（通信与信息系统专业论文）远动培训系统的研究与开发.pdf

华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 远动培训系统是为电力系统远动工作人员提供专业知识培训及考试的远程教育网 络系统。它分为远动规约测试的培州和再线考试两部分内容。远动通信规约测试的培训 是通过规约测试仿真软件的使用实现的。该软件可以实现多种远动规约结构，模拟主从 站的功能，分析报文的组成。并具有事故追忆功能在线考试系统采用8 1 s 模式的设计 思想和总体设计方案，设计了后台数据库。采用t s p 技术实现动态网页的开发，研究了 组糟理论及数据库连接技术，对组成系统的试卷管理及考试管理等模块进行了具体的功 能分析和设计，并对实现方法进行了研究。 关键词：远动系统，规约测试，再线考试，j s p 技术 a b s t r a c t t h et e l e c o n t r o lt r a i n i n gs y s t e mi sa no n l i n ed i s t a n te d u c a t i o ns y s t e md e s i g n e df o rt r a i n i n ga n d t e s t i n gt e l e c o n t r o lp e r s o n n e li ne l e c t r i cp u w e ri n d u s t r y , w h i c hi ss u b d i v i d e di n t ot h et r a i n i n gs y s t e mo f t e s t i n g t e l e c o n t r o l p r o t o c o l sa n d t h eo n l i n et e s t s y s t e m 。t h et r a i n i n gs y s t e mo ft e s t i n g t e l e c o n t r o l c o m m u n i c a t i o np r o t o c o l si sb a s i c a l l ya c h i e v e dt h r o u g has i m u l a t e dt e s t i n gs o f t w a r e t h es o f t w a r em a y r e a l i z em u l t i p l et e l e c o n t r o lp r o t o c o ls t r u c t u r e s ，s i m u l a t et h ef u n c t i o n so f t h em a i na n ds u b o r d i n a t ew e b s i m s ， a n a l y z e t h ec o m p o n e n t so f t e l e g r a p h i cr e x la n dp e r f o r m t h e f i m c t i o no fr e c a l l i n m a l f i m c r i o n st h eo n l i n e t e s ts y s t e mi sd e s i g n e do f tf i l eb a s i so fb sm o d e lw i t hab a c k - c o u n t e rd a t a b a s e w i t ht h i sd y n a m i cw e b p a g ed e v e l o p m e n t i sr e a l i z e db ya d o p t i n gj s p t e c h n o l o g yi n t h ep r e s e n ts t u d y , t h e t h e o r yo f c o m p o s i n g t e s t p a p e r sa n dt h ec o n n e c t i o nt e c h n i q u e so fd a t a b a s e sisd i s c u s s e di n s 1 3 r r l ed e t a i l ，a n dt h el u n c t i o n so ft e s t p a p e rm a n a g e 4 n e n t 。