遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)課件

《遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)》

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第一章概述

第一節(jié)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)動(dòng)功能

一、遠(yuǎn)動(dòng)的含義：利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)進(jìn)行信息傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)視和控制。

二、遙測(cè)即遠(yuǎn)程測(cè)量：應(yīng)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，傳輸被測(cè)變量的值。

遙信即遠(yuǎn)程指示；遠(yuǎn)程信號(hào)：對(duì)諸如告警情況、開(kāi)關(guān)位置或閥門位置這樣的狀態(tài)信息的遠(yuǎn)

程監(jiān)視。

遙控即遠(yuǎn)程命令：應(yīng)用遠(yuǎn)程通信技術(shù)，使運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)產(chǎn)生變化。

遙調(diào)即遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)：對(duì)具有兩個(gè)以上狀態(tài)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行控制的遠(yuǎn)程命令。

三、電力系統(tǒng)調(diào)度中心的任務(wù)，一是合理的調(diào)度所屬各發(fā)電廠的電力，制定運(yùn)行方式，從

而保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，安全經(jīng)濟(jì)的向用戶提供滿足質(zhì)量要求的電能；二是在電力系

統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，迅速排除故障，盡快恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

四、遠(yuǎn)動(dòng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，使電力系統(tǒng)的高度管理工作進(jìn)入了自動(dòng)化階段

第二節(jié)遠(yuǎn)動(dòng)信息及傳輸模式

一、遠(yuǎn)動(dòng)信息包括遙測(cè)信息、遙信信息、遙控信息和遙調(diào)信息。

二、遠(yuǎn)動(dòng)信息的傳輸模式包括循環(huán)傳輸模式和問(wèn)答傳輸模式。

三、遠(yuǎn)動(dòng)信息編碼：遠(yuǎn)動(dòng)信息在傳輸前，必須按有關(guān)規(guī)約的規(guī)定，把遠(yuǎn)動(dòng)信息變換成各種

信息字或各種報(bào)文，這種變換工作通常稱作遠(yuǎn)動(dòng)信息的編碼，編碼工作由遠(yuǎn)動(dòng)裝置完成。

四、常用遠(yuǎn)動(dòng)信道有專有有線信道、復(fù)用電力線載波信道、微波信道、光纖信道、無(wú)線電

信道。

第三節(jié)遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)

一、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是指對(duì)廣闊地區(qū)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)，它包括對(duì)必需的過(guò)程信

息的采集、處理、傳輸和顯示、執(zhí)行等全部的設(shè)備與功能。構(gòu)成遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備包括廠站

端遠(yuǎn)動(dòng)裝置，調(diào)度端遠(yuǎn)動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)信道。

二、調(diào)度中心為主站，廠站為子站，主站對(duì)子站遠(yuǎn)程監(jiān)控，子站受主站監(jiān)視或監(jiān)視且控制,

安裝在主站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置叫前置機(jī)，安裝在子站的遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置為RTUo

三、遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)配置的基本模式：

1、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置

2、多路點(diǎn)對(duì)點(diǎn)配置

3、多點(diǎn)星形配置

4、多點(diǎn)共線配置

5、多點(diǎn)環(huán)形配置

第四節(jié)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)

一、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)和人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)組成。

二、高度控制機(jī)構(gòu)分為五個(gè)級(jí)別：國(guó)家調(diào)度、大區(qū)、省級(jí)、地區(qū)、縣級(jí)調(diào)度

習(xí)題

1—1、遠(yuǎn)動(dòng)的含義是什么？

答：利用遠(yuǎn)程通信技術(shù)進(jìn)行信息傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方運(yùn)行設(shè)備的監(jiān)視和控制。

1—2、試述遠(yuǎn)動(dòng)信息的內(nèi)容及其傳輸模式？我國(guó)常用的遠(yuǎn)動(dòng)信道？

答：遠(yuǎn)動(dòng)信息包括遙測(cè)信息、遙信信息、遙控信息和遙調(diào)信息。

遠(yuǎn)動(dòng)信息的傳輸模式包括循環(huán)傳輸模式和問(wèn)答傳輸模式。

常用遠(yuǎn)動(dòng)信道有專有有線信道、復(fù)用電力線載波信道、微波信道、光纖信道、無(wú)線電信道。

1—3、試述遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的定義？主站與子站的關(guān)系？

答：遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)是指對(duì)廣闊地區(qū)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)，它包括對(duì)必需的過(guò)程信

息的采集、處理、傳輸和顯示、執(zhí)行等全部的設(shè)備與功能。構(gòu)成遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備包括廠站

端遠(yuǎn)動(dòng)裝置，調(diào)度端遠(yuǎn)動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)信道。

調(diào)度中心為主站，廠站為子站，主站對(duì)子站遠(yuǎn)程監(jiān)控，子站受主站監(jiān)視或監(jiān)視且控制，安

裝在主站的遠(yuǎn)動(dòng)裝置叫前置機(jī)，安裝在子站的遠(yuǎn)動(dòng)終端裝置為RTUo

1—4、試述調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)的組成？我國(guó)電力系統(tǒng)的調(diào)度控制機(jī)構(gòu)由哪幾個(gè)級(jí)別組成？

答：調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)由遠(yuǎn)動(dòng)子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)和人機(jī)聯(lián)系子系統(tǒng)組成。

調(diào)度控制機(jī)構(gòu)分為五個(gè)級(jí)別：國(guó)家調(diào)度、大區(qū)、省級(jí)、地區(qū)、縣級(jí)調(diào)度

第二章遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸規(guī)約

第一節(jié)遠(yuǎn)動(dòng)信息傳輸系統(tǒng)

二、通信分式

按信息傳輸方向以及能否雙向進(jìn)行，通信成分為單工通信、半雙工通信及全雙工通信三種

三、數(shù)字通信系統(tǒng)的質(zhì)量

質(zhì)量指標(biāo)包括信號(hào)傳輸?shù)挠行院涂煽啃?/p>

有效性：

碼元傳輸率、單位波率（Bd）

有效性用傳輸過(guò)率衡耳

可靠性.'信息傳輸速率、單位比特率

非.（bit/s）

/誤碼率Pe

可靠性用差錯(cuò)率來(lái)衡《

,誤信率（誤比特率）Peb

第二節(jié)串行通信及傳輸控制規(guī)程

串行通信分異步通信和同步通信

一、異步通信：

信號(hào)傳送順序從右至左

停奇校起空停奇校起

止偶驗(yàn)數(shù)據(jù)位始閑止偶驗(yàn)數(shù)據(jù)位始

位位位位位位位

tr

高位_低位

二、同步通信：

信號(hào)傳送順序從右至左

同步字

校驗(yàn)字符數(shù)據(jù)

符

tt

高低

三、傳輸控制規(guī)程

傳輸控制規(guī)程又稱協(xié)議，分兩大類：面向字符的傳輸控制規(guī)程和面向比特的傳輸控制規(guī)程。

異步通信，一個(gè)字符一個(gè)符傳送

同步通信的傳輸控制規(guī)程有三種：面向字符的雙同步通信協(xié)議BSC、面向比特的同步數(shù)據(jù)

鏈路控制協(xié)議SDLC、面向比特的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLCo

第三節(jié)遠(yuǎn)動(dòng)信息的循環(huán)式傳輸既約

循環(huán)式運(yùn)動(dòng)規(guī)約：

一、幀結(jié)構(gòu)

同步字控制字信息字1信息字2信息字n

???

同步字標(biāo)明一幀的開(kāi)始，它取固定的48位=進(jìn)制

控制字由6個(gè)字組成，字控制字節(jié)、幀類別、信息字?jǐn)?shù)n、源站址、目的站址和檢驗(yàn)碼字

遙沒(méi)信息字格式

遙測(cè)信.款字格式遙信信I1字格式

1字節(jié)功能碼00H-7FH1字節(jié)功能碼F0H-FFH

b7.......b7.......

