第三章电力系统远动技术PPT讲稿.ppt
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1、第三章电力系统远动技术第1页,共65页,编辑于2022年,星期二模拟量输入部分开关量(数字量)输入回路(1)装置面板上的接点(2)从装置外部经端子排引入装置的接点第2页,共65页,编辑于2022年,星期二开关量(数字量)输出回路装置开关输出回路接线图第3页,共65页,编辑于2022年,星期二第三章第三章 电力系统远动技术电力系统远动技术第一节第一节 信息传输基础信息传输基础 信息传输的过程称为通信,所有通信都是将消息变信息传输的过程称为通信,所有通信都是将消息变成与之对应的信号来传递。成与之对应的信号来传递。现代通信主要是以电信号来传递的,通常寄托在电现代通信主要是以电信号来传递的,通常寄托在
2、电信号的某一参量上,按电信号的参量承载的信号类型可信号的某一参量上,按电信号的参量承载的信号类型可分为分为连续的:模拟信号连续的:模拟信号普通的电话机普通的电话机离散的:数字信号离散的:数字信号电报、传递的数据、遥控指电报、传递的数据、遥控指 令等令等第4页,共65页,编辑于2022年,星期二第三章第三章 电力系统远动技术电力系统远动技术第一节第一节 信息传输基础信息传输基础 点与点之间建立的通信系统是通信的最基本形式,其如下点与点之间建立的通信系统是通信的最基本形式,其如下框图所示框图所示。第5页,共65页,编辑于2022年,星期二模拟通信和数字通信模拟通信和数字通信(1)模拟通信一般指的是
3、信源发出的、信宿接收的和信道模拟通信一般指的是信源发出的、信宿接收的和信道传输的等都是模拟信号的通信过程或方式。传输的等都是模拟信号的通信过程或方式。(2)数字通信一般是指以数字信号的形式传输信号的系统。数字通信一般是指以数字信号的形式传输信号的系统。数字通信具有以下特点:数字通信具有以下特点:(1)抗干扰能力强。抗干扰能力强。(2)便于进行信号加工与处理便于进行信号加工与处理 (3)传输中出现的差错传输中出现的差错(误码误码)可以设法控制,提高了传输质可以设法控制,提高了传输质量量第6页,共65页,编辑于2022年,星期二(4)数字信息易于加密且保密性强数字信息易于加密且保密性强(5)能够传
4、输话音、电视和数据等多种信息,增加了通信系能够传输话音、电视和数据等多种信息,增加了通信系统的灵活性和通用性。统的灵活性和通用性。缺点:信号带宽增加,频带的利用率低缺点:信号带宽增加,频带的利用率低 模拟电话信号带宽为模拟电话信号带宽为4KHZ 数字电话信号带宽为数字电话信号带宽为20KHZ60KHZ第7页,共65页,编辑于2022年,星期二数字通信传输方式数字通信传输方式 串行传输,并行传输串行传输,并行传输 第8页,共65页,编辑于2022年,星期二点到点通信、点到多点通信和多点到多点通信点到点通信、点到多点通信和多点到多点通信 单工方式、半双工方式和双工方式单工方式、半双工方式和双工方式
5、 直通方式和交换方式直通方式和交换方式(需交换机)(需交换机)同步通信和异步通信同步通信和异步通信第9页,共65页,编辑于2022年,星期二信息传输速率与误码率信息传输速率与误码率 通信系统的性能指标:有效性(速度)、可靠性(质通信系统的性能指标:有效性(速度)、可靠性(质量)、适应性、经济性及维护使用量)、适应性、经济性及维护使用1.信息传输速率信息传输速率 数字信号由码元组成,定义单位时间传输的码元数为码元数字信号由码元组成,定义单位时间传输的码元数为码元速率速率Rs,单位为码元,单位为码元s,又称波特,又称波特(baud),简记为,简记为Bd,所,所以码元速率也称以码元速率也称波特率波特
6、率。定义单位时间传输的信息量为信息速率定义单位时间传输的信息量为信息速率Rb,单位为,单位为bit/s(比特秒比特秒),所以信息速率又称,所以信息速率又称比特率比特率。第10页,共65页,编辑于2022年,星期二 码元可以是二进制的,也可以是多进制的,进制不同码元可以是二进制的,也可以是多进制的,进制不同的码元携带的信息量不同。一个二进制码元的信息量为的码元携带的信息量不同。一个二进制码元的信息量为1bit,一个,一个M进制码元的信息量为进制码元的信息量为log2M bit,所以码元,所以码元速率速率Rs和信息速率和信息速率Rb之间的关系为之间的关系为 如每秒钟传送如每秒钟传送2400个码元,
7、则码元速率为个码元,则码元速率为2400 baud;当采用二进制时,信息速率为;当采用二进制时,信息速率为2400bit/s;若采用四进;若采用四进制时,信息速率为制时,信息速率为4800bit/s。对于二进制,在数值上波。对于二进制,在数值上波特率和比特率是相等的,但其意义是不同的特率和比特率是相等的,但其意义是不同的 第11页,共65页,编辑于2022年,星期二2.误码率误码率异步传输和同步传输异步传输和同步传输1.异步通信异步通信第12页,共65页,编辑于2022年,星期二2.同步通信同步通信 接收端的时钟严格保持与发送端一致,同步通信时一接收端的时钟严格保持与发送端一致,同步通信时一个