t e s tp r o c e d u r em a n a g e m e n t a n dt h em e t h o d sa fr e a l i z i n gt h e s ef u n c t i o n sa r e a n a l y z e da n dd e s i g n e dr e s p e c t i v e l y f ux u a n ( c o m r n u n i c a t i o na n di n f o r m a t i o ns y s t e m ) d i r e c t e db yp r o f q iy u l i n k e y w o r d s ：t e l e c o a t r o s y s t e m ，p r o t o c o l st e s t i n g , o n l i n et e s t ，j s p t e c h n o l o g y 声明户明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文远动培训系统的研究与开发，是本 人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成 果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 学位论文作者签名：里煎日期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅：学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：立翟整 导师签名： 日 期：q 丝垄么。：f 物日期：q 乙理g 。笸力秒 华北电力大学硕士学位论文 1 1 论文选题背景及意义 第一章引言 电力工业企业是关乎国民经济命脉的重要企业。我国经济的快速发展，人民物 质生活水平的不断提高，人们对电力的需求越来越大，对供电质量和可靠性也提出 了更高的要求。电网规模不断扩大，电力自动化水平也有了长足进步。电网调度自 动化是早期的电力系统远动及通信系统在引入计算机以后扩充功能而形成的一套 辅助调度人员工作的自动化系统，是以数据采集和监控s c a d a ( s u p e r v is o r yc o n t r o l a n dd a t aa c q u i s i t i o n ) 系统为基础，包括自动发电控制a g c ( a u t o m a t i cg e n e r a t i o n c o n t r 0 1 ) 、经济调度控制e d c ( e c o n o m i cd i s p a t c hc o n t r 0 1 ) 、电网静态安全分析 p s s a ( p o w e rn e t w o r ks t a t i cs a f e t ya n a l y s i s ) 、调度员培训仿真d t s ( d is p a t c h e r t r a i n i n gs i m u f a t i o n ) 以及配电网自动化d a ( d i s t r i b u t i o nn e t w o r ka u t o m a t i o n ) 等几部分在内的能量管理系统e m s ( e n e r g ym a n a g e m e n ts y s t e m ) 。它收集、处理电 网运行实时信息，通过人机联系把电网运行状况集中而有选择地显示出来进行监 控，并完成经济调度和安全分析等功能。调度自动化系统的主要设备有远动终端 r t u ( r e m o t et e r m i h a lu n i t ) 、通信设备及调度主机( 微机系统) 等。 电网调度自动化系统是保证电网安全、经济、优质运行的重要技术装各，其功 能与作用已成为电网调度运行管理重要的技术手段。对于调度自动化系统，首先应 保证反映各发电厂变电站和电网运行工况的实时信息( 即远动数据) 准确、可靠、 及时的通过远动设备采集，经电力系统专用通道传递至该系统的主站，该站的计算 机系统，对采集来的实时信息进行快速、准确的处理，利用应用软件实现电网调度、 电网生产运行的管理。为此，确保远动数据准确、可靠、快速、连续不断的传递至 主站系统，是保证电网安全、可靠运行至关重要的基础工作。随着电网规模的不断 扩大，每年都有一大批电力基建工程项目并网投产。这些项目除了新投的发电厂及 变电站外，还包括大量的线路、主变压器及发电机组的扩建工程。这些新增变电站 采用的保护设备来自多个生产厂家，设备类型复杂，即使是同一厂家的监控系统， 也有不同的版本。这就导致了运行人员管理上的混乱，影响了工作进度。因此，加 强操作人员综合自动化及远动系统的培训，提高员工的专业素质，有利于提高电网 的安全运行水平。 二十一世纪进入知识经济时代，企业要获得成功，就需要创新的思维，更需要 吸引和保持杰出的人力资源，需要让企业成为一个不断成长的学习型组织。不断提 高员工个人的综合素质，使之技术知识水平与世界新的发展保持同步，这样企业才 华北电力大学硕士学位论文 能获得持续发展的源泉与动力。提高员工素质的最有效途径就是实施企业学习战 略，使用在线培训系统，企业能够创建自己的知识库体系，并允许企业内部员工随 时随地学习和分享这些知识。 传统面授培训，培训教学费用比例高，而且间断的面授培训不能满足员工的动 态需求，无法做到实时学习、不断更新。而培训教学资源缺乏有效的重复利用，这 无疑增加了企业开销。培训教师的个人素质也会对培训的结果带来影响，这种对教 师的倚赖性决定了企业内各区域的培训实施缺乏统一的标准，培训效果难以衡量。 