配电自动化优秀PPT.ppt

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1、配电自动化课件第一页，本课件共有100页目目录录目目录录第1章 配网自动化的基本概念第2章 配电网络与一次设备第3章 配网自动化及其实现方式第4章 配电自动化通信系统第5章 配电网自动化系统远方终端技术第6章 配电SCADA系统第7章 配电管理自动化系统第8章 配电管理自动化系统的设计和实现第9章 配电自动化工程实例第二页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.1用户级通信用户级通信 配电控制中心或配电子站的各计算机之间一般通配电控制中心或配电子站的各计算机之间一般通过过局域网局域网相连，它们相互之间的通信为用户级通信，相连，它们相互之间的通信为用户级通信，本书不作讨论。本书

2、不作讨论。4.1.2主站级通信主站级通信 配电自动化系统包括配电自动化主站、配电自配电自动化系统包括配电自动化主站、配电自动化子站、远方监控单元三部分。动化子站、远方监控单元三部分。主站和子站间的通信、子站和现场监控单元间的通信统一归结为主站级通信。主站级通信的另一个特点是通信距离比较远。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统第三页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 各种远方监控单元相互之间也需要进行通信，这一层次为现场设备级通信，包括馈线远方终端FTU相互间的通信，配电变压器远方终

3、端TTU相互间的通信，以及FTU和TTU之间的通信。FTU相互间的通信分两种情况。第一为站内FTU之间的通信，第二为站间FTU之间的通信。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统第四页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 FTU相互间的通信分两种情况。第一为站内FTU之间的通信，第二为站间FTU之间的通信。第一种情况多出现在开闭所、环网柜中，由于要同时监控多条线路，一个FTU容量不够，需要在同一场所安装多个FTU。为了节省通信通道，只有一个FTU和主站计算机系统相连，该FTU为主FTU，

4、其他为从FTU。主站计算机系统只和主FTU通信，而且在主站的角度来看也只有一个FTU，只不过该FTU的容量相对较大。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统第五页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 主FTU和从FTU有两种连接方式级连方式和总线方式。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 如果主从FTU之间用RS232通信，只能采用级连方式。这种方式通信效率低，可靠性差，已基本被淘汰。用总线方式比级连方式通信效率更高，可靠性也更

5、好，所以一般采用总线方式，这时主从FTU间的通信采用RS485或LonWorks、CAN等现场总线。第六页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 如果主从FTU之间用RS232通信，只能采用级连方式。这种方式通信效率低，可靠性差，已基本被淘汰。用总线方式比级连方式通信效率更高，可靠性也更好，所以一般采用总线方式，这时主从FTU间的通信采用RS485或LonWorks、CAN等现场总线。如果主站计算机系统和FTU之间采用光纤网通信方式，采用主从方式主要是从投资角度来考虑的。假设一个站有n个FTU，则可以节省n-1个光端机。多个FTU也出现在柱上同

6、时有两条或多条线路的情况中。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第七页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 馈线自动化的一些功能，如简单网络的故障隔离和供电恢复，通过FTU之间的相互配合而不需要通过计算机主站系统就能实现，这时站间FTU之间的通信是必不可少的。由于光纤通信技术的广泛采用以及以太网控制技术的发展成熟，站间FTU之间的相互通信已成为热门话题。如果不考虑节约投资，前面所说同一站多FTU不采用主从方式连接，那么即使同一开闭所的多个FTU之间的通信，也可以看作是站间FTU之间

7、的通信。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第八页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 其其他他远远方方监监控控单单元元如如TTU或或电电量量采采集集装装置置相相互互之之间间的的通通信信，同同于于FTU。但但是是TTU或或电电量量采采集集装装置置和和FTU也也有有不不同同的的地地方方，它它的的现现场场控控制制单单元元有有可可能能是是没没有有直直接接和和主主站站计计算算机机系系统统通通信信的的能能力力，而而需需要要专专门门的的通通信信单单元元。图图4-2(a)所所示示是是多多个个TT

8、U通通过过通通信信单单元和主站系统相连的例子。元和主站系统相连的例子。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第九页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第十页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 有有时时候候通通信信单单元元的的功功能能由由FTU来来承承担担，如如图图4-2(b)所所示示。在在通通信信实实现现上上有有两两种种方方式式。一

