電力系統(tǒng)遠動系統(tǒng)

電力系統(tǒng)遠動系統(tǒng)第1頁/共270頁電力系統(tǒng)構(gòu)成發(fā)電廠：變電所：輸配電線路：用電設(shè)備：發(fā)電輸電用電配電國家調(diào)度大區(qū)網(wǎng)調(diào)省級調(diào)度地區(qū)調(diào)度等電力系統(tǒng)幾級調(diào)度機構(gòu)第2頁/共270頁第二節(jié)遠動信息及傳輸模式一、遠動信息內(nèi)容

遙測：發(fā)電廠、變電所的各種運行參數(shù)，它分為電量和非電量兩類。電量包括：母線電壓、系統(tǒng)頻率、流過電力設(shè)備（發(fā)電機、變壓器）及輸電線的有功功率、無功功率和電流。非電量包括：發(fā)電機機內(nèi)溫度以及水電廠的水庫水位等。這些量都是隨時間作連續(xù)變化的模擬量。第3頁/共270頁信號轉(zhuǎn)換電流電壓功率等交流信號遠動裝置互感器變送器0~5V、0~10mA直流信號交流信號小交流信號交流采樣遠動裝置電量脈沖信號計數(shù)器數(shù)字量遠動裝置非電量信號溫度水位等傳感器直流信號或數(shù)字信號遠動裝置第4頁/共270頁

遙信：發(fā)電廠、變電所中斷路器和隔離開關(guān)的合閘或分閘狀態(tài)。遙信信息所涉及的對象只有兩個狀態(tài)，用“0”或“1”表示。遙信通常由運行設(shè)備的輔助接點提供。

發(fā)電廠變電所下級調(diào)度中心遙測、遙信、事件順序記錄、系統(tǒng)對時中的返送報文、遙控返校信息等上級調(diào)度中心上行信息第5頁/共270頁

遙控信息：傳送改變運行設(shè)備狀態(tài)的命令。如發(fā)電機組的啟停、斷路器的分合、并聯(lián)電容器和電抗器的投切等。電力系統(tǒng)對遙控信息的可靠性要求很高，為了提高控制的正確性，防止誤動作，在遙控命令下達后必須進行返送校核。當返送命令校核無誤之后，才能發(fā)出執(zhí)行命令。遙調(diào)信息：傳送改變運行設(shè)備參數(shù)的命令，如改變發(fā)電廠有功出力和勵磁電流的設(shè)定值，改變變壓器分接頭的位置等。第6頁/共270頁上級調(diào)度中心遙控、遙調(diào)、設(shè)置時鐘、召喚時鐘、設(shè)置時鐘校正值、對遠動裝置的復(fù)歸命令、廣播命令等發(fā)電廠變電所下級調(diào)度中心下行信息

下行信息通常由調(diào)度員人工操作發(fā)出命令，也可以自動啟動發(fā)出命令，即所謂的閉環(huán)控制。例如為了保持系統(tǒng)頻率在規(guī)定范圍內(nèi)，并維持聯(lián)絡(luò)線上的電能交換，調(diào)節(jié)發(fā)電機出力的自動發(fā)電控制（AGC）功能，就是閉環(huán)控制的例子。第7頁/共270頁二、遠動信息的傳輸模式信息傳輸模式

循環(huán)傳輸模式CDT

問答傳輸模式POLLING

CDT傳輸模式：廠站端將要發(fā)送的遠動信息按規(guī)約的規(guī)定組成各種幀，再編排幀的順序，一幀一幀地循環(huán)向調(diào)度端傳送。信息的傳送是周期性的、周而復(fù)始的，發(fā)端不顧及收端的需要，也不要求收端給以回答。這種傳輸模式對信道質(zhì)量的要求較低，因為任何一個被干擾的信息可望在下一循環(huán)中得到它的正確值。第8頁/共270頁三、遠動信息的編碼

編碼：按有關(guān)規(guī)約的規(guī)定，把遠動信息變換成各種信息字或各種報文。編碼工作由遠動裝置完成。采用循環(huán)傳輸模式時，遠動信息的編碼要遵守循環(huán)傳輸規(guī)約的規(guī)定。我國原電力部頒發(fā)的循環(huán)式傳輸規(guī)約的信息字格式見圖1-1。第9頁/共270頁

遠動信息字都由48位二進制數(shù)構(gòu)成。其中前8位是功能碼，區(qū)分不同信息內(nèi)容。信息碼是信息內(nèi)容，包括四遙信息。最后8位是校驗碼，采用CRC校驗。校驗碼的生成規(guī)則：在信息字的前40位（功能碼和信息碼）后面添加8個零，再模二除以生成多項式g(x)=x8+x2+x+1，將所得余式取非之后，作為8位校驗碼。校驗碼是用于檢錯和糾錯的部分，提高信息字在傳輸過程中抗信道干擾的能力。第10頁/共270頁

問答式傳輸規(guī)約中的報文（Message）格式見圖2-1。 報文頭：3~4個字節(jié)，指出進行問答的RTU的地址、報文所屬的類型、報文中數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)。數(shù)據(jù)區(qū)：傳送的信息內(nèi)容。 校驗碼：用報文頭和數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)運算得到?？梢允瞧媾夹ｒ灤a，也可以是CRC校驗碼。 問答式與循環(huán)式傳輸規(guī)約最明顯的差別是，問答式傳輸規(guī)約中，不同類型的報文，報文的總長度不同，且報文長度的變化總是按字節(jié)增減。第11頁/共270頁四、常用遠動信道

傳輸遠動信號的通道稱為遠動信道。信道質(zhì)量的好壞直接影響信號傳輸?shù)目煽啃浴Ｓ糜芯€信道復(fù)用電力線載波信道微波信道光纖信道無線電信道衛(wèi)星通信常用遠動信道第12頁/共270頁廠站端遠動裝置調(diào)度端遠動裝置主站（masterstation）控制站（controllingstation），前置機（front-endprocessor子站（slavestation）受控站（controlledstation遠動終端裝置RTU（RemoteTerminalUnit）第三節(jié)遠動系統(tǒng)一、遠動系統(tǒng)（telecontrolsystem）遠動信道第13頁/共270頁

前置機：接收RTU送來的實時信息，經(jīng)譯碼后還原出被測量的實際值和被監(jiān)視對象的實際狀態(tài)，顯示在CRT上和調(diào)度模擬屏上，也可以打印輸出。前置機也可以向RTU發(fā)送遙控和遙調(diào)信息。

RTU：將電量變送器送來的0~5V直流電壓完成A/D轉(zhuǎn)換，得到與被測量對應(yīng)的二進制數(shù)值；由脈沖采集電路對脈沖輸入進行計數(shù)，得到與脈沖量對應(yīng)的計數(shù)值；把狀態(tài)量的輸入狀態(tài)轉(zhuǎn)換成邏輯電平“0”或“1”。再將上述各種數(shù)字信息按規(guī)約編碼成遙測和遙信信息字，向前置機傳送。還可以接收前置機送來的遙控和遙調(diào)信息，經(jīng)返送校核正確后（對遙控）輸出執(zhí)行。第14頁/共270頁

前置機和RTU在接收對方信息時,必須保證與對方同步工作，因此收發(fā)信息雙方都有同步措施。遠動系統(tǒng)中的前置機和RTU是的配置方式如圖。RTUnRTU1前置1前置21—n臺RTU第15頁/共270頁第16頁/共270頁二、遠動系統(tǒng)配置的基本模式

遠動配置（telecontrolconfiguration）是指主站與若干子站以及連接這些站的傳輸鏈路的組合體。常用的遠動配置有下面一些類型。1.點對點配置（point-to-pointconfiguration）主站與子站之間通過專用的傳輸鏈路相連接的一種配置，見圖1-4（a）。2.多路點對點配置（multiplepoint-to-pointconfiguration）主站通過各自鏈路與多個子站相連的一種配置，主站與各子站可同時交換數(shù)據(jù)，見圖1-4（b）。第17頁/共270頁3.多點星形配置（multipoint-starconfiguration）主站與多個子站相連接的一種配置。只許一個子站傳輸數(shù)據(jù)到主站；主站可與一個或多個子站傳輸數(shù)據(jù)，也可向全部子站同時傳輸報文,見圖1-4（c）4.多點共線配置（multi-partylineconfiguration）"

主站通過一公共鏈路與多子站相連的一種配置。只許一個子站傳輸數(shù)據(jù)到主站；主站可選擇一個或多個子站傳輸數(shù)據(jù)，也可向全部子站同時傳輸全局性報文，見圖1-4（d）。第18頁/共270頁

