第三個(gè)信息段M3 模2加，得M3= r2H+r1L +M3 。在M3 后面添加n-k個(gè)零，然后除以 生成多項(xiàng)式g(x)，得中間余數(shù)r3，再將n-k位中間 余數(shù)分為兩段，前半段的(n-k)/2位記為r3H，后半 段的(n-k)/2位記為r3L 。 （5）對(duì)M3后面的信息段M4，M5.Mp重復(fù)步驟（4）, 直到求出Mp

40、=r(p-1)H+r(p-2)L+Mp。在Mp后面添加 n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式g(x)，得中間余數(shù) rp，再將n-k位中間余數(shù)rp分為兩段，前半段的(n- k)/2位記為rpH，后半段的(n-k)/2位記為rpL 。將rpH 與r(p-1)L模2加得rH= rpH+r(p-1)L ,令rl=rpL，則rH和rL分 別是信息序列m的余式r的高(n-k)/2位和低(n-k)/2 位。記為 r=rHrL 。 對(duì)軟件表算法II也可以事先分別對(duì)長度為(n- k)/2位的所有二進(jìn)制序列，其后添n-k個(gè)零，再除 以生成多項(xiàng)式求中間余數(shù)，并在內(nèi)存中建立一個(gè) 中間余數(shù)表。以后對(duì)任何長度為k位的信息編碼，

41、 都可以通過查表和模2加運(yùn)算完成。 三、兩段查表法 如果把算法中劃分的信息段再進(jìn)行處理，把 一個(gè)信息段分解成兩個(gè)信息段的模2和，并且使分 解后得到的兩個(gè)信息段各有一半的位數(shù)取零，其 中一個(gè)高半段取零，另一個(gè)低半段取零。然后對(duì) 分解后得到的信息段建立中間余數(shù)表，便可以進(jìn) 一步減少余數(shù)表所占內(nèi)存的數(shù)量。 兩段查表法減少了中間余數(shù)表占用的內(nèi)存空 間，但計(jì)算一個(gè)信息段的余數(shù)要進(jìn)行兩次查表和 一次模2加運(yùn)算。 第七節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)信息的CRC校驗(yàn) 一、生成多項(xiàng)式 我國部頒循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約規(guī)定，每幀遠(yuǎn)動(dòng)信 息中的控制字和信息字都采用CRC校驗(yàn)，并選用 生成多項(xiàng)式g(x)=x8+x2+x+1生成(48,40)循環(huán)碼，

42、 其陪集碼為FFH。 我國部頒問答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約中的報(bào)文，有校驗(yàn) 碼為16位的報(bào)文和校驗(yàn)碼為8位的報(bào)文。16位校 驗(yàn)碼的報(bào)文采用CRC校驗(yàn)，生成多項(xiàng)式是 g(x)=x16+x15+x2+x+1，它是ISO制定的HDLC標(biāo)準(zhǔn) CRC校驗(yàn)碼。8位校驗(yàn)碼的報(bào)文中，校驗(yàn)碼由7位 CRC校驗(yàn)碼和一位奇偶校驗(yàn)碼組成。7位CRC校 驗(yàn)碼的生成多項(xiàng)式g(x)=x7+x6+x+1。 二、 循環(huán)傳輸規(guī)約的CRC校驗(yàn) 生成軟件表的 程序框圖見圖3-6。 發(fā)端用軟件表算法I編碼 時(shí)，要將40位信息分為5個(gè) 八位的信息段。 按照程序框圖圖3-7設(shè)計(jì) 出編碼程序。 編碼程序在發(fā)送端使用，對(duì)接收端應(yīng)該將接 收到的48位碼元分成