9、一是是FTU定定期期采采集集各各TTU的的有有关关信信息息，存存储储在在FTU的的存存贮贮器器中中。这这种种方方式式增增加加FTU的的CPU负负担担不不大大，也也不不会会影影响响FTU在在故故障障处处理理时时的的性性能能，但但要要求求FTU有有较较大大的的存存储储容容量量。另另外外，FTU和和TTU间间的的通通信信规规约约要要由由FTU来来解解释释，如如果果FTU比比TTU先先安安装装投投运运，或或者者在在已已投投运运的的系系统统中中增增加新的加新的TTU，还要求，还要求FTU修改程序，修改程序，做起来比较麻烦做起来比较麻烦。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通

10、通通信信信信系系系系统统统统 第十一页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 另另一一种种方方法法是是FTU只只作作为为一一个个通通信信转转发发单单元元，和和TTU之之间间的的通通信信规规约约完完全全由由主主站站系系统统来来解解释释。不不需需要要修修改改TTU的的任任何何程程序序，做做起起来来相相对对容容易易简简单单，但但是是通通信信层层次次不不够够清清晰晰明明确确。尤尤其其是是对对TTU的的轮轮询询也也完完全全由由主主站站系系统统来来控控制制，不不但但影影响响正正常常情情况况下下系系统统数数据据的的刷刷新新速速率率，也也影影响响配配电电网网自

11、自动动化化系系统统故故障障处理的速度。处理的速度。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第十二页，本课件共有100页4.1配电自动化通信系统的层次4.1.3现场设备级通信现场设备级通信 综综合合以以上上的的分分析析，我我们们主主张张TTU、电电量量采采集集装装置置应应有有自自己己的的通通信信控控制制单单元元。如如果果让让FTU兼兼作作它它们们的的通通信信控控制制单单元元，最最好好让让FTU来来处处理理它它和和TTU或或电电量量采采集集装装置置之之间间的的通通信信。从从主主站站角角度度来来看看，它它不不需需要要知知道道有有TTU或或电电

12、量量采采集集装装置置的的存存在在。具具体体情情况况，应从投资和性能两方面综合考虑，取其折衷。应从投资和性能两方面综合考虑，取其折衷。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第十三页，本课件共有100页4.2配电自动化对通信系统的要求 配电自动化对通信系统的要求，取决于配电网的规模和要求实现的具体希望水平。选择配电自动化系统的通信方式应综合考虑如下几点：(1)通信的可靠性。(2)效能费用比。(3)配电通信的实时性。(4)停电和故障时的通信能力。(5)使用和维护的方便性。(6)可扩充性。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动

13、动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第十四页，本课件共有100页4.3配电自动化主站级通信方式4.3.1无线通信无线通信结构简单，架设方便，价格便宜。结构简单，架设方便，价格便宜。(1)高频通信。频率范围在150-800MHz的无线通信为高频(HF,High Frequency)通信。500MHz以下的通信速度不高，传输距离较短，但绕射能力较强。以200MHz为例，可靠通信速度在1200bps左右，通信距离约为1020km，比较适合中小城市和大城市近郊及广大农村地区。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第十五页，本课件共有1

14、00页4.3配电自动化主站级通信方式4.3.1无线通信无线通信结构简单，架设方便，价格便宜。结构简单，架设方便，价格便宜。(2)扩频通信。扩频通信的频率范围为900-1000MHz。扩频通信的优点是抗干扰能力强，传输速度高，发射功率小，但缺点是要求通信两端无阻挡，对大城市比较困难。一般用于通信点不多，通信速率要求较高的场合。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第十六页，本课件共有100页4.3配电自动化主站级通信方式4.3.1无线通信无线通信 (3)微微波波通通信信。微微波波通通信信采采用用1GHz以以上上的的频频率率。微微波波通通

15、信信在在电电力力系系统统中中发发挥挥着着重重要要的的作作用用，对对于于调调度度自自动动化化和和变变电电站站综综合合自自动动化化数数据据的的传传输输有有重重要要意意义义。传传输输容容量量大大，稳稳定定性性能能好好，运运行行经经验验丰丰富富。但但是是，微微波波为为点点对对点点传传输输，而而配配电电系系统统点点多多面面广，不适合应用。广，不适合应用。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第十七页，本课件共有100页4.3配电自动化主站级通信方式4.3.1无线通信无线通信 (4)卫卫星星通通信信。卫卫星星通通信信是是通通过过同同步步轨轨道道上

