變電站綜合自動化-培訓(學員版本)

1、講義目錄 第一章第一章 變電站自動化的基本概念變電站自動化的基本概念 第二章第二章 變電站自動化的基本功能變電站自動化的基本功能 第三章第三章 變電站自動化系統(tǒng)的結構變電站自動化系統(tǒng)的結構 第四章第四章 變電站自動化系統(tǒng)的通信變電站自動化系統(tǒng)的通信第一章 變電站綜合自動化的基本概念 變電站綜合自動化是將變電站的二次設變電站綜合自動化是將變電站的二次設備（包括控制、備（包括控制、信號信號、測量，保護測量，保護、自動自動裝置裝置、遠動裝置等）利用計算機技術遠動裝置等）利用計算機技術、現(xiàn)、現(xiàn)代通信技術，經過功能組合和優(yōu)化設計，代通信技術，經過功能組合和優(yōu)化設計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)對

2、變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和協(xié)調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)，是自動化調的一種綜合性的自動化系統(tǒng)，是自動化、計算機、通信技術在變電站的綜合應用、計算機、通信技術在變電站的綜合應用。 比較項目比較項目常規(guī)變電站常規(guī)變電站綜合自動化變電站綜合自動化變電站繼電保護及繼電保護及自動裝置自動裝置大多電磁型、小規(guī)模集成電大多電磁型、小規(guī)模集成電路型、晶體管型路型、晶體管型微機型或大規(guī)模集成電路型微機型或大規(guī)模集成電路型二次信息傳二次信息傳輸設備輸設備大量電纜，傳輸模擬信號，大量電纜，傳輸模擬信號，強電傳輸（信息量小、靈活強電傳輸（信息量小、靈活性差、可靠性低、功耗大）性差、可靠性低、功耗大）網線、光纖，傳

3、輸數字信號，網線、光纖，傳輸數字信號，弱電傳輸弱電傳輸處理核心處理核心人（受值班人員的技術水平人（受值班人員的技術水平等條件影響正確性、可靠性等條件影響正確性、可靠性）計算機（按規(guī)定程序執(zhí)行）計算機（按規(guī)定程序執(zhí)行）指示儀表指示儀表模擬式（表計指針式，誤差模擬式（表計指針式，誤差大）大）數字指示（監(jiān)控系統(tǒng)上）數字指示（監(jiān)控系統(tǒng)上）信號系統(tǒng)信號系統(tǒng)燈光（光字牌）、音響（電燈光（光字牌）、音響（電笛、電鈴），為一對一信息笛、電鈴），為一對一信息。告警信息、報文、音響（電笛告警信息、報文、音響（電笛、電鈴）、語音，信息共享，、電鈴）、語音，信息共享，一對多信息。一對多信息。其他其他占地面積大，控制室

4、設備復占地面積大，控制室設備復雜。雜。占地面積小，控制室設備簡單占地面積小，控制室設備簡單。變電站綜合自動化實質是變電站綜合自動化實質是 自動化、計算機、信息處理、通信、電力、電子技術的綜自動化、計算機、信息處理、通信、電力、電子技術的綜合。合。 實現(xiàn)設備間信息交換、共享，完成變電站的監(jiān)、測、控。實現(xiàn)設備間信息交換、共享，完成變電站的監(jiān)、測、控。 取代了常規(guī)站的指示儀表、中央信號、控制屏等設備。取代了常規(guī)站的指示儀表、中央信號、控制屏等設備。型號型號生產廠家生產廠家監(jiān)控機操作系統(tǒng)監(jiān)控機操作系統(tǒng)CSC2000 V2CSC2000 V2北京四方北京四方Windows/UNIXWindows/UNI

5、XBSJ-2200BSJ-2200南瑞科技南瑞科技UNIXUNIXRCS-9000RCS-9000南瑞南瑞UNIXUNIXRCS-9600RCS-9600（RCS-9700RCS-9700）南瑞繼保南瑞繼保UNIX/WindowsUNIX/WindowsPS 6000PS 6000國電南自國電南自WindowsWindowsPowerComm2000PowerComm2000上?；莅采虾；莅睻NIXUNIXCBZ-8000CBZ-8000許繼自動化許繼自動化Windows/LinuxWindows/Linux第二章 變電站綜合自動化的功能事故數據 事件順序記錄（SOE：Sequence Of

6、Event recording）：實時檢測遙信變位（YXBW）（帶時標的遙信），立即記錄變位時刻、變位設備序號、變位狀態(tài)等組成SOE優(yōu)先傳送（CDT下）。 事故追憶（PDR：Post Disturbance Review）：凍結某時刻全網的重要的遙測點、遙信點的畫面（如照相），每個這樣的畫面稱為一幀，其循環(huán)周期可為數秒到數分。典型的PDR記錄長度為：事故前10min，事故后5min。 四遙功能的實現(xiàn)四遙功能的實現(xiàn)q 遙信（遙信（TITI或或TS :Teleindication TelesignalisationTS :Teleindication Telesignalisation）q 遙測（

7、遙測（TM:TelemeteringTM:Telemetering）q 遙控（遙控（TC:TelecommandTC:Telecommand）q 遙調（遙調（TA:TeleadjustingTA:Teleadjusting）系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述變電站變電站自動化系統(tǒng)自動化系統(tǒng) RTURTU 上行上行通道通道調度端調度端自動化系統(tǒng)自動化系統(tǒng) MTUMTU 下行下行通道通道遙測遙測遙信遙信遙控遙控遙調遙調遙信遙信q開入量開入量q開關、刀閘的位置信號開關、刀閘的位置信號q國際電工委員會國際電工委員會IECIEC標準規(guī)定，以標準規(guī)定，以“0 0”表示表示斷開狀態(tài)，以斷開狀態(tài)，以“1 1”表示閉合狀態(tài)。表示

