配電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)——CH3配電網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信【修訂】

1、第第3 3章章 配電網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信配電網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信 3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成 3.2 通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) 3.2.1 有效性指標(biāo) 3.2.2 可靠性指標(biāo) 3.3 數(shù)據(jù)傳輸方式和工作方式 3.3.1 數(shù)據(jù)傳輸方式 3.3.2 通信線路的工作方式 3.4 數(shù)據(jù)通信的差錯(cuò)檢測(cè) 3.4.1 差錯(cuò)控制方式 3.4.2 常用檢錯(cuò)碼 3.5 配電網(wǎng)自動(dòng)化通信方式 3.5.1 RS-232 3.5.2 RS-485 3.5.3 CAN總線 3.5.4 電力線載波通信 3.5.5 光纖通信 3.5.6 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 3.5.7 GPRS通信 3.5.8 多種通信方式綜合應(yīng)用 3.6

2、配電網(wǎng)自動(dòng)化常用的通信規(guī)約 3.6.1 電力負(fù)荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約 3.6.2 IEC 60870-5-104規(guī)約 3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成 數(shù)據(jù)通信是兩點(diǎn)或多點(diǎn)之間借助某種傳輸介質(zhì)以二進(jìn) 制形式進(jìn)行信息交換的過(guò)程。將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、及時(shí)地傳 送到正確的目的地是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本任務(wù)。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)軟硬件的結(jié)合體。 電能表公變采集終端 協(xié)議 報(bào)文 發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備 傳輸介質(zhì) 配電網(wǎng)數(shù)據(jù)一般指與配電網(wǎng)運(yùn) 行密切相關(guān)的數(shù)值、狀態(tài)、指 令等。 開(kāi)關(guān)量、模擬量 數(shù)據(jù)通信技術(shù)主要涉及通信協(xié) 議、信號(hào)編碼、接口、同步、 數(shù)據(jù)交換、安全、通信控制與 管理等問(wèn)題。 一、數(shù)據(jù)

3、通信硬件一、數(shù)據(jù)通信硬件 （1）發(fā)送與接收設(shè)備 1）各種儀器儀表，如：電能表，低壓用戶抄表采集器， 低壓用戶抄表集中器等。 2）各種終端單元，如：饋線終端單元FTU，配變終端 單元TTU，配電終端單元DTU等。 3）主站的前置通信處理機(jī)。 （2）數(shù)據(jù)通信傳輸介質(zhì) 配電網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可以采用無(wú)線傳輸介質(zhì)，例如電 磁波、紅外線等，也可以采用雙絞線、電纜、電力線、光 纜等有線介質(zhì)。 二、通信軟件二、通信軟件 報(bào)文與通信協(xié)議都屬于通信系統(tǒng)的軟件。 把需要傳送的信息，包括文本、命令、參數(shù)值、 圖片、聲音等稱為報(bào)文，是經(jīng)過(guò)數(shù)字化后的信息。 通信實(shí)體間僅依靠傳送的二進(jìn)制碼不能相互理解 信息的內(nèi)容，還要

4、有一套事先規(guī)定、共同遵守的 規(guī)約。 通信設(shè)備之間控制數(shù)據(jù)通信與理解通信數(shù)據(jù)意義 的一組規(guī)則，稱為通信協(xié)議。協(xié)議定義了通信的 內(nèi)容，通信何時(shí)進(jìn)行以及通信如何進(jìn)行等內(nèi)容。 通信協(xié)議的關(guān)鍵要素是語(yǔ)法、語(yǔ)義和時(shí)序。 語(yǔ)法是指通信中數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、格式及數(shù)據(jù)表達(dá)的 順序。 例如一個(gè)簡(jiǎn)單的通信協(xié)議可以定義數(shù)據(jù)的前8位或16位 是發(fā)送者的地址，接著的8位或16位是接收者的地址，后 面緊跟著的是要傳送的指令或數(shù)據(jù)等。 語(yǔ)義是指通信幀的位流中的每個(gè)部分的含義，收 發(fā)雙方是根據(jù)語(yǔ)義來(lái)理解通信數(shù)據(jù)的意義 。 時(shí)序包括兩方面的特性：一是數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)間； 二是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率。 二、通信軟件二、通信軟件 3.2 通信系統(tǒng)的性

5、能指標(biāo)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) 一、有效性指標(biāo)一、有效性指標(biāo) 1. 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 在數(shù)據(jù)通信中常常用時(shí)間間隔相同的波形來(lái)表示一位二進(jìn)制數(shù)字。 這個(gè)間隔被稱為碼元長(zhǎng)度，而這樣的時(shí)間間隔內(nèi)的信號(hào)稱為二進(jìn) 制碼元。 同樣n進(jìn)制的信號(hào)也是等長(zhǎng)的，并被稱為n進(jìn)制碼元。 通信系統(tǒng)每秒傳輸數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)被定義為比特率。單 位為bit/s。 把每秒傳輸碼元的數(shù)目定義為波特率。單位為baud。 若單比特信號(hào)的傳輸速率為9600bit/s，則其波特率為 9600 baud，它意味著每秒可傳輸9600個(gè)二進(jìn)制位。 如果每個(gè)碼元由2個(gè)二進(jìn)制位組成，當(dāng)傳輸速率為9600bit/s時(shí)，則 其波特率只有4800ba

6、ud。 在討論信道特性，特別是傳輸頻帶寬度時(shí)，通常采用波特 率；在涉及系統(tǒng)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸能力時(shí)，則使用比特率。 一、有效性指標(biāo)一、有效性指標(biāo) 2. 頻帶利用率頻帶利用率 單位頻帶內(nèi)的傳輸速度。單位為bit s-1 Hz-1，即每赫 茲帶寬所能實(shí)現(xiàn)的比特率。 3. 協(xié)議效率協(xié)議效率 協(xié)議效率是指所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包中的有效數(shù)據(jù)位與整個(gè)數(shù) 據(jù)包長(zhǎng)度的比值。 4. 通信效率通信效率 數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)間同用于發(fā)送報(bào)文的所有時(shí)間之比。用 于發(fā)送報(bào)文的所有時(shí)間包括競(jìng)用總線或等待令牌的排隊(duì)時(shí)間， 數(shù)據(jù)幀的傳輸時(shí)間，以及用于發(fā)送維護(hù)幀等的時(shí)間之和。 二、可靠性指標(biāo)二、可靠性指標(biāo) 誤碼率是衡量數(shù)字通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)。