2字節(jié)A2字節(jié)A

bOJi遙測(cè)bO1i遙信字

bl5bl4XXbll——B15.......

3字節(jié)A3字節(jié)

b8b8

b7.......b7.......

4字節(jié)4字節(jié)

i_r\1_c

三、幀的組織方式

在循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約中，運(yùn)動(dòng)信息按其重要性和實(shí)時(shí)性要求，分為五種不同的幀，A、B、C、

D（Di、D2）、E幀上行信息的優(yōu)先級(jí)排列順序和傳送時(shí)間要求如下：子站收到主站的召喚

子站時(shí)鐘命令后，在上行行信息中優(yōu)先插入兩個(gè)返送信息字，即子站時(shí)鐘信息字和等待時(shí)

間信息字，插入傳送--遍；變位遙信和子站工作狀態(tài)變化信息，以信息字為單位優(yōu)先插入

傳送，連送三遍，并要求在1S內(nèi)送到主站；遙控、升降命令的返送校核信息，以信息字

為單位插傳送，連差三遍；重要遙測(cè)量安排在A幀傳送，循環(huán)時(shí)間不大于3S；次要遙測(cè)

量安排在B幀傳送，循環(huán)時(shí)間一般不大于6S；一般遙測(cè)量安排在C幀傳送，循環(huán)時(shí)間一

般不大于20S；遙信狀態(tài)信息，包含子站工作狀態(tài)信息，安排在D1幀定時(shí)傳送；電能脈

沖計(jì)數(shù)值安排在D2幀定時(shí)傳送；事件順序記錄安排在E幀，以幀插入方式傳送三遍。D1、

D2幀傳送的是慢變化量，以兒分鐘至兒十分鐘的周期循環(huán)傳送。E幀傳送的事件順序記錄

是隨機(jī)量，同一個(gè)事件順序記錄應(yīng)分別在三個(gè)E幀內(nèi)重復(fù)傳送三次。

下行信息的優(yōu)先級(jí)排列如下：召喚子站時(shí)鐘、設(shè)置子站時(shí)鐘校正值、設(shè)置子站時(shí)鐘；遙控

選擇、執(zhí)行、撤消命令；升降選擇、執(zhí)行、撤消命令；設(shè)定命令；廣播命令；復(fù)歸命令。

下行命令是按需要傳送，非循環(huán)傳送。當(dāng)下行通道中不發(fā)命令時(shí)，應(yīng)連續(xù)發(fā)送同步碼。

第四節(jié)遠(yuǎn)動(dòng)信息的問(wèn)答式傳輸既約

一、我國(guó)《問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約（試運(yùn)行）》

1、規(guī)約中的有關(guān)定義：

①報(bào)文：poking方式中，無(wú)論是主站向子站發(fā)送命令，還是子站向主站回送的數(shù)據(jù)，都稱

為報(bào)文。

②類型與類別：類型指數(shù)據(jù)的不同分類。數(shù)據(jù)的類型分為模擬量、狀態(tài)量、狀態(tài)變化量、

時(shí)標(biāo)量等。類別指數(shù)據(jù)或信息依其不同掃描周期劃分為0,1,2,3,4,5,6,7類。

2、報(bào)文的格式：

分為三種報(bào)文格式：主站向子站詢問(wèn)的報(bào)文格式，子站向主站回答確認(rèn)或否定確認(rèn)的報(bào)文

格式，主站向子站或子站向主站傳送數(shù)據(jù)的報(bào)文格式。

3、報(bào)文分類：

按功能分四大類：查詢命令，送參數(shù)命令，控制命令和專用命令。

4、主站與子站間的問(wèn)答過(guò)程

二、我國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T634—1997

規(guī)約中規(guī)定了SCADA系統(tǒng)中主站和子站之間的問(wèn)答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷?、鏈路?/p>

的傳輸規(guī)則、服務(wù)原語(yǔ)、應(yīng)用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、應(yīng)用數(shù)據(jù)編碼、應(yīng)用功能和報(bào)文格式。

1＞幀格式：

標(biāo)準(zhǔn)幀格式有兩種：可變幀長(zhǎng)幀格式和固定幀長(zhǎng)幀格式。

2、報(bào)文傳輸規(guī)則：

由主站觸發(fā)的傳輸服務(wù)中，報(bào)文的傳輸分為：發(fā)送/無(wú)回答傳輸服務(wù)、發(fā)送/確認(rèn)傳輸服務(wù)

及請(qǐng)求/響應(yīng)傳輸服務(wù)。

3、幀格式的接收校驗(yàn)

無(wú)論可變幀長(zhǎng)幀格式還是固定幀長(zhǎng)幀格式，主站和子站之間異步通信的字符格式都是：一

位起始位、一位停止位、一位偶校驗(yàn)位。每個(gè)字符8位數(shù)據(jù)位，接受時(shí)對(duì)每個(gè)字符的啟動(dòng)

位、停止位和偶校驗(yàn)位要進(jìn)行校驗(yàn)。

4、報(bào)文格式舉例

當(dāng)主站需要對(duì)遠(yuǎn)動(dòng)終端進(jìn)行復(fù)位操作時(shí)，主站向子站發(fā)送復(fù)位遠(yuǎn)動(dòng)終端報(bào)文。子站接收到

此報(bào)文后，以激活確認(rèn)幀回答，子站即開(kāi)始對(duì)本站進(jìn)行初始化。

如圖2—24.

三、其他問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約

習(xí)題

2—1、畫出數(shù)字通信系統(tǒng)的模型?

答：

2—2、傳輸控制規(guī)程分哪兩大類？

答：面向字符的傳輸控制規(guī)程和面向比特的傳輸控制規(guī)程。

2—3、畫出循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的幀結(jié)構(gòu)？

答：

同步字控制字信息字1信息字2信息字n

???

2—4、我國(guó)《問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約(試運(yùn)行)》中，報(bào)文格式有哪三種？

答：分為三種報(bào)文格式：主站向子站詢問(wèn)的報(bào)文格式，子站向主站回答確認(rèn)或否定確認(rèn)的

報(bào)文格式，主站向子站或子站向主站傳送數(shù)據(jù)的報(bào)文格式。

第三章遠(yuǎn)動(dòng)信息的信道編譯碼

第一節(jié)抗干擾編碼的基本原理

一、最小距離與碼的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)能力

碼字的相似成都可以用碼距的大小進(jìn)行判斷。兩個(gè)同樣長(zhǎng)度的碼字之間，對(duì)應(yīng)碼位上

不

相同碼元的數(shù)目，稱為這兩個(gè)碼字之間的漢明距離，簡(jiǎn)稱碼距。

在一種碼的所有碼字集合中，任意兩個(gè)碼字之間的碼距并非都相等。我們把所有可能

的碼字對(duì)之間的最小值，稱為這個(gè)碼字集合的最小距離，記為4而1

碼字的另一個(gè)重要參數(shù)是它的漢明重量，簡(jiǎn)稱重量。它定義為碼字中非零碼元的個(gè)數(shù),

用w表示。在二進(jìn)制情況下，它就是碼字中“1”碼元的個(gè)數(shù)。

能糾正的碼字中的錯(cuò)誤個(gè)數(shù)

d-1

t<^—(3—1)

2

能檢出的碼字中的錯(cuò)誤個(gè)數(shù)/

/W.T(3—2)

二、信道編碼的代數(shù)基礎(chǔ)

1、伽羅華域及域上多項(xiàng)式

F為非空集合，在F中定義加法和乘法兩種代數(shù)運(yùn)算，滿足交換律、結(jié)合律、分配率。

如果域F中元素的個(gè)數(shù)無(wú)限，稱F為無(wú)限域；元素的個(gè)數(shù)有限，稱F為有限域，也叫伽羅

華域。

具有兩個(gè)元素。和1的非空集合，對(duì)于模2加法運(yùn)算和模2乘法運(yùn)算是一個(gè)有限域，稱為

兩元域。記作GF(2).

