變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)-通信總線

變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)-通信總線第一頁(yè)，共67頁(yè)。變電站綜合自動(dòng)化通信系統(tǒng)（一）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)通信主要是自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)與上位機(jī)（站極監(jiān)控機(jī)）和各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信和信息交換問(wèn)題，其范圍是變電站內(nèi)部。（二）變電站自動(dòng)化系統(tǒng)與上級(jí)調(diào)度（控制）完成變電站與遠(yuǎn)方調(diào)度（控制）中心的信息交換。第二頁(yè)，共67頁(yè)。6.1變電站內(nèi)的信息傳輸

在具有變電站層――間隔層（單元層）――過(guò)程層（設(shè)備層）的分層分布式自動(dòng)化系統(tǒng)中，需傳輸?shù)男畔⒂幸韵聨撞糠? 6.1.1過(guò)程層與間隔層的信息交換 過(guò)程層提供的信息主要有兩種：

★模擬量

★狀態(tài)信息，主要為斷路器或間隔刀閘的輔助觸點(diǎn)。

6.1.2間隔層內(nèi)設(shè)備間的通信 間隔層設(shè)備間內(nèi)部通信，主要解決兩個(gè)問(wèn)題：

★數(shù)據(jù)共享

★互相閉鎖第三頁(yè)，共67頁(yè)。6.1變電站內(nèi)的信息傳輸

6.1.3

間隔層與變電站層的通信 間隔層和變電站層的通信內(nèi)容很豐富，概括起來(lái)有以下4類(lèi)：

★測(cè)量信息

★狀態(tài)信息

★操作信息

★參數(shù)信息

6.1.4變電站層的內(nèi)部通信 變電站層不同設(shè)備間的通信，根據(jù)各設(shè)備任務(wù)和功能的特點(diǎn)，傳輸所需的測(cè)量信息、狀態(tài)信息和操作信息等。第四頁(yè)，共67頁(yè)。通信系統(tǒng)的組成信息源和信息接收者發(fā)送設(shè)備傳輸介質(zhì)接收設(shè)備信息源編碼調(diào)制傳輸介質(zhì)譯碼解調(diào)接收者發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備噪聲干擾第五頁(yè)，共67頁(yè)。信號(hào)的傳輸方式基帶傳輸（不進(jìn)行調(diào)制，適合短距離通信）載波傳輸寬帶網(wǎng)（2M）異步傳輸模式ATM（AsynchronousTransferMode）通信方式單工通信半雙工通信全雙工通信第六頁(yè)，共67頁(yè)。通信工作方式通信系統(tǒng)的工作方式按照消息傳送的方向和時(shí)間，可分為單工通信，半雙工通信和全雙工通信等三種方式。單工通信是指消息只能按一個(gè)方向傳送的工作方式。半雙工通信是指消息可以雙向傳輸，但兩個(gè)方向的傳輸不能同時(shí)進(jìn)行，只能交替進(jìn)行。全雙工通信是指通信雙方可同時(shí)進(jìn)行雙向傳送消息的工作方式。第七頁(yè)，共67頁(yè)。串行通信的傳輸方式單工通信半雙工通信全雙工通信