16、上的的卫卫星星完完成成的的。卫卫星星有有信信号号转转发发器器，以以接接收收上上联联信信号号并并以以不不同同的的频频率率转转发发出出去去。由由于于卫卫星星有有很很高高的的高高度度，它它能能提提供供广广阔阔的的均均匀匀的的信信号号覆覆盖盖。为为了了通通过过卫卫星星进进行行通通信信，需需租租用用或或拥拥有有卫卫星星的的信信号号转转发发器器并并有有必必要要的的上上联与下联设备。上下联通常是使用微波频率。联与下联设备。上下联通常是使用微波频率。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第十八页，本课件共有100页4.3配电自动化主站级通信方式4.3

17、.2有线通信有线通信 有有线线方方式式包包括括：架架空空明明线线或或电电缆缆、配配电电线线载载波波、邮邮电电本本地地网网、租租用用电电话话线线、光光纤纤、有有线线电电视视网网（CATV）、专专线线等等。配配电电线线载载波波和和光光纤纤通通信信是是目目前前使用最多的通信方式。使用最多的通信方式。(1)载载波波通通信信。电电力力载载波波是是电电力力系系统统常常用用的的通通信信方方法法。它它以以电电力力线线路路为为传传输输通通道道，具具有有通通道道可可靠靠性性高高、投投资资少少、见见效效快快、与与电电网网建建设设同同步步等等电电力力部部门门得得天天独厚的优点。独厚的优点。第第第第4 4章章章章 配配

18、配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第十九页，本课件共有100页4.3配电自动化主站级通信方式4.3.2有线通信有线通信 (2)光光纤纤通通信信。光光纤纤通通信信的的主主要要特特点点是是传传输输速速率率高高，可可靠靠性性高高，干干扰扰小小，可可与与电电力力电电缆缆同同沟沟敷敷设设，不不受受环环境境条条件件的的影影响响，可可用用作作为为语语音音、数数据据和和图图像像的的传传输输。是是当当前前较较好好的的通通信信方方式式。随随着着光光纤纤及及其其相相关关产产品品价价格格的的不不断断下下降降，光光纤纤通通信信已已成成为为城城市市配配电电网网通通信信的最主要方式的最主

19、要方式。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第二十页，本课件共有100页4.3配电自动化主站级通信方式4.3.2有线通信有线通信 (3)音频通信音频通信。音频通信是城市电网较为经济。音频通信是城市电网较为经济和实用的方法。通信线的布设及各通信端的连接和实用的方法。通信线的布设及各通信端的连接无特殊要求，无特殊要求，造价较低，容易实施造价较低，容易实施。但。但容易受环境容易受环境的影响的影响，尤其是与高压配电线路同杆架设时强电场和，尤其是与高压配电线路同杆架设时强电场和强磁场对通信线的强磁场对通信线的干扰较大干扰较大。(4)市话通信市

20、话通信。市话通信可用于。市话通信可用于高速数据通信高速数据通信，易于易于双向通信双向通信。但由于非自己控制，需要拨号，某些。但由于非自己控制，需要拨号，某些功能受到一定的限制，且租金较贵，成本高。功能受到一定的限制，且租金较贵，成本高。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第二十一页，本课件共有100页4.3配电自动化主站级通信方式4.3.2有线通信有线通信 (5)专专用用有有线线通通信信及及通通信信电电缆缆和和导导引引电电缆缆。一一般般通通信信距距离离小小于于10km的的情情况况下下可可以以选选用用专专用用有有线线通通信信。通通信信

21、电电缆缆不不能能与与电电力力电电缆缆同同沟沟敷敷设设，导导引引电电缆缆有有一一定定的的耐耐压压水平时可以和电力电缆同沟敷设。水平时可以和电力电缆同沟敷设。配配电电系系统统通通信信方方式式的的选选择择，应应根根据据实实际际条条件件，因因地地制制宜宜，综综合合考考虑虑，并并进进行行经经济济技技术术比比较较分分析析，根根据据不不同同实实际际情情况况选选择择不不同同的的通通信信方方式式，以以提提高高通通信信的的可可靠靠性性。变变电电站站与与上上级级控控制制中中心心之之间间，一一般般采采用用光光纤纤、无无线线和和载载波波。至至于于大大量量的的配配电电线线路路，可可采采用用光光纤纤、无无线线，在某些场合下

