3、第三章 配电网自动化数据通信

同步方式比异步方式传 输效率高，适合高速传 输的要求。
3. 位同步、字符同步与帧同步
二、通信线路的工作方式
A 发送 发送 接收 发送 接收 单向通道 a) 单向通道 b) 双向通道 c) 接收 发送 接收 发送 B 接收
图3-4 几种通信线路的工作方式 a）单工通信 b）半双工通信 c）全双工通信
节点1 节点2 节点3
„
节点n
（2）偏置电路 串行数据一个字节发送完后，必须保持高电平的空闲位，直 到新字节的起始位开始发送。若没有偏置电路，通信线路空闲时 DE=0，发送器输出端呈高阻态，UIA-UIB=0V，RO状态不确定。
A－B（输出） RO 1 0 × High-Z
0 0 0 1 RE
≥＋200mV ≤－200mV －200mV≤（A－B）≤＋200mV ×
（2）偏置电路
VCC
RO R A RS-485收发器
R1
RE 微处理器 （UART） DE
Байду номын сангаасRT
B
DI
D
R2
R1 R 2 R RT 120
3.4 数据通信的差错检测
一、差错控制方式
• 接收端经过译码，能查出码中存在差错，但不知道差错的 确切位置，叫检错译码。 • 如能判定差错的位置并加以纠正的，叫纠错译码。
发送端 接收端 可检错的码 可纠错的码 可检错的码 判决信号 信息信号 信息反馈信号 d) a) b) c)
循环传送检错 前向纠错 自动要求重传
信息反馈
混合纠错
可纠错检错的码 判决信号
e)
图3-5差错控制方式示意图
二、数据通信的常用检错码
1. 奇偶校验
在数码后面附上一位奇偶校验位。若附上奇偶校验位 后使形成的数码中“1”的个数为偶数，就称为偶校验。如 果使“1”的个数为奇数，则称为奇校验。 例如： 数码1100111中“1”的个数为奇数，采用偶校验时数 码后面附上偶校验位“1”，成为数码11001111，使“1’的 个 数为偶数。 可见，发生2个、4个等偶数个差错，接收端 就无法检出。
配电网自动化数据通信系统可以采用无线传输介质，例 如电磁波、红外线等。也可以采用双绞线、电缆、电力线、 光缆等有线介质。
二、数据通信软件
• 报文与通信协议都属于通信系统的软件。 • 把需要传送的信息，包括文本、命令、参数值、图片、声 音等称为报文，是经过数字化后的信息。 • 通信设备之间控制数据通信与理解通信数据意义的 一组规则，称为通信协议。
1. 串行传输和并行传输
二者区别在于组成一个字符或 字节的各数据位是依顺序逐位 传输还是同时并行地传输。
• 串行传输中，数据流以串行方式逐位在一条信道上传输。适 合远距离的数据通信，但需要收发双方采取同步措施。 • 并行传输是将数据以成组方式在两条以上并行通道同时传输。
2. 同步传输与异步传输
• 同步传输中，所有设备都使用一个共同的时钟 。所有传 输的数据位都与时钟信号同步。 • 异步传输中，每个通信节点都有自己的时钟信号，但必须 在通信速率上保持一致，且所有的时钟必须在一定误差范 围内相吻合。当传输一个字节时，通常会包括一个起始位 来同步时钟。
A( x) 1 x 7 1 x 6 0 x 5 0 x 4 0 x 3 1 x 2 0 x1 1 x 0 x7 x6 x2 1
多项式运算必须按照模2运 算规则进行，即异或运算。
• 例3-1：
x 4 x3 x 2 1 x 1 x 4 x3 x 2 1 x5 x 4 x3 x x5 x 2 x 1
清除发送 数据设备就绪
信号地 载波检测 数据终端就绪 振铃指示
DTE<-DCE DTE<-DCE
—— DTE<-DCE DTE->DCE DTE<-DCE
CTS DSR
GND DCD DTR RI
DCE已切换到接收模式 DCE准备就绪，可以接收数据
公共信号地 DCE接收到远程载波信号，通信链路已连 接 DTE准备就绪 通知DTE,有远程呼叫
二、数据通信软件
• 协议定义了通信的内容，通信何时进行以及通信如何进行 等内容。通信协议的关键要素是语法、语义和时序。 • 语法是指通信中数据的结构、格式及数据表达的顺序。 例如一个简单的通信协议可以定义数据的前8位或16位 是发送者的地址，接着的8位或16位是接收者的地址，后 面紧跟着的是要传送的指令或数据等。 • 语义是指通信帧的位流中的每个部分的含义，收发双方是 根据语义来理解通信数据的意义 。 • 时序包括两方面的特性：一是数据的发送时间；二是数据 的发送速率。
二、RS-485 1.技术参数
DI DE
VOA VOB
≈ ≈
A B
VOD
RO RE
VIA VIB
平衡差分电路是RS-485的最大特点：接收器的输入 电压为A、B这两根导线电压的差值。
DI=1 DI=0
VOA VOB
VOA VOB
