最新变电站综合自动化第七章数据通信ppt课件.ppt
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1、7.1 7.1 数据通信概述数据通信概述数据通信两个主要任务:数据通信两个主要任务: (1 1)完成系统内部各子系统或各种功能模块间)完成系统内部各子系统或各种功能模块间的信息交换的信息交换 (2 2)完成变电站与控制中心的通信任务)完成变电站与控制中心的通信任务一、变电站综合自动化系统的通信内容一、变电站综合自动化系统的通信内容(一)变电站内的信息传输内容(一)变电站内的信息传输内容 1 1、现场一次设备与间隔层间的信息传输:断路、现场一次设备与间隔层间的信息传输:断路器、隔离开关、主变压器分接开关位置。器、隔离开关、主变压器分接开关位置。 2 2、间隔层的信息交换:保护、测量、监视之间、间
2、隔层的信息交换:保护、测量、监视之间的数据交换;的数据交换; 3 3、间隔层与变电站层的信息、间隔层与变电站层的信息: : 测量及状态信息、测量及状态信息、操作信息、参数信息操作信息、参数信息7.1 7.1 数据通信概述数据通信概述 串行通信串行通信是数据一位一位是数据一位一位地传送,如图地传送,如图7-27-2所示。所示。 优点:优点:可以节约传输线,可以节约传输线,简化了接线。简化了接线。 缺点:缺点:传输速度慢,通讯传输速度慢,通讯软件相对复杂些。软件相对复杂些。 应用:应用:适合于位数很多和适合于位数很多和远距离传送,距离可以达远距离传送,距离可以达数千千米。数千千米。控制状态Dn计算
3、机计算机或外部设备D2 D1 D0图图7-2 7-2 串行数据传输串行数据传输7.1 7.1 数据通信概述数据通信概述(二)异步数据传输和同步数据传输(二)异步数据传输和同步数据传输1 1、异步数据传输、异步数据传输 在在串行串行数据传送中,有数据传送中,有异步传送和同步异步传送和同步传送传送两种基本的通信方式。两种基本的通信方式。 在异步通信方式中,发送的每一个字符在异步通信方式中,发送的每一个字符均带有起始位、停止位和可选择的奇偶校均带有起始位、停止位和可选择的奇偶校验位。用一个起始位表示字符的开始,用验位。用一个起始位表示字符的开始,用停止位表示字符的结束构成帧。其帧格停止位表示字符的结
4、束构成帧。其帧格式如图式如图7-37-3所示。所示。7.1 7.1 数据通信概述数据通信概述D0 D1 D2 D3 D4 D5 D60D2D1D0起始位ASCII码7位字符7位字符01起始位停止位奇偶校验奇偶校验停止位10下一信息开始传送信息起始位D0 D1 D20DnD1D0111空闲位标志(a)(b)图图7-3 7-3 异步数据传输的格式异步数据传输的格式(a a)一般信息帧)一般信息帧 (b b)ASCIIASCII码帧码帧7.1 7.1 数据通信概述数据通信概述2 2、同步数据传输、同步数据传输 在数据块的开始处集中使用同步字符来做在数据块的开始处集中使用同步字符来做传递的指示,其成帧
5、格式如图传递的指示,其成帧格式如图7-47-4所示所示 。控制字符SYN1SYN2一个或多个同步字符数据字符图图7-4 7-4 同步数据传输示意图同步数据传输示意图7.1 7.1 数据通信概述数据通信概述(三)报文及报文分组(三)报文及报文分组 报文交换的本质是存储转发。报文就是站报文交换的本质是存储转发。报文就是站点一次性要发数的数据块,其长度不限且点一次性要发数的数据块,其长度不限且可变,当一个站要发送报文时,它将一个可变,当一个站要发送报文时,它将一个目的地址附加到报文上,网络节点根据报目的地址附加到报文上,网络节点根据报文上的目的地址信息把报文发送到下一个文上的目的地址信息把报文发送到
6、下一个节点,一直逐个节点地转送到目的节点。节点,一直逐个节点地转送到目的节点。7.1 7.1 数据通信概述数据通信概述报文号 1D到点 T源点 S 校验 正 文 报文总控制信息校验正文1 STP11DPto1Pto11DPnTS正文n 校验报文分组分控制信息分控制信息图图7-57-5报文及报文分组示意图报文及报文分组示意图P1 PnP1 Pn报文分组号报文分组号 Pt01Pt01报文分组总数报文分组总数 T T到点编号到点编号 S S源点编号源点编号7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理一、远距离通信的基本模型一、远距离通信的基本模型 信源编码器 信道编码器 调制器 信道 解