模2加法運(yùn)算規(guī)則：

1十1=00十0=00?1=11十0=1

101=1000=0001=0100=0

域上多項(xiàng)式

n[

f(x)=ax~+Q“,-2_|---尤+Q(3—3)

*/\/〃n一9/H—ZIU

2、二元域上的多項(xiàng)式運(yùn)算

例如，二進(jìn)制信息序列或碼字1110111,可以用二元域上的多項(xiàng)式/+/+爐+/+》+1

來(lái)等效的表示。

例如：/(x)=x6+x3+X+1g(x)=X，+X4+X2

/(x)+g(x)=(x6+x3+x+1)+(x5+X4+X2)

碼字為min

設(shè)/(x)=X6+X，+X+1g(x)=x

/(X"g(x)=，+X4+X2+X

碼字為10010110

第二節(jié)奇偶校驗(yàn)碼

一、奇偶校驗(yàn)碼

設(shè)碼字c=%c“_2..qco,其中c,i…G為信息碼元，4為校驗(yàn)碼元。當(dāng)碼字中“1”

碼元的個(gè)數(shù)恒為偶數(shù)時(shí)，則滿足

Cn-i+Cn-2+…+G+C。=°

這種碼稱為偶校驗(yàn)碼。

如果碼字中“1”碼元的個(gè)數(shù)恒為奇數(shù)，則滿足

%T+C〃_2+…+C|+C0=1

這種碼稱為奇校驗(yàn)碼。

奇偶校驗(yàn)碼在計(jì)算機(jī)中應(yīng)用較多，奇偶校驗(yàn)碼的檢錯(cuò)能力較差。

二、水平垂直奇偶校驗(yàn)碼

水平垂直奇偶校驗(yàn)碼是水平和垂直兩個(gè)方向的奇偶校驗(yàn)碼，這種碼具有較強(qiáng)的檢錯(cuò)能

力。

第三節(jié)循環(huán)碼的編譯碼原理

一、線性分組碼

矩陣

100110

c5c4c3c2cleo]=[wjm,m0010011(3——4)

001101

對(duì)任意i級(jí)組信息，％叫〃“，都可以生成它對(duì)應(yīng)的碼字C5c4c3c2cj，o。方程中的矩陣

100110

G=010011稱為線性分組碼的生成矩陣。

001101

二、循環(huán)碼的編譯碼原理

如果一個(gè)(n,k)線性分組碼，它的2k個(gè)碼字中的任何一個(gè)碼字的任意次循環(huán)移位,

得到的仍然是這個(gè)線性分組碼中的碼字，這個(gè)線性分組碼稱為循環(huán)碼。

循環(huán)碼特性：

(1)、在一個(gè)(n，k)循環(huán)碼中，有一個(gè)并且只有一個(gè)n-k次的碼多項(xiàng)式g(x),即

g(x)=x""+…+g/+l

(2)、(n,k)循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式g(x)是x"l的一個(gè)因式,即

x"+\=g(x)/?(x)

(3)、若g(x)是一個(gè)n-k次多項(xiàng)式，且是x"+l的因式，則g(x)生成一個(gè)(n,k)循環(huán)碼。

三、縮短循環(huán)碼

一般來(lái)講，任何一個(gè)給定的(n,k)系統(tǒng)循環(huán)碼的2k個(gè)碼字中，一定存在2"〃仿＜%)

個(gè)前n位為零的碼字。如果刪去這2h〃個(gè)碼字中前面n位零，可以得到個(gè)長(zhǎng)為(n-n)

的碼字，由它們構(gòu)成的(n-n,k-n)線性系統(tǒng)碼，稱為原(n,k)系統(tǒng)循環(huán)碼的縮短

循環(huán)碼。

縮短循環(huán)碼已不是循環(huán)碼。

第四節(jié)循環(huán)碼的檢錯(cuò)及糾錯(cuò)能力

一、伴隨式計(jì)算及糾錯(cuò)

設(shè)發(fā)端發(fā)送的碼字是

n2

C(X)=C“_|X"T+cn_2x~+...+cxx+c0

接收到的碼字是

R(x)=+kx'T+…+(X+C'o

接收的碼字R(字+g(x),有

R(x)=p(x)g(x)+s(x)(3—5)

s(x)稱為接收碼R(x)的伴隨式。S(x)為零時(shí)表明無(wú)干擾，若S(x)不為零時(shí)表明發(fā)送碼字

在信道中受到干擾。

設(shè)受干擾的錯(cuò)誤圖樣

n-2

E(x)=e“_iX"T+e?-2x+...+e,x+e0

則

/?(%)=c(x)+E(x)(3-6)

R(x)/g(x)=c(x)/g(x)+E(x)/g(x)

發(fā)送碼字c(x)一定是g(x)的倍式，假設(shè)商為q(x)。再設(shè)E(x)除以g(x)的商為p'(x)余式為s'(x),

便可以得出下式

R(x)=b(x)+P[x)]g(x)+J(x)(3—7)

比較式(3-5)和(3-7)可以看出，接收碼字R(x)的伴隨式s(x)等于錯(cuò)誤圖樣E(x)

除以生成多項(xiàng)式g(x)所得的余式s'(x)。可見(jiàn)伴隨式中包含有疊加在發(fā)送碼字上的錯(cuò)誤圖樣

的信息，所以不公可以利用伴隨式進(jìn)行檢錯(cuò)，還可以用伴隨式完成一定范圍內(nèi)的糾錯(cuò)。

二、循環(huán)碼的檢錯(cuò)能力

循環(huán)碼檢錯(cuò)的方法是計(jì)算接收碼字的伴隨式是否為零，且接收碼字的伴隨式等于錯(cuò)誤

圖樣除以生成式項(xiàng)式所得的余式。

循環(huán)碼對(duì)突發(fā)干擾的檢錯(cuò)能力：

(1)、由n-k次多項(xiàng)式g(x)生成的循環(huán)碼，能檢測(cè)出所有突發(fā)長(zhǎng)度為n-k或小于n-k(即b

Wn-k)的突發(fā)錯(cuò)誤。

由于MX)=X'8(X),只要g(x)除不盡E(X),就能檢出此突發(fā)錯(cuò)誤。由循環(huán)碼的特性

可知,g(x)沒(méi)有x的因子,所以只有g(shù)(x)能除盡B(x)時(shí)才能除盡E(x)。但由于bWn-k,使

g(x)的次數(shù)比B(x)的次數(shù)高，顯然g(x)除不盡B(x),必然也就除不盡E(x)。

(2)、由n-k次多項(xiàng)式g(x)生成的循環(huán)碼，當(dāng)突發(fā)錯(cuò)誤的突發(fā)長(zhǎng)度b>n-k時(shí)，檢測(cè)不出的

突發(fā)錯(cuò)誤占同樣長(zhǎng)度的可能的突發(fā)錯(cuò)誤總數(shù)的百分比為

2-（，一）當(dāng)b-l>n-k

2{-i）當(dāng)b-l=n-k

第五節(jié)系統(tǒng)循環(huán)碼的編譯碼電路

一、除法電路：除式g(x)為n-k次多項(xiàng)式的除法電路

二、系統(tǒng)循環(huán)碼的譯碼電路：g(x)=x3+x+l的譯碼除法電路

三、系統(tǒng)循環(huán)碼的編碼電路：g(x)=x3+x+l的編碼除法電路

第六節(jié)系統(tǒng)循環(huán)碼的編譯碼算法

一、軟件表算法I

實(shí)現(xiàn)方法：設(shè)k位信息序列機(jī)=機(jī)…機(jī)?兀。的步驟是：

(1)、把k位信息序列m分成長(zhǎng)度為n-k位的p個(gè)信息段，記為m=加幽2…加?。

(2)、在第一個(gè)信息段Mi后面添加n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式g(x)得余數(shù)口。再