數(shù)據(jù)流

數(shù)據(jù)流

半雙工

數(shù)據(jù)流

全雙工

A

發(fā)送器

B

接收器

A

發(fā)送器

接收器

B

發(fā)送器

接收器

A

發(fā)送器

接收器

B

發(fā)送器

接收器

第八頁(yè)，共67頁(yè)。通信方式串行通信與并行通信的對(duì)比通信——智能設(shè)備之間的信息交換。通信方式——并行通信、串行通信并行通信：數(shù)據(jù)的各位同時(shí)發(fā)送或同時(shí)接收優(yōu)點(diǎn):傳送速度快缺點(diǎn):不便長(zhǎng)距離傳送串行通信：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)線上傳輸。優(yōu)點(diǎn):便于長(zhǎng)距離傳送缺點(diǎn):傳送速度較慢第九頁(yè)，共67頁(yè)。并行通信：數(shù)據(jù)有多少位，就需要多少根傳輸線，傳送速度快。數(shù)據(jù)位數(shù)多、傳輸距離遠(yuǎn)時(shí)傳輸成本高。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)。并行通信通常是以“字節(jié)”為單位進(jìn)行信息傳輸?shù)?。?jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)或外設(shè)●●●D0Dn狀態(tài)控制并行通信方式并行通信方式連接第十頁(yè)，共67頁(yè)。串行通信方式連接串行通信：數(shù)據(jù)在一根信號(hào)線上傳輸。遠(yuǎn)距離通信時(shí)，可以利用現(xiàn)有的電話線作為傳輸介質(zhì)，降低傳輸線路的成本。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(pán)、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。計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)或外設(shè)狀態(tài)控制串行通信方式在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部，各種自動(dòng)裝置間或繼電保護(hù)裝置與監(jiān)控系統(tǒng)間，為了減少連接電纜，簡(jiǎn)化配線，降低成本，常采用串行通信。第十一頁(yè)，共67頁(yè)。異步通信和同步通信異步通信依靠起始位、停止位保持通信同步。數(shù)據(jù)傳送按幀傳輸，一幀數(shù)據(jù)包含起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位。特點(diǎn)：異步通信對(duì)硬件要求較低，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單、靈活，適用于數(shù)據(jù)的隨機(jī)發(fā)送/接收，但因每個(gè)字節(jié)都要建立一次同步，即每個(gè)字符都要額外附加位，所以工作速度較低，在單片機(jī)中主要采用異步通信方式。第十二頁(yè)，共67頁(yè)。同步通信依靠同步字符保持通信同步。由1～2個(gè)同步字符和多字節(jié)數(shù)據(jù)位組成，同步字符作為起始位以觸發(fā)同步時(shí)鐘開(kāi)始發(fā)送或接收數(shù)據(jù)；多字節(jié)數(shù)據(jù)之間不允許有空隙，每位占用的時(shí)間相等；空閑位需發(fā)送同步字符。同步通信傳輸速度較快，但要求有準(zhǔn)確的時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的嚴(yán)格同步，對(duì)硬件要求較高，適用于成批數(shù)據(jù)傳送。第十三頁(yè)，共67頁(yè)。串行通信的一些名詞術(shù)語(yǔ)發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘

（1）發(fā)送時(shí)鐘：并行的數(shù)據(jù)被送入移位寄存器后，通過(guò)移位寄存器由發(fā)送時(shí)鐘進(jìn)行移位（變成串行數(shù)據(jù)）輸出，數(shù)據(jù)位的時(shí)間間隔可由發(fā)送時(shí)鐘周期來(lái)劃分。（2）接收時(shí)鐘：將串行數(shù)據(jù)序列逐位移入移位寄存器而裝配為并行數(shù)據(jù)序列的過(guò)程。第十四頁(yè)，共67頁(yè)。比特率、波特率及時(shí)鐘頻率與波特率的關(guān)系（1）數(shù)據(jù)傳輸速率也稱(chēng)比特率（BitRate）每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)bps字符中每個(gè)二進(jìn)制位持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)度都一樣，為數(shù)據(jù)傳輸速率的倒數(shù)（2）波特率（BaudRate）每秒傳輸數(shù)據(jù)信息的個(gè)數(shù)當(dāng)進(jìn)行二進(jìn)制數(shù)碼傳輸，且每位時(shí)間長(zhǎng)度相等時(shí)，比特率還等于波特率。過(guò)去，串行異步通信的數(shù)據(jù)傳輸速率限制在50bps到9600bps之間。現(xiàn)在，可以達(dá)到115200bps或更高。第十五頁(yè)，共67頁(yè)。比特率、波特率及時(shí)鐘頻率與波特率的關(guān)系（3）波特率因子接收時(shí)鐘/發(fā)送時(shí)鐘頻率是波特率的倍數(shù)。