5.多點環(huán)形配置（multipoint-ringconfiguration）所有站之間的通信鏈路成環(huán)狀,

主站可以通過兩條不同的路徑與每一子站通信，見圖1-4（e）。以上五種配置，多點共線可以節(jié)省通信鏈路，但遠動信息的傳輸只能采用問答傳輸模式。多點環(huán)形配置使主站和子站之間有兩條通信鏈路，可以提高傳輸?shù)目煽啃?。對不同結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)，可以根據(jù)實際情況，在各個局部選擇不同的遠動配置，由多種遠動配置的組合，比如多點星形和多點共線，構(gòu)成一個混合配置的完善的遠動系統(tǒng)。第19頁/共270頁第四節(jié)調(diào)度自動化系統(tǒng)一、調(diào)度自動化系統(tǒng)的功能調(diào)度自動化系統(tǒng)由遠動子系統(tǒng)、計算機子系統(tǒng)和人機聯(lián)系子系統(tǒng)組成，見圖1-5。遠動子系統(tǒng)負責收集各發(fā)電廠、變電所的各種信息，將其傳送到調(diào)度中心，完成對信息的預(yù)處理。同時也可將調(diào)度中心的控制命令傳送到發(fā)電廠或變電所。計算機子系統(tǒng)是對遠動子系統(tǒng)收集到的基礎(chǔ)數(shù)局作進一步加工處理、分析、計算，為調(diào)度人員監(jiān)視、分析系統(tǒng)運行狀態(tài)以及對系統(tǒng)運行進行控制提供依據(jù)。第20頁/共270頁

人機聯(lián)系子系統(tǒng)包括屏幕顯示器、打印機、鍵盤、鼠標、調(diào)度模擬屏等設(shè)備，用于向調(diào)度人員顯示和輸出信息，也可以輸入調(diào)度人員的控制命令。第21頁/共270頁SCADA系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制。（包括自動發(fā)電控制AGC和經(jīng)濟調(diào)度EDC功能。）

EMS系統(tǒng)：SCADA系統(tǒng)+PAS（網(wǎng)絡(luò)拓撲、狀態(tài)估計、負荷預(yù)測、在線潮流、安全分析）+在線調(diào)度員培訓(xùn)模擬（DTS）SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）EMS（EnergyManagementSystem）調(diào)度自動化系統(tǒng)第22頁/共270頁二、調(diào)度自動化系統(tǒng)的分層控制國家調(diào)度（與各大區(qū)電網(wǎng)控制中心相連，協(xié)調(diào)、確定大區(qū)網(wǎng)間的聯(lián)絡(luò)線潮流和運行方式，監(jiān)視、統(tǒng)計和分析全國電網(wǎng)運行情況）大區(qū)網(wǎng)調(diào)（按統(tǒng)一調(diào)度，分級管理原則，負責超高壓網(wǎng)的安全運行，并按規(guī)定的發(fā)用電計劃及監(jiān)控原則進行管理）省級調(diào)度（負責省網(wǎng)的安全運行，并按規(guī)定的發(fā)電計劃及監(jiān)控原則進行管理，負責與相鄰省網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線控制）地區(qū)調(diào)度（一般采用若干個集控站將周圍站點信息匯集、處理后送地區(qū)調(diào)度的方式）縣級調(diào)度（縣級電網(wǎng)調(diào)度所可以分為超大型、大型、中型、小型四個等級來配置）調(diào)度機構(gòu)的五級分層控制第23頁/共270頁

三、調(diào)度自動化系統(tǒng)基本指標

SCADA系統(tǒng)的基本指標包括以下內(nèi)容：測量的綜合誤差及遙測合格率；遙信正確率，遙控遙調(diào)正確率，站間事件順序記錄分辨率；屏幕顯示分辨率；信道的傳輸速率，頻譜，工作方式，通信規(guī)約，誤碼率；信息容量；站內(nèi)事件順序記錄分辨率；A/D轉(zhuǎn)換誤差；系統(tǒng)響應(yīng)時間，如開關(guān)變位時間、遙測全系統(tǒng)掃描時間、畫面響應(yīng)時間、遙控遙調(diào)命令響應(yīng)時間等；系統(tǒng)可用率及平均無故障運行時間；地區(qū)負荷總加完成率；直接調(diào)度的變電所遠動裝置安裝投運率；不停電電源可維持供電的時間等。第24頁/共270頁第二章遠動信息傳輸規(guī)約

第一節(jié)遠動信息傳輸系統(tǒng)一、數(shù)字通信系統(tǒng)模型

傳輸數(shù)字信號的通信系統(tǒng)，稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。遠動系統(tǒng)中傳送的各種遠動信息，在進入遠動信道之前已經(jīng)由遠動裝置將它們?nèi)孔兂啥M制的數(shù)字信號，所以傳輸遠動信息的傳輸系統(tǒng)屬數(shù)字通信系統(tǒng)。圖2-1是數(shù)字通信系統(tǒng)模型。下面結(jié)合遠動信息中遙測信息和遙信信息的傳送加以說明。第25頁/共270頁

信息源的作用是把消息轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬信號或是離散的數(shù)字信號輸出。信源編碼對信息源發(fā)出的模擬信號完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換，得到它所對應(yīng)的數(shù)字信號。信道編碼的作用是按一定規(guī)則，在信息序列中添加冗余碼元，將信息序列變成較原來更長的二進制數(shù)字序列，即碼字。通過信道編碼提高了信息序列的抗干擾能力，信道編碼也稱差錯控制編碼。第26頁/共270頁

調(diào)制的作用是將用數(shù)字序列表示的碼字變換成適合于在信道中傳輸?shù)男盘栃问?，送入信道。電力系統(tǒng)遠動中，常采用數(shù)字調(diào)頻或數(shù)字調(diào)相的方法，將碼字中的”0”或“1”碼元，變成兩種同頻率或兩種不同相位的正弦交流信號。信道是傳輸信號的通道。解調(diào)是把從信道接收到的兩種不同頻率或兩種不同相位的正弦交流信號，還原成數(shù)字序列，即碼字。第27頁/共270頁

信道譯碼是根據(jù)信道編碼規(guī)則，對接收碼字進行譯碼校驗，達到檢出或糾正接收碼字中錯誤碼元的目的。信源譯碼是根據(jù)信源編碼規(guī)則，變接收信息序列為信息源輸出的對應(yīng)估值，并送給受信者予以顯示或打印等。信道中的干擾總是存在的。隨機干擾：干擾對碼字中某個碼元的影響是獨立的，與前后碼元無關(guān)。突發(fā)干擾：如果干擾一旦發(fā)生，便同時引起碼字中前后某些碼元的錯誤，使錯誤之間具有相關(guān)性。第28頁/共270頁二、通信方式

當通信在點與點之間進行時，按照信息傳輸?shù)姆较?，以及是否能雙向進行，通信方式可分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種。見圖2-2。第29頁/共270頁

單工通信：指信息的傳輸始終是一個方向，不能進行與此相反方向的傳輸。單工通信線路一般采用二線制。

半雙工通信：指信息可以在兩個方向上傳輸，但某一時刻只限于一個方向，不能同時進行雙向傳輸。半雙工通信采用二線制線路。

全雙工通信：指信息可以同時作雙向傳輸。全雙工通信線路一般采用四線制，若采用頻率分割法可用二線制線路。

SCADA系統(tǒng)中遠動信息的通信方式應(yīng)當采用全雙工通信方式或半雙工通信方式。第30頁/共270頁三、數(shù)字通信系統(tǒng)的質(zhì)量

通信系統(tǒng)的質(zhì)量指標主要是信號傳輸?shù)挠行院托盘杺鬏數(shù)目啃浴?/p>

有效性：在給定的信道內(nèi)能夠傳輸信息內(nèi)容的多少。用傳輸速率來衡量。

可靠性：在給定的信道內(nèi)接收到信息的準確程度。用差錯率來衡量。傳輸速率可用碼元傳輸速率或信息傳輸速率表示。碼元傳輸速率：每秒鐘傳送碼元的數(shù)目，單位為波特。

波特Bt：定寬度離散時間信號碼元或數(shù)字信號的調(diào)制率單位或傳輸率單位。

比特率：信息傳輸速率。為每秒鐘傳送的信息量，單位為比特/秒（bit/s）。第31頁/共270頁

數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸可靠性用差錯率來衡量。差錯率有兩種表述方法：誤碼率及誤信率（又稱誤比特率）。

