6.1数据通信系统构成

电网监控与调度自动化第六章数据通信系统本章学习目标理解数据通信系统构成了解数据传输的差错控制理解通信方式掌握数据传输规约掌握理解局域网、调度数据网络的概念及配置理解数据网络的安全防护第六章数据通信系统第一节数据通信系统构成第二节数据传输的差错控制第三节通信方式第四节数据传输规约第五节局域网第六节调度数据网络第七节数据网络的安全防护第一节数据通信系统构成

第一节数据通信系统构成一、通信系统构成二、信道三、计算机网络四、信息调制 具体对通信的要求：（1）通信可靠性高（2）建设费用较低（3）满足目前和将来素具传输速率的（4）通信方式具有实用性和灵活性（5）通信通道不受电力系统故障的影响（6）易操作和维护一、通信系统构成简单的数据通信系统由数据终端、调制解调器、通信线路、通信处理机和主计算机组成。

数字信道模拟信道逻辑信道模拟信道数字信道一、通信系统构成（1）数据终端：电力系统被监控设备与数据通信网络之间的接口，把电气模拟量和状态量转换成二进制信息向数据通信网络送出，也接受控制调节指令（或经转换）向受控对象发出。（2）调制解调器：是计算机与模拟信道之间连接的桥梁。调制：将二进制数据序列调制成模拟信号。解调：将模拟信号解调成二进制数据。（3）通信线路：可以公用通信线路或专用通信线路。可直接连接也可经通信处理处理机网络连接。（4）通信处理机：承担通信控制任务，完成计算机数据处理速度与通信线路传输速度间的匹配缓冲，对传输信道产生的误码和故障进行检查和控制，对网络中数据流向与密度根据要求进行路由选择和逻辑信道的建立和拆除。（5）主计算机：集中数据终端采集到的电力系统数据，进行判断、分析和控制。一、通信系统构成按传输的媒介分：有线和无线有线：电力线载波、通信电缆、光纤、现场总线等无线：无线电广播、微波、卫星通信等数据传输信道：1）模拟信道2）数字信道二、信道1.电力线载波通信2.脉动控制技术3.工频控制技术4.电缆通信5.电缆金属屏蔽层通信6.光纤通信7.现场总线和RS-485接口8.无线电通信系统9.无线广播通信10.混合通信系统11.电话线12.微波中继通信13.卫星通信二、信道1.电力线载波通信（powerLineCarrier简称PLC）电力线载波通信使用电力系统中传输电能的电力线，已成熟而有效应用于电力系统。用电力传输线传输继电保护、SCADA、语音通信所需的信息。

1）按所采用的通信线不同分：2）按传输方式不同分：（一）电力线载波通信（PowerLingCarrier，简称PLC）（一）电力线载波通信（PowerLingCarrier，简称PLC）线路阻波器的作用：主要用来阻止高频信号进入电力设备。耦合电容器和结合滤波器的作用：两者共同构成高频信号通路，并将电力线上的工频高电压和大电流与通信设备隔开，以保证人身和设备的安全。（二）脉动控制技术f=100~500Hz主要用于单向通信：如负荷控制传送效率高，可靠性高，要避开电力系统的谐振点。也用了60年。（三）工频控制技术是一种双向通信方式，在工频电源电压过零点附近用晶闸管控制电容放电或通过电感吸收电流产生脉冲波。与脉动控制技术比较：设备更简单，投资更省与配电线载波相比，它不存在由于驻波而带来盲点问题。在美国和加拿大已广泛应用于远方自动抄表和零散负荷控制（如热水器、游泳池水泵、路灯和空调器等）（四）电缆通信常用于计算机设备间的连接和直接的数字通信。同轴电缆有大的信号带宽。（五）电缆金属屏蔽层通信电力电缆金属屏蔽层可用于通信通道。（六）光纤通信光波作为信息载体，以光导纤维作为传输介质的先进的通信手段，广泛应用于电力系统。优点：1）传输频带很宽，通信容量大2）传输衰耗小，适应于长距离传输3）体积小，重量轻，可绕性强，敷设方便，抗腐蚀，抗酸碱，且光缆可直埋地下4）输入与输出间电隔离，不怕电磁干扰5）保密性好，无漏信号和串音干扰缺点：1）强度不如金属线2）连接比较困难，分路和耦合不方便（六）光纤通信

光纤通信由电端机，光端机和光缆三部分组成。各种模拟和数字信号，先经过电端机变成数字信号，再送到光端机变成光信号。光端机由光发送器和光接收器组成。故障、雷电和开关变位所引起的电磁干扰不会影响光缆通信系统。

