電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動通信

電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動通信一、信息傳輸基礎(chǔ)（一）模擬通信和數(shù)字通信第三節(jié)2、通信的類型模擬通信數(shù)字通信1、通信系統(tǒng)模型3、數(shù)字通信的優(yōu)點(1)抗干擾能力強(qiáng)。(2)便于進(jìn)行信號加工與處理。(3)傳輸中出現(xiàn)的差錯(誤碼)可以設(shè)法控制，提高了傳輸質(zhì)量。(4)數(shù)字信息易于加密且保密性強(qiáng)。(5)能夠傳輸話音、電視和數(shù)據(jù)等多種信息，增加了通信系統(tǒng)的靈活性和通用性。（一）模擬通信和數(shù)字通信

（二）數(shù)字通信傳輸方式（2）串行傳輸串行傳輸僅需要一回傳輸線（2根），是根據(jù)一個字節(jié)中碼元的順序一位一位地傳過去。并行傳輸特點：

傳輸速度快；傳輸距離短；軟件及通信規(guī)約簡單；成本高。串行傳輸特點：

傳輸速度較慢；傳輸距離長；軟件及通信規(guī)約復(fù)雜；成本低。（1）并行傳輸：

如果用8根線（另有1根公共線）將數(shù)字通信雙方連接起來，每根線傳一位碼元將這組信息傳送過去，這種方式就稱為并行傳輸。1、信息傳輸速率（1）碼元：數(shù)據(jù)通信中，傳送的是一個個離散脈沖信號，把每個信號脈沖稱為一個碼元。（2）碼元速率：每秒傳送的碼元數(shù)，以Bd（波特）為單位。（3）信息速率：系統(tǒng)每秒傳送的信息量。單位是bit/s（比特/秒）在信息用二進(jìn)制表示時，每個碼攜帶1bit信息量，這時的數(shù)碼率與信息速率是相同的。

2、誤碼率

數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸后發(fā)生錯誤的碼元數(shù)與總傳輸碼元之比。（三）信息傳輸?shù)馁|(zhì)量指標(biāo)單工、半雙工、雙工通信

（四）數(shù)字通信的工作方式二、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本模型第三節(jié)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動通信遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本模型（1）信源是電網(wǎng)中的各種信息源。（2）信源編碼：把各種信源轉(zhuǎn)換成易于數(shù)字傳輸?shù)钠骷?）信道編碼器：其作用是為了保護(hù)所傳送的信息內(nèi)容，增加保護(hù)碼元。（4）調(diào)制解調(diào)器(MODEM)：信道編碼器輸出的信號都是二進(jìn)制的脈沖序列，即基帶數(shù)字信號。這種信號傳輸距離較近，在長距離傳輸時往往因電平干擾和衰減而發(fā)生失真。為增加傳輸距離，將基帶信號進(jìn)行調(diào)制傳送，這樣即可減弱干擾信號。（5）信道。它是信號遠(yuǎn)距離傳輸?shù)妮d體，如專用電纜、架空線、光纖、微波空間等。（6）解調(diào)器。它是調(diào)制器的逆過程，用以恢復(fù)基帶信號。（7）信道譯碼器。它是編碼器的逆過程，除去保護(hù)碼元，獲得發(fā)送側(cè)的二進(jìn)制數(shù)字序列。（8）信源譯碼器。它是將二進(jìn)制信號恢復(fù)到模擬信號的過程，例如D／A轉(zhuǎn)換器。（9）信宿。它是信息的接收地或接收入員能觀察的設(shè)備，如電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)中的模擬屏、顯示器(cRT)等，均為信宿。第三節(jié)數(shù)據(jù)通信的通信規(guī)約（一）電力載波通信PLC（PowerLineCarrier）

電力載波通信是利用電力線作為高頻信號的傳輸介質(zhì)，用于調(diào)度中心與廠站端的通信，它是電力系統(tǒng)特有的，應(yīng)用最廣泛的一種通信方式。三、遠(yuǎn)動信息傳輸通道利用高壓輸電線路傳輸高頻電流具有以下特點：

線路衰減?。?/p>

輸電線路機(jī)械強(qiáng)度很高，具有較高的傳輸可靠性；

不需要另建通信線路的投資和日常維護(hù)費用等。電力載波通信的基本原理圖中M是遠(yuǎn)動裝置或數(shù)據(jù)傳輸裝置的外接調(diào)制解調(diào)器，它是將數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號，然后再經(jīng)電力載波終端設(shè)備調(diào)制成高頻信號。電力線載波通信兩端(A端和B端)均具有遠(yuǎn)動和數(shù)據(jù)信號發(fā)送和接收功能。