例：波特率=9600bps，波特率因子=16，則接收時(shí)鐘和發(fā)送時(shí)鐘頻率=9600×16=153600Hz第十六頁(yè)，共67頁(yè)。串行通信的同步措施（1）設(shè)置波特率。波特率是指單位時(shí)間內(nèi)傳送的位數(shù)，單位是比特/秒。（2）設(shè)置數(shù)據(jù)的傳送格式。一般地串行通信在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，并不是單純地傳送數(shù)據(jù)位信息。為了使數(shù)據(jù)傳送可靠，還設(shè)定了其他一些輔助位。（3）設(shè)置波特率因子。發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘的頻率可以是波特率的數(shù)倍，一般取16倍、32倍或64倍。這個(gè)倍數(shù)就稱(chēng)為波特率因子。第十七頁(yè)，共67頁(yè)。信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)（1）調(diào)制（Modulating）把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電話線路傳送的模擬信號(hào)（2）解調(diào)（Demodulating）將電話線路的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)（3）調(diào)制解調(diào)器MODEM具有調(diào)制和解調(diào)功能的器件合制在一個(gè)裝置第十八頁(yè)，共67頁(yè)?；镜恼{(diào)制方法

（1）調(diào)幅（AM）即載波的振幅隨數(shù)字信號(hào)而變化。例如，0對(duì)應(yīng)于無(wú)載波輸出，而1對(duì)應(yīng)于有載波輸出。（2）調(diào)頻（FM）即載波的頻率隨數(shù)字信號(hào)而變化。例如，0對(duì)應(yīng)于頻率f1，而1對(duì)應(yīng)于頻率f2。（3）調(diào)相（PM）即載波的初始相位隨數(shù)字信號(hào)而變化。例如，0對(duì)應(yīng)于相位0度，而1對(duì)應(yīng)于180度。第十九頁(yè)，共67頁(yè)。串行通信的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)1、奇偶校驗(yàn)

在所傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)中附加冗余位（即檢驗(yàn)位）。利用冗余位的存在，使整個(gè)信息位（包括有效位和檢驗(yàn)位）中“1”的個(gè)數(shù)具有奇數(shù)或偶數(shù)的特性。

這種利用信息位中“1”的個(gè)數(shù)的奇偶性來(lái)達(dá)到檢驗(yàn)?zāi)康牡木幋a稱(chēng)為奇偶校驗(yàn)碼。使整個(gè)信息位“1”的個(gè)數(shù)奇數(shù)的編碼叫奇校驗(yàn)碼；而使整個(gè)信息位“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)的編碼叫偶校驗(yàn)碼。附加的信息位稱(chēng)為奇偶校驗(yàn)位，簡(jiǎn)稱(chēng)校驗(yàn)位。第二十頁(yè)，共67頁(yè)。2、CRC校驗(yàn)

CRC（CyclicRendundancyCheek）是循環(huán)冗余校驗(yàn)的縮寫(xiě)字，它是利用編碼原理，對(duì)傳送的二進(jìn)制碼序列以一定的規(guī)則產(chǎn)生一定的校驗(yàn)碼，并將校驗(yàn)碼放在二進(jìn)制序列之后，形成符合一定規(guī)則的新的二進(jìn)制碼序列（稱(chēng)為編碼），并將新的二進(jìn)制碼序列發(fā)送出去。在接收時(shí)，就根據(jù)信息和校驗(yàn)碼之間所遵循的規(guī)則進(jìn)行檢測(cè)（稱(chēng)為譯碼），從而檢測(cè)出傳輸過(guò)程中是否發(fā)生差錯(cuò)。

