1、精選優質文檔-傾情為你奉上配電網自動化技術課程設計任務書題 目通信管理機和IED通信規約及通信管理機通信程序模塊設計姓名學號專業班級設計內容與要求1 背景變電站自動化系統，普遍采用分布式的監視和控制系統。各類IED裝置和通信管理機進行通信。通信管理機實現IED信息集結和控制命令的下達。 環冗余校驗CRC（Cyclic Redundancy Check）是一種重要的校驗方式。編碼簡單且誤判概率很低，在電力自動化通信系統中得到了廣泛的應用。2 設計內容和要求設計用于實現IED和通信管理機的通信規約，規約采用召喚式應答規約，實現YC、YX、YK及SOE和越限信息的傳送。用循環冗余校驗碼進行校驗。每個

2、IED YC量12個，YX量20。設計IED的通信程序 具體內容如下：1) 根據功能要求，確定傳輸的內容（命令）編碼，在此基礎上設計出幀結構。2) 設計出每一類信息的傳送幀格式。3) 根據信息的傳送重要性確定信息的傳送原則。，4) 校驗方式選用CRC-16校驗方式。生成多項式g(x)=x16+x15+x5+15) 設計通信管理機傳輸和接收數據的程序流程，并畫出流程圖。6）設計CRC-16校驗碼生成和校驗流程圖。7）撰寫設計報告。起止時間 2015 年 12 月 14 至 2015 年12月 25 日指導教師簽名 2015 年12 月 20日 系（教研室）主任簽名年 月 日 學生簽名 2015

3、年 12 月 20 日 目 錄1、 前言1、設計背景電力系統：是由大量的發電機、變壓器、電力線路和負荷等設備有機的構成，由生產、傳輸、分配、消費電能的各種電氣設備按照一定方式連接的整體。也即：發電變電輸電配電用戶五個部分構成。而本課程設計就是配電網系統里所研究的內容里的一個方面，即：站控通信規約和IED通信程序設計。IED智能電子設備：由一個或多個微處理器組成，完成特定的功能，能向外部裝置發送信息，并能接受外部指令的裝置。特征：微處理器和，具有通信接口，具有獨立時鐘。現代自動化系統普遍采用現場分布式的結構，IED設備是最重要的設備之一。實現現場信息的采集、命令執行、當地功能。數據通信是各類智慧

4、設備之間的通信，為了保證通信的正常進行，和其它通信方式一樣，應該在通信系統中規定一個統一的通信標準，即通信的內容是什么、如何通信、何時通信，都必須在通信的實體之間達成大家都能接受的協議，這些協議就被稱為通信協議，規約。變電站綜合自動化分為兩層：變電站層和現場層。低電壓等級的變電站：智能電子設備保護和監控合二為一，而我們所要研究的就是通信網路之間的通信規約和IED的信息采集和控制命令的下達，對于一個網絡來說有著重要的作用，一個網絡若是通信規約出現了錯誤，將會混亂不堪。本次課程設計的目的是通過對設計用于通信管理機和IED通信的規約來熟悉變電站自動化系統的信息的通信方式的原理。通過對規約中隊通信信息

5、的流的幀結構和信息字(遙測信息字、遙信信息字、遙控信息字、SOE)的結構的設計、 以及根據信息的傳送重要性確定信息的傳送原則、校驗方式的選擇和程序流程圖的設計。2、設計目的1）、加深對配電網自動化課程中基本概念和計算方法的掌握和理解。2）、掌握信息傳送幀結構的設計。3）、理解掌握循環碼監督碼的計算方法，循環碼的生成多項式。4）、掌握用查表法實現CRC-16校驗碼生成和校驗。5）、了解主機規約傳輸和接收的程序流程，并畫出流程圖。二、設計內容及思路2.1設計內容：設計用于實現IED和通信管理機的通信規約，規約采用召喚式應答規約，實現YC、YX、YK及SOE和越限信息的傳送，并用循環冗余校驗碼進行校