迅速发展的信息技术和日益普及工n t e r n e t i n t r a n e t 为企业实施网络培训、建 立有效而完善的学习机制提供了捷径，网络培训不仅能够突破传统教育在时间、空 间、容量等方面的限制，更重要的是，它能够提供更加人性化、量体裁衣的教学方 式，可以通过对特定学生提供定制化的教学来提高教学质量，借助具有最广泛链接 功能的i n t e r n e t ，远程教育在培养学生创新精神和创新能力方面有着得天独厚的优 势。它所独具的低成本、高效率、可管理性、灵活性、推广速度和学习效果，有效 地改变了传统的企业培训方式。网络培训对于企业来说是势在必行。 作为检验培训效果的最直接的方式就是考试，传统的考试从出题、组卷、印刷， 到组织考试、分发试卷、监考、答卷、收卷，再到判卷、公布成绩，整个过程都需 要人工参与，周期长，工作量大，容易出错，还要加入人为的感情因素，考试的结 果会出现二定的偏差。使得整个考试的成本比较大、结果并不理想。所以，实现无 纸化、网络化、自动化的计算机考试系统，具有深远的现实意义和使用价值。网络 技术的飞速发展，使得考试信息化、自动化成为可能。通过网络实现统一题库管理、 自动组卷、自动判卷，极大地节省了人力、物力，提高了效率。 1 2 国内外在该课题的研究水平及现状 在变电站自动化系统中，为了正确地传送和接收信息，必须有一套关于信息传 输顺序、信息格式和信息内容等的约定，这一套约定称为规约或协议 2 。变电站 自动化系统的传输规约，对实现变电站自动化达到标准化起着重要作用。只有实现 传输规约的标准化，才能实现变电站自动化系统内设备的互换性。这一点对于制造 厂和用户都是非常有利的，对于变电站自动化技术的发展也是非常重要的。 目前在我国应用的电力系统通讯规约主要有部颁c d t ，d i s a ，s c l 8 0 1 ， d l t 6 3 4 1 9 9 7 ，d l t 6 6 7 1 9 9 9 和在北美地区应用较广的d n p 3 0 等。其中s c l 8 0 1 是 主站计算机和r t u ( 远程终端单元) 中央控制单元( c c u ) 间通信所用的问答式 ( p o l l i n g ) 规约，根据美国s c i 公司s c r t u 通信规约，结合c s c 2 0 0 0 综合自动化系 统的特点编译而成。d n p 3 0 是美国i e e e 的电力工程协会( p e s ) 在i e c 的基础上制定 2 华北电力大学硕士学位论文 的美国国家标准。d n p 为分布网络规约( d is t r i b u t e dn e t w o r kp r o t o c 0 1 ) 的缩写。 d l t6 3 4 1 9 9 7 是电力工业部于1 9 9 7 年颁布行业标准“基本远动任务配套标准”， 此标准非等效选择采用i e c 6 0 8 7 0 5 - 1 0 1 。 i e c6 0 8 7 0 5 - 1 0 1 由i e c5 7 技术委员会 的0 3 工作组于1 9 9 5 年制定的。d l t 6 6 7 - 1 9 9 9 来源于1 9 9 7 年国际电工委员会t c 一5 7 技术委员会为实现变电站自动化系统内保护装置和其它智能设备间进行数据交换， 制定的i e c6 0 8 7 0 5 1 0 3 规约，即继电保护设备信息、接口配套标准。该规约对继 电保护信息的传输做了详细的定义。我国已将其等同采用作为电力行业标准 2 。 1 0 l ，d n p 3 0 两者都是面向s c a d a 系统，提供低速( 最高达6 4k b i t s ) 连接上 的高效和可靠的数据传输和控制功能，并能适应不同的拓扑结构。它们实现的基本 应用功能也相同，包括数据查询、时钟同步、控制和设点输出、文件传输等。而c d t ， s c l 8 0 l ，1 0 3 通常作为变电站站内通信的传输规约 3 o 变电站自动化系统的智能终端单元数量多、安装分散。循环式规约c d t 要求有 上下行两个通道，投资大，而每一点需传输的信息量少，通道利用率低。变电站自 动化系统主控单元与智能终端之间一般采用多点共线的通信通道配置方式，当智能 终端较多时，使用查询式规约( 如s c l 8 0 1 ) 采取问答方式把所有的智能终端访问一遍 所用时间往往很长，会影响重要信息( 如开关变位、故障信息等) 的及时上传。 这样看来，远动规约的统一似乎是不可避免的事情，但是我们也清楚的认识到， 统一的过程将是一个相当长的过程。首先，电力设备的投资是一个巨大的数目，已 经在运行的设备不会仅仅是为了跟踪新的技术或者标准就退出运行，采用新的设 备。其次，新的标准从理论上成熟，到变成真正的商品投入使用，本身也需要一个 相当长的时期。在这个过程中，仍然会有一定数量的规约同时存在，作为远动系统 的运行维护人员，应对不同规约的操作了如指掌，熟悉规约的内容及规约的执行过 程及结果，因此有必要将各种规约支撑的仿真软件，模拟真实的远动设备。让培训 远动维护人员熟悉规约的内容及执行的结果。 随着i n t e r n e t 的普及，一些新兴的教育手段如远程教学、网上培训、网上学 校在国内越来越普及，许许多多的大中型企业也建设了自己的局域网。在这种情况 下，为网上培训、网上考试系统的建立提供了必要的硬件环境。因此，设计和实现 远程培训考试系统成为当前企业提高员工素质的必要手段。