电力系统通信(规约)

电力系统通信附：传输规约电力系继电保护及自动化教研室谌祥维§附1传输规约的分类电力系统远动通信规约通信规约（协议）是指通信双方必须共同遵守的题中约定，也称为通信控制规程或传输控制规程。通信规约内容信息传送格式—收发方式、传送速率、帧结构、帧同步字、位同步方式、干扰措施等。信息传送的具体步骤—将信息分类、分循环周期传送，系统对时数据收集方式和设备状态监视方式。§附1传输规约的分类通信规约分类按传输模式分循环传输规约（CDT）问答式传输规约（Polling）按传输基本单位分面向字符的通信规约（须加起始位和停止位）面向比特的通信规约§附1传输规约的分类循环传输规约（CDT）CDT属于同步通信方式，其以厂站RTU为主动方，以固定速率循环地向调度端上传数据。数据依规定的帧格式连续循环，周而复始地传送。一个循环传送的信息字越多，其传输延时越长，传输内容出错剔除后，在下个循环可得以补传。CDT采用可变帧长度，多种帧类别按不同循环周期传送，变位遥信优先传送重要遥测量平均循环时间较短，区分循环量、随机和插入量采用不同形式传送信息。§附1传输规约的分类循环式传输帧格式功能码校验码信息码8bit8bit32bit区分代表不同信息内容的各种信息字表示信息内容用于检错和纠错，提高传输过程的抗干扰能力，采用循环冗余校验(CRC)。§附1传输规约的分类问答式传输规约Polling属于异步通信方式，其以调度端主动向厂站端RTU发送查询命令报文，子站响应后才上传信息。调度端收到所需信息后，才开始新一轮询问，否则继续向子站询问召唤此类信息。RTU对遥信变为信息优先传送，模拟量超范围时传送。主站可请求子站发送某一远动信息，也可请求发送某些类型的信息，工作方式灵活，适用于点对点、一点对多点、多点共多点环形或多点星形的远动通信系统，但须全双工或半双工信道。§附1传输规约的分类问答式传输的报文格式报文头校验码数据区3~4个字节1~2个字节n个字节指出双方RTU地址、报文类型和数据区的字节数。表示报文要传送的信息内容用报文头和数据区的字节按编码规则运算得到，用于检错和纠错，可采用奇偶校验或CRC校验。§附2面向字符的通信规约面向字符的通信规约将数据和控制信息都编成字符，并以字符作为信息传输基本单位的通信规约。由于字符有独立的完整信息传输结构，传输中允许字符之间有间隔，故异步通信规约属面向字符的。二进制同步通信（BSC）规程也属面向字符的规程，其与异步通信不同的是，其将若干字符组成数据块一块一块地传输。§附2面向字符的通信规约BSC块结构数据BSC块由控制字符、标题字符、数据块和块校验字符组成。数据分组：如果要传输的数据较长，可以被分为若干个数据块（或称为数据分组）进行传输。对每组数据块进行编号（称为序号），以示逻辑上完整的数据块之间的关系。同时可解决传输过程中的数据块重发和重收的问题。数据块按序发送时，序号累加。重发该数据块时，数据块的序号不变；接收方发现序号相同的数据块（重复接收），应予以丢弃。§附2面向字符的通信规约校验码：当采用水平垂直奇偶校验时，先对字符施行水平偶校验，再对整个数据块施行垂直偶校验，校验内容包括标题（如果有标题）、正文、直至DLEETB（组终字符）或者DLEETX（文终字符）；校验结果附加在整个数据块之后传输。当采用循环CRC校验时，生成式选择为:g(x)=x16+x12+X5+1校验内容同上。§附2面向字符的通信规约数据块格式基本格式(包括标题和正文)SYNSYNSOH标题DLESTX正文DLEETX校验码无标题格式SYNSYNDLESTX正文DLEETX校验码成组格式SYNSYNDLESOH标题DLESTX正文组1DLEETB校验码......SYNSYNDLESTX正文组nDLEETX校验码数据块格式和控制字符SYN—同步字符，实现接点之间点的字符同步，单同步，双同步。SOH—序始字符，表示报文的标题信息或报头的开始，标题中包括源地址、目的地址和路由指示等信息。