將余數(shù)h與第二個(gè)信息段M2模2加得o

(3)、在后面添加n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式g(x)得答余數(shù)n，將段與三個(gè)信

息段M3模2加得

(4)、對(duì)按步驟(3)進(jìn)行得〃：，如此下去直到對(duì)按步驟(3)進(jìn)行得到rp,

它就是信息序列m編碼應(yīng)得的余數(shù)。這時(shí)信息序列m對(duì)應(yīng)的碼字是C=M^2…MJ,

二、軟件表算法H

設(shè)信息序列，〃…機(jī)〃°，欲對(duì)其進(jìn)行編碼，軟件表算法II的步驟是：

(1)、把信息序列m分成長(zhǎng)度為(n-k)/2位的p個(gè)信息段，記為機(jī)=用1加2…

(2)、在第一個(gè)信息段Mi后面添加n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式g(x),得中間余數(shù)

r10再將n-k位中間余數(shù)h分成兩段，前半段(n-k)/2位是高位段，記為r1H，后半段的(n-k)/2

位是低位段，記為

(3)、將「由與第二個(gè)信息段M2模2力口，得在后面添加n-k個(gè)零，然后除以

生成多項(xiàng)式g(x),得中間余數(shù)n，再將n-k位中間余數(shù)n分成兩段，前半段的(n-k)/2位記

為3，后半段的(n-k)/2位記為r2Lo

(4)、將r2H和「2L與第三個(gè)信息段M3模2力(1,得=々H+%+“3。在后面添

加n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式g(x),得中間余數(shù)3再將n-k位中間余數(shù)均分為兩段,

前半段(n-k)/2位記為r3H,后半段的(n-k)/2位記為r3Lo

(5)、對(duì)后面的信息段此，…重復(fù)步驟(4),直到求出

用；,+r(”2)L。在M；,后面添加n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式g(x),得中

間余數(shù)％,再將n-k位中間余數(shù)％分為兩段，前半段的(n-k)/2位為RH，后半希的(n-k)/2位

記為rpLo將rpH與r(p“)L模2加得rH=rPH+r(p.i)L?令n=rpLo則由和以分別是信息序列m的

余式r的高(n-k)/2位和低(n-k)/2位。記為r=rHrLo

三、兩段查表法

利用軟件表算法I、II實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)循環(huán)碼的編譯碼時(shí)，必須事先在內(nèi)存中建立一個(gè)中間

余數(shù)表，或稱軟件表，這種方法是以內(nèi)存窖的支出換取運(yùn)算速度的提高。如果把得法中劃

分的信息段再進(jìn)行處理，其方法是把一個(gè)信息段分解成兩個(gè)信息段的模2和，并且使分解

后得到的兩個(gè)信息段各有一半的位數(shù)取零，其中一個(gè)高半段取零，另一個(gè)低半段取零。然

后對(duì)分解后得到的信息段建立中間余數(shù)表，便可以進(jìn)一步減少余數(shù)表所占內(nèi)存的數(shù)量。

：訊

M=M+Mih

第七節(jié)遠(yuǎn)動(dòng)信息的CRC校驗(yàn)

一、生成多項(xiàng)式

我國(guó)部頒循環(huán)式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約規(guī)定，每幀遠(yuǎn)動(dòng)信息中的控制字和信息字都采用CRC校驗(yàn)，

并先用生成多項(xiàng)式8(X)=X8+工2+》+1生成(48,40)循環(huán)碼，其陪集碼為FFH。

我國(guó)部頒問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約中的報(bào)文，有校驗(yàn)碼為16位的報(bào)文和校驗(yàn)碼為8位的報(bào)文。

16位校驗(yàn)碼的報(bào)文采用CRC校驗(yàn)，生成多項(xiàng)式是g(x)=/6+”+/+],它是ISO制定

的HDLC標(biāo)準(zhǔn)CRC校驗(yàn)碼。8位校驗(yàn)碼的報(bào)文中，校驗(yàn)碼由7位CRC校驗(yàn)碼和一位奇偶

校驗(yàn)碼組成。7位CRC校驗(yàn)碼的生成多項(xiàng)式g(x)=/+/+%+1

二、循環(huán)傳輸規(guī)約的CRC校驗(yàn)

循環(huán)式傳輸規(guī)約采用(48,40)縮短循環(huán)碼。它滿足n-k比較小的信息位是校驗(yàn)位的

整數(shù)倍兩個(gè)條件，因此采用上一節(jié)介紹的軟件表算法I進(jìn)行編譯碼。首先生成中間余數(shù)表,

即軟件表，再進(jìn)行編譯碼運(yùn)算。

三、我國(guó)問(wèn)答式遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約的CRC校驗(yàn)

16位校驗(yàn)碼的報(bào)文格式，報(bào)文由一個(gè)RTU地址字節(jié)、一個(gè)報(bào)文類型字節(jié)、一個(gè)數(shù)據(jù)

區(qū)長(zhǎng)度字節(jié)、N個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和二個(gè)校驗(yàn)碼字節(jié)組成，共N+5個(gè)字節(jié)。CRC校驗(yàn)的生成式

項(xiàng)式是8(%)=產(chǎn)+產(chǎn)+4+1。

圖中aa...a和aa...a表示校驗(yàn)碼子書。

760760

進(jìn)行x"%z(x)/g(x)編碼運(yùn)算時(shí)，信息碼m從高到低的排列次如下：

111222N+3N+3N+3

余式為r(x)=5婢+丁”+…+八工+%X°

16位校驗(yàn)碼的報(bào)文排列

;Q；Q

第一節(jié)字a\a\a5Q4Qiao

第二字節(jié)2222:a；

a7。6。5a4Q:a

?

N+4N+45…a；+4aN+4N+4N+4N+4

第N+4字節(jié)a7a6a3a2〃1Q0

5"5aN+N+5N+5N+5

+55a

第N+5字節(jié)a：：a3a2ia0

8位校驗(yàn)碼的報(bào)文在規(guī)約中只有兩種，一種是類別詢問(wèn)報(bào)文，報(bào)文固定為四個(gè)字節(jié)；

另一種是重復(fù)詢問(wèn)報(bào)文，報(bào)文固定為五個(gè)字節(jié)。這兩種報(bào)文都包含一個(gè)RTU地址字節(jié)、一

個(gè)報(bào)文類型字節(jié)和一個(gè)校驗(yàn)碼字節(jié)。

其中廣廣"5a5a5a5a5a5表示校驗(yàn)碼字節(jié)。

76543210

51234

編碼規(guī)則是：a=a+a+a+a

77777

計(jì)算得到的余式如果表示為

6432

r(1)=r6x+r2x^+r4x+r3x+r2x+八11+rox°

8位校驗(yàn)碼的報(bào)文排列

a:a6a

22222222

55555555

習(xí)題：

3—1、設(shè)/(x)=/+/+”+1和g(x)=x+i都是二元域上的多項(xiàng)式，求

f(x)+g(x)、/(x)?g(x)、/(x)+g(x)

答：/(x)+^(x)=x4+X3+X2+X

/(x)*g(x)=X5+x2+x+l

/(x"g(x)=/+X+1

3—2、試述循環(huán)碼的特性？

答：循環(huán)碼特性：

(1)、在一個(gè)(n,k)循環(huán)碼中，有一個(gè)并且只有一個(gè)n-k次的碼多項(xiàng)式g(x),即

g(x)=x'i+g,"jx'"i+...+g/+l

(2)、(n,k)循環(huán)碼的生成多項(xiàng)式g(x)是xll的一個(gè)因式，即

x"+1=g(x”(x)

