变电站综合自动化-通信的协议规约与标准.ppt

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1、通信的协议（规约）与标准,什么是协议,网络协议的概念,协议定义是指为了进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。协议总是指某一层的协议，准确地说，它是指同等实体之间的通信规则和约定的集合。它规定了两个或多个通信实体间所交换消息的格式与顺序，以及在发出和/或接收到一个消息或者发生其他事件时所采取的行动。,网络协议的概念,网络协议的三要素：（1）语义（Symantics）涉及用于协调与差错处理的控制信息（2）语法（Syntax）涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等（3）定时（Timing）涉及速度匹配和排序等,计算机通信网络是一个极端复杂的系统。一个复杂系统分解成为若干个容易

2、处理的子系统，然后“分而治之”，可使问题得以简化。分层是系统分解的常用方法之一。ISO规定7层协议。不同的应用取其中的几层。,网络协议的概念,协议层及其服务模型(ISO/OSI),应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,应用层协议,表示层协议,会话层协议,传输层协议,网络层协议,链路层协议,物理层协议,接口,接口,物理媒体,实通信,虚通信,虚通信,虚通信,虚通信,虚通信,虚通信,数据传送过程,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,链路层,物理层,物理媒体,实通信,发

3、送进程,接收进程,数据,数据,H7,数据,H7,H6,数据,H7,H6,H5,数据,H7,H6,H5,H4,数据,H7,H6,H5,H4,H3,数据,H7,H6,H5,H4,H3,H2,数据,H7,H6,H5,H4,H3,H2,H1,数据传送过程,发送进程送给接收进程的数据，实际上是经过发送方各层从上到下传到物理媒体，通过物理媒体传输到接收方后，再经过从下到上各层的传递，最后到达接收进程；在发送方从上到下逐层传递的过程中，每一层都要加上适当的控制信息，即上图中的H7H1，统称为报头；在接收方向上传递的过程正好相反，要逐层剥去发送方相应层加上的控制信息。,数据传送过程,因为接收方的某一层不会收到

4、底下各层的控制信息，而高层的控制信息对它来说又是透明数据，所以它只阅读或去除本层的控制信息，并进行相应的协议操作。发送方和接收方的对等实体看到的信息是相同的，就好像这些信息通过虚通信直接给了对方一样。,计算机通信采用的主要协议栈,应用层,传输层,网络层,链路层,物理层,协议栈,消息,数据段,分组,帧,P-PDU,物理层,作用：通过选定的介质将数据从发送端传送到接收端。物理层必须规定三个方面：机械连接（用什么样的接头？）电气（什么样的电平、信号代表0、1）功能（每一个连线的具体功能）,RS-232的物理层协议,数据链路层,把数据打包、组块形成数据帧，并将完整的帧从一个网络组件移往另一个或多个网络

5、组件。规定数据块的流动和差错的校正。数据块既可以是异步传输的，也可以是同步的。校对和应答机制保证数据的完整性。,网络层和传输层,网络层：负责把分组从一台主机传送到另一台主机，即路由。传输层 给应用提供在其客户端和服务器端之间传输应用层消息的服务。互联网有TCP和UDP两个传输协议。,应用层,负责支持网络应用，包括许多协议。例如支持Web的HTTP、支持电子邮件的SMTP、支持文件传送的FTP,网桥,路由器,循环式规约简介,此规约是一种以厂站端RTU为主动端自发的不断循环向调度中心上报现场数据的远动数据传输规约。1.主要性能（1）以帧为单位组织数据，多种帧类别循环发送，帧长度可变；（2）区分循环

6、量、随机量和插入量，（断路器等的）变位信息、对时信息和反校信息优先插入传送；,循环式规约简介,（3）确定了上行信息的传送顺序和传送周期，见下页表格；（4）规定了主站到子站的控制命令传送方式和优先顺序；,循环式规约简介,2.帧系列与帧结构 常用的帧系列（A2帧）如下图所示。,循环式规约简介,帧结构,n个信息字,循环式规约简介,3.同步字 在发送每一帧数据时，都会有一个同步字，CDT规约规定，同步字是三组EB90H，具体发送时，由于先发低字节，后发高字节，在一个字节内部，先发低位后发高位，故实际组装的6个同步字节应该是3组D709H。EB90H：1110 1011 1001 0000D709H：1

