毕业设计（论文）-基于RH-2000S的变电站综合自动化系统管理平台的设计.doc

兰州交通大学毕业设计（论文）摘 要近年来，随着电网运行水平的提高，各级调度中心要求更多的信息，以便及时掌握电网及变电站的运行情况，从而提高变电站的可控性。为了使调度工作既满足实时性好，又保证可靠性高，必须借助远动实现调度管理，来实现变电站综合自动化。远动系统中传送的各种远动信息，在进入远动信道之前已经由远动装置将它们全部变成2进制数字信号，为了正确的传送和接收信息，必须有一套关于信息传输的顺序、信息格式和信息内容等的规约。本论文从远动信息的CDT规约入手，介绍了信息的具体格式，利用LabVIEW图形化编辑软件编写程序对所采集到的数据进行CRC校验，来实现对串口读出的报文进行数据采集、分析、显示与存储，建立数据库对数据进行管理，并能够查询历史记录、分析数据，对不合理的数据进行提示。系统与用户之间的交互界面为视窗图形化显示，更加方便的进行各种控制操作，是一套有较高实用价值的变电站综合自动化管理系统。关键词：变电站综合自动化；远动；CDT规约；串口；数据库。AbstractIn recent years, with the development of the power grid operation, all levels of the dispatch center desire for more information, in order to grasp the operation of the power grid and substations , thus improve the controllability . In order to make the scheduling work has good real-time and high reliability, we need telecontrol scheduling management to achieve integrated substation automation. Telecontrol systems in the various telecontrol transmission of information, had been change into binary digital signal. In order to send and receive information transmission, we must have a set of protocol about the order of information transmission for the format and content of information.This paper start from CDT protocol of telecontrol information, introduce the specific format of information, using LabVIEW graphical editing software to prepare procedures for the collection of data to the CRC check, to achieve the serial read out the text of the reported data collection, Analysis, display and storage, the establishment of a database for data management, and be able to query history, analysis of data, the data suggested that unreasonable. Between the system and the user interface for windows graphical display, and more convenient to conduct various kinds of control operations, and is a set of high practical value of the substation automation management systems.Key words: Integrated substation automation; Telecontrol; CDT protocol; Serial; Database.目 录摘 要IAbstractII1. 绪论11.1 远动技术基本概念11.2 变电站综合自动化系统研究的意义11.3 无人值班变电站21.3.1无人值班变电站的概念21.3.2变电站自动化与无人值班21.4 课题背景和本论文的任务22. 