(3)、若g(x)是一個(gè)n-k次多項(xiàng)式，且是x"+l的因式，則g(x)生成一個(gè)(n,k)循環(huán)碼。

3—3、為什么伴隨式即可以檢錯(cuò)又可以糾錯(cuò)？

答：由式R(x)=p(x)g(x)+心)和式R(x)=[q(x)+p'(x)]g(x)+s'(x)可以看出:接收碼字

R(x)的伴隨式s(x)等于錯(cuò)誤圖樣E(x)除以生成多項(xiàng)式g(x)所得的余式s'(x)。可見(jiàn)伴隨式中

包含有疊加在發(fā)送碼字上的錯(cuò)誤圖樣的信息，所以不公可以利用伴隨式進(jìn)行檢錯(cuò)，還可以

用伴隨式完成一定范圍內(nèi)的糾錯(cuò)。

3—4、請(qǐng)畫出除式g(x)為n-k次多項(xiàng)式的除法電路的電路圖

3—5、設(shè)信息序列機(jī)=恤串小_2…加"°，欲對(duì)其編碼，軟件表算法I的步驟是什么？

答：(1)、把k位信息序列m分成長(zhǎng)度為n-k位的p個(gè)信息段，記為a=〃|知2…加,。

(2)、在第一個(gè)信息段Mi后面添加n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式g(x)得余數(shù)力。再

將余數(shù)h與第二個(gè)信息段M2模2加得。

(3)、在后面添加n-k個(gè)零，然后除以生成多項(xiàng)式g(x)得答余數(shù)"，將T與三個(gè)信

息段M3模2加得

(4)、對(duì)按步驟(3)進(jìn)行得如此下去直到對(duì)按步驟(3)進(jìn)行得到不，

它就是信息序列m編碼應(yīng)得的余數(shù)。這時(shí)信息序列m對(duì)應(yīng)的碼字是c=M〃2…

3—6、8位校驗(yàn)碼的報(bào)文在規(guī)約中有幾種？

答：8位校驗(yàn)碼的報(bào)文在規(guī)約中只有兩種，一種是類別詢問(wèn)報(bào)文，報(bào)文固定為四個(gè)字

節(jié)；另一種是重復(fù)詢問(wèn)報(bào)文，報(bào)文固定為五個(gè)字節(jié)。這兩種報(bào)文都包含一個(gè)RTU地址字節(jié)、

一個(gè)報(bào)文類型字節(jié)和一個(gè)校驗(yàn)碼字節(jié)。

第四章遠(yuǎn)動(dòng)信息的時(shí)序及同步

第一節(jié)遠(yuǎn)動(dòng)信息的時(shí)序

信息在信道上的傳輸通常采用多路復(fù)用技術(shù)，多路復(fù)用技術(shù)有頻分多路制和時(shí)分多路

制等。在頻分多路制中，各路信號(hào)的傳輸頻率不同。在時(shí)分多路制中，被傳輸?shù)男盘?hào)按先

后順序在各自占用的時(shí)間間隔中傳送。

遠(yuǎn)動(dòng)信息在遠(yuǎn)動(dòng)信道上的傳輸采用時(shí)分多路制。

一、遠(yuǎn)動(dòng)信息的位

微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中，遠(yuǎn)動(dòng)信息通過(guò)串行接口電路發(fā)送和接收。串行接口電路向信道發(fā)送或

從信道接收的一位數(shù)據(jù)就是遠(yuǎn)動(dòng)信息的一個(gè)碼元，也稱為一位。遠(yuǎn)動(dòng)裝置通過(guò)串行接口電

路每秒鐘向信道發(fā)送或從信道接收的碼元數(shù)，稱為碼元傳輸速率或波特率。

這時(shí)分頻電路的分頻系數(shù)5應(yīng)滿足6=&生

C

8253作分頻電路

8253串行接口電路

CLK1

CPUCL..

K0UT1TxC

+5

微機(jī)遠(yuǎn)動(dòng)裝置中遠(yuǎn)物信息的碼元傳輸速率由串行接口電路的發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘進(jìn)行

控制。同步通信時(shí)，串行接口電路發(fā)送/接收時(shí)釧頻率等于遠(yuǎn)動(dòng)信息的碼元傳輸速率，即波

特率。這時(shí)，發(fā)送/接收時(shí)鐘信號(hào)的周期等于一位碼元的時(shí)間寬度。異步通信時(shí)，發(fā)送/接

收時(shí)鐘頻率和遠(yuǎn)動(dòng)信息的波特率之間有一個(gè)系數(shù)關(guān)系。

二、字節(jié)和碼字

串行接口電路完成并行/串行轉(zhuǎn)換和串行/并行轉(zhuǎn)換。遠(yuǎn)動(dòng)裝置發(fā)送遠(yuǎn)動(dòng)信息時(shí)，CPU

每次通過(guò)數(shù)據(jù)總線并行地向串行接口電路輸出一個(gè)字節(jié)，串行接口電路接收到一個(gè)字節(jié)后，

再一位一位地向信道串行輸出。

CDT規(guī)約中每個(gè)碼字固字媽48位，劃分為6個(gè)字節(jié)進(jìn)行發(fā)送和接收。因此發(fā)送端設(shè)

有發(fā)送字節(jié)計(jì)數(shù)器。同進(jìn)接收端有接收字節(jié)計(jì)數(shù)器。

對(duì)polling規(guī)約，發(fā)送和接收的遠(yuǎn)動(dòng)信息以報(bào)文格式出現(xiàn)。

三、同步的必要性

遠(yuǎn)動(dòng)裝置的同步，就是要保證收發(fā)兩端碼字計(jì)數(shù)器和字節(jié)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值一致，并且

使接收時(shí)鐘的相位與發(fā)送時(shí)鐘的相位差不超過(guò)允許值，只有這樣，才能保證接收端對(duì)接收

信息識(shí)別的正確性。

遠(yuǎn)動(dòng)裝置中實(shí)現(xiàn)同步的方法有幀同步和位同步兩種。

第二節(jié)幀同步

一、幀同步

如果發(fā)送端在每幀發(fā)送信息字之前，先發(fā)送同步碼字，即每幀以同步碼字開(kāi)頭，標(biāo)明

一幀的開(kāi)始。接收端從接收信息中檢測(cè)到正確的同步碼字后，將接收端的碼字計(jì)數(shù)器和字

節(jié)計(jì)數(shù)器置成與發(fā)送端相同的計(jì)數(shù)狀態(tài)，這種同步方式叫幀同步。

二、同步字的檢測(cè)

接收端對(duì)同步字的檢測(cè)分為兩種情況。一種情況是接收端正確接收完--幀信息后，在

下一幀的同步字應(yīng)該出現(xiàn)的時(shí)間間隔內(nèi)尋找同步字，這種工作狀態(tài)叫慣性同步狀態(tài)。另一

種情況是收發(fā)兩端處于失步狀態(tài)，比如接收端剛開(kāi)機(jī)工作，這時(shí)，接收端必須從接收信息

中首先尋找出同步字，才能進(jìn)入對(duì)后續(xù)碼字的接收，這種工作狀態(tài)叫搜索同步狀態(tài)。

第三節(jié)位同步

位同步是批收發(fā)兩端的位相位一致，即碼元和碼元的起止時(shí)刻對(duì)劑。由于碼元的發(fā)送和

接收分別由發(fā)送映和接收端串行接口電路的發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘控制，所以位同步就是要

