电力系统通信(规约)课件

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1、电力系统通信附：传输规约,电力系 继电保护及自动化教研室 谌祥维,附1 传输规约的分类,电力系统远动通信规约 通信规约（协议）是指通信双方必须共同遵守的题中约定，也称为通信控制规程或传输控制规程。,通信 规约 内容,信息传送格式收发方式、传送速率、帧结 构、帧同步字、位同步方式、 干扰措施等。,信息传送的具体步骤将信息分类、分循环 周期传送，系统对时数据收 集方式和设备状态监视方式。,附1传输规约的分类,通信规约分类,按传输模式分,循环传输规约（CDT）,问答式传输规约（Polling）,按传输基本单位分,面向字符的通信规约（须加起始位和停止位）,面向比特的通信规约,附1 传输规约的分类,循环

2、传输规约（CDT） CDT属于同步通信方式，其以厂站RTU为主动方， 以固定速率循环地向调度端上传数据。数据依规定的 帧格式连续循环，周而复始地传送。一个循环传送的 信息字越多，其传输延时越长，传输内容出错剔除 后，在下个循环可得以补传。 CDT采用可变帧长度，多种帧类别按不同循环周期 传送，变位遥信优先传送重要遥测量平均循环时间较 短，区分循环量、随机和插入量采用不同形式传送信 息。,附1 传输规约的分类,循环式传输帧格式,区分代表不同信息内容的各种 信息字,表示信息内容,用于检错和纠错，提高传输过程的抗干扰能力，采用循环冗余校验(CRC)。,附1 传输规约的分类,问答式传输规约 Polli

3、ng属于异步通信方式，其以调度端主动向厂 站端RTU发送查询命令报文，子站响应后才上传信息。 调度端收到所需信息后，才开始新一轮询问，否则继 续向子站询问召唤此类信息。 RTU对遥信变位信息优先传送，模拟量超范围时传 送。 主站可请求子站发送某一远动信息，也可请求发送 某些类型的信息，工作方式灵活，适用于点对点、一 点对多点、多点共多点环形或多点星形的远动通信系 统，但须全双工或半双工信道。,附1 传输规约的分类,问答式传输的报文格式,报文头,校验码,数据区,34个字节,12个字节,n个字节,指出双方RTU地址、报文类型和数据区的字节数。,表示报文要传送的信息内容,用报文头和数据区的字节按编码

4、规则运算得到，用于检错 和纠错，可采用奇偶校验或CRC校验。,附2 面向字符的通信规约,面向字符的通信规约 将数据和控制信息都编成字符，并以字符作 为信息传输基本单位的通信规约。由于字符有 独立的完整信息传输结构，传输中允许字符之 间有间隔，故异步通信规约属面向字符的。 二进制同步通信（BSC）规程也属面向字符 的规程，其与异步通信不同的是，其将若干字 符组成数据块一块一块地传输。,附2 面向字符的通信规约,BSC块结构 数据BSC块由控制字符、标题字符、数据块和块校验字符组 成。 数据分组： 如果要传输的数据较长，可以被分为若干个数据块（或称为 数据分组）进行传输。对每组数据块进行编号（称为

5、序号）， 以示逻辑上完整的数据块之间的关系。同时可解决传输过程中 的数据块重发和重收的问题。 数据块按序发送时，序号累加。重发该数据块时，数据块的 序号不变；接收方发现序号相同的数据块（重复接收），应予 以丢弃。,附2 面向字符的通信规约,校验码： 当采用水平垂直奇偶校验时，先对字符施行水平偶 校验，再对整个数据块施行垂直偶校验，校验内容包 括标题（如果有标题）、正文、直至DLE ETB（组终字 符）或者DLE ETX（文终字符）； 校验结果附加在整 个数据块之后传输。 当采用循环CRC校验时，生成式选择为: g(x)=x16+x12+X5+1 校验内容同上。,附2 面向字符的通信规约,数据块