变电站综合自动化系统概况42.1 变电站综合自动化42.2 国内外变电站综合自动化的发展过程42.3 变电站综合自动化的结构及模式52.3.1目前国内、外变电站综合自动化大致存在的几种结构52.3.2基本的模式72.4 变电站实现综合自动化的优越性83. LabVIEW概述93.1 LabVIEW简介93.2 LabVIEW的发展现状93.3 LabVIEW程序设计的优势103.3.1动态分配存储器技术123.3.2移位寄存器与隧道技术123.3.3数据类型强制转换技术124 远动系统的基本概念和模型134.1 数字通信系统模型134.2 远动系统144.3 循环远动规约（CDT）164.3.1主题内容与适用范围164.3.2引用标准164.3.3一般技术要求164.4 循环远动规约帧格式和字格式164.4.1帧164.4.2同步字174.4.3控制字174.4.4生成多项式和中间余式表184.4.5帧类别184.4.6信息字结构184.4.7主要信息的格式194.4.8具体实例215. CRC校验设计与实现225.1 软件的设计思想225.2 控制系统的软件构成235.2.1支撑软件235.2.2系统开发软件235.3 串口程序介绍236. 差错控制技术的应用256.1 差错控制的基本概念256.1.1差错的特点256.1.2差错控制的基本方式256.2 线性分组码的定义和性质266.3 循环码276.3.1循环码的基本概念276.3.2循环码的定义286.3.3生成多项式的定义和性质286.4 软件编码方法286.5 软件译码方法286.6 循环远动规约的CRC校验296.6.1生成软件表和程序框图296.6.2循环传输规约的编码程序29结论与展望34致 谢35参考文献36391. 绪论1.1 远动技术基本概念现代生活中有许许多多的大型工业生产系统，比如电力系统、石油系统、铁路系统等，组成大型工业生产系统的生产设备及生产部门多，且分散在相距甚远的广阔地区。为了保证系统的正常工作，构成系统的各部分必须在一个调度机构的统一指挥下协调工作。为此，调度机构要随时了解系统各部分在生产过程中的实际情况，并在此基础上作出对生产过程进行指挥的策略。为了使调度工作即满足实时性好，又保证可靠性高，必须借助远动技术实现调度管理。远动技术是一门综合性的应用技术，它的基本原理包括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理、计算机原理等。远动技术是调度管理和现代科技的产物，因此它随着科学技术，特别是计算机技术的迅猛发展而不断更新换代。远动(telecontrol)的含义是：利用远程通信技术进行信息传输，实现对远方运行设备的监视和控制。遥测即远程测量(telemetering)：应用远程通信技术，传输被测变量的值。遥信即远程指示；远程信号(teleindication；telesignalization)：对诸如告警情况、开关位置或阀门位置这样的状态信息的远程监视。遥控即远程命令(telecommand)：应用远程通信技术，使运行设备的状态产生变化。遥调即远程调节(teleadjusting)：对具有两个以上状态的运行设备进行控制的远程命令。现代电力系统由发电厂、变电所、输配电线路和用电设备等组成。它包括了发电、输电、配电和用电四个环节，即电能从生产到消费的全过程。电能难于存储，因此在电能生产中，总是需要多少就生产多少，必须随时保证生产和消费之间的功率平衡。然而用电负荷由许多工厂的用电设备和千家万户的家用电器组成，这些设备的启停是随机的，使得电力系统的用电负荷时刻都在变化。为了使调度工作既满足实时性好，又保证可靠性高，必须借助远动技术实现调度管理。1.2 变电站综合自动化系统研究的意义电力系统变电站的安全、可靠和经济运行在很大程度上依赖于变电站继电保护、控制和监测技术的完善程度以及它们的可靠性、技术特性指标和经济性等多方面的因素。计算机技术的发展，推动了电力系统计算机自动化技术的发展，变电站综合自动化技术也日趋完善，它为调度中心提供了厂站端的运行情况，通过控制操作和闭锁，可以实现变电站的当地和远方的监视和控制；为远方的遥测、遥调、遥信、遥控和反事故措施提供了可靠的技术保障；无人职守的变电站提高了供电可靠性又实现了减员增效。通过对变电站综合自动化系统的研究，对于电力系统的运行可靠，保护和控制以及对变电站的设计更加合理，布局更加紧凑都具有很重要的意义。1.3 无人值班变电站1.3.1无人值班变电站的概念无人值班变电站是指无固定值班人员在当地进行日常监视与操作的变电站，对变电站的操作和监视是由远方调度（控制）中心来完成的。在无人值班的情况下，必须提高变电站的基础自动化水平。变电站内简单、单项的操作由基础自动化装置自动完成，而复杂和涉及系统运行的操作则由远方调度（控制）中心来控制。1.3.2变电站自动化与无人值班变电站无人值班是一种管理模式，而变电站自动化则是指变电站自动装置和系统。