7、它 是二進(jìn)制碼在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，數(shù)值 上近似為 NNP ee / 式中，N為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總數(shù)； Ne為被傳輸錯(cuò)的碼元數(shù)。 理論上應(yīng)有N。實(shí)際使用中，N應(yīng)足夠大， 才能把Pe 作為誤碼率。 采取差錯(cuò)控制，降低誤碼率。 一、數(shù)據(jù)傳輸方式一、數(shù)據(jù)傳輸方式 1. 串行傳輸和并行傳輸串行傳輸和并行傳輸 串行傳輸具有易于實(shí)現(xiàn)，在長(zhǎng)距離傳輸中可靠性高等優(yōu) 點(diǎn)。它適合遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信，但需要收發(fā)雙方采取 同步措施。 并行傳輸所需要的傳輸線多，一般在近距離的設(shè)備之間 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)使用。 串行傳輸和并行傳輸?shù)膮^(qū)別在于組成一個(gè)字符或字節(jié)的 各數(shù)據(jù)位是依順序逐位傳輸還是同時(shí)并行地傳輸。 3.3 數(shù)據(jù)

8、傳輸方式和工作方式數(shù)據(jù)傳輸方式和工作方式 2. 同步傳輸與異步傳輸同步傳輸與異步傳輸 在同步傳輸中，所有設(shè)備都使用一個(gè)共同的時(shí)鐘 。傳 輸?shù)拿總€(gè)數(shù)據(jù)位只在時(shí)鐘信號(hào)的上升沿或者下降沿之 后的一個(gè)規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有效。需要一條額外的線來(lái)傳 輸時(shí)鐘信號(hào)。 在異步傳輸中，每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)都有自己的時(shí)鐘信號(hào)， 每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)必須在時(shí)鐘頻率上保持一致，并且所有 的時(shí)鐘必須在一定誤差范圍內(nèi)相吻合。當(dāng)傳輸一個(gè)字 節(jié)時(shí)，通常會(huì)包括一個(gè)起始位來(lái)同步時(shí)鐘。一數(shù)據(jù)幀 往往包含幀頭和幀尾，用于同步。 同步方式比異步方式傳 輸效率高，適合高速傳 輸?shù)囊蟆?一、數(shù)據(jù)傳輸方式一、數(shù)據(jù)傳輸方式 圖3-4 幾種通信線路的工作方式 a）單

9、工通信 b）半雙工通信 c）全雙工通信 二、通信線路的工作方式二、通信線路的工作方式 差錯(cuò)控制方式： 發(fā)現(xiàn)傳輸過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)碼,進(jìn)而加以糾正。 接收端經(jīng)過(guò)譯碼，能查出碼中存在差錯(cuò)，但不知 道差錯(cuò)的確切位置，叫檢錯(cuò)譯碼。 如能判定差錯(cuò)的位置并加以糾正的，叫糾錯(cuò)譯碼。 3.4 數(shù)據(jù)通信的差錯(cuò)檢測(cè)數(shù)據(jù)通信的差錯(cuò)檢測(cè) 一、差錯(cuò)控制方式一、差錯(cuò)控制方式 圖3-5差錯(cuò)控制方式示意圖 a）循環(huán)傳送 b）前向糾錯(cuò) c）要求重傳 d）信息反饋 e）混合糾錯(cuò) 二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼 1. 奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn) 在數(shù)碼后面附上一位奇偶校驗(yàn)位。若附上奇 偶校驗(yàn)位后使形成的數(shù)碼中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)

10、， 就稱為偶校驗(yàn)。如果使“l(fā)”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則稱為 奇校驗(yàn)。 例如：數(shù)碼1100111中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，采用偶校驗(yàn) 時(shí)在數(shù)碼后面附上偶校驗(yàn)位“1”，成為數(shù)碼l1001111， 使“1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。 發(fā)生2個(gè)、4個(gè)等偶數(shù)個(gè)差錯(cuò)，接收端就無(wú)法檢出。 二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼 2. 2. 水平一致校驗(yàn)水平一致校驗(yàn) m列 水平 校驗(yàn) 碼元 11 l 行 1110011000 1101001101 1000011101 0001000010 1100111011 1 0 1 0 1 按列發(fā)送，先傳送第 1列，再送第2列等， 最后送第11列即校驗(yàn) 碼。 對(duì)水平方向的每行進(jìn)行 奇

11、偶校驗(yàn)，得到一列校 驗(yàn)碼元，附在各列之后。 二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼 m列 水平校 驗(yàn)碼元 11 l 行 1110011000 1101001101 1000011101 0001000010 1100111011 1 0 1 0 1 垂直校 驗(yàn)碼元 0110110001 發(fā)送時(shí)可以 按行，也可 以按列傳送。 方框所標(biāo)的4處同 時(shí)發(fā)生的差錯(cuò)亦 無(wú)法檢出 。 3. 3. 水平垂直一致校驗(yàn)水平垂直一致校驗(yàn) 二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼 與碼元對(duì)應(yīng) 的權(quán) 87654321 信 息 組 10011100 01010011 00101001 10010101

12、校驗(yàn)和 110101101 將校驗(yàn)和附在信息組之后 一起傳送 ,溢出位不計(jì)， 接收方如何處理？ 4. 4. 校驗(yàn)和校驗(yàn)和 多項(xiàng)式運(yùn)算必須按照模2運(yùn)算規(guī)則進(jìn)行， 即異或運(yùn)算。 二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼 5. 5. 循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn) （1 1）多項(xiàng)式及其運(yùn)算）多項(xiàng)式及其運(yùn)算 8位二進(jìn)制數(shù)可用一個(gè)7階的二進(jìn)制多項(xiàng)式 表示 8位二進(jìn)制數(shù)11000101可表示為 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 xaxaxaxaxaxaxaxa 多項(xiàng)式中的x僅代表某個(gè) “1”所處的位置 。 1 10100011)( 267 01234567 xxx xxxx

13、xxxxxA 例3-1 432 432 1 1 xxx x xxxx 432 432 543 52 1 1 1 1 xxx x xxx xxxx xxx 1 x 0 1 1 1 00 1 1 3 2 2 34 234 x x x xx x xx xxxx 二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼二、數(shù)據(jù)通信的常用檢錯(cuò)碼 n位循環(huán)碼 k位r位 （n-k） 信息位校驗(yàn)位 5. 5. 循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn) （2 2）CRCCRC校驗(yàn)算法校驗(yàn)算法 5. 5. 循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn) （2 2）CRCCRC校驗(yàn)算法校驗(yàn)算法 5. 5. 循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn) （3 3）軟件查表法求）軟件查表法求CRCCRC字節(jié)

