ch05数据通信

第五章电力系统数据通信1概述一、电力系统远动通信的基本功能1、什么是远动TELECONTROL远动，就是利用远程通信技术，对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节。2、远动通信的任务远动通信的主要任务是1将表征电力系统运行状态的各发电厂和变电站有关的实时信息采集到调度控制中心。2把得到控制中心的命令发往发电厂和变电站。其基本任务包括4遥量，即遥信、遥测、遥控、遥调。上一章已经详细讲述了在现地如何实现数字量的输入（遥信）、输出（遥控）、模拟量的输入（遥测）、输出（遥调），本章详细讨论如何在调度控制中心和现地之间建立数据联系，即通信过程。二、电力系统远动通信的基本结构通信系统分模拟通信和数字通信。由于数字通信抗干扰能力强，易于进行信号处理等优点，是目前采取的主要通信方式。数字通信的一个主要缺点是占用的信道频带较宽。1、数字通信的模型信息源调制器信道编码器信源编码器解调器受信者信源译码器信道译码器信道噪声源同步同步1信息源是产生和发出消息的人或机器，发出的消息可以是连续的或离散的。2受信者是接受消息的人或机器。3编码器包括信源编码器和信道编码器。信源编码器是将信息源送出的模拟或数字信号转换为合乎要求的数码序列；信道编码器是给数码序列按一定规则加入监督码元，使接收端能发现或纠正错误码元，以提高传送的可靠性，称为差错控制。4调制器将信道编码输出的数码变换为适合于信道传送的调制信号后再送往信道。解调器将收到的调制信号转换为数字序列。解调是调制的逆变换。5信道是传送信号的媒质。6译码器包括信道译码和信源译码。信道译码对收到的数字序列进行检错和纠错；信源译码将信道译码后的数字序列变换为相应的信号送往受信者。7同步系统用于保证收发两端步调一致，协同工作。同步是通信的重要组成部分，若收发两侧失去同步，数字通信系统会产生大量错码。三、数据通信的基本原理1、通信工作方式1单工通信消息只按一个方向传送。2半双工通信消息可以双向传输，但不能同时双向传输。3双工通信可以双向传输数据。2、基本概念1码元代码的每一个基本单元称为码元。2数码率每秒传输的码元数。单位为波特BAUD。3信息传输速率每秒传输的信息量。单位是BIT/S。当采用二元制的码元时，信息传输速率与数码率是相同的。4误码率数据经过传输后，发生错误的码元总数与传输的总码元数之比称为误码率。3、数据同步数据通信要求保持收发双方的时钟一致。如何保持一致就是数据同步问题。1异步通信对每一个数据编码加上一些固定的特殊码，组成一个数据帧。线路上没有数据传输时为空闲态，线路保持高电平。数据开始传输前，先发送一个起始位，占用一个码元的时间，为低电平。数据传输完后，要加上一个停止位，为高电平。在接收端，采用一个独立产生的频率为数据速率16倍以上的时钟，以此时钟频率检测线路上的状态。一旦检测到低电平，则8个计数脉冲后再检测一次线路，若仍为低则确定已接收到起始位（排除干扰）。在数据接收完成后，还要检查停止位。检测到高电平的停止位后，该数据帧接收完成。如果误判断了起始位，停止位的装配就会出错。异步的含义在于收发数据的时钟是相互独立的。由于双方的时钟可能有误差，不能准确地保证16倍关系，可能造成接收错误。正确接收的条件是一个数据帧的时间内累计差不超过半个码元。2同步通信同步通信的特点是是收发端的时钟严格一致，使得接收时钟与接收码元间无误差积累问题，可以省略附加码元，提高传输效率。A、位同步为了保证收发方时钟完全一致，需要从接收信息码的脉冲中提取时钟作为接收端的时钟。因此接收端要产生码元定时脉冲序列，此定时脉冲序列与发送端传送过来的码元脉冲序列同频、同相，称为位同步或码元同步。直接从收到的数字序列中提取位同步信号的方法有滤波法和锁相法。滤波法远动中采用单极性不归0信号。接收到的信号首先经过放大限幅环节形成数字方波，然后经微分、整流环节形成尖脉冲信号，由窄带滤波器提取基频信号，最后经移相电路产生位同步脉冲。电路简单，但当信号中有连续的0或1时，由于码元波形无变化，可能造成位同步中断。锁相法在接收端利用鉴相器，比较接收到的码元与本地产生的位同步的相位。