综合自动化不过是其中一种新型的自动化装置而已。变电站自动化系统是无人值班变电站可靠的技术支撑和物质基础。两者的目标都是为了提高供电可靠性和电力工业的经济效益。综合自动化系统与无人值班具有一定的关联，但不存在固有的依赖关系。上世纪80年代初，我国的电力企业开始实行中、低压变电站无人值守、减人增效的措施，这对变电站的远方监视、控制功能提出了更高的要求，为了实现这个目标，利用计算机和网络通信技术实现变电站综合自动化成为必要，极大地促进了变电站综合自动化技术在中国的发展。1.4 课题背景和本论文的任务90年代以来，世界各国新建变电站大部分采用了全数字化的二次设备；相应地采用了变电站自动化技术；我国开展变电站综合自动化的研究及开发相比世界发达国家较晚，但随着数字化保护设备的成熟及广泛应用，调度自动化系统的成熟应用，变电站自动化系统已被电力系统用户接受使用，但在电力部门使用过程中大致有两方面的原则：一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；二是对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。这一现状，设计并实现一套具备基本远动功能的系统，对于本科学生在供电技术的应用方面具有相当的实际意义。本设计主要是对一变电站进行远动自动化的信息采集及其CRC校验的设计与实现，系统由厂站端远动终端、调度中心控制端以及远动信道等组成。在控制端上位机中通过软件编程对收集到的各种现场数据进行处理，并进行界面设计，加以管理。总之，本课题的最终目的是实现一套有实用价值、灵活易用的变电站实验室远动控制系统，服务于变电站自动化实验室的教学与科研。2. 变电站综合自动化系统概况2.1 变电站综合自动化变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备（包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等）的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。功能的综合是其区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础,以数据通讯为手段,以信息共享为目标。综合自动化实现的两个原则：一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的；二是对高压变电站（220kV及以上）的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。2.2 国内外变电站综合自动化的发展过程2.2.1国外变电站综合自动化的发展历程国外变电站综合自动化的研究工作始于70年代。根据1981年5月在英国召开的第六届国际供电会议资料报道，英国、西德、意大利、法国、澳大利亚等国家，于70年代末，新装的变电站远动装置已开始淘汰，当时仅英国南威尔电网还在使用（该地区当时已计划用微机远动装置代替），同时第六届国际供电会议的有关文章资料提出，监控系统的功能有扩大的趋势。供电网的监控功能正以综合自动化为目标迅速发展，除三遥外，一般有：(1) 寻找并处理单相接地故障；(2) 作为保护拒动或断路器拒动的补充保护；(3) 负荷管理；(4) 成组数据记录；(5) 其中包括负荷曲线，运行数据，事故及事件顺序记录等；(6) 自动重合闸及继电保护。日本在微处理器应用于电力系统方面的研究，虽晚于欧美，但后来者居上。于1975年在关西电工公司和三菱电气有限公司的协助下，开始研究用于配电变站的数字控制系统，称为SDCS-y，于1979年9月完成样机，同年12月在那须其竹里变电站安装并进行现场调试。1980年开始商业化生产。80年代以后，研究变电站综合自动化系统国家和大公司越来越多。例如:德国西门子公司、ABB公司、AEG公司、美国GE公司、西屋公司、法国阿尔斯通公司等有自己的综合自动化系统产品。西门子公司于1985年在德国汉诺威正式投运第一套变电站自动化系统LSA678，至1993年已有了50多套同类型的系统在德国本土及欧洲其它国家不同用电等级的变电站投运，取得显著业绩。1995年该公司在中国也陆续建立十几个110KV城市变电站，成功地投运了变电站综合自动化系统。由此可见，国外研究变电站综合自动化系统始于70年代后期。80年代发展较快，而且在技术规范和标准的制定方面，为我国在80年代引进和研究变电站综合自动技术方面，提供了宝贵的经验。2.2.2我国变电站综台自动化技术的发展历程我国变电站综合自动化的研究工作开始于80年代中期，1987年清华大学电机工程系在山东威海望岛变电站成功地投入运行，系统主要由三台微机及其外围接口电路组成，包括安全监控子系统、微机保护子系统和电压无功控制子系统。该系统于1987年成功投入运行，1988年通过技术鉴定。