14、字節(jié) 5. 5. 循環(huán)冗余校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn) （3 3）軟件查表法求）軟件查表法求CRCCRC字節(jié)字節(jié) 每一字節(jié)與上一字節(jié)求得 的余式相加后再查表。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成 常見(jiàn)的DTE有饋線監(jiān)控終端、專變采集終端、負(fù)荷控 制管理終端、抄表集中器和抄表采集器等； 常見(jiàn)的DCE有調(diào)制解調(diào)器、GPRS模塊、載波機(jī)和光 端機(jī)等； 常見(jiàn)通信介質(zhì)有雙絞線、網(wǎng)線、光纖及無(wú)線電波等。 3.5 配電網(wǎng)自動(dòng)化通信方式配電網(wǎng)自動(dòng)化通信方式 一、一、RS-232 引腳信號(hào)名稱信號(hào)方向簡(jiǎn)稱信號(hào)功能 3發(fā)送數(shù)據(jù)DTE-DCETxDDTE發(fā)送串行數(shù)據(jù) 2接收數(shù)據(jù)DTEDCERTSDTE通知DCE，它請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)

15、8清除發(fā)送DTE-DCECTSDCE已切換到接收模式 6數(shù)據(jù)設(shè)備就緒DTE-DCEDSRDCE準(zhǔn)備就緒，可以接收數(shù)據(jù) 5信號(hào)地 GND公共信號(hào)地 1載波檢測(cè)DTEDCEDTRDTE準(zhǔn)備就緒 9振鈴指示DTE-DCERI通知DTE,有遠(yuǎn)程呼叫 表表3-4 RS-232引腳分配及定義表引腳分配及定義表 圖5-9 RS-232連接的最簡(jiǎn)單形式 對(duì)于數(shù)據(jù)，邏輯“1” 的傳輸電平為-3V-15V，邏 輯“0” 的傳輸電平為+3V+15V。 對(duì)于控制信號(hào)，接通狀態(tài)即信號(hào)有效的電平為+3V +15V，斷開(kāi)狀態(tài)即無(wú)效信號(hào)的電平為-3V-15V。 當(dāng)傳輸電平的絕對(duì)值大于3V時(shí)，電路可以有效地檢查 出來(lái)；而介于-

16、3V+3V之間的電壓，CPU可能得到0，也 可能得到1。 一、一、RS-232 OAOB VV200 IAIB VVmVDI=1 RO=1 OAOB VV200 IBIA VVmV DI=0 RO=0 平衡差分電路是RS-485的最大特點(diǎn)： 接收器的輸入電壓為A、B這兩根導(dǎo)線電壓的差值。 噪聲電壓往往在兩根導(dǎo)線上同時(shí)出現(xiàn)，一根導(dǎo)線上出 現(xiàn)的噪聲電壓會(huì)被另一根導(dǎo)線上出現(xiàn)的噪聲電壓抵消，因 而可以極大地削弱噪聲對(duì)信號(hào)的影響。 二、二、RS-485 1.技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 表表3-7 RS-485、RS-422、RS-232的主要技術(shù)參數(shù)的主要技術(shù)參數(shù) 規(guī)范RS-232RS-422RS-485 最大傳

17、輸距離15m 1200m（速率 100kbit/s） 1200m（速率 100kbit/s） 最大傳輸速率（距離 12m） 20kbit/s10Mbit/s10Mbit/s 驅(qū)動(dòng)器最小輸出/V521.5 驅(qū)動(dòng)器最大輸出/V15106 接收器敏感度/V30.20.2 傳輸方式單端差分差分 二、二、RS-485 1.技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 二、二、RS-485 （1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌┚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)?由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)對(duì)RS-485總線的占用進(jìn)行管理，任一 時(shí)刻都只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)向總線發(fā)送報(bào)文。所有從節(jié)點(diǎn)只 有在得到主節(jié)點(diǎn)許可的條件下才能有發(fā)送報(bào)文的機(jī)會(huì)。 從節(jié)點(diǎn)與從節(jié)點(diǎn)之間不能直接通信。 2.網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接 AB（輸出）

18、RO 0 0 0 1 200mV 200mV 200mV（AB）200mV 1 0 High-Z （2）偏置電路）偏置電路 串行數(shù)據(jù)一個(gè)字節(jié)發(fā)送完后，必須保持高電平的空閑位， 直到新字節(jié)的起始位開(kāi)始發(fā)送。若沒(méi)有偏置電路，通信線路空 閑時(shí)DE=0，發(fā)送器輸出端呈高阻態(tài)，UIA-UIB=0V，RO狀態(tài)不 確定。 ER 二、二、RS-485 2.網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接 12RRR mVVV IBIA 200200 2 CC IAIBT V VVRmV RRT VVcc51440R1Rk 120RT （2）偏置電路）偏置電路 二、二、RS-485 2.網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接 （3）電氣隔離 采用光電耦合的方式實(shí)現(xiàn)

19、信號(hào)隔離。 （4）屏蔽與接地 屏蔽層通常一點(diǎn)接地。 不要求RS-485網(wǎng)絡(luò)一定要采用屏蔽電纜，非屏蔽電纜在 許多RS-485網(wǎng)絡(luò)中也得到了成功的運(yùn)用。 （5）浪涌保護(hù) 采用瞬態(tài)電壓抑制二極管及限流電阻進(jìn)行保護(hù)。 三、三、CAN總線總線 CAN是現(xiàn)場(chǎng)總線的一種。CAN協(xié)議實(shí)現(xiàn)ISO/OSI模型 的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。 CAN可以多主方式工作，網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以 在任意時(shí)刻主動(dòng)地向網(wǎng)絡(luò)其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息。 網(wǎng)絡(luò)上各節(jié)點(diǎn)可以定義不同的優(yōu)先級(jí)以滿足不同的實(shí) 時(shí)要求，CAN采用非破壞性總線仲裁技術(shù) 。 CAN總線的節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際值為110個(gè)。直接通信距離為 10km/5kbit/s，40m/1Mbit/

20、s。傳輸介質(zhì)為雙絞線或光 纖。 CAN總線采用短消息報(bào)文，每幀有效字節(jié)數(shù)為8個(gè)， 受干擾概率低，受干擾重發(fā)所用的時(shí)間也較少，并采 用冗余校驗(yàn)CRC及其他校錯(cuò)措施，保證了極低的信息 出錯(cuò)率。 CAN總線配電網(wǎng)自動(dòng)化工程中的應(yīng)用。 圖3-15 環(huán)網(wǎng)柜FTU結(jié)構(gòu)圖 三、三、CAN總線總線 四、電力載波通信四、電力載波通信 將載波設(shè)備與饋線上的高電壓、操作過(guò) 電壓及雷電過(guò)電壓等隔開(kāi)，以防止高電 壓進(jìn)入通信設(shè)備，同時(shí)使高頻載波信號(hào) 能順利地耦合到饋線上。 結(jié)合濾波器是與 耦合電容器配合 將載波信號(hào)耦合 到饋線上去，并 抑制干擾進(jìn)入載 波機(jī)的設(shè)備 。 低壓電力線載波 低壓電力線載波信道具 有衰減較大，線路