6、格式和控制字符,SYN同步字符，实现接点之间点的字符同步，单同步，双同步。,SOH序始字符，表示报文的标题信息或报头的开始，标题中包括源地址、 目的地址和路由指示等信息。,STX文始字符，标志正文（数据块）开始。,ETB组终字符，表示报文分成多个数据块的结束。,ETX文终字符，标志报文文本的结束。,附2 面向字符的通信规约,控制字符和控制序列,附2 面向字符的通信规约,字符的转义： 在控制字符之前增加一个转义字符（DLE）,防止数据的二义 性。 BSC主要支持字符数据的传输，也可以支持二进制数据传 输，但二进制数据时必须被组合，例如：七位形成一个位组。 由于二进制位组合的随机性，可能出现等同控

7、制字符组的位串 （例如：DLE SOH),为了保证数据的透明性（即数据中允许任 意的二进制数据），同时保证这些等同控制字符组的位串不会 导致控制的混乱，BSC采用了字符转义的方法字符填充 法。,附2 面向字符的通信规约,字符填充法: 发送方在可能产生争议的DLE位串之前再增加一个转 义字符（DLE），如 DLE DLE SOH；接收方每接收到两 个连续的DLE则丢弃其中的一个DLE。 发送序列: DLE STX A DLE B STX C DLE E F G DLE ETX 传输序列: DLE STX A DLE DLE B STX C DLE DLE E F G DLE ETX 接收序列:

8、DLE STX A DLE B STX C DLE E F G DLE ETX,附2 面向字符的通信规约,BSC规程评价： 不足之处： （1）控制规程与特定的字符编码集关系过于密切，兼容性较 差； （2）半双工的停-等协议(反馈重传)，传输效率较低，即使物 理链路可以支持全双工通信，BSC仍然不能加以利用； （3）数据块和控制序列格式不统一，易引起二义性，使用不 方便； （4）控制序列的差错校验能力仅依赖于控制字符本身的字符 奇偶校验能力，可靠性较低。 优点： 仅需要很少的缓存容量，规程简单，易于实现。,附3 面向比特的通信规约,面向比特（位）的通信规约 面向比特的链路控制协议为高级数据链路控

9、 制协议（HDLC）。,附3 面向比特的通信规约,HDLC一般帧格式 F： “01111110”同步符号、 帧之间的填充字符。 A：地址字段：通信对方的地址 C：控制字段：用于区分帧的类型（数据帧、监控帧、无编号帧） I：信息字段：携带高层用户数据，可以是任意的二进制位串； FCS：校验码：对A、C、I字段进行循环校验。 g(x)=x16+x12+x5+1 （CCITT和ISO使用）； g(x)=x16+x15+x2+1 （IBM的SDLC使用）。 由于帧中至少含有A（地址）、C（控制）和FCS（帧校验序列）字段， 因此，整个帧长度应大于32位。,附3 面向比特的通信规约,HDLC的操作方式

10、HDLC是通用的数据链路控制协议，当开始建立数 据链路时，允许选用特定的操作方式。所谓链路操作 方式，就是某站点以主站方式操作，还是以从站方式 操作，或者是二者兼备。 在链路上用于控制目的站称为主站，其它的受主站 控制的站称为从站。主站负责对数据流进行组织，并 且对链路上的差错实施恢复。由主站发往从站的帧称 为命令帧，而由从站返回主站的帧称响应帧。,附3 面向比特的通信规约,连有多个站点的链路通常使用轮询技术，轮询其它 站的站称为主站，而在点到点链路中每个站均可为主 站。主站需要比从站有更多的逻辑功能。 在一个站连接多条链路的情况下，该站对于不同链 路而言可能是主站也可能是从站。 组合站兼备主

11、站和从站的功能，其用于组合站之间 信息传输的协议是对称的，即在链路上主、从站具有 同样的传输控制功能，这又称作平衡操作。那种操作 时有主站、从站之分的，且各自功能不同的操作，称 非平衡操作。,附3 面向比特的通信规约,HDLC数据传输模式： （1）正常响应模式(NRM)：主站具有选择、轮询次 站的能力，并可向次站发送命令或数据；次站只有在 主站询问时才能作为响应传输数据； （2）异步响应模式(ARM)：主站具有初始链路，差错 校正和逻辑拆链功能；次站可以主动传输数据； （3）异步平衡模式(ABM)：任一组合站均可控制链 路，主动传送数据。,附3 面向比特的通信规约,HDLC规程评价： 特点：

