變電站綜合自動(dòng)化-培訓(xùn)(學(xué)員版本)

1、變電站綜合自動(dòng)化變電站綜合自動(dòng)化- -培訓(xùn)培訓(xùn)( (學(xué)學(xué)員版本員版本) )講義目錄 第一章第一章 變電站自動(dòng)化的基本概念變電站自動(dòng)化的基本概念 第二章第二章 變電站自動(dòng)化的基本功能變電站自動(dòng)化的基本功能 第三章第三章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 第四章第四章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信第一章 變電站綜合自動(dòng)化的基本概念 變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)變電站綜合自動(dòng)化是將變電站的二次設(shè)備（包括控制、備（包括控制、信號(hào)信號(hào)、測(cè)量，保護(hù)測(cè)量，保護(hù)、自動(dòng)自動(dòng)裝置裝置、遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）利用計(jì)算機(jī)技術(shù)遠(yuǎn)動(dòng)裝置等）利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)、現(xiàn)代通信技術(shù)，經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，

2、代通信技術(shù)，經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，對(duì)變電站執(zhí)行自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)對(duì)變電站執(zhí)行自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、控制和協(xié)調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)，是自動(dòng)化調(diào)的一種綜合性的自動(dòng)化系統(tǒng)，是自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)在變電站的綜合應(yīng)用、計(jì)算機(jī)、通信技術(shù)在變電站的綜合應(yīng)用。 比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目常規(guī)變電站常規(guī)變電站綜合自動(dòng)化變電站綜合自動(dòng)化變電站繼電保護(hù)及繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置自動(dòng)裝置大多電磁型、小規(guī)模集成電大多電磁型、小規(guī)模集成電路型、晶體管型路型、晶體管型微機(jī)型或大規(guī)模集成電路型微機(jī)型或大規(guī)模集成電路型二次信息傳二次信息傳輸設(shè)備輸設(shè)備大量電纜，傳輸模擬信號(hào)，大量電纜，傳輸模擬信號(hào)，強(qiáng)電傳輸（信息量小、靈活強(qiáng)電傳輸（信

3、息量小、靈活性差、可靠性低、功耗大）性差、可靠性低、功耗大）網(wǎng)線、光纖，傳輸數(shù)字信號(hào)，網(wǎng)線、光纖，傳輸數(shù)字信號(hào)，弱電傳輸弱電傳輸處理核心處理核心人（受值班人員的技術(shù)水平人（受值班人員的技術(shù)水平等條件影響正確性、可靠性等條件影響正確性、可靠性）計(jì)算機(jī)（按規(guī)定程序執(zhí)行）計(jì)算機(jī)（按規(guī)定程序執(zhí)行）指示儀表指示儀表模擬式（表計(jì)指針式，誤差模擬式（表計(jì)指針式，誤差大）大）數(shù)字指示（監(jiān)控系統(tǒng)上）數(shù)字指示（監(jiān)控系統(tǒng)上）信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)系統(tǒng)燈光（光字牌）、音響（電燈光（光字牌）、音響（電笛、電鈴），為一對(duì)一信息笛、電鈴），為一對(duì)一信息。告警信息、報(bào)文、音響（電笛告警信息、報(bào)文、音響（電笛、電鈴）、語音，信息共享，、

4、電鈴）、語音，信息共享，一對(duì)多信息。一對(duì)多信息。其他其他占地面積大，控制室設(shè)備復(fù)占地面積大，控制室設(shè)備復(fù)雜。雜。占地面積小，控制室設(shè)備簡單占地面積小，控制室設(shè)備簡單。變電站綜合自動(dòng)化實(shí)質(zhì)是變電站綜合自動(dòng)化實(shí)質(zhì)是 自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、信息處理、通信、電力、電子技術(shù)的綜自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、信息處理、通信、電力、電子技術(shù)的綜合。合。 實(shí)現(xiàn)設(shè)備間信息交換、共享，完成變電站的監(jiān)、測(cè)、控。實(shí)現(xiàn)設(shè)備間信息交換、共享，完成變電站的監(jiān)、測(cè)、控。 取代了常規(guī)站的指示儀表、中央信號(hào)、控制屏等設(shè)備。取代了常規(guī)站的指示儀表、中央信號(hào)、控制屏等設(shè)備。型號(hào)型號(hào)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)廠家監(jiān)控機(jī)操作系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)操作系統(tǒng)CSC2000 V2CSC2

5、000 V2北京四方北京四方Windows/UNIXWindows/UNIXBSJ-2200BSJ-2200南瑞科技南瑞科技UNIXUNIXRCS-9000RCS-9000南瑞南瑞UNIXUNIXRCS-9600RCS-9600（RCS-9700RCS-9700）南瑞繼保南瑞繼保UNIX/WindowsUNIX/WindowsPS 6000PS 6000國電南自國電南自WindowsWindowsPowerComm2000PowerComm2000上?；莅采虾；莅睻NIXUNIXCBZ-8000CBZ-8000許繼自動(dòng)化許繼自動(dòng)化Windows/LinuxWindows/Linux第二章 變電

6、站綜合自動(dòng)化的功能事故數(shù)據(jù) 事件順序記錄（SOE：Sequence Of Event recording）：實(shí)時(shí)檢測(cè)遙信變位（YXBW）（帶時(shí)標(biāo)的遙信），立即記錄變位時(shí)刻、變位設(shè)備序號(hào)、變位狀態(tài)等組成SOE優(yōu)先傳送（CDT下）。 事故追憶（PDR：Post Disturbance Review）：凍結(jié)某時(shí)刻全網(wǎng)的重要的遙測(cè)點(diǎn)、遙信點(diǎn)的畫面（如照相），每個(gè)這樣的畫面稱為一幀，其循環(huán)周期可為數(shù)秒到數(shù)分。典型的PDR記錄長度為：事故前10min，事故后5min。 四遙功能的實(shí)現(xiàn)四遙功能的實(shí)現(xiàn)q 遙信（遙信（TITI或或TS :Teleindication TelesignalisationTS :T

7、eleindication Telesignalisation）q 遙測(cè)（遙測(cè)（TM:TelemeteringTM:Telemetering）q 遙控（遙控（TC:TelecommandTC:Telecommand）q 遙調(diào)（遙調(diào)（TA:TeleadjustingTA:Teleadjusting）系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述變電站變電站自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng) RTURTU 上行上行通道通道調(diào)度端調(diào)度端自動(dòng)化系統(tǒng)自動(dòng)化系統(tǒng) MTU MTU 下行下行通道通道遙測(cè)遙測(cè)遙信遙信遙控遙控遙調(diào)遙調(diào)遙信遙信q開入量開入量q開關(guān)、刀閘的位置信號(hào)開關(guān)、刀閘的位置信號(hào)q國際電工委員會(huì)國際電工委員會(huì)IECIEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，以標(biāo)準(zhǔn)規(guī)