使發(fā)送端串行接口電路的發(fā)送時(shí)鐘和接收端串行接口電路的接收時(shí)鐘始終保持相位一致。

保證收發(fā)兩端同步工作，不公需要幀同步，還要有位同步措施。

一、數(shù)字鎖相原理

發(fā)送端發(fā)送時(shí)鐘的周期等于一位碼元的時(shí)間寬度，因此接收端收到的數(shù)字信息中含有

發(fā)送端發(fā)送時(shí)鐘的相位信息。接收端可以在接收信息的過(guò)程中，以接收到的信息相位為基

準(zhǔn)，不斷調(diào)整收端接收時(shí)鐘的相位，減少收發(fā)兩端的位相差，從而不至于出現(xiàn)因位相差的

積累而失步的現(xiàn)象。這就是用數(shù)字鎖相實(shí)現(xiàn)位同步的原理。

它包括校正脈沖發(fā)生器、相位比較器、分頻電路和計(jì)數(shù)脈沖控制電路四部分。

Ua是收端接收到的經(jīng)解調(diào)后的信息序列，它是校正脈沖發(fā)生器的輸入信號(hào)，當(dāng)叫中的

碼元從“0”變成“1”或者從“1”變成“0”，即明出現(xiàn)變位時(shí)，會(huì)使校正脈沖發(fā)生器輸

出位只可能出現(xiàn)在發(fā)送碼元的開(kāi)始或結(jié)束時(shí)刻，所以.也只會(huì)在發(fā)送端位的起始或結(jié)束時(shí)

刻出現(xiàn)，它可以代表發(fā)送端的位相位。

數(shù)字鎖相原理框圖

二、數(shù)字鎖相電路

數(shù)字鎖相電路的功能一是完成對(duì)收發(fā)兩端位相位的比較，判斷其超前和滯后狀態(tài)；二

是根據(jù)判斷結(jié)果，調(diào)整接收端分頻電路物分頻系數(shù)，使收端的位，即碼元的寬度變長(zhǎng)或變

短，從而達(dá)到縮小兩端位相差的目的。

三、通信方式與位同步

部頒CDT遠(yuǎn)見(jiàn)約要求遠(yuǎn)動(dòng)信息的傳送采用同步通信方式。

異步通信時(shí)，接收/發(fā)送時(shí)鐘頻率=nX接收/發(fā)送碼元速率

其中n=l、16、32、64

第四節(jié)同步的性能

位同步是批收發(fā)兩端的位相位一致，即碼元和碼元的起止時(shí)刻對(duì)劑。由于碼元的發(fā)送和

接收分別由發(fā)送映和接收端串行接口電路的發(fā)送時(shí)鐘和接收時(shí)鐘控制，所以位同步就是要

使發(fā)送端串行接口電路的發(fā)送時(shí)鐘和接收端串行接口電路的接收時(shí)鐘始終保持相位一致。

保證收發(fā)兩端同步工作，不公需要幀同步，還要有位同步措施。

一、數(shù)字鎖相原理

發(fā)送端發(fā)送時(shí)鐘的周期等于一位碼元的時(shí)間寬度，因此接收端收到的數(shù)字信息中含有

發(fā)送端發(fā)送時(shí)鐘的相位信息。接收端可以在接收信息的過(guò)程中，以接收到的信息相位為基

準(zhǔn)，不斷調(diào)整收端接收時(shí)鐘的相位，減少收發(fā)兩端的位相差，從而不至于出現(xiàn)因位相差的

積累而失步的現(xiàn)象。這就是用數(shù)字鎖相實(shí)現(xiàn)位同步的原理。

它包括校正脈沖發(fā)生器、相位比較器、分頻電路和計(jì)數(shù)脈沖控制電路四部分。

Ua是收端接收到的經(jīng)解調(diào)后的信息序列，它是校正脈沖發(fā)生器的輸入信號(hào)，當(dāng)叫中的

碼元從“0”變成“1”或者從“1”變成“0”，即明出現(xiàn)變位時(shí)，會(huì)使校正脈沖發(fā)生器輸

出位只可能出現(xiàn)在發(fā)送碼元的開(kāi)始或結(jié)束時(shí)刻，所以.也只會(huì)在發(fā)送端位的起始或結(jié)束時(shí)

刻出現(xiàn)，它可以代表發(fā)送端的位相位。

數(shù)字鎖相原理框圖

二、數(shù)字鎖相電路

數(shù)字鎖相電路的功能一是完成對(duì)收發(fā)兩端位相位的比較，判斷其超前和滯后狀態(tài)；二

是根據(jù)判斷結(jié)果，調(diào)整接收端分頻電路物分頻系數(shù)，使收端的位，即碼元的寬度變長(zhǎng)或變

短，從而達(dá)到縮小兩端位相差的目的。

三、通信方式與位同步

部頒CDT遠(yuǎn)見(jiàn)約要求遠(yuǎn)動(dòng)信息的傳送采用同步通信方式。

異步通信時(shí)，接收/發(fā)送時(shí)鐘頻率=nX接收/發(fā)送碼元速率

其中n=l、16、32、64

第五章遠(yuǎn)動(dòng)信息的信源編碼

第一節(jié)遙信信息的采集和處理

在電力系統(tǒng)中，遙信信息可以表示設(shè)備的啟停、斷路器的投切、隔離開(kāi)關(guān)的開(kāi)合、告

警信號(hào)的有無(wú)、保護(hù)動(dòng)作與否等。

一、遙信對(duì)象狀態(tài)的采集

遙信信息通常由電力設(shè)備的輔助接點(diǎn)提供，輔助接點(diǎn)的開(kāi)合直接反映出該設(shè)備的工作

狀態(tài)。提供給遠(yuǎn)動(dòng)裝置的輔助接點(diǎn)大多為無(wú)源接點(diǎn)，即空接點(diǎn)，這種接點(diǎn)無(wú)論是在“開(kāi)”

狀態(tài)還是“合”狀態(tài)下，接點(diǎn)兩端均無(wú)電位差。斷路器和隔離開(kāi)關(guān)提供的就是這一類輔助

接點(diǎn)。別一類輔助接點(diǎn)則是有源接點(diǎn)，有源接點(diǎn)在“開(kāi)”狀態(tài)時(shí)兩端有一個(gè)直流電壓，是

由系統(tǒng)蓄電池提供的110V或220V直流電壓。一些保護(hù)侶提供此類接點(diǎn)。

'光電胸高

通常采用繼電器和光電耦合器作為遙信信息的隔離器件，采用繼電器隔離，當(dāng)斷路器

在斷開(kāi)時(shí)，其輔助觸點(diǎn)QF閉合使繼電器K動(dòng)作，其動(dòng)合觸點(diǎn)K閉合，輸出的遙信信息

YX為低電平“0”狀態(tài)。反之，當(dāng)斷路器閉合時(shí)，其輔助觸點(diǎn)QF斷開(kāi)，使繼電器K釋放，

產(chǎn)生高電平“1”狀態(tài)的遙信信息YX。同樣，采用的光電耦合器隔離也有相似的過(guò)程。當(dāng)

斷路器斷開(kāi)時(shí)，QF閉合使發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管導(dǎo)通，集電極輸出低電平“0”狀

態(tài)。當(dāng)斷路器閉合時(shí)，QF斷開(kāi)使發(fā)光二極管中無(wú)電流通過(guò)，光敏三極管截止，集電極輸

出高電平“1”狀態(tài)。

雙觸點(diǎn)遙信就是一個(gè)遙信量由兩個(gè)狀態(tài)信號(hào)表示，一個(gè)來(lái)自末茁壯成長(zhǎng)的合閘接點(diǎn)，

另一個(gè)來(lái)自開(kāi)關(guān)的跳閘接點(diǎn)。因此雙觸點(diǎn)臉信需用二進(jìn)制代碼的兩位來(lái)表示。“10”和“01”