8、閉合狀態(tài)。遙信遙信 斷路器的位置信號來源有：斷路器的位置信號來源有： 直接利用斷路器的輔助觸點，直接利用斷路器的輔助觸點， 利用操作箱中的跳位繼和合位繼。利用操作箱中的跳位繼和合位繼。 對刀閘位置的采集：對刀閘位置的采集： 直接利用刀閘的輔助觸點，直接利用刀閘的輔助觸點， 利用五防鎖。利用五防鎖。遙信遙信優(yōu)點優(yōu)點: :簡單經濟簡單經濟變壓器有載調壓機構需提供變壓器有載調壓機構需提供BCD BCD 編碼輸出編碼輸出變壓器有載調壓分接頭位置信號處理變壓器有載調壓分接頭位置信號處理遙信遙信遙信采集電路中的繼電器隔離遙信采集電路中的繼電器隔離K K遠遠動動裝裝置置R RR R+5vQFQFC C遙信遙

9、信遙信采集電路中的光電隔離遙信采集電路中的光電隔離遠遠動動裝裝置置R RC CV VQFQFR R+5v+5v遙控量輸出 過程：當（PB0，PB1）=（0,1）時，H1輸出0，光敏三級管導通，繼電器K吸合，跳合閘回路接通，動作于斷路器。反之類似（PB0，PB1）=（1,0）。 設置與非門原因：并行口的負載能力有限，不足以直接驅動發(fā)光二級管，還有是增加2個條件以抗干擾能力。 三態(tài)門三態(tài)門輸入輸入至至CPUCPU狀態(tài)量采集示意圖狀態(tài)量采集示意圖遙信遙信遙信遙信 開關變位的識別開關變位的識別 現(xiàn)狀現(xiàn)狀 原狀原狀=1=1，表示有變位，表示有變位 現(xiàn)狀現(xiàn)狀 原狀原狀=0=0，表示無變位，表示無變位字節(jié)D

10、7D6D5D4D3D2D1D0原狀10011010現(xiàn)狀10001101遙信遙信 遙信采集的幾種形式：遙信采集的幾種形式： 1 1、定時掃查方式、定時掃查方式 以一定時間間隔周期性對遙信輸入狀態(tài)成組掃查。以一定時間間隔周期性對遙信輸入狀態(tài)成組掃查。 2 2、中斷方式、中斷方式 采用中斷方式，只有當遙信有變位時才向采用中斷方式，只有當遙信有變位時才向CPUCPU申請讀申請讀遙信狀態(tài)。遙信狀態(tài)。 第二類：一個真實遙信變位后緊接著幾個假遙信讀數，最終遙信穩(wěn)定到真實變位后的狀態(tài)。 第一類：某些遙信不定時地出現(xiàn)“抖動”。兩類誤遙信兩類誤遙信 在變電站自動化系統(tǒng)中，開關信號的采集基本取自開在變電站自動化系統(tǒng)

11、中，開關信號的采集基本取自開關的輔助觸點，或者經過中間繼電器觸點接入。開關關的輔助觸點，或者經過中間繼電器觸點接入。開關機構在操作一定次數時，輔助觸點機械部分會出現(xiàn)縫機構在操作一定次數時，輔助觸點機械部分會出現(xiàn)縫隙導致間隙放電，引起信號抖動；隙導致間隙放電，引起信號抖動； 繼電器觸點在運行時受環(huán)境影響，易氧化和臟污，導繼電器觸點在運行時受環(huán)境影響，易氧化和臟污，導致接觸不良，引起信號抖動。致接觸不良，引起信號抖動。信號抖動信號抖動 軟件延時判別消抖軟件延時判別消抖軟件記錄變化前沿作為軟件記錄變化前沿作為SOE SOE 產生時刻，直到遙信變位穩(wěn)定產生時刻，直到遙信變位穩(wěn)定T Td d 時間時間后

12、確認該事件，并取剛開始抖動時間作為后確認該事件，并取剛開始抖動時間作為SOE SOE 記錄的有效時間。記錄的有效時間。抖動抖動判斷遙信變位，作判斷遙信變位，作SOE記錄時刻記錄時刻防抖時限防抖時限遙信接點遙信接點光耦輸出光耦輸出 控制回路斷線信號=TWJ 常閉接點+HWJ 常閉接點。 若TWJ 和HWJ 不同步，則誤發(fā)控制回路斷線信號。1、開關合閘時誤報開關合閘時誤報“控制回路斷線控制回路斷線”假遙信假遙信 事故總=KKJ常開接點+TWJ常開接點。 若手合開關時，由于KKJ由0變1，TWJ由1變0，因開關機構老化，TWJ變位慢會導致誤發(fā)事故總。2、 開關合閘時誤報開關合閘時誤報“事故總事故總”

13、假遙信假遙信KKJKKJ繼電器：合后位置繼電器繼電器：合后位置繼電器是一個雙線圈雙位置磁保持繼電器。是一個雙線圈雙位置磁保持繼電器。該繼電器有一動作線圈和復歸線圈。該繼電器有一動作線圈和復歸線圈。 定義：定義：KKJ=1 KKJ=1 代表開關為人為（手動或遙控）合上；代表開關為人為（手動或遙控）合上； KKJ=0 KKJ=0 代表開關為人為（手動或遙控）分開。代表開關為人為（手動或遙控）分開。遙測遙測q 遙測量遙測量:U:U、I I、P P、Q Q、COSCOS、f f、T T交流信號輸入回路低通濾波采樣保持器多路轉換開關A/D轉換數字信號變換器電 壓 形 成 回 路低 通 濾 波采 樣 保