CRC校驗(yàn)是對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)塊進(jìn)行校驗(yàn)，所以同步串行通信都采用CRC校驗(yàn)。串行通信的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)第二十一頁(yè)，共67頁(yè)。串行通信接口第二十二頁(yè)，共67頁(yè)。常見(jiàn)串行總線串行通信的格式及約定（如：同步方式、通訊速率、數(shù)據(jù)塊格式、信號(hào)電平……等）不同，形成了多種串行通信的協(xié)議與接口標(biāo)準(zhǔn)。常見(jiàn)的有：?通用異步收發(fā)器(UART)?通用串行總線（USB）?I2C總線?CAN總線?SPI總線?RS-485，RS-232C，RS422A標(biāo)準(zhǔn)……等等第二十三頁(yè)，共67頁(yè)。常用的串行通信接口一、RS232C美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA制定的通用標(biāo)準(zhǔn)串行接口1962年公布，1969年修訂1987年1月正式改名為EIA-232D設(shè)計(jì)目的是用于連接調(diào)制解調(diào)器現(xiàn)已成為數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（例如計(jì)算機(jī)）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（例如調(diào)制解調(diào)器）的標(biāo)準(zhǔn)接口可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，也可近距離連接兩臺(tái)微機(jī)屬于網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)中的最低層：物理層第二十四頁(yè)，共67頁(yè)。1)RS232C的機(jī)械特性232C接口標(biāo)準(zhǔn)使用一個(gè)25針連接器絕大多數(shù)設(shè)備只使用其中9個(gè)信號(hào)，所以就有了9針連接器第二十五頁(yè)，共67頁(yè)。2)RS232C的功能引腳及說(shuō)明引腳定義第二十六頁(yè)，共67頁(yè)。2)RS232C的功能引腳及說(shuō)明引腳定義第二十七頁(yè)，共67頁(yè)。3）兩智能設(shè)備之間串行通信連接電話線MODEM微機(jī)2345678202223456782022MODEM23456782022數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好DSR數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTR發(fā)送數(shù)據(jù)TxD接收數(shù)據(jù)RxD請(qǐng)求發(fā)送RTS允許發(fā)送CTS信號(hào)地GND載波檢測(cè)CD振鈴指示RI微機(jī)23456782022第二十八頁(yè)，共67頁(yè)。示例：微機(jī)保護(hù)與計(jì)算機(jī)的通信第二十九頁(yè)，共67頁(yè)。RS232的不足之處接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL電路連接。傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率最高只能達(dá)到19200bps。接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式，這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。傳輸距離有限——在微機(jī)保護(hù)裝置之間不易形成網(wǎng)絡(luò)連接。

第三十頁(yè)，共67頁(yè)。二、RS485

1、RS-485具有以下特點(diǎn)：RS-485的電氣特性：邏輯“1”以?xún)删€間的電壓差為+（2—6）V表示；邏輯“0”以?xún)删€間的電壓差為-（2—6）V表示。接口信號(hào)電平比RS-232降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。RS-485接口的最大傳輸距離實(shí)際上可達(dá)3000米，另外RS-232接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。便于實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)連接，從而實(shí)現(xiàn)建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。第三十一頁(yè)，共67頁(yè)。RS485的網(wǎng)絡(luò)連接既可以用于一個(gè)裝置內(nèi)部多CPU通信，也可以用于微機(jī)保護(hù)裝置之間的網(wǎng)絡(luò)連接。第三十二頁(yè)，共67頁(yè)。變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)表6-1幾種常用的串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口的主要性能RS232CRS-422RS-485操作方式單端差分差分最大電纜距離15m1200m1200m最大傳輸速率(bps)12m20K(15m)10M10M120m-1M1M1200m-100K100K第三十三頁(yè)，共67頁(yè)。三、通用串行總線——USB1、特點(diǎn)：RS422/485的優(yōu)點(diǎn)： ①接口簡(jiǎn)單，僅需一根信號(hào)電纜（雙絞線、同軸電纜），便可實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)互聯(lián)。 ②可采用標(biāo)準(zhǔn)傳輸規(guī)約，例如：IEC60870-5-103協(xié)議（我國(guó)行標(biāo)為DL/T667-1999） 由于以上優(yōu)點(diǎn)，間隔層設(shè)備間的通信以前常采用RS-232或RS-485串行接口。

