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計算機(jī)與電力數(shù)據(jù)網(wǎng)通信方式
摘要：隨著各級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的建立和運行，各級系統(tǒng)之間信息交互的需求已經(jīng)越來越迫切。計算機(jī)通信主要指計算機(jī)之間和計算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)通信也就是計算機(jī)通信。建立電力數(shù)據(jù)網(wǎng)，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在各級調(diào)度中心的主站系統(tǒng)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：適用于點對點的遠(yuǎn)動通道結(jié)構(gòu)，其主要特點是以廠站端為主動方，循環(huán)不斷地向調(diào)度端發(fā)送遙測、遙信等數(shù)據(jù)。另一種是問答式：和循環(huán)式不同的是這些數(shù)據(jù)采集之后并不立即發(fā)送，而是先行存儲，等主站需要時才將它們按規(guī)定的格式組裝發(fā)送。
論文關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信,電力數(shù)據(jù)網(wǎng),遠(yuǎn)動通信,幀結(jié)構(gòu)
1.1 數(shù)據(jù)通信一般概念
數(shù)據(jù)通信技術(shù)是近年來通信技術(shù)發(fā)展最快的的一個分支。一般地說，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(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信所傳送的信息可以是數(shù)據(jù)、文字、圖象、聲音等各種內(nèi)容，可以通過電話網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、專用數(shù)據(jù)網(wǎng)等各種通信信道進(jìn)行通信。
計算機(jī)通信主要指計算機(jī)之間和計算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)通信。廣義而言，數(shù)據(jù)通信也就是計算機(jī)通信，為通信而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)也就是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，只是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)側(cè)重于解決計算機(jī)資源的共享和負(fù)荷的分擔(dān)，而數(shù)據(jù)通信網(wǎng)則側(cè)重于傳輸和交換。
1.2 電力數(shù)據(jù)網(wǎng)
隨著各級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的建立和運行，各級系統(tǒng)之間信息交互的需求已經(jīng)越來越迫切。傳統(tǒng)的解決方法是用所謂“轉(zhuǎn)發(fā)”方式，即采用與RTU 通信相似的規(guī)約，通過點到點信道在兩個主站系統(tǒng)之間傳遞信息。這種方法不夠靈活，更不便于多個主站之間相互共享信息。因此，建立電力數(shù)據(jù)網(wǎng)，通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在各級調(diào)度中心的主站系統(tǒng)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(diào)度中心和全國各大網(wǎng)調(diào)和獨立省調(diào)之間建立了電力數(shù)據(jù)一級網(wǎng)。96年以后，各大網(wǎng)調(diào)到省調(diào)之間的電力數(shù)據(jù)二級網(wǎng)也基本建立起來。目前，各省到地區(qū)/市之間的三級網(wǎng)也正在建設(shè)中。
電力數(shù)據(jù)網(wǎng)可以支持實時和非實時的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。為了在各級電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)之間共享實時信息，原國家能源部于1992年發(fā)布了“電力系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層協(xié)議”，作為國家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，即DL 476-92。遵照這個標(biāo)準(zhǔn)，國家電力調(diào)度中心和各大網(wǎng)調(diào)/獨立省調(diào)已經(jīng)實現(xiàn)了調(diào)度自動化系統(tǒng)之間的實時數(shù)據(jù)通信。
截止到1997年，IEC TC57委員會已經(jīng)制定了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，即遠(yuǎn)動應(yīng)用服務(wù)元素(TASE.2)協(xié)議，也稱控制中心間通信協(xié)議ICCP，可使電網(wǎng)控制中心與其它電網(wǎng)控制中心、區(qū)域控制中心、獨立發(fā)電廠等通過廣域網(wǎng)(WAN)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。今后電力數(shù)據(jù)網(wǎng)上的實時信息交換將逐步向這些國際標(biāo)準(zhǔn)過渡。
1.3 分站的各種通信方式