誤碼率：錯誤接收的碼元數(shù)與傳送的總碼元數(shù)之比。用Pe表示。

誤比特率：錯誤接收的信息量與傳送信息總量之比。用Peb表示。

SCADA系統(tǒng)中，信號的傳輸速率用碼元傳輸速率來表示，可以取300、600、1200Bd。差錯率用誤碼率表示，要求在信噪比為17Bd時，滿足誤碼率不大于10-5。第32頁/共270頁第二節(jié)、串行通信及傳輸控制規(guī)程一、異步通信串行通信最基本的通信方式：異步通信和同步通信。異步通信的字符格式見圖2-3圖中信號的傳送次序為從右至左。第33頁/共270頁

異步通信按字符傳送，每個字符以起始位開始，以停止位結(jié)束。起始位占一位，取邏輯“0”，停止位可以是一位“一位半或兩位，取邏輯”1”。數(shù)據(jù)位可以選擇5、6、7或8位組成；需要奇偶校驗位時，可選擇一位奇校驗位或一位偶校驗位或無奇偶校驗。字符傳送時，可以一個字符緊接著一個字符傳送，也可以用任意數(shù)目的空閑位（邏輯“1”）延續(xù)兩字符之間的間隔。異步通信中每個字符的起始位都起到對該字符的位同步作用，使頻率的漂移不會積累。但由于每個字符需多占用2~3位開銷，使異步通信的傳輸效率降低。異步通信時，收發(fā)雙方必須設(shè)置相同的字符格式。第34頁/共270頁二、同步通信同步通信的格式見圖2-4，圖中信號的傳送次序為從右至左。同步通信以同步字符作為傳送開始，字符與字符之間不允許有空隙，當線路空閑或沒有字符可發(fā)時，發(fā)送同步字符。同步字符可以選擇單同步字符，也可以選擇雙同步字符。數(shù)據(jù)由若干個字符組成。每個字符可以選擇一位奇校驗位或一位偶校驗位或無奇偶校驗位。同步通信時，收發(fā)雙方必須設(shè)置相同的同步字符，另外收發(fā)雙方必須保證有同步的時鐘，由它們分別控制信號的發(fā)送和接收。第35頁/共270頁三、傳輸控制規(guī)程傳輸控制規(guī)程分為兩大類：面向字符的傳輸控制規(guī)程和面向比特的傳輸控制規(guī)程。異步通信的傳輸控制是面向字符的；同步通信的傳輸控制可以面向字符，也可以面向比特。這些傳輸控制規(guī)程可用于點對點式的連接方式或多點式連接方式。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，傳輸控制規(guī)程屬于鏈路級和物理級通信協(xié)議。同步通信的傳輸控制規(guī)程有三種：面向字符的雙同步通信協(xié)議（BSC）、面向比特的同步數(shù)鏈路控制協(xié)議（SDLC）和面向比特的高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議（HDLC）。第36頁/共270頁第三節(jié)、遠動信息的循環(huán)式傳輸規(guī)約遠動信息傳輸?shù)膸Y(jié)構(gòu)、信息字結(jié)構(gòu)和傳輸規(guī)則等各種約定，應(yīng)遵照部頒的循環(huán)式傳輸規(guī)約，也稱為循環(huán)式遠動規(guī)約。一、幀結(jié)構(gòu)循環(huán)式遠動規(guī)約DL451-1991的幀結(jié)構(gòu)見圖2-6。每幀遠動信息都以同步字開頭，并有控制字，除少數(shù)幀外均應(yīng)有信息字。信息字的數(shù)量依實際需要設(shè)定，因此幀的長度是可變的。但同步字、控制字和信息字都由48位二進制數(shù)組成，字長不變。第37頁/共270頁

同步字標明一幀的開始，它取固定的48位二進制數(shù)?？刂谱钟?個字節(jié)組成，它們是控制字節(jié)、幀類別、信息字數(shù)n、源站址、目的站址和校驗碼字節(jié)，見圖2-7。第38頁/共270頁

二、信息字結(jié)構(gòu)：每個信息字由6個字節(jié)組成，見圖2-8。其中第一個字節(jié)是功能碼字節(jié)，第2~5個字節(jié)是信息數(shù)據(jù)字節(jié)，第6字節(jié)是校驗碼。

信息字有上行和下行，并有遙測信息字和遙信信息字。其字格式如圖2-9，2-10。第39頁/共270頁三、幀的組織方式

在循環(huán)式遠動規(guī)約中，遠動信息按其重要性和實時性要求，分為五種不同的幀：A、B、C、D（D1和D2）和E幀。這些幀在循環(huán)時間上有不同要求，所以應(yīng)正確安排各種幀的傳送順序，并控制一幀中信息字的數(shù)量。上行信息的優(yōu)先級排列順序和傳送時間要求如下：子站收到主站的召喚子站時鐘命令后，在上行信息中優(yōu)先插入兩個返送信息字，插入傳送一遍；變位遙信和子站工作狀態(tài)變化信息，以信息字為單位優(yōu)先插入傳送，連送三遍，并要求在1s內(nèi)送到主站；遙控、升降命令的返送校核信息，以信息字為單位插入傳送，連送三遍；重要遙測量安排在A幀傳送，循環(huán)時間不大于3s；次要遙測量安排在B幀傳送，循環(huán)時間一般不大于6s；一般遙測量安排在C幀傳送，循環(huán)時間一般不大于20s；第40頁/共270頁

遙信狀態(tài)信息安排在D1幀定時傳送；電能脈沖計數(shù)值安排在D2幀定時傳送；事件順序記錄（SOE）安排在E幀，以幀插入方式傳送三遍；D1、D2幀傳送的是慢變化量，以幾分鐘至幾十分鐘的周期循環(huán)傳送。

E幀傳送的事件順序記錄是隨機量，同一事件順序記錄應(yīng)分別在三個E幀內(nèi)重復(fù)傳送三次。下行命令的優(yōu)先級排列如下：召喚子站時鐘、設(shè)置子站時鐘校正值、設(shè)置子站時鐘；遙控選擇、執(zhí)行、撤消命令；升降選擇、執(zhí)行、撤消命令；設(shè)定命令；廣播命令、復(fù)歸命令。下行命令是按需要傳送，非循環(huán)傳送。當不發(fā)下行命令時，應(yīng)連續(xù)發(fā)送同步碼。在滿足規(guī)定的循環(huán)時間前提下，幀系列可以根據(jù)要求任意組織。第41頁/共270頁下圖為E幀、變位遙信、遙控返校插入傳送的示圖第42頁/共270頁四、幀結(jié)構(gòu)的簡化在國產(chǎn)的遠動裝置中，一種較簡單的循環(huán)式遠動規(guī)約也常使用，這種規(guī)約對幀結(jié)構(gòu)作了簡化處理，它的幀結(jié)構(gòu)如圖2-14所示。和部頒的循環(huán)式遠動規(guī)約見圖2-6比較可以看出，這種幀結(jié)構(gòu)中取消了控制字，增加了慢變化字。

除上述區(qū)別外，這種規(guī)約的同步字、信息字結(jié)構(gòu)、校驗碼生成規(guī)則都滿足部頒規(guī)約。第43頁/共270頁第四節(jié)、遠動信息的問答式傳輸規(guī)約

報文：POLLING方式中，無論是主站向子站發(fā)送的命令，還是子站向主站回送的數(shù)據(jù)，都稱為報文。每個報文含有一個完整的意義，但不同的報文長度不一定相同。類型與類別：類型指數(shù)據(jù)的不同分類。數(shù)據(jù)的類型分為模擬量、狀態(tài)量、狀態(tài)變化量、時標量等。類別指數(shù)據(jù)或信息依其不同掃描周期劃分為0~7類。對各種類型的數(shù)據(jù)要分別指定屬于某一類別，任一類別的掃描周期可由外面輸入定義。時標量定義為類別8。第44頁/共270頁報文的格式本規(guī)約中的報文，可分為三種報文格式：主站向子站詢問的報文；子站向主站回答確認或否定確認的報文；主站向子站或子站向主站傳送數(shù)據(jù)的報文。主站向子站詢問的報文格式見圖2-15。

第一字節(jié)為子站地址，取00H-FEH。當取FEH時，該詢問報文為廣播命令。第二字節(jié)報文類型可以取05H和1AH。當報文類型代碼為05H時,該報文為類別詢問報文；為1AH時,該報文為重復(fù)詢問報文。第45頁/共270頁子站向主站回答確認或否定確認的報文格式見圖2-18。傳送數(shù)據(jù)的報文格式見圖2-19。