RS422/485缺點(diǎn)： ①能連接的通信點(diǎn)數(shù)≤32個(gè)。 ②通信多為查詢(xún)方式第三十四頁(yè)，共67頁(yè)。三、通用串行總線——USB1、特點(diǎn)：(1)較高的傳輸速率USB1．1支持全速和低速2種方式。全速速率為12Mb／s，低速速率為1．5Mb／s；USB2．0除支持USB1．1的2種速度方式外，還增加了速率可達(dá)480Mb／s的高速方式。(2)使用方便靈活，USB支持即插即用和熱插拔，它允許在任何時(shí)候連接和斷開(kāi)外設(shè)，當(dāng)外設(shè)被連接時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)檢測(cè)到外設(shè)并準(zhǔn)備使用。(3)他易于擴(kuò)展通過(guò)根集線器可攜帶127個(gè)設(shè)備，真正實(shí)現(xiàn)多個(gè)外設(shè)共用一個(gè)接口。(4)USB還有可靠性高、成本低、功耗小等優(yōu)點(diǎn)。第三十五頁(yè)，共67頁(yè)。2、USB控制器第三十六頁(yè)，共67頁(yè)。四、控制器局域網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線——CAN1.現(xiàn)場(chǎng)總線通信網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)場(chǎng)總線定義 根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC（InternationalElectro-technicalCommission）標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)FF（FieldbusFoundation）的定義：現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。 以現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)成的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)上是分散的。從而徹底改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，提高了控制系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)性能。第三十七頁(yè)，共67頁(yè)。

現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)： 現(xiàn)場(chǎng)總線按ISO的OSI標(biāo)準(zhǔn)提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，可靠性高，穩(wěn)定性好，抗干擾能力強(qiáng)，通信速率快，造價(jià)低，維護(hù)成本低。 具體有以下幾方面特點(diǎn)：

(1)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互連網(wǎng)絡(luò)化

(2)信號(hào)傳輸數(shù)字化

(3)系統(tǒng)和功能分散化

(4)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備有互操作性

(5)現(xiàn)場(chǎng)總線的通信網(wǎng)絡(luò)為開(kāi)放式互連網(wǎng)絡(luò)第三十八頁(yè)，共67頁(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)技術(shù)的聯(lián)系與區(qū)別： 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)屬數(shù)據(jù)網(wǎng)，現(xiàn)場(chǎng)總線屬控制網(wǎng)。兩者的區(qū)別如下：

(1)數(shù)據(jù)特性不一樣 數(shù)據(jù)網(wǎng)使用大數(shù)據(jù)報(bào)文，且數(shù)據(jù)并不是頻繁地發(fā)送、通信速率一般較高，控制網(wǎng)卻相反，必須頻繁傳送少批量數(shù)據(jù)。

(2)介質(zhì)訪問(wèn)(MAC)協(xié)議不一樣

(3)數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)不一樣

(4)應(yīng)用層服務(wù)不一樣第三十九頁(yè)，共67頁(yè)。四、控制器局域網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線——CAN1.CAN簡(jiǎn)介CAN（ControllerAreaNetwork）即控制器局域網(wǎng)，主要用于各種設(shè)備監(jiān)測(cè)及控制的一種現(xiàn)場(chǎng)總線。在80年代初期由德國(guó)Bosch公司為汽車(chē)的監(jiān)測(cè)、控制系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。最初動(dòng)機(jī)就是為了解決現(xiàn)代汽車(chē)中龐大的電子控制裝置之間的通訊，減少不斷增加的信號(hào)線。1993年，CAN已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898(高速應(yīng)用)和ISOll519(低速應(yīng)用)。目前CAN得到了Motorola、Intel、Philips、Siemens、NEC等公司的支持，已廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域，如汽車(chē)、航空、工業(yè)控制、安全防護(hù)等。第四十頁(yè)，共67頁(yè)。2、CAN總線特點(diǎn)通信介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜和光纖，通信距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km（5kb/s），最高速率可達(dá)1Mb/s（40m)。用數(shù)據(jù)塊編碼方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的站地址編碼方式，用一個(gè)11位或29位二進(jìn)制數(shù)組成的標(biāo)識(shí)碼來(lái)定義211或1129個(gè)不同的數(shù)據(jù)塊，讓各節(jié)點(diǎn)通過(guò)濾波的方法分別接收指定標(biāo)識(shí)碼的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)上任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)均可以主動(dòng)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，是一種多主總線，可以方便地構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)可以定義成不同的優(yōu)先級(jí)，利用接口電路中線與功能，巧妙地實(shí)現(xiàn)無(wú)破壞性的基于優(yōu)先權(quán)的仲裁。數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度最多為8B，在每幀中都有CRC校驗(yàn)及其它檢錯(cuò)措施。網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)在錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，具有自動(dòng)關(guān)閉總線的功能。第四十一頁(yè)，共67頁(yè)。3、CAN總線的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