14、持電 壓 形 成 回 路采 樣 保 持低 通 濾 波多路轉換開關存 儲 器總 線遙測遙測遙測遙測從從TATA、TVTV中取得電流和電壓量。由于中取得電流和電壓量。由于A/DA/D轉換器只能接收電壓信號，且不轉換器只能接收電壓信號，且不同型號同型號A/DA/D轉換器的輸入電壓范圍各不相同，如雙極性有轉換器的輸入電壓范圍各不相同，如雙極性有0 02.5 V2.5 V、0 05V5V、0 010V10V，單極性有，單極性有0 05V5V、0 010V10V、0 020V20V等，因此需要對模擬等，因此需要對模擬量信號進行電壓幅值變換，使之能滿足量信號進行電壓幅值變換，使之能滿足A/DA/D轉換器輸入

15、電壓范圍要求。轉換器輸入電壓范圍要求。 1、電壓形成回路1）低通濾波 由于變電站現(xiàn)場電磁干擾較為嚴重，為防止輸入由于變電站現(xiàn)場電磁干擾較為嚴重，為防止輸入A/DA/D的的電壓信號受到干擾（主要是高次諧波疊加干擾）而影電壓信號受到干擾（主要是高次諧波疊加干擾）而影響測量精度，必須在電壓輸出端設置低通濾波電路，響測量精度，必須在電壓輸出端設置低通濾波電路，以濾去高頻干擾信號。通常可采用以濾去高頻干擾信號。通?？刹捎肦CRC低通濾波電路，低通濾波電路，2、保持電路與模擬低通濾過器S/H電路的作用：采樣：將模擬信號變成離散信號采樣保持過程：信號采樣脈沖采樣信號保持信號采樣和0000tT ctttT s

16、采樣：凍結模擬量瞬時值Upp(+15v)Uss(-15v)輸出譯 碼 /驅 動SA15輸 出 Ui0 Ui15EnA0A1A2A3U0SA0EN：使能端，只有在EN端為高電平時多路開關才工作，否則不論A0-A3在什么狀態(tài)，SA0-A15均處于斷開狀態(tài)。3 多路轉換開關4 模數轉換器 主次逼近法原理可用天平秤重作比喻。若有四個砝碼共主次逼近法原理可用天平秤重作比喻。若有四個砝碼共重重15克，每個重量分別為克，每個重量分別為8、4、2、1克。設待秤重量克。設待秤重量Wx = 13克，可以用下表步驟來秤量：克，可以用下表步驟來秤量：砝碼重砝碼重第一次第一次第二次第二次第三次第三次第四次第四次加加4克

17、克加加2克克加加1克克8 克克 砝碼總重砝碼總重 待測重量待測重量Wx ，故保留，故保留砝碼總重仍砝碼總重仍 待測重量待測重量Wx ，故撤除，故撤除砝碼總重砝碼總重 待測重量待測重量Wx ，故保留，故保留暫時結果暫時結果8 克克12 克克12 克克13 克克 結結 論論4 模數轉換器基準電壓基準電壓UREFn位位A/D轉換轉換器器 例:4 4位位A/DA/D轉換器，輸入模擬量轉換器，輸入模擬量uiui=3.26V=3.26V，基準電壓，基準電壓 U U。轉換精度取決于位數。轉換精度取決于位數。遙控遙控q 遙控就是發(fā)出命令去控制斷路器或隔離開關進行合閘遙控就是發(fā)出命令去控制斷路器或隔離開關進行合

18、閘或分閘操作?；蚍珠l操作。TVTA開關端子箱操作機構保護保護測控監(jiān)控后臺保護信息管理機網絡二次電纜開關站保護室操 作 箱遙控遙控 遙控過程遙控過程遙控選擇遙控返校遙控執(zhí)行或撤銷執(zhí)行控制端被控端第三章第三章 變電站自動化系統(tǒng)的結構變電站自動化系統(tǒng)的結構該類系統(tǒng)實際上是在常規(guī)的繼電保護及二次接線該類系統(tǒng)實際上是在常規(guī)的繼電保護及二次接線的基礎上增設的基礎上增設 RTURTU裝置以實現(xiàn)裝置以實現(xiàn)“四遙四遙”。結構上。結構上僅是站級概念，有關重要信息僅是站級概念，有關重要信息( (如保護動作信息等如保護動作信息等) )通過硬接點送給通過硬接點送給 RTURTU裝置，變電所的監(jiān)測量一般裝置，變電所的監(jiān)測

19、量一般經變送器變換后送給經變送器變換后送給 RTURTU。開關監(jiān)測量是直接引。開關監(jiān)測量是直接引至至RTURTU， RTURTU的控制輸出一般經遙控執(zhí)行柜發(fā)出控的控制輸出一般經遙控執(zhí)行柜發(fā)出控制命令。該類系統(tǒng)的特點是：系統(tǒng)功能不強，硬制命令。該類系統(tǒng)的特點是：系統(tǒng)功能不強，硬件設備重復、整體性能指標低，系統(tǒng)聯(lián)接復雜，件設備重復、整體性能指標低，系統(tǒng)聯(lián)接復雜，可靠性低，但其成本低，特別適合于老站改造?？煽啃缘停涑杀镜?，特別適合于老站改造。現(xiàn)在全國大量遠行的無人值班變電站多采用此種現(xiàn)在全國大量遠行的無人值班變電站多采用此種模式。實際上該類系統(tǒng)僅為變電站綜合自動化的模式。實際上該類系統(tǒng)僅為變電站

20、綜合自動化的初級形式，尚不能稱為綜合自動化系統(tǒng)。初級形式，尚不能稱為綜合自動化系統(tǒng)。第一種類型，集中式第一種類型，集中式第第1 1代綜合自動化系統(tǒng)代綜合自動化系統(tǒng) 遠動終端：電網調度自動化系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠、變電站的一種具有四遙遠動功能的自動化設備。遠動裝置=遠方終端=遠動終端=RTU（Remote Terminal Unit）。 RTU在電網調度自動化系統(tǒng)中具有重要的作用。（系統(tǒng)結構：調度端SCADA/EMS遠動信道廠站端RTU）。 CRT PC機 RTU 微機保護模擬量開關量脈沖量控制量調度主站系統(tǒng)第第2 2種類型種類型 集中式集中式 早期的變電站綜合自動化系統(tǒng)早期的變電站綜合自動化系統(tǒng)

