6.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成

電網(wǎng)監(jiān)控與調(diào)度自動(dòng)化第六章數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)理解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成了解數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e(cuò)控制理解通信方式掌握數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約掌握理解局域網(wǎng)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的概念及配置理解數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)第六章數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)第一節(jié)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成第二節(jié)數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e(cuò)控制第三節(jié)通信方式第四節(jié)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約第五節(jié)局域網(wǎng)第六節(jié)調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)第七節(jié)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)第一節(jié)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成

第一節(jié)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成一、通信系統(tǒng)構(gòu)成二、信道三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)四、信息調(diào)制 具體對(duì)通信的要求：（1）通信可靠性高（2）建設(shè)費(fèi)用較低（3）滿足目前和將來(lái)素具傳輸速率的（4）通信方式具有實(shí)用性和靈活性（5）通信通道不受電力系統(tǒng)故障的影響（6）易操作和維護(hù)一、通信系統(tǒng)構(gòu)成簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)終端、調(diào)制解調(diào)器、通信線路、通信處理機(jī)和主計(jì)算機(jī)組成。

數(shù)字信道模擬信道邏輯信道模擬信道數(shù)字信道一、通信系統(tǒng)構(gòu)成（1）數(shù)據(jù)終端：電力系統(tǒng)被監(jiān)控設(shè)備與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)之間的接口，把電氣模擬量和狀態(tài)量轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制信息向數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)送出，也接受控制調(diào)節(jié)指令（或經(jīng)轉(zhuǎn)換）向受控對(duì)象發(fā)出。（2）調(diào)制解調(diào)器：是計(jì)算機(jī)與模擬信道之間連接的橋梁。調(diào)制：將二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列調(diào)制成模擬信號(hào)。解調(diào)：將模擬信號(hào)解調(diào)成二進(jìn)制數(shù)據(jù)。（3）通信線路：可以公用通信線路或?qū)Ｓ猛ㄐ啪€路?？芍苯舆B接也可經(jīng)通信處理處理機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接。（4）通信處理機(jī)：承擔(dān)通信控制任務(wù)，完成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理速度與通信線路傳輸速度間的匹配緩沖，對(duì)傳輸信道產(chǎn)生的誤碼和故障進(jìn)行檢查和控制，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流向與密度根據(jù)要求進(jìn)行路由選擇和邏輯信道的建立和拆除。（5）主計(jì)算機(jī)：集中數(shù)據(jù)終端采集到的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行判斷、分析和控制。一、通信系統(tǒng)構(gòu)成按傳輸?shù)拿浇榉郑河芯€和無(wú)線有線：電力線載波、通信電纜、光纖、現(xiàn)場(chǎng)總線等無(wú)線：無(wú)線電廣播、微波、衛(wèi)星通信等數(shù)據(jù)傳輸信道：1）模擬信道2）數(shù)字信道二、信道1.電力線載波通信2.脈動(dòng)控制技術(shù)3.工頻控制技術(shù)4.電纜通信5.電纜金屬屏蔽層通信6.光纖通信7.現(xiàn)場(chǎng)總線和RS-485接口8.無(wú)線電通信系統(tǒng)9.無(wú)線廣播通信10.混合通信系統(tǒng)11.電話線12.微波中繼通信13.衛(wèi)星通信二、信道1.電力線載波通信（powerLineCarrier簡(jiǎn)稱PLC）電力線載波通信使用電力系統(tǒng)中傳輸電能的電力線，已成熟而有效應(yīng)用于電力系統(tǒng)。用電力傳輸線傳輸繼電保護(hù)、SCADA、語(yǔ)音通信所需的信息。