CAN總線建立在ISO參考模型基礎(chǔ)上，不過(guò)只采用了其中最關(guān)鍵的兩層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。第四十二頁(yè)，共67頁(yè)。4、CAN總線協(xié)議

CAN通信協(xié)議規(guī)定有4種不同的幀格式，即數(shù)據(jù)幀、遠(yuǎn)程幀、錯(cuò)誤幀和超載幀

CAN總線基于下列5條基本規(guī)則進(jìn)行通信協(xié)調(diào)：

—總線訪問(wèn)

—仲裁

—編碼/解碼

—出錯(cuò)標(biāo)注

—超載標(biāo)注第四十三頁(yè)，共67頁(yè)。應(yīng)用許多處理器內(nèi)部集成了CAN控制器第四十四頁(yè)，共67頁(yè)。五、LonWorks現(xiàn)場(chǎng)總線（LocalOperatingNetworks）1、簡(jiǎn)介

LonWorks是1991年美國(guó)Echelon公司推出的通用總線，得到Motorola、Toshiba公司的支持。它提供了完整的端到端的控制系統(tǒng)解決方案，可同時(shí)應(yīng)用在裝置級(jí)、設(shè)備級(jí)、工廠級(jí)等任何一層總線中，并提供實(shí)現(xiàn)開(kāi)放性互操作控制系統(tǒng)所需的所有組件，使控制網(wǎng)絡(luò)可以方便地與現(xiàn)有的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫集成。技術(shù)開(kāi)發(fā)特點(diǎn)：采用LonTalk協(xié)議，封裝于Neuron（神經(jīng)元）芯片中，鼓勵(lì)OEM（OriginalEquipmentManufacture

）開(kāi)發(fā)方式，面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化為通信參數(shù)設(shè)置。第四十五頁(yè)，共67頁(yè)。2、LonTalk通信協(xié)議

LonTalk通信協(xié)議是LonWorks技術(shù)的核心，它提供了OSI參考模型的全部7層服務(wù)，并固化于Neuron芯片。第四十六頁(yè)，共67頁(yè)。3、LonWorks的神經(jīng)元芯片芯片內(nèi)有3個(gè)8位CPU，使用CMOSCLSI技術(shù)高度集成，集采集、控制于一體：第1個(gè)CPU為介質(zhì)訪問(wèn)控制MAC處理器，處理LonTalk協(xié)議的第一層和第二層；第2個(gè)CPU為網(wǎng)絡(luò)處理器，處理LonTalk協(xié)議的第三層到第六層；第3個(gè)CPU為應(yīng)用處理器，實(shí)現(xiàn)LonTalk協(xié)議的第七層，執(zhí)行用戶(hù)編寫(xiě)的代碼及用戶(hù)代碼所調(diào)用的操作系統(tǒng)服務(wù)。LonWorks網(wǎng)絡(luò)上的裝置都必須有1個(gè)神經(jīng)元芯片。LonTalk的6層已經(jīng)在購(gòu)買(mǎi)的神經(jīng)元芯片中完成，用戶(hù)只需編寫(xiě)應(yīng)用程序。第四十七頁(yè)，共67頁(yè)。4、LonWorks的操作系統(tǒng)LNS