21、由一臺或兩臺計算機完成變電站的所有繼由一臺或兩臺計算機完成變電站的所有繼電保護、測量監(jiān)視、操作控制、中央信號電保護、測量監(jiān)視、操作控制、中央信號數據通信和記錄打印等功能。系統(tǒng)各功能數據通信和記錄打印等功能。系統(tǒng)各功能模塊與硬件無關，采用模塊化軟件連接來模塊與硬件無關，采用模塊化軟件連接來實現(xiàn)，集中采集信息，集中處理運算。具實現(xiàn)，集中采集信息，集中處理運算。具有工作可靠、結構簡單、性價比高等優(yōu)點有工作可靠、結構簡單、性價比高等優(yōu)點，但可擴充性、可維護性差。，但可擴充性、可維護性差。 集中組屏式 總控單元 監(jiān)控主機 顯示、打印高壓微機保護中壓微機保護遙測單元遙信單元電能單元遙控單元交直流單元VQC

22、單元時鐘單元RS-485/RS232調度主站第第3 3種類型種類型 分散式分散式 第第2 2代綜合自動化系統(tǒng)代綜合自動化系統(tǒng) 從硬件結構上按功能對裝置進行了劃分，摒棄了集從硬件結構上按功能對裝置進行了劃分，摒棄了集中式單中式單 CPUCPU結構而走向分散，系統(tǒng)由數據采集單結構而走向分散，系統(tǒng)由數據采集單元元( (模擬量、開關堡、脈沖量模擬量、開關堡、脈沖量) )，主機單元，主機單元( (總控單元總控單元) )、遙控執(zhí)行單元、保護單元組成。各功能單元、遙控執(zhí)行單元、保護單元組成。各功能單元( (設設備備) )通過通信網絡等手段實現(xiàn)有機結合，構成系統(tǒng)。通過通信網絡等手段實現(xiàn)有機結合，構成系統(tǒng)。該類

23、系統(tǒng)可替代常規(guī)的保護屏、控制屏、中央信號該類系統(tǒng)可替代常規(guī)的保護屏、控制屏、中央信號屏、遠動屏、測量儀表等。它具有較強的在線功能屏、遠動屏、測量儀表等。它具有較強的在線功能。各種功能比較完善，且人機界面較好。但系統(tǒng)仍。各種功能比較完善，且人機界面較好。但系統(tǒng)仍然比較復雜，聯(lián)結電纜較多，系統(tǒng)可靠性不太高。然比較復雜，聯(lián)結電纜較多，系統(tǒng)可靠性不太高。這類系統(tǒng)雖然做到了一定程度上的分散這類系統(tǒng)雖然做到了一定程度上的分散( (功能分散功能分散) )，但沒有從整體上來考慮變電站綜合自動化系統(tǒng)的，但沒有從整體上來考慮變電站綜合自動化系統(tǒng)的結構、一般僅是監(jiān)控系統(tǒng)和保護系統(tǒng)簡單的相加。結構、一般僅是監(jiān)控系統(tǒng)和

24、保護系統(tǒng)簡單的相加。由于我國保護和遠動分屬不同的部門和專業(yè)。故我由于我國保護和遠動分屬不同的部門和專業(yè)。故我國目前的大多數綜合自動化系統(tǒng)均屬此類結構系統(tǒng)國目前的大多數綜合自動化系統(tǒng)均屬此類結構系統(tǒng)。分層分布式 調度主站 監(jiān)控主機 顯示、打印測量單元開關量輸入故障錄波變壓器保護VQC電容器保護線路保護備自投裝置 數采控制機 保護管理機開關量輸出變電站層單元層設備層TV、TA輸入，斷路器、隔離開關輔助觸點輸入，斷路器控制等 設備分變電站層設備設備分變電站層設備( (站控級站控級) )和間隔層設備和間隔層設備( (間隔級間隔級) )。間隔。間隔層設備原則上按一次設備組織，例如層設備原則上按一次設備組

25、織，例如 l l條線路、條線路、 l l臺主變壓臺主變壓器。每一間隔層設備包括保護、控制、測量、通信、錄波器。每一間隔層設備包括保護、控制、測量、通信、錄波等所有功能。設計的原則是：凡是可以在本間隔層設備完等所有功能。設計的原則是：凡是可以在本間隔層設備完成的功能，盡量由間隔層設備就地獨立處理，不依賴于通成的功能，盡量由間隔層設備就地獨立處理，不依賴于通信網和變電站層設備。變電站層設備是通過間隔層設備了信網和變電站層設備。變電站層設備是通過間隔層設備了解和掌握整個變電站實時運行情況、并通過間隔層設備實解和掌握整個變電站實時運行情況、并通過間隔層設備實現(xiàn)變電站控制，它還負責站內信息收集、分析、存

26、儲以及現(xiàn)變電站控制，它還負責站內信息收集、分析、存儲以及與遠方調度中心的聯(lián)系，這類系統(tǒng)實現(xiàn)了信息資源的共享與遠方調度中心的聯(lián)系，這類系統(tǒng)實現(xiàn)了信息資源的共享以及保護、監(jiān)控功能的綜合化，大大簡化了站內二次回路以及保護、監(jiān)控功能的綜合化，大大簡化了站內二次回路，它完全消除了設備之間錯綜復雜的二次電纜。由于間隔，它完全消除了設備之間錯綜復雜的二次電纜。由于間隔層設備可放在開關柜上或放置在一次設備附近，從而可大層設備可放在開關柜上或放置在一次設備附近，從而可大大縮小主控制室面積，節(jié)省控制電纜、減少大縮小主控制室面積，節(jié)省控制電纜、減少 CTCT負擔。同負擔。同時大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性、可擴展性，是

