配电网自动化技术 教学课件 作者 郭谋发 配电网自动化技术——CH3配电网自动化数据通信【修订】.ppt

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1、配电网自动化技术DistributionAutomationTechnology电气工程与自动化学院郭谋发第3章配电网自动化数据通信3.1数据通信系统的基本组成3.2通信系统的性能指标3.2.1有效性指标3.2.2可靠性指标3.3数据传输方式和工作方式3.3.1数据传输方式3.3.2通信线路的工作方式3.4数据通信的差错检测3.4.1差错控制方式3.4.2常用检错码3.5配电网自动化通信方式3.5.1RS-2323.5.2RS-4853.5.3CAN总线3.5.4电力线载波通信3.5.5光纤通信3.5.6ZigBee无线传感器网络3.5.7GPRS

2、通信3.5.8多种通信方式综合应用3.6配电网自动化常用的通信规约3.6.1电力负荷管理系统数据传输规约3.6.2IEC60870-5-104规约3.1数据通信系统的基本组成数据通信是两点或多点之间借助某种传输介质以二进制形式进行信息交换的过程。将数据准确、及时地传送到正确的目的地是数据通信系统的基本任务。数据通信系统实际上是一个软硬件的结合体。电能表公变采集终端协议报文发送设备接收设备传输介质配电网数据一般指与配电网运行密切相关的数值、状态、指令等。开关量、模拟量数据通信技术主要涉及通信协议、信号编码、接口、同步、数据交换、安全、通信控制与管理等

3、问题。一、数据通信硬件（1）发送与接收设备1）各种仪器仪表，如：电能表，低压用户抄表采集器，低压用户抄表集中器等。2）各种终端单元，如：馈线终端单元FTU，配变终端单元TTU，配电终端单元DTU等。3）主站的前置通信处理机。（2）数据通信传输介质配电网自动化数据通信系统可以采用无线传输介质，例如电磁波、红外线等，也可以采用双绞线、电缆、电力线、光缆等有线介质。二、通信软件报文与通信协议都属于通信系统的软件。把需要传送的信息，包括文本、命令、参数值、图片、声音等称为报文，是经过数字化后的信息。通信实体间仅依靠传送的二进制码不能相互理解信息的内容，还要

4、有一套事先规定、共同遵守的规约。通信设备之间控制数据通信与理解通信数据意义的一组规则，称为通信协议。协议定义了通信的内容，通信何时进行以及通信如何进行等内容。通信协议的关键要素是语法、语义和时序。语法是指通信中数据的结构、格式及数据表达的顺序。例如一个简单的通信协议可以定义数据的前8位或16位是发送者的地址，接着的8位或16位是接收者的地址，后面紧跟着的是要传送的指令或数据等。语义是指通信帧的位流中的每个部分的含义，收发双方是根据语义来理解通信数据的意义。时序包括两方面的特性：一是数据的发送时间；二是数据的发送速率。二、通信软件3.2通信系统的性能

5、指标一、有效性指标1.数据传输速率在数据通信中常常用时间间隔相同的波形来表示一位二进制数字。这个间隔被称为码元长度，而这样的时间间隔内的信号称为二进制码元。同样n进制的信号也是等长的，并被称为n进制码元。通信系统每秒传输数据的二进制位数被定义为比特率。单位为bit/s。把每秒传输码元的数目定义为波特率。单位为baud。1.数据传输速率若单比特信号的传输速率为9600bit/s，则其波特率为9600baud，它意味着每秒可传输9600个二进制位。如果每个码元由2个二进制位组成，当传输速率为9600bit/s时，则其波特率只有4800baud。在讨论信

6、道特性，特别是传输频带宽度时，通常采用波特率；在涉及系统实际的数据传输能力时，则使用比特率。一、有效性指标一、有效性指标2.频带利用率单位频带内的传输速度。单位为bit·s-1·Hz-1，即每赫兹带宽所能实现的比特率。3.协议效率协议效率是指所传输的数据包中的有效数据位与整个数据包长度的比值。4.通信效率数据帧的传输时间同用于发送报文的所有时间之比。用于发送报文的所有时间包括竞用总线或等待令牌的排队时间，数据帧的传输时间，以及用于发送维护帧等的时间之和。二、可靠性指标误码率是衡量数字通信系统可靠性的指标。它是二进制码在数据传输系统中被传错的概率，数

7、值上近似为式中，N为传输的二进制码元总数；Ne为被传输错的码元数。理论上应有N→∞。实际使用中，N应足够大，才能把Pe作为误码率。采取差错控制，降低误码率。一、数据传输方式1.串行传输和并行传输串行传输具有易于实现，在长距离传输中可靠性高等优点。它适合远距离的数据通信，但需要收发双方采取同步措施。并行传输所需要的传输线多，一般在近距离的设备之间进行数据传输时使用。串行传输和并行传输的区别在于组成一个字符或字节的各数据位是依顺序逐位传输还是同时并行地传输。3.3数据传输方式和工作方式2.同步传输与异步传输在同步传输中，所有设备都使用一个共同的时钟。传

8、输的每个数据位只在时钟信号的上升沿或者下降沿之后的一个规定的时间内有效。需要一条额外的线来传输时钟信号。在异步传输中，每个