為有效代碼，分別表示合閘與跳閘；“11”和“00”為無(wú)效代碼。這種處理方法可以提高遙

信信源的可靠性和準(zhǔn)確性。

二、遙信狀態(tài)的輸入電器

接收遙信量的輸入電器可以采用三態(tài)門芯片、并行接口芯片和數(shù)字多路開(kāi)關(guān)芯片三類

接口芯片實(shí)現(xiàn)。

通信信息在采集和處理上有兩種不同的模式：定時(shí)掃查和變位觸發(fā)。

三、提高遙信信息可靠性措施

要求在硬件和軟件兩個(gè)環(huán)節(jié)加以充分的保證。

在硬件方面首先要保證強(qiáng)電系統(tǒng)和弱電系統(tǒng)的信號(hào)隔離，通常采用繼電器隔離和光電

耦合器隔離。還可以并入適當(dāng)容量的電容，以消除或削弱高頻干擾和抖動(dòng)，也可以在光電

耦合器后面接入專用的防顫濾波電路。

在軟件方面不能以一次讀取的遙信狀態(tài)為準(zhǔn)。別外輔助接點(diǎn)在閉合和斷開(kāi)時(shí)都不同程

度產(chǎn)生抖動(dòng)，因此不能以一次瞬間的狀態(tài)來(lái)表示遙信狀態(tài)，必須連續(xù)多次讀取狀態(tài)，保證

遙信信息的正確性和可靠性。

四、事件順序記錄

事件指的是運(yùn)行設(shè)備狀態(tài)的變化，事件順序記錄是指開(kāi)關(guān)或繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)，按動(dòng)作

的時(shí)間先后順序進(jìn)行的記錄。

事件分辨率指能正確區(qū)分事件發(fā)生順序的最小時(shí)間間隔。站內(nèi)分辨率和站間分辨率（或

系統(tǒng)分辨率）是事件順序記錄的主要技術(shù)指標(biāo)。

第二節(jié)遙測(cè)量的采集

遙測(cè)信息是表征系統(tǒng)運(yùn)行狀況的連續(xù)變化量，分為電量和非電量?jī)煞N。電量指的是一

次系統(tǒng)中母線電壓、支路（輸電線和變壓器）電流、支路有功和無(wú)功等，非電量指的是發(fā)

電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的溫度、水庫(kù)的水位等。

一、模/數(shù)轉(zhuǎn)換原理

模/數(shù)轉(zhuǎn)換是遙測(cè)量采集的核心部分。

1、逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換

逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換是把待轉(zhuǎn)換的直流模擬電壓與一組呈二進(jìn)制關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓一位

一位由高至低逐位進(jìn)行比較，決定每位是去碼（為0）還是留碼（為1）,從而實(shí)現(xiàn)模擬電

壓到二進(jìn)制數(shù)碼的轉(zhuǎn)換。

圖為逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換原理框圖。一般由邏輯控制與定時(shí)電路、電壓比較器、逐次

逼近邏輯寄存呂SAR、D/A轉(zhuǎn)換電路和三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器等組成。

D/A轉(zhuǎn)換電路的作用是輸出由n個(gè)呈二進(jìn)制關(guān)系的標(biāo)準(zhǔn)電壓的組合疊加電壓。n個(gè)標(biāo)

-2

準(zhǔn)電壓為URX2T、URx2、…、URx2~"o寄存器SAR中的n位二進(jìn)制數(shù)的狀態(tài)受

邏輯控制電路和電壓比較器的控制。每一位在D/A轉(zhuǎn)換電器中都對(duì)應(yīng)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓。應(yīng)用

疊加原理可得D/A轉(zhuǎn)換電路輸出的電壓Uo是n個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓的組合。

首先啟動(dòng)脈沖合A/D轉(zhuǎn)換器開(kāi)始工作，寄存器SAR全部清零，Uo輸出為Oo

然后定時(shí)電路控制逐位比較的節(jié)拍，由高位到低位一位一位進(jìn)行。第一位的比較：置

d）="1"，這時(shí)D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出=URx2、電壓比較器比較輸入電壓Ui=U。的大

小。若Ui2U。則作留碼處理，保留d尸"1”；若UiVU。，則作去碼處理，使d尸“0”。第

二位的比較：置d2="l"，這時(shí)D/A轉(zhuǎn)換電路輸出U。=&URX2T+URx2",電壓比較器

比較U1與U。的大小，根據(jù)比較結(jié)果決定第二位d2是留碼還是去碼。依次類推，此過(guò)程一

直到第n位比較結(jié)束。

最后可以在一定誤差范圍內(nèi)達(dá)到Ui=U0,這時(shí)輸出轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)EOC,并且輸出的n

位二進(jìn)制數(shù)據(jù)有效。該數(shù)據(jù)正是A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量。

2、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換

雙積分式A/D轉(zhuǎn)換采用的是U/T（電壓/時(shí)間）的轉(zhuǎn)換方式。其工作過(guò)程分三個(gè)階段完

成：采樣階段、回積階段和復(fù)零階段。

第一階段T|：Ti為采樣時(shí)間，模擬開(kāi)關(guān)S1導(dǎo)通，其余的模擬開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此階段為采

樣階段，對(duì)輸入電壓Ui進(jìn)行積分采樣。

「階段結(jié)束時(shí)刻積分器的輸出電壓為

第二階段T2：T2為回積時(shí)間，模擬開(kāi)關(guān)S2或S3導(dǎo)通，其余的模擬開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此階段

為回積階段，對(duì)參考電壓進(jìn)行職分。

第三階段T3：T3為復(fù)零時(shí)間，模擬開(kāi)關(guān)S4和S5導(dǎo)通，其余斷開(kāi)，此階段為復(fù)零階段。

3、并行比較式A/D轉(zhuǎn)換

并行比較式A/D轉(zhuǎn)換雙稱瞬時(shí)比較一編碼式A/D轉(zhuǎn)換，是一種轉(zhuǎn)換速度最快、轉(zhuǎn)換原

理最直觀的轉(zhuǎn)換技術(shù)。

并行比較式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速率極高，有的高達(dá)100MHz,常用于數(shù)字通信技術(shù)和超

高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。但其電路組成復(fù)雜，集成度高，一般分辨率為8位，價(jià)格昂貴，限制

了其應(yīng)用。

4、電荷平衡式U/f轉(zhuǎn)換

U/f轉(zhuǎn)換也是模/數(shù)轉(zhuǎn)換的--種實(shí)現(xiàn)方法。

U/f轉(zhuǎn)換與上述三種A/D轉(zhuǎn)換的不同之處在于：上述三種A/D轉(zhuǎn)換輸出的是并行二

進(jìn)制數(shù)據(jù)（也有串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)），而U/f轉(zhuǎn)換輸出的則是串行頻率信號(hào)。因此U/f轉(zhuǎn)換與

計(jì)算機(jī)接口簡(jiǎn)單、靈活，只要用一路輸入通道，可以是計(jì)算機(jī)（或單片?機(jī)）的一根I/O口

線、中斷源輸入或計(jì)數(shù)輸入。由于U/f轉(zhuǎn)換將直流模擬電壓轉(zhuǎn)換成一步率數(shù)字信號(hào)，因此

易于實(shí)現(xiàn)光電隔離和信號(hào)的遠(yuǎn)傳（可以調(diào)制在射頻信號(hào)上，進(jìn)行無(wú)線傳播）。U/f轉(zhuǎn)換與雙

積分式A/D轉(zhuǎn)換有相似之處，都采用了對(duì)輸入信號(hào)的積分，因此U/f轉(zhuǎn)換同樣也是具有很

強(qiáng)的搞干擾性能。U/f轉(zhuǎn)換具有良好的精度和線性度，頻率輸出動(dòng)態(tài)范圍寬，--般最高可

達(dá)100kHz.