采用多客戶(hù)/多服務(wù)器結(jié)構(gòu)，提供了功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，完成一系列網(wǎng)絡(luò)管理功能；通過(guò)內(nèi)含的TCP/IP功能，可完成Intranet與Internet、Intranet的無(wú)縫集成；

LNS的分層結(jié)構(gòu)（裝置級(jí)采用LonWorks、系統(tǒng)級(jí)采用TCP/IP）允許數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與控制網(wǎng)絡(luò)相互利用彼此信息。第四十八頁(yè)，共67頁(yè)。5、LonWorks控制系統(tǒng)的特點(diǎn)系統(tǒng)具有無(wú)中心控制的真正分布式控制節(jié)點(diǎn)模式，使控制節(jié)點(diǎn)盡量靠近被控設(shè)備；開(kāi)放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有良好的互操作性；系統(tǒng)組態(tài)靈活，重新構(gòu)造或修改配置很任意，增加或減少控制節(jié)點(diǎn)不必改變網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)；控制節(jié)點(diǎn)間可通過(guò)多種通信媒體連接，組網(wǎng)簡(jiǎn)單，成本大大降低系統(tǒng)整體可靠性高，控制節(jié)點(diǎn)故障只影響與其相連的設(shè)備，不會(huì)造成系統(tǒng)或子系統(tǒng)癱瘓網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議已固化在控制節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，節(jié)點(diǎn)編程簡(jiǎn)單，應(yīng)用開(kāi)發(fā)周期大大縮短；系統(tǒng)總體成本降低，升級(jí)改造費(fèi)用低。第四十九頁(yè)，共67頁(yè)。比較CAN主要用于小型、實(shí)時(shí)性要求比較高的過(guò)程控制系統(tǒng)。LONWorks主要適用于大型的、對(duì)響應(yīng)時(shí)間要求不太高的分布式控制系統(tǒng)。第五十頁(yè)，共67頁(yè)。六、以太網(wǎng)現(xiàn)在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的微機(jī)保護(hù)裝置一般提供以太網(wǎng)接口，有些處理器內(nèi)部集成了以太網(wǎng)控制器。第五十一頁(yè)，共67頁(yè)。6.3網(wǎng)絡(luò)通信

6.3.2以太網(wǎng)（Ethernet）

6.3.2.1

以太網(wǎng)的優(yōu)越性

(1)傳輸速度快，可擴(kuò)展性好 以太網(wǎng)的傳輸速度有10Mbps系統(tǒng)、 100Mbps系統(tǒng)和1000Mbps系統(tǒng)。

(2)可靠性高

(3)成本低

(4)網(wǎng)絡(luò)管理 由于以上原因，以太網(wǎng)應(yīng)用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)已成為發(fā)展的趨勢(shì)。第五十二頁(yè)，共67頁(yè)。

6.3.2以太網(wǎng)（Ethernet）

6.3.2.2

介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議

★多播地址和廣播地址

★

CSMA/CD協(xié)議

★沖突 如果不止一個(gè)站點(diǎn)同時(shí)在以太網(wǎng)信道上傳輸數(shù)據(jù)，信號(hào)就會(huì)發(fā)生沖突。但沖突會(huì)很快地被解決。例如，在一個(gè)典型的10Mbps以太網(wǎng)上，CSMA/CD協(xié)議的設(shè)計(jì)保證了大部分沖突都可在微秒即百萬(wàn)分之一秒內(nèi)被解決。 由于這種技術(shù)特點(diǎn)，當(dāng)帶寬占用率低于37%時(shí)，可以基本避免沖撞，充分滿(mǎn)足實(shí)時(shí)要求。第五十三頁(yè)，共67頁(yè)。模擬傳輸點(diǎn)對(duì)點(diǎn),無(wú)靈活性可言,且傳輸?shù)男畔⒘啃?適用于全集中式階段和大RTU方式?；赗S232的傳輸解決了傳輸信息量的問(wèn)題,但仍然是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸,靈活性差,適用于大RTU的階段?；赗S485的傳輸傳輸信息量大,可以連成網(wǎng)絡(luò),但網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)減少,且為主從式,限制了傳輸?shù)男?適用于大RTU方式和小規(guī)模分布式網(wǎng)絡(luò)第五十四頁(yè)，共67頁(yè)。基于以太網(wǎng)絡(luò)的傳輸傳輸信息量及速度極大，網(wǎng)絡(luò)連接，平等結(jié)構(gòu)，隨著近年基于芯片的系統(tǒng)和光纖傳輸技術(shù)逐漸成熟，在變電站控制領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。適用于大規(guī)模的分層分布式控制系統(tǒng)?；诂F(xiàn)場(chǎng)總線的傳輸

