第三章配电网自动化数据通信案例.ppt

机电与自动化学院 何朝阳;3.1 数据通信系统的基本组成 3.2 通信系统的性能指标 3.2.1 有效性指标 3.2.2 可靠性指标 3.3 数据传输方式和工作方式 3.3.1 数据传输方式 3.3.2 通信线路的工作方式 3.4 数据通信的差错检测 3.4.1 差错控制方式 3.4.2 常用检错码 3.5 配电网自动化通信方式 3.5.1 RS-232 3.5.2 RS-485 3.5.3 CAN总线 3.5.4 电力线载波通信 3.5.5 光纤通信 3.5.6 ZigBee 无线传感器网络 3.5.7 GPRS通信 3.5.8 多种通信方式综合应用 3.6 配电网自动化常用的通信规约 3.6.1 电力负荷管理系统数据传输规约 3.6.2 IEC 60870-5-104规约;数据通信是两点或多点之间借助某种传输介质以二进制形式进行信息交换的过程。将数据准确、及时地传送到正确的目的地是数据通信系统的基本任务。 数据通信系统实际上是一个软硬件的结合体。 ;（1）发送与接收设备 1）各种仪器仪表，如：电能表，低压用户抄表采集器，低压用户抄表集中器等。 2）各种终端单元，如：馈线终端单元FTU，配变终端单元TTU，配电终端单元DTU等。 3）主站的前置通信处理机。 （2）数据通信传输介质 配电网自动化数据通信系统可以采用无线传输介质，例如电磁波、红外线等，也可以采用双绞线、电缆、电力线、光缆等有线介质。;报文与通信协议都属于通信系统的软件。 把需要传送的信息，包括文本、命令、参数值、图片、声音等称为报文，是经过数字化后的信息。 通信实体间仅依靠传送的二进制码不能相互理解信息的内容，还要有一套事先规定、共同遵守的规约。 通信设备之间控制数据通信与理解通信数据意义的一组规则，称为通信协议。协议定义了通信的内容，通信何时进行以及通信如何进行等内容。;通信协议的关键要素是语法、语义和时序。 语法是指通信中数据的结构、格式及数据表达的顺序。 例如一个简单的通信协议可以定义数据的前8位或16位是发送者的地址，接着的8位或16位是接收者的地址，后面紧跟着的是要传送的指令或数据等。 语义是指通信帧的位流中的每个部分的含义，收发双方是根据语义来理解通信数据的意义 。 时序包括两方面的特性：一是数据的发送时间；二是数据的发送速率。 ;3.2 通信系统的性能指标;1.数据传输速率 若单比特信号的传输速率为9600bit/s，则其波特率为9600 baud，它意味着每秒可传输9600个二进制位。 如果每个码元由2个二进制位组成，当传输速率为9600bit/s时，则其波特率只有4800baud。 在讨论信道特性，特别是传输频带宽度时，通常采用波特率；在涉及系统实际的数据传输能力时，则使用比特率。 ;一、有效性指标;二、可靠性指标;一、数据传输方式;2. 同步传输与异步传输 在同步传输中，所有设备都使用一个共同的时钟 。传输的每个数据位只在时钟信号的上升沿或者下降沿之后的一个规定的时间内有效。需要一条额外的线来传输时钟信号。 在异步传输中，每个通信节点都有自己的时钟信号，每个通信节点必须在时钟频率上保持一致，并且所有的时钟必须在一定误差范围内相吻合。当传输一个字节时，通常会包括一个起始位来同步时钟。一数据帧往往包含帧头和帧尾，用于同步。 ;;差错控制方式： 发现传输过程中出现的错码,进而加以纠正。 接收端经过译码，能查出码中存在差错，但不知道差错的确切位置，叫检错译码。 如能判定差错的位置并加以纠正的，叫纠错译码。 ;;二、数据通信的常用检错码;二、数据通信的常用检错码;二、数据通信的常用检错码;二、数据通信的常用检错码;多项式运算必须按照模2运算规则进行，即异或运算。 ;例3-1;二、数据通信的常用检错码;5. 循环冗余校验 （2）CRC校验算法;5. 循环冗余校验 （3）软件查表法求CRC字节;5. 循环冗余校验 （3）软件查表法求CRC字节;常见的DTE有馈线监控终端、专变采集终端、负荷控制管理终端、抄表集中器和抄表采集器等； 常见的DCE有调制解调器、GPRS模块、载波机和光端机等； 常见通信介质有双绞线、网线、光纤及无线电波等。 ;引脚;图5-9 RS-232连接的最简单形式 ;;表3-7 RS-485、RS-422、RS-232的主要技术参数 ;;;;;CAN是现场总线的一种。CAN协议实现ISO/OSI模型的物理层和数据链路层。 CAN可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络其他节点发送信息。 网络上各节点可以定义不同的优先级以满足不同的实时要求，CAN采用非破坏性总线仲裁技术 。 CAN总线的节点数实际值为110个。直接通信距离为10km/5kbit/s