1）按所采用的通信線不同分：2）按傳輸方式不同分：（一）電力線載波通信（PowerLingCarrier，簡(jiǎn)稱PLC）（一）電力線載波通信（PowerLingCarrier，簡(jiǎn)稱PLC）線路阻波器的作用：主要用來(lái)阻止高頻信號(hào)進(jìn)入電力設(shè)備。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(hào)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(kāi)，以保證人身和設(shè)備的安全。（二）脈動(dòng)控制技術(shù)f=100~500Hz主要用于單向通信：如負(fù)荷控制傳送效率高，可靠性高，要避開(kāi)電力系統(tǒng)的諧振點(diǎn)。也用了60年。（三）工頻控制技術(shù)是一種雙向通信方式，在工頻電源電壓過(guò)零點(diǎn)附近用晶閘管控制電容放電或通過(guò)電感吸收電流產(chǎn)生脈沖波。與脈動(dòng)控制技術(shù)比較：設(shè)備更簡(jiǎn)單，投資更省與配電線載波相比，它不存在由于駐波而帶來(lái)盲點(diǎn)問(wèn)題。在美國(guó)和加拿大已廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)方自動(dòng)抄表和零散負(fù)荷控制（如熱水器、游泳池水泵、路燈和空調(diào)器等）（四）電纜通信常用于計(jì)算機(jī)設(shè)備間的連接和直接的數(shù)字通信。同軸電纜有大的信號(hào)帶寬。（五）電纜金屬屏蔽層通信電力電纜金屬屏蔽層可用于通信通道。（六）光纖通信光波作為信息載體，以光導(dǎo)纖維作為傳輸介質(zhì)的先進(jìn)的通信手段，廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。優(yōu)點(diǎn)：1）傳輸頻帶很寬，通信容量大2）傳輸衰耗小，適應(yīng)于長(zhǎng)距離傳輸3）體積小，重量輕，可繞性強(qiáng)，敷設(shè)方便，抗腐蝕，抗酸堿，且光纜可直埋地下4）輸入與輸出間電隔離，不怕電磁干擾5）保密性好，無(wú)漏信號(hào)和串音干擾缺點(diǎn)：1）強(qiáng)度不如金屬線2）連接比較困難，分路和耦合不方便（六）光纖通信

光纖通信由電端機(jī)，光端機(jī)和光纜三部分組成。各種模擬和數(shù)字信號(hào)，先經(jīng)過(guò)電端機(jī)變成數(shù)字信號(hào)，再送到光端機(jī)變成光信號(hào)。光端機(jī)由光發(fā)送器和光接收器組成。故障、雷電和開(kāi)關(guān)變位所引起的電磁干擾不會(huì)影響光纜通信系統(tǒng)。

（七）現(xiàn)場(chǎng)總線和RS-485接口適用于滿足RTU和附近區(qū)域工作站間的通信，以及發(fā)電廠、變電站內(nèi)自動(dòng)化中的智能模塊之間的通信。（1）全數(shù)字化的雙向數(shù)據(jù)傳輸（2）智能程度高（3）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活（4）開(kāi)放式結(jié)構(gòu)RS-485接口采用半雙工方式通信，只需采用1對(duì)平衡差分信號(hào)線，于多站點(diǎn)互連非常方便，并可節(jié)約昂貴的信號(hào)線。（八）無(wú)線電通信系統(tǒng)（1）調(diào)幅（AM）廣播（2）調(diào)頻（FM）廣播（3）無(wú)線尋呼網(wǎng)（4）甚高頻通信：30~300MHz（5）特高頻通信：300~1000MHz（九）無(wú)線擴(kuò)頻通信適合于10kV配電網(wǎng)、小區(qū)變、或用于集結(jié)分散測(cè)控對(duì)象的區(qū)域工作站對(duì)配電自動(dòng)化DSCADA控制中心間的數(shù)據(jù)傳輸。成本問(wèn)題，不便使用。（十）混合通信系統(tǒng)選擇混合通信系統(tǒng)的方式時(shí)，應(yīng)充分利用各地區(qū)原有的通信基礎(chǔ)設(shè)施，從而達(dá)到減少投資的作用。（十一）電話線電話線已經(jīng)被電力公司廣泛應(yīng)用于SCADA和機(jī)電保護(hù)中。利用電話線傳輸數(shù)據(jù)可分為：租用電話專線和公用電話網(wǎng)撥號(hào)兩種方式。