但纵观国内成熟的网上 考试系统大多都是采用a s p 技术实现的。a s p 技术是m i c r o s o f t 开发的一种新技术， 使用a d o ( a c t i v ed a t ao b j e c t s ) 数据对象组件实现数据库的访问，但是a s p 技术 只是服务器端的一种脚本执行语言，其移植性、安全性、扩张性以及执行效率都很 差。为此，如何设计一个性能优良，扩展性和安全性都很好的远程培训及考试系统 己成为一种必然趋势。 华北电力大学硕士学位论文 近年来，j a v a 的兴起，给w e b 的发展带来了新的契机，尤其是1 9 9 9 年s u n 公 司j 2 e e 标准的提出，因其具有跨平台的互操作性、可扩张性、安全性好和业界广 泛的支持，为提出一种新的远程培训考试系统设计方案带来了可能。 远程培训及考试系统的实现技术有多种，可以采用传统的客户机n 务器( c s ) 型的m i s 型架构，即试题内容放在远程的服务器上，在考试机上安装考试应用程序 和数据库客户机配置，因此每次考试时要对机器进行安装、配置，这样一来考务工 作比较烦琐：而且考试程序放在客户机上，安全性也受到一定影响。另外一种考试 系统采用w e b 技术实现。w e b 技术超越了传统的“客户机n 务器”两层结构，采用 了三层体系结构：用户界面层事务层数据库层。因此w e b 结构有着更好的安全性。 在用户机上不需要安装任何应用程序，应用程序可以安装在事务层所在的计算机 上，试题存放在数据库服务器上( 事务层和数据库可以是同一台机器) 。 目前国内成熟的网络考试系统多为c s 模式，比如清华毫太网络考试系统，b s 模式的比较少，其中基于j a v a 2 技术的网络考试平台则更少。 1 3 课题拟采取的研究方法 本系统作为远动培训系统中的规约测试培训和网上考试部分，要求实现远动通 信规约的测试过程培训和网络考试系统的基本功能。随着变电站综合自动化推广， 各个厂家装置系统互连机会，变得越来越多，对工作人员( 如电力系统、。自控系统) 的要求变得也越来越高，而通信规约( 协议) 则是这些互连的语言，因此熟悉规约 的传输规则，看懂传输报文，对于各个厂家是至关重要的，也是工作人员所必需具 备的。现在，国家着重推广i c e 8 7 0 5 - 1 0 1 、i c e 8 7 0 5 1 0 3 等标准，规约分析软件便 于规约协议的标准化，学习使用这个软件有利于提高工作人员的工作水平和效率。 规约测试软件以简洁的画面，简单的操作，实现强大的功能。它既可以实现无规约 的串口原码监视，也可以实现有规约的监视分析，模拟主站，模拟从站等以达到仿 真的目的。通过软件可以学习所不熟悉规约报文，它可以将每行报文分析透彻，既 便于分析故障，也便于学习，更便于开发。大大简化学习和开发规约的难度，提高 处理通信故障的效率和工作人员的水平。 对于网络考试系统，从安全性和易维护性考虑，我选择采用w e b 实现技术。简 单的说就是将系统做成一种b s 模式，可以让用户通过浏览器直接访问位于服务器 上的试题以及对系统进行远程维护。 服务器端程序的实现技术也很多，本人选用了当前比较流行的网络编程技术一 j s p 作为主要实现手段( 配合j a v as e r v l e t ，j a v a b e a n , h t m l 等) 。j s p 作为一种w e b 实现技术，它的效率是很高的。这一点正好符合了考试系统所要求的实时性，。j s p 4 华北电力大学硕士学位论文 自身的安全性，再加上实现模式的特点，完全能够达到考试的保密性要求，保证了 考试的公平性原则。除此之外，作为j a v a 平台的一部分，j s p 拥有j a v a 语言“一 次编写，各处运行”的特点。又随着越来越多的服务器供应商将j s p 支持添加到他 们的产品中，这样一来用j s p 做成的这套系统可以轻松移植到其它平台来运行。种 种优点使得这套系统不但为目前的网络考试系统以至于今后远程教育的实现都打 下了良好的基础。所以j s p 是实现本系统的最佳技术，它是完全可行的。 1 4 本文的主要研究内容 本文以保定供电公司综合自动化及远动保护系统为基础，设计一个面向管理人 员和操作人员的基于b s 结构的考试培训系统。该系统为培训与考核远动技术人员 提供网络化、标准化和智能化的平台。 本文主要工作如下： 实现远动通信规约测试功能：能够实现对i e c1 0 1 、1 0 4 等规约的测试 实现远动知识的在线模拟考试功能：针对考试，从答卷模式、答卷时间、分数 设置、出题顺序、考试安排、指定评卷人等多个方面进行管理。考试系统允许集中 统一考试和自测考试模式。 实现题库的管理功能：系统管理员能够方便快捷地对题库进行增添、修改及删 除等操作。 1 5 论文的组织情况 本文共分六章，具体组织情况如下： 第一章引言：介绍论文的选题背景及意义，并对远程教育的国内外现状及其发 展作出详细分析，最后对论文的主要工作和组织情况进行了说明 第二章远动通信规约的分析与研究：对远动系统常用的规约如c d t 规约、s c 1 8 0 1 规约，特别是i e c 6 0 8 7 0 5 1 0 1 规约的内容做了分析，并加以比较。 