27、綜合自動時大大提高了整個系統(tǒng)的可靠性、可擴展性，是綜合自動比系統(tǒng)的發(fā)展方向比系統(tǒng)的發(fā)展方向。第第4 4種類型分層分布式結構種類型分層分布式結構第第3 3代綜合自動化系統(tǒng)代綜合自動化系統(tǒng)測量控制保護1號開關柜測量控制保護2號開關柜測量控制保護N號開關柜 監(jiān)控主機顯示、打印 總控單元CANnet或LON-WORK完全分散式第四章第四章 變電站自動化系統(tǒng)的通信變電站自動化系統(tǒng)的通信變電站自動化系統(tǒng)的通信分兩大部分：（1） 變電站內的信息傳輸。（2） 變電站自動化系統(tǒng)與調度中心的通信。串行通信方式連接串行通信方式連接 串行通信：按照一定的格式一位一位按照一定的格式一位一位地順序傳送數據。信息在一根信號

28、線地順序傳送數據。信息在一根信號線上傳輸。上傳輸。 優(yōu)點優(yōu)點: : 便于長距離傳送便于長距離傳送 缺點缺點: : 傳送速度較慢傳送速度較慢串行數據傳輸主要出現(xiàn)在接口與外部設備、計算機與計算機之間。 PC系列機上有兩個串行異步通信接口、鍵盤、鼠標器與主機間采用串行數據傳送。需要進行數據格式轉換。 并行通信：數據的各位同時發(fā)數據的各位同時發(fā)送或同時接收送或同時接收 優(yōu)點優(yōu)點: : 傳送速度快傳送速度快 缺點缺點: : 不便長距離傳送不便長距離傳送計算機“主機”部件之間，如CPU與存儲器、CPU與接口電路，多采用并行方式傳輸數據。并行通信通常是以“字節(jié)”為單位進行信息傳輸的。并行通信方式連接并行通信

29、方式連接串行數據的發(fā)送和接收 計算機并行方式處理數據，而數據傳送用串行方式，故需要進行并/串轉換。 發(fā)送端：并/串轉換器：CPU控制發(fā)送緩沖器移位寄存器在發(fā)送脈沖控制下字節(jié)的低位先發(fā)。發(fā)空后用中斷提示。發(fā)送時鐘控制發(fā)送速度。 接收端：串/并轉換器：類似同上。 異步通信和同步通信 1）異步通信 由于通信收、發(fā)兩端的時鐘很難完全同步，為了滿足這種條件下的通信，提出異步通信的方式。 發(fā)送1個字節(jié)的信息構成（在空閑時發(fā)高電平）： 起始位（低） 數據位（69位） 校驗位（1位） 停止位（1位，1.5或2）。 首先確認起始位，接收端用速率N倍的測試脈沖檢測線路狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)連續(xù)N/2個測試都為低電平，認為

30、起始位開始，開始接收后面數據位，再接收效驗位，最后接收停止位。如果起始位、效驗位、停止位中有一個不對，則放棄該字節(jié)的接收。 異步通信的意義：指兩端時鐘不需要精確同步。優(yōu)點：設備要求低，廣泛應用 缺點：附加碼導致傳輸效率降低。 2) 同步通信 特點：收發(fā)二端的時鐘要嚴格保持同步，發(fā)送的每個數據字節(jié)不需要特殊的附加位了，形成真正的數據流（有效數據位緊密排列）。 采用數據幀方式：數據流被分成數據幀發(fā)送， 一幀數據組成：同步碼數據碼（N*8）效驗碼。好處：區(qū)分數據類型、保證數據正確（效驗）、減少對時鐘的嚴格同步要求。 碼元同步：從接收信息碼的脈沖串中提取發(fā)送時鐘信息，用于調整接收端時鐘?？捎脭底宙i相電

31、路原理實現(xiàn)。Page 63/49通信工作方式:單工、半雙工與全雙工 單工 只有一個信道，傳輸方向只能是單向的 半雙工 只有一個信道，在同一時刻，只能是單向傳輸 全雙工 雙信道，同時可以有雙向數據傳輸ABABAB例如：尋呼機例如：尋呼機例如：對講機例如：對講機例如：電話例如：電話主站和分站間通信模式 CDT、 PollingCDT 循環(huán)式：分站自動循環(huán)地向主站發(fā)送采集到的并經一定處理后的遙測量、遙信量、數字量、脈沖量等。 Polling問答式：分站按照主站的要求發(fā)送相應的數據。國際標準：IEC60870-101A詢問1詢問2B送主機送主機回答1回答2出錯重問A詢問1詢問1B送主機回答1NAKA詢

32、問1詢問1B送主機回答1丟失重問toutA詢問1詢問1B送主機回答1回答1丟失重問tout變電站內部通信模式 總線通信方式 、網絡通訊方式 總線通信方式：由主模塊控制通信總線，主模塊可以主動向任何一個分模塊發(fā)送信息，分模塊則必須得到主模塊的允許，才能向主模塊發(fā)送信息。主模塊不斷地查詢各個分模塊，查到誰，誰才可以發(fā)送數據。這種主模塊和分模塊的通信方式類似于主站和分站之間采用的Polling通信方式。與其它設備通訊與其它設備通訊與調度通訊與調度通訊狀態(tài)狀態(tài)量輸量輸入模入模塊塊模擬模擬量輸量輸入信入信號號狀態(tài)狀態(tài)量輸量輸入信入信號號脈沖脈沖量輸量輸入信入信號號遙控遙控輸出輸出遙調遙調輸出輸出模擬模擬

