計算機與電力數據網(wǎng)通信方式
摘要：隨著(zhù)各級電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統的建立和運行，各級系統之間信息交互的需求已經(jīng)越來(lái)越迫切。計算機通信主要指計算機之間和計算機與終端之間的數據通信，數據通信也就是計算機通信。建立電力數據網(wǎng)，通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )在各級調度中心的主站系統之間共享信息，是必然的趨勢。分站和主站之間的通信方式主要有兩種，一種是循環(huán)式：適用于點(diǎn)對點(diǎn)的遠動(dòng)通道結構，其主要特點(diǎn)是以廠(chǎng)站端為主動(dòng)方，循環(huán)不斷地向調度端發(fā)送遙測、遙信等數據。另一種是問(wèn)答式：和循環(huán)式不同的是這些數據采集之后并不立即發(fā)送，而是先行存儲，等主站需要時(shí)才將它們按規定的格式組裝發(fā)送。
論文關(guān)鍵詞：數據通信,電力數據網(wǎng),遠動(dòng)通信,幀結構
1.1 數據通信一般概念
數據通信技術(shù)是近年來(lái)通信技術(shù)發(fā)展最快的的一個(gè)分支。一般地說(shuō)，只要是以編碼的方式表示信息，用某種信號形式在信道上傳送這些編碼的通信都叫做數據通信。數據通信所傳送的信息可以是數據、文字、圖象、聲音等各種內容，可以通過(guò)電話(huà)網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、專(zhuān)用數據網(wǎng)等各種通信信道進(jìn)行通信。
計算機通信主要指計算機之間和計算機與終端之間的數據通信。廣義而言，數據通信也就是計算機通信，為通信而構成的網(wǎng)絡(luò )也就是計算機網(wǎng)絡(luò )，只是計算機網(wǎng)絡(luò )側重于解決計算機資源的共享和負荷的分擔，而數據通信網(wǎng)則側重于傳輸和交換。
1.2 電力數據網(wǎng)
隨著(zhù)各級電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統的建立和運行，各級系統之間信息交互的需求已經(jīng)越來(lái)越迫切。傳統的解決方法是用所謂“轉發(fā)”方式，即采用與RTU 通信相似的規約，通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)信道在兩個(gè)主站系統之間傳遞信息。這種方法不夠靈活，更不便于多個(gè)主站之間相互共享信息。因此，建立電力數據網(wǎng)，通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )在各級調度中心的主站系統之間共享信息，是必然的趨勢。
1996年，原國家電力部已經(jīng)在國家電力調度中心和全國各大網(wǎng)調和獨立省調之間建立了電力數據一級網(wǎng)。96年以后，各大網(wǎng)調到省調之間的電力數據二級網(wǎng)也基本建立起來(lái)。目前，各省到地區/市之間的三級網(wǎng)也正在建設中。
電力數據網(wǎng)可以支持實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的各種網(wǎng)絡(luò )應用。為了在各級電網(wǎng)調度自動(dòng)化系統之間共享實(shí)時(shí)信息，原國家能源部于1992年發(fā)布了“電力系統實(shí)時(shí)數據通信應用層協(xié)議”，作為國家電力行業(yè)標準，即DL 476-92。遵照這個(gè)標準，國家電力調度中心和各大網(wǎng)調/獨立省調已經(jīng)實(shí)現了調度自動(dòng)化系統之間的實(shí)時(shí)數據通信。
截止到1997年，IEC TC57委員會(huì )已經(jīng)制定了有關(guān)標準，即遠動(dòng)應用服務(wù)元素(TASE.2)協(xié)議，也稱(chēng)控制中心間通信協(xié)議ICCP，可使電網(wǎng)控制中心與其它電網(wǎng)控制中心、區域控制中心、獨立發(fā)電廠(chǎng)等通過(guò)廣域網(wǎng)(WAN)進(jìn)行數據交換。今后電力數據網(wǎng)上的實(shí)時(shí)信息交換將逐步向這些國際標準過(guò)渡。
1.3 分站的各種通信方式
目前，電力數據網(wǎng)絡(luò )分站和主站之間的通信方式主要有兩種：一種是循環(huán)式，適用于點(diǎn)對點(diǎn)的遠動(dòng)通道結構，其主要特點(diǎn)是以廠(chǎng)站端為主動(dòng)方，循環(huán)不斷地向調度端發(fā)送遙測、遙信等數據。另一種是問(wèn)答式，它的主要特點(diǎn)是主站掌握通信的主動(dòng)權，主站可以按需要指定分站傳送某一個(gè)或某種類(lèi)型的遠動(dòng)數據，傳送中有差錯時(shí)主站可要求重傳。問(wèn)答式遠動(dòng)的分站為了準備遙測、遙信等數據，和循環(huán)式一樣需要相應的硬件和軟件，以一定的掃描速度來(lái)采集遙信和遙測等數據，并判別是否有遙信變位，遙測越閾值等情況發(fā)生。和循環(huán)式不同的是這些數據采集之后并不立即發(fā)送，而是先行存儲，等主站需要時(shí)才將它們按規定的格式組裝發(fā)送�？梢�(jiàn)問(wèn)答式遠動(dòng)中分站的工作，對遙信、遙測而言可分為兩步，一是數據準備，以一定的掃描頻率采集實(shí)時(shí)數據，適當處理后存儲待用，二是按主站的要求組裝發(fā)送。問(wèn)答式遠動(dòng)主站的工作主要是輪流詢(xún)問(wèn)各個(gè)分站，并接收分站送來(lái)的信息加工處理。和循環(huán)式相比主要是增加了主動(dòng)輪詢(xún)各分站的任務(wù)。至于遙控、遙調，在循環(huán)式中主動(dòng)權也在主站，因此問(wèn)答式和循環(huán)式?jīng)]有什么差別。