耦合電容器和結(jié)合濾波器的作用：兩者共同構(gòu)成高頻信號的通路，并將電力線上的工頻高電壓和大電流與通信設(shè)備隔開，以保證人身和設(shè)備的安全。結(jié)合濾波器主要用來抵消耦合電容器的高頻容抗，減小高頻電流在結(jié)合濾波器通帶內(nèi)的衰減；另外，還具有對高頻電流起阻抗變換作用。使高頻電流與電力線的阻抗得到良好的匹配。線路阻波器主要用來阻止高頻信號進(jìn)入電力設(shè)備。電力載波通信的基本原理（二）光纖通信光纖通信是目前認(rèn)為最有前途的一種有線通信方式優(yōu)點：?具有很好的抗電磁干擾能力；?光纖的通信容量大、功能價格比高；?安裝維護(hù)簡單；?光纖是非導(dǎo)體，可以很容易地與導(dǎo)線捆在一起敷設(shè)于地下管道內(nèi)；也可固定在不導(dǎo)電的導(dǎo)體上，例如電力線架空地線復(fù)合光纖；還可以采用與電力線向桿架設(shè)的自承式光纜。

缺點:?強(qiáng)度不如金屬線；?連接比較困難；光纖通信的原理目前光纖通信技術(shù)已經(jīng)成熟，在電力系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。（三）微波中繼通信與衛(wèi)星通信波長為0.001~1.0m，頻率為300MHZ~300GHZ的無線電波稱為微波，微波基本上沿直線傳播。優(yōu)點：?微波頻段的頻帶很寬，可以容納數(shù)量很多的無線電頻道且不致互相干擾；?微波收發(fā)信機(jī)的通頻帶可以做的很寬，用一套設(shè)備可做多路通信；?不易受工業(yè)的干擾，通信穩(wěn)定；?方向性強(qiáng)，保密性好；?每公里話路成本比有線通信低。缺點：中繼設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)水平要求較高。（1）微波通信微波通信系統(tǒng)的構(gòu)成特點：與一般微波通信相比，衛(wèi)星通信不受距離和地形的限制，容量大，可靠性高。目前使用的頻率：

上行（地球到衛(wèi)星）：5925~6425MHZ;

下行（衛(wèi)星到地球）：3700~4200MHZ;適用：偏遠(yuǎn)的發(fā)電廠或變電站。（2）衛(wèi)星通信（中繼站設(shè)在同步衛(wèi)星上）四、現(xiàn)場總線（20世紀(jì)80年代中期提出）現(xiàn)場總線打印機(jī)RTURTU現(xiàn)場總線（雙絞線）上位機(jī)目前幾種有影響的現(xiàn)場總線有：基金會、LonWorks、PROFIBUS、CAN、HART等?，F(xiàn)場總線是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機(jī)化測量控制設(shè)備之間實現(xiàn)雙向串行多節(jié)點數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字化、多點通信的控制網(wǎng)絡(luò)。

是一種在較小的區(qū)域內(nèi)使各種數(shù)據(jù)通信設(shè)備互聯(lián)在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。五、局域網(wǎng)（LocalAreaNetworks)(1)覆蓋的地理范圍可以在一幢大樓或一個建筑群里.(2)數(shù)據(jù)傳輸速率高.(3)誤碼率很低.(1)距離遠(yuǎn)(2)實時性強(qiáng)(3)可靠性高。國際電工委員會(IEC)建議的最大允許時延是：命令信息：0.1s～2s；狀態(tài)變化、事件信息：1s～5s；正常遙測遙信：2s～10s；存儲數(shù)據(jù)：1min～5min。在我國地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中：

最大允許時延指標(biāo)要求是變位信息、廠站端工作狀態(tài)變化信息必須在1s內(nèi)送到調(diào)度中心；

廠站端遙測信息按重要程度分別在3s～20s內(nèi)在調(diào)度中心實現(xiàn)更新；電能等存儲信息允許幾分或幾十分鐘傳送一次。（一）RTU與調(diào)度中心通信的特點六、電力系統(tǒng)通信規(guī)約（二）RTU與調(diào)度中心的通信規(guī)約1、通信規(guī)約的定義在電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動中，主站與遠(yuǎn)方終端之間進(jìn)行實時數(shù)據(jù)通信時必須事先做出約定，制訂必須遵守的通信規(guī)則，并共同遵守。這必須共同遵守的規(guī)則與約定，即通信規(guī)約。2、我國電網(wǎng)調(diào)度自動化的兩大通信規(guī)約（二）電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動通信規(guī)約循環(huán)式通信規(guī)約（CDT）問答式通信規(guī)約（Polling）1、CDT規(guī)約的特點：?廠站RTU按預(yù)先約定，周期不斷的向調(diào)度端發(fā)送信息，享有發(fā)送信息的主動權(quán)。?信息以幀為單位，按信息重要程度不同，分為A、B、C、D、E幀5種幀類別；?每幀長度可變；多種幀類別循環(huán)傳送；上幀與下幀相連，信道永無休閑的循環(huán)傳送；?信息按重要性和實時性不同，規(guī)定有不同的優(yōu)先級和循環(huán)更新時間。遙信變位優(yōu)先傳送，重要遙測量更新時間較短。?由調(diào)度中心發(fā)給RTU的各種遙控、遙調(diào)或其它命令，由上行通道隨時傳送（全雙工方式，上、下行通信可同時進(jìn)行），不是循環(huán)的。（三）循環(huán)式通信規(guī)約對時的子站信息及遙控命令的返送控核信息均隨時插入傳送；遙信變位信息及子站工作狀態(tài)變化信息均隨時插入傳送，并要求1s內(nèi)送達(dá)主站；重要遙測量安排在A幀傳送，循環(huán)更新時間≤3S；次要遙測量安排在B幀傳送，循環(huán)更新時間≤6S；

