计量自动化终端知识培训

1、1计量自动化终端知识培训2CONTENTS计量自动化系统简介计量自动化系统简介一、一、目录制度规约制度规约二、二、通信知识通信知识三、三、终端知识终端知识四、四、（一）通信方式（二）RS-232C（三）RS-485（四）系统通信概述（一）终端硬件（二）终端功能（三）终端接线（一）制度文件（二）串行通信（三）QG_YW-YX-07-2009规约301计量自动化系统简介4配变终端负控终端集抄终端厂站终端一、计量自动化系统简介计量自动化系统集四类终端于一体，俗称“四合一”系统，实现厂站、配变、负控、集抄四类终端的数据采集、分析、发布。502制度规约61电力负荷管理系统通用技术条件（试行）终端技术规范

2、3电力负荷管理系统建设和运行管理办法管理2电力负荷管理系统功能规范功能规范4电力负荷管理系统数据传输规约2004（试行），2004.12QG_YW-YX-07-2009云南电网公司用电信息采集与管理系统数据传输规约(汇审2012-10-08)中华人民共和国电力行业标准（DL/T 6451997）多功能电能表通信规约,中华人民共和国电力行业标准（DL/T 6452007）多功能电能表通信规约。规约二、制度规约（一）制度文件7二、制度规约（二）串行通信在计算机和终端之间的数据传输通常是靠电缆或信道上的电流或电压变化实现的。如果一组数据的各数据位在多条线上同时被传输，这种传输方式称为并行通信。并行通

3、信串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。串行通信异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时隙可以是任意的，但是接收端必须时刻做好接收的准备。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位。异步通信同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。同步通信8QG_YW-YX-07-2009云南电网公司用电信息采集与管理系统数据传输规约采用GB/T18657.1的6.2.

4、4 FT1.2异步式传输帧格式，规定了用电现场服务与管理系统中主站和终端之间进行数据传输的帧格式、数据编码及传输规则。二、制度规约（三）QG_YW-YX-07-2009规约帧格式定义9u68 B2 00 B2 00 68 68 B2 00 B2 00 68 ：起始字符【规约5.5.1.1】，报文长度L=44 【规约4.3.3.1】；u01 53 BD 4501 53 BD 45：区域代码5301+终端地址45BD；u0202：主站地址和组地址标志A3【规约4.3.3.3.4】；u0404：应用层功能码 AFN=04H，设置参数；uF1F1：帧序列域SEQ（1个字节），附加信息域中带有时间标签T

5、p，单帧，终端需要对该帧报文进行确认；u00 00 00 00 ： pn=0 【规约4.3.4.4数据单元标识，当DA1和DA2全为“0”时，表示终端信息点，用p0表示】；u20 0120 01：F14终端总加组配置参数 ；u0303：本次总加组配置数量n=3，【规约5.5.1.3.14，表28】；u01 01 0201 01 02：01：总加组序号为1；01总加组的测量点数量为1；03：测量点号及总加标志为03即00000011，编码表示3对应第4个测量点，D6=0表示正向，D7=0表示总加运算；u02 01 0002 01 00：同上分析；u03 01 0103 01 01：同上分析；u3

6、3 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 33 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 ：16个字节密码【规约4.3.4.6.2 消息认证码字段PW】；u00 39 25 09 26 00 00 39 25 09 26 00 ：8个字节时间标签Tp，时间26日9点25分39秒【规约4.3.4.6.4 时间标签Tp】；u8A8A：帧校验和；u1616：结束字符。二、制度规约（三）QG_YW-YX-07-2009规约报文解析举例主站下发的报文：【68 b2 00 b2 00 68 4a 01 53

7、 bd 45 02 04 f1 00 00 20 01 03 01 01 02 02 01 00 03 01 01 33 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 39 25 09 26 00 8a 16】 1003通信知识11230M专网GPRS/CDMA公网自主性强见效快实时性强优点三、通信知识点对点通信，巡测一次投资大，后续维护需专业人才易受干扰缺乏网络自主性后续通信费用高优点缺点缺点可实现广播通信组网方便数据巡测效率高（一）通信方式12主台计算机网络前置机主台通讯设备终端表计三、通信知识（一）通信方式230M无线专网、无线专网、GP

8、RS/CDMA公网通信公网通信09、04规约规约RS-485通信通信DLT645-1997、 DLT645-2007规约等规约等光纤通信光纤通信TCP/IP协议协议RS-232通信通信13q 主从应答式：POLLINGq 主要方式：广播，巡测主站从站1从站2从站N主站从站1从站2从站NTTT+t广播T+t+TT+t+T+tN*T+(N-1)*tN*(T+t)巡测三、通信知识（一）230M通信方式14三、通信知识（二）RS-232CRS-232C是美国电子工业协会（EIA）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）为串行通信设备制定的一种标准。该标准规定： RS-232C采用负逻辑规定逻辑电平，-5

