第三章配電網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信

1、機(jī)電與自動(dòng)化學(xué)院 何朝陽(yáng)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-2323.5.2 RS-4853.5.3 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 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、.2 IEC 60870-5-104規(guī)約數(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。（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D

3、TU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)。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。

4、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 3.2 通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)1. 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

5、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。 1.1.數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 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4800baud。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)一、有效性指標(biāo)一、有效性指標(biāo)2. 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

6、實(shí)現(xiàn)的比特率。 3. 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. 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)。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NNPee/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)

7、傳輸方式1. 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 3.3 數(shù)據(jù)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

8、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 3.4 數(shù)據(jù)通信的差

9、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. 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)，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)

10、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 11l行1110011000110100110110000111010001000010110011101110101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1110011000110100110110000111010001000010110011101110101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

11、 。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 001122334

12、4556677xaxaxaxaxaxaxaxa多項(xiàng)式中的x僅代表某個(gè)“1”所處的位置 。110100011)(26701234567xxxxxxxxxxxxA例3-14324321 1xxxxxxxx432432543521 1 11xxxxxxxxxxxxxx 1 x0 111 001 1 32234234xxxxxxxxxxxx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

13、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)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。常見的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；常見通信介質(zhì)有雙絞線、網(wǎng)線、光纖及無(wú)線電波等。 3.5 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)8清除發(fā)

14、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-3V+3V之間的電壓，C

15、PU可能得到0，也可能得到1。 OAOBVV200IAIBVVmVDI=1RO=1 OAOBVV200IBIAVVmV DI=0RO=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 RS-485 1.1.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最大傳輸距離15m1200m（速率100kbit/s）1200m（

16、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 RS-485 1.1.技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)二、二、RS-485RS-485（1 1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌┚W(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆梢粋€(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）RO0001200mV200mV200mV（AB）200mV10H

17、igh-Z（2 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)的起始位開始發(fā)送。若沒有偏置電路，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-485RS-4852.網(wǎng)絡(luò)連接網(wǎng)絡(luò)連接12RRRmVVVIBIA2002002CCIAIBTVVVRmVRRTVVcc51440R1Rk120RT （2 2）偏置電路）偏置電路二、二、RS-485 RS-485 2.2.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)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

18、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)。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/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

19、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、CANCAN總線總線四、電力載波通信四、電力載波通信結(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 。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，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。圖5-16 結(jié)合濾波器的組成低壓電力線載波信道具有衰減較大，線路阻抗變化大，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

20、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 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2.2.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)

21、線上的一個(gè)工作站。五、光纖通信五、光纖通信2.2.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 3.3.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RS-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

22、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。 3.3.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

23、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）。 3.3.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路光信號(hào)。 圖5-25 EPON系統(tǒng)構(gòu)成3.3.無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò) （1 1）EPONEPON的技術(shù)特點(diǎn)的技術(shù)特點(diǎn)分路器分路器User 1User 2User 3322121112 2 23112 2 2Tim

24、e Slot（時(shí)隙）3OLT局局 端端ONU 2ONU 3ONU 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3.3.無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)分光器User 1User 2User 322132213221322133221OLT局局 端端ONU 1ONU 2ONU 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

25、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)3.3.無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)無(wú)源光纖網(wǎng)絡(luò)（2 2）EPONEPON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)增加分光器和ONU即可。可提供高帶寬。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。 3.3.無(wú)源光纖網(wǎng)

26、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-485IEEE 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

27、、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)，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. 1. 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 （1 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

28、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 ID。六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)（2 2） PAN ID 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 3）工作信道）工作信道（1 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)

29、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. 2. 網(wǎng)絡(luò)組建網(wǎng)絡(luò)組建（2 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

30、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找到一個(gè)有效的PAN，將再次掃描所有的信道。 六、六、 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)2. 2. 網(wǎng)絡(luò)組建網(wǎng)絡(luò)組建（3 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. 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)

31、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. 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 1） 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. 2