8、数据帧中包含有如下几个部分个数据帧中包含有如下几个部分:同步码、数据码、校验码。同步码、数据码、校验码。第二节第二节 电力系统远动通信系统简介电力系统远动通信系统简介远动系统的构成:厂站端远动装置、调度端远动装置和远动远动系统的构成:厂站端远动装置、调度端远动装置和远动信道信道调度中心调度中心主站(控制站),厂站主站(控制站),厂站子站子站安装在主站和子站的远动装置分别称为前置机和远动终端装置安装在主站和子站的远动装置分别称为前置机和远动终端装置RTU第13页,共65页,编辑于2022年,星期二二进制数字信号通信(数字信号的调制与解调)二进制数字信号通信(数字信号的调制与解调)二进制数字调制中
9、,包括三种形式:幅度键控二进制数字调制中,包括三种形式:幅度键控(ASK)、频率键控、频率键控(FSK)和相位键控和相位键控(PSK)smcR第14页,共65页,编辑于2022年,星期二数字信号的调制数字信号的调制第15页,共65页,编辑于2022年,星期二数字信号解调数字信号解调 振幅键控非相干解调原理框图振幅键控非相干解调原理框图 振幅键控振幅键控非相干解调非相干解调过程各点波过程各点波形图形图 第16页,共65页,编辑于2022年,星期二2.频率键控频率键控(FSK)(非相干解调)(非相干解调)第17页,共65页,编辑于2022年,星期二2.频率键控频率键控(FSK)(非相干解调)(非相
10、干解调)第18页,共65页,编辑于2022年,星期二相位键控相干解调原理相位键控相干解调原理相位键控相相位键控相干解调过程干解调过程各点波形图各点波形图 第19页,共65页,编辑于2022年,星期二第三节第三节 信息传输差错控制原理信息传输差错控制原理 差错控制方式差错控制方式 前向纠错前向纠错(FEC)、检错重发、检错重发(ARQ)和混合纠错和混合纠错(HEC)是是常用的三种差错控制方式常用的三种差错控制方式 第20页,共65页,编辑于2022年,星期二几种常用的检错码有如下几种:几种常用的检错码有如下几种:(1)奇偶监督码奇偶监督码 (2)二维奇偶监督码二维奇偶监督码 (3)重复码重复码
11、(4)恒比码恒比码 第21页,共65页,编辑于2022年,星期二重复码检错增加一位,即“11”表示开关闭合,“00”表示开关断开“11”“10”“01”丢弃纠错再增加一位,即“111”表示开关闭合,“000”表示开关断开“111”“110”“101”“011”根据多数表决法的判断原则应为闭合第22页,共65页,编辑于2022年,星期二奇偶校验在帧中每一个字末端附上一个奇或偶校验码。选择附加码是“1”或“0”的原则为:使得该字包括监督码元在内含有偶个“1”(偶校验)或奇数个“1”(奇校验)第23页,共65页,编辑于2022年,星期二二维奇偶监督码字 符 码 字码 字0 0 0 0 1 1 10
12、0 0 0 1 1 00 0 0 0 1 0 10 0 0 0 1 0 00 0 0 0 0 1 10 0 0 0 1 1 1 10 0 0 0 1 1 0 00 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 10 0 0 0 0 1 1 0校 验 字 符0 0 0 0 0 1 1 0恒比码:从某确定码长的码组中挑选那些恒比码:从某确定码长的码组中挑选那些1和和0的比例为恒定值的码的比例为恒定值的码组作为许用码,在检验时,只要计算接受码组中的组作为许用码,在检验时,只要计算接受码组中的1的数目是否正确,的数目是否正确,就可知道有无错误就可知道有无错误第24页,共65页,编辑于2022
13、年,星期二现场总线通信方式现场总线通信方式现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自都具有了数字计算和数字通信能力,采用可进行简单它们各自都具有了数字计算和数字通信能力,采用可进行简单连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连接成的网络连接的双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连接成的网络系统系统 现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、现双向串行多节点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的控
14、制网络多点通信的控制网络以现场总线为基础的现场控制层,其网段与工厂现场设备相连,以现场总线为基础的现场控制层,其网段与工厂现场设备相连,是工厂信息网络集成系统的底层,是工厂底层网络是工厂信息网络集成系统的底层,是工厂底层网络第25页,共65页,编辑于2022年,星期二采用现场总线,实现了控制系统的综合管理和自律分散控制现场仪表具有综合管理功能系统控制功能的自律分散系统控制功能的下移现场总线通信方式第26页,共65页,编辑于2022年,星期二双向数字通信方式的特点一根双绞线可连接多台设备,从而减少导线数量,降低配线成本由于采用数字传输方式,可以实现高精度的信息处理,提高控制质量由于实现了多重通信