12、（1）使用统一的帧格式：实施数据、命令和响应传输方便； （2）采用0位插入法（在发送端，发现有5个连续“1”，便在 其后插入一个“0”。在接收一个帧时，每当发现5个连续“1” 后是“0”，则将其删除以恢复比特流的原貌） ：使得规程可以 支持任意的位流传输，保证了信息传输的透明性； （3）采用窗口机制和捎带应答：支持全双工工作方式，允许 在未收到确认的情况下，连续发送多个帧，提高了信息传输的 效率； （4）采用帧校验序列，并设置窗口序号：可以提高信息传输 的正确性和可靠性。 面向二进制位的控制规程比面向字符型的控制规程具有较高 的优越性。,附4 循环式传输规约(CDT),CDT规定了电网数据采集

13、与监控系统中循环式远动规约的功能、帧结构、信息字结构和传输规则等。 CDT适用于点对点的远动通道结构、循环字节同步方式传送远动设备与系统和调度所间以循环式远动规约转发实时信息的系统。 本规约采用可变帧长度、多种帧类别循环传送、变位遥信优先传送，重要遥测量更新循环时间较短，区分循环量、随机量和插入量采用不同形式传送信息，以满足电网调度安全监控系统对远动信息的实时性和可靠性的要求。,附4 循环式传输规约(CDT),帧结构,3组EB90H 写入串口为 3组D709H,附4 循环式传输规约(CDT),同步字 帧的开始字符，用以保持发送端与接收同步。 控制字 帧的说明字符，用以说明帧的特征和地址。,E=

14、0，帧类别取定义类别,E=1，帧类别另行定义类别,L=0，帧信息字数为0,L=1，帧信息字数为n,S=1，源站址为发信站地址,D=1，目的站址为收信站地址,D=0，目的站址内容为FFH， 发广播信息,附4 循环式传输规约(CDT),附4 循环式传输规约(CDT),采用CRC校验，其生成 式选择为： G(x)=x8+x2+X+1 其二进制码为： 10000111 其陪集码为： 11111111 将前五个字节除以生成 式得余式R(x)，余式加 陪集码，即余式二进制 逐位取反R(x)既为校验 码。,1000000000000000 01H 10000111 生成式 11100000 中间余式,校验码

15、,附4 循环式传输规约(CDT),信息字,附4 循环式传输规约(CDT),信息字格式 遥测信息字格式 一个信息字传两路遥测信息，b11 符号位，0正，1负；b14=1溢出； b15=1数据无效。 总加遥测信息字格式 一个信息字传两路总加遥测信息， b15符号位，0正，1负。,附4 循环式传输规约(CDT),遥信信息字格式 一个信息字传两路遥信信息，bi = 0 分、未动作， bi = 1合、动作。 电能脉冲信息字格式 一个信息字传一路遥脉信息， b31 = 1数据无效， b29 = 0二进制码、 b29 =1 BCD码， b27b24扩展位。,附4 循环式传输规约(CDT),遥控信息 遥控过程

16、 主站发遥控命令，子 站接收后，向主站不跨 帧连续遍传输反校信息， 主站收到反校信息后再发 出执行命令，若反校信息 超时或收到变位信息，则 撤销执行命令。,附4 循环式传输规约(CDT),遥控信息字格式,附4 循环式传输规约(CDT),帧的组织方式 上行信息采用循环传输。按重要性和实时性不同分 为： A帧-重要遥测信息，循环时长 3秒、 B帧-次 要遥测信息，循环时长 6秒、 C帧-一般遥测信息， 循环时长20秒， D1帧-遥信状态信息， D2帧-电 能脉冲计数值， D帧按插入方式循环发送，循环时长 几分钟十几分钟， E帧-事件顺序记录SOE，按插入 的方式发送。 下行信息按需传送。优先级顺序：时钟命令，遥控 命令，广播命令，复归命令。,附4 循环式传输规约(CDT),帧系列及信息字传送规则 A、B、C、D1、D2按循环时间，固定各帧的排列 顺序循环传送。 E帧插入传送，同一 事件分别在3个E帧中重 复