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数据采集与传输2Anoperator’sviewof“security”SecurityOverloadSecurityVoltageSecurityDynamicSecurityTrans-formerOverloadLineOverloadLowVoltageUnstableVoltageTransientInstabilityOscillatoryInstability“Anyconsequenceofacredibledisturbancethatrequiresalimit”StaticsecurityDynamicsecurity3Off-economicdispatchPowersystem“states”andactionsNormal(secure)EmergencyRestorativeExtremeemergency.Separation,cascadingdeliverypointinterruption,loadsheddingAlert,NotsecureControlledloadcurtailmentTransmissionloadingreliefproceduresOtheractions(e.g.switching)4何为SCADA?zSCADA:SupervisoryControlAndDataAcquisitionz-不是一个全面的控制系统,主要是基于管理层面的z-位于硬件顶层的软件系统,通过PLC,RTU等模块于被控系统联系z-广泛应用于工业的过程控制系统中z-运行于DOS,VMS,UNIX,NT,LINUX等操作系统之上z-是一种软实时的控制系统，在电力系统中它是一个复杂的计算机群5z电话调度：z得到的信息是历史的，不一致的z做出的判断和决策是不可靠的z主要由厂站端的运行人员就地完成大部分监控功能z厂站端人员不了解系统状态，不了解全局z大规模电力系统的需求－SCADA的必要性：z实时了解系统的运行状态z迅速、准确、可靠地将厂站端信息传送到调度中心6SCADA的位置电力系统SCADAActualFixedAccuratesimulation快照状态估计拷贝电力系统AGCAVC在线闭环控制操作控制在线开环控制电力系统调度计划、模拟和培训离线分析和规划培训模式SCADA是调度的“眼”和“手”数据流分类控制任务分类SCADA系统平台7硬件结构8实时信息的采集z远动的概念z远动(Telecontrol)z遥测(Telemetering)z遥信(Telesignal)z遥控(Teleswitching)z遥调(Teleadjusting)调度中心发电厂发电厂变电站变电站发电厂发电厂变电站变电站遥测遥信遥控遥调wuwenchua2幻灯片8wuwenchua21979三哩岛和1986年切诺尔贝利核电事故wuwenchuan,2003-7-309二、调相键控PSK(PhaseShiftKeying)调制和解调G(t)S(t)PSKDPSKsin,()sin(),mcmcUwtStUwtπ⎧=⎨+⎩代表字元“1代表字元“0ٛ01011（1）绝对移相键控,,ϕπ⎧Δ=⎨⎩0代表字元“0”代表字元“1”（2）相对移相键控10数码传输的同步z异步传输方式（起止同步）...10起始位奇偶校验P1111停止位7位数据第n位字符起始位0第n+1位字符空闲位实质上是在传送一个字符的时间内收发两端保持同步，其他时间可以是异步。效率低异步传输方式传送一个8位字符11数码传输的同步数据时钟起始位8161616123456123456起始位数据时钟异步数据接收原理接收时钟频率太高正确接收的条件：在整个数据单元中，时钟累积误差不超过半个码元长度12z同步传输方式，单标志数码传输的同步收发两端始终保持同步。在无信息传送时，通道上仍需连续传送同步码（EB90）同步码...数据码同步码...校验码13实时信息的差错控制技术z抗干扰编码z不可检测和辨识：0－开；1－合z可检测和不可辨识：00－开；11－合z可检测和可辨识：000－开；111－合z多种编码方法（1）循环检错法。丢弃误码，等下一循环（2）检错重发。发现有错，通知重发（3）反馈检验法。原封不动返回发端校核（4）前向纠错法。对收到的编码检测，发现并纠正141、奇偶校验：奇偶指码组中“1”的个数是奇数还是偶数1011001（1）1011001（0）2、水平一致校验：3、水平垂直一致校验：常用检错码11100110001110100110101000011101100010000100110011101110110110001水平校验码元垂直校验码元（L行）小组（m列）①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩15z4、校验和CS(CheckSum)常用检错码10011100010100110010100110010101110101101校验和①282726252423222120信息组②③④与码位对应的权16循环码z线性分组码:(n,k)码组(码字):n=k+r,k信息码长度,r监督码长度.监督码由一组线性方程式算出,信息码和监督码的关系成线性关系例子:(7,3)分组码的7位用C6,C5,C4,C3,C2,C1,C0表示.校验码C4,C3,C2,C1,C0的计算公式:C3=1*C6+0*C5+1*C4C2=1*C6+1*C5+1*C4C2=1*1+1*0+1*1=0C1=1*C6+1*C5+0*C4C0=0*C6+1*C5+1*C4信息组校验位码字000000000000000011101001110101001110100111011101001110101001110100111010100111010011110100111010011110100111010017z循环码是线性分组码的一种。