鉴定结论为国内首创，填补了国内一项空白，并达到国际80年代先进水平。在90年代，研究变电站综合自动化的研究单位和生产厂家快速发展.如南京的南瑞公司、上海的申瑞、北京清华大学的紫光公司等，特别是近几年来，变电站综合自动化技术更是精益求精，大规模集成电路技术和通信技术，在其研究的领域得到广泛应用，其功能和性能得到不断完善，已成为今后新建变电站以及变电站进行技术改造的主导技术。2.3 变电站综合自动化的结构及模式2.3.1目前国内、外变电站综合自动化大致存在的几种结构(1) 分布式系统结构按变电站被监控对象或系统功能分布的多台计算机单功能设备，将它们连接到能共享资源的网络上实现分布式处理。这里所谈的“分布”是按变电站资源物理上的分布（未强调地理分布），强调的是从计算机的角度来研究分布问题的。这是一种较为理想的结构，要做到完全分布式结构，在可扩展性、通用性及开放性方面都具有较强的优势，然而在实际的工程应用及技术实现上就会遇到许多目前难以解决的问题，如在分散安装布置时，恶劣运行环境、抗电磁干扰、信息传输途径及可靠性保证上存在的问题等等，就目前技术而言还不够十分成熟，一味地追求完全分布式结构，忽略工程实用性是不必要的。(2) 集中式系统结构系统的硬件装置、数据处理均集中配置，采用由前置机和后台机构成的集控式结构，由前置机完成数据输入输出、保护、控制及监测等功能，后台机完成数据处理、显示、打印及远方通讯等功能。目前国内许多的厂家尚属于这种结构方式，这种结构有以下不足：前置管理机任务繁重、引线多，是一个信息瓶颈，降低了整个系统的可靠性，即在前置机故障情况下，将失去当地及远方的所有信息及功能，另外仍不能从工程设计角度上节约开支，仍需铺设电缆，并且扩展一些自动化需求的功能较难。在此值得一提的是这种结构形成的原由，变电站二次产品早期开发过程是按保护、测量、控制和通信部分分类、独立开发，没有从整个系统设计的指导思想下进行，随着技术的进步及电力系统自动化的要求，在进行变电站自动化工程的设计时，大多采用的是按功能拼凑的方式开展，从而导致系统的性能指标下降以及出现许多无法解决的工程问题。(3) 分层分布式结构按变电站的控制层次和对象设置全站控制级（站级）和就地单元控制级（段级）的二层式分布控制系统结构。站级系统大致包括站控系统(SCS)、站监视系统(SMS)、站工程师工作台(EWS)及同调度中心的通信系统(RTU)：站控系统(SCS)：应具有快速的信息响应能力及相应的信息处理分析功能，完成站内的运行管理及控制（包括就地及远方控制管理两种方式），例如事件记录、开关控制及SCADA的数据收集功能。站监视系统(SMS)：应对站内所有运行设备进行监测，为站控系统提供运行状态及异常信息，即提供全面的运行信息功能，如扰动记录、站内设备运行状态、二次设备投入/退出状态及设备的额定参数等。站工程师工作台(EWS)：可对站内设备进行状态检查、参数整定、调试检验等功能，也可以用便携机进行就地及远端的维护工作。上面是按大致功能基本分块，硬件可根据功能及信息特征在一台站控计算机中实现，也可以两台双备用，也可以按功能分别布置，但应能够共享数据信息，具有多任务时实处理功能。段级在横向按站内一次设备（变压器或线路等）面向对象的分布式配置，在功能分配上，本着尽量下放的原则，即凡是可以在本间隔就地完成的功能决不依赖通讯网，特殊功能例外，如分散式录波及小电流接地选线等功能的实现。这种结构相比集中式处理的系统具有以下明显的优点：(a) 可靠性提高，任一部分设备故障只影响局部，即将“危险”分散，当站级系统或网络故障，只影响到监控部分，而最重要的保护、控制功能在段级仍可继续运行；段级的任一智能单元损坏不应导致全站的通信中断，比如长期霸占全站的通信网络。(b) 可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用。(c) 站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。2.3.2基本的模式(1) 基本配置(a) 集中处理集中布置：将集控式屏、台都集中布置在主控制室。(b) 分布处理集中布置：将分布式单功能设备集中组屏仍集中布置在主控制室。(c) 分布处理分散布置：将分布式单功能设备布置在一次设备的机柜内或采用就地就近组屏分散设置的方式。(2) 基本模式(a) 对于新建变电站的自动化系统的设计方式：对于容量较大、设备进出线回路数较多、供电地位重要且投资较好的变电站，可采用分层分布式结构的双机备用系统，辅之相应的保护、测量、控制及监测功能，并完成远方RTU的功能。对于容量较小，主接线简单，供电连续性要求不高的变电站，宜取消常规的配置及前置机，采用单机系统，完成保护、测量、控制等功能的管理，并完成远方RTU的功能。