通信技术与标准化

通信技术与标准化国电南瑞科技股份有限公司概述变电站自动化的发展与通信技术密不可分通信技术是当今技术领域发展最快的技术网络技术是当今最热门的技术通信技术与标准化通信系统简介•通信系统的组成•数据编码•通信系统的性能•信号的传输方式•通信方式•同步方式•多路共传通信系统的组成信息源和信息接收者发送设备传输介质接收设备信息源编码调制传输介质译码解调接收者发送设备接收设备噪声干扰数据编码单极性码双极性码归零码（RZ）非归零码（NRZ）差分码曼彻斯特编码模拟数据编码曼彻斯特编码数据数据曼彻斯特编码1111000信号的传输方式基带传输载波传输宽带网异步传输模式ATM通信方式单工通信半双工通信全双工通信同步方式同步式异步式计算机局域网及其拓扑结构计算机网络分类网络拓扑结构信号方式访问控制方式传输介质网络的传输介质双绞线同轴电缆光纤无线通信信道介质访问控制方式CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）令牌（标记）访问控制方式令牌环方式令牌传递总线方式数据交换线路交换方式存储转发交换方式数据报方式虚电路方式网络互连网络互连的基本概念网络互连设备与相应层次网络互连规范局域网操作系统开放系统互连参考模型OSI参考模型物理层（第1层）数据链路层（第2层）网络层（第3层）传输层（第4层）会话层（第5层）表示层（第6层）应用层（第7层）物理层物理层的功能与特性机械特性电气特性功能特性规程特性物理层接口标准EIA-232-D数据链路层数据链路层的功能数据链路的建立和拆除信息传输传输差错控制异常情况处理数据链路协议工作图头控制数据校验和尾帧数据数据A站B站数据链路层数据链路层物理层物理层物理通道数据链路协议网络层路径选择与中继流量控制网络连接建立与管理传输层及其他高层传输层传输地址传输连接传输层的正常工作处理低层不可恢复的差错会话层表示层应用层接口与协议实体A实体B应用层链路层物理层应用层链路层物理层接口接口接口接口应用层协议链路层协议物理层协议变电站自动化的发展过程RTU综合自动化集中式分布式（集中安装）分布式（分散安装）变电站自动化中的通信技术RS232/422/485现场总线以太网现场总线概述现场总线简介现场总线的发展背景与趋势现场总线的特点与优点几种有影响的现场总线技术CANPROFIBUSLonWorks控制器局域网总线——CANCAN的性能特点CAN节点的分层结构CAN总线的应用CAN的性能特点多主工作方式优先级非破坏性总线仲裁技术无需专门的“调度”通信距离与通信速率节点数短帧结构CRC校验及其他检错措施介质可为双绞线、同轴电缆或光纤严重错误下的自动关闭输出功能CAN节点的分层结构数据链路层逻辑链路子层媒体访问控制子层物理层接收滤波超载通知恢复管理数据封装/拆装帧编码（填充/解除填充）媒体访问管理错误监测出错标定应答串行化/解除串行化位编码/解码位定时同步（驱动器/接收器特性）监控器故障界定总线故障管理PROFIBUS国际标准，即EN50170欧洲标准主站间逻辑令牌环从站无总线控制权，实施经济传输距离与传输速率LonWorks技术Neuron芯片收发器模块LonTalk协议计算机网络技术简介概述网络硬件网络软件参考模型网络实例网络标准化TCP/IP参考模型OSITCP/IP1234567物理数据链路网络传输会话表示应用应用传输互连网主机至网络在模型中不存在OSI参考模型与TCP/IP参考模型很多相似之处OSI的三个主要概念：服务接口协议产生的时机层数面向连接与无连接IEEE802.3标准与以太网IEEE802标准1-持续CSMA/CD局域网以太网802.3的电缆曼彻斯特编码802.3MAC子层协议二进制指数后退算法802.3的性能交换式802.3局域网TCP/IP协议与网络TELNETFTPSMTPDNSTCPUDPIPARPANETSATNETLAN协议网络层名应用传输网络物理+数据链路分组网因特网上的网络层因特网协议IP（Internetprotocol)IP地址子网因特网控制协议TCP与UDP面向连接与无连接高可靠与高效率复杂与简单选择取决于环境与需求变电站自动化系统结构分层分布三层结构，两层网络两层结构，一层网络典型结构图（一）典型结构图（二）通信技术与标准化标准化支持技术进步各界都重视标准化工作标准化组织标准体系IEC简介为电工、电子和相关领域制定和出版国际标准的世界性组织近200个技术委员会（TC）和分技术委员会（SC），约700个工作组，全球有10000个专家参与IEC标准化工作TC57与标委会IECTC-57技术委员会（powersystemcontrolandassociatedcommunication),负责电力系统控制极其通信的相关标准。