22、，也可采用，在某些场合下，也可采用载波和专用电话线载波和专用电话线。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第二十二页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式OSI七层模型七层模型 OSI(Open System Interconnection)开开放放式式系系统统互互联联参参考考模模型型，是是一一个个逻逻辑辑上上的的定定义义，一一个个规规范范，它它把把网网络络从从逻逻辑辑上上分分为为了了7层层。每每一一层层都都有有相相关关、相相对对应应的的物物理理设设备备，比比如如路路由由器器，交交换换机机。OSI 七七层层模模型型是是

23、一一种种框框架架性性的的设设计计方方法法，建建立立七七层层模模型型的的主主要要目目的的是是为为解解决决异异种种网网络络互互连连时时所所遇遇到到的的兼兼容容性性问问题题，其其最最主主要要的的功功能能使使就就是是帮帮助助不不同同类类型型的的主主机机实实现现数数据据传传输输。它它的的最最大大优优点点是是将将服服务务、接接口口和和协协议议这这三三个个概概念念明明确确地地区区分分开开来来，通通过过七七个个层层次次化化的的结结构构模模型型使使不不同同的的系系统统不不同同的的网网络络之之间间实实现可靠的通讯。现可靠的通讯。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系

24、系统统统统 第二十三页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式OSI七层模型七层模型 第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第二十四页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式OSI七层模型七层模型 1.层层物物理理层层：主主要要定定义义物物理理设设备备标标准准，如如网网线线的的接接口口类类型型、光光纤纤的的接接口口类类型型、各各种种传传输输介介质质的的传传输输速速率率等等。它它的的主主要要作作用用是是传传输输比比特特流流，也也就就是是我我们们常常说说的的数数模模转转换换与与模模数数转转换换。这这一一层层的的

25、数数据据叫叫做比特。做比特。2.层层数数据据链链路路层层：主主要要将将从从物物理理层层接接收收的的数数据据进进行行MAC地地址址（网网卡卡的的地地址址）的的封封装装与与解解封封装装。常常把把这这一一层层的的数数据据叫叫做做帧帧。在在这这一一层层工工作作的的设设备备是是交交换换机机，数据通过交换机来传输。，数据通过交换机来传输。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第二十五页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式OSI七层模型七层模型 3.层网络层：主要将层网络层：主要将从下层接收到的数据从下层接收到的数据进行进行IP地

26、址地址（例（例192.168.0.1)的的封装与解封装封装与解封装。在这一层。在这一层工作的设备是工作的设备是路由器路由器，常把这一层的数据叫做，常把这一层的数据叫做数据包数据包。4.层传输层：定义了一些层传输层：定义了一些传输数据的协议和端口传输数据的协议和端口号号（WWW端口端口80等），如：等），如：TCP传输控制协议，传输控制协议，UDP用户数据报协议。用户数据报协议。主要是将主要是将从下层接收的数据从下层接收的数据进行分段和传输进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。常，到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据常把这一层数据叫做段叫做段。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自

27、自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第二十六页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式OSI七层模型七层模型 5.会会话话层层：通通过过传传输输层层（端端口口号号：传传输输端端口口与与接接收收端端口口）建建立立数数据据传传输输的的通通路路。主主要要在在你你的的系系统统之之间间发发起起会会话话或或者者接接受受会会话话请请求求（设设备备之之间间需需要要互互相相认识可以是认识可以是IP也可以是也可以是MAC或者是主机名）或者是主机名）6.表表示示层层：主主要要是是进进行行对对接接收收的的数数据据进进行行解解释释、加加密密与与解解密密、压压缩缩与与解解压压缩缩等等（也

28、也就就是是把把计计算算机机能能够够识识别别的的东东西西转转换换成成人人能能够够能能识识别别的的东东西西（如如图图片、声音等）。片、声音等）。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第二十七页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式OSI七层模型七层模型 7.应应用用层层：主主要要是是一一些些终终端端的的应应用用，比比如如说说FTP（各各种种文文件件下下载载），WEB（IE浏浏览览），QQ之之类类的的（你你就就把把它它理理解解成成我我们们在在电电脑脑屏屏幕幕上上可可以以看看到到的的东西就是终端应用）。东西就是终端应用）。第第