33、量輸量輸入模入模塊塊脈沖脈沖量輸量輸入模入模塊塊數字數字量輸量輸入模入模塊塊遙調遙調輸出輸出模塊模塊遙控遙控輸出輸出模塊模塊綜合綜合輸入輸入輸出輸出模塊模塊數字數字量輸量輸入信入信號號各種各種輸入輸入輸出輸出信號信號微機型分站微機型分站主模塊主模塊遙控遙控輸出輸出模塊模塊通訊通訊接口接口MODEM網絡網絡 網絡通訊方式類似于PC機之間通信時采用的以太網。通信線路不需要由某個模塊控制，主模塊可以主動向任何一個分模塊發(fā)送信息，任何一個分模塊也可以主動向主模塊發(fā)送信息。當有兩個或兩個以上的模塊同時發(fā)送信息而產生沖突時，有一種仲裁機制，使沖突得以檢測到或得以避免，使信息不會丟失。通信協(xié)議定義 通信協(xié)議

34、是指通信雙方的一種約定，約定包括對數據格式、同步方式、傳遞速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。 網絡協(xié)議是網絡設備之間通信規(guī)則的正式描述。43214321TCP/IP協(xié)議棧Source Host ADestination Host B好啊,我也懂TCP/IP。請問可以用TCP/IP和你通信嗎?TCP/IP協(xié)議棧 IEC60870-5-101IEC60870-5-101主要是運用在遠動（串口）主要是運用在遠動（串口） IEC60870-5-102IEC60870-5-102主要是運用在電度表（串口）主要是運用在電度表（串口） IEC60870-5-1

35、03IEC60870-5-103主要運用在保護裝置（串口）主要運用在保護裝置（串口） IEC60870-5-104IEC60870-5-104主要運用在遠動（以太網）主要運用在遠動（以太網）、 IEC61850IEC61850規(guī)約基于規(guī)約基于MMS MMS （Manufacturing Message Manufacturing Message SpecificationSpecification）的）的TCP/IPTCP/IP協(xié)議的以太網信息互連協(xié)議的以太網信息互連國際標國際標準。準。其它遠動規(guī)約：其它遠動規(guī)約： CDT92CDT92、CDT85 CDT85 主要運用在遠動（串口）主要運用在

36、遠動（串口） MODBUSMODBUS（以太網口）（以太網口） 通訊規(guī)約是指系統(tǒng)之間的數據交換規(guī)則，其中系統(tǒng)可以是裝置，也可以是軟件系統(tǒng)。 一般情況下，設備之間互不通訊，規(guī)約轉換是在相對于監(jiān)控系統(tǒng)的外部設備接入系統(tǒng)時進行的。 通訊規(guī)約應該包含三個方面的信息：介質、數據格式和時序。 介質是通訊建立的基礎. 數據格式或稱為報文格式、幀格式，指明報文中的各部分的含義. 時序是指數據的交換次序。通訊的一般可以分為啟動、設置、輪詢、操作幾個部分。數據格式或稱為報文格式、幀格式，指明報文中的各部分的含義，一般報文可以分為同步字、報文頭、數據、校驗幾個部分，并非所有通訊規(guī)約的報文中都含有這幾部分，例如某些可

37、能沒有同步字，或者沒有校驗。（例）一段CDT報文eb 90 eb 90 eb 90 解讀：同步字71 61 14 02 01 64 解讀：控制字 71控制字節(jié) 61重要遙測 14為信息字數 02 源站 01 目地站 64校驗字 00 00 00 00 00 ff 00 解讀：00（信息地址） 00 00 （點號0，值為0 ）00 00 （點號1，值為0 ） FF （校驗）01 00 00 00 00 9d 01 解讀：01（信息地址） 00 00 （點號2，值為0 ）00 00 （點號3，值為0 ） 9d （校驗）02 00 00 00 00 3b 03 00 00 00 00 59 04 0

38、0 00 6e 00 53 05 6f 00 0a 00 17 通訊的一般可以分為啟動、設置、輪詢、操作幾個部分。 啟動過程是電力通系統(tǒng)通知設備復位，同步各種狀態(tài)，準備進行下一步通訊。 設置過程是由電力通系統(tǒng)給設備下發(fā)各種參數或取得設備的參數，下發(fā)時鐘進行對時等。 輪詢過程是通訊的主要過程，電力通系統(tǒng)通訊規(guī)約模塊的絕大部分時間都在該過程中，例如要召喚遙測、遙信的變化數據，定時召喚電度數據，處理事件數據等，該過程中的每一步操作，往往必須由上一步的操作以及設備的回答來確定。 當操作人員在系統(tǒng)上操作時，如果向設備發(fā)送命令，則進入操作過程，由于操作過程是隨機插入的，因此在處理上要特別注意該過程與輪詢過

39、程所產生的時序上的交叉。 規(guī)約轉換一個規(guī)約轉換的例子： 監(jiān)控系統(tǒng)采集直流設備的信息（遙測量、遙信量等） 假設監(jiān)控系統(tǒng)采用IEC104規(guī)約，而直流設備采用CDT規(guī)約。就需要經過規(guī)約轉換。規(guī)約轉換 CDT 循環(huán)遠動規(guī)約CDT規(guī)約按照自身的數據傳送規(guī)則循環(huán)向主站傳送數據，不管主站是否正確接收。 IEC104規(guī)約 對于遙測量：有一種模式是設備主動上送；對于遙信量：如果設備遙信有變位，則要求主動上送至監(jiān)控系統(tǒng)；在監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)總召喚時，設備要回應其全部遙信當前值，規(guī)約轉換規(guī)約轉換主要過程： 1、定時接收直流設備原始數據，存放在緩沖區(qū)中，將其轉換成IEC104規(guī)約的遙測、遙信格式并保存； 對于遙測：如果遙測