信息量較大,網(wǎng)絡(luò)傳輸,結(jié)點(diǎn)數(shù)較多,可靠性大大提高,平等式的結(jié)構(gòu)和優(yōu)先級(jí)的機(jī)制保證了重要信息的實(shí)時(shí)性,但信息傳輸?shù)乃俣认鄬?duì)于錄波數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫笥胁罹?適用于中等規(guī)模的分層分布式階段。第五十五頁(yè)，共67頁(yè)。常用通信規(guī)約IEC60870-5-101遠(yuǎn)動(dòng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)IEC60870-5-103繼電保護(hù)信息接口標(biāo)準(zhǔn)UCA2.0（utilitycommunicationarchitecture)變電站和饋線設(shè)備通信協(xié)議體系（美國(guó)電科院）IEC61850規(guī)約基于MMS（ManufacturingMessageSpecification）的TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)信息互連—國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。其它遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約：DNP、CDT92、CDT85、U4F、MB88、MODBUS、SCI1801V6、ISA、LFP、XT9702等第五十六頁(yè)，共67頁(yè)。變電站與調(diào)度中心的通信標(biāo)準(zhǔn)(2)

IEC60870-5系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

序號(hào)IEC配套標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)對(duì)應(yīng)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)和作用應(yīng)用場(chǎng)合1IEC60870-5-101DL/T634-1997基本遠(yuǎn)動(dòng)任務(wù)配套標(biāo)準(zhǔn)變電站和調(diào)度中心間2IEC60870-5-102DL/T719-2000電能累計(jì)量傳輸配套標(biāo)準(zhǔn)變電站和調(diào)度中心間3IEC60870-5-103DL/T667-1997變電站繼電保護(hù)信息接口配套標(biāo)準(zhǔn)變電站內(nèi)4IEC60870-5-104通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸變電站和調(diào)度中心5IEC60870-6-TASE.1調(diào)度中心之間計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信6IEC60870-6-TASE.2調(diào)度中心之間計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信第五十七頁(yè)，共67頁(yè)。第五十八頁(yè)，共67頁(yè)。7.4遠(yuǎn)動(dòng)無(wú)縫傳輸協(xié)議IEC618507.4.1主要特征：

2001年6月1日在挪威召開(kāi)SPAG會(huì)議，正式確定標(biāo)準(zhǔn)的名稱(chēng)為：變電站――控制中心通過(guò)IEC61850通信。并制定出電力系統(tǒng)的無(wú)縫遠(yuǎn)動(dòng)通信體系結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一傳輸協(xié)議IEC61850。 未來(lái)電力系統(tǒng)的無(wú)縫遠(yuǎn)動(dòng)通信體系結(jié)構(gòu)如圖6-2。 ①I(mǎi)EC60870-6TASE.2用于控制中心之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。 ②變電站內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)采用IEC61850＋。 ③控制中心和變電站之間采用IEC61850＋進(jìn)行通信。這樣從控制中心到變電站的過(guò)程層可以采用統(tǒng)一的通信協(xié)議。 ④變電站和控制中心的配置、事故追憶、特殊應(yīng)用計(jì)算機(jī)之間，采用IEC61850＋。第五十九頁(yè)，共67頁(yè)。常用通信規(guī)約幀結(jié)構(gòu)如圖1所示。每幀都以同步字開(kāi)頭，并有控制字，除少數(shù)幀外均應(yīng)有信息字。信