一般遙測量安排在C幀傳送，循環(huán)更新時間≤20S；一般遙信量安排在D1幀傳送，循環(huán)時間為幾分鐘至幾十分鐘；電能脈沖量安排在D2幀傳送，循環(huán)時間為幾分鐘至幾十分鐘；事件順序記錄信息安排在E幀傳送，以幀插入方式傳送。上行信息的優(yōu)先級：2、CDT中信息的優(yōu)先級順序下行信息的優(yōu)先級：?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、撤銷命令，設(shè)定命令。?廣播命令?復(fù)歸命令。2、CDT中信息的優(yōu)先級順序3、CDT規(guī)約的幀格式及字格式同步字。一幀開始的標(biāo)志，應(yīng)當(dāng)很特殊。同步字按通道傳送順序分為三組EB90H，即1110、1011、1001、0000共48位。(2)控制字?？刂谱钟脕碚f明本幀信息的有關(guān)情況，共有六個字節(jié)48位。如圖3.27所示。圖3.26循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約幀結(jié)構(gòu)圖3.27循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約控制字結(jié)構(gòu)①控制字節(jié)：E——擴(kuò)展位，當(dāng)E=0時，使用標(biāo)準(zhǔn)的定義幀類別；當(dāng)E=1時，幀類別可另行定義，以便擴(kuò)展功能。L——幀長定義位，當(dāng)L=0時，表示本幀沒有信息字；當(dāng)L=1時，表示本幀有信息字。S——源站址定義位，S=1表示控制字中源站址有內(nèi)容，源站址字節(jié)即代表信息始發(fā)站的站號。D——目的站址定義位。D=1表示目的站址字節(jié)有內(nèi)容，即代表信息到達(dá)站的站號；D=0表示目的站址字節(jié)內(nèi)容為FFH，即代表廣播命令，所有站同時接收并執(zhí)行此命令。以上所述的上行信息和下行信息中若同時S=0，D=0，則表示源站址和目的站址無意義。②幀類別本規(guī)約定義的幀類別碼及其含義見表3-4。③信息字?jǐn)?shù)n表示該幀中所含信息字?jǐn)?shù)量，n=0表示無信息字。(3)信息字

每個信息字由六個字節(jié)構(gòu)成：

功能碼一個字節(jié)，信息、數(shù)據(jù)碼四個字節(jié)和校驗碼一個字節(jié)，其通用格式如圖3.28所示。圖3.28循環(huán)式遠(yuǎn)動規(guī)約信息字結(jié)構(gòu)其中功能碼有256個(00H~FFH)，分別代表不同的信息用途，具體分配見表3-5：重要數(shù)據(jù)發(fā)送周期短，實時性強(qiáng)；一般數(shù)據(jù)發(fā)送周期長，主站對其響應(yīng)慢。采用信息字校驗方式，當(dāng)某個字符出錯時，只需丟棄相應(yīng)的字，其他可以正常接收；數(shù)據(jù)傳送以現(xiàn)場端為主，因此若發(fā)生暫時性通信失敗，當(dāng)通信恢復(fù)時，未發(fā)出的數(shù)據(jù)仍有機(jī)會上報，而不至于造成顯著危害；循環(huán)式較應(yīng)答式規(guī)約容量大，可傳送512路遙信量，256路遙測量。循環(huán)式通信規(guī)約的特點：問答通信方式由調(diào)度中心掌握遙測、遙信通信的主動權(quán)。問答式規(guī)約特點是：?RTU有問必答：

RTU收到主機(jī)查詢命令時，必須在規(guī)定的時間內(nèi)應(yīng)答，否則視為通信失?。?RTU無問不答：

當(dāng)RTU未收到主機(jī)查詢命令時，決不允許上報信息。（四）問答式通信規(guī)約問答規(guī)約的優(yōu)點：①