當用計算機通信技術(shù)實(shí)現遠動(dòng)功能時(shí)，分站和主站的硬件部分，無(wú)論是按循環(huán)式或按問(wèn)答式工作，都必須提供數據采集、處理、存儲、發(fā)送、接收以及輸出執行等的物質(zhì)條件，因而硬件部分對于循環(huán)式或問(wèn)答式并沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的差別。問(wèn)答式和循環(huán)式的主要差別在于軟件，即在于主站和分站之間的對話(huà)方式。
廠(chǎng)站端遠動(dòng)裝置遙測、遙信部分的主要功能是組織好遙測、遙信等遠動(dòng)信息發(fā)往調度端。遠動(dòng)數據的傳送應按約定的格式進(jìn)行，收發(fā)兩端應事先對傳送速率、同步方式、數據結構等相互約定，共同遵守。這些約定稱(chēng)為通信規約。發(fā)送端按通信規約的規定及時(shí)組織好要發(fā)送的遠動(dòng)字，然后按字節逐一遞交給串行通信接口，再經(jīng)調制器發(fā)往信道。調度端經(jīng)解調器解調按規定格式逐一接收。
1.3.1 電力數據網(wǎng)循環(huán)式遠動(dòng)通信
循環(huán)傳送方式的幀結構和字結構
循環(huán)式遠動(dòng)系統中，廠(chǎng)站端按約定的規則循環(huán)不斷地向調度端發(fā)送遠動(dòng)數據�；镜膸袷揭�(jiàn)下圖，每幀由若干遠動(dòng)字組成，以同步字SYN開(kāi)頭。一幀結束后再按規約規定傳送下一幀，如此不斷循環(huán)。以微機構成的遠動(dòng)裝置通常以8位的字節作為基本單位，例如一個(gè)遠動(dòng)字占用6個(gè)字節，共48位，同步字可采用三組EB90H，也是48位。
上圖循環(huán)式遠動(dòng)的幀結構
遠動(dòng)字基本結構見(jiàn)下圖，其中第1個(gè)字節為地址字，用以識別各個(gè)遠動(dòng)字。地址字也稱(chēng)點(diǎn)號或功能碼。最后一個(gè)字節為校驗碼，用作抗干擾保護。中間的4個(gè)字節為遠動(dòng)數據。如為遙測遠動(dòng)字則可傳送2個(gè)遙測量，每個(gè)遙測量占2個(gè)字節共16位，其中12位為遙測量的數值，另4位用作標志位，表明遙測量的數值是否有效等。如為遙信遠動(dòng)字，則可傳送2組遙信數據，每組2個(gè)字節16位，總共4個(gè)字節32位，可以傳送32個(gè)開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)。
8 8 8 8 8 8
上圖循環(huán)式遠動(dòng)的字結構
1.3.2 電力數據網(wǎng)問(wèn)答式遠動(dòng)通信
目前問(wèn)答式遠動(dòng)裝置的分站端大多采用模塊式結構，一般按功能劃分，以模塊為單位。遙測量、遙信量等分別存放在指定的模塊中。每個(gè)模塊都有自己的地址。一個(gè)模塊包含若干個(gè)字，例如8個(gè)字，每個(gè)字有16位，需要訪(fǎng)問(wèn)有關(guān)數據時(shí)可直接指定模塊地址、字地址。傳送的報文以8位字節為單位，附加起始位和停止位，但不帶奇偶校驗位。其報文格式、各種信息類(lèi)型以及主站與分站之間的應答過(guò)程，此處就不再加以詳述。
1.3.3 遠動(dòng)中的一般幀格式
遠動(dòng)中的信息，不論循環(huán)式或問(wèn)答式，通常都以幀為單位進(jìn)行傳輸。為了保證可靠、快速和高效率地傳送信息，對于遠動(dòng)中幀格式的安排，一般要考慮如下一些基本問(wèn)題。
(1)明確區分一幀的首尾，例如設置幀分界符，幀開(kāi)始標志、幀長(cháng)信息。幀的結束標志等。
(2)標明源站或目的站的地址。
(3)明確各種命令/響應幀的功用，規定相應的功能代碼。
(4)采用抗干擾保護，確定發(fā)生差錯后的重發(fā)以及防止幀丟失或重復的措施。
(5)保證用戶(hù)數據的透明性，對用戶(hù)數據應不加限制。
(6)根據接收站的緩沖器容量，為避免接收的數據過(guò)量而造成溢出，設置數據流控制。
(7)規定信息的數據格式。
(8)減少無(wú)效信息，提高傳輸效率。
各個(gè)遠動(dòng)設備的制造廠(chǎng)，對于上列問(wèn)題的技術(shù)觀(guān)點(diǎn)不盡相同，因而所采取的措施亦各有差異。需要傳送的用戶(hù)數據有各種具體情況，長(cháng)短不一。幀的長(cháng)度可按實(shí)際情況而定的，稱(chēng)為可變幀長(cháng)。某些幀的長(cháng)度可事先確定不再改變的，稱(chēng)為固定幀長(cháng)。一般的幀結構格式如下圖所示，圖中幀分界符F表明一幀的開(kāi)始;幀長(cháng)字段L表明本幀的長(cháng)度;控制字段C表明本幀信息的特征;地址字段A表明源站或目的站的地址;信息字段I安排用戶(hù)信息;幀校驗碼字段FCC按抗干擾要求可以配置不同的校驗碼。
上圖一般幀結構格式
上圖中的這些字段并非每一幀都必須備齊，對于固定幀長(cháng)的幀就毋需幀長(cháng)字段。有的響應幀，如肯定確認和否定確認幀，有時(shí)會(huì )沒(méi)有信息字段和校驗碼字段。
參考文獻
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