8、定，以“0 0”表示表示斷開狀態(tài)，以斷開狀態(tài)，以“1 1”表示閉合狀態(tài)。表示閉合狀態(tài)。遙信遙信 斷路器的位置信號(hào)來源有：斷路器的位置信號(hào)來源有： 直接利用斷路器的輔助觸點(diǎn)，直接利用斷路器的輔助觸點(diǎn)， 利用操作箱中的跳位繼和合位繼。利用操作箱中的跳位繼和合位繼。 對(duì)刀閘位置的采集：對(duì)刀閘位置的采集： 直接利用刀閘的輔助觸點(diǎn)，直接利用刀閘的輔助觸點(diǎn)， 利用五防鎖。利用五防鎖。遙信遙信優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): :簡單經(jīng)濟(jì)簡單經(jīng)濟(jì)變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)需提供變壓器有載調(diào)壓機(jī)構(gòu)需提供BCD BCD 編碼輸出編碼輸出變壓器有載調(diào)壓分接頭位置信號(hào)處理變壓器有載調(diào)壓分接頭位置信號(hào)處理遙信遙信遙信采集電路中的繼電器隔離遙信采集電

9、路中的繼電器隔離K K遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)動(dòng)裝裝置置R RR R+5vQFQFC C遙信遙信遙信采集電路中的光電隔離遙信采集電路中的光電隔離遠(yuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)動(dòng)裝裝置置R RC CV VQFQFR R+5v+5v遙控量輸出 過程：當(dāng)（PB0，PB1）=（0,1）時(shí)，H1輸出0，光敏三級(jí)管導(dǎo)通，繼電器K吸合，跳合閘回路接通，動(dòng)作于斷路器。反之類似（PB0，PB1）=（1,0）。 設(shè)置與非門原因：并行口的負(fù)載能力有限，不足以直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二級(jí)管，還有是增加2個(gè)條件以抗干擾能力。 三態(tài)門三態(tài)門輸入輸入至至CPUCPU狀態(tài)量采集示意圖狀態(tài)量采集示意圖遙信遙信遙信遙信 開關(guān)變位的識(shí)別開關(guān)變位的識(shí)別 現(xiàn)狀現(xiàn)狀原狀原狀=1=1，表示有

10、變位，表示有變位 現(xiàn)狀現(xiàn)狀原狀原狀=0=0，表示無變位，表示無變位字節(jié)D7D6D5D4D3D2D1D0原狀10011010現(xiàn)狀10001101遙信遙信 遙信采集的幾種形式：遙信采集的幾種形式： 1 1、定時(shí)掃查方式、定時(shí)掃查方式 以一定時(shí)間間隔周期性對(duì)遙信輸入狀態(tài)成組掃查。以一定時(shí)間間隔周期性對(duì)遙信輸入狀態(tài)成組掃查。 2 2、中斷方式、中斷方式 采用中斷方式，只有當(dāng)遙信有變位時(shí)才向采用中斷方式，只有當(dāng)遙信有變位時(shí)才向CPUCPU申請(qǐng)讀申請(qǐng)讀遙信狀態(tài)。遙信狀態(tài)。 第二類：一個(gè)真實(shí)遙信變位后緊接著幾個(gè)假遙信讀數(shù)，最終遙信穩(wěn)定到真實(shí)變位后的狀態(tài)。 第一類：某些遙信不定時(shí)地出現(xiàn)“抖動(dòng)”。兩類誤遙信兩類

11、誤遙信 在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，開關(guān)信號(hào)的采集基本取自開在變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中，開關(guān)信號(hào)的采集基本取自開關(guān)的輔助觸點(diǎn)，或者經(jīng)過中間繼電器觸點(diǎn)接入。開關(guān)關(guān)的輔助觸點(diǎn)，或者經(jīng)過中間繼電器觸點(diǎn)接入。開關(guān)機(jī)構(gòu)在操作一定次數(shù)時(shí)，輔助觸點(diǎn)機(jī)械部分會(huì)出現(xiàn)縫機(jī)構(gòu)在操作一定次數(shù)時(shí)，輔助觸點(diǎn)機(jī)械部分會(huì)出現(xiàn)縫隙導(dǎo)致間隙放電，引起信號(hào)抖動(dòng)；隙導(dǎo)致間隙放電，引起信號(hào)抖動(dòng)； 繼電器觸點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)受環(huán)境影響，易氧化和臟污，導(dǎo)繼電器觸點(diǎn)在運(yùn)行時(shí)受環(huán)境影響，易氧化和臟污，導(dǎo)致接觸不良，引起信號(hào)抖動(dòng)。致接觸不良，引起信號(hào)抖動(dòng)。信號(hào)抖動(dòng)信號(hào)抖動(dòng) 軟件延時(shí)判別消抖軟件延時(shí)判別消抖軟件記錄變化前沿作為軟件記錄變化前沿作為SOE SOE 產(chǎn)生

12、時(shí)刻，直到遙信變位穩(wěn)定產(chǎn)生時(shí)刻，直到遙信變位穩(wěn)定T Td d 時(shí)間時(shí)間后確認(rèn)該事件，并取剛開始抖動(dòng)時(shí)間作為后確認(rèn)該事件，并取剛開始抖動(dòng)時(shí)間作為SOE SOE 記錄的有效時(shí)間。記錄的有效時(shí)間。抖動(dòng)抖動(dòng)判斷遙信變位，作判斷遙信變位，作SOE記錄時(shí)刻記錄時(shí)刻防抖時(shí)限防抖時(shí)限遙信接點(diǎn)遙信接點(diǎn)光耦輸出光耦輸出 控制回路斷線信號(hào)=TWJ 常閉接點(diǎn)+HWJ 常閉接點(diǎn)。 若TWJ 和HWJ 不同步，則誤發(fā)控制回路斷線信號(hào)。1、開關(guān)合閘時(shí)誤報(bào)開關(guān)合閘時(shí)誤報(bào)“控制回路斷線控制回路斷線”假遙信假遙信 事故總=KKJ常開接點(diǎn)+TWJ常開接點(diǎn)。 若手合開關(guān)時(shí)，由于KKJ由0變1，TWJ由1變0，因開關(guān)機(jī)構(gòu)老化，TWJ變

13、位慢會(huì)導(dǎo)致誤發(fā)事故總。2、 開關(guān)合閘時(shí)誤報(bào)開關(guān)合閘時(shí)誤報(bào)“事故總事故總”假遙信假遙信KKJKKJ繼電器：合后位置繼電器繼電器：合后位置繼電器是一個(gè)雙線圈雙位置磁保持繼電器。是一個(gè)雙線圈雙位置磁保持繼電器。該繼電器有一動(dòng)作線圈和復(fù)歸線圈。該繼電器有一動(dòng)作線圈和復(fù)歸線圈。 定義：定義：KKJ=1 KKJ=1 代表開關(guān)為人為（手動(dòng)或遙控）合上；代表開關(guān)為人為（手動(dòng)或遙控）合上； KKJ=0 KKJ=0 代表開關(guān)為人為（手動(dòng)或遙控）分開。代表開關(guān)為人為（手動(dòng)或遙控）分開。遙測(cè)遙測(cè)q 遙測(cè)量遙測(cè)量:U:U、I I、P P、Q Q、COSCOS、f f、T T交流信號(hào)輸入回路低通濾波采樣保持器多路轉(zhuǎn)換開關(guān)