21、阻抗 變化大，高噪聲等傳輸 特性，使其成為不理想 的通信媒介。 為了提高通信的可靠性 和有效性， 一方面可以輔助性地采 取一些措施，如增加發(fā) 射信號(hào)功率、提高接收 設(shè)備靈敏度以及采用合 適的耦合電路及新的載 波信號(hào)檢測(cè)方法。 另一方面是采用合適的 調(diào)制技術(shù)或中繼技術(shù)。 1.SDH主干網(wǎng)絡(luò)主干網(wǎng)絡(luò) 光纖同步數(shù)據(jù)體系SDH （Synchronous Digital Hierarchy） SDH可把2Mbit/s直接復(fù)接入140Mbit/s，不必逐級(jí)進(jìn)行。 每個(gè)2Mbit/s口還可以分接為64路64kbit/s串行同步口或 9.6kbit/s串行異步口。復(fù)接、分接方便。 五、光纖通信五、光纖通信 2

22、.光纖以太網(wǎng)光纖以太網(wǎng) 利用光纖介質(zhì)實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信，從而構(gòu)成光纖 以太網(wǎng)通信方式。 圖3-19 配電子站到主站的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)光纖以太網(wǎng)連接示意圖 此時(shí)配電子站可以看成是“掛”在局域網(wǎng)延伸網(wǎng)線上的一個(gè)工作站。 五、光纖通信五、光纖通信 2.光纖以太網(wǎng)光纖以太網(wǎng) 圖3-20 終端到配電子站的鏈狀光纖以太網(wǎng)連接示意圖 多個(gè)終端可以“掛在”同一個(gè)交換機(jī)下面并通過(guò)交換 機(jī)與光端機(jī)連接，或通過(guò)10Base-T的“T”形接線方式構(gòu)成 “總線”并直接與光端機(jī)連接。 光端機(jī)和配電子站都連接到交換機(jī)上 3.串行異步光纖環(huán)網(wǎng)串行異步光纖環(huán)網(wǎng) 圖3-22 配電終端到子站的8+1通道光纖自愈環(huán)連接示意圖 利用RS-232或R

23、S-485串行異步接口接入光纖環(huán)網(wǎng)的通 信方式為串行異步光纖環(huán)網(wǎng),具有“自愈”和“網(wǎng)管”功能。 采用了時(shí)分復(fù)用技術(shù)，在同一對(duì)光纖上復(fù)用出 多個(gè)獨(dú)立的邏輯通道，每一個(gè)邏輯通道相當(dāng)于一個(gè)普 通光端機(jī)通道 。 一種8+1通道光端機(jī)可在同一對(duì)光纖環(huán)上復(fù)用出 8個(gè)57.6K的數(shù)據(jù)口和1個(gè)9.6K的網(wǎng)管口。 3.串行異步光纖環(huán)網(wǎng)串行異步光纖環(huán)網(wǎng) 主饋線上的光端機(jī)常使用兩芯光纖構(gòu)成兩個(gè)光方向的自 愈主環(huán)，而分支線路上的光端機(jī)則可以通過(guò)主環(huán)四光口光端 機(jī)提供的另外兩個(gè)光方向就近接入，這就是交叉連接的組網(wǎng) 方式。 在主環(huán)里增加一個(gè)熱備用主節(jié)點(diǎn)光端機(jī)，當(dāng)某一個(gè)變電 站子站、主節(jié)點(diǎn)光端機(jī)出現(xiàn)故障或檢修停運(yùn)時(shí)，立即啟

24、動(dòng)工 作，成為光纖環(huán)的主節(jié)點(diǎn)，不中斷整個(gè)通信網(wǎng)的正常通信。 圖3-24 終端到子站的光纖自愈環(huán)交叉連接和熱備方式示意圖 無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)EPON是基于以太網(wǎng)但光的傳輸 及分配無(wú)需電源的光纖通信網(wǎng)絡(luò) 。 始于20世紀(jì)90年代中期，經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展已 走向大規(guī)模商用。 EPON設(shè)備：線路側(cè)設(shè)備OLT（Optical Line Terminal）、中間無(wú)源分光設(shè)備POS（Passive Optical Splitter）、用戶側(cè)設(shè)備ONU（Optical Network Unit）。 3.無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò) 采用“單纖雙向”技術(shù)，主干線路只需要一芯 光纖，通過(guò)無(wú)源分光設(shè)備，最大可以輻射出64路光

25、信號(hào)。 圖5-25 EPON系統(tǒng)構(gòu)成 3.無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò) （1）EPON的技術(shù)特點(diǎn)的技術(shù)特點(diǎn) 分路器分路器 User 1 User 2 User 3 3 22 1 2 1 112 2 23 11 2 2 2 Time Slot（時(shí)隙） 3 OLT 局局 端端 ONU 2 ONU 3 ONU 1 上行傳輸主要特征上行傳輸主要特征 時(shí)分復(fù)用時(shí)分復(fù)用(TDMA)，按時(shí)隙發(fā)送，按時(shí)隙發(fā)送 數(shù)據(jù)在屬于自己的時(shí)隙里傳輸數(shù)據(jù)在屬于自己的時(shí)隙里傳輸 光信號(hào)在分光器處進(jìn)行耦合光信號(hào)在分光器處進(jìn)行耦合 沖突檢測(cè)與避免沖突檢測(cè)與避免 3.無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò) 分光器 User 1 User 2 Use

26、r 3 2213 2213 2213 2213 3 22 1 OLT 局局 端端 ONU 1 ONU 2 ONU 3 下行數(shù)據(jù)傳輸主要特征下行數(shù)據(jù)傳輸主要特征 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)廣播式傳輸點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)廣播式傳輸 ONUONU端口地址被用作數(shù)據(jù)包端口地址被用作數(shù)據(jù)包IDID 用戶只能獲取屬于自己的數(shù)據(jù)包用戶只能獲取屬于自己的數(shù)據(jù)包 每個(gè)ONU可以接受到OLTOLT所有下行數(shù)據(jù)所有下行數(shù)據(jù)， 但ONU只根據(jù)下行數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)信息下行數(shù)據(jù)的標(biāo)識(shí)信息接收屬于自己的 數(shù)據(jù)，丟棄其他的數(shù)據(jù)丟棄其他的數(shù)據(jù) 3.無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò) （2）EPON組網(wǎng)優(yōu)勢(shì)組網(wǎng)優(yōu)勢(shì) 光傳輸不需要額外電源，隨著接入節(jié)點(diǎn)的增加，只 需要相應(yīng)增加