(b) 对于扩建及改造现有的按常规二次系统设计的自动化系统设计方式：改造项目可采用新配置的具有三遥（或四遥）功能的RTU,完成对老站保护动作信息、设备运行状态及部分功能的测量，并对原有的常规二次设备进行必要的改造或增加数据采集板，使之能与增设的自动化设备构成整体。当扩建项目的范围较大，用户对自动化的要求较高，投资又允许时，通常采用自动化系统方案。2.4 变电站实现综合自动化的优越性(1) 提高变电站的安全、可靠运行水平；(2) 提高供电质量、提高电压合格率；(3) 简化了变电站二次部分的硬件配置；(4) 提高电力系统的运行、管理水平；(5) 缩小变电站占地面积，减少总投资；(6) 减少维护工作时间，减少值班人员的劳动强度，并达到减人提效；(7) 提高电力系统的运行管理水平。3. LabVIEW概述3.1 LabVIEW简介LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一种程序开发环境，由美国国家仪器(NI)公司研制开发的，类似于C和BASIC开发环境，但是LabVIEW与其他计算机语言的显著区别是：其他计算机语言都是采用基于文本的语言产生代码，而LabVIEW使用的是图形化编辑语言G编写程序，产生的程序是框图的形式。与C和BASIC一样，LabVIEW也是通用的编程系统，有一个完成任何编程任务的庞大函数库。LabVIEW的函数库包括数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据显示及数据存储，等等。LabVIEW也有传统的程序调试工具，如设置断点、以动画方式显示数据及其子程序(子virtual instrumention)的结果、单步执行等等，便于程序的调试。虚拟仪器(virtual instrumention)是基于计算机的仪器。计算机和仪器的密切结合是目前仪器发展的一个重要方向。粗略地说这种结合有两种方式，一种是将计算机装入仪器，其典型的例子就是所谓智能化的仪器。随着计算机功能的日益强大以及其体积的日趋缩小，这类仪器功能也越来越强大，目前已经出现含嵌入式系统的仪器。另一种方式是将仪器装入计算机。以通用的计算机硬件及操作系统为依托，实现各种仪器功能。虚拟仪器主要是指这种方式。下面的框图反映了常见的虚拟仪器方案。虚拟仪器的主要特点有：尽可能采用了通用的硬件，各种仪器的差异主要是软件。可充分发挥计算机的能力，有强大的数据处理功能，可以创造出功能更强的仪器。用户可以根据自己的需要定义和制造各种仪器。虚拟仪器实际上是一个按照仪器需求组织的数据采集系统。虚拟仪器的研究中涉及的基础理论主要有计算机数据采集和数字信号处理。3.2 LabVIEW的发展现状目前在这一领域内，使用较为广泛的计算机语言是美国NI公司的LabVIEW。虚拟仪器的起源可以追溯到20世纪70年代，那时计算机测控系统在国防、航天等领域已经有了相当的发展。PC机出现以后，仪器级的计算机化成为可能，甚至在Microsoft公司的Windows诞生之前，NI公司已经在Macintosh计算机上推出了LabVIEW2.0以前的版本。对虚拟仪器和LabVIEW长期、系统、有效的研究开发使得该公司成为业界公认的权威。普通的PC有一些不可避免的弱点。用它构建的虚拟仪器或计算机测试系统性能不可能太高。目前作为计算机化仪器的一个重要发展方向是制定了VXI(VME extension for Instrumentation)总线虚拟仪器系统标准。这是一种插卡式的仪器。每一种仪器是一个插卡，为了保证仪器的性能，又采用了较多的硬件，但这些卡式仪器本身都没有面板，其面板仍然用虚拟的方式在计算机屏幕上出现。这些卡插入标准的VXI机箱，再与计算机相连，就组成了一个测试系统。VXI仪器价格昂贵，目前又推出了一种较为便宜的PXI标准仪器。虚拟仪器研究的另一个问题是各种标准仪器的互连及与计算机的连接。目前使用较多的是IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers电气电子工程师协会)488或GPIB(General-Purpose Interface Bus)通用接口总线协议。未来的仪器也应当是网络化的。LabVIEW(Laboratory Virtual instrument Engineering)是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485(Remote Sensing)遥感协议的硬件及数据采集卡通讯的全部功能。它还内置了便于应用TCP/IP、ActiveX等软件标准的库函数。这是一个功能强大且灵活的软件。利用它可以方便地建立自己的虚拟仪器，其图形化的界面使得编程及使用过程都生动有趣。图形化的程序语言，又称为“G”语言。使用这种语言编程时，基本上不写程序代码，取而代之的是流程图或框图。它尽可能利用了技术人员、科学家、工程师所熟悉的术语、图标和概念，因此，LabVIEW是一个面向最终用户的工具。