9、V-+5V为逻辑“1”电平，+5V+15V为“0”电平。这种信号电平与通常并行接口中使用的TTL电平不同，由TTL到RS-232C的转换要借助于MC1488，而由RS-232C电平到TTL的转换则要借助于MC1489。1、RS-232标准15PC电脑串行口中的典型是RS-232及其兼容接口，串口引脚有9针和25针两类。而一般的个人电脑中使用的都是9针的接口，25针串口具有20mA电流环接口功能，用9，11，18，25针来实现。这里只介绍9针的RS232C串口引脚定义。三、通信知识（二）RS-232C2、串口规范针脚针脚信号信号定义定义作用作用1DCD载波检测Received Line Sign

10、al Detector2RXD接收数据Received Data3TXD发送数据Transmit Data4DTR数据终端准备好Data Terminal Ready5SGND信号地Signal Ground6DSR数据准备好Data Set Ready7RTS请求发送Request To Send8CTS清除发送Clear To Send9RI振铃提示Ring Indicator16在TXD和RXD引脚上电平定义：逻辑1=-3V-15V1在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上电平定义：2三、通信知识（二）RS-232C3、电气特性以上规定说明了RS-232C标准对逻辑电平的定义。

11、对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态（OFF）即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在-3V-15V或+3V+15V之间。 注意注意逻辑1(MARK)=-3V-15V逻辑0(SPACE)=+3+15V信号有效（接通，ON状态，正电压）=+3V+15V信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V-15V17RS-232-C

12、标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m；若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。具体通讯距离还与通信速率有关，例如，在9600pbs时，普通双绞屏蔽线时，距离可达30-35米。4、通信速率和不足（1）接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。（2）传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps；因此在CPLD开发板中，

13、综合程序波特率只能采用19200，也是这个原因。（3）接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。（4）传输距离有限，传输距离实际上只能用在15米左右。三、通信知识（二）RS-232C通信速率通信速率缺点缺点181电气特性采用差分信号负逻辑，逻辑1”以两线间的电压差为+(26)V表示；逻辑0以两线间的电压差为-(26)V表示。接口信号电平比RS-232-C降低了，不易损坏接口电路的芯片，且与TTL电平兼容。2传输速率RS-485最高传输速率为10Mbps，RS-485最大的通信距离约为1219m，最大传输速率为10Mbps，传输速率

14、与传输距离成反比。3抗干扰RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。4接口RS-485采用半双工通信方式，一般是两线制，总线一般最大支持32个节点，如果使用特制的485芯片，可以达到128个或者256个节点，最大的可以支持到400个节点。三、通信知识（三）RS-4851、特点19低速、短距离、无干扰的场合低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线在高速、长线传输时在高速、长线传输时必须采用阻抗匹配（一般为120）的RS485专用电缆在干扰恶劣的环境下在干扰恶劣的环境下应采用铠装型双绞屏蔽电缆在使用RS485接口时，从RS485接口到负载其数据

15、信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等所影响。理论上，通信速率在100Kbps及以下时，RS485的最长传输距离可达1200米，但在实际应用中传输的距离也因芯片及电缆的传输特性而所差异。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继。2、RS-485电缆三、通信知识（三）RS-48520网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。（1）采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍

16、可能正常工作，但随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。 （2）应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。3、RS-485组网三、通信知识（三）RS-48521三、通信知识（四）230M通信概述微机数据：101010串口调制解调板音频电台“0”-1.3KHz“1”-2.1KHz带负载频的射频音频调制解调板1.3KHz-“0”2.1KHz-“1”单片机窄带调频

17、（N-FSK）电平电平电台串口22三、通信知识（四）230M通信概述信道信道调制信号载波信号已调信号已调信号频谱用基带信号去控制载波信号的某个或几个参量的变化，将信息荷载在其上形成已调信号传输，而解调是调制的反过程，通过具体的方法从已调信号的参量变化中将恢复原始的基带信号。调制调制: : 将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号将各种数字基带信号转换成适于信道传输的数字调制信号( (已调信号或频带信号已调信号或频带信号) )；时域定义频域定义将基带信号的频谱搬移到信道通带中或者其中的某个频段上的过程，而解调是将信道中来的频带信号恢复为基带信号的反过程.23三、通信知识（四）230M通

18、信概述解调解调: : 在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号在接收端将收到的数字频带信号还原成数字基带信号, ,解调是调制的逆过程。解调是调制的逆过程。低通滤低通滤波器波器已调信号载波信号原信号g(t)信号频谱2404终端知识25 开关电源主控单元显示操作单元输入输出单元交流采样单元电源输入外部信号输入控制信号输出采样信号输入通信单元 四、终端知识（一）终端硬件1、负控终端框图26功能组成主控单元是由微处理器CPU 基本电路、存储器、时钟电路、定时器、输入输出电路、通信接口电路、语音电路等组成。主控单元是终端的心脏，所有的采集、运算、控制指令发布等工作，均由主控单元完成。主控单元主要实