14、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)變換器電 壓 形 成 回 路低 通 濾 波采 樣 保 持電 壓 形 成 回 路采 樣 保 持低 通 濾 波多路轉(zhuǎn)換開關(guān)存 儲(chǔ) 器總 線遙測(cè)遙測(cè)遙測(cè)遙測(cè)從從TATA、TVTV中取得電流和電壓量。由于中取得電流和電壓量。由于A/DA/D轉(zhuǎn)換器只能接收電壓信號(hào)，且不轉(zhuǎn)換器只能接收電壓信號(hào)，且不同型號(hào)同型號(hào)A/DA/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍各不相同，如雙極性有轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍各不相同，如雙極性有0 0 2.5 V2.5 V、0 0 5V5V、0 0 10V10V，單極性有，單極性有0 05V5V、0 010V10V、0 020V20V等，因此需要對(duì)模擬量等，因此需要對(duì)模擬量信號(hào)進(jìn)行

15、電壓幅值變換，使之能滿足信號(hào)進(jìn)行電壓幅值變換，使之能滿足A/DA/D轉(zhuǎn)換器輸入電壓范圍要求。轉(zhuǎn)換器輸入電壓范圍要求。 1、電壓形成回路1）低通濾波 由于變電站現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾較為嚴(yán)重，為防止輸入由于變電站現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾較為嚴(yán)重，為防止輸入A/DA/D的的電壓信號(hào)受到干擾（主要是高次諧波疊加干擾）而影電壓信號(hào)受到干擾（主要是高次諧波疊加干擾）而影響測(cè)量精度，必須在電壓輸出端設(shè)置低通濾波電路，響測(cè)量精度，必須在電壓輸出端設(shè)置低通濾波電路，以濾去高頻干擾信號(hào)。通?？刹捎靡詾V去高頻干擾信號(hào)。通?？刹捎肦CRC低通濾波電路，低通濾波電路，2、保持電路與模擬低通濾過器S/H電路的作用：采樣：將模擬信號(hào)變成離散信

16、號(hào)采樣保持過程：信號(hào)采樣脈沖采樣信號(hào)保持信號(hào)采樣和0000tTctttTs采樣：凍結(jié)模擬量瞬時(shí)值Upp(+15v)Uss(-15v)輸出譯碼/驅(qū)動(dòng)SA15輸出Ui0 Ui15EnA0A1A2A3U0SA0EN：使能端，只有在EN端為高電平時(shí)多路開關(guān)才工作，否則不論A0-A3在什么狀態(tài)，SA0-A15均處于斷開狀態(tài)。3 多路轉(zhuǎn)換開關(guān)4 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 主次逼近法原理可用天平秤重作比喻。若有四個(gè)砝碼共主次逼近法原理可用天平秤重作比喻。若有四個(gè)砝碼共重重15克，每個(gè)重量分別為克，每個(gè)重量分別為8、4、2、1克。設(shè)待秤重量克。設(shè)待秤重量Wx = 13克，可以用下表步驟來秤量：克，可以用下表步驟來秤量：砝碼

17、重砝碼重第一次第一次第二次第二次第三次第三次第四次第四次加加4克克加加2克克加加1克克8 克克 砝碼總重砝碼總重 待測(cè)重量待測(cè)重量Wx ，故保留，故保留砝碼總重仍砝碼總重仍 待測(cè)重量待測(cè)重量Wx ，故撤除，故撤除砝碼總重砝碼總重 待測(cè)重量待測(cè)重量Wx ，故保留，故保留暫時(shí)結(jié)果暫時(shí)結(jié)果8 克克12 克克12 克克13 克克 結(jié)結(jié) 論論4 模數(shù)轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓UREFn位位A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器 例:4 4位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器，輸入模擬量轉(zhuǎn)換器，輸入模擬量uiui=3.26V=3.26V，基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓 U U。轉(zhuǎn)換精度取決于位數(shù)。轉(zhuǎn)換精度取決于位數(shù)。遙控遙控q 遙控就是發(fā)出命令去控制斷路

18、器或隔離開關(guān)進(jìn)行合閘遙控就是發(fā)出命令去控制斷路器或隔離開關(guān)進(jìn)行合閘或分閘操作?；蚍珠l操作。TVTA開關(guān)端子箱操作機(jī)構(gòu)保護(hù)保護(hù)測(cè)控監(jiān)控后臺(tái)保護(hù)信息管理機(jī)網(wǎng)絡(luò)二次電纜開關(guān)站保護(hù)室操 作 箱遙控遙控 遙控過程遙控過程遙控選擇遙控返校遙控執(zhí)行或撤銷執(zhí)行控制端被控端第三章第三章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)該類系統(tǒng)實(shí)際上是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線該類系統(tǒng)實(shí)際上是在常規(guī)的繼電保護(hù)及二次接線的基礎(chǔ)上增設(shè)的基礎(chǔ)上增設(shè) RTURTU裝置以實(shí)現(xiàn)裝置以實(shí)現(xiàn)“四遙四遙”。結(jié)構(gòu)上。結(jié)構(gòu)上僅是站級(jí)概念，有關(guān)重要信息僅是站級(jí)概念，有關(guān)重要信息( (如保護(hù)動(dòng)作信息等如保護(hù)動(dòng)作信息等) )通過硬接點(diǎn)送給通過硬

19、接點(diǎn)送給 RTURTU裝置，變電所的監(jiān)測(cè)量一般裝置，變電所的監(jiān)測(cè)量一般經(jīng)變送器變換后送給經(jīng)變送器變換后送給 RTURTU。開關(guān)監(jiān)測(cè)量是直接引。開關(guān)監(jiān)測(cè)量是直接引至至RTURTU， RTURTU的控制輸出一般經(jīng)遙控執(zhí)行柜發(fā)出控的控制輸出一般經(jīng)遙控執(zhí)行柜發(fā)出控制命令。該類系統(tǒng)的特點(diǎn)是：系統(tǒng)功能不強(qiáng)，硬制命令。該類系統(tǒng)的特點(diǎn)是：系統(tǒng)功能不強(qiáng)，硬件設(shè)備重復(fù)、整體性能指標(biāo)低，系統(tǒng)聯(lián)接復(fù)雜，件設(shè)備重復(fù)、整體性能指標(biāo)低，系統(tǒng)聯(lián)接復(fù)雜，可靠性低，但其成本低，特別適合于老站改造?？煽啃缘?，但其成本低，特別適合于老站改造?，F(xiàn)在全國大量遠(yuǎn)行的無人值班變電站多采用此種現(xiàn)在全國大量遠(yuǎn)行的無人值班變電站多采用此種模式。實(shí)