6、驗。每個IED YC量12個，YX量20。設計通信管理機中的通信主控程序流程圖，通信管理機能同時和n（n30）個IED進行通信。具體內容如下： 根據功能要求，確定傳輸的內容（命令）編碼，在此基礎上設計出幀結構。 設計出每一類信息的傳送幀格式。 根據信息的傳送重要性確定信息的傳送原則。， 校驗方式選用CRC-16校驗方式。生成多項式g(x)=x16+x15+x5+1。 用查表法實現CRC-16校驗碼生成和校驗，并設計CRC校驗子程序流程圖。 設計主機規約傳輸和接收的程序流程圖。2.2設計思路及原理1、 召喚式應答規約問答通信方式由主站掌握遙測、遙信通信的主動權，主站輪流詢問IED設備，各IED設

7、備只有在接到主站詢問后才可以回答（報送數據），主站主動，依此輪流詢問各個子站。如被詢問的子站無數據傳送，就轉向詢問下一子站。如被詢問的子站又數據發送，一般就在數據送完后再轉向詢問下一個子站應答式規約的特點是：RTU有問必答，當RTU收到主機查詢命令后，必須在規定的時間內應答，否則視為本次通信失敗。RTU無問不答，當RTU未收到主機查詢命令時，絕對不允許主動上報信應答規約的優點：允許多臺RTU以供線的方式共用一個通道，有助于節省通道，提高通道占用率，應答式規約的采用變化信息傳送策略，從而大大壓縮了數據塊的長度，提高了傳送速度，應答式規約既可以采用全雙工通信，又可以采用半雙工通信，既可以采用點對點

8、方式，又可以采用一點多址或環形結構，因此通道適應性強。2、遙控：調度端MS應用通信技術，通過通信通道對遠方廠、站的FTU管理的設備發送狀態控制命令，相應的設備接受命令并執行。3、遙測：將遠方廠、站需要測量的被測量，應用FTU中的微機采樣并預處理后，利用通信技術經通信通道送到調度端的MS，儲存并顯示。遙測量包括母線電壓，功率、線路電流、主變有功、無功、油溫、頻率及一些需要了解的非電量等各種模擬量。根據被測信息的重要性，可將YC量分為重要遙測、次要遙測、一般遙測。4、遙信：將遠方廠、站的設備運行狀態信號、保護信號、應用FTU采集后，利用通信技術經通信通道送到調度端的MS，儲存并顯示。5、越限 電力

9、系統運行時，各種電氣參數受約束條件的限制，不能超過一定得現值，母線的電壓不能太高或太低，功率傳送不能太高，當電氣量超過一定的范圍時，對其參數應及時進行檢查，如超越限值，應進行警告。告警上限：當模擬量變化超過此值時，進行告警并記錄。告警下線：當模擬量變化低于此值時，進行告警并記錄。上復位限：低于告警上限的一個值，當值低于此值時，認為模擬量恢復正常。下復位限：高于告警下限的一個值，當值高于此值時，認為模擬量恢復正常。如果運行參數由于某些原因在限值附近波動時，就會出限越限和復限不斷交替，頻繁告警，為了減少這種情況，通過設置“越限呆滯區”來緩解。當運行參數超越上限， 圖中的a點時，判為越上限，可發出越

10、上限告警信號。此后當運行參數回落到b 點以下，才判為復限，而兩外的1、2兩點不作撤警和重新告警處理。同理c、d段被判為連續地越下限狀態。越限呆滯區:給定的一個量值，即上限和上復位限的差值或下復位限和下限的差值。6、SOE：記錄狀態量發生變化的時刻的先后順序。7、循環碼校驗循環碼是一種特殊的線性分組碼，它有嚴格的代數結構，用代數方法可以找出許多編碼效率高、檢錯糾錯能力強的循環碼來。由于循環碼的編碼和檢錯方法簡單，而且具有了許多有效的糾錯方法，所以得到了廣泛的應用。生成CRC碼的基本原理：任意一個二進制位串組成的代碼都可以和一個系數僅為0和1取值的多項式一一對應。實現CRC的基本原理，簡單的說，就

11、是原始數據通過某種算法，得到一個新的數據，而這個新的數據與原始數據有著固有的內在聯系。通過把原始數據和新數據組合在一起，形成新的數據，因此這個新數據具有自我校驗的能力。三、通信規約設計3.1通信幀格式設計幀的定義幀格式如下圖所示。幀由幀頭、包、和FCS及幀尾組成。幀頭為：0x9E，長度為：1BYTE；幀尾為：0x9C，長度為：1BYTE。FCS為：16bit CRC（即CRC-16），由Packet形成，不包括幀頭、FCS和幀尾。幀發送時，高字節在前，低字節在后，例如發送256, 先發送0x01，再0x00。幀幀頭包FCS幀尾包頭數據目的地址源地址包長度功能碼幀頭源地址目的地址包長度功能碼數據