它可以增强你构建自己的科学和工程系统的能力，提供了实现仪器编程和数据采集系统的便捷途径。使用它进行原理研究、设计、测试并实现仪器系统时，可以大大提高工作效率。利用LabVIEW，可产生独立运行的可执行文件，它是一个真正的32位编译器。像许多重要的软件一样，LabVIEW提供了Windows、UNIX、Linux、Macintosh的多种版本。3.3 LabVIEW程序设计的优势LabVIEW的核心是结构化的数据流图。数据流已存在了很长一段时间而且已被深入地理解。事实上，它是一个比流行的基于文本语言的控制流更为丰富的计算模型，因为它的本质是并行的，而C/C+和BASIC则不是它们必须依赖于对操作系统的库函数调用来实现并行机制。因此，编译器不能确保代码的共享部分被适当地保护，这使得它难以建立并行程序。这些问题在LabVIEW中则不存在。甚至一个初学者都可以设计一个高度并行的应用程序，而且无需额外的努力或知识就可以自动地将它扩展至多个紧密连接的处理器。数据流一直被倡导为一个用于商业应用程序的设计工具。它被改进为一种备选的计算机体系结构来避免冯诺依曼(von Neumann)瓶颈。数据流分析是优化编译器的核心，一个数据流的自然表示是一个图形或图表，因此在鼠标和计算机图形产生之前，它几乎是不实际的；一个数据流图的文本描述与对一个街道地图的文本描述类似，既耗时又容易产生错误。但是现在，计算机速度不断加快，存储容量不断增长，计算机屏幕不断加大，直接进行交互式的数据流图编辑是十分简单的。有时当显示一个LabVIEW程序流图时，似乎如果不生成文本代码那么图表就是不真实的，因此它不同于编程语言。历史上，拥有一个单独的编辑器和编译器是有必要的，而且最早完成的事情是将它们通过最底层的通用点连接起来，即ASCII字符。随着机器变的越来越大和越来越快，集成开发环境随之出现，但最底层的通用点却仍然存在。例如，一个程序文本缩进形式中的有价值的信息完全被编译器忽略。许多对设计基于语法编辑器的尝试最终都失败了，因为按字符编辑是如此的根深蒂固，以至于不可能达到按结构编辑的更高层次。编译器只是接受使用编辑器直接汇编而成的7位ASCII字符流。我们在制作为人们使用的文本的时候使用不同的字体和颜色及类型，但是却没有尝试将这些方面应用到我们的编程语言编辑器或编译器。更为有趣的是，一些尝试过图形化和图像式编程模型的研究人员具有相似的有局限性的观点。编辑器生成了编译器所解析的图像，这个2D图像是程序而且它打印在纸上与显示在屏幕上一样容易理解。关于图像是如何构造的知识在编译器开始解析图像之时完全被它忽略。LabVIEW采取了不用的方式。LabVIEW的数据流图比2D多一点，具有在需要时可弹出的有价值信息，例如接线头，但是不会一直出现而混乱了图表。您可以打印出一个LabVIEW应用程序，但是更容易在LabVIEW中观察和浏览它。编译器并不需要解析图表，因为它已经被解析了。编辑器在图表被交互式构造时就构造了解析树。所有构造图形的用户行为也构造了解析树。传送至编译器或保存在文件中的信息比屏幕上可视的图形更加丰富。因此，从这个角度来说LabVIEW更像VCR模式而不是文本编辑器模式。而且传送到编译器的数据越丰富，编译图表的速度就可能越快，以至于用户几乎可以忽略它正在进行。这就意味着进行改变和试验之间的周期可以非常简短。编译器的速度只是用户使用LabVIEW感受高效率的众多原因之一。因为编辑器构造了解析树，所以它能够立即给出语法和语义的反馈，从而可以更早、更快的检测和改正错误。编辑器具有一个丰富的操作集，可以通过直接操作来快速创建详细的用户界面。每个模块或VI都拥有一个用户界面这个事实意味着每一阶段的交互式测试都易于完成，而无需编写任何额外的代码。与传统编程工具相比，在LabVIEW中那些必须在有意义的测试之前完成的应用程序部分更少了，这使得设计过程更加迅速。甚至图表中的数据类型也易于使用。无需担心存储分配的细节即可安排和操作字符串和数组，这意味着许多错误如丢失或重写内存都不存在。LabVIEW中所有这些能力的最终结果就是极大地提高了效率。许多方面的证据表明相对于传统编程工具效率提高了4到10倍。因此，这可能是导致不将LabVIEW视为一种通用的编程语言的最主要的原因。它是一个更高级的设计工具，从台式机器到嵌入式处理器，再到FPGA(Field-Programmable Gate Array现场可编程门阵列)。对整个LabVIEW社区来说简单地将它称之为一种计算机语言也许是不公平的。无论使用什么设计语言，不良的编程技术都会给一个应用的性能带来负面影响，对一个嵌入式应用尤其如此。尽管对于绝大部分应用来说，高效率的编程技术是重要的，但对于嵌入式应用所工作的资源极度缺乏的环境，则要求对性能和存储器管理给予特别的关注。本设计将围绕着新的LabVIEW嵌入式开发模块进行，这种新工具为嵌入式应用开发人员提供了图形化系统设计手段。该工具允许用户直观地设计算法并进行交互式调试。