20、際上該類系統(tǒng)僅為變電站綜合自動(dòng)化的模式。實(shí)際上該類系統(tǒng)僅為變電站綜合自動(dòng)化的初級(jí)形式，尚不能稱為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。初級(jí)形式，尚不能稱為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。第一種類型，集中式第一種類型，集中式第第1 1代綜合自動(dòng)化系統(tǒng)代綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 遠(yuǎn)動(dòng)終端：電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中安裝在發(fā)電廠、變電站的一種具有四遙遠(yuǎn)動(dòng)功能的自動(dòng)化設(shè)備。遠(yuǎn)動(dòng)裝置=遠(yuǎn)方終端=遠(yuǎn)動(dòng)終端=RTU（Remote Terminal Unit）。 RTU在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)中具有重要的作用。（系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：調(diào)度端SCADA/EMS遠(yuǎn)動(dòng)信道廠站端RTU）。 CRT PC機(jī) RTU 微機(jī)保護(hù)模擬量開關(guān)量脈沖量控制量調(diào)度主站系統(tǒng)第第2 2種類型種類型 集中

21、式集中式 早期的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)早期的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 由一臺(tái)或兩臺(tái)計(jì)算機(jī)完成變電站的所有繼由一臺(tái)或兩臺(tái)計(jì)算機(jī)完成變電站的所有繼電保護(hù)、測(cè)量監(jiān)視、操作控制、中央信號(hào)電保護(hù)、測(cè)量監(jiān)視、操作控制、中央信號(hào)數(shù)據(jù)通信和記錄打印等功能。系統(tǒng)各功能數(shù)據(jù)通信和記錄打印等功能。系統(tǒng)各功能模塊與硬件無關(guān)，采用模塊化軟件連接來模塊與硬件無關(guān)，采用模塊化軟件連接來實(shí)現(xiàn)，集中采集信息，集中處理運(yùn)算。具實(shí)現(xiàn)，集中采集信息，集中處理運(yùn)算。具有工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)有工作可靠、結(jié)構(gòu)簡單、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，但可擴(kuò)充性、可維護(hù)性差。，但可擴(kuò)充性、可維護(hù)性差。 集中組屏式 總控單元 監(jiān)控主機(jī) 顯示、打印高壓微機(jī)

22、保護(hù)中壓微機(jī)保護(hù)遙測(cè)單元遙信單元電能單元遙控單元交直流單元VQC單元時(shí)鐘單元RS-485/RS232調(diào)度主站第第3 3種類型種類型 分散式分散式 第第2 2代綜合自動(dòng)化系統(tǒng)代綜合自動(dòng)化系統(tǒng) 從硬件結(jié)構(gòu)上按功能對(duì)裝置進(jìn)行了劃分，摒棄了集從硬件結(jié)構(gòu)上按功能對(duì)裝置進(jìn)行了劃分，摒棄了集中式單中式單 CPUCPU結(jié)構(gòu)而走向分散，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單結(jié)構(gòu)而走向分散，系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集單元元( (模擬量、開關(guān)堡、脈沖量模擬量、開關(guān)堡、脈沖量) )，主機(jī)單元，主機(jī)單元( (總控單元總控單元) )、遙控執(zhí)行單元、保護(hù)單元組成。各功能單元、遙控執(zhí)行單元、保護(hù)單元組成。各功能單元( (設(shè)設(shè)備備) )通過通信網(wǎng)絡(luò)等手段實(shí)現(xiàn)有

23、機(jī)結(jié)合，構(gòu)成系統(tǒng)。通過通信網(wǎng)絡(luò)等手段實(shí)現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成系統(tǒng)。該類系統(tǒng)可替代常規(guī)的保護(hù)屏、控制屏、中央信號(hào)該類系統(tǒng)可替代常規(guī)的保護(hù)屏、控制屏、中央信號(hào)屏、遠(yuǎn)動(dòng)屏、測(cè)量儀表等。它具有較強(qiáng)的在線功能屏、遠(yuǎn)動(dòng)屏、測(cè)量儀表等。它具有較強(qiáng)的在線功能。各種功能比較完善，且人機(jī)界面較好。但系統(tǒng)仍。各種功能比較完善，且人機(jī)界面較好。但系統(tǒng)仍然比較復(fù)雜，聯(lián)結(jié)電纜較多，系統(tǒng)可靠性不太高。然比較復(fù)雜，聯(lián)結(jié)電纜較多，系統(tǒng)可靠性不太高。這類系統(tǒng)雖然做到了一定程度上的分散這類系統(tǒng)雖然做到了一定程度上的分散( (功能分散功能分散) )，但沒有從整體上來考慮變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的，但沒有從整體上來考慮變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

24、、一般僅是監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)簡單的相加。結(jié)構(gòu)、一般僅是監(jiān)控系統(tǒng)和保護(hù)系統(tǒng)簡單的相加。由于我國保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬不同的部門和專業(yè)。故我由于我國保護(hù)和遠(yuǎn)動(dòng)分屬不同的部門和專業(yè)。故我國目前的大多數(shù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)均屬此類結(jié)構(gòu)系統(tǒng)國目前的大多數(shù)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)均屬此類結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。分層分布式 調(diào)度主站 監(jiān)控主機(jī) 顯示、打印測(cè)量單元開關(guān)量輸入故障錄波變壓器保護(hù)VQC電容器保護(hù)線路保護(hù)備自投裝置 數(shù)采控制機(jī) 保護(hù)管理機(jī)開關(guān)量輸出變電站層單元層設(shè)備層TV、TA輸入，斷路器、隔離開關(guān)輔助觸點(diǎn)輸入，斷路器控制等 設(shè)備分變電站層設(shè)備設(shè)備分變電站層設(shè)備( (站控級(jí)站控級(jí)) )和間隔層設(shè)備和間隔層設(shè)備( (間隔級(jí)間隔級(jí)) )。間

25、隔。間隔層設(shè)備原則上按一次設(shè)備組織，例如層設(shè)備原則上按一次設(shè)備組織，例如 l l條線路、條線路、 l l臺(tái)主變壓臺(tái)主變壓器。每一間隔層設(shè)備包括保護(hù)、控制、測(cè)量、通信、錄波器。每一間隔層設(shè)備包括保護(hù)、控制、測(cè)量、通信、錄波等所有功能。設(shè)計(jì)的原則是：凡是可以在本間隔層設(shè)備完等所有功能。設(shè)計(jì)的原則是：凡是可以在本間隔層設(shè)備完成的功能，盡量由間隔層設(shè)備就地獨(dú)立處理，不依賴于通成的功能，盡量由間隔層設(shè)備就地獨(dú)立處理，不依賴于通信網(wǎng)和變電站層設(shè)備。變電站層設(shè)備是通過間隔層設(shè)備了信網(wǎng)和變電站層設(shè)備。變電站層設(shè)備是通過間隔層設(shè)備了解和掌握整個(gè)變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行情況、并通過間隔層設(shè)備實(shí)解和掌握整個(gè)變電站實(shí)時(shí)運(yùn)行情況