我国是TC-57的P成员，即积极参加活动并具有投票权的国家全国电力系统控制及其通信标准化技术委员会与TC-57对口，是我国的国家委员会标委会组成结构主任委员，秘书长委员，顾问委员计算机通信工作组变电站工作组EMS-API工作组配网工作组TC-57WG7WG3,10,11,12WG13WG9,14标准体系60870系列远动设备及系统61334系列采用配电线路载波系统的配电网自动化61850系列变电站通信网络和系统61968系列配电管理的系统接口61970系列能量管理系统应用程序接口（EMS-API）关于6087060870-1总则60870-2工作条件60870-3接口（电气特性）60870-4性能要求60870-5传输规约60870-6与ISO标准和ITU-T建议兼容的远动规约60870-5传输规约60870-5-1传输帧格式60870-5-2链路传输规则60870-5-3应用数据的一般结构60870-5-4应用数据的定义和编码60870-5-5基本应用功能60870-5-101基本远动任务配套标准60870-5-102电力系统电能累计量传输配套标准60870-5-103继电保护设备信息接口配套标准60870-5-104使用标准传送文件的60870-5-101网络访问61850概述61850-1基本原则61850-2术语61850-3基本要求61850-4系统和项目管理61850-5对功能和设备的通信要求61850-6对变电站智能电子设备的配置语言61850-7变电站基本通信结构和馈电设备61850-8-1特殊通信服务映射61850-9-1特殊通信服务映射61850-10一致性测试61850-761850-7-1原理和模型61850-7-2抽象通信业务接口61850-7-3公共数据分类和属性61850-7-4相容逻辑节点和数据目标寻址图示61850（一）{Aggregationdeterminedby7-4table-references}{ValuesandTypesaredeterminedbyCommonDataClasses}1..nXCBRPOSDATA-ATTRIBUTESERVERLOGICAL-DEVICEPDISLOGICAL-NODEMDDDATA**1..n**ClassModelofIEC61850-7(Example)DPCSPSmyXCBR1:XCBRxyz:LOGICAL-DEVICEabc:SERVERpos1:POSstVal:DATA-ATTRIBUTEInstances(Examples)LogicalNodeClassesdefinedin7-4DataClassesdefinedin7-4CommonDataClassesdefinedin7-3图示61850（二）SampledValuesGOOSELogicalNodeControlSubstitutionReporting&LoggingDataDataSetGet/SetDir/DefinitionReportGOOSESMVSettingGroupActivateLogicalDeviceTimeSynchronisationFileTransferAssociationServernameplate,health图示61850（三）ServerSubNetworkStationNetworkCorporateNetworkInternetPhysicalPointBoardCabinetBaySubstationLogicalNodeLogicalDeviceDataDataAttributerealthingsmodelledasconnectionimplementedasIEC61850viewCommunicationviewRessourceviewPhysicalDeviceApplicationApplicationProgramApplicationSWviewApplicationSubroutineReportControlSettingGroup图示61850（四）LDLNLNLNLDDirectory(LDName)response(LNNames)DataDataAttrDataAttrDataLNDirectory(LNName)response(DNames)DataDirectory(DName)resp.(DAttrNames)responseGetDataDefinition(DName)or(DName.Attr)or(DName.FC)ServerLDServerDirectory(Server)response(LDNames,FileNames)(allDAttrDefinitions)or(oneDAttrDefinitions)or(allDAttrDefinitionsofrequestedFC)面向装置、面向对象、面向应用开放—自我描述MyLD/XCBR1.Mode.stValDataAttributereferenceDatareferenceLogicalNodereferenceDataAttributenameDatanameLNnameLDname通信规约的编制数据完整性与数据传输效率应用场合与环境不考虑具体实现以60870-5-101与60870-5-103为例60870-5-101与60870-5-103分析物理层数据链路层应用层