15、,除了可以传送过程变量、控制变量外,还传送大量的现场设备管理信息现场仪表之间可以通信,实现了现场仪表自律分散控制由于现场总线仪表具有互操作性,不同厂家的仪表可以自由组合,为用户提供了更为广泛的选择余地实现了测量仪表、电气仪表、分析仪表的综合化在控制室就可以对现场仪表进行调试、校验、诊断和维护现场总线通信方式第27页,共65页,编辑于2022年,星期二目前几种有影响的现场总线有:基金会、目前几种有影响的现场总线有:基金会、LonWorks、PROFIBUS、CAN、HART等现场总线等现场总线 基金会现场总线基金会现场总线:以美国以美国Fisher-Rosemount(ISP协议)公司为首,联合
16、协议)公司为首,联合ABB、西门子等、西门子等80多家公司和以多家公司和以Honeywell(World FIP协议)公司为首,联合欧洲等地的协议)公司为首,联合欧洲等地的150多多家公司于家公司于1994年年9月合并成立了现场总线基金会,致力于开发出国际上统一的月合并成立了现场总线基金会,致力于开发出国际上统一的现场总线协议。它以现场总线协议。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础,取其物理层、数据链开放系统互连模型为基础,取其物理层、数据链路层、应用层为路层、应用层为FF通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层通信模型的相应层次,并在应用层上增加了用户层LonWorks:由美国由美国
17、EchelonI公司推出并由它与摩托罗拉、东芝公司共同倡导,与公司推出并由它与摩托罗拉、东芝公司共同倡导,与1990年正式公布而形成,采用年正式公布而形成,采用ISO/OSI模型的全部七层通讯协议,采用了面向对象模型的全部七层通讯协议,采用了面向对象的设计方法,通过网络变量把通信设计简化为参数设置,其通信速率从的设计方法,通过网络变量把通信设计简化为参数设置,其通信速率从300bps至至1.5bps不等,直接通信距离可达不等,直接通信距离可达2700m;支持双绞线、同轴电缆、光纤、射;支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电力线等多种通信介质。它已被广泛的应用于楼宇自动化、家庭频、红外线、
18、电力线等多种通信介质。它已被广泛的应用于楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。另外,在开自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。另外,在开发智能通信接口、智能传感器方面,发智能通信接口、智能传感器方面,LonWorks神经元芯片业具有独特的优势神经元芯片业具有独特的优势第28页,共65页,编辑于2022年,星期二uPROFIBUS:是德国国家标准是德国国家标准DIN19245和欧洲标准和欧洲标准EN50170的现场总线标准。由的现场总线标准。由PROFIBUS-DP,PROFIBUS-FMS,PROFIBUS-PA组成了组成了PROFIBU
19、S系列。系列。DP型用于分散外设间的高速数据传输,适用于加型用于分散外设间的高速数据传输,适用于加工自动化领域的应用。工自动化领域的应用。FMS意为现场信息规范,适用于纺织、楼宇自动化、意为现场信息规范,适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型。用于过程自动化的总线类型。第29页,共65页,编辑于2022年,星期二uCAN:是控制局域网络的简称,最早由德国的是控制局域网络的简称,最早由德国的BOSCH公司推出,用于汽车内部公司推出,用于汽车内部检测与执行部件之间的数据通信。其总线规范已被检测与执行部件之间的数据通信。其总线规范已被
20、ISO国际标准组织制订为国际标准组织制订为国际标准。由于得到了国际标准。由于得到了Motorola,Inter,Philip,NEC等公司的支持,他广泛等公司的支持,他广泛应用于离散控制领域。应用于离散控制领域。uHART 被称为可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,特点是在现有模拟信号传输线被称为可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议,特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中的过渡性产品。上实现数字信号通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中的过渡性产品。不同的现场总线,具有不同的体系结构,一般都分为不同的层次不同的现场总线,具有不同的体系结构,一般都分
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