STX—文始字符，标志正文（数据块）开始。ETB—组终字符，表示报文分成多个数据块的结束。ETX—文终字符，标志报文文本的结束。§附2面向字符的通信规约确认（ACK）SYNSYN0/1DELACK对所收数据块的确认,表示该数据块已被正确接收；对有关监控信息的确认，表示具有接收数据的能力。否认（NAK）SYNSYNDLENAK对所收数据块的否认，表示该数据块未正确接收；对有关监控信息的否认，表示不具有接收数据的能力询问（ENQ）SYNSYN站地址DLEENQ用于轮询或者选择控制序列拆链（EOT）SYNSYNDLEEOT表示数据传输结束，拆除收发双方已经建立的收发关系控制字符和控制序列§附2面向字符的通信规约字符的转义：在控制字符之前增加一个转义字符（DLE）,防止数据的二义性。BSC主要支持字符数据的传输，也可以支持二进制数据传输，但二进制数据时必须被组合，例如：七位形成一个位组。由于二进制位组合的随机性，可能出现等同控制字符组的位串（例如：DLESOH),为了保证数据的透明性（即数据中允许任意的二进制数据），同时保证这些等同控制字符组的位串不会导致控制的混乱，BSC采用了字符转义的方法——字符填充法。§附2面向字符的通信规约字符填充法:发送方在可能产生争议的DLE位串之前再增加一个转义字符（DLE），如DLEDLESOH；接收方每接收到两个连续的DLE则丢弃其中的一个DLE。发送序列:DLESTXADLEBSTXCDLEEFGDLEETX传输序列:DLESTXADLEDLEBSTXCDLEDLEEFGDLEETX接收序列:DLESTXADLEBSTXCDLEEFGDLEETX§附2面向字符的通信规约BSC规程评价：不足之处：（1）控制规程与特定的字符编码集关系过于密切，兼容性较差；（2）半双工的停-等协议(反馈重传)，传输效率较低，即使物理链路可以支持全双工通信，BSC仍然不能加以利用；（3）数据块和控制序列格式不统一，易引起二义性，使用不方便；（4）控制序列的差错校验能力仅依赖于控制字符本身的字符奇偶校验能力，可靠性较低。优点：仅需要很少的缓存容量，规程简单，易于实现。§附3面向比特的通信规约面向比特（位）的通信规约面向比特的链路控制协议为高级数据链路控制协议（HDLC）。§附3面向比特的通信规约HDLC一般帧格式F：“01111110”——同步符号、帧之间的填充字符。A：地址字段：通信对方的地址C：控制字段：用于区分帧的类型（数据帧、监控帧、无编号帧）I：信息字段：携带高层用户数据，可以是任意的二进制位串；FCS：校验码：对A、C、I字段进行循环校验。g(x)=x16+x12+x5+1（CCITT和ISO使用）；g(x)=x16+x15+x2+1（IBM的SDLC使用）。由于帧中至少含有A（地址）、C（控制）和FCS（帧校验序列）字段，因此，整个帧长度应大于32位。§附3面向比特的通信规约HDLC的操作方式HDLC是通用的数据链路控制协议，当开始建立数据链路时，允许选用特定的操作方式。所谓链路操作方式，就是某站点以主站方式操作，还是以从站方式操作，或者是二者兼备。在链路上用于控制目的站称为主站，其它的受主站控制的站称为从站。主站负责对数据流进行组织，并且对链路上的差错实施恢复。由主站发往从站的帧称为命令帧，而由从站返回主站的帧称响应帧。§附3面向比特的通信规约连有多个站点的链路通常使用轮询技术，轮询其它站的站称为主站，而在点到点链路中每个站均可为主站。主站需要比从站有更多的逻辑功能。在一个站连接多条链路的情况下，该站对于不同链路而言可能是主站也可能是从站。组合站兼备主站和从站的功能，其用于组合站之间信息传输的协议是对称的，即在链路上主、从站具有同样的传输控制功能，这又称作平衡操作。那种操作时有主站、从站之分的，且各自功能不同的操作，称非平衡操作。