27、分光器和ONU即可?？商峁└邘挕?1.25Gbit/s帶寬，覆蓋半徑可達(dá)20km。 各ONU與局端OLT設(shè)備之間是并聯(lián)通信關(guān)系，任何 一個(gè)ONU或多個(gè)ONU故障，不會(huì)影響其他ONU及整 個(gè)通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行， 采用AES-128進(jìn)行加密，保證數(shù)據(jù)的安全。 3.無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò) 圖5-26 EPON網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) a）基礎(chǔ)樹形 b）主干保護(hù)樹形 c)全冗余保護(hù)樹形 d）總線型（鏈型） e）全保護(hù)總線型（鏈型） 以太網(wǎng)口 語(yǔ)音接口 RS-232/ RS-485 IEEE 802.15.4僅處理MAC層和物理層協(xié)議。 ZigBee在IEEE 802.15.4基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò) 層以支持先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)路

28、由功能。 六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 協(xié)調(diào)：選擇一個(gè)信道和64位及16位的個(gè)域網(wǎng)標(biāo)識(shí) PAN ID（Personal Area Network Identification）來(lái)啟 動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；協(xié)調(diào)器能夠允許路由器和終端設(shè)備加入這個(gè)網(wǎng) 絡(luò)并協(xié)助路由數(shù)據(jù)；必須保持供電，不能睡眠。 路由：在它能夠傳輸、接收或者路由數(shù)據(jù)前必須加 入一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)；加入網(wǎng)絡(luò)后，能夠允許路由器和終 端加入這個(gè)網(wǎng)絡(luò)；加入網(wǎng)絡(luò)后，能夠協(xié)助路由數(shù)據(jù)；必 須保持供電，不能睡眠。 終端設(shè)備：在它能夠傳輸或者接收數(shù)據(jù)之前必須加 入一個(gè)ZigBee 網(wǎng)絡(luò)；它不能允許其他設(shè)備加入該網(wǎng)絡(luò)； 必須通過(guò)它的父設(shè)備傳輸和接收射頻數(shù)據(jù)，

29、不能路由數(shù) 據(jù)；能夠進(jìn)入低功耗模式以節(jié)約電能，可采用電池供電。 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 1. 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 （1）網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成）網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成 每個(gè)網(wǎng)絡(luò)由一個(gè)唯一的PAN ID定義。 ZigBee設(shè)備可加入一個(gè)預(yù)先設(shè)置PAN ID的網(wǎng)絡(luò)， 或者探尋附近的網(wǎng)絡(luò)并選擇一個(gè)PAN ID加入。 同一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備必須具有相同的64 位PAN ID和16位PAN ID。多個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行在 一個(gè)有限區(qū)域內(nèi)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有唯一的PAN ID。 64位PAN ID包含在所有的ZigBee信標(biāo)幀里，用 來(lái)解決16位PAN ID因地址空間有限而產(chǎn)生的沖突問(wèn) 題。加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)獲得16位的PAN I

30、D。 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) （2） PAN ID ZigBee采用直接序列擴(kuò)頻調(diào)制并工作于固定頻 道。 IEEE 802.15.4在2.4GHz的頻段里定義了16個(gè) 工作頻道 。 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) （3）工作信道）工作信道 （1）網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器組建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器組建一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)選擇網(wǎng)絡(luò)信道，64位和16位的 PAN ID，安全機(jī)制和協(xié)議棧文件。 協(xié)調(diào)器進(jìn)行一系列的掃描來(lái)探尋在不同信道上所 有的射頻活動(dòng)（能量掃描）和發(fā)現(xiàn)附近所有運(yùn)行 中的PAN網(wǎng)絡(luò)（PAN掃描）。 當(dāng)協(xié)調(diào)器離開(kāi)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，然后啟動(dòng)一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)， 將丟失先前的PAN ID、運(yùn)行信

31、道、安全機(jī)制、幀 計(jì)數(shù)器值和子表數(shù)據(jù)。 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 2. 網(wǎng)絡(luò)組建網(wǎng)絡(luò)組建 （2）路由器加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)）路由器加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 路由器通過(guò)PAN掃描來(lái)發(fā)現(xiàn)附近的ZigBee網(wǎng)絡(luò)。 路由器廣播一個(gè)請(qǐng)求加入信標(biāo)到其掃描信道列表中的第一 個(gè)信道上收到信道上協(xié)調(diào)器和路由器的返回信標(biāo)有效 的網(wǎng)絡(luò)，則發(fā)送一個(gè)聯(lián)絡(luò)請(qǐng)求到發(fā)送有效信標(biāo)的設(shè)備該 設(shè)備回復(fù)允許或者不允許加入的應(yīng)答幀。 如果沒(méi)有找到一個(gè)有效的PAN，路由器在其掃描信道列表 的下一個(gè)信道上運(yùn)行PAN掃描，直到找到一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)， 或者直到掃描完所有的信道。如果掃描完所有的信道仍沒(méi) 找到一個(gè)有效的PAN，將再次掃描所有的信道。 六

32、、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 2. 網(wǎng)絡(luò)組建網(wǎng)絡(luò)組建 （3）終端設(shè)備加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)）終端設(shè)備加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 與路由器類似，終端設(shè)備在能夠參與到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)之 前，也必須發(fā)現(xiàn)并加入一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)。 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 2. 網(wǎng)絡(luò)組建網(wǎng)絡(luò)組建 1）64位設(shè)備地址 64位設(shè)備地址是在生產(chǎn)期間分配的唯一設(shè)備地址。這個(gè) 地址對(duì)每個(gè)設(shè)備都是獨(dú)一無(wú)二的。 2）16位設(shè)備地址 一個(gè)設(shè)備加入一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)時(shí)將收到一個(gè)隨機(jī)生成的 16位設(shè)備地址。16位設(shè)備地址也稱為“網(wǎng)絡(luò)地址”。 2. 設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)路由設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)路由 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) （1

33、） 設(shè)備地址設(shè)備地址 所有ZigBee數(shù)據(jù)的發(fā)送都使用源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié) 點(diǎn)的16位地址。ZigBee設(shè)備的路由表也是使用16位 設(shè)備地址來(lái)確定如何通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由數(shù)據(jù)包。 16位地址是可變的，它不是一個(gè)識(shí)別設(shè)備的可 靠方法。為解決這個(gè)問(wèn)題，常常把64位的目的地址 也包含在數(shù)據(jù)傳輸中。 每個(gè)ZigBee設(shè)備維護(hù)著一張64位地址與16位地 址的對(duì)應(yīng)表 。 2. 設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)路由設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)路由 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) （1） 設(shè)備地址設(shè)備地址 表表5-8 64位地址與位地址與16位地址對(duì)應(yīng)表位地址對(duì)應(yīng)表 64位地址16位地址 0013 A200 4000 0001

34、0 x 4414 0013 A200 400A 35680 x 1234 0013 A200 4004 11220 x C200 0013 A200 4002 11230 x FFFE（未知） 2. 設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)路由設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)路由 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) （1） 設(shè)備地址設(shè)備地址 1）廣播傳輸 ZigBee協(xié)議的廣播傳輸是通過(guò)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳播的，這樣所 有節(jié)點(diǎn)都能收到這個(gè)傳輸。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，所有接收到廣 播傳輸?shù)脑O(shè)備將重復(fù)傳輸這個(gè)數(shù)據(jù)包3次。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)中的每 個(gè)設(shè)備都重發(fā)廣播傳播數(shù)據(jù)包，廣播傳輸應(yīng)該謹(jǐn)慎采用。 2）單播傳輸 單播傳輸是從一個(gè)源設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)到