第三章远动规约的测试：分析远动规约测试软件的作用和功能，对软件的测试 过程做了详细的分析，并说明软件在实际中的应用。 第四章在线考试系统所需相关技术：介绍有关w e b 数据库的相关理论，详细介 绍了j s p 开发技术，并说明了本系统的开发工具及环境。 第五章远动在线考试系统的设计与实现：对远动在线考试系统进行了总体分 析，并详细介绍了考试管理和试卷管理模块的设计思路与实现过程 第六章结论与展望：对论文的所有工作进行总结j 并对系统存在的问题和下一 步的工作作了说明 华北电力大学硕士学位论文 第二章远动规约分析与研究 本课题是为电力系统远动设计远程培训及考试系统，它应有远动系统本身的特 点，其中远动通信规约的分析是至关重要的。培训及考试系统应将规约的测试作为 重点。 2 1 远动规约的传输模式口3 在数字式远动系统中，远动信息都采用数字形式，一组数据表示一定的远动信 息，称为一个远动字。遥测或遥信字的一般结构见图2 1 所示，“用户数据”是遥 测量数据或状态量数据等。“标志”用以表明该远动字的特征。为了使各远动字能 相互区别，给远动字设置了“序号”，也称地址码。“监督码元”常用一定的算法， 用来提高通信过程中抗干扰的能力。 l壁兰堡查l旦昱望塑堕堡塑垄 图2 1 远动字结构 若干个远动字组成一帧，图2 2 是帧结构示意图。帧的开头有帧分界符，作为 一帧开始的标志。控制字用于标明这一帧信息的源发站和目的站址，此外，控制字 还可以用来标明这一帧信息的特征，。如帧的类型是遥测还是遥信，这一帧的长度是 多少字节等等。 医习豆习二互 三 j 图2 2 帧结构 远动信息的传送在控制站和被控站之间，有一方是主叫方，即发动通信的一方， 而另一方则是被叫方。在远动系统中，按发动通信传输的模式来划分，有两种基本 类型，一是循环式传输模式，一是按请求( 问答或轮询) 传输模式。 循环传输模式 发送站按规定的顺序，周期性地主动将远动信息送给主站。这种循环传输模式 不需要主站干预。传输信息时只需使用单向信道。当传输过程中某些数据出现差错 时，由于是循环传送，可用下一循环的数据来补救。 循环传输模式的传输时延与传送的波特率以及一个循环中传送的远动字数有 关。传送字数越多，传送时延就越长。此外，这种传输模式不论情况如何，即使用 户数据毫无变化，也照样不断地循环向主站发送数据，因此在正常的情况下，信道 的利用率不高。 6 华北电力大学硕士学位论文 按请求( 问答或轮询) 传输模式 按请求传输模式是主站作为发动通信的方，由它向被控方发送请求传送的命 令。被控站则按主站的请求来组织、发送有关信息。这种传输模式通常以问答的方 式进行通信，故也称问答式。 在问答传输模式中，主站可以请求被控站发送某一远动信息，也可以要求发送 某些类型的信息。工作方式灵活。问答式传输模式需要双向通信，因此需要双工信 道。 问答式远动通常由一个主站逐一轮询各个子站，如此循环不停。循环一周需要 一定的时间。如果被控站有事件发生，但由于传送信息的主动权在主站，因而被控 站一时难以将信息立即发送给主站。为了使主站及时掌握各子站是否有事件发生， 应采取辅助措施，例如在子站给主站的回答信息中附加标志，表明有无紧急情况请 求发送，或者在主站查询完一个子站后，就询问各个子站是否有紧急情况要发送等 等。 2 2 循环式远动规约o d t 1 循环式远动规约( c d t 规约) 适用于点对点的远动通道结构及以循环字节同步方 式传送远动信息的远动设备及系统。 c d t 规约定义了基本的远动传输功能：遥信、遥测、遥控、遥调、对时、复归、 广播、设定命令、复归命令、传送电能脉冲计数值和事件顺序记录和子站工作状态。 c d t 规约采用可变帧长度、多种帧类别循环传送，变位遥信优先传送，重要遥 测量更新循环时间较短，区分循环量、随机量和插入量采用不同形式传送，以满足 电网调度安全监控系统对远动信息的实时性和可靠性的要求。信息按其重要性有不 同的优先级和循环时间。 c d t 规约的帧结构如图2 3 所示，每帧都以同步字开头，并有控制字，随后是 信息字。信息字的数量依实际需要设定，帧长度可变。向通道发码规则：低字节先 送，高字节后送：字节内低位先送，高位后送。 图2 3 帧结构 c d t 规约采用c r c 校验，控制字和信息字都是( n ，k ) = ( 4 8 ，4 0 ) 码组，生成多 项式为g ( x ) = x 8 + x 2 + x + 1 ，陪集码为f f h 。以规约所述的发码顺序以g ( x ) 模2 除前5 个字节，生成余式r ( x ) 。以r ( x ) 作为校验码。 c d t 规约传输方式简单、功能单一、易懂，便于实现，这是它的优点。但它仅 7 华北电力大学硕士学位论文 仅能适用于点对点的通道结构，这对于电网调度来说矛盾还不是那么突出，而对站 控端越来越复杂的系统来说，显然不能满足要求，因为每一个r t u 都要独占一条到 站控端的信道，为了保证可靠性还要有主、备两种信道，信道投资较大。 传输的速度慢，该协议一般采用标准的计算机串行口进行数据传输，波特率一 般为3 0 0 - 6 0 0 b s 。 该规约只能传送5 1 2 路遥信量和2 5 6 路遥测量，信息容量小，难以适应变电站 自动化技术的发展。 