任一循环码字循环一位仍为循环码的一码字循环码的校验位计算方法:(n,k)循环码的信息组k位,校验位有r=n-k位:(1)信息多项式:M(X)=A1Xk-1+A2Xk-2+…+Ak-1X1+AkX0(2)求(n,k)循环码的生成多项式G(X)。G(X)由式Xn+1进行因式分解得出。G(X)为r阶多项式。(3)M(X)*Xr/G(X)的余式为R(X)，由R(X)可得校验位(4)F(X)=M(X)*Xr+R(X)可得发送码字。例：M=(101)(1)M(x)=1*X2+0*X1+1*X0=X2+1(2)M(X)*Xr=(X2+1)X4=X6+X4(3)G(X)是Xn+1=X7+1的一个多项式为4阶：X7+1=(X+1)(X3+X+1)(X3+X2+1)G(X)=(X+1)(X3+X+1)=X4+X3+X2+1或(X+1)(X3+X2+1)=X4+X2+X+1(4)R(X)=(M(X)*Xr)%G(X)=1*X3+1*X2+0*X1+0*X0(5)F(X)=(101,1100)循环码18通讯规约zCDT：循环数字传送方式zPolling：问答式zIEC101,IEC102,IEC103：分布式网络协议z……19（1）循环式远动通信协议zCDT(CyclicDigitalTransmit),时钟严格同步同步字控制字信息字1…信息字n同步字…z同步字：3组EB90H码，48位z控制字：6个字节，48位控制字节校验码帧类别帧长源站地址目的地址控制字帧结构EL控制字节SD0010zE：扩展位,E=0是本协议定义的帧类别，E=1帧类别可以另外定义zL：帧长定义，L=1表示有信息；z上行信息：zS=1:源站地址有内容，源站地址代表子站号；D=1：目的站代表主站号z下行信息：zS=1:源站地址有内容，源站地址代表主站号；D=1：目的站代表子站号zD=0:代表广播令20（2）循环式远动通信协议代码上行E=0下行E=161H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)遥控撤销F4H遥信状态(D1帧)升降选择85H电能脉冲计数值(D2帧)升降选择26H事件顺序纪录(E帧)升降撤销帧类别码定义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21（3）循环式远动通信协议功能码校验码信息数据b7b0信息字通用格式遥控命令遥控令返校遥控令执行（撤销）执行主站子站遥控命令传输过程22信道－传输媒介z传输媒介：数据运载的途径，联系两个相互通讯的设备z电力线载波，30～500kHz高频信号z微波，300M～300GHz高频信号（20G)z光纤，500MHz以上带宽z卫星z电话线23电力载波通信阻波器高压耦合电容结合滤波器载波机电力载波原理框图24多路转换光端机光中继装置光端机多路转换光缆光纤通信微波信道机中继机微波信道机微波信道机载波终端机微波信道机载波终端机微波通信25信道－结构z1：1型点对点式z1：n型点对点式z多点共线式z多点环形26现场数据采集与控制执行的装置-RTUzRTU-RemoteTerminalUnitRTU主机遥控板电能采集等其他功能模块保护设备遥信采集板遥测采集板PT,CT调度集控站继电器Moxa或者串口服务器调制解调器或网络交换机调制解调器或网络交换机集中式RTU27实时信息的采集方法zPT/CT：强电变弱电，强弱电隔离z直流采样（变送器Transducer）z将交流电变换成标准的直流电信号z交流采样（DSP）z由DSP计算各相电流电压的有效值28PT1CT3...网络调度集控站模块1模块2模块3保护2保护1RTU主机嵌入式网络化RTU29RTU的发展z从单片机到工控机/嵌入式芯片CompactPCz从汇编程序到C/C++程序z从串口到网络z从集中式到分布式z采用嵌入式系统30远动的主要性能指标z可靠性指标z可用率：A1=99%,A2=99.75%,A3=99.95%z故障前平均时间MTBFz修复的平均时间MTTRz比特差错率z数据完整性z准确度：满量程总体误差zA1=5%;A2=2%;A3=1%;A4=0.5%z实时性:遥测3-10s;遥信3s;遥控遥调3sz同时性31课后作业z（1）阐述调制解调的主要工作方式、原理z（2）说明同步、异步通信的工作原理和优缺点z（3）简述电力载波通信的基本原理和构成电力系统数据传输2一、远动的基本概念一、远动的基本概念二、通讯规约二、通讯规约内容内容3数据传输的重要意义4数据如何而来?5远动的基本概念•远动的概念–遥测(Telemetering)–遥信(Telesignal)–遥控(Teleswitching)–遥调(Teleadjusting)–远动(Telecontrol)调度中心发电厂发电厂变电站变电站发电厂发电厂变电站变电站遥测遥信遥控遥调远动，就是利用远程通信技术，对远方的运行设备进行监视和控制，以实现远程测量、远程信号、远程控制和远程调节。基本关系:远动=远程监控=远程(监视+控制)=远程(信号+测量)+远程(切换+整定)=遥信+遥测+遥控+遥调远程监视=远程信号+远程测量远程控制=远程切换+远程整定wuwenchua2幻灯片5wuwenchua21979三哩岛和1986年切诺尔贝利核电事故wuwenchuan,2003-7-306数据传输的基本问题•收发如何同步?•如何保证数据信息正确?•存在干扰差错时,如何校验和控制?•如何提高信道效率,实现多路复用?•….7通信系统基础信息源发送设备信道接收设备受信者躁声源mg(t)g’(t)m’s(t)s’(t)通信系统基本模型•模拟消息:状态连续变化的消息,如强弱变化的语音•数字消息:消息状态量是离散的,如文字•信号是消息的一种载体：•模拟信号:表达消息的信号对应的表征量是取连续值•数字信号:表达消息的信号对应的表征量是取离散值•模拟通信系统:传递模拟信号的通信系统•数字通信系统:传递数字信号的通信系统8信道噪声源调制器信道编码器信源编码器信息源解调器信源译码器信道译码器受息者数字通信系统模型编码器译码器信源编码器:将信息源送出的模拟信号和数字信号转换为符合要求的数码系列信道编码器:给数码系列按一定规则加入监督码（