32、. 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 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 00010 x 44140013 A200 400A 35680 x 12340013 A200 4004 11220 x C2000013 A200 4002 11230 x FFFE（未知）2. 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 1） 設(shè)備地址設(shè)備地址1）廣播傳輸ZigBee協(xié)議的廣播傳

33、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. 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 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

34、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)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 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 1） 幀格式定義幀

35、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?jié)在前，高字節(jié)在后。1. 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)1）線路空閑狀態(tài)為二進(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

36、幀；若無(wú)差錯(cuò)，則此幀數(shù)據(jù)有效。（2 2） 傳輸規(guī)則傳輸規(guī)則1. 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)1. 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)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 3） 鏈路層鏈路層1 1）長(zhǎng)度）長(zhǎng)度L L1. 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)（3 3） 鏈路

37、層鏈路層2 2）控制域）控制域C C（3 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主站地址和組地址標(biāo)志A3BIN11. 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)3 3）地址域）地址域A A（4 4） 應(yīng)用層應(yīng)用層1. 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)1 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

38、11H-FFH備用（4 4） 應(yīng)用層應(yīng)用層1. 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)2 2）功能碼）功能碼AFNAFN幀序列域?yàn)?字節(jié)，用于描述幀之間的傳輸序列的變化規(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 4） 應(yīng)用層應(yīng)用層1. 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)3 3）幀序列域）幀序列域SEQSEQ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)

39、間內(nèi)沒有被收到，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 3）幀序列域）幀序列域SEQ-SEQ-幀序幀序號(hào)號(hào)啟動(dòng)報(bào)文PFC=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

40、超時(shí)啟動(dòng)報(bào)文 PFC=18PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=0,PSEQ=2重發(fā)1次響應(yīng)報(bào)文PRM=0,FIR=1,FIN=1,CON=0,RSEQ=2接收錯(cuò)誤或超時(shí)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=0RSEQ2=RSEQ1+1=1第2幀響應(yīng)幀響應(yīng)報(bào)文PRM=0,FIR=0,FIN=1,CON

41、=0,RSEQ=2第3幀響應(yīng)幀啟動(dòng)報(bào)文 PFC=19 （S3服務(wù)）PRM=1,FIR=1,FIN=1,CON=0,PSEQ=3響應(yīng)報(bào)文 PFC=19PRM=0,FIR=0,FIN=0,CON=0,RSEQ=4響應(yīng)報(bào)文 PFC=19PRM=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=19PRM=0,FIR=0,FIN=0,CON=0,RSEQ=5響應(yīng)報(bào)文 PFC=19PRM=0,

42、FIR=0,FIN=1,CON=0,RSEQ=6響應(yīng)報(bào)文 PFC=21PRM=0,FIR=1,FIN=1,CON=0,RSEQ=5響應(yīng)報(bào)文 PFC=20PRM=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=0PRM=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 4） 應(yīng)用層應(yīng)用層1. 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)4 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、D

43、A2可構(gòu)成信息點(diǎn)標(biāo)識(shí)pn（n=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 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)DADADT2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 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DTDT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)

44、主站對(duì)終端的參數(shù)或數(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 4） 應(yīng)用層應(yīng)用層1. 1. 幀結(jié)構(gòu)幀結(jié)構(gòu)5 5）數(shù)據(jù)單元）數(shù)據(jù)單元1）主站發(fā)送時(shí)間參數(shù)設(shè)置命令報(bào)文解析68H起始字符5100H0101 0001(D0) 0000 0000(D8)，長(zhǎng)度L=20（14H）5100H0101 0001(D0) 0000 0000(D8)，長(zhǎng)度L=20（14H）68H起始字符4AH0100 1010，控制域C（下行，啟動(dòng)站，幀計(jì)數(shù)無(wú)效，功能碼10）0535 0608 76H地址域A05H應(yīng)用層功能碼AFN（控制命令）70H01