43、6個(gè)8位長的字節(jié)，對(duì)前面5 個(gè)字節(jié)（信息位）先按編碼程序處理計(jì)算出r5， 對(duì)r5 取非得r5 ，然后將r5與接收到的第六個(gè)字節(jié)異 或，如果異或結(jié)果為零，認(rèn)為接收碼字正確；否 則表示發(fā)送碼字在信道中受到干擾 。 三、我國問答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的CRC校驗(yàn) 1. 16位校驗(yàn)碼的報(bào)文校驗(yàn) 16位校驗(yàn)碼的報(bào)文格式，見圖2-19。 16位校驗(yàn)碼的編碼程序 框圖見圖3-9。 2. 8位校驗(yàn)碼的報(bào)文校驗(yàn) 把8位校驗(yàn)碼的重復(fù)詢問報(bào)文用圖3-10表示， 其中 表示校驗(yàn)碼字節(jié)。 校驗(yàn)碼字節(jié)的最高位由報(bào)文中其余字節(jié)的最 高位進(jìn)行模2加產(chǎn)生，剩余7位是CRC校驗(yàn)碼，生 成多項(xiàng)式g(x)=x7+x6+x+1。 第四章 遠(yuǎn)動(dòng)信息

44、的時(shí)序及同步 第一節(jié) 遠(yuǎn)動(dòng)信息的時(shí)序 遠(yuǎn)動(dòng)信息的發(fā)送時(shí)間順序和接收時(shí)間順序，可 以用位、字節(jié)、碼字來表征。 一、遠(yuǎn)動(dòng)信息的位 微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中，串行接口電路向信道發(fā)送或 從信道接收的一位數(shù)據(jù)就是遠(yuǎn)動(dòng)信息的一個(gè)碼元， 也稱為一位。每秒鐘向信道發(fā)送或從信道接收的 碼元數(shù)，稱為碼元傳輸速率或波特率。 總之，微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中遠(yuǎn)動(dòng)信息的碼元傳輸 速率由串行接口電路的發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘進(jìn)行 控制。同步通信時(shí)，串行接口電路發(fā)送/接收時(shí)鐘 頻率等于遠(yuǎn)動(dòng)信息的碼元傳輸速率，即波特率。 異步通信時(shí)，發(fā)送/接收時(shí)鐘頻率和遠(yuǎn)動(dòng)信息的波 特率之間有一個(gè)系數(shù)關(guān)系。 二、字節(jié)和碼字 遠(yuǎn)動(dòng)裝置發(fā)送遠(yuǎn)動(dòng)信息時(shí)，CPU每次通過數(shù) 據(jù)

45、總線并行地向串行接口電路輸出一個(gè)字節(jié)，串 行接口電路再一位一位地向信道串行輸出。接收 遠(yuǎn)動(dòng)信息時(shí)，串行接口電路從信道一位一位地串 行接收，當(dāng)收滿一個(gè)字節(jié)后CPU通過數(shù)據(jù)總線并 行地從串行接口電路讀入一個(gè)字節(jié)。 發(fā)送端設(shè)有發(fā)送字節(jié)計(jì)數(shù)器，接收端有接收 字節(jié)計(jì)數(shù)器，在接收和發(fā)送遠(yuǎn)動(dòng)信息的過程中， 收發(fā)兩端還必須對(duì)碼字個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 三 、同步的必要性 遠(yuǎn)動(dòng)裝置的同步，就是要保證收發(fā)兩端碼字 計(jì)數(shù)器和字節(jié)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值一致，并使接收時(shí) 鐘的相位與發(fā)送時(shí)鐘的相位差不超過允許值。這 樣才能保證接收端對(duì)接收信息識(shí)別的正確性。 實(shí)現(xiàn)同步的方法有幀同步和位同步兩種。 第二節(jié) 幀 同 步 一、幀同步（frame

46、 synchronization） 如果發(fā)送端在每幀發(fā)送信息字之前，先發(fā)送 同步碼字，即每幀以同步碼字開頭，標(biāo)明一幀的 開始。接收端從接收信息中檢測到正確的同步碼 字后，將接收端的碼字計(jì)數(shù)器和字節(jié)計(jì)數(shù)器置成 與發(fā)送端相同的計(jì)數(shù)狀態(tài)，這種同步方式叫幀同 步。幀同步中的同步字取一組特定的不變的字符。 二、同步字的檢測 接收端對(duì)同步字的檢測分為兩種情況。一種 是接收端正確接收完一幀信息后，在下一幀的同 步字應(yīng)該出現(xiàn)的時(shí)間間隔內(nèi)尋找同步字，這叫慣 性同步狀態(tài)。另一種是收發(fā)兩端處于失步狀態(tài)， 比如接收端剛開機(jī)工作，這時(shí)接收端必須從接收 信息中首先尋找出同步字才能進(jìn)入對(duì)后續(xù)碼字的 接收，這種工作狀態(tài)叫搜索