40、上送時間到，則將轉換過的遙測數據打包成IEC104規(guī)約的報文上送至主站， 對于遙信：判斷當前值與前一時刻值是否有變位，如果有則將數據打包成IEC104規(guī)約的遙信變位報文上送至主站，并將前一時刻值重新賦值； 2、接收來自監(jiān)控系統(tǒng)的下發(fā)命令，判斷如果是總召喚，則將當前遙信數據打包成IEC104規(guī)約的遙信報文上送至主站；Page 83/31協(xié)議分層 網絡通信的過程很復雜 數據以電子信號的形式穿越介質到達正確的計算機，然后轉換成最初的形式，以便接收者能夠閱讀 為了降低網絡設計的復雜性，將協(xié)議進行了分層設計協(xié)議分層 分層設計的意義 用戶服務層的模塊設計可相對獨立于具體的通信線路和通信硬件接口的差別 而通

41、信服務層的模塊設計又可相對獨立于具體用戶應用要求的不同例如：文件傳輸或電子郵件服務模塊的設計，例如：文件傳輸或電子郵件服務模塊的設計，不必關心底層通信線路是光纖還是雙絞線不必關心底層通信線路是光纖還是雙絞線寫信人寫信人郵局郵局運輸部門運輸部門收信人收信人郵局郵局甲地甲地乙地乙地 郵局對于寫信人來說是下層 運輸部門是郵局的下層 下層為上層提供服務 寫信人與收信人之間使用相同的語言 郵局之間的約定 同層次之間使用相同的協(xié)議OSI的七層框架物理層物理層物理層物理層數據鏈路層數據鏈路層數據鏈路層數據鏈路層網絡層網絡層網絡層網絡層傳輸層傳輸層傳輸層傳輸層會話層會話層會話層會話層表示層表示層表示層表示層應

42、用層應用層應用層應用層物理層協(xié)議物理層協(xié)議數據鏈路層協(xié)議數據鏈路層協(xié)議網絡層協(xié)議網絡層協(xié)議傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議會話層協(xié)議會話層協(xié)議表示層協(xié)議表示層協(xié)議應用層協(xié)議應用層協(xié)議 比特比特 幀幀 報文報文TPDUSPDUPPDUAPDU1 接口接口2 接口接口3 接口接口4 接口接口5 接口接口6 接口接口主機主機A主機主機B數據單元數據單元層層數據的封裝與解封裝過程31InternetHello!IP包頭包頭數據的封裝與解封裝過程32Hello物理層物理層數據鏈路層數據鏈路層網絡層網絡層傳輸層傳輸層會話層會話層表示層表示層應用層應用層 比特比特 幀幀 報文報文段段PDUHelloTCP/UDP頭頭H

43、elloIP包頭包頭LLC子層子層TCP/UDP頭頭HelloIP包頭包頭LLC子層子層MAC子層子層TCP/UDP頭頭HelloTCP/UDP頭頭高層數據高層數據MAC子層子層LLC子層子層FCSIP包頭包頭數據的封裝與解封裝過程33Hello物理層物理層數據鏈路層數據鏈路層網絡層網絡層傳輸層傳輸層會話層會話層表示層表示層應用層應用層 比特比特 幀幀 報文報文段段PDUHelloTCP/UDP頭頭HelloIP包頭包頭LLC子層子層MAC子層子層TCP/UDP頭頭HelloIP包頭包頭LLC子層子層MAC子層子層FCSTCP/UDP頭頭HelloTCP/UDP頭頭高層數據高層數據LLC子層子

44、層兩種國際標準 法律上的(de jure)國際標準 OSI 并沒有得到市場的認可。 是非國際標準 TCP/IP 現(xiàn)在獲得了最廣泛的應用。 TCP/IP 常被稱為事實上的(de facto) 國際標準。TCP/IP協(xié)議參考模型 TCP/IP是20世紀70年代中期美國國防部為ARPANET開發(fā)的網絡體系結構網絡接口層網絡接口層互聯(lián)網層互聯(lián)網層傳輸層傳輸層應用層應用層TCP/IP 4層模型層模型物理層物理層數據鏈路層數據鏈路層網絡層網絡層OSI 7層模型層模型會話層會話層表示層表示層應用層應用層傳輸層傳輸層互聯(lián)網層互聯(lián)網層傳輸層傳輸層應用層應用層物理層物理層數據鏈路層數據鏈路層TCP/IP 5層模型

45、層模型物理層網絡的基礎 物理層是TCP/IP模型的最底層 物理層為數據傳輸提供可靠環(huán)境 物理層是網絡的基物理層是網絡的基礎，正如同公路是汽礎，正如同公路是汽車通行的基礎一樣車通行的基礎一樣物理層的功能v功能一：為數據端設備提供傳送數據的通路功能一：為數據端設備提供傳送數據的通路v功能二：傳輸數據功能二：傳輸數據 物理層關心的是信號、物理層關心的是信號、接口和傳輸介質接口和傳輸介質物理層的傳輸介質 有線介質 雙絞線 光纖 無線介質 無線電 微波 激光 紅外線物理層的設備 網絡接口卡 連接計算機和網絡硬件 有一個惟一的網絡節(jié)點地址 按照速率可分為10M網卡、10/100M自適應網卡和千兆網卡 按照

46、總線類型可分為ISA網卡、PCI網卡等 按照提供的線纜接口類型可分為RJ-45接口網卡、光纖網卡等 便攜式電腦可使用PCMCIA網絡接口卡 物理層的設備 中繼器 能放大信號 延長網絡傳輸距離 只包含有一個輸入端口和一個輸出端口，所以只能接收和轉發(fā)數據流 成本低物理層的設備 集線器 最初只是一個多端口的中繼器 可用于星形拓撲結構 能夠支持各種不同的傳輸介質和數據傳輸速率 有些集線器具有內部處理能力，例如，可以接受遠程管理、過濾數據或提供網絡診斷信息 被交換機所取代數據鏈路層的功能 數據鏈路層 位于網絡層與物理層之間物理層物理層物理層物理層數據鏈路層數據鏈路層數據鏈路層數據鏈路層網絡層網絡層網絡層