第一字節(jié)為子站地址，取00H-FEH。第二字節(jié)報文類型取06H時，為確認報文：子站正確收到主站的命令；取15H時為否定確認報文。第三字節(jié)類別標志字節(jié)的0~7位。與數(shù)據(jù)類別相對應(yīng)。

第一字節(jié)為子站地址。第二字節(jié)低6位作為報文類型的代碼；第三字節(jié)為報文中數(shù)據(jù)區(qū)的字節(jié)數(shù)。報文的校驗碼為兩個字節(jié)。第46頁/共270頁主站與子站間的問答過程：見下圖第47頁/共270頁第三章、遠動信息的信道編譯碼第一節(jié)、抗干擾編碼的基本原理信道編碼是對信源編碼得到的信息序列按照某種規(guī)律添加一定的校驗碼元，由信息序列和校驗碼元構(gòu)成一個有抗干擾能力的碼字。添加校驗碼元的規(guī)律或規(guī)則不同，就形成不同的編碼方法。遠動信息的信道編碼方法大多采用奇偶校驗和循環(huán)冗余校驗CRC。一、最小距離與碼的檢錯、糾錯能力碼的最小距離是衡量這種碼抗干擾能力的重要參數(shù)。對最小距離為dmin的碼,它能糾正的碼字中的錯誤個數(shù)t

和能檢出的碼字中的錯誤個數(shù)l滿足關(guān)系：第48頁/共270頁二、信道編碼的代數(shù)基礎(chǔ)

1、伽羅華域及域上多項式

2、二元域上的多項式運算第二節(jié)、奇偶校驗碼一、奇偶校驗碼奇偶校驗碼是一個（n,n-1）分組碼。它的編碼規(guī)則是在n-1位信息元后面,添加一位奇校驗或偶校驗的校驗碼元,使每個碼字中“1”碼元的個數(shù)恒為奇數(shù)或偶數(shù)。第49頁/共270頁

奇偶校驗碼的檢錯能力較差。當接收碼字錯奇數(shù)個碼元時，奇偶校驗只能檢測出碼字有錯，而不能確定是哪幾位碼元的錯誤。若接收碼字中出現(xiàn)偶數(shù)個錯誤，則使奇偶校驗碼失去檢錯能力。但奇偶校驗碼的編碼效率很高二、水平垂直奇偶校驗碼水平垂直奇偶校驗碼是水平和垂直兩個方向的奇偶校驗碼，也稱縱橫奇偶校驗碼。三、水平垂直奇偶校驗碼水平垂直奇偶校驗碼是水平和垂直兩個方向的奇偶校驗碼，也稱縱橫奇偶校驗碼。第50頁/共270頁

第三節(jié)、循環(huán)碼的編譯碼原理一、線性分組碼

當分組碼滿足每個碼字中的每一位校驗碼元，都是本碼字中某些位信息碼元的線性模2和時，這個分組碼為線性分組碼。線性分組碼的編碼可以用生成矩陣G實現(xiàn)。二、循環(huán)碼的編譯碼原理

循環(huán)碼是線性分組碼的一個重要子類，因此循環(huán)碼可以像線性分組碼一樣，用生成矩陣實現(xiàn)編碼。但由于循環(huán)碼的一些重要特性，使循環(huán)碼的編碼和譯碼用一個生成多項式便可以實現(xiàn)。第51頁/共270頁

循環(huán)碼分為非系統(tǒng)循環(huán)碼和系統(tǒng)循環(huán)碼。實現(xiàn)非系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼只要根據(jù)碼長n和信息位k選定生成多項式g(x)，再完成m(x)g(x)的乘法運算,便得到信息多項式m(x)對應(yīng)的循環(huán)碼的碼多項式c(x)。

(n,k)系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼過程是：首先把信息多項式m(x)乘以xn-k，得到xn-km(x)；然后以生成多項式g(x)去除xn-km(x)，如果商為q(x)，余式為r(x)，則xn-km(x)=q(x)g(x)+r(x)；最后用r(x)模2加xn-km(x)，便得到所需的系統(tǒng)循環(huán)碼碼字c(x)=xn-km(x)+r(x)。第52頁/共270頁三、縮短循環(huán)碼

任何一個給定的（n,k）系統(tǒng)循環(huán)碼的2k個碼字中，一定存在2k-j（j<k）個前位為零的碼字。如果刪去這2k-j個碼字中前面j位零,可以得到2k-j個長為(n-j)的碼字,由它們構(gòu)成的(n-j,k-j)線性系統(tǒng)碼,稱為原(n,k)系統(tǒng)循環(huán)碼的縮短循環(huán)碼?？s短循環(huán)碼可以采用原系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼電路、檢糾錯譯碼電路及編譯碼算法。它的檢糾錯能力不低于原來的(n,k)系統(tǒng)循環(huán)碼.第53頁/共270頁第四節(jié)循環(huán)碼的檢錯及糾錯能力一、伴隨式計算及糾錯假設(shè)發(fā)端發(fā)送的碼字是

c(x)=cn-1xn-1+cn-2xn-2+…+c1x+c0

接收端收到的碼字是

R(x)=rn-1xn-1+rn-2xn-2+…+r1x+r0

當我們用接收到的碼字R(x)除以生成多項式g(x)時,如果商式為p(x)，余式為s(x)，則有

R(x)=p(x)g(x)+s(x)第54頁/共270頁

多項式s(x)稱為接收碼字R(x)的伴隨式。如果伴隨式s(x)為零，譯碼判斷時認為接收碼字就是發(fā)送端發(fā)來的碼字。若伴隨式s(x)不為零，認為發(fā)送碼字在信道中受到干擾。受干擾的錯誤圖樣用多項式表示成

E(x)=en-1xn-1+en-2xn-2+…+e1x+e0

則接收碼字是R(x)=c(x)+E(x)

接收碼字R(x)的伴隨式s(x)等于錯誤圖樣E(x)除以生成多項式g(x)所得的余式s’(x)?？梢姲殡S式中包含有疊加在發(fā)送碼字上的錯誤圖樣的信息，所以不僅可以利用伴隨式進行檢錯，還可以用伴隨式完成一定范圍內(nèi)的糾錯。第55頁/共270頁二、循環(huán)碼的檢錯能力如果生成多項式g(x)中含有因式x+1，即g(x)=(x+1)g1(x)，則用這種生成多項式生成的循環(huán)碼可以檢測出碼字中的奇數(shù)個錯誤。在電力系統(tǒng)的噪聲信道中，經(jīng)常出現(xiàn)突發(fā)干擾。循環(huán)碼對突發(fā)干擾的檢錯能力如下：（1）由n-k次多項式g(x)生成的循環(huán)碼!能檢測出所有突發(fā)長度為n-k或小于n-k（即b≤n-k）的突發(fā)錯誤。第56頁/共270頁（2）由n-k次多項式g(x)生成的循環(huán)碼，當突發(fā)錯誤的突發(fā)長度b>n-k時，檢測不出的突發(fā)錯誤占同樣長度的可能的突發(fā)錯誤總數(shù)的百分比為

2-(n-k)

當b-1>n-k2-(n-k-1)

當b-1=n-k第五節(jié)系統(tǒng)循環(huán)碼的編譯碼電路一、除法電路系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼是將信息多項式m(x)乘以xn-k，再除以生成多項g(x)，把所得余式r(x)與xn-km(x)模2加，便得到碼字c(x)=xn-km(x)+r(x)。譯碼時用接收碼字去除以生成多項式g(x)，判余式是否為零。由此可見，無論編碼還是譯碼，都要進行多項式的除法運算，求余式。第57頁/共270頁

多項式的除法運算，可以用反饋移位寄存器實現(xiàn)。當除式g(x)為n-k次多項式時，完成除法運算的電路見圖3-3，稱為除法電路。只要除式g(x)被確定，與它對應(yīng)的除法電路也唯一地被確定。第58頁/共270頁二、系統(tǒng)循環(huán)碼的譯碼電路按照圖3-3，當g(x)=x3+x+1時可以構(gòu)成圖3-4所示的除法電路。這種除法電路的被除數(shù)從移位寄存器的低端輸入，所以稱它為低端輸入除法電路。被除數(shù)為1111111，它在低端輸入除法電路中的運算過程如表3-5所示。