45、11 0000，幀序列域SEQ（無(wú)時(shí)標(biāo)，單幀，需確認(rèn)，幀序號(hào)為0）0000H0000 0000(DA1) 0000 0000(DA2) ，終端本身，信息點(diǎn)04003H0100 0000(DT1) 0000 0011(DT2)，信息類標(biāo)識(shí) F31024014224909H秒、分、時(shí)、日、星期-月、年(數(shù)據(jù)格式01，2009-09-22，周四，14:40:02)4C4BH附加信息域AUX(消息認(rèn)證碼字段PW)21HCheck Sum16H結(jié)束字符（1 1） 參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置3. 3. 配網(wǎng)終端與主站間通信報(bào)文解析配網(wǎng)終端與主站間通信報(bào)文解析2）終端應(yīng)答報(bào)文解析68H起始字符3900H0011 10

46、01(D0) 0000 0000(D8)，長(zhǎng)度L=14（0EH）3900H0011 1001(D0) 0000 0000(D8)，長(zhǎng)度L=14（0EH）68H起始字符A8H1010 1000， 控制域C（上行，從動(dòng)站，有事件發(fā)生，功能碼8）0535 0608 00H地址域A00H應(yīng)用層功能碼AFN（確認(rèn)/否認(rèn)）60H0110 0000，幀序列域SEQ（無(wú)時(shí)標(biāo)，單幀，不需確認(rèn)，幀序號(hào)為0）0000H0000 0000(DA1) 0000 0000(DA2)，終端本身，信息點(diǎn)00100H0000 0001(DT1) 0000 0000(DT2)，信息類標(biāo)識(shí)F1，全部確認(rèn)843CH附加信息域AUX(

47、消息認(rèn)證碼字段PW)11HCheck Sum16H結(jié)束字符1）主站發(fā)送讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)命令 報(bào)文解析68H起始字符3100H0011 0001(D0) 0000 0000(D8)，長(zhǎng)度L=12（0CH）3100H0011 0001(D0) 0000 0000(D8)，長(zhǎng)度L=12（0CH）68H起始字符4BH0100 1011，控制域C（下行，啟動(dòng)站，幀計(jì)數(shù)無(wú)效，功能碼11）0535 0608 76H地址域A0CH應(yīng)用層功能碼AFN（請(qǐng)求1類數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）71H0111 0001 幀序列域SEQ（無(wú)時(shí)標(biāo)，單幀，需確認(rèn)，幀序號(hào)為1）0101H0000 0001(DA1) 0000 0001(DA2

48、)，信息點(diǎn)10103H0000 0001(DT1) 0000 0011(DT2) ，信息類標(biāo)識(shí)F25，當(dāng)前電流、零序電流等8CHCheck Sum16H結(jié)束字符（2 2） 讀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)文解析68H起始字符0501H0000 0101(D0) 0000 0001(D8)，長(zhǎng)度L=65（41H）0501H0000 0101(D0) 0000 0001(D8)，長(zhǎng)度L=65（41H）68H起始字符A8H1010 1000，控制域C（上行，從動(dòng)站，有事件發(fā)生，功能碼8）0535 0608 00H地址域A0CH應(yīng)用層功能碼AFN（請(qǐng)求1類數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)）61H0110 0001，幀序列域SEQ

49、（無(wú)時(shí)標(biāo)，單幀，無(wú)需確認(rèn)，幀序號(hào)為1）0101H0000 0001(DA1) 0000 0001(DA2)，信息點(diǎn)10103H0000 0001(DT1) 0000 0011(DT2)，信息類標(biāo)識(shí)F25，當(dāng)前電流、零序電流等0015220909H終端抄表時(shí)間（2009-09-22 15:00）EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEH無(wú)數(shù)據(jù)7500H當(dāng)前A相電流7500H當(dāng)前B相電流7500H當(dāng)前C相電流2602H當(dāng)前零序電流843CH附加信息域AUX(消息認(rèn)證碼字段PW)47HCh