26、、并通過間隔層設(shè)備實(shí)現(xiàn)變電站控制，它還負(fù)責(zé)站內(nèi)信息收集、分析、存儲(chǔ)以及現(xiàn)變電站控制，它還負(fù)責(zé)站內(nèi)信息收集、分析、存儲(chǔ)以及與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的聯(lián)系，這類系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息資源的共享與遠(yuǎn)方調(diào)度中心的聯(lián)系，這類系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了信息資源的共享以及保護(hù)、監(jiān)控功能的綜合化，大大簡化了站內(nèi)二次回路以及保護(hù)、監(jiān)控功能的綜合化，大大簡化了站內(nèi)二次回路，它完全消除了設(shè)備之間錯(cuò)綜復(fù)雜的二次電纜。由于間隔，它完全消除了設(shè)備之間錯(cuò)綜復(fù)雜的二次電纜。由于間隔層設(shè)備可放在開關(guān)柜上或放置在一次設(shè)備附近，從而可大層設(shè)備可放在開關(guān)柜上或放置在一次設(shè)備附近，從而可大大縮小主控制室面積，節(jié)省控制電纜、減少大縮小主控制室面積，節(jié)省控制電纜、減少 C

27、TCT負(fù)擔(dān)。同負(fù)擔(dān)。同時(shí)大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性，是綜合自動(dòng)時(shí)大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、可擴(kuò)展性，是綜合自動(dòng)比系統(tǒng)的發(fā)展方向比系統(tǒng)的發(fā)展方向。第第4 4種類型分層分布式結(jié)構(gòu)種類型分層分布式結(jié)構(gòu)第第3 3代綜合自動(dòng)化系統(tǒng)代綜合自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)量控制保護(hù)1號(hào)開關(guān)柜測(cè)量控制保護(hù)2號(hào)開關(guān)柜測(cè)量控制保護(hù)N號(hào)開關(guān)柜 監(jiān)控主機(jī)顯示、打印 總控單元CANnet或LON-WORK完全分散式第四章第四章 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的通信分兩大部分：（1） 變電站內(nèi)的信息傳輸。（2） 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與調(diào)度中心的通信。串行通信方式連接串行通信方式連接 串行通信：按照一定的

28、格式一位一位按照一定的格式一位一位地順序傳送數(shù)據(jù)。信息在一根信號(hào)線地順序傳送數(shù)據(jù)。信息在一根信號(hào)線上傳輸。上傳輸。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 便于長距離傳送便于長距離傳送 缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 傳送速度較慢傳送速度較慢串行數(shù)據(jù)傳輸主要出現(xiàn)在接口與外部設(shè)備、計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間。 PC系列機(jī)上有兩個(gè)串行異步通信接口、鍵盤、鼠標(biāo)器與主機(jī)間采用串行數(shù)據(jù)傳送。需要進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。 并行通信：數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或同時(shí)接收送或同時(shí)接收 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): : 傳送速度快傳送速度快 缺點(diǎn)缺點(diǎn): : 不便長距離傳送不便長距離傳送計(jì)算機(jī)“主機(jī)”部件之間，如CPU與存儲(chǔ)器、CPU與接口電路，多采用并行方式傳輸數(shù)據(jù)。并行通

29、信通常是以“字節(jié)”為單位進(jìn)行信息傳輸?shù)?。并行通信方式連接并行通信方式連接串行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收 計(jì)算機(jī)并行方式處理數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)傳送用串行方式，故需要進(jìn)行并/串轉(zhuǎn)換。 發(fā)送端：并/串轉(zhuǎn)換器：CPU控制發(fā)送緩沖器移位寄存器在發(fā)送脈沖控制下字節(jié)的低位先發(fā)。發(fā)空后用中斷提示。發(fā)送時(shí)鐘控制發(fā)送速度。 接收端：串/并轉(zhuǎn)換器：類似同上。 異步通信和同步通信 1）異步通信 由于通信收、發(fā)兩端的時(shí)鐘很難完全同步，為了滿足這種條件下的通信，提出異步通信的方式。 發(fā)送1個(gè)字節(jié)的信息構(gòu)成（在空閑時(shí)發(fā)高電平）： 起始位（低） 數(shù)據(jù)位（69位） 校驗(yàn)位（1位） 停止位（1位，1.5或2）。 首先確認(rèn)起始位，接收端用速率N倍

30、的測(cè)試脈沖檢測(cè)線路狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)連續(xù)N/2個(gè)測(cè)試都為低電平，認(rèn)為起始位開始，開始接收后面數(shù)據(jù)位，再接收效驗(yàn)位，最后接收停止位。如果起始位、效驗(yàn)位、停止位中有一個(gè)不對(duì)，則放棄該字節(jié)的接收。 異步通信的意義：指兩端時(shí)鐘不需要精確同步。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備要求低，廣泛應(yīng)用 缺點(diǎn)：附加碼導(dǎo)致傳輸效率降低。 2) 同步通信 特點(diǎn)：收發(fā)二端的時(shí)鐘要嚴(yán)格保持同步，發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)不需要特殊的附加位了，形成真正的數(shù)據(jù)流（有效數(shù)據(jù)位緊密排列）。 采用數(shù)據(jù)幀方式：數(shù)據(jù)流被分成數(shù)據(jù)幀發(fā)送， 一幀數(shù)據(jù)組成：同步碼數(shù)據(jù)碼（N*8）效驗(yàn)碼。好處：區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)類型、保證數(shù)據(jù)正確（效驗(yàn)）、減少對(duì)時(shí)鐘的嚴(yán)格同步要求。 碼元同步：從接收信息

31、碼的脈沖串中提取發(fā)送時(shí)鐘信息，用于調(diào)整接收端時(shí)鐘?？捎脭?shù)字鎖相電路原理實(shí)現(xiàn)。Page 64/49通信工作方式:單工、半雙工與全雙工 單工 只有一個(gè)信道，傳輸方向只能是單向的 半雙工 只有一個(gè)信道，在同一時(shí)刻，只能是單向傳輸 全雙工 雙信道，同時(shí)可以有雙向數(shù)據(jù)傳輸ABABAB例如：尋呼機(jī)例如：尋呼機(jī)例如：對(duì)講機(jī)例如：對(duì)講機(jī)例如：例如： 主站和分站間通信模式 CDT、 PollingCDT 循環(huán)式：分站自動(dòng)循環(huán)地向主站發(fā)送采集到的并經(jīng)一定處理后的遙測(cè)量、遙信量、數(shù)字量、脈沖量等。 Polling問答式：分站按照主站的要求發(fā)送相應(yīng)的數(shù)據(jù)。國際標(biāo)準(zhǔn)：IEC60870-101A詢問1詢問2B送主機(jī)送主機(jī)