47、同步狀態(tài)。 圖4-4是同步字檢出原理框圖。 第三節(jié) 位 同 步 位同步是指收發(fā)兩端的位相位一致，就是要 使發(fā)送端串行接口電路的發(fā)送時(shí)鐘和接收端串行 接口電路的接收時(shí)鐘始終保持相位一致。 一、數(shù)字鎖相原理 發(fā)送端發(fā)送時(shí)鐘的周期等于一位碼元的時(shí)間 寬度，因此接收端收到的數(shù)字信息中含有發(fā)送端 發(fā)送時(shí)鐘的相位信息。接收端可以在接收信息的 過程中!以接收到的信息相位為基準(zhǔn)，不斷調(diào)整收 端接收時(shí)鐘的相位，減小收發(fā)兩端的位相差，從 而不至于出現(xiàn)因位相差的積累而失步的現(xiàn)象。這 就是用數(shù)字鎖相實(shí)現(xiàn)位同步的原理。 圖4-5是接收端完成位同步的數(shù)字鎖相電路原 理框圖。 ua是收端接收到的經(jīng)解調(diào)后的信息序列， ua

48、出現(xiàn)變位時(shí)，校正脈沖發(fā)生器輸出ub ，它可以代 表發(fā)送端的位相位。分頻電路的輸出uc ，是收端 串行接口電路的接收時(shí)鐘。 為了使兩端的位相差不超過半個(gè)碼元，相位比較 器完成將ub（它代表發(fā)送端的位相位）和uc （它代 表接收端的位相位）進(jìn)行相位比較。 計(jì)數(shù)脈沖控制電路的作用是：根據(jù)相位比較 器的比較結(jié)果，調(diào)整收端分頻電路的分頻系數(shù)。 二 、數(shù)字鎖相電路 數(shù)字鎖相電路的功能一是完成對(duì)收發(fā)兩端位 相位的比較，判斷其超前和滯后狀態(tài)；二是根據(jù) 判斷結(jié)果，調(diào)整接收端分頻電路的分頻系數(shù)，使 收端的位，即碼元的寬度變長或變短，從而達(dá)到 縮小兩端位相差的目的。 圖4-7是用硬件構(gòu)成的數(shù)字鎖相電路。圖中的 兩個(gè)

49、JK觸發(fā)器和CD4520加法計(jì)數(shù)器構(gòu)成收端的 分頻電路。分頻電路的輸出f6是串行接口電路的 接收時(shí)鐘。校正脈沖產(chǎn)生電路由圖4-7中的異或門、 觸發(fā)器ZX1和ZX2組成。Y1和Y2 和H1完成相位 比較和計(jì)數(shù)脈沖控制。 圖4-8是用可編程定時(shí)器8253構(gòu)成的數(shù)字鎖相電 路。8253的計(jì)數(shù)器0作分頻電路；計(jì)數(shù)器2、D觸 發(fā)器和與門完成相位比較；分頻系數(shù)的調(diào)整由軟 件實(shí)現(xiàn)。 三 、通信方式與位同步 以同步通信方式發(fā)送信息時(shí)，收端的幀同步 措施可以通過對(duì)同步字的檢測，將信息序列按字 節(jié)劃分開。但在實(shí)現(xiàn)幀同步后，按字節(jié)接收的過 程中，為了消除發(fā)端的發(fā)送時(shí)鐘和收端的接收時(shí) 鐘之間的頻差所產(chǎn)生的位相差，收端