（七）现场总线和RS-485接口适用于满足RTU和附近区域工作站间的通信，以及发电厂、变电站内自动化中的智能模块之间的通信。（1）全数字化的双向数据传输（2）智能程度高（3）拓扑结构灵活（4）开放式结构RS-485接口采用半双工方式通信，只需采用1对平衡差分信号线，于多站点互连非常方便，并可节约昂贵的信号线。（八）无线电通信系统（1）调幅（AM）广播（2）调频（FM）广播（3）无线寻呼网（4）甚高频通信：30~300MHz（5）特高频通信：300~1000MHz（九）无线扩频通信适合于10kV配电网、小区变、或用于集结分散测控对象的区域工作站对配电自动化DSCADA控制中心间的数据传输。成本问题，不便使用。（十）混合通信系统选择混合通信系统的方式时，应充分利用各地区原有的通信基础设施，从而达到减少投资的作用。（十一）电话线电话线已经被电力公司广泛应用于SCADA和机电保护中。利用电话线传输数据可分为：租用电话专线和公用电话网拨号两种方式。

（十二）微波中继通信

波长为0.001～1.0m，频率为300MHZ～300GHZ的无线电波称为微波，微波基本上沿直线传播。每40～50公里就要设置一个中继站，按接力的方式将信号一站站地传送下去。微波传递信号的这种方式称为微波中继通信。特点：也属于微波中继通信，与一般微波通信相比，卫星通信不受距离和地形的限制，容量大，可靠性高。目前使用的频率：上行（地球到卫星）：5925~6425MHZ;

下行（卫星到地球）：3700~4200MHZ;适用：偏远的发电厂或变电站。（十二）微波中继通信微波中继通信系统的构成示意图（十三）卫星通信系统特点：也属于微波中继通信，与一般微波通信相比，卫星通信不受距离和地形的限制，容量大，可靠性高。目前使用的频率：上行（地球到卫星）：5925~6425MHZ;

下行（卫星到地球）：3700~4200MHZ;适用：偏远的发电厂或变电站。计算机网络功能计算机网络构成网络的“节点”和“路”的含义网络拓扑三、计算机网络1）数据传输2）数据共享3）软件共享4）硬件共享（一）计算机网络功能（二）计算机网络构成计算机网络是指通过数据通信系统把地理上分散的、有独立处理能力的计算机系统连接起来，依靠功能完善的网络软件实现网络资源共享的一种计算机系统。计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物。在计算机网络中，通信系统为计算机之间的数据传输提供支持，而计算机技术融会在通信系统中又大大地提高了通信网络的性能。1、资源子网资源子网通常包括主计算机H、终端T和各种软件资源。它承担数据处理任务，并向网络投入可供用户选用的资源。2、通信子网通信子网通常由通信控制处理机CCP、集中器C和通信链路构成，负责全网中的数据通信。通信控制处理机完成数据传输、数据交换和通信处理等通信管理功能。计算机网络的典型结构一个网络由若干个节点和若干条路连接构成。1.网络的“节点”和“路”的含义主机通信处理机局域网监控设备“节点”：“转接节点”和“访问节点”“转接节点”：通信控制处理机和集中器“访问节点”：主计算机和信息终端“路”：“链路”和“通路”“链路”：两个节点间承载信息流的线路或信道，如电话线、光纤、微波等“通路”：从信源（发信点）到信宿（收信点）的若干个节点和链路组成1.网络的“节点”和“路”的含义链路结构：点对点、点对多、星形、共线、环形等。计算机网络通常分为：多机系统、局域网(LAN)、广域网（WAN）。网络拓扑结构：总线网（如以太网Ithernet）、树形网、星形网和环形网。2.网络拓扑2.网络拓扑调制解调的作用：连续振荡的信号比其它信号传递更远,正弦波是最适宜于在模拟线路上长途传输的波形。调制：需发送的数字信号变换成适合于传输的模拟信号解调：将接受到模拟信号还原成数字脉冲信号四、信息调制这是一种最简单的信号调制方式，以一个固定频率的载波交流信号用不同的振辐表示“l”和“0”，调制后载波的频率和相位都不变。最特殊的振辐调制表达是用无信号代表“0”，而以有信号表示“1”。（一）振辐调制（AM）利用载波信号的频率变化来传输数字信息．即以两种不同的载频（ω1，ω2）来表示二进制信息的“l”和“0”。由于传输的信息与已调波的振辐无关，其抗衰减性能比上述相位调制好。（二）频率调制（FM）利用载波信号的相位变化来表达数字信息的不同数值，载波的振辐和频率不变。例如以正弦波的正相位表示“1”，而反相位表示“0”（正弦波的正