第59頁/共270頁

當被除數(shù)是n位二進制數(shù)時，低端輸入除法電路要經(jīng)過n次移位運算得到最后余數(shù)。如果接收端按生成多項式g(x)構(gòu)成低端輸入除法電路，并把從信道中接收的碼字按接收節(jié)拍逐位送入除法電路，那么當n位碼元接收完后，除法電路中寄存器狀態(tài)便是接收碼字除以生成多項式之后的余式，即伴隨式。這時，低端輸入除法電路完成了譯碼運算。三、系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼電路圖3-5為g(x)=x3+x+1對應(yīng)的高端輸入除法電路，它仍由生成多項式g(x)唯一地確定。第60頁/共270頁

如果被除數(shù)為信息序列1111，即m(x)=x3+x2+x+1，當信息序列送入該除法電路時，除法電路的運算過程如表3-7所示。這時電路經(jīng)過四次移位運算得到余式111。第61頁/共270頁

用高端輸入除法電路完成編碼運算時，只需將k位信息碼元在向信道發(fā)送的同時，也送入除法電路，當k位信息位發(fā)送結(jié)束時，k次運算同時完成，在除法電路中便得到信息位對應(yīng)的余數(shù)。再把信息的余數(shù)緊跟信息位發(fā)向信道，就保證了一個碼字中的n位碼元向信道發(fā)送是不間斷的。第六節(jié)系統(tǒng)循環(huán)碼的編譯碼算法在計算機系統(tǒng)中，而直接用程序來完成編碼和譯碼的除法運算，稱為軟件表算法。第62頁/共270頁一、軟件表算法I

設(shè)k位信息序列m=mk-1mk-2…m1m0，軟件表算法I的步驟是：（1）把k位信息序列m分成長度為n-k位的p信息段，記為m=M1M2…Mp。（2）在第一個信息段M1

后面添加n-k個零，然后除以生成多項式g(x)得余數(shù)r1。再將余數(shù)r1與第二個信息段M2

模2加得M2’。（3）在M2’

后面添加n-k個零，然后除以生成多項式g(x)得余數(shù)r2，將與第三個信息段M3

模2加得M3’

。（4）對M3’

按步驟（3）進行得M4’，如此下去直到對Mp’

按步驟（3）進行得到rp，它就是信息序列m編碼應(yīng)得的余數(shù)。這時信息序列m對應(yīng)的碼字是c=M1M2…Mprp。第63頁/共270頁

軟件表算法I把xn-km(x)/g(x)的除法運算變成了分段進行的除法運算。.并且每一段運算都是在n-k位二進制序列后面添加n-k個零，再除以生成多項式g(x)求余數(shù)。因此可以事先完成這2n-k個被除數(shù)除以生成多項式的除法運算，并把計算出的2n-k個余數(shù)稱為中間余數(shù)存在內(nèi)存中，建立一個中間余數(shù)表。便可以找到該信息段對應(yīng)的中間余數(shù)。軟件表算法I一般用在n-k比較小的情況。二、軟件表算法II

設(shè)信息序列m=mk-1mk-2…m1m0

，軟件表算法II的步驟是：（1）把信息序列m分成長度為(n-k)/2位的p信息段，記為m=M1M2…Mp。第64頁/共270頁（2）在第一個信息段M1

后面添加n-k個零，然后除以生成多項式g(x)得中間余數(shù)r1。再將n-k位中間余數(shù)r1分成兩段，前半段的(n-k)/2位是高位段，記為r1H，后半段的(n-k)/2位是低位段，記為r1L。（3）將r1H與第二個信息段M2

模2加，得M2’。在M2’后面添加n-k個零，然后除以生成多項式g(x)，得中間余數(shù)r3，再將n-k位中間余數(shù)分成兩段，前半段的(n-k)/2位記為r3H，后半段的(n-k)/2位記為r3L。（4）將r2H和r1L與第三個信息段M3

模2加，得M3’=r2H+r1L+M3

。在M3’后面添加n-k個零，然后除以生成多項式g(x)，得中間余數(shù)r3，再將n-k位中間余數(shù)分為兩段，前半段的(n-k)/2位記為r3H，后半段的(n-k)/2位記為r3L。第65頁/共270頁（5）對M3后面的信息段M4，M5...Mp重復(fù)步驟（4）,直到求出Mp‘=r(p-1)H+r(p-2)L+Mp。在Mp’后面添加n-k個零，然后除以生成多項式g(x)，得中間余數(shù)rp，再將n-k位中間余數(shù)rp分為兩段，前半段的(n-k)/2位記為rpH，后半段的(n-k)/2位記為rpL。將rpH與r(p-1)L模2加得rH=rpH+r(p-1)L,令rl=rpL，則rH和rL分別是信息序列m的余式r的高(n-k)/2位和低(n-k)/2位。記為

r=rHrL。對軟件表算法II也可以事先分別對長度為(n-k)/2位的所有二進制序列，其后添n-k個零，再除以生成多項式求中間余數(shù)，并在內(nèi)存中建立一個中間余數(shù)表。以后對任何長度為k位的信息編碼，都可以通過查表和模2加運算完成。第66頁/共270頁三、兩段查表法如果把算法中劃分的信息段再進行處理，把一個信息段分解成兩個信息段的模2和，并且使分解后得到的兩個信息段各有一半的位數(shù)取零，其中一個高半段取零，另一個低半段取零。然后對分解后得到的信息段建立中間余數(shù)表，便可以進一步減少余數(shù)表所占內(nèi)存的數(shù)量。兩段查表法減少了中間余數(shù)表占用的內(nèi)存空間，但計算一個信息段的余數(shù)要進行兩次查表和一次模2加運算。第67頁/共270頁第七節(jié)遠動信息的CRC校驗一、生成多項式我國部頒循環(huán)式遠動規(guī)約規(guī)定，每幀遠動信息中的控制字和信息字都采用CRC校驗，并選用生成多項式g(x)=x8+x2+x+1生成(48,40)循環(huán)碼，其陪集碼為FFH。我國部頒問答式遠動規(guī)約中的報文，有校驗碼為16位的報文和校驗碼為8位的報文。16位校驗碼的報文采用CRC校驗，生成多項式是g(x)=x16+x15+x2+x+1，它是ISO制定的HDLC標準CRC校驗碼。8位校驗碼的報文中，校驗碼由7位CRC校驗碼和一位奇偶校驗碼組成。7位CRC校驗碼的生成多項式g(x)=x7+x6+x+1。第68頁/共270頁二、循環(huán)傳輸規(guī)約的CRC校驗生成軟件表的程序框圖見圖3-6。第69頁/共270頁

發(fā)端用軟件表算法I編碼時，要將40位信息分為5個八位的信息段。按照程序框圖圖3-7設(shè)計出編碼程序。第70頁/共270頁

編碼程序在發(fā)送端使用，對接收端應(yīng)該將接收到的48位碼元分成6個8位長的字節(jié)，對前面5個字節(jié)（信息位）先按編碼程序處理計算出r5，對r5取非得r5，然后將r5與接收到的第六個字節(jié)異或，如果異或結(jié)果為零，認為接收碼字正確；否則表示發(fā)送碼字在信道中受到干擾。三、我國問答式遠動規(guī)約的CRC校驗1.16位校驗碼的報文校驗

16位校驗碼的報文格式，見圖2-19。第71頁/共270頁16位校驗碼的編碼程序框圖見圖3-9。第72頁/共270頁2.8位校驗碼的報文校驗把8位校驗碼的重復(fù)詢問報文用圖3-10表示，其中表示校驗碼字節(jié)。校驗碼字節(jié)的最高位由報文中其余字節(jié)的最高位進行模2加產(chǎn)生，剩余7位是CRC校驗碼，生成多項式g(x)=x7+x6+x+1。第73頁/共270頁第四章遠動信息的時序及同步第一節(jié)遠動信息的時序