35、另一個(gè)目的設(shè)備。 目的設(shè)備可以是一個(gè)與源設(shè)備相鄰的設(shè)備，或者與源設(shè)備有 幾個(gè)跳的距離，這時(shí)需要路由。 2. 設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)路由設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)路由 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) （2） 數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)主站建立DDN專線或?qū)Ｓ梅?wù)器或以其他 方式具備固定IP地址，將IP地址設(shè)置到配電遠(yuǎn)方終 端中； 配電遠(yuǎn)方終端的GPRS模塊連接上網(wǎng)絡(luò)后將獲 得一動(dòng)態(tài)IP地址； 配電遠(yuǎn)方終端向預(yù)先設(shè)定的主站IP地址請(qǐng)求建 立連接，當(dāng)主站對(duì)建立連接回復(fù)響應(yīng)后，主站與終 端便建立了透明的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸通道。 配電遠(yuǎn)方終端還應(yīng)不斷檢測(cè)GPRS模塊是否連 接在網(wǎng)絡(luò)上，一旦發(fā)

36、生掉線，GPRS模塊能即時(shí)聯(lián) 網(wǎng)，重新獲得一動(dòng)態(tài)IP地址并與主站再次建立連接。 從而保證系統(tǒng)通信實(shí)時(shí)在線。 七、七、 GPRS通信通信 七、七、 GPRS通信通信 八、八、 多種通信方式綜合應(yīng)用多種通信方式綜合應(yīng)用 一、電力負(fù)荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約一、電力負(fù)荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約 規(guī)約規(guī)定了電力負(fù)荷管理系統(tǒng)中主站和終端之 間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷?、?shù)據(jù)編碼及傳輸規(guī)則。 圖5-29 幀結(jié)構(gòu) 3.5 配電網(wǎng)自動(dòng)化通信方式配電網(wǎng)自動(dòng)化通信方式 （1） 幀格式定義幀格式定義 幀的基本單元為8位字節(jié)。 鏈路層傳輸順序?yàn)榈臀辉谇?，高位在后?低字節(jié)在前，高字節(jié)在后。 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 1）線路空閑狀態(tài)為二

37、進(jìn)制1。 2）幀的字符間無(wú)線路空閑間隔；兩幀間的線路空閑間隔最少需33 位。 3）如按5）檢出了差錯(cuò)，兩幀之間的線路空閑間隔最少需33位。 4）幀校驗(yàn)和CS是用戶數(shù)據(jù)區(qū)的八位位組的算術(shù)和，不計(jì)進(jìn)位位。 5）接收方校驗(yàn) 校驗(yàn)每個(gè)字符的起始位、停止位、偶校驗(yàn)位。 檢驗(yàn)每幀固定報(bào)文頭中的開(kāi)頭和結(jié)束所規(guī)定的字符以及規(guī)約標(biāo)識(shí)位。 識(shí)別2個(gè)長(zhǎng)度L。 每幀接收的字符數(shù)為用戶數(shù)據(jù)長(zhǎng)度L1+8。 幀校驗(yàn)和。 結(jié)束字符。 校驗(yàn)出一個(gè)差錯(cuò)時(shí)，按2）的線路空閑間隔。 若這些校驗(yàn)有一個(gè)失敗，舍棄此幀；若無(wú)差錯(cuò)，則此幀數(shù)據(jù)有效。 （2） 傳輸規(guī)則傳輸規(guī)則 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)度L包括規(guī)約標(biāo)識(shí)和用戶數(shù)

38、據(jù)長(zhǎng)度，由2字節(jié)組成 規(guī)約標(biāo)識(shí)由D0、D1兩位編碼表示，D0=0、D1=0，表 示禁用；D0=1、D1=0，表示本規(guī)約使用；D0=0或1、 D1=1，為保留。 用戶數(shù)據(jù)長(zhǎng)度L1：由D2-D15組成，采用BIN編碼，是 控制域、地址域、鏈路用戶數(shù)據(jù)（應(yīng)用層）的字節(jié)總數(shù)。 采用專用無(wú)線數(shù)傳信道，長(zhǎng)度L1不大于255，如233MHz 數(shù)傳模塊；采用網(wǎng)絡(luò)傳輸，長(zhǎng)度L1不大于16383，如 GPRS。 （3） 鏈路層鏈路層1）長(zhǎng)度）長(zhǎng)度L 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) （3） 鏈路層鏈路層 2）控制域）控制域C （3） 鏈路層鏈路層 地址域數(shù)據(jù)格式字節(jié)數(shù) 行政區(qū)劃碼A1BCD2 終端地址A2BIN2 主站地址和組

39、地址標(biāo)志A3BIN1 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 3）地址域）地址域A （4） 應(yīng)用層應(yīng)用層 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 1）格式）格式 應(yīng)用層功能碼 AFN 應(yīng)用功能定義 應(yīng)用層功能碼 AFN 應(yīng)用功能定義 00H確認(rèn)否認(rèn)0AH查詢參數(shù) 01H復(fù)位0BH備用 02H鏈路接口檢測(cè)0CH請(qǐng)求1類數(shù)據(jù)（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)） 03H中繼站命令0DH請(qǐng)求2類數(shù)據(jù)（歷史數(shù)據(jù)） 04H設(shè)置參數(shù)0EH請(qǐng)求3類數(shù)據(jù)（事件數(shù)據(jù)） 05H控制命令0FH文件傳輸 06H身份認(rèn)證及密鑰協(xié)商10H數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā) 07H09H備用11H-FFH備用 （4） 應(yīng)用層應(yīng)用層 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 2）功能碼）功能碼AFN 幀序列域?yàn)?字節(jié)，用于描述幀之間的傳

40、輸序列 的變化規(guī)則，由于受報(bào)文長(zhǎng)度限制，數(shù)據(jù)無(wú)法在一 幀內(nèi)傳輸時(shí)，需分成多幀傳輸。每幀都應(yīng)有數(shù)據(jù)單 元標(biāo)識(shí)，都可作為獨(dú)立的報(bào)文處理。 （4） 應(yīng)用層應(yīng)用層 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 3）幀序列域）幀序列域SEQ 啟動(dòng)幀序號(hào)PSEQ取自1字節(jié)的啟動(dòng)幀計(jì)數(shù)器PFC 的低4位計(jì)數(shù)值0-15。 響應(yīng)幀序號(hào)RSEQ以啟動(dòng)報(bào)文中的PSEQ作為第一 個(gè)響應(yīng)幀序號(hào)，后續(xù)響應(yīng)幀序號(hào)在RSEQ的基礎(chǔ) 上循環(huán)加1遞增，數(shù)值范圍為0-15。 啟動(dòng)站發(fā)送報(bào)文后，當(dāng)一個(gè)期待的響應(yīng)在超過(guò)規(guī) 定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有被收到，如果允許啟動(dòng)站重發(fā)， 則該重發(fā)的啟動(dòng)幀序號(hào)PSEQ不變。 3）幀序列域）幀序列域SEQ-幀序號(hào)幀序號(hào) 啟動(dòng)報(bào)文PFC=