目前，電力數(shù)據(jù)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，適用于點對點的遠(yuǎn)動通道結(jié)構(gòu)，其主要特點是以廠站端為主動方，循環(huán)不斷地向調(diào)度端發(fā)送遙測、遙信等數(shù)據(jù)。另一種是問答式，它的主要特點是主站掌握通信的主動權(quán)，主站可以按需要指定分站傳送某一個或某種類型的遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)，傳送中有差錯時主站可要求重傳。問答式遠(yuǎn)動的分站為了準(zhǔn)備遙測、遙信等數(shù)據(jù)，和循環(huán)式一樣需要相應(yīng)的硬件和軟件，以一定的掃描速度來采集遙信和遙測等數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)采集之后并不立即發(fā)送，而是先行存儲，等主站需要時才將它們按規(guī)定的格式組裝發(fā)送。可見問答式遠(yuǎn)動中分站的工作，對遙信、遙測而言可分為兩步，一是數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，以一定的掃描頻率采集實時數(shù)據(jù)，適當(dāng)處理后存儲待用，二是按主站的要求組裝發(fā)送。問答式遠(yuǎn)動主站的工作主要是輪流詢問各個分站，并接收分站送來的信息加工處理。和循環(huán)式相比主要是增加了主動輪詢各分站的任務(wù)。至于遙控、遙調(diào)，在循環(huán)式中主動權(quán)也在主站，因此問答式和循環(huán)式?jīng)]有什么差別。
當(dāng)用計算機(jī)通信技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)動功能時，分站和主站的硬件部分，無論是按循環(huán)式或按問答式工作，都必須提供數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、發(fā)送、接收以及輸出執(zhí)行等的物質(zhì)條件，因而硬件部分對于循環(huán)式或問答式并沒有實質(zhì)性的差別。問答式和循環(huán)式的主要差別在于軟件，即在于主站和分站之間的對話方式。
廠站端遠(yuǎn)動裝置遙測、遙信部分的主要功能是組織好遙測、遙信等遠(yuǎn)動信息發(fā)往調(diào)度端。遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)的傳送應(yīng)按約定的格式進(jìn)行，收發(fā)兩端應(yīng)事先對傳送速率、同步方式、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等相互約定，共同遵守。這些約定稱為通信規(guī)約。發(fā)送端按通信規(guī)約的規(guī)定及時組織好要發(fā)送的遠(yuǎn)動字，然后按字節(jié)逐一遞交給串行通信接口，再經(jīng)調(diào)制器發(fā)往信道。調(diào)度端經(jīng)解調(diào)器解調(diào)按規(guī)定格式逐一接收。
1.3.1 電力數(shù)據(jù)網(wǎng)循環(huán)式遠(yuǎn)動通信
循環(huán)傳送方式的幀結(jié)構(gòu)和字結(jié)構(gòu)
循環(huán)式遠(yuǎn)動系統(tǒng)中，廠站端按約定的規(guī)則循環(huán)不斷地向調(diào)度端發(fā)送遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)�；镜膸袷揭娤聢D，每幀由若干遠(yuǎn)動字組成，以同步字SYN開頭。一幀結(jié)束后再按規(guī)約規(guī)定傳送下一幀，如此不斷循環(huán)。以微機(jī)構(gòu)成的遠(yuǎn)動裝置通常以8位的字節(jié)作為基本單位，例如一個遠(yuǎn)動字占用6個字節(jié)，共48位，同步字可采用三組EB90H，也是48位。
上圖循環(huán)式遠(yuǎn)動的幀結(jié)構(gòu)
遠(yuǎn)動字基本結(jié)構(gòu)見下圖，其中第1個字節(jié)為地址字，用以識別各個遠(yuǎn)動字。地址字也稱點號或功能碼。最后一個字節(jié)為校驗碼，用作抗干擾保護(hù)。中間的4個字節(jié)為遠(yuǎn)動數(shù)據(jù)。如為遙測遠(yuǎn)動字則可傳送2個遙測量，每個遙測量占2個字節(jié)共16位，其中12位為遙測量的數(shù)值，另4位用作標(biāo)志位，表明遙測量的數(shù)值是否有效等。如為遙信遠(yuǎn)動字，則可傳送2組遙信數(shù)據(jù)，每組2個字節(jié)16位，總共4個字節(jié)32位，可以傳送32個開關(guān)量的狀態(tài)。
8 8 8 8 8 8
上圖循環(huán)式遠(yuǎn)動的字結(jié)構(gòu)
1.3.2 電力數(shù)據(jù)網(wǎng)問答式遠(yuǎn)動通信
目前問答式遠(yuǎn)動裝置的分站端大多采用模塊式結(jié)構(gòu)，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。每個模塊都有自己的地址。一個模塊包含若干個字，例如8個字，每個字有16位，需要訪問有關(guān)數(shù)據(jù)時可直接指定模塊地址、字地址。傳送的報文以8位字節(jié)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、各種信息類型以及主站與分站之間的應(yīng)答過程，此處就不再加以詳述。
1.3.3 遠(yuǎn)動中的一般幀格式
遠(yuǎn)動中的信息，不論循環(huán)式或問答式，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(yuǎn)動中幀格式的安排，一般要考慮如下一些基本問題。
(1)明確區(qū)分一幀的首尾，例如設(shè)置幀分界符，幀開始標(biāo)志、幀長信息。幀的結(jié)束標(biāo)志等。
(2)標(biāo)明源站或目的站的地址。
(3)明確各種命令/響應(yīng)幀的功用，規(guī)定相應(yīng)的功能代碼。
(4)采用抗干擾保護(hù)，確定發(fā)生差錯后的重發(fā)以及防止幀丟失或重復(fù)的措施。
(5)保證用戶數(shù)據(jù)的透明性，對用戶數(shù)據(jù)應(yīng)不加限制。
(6)根據(jù)接收站的緩沖器容量，為避免接收的數(shù)據(jù)過量而造成溢出，設(shè)置數(shù)據(jù)流控制。
(7)規(guī)定信息的數(shù)據(jù)格式。
(8)減少無效信息，提高傳輸效率。
各個遠(yuǎn)動設(shè)備的制造廠，對于上列問題的技術(shù)觀點不盡相同，因而所采取的措施亦各有差異。需要傳送的用戶數(shù)據(jù)有各種具體情況，長短不一。幀的長度可按實際情況而定的，稱為可變幀長。某些幀的長度可事先確定不再改變的，稱為固定幀長。一般的幀結(jié)構(gòu)格式如下圖所示，圖中幀分界符F表明一幀的開始;幀長字段L表明本幀的長度;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(jié)構(gòu)格式
上圖中的這些字段并非每一幀都必須備齊，對于固定幀長的幀就毋需幀長字段。有的響應(yīng)幀，如肯定確認(rèn)和否定確認(rèn)幀，有時會沒有信息字段和校驗碼字段。
參考文獻(xiàn)
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