32、回答1回答2出錯(cuò)重問A詢問1詢問1B送主機(jī)回答1NAKA詢問1詢問1B送主機(jī)回答1丟失重問toutA詢問1詢問1B送主機(jī)回答1回答1丟失重問tout變電站內(nèi)部通信模式 總線通信方式 、網(wǎng)絡(luò)通訊方式 總線通信方式：由主模塊控制通信總線，主模塊可以主動(dòng)向任何一個(gè)分模塊發(fā)送信息，分模塊則必須得到主模塊的允許，才能向主模塊發(fā)送信息。主模塊不斷地查詢各個(gè)分模塊，查到誰，誰才可以發(fā)送數(shù)據(jù)。這種主模塊和分模塊的通信方式類似于主站和分站之間采用的Polling通信方式。與其它設(shè)備通訊與其它設(shè)備通訊與調(diào)度通訊與調(diào)度通訊狀態(tài)狀態(tài)量輸量輸入模入模塊塊模擬模擬量輸量輸入信入信號(hào)號(hào)狀態(tài)狀態(tài)量輸量輸入信入信號(hào)號(hào)脈沖脈沖量

33、輸量輸入信入信號(hào)號(hào)遙控遙控輸出輸出遙調(diào)遙調(diào)輸出輸出模擬模擬量輸量輸入模入模塊塊脈沖脈沖量輸量輸入模入模塊塊數(shù)字?jǐn)?shù)字量輸量輸入模入模塊塊遙調(diào)遙調(diào)輸出輸出模塊模塊遙控遙控輸出輸出模塊模塊綜合綜合輸入輸入輸出輸出模塊模塊數(shù)字?jǐn)?shù)字量輸量輸入信入信號(hào)號(hào)各種各種輸入輸入輸出輸出信號(hào)信號(hào)微機(jī)型分站微機(jī)型分站主模塊主模塊遙控遙控輸出輸出模塊模塊通訊通訊接口接口MODEM網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)通訊方式類似于PC機(jī)之間通信時(shí)采用的以太網(wǎng)。通信線路不需要由某個(gè)模塊控制，主模塊可以主動(dòng)向任何一個(gè)分模塊發(fā)送信息，任何一個(gè)分模塊也可以主動(dòng)向主模塊發(fā)送信息。當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上的模塊同時(shí)發(fā)送信息而產(chǎn)生沖突時(shí)，有一種仲裁機(jī)制，使沖突得

34、以檢測(cè)到或得以避免，使信息不會(huì)丟失。通信協(xié)議定義 通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定，約定包括對(duì)數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳遞速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通信規(guī)則的正式描述。43214321TCP/IP協(xié)議棧Source Host ADestination Host B好啊,我也懂TCP/IP。請(qǐng)問可以用TCP/IP和你通信嗎?TCP/IP協(xié)議棧 IEC60870-5-101IEC60870-5-101主要是運(yùn)用在遠(yuǎn)動(dòng)（串口）主要是運(yùn)用在遠(yuǎn)動(dòng)（串口） IEC60870-5-102IEC60870-5-102主要是運(yùn)用在電度表（

35、串口）主要是運(yùn)用在電度表（串口） IEC60870-5-103IEC60870-5-103主要運(yùn)用在保護(hù)裝置（串口）主要運(yùn)用在保護(hù)裝置（串口） IEC60870-5-104IEC60870-5-104主要運(yùn)用在遠(yuǎn)動(dòng)（以太網(wǎng)）主要運(yùn)用在遠(yuǎn)動(dòng)（以太網(wǎng)）、 IEC61850IEC61850規(guī)約基于規(guī)約基于MMS MMS （Manufacturing Message Manufacturing Message SpecificationSpecification）的）的TCP/IPTCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)信息互連協(xié)議的以太網(wǎng)信息互連國際標(biāo)國際標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)。其它遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約：其它遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約： CDT92CDT92

36、、CDT85 CDT85 主要運(yùn)用在遠(yuǎn)動(dòng)（串口）主要運(yùn)用在遠(yuǎn)動(dòng)（串口） MODBUSMODBUS（以太網(wǎng)口）（以太網(wǎng)口） 通訊規(guī)約是指系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換規(guī)則，其中系統(tǒng)可以是裝置，也可以是軟件系統(tǒng)。 一般情況下，設(shè)備之間互不通訊，規(guī)約轉(zhuǎn)換是在相對(duì)于監(jiān)控系統(tǒng)的外部設(shè)備接入系統(tǒng)時(shí)進(jìn)行的。 通訊規(guī)約應(yīng)該包含三個(gè)方面的信息：介質(zhì)、數(shù)據(jù)格式和時(shí)序。 介質(zhì)是通訊建立的基礎(chǔ). 數(shù)據(jù)格式或稱為報(bào)文格式、幀格式，指明報(bào)文中的各部分的含義. 時(shí)序是指數(shù)據(jù)的交換次序。通訊的一般可以分為啟動(dòng)、設(shè)置、輪詢、操作幾個(gè)部分。數(shù)據(jù)格式或稱為報(bào)文格式、幀格式，指明報(bào)文中的各部分的含義，一般報(bào)文可以分為同步字、報(bào)文頭、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)幾

37、個(gè)部分，并非所有通訊規(guī)約的報(bào)文中都含有這幾部分，例如某些可能沒有同步字，或者沒有校驗(yàn)。（例）一段CDT報(bào)文eb 90 eb 90 eb 90 解讀：同步字71 61 14 02 01 64 解讀：控制字 71控制字節(jié) 61重要遙測(cè) 14為信息字?jǐn)?shù) 02 源站 01 目地站 64校驗(yàn)字 00 00 00 00 00 ff 00 解讀：00（信息地址） 00 00 （點(diǎn)號(hào)0，值為0 ）00 00 （點(diǎn)號(hào)1，值為0 ） FF （校驗(yàn)）01 00 00 00 00 9d 01 解讀：01（信息地址） 00 00 （點(diǎn)號(hào)2，值為0 ）00 00 （點(diǎn)號(hào)3，值為0 ） 9d （校驗(yàn)）02 00 00 00

38、 00 3b 03 00 00 00 00 59 04 00 00 6e 00 53 05 6f 00 0a 00 17 通訊的一般可以分為啟動(dòng)、設(shè)置、輪詢、操作幾個(gè)部分。 啟動(dòng)過程是電力通系統(tǒng)通知設(shè)備復(fù)位，同步各種狀態(tài)，準(zhǔn)備進(jìn)行下一步通訊。 設(shè)置過程是由電力通系統(tǒng)給設(shè)備下發(fā)各種參數(shù)或取得設(shè)備的參數(shù)，下發(fā)時(shí)鐘進(jìn)行對(duì)時(shí)等。 輪詢過程是通訊的主要過程，電力通系統(tǒng)通訊規(guī)約模塊的絕大部分時(shí)間都在該過程中，例如要召喚遙測(cè)、遙信的變化數(shù)據(jù)，定時(shí)召喚電度數(shù)據(jù)，處理事件數(shù)據(jù)等，該過程中的每一步操作，往往必須由上一步的操作以及設(shè)備的回答來確定。 當(dāng)操作人員在系統(tǒng)上操作時(shí)，如果向設(shè)備發(fā)送命令，則進(jìn)入操作過程，由于