若二者不一致，则鉴相器产生一个调制脉冲去调制本地位同步信号的相位，直到与接收码元的相位一致为止。B、帧同步帧同步码采用一个特定的序列，远动中一般采用3个EB90H，接收端收到该同步码后就可以确定一帧的开始或结束，从而把本端的时序与发送端对齐，称为整步。如果同步码受到干扰变成误码则可能出现漏同步。如果传输数据信号中有数据恰好与同步码相同会产生假同步。因此需要进行帧同步保护。维持状态收发两端建立同步时，接收端只在一帧的开始接收帧同步码，这个过程叫维持状态。在接收信息码时不判断同步码，减少假同步。同步以后，由于晶体振荡器的稳定性，即使几个数据帧漏检同步码，也不会导致失步。捕捉状态在接收端连续多次未收到同步码时，称为失步。这时接收端应对收到的所有信号进行检查，判别同步码，称为捕捉状态。四、远动通信配置的基本类型远动系统中主站与子站通过信道传输信息。若干远动站和连接各远动站的链路的组合称为远动配置。1、点对点配置两站通过专用的传输链路相连。2、多路点对点配置主站与多个子站通过专用链路相连，主站可同时与各个子站交换数据。3、多点星形配置主站与多个子站相连，任何时刻只允许一个子站向主站传输数据，主站可选择一个或多个子站传送数据，也可以向所有子站同时传送全局性报文。4、多点共线配置主站通过公用线路与多个子站相连，任何时刻只允许一个子站向主站传输数据，主站可选择一个或多个子站传送数据，也可以向所有子站同时传送全局性报文。5、多点环形配置主站可以通过两个路由与子站通信，提高了可靠性。主站RTU点对点主站多路点对点主站多点星形主站多点共线主站多点环形五、远动信息传输的基本模式1、帧格式远动字序号标志用户数据监督码元帧格式帧分界符控制字远动字远动字2、工作模式1循环传输方式发送站按规定的顺序，周期性地将远动信息传送给主站。循环不需主站干预。2自发传输模式在发送端发生事件时向主站发送信息。主站收到后应回送一个确认信息，若未收到确认，则延时重发。3问答传输模式主站轮询各子站，进行问答通信。子站如有事件发生，可以通知主站，要求抢先发送。六、远动通信的主要性能指标1、数据传输可靠性误码率元收到的错误码元数EP残留差错率报文总数未被检出的差错报文数R残留信息漏失率报文总数未被检出的漏失报文数元L拒收率报文总数检出的差错报文数R信息漏失率报文总数检出的漏失报文数信息漏失率元2、准确度总准确度指信息经变换和处理等环节后，信息源与信息宿数值间的偏差。总准确度用偏差对满刻度的百分比表示。3、实时性总传输时间指从发送站发生事件开始到接收站收到相应信息为止的总延迟时间。对于不同的信息，要求的总传输时间也不相同，如重要遥测和一般遥测，遥信和遥信变位。2信息传输与信道一、电力系统传输信道1、信道类型有线通信无线通信通信信道架空明线载波通信电缆载波通信电力线载波通信光纤通信微波中继通信卫星通信散射通信短波通信载波通信2、架空明线和电缆二者都只用于近距离通信。架空明线只能用于低速传输，电缆可用于高速传输。3、电力线载波电力线载波是远动与载波电话复用信道。一个电话话路频率范围为0334KHZ，通常规定载波电话占用0325KHZ的音频段，远动信号占用2734KHZ的上音频段。载波机12345通信电缆23415载波机1阻波器2高压耦合电容3结合滤波器电容4结合滤波器5保护间隙通信电缆远动的数字脉冲信号，先调制成2734KHZ的信号，然后送入载波机与电话信号合成0334KHZ的信号。载波机经过2次调制，将频率搬移到载波通信频段40500KHZ。这个高频信号，经结合滤波器、高压耦合电容送至电力线。阻波器是LC谐振回路，对40500KHZ的高频信号具有很大阻抗，防止高频信号窜入高压母线。结合滤波器、高压耦合电容将电力线上的高电压、大电流与通信设备隔离，保证设备安全。在接收端是一个逆过程。1载波机A、组成部分发信支路信号进行载波调制，并放大送到高频通道。收信支路从高频通道中选出高频信号，进行解调。差接系统连接收、发支路和用户话机的线路，防止振鸣现象。自动平衡调节系统为保证通话清晰，自动调节接收支路中放大器放大倍数，保证通话质量。自动交换系统连接少数话机的自动交换。B、工作原理单边带传输变频后的输出信号有上、下边带，都带有被传输的特性，可以任选一个边带传输，称为单边带传输。