7、调器 信源译码器 信道译码器 信源 信宿干扰编码通道调制信道图图7-6 7-6 远距离数据通信的基本模型远距离数据通信的基本模型7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理 1 1、信源:、信源:电网中的各种信息源,如电压、电网中的各种信息源,如电压、电流、频率、功率、电能脉冲量、各种指电流、频率、功率、电能脉冲量、各种指令、开关信号。令、开关信号。 2 2、信源编码器:、信源编码器:把各种信源转化成易于数把各种信源转化成易于数字传输的器件,如字传输的器件,如A/DA/D。 3 3、信道编码器:、信道编码器:为了保护所传输的信息内为了保护所传输的信息内容,增加保护码元。容,增加保护
8、码元。 4 4、调制器:、调制器:将基带数字信号进行调制传送。将基带数字信号进行调制传送。 5 5、信道:、信道:信号远距离传送的载体。信号远距离传送的载体。 7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理 6 6、解调器:、解调器:它是调制器的逆过程,以恢复它是调制器的逆过程,以恢复基带信号。基带信号。 7 7、信道译码器:、信道译码器:它是编码器的逆过程,除它是编码器的逆过程,除去保护码元获得发送侧的二进制数字序列。去保护码元获得发送侧的二进制数字序列。 8 8、信源译码器:、信源译码器:它是将二进制信号恢复到它是将二进制信号恢复到模拟信号的过程,例如模拟信号的过程,例如D/AD
9、/A转换器。转换器。 9 9、信宿:信宿:信息的接收地或接收人员能观察信息的接收地或接收人员能观察的设备,如电网调度自动化系统中的模拟的设备,如电网调度自动化系统中的模拟屏、显示器屏、显示器CRTCRT等,均为信宿。等,均为信宿。7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理二、数字信号的调制与解调二、数字信号的调制与解调 基带信号基带信号:由信源产生的原始电信号为一系列由信源产生的原始电信号为一系列的方形脉冲,的方形脉冲,基带信号不能直接在模拟信道上传基带信号不能直接在模拟信道上传输,因为传输距离越远或传输速率越高,方形脉输,因为传输距离越远或传输速率越高,方形脉冲失真现象就越严重
10、,甚至使正常信号无法进行。冲失真现象就越严重,甚至使正常信号无法进行。 调制解调器调制解调器:将数字基带信号变换成适合于远:将数字基带信号变换成适合于远距离传输的信号正弦波信号,这种正弦信号携距离传输的信号正弦波信号,这种正弦信号携带了原基带信号的数字信息,通过线路传输到接带了原基带信号的数字信息,通过线路传输到接收端后,可将携带的数字信号取出来,这就是调收端后,可将携带的数字信号取出来,这就是调制与解调的过程。完成调制与解调的设备叫调制制与解调的过程。完成调制与解调的设备叫调制解调器(解调器(MODEMMODEM)。)。7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理 调制的过程就是
11、按调制信号(基带信号)的变调制的过程就是按调制信号(基带信号)的变化规律去改变载波的某些参数的过程。化规律去改变载波的某些参数的过程。一个正弦一个正弦电压可表示为:电压可表示为: (1 1)数字调幅)数字调幅(ASK)(ASK):使用正弦波的振幅随数码使用正弦波的振幅随数码的不同而变化,但频率和相位保持不变。用振幅的不同而变化,但频率和相位保持不变。用振幅为为0 0来代替码元来代替码元0 0,振幅为某一值来代表码元,振幅为某一值来代表码元1 1。 (2 2)数字调频)数字调频(FSK)(FSK):使正弦波的频率随数码不使正弦波的频率随数码不同而变化,而振幅和相位保持不变。同而变化,而振幅和相位
12、保持不变。 表示数码表示数码1 1, 表示数码表示数码0 0。 (3 3)数字调相)数字调相(PSK)(PSK):使正弦波的相位随数码不使正弦波的相位随数码不同而变化,而振幅和频率保持不变。同而变化,而振幅和频率保持不变。)2sin()( ftUtumfffH 0fffH 07.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理(a)(b)(c)(d)(e)0110001ttttt图图7-87-8数字调制波形图数字调制波形图(a a)数码()数码(b b)调幅波()调幅波(c c)调频波)调频波 (d d)二元绝对调相波()二元绝对调相波(e e)二元相对调相波)二元相对调相波 07.2 7