41、14（S1服務(wù)） PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=0,PSEQ=14 啟動(dòng)報(bào)文 PFC=15 （S2服務(wù)） PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=1,PSEQ=15 確認(rèn)報(bào)文 PRM=0,FIR=1,FIN=1,CON=0,RSEQ=15 接收正確 接收正確 RSEQ1=PSEQ=15 啟動(dòng)報(bào)文 PFC=18（S3服務(wù)） PRM=1,FIR=1.FIN=1,CON=0,PSEQ=2 響應(yīng)報(bào)文 PRM=0,FIR=1,FIN=1,CON=0,RSEQ=2 接收錯(cuò)誤或超時(shí) 啟動(dòng)報(bào)文 PFC=18 PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=0,PSEQ=2 重發(fā)1次 響應(yīng)報(bào)文 P

42、RM=0,FIR=1,FIN=1,CON=0,RSEQ=2 接收錯(cuò)誤或超時(shí) 接收正確/錯(cuò)誤 接收正確/錯(cuò)誤 RSEQ3=RSEQ2+1=2 啟動(dòng)報(bào)文 PFC=16（S3服務(wù)） PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=0,PSEQ=0 響應(yīng)報(bào)文 PRM=0,FIR=1,FIN=0,CON=0,RSEQ=0 接收正確 響應(yīng)報(bào)文 PRM=0,FIR=0,FIN=0,CON=0,RSEQ=1 第1幀響應(yīng)幀 RSEQ1=PSEQ=0 RSEQ2=RSEQ1+1=1 第2幀響應(yīng)幀 響應(yīng)報(bào)文 PRM=0,FIR=0,FIN=1,CON=0,RSEQ=2 第3幀響應(yīng)幀 啟動(dòng)報(bào)文 PFC=19 （S3服務(wù)）

43、 PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=0,PSEQ=3 響應(yīng)報(bào)文 PFC=19 PRM=0,FIR=0,FIN=0,CON=0,RSEQ=4 響應(yīng)報(bào)文 PFC=19 PRM=0,FIR=1,FIN=0,CON=0,RSEQ=3 啟動(dòng)報(bào)文 PFC= 20 （S3服務(wù)） PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=0,PSEQ=4 啟動(dòng)報(bào)文 PFC=21 （S3服務(wù)） PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=0,PSEQ=5 響應(yīng)報(bào)文 PFC=19 PRM=0,FIR=0,FIN=0,CON=0,RSEQ=5 響應(yīng)報(bào)文 PFC=19 PRM=0,FIR=0,FIN=1,CON=0,RS

44、EQ=6 響應(yīng)報(bào)文 PFC=21 PRM=0,FIR=1,FIN=1,CON=0,RSEQ=5 響應(yīng)報(bào)文 PFC=20 PRM=0,FIR=1,FIN=1,CON=0,RSEQ=4 啟動(dòng)報(bào)文 PFC=0 （S3服務(wù)） PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=0,PSEQ=0 響應(yīng)報(bào)文 PFC=0 PRM=0,FIR=1,FIN=1,CON=0,RSEQ=0 e) 多通信服務(wù)傳輸 數(shù)據(jù)單元標(biāo)識(shí)由信息點(diǎn)標(biāo)識(shí)DA和信息類標(biāo)識(shí) DT組成 。 （4） 應(yīng)用層應(yīng)用層 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 4）數(shù)據(jù)單元標(biāo)識(shí)）數(shù)據(jù)單元標(biāo)識(shí) 如果DA2采用二進(jìn)制編碼方式表示信息點(diǎn)組， 則DA1、DA2可構(gòu)成信息點(diǎn)標(biāo)識(shí)pn（n

45、=1-2048）。 同一個(gè)信息點(diǎn)標(biāo)識(shí)pn對(duì)應(yīng)于不同信息類標(biāo)識(shí)Fn 可以是測(cè)量點(diǎn)號(hào)、總加組號(hào)、控制輪次、直流模擬 量點(diǎn)號(hào)、任務(wù)號(hào)等。 4）數(shù)據(jù)單元標(biāo)識(shí)）數(shù)據(jù)單元標(biāo)識(shí)-信息點(diǎn)信息點(diǎn)DA DT2采用二進(jìn)制編碼方式表示信息類組，DT1對(duì) 應(yīng)位表示某一信息類組的1-8種信息類型，以此共同 構(gòu)成信息類標(biāo)識(shí)Fn（n=1-248） 4）數(shù)據(jù)單元標(biāo)識(shí)）數(shù)據(jù)單元標(biāo)識(shí)-信息類信息類DT 數(shù)據(jù)單元是按數(shù)據(jù)單元標(biāo)識(shí)所組織的數(shù)據(jù)，包括參數(shù)、 命令等。 數(shù)據(jù)組織的順序規(guī)則：先按pn從小到大、再按Fn從小 到大的次序，即：完成一個(gè)信息點(diǎn)pi的所有信息類Fn 的處理后，再進(jìn)行下一個(gè)pi+1的處理。 終端在響應(yīng)主站對(duì)終端的參數(shù)或

46、數(shù)據(jù)請(qǐng)求時(shí)，如終端 無(wú)某項(xiàng)數(shù)據(jù)，且該“無(wú)某項(xiàng)數(shù)據(jù)”的信息需主站辨識(shí)， 則終端應(yīng)將該數(shù)據(jù)項(xiàng)內(nèi)容的每個(gè)字節(jié)填寫“EEH”。 （4） 應(yīng)用層應(yīng)用層 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu) 5）數(shù)據(jù)單元）數(shù)據(jù)單元 IEC于2000年推出IEC 60870-5-104規(guī)約。 國(guó)內(nèi)，電力系統(tǒng)控制及其通信標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì) 于2002年推出DL/T 634.5 104-2002規(guī)約，等同采 用IEC 60870-5-104規(guī)約。 國(guó)家能源局于2009年發(fā)布DL/T 634.5 104- 2009規(guī)約代替DL/T 634.5 104-2002規(guī)約。 二、二、IEC 60870-5-104規(guī)約規(guī)約 1. 規(guī)約概要規(guī)約概要 一個(gè)IEC