50、必須同時(shí)采 用位同步措施。 異步通信用一位起始位表示字符的開始，用 停止位表示字符的結(jié)束，以此構(gòu)成一幀信息。由 于起始位起到使該字符內(nèi)各位碼元保持位同步的 作用，因此收端不必再采用其它措施實(shí)現(xiàn)位同步。 第四節(jié) 同步的性能 通過檢測同步字完成幀同步時(shí)，由于信道的 干擾，可能出現(xiàn)漏同步和假同步。用數(shù)字鎖相電 路完成位同步時(shí)，存在反校的可能性。 一、漏同步和假同步 當(dāng)同步字在信道中受到干擾，使其中某些碼元 發(fā)生變位，致使收端檢測不出同步字，稱為漏同 步。當(dāng)接收到的信息序列中，出現(xiàn)與同步字相同 的碼序列時(shí)，在對(duì)同步字檢測時(shí)會(huì)把它誤判為同 步字，造成假同步。 二、位同步的反校 收發(fā)兩端發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘

51、的相位差時(shí)， 數(shù)字鎖相電路在工作過程中，通過相位調(diào)整，會(huì) 使兩者的相位差繼續(xù)增加，直到 2，造成兩端 時(shí)序錯(cuò)一位，這種情況稱為反校。 第五章、遠(yuǎn)動(dòng)信息的信源編碼 如何處理遠(yuǎn)動(dòng)信息和命令正是本章所要介紹 的內(nèi)容。 第一節(jié)、遙信信息的采集和處理 一、遙信對(duì)象狀態(tài)的采集 遙信信息通常由電力設(shè)備的輔助接點(diǎn)提供， 輔助接點(diǎn)的開合直接反映出該設(shè)備的工作狀態(tài)。 無源接點(diǎn)無源接點(diǎn)：即空接點(diǎn)，無論是在(開)狀態(tài)還 是(合)狀態(tài)，接點(diǎn)兩端均無電位差。提供給遠(yuǎn)動(dòng)裝 置的輔助接點(diǎn)大多為無源接點(diǎn)。斷路器和隔離開 關(guān)提供的就是這一類輔助接點(diǎn)。 有源接點(diǎn)有源接點(diǎn)：在(開)狀態(tài)時(shí)兩端有一個(gè)直流電 壓，是由系統(tǒng)蓄電池提供的11

52、0V或220V直流電壓。 一些保護(hù)信號(hào)提供此類接點(diǎn)。 圖5-1給出了兩類觸點(diǎn)信號(hào)的例子。 圖5-1(a)是斷路器動(dòng)作機(jī)構(gòu)原理圖。 圖5-1(b)是斷路器事故跳閘音響回路的一部分。 不論無源還是有源觸點(diǎn)，由于它們來自強(qiáng)電 系統(tǒng)，直接進(jìn)入遠(yuǎn)動(dòng)裝置將會(huì)干擾甚至損壞遠(yuǎn)動(dòng) 設(shè)備，因此必須加入信號(hào)隔離措施。通常采用繼 電器和光電耦合器作為遙信信息的隔離器件，如 圖5-2所示。圖5-2(a) 采用繼電器隔離，圖5-2(b) 采用的光電耦合器隔離。 圖5-3給出一適用于有源和無源接點(diǎn)的實(shí)用電 路。當(dāng)遙信信源連通（短路）時(shí)，輸出YX為高電 平；當(dāng)遙信信源懸空或帶有直流正電壓時(shí)，YX為 低電平。 遙信對(duì)象采集也有

53、采用雙觸點(diǎn)的處理方法。 雙觸點(diǎn)遙信就是一個(gè)遙信量由兩個(gè)狀態(tài)信號(hào)表示， 一個(gè)來自開關(guān)的合閘接點(diǎn)，另一個(gè)來自開關(guān)的跳 閘接點(diǎn)。因此雙觸點(diǎn)遙信需用二進(jìn)制代碼的兩位 來表示?！?0”和“01”為有效代碼，分別表示合 閘與跳閘；“00”與“11”為無效代碼。這種處理 方法可以提高遙信信源的可靠性和準(zhǔn)確性。 二、遙信狀態(tài)的輸入電路 經(jīng)過上述信號(hào)處理后，遠(yuǎn)動(dòng)裝置內(nèi)的遙信信 息為符合TTL電平的“0”、“1”狀態(tài)信號(hào)。每 一遙信對(duì)象映射到計(jì)算機(jī)中正好是二進(jìn)制代碼的 一位。大量散亂的遙信對(duì)象必須通過遙信狀態(tài)的 輸入電路的有效組織，才能便于計(jì)算機(jī)處理。 接收遙信量的輸入電路可以采用 三態(tài)門芯片、并行接口芯片和數(shù)