50、eck Sum16 H結(jié)束字符2）終端應(yīng)答）終端應(yīng)答0001H數(shù)據(jù)格式06，1.0A0001H數(shù)據(jù)格式06，1.0A0001H數(shù)據(jù)格式06，1.0A0001H數(shù)據(jù)格式06，1.0A0101H0000 0001(DA1) 0000 0001(DA2)，信息點(diǎn)1200BH0010 0000(DT1) 0000 1011(DT2)，信息類標(biāo)識(shí)F94，C相電流曲線0010220909 01 04H起始時(shí)間ts：分時(shí)日月年，數(shù)據(jù)密度m1（見規(guī)約附錄C），數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)n45000H數(shù)據(jù)格式06，0.5A5000H數(shù)據(jù)格式06，0.5A5000H數(shù)據(jù)格式06，0.5A5000H數(shù)據(jù)格式06，0.5A843CH附

51、加信息域AUX(消息認(rèn)證碼字段PW)43HCheck Sum16 H結(jié)束字符2）終端應(yīng)答（2 2） 讀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)讀實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)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 60870-5-104IEC 60870-5-104規(guī)約規(guī)約 1. 1. 規(guī)約概要規(guī)約概要一個(gè)IEC 60870-5-104數(shù)據(jù)幀稱為應(yīng)用規(guī)約數(shù)

52、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. 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)幀的開始；APDU長(zhǎng)度為控制域開始到本幀結(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)文丟失和報(bào)文重復(fù)傳輸。2. 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)

53、據(jù)單元的結(jié)構(gòu) 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. 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格式）控制域 2

54、. 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) 3.3.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 3.3.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， 3.3.發(fā)送

55、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。3.3.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連接。 3.3.發(fā)送和接收序號(hào)的

56、維護(hù)發(fā)送和接收序號(hào)的維護(hù) 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。 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 。4.4.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

57、查詢/固化定值4.4.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 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)。4.4.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 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。 4.4.應(yīng)

58、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 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)上行0aH激活終止上行14H響應(yīng)站召喚上行15H響應(yīng)第1組召喚上行16H響應(yīng)第2組召喚上行17H響應(yīng)第3組召喚上行4.4.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 3）傳送原因）傳送原因2字節(jié)，高字節(jié)為0，公共地址是和一個(gè)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)單元內(nèi)的全部信息對(duì)象聯(lián)系在一起。其中地址“0” 沒有被使用；“255”為廣播地址。例如：某個(gè)饋線監(jiān)控終端的公共地址為“01 00”。 3.3.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)

59、單元的結(jié)構(gòu) （4 4）公共地址）公共地址3字節(jié)，高字節(jié)為0，最多表達(dá)65535個(gè)信息。同類信息對(duì)象的地址必須連續(xù)；首個(gè)信息對(duì)象地址一般從1開始；為了方便信息量的擴(kuò)充，在每?jī)深惒煌畔⒘恐g預(yù)留部分地址空間；一旦某類信息數(shù)量超過(guò)原定預(yù)留的地址空間，必須將后續(xù)信息整體向后移動(dòng)，但不能改變同類信息的先后順序。一般由主站系統(tǒng)給所轄的終端規(guī)定統(tǒng)一的地址分配方案。 3.3.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) （5 5）信息對(duì)象地址）信息對(duì)象地址某饋線監(jiān)控終端部分遙測(cè)信息。序號(hào)0對(duì)應(yīng)地址為4001H，序號(hào)1對(duì)應(yīng)地址為4002H；其余地址類推。 序號(hào)名稱序號(hào)名稱0相電流曲線工作ID1零序電流曲線工作

60、ID2同期A相電壓相角差3同期B相電壓相角差4同期C相電壓相角差5系統(tǒng)保留AI06系統(tǒng)保留AI17系統(tǒng)保留AI28DC0（直流0）9DC110DC211DC312DC413DC514DC615DC716頻率17饋線0 Ia18饋線0 Ib19饋線0 Ic20饋線0 3Io21饋線0 Ua22饋線0 Ub23饋線0 Uc24饋線0 3Uo25饋線0 Uab信息對(duì)象名稱對(duì)應(yīng)地址（十六進(jìn)制）信息個(gè)數(shù)遙信信息1H-1000H4096繼電保護(hù)信息1001H-4000H12288遙測(cè)信息4001H-5000H4096遙控信息6001H-6200H512 1）帶品質(zhì)描述詞的單點(diǎn)遙信信息bit5-8表示配電遠(yuǎn)