7、101 0111 0000 1001,循环式规约简介,3.控制字 在6个字节的同步字之后，是6个字节的控制字，6个字节分别为：控制字节、帧类别字节、信息字字节数、源站址字节、目的站址字节和校验码字节。,循环式规约简介,控制字节：,E,E0，采用本规约已经定义的帧类别,E1，帧类别自行定义，以扩展功能,L,L0，表示信息字节数n0,L1，表示有信息字,S,上行信息中，S1表示源站址有内容，即子站,下行信息中，S1表示源站址有内容，即主站,D,上行信息中，D1表示目的站址有内容，即主站,下行信息中，D1表示目的站址有内容，即子站,循环式规约简介,帧类别：,循环式规约简介,信息字,信息数据,循环式规

8、约简介,遥测信息字,遥测i,遥测i1,循环式规约简介,遥信信息字,遥信i,遥信i1,循环式规约简介,SOE信息字,b15合/分,XXX,循环式规约简介,遥控命令执行过程,遥控选择命令,调度中心,厂站端,遥控返校,遥控执行命令,执行,或撤消命令,循环式规约简介,遥控合闸选择信息字连发3遍,循环式规约简介,遥控分闸选择信息字连发3遍,循环式规约简介,遥控合闸返校信息字上行，连发3遍,循环式规约简介,遥控分闸返校信息字上行，连发3遍,循环式规约简介,遥控合闸执行信息字连发3遍,循环式规约简介,遥控分闸执行信息字连发3遍,循环式规约简介,特点：（1）对通道的要求不高，适合于在我国质量比较差的通道环境下

9、使用。（2）数据格式在发送端和接受端事先约定好，按时间顺序首先发送起始SYN同步字，然后依次发送以8位的字节为基本单位的控制字和信息字。,循环式规约简介,（3）采用信息字校验的方式，当某个字符出错时，只需丢弃相应的信息字即可，提高了传输数据的利用率。（每一个信息字都有一个校验字节，整帧不再设校验字）（4）采用遥信变位优先插入传送的方式，重要数据发送周期短，大大提高了事故信息传送的相应速度，实时性强。（5）容量较应答式规约大，可传送512路遥信量和256路遥信量。（6）允许多个从站和多个主站间进行数据传输，通道必须采用全双工通道。,应答式规约,应答式规约适用于网络拓扑是点对点、多点对多点、多点共

10、线、多点环形或多点星形的远动通信系统，以及调度中心与一个或多个远动终端进行通信。通信可以是双工或半双工，信息传输为异步方式。在问答式方式下，主站查询RTU是否有新的数据要报告，如果有，主站请求RTU发送更新的数据，RTU以新的数据应答。应答式规约是一个以调度中心为主动的远动数据传输规约。,应答式规约,优点：（1）允许多台RTU以共线的方式共用一个通道。有助于节省通道，提高通道占用率。（2）采用变化信息传送策略，提高了数据传送速度。（3）既可以采用全双工通道，也可以采用半双工的通道，既可以采用点对点方式，又可以采用一点多址或环形结构，通道适应性强。,应答式规约,不足：（1）为非主动上报规约，主站

11、对数据的采集速度慢。（2）采用变化信息传送策略，应答式规约对信道的要求较高。（3）采用整帧校验方式，由于一帧信息量较大，因此出错的概率较大，校验出错后就必须整帧丢弃，并阻止重发帧，从而更加降低了实时性。（4）当出现由于出错弃帧的情况时，必须经过重新询问，RTU才重发前面丢弃的数据帧。（5）规约一般适用于多个从站和一个主站间进行数据传输。,应答式规约,数据传输控制 为了确保通信双方能有效的、可靠的进行数据传输，在发送端和接收端对数据的格式、数据链路的控制、双方应答等有一系列的约定。在实际的通信开始之前，通信两侧无任何通信意义上的连接关系，因此通信双方首先应建立起通信链路。通信链路的建立、数据信息

12、的传送、接收的确认、链路的拆除等过程均在一问一答中完成。下图为通信对话的简单例子。,第四节 数据传输规约,应答式规约,帧格式（1）可变帧长的帧格式，见下页图。L包括控制域、地址域、用户数据区的8位位组的个数为二进制数，3L122。控制域用来说明数据传输方向、传输状态以及帧类型等。地址域说明信息的发送源目的地地址。当由调度中心触发一次传输服务，调度中心向厂站传输时说明目的地地址；当厂站端向调度中心传输报文时说明源地址，故地址总是指向厂站地址；链路用户数据即报文传送的远动数据。,应答式规约,固定长度的报文头,L个8位位组,固定长度,FT1.2可变帧长帧格式,应答式规约,可变帧长格式用于由调度中心向

