配电自动化3-通信系统.ppt
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配电自动化的通信系统配电自动化的通信系统第三讲1配电自动化通信系统的层次结构配电自动化通信系统的层次结构2配电自动化的通信系统的组成及作用配电自动化的通信系统的组成及作用3配电自动化的通信方式及特点配电自动化的通信方式及特点4通信系统应用实例分析通信系统应用实例分析主站子站子站子站远方终端远方终端远方终端远方终端。
同级管理信息系统同级负荷管理系统同级用电管理系统同级其它系统调度自动化系统变电站自动化系统大中型配电自动化及管理系统组成结构-三层结构1配电自动化通信系统的层次结构1.1配电自动化及管理系统组成结构配电自动化及管理系统组成结构主站调动自动化主站子站远方终端远方终端远方终端远方终端。
同级管理信息系统同级负荷管理系统同级用电管理系统同级其它系统变电站自动化系统中小型配电自动化及管理系统组成结构。
配电自动化系统三层结构配电自动化系统三层结构配电自动化系统三层结构配电自动化系统三层结构站端设备站端设备FTU-各类柱上开关及环网柜控制器各类柱上开关及环网柜控制器FTU的组成:
模块远方终端控制器,充电器、蓄电池、的组成:
模块远方终端控制器,充电器、蓄电池、机箱外壳及各种附件组成机箱外壳及各种附件组成模块远方终端控制器必须包括:
交流量采集回路,数模块远方终端控制器必须包括:
交流量采集回路,数字量采集回路,数字量输出(开关量输出回路),通字量采集回路,数字量输出(开关量输出回路),通讯接口和讯接口和RAM,ROM等核心芯片。
有时加入等核心芯片。
有时加入DSP芯芯片追求高性能的滤波和数字信号处理能力。
片追求高性能的滤波和数字信号处理能力。
调度工作站GPSGPS网络II网络ITCM专用通信服务器数据和图形服务器镜像及WEB系统维护工作站2ME1V.35ATM交换机子站子站1调度工作站其他计算机系统配调中心配调中心调度SCADA/EMSMIS系统ARN路由器SDH通讯网络通讯网络子站子站NARN路由器BLN路由器2ME1V.35GPS抢修车调度工作站高级应用工作站磁盘阵列Catalyst5500培训服务器数据处理工作站学员席工作站1.2配电自动化通信系统的层次配电自动化通信系统的层次一一个个完完整整的的配配电电自自动动化化系系统统包包括括配配电电自自动动化化主主站站、配配电电自自动动化化子子站站、远远方方监监控控单单元元三三个个部部分分。
主主站站和和子子站站间间的的通通信信、子子站站和和现现场场监监控控单单元元间间的的通通信信有有一一个个共共同同的的特特点点,其其中中一一方方必必为为计计算算机机系系统统,另另一一方方为为计计算算机机系系统统或或其其它它监监控控单单元元。
另另一一个个特特点点是是通通信信距距离离比比较较远远,可可能能为几公里,甚至几十公里。
为几公里,甚至几十公里。
(1)主站级通信包括:
)主站级通信包括:
主站主站调度调度主站主站子站子站主站主站变电站变电站
(2)子站级通信主站主站子站子站子站子站调度调度子站子站变电站变电站子站子站远方终端(远方终端(RTU/DTU/TTU)子站起到承上启下的作用!
子站起到承上启下的作用!
(3)终端设备通信主主FTU从从1(RTU/DTU/TTU)从从2(RTU/DTU/TTU)从从3(RTU/DTU/TTU).a)级连方式级连方式b)总线方式总线方式通常采用通常采用RS232接口接口通常采用通常采用RS485接口接口主主FTU从从FTU1从从FTU2主主FTU从从FTU1从从FTU2(3)终端设备通信主主FTU从从1(RTU/DTU/TTU)从从2(RTU/DTU/TTU)从从3(RTU/DTU/TTU).子站子站主主FTU远方终端(远方终端(RTU/DTU/TTU)主站主站主主FTU远方终端(远方终端(RTU/DTU/TTU)终端设备通信主要是主从模式!
终端设备通信主要是主从模式!