遠動信息的發(fā)送時間順序和接收時間順序，可以用位、字節(jié)、碼字來表征。一、遠動信息的位

微機遠動裝置中，串行接口電路向信道發(fā)送或從信道接收的一位數(shù)據(jù)就是遠動信息的一個碼元，也稱為一位。每秒鐘向信道發(fā)送或從信道接收的碼元數(shù)，稱為碼元傳輸速率或波特率?？傊?，微機遠動裝置中遠動信息的碼元傳輸速率由串行接口電路的發(fā)送時鐘和接收時鐘進行控制。同步通信時，串行接口電路發(fā)送/接收時鐘頻率等于遠動信息的碼元傳輸速率，即波特率。異步通信時，發(fā)送/接收時鐘頻率和遠動信息的波特率之間有一個系數(shù)關(guān)系。第74頁/共270頁二、字節(jié)和碼字遠動裝置發(fā)送遠動信息時，CPU每次通過數(shù)據(jù)總線并行地向串行接口電路輸出一個字節(jié)，串行接口電路再一位一位地向信道串行輸出。接收遠動信息時，串行接口電路從信道一位一位地串行接收，當收滿一個字節(jié)后CPU通過數(shù)據(jù)總線并行地從串行接口電路讀入一個字節(jié)。發(fā)送端設(shè)有發(fā)送字節(jié)計數(shù)器，接收端有接收字節(jié)計數(shù)器，在接收和發(fā)送遠動信息的過程中，收發(fā)兩端還必須對碼字個數(shù)進行計數(shù)。三、同步的必要性遠動裝置的同步，就是要保證收發(fā)兩端碼字計數(shù)器和字節(jié)計數(shù)器的計數(shù)值一致，并使接收時鐘的相位與發(fā)送時鐘的相位差不超過允許值。這樣才能保證接收端對接收信息識別的正確性。實現(xiàn)同步的方法有幀同步和位同步兩種。第75頁/共270頁第二節(jié)幀同步一、幀同步（framesynchronization）如果發(fā)送端在每幀發(fā)送信息字之前，先發(fā)送同步碼字，即每幀以同步碼字開頭，標明一幀的開始。接收端從接收信息中檢測到正確的同步碼字后，將接收端的碼字計數(shù)器和字節(jié)計數(shù)器置成與發(fā)送端相同的計數(shù)狀態(tài)，這種同步方式叫幀同步。幀同步中的同步字取一組特定的不變的字符。二、同步字的檢測接收端對同步字的檢測分為兩種情況。一種是接收端正確接收完一幀信息后，在下一幀的同步字應(yīng)該出現(xiàn)的時間間隔內(nèi)尋找同步字，這叫慣性同步狀態(tài)。另一種是收發(fā)兩端處于失步狀態(tài)，比如接收端剛開機工作，這時接收端必須從接收信息中首先尋找出同步字才能進入對后續(xù)碼字的接收，這種工作狀態(tài)叫搜索同步狀態(tài)。第76頁/共270頁圖4-4是同步字檢出原理框圖。第77頁/共270頁第三節(jié)位同步位同步是指收發(fā)兩端的位相位一致，就是要使發(fā)送端串行接口電路的發(fā)送時鐘和接收端串行接口電路的接收時鐘始終保持相位一致。一、數(shù)字鎖相原理

發(fā)送端發(fā)送時鐘的周期等于一位碼元的時間寬度，因此接收端收到的數(shù)字信息中含有發(fā)送端發(fā)送時鐘的相位信息。接收端可以在接收信息的過程中!以接收到的信息相位為基準，不斷調(diào)整收端接收時鐘的相位，減小收發(fā)兩端的位相差，從而不至于出現(xiàn)因位相差的積累而失步的現(xiàn)象。這就是用數(shù)字鎖相實現(xiàn)位同步的原理。第78頁/共270頁

圖4-5是接收端完成位同步的數(shù)字鎖相電路原理框圖。

ua是收端接收到的經(jīng)解調(diào)后的信息序列，ua出現(xiàn)變位時，校正脈沖發(fā)生器輸出ub，它可以代表發(fā)送端的位相位。分頻電路的輸出uc，是收端串行接口電路的接收時鐘。第79頁/共270頁

為了使兩端的位相差不超過半個碼元，相位比較器完成將ub（它代表發(fā)送端的位相位）和uc（它代表接收端的位相位）進行相位比較。計數(shù)脈沖控制電路的作用是：根據(jù)相位比較器的比較結(jié)果，調(diào)整收端分頻電路的分頻系數(shù)。二、數(shù)字鎖相電路數(shù)字鎖相電路的功能一是完成對收發(fā)兩端位相位的比較，判斷其超前和滯后狀態(tài)；二是根據(jù)判斷結(jié)果，調(diào)整接收端分頻電路的分頻系數(shù)，使收端的位，即碼元的寬度變長或變短，從而達到縮小兩端位相差的目的。第80頁/共270頁

圖4-7是用硬件構(gòu)成的數(shù)字鎖相電路。圖中的兩個JK觸發(fā)器和CD4520加法計數(shù)器構(gòu)成收端的分頻電路。分頻電路的輸出f6是串行接口電路的接收時鐘。校正脈沖產(chǎn)生電路由圖4-7中的異或門、觸發(fā)器ZX1和ZX2組成。Y1和Y2和H1完成相位比較和計數(shù)脈沖控制。第81頁/共270頁

圖4-8是用可編程定時器8253構(gòu)成的數(shù)字鎖相電路。8253的計數(shù)器0作分頻電路；計數(shù)器2、D觸發(fā)器和與門完成相位比較；分頻系數(shù)的調(diào)整由軟件實現(xiàn)。第82頁/共270頁三、通信方式與位同步以同步通信方式發(fā)送信息時，收端的幀同步措施可以通過對同步字的檢測，將信息序列按字節(jié)劃分開。但在實現(xiàn)幀同步后，按字節(jié)接收的過程中，為了消除發(fā)端的發(fā)送時鐘和收端的接收時鐘之間的頻差所產(chǎn)生的位相差，收端必須同時采用位同步措施。異步通信用一位起始位表示字符的開始，用停止位表示字符的結(jié)束，以此構(gòu)成一幀信息。由于起始位起到使該字符內(nèi)各位碼元保持位同步的作用，因此收端不必再采用其它措施實現(xiàn)位同步。第83頁/共270頁第四節(jié)同步的性能通過檢測同步字完成幀同步時，由于信道的干擾，可能出現(xiàn)漏同步和假同步。用數(shù)字鎖相電路完成位同步時，存在反校的可能性。一、漏同步和假同步

當同步字在信道中受到干擾，使其中某些碼元發(fā)生變位，致使收端檢測不出同步字，稱為漏同步。當接收到的信息序列中，出現(xiàn)與同步字相同的碼序列時，在對同步字檢測時會把它誤判為同步字，造成假同步。二、位同步的反校收發(fā)兩端發(fā)送時鐘和接收時鐘的相位差<∏時，數(shù)字鎖相電路在工作過程中，通過相位調(diào)整，會使兩者的相位差繼續(xù)增加，直到≈2∏，造成兩端時序錯一位，這種情況稱為反校。第84頁/共270頁

第五章、遠動信息的信源編碼如何處理遠動信息和命令正是本章所要介紹的內(nèi)容。

第一節(jié)、遙信信息的采集和處理一、遙信對象狀態(tài)的采集遙信信息通常由電力設(shè)備的輔助接點提供，輔助接點的開合直接反映出該設(shè)備的工作狀態(tài)。

無源接點：即空接點，無論是在(開)狀態(tài)還是(合)狀態(tài)，接點兩端均無電位差。提供給遠動裝置的輔助接點大多為無源接點。斷路器和隔離開關(guān)提供的就是這一類輔助接點。

有源接點：在(開)狀態(tài)時兩端有一個直流電壓，是由系統(tǒng)蓄電池提供的110V或220V直流電壓。一些保護信號提供此類接點。第85頁/共270頁

圖5-1給出了兩類觸點信號的例子。圖5-1(a)是斷路器動作機構(gòu)原理圖。圖5-1(b)是斷路器事故跳閘音響回路的一部分。第86頁/共270頁

不論無源還是有源觸點，由于它們來自強電系統(tǒng)，直接進入遠動裝置將會干擾甚至損壞遠動設(shè)備，因此必須加入信號隔離措施。通常采用繼電器和光電耦合器作為遙信信息的隔離器件，如圖5-2所示。圖5-2(a)采用繼電器隔離，圖5-2(b)采用的光電耦合器隔離。第87頁/共270頁

圖5-3給出一適用于有源和無源接點的實用電路。當遙信信源連通（短路）時，輸出YX為高電平；當遙信信源懸空或帶有直流正電壓時，YX為低電平。

遙信對象采集也有采用雙觸點的處理方法。雙觸點遙信就是一個遙信量由兩個狀態(tài)信號表示，一個來自開關(guān)的合閘接點，另一個來自開關(guān)的跳閘接點。因此雙觸點遙信需用二進制代碼的兩位來表示?！?0”和“01”為有效代碼，分別表示合閘與跳閘；“00”與“11”為無效代碼。這種處理方法可以提高遙信信源的可靠性和準確性。第88頁/共270頁二、遙信狀態(tài)的輸入電路經(jīng)過上述信號處理后，遠動裝置內(nèi)的遙信信息為符合TTL電平的“0”、“1”狀態(tài)信號。每一遙信對象映射到計算機中正好是二進制代碼的一位。大量散亂的遙信對象必須通過遙信狀態(tài)的輸入電路的有效組織，才能便于計算機處理。接收遙信量的輸入電路可以采用三態(tài)門芯片、并行接口芯片和數(shù)字多路開關(guān)芯片三類接口芯片實現(xiàn)。三態(tài)門芯片種類很多，如圖5-4以74LS244為例說明。