29、第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第二十八页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式 第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 具体具体7层层数据格式数据格式功能与连接方式功能与连接方式典型设备典型设备应用层应用层 网络服务与使用者应用程序间网络服务与使用者应用程序间的一个接口的一个接口 表示层表示层 数据表示、数据安全、数据压数据表示、数据安全、数据压缩缩 会话层会话层 建立、管理和终止会话建立、管理和终止会话 传输层传输层数据组织成数据段数据组织成数据段Segm

30、ent）用一个寻址机制来标识一个特用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序（端口号）定的应用程序（端口号）网关网关网络层网络层分割和重新组合数分割和重新组合数据包据包Packet基于网络层地址（基于网络层地址（IP地址）进地址）进行不同网络系统间的路径选择行不同网络系统间的路径选择路由器路由器数据链路层数据链路层将比特信息封装成将比特信息封装成数据帧数据帧Frame在物理层上建立、撤销、标识在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用逻辑链接和链路复用 以及差错以及差错校验等功能。通过使用接收系校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻统的硬件地址或物理地址来寻址址网桥、交换网桥、交换

31、机、网卡机、网卡物理层物理层Physical传输比特（传输比特（bit）流）流建立、维护和取消物理连接建立、维护和取消物理连接中继器和集中继器和集线器线器 第二十九页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式OSI七层模型七层模型 第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第三十页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 同同一一区区域域内内部部各各个个智智能能模模块块之之间间的的通通信信（如如级级连连方方式式的的各各FTU之之间间的的通通信信），以以及及区区域域智智能能设设备备之之间间

32、的的通通信信（如如站站间间FTU之之间间的的通通信信、FTU和和TTU之之间间的的通通信信等等）多多选选用用现现场场总总线线（Fieldbus）。现现场场总总线线是是一一种种全全数数字字化化、双双向向、多多站站的的通通信信系系统，是用于工业控制的计算机系统的工业总线。统，是用于工业控制的计算机系统的工业总线。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第三十一页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (1)基基金金会会现现场场总总线线FF。基基金金会会现现场场总总线线FF是是在在过过程程自自动动化化

33、领领域域得得到到广广泛泛支支持持和和具具有有良良好好发发展展前景的一种技术。前景的一种技术。其其前前身身是是以以美美国国Fisher-Rosemount公公司司为为首首，联联合合Foxboro、横横河河、ABB、西西门门子子等等80家家公公司司制制定定的的ISP协协议议和和以以Honeywell公公司司为为首首，联联合合欧欧洲洲等等地地150家家公公司司制制定定的的World FIP协协议议。这这两两大大集集团团于于1994年年9月月合合并并，成成立立了了现现场场总总线线基基金金会会，致致力力于于开开发发出出国国际际上统一的现场总线协议。上统一的现场总线协议。第第第第4 4章章章章 配配配配电

34、电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第三十二页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (1)基金会现场总线基金会现场总线FF。分分为为H1和和高高速速H2两两种种通通信信速速率率。H1的的传传输输速速率率为为31.25kbps，通通信信距距离离可可达达1.9km,可可支支持持总总线线供供电电和和安安全全防防爆爆环环境境。H2的的传传输输速速率率可可为为1Mbps和和2.5Mbps两两种种，通通信信距距离离为为750m和和500m。物物理理传传输输介介质质可可为为双双绞绞线线、光光缆缆和和无无线线，其其传传输输信信号号采采用用

35、曼曼切斯特编码切斯特编码。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第三十三页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (1)基金会现场总线基金会现场总线FF。基基金金会会现现场场总总线线以以LSO/OSI开开放放系系统统互互连连模模型型为为基基础础，取取其其物物理理层层、数数据据链链路路层层、应应用用层层为为FF通通信信模模型型的的相相应应层层次次，并并在在应应用用层层上上增增加加了了用用户户层层。用用户户层层主主要要针针对对自自动动化化测测控控应应用用的的需需要要，定定义义了了信信息息存存取取的

36、的统统一一规规则则，采采用用设设备备描描述述语语言言规规定定了了通通用用的的功能块集。功能块集。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第三十四页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (2)CAN总总线线。CAN总总线线最最早早是是由由德德国国Bosch公公司司推推出出，它它是是一一种种具具有有很很高高可可靠靠性性、支支持持分分布布式式实实时时控制的串行通信网络控制的串行通信网络。CAN协协议议实实现现ISO/OSI模模型型的的1、2两两层层。物物理理层层定定义义了了传传送送过过程程中中的的所