1.3配电自动化对通讯系统的要求1)通信的可靠性)通信的可靠性配电自动化的通讯系统必须设计成为能够通过常规维护就可配电自动化的通讯系统必须设计成为能够通过常规维护就可以在恶劣状况下工作的系统。
以在恶劣状况下工作的系统。
能够跨过故障区和停电区域保持通讯,是对通讯系统可靠性能够跨过故障区和停电区域保持通讯,是对通讯系统可靠性的另一要求。
的另一要求。
2)通信系统的费用)通信系统的费用由于配电自动化的通讯系统的造价是很可观的,因此通过恰由于配电自动化的通讯系统的造价是很可观的,因此通过恰当地选取合适的通讯方式,可以节省大笔的建设费用。
当地选取合适的通讯方式,可以节省大笔的建设费用。
3)通信速率的要求)通信速率的要求从功能的角度,在配电自动化系统中,进线监视、从功能的角度,在配电自动化系统中,进线监视、10kV开闭所和配电变电站监控和馈线自动化(开闭所和配电变电站监控和馈线自动化(FA)对于通讯的速)对于通讯的速率要求最高,其次是公用配变的巡检和负荷监控系统,远方率要求最高,其次是公用配变的巡检和负荷监控系统,远方抄表和计费自动化对于通讯的速率的要求较低。
抄表和计费自动化对于通讯的速率的要求较低。
从配电自动化系统结构的角度,集结了大量数据的主干线从配电自动化系统结构的角度,集结了大量数据的主干线对通信速率的要求要远高于分支线对通信速率的要求。
对通信速率的要求要远高于分支线对通信速率的要求。
4)双向通信能力)双向通信能力配电自动化的大多数功能要求双向通信,如对于故障区段配电自动化的大多数功能要求双向通信,如对于故障区段隔离和恢复正常区域供电的功能,则必须要求有双向通讯能隔离和恢复正常区域供电的功能,则必须要求有双向通讯能力的信道。
力的信道。
5)通信不受停电的影响)通信不受停电的影响配电网的调度自动化功能和故障区段隔离,及恢复正常区配电网的调度自动化功能和故障区段隔离,及恢复正常区域供电的功能要求,即使在停电的地区通信仍能正常进行。
域供电的功能要求,即使在停电的地区通信仍能正常进行。
6)通信系统的使用与维护方便性)通信系统的使用与维护方便性配电自动化的通信系统构成规模往往较大,而且通常采用配电自动化的通信系统构成规模往往较大,而且通常采用多种通信方式相结合,因此在设计上,应考虑尽可能地简化多种通信方式相结合,因此在设计上,应考虑尽可能地简化这一复杂的通信系统的使用与维护。
这一复杂的通信系统的使用与维护。
2配电自动化的通信系统的组成及作用配电自动化的通信系统的组成及作用2.1数字通信技术中的几个基本概念2.2数据通信传输方式2.3通信规约2.4调制解调器的作用及原理2.1数字通信技术中的几个基本概念
(1)码码元元。
远动通讯系统传输的数据是用码元序列表示的。
若数据用一串有具体定义的脉冲表示,则称每个信号脉冲为码元,即携带信息的信号单元叫码元。
在短距离传送中,逻辑高电平用“1”表示,低电平用“0”表示(称为单极脉冲)。
在较长距离传输中可用正负电平表示(称为单双极脉冲)。
(2)码码元元传传输输速速率率(传传码码率率)。
单位为波特(band),它定义为单位时间(秒)内通过系统所传送的码元数(脉冲数),也称传码率。
码元传输速率Nb可用下式表示为Nb1/Ts假设有一个码元(“1”或“0”)信号波形的脉冲宽度为Ts,显然Ts越小,脉冲宽度越窄,单位时间内传送的码元数越多,传送的数据、符号数目也就越多,即效率越高。
例如,在一个数据传输系统中,如果传送的信号波形的脉冲宽度为1.67ms,则信号传输速率约为600(band),即每秒可传送600个脉冲。
(3)信息传输速(传信率)。
信息传输速(传信率)。
单位是比特/秒(bit/s),它定义为单位时间(秒)内通过系统所传输的信息量,又称作数据传输速率,可用下式表示为:
Rb=Nblog2N式中:
N为一个脉冲所表示的有效状态,即调制电平数(为2的整数倍);Nb为每秒传送的脉冲数,如果数据传输系统传送的是二进制码元,则N2,那么码元传输速率Nb和信息传输速率Rb是一样的。
从式可以看出,在码元传输率Nb不变的情况下,传输码元的进制越高,即N值越大的话,则Rb越大,也就是所传输的信息量越大;但对应的系统进制数越大,其技术问题越复杂,实现越困难。