§附3面向比特的通信规约HDLC数据传输模式：（1）正常响应模式(NRM)：主站具有选择、轮询次站的能力，并可向次站发送命令或数据；次站只有在主站询问时才能作为响应传输数据；（2）异步响应模式(ARM)：主站具有初始链路，差错校正和逻辑拆链功能；次站可以主动传输数据；（3）异步平衡模式(ABM)：任一组合站均可控制链路，主动传送数据。§附3面向比特的通信规约HDLC规程评价：特点：（1）使用统一的帧格式：实施数据、命令和响应传输方便；（2）采用‘0’位插入法（在发送端，发现有5个连续“1”，便在其后插入一个“0”。在接收一个帧时，每当发现5个连续“1”后是“0”，则将其删除以恢复比特流的原貌）：使得规程可以支持任意的位流传输，保证了信息传输的透明性；（3）采用窗口机制和捎带应答：支持全双工工作方式，允许在未收到确认的情况下，连续发送多个帧，提高了信息传输的效率；（4）采用帧校验序列，并设置窗口序号：可以提高信息传输的正确性和可靠性。面向二进制位的控制规程比面向字符型的控制规程具有较高的优越性。§附4循环式传输规约(CDT)CDT规定了电网数据采集与监控系统中循环式远动规约的功能、帧结构、信息字结构和传输规则等。CDT适用于点对点的远动通道结构、循环字节同步方式传送远动设备与系统和调度所间以循环式远动规约转发实时信息的系统。本规约采用可变帧长度、多种帧类别循环传送、变位遥信优先传送，重要遥测量更新循环时间较短，区分循环量、随机量和插入量采用不同形式传送信息，以满足电网调度安全监控系统对远动信息的实时性和可靠性的要求。§附4循环式传输规约(CDT)帧结构b7b6b5b4b3b2b1b0b7…b0…B1字节B2字节...低...高3组EB90H写入串口为3组D709HD7H(11010111B)09H(00001001B)D7H(11010111B)09H(00001001B)D7H(11010111B)09H(00001001B)B1字节B2字节B3字节B4字节B5字节B6字节b7b0控制字节校验码目的站地址源站地址信息字数n帧类别B7字节B8字节B9字节B10字节B11字节B12字节b7b0信息字n…信息字1控制字同步字48bit48bit48bit功能码校验码b7…b0b7…b0b7…b0b7…b0Bn字节Bn+1字节Bn+2字节Bn+3字节Bn+4字节Bn+5字节b7b0信息数据§附4循环式传输规约(CDT)同步字帧的开始字符，用以保持发送端与接收同步。控制字帧的说明字符，用以说明帧的特征和地址。控制字节校验码目的站地址源站地址信息字数n帧类别B7字节B8字节B9字节B10字节B11字节B12字节b7b0扩展位说明帧类别1000DSLEb7b0帧长定义位源站址定义位目的站址定义位E=0，帧类别取定义类别E=1，帧类别另行定义类别L=0，帧信息字数为0L=1，帧信息字数为nS=1，源站址为发信站地址D=1，目的站址为收信站地址D=0，目的站址内容为FFH，发广播信息§附4循环式传输规约(CDT)帧类别代号定义上行E=0下行E=061H重要遥测（A帧）遥控选择C2H次要遥测（B帧）遥控执行B3H一般遥测（C帧）遥控撤消F4H遥信状态（D1帧）升降选择85H电能脉冲数值（D2帧）升降执行26H事件顺序记录（E帧）升降撤消57H设定命令7AH设置时钟0BH设置时钟校正值4CH召唤子站时钟3DH复归命令9EH广播命令控制字节校验码目的站地址源站地址信息字数n帧类别B7字节B8字节B9字节B10字节B11字节B12字节b7b0§附4循环式传输规约(CDT)信息字、控制字的码元查表法中间余式01H11100000B02H01110000B04H00111000B08H00011100Bl0H00001110B20H00000111B40H11100011B80H10010001B控制字节校验码目的站地址源站地址信息字数n帧类别B7字节B8字节B9字节B10字节B11字节B12字节b7b0采用CRC校验，其生成式选择为：G(x)=x8+x2+X+1其二进制码为：10000111其陪集码为：11111111将前五个