另外，c d t 属于一种循环式传输规约，通信线路中总是在传送信息，而这些信息主 站并不一定需要。这就造成了极大的信道资源浪费，有用信息的传输效率也就很低。 2 3s cl8 0 1 规约1 s c l 8 0 l 规约属于问答式( p o l l i n g ) 规约，适用于点对点和多点共线的远动通道 结构。 规约定义了遥信、遥测、遥控、遥调、对时、广播、传送电能脉冲计数值和事 件顺序记录等基本的远动传输功能。 规约的帧结构按其先后顺序包括信息头、数据和校验码。其中主机和r t u 之间 信息传送的基本格式是1 l 位的字格式如下图2 4 所示。 1 09 8765432l0 图2 4 字格式 其中：m 一停止位；p 一奇偶位；o 7 一数据位( 字节) ：s 一起始位 位的传送在通道中是从右到左( 先传送低位) ，每个字有一个起始位，8 位数据 和一位停止位，奇偶校验位置奇校验。 信息帧头包含图2 5 所示四个字节： 70 站号 rd命令 字节数( 高位 字节数( 低位) 其中：r 一通讯错误重复发送标志；d 一通讯方同位 图2 5 信息帧头 8 华北电力大学硕士学位论文 信息数据因其功能的不同而长度、格式均不同，在此不一一列出，完整的帧格 式如图2 6 所示。 站号 r d命令 字节数( 高位 字节数( 低位) 信息数据 l 信息数据 l p c 校验 图2 6 帧格式 纵向奇偶校验字节( l p c ) 总是在有效信息的最后一个字节。纵向奇偶校验字节 加上每个字的奇偶校验，形成一个矩阵保护。l p c 是对信息所有节包括信息头进行 “异或”，其结果是垂直奇偶，l p c 用来对信息进行整体校验，当信息校验出错时， 抛弃这个信息，然后r t u 响应一个否认n a k 命令，主站重复上次这个信息。 s c l 8 0 1 规约与c d t 规约相比，己有了较大的进步，它属于问答式规约。对子站 来讲，主站问什么，就回答什么：而且通信线路中往主站传送的都是变化的数据， 没有变化的数据不传送。而c d t 规约的线路中传送的是真正的即时数据，不管数据 有没有变化。 s c l 8 0 1 的校验采用每个字节的奇校验和每帧的纵向奇偶校验组成双重保护，具 有较高的数据完整性。但它的数据校验( 保护) 码过于简单，当通道通信质量不好时， 会使校验码失去应有的保护作用，造成接收方将误码的数据当作正常数据处理。 2 4le c6 0 8 7 0 - 5 - 10 1 规约嫡1 国际电工委员会t c 5 7 工作组为变电站和调度中心之间传输远动信息制定了传 输规约i e c6 0 8 7 0 - 5 系列国际标准，又制定了一系列配套标准，其中的第1 0 1 篇：i e c 6 0 8 7 0 5 - 1 0 1 基本远动任务配套标准，即我国电力行业标准d l t6 3 4 1 9 9 7 ， 简称1 0 1 规约。 2 4 1 网络拓扑结构 1 0 1 规约适用的网络拓扑结构为点对点、多个点对点、多点共线、多点环形、 多点星形等，通道可以是全双工或半双工。 2 4 2 传输方式 9 华北电力大学硕士学位论文 传输方式分为非平衡方式和平衡方式传输两种。 非平衡方式传输：只有主站启动各种链路传输服务，子站只有当主站请求时才 传输。这种传输方式对于所有网络结构都可适用。但是在点对点和多点对点的网络 结构中，非平衡方式传输没有充分发挥这种网络的内在潜力。 平衡方式传输：主站和子站可以同时启动链路传输服务，所以必须有一对全双 工的通道。 这里规定对于点对点和多点对点的网络结构采用平衡方式传输，对于多点共 线、多点环形和多点星形的网络结构采用非平衡方式传输。 2 4 3 帧格式 本规约采用的帧格式为f t l 2 异步式字节传输帧格式。 f t l 2 可变帧长帧格式，其具体格式如下图2 7 所示。 启动字符( 6 8 h ) l l 重复 启动字符( 6 8 h ) 控制域( c ) 链路地址域( a ) 链路用户数据( 可变长度) 帧校验和( c s ) 结束字符( 1 6 h ) 图2 7f t l 2 可变帧长帧格式 传输规定： 冷线路空闲状态为1 0 令每个字符有1 位启动位( 0 ) ，8 位数据位，1 位偶校验位，1 位停止位 ( 1 ) 夺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为3 3 位。 令帧长度l 包括控制域、地址域、用户数据的字节总数，l 最大为2 5 6 帧校验和为控制域、地址域、用户数据中所有字节的算术和( 不考虑溢出) 。 接收校验包括以下几个方面： 令由串行接口芯片检查每个字符的启动位、停止位、偶校验位 华北l 【l 力人学硕十学位论文 校验两个启动字符应一致、两个l 值应一致，接收字符数l + 6 、帧校验 和、结束字符无差错! j ! i j 数据有效。 在校验中，描：检h = 一个差错，则舍弃此帧数据。 r t1 21 7 h 定帧长帧格式，c 具体格式如图2 8 所示： 启动，符( 1 0 h ) 控制域( c ) 链路j - 也：h l ：域( 人) 帧校验剃( c s ) 鲜i 爪字符( 1 6 1 i ) 图2 8f i 1 2 州定帧长帧格式 f 簟输规定： 夺线路空闲状念为l 。 