The Hydropower Integrated Automation System.ppt

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1、http:/,水电站综合自动化,The Hydropower Integrated Automation System,http:/,水电站数据通信系统,二 水电站外部数据通信系统,一 水电站内部数据通信系统,http:/,一 水电站内部数据通信系统,1现场总线 现场总线是现地主要自动化装置和控制层的自动化设备之间，通过共用通信介质进行双向传输，同时实现现场可寻址设备进行多点连接的通信系统。现场总线实际上是针对现场仪表与其它自动化设备所建立的全数字化、双向及多支路的通信系统。 CAN 分布式控制或实时控制的串行通信网络 PROFIBUS 欧洲的标准 WorldFIP 法国 LONWORKS智能

2、化楼宇,http:/,2 以太网 目前，在新建的水电站计算机监控系统中，现场总线主要应用于分层分布式监控系统的现地控制单元或集中式控制系统。 现地控制单元与电站主控层之间的通信网络（即局域主干网）大多采用工业以太网。 以太网的数据传输方式 CSMA/CD,http:/,(1) 以太网的通信协议,（1）应用层：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等。 （2）传输层：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（TCP）、用户数据报协议（UDP）等，TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传

3、送数据，并且确定数据已被送达并接收。 （3）网络层：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（IP）。 （4）接口层：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如Ethernet、Serial Line等）来传送数据。,http:/,(2) 以太网的应用特点 以太网有商业以太网和工业以太网1、传输速度快，可扩展性好 以太网的传输速度有10Mbp系统、100Mbps系统和1000Mbps系统。交换机接口是可以通用的，使得系统连接非常方便，具有良好的灵活性和扩展能力。 2、可靠性高，一个节点的故障不会影响其他节点的通讯。 3、成本低

4、。 4、网络管理方便。 5、工业以太网采用先进交换技术，在商业以太网的协议中加入了实时协议，即在以太网设备中加入了特殊的具有实时功能的芯片，数据传输的实时性好,Ethernet网实际应用中的注意事项 在Ethernet网中，由于采用网卡和集线器具有监视灯，可从监视灯的闪灭情况来判断通讯 是否正常。 另一方面可以通过ping设备的IP地址，若能ping通，则可判定网络没有问题,http:/,http:/,(3)多层网络 目前一些水电站计算机监控系统不仅仅采用单纯的CAN网或以太网组建网络，而采用多层网络。如南瑞公司生产的SSJ300系列水电站监控系统采用两层网络，LCU内部采用CAN网，而各工作

5、站和LCU之间采用工业以太网。,http:/,二、水电站外部数据通信系统,水电站计算机监控外部数据通信系统是指水电站计算机监控系统与上级调度中心进行数据通信的网络化系统，这里所述的上级调度中心由水情测报系统、水库调度系统、远方诊断系统和无线通信等组成。调度电话的方式来实现的，上级调度中心用电话下达调度控制命令，水电站也通过电话向上级调度中心反映水电站的运行情况。 20世纪80年代过“RTU远动方式”，即在水电站侧设置电网调度自动化系统的RTU（Remote Terminal Unit），采用CDT或POLLING规约（一种远动规约）接收调度控制命令，并向上级调度传送各类水电站运行数据。 20世

6、纪90年代以来，由于微机和工作站在水电站监控系统中的大量运用，不少水电站监控系统已实现了与电网调度自动化系统的计算机通信，使得电网调度中心对水电站的调度控制更方便，更先进。 水电站计算机监控系统外部通信较常见的方式是通过上位机的通信工作站来实现。通过通信工作站，信息可远传至电网调度中心。,http:/,1外部数据通信的术语 （1）远动。水电站远动是在水电站计算机监控系统（或监控装置）与上级调度中心遵循特定的规约实现数据交换。水电站计算机监控系统有时还要与保护装置、励磁系统、闸门控制系统、水情测报系统、电站MIS系统实现通信，但水电站远动是与上级调度中心的通信，当然，上级调度中心可以是地调、梯调

7、、省调或网调。 （2）主站。远动通信中的各级调度（地调、梯调、省调、网调和国调）都可构成主站，主站从子站获得远动数据、向子站发出远控指令，对应于数据通信中的客户端。 （3）子站。指远动通信中的水电站计算机监控系统；向主站提供各类远动数据、接受主站下发的远控指令并执行，对应于数据通信中的服务器。 （4）上行信文。从子站发往主站的信息帧为上行信文，上行信文包括遥信帧、遥测帧、SOE信息帧等。 （5）下行信文。从主站发往子站的信息帧为下行信文，主要包括连接、设时、遥控、遥调、应答等信息帧。 （6）信息帧。按照一定规则组织的，具有特定含义的上、下行信文，例如遥信帧、遥测帧、遥控帧、遥调帧等，帧结构表示

8、了通信信息帧的内容组织格式。,http:/,（7）遥信。远动通信数据的开入量，例如断路器或隔离开关的分/合状态，保护信号的动作/复归，AGC/AVC功能的投入/退出等，通常用1个或2个二进制位表示。 （8）遥测。远动通信数据的模入量，例如发电机的电流，电压，有功功率、无功功率，温度，转速数值，上、下游水位，电网频率等，通常用二进制整型、二进制码值型、BCD码值型、浮点型数表示。 （9）遥控。主站对子站的控制操作，对应于开出量，例如开（停）机操作，跳（合）闸操作。 （10）遥调。主站对子站的控制操作，对应于模出量，例如机组有（无）功调节操作。 （11）远动通信规约。规约，或者称协议，是数据通信双