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并行接口芯片同樣可以實現(xiàn)遙信量的采集，如圖5-5所示，以intel8255可編程I/O接口芯片為例說明。

當遙信量較多時，可采用數(shù)字量多路開關(guān)。如圖5-6所示。第90頁/共270頁

用數(shù)字量多路開關(guān)可實現(xiàn)遙信量輸入的擴展。圖5-7為采用1片SN74LS244和8片SN74151實現(xiàn)64路遙信量輸入的例子。第91頁/共270頁

遙信信息在采集和處理上有兩種不同的模式：定時掃查和變位觸發(fā)。1、定時掃查模式

圖5-8給出了一個8路遙信量采集的電路圖。將intel8255的A口設(shè)置為輸入方式，讀A口的狀態(tài)即可得到8路遙信量的狀態(tài)。第92頁/共270頁

一般將遙信掃查置于實時時鐘中斷服務(wù)程序中，每一個等時間間隔，如1~10ms，都要對全部的遙信量進行一次掃查，這樣構(gòu)成的掃查模式為定時掃查模式。遙信定時掃查的子程序框圖如圖5-9所示。第93頁/共270頁2、變位觸發(fā)模式

在實時掃查模式的基礎(chǔ)上，增加一些硬件，占用一個CPU的外部中斷源，則可實現(xiàn)變位觸發(fā)模式。遙信變位中斷服務(wù)程序框圖如圖5-10所示。第94頁/共270頁三、提高遙信信息可靠性措施電網(wǎng)調(diào)度自動化對遠動系統(tǒng)中遙信采集的可靠性和準確性的要求極高，要求在硬件和軟件兩個環(huán)節(jié)加以充分的保證。硬件方面：保證強電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)的信號隔離，通常采用繼電器隔離和光電耦合器隔離。以及YX防抖和消噪處理。軟件方面：不能以一次讀取的遙信狀態(tài)為準，必須連續(xù)多次讀取狀態(tài)，以其每次讀取均相同的狀態(tài)作為遙信狀態(tài)，這樣才能保證遙信信息的正確性和可靠性。防抖和消噪處理也可以用軟件實現(xiàn)。第95頁/共270頁四、事件順序記錄事件（event）指的是運行設(shè)備狀態(tài)的變化，如開關(guān)所處的閉合或斷開狀態(tài)的變化，保護所處的正?；蚋婢癄顟B(tài)的變化。事件順序記錄是指開關(guān)或繼電保護動作時，按動作的時間先后順序進行的記錄。

事件分辨率（separatingcapability,discrimmination）：指能正確區(qū)分事件發(fā)生順序的最小時間間隔。站內(nèi)分辨率和站間分辨率：是指站內(nèi)（或站間）發(fā)生的兩個事件能被分辨出來的最小時間間隔。規(guī)約中要求，站內(nèi)分辨率應(yīng)小于10ms，系統(tǒng)分辨率應(yīng)小于20ms。它是事件順序記錄的主要技術(shù)指標。第96頁/共270頁

要完成事件順序記錄功能，遠動裝置中必須提供實時時鐘。實時時鐘由CPU內(nèi)部或外部的可編程定時/計數(shù)器電路產(chǎn)生的定時中斷請求信號，在定時中斷響應(yīng)后，執(zhí)行實時時鐘中斷服務(wù)程序而形成。圖5-11給出一實時時鐘中斷服務(wù)程序框圖。第97頁/共270頁第98頁/共270頁

為了保證系統(tǒng)分辨率，全系統(tǒng)應(yīng)該參照同一個時間標準，即必須建立全網(wǎng)的統(tǒng)一時鐘。方法一：由主站周期性地向各RTU發(fā)送時鐘命令，各RTU以主站的實時時鐘為標準對本站實時時鐘的各計數(shù)單元進行修正，達到統(tǒng)一時鐘的目的。圖5-12為主站向RTU發(fā)送校時命令、對時的示意圖。第99頁/共270頁

方法二：在主站和各RTU處分別裝配標準時鐘信號的接收裝置，接受天文臺發(fā)出的無線電校時信號或GPS（全球定位系統(tǒng)）提供的標準時鐘信號。這種方法能充分保證跨調(diào)度區(qū)域的系統(tǒng)分辨率的指標，減去了主站與子站之間的對時通信。第二節(jié)、遙測量的采集第100頁/共270頁一、模/數(shù)轉(zhuǎn)換原理模/數(shù)轉(zhuǎn)換是遙測量采集的核心部分。實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的方法很多,有逐位比較式、雙積分式、并行比較式以及U/F轉(zhuǎn)換式等。1、逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換是把待轉(zhuǎn)換的直流模擬電壓與一組呈二進制關(guān)系的標準電壓一位一位由高至低逐位進行比較，決定每位是去碼（為0）還是留碼（為1），從而實現(xiàn)模擬電壓到二進制數(shù)碼的轉(zhuǎn)換。它一般由邏輯控制與定時電路、電壓比較器、逐次逼近邏輯寄存器SAR、D/A轉(zhuǎn)換電路和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器等組成。第101頁/共270頁圖5-14為逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換原理框圖。值得注意的是：此轉(zhuǎn)換過程是對某一固定的輸入電壓經(jīng)多次比較后得出轉(zhuǎn)換結(jié)果。如果在轉(zhuǎn)換過程中輸入出現(xiàn)正常波動或受到干擾，會給轉(zhuǎn)換結(jié)果帶來嚴重誤差。因此在實際應(yīng)用中需在A/D轉(zhuǎn)換器前加一采樣/保持器，以保證在A/D轉(zhuǎn)換期間輸入電壓不發(fā)生變化。第102頁/共270頁2、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換雙積分式A/D轉(zhuǎn)換采用的是U/T（電壓/時間）的轉(zhuǎn)換方式，圖5-15給出它的電路原理框圖。其工作過程分三個階段完成：采樣階段、回積階段和復(fù)零階段。第103頁/共270頁3、并行比較式A/D轉(zhuǎn)換

并行比較式A/D轉(zhuǎn)換又稱瞬時比較---編碼式A/D轉(zhuǎn)換，是一種轉(zhuǎn)換速度最快、轉(zhuǎn)換原理最直觀的轉(zhuǎn)換技術(shù)。圖5-17給出了n位并行比較式A/D轉(zhuǎn)換的原理圖。第104頁/共270頁第105頁/共270頁4、電荷平衡式U/f轉(zhuǎn)換

U/f轉(zhuǎn)換也是模/數(shù)轉(zhuǎn)換的一種實現(xiàn)方法。圖5-18(a)為電荷平衡式U/f轉(zhuǎn)換的原理框圖。第106頁/共270頁

圖5-18(b)為電荷平衡式U/f轉(zhuǎn)換的輸出波形。第107頁/共270頁二、模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片介紹1、AD574A2、ICL71093、LMx31三、模擬遙測量輸入的接口電路為了進一步了解遙測量采集的各環(huán)節(jié)，這里給出32路遙測量采集的實用電路，如圖5-24所示。該電路主要包括三個部分：CPU、譯碼、程序/數(shù)據(jù)存儲，如圖5-24(a)所示；多路模擬開關(guān)、采樣/保持、A/D轉(zhuǎn)換，如圖5-24(b)所示；以及光電隔離，如圖5-24(c)所示。第108頁/共270頁第109頁/共270頁第110頁/共270頁四、數(shù)字化的遙測量采集上面講的遙測量采集其輸入量均為直流模擬電壓信號的處理和上送。另外還有一類送入遠動裝置的遙測量不是模擬信號，而是數(shù)字信號。這類信號主要來源為一些指示儀表設(shè)備，這些設(shè)備將待測量通過內(nèi)部電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號（如BCD碼），數(shù)字值代表了待測量的大小，即為有名值。一方面用于數(shù)碼管顯示，另一方面用并行口輸出提供給遠動裝置或其他裝置使用。這類遙測量稱為數(shù)字化的遙測量。數(shù)字化的遙測量采集電路類似于遙信采集電路，利用并行口或三態(tài)門直接對數(shù)字化的遙測量進行讀數(shù)。第111頁/共270頁第三節(jié)、遙測信息的處理A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)為原始數(shù)據(jù)，或稱為生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)要提供給調(diào)度運行人員用還需要作一系列的處理。一、數(shù)字濾波輸入到遙測量采集系統(tǒng)的模擬直流電壓都是來自各類變送器和傳感器，這些有用的信號中?；祀s有各種頻率的干擾信號。因此在遙測量采集的輸入端通常加入RC低通濾波器，用以抑制某些干擾信號。RC濾波器易實現(xiàn)對高頻干擾信號的抑制，但欲抑制低頻干擾信號（如頻率為0.01Hz的干擾信號）要求的C值太大，不易實現(xiàn)。而數(shù)字濾波器可以對極低頻率的干擾信號進行濾波，彌補了RC濾波器的不足。第112頁/共270頁