VIA VIB 200mV
≈
RO=1 RO=0
VIB VIA 200mV
3. 协议效率
协议效率是指所传输的数据包中的有效数据位与整个数 据包长度的比值。
4. 通信效率
数据帧的传输时间同用于发送报文的所有时间之比。用 于发送报文的所有时间包括竞用总线或等待令牌的排队时间， 数据帧的传输时间，以及用于发送维护帧等的时间之和。
二、可靠性指标
误码率是衡量数字通信系统可靠性的指标。它是二进 制码在数据传输系统中被传错的概率，数值上近似为
将校验和附在信息组之后 一起传送 ,溢出位不计， 接收方如何处理？
5. 循环冗余校验
（1）多项式及其运算 • 8位二进制数可用一个7阶的二进制多项式表示为： • 8位二进制数11000101可表示为 ：
多项式中的x仅代表某个 “1”所处的位置 。
a7 x7 a6 x6 a5 x5 a4 x4 a3 x3 a2 x2 a1x1 a0 x0
3.2 通信系统的性能指标
一、有效性指标 1. 数据传输速率
• 信道一定时，传输速率越高，有效性越好。 • 在数据通信中常常用时间间隔相同的波形来表示一位 二进制数字。这个间隔被称为码元长度，而这样的时 间间隔内的信号称为二进制码元。 • 在讨论信道特性，特别是传输频带宽度时，通常采用 波特率；在涉及系统实际的数据传输能力时，则使用 比特率。 通信系统每秒传输数据的二进制位数被定义为比特率。单 位为bit/s。 把每秒传输码元的数目定义为波特率。单位为 baud。每个码元可以包括一个或多个二进制位。
x 4 x3 x 2 1 x 1 x 4 x3 x 2 x
x3 x 1 x 1 x 4 x3 x 2 1 x 4 x3 0 0 x2 1 x2 x x 1 x 1 0
n位循环码
5.
循环冗余校验
k位
信息位
r 位 （ n-k ）
发送时可以 按行，也可 以按列传送。
l行
垂直校 验码元
方框所标的4处同 时发生的差错亦 无法检出 。
4. 校验和
与码元对应 8 的权 信 息 组 校验和 1 7 1 0 0 1 1 0 1 0 0 0 6 0 0 1 0 1 5 1 1 0 1 0 4 1 0 1 0 1 3 1 0 0 1 1 2 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1
配电网数据一般指与配电网运 行密切相关的数值、状态、指 令等。 开关量、模拟量 数据通信技术主要涉及通信协 议、信号编码、接口、同步、 数据交换、安全、通信控制与 管理等问题。
一、数据通信硬件 • 1.发送与接收设备
典型的发送与接受设备有：各种仪器仪表；各种终端单 元；主站的前置通信处理机。
• 2.数据通信传输介质
一、RS-232
表3-4 RS-232引脚分配及定义表
引脚 3 2 7 信号名称 发送数据 接收数据 请求发送 信号方向 DTE->DCE DTE<-DCE DTE->DCE 简称 TxD RxD RTS 信号功能 DTE发送串行数据 DTE接收串行数据 DTE通知DCE，它请求发送数据
8 6
5 1 4 9
⑥ ⑦ ⑧ ⑨
① ② ③ ④ ⑤
⑤ ④ ③ ② ① ⑨ ⑧ ⑦ ⑥
图5-9 RS-232连接的最简单形式
• 对于数据，逻辑“1” 的传输电平为-3V～-15V，逻辑 “0” 的传输电平为+3V～+15V。 • 对于控制信号，接通状态即信号有效的电平为+3V～ +15V，断开状态即无效信号的电平为-3V～-15V。 • 当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查 出来；而介于-3V～+3V之间的电压，CPU可能得到0，也可 能得到1。
P Ne / N e
式中，N为传输的二进制码元总数； Ne为被传输错的码元数。 •理论上应有N→∞。实际使用中，N应足够大，才能把Pe 作为误码率。 •确定传输速率时，误码率越低，数据传输系统设备越复 杂，造价越高。 •采取差错控制，可以降低误码率
3.3 数据传输方式和工作方式
一、数据传输方式
噪声电压往往在两根导线上同时出现，一根导线上出 现的噪声电压会被另一根导线上出现的噪声电压抵消，因 而可以极大地削弱噪声对信号的影响。
RS-485、RS-422、RS-232的主要技术参数：
规范 最大传输距离 最大传输速率（距离 12m） 驱动器最小输出/V
RS-232 15m 20kbit/s ±5
2.
水平一致校验
水平 校验 码元 11
m列 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 1 1 1 l 行 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 0 1