9、方为实现信息交换而做的一组约定，它规定了数据交换的帧格式和传输规则，其中，传输规则是规约的核心内容，它确定了一个规约区别与其他规约的独特的工作方式。按照通信接口分类，规约可简单分为串口通信规约和网络通信规约；若按照传输规则分，规约又可分为子站主动上送规约（CDT规约）、主站召唤子站上送规约(POLLING规约)和主、从站双向传输规约。 规约信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面有一组约定或规则，这组约定或规则 。规约三要素：语义、语法、规则,http:/,（12）数据发送。将数据处理成适用于信道传输的信号，将携带数据内容的信号通过信道发送，信号形式的设计与信道的性质有关。 （13）数据类型。数

10、据类型包括模拟数据（例如声音曲线）和数字数据（例如整数序列）。 （14）信号。包括模拟信号和数字信号。 （15）载波。模拟数据不经转换直接发送，例如模拟电话； （16）编码。数字数据不经转换直接发送； （17）采样。模拟数据转换为数字信号发送，例如IP电话； （18）调制。数字数据转换为模拟信号发送。 （19）“四遥”或“五遥”：通常所说的“四遥”是指遥信、遥测、遥控、遥调。而“五遥”是指在“四遥”的基础上，再加上“遥视”，遥视是指远程视频监控。,http:/,2 远动通信规约 远动通信规约是水电站远动通信的核心之一，它一般规定了以下内容：同步方式、帧格式、数据结构和传输规则，其中，传输规则是

11、通信规约的核心，它确定了一个规约区别与其他规约的独特的工作方式。水电站通信规约一般也适用于变电所远动通信，只是传输的数据内容不同而已。 水电站远动通信规约按照通信接口可分为两大类； 基于串口通信方式的规约 CDT规约和POLLING规约（MODBUS规约、SERIES V规约、SC1801规约、4F规约、101规约 ） 基于网络通信方式的规约(DL 4761992规约，TASE.2规约和DL/T 634.51042002(104规约) )。 网络通信方式的规约正在成为水电站远动通信规约中的主流。虽然有的应用将网络规约用于串口方式的远动通信，但它的真正用武之地是利用高速数据通道（例如光纤通道）实

12、现水电站计算机监控局域网和调度中心局域网之间的远动通信。,http:/,(1)CDT规约,CDT规约即循环式远动规约DL 4511991，是现今应用范围最广的远动通信规约之一。该标准由中华人民共和国能源部提出，由全国电力远动通信标准化技术委员会归口，由能源部中电联、南京自动化研究所、电力科学研究院负责起草，能源部调通局、南京电力自动化设备厂、东北电管局、西北电力设计院、郑州拱电局参加。它于1991年11月发布，1992年5月正式实施。 CDT规约是一个以厂站端（子站）为主动的远动通信规约.周而复始地循环按一定规则和优先级向调度中心（主站）传送各种信息.（组帧格式将遥测、遥信、电度、SOE等信息

13、循环发送到端） 调度中心也可向厂站端传送各种遥控、对时等有关命令和信息.,http:/,传输的信息内容。 水电站计算机监控系统用CDT规约可以向调度中心上传遥测、遥信、事件顺序记录（SOE）和电能脉冲计数值等，调度中心可以向水电站计算机监控系统下达以下命令：遥控、设定、升降、对时、复归、广播、召换子站工作状态等,CDT规约的特点。 1）采用全双工通信方式，传输规则灵活，由于采用循环传送方式，所以对远动通道的要求不高； 2）由于信息字中功能码只占一个字节，因此用此规约进行通信，其远动信息表的容量是有限的：遥测256点，遥信512点，电能脉冲计数值64点，遥控、升降、设定各256点。这样的容量适用

14、于远动信息表容量不大的中、小型水电站的远动通信；CDT规约最多可传送的遥测数据有 最多可传送的遥信数据为,http:/,(2) POLLING规约,是一个以调度中心为主动的远动数据传输规约 问答机制 一问一答，有问再答，无问不答 MODBUS规约 SC1801规约 101规约,http:/,MODBUS规约的传输规则。主站与多个子站通过RS-485进行串行通信，遵循下列原则： 1）采用主从通信模式，从站地址范围从0247，0是广播地址，对所有从站有效； 2）在通信网络上由主站初始化且控制所有数据的传递； 3）在任何情况下，子站都不会主动地开始一次通信序列； 4）在RS485网络上，所有通信都以

15、一种“数据包”的形式出现，每个数据包可看成是每字节8位数据的串行数据流，在每个数据包中最多可包含255个字节，每个字节由异步串行数据位构成，类似于常用的RS-232C数据模式；,http:/,SC1801的传输规则1）初始化工作：主站首先向子站要配置，包括遥测、遥信、电能脉冲量、遥控和遥调的点数；在收到子站应答后，主站接着加载死区值和设时，要一次全数据。2）在完成初使化工作后，主站不断的向子站发出查询帧，子站上传遥信和变化遥测，若有SOE，则子站状态字节中的SOE标志位置1，主站接着向子站要SOE数据。3）主站每隔一段时间（通常是几分钟）要一次全数据，并定时设时。,http:/,DL/T 63

16、41997(101规约) 101规约以问答方式进行数据传输，适用于网络拓扑结构为点对点、多个点对点、多点共线、多点环形和多点星形网络配置的远动系统中，远动通道可以是双工或半双工，采用的帧格式为FT1.2异步字节传输格式。,http:/,网络通信规约 DL/T 634.51042002(104规约),104规约是采用标准传输协议子集的IEC 60870-5-101的网络访问，要求采用端口号2404。104规约适用于具有串行比特编码数据传输的运动设备和系统，用以对地理广域过程的监视和控制。制定远动配套标准的目的是使兼容的远动设备之间达到互操作性。本标准利用了国际标准IEC 60870-5系列文件，规定了IEC 60870-5-101应用层与TCP/IP传输功能的结合。,