37、所有有电电气气特特性性；目目标标层层和和传传输输层层包包括括了了ISO/OSI定定义义的的数数据据链链路路层层的的所所有有功功能能。目目标标层层的的功功能能包包括括确确认认哪哪个个信信息息是是要要发发送送的的，确确认认传传送送层层接接收收到到的的信信息息并并为为之之提提供供接接口口。传传送送层层的的功功能能包包括括帧帧组组织织、总总线线仲仲裁裁、检检错错、错错误误报报告告、错误处理等。错误处理等。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第三十五页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (2)CA

38、N总总线线。CAN总总线线最最早早是是由由德德国国Bosch公公司司推推出出，它它是是一一种种具具有有很很高高可可靠靠性性、支支持持分分布布式式实时控制的串行通信网络。实时控制的串行通信网络。CAN协协议议实实现现ISO/OSI模模型型的的1、2两两层层。物物理理层层定定义义了了传传送送过过程程中中的的所所有有电电气气特特性性；目目标标层层和和传传输输层层包包括括了了ISO/OSI定定义义的的数数据据链链路路层层的的所所有有功功能能。目目标标层层的的功功能能包包括括确确认认哪哪个个信信息息是是要要发发送送的的，确确认认传传送送层层接接收收到到的的信信息息并并为为之之提提供供接接口口。传传送送层

39、层的的功功能能包包括括帧帧组组织织、总线仲裁、检错、错误报告、错误处理等。总线仲裁、检错、错误报告、错误处理等。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第三十六页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (2)CAN总线。总线。CAN可以可以点对点、一点对多点（成组）及全局广点对点、一点对多点（成组）及全局广播播等几种方式传送和接收数据，可以多主方式工作，等几种方式传送和接收数据，可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络上任意一个节点均可以在任意时刻主动地向网络其他节点发送

40、信息，可以方便地构成多机备网络其他节点发送信息，可以方便地构成多机备份系统。份系统。网络上各节点可以定义网络上各节点可以定义不同的优先级不同的优先级以满足不以满足不同的实时要求，同的实时要求，CAN采用采用非破坏性总线仲裁非破坏性总线仲裁技术，技术，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点主动停止数据传送，而优先级高的节点可的节点主动停止数据传送，而优先级高的节点可不受影响地继续传输数据，有效地避免了总线冲不受影响地继续传输数据，有效地避免了总线冲突。突。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统

41、统统统 第三十七页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (2)CAN总线。总线。CAN总线上的节点数，理论值为总线上的节点数，理论值为2000个个，实际，实际值是值是110个个。直接通信距离为。直接通信距离为10km/5kbps，40m/1Mbps。传轴介质为传轴介质为双绞线和光纤双绞线和光纤。CAN总线采用短消息报文，每一帧有效字节数总线采用短消息报文，每一帧有效字节数为为8个，个，受干扰概率低受干扰概率低，并采用，并采用冗余校验冗余校验CRC及其他及其他校错措施，保证了极低的信息出错率。而且具有自动校错措施，保证了极低的信息出错率。而且具有自动关

42、闭总线功能，在错误严重的情况下，可切断它与总关闭总线功能，在错误严重的情况下，可切断它与总线的联系，使总线上的其他操作不受影响。线的联系，使总线上的其他操作不受影响。CAN总线总线在我国的变电站自动化和配电自动化工程中得到了在我国的变电站自动化和配电自动化工程中得到了广广泛的应用泛的应用。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第三十八页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (3)LonWorks总总 线线。LonWorks技技 术术 是是 美美 国国ECHELON(埃埃施施朗朗)公公司司开开

43、发发，并并是是与与Motorola和和东东芝公司共同倡导的现场总线技术。芝公司共同倡导的现场总线技术。它它采采用用了了OSI参参考考模模型型全全部部的的七七层层协协议议结结构构，是是唯唯一一提提供供全全部部服服务务的的现现场场总总线线。LonWorks技技术术的的核核心心是是具具备备通通信信和和控控制制功功能能的的Neuron芯芯片片。Neuron芯片实现完整的芯片实现完整的LonWorks的的LonTalk通信协议。通信协议。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第三十九页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4