3.3.1动态分配存储器技术如果动态分配出现在将数据存储到数组内的一个循环内，那么它尤其有害。避免在一个循环内动态分配存储器的常用方法是在该循环开始执行前，为每个数组预分配所需的存储空间。3.3.2移位寄存器与隧道技术LabVIEW的移位寄存器与隧道使数据进/出循环。还利用移位寄存器在一个循环的每次执行之间传递数据。当数据用一个输入隧道传进一个循环时，LabVIEW必须拷贝该数据并将该拷贝数据送出来进行下线修改。为了确保原始数据对该循环的下次迭代执行时保持不变，这样做是必需的。也可以通过用一个移位寄存器把数据传进该循环的方法来避免拷贝。这样就消除了不必要的拷贝，从而加快了运行速度。3.3.3数据类型强制转换技术LabVIEW开发环境只要有可能就自动地处理数据类型的冲突，其做法是把较小的数据类型转换成较大的数据类型。例如，如果在一个整数和一个浮点数之间发生一个类型冲突，那么LabVIEW就把该整数转换成一个浮点数，随后再执行运算操作。这个转换的代价是昂贵的，而且在许多情况下是不必要的。在大多数情况下，可以通过为每个变量选取正确的数据类型来避免强制转换。但是，如果该数据必须被强制转换，则应在将其送去进行操作运算或函数计算前就完成转换，这样效率将会更高些。4 远动系统的基本概念和模型4.1 数字通信系统模型传输数字信号的通信系统，称为数字通信系统。远动系统中传送的各种远动信息，在进入远动装置将他们全部变成二进制的数字信号，所以传输远动信息的传输系统属数字通信系统。图4.1是数字通信系统模型。下面结合远动信息中和遥信信息的传送加以说明。图4.1 数字通信系统模型信息源的作用是把消息转换成信号输出。对遥测信息和遥信信息来讲，信息源的作用是将电流、电压等被测量的数值，以及开关的分合状态等消息，以信号的形式输出。信息源的输出或是连续变化的模拟信号，或是离散的数字信号，用s表示。信源编码可以对信息源发出的模拟信号完成数/模转换，得到它所对应的数字信号。然后对这些数字信号以及s中原有的数字信号进行编码在信源编码的输出得到一串离散的数字信息。在远动系统中它是二进制的数字序列，记为m。序列中的每一位“0”或“1”称为一位码元。信源编码除完成将模拟信号数字化外，主要任务是提高数字信号传输的有效性。为此要达到两点要求：一是使代表信息源输出s的码元数尽可能少：二是能够从信息序列m重现信息源的输出s。比如当前信息源输出为四个状态的数字信号时，经信源编码处理，输出两位二进制数的信息序列则可以达到上述要求。信道编码的作用是按照一定的规则，在信息序列m中添加一些冗余码元，将信息序列m变成较原来更长的二进制数字序列c，称它为码字。因为信源编码产生的信息序列m不具有抗干扰能力，也就是提高数字信号传输的可靠性。信道编码也称差错控制编码。调制的作用是将数字序列表示的码字c，变换成适合于在信道中传输的信号形式，送入信道。电力系统远动中，常采用数字调频或数字调相的方法，将码字c中的“0”或“1”码元，变成两种不同频率或不同相位的正弦交流信号。信道是传输信息的通道。远动信息可以有复用电力载波信道、微波信道、光纤信道等。信道中存在着各种类型的干扰，如雷、电、电弧、无线电频率干扰等，不同的信道有不同的干扰源。码字在信道中传送时受到干扰的情况下可以错误图样描述。错误字样用一串二进制数字序列表示，序列的长度与发送码字相同。凡是发送码字在信道中受到干扰的码元，在错误图样的对应位置上表示为“1”；未受到干扰的码元，在错误图样的对应位置上表示为“0”。解调的作用是把从信道接收到的两种不同频率或不同相位的正弦信号，还原成数字序列。解调后输出的数字序列称为接受码字，记作R。如果发送码字c在信道中受到干扰，接受码字，记作R。如果发送码字c在信道中受到干扰，接收码字R和发送码字c将不相同。例如发送码字c=10101，信道干扰对应的错误图样E=10010，则接受码字R=00111。不难看出，。信道误码是根据信道编码规则，对接收码字进行译码校验，达到检出或纠正接受码字R中错误吗码元的目的，并产生出估计与发送码字c对应的接受码字。再从中还原出估计与信息序列m对应的。信源译码是根据信源编码规则，便接收信息序列为信息源输出s的对应估值，并送给受信者予以显示或打印等。如果信道无干扰，或干扰引起的错误在信道译码中是可纠正的，则、分别为c、m、s的重现。信道中的干扰总是存在的。如果干扰对码字中某个码元的影响是独立的，与前后码元无关，这种干扰称为随机干扰。如果干扰一旦发生，便同时引起码字中前后某些码元的错误，是错误之间具有相关性，这种干扰称为突发干扰。突发干扰的大小用突发长度b进行描述。突发长度b等于一次干扰引起的一串错误中，第一个错误码元和最后一个错误码元总数。SCADA系统中远动信息的通信方式应当采用全双工通信方式或半双工通信方式。4.2 远动系统变电站远动控制系统的总体结构如图4.2所示。其中，由上位机、主通信板、开关量处理板、控制输出处理板、遥控执行部分等组成整个控制部分，而一次系统（包括进线、多个断路器、馈出线等）作为被控对象，正是以上两个部分的有机组合，构成了变电站远动控制系统。