单边带传输要解决2个主要问题要能很好地滤去相邻无用频率成分和无用边带；要在接收端高度准确地重复设置载波。两级调制两级调制解决滤去相邻无用频率成分和无用边带的问题。若采用一级调制，对高频带通滤波器要求太高，难以实现。设载波频率100KHZ，话音频率0323KHZ，调制后，上边带频率为10031023KHZ，与无用边带相差06HZ，与载波频率相差03HZ，带通滤波很难实现。而若先用12KHZ调制，取上边带，再用88KHZ调制，取上边带，也可得到10031023KHZ的载波信号，但2个带通滤波器制造要求都降低了。最终同步法单边带的调制波是一个调幅调频波，需要一个与发信频率完全一致的载频振荡实现解调。最终同步法就是在发信端发送一个中频载波信号（13KHZ），而在收信端收信支路中，用中频窄带滤波器，滤出中频信号，供给二次解调。C、结构图发送侧调制器带通滤波器放大器调制器带通滤波器放大器带通滤波器调制器高通滤波器低通滤波器电话远动信号0323KHZ2734KHZ12KHZ300KHZ1216KHZ312316KHZ接收侧带通滤波器解调器放大器解调器低通滤波器调制器高通滤波器低通滤波器电话远动信号0323KHZ2734KHZ12KHZ312316KHZ4KHZ300KHZ4、光纤信道光纤信道是以光导纤维作为信道来传输光信号。光导纤维是利用各种玻璃和塑料制成。单根光导纤维是用具有较低折射率的二氧化硅组成敷层，围绕具有高折射率的掺杂二氧化硅纤芯制成。该敷层使里面的纤维与外界隔离，阻止相邻话路串话。光缆由一捆光导纤维组成。光纤通信具有容量大、中继距离长、抗电磁干扰、传输性能稳定、不受无线电频率限制等特点，尤其是彻底克服了强电对通信的电磁干扰，误码率低。光纤敷设方式有架空光缆、地埋光缆和架空地线光缆。尤其是架空地线光缆，它与架空地线结合，既避雷又传输信息，能随输电线路一起建成，可降低综合造价，优点突出。A、光纤系统的组成光纤通信系统由多路转换、光端机、光缆和光中继装置组成。多路转换光端机光中继光端机多路转换信号源信号源信号源信号源信号源信号源光缆光缆多路转换器将多种信号源转换为光电信号。光端机将电信号变为光信号。采用光强度调制方式。光中继装置将因传输而使光强度衰减的光信号转换为电信号，放大后，再转换为光信号，以进行长距离传输。传输方式分为模拟式和数字式。模拟式便宜，在配电站中传送监视图像画面可以使用。数字式较为常用，先将信号数字化，然后调制，最后通过复用装置上信道传输。B、光端机模拟式光端机有两类调制方式1）直接调制光强度与输入的模拟信号成比例。2）预调制将模拟信号转换为电信号，进行光的有无双值光强度调制。数字式光端机光的调制采用脉冲编码调制。来自PCM的多路转换装置PCM多重信号，经双极单极转换处理后，经过编码转换，进入电光转换元件变为光信号进入光纤。在接收侧，光电转换元件将光信号转换为电信号，经过识别再生，数码反变换、单极、双极转换后，进入PCM。C、光中继光中继与光端机结构相同，在将光信号转换为电信号后增加了一级放大环节。5、微波通信波长为000110M，频率为300MHZ300GHZ的无线电波称为微波。微波基本上沿直线传播，一般在每4050KM设置一个中继站，在地形高处，也必须设置中继站传输信号。微波通信的优点是微波频段很宽，可以容纳许多无线电频道而互不干扰，一套设备可作多路通信，通信稳定，方向性强，不易受干扰。微波中继分有源、无源两种。无源中继是一种改变微波传送方向的装置，一般在地形高处加装反射板解决山地阻隔微波信号的问题。有源中继是一种信号放大装置，将因传送衰减的信号放大后增加传输距离。我国采用20GHZ作为电力系统的主干线，8GHZ作为分支频段。6、卫星通信卫星通信也是一种微波通信，中继站设置在人造卫星上。卫星通信容量大，不受大气层扰动的影响，通信可靠性高，不受地域和自然环境限制。卫星通道的频段为上行59256425MHZ，下行为37004200MHZ。7、散射通信散射通信发射功率大，无线电通过对流层散射回到地面，由高灵敏度接收机接收达到通信目的。散射发射机数字在距离城市较远的郊区，通信距离长，可达200300KM，可跨越山地，但是需要经过其他通信方式转接到调度中心。该方式适合地域广大的山区。