13、.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理图图7-9 7-9 数字调频原理图数字调频原理图HfLf 开关1 开关2 输出 0 01图图7-97-9是用数字电路开关来实现是用数字电路开关来实现FSKFSK调制的原理图。调制的原理图。7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理图图7-10 7-10 零交点检测法原理图和相应波形图零交点检测法原理图和相应波形图(a a)原理框图)原理框图 (b b)相应波形图)相应波形图数字调频解调方法数字调频解调方法零点检测法零点检测法dcabef低通展宽器全波整流微分 放大限幅 dcabef(a)(b)7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离
14、数据通信的原理三、数据通信的三、数据通信的工作方式工作方式发送器接收器接收转换发送器接收器接收器发送器接收转换发送器接收器控制器控制器接收器发送器(a)(b)(c) 根据收发通信双根据收发通信双方是否同时工作,方是否同时工作,可分为可分为单工、半单工、半双工双工和和全双工全双工三三种不同的方式。种不同的方式。图图7-117-11数据通信三种工作方式数据通信三种工作方式(a a)单工通信;()单工通信;(b b)半双工通信;)半双工通信;(c c)四线全双工)四线全双工7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理 (a a)单工通信:)单工通信:信息只能按一个方向传送信息只能按一个方
15、向传送的工作方式的工作方式 (b b)半双工:)半双工:信息可双向传输,但两个方信息可双向传输,但两个方向的传输不能同时进行,只能分时交替进向的传输不能同时进行,只能分时交替进行,因而半双工实际是可以切换方向的单行,因而半双工实际是可以切换方向的单工方式。工方式。 (c c)全双工:)全双工:通信双方可同时进行双方向通信双方可同时进行双方向的传送信息。的传送信息。7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理四、数据远传信息通道四、数据远传信息通道有线信道有线信道信道信道明线或电缆信道明线或电缆信道电力线载波信道电力线载波信道光纤信道光纤信道 无线信道无线信道微波中继信道微波中继信道
16、卫星信道卫星信道散射信道散射信道短波信道短波信道7.2 7.2 远距离数据通信的原理远距离数据通信的原理五、数据规约的含义五、数据规约的含义 在通信网中,为了保证通信双方能正确、有效、在通信网中,为了保证通信双方能正确、有效、可靠地进行数据传输,在通信的发送和接收的过可靠地进行数据传输,在通信的发送和接收的过程中有一系列的规定,以约束双方进行正确、谐程中有一系列的规定,以约束双方进行正确、谐调的工作,我们将这些规定称为数据传输控制规调的工作,我们将这些规定称为数据传输控制规程,简称通信规约。在主站和各个远程终端之间程,简称通信规约。在主站和各个远程终端之间进行通信时,通信规约明确规范以下几个问
17、题:进行通信时,通信规约明确规范以下几个问题: (1 1)要用共同的语言。)要用共同的语言。 (2 2)要有一致的操作步骤,即控制步骤。)要有一致的操作步骤,即控制步骤。 (3 3)要规定检查错误以及出现异常情况时计算)要规定检查错误以及出现异常情况时计算机的应付办法。机的应付办法。 7.3 7.3 串行数据通信及其接口串行数据通信及其接口 串行通信在数据传输规约串行通信在数据传输规约“开放系统互联(开放系统互联(OSIOSI)参考模型参考模型”的七层结构中属于物理层,主要解决的七层结构中属于物理层,主要解决的是建立、保持和拆除数据终端设备的是建立、保持和拆除数据终端设备( (DTE)和数和数
18、据传输设备据传输设备( (DCE)之间的数据链路的规约。在设之间的数据链路的规约。在设计串行通信接口时,主要考虑的问题是串行标准计串行通信接口时,主要考虑的问题是串行标准通信接口、传输介质、电平转换等问题。通信接口、传输介质、电平转换等问题。 DTEDTE:RTURTU、计量表、图像设备、计算机等。、计量表、图像设备、计算机等。 DCEDCE:一般指可直接发送和接收数据的通信设备,:一般指可直接发送和接收数据的通信设备,如调制解调器。如调制解调器。7.3 7.3 串行数据通信及其接口串行数据通信及其接口一、一、RS-232DRS-232D(点对点)(点对点) 美国电子协会制定的物理接口标准,也
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