47、60870-5- 104數(shù)據(jù)幀稱為應(yīng)用規(guī)約 數(shù)據(jù)單元APDU （Application Protocol Data Unit），由應(yīng)用規(guī)約 控制信息APCI （Application Protocol Control Information）和 應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元ASDU （Application Service Data Unit）組成。 2. 應(yīng)用規(guī)約數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)應(yīng)用規(guī)約數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu) APCI的啟動(dòng)字符為68H，表示一個(gè)數(shù)據(jù)幀的開(kāi)始； APDU長(zhǎng)度為控制域開(kāi)始到本幀結(jié)束的總字節(jié)數(shù)；4 個(gè)八位控制域表示收發(fā)編號(hào)，前兩字節(jié)為發(fā)送序 號(hào)N（S），后兩字節(jié)為接收序號(hào)N（R），用于檢 測(cè)報(bào)文丟失和

48、報(bào)文重復(fù)傳輸。 APDU分成3種報(bào)文格式，即I格式、S格式和U格式。 I格式報(bào)文用于帶編號(hào)的信息傳輸，其結(jié)構(gòu)是一個(gè) 包含APCI和ASDU的完整的APDU； S格式報(bào)文只含有一個(gè)APCI，不含ASDU，收到I格 式報(bào)文，若無(wú)I格式報(bào)文發(fā)給對(duì)方，則發(fā)S格式報(bào) 文進(jìn)行確認(rèn)； U格式報(bào)文也只含有一個(gè)APCI，用于傳輸過(guò)程的控 制，如啟動(dòng)子站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（STARTDT），停止 子站數(shù)據(jù)傳輸（STOPDT），TCP鏈路測(cè)試（TESTFR） 等。 2. 應(yīng)用規(guī)約數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)應(yīng)用規(guī)約數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu) 控制域的定義 a）信息傳輸格式類型（I格式）控制域 b）監(jiān)視功能類型（S格式）控制域 c）控制功能類型（U

49、格式）控制域 2. 應(yīng)用規(guī)約數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)應(yīng)用規(guī)約數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)-控制域控制域 主站軟件收到若干個(gè)I格式報(bào)文后立即發(fā)送I格式報(bào) 文確認(rèn) 3.發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù)發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù) 若無(wú)I格式報(bào)文要發(fā)送則在t2時(shí)間內(nèi)發(fā)S格式報(bào)文 確認(rèn)，t2缺省值為10秒 3.發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù)發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù) 通信雙方采取了防止報(bào)文丟失和重復(fù)傳輸?shù)臋C(jī)制 及超時(shí)時(shí)間限制措施。 對(duì)于I格式報(bào)文，饋線監(jiān)控終端每發(fā)送一個(gè)I格式報(bào) 文，其發(fā)送序號(hào)應(yīng)加1，主站軟件每接收到一個(gè)與 其接收序號(hào)相等的I格式報(bào)文后，其接收序號(hào)也應(yīng) 加1。反之亦然。 每次重新建立TCP連接后，主站軟件和配電終端 的接收序號(hào)和發(fā)送序號(hào)都應(yīng)清零

50、， 3.發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù)發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù) 在雙方開(kāi)始數(shù)據(jù)傳送后，接收方收到一個(gè)I格式報(bào) 文，應(yīng)判斷此I格式報(bào)文的發(fā)送序號(hào)是否等于自己 的接收序號(hào)。 若相等則應(yīng)將自己接收序號(hào)加1。 若此I格式報(bào)文的發(fā)送序號(hào)小于自己的接收序號(hào)， 這意味著發(fā)送方出現(xiàn)了重復(fù)傳送。 若此I格式報(bào)文的發(fā)送序號(hào)大于自己的接收序號(hào)， 這意味著發(fā)送方出現(xiàn)了傳送丟失。 當(dāng)未確認(rèn)I格式APDU達(dá)到k個(gè)時(shí)，發(fā)送方停止傳送。 對(duì)于接收方一般收到w個(gè)格式報(bào)文就必須發(fā)確認(rèn) 幀。k值默認(rèn)為12，w值默認(rèn)為8，一般要求wk。 3.發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù)發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù) 出現(xiàn)報(bào)文丟失或重復(fù)傳送應(yīng)關(guān)閉現(xiàn)在的TCP連接， 后重新建立TCP

51、連接。 3.發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù)發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù) 傳輸超時(shí)時(shí)間 t1 發(fā)送方的I格式或所有類型的U格式報(bào)文發(fā)出后， 如果超過(guò)t1時(shí)間仍沒(méi)有得到確認(rèn)，則應(yīng)關(guān)閉現(xiàn)在 的TCP連接然后再重新建立新的TCP連接，t1的 缺省值為15秒。 傳輸超時(shí)時(shí)間 t3 通信任意一方在超過(guò)t3時(shí)間內(nèi)未收到新的幀，且 已經(jīng)收到的幀都給予了確認(rèn)，則此時(shí)需發(fā)送U格 式的測(cè)試幀，以測(cè)試通道狀態(tài)是否完好，t3的缺 省值為20秒 。 4.應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu) 一個(gè)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù) 單元內(nèi)全部信息對(duì)象有 相同的結(jié)構(gòu)類型和格式 類型標(biāo)識(shí)語(yǔ)義 01H遙信 07H子站或配電遠(yuǎn)方終端狀態(tài) 0fH電度值 2eH遙控

52、分合 2fH遙控升降 31H同期操作 64H總召喚 65H電度量召喚 67H對(duì)時(shí) 69H復(fù)位命令 72H查詢/固化定值 4.應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu) （1）類型標(biāo)識(shí)）類型標(biāo)識(shí) 1字節(jié)，其最高位用于確定信息對(duì)象的排列方式。 最高位為“1”表示同類信息是順序排列的，僅 需指出第一個(gè)信息對(duì)象地址。 最高位為“0”表示同類信息不是順序排列的， 每個(gè)信息對(duì)象地址均要給出。 低7位用于確定ASDU內(nèi)包含的信息對(duì)象數(shù)量， 最多127個(gè)。 4.應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu) （2）可變結(jié)構(gòu)限定詞）可變結(jié)構(gòu)限定詞 低6位是傳送原因序號(hào)；P/N=0,肯定確認(rèn)，P/N=1, 否定確認(rèn)；T=0，未試驗(yàn)，T=1，試驗(yàn)。 源發(fā)地址：標(biāo)明響應(yīng)來(lái)自哪個(gè)主站的召喚。一般 源發(fā)地址不用時(shí)置為0。 4.應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元的結(jié)構(gòu) （3）傳送原因）傳送原因 傳送原因語(yǔ)義應(yīng)用方向 03H突發(fā)/自發(fā)上行 06H激活下行 07H激活確認(rèn)上行 08H停止激活下行 09H停止激活確認(rèn)