8、短波通信短波频率在1001000MHZ范围，采用无线电台来满足电力系统事故抢修和检修的需要，具有体积小、操作简单、组网灵活，是检修通信的良好方式。它比较适合传输话音信号，因干扰较大，不适合传输数据信号。二、多路复用使远动系统在一个信道上传输多路信号的技术叫多路复用技术。1、频分多路制把各路信号安排在不同互不重叠的频段内，在一个信道上传输称为频分多路调制FREQUENCYDIVISIONMULTIPLEXER。副载频振荡器调制器滤波器S1T副载频振荡器调制器滤波器SNT相加器发送机发送机分路滤波器解调器分路滤波器解调器副载频振荡器产生频率为FS1，FS2，FS3的等幅振荡，经各自调制器将对应的S1T，S2T，SNT进行频率搬移，经过滤波器严格限制在各自的频段上，经相加器合成得到群信号ST，可以直接发送，也可以再经过一次调制搬移到更高的频率。解调将ST加到并联的多个分路滤波器上，实现频率分割。2、时分多路制时分多路是在一个信道上按时间顺序传输多路信号。这时各路信号应是离散的脉冲信号。发送端首先用时分开关对N个信号进行采样，各个信号的采样值在时间轴上顺序排列。然后通过信道传送到接收端。接收端用同步的时分开关分割采样值，被分割的采样值经过各自的低通滤波器恢复得到原来的信号。同步是指收发两端时分开关同频、同相的旋转。同步是时分多路的主要问题，一般通过发送端发送同步信号对准接收端的时序来实现。三、数字调制与解调1、调制的概念数据终端设备送出的原始数据信号一般是频率很低的信号，其能量或功率集中在0频率附近，并具有一定的频率范围，这样的信号称为基带信号。直接传输基带信号称为基带传输。但是远距离传输不能直接传输基带数据，需要使用频带较窄的正弦波作为载波，用基带信号对载波的某些参量进行控制，使这些参量随基带信号变化，该过程称为调制。正弦波有幅度、频率、相位三个参数，可以构成调幅、调频、调相三种基本调制形式。数字调制分为线性调制和非线性调制。线性调制中、调制后信号与基带信号频谱结构相同，只是搬移了频率位置，没有新的频率成分出现，振幅键控属于线性调制。非线性调制则有新的频率成分出现。频移键控、相移键控属于非线性调制。2、振幅键控ASK振幅键控用载波的不同幅值表示表示二进制的0或1。比如用幅值0表示0，某一恒定幅值表示1。原理简单，但易受干扰。3、移频键控FSK发送端产生中心频率F0，频偏为F的两个载波频率F1F0F，F2F0F，分别代表数字0和1。CCITTV23规定低于600波特，中心频率1500HZ，频偏200HZ；低于1200波特，中心频率1700HZ，频偏为400HZ。用于电力线载波和微波通道的MODEM通常使用FSK。4、移相键控PSK移相键控以载波信号的相位偏移表示二进制数。如0控制发出与已发出信号群相位相同的信号群表示，1控制发出与已发出信号群相位相反的信号群表示。在高速MODEM中，常使用90，45方式表示0和1。3差错控制一、概述差错控制是采用可靠、有效的编码以发现或纠正数字信号在传输过程中由于噪声干扰而造成的错码。差错控制也称抗干扰编码。1、传输错误数字信号在传输过程中受到噪声干扰，引起波形失真，造成误判断，形成错码。错误有两种形式A、随机错误。数码序列中发生的误码彼此无关，随机独立。这样的信道称为随机信道或无记忆信道。B、突发错误。数码序列中的误码集中成串出现，误码间互相不独立。这样的信道称为突发信道或记忆信道。2、抗干扰编码抗干扰编码就是对要传送的信息进行加工，按预定的规则附加上若干监督码元，使它具有一定的特征，接收端可以按照约定的规则进行检验，从而检验出错误或纠正错误。对抗干扰编码的主要要求是A、码的性能，能检出或纠正最可能出现的那些错误类型。B、编码效率要高，所加的监督位数要少。编码效率信息码元数/传送的总码元数。C、实现编码和译码的方法要简便，并力求设备简单，使用方便。二、差错控制方式1、自动要求重传ARQ在此方式中，发送端发送能够检出误码的码字，接收端根据码字的编码特征进行检错。若判断为有错，则通过反馈信道要求重传，直到无错误为止。若无错码，直接发送下一个码字。缺点若干扰严重，则重传显著增多，通信效率下降。优点只检错，编码、译码比较简单。2、循环传送检错同一信息源的信息周期性循环传送。