每个字符有l 位启z 力位( 0 ) ，8 位数据位，l 位偶校验位，位停止位( 1 ) 。 令每个字符f n j 无需线路空闲叫隔。 两帧之问f i j 线路空闲问隔域少为3 3 位 无帧k 度i 帧校验和为控制域、t a ：h l ：域i l - 所有宁节的算术和( 不考虑溢) 接收校验检验包括以下儿个力而： f i ；i j ：接l i ：芯片检夼姆个字符的启动位、停j ：位、偶校验位。 榆夼j 自动字符、结束字符以确定此帧长度是否一确。 检查校验平。 在校验l i ，若检出一个差错，则舍- # ：j j 七n 数据。 2 4 4 控制域c 的定义 主站作为启动站的传输过程中使刖的控制域 主站向予站传输报文i l1 控制域各位的定义如图2 9 所示： d 7 d 6d 5d 4d 3d 2d ld o d i r p r mf c bf c v 功能码 f 输方向似肩动报文似帧计数位 帧汁数有效位 图2 9 主站向了站传输报文中控制域的定义 华北电力大学硕士学位论文 传输方向位d i r ：d i r = o ，表示报文是由主站向子站传输 启动报文位p r m ：p r m = i ，表示主站为启动站 帧计数位f c b ：主站向同一个子站启动新一轮传输时，将f c b 位取相反值，主站 为每一个子站保留一个帧计数位的拷贝，若超时没有从子站接收到所期望的报文， 或接收出现差错，则主站不改变帧计数位的状态，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，则该一轮的传输服务结束。 帧计数有效位f c v ：f c v = o 表示帧计数位( f c b ) 的变化无效：f c v = 1 表示帧计数位 的变化有效。发送无回答服务、重传次数为0 的报文、广播报文时无需考虑报文 丢失和重复传输，无需改变帧计数位( f c b ) 的状态，这些帧计数有效位( f c v ) 常为0 。 功能码的分配见表2 1 表2 - 1 功能码的分配 功能码序号帧类型业务功能f c v 位状态 0 发送确认帧复位远方链路 0 复位远动终端的用户进程 l 发送确认帧 o ( 撤销命令) 用于平衡式传输过程的测 2 发送确认帧 试链路功能 3 发送确认帧传送数据 1 4 发送无回答帧传送数据 0 5 备用 6 ，7 制造厂和用户协商后定义 8 请求响应帧响应帧应说明访问要求 o 9 请求响应帧召唤链路状态 0 1 0 请求响应帧召唤用户一级数据 1 1 1 请求响应帧召唤用户二级数据 l 1 2 ， 1 3 备用 1 4 。1 5 制造厂和用户协商后定义 用户l 级数据：变位遥信、由读数命令所寻址的信息体的数据、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、子站改变下装参数、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， 这些数据由主站召唤命令或分组召唤命令召唤后向主站传送。 1 2 华北电力大学硕士学位论文 电能脉冲计数量由电能脉冲计数量的总召唤命令或者分组召唤命令召唤后向 主站传送。 子站向主站传输报文中的控制域 d 7d 6d 5d 4d 3d 2d ld 0 d i rp r ma c d d f c 功能码 传输方向位启动报文位 要求访问位 数据流控制位 图2 1 0 予站向主站传输报文中控制域 子站向主站传输报文中控制域各位的定义见图2 1 0 传输方向位d i r ：d i r = l ，表示报文是由子站向主站传输。 启动报文位p r m ：p r m = o ，表示子站为从动站。 要求访问位a c d ：a c d ：l ，表示子站希望向主站传输l 级数据。 数据流控制位d f c ：d f c = o ，表示子站可以继续接收数据：d f c = i ，表示子站数据 区己满，无法接收新数据。 功能码的分配见表2 2 表2 - 2 功能码分配 功能码序号帧类型业务功能 0 确认帧确认 1 确认帧链路忙，未接受报文 2 5 备用 6 ，7 制造厂和用户协商后定义 8 响应帧以数据响应请求帧 9 响应帧 无所召唤的数据 1 0 备用 l l 响应帧 以链路状态或访问请求回答请求帧 1 2 备用 1 3 制造厂和用户协商后定义 1 4 链路服务未工作 1 5 链路服务未完成 2 4 5 地址域( a ) 地址域( a ) 的含义是当由主站触发一次传输服务，主站向子站传送的帧中表示 报文妻传送到的目的站址，即子站站址。当由子站向主站传送帧时，表示该报文发 送的源站址，即表示该子站站址。 1 3 华北电力大学硕士学位论文 地址域的值为0 至2 5 5 ，其中2 5 5 为广播地址。 