39、操作過程是隨機(jī)插入的，因此在處理上要特別注意該過程與輪詢過程所產(chǎn)生的時(shí)序上的交叉。 規(guī)約轉(zhuǎn)換一個(gè)規(guī)約轉(zhuǎn)換的例子： 監(jiān)控系統(tǒng)采集直流設(shè)備的信息（遙測(cè)量、遙信量等） 假設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)采用IEC104規(guī)約，而直流設(shè)備采用CDT規(guī)約。就需要經(jīng)過規(guī)約轉(zhuǎn)換。規(guī)約轉(zhuǎn)換 CDT 循環(huán)遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約CDT規(guī)約按照自身的數(shù)據(jù)傳送規(guī)則循環(huán)向主站傳送數(shù)據(jù)，不管主站是否正確接收。 IEC104規(guī)約 對(duì)于遙測(cè)量：有一種模式是設(shè)備主動(dòng)上送；對(duì)于遙信量：如果設(shè)備遙信有變位，則要求主動(dòng)上送至監(jiān)控系統(tǒng)；在監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)總召喚時(shí)，設(shè)備要回應(yīng)其全部遙信當(dāng)前值，規(guī)約轉(zhuǎn)換規(guī)約轉(zhuǎn)換主要過程： 1、定時(shí)接收直流設(shè)備原始數(shù)據(jù)，存放在緩沖區(qū)中，將其轉(zhuǎn)換成I

40、EC104規(guī)約的遙測(cè)、遙信格式并保存； 對(duì)于遙測(cè)：如果遙測(cè)上送時(shí)間到，則將轉(zhuǎn)換過的遙測(cè)數(shù)據(jù)打包成IEC104規(guī)約的報(bào)文上送至主站， 對(duì)于遙信：判斷當(dāng)前值與前一時(shí)刻值是否有變位，如果有則將數(shù)據(jù)打包成IEC104規(guī)約的遙信變位報(bào)文上送至主站，并將前一時(shí)刻值重新賦值； 2、接收來自監(jiān)控系統(tǒng)的下發(fā)命令，判斷如果是總召喚，則將當(dāng)前遙信數(shù)據(jù)打包成IEC104規(guī)約的遙信報(bào)文上送至主站；Page 84/31協(xié)議分層 網(wǎng)絡(luò)通信的過程很復(fù)雜 數(shù)據(jù)以電子信號(hào)的形式穿越介質(zhì)到達(dá)正確的計(jì)算機(jī)，然后轉(zhuǎn)換成最初的形式，以便接收者能夠閱讀 為了降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，將協(xié)議進(jìn)行了分層設(shè)計(jì)協(xié)議分層 分層設(shè)計(jì)的意義 用戶服務(wù)層的模

41、塊設(shè)計(jì)可相對(duì)獨(dú)立于具體的通信線路和通信硬件接口的差別 而通信服務(wù)層的模塊設(shè)計(jì)又可相對(duì)獨(dú)立于具體用戶應(yīng)用要求的不同例如：文件傳輸或電子郵件服務(wù)模塊的設(shè)計(jì)，例如：文件傳輸或電子郵件服務(wù)模塊的設(shè)計(jì)，不必關(guān)心底層通信線路是光纖還是雙絞線不必關(guān)心底層通信線路是光纖還是雙絞線寫信人寫信人郵局郵局運(yùn)輸部門運(yùn)輸部門收信人收信人郵局郵局甲地甲地乙地乙地 郵局對(duì)于寫信人來說是下層 運(yùn)輸部門是郵局的下層 下層為上層提供服務(wù) 寫信人與收信人之間使用相同的語言 郵局之間的約定 同層次之間使用相同的協(xié)議OSI的七層框架物理層物理層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層傳輸

42、層傳輸層會(huì)話層會(huì)話層會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用層物理層協(xié)議物理層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議傳輸層協(xié)議傳輸層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議表示層協(xié)議表示層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議 比特比特 幀幀 報(bào)文報(bào)文TPDUSPDUPPDUAPDU1 接口接口2 接口接口3 接口接口4 接口接口5 接口接口6 接口接口主機(jī)主機(jī)A主機(jī)主機(jī)B數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)單元層層數(shù)據(jù)的封裝與解封裝過程31InternetHello!IP包頭包頭數(shù)據(jù)的封裝與解封裝過程32Hello物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層 比特比

43、特 幀幀 報(bào)文報(bào)文段段PDUHelloTCP/UDP頭頭HelloIP包頭包頭LLC子層子層TCP/UDP頭頭HelloIP包頭包頭LLC子層子層MAC子層子層TCP/UDP頭頭HelloTCP/UDP頭頭高層數(shù)據(jù)高層數(shù)據(jù)MAC子層子層LLC子層子層FCSIP包頭包頭數(shù)據(jù)的封裝與解封裝過程33Hello物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層傳輸層會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層 比特比特 幀幀 報(bào)文報(bào)文段段PDUHelloTCP/UDP頭頭HelloIP包頭包頭LLC子層子層MAC子層子層TCP/UDP頭頭HelloIP包頭包頭LLC子層子層MAC子層子層FCSTCP/UDP頭

44、頭HelloTCP/UDP頭頭高層數(shù)據(jù)高層數(shù)據(jù)LLC子層子層兩種國際標(biāo)準(zhǔn) 法律上的(de jure)國際標(biāo)準(zhǔn) OSI 并沒有得到市場(chǎng)的認(rèn)可。 是非國際標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。 TCP/IP 常被稱為事實(shí)上的(de facto) 國際標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP協(xié)議參考模型 TCP/IP是20世紀(jì)70年代中期美國國防部為ARPANET開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層互聯(lián)網(wǎng)層互聯(lián)網(wǎng)層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)用層TCP/IP 4層模型層模型物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層OSI 7層模型層模型會(huì)話層會(huì)話層表示層表示層應(yīng)用層應(yīng)用層傳輸層傳輸層互聯(lián)網(wǎng)層互聯(lián)網(wǎng)層傳輸層傳輸層應(yīng)用層應(yīng)

45、用層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層TCP/IP 5層模型層模型物理層網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ) 物理層是TCP/IP模型的最底層 物理層為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠環(huán)境 物理層是網(wǎng)絡(luò)的基物理層是網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，正如同公路是汽礎(chǔ)，正如同公路是汽車通行的基礎(chǔ)一樣車通行的基礎(chǔ)一樣物理層的功能v功能一：為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路功能一：為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路v功能二：傳輸數(shù)據(jù)功能二：傳輸數(shù)據(jù) 物理層關(guān)心的是信號(hào)、物理層關(guān)心的是信號(hào)、接口和傳輸介質(zhì)接口和傳輸介質(zhì)物理層的傳輸介質(zhì) 有線介質(zhì) 雙絞線 光纖 無線介質(zhì) 無線電 微波 激光 紅外線物理層的設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)接口卡 連接計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)硬件 有一個(gè)惟一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)地址 按照速率