发送端把信息经抗干扰编码后送入信道发送。接收端判断有无错码，若无，则使用此数据，否则抛弃。优点不使用反馈信道，检错简单。缺点信道比较繁忙。3、前向纠错FEC发送端将信息经纠错编码发出。接收端接收到数据后进行纠错译码。优点不需要反馈信道，通信效率较高。缺点译码器复杂，也不能保证纠正成功。4、混合纠错HEC是前向纠错与自动要求重传的结合。接收端首先进行纠错译码，若错误太多，无法纠错，则通过反馈信道要求重传。优点传输可靠性高。缺点实现比较复杂。三、奇偶校验奇偶校验是字符级的检错方法。它在原信息之后加上一位奇偶校验位，使字符与校验位中1的个数保持奇数或偶数。奇偶校验可分为水平校验和垂直校验。水平校验对每个字符（8位）附加一位，保证9位中1的个数为奇数或偶数。垂直校验对8个字符附加一个校验字符，保证9个字符的第0位中1的个数为奇数或偶数。其余位类似。三、线性分组码1、分组码分组码是对长度为K的信息组，按一定的规则增加R位监督位，组成长度为NKR的序列，记做N,K码。分组码中，码字中1的个数称为码重。同一分组码中任意2个码字对应位上数字符号不同的位数称为码距。一个分组码中码字之间的最小距离叫做最小码距DMIN。若DMINL1，这种码能检出L个差错LDMIN1若DMIN2T1，这种码能T个差错2MINT2、线性分组码若监督位与信息位之间是线性关系称为线性分组码。线性关系指监督位与信息位间的关系是由一组线性方程组来确定的。线性分组码中的代数运算是模2运算。所谓模2运算，即把2当作0。模2加就是异或运算，模2乘就是与运算。1对一般的N,K码生成矩阵GIKQG为KN矩阵，IK为KK单位阵，Q为KR矩阵。信息位与监督位间的线性关系由矩阵Q决定。码字CMGC为码字的各位，是1N矩阵，M为信息码字的各位，为1K矩阵。监督矩阵HPIRH为RN矩阵，IR为RR单位阵，P为RK矩阵。码字与监督矩阵的关系CHT0H与G间的关系PQT2线性分组码的性质性质一线性分组码具有封闭性，即任意2个码字之和仍为一个码字。性质二线性分组码的最小码距等于非0码字的最小重量。3伴随式设发送端发送码字C，接收端接收码字为RCE，E为干扰。两侧同乘HT，CHT0RHTEHT记SRHT称为伴随式。接收端检错首先检查伴随式S是否为0，非0则有错。四、循环码循环码是线性分组码的一个重要子类，它有严格的代数结构，用代数方法可以找出许多效率高，检错，纠错能力强的循环码。码字循环移位后仍然是码字的线性分组码称为循环码。1、生成多项式一个N,K码字C可以表达为一个N1次的多项式012CXXCXN其中信息字可表示为K1次的多项式0121MMKKCXMXGXGX是NK次多项式，称为生成多项式。上式表明，任一循环码的码多项式都是生成多项式的倍式。可以证明，GX是XN1的因式，因此可以对XN1进行因式分解，取NK次因式就可得到生成多项式GX。2、循环码的编码编码就是从信息码得到循环码的码字。步骤如下1将信息多项式MX乘以XNK，得XNKMX；2将除以生成多项式，得余式RX；3将余式跟在信息组后面，就组成循环码的码字。即CXXNKMXRX3、循环码编码和检错的软件算法循环码编码和检错既可以用硬件电路实现，也可以用软件算法实现。1编码的软件算法编码就是要求余式。以（48，40）循环码为例，生成多项式GXX8X2X1。这里N48，K40，NK8。可以将信息码乘以XNK，即左移8位，然后再除以GX得到余式。但每次参与计算位数太多，可以采用分段计算法减小计算量。把40位信息组分为5段，每段8位求一次余式。称为8位求余式法。将信息组乘以XNK，可以表示为X8MXM4XX8M3XX8M2XX8M1XX8M0XX8X8MXRXCXQXGXX8MXMODGXRXMODGX记做X8MXRX逐段求余式R4X0M4XX8R3XR4XM3XX8RXR0XR1XM0XX8可写成递推算法RJXRJ1XMJXX8J4,3,2,1,0R5X0为简化计算，可以将一个字节的256个数的余式预先求出，存放在一张表中，计算时直接取用即可。计算时可以先计算01H,02H,04H,08H,10H,20H,40H,80H8个数的余式，然后利用线性分组码的封闭性计算所有其他码字的余式。