为了使调度工作既满足实时性好，又保证可靠性高，必须借助远动技术实现调度管理。远动技术是一门综合性的应用技术，它的基本原理包括数据传输原理、编码理论、信号转换技术原理、计算机原理等。信息采集是其中相当重要的环节，分布式自动化系统的变电站，信息由间隔层I/O单元采集。常规四遥功能（遥测、遥信、遥控、遥调）的变电站，信息由RTU采集。远动信息的传输大多采用循环数字传输模式也称CDT(Cyclic Data Transmission)方式。在这种传输模式中，厂站端将要发送的远动信息按规约的规定组成各种帧，再编排帧的顺序，一帧一帧地循环相调度端传送。信息的传送是周期性的、周而复始的，发端不顾及收端的需要，也不需要收端给予回答。这种传输模式对信道质量的要求较低，因为任何一个被干扰的信息可望在下一循环中得到它的正确值。图4.2 远动系统的总体结构图远动信息在传输前，必须按有关规约的规定，把远动信息变换成各种信息字或各种报文。这种变换工作通常称作远动信息的编码，编码工作由远动装置完成。采用循环传输模式时，远动信息的编码要遵守循环传输规约的规定。我国原电力部颁发的循环式传输规约的信息字格式见图4.3所示。按规约规定，由远动信息产生的任何信息字都由48位二进制数构成，既所有的信息字位数相同。其中前8位是功能码，它有种不同取值，用来区分代表不同信息内容的各种信息字，可以把它当作信息字的代号。最后8位是校验码，采用CRC(Cyclic Redundancy Check)校验。4.3 循环远动规约（CDT）4.3.1主题内容与适用范围本标准规定了电网数据采集与监控系统中循环式远动规约的功能、帧结构、信息字结构和传输规则等。本标准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设备与系统。本标准还适用于调度所间以循环式远动规约转发实时信息的系统。4.3.2引用标准国家标准：地区电网数据采集与监控系统通用技术条件和远动终端通用技术条件。4.3.3一般技术要求(1) 本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信息，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。(2) 本规约规定主站与子站间进行以下信息的传送：(a) 遥信；(b) 遥测；(c) 事件顺序记录(SOE)；(d) 电能脉冲记数值；(e) 遥控命令；(f) 设定命令；(g) 升降命令；(h) 对时；(i) 广播命令；(j) 复归命令；(k) 子站工作状态。(3) 信息按其重要性不同的优先级和循环时间，以便实现国家标准地区电网数据采集与监控系统通用技术条件和远动终端通用技术条件所规定的要求和指标。4.4 循环远动规约帧格式和字格式4.4.1帧(1) 帧结构帧结构如图4.3所示。每帧都以同步字开头，并有控制字，除少数帧外均应有信息字。信息字的数量依实际需要设定，帧长度可变。同步字控制字信息字1信息字n同步字图4.3 帧结构(2) 字、字节、位的排列和发码规则帧的同步字、控制字、信息字的排列规则：字节由低B1到高Bn上下排列、字节的位由高b7到低b0左右排列，如表4.1所示。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。表4.1 字节排列B7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0B7 b0 B1字节 B2字节 4.4.2同步字同步字按通道传送顺序分为3组EB90H,即1l10、l011、l001、0000,。为保证通道中传送顺序,写入串行口的同步字排列格式见表4.2所示。表4.2 同步字排列顺序 B7 B0D7H(11010111B)09H(00001001B)D7H(11010111B)09H(00001001B)D7H(11010111B)09H(00001001B) B1字节 B2 B3 B4 B5 B64.4.3控制字控制字共有B7Bl2，6个字节,如图4.4所示。控制字节帧类别信息字数n源站址目的站址校验码控制字节说明：E L S D 0 0 0 1图4.4 控制字和控制字节的组成E：扩展位当E=0时使用表4.4已定义的帧类别,当E=1时帧类别可另行定义,以便扩展功能。L：帧长定义位当L=0时表示本帧信息字数n为0,即本帧没有信息字；S与D在上行及下行信息中的定义说明：在上行信息中,S=1表示控制字中源站址有内容，源站址字节即代表信息始发站的站号，即子站站号；D=1，目的站址字节代表主站站号。在下行信息中,S=1表示源站址字节有内容，源站址字节代表主站站号；D=1表示目的站址字节有内容，即代表信息到达站的站号；D=0表示目的站址字节内容为FFH,即代