54、字多路開關(guān)芯片三類接口芯片 實(shí)現(xiàn)。三態(tài)門芯片種類很多， 如圖5-4以74LS244為例說明。 并行接口芯片同樣可以實(shí)現(xiàn)遙信量的采集，如 圖5-5所示，以intel8255可編程I/O接口芯片為例說明。 當(dāng)遙信量較多時(shí)，可采用數(shù)字量多路開關(guān)。如圖 5-6所示。 用數(shù)字量多路開關(guān)可實(shí)現(xiàn)遙信量輸入的擴(kuò)展。圖 5-7為采用1片SN74LS244和8片SN74151實(shí)現(xiàn)64 路遙信量輸入的例子。 遙信信息在采集和處理上有兩種不同的模式： 定時(shí)掃查和變位觸發(fā)。 1、定時(shí)掃查模式 圖5-8給出了一個(gè)8路遙信量采集的電路圖。將 intel8255的A口設(shè)置為輸入方式，讀A口的狀態(tài)即 可得到8路遙信量的狀態(tài)。

55、一般將遙信掃查置于實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷服務(wù)程序中， 每一個(gè)等時(shí)間間隔，如110ms，都要對(duì)全部的遙 信量進(jìn)行一次掃查，這樣構(gòu)成的掃查模式為定時(shí) 掃查模式。遙信定時(shí)掃查的子程序框圖如圖5-9所 示。 2、變位觸發(fā)模式 在實(shí)時(shí)掃查模式的基礎(chǔ)上， 增加一些硬件，占用一個(gè)CPU的 外部中斷源，則可實(shí)現(xiàn)變位觸 發(fā)模式。 遙信變位中斷服務(wù) 程序框圖如圖5-10所示。 三、提高遙信信息可靠性措施 電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中遙信采集的可 靠性和準(zhǔn)確性的要求極高，要求在硬件和軟件兩 個(gè)環(huán)節(jié)加以充分的保證。 硬件方面：硬件方面：保證強(qiáng)電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)的信號(hào)隔離， 通常采用繼電器隔離和光電耦合器隔離。以及YX 防抖和消噪處

56、理。 軟件方面：軟件方面：不能以一次讀取的遙信狀態(tài)為準(zhǔn)，必 須連續(xù)多次讀取狀態(tài)，以其每次讀取均相同的狀 態(tài)作為遙信狀態(tài)，這樣才能保證遙信信息的正確 性和可靠性。防抖和消噪處理也可以用軟件實(shí)現(xiàn)。 四、事件順序記錄 事件（event）指的是運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的變化， 如開關(guān)所處的閉合或斷開狀態(tài)的變化，保護(hù)所處 的正常或告警狀態(tài)的變化。事件順序記錄是指開 關(guān)或繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，按動(dòng)作的時(shí)間先后順序進(jìn) 行的記錄。 事件分辨率事件分辨率（separating capability,discrimmination）：指能正確區(qū)分事件 發(fā)生順序的最小時(shí)間間隔。 站內(nèi)分辨率和站間分辨率：站內(nèi)分辨率和站間分辨率：是指站

57、內(nèi)（或站 間）發(fā)生的兩個(gè)事件能被分辨出來的最小時(shí)間間 隔。規(guī)約中要求，站內(nèi)分辨率應(yīng)小于10ms，系統(tǒng) 分辨率應(yīng)小于20ms。它是事件順序記錄的主要技 術(shù)指標(biāo)。 要完成事件順序記錄功能，遠(yuǎn)動(dòng)裝置中必須 提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘。 實(shí)時(shí)時(shí)鐘由CPU內(nèi)部或外部的可編程定時(shí)/計(jì) 數(shù)器電路產(chǎn)生的定時(shí)中斷請(qǐng)求信號(hào)，在定時(shí)中斷 響應(yīng)后，執(zhí)行實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷服務(wù)程序而形成。 圖5-11給出一實(shí)時(shí)時(shí)鐘中斷服務(wù)程序框圖。 為了保證系統(tǒng)分辨率，全系統(tǒng)應(yīng)該參照同一 個(gè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，即必須建立全網(wǎng)的統(tǒng)一時(shí)鐘。 方法一：方法一：由主站周期性地向各RTU發(fā)送時(shí)鐘命令， 各RTU以主站的實(shí)時(shí)時(shí)鐘為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)本站實(shí)時(shí)時(shí)鐘 的各計(jì)數(shù)單元進(jìn)行修正，達(dá)到統(tǒng)