比如01H的余式是07H，02H的余式是0EH，则03H的余式是07H0EH09H（异或）。2检错检错很简单，只需将接收到的48位码字的前40位取出计算余式，与最后8位对比即可。若相同则无错，否则有错。4通信协议一、物理层RS232C，RS449RS422,RS485国际标准化组织ISO1983年提出了“开放系统互联OPENSYSTEMSINTERCONNECTION”，即OSI参考模型。OSI参考模型的最底层是物理层。该层解决原始位信号在物理信道上的正确传送问题，需要规定物理信道接口和控制特性，包括电气、机械、功能和过程等。物理层数据传输规约是建立、保持、和拆除数据终端设备DTE和数据传输设备DCE之间地数据通道地规约。规约规定其机械、电气、功能及规约特性。机械特性规定连接器的尺寸及紧固；电气特性规定逻辑电平及码元宽度；功能特性规定连接器针脚的定义和功能；规约特性规定针脚线的相互关系和连接的建立与拆除。1、RS232C1机械特性采用DB25连接器。一般DTE采用25针结构，DCE采用25孔结构。2电气特性A、对电压源的要求当电阻在3K7K之间时，输出电压为（5V15V）之间。电源输出阻抗应大于300。B、对终端的要求终端负载的输入阻抗在3K7K之间。C、对逻辑电平的规定采用负逻辑。数据0及控制线的接通状态为5V15V，数字1及控制线的断开状态为5V15V。噪声容限35V。D、接口信息速率子站RTU地址报文类型数据长度N数据校验码校验码RTU地址目的站地址。FFH作为广播地址报文类型说明报文的内容、类型。子站主站RTU地址ER报文类型数据长度N类别标志数据校验码校验码E1表示有事件记录0无事件记录R1表示自检出错0表示工作正常对重要报文采用16位校验码，一般报文采用8位校验码，确认报文与否认报文不带校验码。2、主站功能报文类型代码说明初始化参数设置设置模块工作方式与参数SCON03H规定模块类别、扫描速度、死区范围死区范围RFAC04H设置死区范围扫描周期SCAN11H设置每种模块的扫描周期滤波系数FILTV13H设置滤波系数设置时钟SCLOCK0CH查询类类别询问ENQ05H要求子站传输某种类别的数据重复询问REP1AH主站未能收到子站的正确回应类别更新REFRESH0BH强制刷新数据数据传送DATREQ0DH要求子站发送指定地址的数据召唤事件记录（时标）0FH管理控制类复位RTURESET01H启动RTU扫描ENBRTU08H停止RTU扫描DISRTU07H启动I/O模块扫描ENBMOD0AH停止I/O模块扫描DISMOD09H其他电源合闸确认PWRACK12H带返校遥控CTL1EH遥控操作时首先发送，子站回送返校后再发遥控执行命令诊断报文DIA0EH诊断信道可靠性的报文3、子站功能报文类型代码说明肯定确认ACK06H已正确收到主站的命令或本站数据无变化否定确认NAK15H未能正确收到主站的命令回答类别询问DATCAT1BH对ENQ的回应回答数据召唤DATREP1CH对DATREQ的回应电源合闸PWRUP16H子站刚上电后对主站的所有命令应答，直到主站发送PWRACK或RESET报文时标出现17H送SOE事件顺序记录模块状态变化18H诊断报文回送DIAG0EH回送诊断信道可靠性的报文4、通信过程1子站上电后收到主站报文，发送PWRUP2主站发送PWRACK应答，主站回复ACK3主站发送SCLOCK，SCAN，RFAC，FILTV，SCON等报文为子站建立工作方式4主站发送ENBRTU和ENBMOD启动子站扫描5主站发送ENQ查询数据，子站以DATACAT应答。若数据无变化，以ACK应答。6若有时标量出现，主站发送召唤事件记录，子站以时标出现报文应答。7主站可发送DATAREQ要求刷新数据，子站以DATAREP应答。五、IEC国际标准1、IEC608705标准IEC608705是厂站与控制中心通信的国际标准。国际电工委员会（IEC）第57技术委员会（电力系统控制和通信）WG03工作组专门从事远动设备和系统传输规约方面的标准编制。其定义的远动通信协议IEC8705是该领域的基础性标准，并相应制定了配套标准。