二、模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片介紹

常用的模/數(shù)轉(zhuǎn)換形式有三種：逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換和電荷平衡

U/f轉(zhuǎn)換。采用的常用芯片有：1、AD574A2、ICL71093、LMx31

三、模擬遙測(cè)量輸入的接口電路

四、數(shù)字化的遙測(cè)量采集

數(shù)字化的遙測(cè)量采集電路類似于遙信采集電路，利用并行口或三態(tài)門直接對(duì)數(shù)字化的

遙測(cè)量進(jìn)行讀數(shù)。一個(gè)BCD碼占用四根信號(hào)線，如果一個(gè)數(shù)字化的遙測(cè)量用四個(gè)BCD碼

表示，則要占16根信號(hào)線，即兩個(gè)字節(jié)的并行輸入口。

數(shù)字化遙測(cè)量輸出可能直接是電平信號(hào)，、此時(shí)不能外加輔助電源，可串■電阻驅(qū)動(dòng)光

電耦合器的發(fā)光二極管。當(dāng)然如果提供的是集電極開(kāi)路輸出，則可直接采用遙信量采集電

路。

第三節(jié)遙測(cè)信息的處理

一、數(shù)字濾波

濾波公式如下：

YK=X*+A(%_XJ

濾波系數(shù)A

A=-

T+r

上式是一迭代公式,其初值為丫。=X。，A的取值范圍為0WAV1,A值的取值大小決

定了濾波輸出是重視本次采樣，還是重視以前的采樣，當(dāng)A=0時(shí)不進(jìn)行數(shù)字濾波。用式

(5-15)作濾波處理，會(huì)造成輸出與輸入信號(hào)之間的相位滯后，故又稱一階滯后濾波。

其它濾波方法：限幅濾波法、算術(shù)平均濾波法、遞推平均濾波法、中位值濾波法。

二、死區(qū)計(jì)算

遠(yuǎn)動(dòng)裝置中遙測(cè)量的采集工作是不間斷地循環(huán)進(jìn)行著，并需要將遙測(cè)數(shù)據(jù)上送至調(diào)度

中心。這些遙測(cè)量并不是隨時(shí)隨刻都在大幅度變化，而大多數(shù)遙測(cè)量在某一時(shí)間內(nèi)變化是

緩慢的。如果要將這微小的變化不停地送往調(diào)度中心，會(huì)增加各個(gè)環(huán)節(jié)的負(fù)擔(dān)，同時(shí)對(duì)調(diào)

度支行人員觀測(cè)支行狀態(tài)也無(wú)益。

如果在遙測(cè)量處理中加入死區(qū)計(jì)算，則可有效地解決上述問(wèn)題。死區(qū)計(jì)算是對(duì)連續(xù)變

化的模擬量規(guī)定一個(gè)較小的變化范圍。當(dāng)模擬量在這個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí)，認(rèn)為該模擬

量沒(méi)有變化，迷個(gè)期間模擬量的值用原值表示，這個(gè)規(guī)定的范圍稱為死區(qū)。當(dāng)模擬量連續(xù)

變化超出死區(qū)時(shí)，則以此刻的模擬量值代替舊值，并以此值為中心再高死區(qū)。因此死區(qū)計(jì)

算實(shí)際上是降低模擬量變化靈敏度的一種方法。

三、越限比較

四、標(biāo)度變換和二一~b轉(zhuǎn)換

1、標(biāo)度變換

標(biāo)度變換又稱為乘系數(shù)，是將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的無(wú)量綱數(shù)字量還原成有量綱的實(shí)際值的換

算方法。

2、二一十轉(zhuǎn)換

標(biāo)度變換后的數(shù)據(jù)已經(jīng)代表了遙測(cè)量的實(shí)際值，但此數(shù)據(jù)是以二進(jìn)制數(shù)表示的。在某些

場(chǎng)合，還希望再轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)，這就需要進(jìn)行二一十轉(zhuǎn)換。

五、事故追憶

電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中隨時(shí)可能發(fā)生事故，因此在對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，希望把事故

發(fā)生前后的一段時(shí)間內(nèi)遙測(cè)數(shù)據(jù)的變化情況保存下來(lái)，為今后的事故分析提供原始依據(jù)，

這就是事故追憶功能。

第四節(jié)脈沖量的采集和處理

電能量包括有功電能和無(wú)功電能。

一、脈沖量的采集

包括兩種方法：硬件計(jì)數(shù)法和軟件計(jì)數(shù)法。

硬件計(jì)數(shù)法是利用定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖量的計(jì)數(shù)，采用中斷方式，軟件占用CPU

時(shí)間少，特別適合單CPU遠(yuǎn)動(dòng)裝置；但是占用硬件資源大。

軟件計(jì)數(shù)采集脈沖量，可以大大地節(jié)省硬件開(kāi)銷，但軟件需要不斷地對(duì)各脈沖量的高、

低電平作判斷，因而占用CPU的大量時(shí)間。通常該法都是采用智能模板實(shí)現(xiàn)。

二、脈沖量的處理

主站在讀取各RTU的電能量時(shí)，希望各電能量為同一時(shí)刻的值，為保證在主站查詢句

RTU的電能量以及TRU上送電能量時(shí)，電能脈計(jì)數(shù)值不變，且是同一時(shí)刻的值。在讀取

之前主讓需向RTU發(fā)送電能凍結(jié)命令（可以是廣播命令），RTU收到凍結(jié)命令后，立即將

各脈沖計(jì)數(shù)單元的數(shù)據(jù)取出并存入某一緩沖區(qū)，作為主讓讀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)，主站查詢完電

能后，再發(fā)送解凍命令，電能量查詢過(guò)程結(jié)束。

第五節(jié)遙控和遙調(diào)

一、遙控

1、遙控輸出接口電路

遙控輸出通常以繼電器觸點(diǎn)方式提供。繼電器一方面可起到信號(hào)隔離作用；另一方面

可以直接接入控制回路，控制回路中信號(hào)的通斷。

2、遙控實(shí)現(xiàn)

遙控輸出提供的是空觸點(diǎn)。在電力系統(tǒng)中，遙控主主要對(duì)象為斷路器。對(duì)斷路器的操

作需要兩種遙控輸出實(shí)現(xiàn)，路負(fù)責(zé)合閘控制，別一種負(fù)責(zé)跳閘控制。

圖給出斷路器遙近回路簡(jiǎn)圖，圖中略去斷路器手動(dòng)控制回路部分。+KM,-KM為控制

回路電源小母線，+HM,-HM為合閘小母線，1~4FU為熔斷器，QF為斷路器輔助觸點(diǎn)，

KM為合閘接觸器，YC為合閘線圈，YT為跳閘線圈，KCB為跳躍閉鎖繼電器，YKH為

遙控合閘，YKT為遙控跳閘。

斷路落遙控回路簡(jiǎn)圖

通過(guò)硬件將遙控?cái)?shù)據(jù)經(jīng)譯碼電路分成三類信號(hào)：對(duì)象信號(hào)、性質(zhì)信號(hào)和執(zhí)行信號(hào)。

遙控的對(duì)象信號(hào)（YK1~HK8）、性質(zhì)信號(hào)（HZ、TZ）和執(zhí)行信號(hào)（ZX）都對(duì)就有相

應(yīng)的繼電器，對(duì)象繼電器KYKi、合閘繼電器KC、跳閘繼電器KTO、執(zhí)行繼電器KCO。

這些繼電器的連接，就構(gòu)成了一個(gè)遙控對(duì)象的合/跳（升/降）輸出回路。

3、遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約中的遙控命令

遙控全過(guò)程分四個(gè)步驟完成，第一步，主站（調(diào)度端）向子端（RTU）發(fā)送遙控選擇

命令；第二步，子站向主站返送遙控返校信息；第三步，根據(jù)實(shí)現(xiàn)情況，主站向子站下達(dá)

遙控執(zhí)行命令或遙控撤消命令；第四步，如果是遙控執(zhí)行則RTU改變遙控輸出狀態(tài)，如果

是遙控撤消則遙控狀態(tài)保持不變。

問(wèn)答式的遙控過(guò)程如下：第一步，由主站向RTU發(fā)送一個(gè)遙控對(duì)象、性質(zhì)的選擇命令

報(bào)文；第二步，由RTU向主站返送一個(gè)返送校核碼的報(bào)文；第三步，主站向RTU發(fā)送一

個(gè)執(zhí)行命令；第四步，RTU向主站報(bào)告一下正確接收的確認(rèn)信號(hào)；第五步，主站向RTU