13、厂站端传输数据，或由厂站端向调度中心传输数据。（2）固定帧长格式。用于厂站端向调度中心回答的确认报文或调度中心向厂站端的发送报文。见下页图。,应答式规约,应答式规约,链路传输规则（1）链路服务 链路层用以实现接收、执行和控制高层所需的传输服务功能，向高层报告传输的成功与失败等。（2）链路传输规则。窗口尺寸为1 的非平衡式传输：主站向子站触发一次传输服务，或者成功地完成、或者报告产生差错后才能开始下一轮的传输服务。,应答式规约,三类信息：a、发送/无回答服务传输规则（S1广播报文）b、发送/确认服务传输规则（S2主站向子站设置参数和发送遥控、升降和执行命令 c、请求/响应服务传输规则（S3由主站

14、向子站召唤数据，子站以数据或事件数据回答。,应答式规约,对于发送/确认（SEND/CONFIRM）和请求/响应（REQUEST/RESPONSE）传输服务，在传输过程中受到干扰时，用“等待超时重发”或“等待超时”发送下一帧。,应答式规约,服务原语和传输过程要素：数据通信由服务原语以及在通信站之 间的链路传输规则来描述；服务原语在服务用户和链路层之间的 界面上传送。服务用户：在OSI七层模型中，网络层为数据链路层的服务用户。（总是为链路层的上一层）,服务用户,链路层,REQ,CON,IND,链路传输过程,链路层,REQ,CON,IND,RESP,服务原语,RESP,服务用户,服务原语,S1,RE

15、Q（D）,IND（D）,SEND（D）,S2,REQ（D）,SEND（D）,CONFIRM,S2,REQ,RESQEST,RESPONSE（D）,IND,RESP（D）,应答式规约,控制域（C）在FT1.2可变帧长帧格式和固定帧长帧格式中，都有控制域（C），它为一个8位的二进制数，定义如下：,控制域与CDT规约中的控制字类似，是对本帧数据的总体描述，每位具体的含义不再详细讨论。,应答式规约,地址域（A）地址域也是一个8位二进制数，取值范围位0255，当地址为255时，表示为广播，即向所有站传送报文；在主站向子站传送的帧中，表示报文所要传送到的目的站址，即子站站址；当子站向主站传送帧时，表示该报

16、文发送的源地址，即该子站的站址。,应答式规约,链路用户数据 在FT1.2可变帧长帧格式中，在链路地址域之后是一帧的主要数据区，即链路用户数据，其结构见右图。,数据单元标识,应答式规约,基本应用功能（1）站初始化 在远动终端正常运行之前，有一个初始化的过程，将主站和子站设定成正确工作状态。站初始化包括主站初始化过程描述；子站当地初始化；子站被远方初始化。,应答式规约,基本应用功能（2）用问答方式（POLLING）收集数据 主站按顺序召唤子站（问），子站响应主站的召唤回应数据（答），以子站过程变量的实际值刷新主站的数据库。,应答式规约,子站事件启动触发传输 在点对点和多个点对点的全双工结构应采用子

17、站事件启动触发传输。当发生遥信变位时，子站主动触发一次发送/确认服务，组织报文向主站传送。子站没有数据变化时，不主动用子站事件启动触发传输，主站和子站之间只按非平衡式传输的链路传输规则的规定进行，由主站触发发送/确认、请求/响应、发送/无应答服务。,变电站保护装置与控制系统通信规约,概述 IEC608705103，简称103规约 DL/T6671999国内的等同标准 规定了变电站内部保护装置与控制系统之间通信的规约（即间隔层与变电站层之间的通信规约）基于三层参考模型“增强性能结构”，只规定了物理层、链路层和应用层。,变电站保护装置与控制系统通信规约,物理层采用光纤系统或基于铜线的系统，它提供一个二进制对称和无记忆的传输。链路层由一系列采用明确的链路规约控制信息（LPCI）的传输过程所组成，此链路规约控制信息可将一些应用服务数据单元（ASDUs）当作链路数据，链路层采用能保证所需数据完整性、效率以及方便传输的帧格式。应用层包含一系列应用功能。,