47、網絡層數據鏈路層協(xié)議數據鏈路層協(xié)議 比特（比特（Bit） 幀（幀（Frame）包包(Packet）主機主機A主機主機B數據單元數據單元以太網以太網在 數據鏈路層數據鏈路層和物理層物理層上運行。物理層物理層物理層物理層數據鏈路層數據鏈路層數據鏈路層數據鏈路層網絡層網絡層網絡層網絡層物理層協(xié)議物理層協(xié)議數據鏈路層協(xié)議數據鏈路層協(xié)議網絡層協(xié)議網絡層協(xié)議 比特比特 幀幀 包包12主機主機A主機主機B數據單元數據單元層層以太網以太網以太網MAC地址 分配給網卡或其它以太網設備的所有 MAC 地址都必須使用廠商分配的 OUI 作為前 3 個字節(jié)。OUI 相同的所有 MAC 地址的最后 3 個字節(jié)必須是唯一

48、的值（廠商代碼或序列號）。MAC 地址通常稱為燒錄地址 (BIA)，因為它被燒錄到網卡的 ROM（只讀存儲器）中。網絡層的功能 定義了基于IP協(xié)議的邏輯地址 連接不同的媒介類型 選擇數據通過網絡的最佳路徑IP地址的作用v 用來標識一個節(jié)點的網絡地址用來標識一個節(jié)點的網絡地址v 每個每個IP地址都包含兩部分，即網絡號和主機號地址都包含兩部分，即網絡號和主機號。v 子網掩碼的作用就是將某個子網掩碼的作用就是將某個IP地址劃分成網絡地址和主機地址劃分成網絡地址和主機地址兩部分。地址兩部分。子網掩碼的使用子網掩碼子網掩碼:255 . 0 . 0 . 0100.50.20.2100.50.20.3100

49、.50.30.2100.60.30.2ABCD網絡網絡ID相同，相同，在同一網段，在同一網段，可以通信可以通信網絡IDA的主機ID255 . 255. 0 . 0100.0.0.0.50.20.2100.50.0.0.20.2A與與C不在同不在同一網段，不能一網段，不能通信通信255 . 255. 255. 0100.50.20.0.2A與與C、D不不在同一網段，在同一網段，不能通信不能通信劃分子網 劃分子網的作用 通過將子網掩碼變長，將大的網絡劃分成多個小的網絡 網絡172.16.0.0，掩碼255.255.0.0172.16.0.0未劃分子網的IP地址172.16.0.1 172.16.0

50、.2 172.16.0.3.172.16.255.253172.16.255.254劃分子網后的IP地址172.16.1.0172.16.2.0172.16.3.0172.16.4.0 掩碼變成255.255.255.0，網絡劃分為172.16.1.0、172.16.2.0、172.16.254.0網絡網絡ID 集線器（HUB) 交換機（Switch) 路由器(Router)交換機和集線器的區(qū)別 集線器為共享方式，即同一網段的計集線器為共享方式，即同一網段的計算機共享固有的帶寬，傳輸通過碰撞檢算機共享固有的帶寬，傳輸通過碰撞檢測進行，同一網段計算機越多，傳輸碰測進行，同一網段計算機越多，傳輸碰

51、撞也越多，傳輸速率會變慢。撞也越多，傳輸速率會變慢。 交換機和集線器的區(qū)別 交換機則采用一種與集線器完全不同的、獨特交換機則采用一種與集線器完全不同的、獨特的傳輸方式。無論是網卡還是交換機端口，都的傳輸方式。無論是網卡還是交換機端口，都具有獨一無二的具有獨一無二的MAC地址，因此，地址，因此，MAC地址地址便可用作識別其身份的號碼，而交換機上的每便可用作識別其身份的號碼，而交換機上的每個端口都能夠在其地址表中記憶若干個個端口都能夠在其地址表中記憶若干個MAC地址，從而建立一張端口號與地址，從而建立一張端口號與MAC相對應的相對應的地址表。地址表。 當交換機控制電路從某一端口收到一個當交換機控制

52、電路從某一端口收到一個Ethernet包后，將立即在其內存中的地址表（包后，將立即在其內存中的地址表（端口號端口號MAC地址）進行查找，以確認目的地址）進行查找，以確認目的MAC的網卡連接在哪一個端口上，然后將該的網卡連接在哪一個端口上，然后將該包轉發(fā)至該端口。如果在地址表中沒有找到該包轉發(fā)至該端口。如果在地址表中沒有找到該MAC地址，也就是說，該目的地址，也就是說，該目的MAC地址是首地址是首次出現(xiàn)，則將其廣播到所有端口。擁有該次出現(xiàn)，則將其廣播到所有端口。擁有該MAC地址的網卡在接收到該廣播包后，將立地址的網卡在接收到該廣播包后，將立即作出應答，從而使交換機將其端口號即作出應答，從而使交換

53、機將其端口號MAC地址對照表添加到地址表中。地址對照表添加到地址表中。交換機和集線器的區(qū)別路由器 路由器（路由器（RouterRouter）是一種典型的網絡層設備。）是一種典型的網絡層設備。 一般說來，異種網絡互聯(lián)與多個子網互聯(lián)都應采一般說來，異種網絡互聯(lián)與多個子網互聯(lián)都應采用路由器來完成。用路由器來完成。 路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數據有效地傳送到幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數據有效地傳送到目的站點。目的站點。 路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據路由器中保存著各種傳輸路徑的相關數據路路徑表（徑表（Routing TableRouting Table），供路由選擇時使用。路徑），供路由選擇時使用。路徑表中保存著子網的標志信息、網上路由器的個數和下表中