（十二）微波中繼通信

波長(zhǎng)為0.001～1.0m，頻率為300MHZ～300GHZ的無(wú)線電波稱為微波，微波基本上沿直線傳播。每40～50公里就要設(shè)置一個(gè)中繼站，按接力的方式將信號(hào)一站站地傳送下去。微波傳遞信號(hào)的這種方式稱為微波中繼通信。特點(diǎn)：也屬于微波中繼通信，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。（十二）微波中繼通信微波中繼通信系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖（十三）衛(wèi)星通信系統(tǒng)特點(diǎn)：也屬于微波中繼通信，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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的“節(jié)點(diǎn)”和“路”的含義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙?、?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1）數(shù)據(jù)傳輸2）數(shù)據(jù)共享3）軟件共享4）硬件共享（一）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)把地理上分散的、有獨(dú)立處理能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，依靠功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，通信系統(tǒng)為計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸提供支持，而計(jì)算機(jī)技術(shù)融會(huì)在通信系統(tǒng)中又大大地提高了通信網(wǎng)絡(luò)的性能。1、資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)通常包括主計(jì)算機(jī)H、終端T和各種軟件資源。它承擔(dān)數(shù)據(jù)處理任務(wù)，并向網(wǎng)絡(luò)投入可供用戶選用的資源。2、通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)通常由通信控制處理機(jī)CCP、集中器C和通信鏈路構(gòu)成，負(fù)責(zé)全網(wǎng)中的數(shù)據(jù)通信。通信控制處理機(jī)完成數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)交換和通信處理等通信管理功能。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型結(jié)構(gòu)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)和若干條路連接構(gòu)成。1.網(wǎng)絡(luò)的“節(jié)點(diǎn)”和“路”的含義主機(jī)通信處理機(jī)局域網(wǎng)監(jiān)控設(shè)備“節(jié)點(diǎn)”：“轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)”和“訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)”“轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)”：通信控制處理機(jī)和集中器“訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)”：主計(jì)算機(jī)和信息終端“路”：“鏈路”和“通路”“鏈路”：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間承載信息流的線路或信道，如電話線、光纖、微波等“通路”：從信源（發(fā)信點(diǎn)）到信宿（收信點(diǎn)）的若干個(gè)節(jié)點(diǎn)和鏈路組成1.網(wǎng)絡(luò)的“節(jié)點(diǎn)”和“路”的含義鏈路結(jié)構(gòu)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多、星形、共線、環(huán)形等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常分為：多機(jī)系統(tǒng)、局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)（WAN）。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線網(wǎng)（如以太網(wǎng)Ithernet）、樹(shù)形網(wǎng)、星形網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)。2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔{(diào)制解調(diào)的作用：連續(xù)振蕩的信號(hào)比其它信號(hào)傳遞更遠(yuǎn),正弦波是最適宜于在模擬線路上長(zhǎng)途傳輸?shù)牟ㄐ?。調(diào)制：需發(fā)送的數(shù)字信號(hào)變換成適合于傳輸?shù)哪M信號(hào)解調(diào)：將接受到模擬信號(hào)還原成數(shù)字脈沖信號(hào)四、信息調(diào)制這是一種最簡(jiǎn)單的信號(hào)調(diào)制方式，以一個(gè)固定頻率的載波交流信號(hào)用不同的振輻表示“l(fā)”和“0”，調(diào)制后載波的頻率和相位都不變。最特殊的振輻調(diào)制表達(dá)是用無(wú)信號(hào)代表“0”，而以有信號(hào)表示“1”。（一）振輻調(diào)制（AM）利用載波信號(hào)的頻率變化來(lái)傳輸數(shù)字信息．即以兩種不同的載頻（ω1，ω2）來(lái)表示二進(jìn)制信息的“l(fā)”和“0”。由于傳輸?shù)男畔⑴c已調(diào)波的振輻無(wú)關(guān)，其抗衰減性能比上述相位調(diào)制好。（二）頻率調(diào)制（FM）利用載波信號(hào)的相位變化來(lái)表達(dá)數(shù)字信息的不同數(shù)值，載波的振輻和頻率不變。例如以正弦波的正相位表示“1”，而反相位表示“0”（正弦波的正