标准采用EPA结构（ENHANCEDPERFORMANCEARCHITECTURE），由ISO模型简化而来，只有物理层、传输层和应用层三层，以提高传输效率。链路层，由IEC6087051和IEC6087052描述；应用层，基础部分由IEC6087053，IEC6087054，IEC6087055描述。网络层、传输层、会话层、表示层都为空层，应用层直接映射到链路层。其应用层采用无连接方式，根据应用领域定义了一系列配套标准IEC608705101用于常规远动；IEC608705102用于电能计量信息的接入；IEC608705103用于继电保护信号接入；IEC608705104将IEC608705101用在TCP/IP网络协议之上。到目前为止，IEC608705系列标准除IEC608705104正在表决外，其它都已经成为正式标准，我国已将IEC608705101定为电力行业标准（非等同采用）。IEC/TR60870TELECONTROLEQUIPMENTANDSYSTEMS远动控制与系统IEC/TR608701PART1总则IEC/TR608702PART2运行条件IEC/TR608703PART3电气接口IEC/TR608704PART4性能要求IEC/TR608705PART5传输协议IEC6087051传输帧格式采用串行异步传输方式，包括半双工和全双工2种规约，规定了同步数据帧的格式，包括固定帧长和可变帧长，有FT,FT11,FT12,FT2,FT3，分别定义了它们的生成多项式和编码特性。还定义了链路层的三种服务级别S1发送/无回答；S2发送/确认；S3请求/响应。IEC6087052传输链路过程该标准定义了各种标准传输帧的帧格式和结构规定了通信站之间的传输规则、服务用户和链路层间的服务原语。并定义了平衡和非平衡2种传输方式。所谓的平衡式传输方式是在全双工通道的点对点的配置方式下，通信链路的两个方向（调度中心与变电站）均可以发起传输服务，减少了报告延时并达到快速的数据收集。国内多采用非平衡的传输方式，即主站（调度中心）采用顺序地查询（召唤）子站控制数据传输。在这种请求下主站是请求站，它触发所有报文的传输，子站（变电站）是从动站，只有当它们被查询（召唤）时才可能传输响应主站数据请求，或对主站发出的控制命令加以确认。IEC6087053应用数据结构一个应用规约数据单元（APPLICATIONPROTOCOLDATAUNITATDU）可以包含1或多个应用数据服务单元（APPLICATIONSERVICEDATAUNITASDU。该标准详细定义了ASDU的信息内容和格式。IEC6087054应用信息元的定义与编码该标准定义了信息元素的格式。IEC6087055基本应用功能定义了远动控制系统的基本应用功能，有12项基本应用功能1、站初始化2、用问答方式收集数据3、循环数据传送4、收集事件5、快速校验过程收集事件6、总召唤7、失踪同步8、命令传送9、传送累计值10、参数装载11、测试12、文件传输IEC608705101基本远动任务配套标准规定了电网数据采集和监视控制系统（SCADA）中主站和子站（远动终端）之间以问答方式进行数据传输的帧格式、链路层的传输规则、服务原语、应用数据结构、应用数据编码、应用功能和报文格式。它适用于传统远动的串行通信工作方式，一般应用于变电站与调度所的信息交换，网络结构多为点对点的简单模式或星型模式。IEC608705102电力系统累加量传输配套标准IEC608705103保护设备信息接口配套标准IEC608705104使用标准通信协议的网络访问2、相关标准（1）IEC608706（TASE2）与ISO标准兼容远动协议。是调度控制中心交换数据的标准。（2）IEC61850变电站通信网络与系统。是变电站综合自动化与通信的标准。IEC61850包括10个部分PART1基本原则PART2术语PART3一般性要求PART4系统和工程管理PART5功能和装置模型的通信要求PART6变电站自动化系统结构化语言PART7基本通信框架PART8特殊通信服务映射SPECIFICCOMMUNICATIONSERVICEMAPPINGSCSMPART9PART10一致性测试它的主要内容包括1、定义了变电站自动化系统的功能模型2、采用模型对象方法，定义了基于客户服务器体系的数据模型3、通信协议。