46、可分為10M網(wǎng)卡、10/100M自適應(yīng)網(wǎng)卡和千兆網(wǎng)卡 按照總線類型可分為ISA網(wǎng)卡、PCI網(wǎng)卡等 按照提供的線纜接口類型可分為RJ-45接口網(wǎng)卡、光纖網(wǎng)卡等 便攜式電腦可使用PCMCIA網(wǎng)絡(luò)接口卡 物理層的設(shè)備 中繼器 能放大信號(hào) 延長網(wǎng)絡(luò)傳輸距離 只包含有一個(gè)輸入端口和一個(gè)輸出端口，所以只能接收和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流 成本低物理層的設(shè)備 集線器 最初只是一個(gè)多端口的中繼器 可用于星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 能夠支持各種不同的傳輸介質(zhì)和數(shù)據(jù)傳輸速率 有些集線器具有內(nèi)部處理能力，例如，可以接受遠(yuǎn)程管理、過濾數(shù)據(jù)或提供網(wǎng)絡(luò)診斷信息 被交換機(jī)所取代數(shù)據(jù)鏈路層的功能 數(shù)據(jù)鏈路層 位于網(wǎng)絡(luò)層與物理層之間物理層物理層物理層物理層

47、數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 比特（比特（Bit） 幀（幀（Frame）包包(Packet）主機(jī)主機(jī)A主機(jī)主機(jī)B數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)單元以太網(wǎng)以太網(wǎng)在 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層和物理層物理層上運(yùn)行。物理層物理層物理層物理層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層物理層協(xié)議物理層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 比特比特 幀幀 包包12主機(jī)主機(jī)A主機(jī)主機(jī)B數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)單元層層以太網(wǎng)以太網(wǎng)以太網(wǎng)MAC地址 分配給網(wǎng)卡或其它以太網(wǎng)設(shè)備的所有 MAC 地址都必須使用廠商分配的 OUI 作為前 3 個(gè)字節(jié)。O

48、UI 相同的所有 MAC 地址的最后 3 個(gè)字節(jié)必須是唯一的值（廠商代碼或序列號(hào)）。MAC 地址通常稱為燒錄地址 (BIA)，因?yàn)樗粺浀骄W(wǎng)卡的 ROM（只讀存儲(chǔ)器）中。網(wǎng)絡(luò)層的功能 定義了基于IP協(xié)議的邏輯地址 連接不同的媒介類型 選擇數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑IP地址的作用v 用來標(biāo)識(shí)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址用來標(biāo)識(shí)一個(gè)節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址v 每個(gè)每個(gè)IP地址都包含兩部分，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)地址都包含兩部分，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。v 子網(wǎng)掩碼的作用就是將某個(gè)子網(wǎng)掩碼的作用就是將某個(gè)IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。地址兩部分。子網(wǎng)掩碼的使用子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼:255 . 0 . 0

49、 . 0100.50.20.2100.50.20.3100.50.30.2100.60.30.2ABCD網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ID相同，相同，在同一網(wǎng)段，在同一網(wǎng)段，可以通信可以通信網(wǎng)絡(luò)IDA的主機(jī)ID255 . 255. 0 . 0.20.2A與與C不在同不在同一網(wǎng)段，不能一網(wǎng)段，不能通信通信255 . 255. 255. 0.2A與與C、D不不在同一網(wǎng)段，在同一網(wǎng)段，不能通信不能通信劃分子網(wǎng) 劃分子網(wǎng)的作用 通過將子網(wǎng)掩碼變長，將大的網(wǎng)絡(luò)劃分成多個(gè)小的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)，掩碼未劃分子網(wǎng)的IP地址.劃分子網(wǎng)后的IP地址 掩碼變成，網(wǎng)絡(luò)劃分為、網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)ID 集線器（HUB) 交換機(jī)（Switch) 路由器(Rout

50、er)交換機(jī)和集線器的區(qū)別 集線器為共享方式，即同一網(wǎng)段的計(jì)集線器為共享方式，即同一網(wǎng)段的計(jì)算機(jī)共享固有的帶寬，傳輸通過碰撞檢算機(jī)共享固有的帶寬，傳輸通過碰撞檢測(cè)進(jìn)行，同一網(wǎng)段計(jì)算機(jī)越多，傳輸碰測(cè)進(jìn)行，同一網(wǎng)段計(jì)算機(jī)越多，傳輸碰撞也越多，傳輸速率會(huì)變慢。撞也越多，傳輸速率會(huì)變慢。 交換機(jī)和集線器的區(qū)別 交換機(jī)則采用一種與集線器完全不同的、獨(dú)特交換機(jī)則采用一種與集線器完全不同的、獨(dú)特的傳輸方式。無論是網(wǎng)卡還是交換機(jī)端口，都的傳輸方式。無論是網(wǎng)卡還是交換機(jī)端口，都具有獨(dú)一無二的具有獨(dú)一無二的MAC地址，因此，地址，因此，MAC地址地址便可用作識(shí)別其身份的號(hào)碼，而交換機(jī)上的每便可用作識(shí)別其身份的號(hào)碼

51、，而交換機(jī)上的每個(gè)端口都能夠在其地址表中記憶若干個(gè)個(gè)端口都能夠在其地址表中記憶若干個(gè)MAC地址，從而建立一張端口號(hào)與地址，從而建立一張端口號(hào)與MAC相對(duì)應(yīng)的相對(duì)應(yīng)的地址表。地址表。 當(dāng)交換機(jī)控制電路從某一端口收到一個(gè)當(dāng)交換機(jī)控制電路從某一端口收到一個(gè)Ethernet包后，將立即在其內(nèi)存中的地址表（包后，將立即在其內(nèi)存中的地址表（端口號(hào)端口號(hào)MAC地址）進(jìn)行查找，以確認(rèn)目的地址）進(jìn)行查找，以確認(rèn)目的MAC的網(wǎng)卡連接在哪一個(gè)端口上，然后將該的網(wǎng)卡連接在哪一個(gè)端口上，然后將該包轉(zhuǎn)發(fā)至該端口。如果在地址表中沒有找到該包轉(zhuǎn)發(fā)至該端口。如果在地址表中沒有找到該MAC地址，也就是說，該目的地址，也就是說，該

52、目的MAC地址是首地址是首次出現(xiàn)，則將其廣播到所有端口。擁有該次出現(xiàn)，則將其廣播到所有端口。擁有該MAC地址的網(wǎng)卡在接收到該廣播包后，將立地址的網(wǎng)卡在接收到該廣播包后，將立即作出應(yīng)答，從而使交換機(jī)將其端口號(hào)即作出應(yīng)答，從而使交換機(jī)將其端口號(hào)MAC地址對(duì)照表添加到地址表中。地址對(duì)照表添加到地址表中。交換機(jī)和集線器的區(qū)別路由器 路由器（路由器（RouterRouter）是一種典型的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備。）是一種典型的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備。 一般說來，異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與多個(gè)子網(wǎng)互聯(lián)都應(yīng)采一般說來，異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與多個(gè)子網(wǎng)互聯(lián)都應(yīng)采用路由器來完成。用路由器來完成。 路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個(gè)數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。目的站點(diǎn)。 路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)路由器中保存著各種傳輸路徑的相關(guān)數(shù)據(jù)路路徑表（徑表（Routing TableRouting Table），供路由選擇時(shí)使用。路徑），供路由選擇時(shí)使用。路徑表中保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個(gè)數(shù)和下表中保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個(gè)