19、现模拟量、脉冲量、遥信、遥控的采集，完成与电台的通信。实现数据计算、抄表、语音、控制等功能。 四、终端知识（一）终端硬件2、主控单元27组组成成功功能能显示单元用于实现数据显示及键盘输入，是一个智能模块。显示操作单元还负责管理几个主要用于显示项目选择和功能切换的面板按键。另外还控制多个LED面板状态指示灯，这些面板状态指示灯可以用于指示：运行、允许通话、控制投入等状态。 四、终端知识（一）终端硬件3、显示单元28模拟量输入脉冲量输入可由模拟开关和模数转换集成电路来实现对多路模拟量的采集功能。采用扫描方式对开关量输入处理，通过采集电度表发出的脉冲数据，可以得到控制所需要的实时功率、实时电量，功率

20、计算公式： N/t：单位时间内的脉冲个数，一般为一分钟左右采集的脉冲数量；K：脉冲常数；PT：电压变比；CT：电流变比 。3600CTPTNPKt四、终端知识（一）终端硬件4、输入输出单元29遥控接口遥信接口抄表接口遥控接口电路一般由预动作继电器及执行继电器组成。通过继电器的动作控制用户跳闸机构，使用户的部分或全部负荷停止使用。采用扫描方式对开关量输入处理，通过采集跳闸机构的辅助接点获得用户侧开关的分、合闸状态。支持采集常开、常闭两种属性。按电表厂提供的通信规约与技术规范，与电度表通信和数据交换 ，采用RS-485硬件接口。抄读表计表码以及运行状态等的数据。四、终端知识（一）终端硬件4、输入输

21、出单元30公网终端专网终端230M负荷管理终端的通信单元是数传电台。数传电台是由电台、调制解调器和电源等部分组成。通常电台处于接收状态，发射处于等待状态。收发状态转换由接口电路送出的控收、控发信号转换电平来完成的。数传电台除主要用作数据传输外，还可以用作通话，数话转换由主控电路送出允许通话信号，经接口电路处理后输出信号控制。 公网终端通信模块有GPRS/CDMA无线通讯模块、光纤通讯模块。用作数据传输。四、终端知识（一）终端硬件5、通信单元31形成与表计数据对比的参照电量，电压合格率统计和曲线所需的电压数据，以及谐波相关数据。交流采样单元完成对来自电流互感器、电压互感器交流信号的实时采样，计算

22、得到电流、电压、功率、电量、周波、相角、谐波等数据。通过采集用户参照回路的各路交流电压和交流电流，经由电压、电流互感器，分别转化为小电流信号，经过放大和调理电路，再将信号送到采样保持电路，然后经过模拟开关依次切换，逐路送入模数转换电路进行转换，A/D转换后处理芯片计算出各类数据。四、终端知识（一）终端硬件5、交采单元功能功能组成组成3223456781终端功能抄表功能用电监测功能事件记录功能参数设置功能遥信功能遥控功能当地显示及报警功能 四、终端知识（二）终端功能1、功能概览33四、终端知识（二）终端功能2、控制功能负荷管理终端具有控制功能，即通过出口继电器控制跳闸机构动作。负荷管理终端一般比

23、较适合于控制电压信号驱动的跳闸机构，可以提供加压跳闸、失压跳闸两种方式；从控制信号是直接来源于主台还是终端，控制一般可以分为远方控制即遥控控制功能和当地闭环控制功能：123遥控拉闸和允许合闸立即跳闸和延时跳闸保电投入和解除负荷管理终端按照主控站下发的控制命令直接对控制继电器操作。遥控控制是负荷管理终端按照主控站下发的各种控制参数，根据当时用户用电情况，在终端本地进行计算后，对控制继电器进行自动操作。当地闭环控制34下发数据：包括定值和时段设置，轮次设置，保电设置，投入和解除。从种类上分为：功率控制，电量控制，厂休控制。执行层执行当地闭环控制下发定值，投入或解除控制控制方案管理层远方终端的当地闭环控制流程四、终端知识（二）终端功能2、控制功能不大于定值大于定值当前指标是否大于定值？35按召测方式分按数据内容分按时间分自动巡测，人工召测，随机巡测。功率，电量，模拟量，事件记录。实时数据，整点数据，日数据，月数据。（二）终端功能3、遥信功能四、终端知识4、遥测功能遥信是指负荷管理终端可以通过提供的遥信端子，检测到所接开关辅助节点的通断情况，通过相应计算可以将被控开关的开合闸状