2 4 6 链路传输规则 表2 - 3 链路传输服务 链路服务级别功能用处 发送无回答 s l 由主站向子站发送广播报文 ( s e n d n or e p l y ) 发送确认由主站向子站设置参数和发送遥控、设点、 s 2 ( s e n d c o n f i r m ) 升降和执行命令 请求响应 由主站向子站召唤数据，子站以数据或事件 s 3 ( r e q u s e t r e s p o n d ) 数据回答 发送无回答( s e n d n 0r e p l y ) 服务 服务原语 主站：链路层从用户接收请求原语r e q ( s e n d n or e p l y ) ，若链路层可以传输即 开始数据传输，若链路层不能传输，则链路层回送一个否定确认原语给用户。 子站：若链路层收到数据后，向子站用户发出指示原语并将接收到的报文给用 户o 传输规则：只有在前一轮服务结束之后，才能开始新一轮的发送。 发送确认( s e n d c o n f i r m ) 服务 服务原语 主站：链路层从主站用户接收到请求原语r e q ( 发送确认s e n d c o n f i r m 、重传 次数) 触发一次发送确认( s e n d c o n f i r m ) 过程，若不能传送报文，链路层向主站用 户回送一个否定确认原语( 否定发送确认n e gs e n d c o n f i r m 、差错状态) 。主站从 子站收到否定确认，链路层将否定确认原语送给主站用户。当达到最大的重传次数， 传送还未成功，链路层将否定确认原语送给主站用户。主站从子站接收到确认，链 路层将确认原语送给主站用户。 子站：从主站接收到报文，该站链路层向子站用户发出一个传送报文数据的指 示原语。 传输规则 1 、只有在前一轮传输结束之后，才能开始新一轮的发送。 2 、当子站正确收到主站传送的报文时，子站立即向主站发送一个确认帧。 3 、若子站由于过载等原因不能接收主站报文时，子站则应传送忙帧给主站。 4 、防止报文丢失和重复传送规则： 1 4 华北电力大学硕士学位论文 主站确；新一轮发送确认( s e n d c o n f i r m ) 服务时，帧计数位( f c b ) 改变 状态，从子站收到无差错的确认帧，则这一轮的发送确认 ( s e n d c o n f i r m ) 传输服务即告结束。 寻午确认帧受剑二i 二扰或超时未收剑确认帧，则不改变帧计数位的状态重 发原报文，最火亚发次数为3 次。 在二r 站接l i 叟到主站f r j 发送帧，并向主站发送确认帧，此时在予站将此 确认帧拷叭后保存起水，在i j 订后两次接收到的发送帧中o , j n l 数他的值 不同，此时t l i 将保存的确认帧消除，并形成新的确认帧，否则不管收 到的帧内容址仆么，将原保存的确认帧重发，当收到一个复位命令 ( r i ? , s e l ) ，此帧f i j l j i , i 数f 讧为0 ，则予站将其保存的帧计数值谖为0 ， _ j j l ：j j 待下。帧n 勺 l j , j i i - i + 数位和帧计数有效位均为1 。 请求j 9 幻应( 川：o u i ；s t ) f l s ) o n i ) ) 服务 服务原语 主站：链路层在i 讨一轮传输过程结束之后，从用户接收请求原语r e q ( 请求朋刁应 r r q 呱s t i i ：s p 0 1 ) 、重传次数) ，触发一次请求朋门应传输，若链路层不能传输，则 链路层向用户回送一个否定确认原语( 否定请求响应、差错状态) 。若主站从子站 接收到响应报文，链路层送一个确认原语c o n ( 响应请求) 给用户。若主站从子站接 收到否定确认，即子站没有所要求的数据，则链路层送一个否定确认原语( 对请求 的7 i 定响应，差错状态) 给用户。若主站已达到重传次数而没有收到予站的同答， 链路层将否定确认原语c o n ( 对请求的否定响应、传输差错) 给用户。 子站：当接收到一个请求帧即发出指示原语给用户，若有所请求的数据，则用 j ：- 回答个俯数折；的响应原语r e s p 给链路层，否则回送。个无所请求的数折：的响 应原订r e s p 。 传输规则 1 、只有在附轮传输过程结爪之后，彳疆 , i c l j i 发新一轮的请求帧( r e q u e s t 帧) 。 2 、子站接收到请求帧后将发送： 令如有所请求的数据则发响应帧。 令如九所请求的数据则发否定的响应帧。 ， 3 、防i 卜报文丢失和重复传送规则： 令每次新的一轮请求l i l i , j 应服务在主站端将帧计数位改变状态。主站接收 到无差错的响应帧，则此一轮请求棚匈应服务即告终止并将数据送给主 华北电力大学硕士学位论文 站端用户。 。若响应帧受到二r 扰或超时，则不改变帧计数位，重复发送请求帧，重 发次数为3 次。 礼r 州i 将接收到的帧计数f 讧和相应的向主站发送的响应帧保存起来，若下一次接收 到的帧计数位己改变状态，则将保存的响应帧清除并形成新的响应帧，若帧计数位 状念木改变，则巫发保存的响应帧。 2 5 三种规约的比较 c n r r 力式下，传送r | i 偶尔发生化输错误时，可以在以后的循纠：中得到纠m ，要 求的i i j 靠性级别较低。但红循环方式下，各r t u 以一定速率向主站端连续发送远动 数据，包括人量冗余数据。使j j 站计算机处理负担加重，刈于人多采用微型计算机 作为实时雌控及1 j 订筒处强! 系统的地区和县级i 【i 网调度自动化系统，这是个在系统 i 殳计时应该重视的问题。 l8