58、一時(shí)鐘的目的。 圖5-12為主站向RTU發(fā)送校時(shí)命令、對(duì)時(shí)的示意圖。 方法二：方法二：在主站和各RTU處分別裝配標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘 信號(hào)的接收裝置，接受天文臺(tái)發(fā)出的無線電校時(shí)信 號(hào)或GPS（全球定位系統(tǒng)）提供的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。 這種方法能充分保證跨調(diào)度區(qū)域的系統(tǒng)分辨率的指 標(biāo)，減去了主站與子站之間的對(duì)時(shí)通信。 第二節(jié)、遙測量的采集 一、模/數(shù)轉(zhuǎn)換原理 模/數(shù)轉(zhuǎn)換是遙測量采集的核心部分。實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換的方法很多,有逐位比較式、雙積分式、 并行比較式以及U/F轉(zhuǎn)換式等。 1、逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換 逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換是把待轉(zhuǎn)換的直流模擬 電壓與一組呈二進(jìn)制關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓一位一位由 高至低逐位進(jìn)行比較，決定每

59、位是去碼（為0）還 是留碼（為1），從而實(shí)現(xiàn)模擬電壓到二進(jìn)制數(shù)碼 的轉(zhuǎn)換。它一般由邏輯控制與定時(shí)電路、電壓比 較器、逐次逼近邏輯寄存器SAR、D/A轉(zhuǎn)換電路 和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器等組成。 圖5-14為逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換原理框圖。 值得注意的是：此轉(zhuǎn)換過程是對(duì)某一固定的輸入電壓 經(jīng)多次比較后得出轉(zhuǎn)換結(jié)果。如果在轉(zhuǎn)換過程中輸入 出現(xiàn)正常波動(dòng)或受到干擾，會(huì)給轉(zhuǎn)換結(jié)果帶來嚴(yán)重誤 差。因此在實(shí)際應(yīng)用中需在A/D轉(zhuǎn)換器前加一采樣/保 持器，以保證在A/D轉(zhuǎn)換期間輸入電壓不發(fā)生變化。 2、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換 雙積分式A/D轉(zhuǎn)換采用的是U/T（電壓/時(shí)間）的 轉(zhuǎn)換方式，圖5-15給出它的電路原理框圖。其工

60、作過程分三個(gè)階段完成：采樣階段、回積階段和 復(fù)零階段。 3、并行比較式A/D轉(zhuǎn)換 并行比較式A/D轉(zhuǎn)換又稱瞬時(shí)比較-編碼式 A/D轉(zhuǎn)換，是一種轉(zhuǎn)換速度最快、轉(zhuǎn)換原理最直 觀的轉(zhuǎn)換技術(shù)。 圖5-17給出了n位并行比較式A/D轉(zhuǎn)換的原理圖。 4、電荷平衡式U/f 轉(zhuǎn)換 U/f轉(zhuǎn)換也是模/數(shù)轉(zhuǎn)換的一種實(shí)現(xiàn)方法。圖5- 18(a)為電荷平衡式U/f轉(zhuǎn)換的原理框圖。 圖5-18(b)為電荷平衡式U/f轉(zhuǎn)換的輸出波形。 二、 模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片介紹 1、AD574A 2、ICL7109 3、LMx31 三 、模擬遙測量輸入的接口電路 為了進(jìn)一步了解遙測量采集的各環(huán)節(jié)，這里 給出32路遙測量采集的實(shí)用電路，如圖