44、.1现场总线现场总线 (3)LonWorks总线。总线。Neuron芯芯片片集集成成有有三三个个8位位CPU。一一个个CPU完完成成OSI模模型型第第一一和和第第二二层层的的功功能能，称称为为介介质质访访问问处处理理器器。一一个个CPU是是应应用用处处理理器器，运运行行操操作作系系统统与与用用户户代代码码。还还有有一一个个CPU为为网网络络处处理理器器，作作为为前前两两者者的的中中介介，它它进进行行网网络络变变量量寻寻址址、更更新新、路路径径选选择择、网网络络通通信信管管理理等。由神经芯片构成的节点之间可以进行对等通信。等。由神经芯片构成的节点之间可以进行对等通信。第第第第4 4章章章章 配配

45、配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第四十页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (3)LonWorks总线。总线。LonWorks的的 直直 接接 通通 信信 距距 离离 为为2700m/78kbps、130m/1.25Mbps，节节点点数数32000个个，支支持持双双绞绞线线、同同轴轴电电缆缆、光光纤纤、电电缆缆线线等等多多种种物物理理介介质质并并支支持持多多种种拓拓扑扑结结构构，组组网网方方式式灵灵活活，并并可可以以应应用用于于危危险险区区域域。LonWorks在在组组建建分分布布式式监监控控网网络络方方面面有

46、有较较优优越越的的性性能能，其其应应用用范范围围几几乎乎包包括括了了测测控控应应用用的的所所有有范范畴畴，是目前在我国的变电站自动化和配电自动化工程中用得最多的一种现场总线。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第四十一页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (4)PROFIBUS总总线线。PROFIBUS是是符符合合德德国国国国家家标标准准DIN19245和和欧欧洲洲标标准准EN50179的的现现场场总总线线，包包括括PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA

47、三三部部分分。根根据据ISO/OSI参参照照模模型型省省略略了了3至至6层层，增增加加了了用用户户层层。第第一一层层定定义义了了物物理理的的传传输输特特性性；第第二二层层定定义义了了存存取取协协议议；第第七七层层定定义义了了应应用用功功能能。PROFIBUS在在用用户户层层引引入入了了功功能能模模块块(FB)、对对象象字字典典(OD)和和设设备备描描述述语语言言(DDL)，允允许许用用户户对对设设备备进进行行完完全全的内部操作，从而可以实现设备的互操作性。的内部操作，从而可以实现设备的互操作性。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第

48、四十二页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (4)PROFIBUS总线。总线。PROFTBUS支持支持主从方式、纯主方式、多主多从通信主从方式、纯主方式、多主多从通信方式方式。主站对总线具有控制权主站对总线具有控制权，主站间通过，主站间通过传递传递令牌令牌来传递对总线的来传递对总线的控制权控制权。取得控制权的主站，。取得控制权的主站，可向从站发送、获取信息。可向从站发送、获取信息。PROFIBUS直接通信直接通信距离为距离为23.8km/187.5kbps（光纤）（光纤）或或9.6kbps（双绞线），最多允许挂（双绞线），最多允许挂127个节点。个

49、节点。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第四十三页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (5)HART总总 线线。HART是是 Highw即即 Addressable Remote Transducer（可可寻寻址址远远程程传传感感器器高高速速公公路路）的的缩缩写写。它它是是1986年年由由美美国国ROSEMOUNT公公司司开开发发的的一一套套过过渡渡性性临临时时通通信信协协议议。但但目目前前得得到到了了广广泛泛承认，已成为事实上的国际标准。承认，已成为事实上的国际标准。HAR7协协议议

50、使使用用OSI的的1、2、7三三层层，即即物物理理层层、数数据据链链路路层层、应应用用层层。物物理理层层采采用用基基于于Be11202通通信信标标准准的的FSK技术，所以可以技术，所以可以通过租用电话线进行通信通过租用电话线进行通信。第第第第4 4章章章章 配配配配电电电电自自自自动动动动化化化化通通通通信信信信系系系系统统统统 第四十四页，本课件共有100页4.4配电自动化现场设备级通信方式4.4.1现场总线现场总线 (5)HART总线。总线。HART协协议议使使用用FSK技技术术在在42mA过过程程测测量量模模拟拟信信号号上上叠叠加加一一个个频频率率信信号号。逻逻辑辑1为为1200MHz，