數(shù)字濾波就是在計算機中用一定的計算方法對輸入信號的量化數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)處理，減少干擾在有用信號中的比重，提高信號的真實性。這是一種軟件方法，對濾波算法的選擇、濾波系數(shù)的調(diào)整都有極大的靈活性，因此在遙測量的處理上廣泛采用。在問答式遠動規(guī)約中建議采用一階遞歸濾波，濾波公式如下：

Yk=Xk+A(Yk-1-Xk)式中Xk--------新采樣數(shù)據(jù)；

Yk-1-----------前一次的濾波輸出；

Yk------------這一次的濾波輸出；

A---------濾波系數(shù)。第113頁/共270頁二、死區(qū)計算遠動裝置中遙測量的采集工作是不間斷地循環(huán)進行著，如果要將微小的變化也不停地送往調(diào)度中心，會增加各個環(huán)節(jié)的負擔，在遙測量處理中加入死區(qū)計算，則可有效地解決上述問題。死區(qū)計算是對連續(xù)變化的模擬量規(guī)定一個較小的變化范圍。當模擬量在這個規(guī)定的范圍內(nèi)變化時，認為該模擬量沒有變化，這期間模擬量的值用原值表示，這個規(guī)定的范圍稱為死區(qū)。當模擬量連續(xù)變化超出死區(qū)時，則以此刻的模擬量值代替舊值。第114頁/共270頁三、越限比較對電力系統(tǒng)中每一個運行參數(shù)量用上限值和下限值來規(guī)定其允許的運行范圍，用這些量的實時運行值與其限值作比較，一旦發(fā)現(xiàn)某一量超出允許范圍即判為越限，可能是越上限或越下限。越限告警功能可以對系統(tǒng)運行狀態(tài)提供。。。四、標度變換和二—十轉(zhuǎn)換要將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果變?yōu)楸磉b測量的實際值就必須進行標度變換。1、標度變換標度變換又稱為乘系數(shù)，是將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的無量綱數(shù)字量還原成有量綱的實際值的換算方法。第115頁/共270頁2、二—十轉(zhuǎn)換標度變換后的數(shù)據(jù)已經(jīng)代表了遙測量的實際值，但此數(shù)據(jù)是以二進制數(shù)表示的。在某些場合，還希望再轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，這就需要進行二—十轉(zhuǎn)換。五、事故追憶

電力系統(tǒng)在運行過程中隨時可能發(fā)生事故，把事故發(fā)生前后的一段時間內(nèi)遙測數(shù)據(jù)的變化情況保存下來，為今后的事故分析提供原始依據(jù)，這就是事故追憶功能。第116頁/共270頁第四節(jié)、脈沖量的采集和處理一、脈沖量的采集脈沖電能表發(fā)出的脈沖是經(jīng)光電隔離采用集電極開路形式輸出，因此信號的提取需外加電源。圖5-26給出脈沖量輸入電路的兩種方式。脈沖量采集常采用兩種方法：硬件計數(shù)法和軟件計數(shù)法。第117頁/共270頁1、硬件計數(shù)法硬件計數(shù)法是利用定時/計數(shù)器實現(xiàn)對脈沖量的計數(shù)。以8253為例說明這種方法的實現(xiàn)。圖為8253介紹。第118頁/共270頁

圖5-29為以8253為例實現(xiàn)脈沖量采集的電路。第119頁/共270頁

圖5-30為實現(xiàn)脈沖量采集的中斷服務(wù)程序。第120頁/共270頁2、軟件計數(shù)法脈沖量脈寬一般大于10ms，如果采用類似于遙信變位判別的方法，可以用軟件測出脈沖量的正跳變（或負跳變），每一個正跳變，脈沖數(shù)加1。只要正跳變判別周期小于脈沖量的最小脈寬，則可正確地對脈沖計數(shù)。脈沖量軟件計數(shù)法程序框圖如圖5-31所示。第121頁/共270頁第122頁/共270頁二、脈沖量的處理遠動裝置對脈沖電能量計數(shù)后，還需將計數(shù)值發(fā)送到主站，計數(shù)值長度為24位二進制數(shù)。發(fā)送電能量的數(shù)據(jù)格式如圖5-32所示。第123頁/共270頁第五節(jié)、遙控和遙調(diào)遠動系統(tǒng)除了要完成對電力系統(tǒng)運行狀況的監(jiān)測，還要對電力運行設(shè)備實施控制。一、遙控1、遙控輸出接口電路遙控輸出通常以繼電器襂點方式提供。繼電器一方面可起到信號隔離作用；另一方面可以直接接入控制回路，控制回路中信號的通斷。若提供的繼電器觸點容量不夠時，還可再接入一級中間繼電器。圖5-33為8路遙控輸出接口電路。第124頁/共270頁2、遙控實現(xiàn)

遙控輸出提供的是空觸點，將這對空觸點串入某一回路，其作用類似于一個開關(guān)，只是其接通和斷開的狀態(tài)受RTU輸出信號的控制。在電力系統(tǒng)中，遙控的主要對象為斷路器，分別由合閘回路和跳閘回路控制。因此，對斷路器的操作需要兩路遙控輸出實現(xiàn)，一路負責合閘控制，另一路負責跳閘控制。第125頁/共270頁

圖5-34給出斷路器遙控回路簡圖，圖中略去斷路器手動控制回路部分。第126頁/共270頁圖5-35為遙控實現(xiàn)電路圖。第127頁/共270頁3、遠動規(guī)約中的遙控命令遙控全過程分四個步驟完成，如圖5-36(a)所示。第一步，主站子站發(fā)送遙控選擇命令；第二步，子站向主站返送遙控返校信息；第三步，根據(jù)實現(xiàn)情況，主站向子站下達遙控執(zhí)行命令或遙控撤消命令；第四步，如果是遙控執(zhí)行則RTU改變遙控輸出狀態(tài)，如果是遙控撤消則遙控狀態(tài)保持不變。第128頁/共270頁

遙控命令幀均由五個碼字構(gòu)成，其幀結(jié)構(gòu)如圖5-36(b)所示。同步字為三組D709H?？刂谱值母袷饺鐖D5-37所示。第129頁/共270頁遙控信息字格式：二、遙調(diào)1、遙調(diào)輸出接口電路在廠站端遙調(diào)輸出的直流電壓、電流模擬量通常是由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器加電壓放大、電流放大來實現(xiàn)的。第130頁/共270頁

數(shù)/模轉(zhuǎn)換器件種類眾多，但工作原理大致相同。這里以DAC1230為例作一簡要說明。第131頁/共270頁

圖5-41以DAC1230為例給出單極性數(shù)模轉(zhuǎn)換電壓、電流輸出電路。它可以實現(xiàn)0~5V、0~10V、0~10mA、0~20mA等不同量程輸出，若在電路中加入適當?shù)钠秒娐?，則還可實現(xiàn)4~20mA輸出。第132頁/共270頁2、遙調(diào)的實現(xiàn)電廠有勵磁自動調(diào)節(jié)裝置以及頻率和有功功率的自動調(diào)節(jié)裝置，變電所有有載調(diào)壓變壓器的分接頭調(diào)節(jié)裝置。這些調(diào)節(jié)裝置可以手動操作和當?shù)亻]環(huán)控制，也可由調(diào)度中心下發(fā)遙調(diào)命令，經(jīng)RTU處理后輸出遙調(diào)信息，實現(xiàn)遠程調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)裝置的不同，其調(diào)節(jié)方式也不相同。概括說來有兩種方式：模擬整定值調(diào)節(jié)方式和正增值/負增值脈沖調(diào)節(jié)方式。下面以可控硅自動勵磁調(diào)節(jié)裝置為例來說明這兩種方式。第133頁/共270頁

圖5-