另外,传输信道的频带也给传输速率带来一定的限制。
(4)消消息息传传输输速速率率(消消息息率率)。
单位是比特/秒(bit/s),它定义为单位时间(秒)内通过系统传输的从信息源发出的信息量,记做Rm。
传码率、传信率和消息率三者定义5)误码率。
)误码率。
在莫一数据传输过程中,发生错误的码元数与总传输码元数之比称为误码率。
电力系统远动通信中要求误码率小于105误码率与通信的质量以及各种干扰的大小等因素有关.(6)带带宽宽(BandWindth)。
它是指传输模拟信号的频带宽度,模拟信号带宽由较高频率减去较低频率得到,但为了表达方便,通常利用频率范围来描述带宽。
例如,音频信号的带宽是3003400Hz。
(7)基带和基带传输。
基带和基带传输。
在实际工作中人们所需要传输的原始信号(信息信号),无论是模拟信号(如语音信号、图象信号等),还是数字信号(如计算机和各种数字终端输出的信号),通常其频率都较低,它们所占据的这部分频带,通常成为基本频带(简称为基带),基带也就是指信号本身的基本频带。
基带信号中的每个基带脉冲实际上就是一个可传输的码元。
如果将基带信号直接在信道(以传输媒质为基础的信号通道)中传输,就称为基带传输。
(8)调制与频带传输)调制与频带传输。
由于基带传输的信道通常是有线信道,如明线、对称电缆、同轴电缆等,所以不能远距离传输。
为了远距离传输,一般要利用无线通道或载波通道,如利用载波通道,这时就须借助于正弦载波,通过频谱变换和搬移后,在进行传输。
所谓调制就是在调制器中,将数字基带信号调制到载波上,变为数字载波信号。
这种用载波运载基带信号的过程称为调制。
反之,从已调制过的载波信号中,将作为调制信号的原基带信号分离出来的过程称为解调。
(9)(9)报文及报文分组报文及报文分组。
报文是一组包含数据和呼叫控制信号(例如地址)的二进制数,是在数据传输中具有多种特定含义的信息内容。
(1010)以太网()以太网(ETHERNETETHERNET)。
它是一种局部通信网,通常在线路半径110km中等规模的范围内使用,为单一组织或单位的非公用网,网中的传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤等。
它的特点是:
信道带宽较宽;传输速率可达10Mbit/s;误码率很低(一般为1081011).2.2数据通信的传输方式数据通信的传输方式
(1)通信系统的传输方式按照信息传输的)通信系统的传输方式按照信息传输的方向和时间可分为:
单工通信、半双工通信方向和时间可分为:
单工通信、半双工通信和全双工通信三种方式和全双工通信三种方式单工通信:
单工通信:
按单一方向传送的工作方式半双工通信:
半双工通信:
是指信息可以双方向传送,只能分时交替进行全双工通信:
全双工通信:
可以同时进行双方向的传送信息2)典型数据通信系统的组成)典型数据通信系统的组成数据传输设备数据传输设备(DCE)的主要作用是将数据终端设备数据终端设备(DTE)送来的基带数字信号转变成使用与远距离传送的数字载波信号。
常见数据传输设备有:
调制解调器(modem)、复接分接器、数传电台、载波机和光端机。
数据传输信道:
数据传输信道:
按载体传输形式:
有线传输和无线传输按数据传输形式:
模拟信道和数字信道(3)典型数据通信系统的接口)典型数据通信系统的接口数据传输设备的主要作用是讲数据终端设备送来的基带数字信号转变成适用于远距离传送的数字载波信号。
常见数据传输设备(DCE)与数据终端设备(DTE)之间的接口:
RS-232或RS-485接口。
RS-232接口:
美国电子工程学会1973年制订的串行接口几百米。
逻辑电平。
RS-485接口:
改进的串行接口采用双线传输信号几千米差分方式的电位差,转换成逻辑电平。
2.3通信规约通信规约(Protocol)所谓通信规约是指调度端和执行端通信时共同使用的人工语言的语法规则及应答关系。
规约规定怎样开始/结束通信、谁管理通信、怎样传输信息、数
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