定义了数据访问机制（通信服务）和向具体通信协议栈的映射，如在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范MMSMANUFACTURINGMESSAGINGSPECIFICATION。间隔层和过程层间的网络映射成串行单向多点/点对点传输网络或映射成基于IEEE8023标准的过程总线。它的主要特点1、信息分层。将通信协议体系分为变电站层、间隔层和过程层3层。2、面向对象的数据对象统一建模。3、数据自描述。5电力通信网一、电力通信的概念电力系统通信的一般定义是利用有线电、无线电、光或其他电磁系统，对电力系统运行、经营和管理等活动中需要的各种符号、信号、文字、图像、声音或任何性质的信息进行传输与交换，满足电力系统要求的专用通信。电力专用通信按通信区域范围不同，分为“系统通信”和“厂站通信”两大类。系统通信也称站间通信（INTERSTATIONCOMMUNICATION），主要提供发电厂、变电所、调度所、公司本部等单位相互之间的通信连接，满足生产和管理等方面的通信要求。厂站通信又称站内通信（INTRASTATIONCOMMUNICATION），其范围为发电厂或变电站内，与系统通信之间有互连接口，主要任务是满足厂（站）内部生产活动的各种通信需要，对抗干扰能力、通信覆盖能力、通信系统可靠性等也有一些特殊的要求。二、局域网局域网是将小范围的一些通信设备连接在一起的通信网。其主要特点包括1地理范围和站点数目有限2所有站共享较高的总带宽，有较高的传输速率3较低的时延和误码率4各站为平等关系5能进行广播和组播。6遵循IEEE802系列标准1、区域网的拓扑结构有星形、总线形、环形。2、传输信道有同轴电缆、双绞线或光纤。3、网络传输控制方法竞争型CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测。构成以太网。IEEE802310M以太网标准。80212100M以太网标准非竞争型令牌法。构成令牌环网,FDDI等。IEEE8025令牌环网标准4、网间连接转发器实现物理层连接网桥对协议不同的网络起存储和转发的作用。链路层路由器实现网络路由、网络层5、应用调度中心的调度自动化系统变电站综合自动化的变电站层变电站综合自动化的间隔层采用工业级的网卡，装设到现地设备中。但是干扰较大，传输速度不够。各级调度、生产单位的办公自动化系统三、现场总线1、问题的提出变电站综合自动化中，设备间的通信大量存在。一般采用RS422/485接口。但此方案有以下缺点1设备数有限，按照标准规定，最多连接节点数不超过32个；2节点较多时通信效率较低；3只有一个主站进行管理和控制。而局域网不适合实时传输。2、现场总线现场总线是基于微机化的智能现场仪表，实现现场仪表与控制系统和控制室间的一种全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点的通信网络。它作为现场测控网络，适合多个输入输出变量及各种数据类型的传输，能够适应工业现场的环境。3、现场总线的优点1互操作性好。现场总线硬件、软件都做了标准化，不同厂家的产品可以集成。2开放的网络。3减少连接电缆，安装更简单，提高可靠性和可维护性。4控制功能下放到现场，不再集中到控制室中，简化了控制系统结构，减少占地面积，降低成本。4、常用的现场总线1LONWORKSLOCALOPERATINGNETWORK由处理芯片、收发器和通信协议组成。处理芯片NEURON芯片。LONWORKS的核心。有2种型号MC143150和MC143120。它们既能管理通信，又具有I/O和控制功能。芯片内有3个8位处理器，MACPROCESSOR,NETWORKPROCESSOR,APPLICATIONPROCESSORMC143120的软件在片内的ROM中，MC143150软件在外接ROM中。软件实现LONTALK（局部网络通信协议）和所有任务调度（完成网络通信、数据存储）。MC143120用于简单应用，应用程序小于2KB。MC143150用于复杂的应用。收发器模块收发器在神经元芯片和网络间提供通信接口。有