12、FCS幀尾信息包的定義:包由包頭和數據組成。包頭：目的地址、源地址、包長度和功能碼組成。3.2通信的過程3.2.1、功能碼功能碼下行用途功能碼上行用途01H發出連接命令02H回答連接03H遙控選擇04H遙控執行05H遙控反校06H遙控撤銷07H遙信08H遙信09H遙測0AH遙測0BHSOE0CHSOE0DH越限信息10H越限信息12H復位命令13H回答復位命令14H遙測、遙信15H遙測、遙信3.2.2下行報文幀結構設計，即主站對子站的命令。幀頭目的地址源地址包長度功能碼數據FCS幀尾源地址為主站號：0x00，長度為：1BYTE；目的地址為現場IED設備編號對應地址代碼，由于要求通信管理機能同時

13、和n（n30）個IED進行通信，即IED編號030，對應地址代碼為0x100x2E，長度為1BYTE。由于遙信量、遙控量、遙測量、越限、SOE、全報文幀結構中幀頭、幀尾、目的地址、源地址、FCS均相同（功能碼上表已給出），區別只在于數據和包長度（根據實際要求確定其大小），故只要設計各自幀結構中的數據結構，以下是詳細幀結構中數據結構的設計。（1）遙測幀結構的設計方式個數編號1編號n個數：主站所要采集的信息量的數目，數目為12個；占1BYTE；編號：遙信信息量的編號，編號為112；1BYTE；方式：表示發送的遙測量是按照默認順序依次發送的遙測量。（2）遙控幀結構的設計方式個數編號1狀態編號n狀態個

14、數：開關量的個數；占1BYTE；編號：開關量的編號；占1BYTE；方式：表示發送的開關量是按順序依次發送全部；占1BYTE。狀態：反映各開關狀態的改變； 00表示開關由合到分，01表示開關由分到合，占1BYTE； (3) 下行遙信數據結構設計方式個數編號1編號n個數：主站所要采集的信息量的數目，數目為20；占1BYTE；編號：采集量的編號，編號為120；1BYTE； 方式：表示發送的遙信量是按順序依次發送的遙信量?？赡苁侨?，也可能是一定范圍內的；占1BYTE。（4）SOE下行幀結構中無數據。（5）下行越限幀結構中無數據。3.2.3、上行報文幀結構設計，即子站對主站的響應。；目的地址即主站地址

15、為00H，占1BYTE；源地址即現場設備地址為10H2EH，占1BYTE；（1）遙信幀結構的設計方式個數編號1數值.編號n數值個數：主站所要采集的信息量的數目，占1BYTE；編號：開關量的編號；1BYTE； 數值：反映各個開關的狀態，00H表示開關由合到分，01H表示開關由分到合； 方式：表示發送的遙信量是全部按默認順序依次傳送的遙信量；占1BYTE。（2）遙測幀結構的設計方式個數編號1數值.編號n數值個數：主站所要采集的信息量的數目；占1BYTE；編號：信息量的編號；占1BYTE；數值：反映測得各個信息量的值，占1BYTE；方式：表示發送的遙測量是全部按默認順序依次發送的，占1BYTE。（3

16、）遙控幀結構的設計方式個數編號1狀態.編號n狀態個數：現場設備開關的個數；占1BYTE；編號：開關量的編號；占1BYTE；方式：表示發送的開關量按照默認順序依次傳送，但有可能是所有，也有可能是全部范圍內；占1BYTE。狀態：反映各開的狀態的改變；00表示開關由合到分，01表示開關由分到合；占1BYTE。（4）SOE幀結構的設計方式個數編號1狀態時間.編號n狀態時間個數：發生變位的開關的個數，占1BYTE；編號：發生變位的開關的編號，占1BYTE；方式：表示發送的開關量是按默認順序依次發送的；占1BYTE。狀態：反映開關狀態的改變；00表示開關由合到分，01表示開關由分到合；占1BYTE；時間：

17、反映發生開關變位時的時間；包括年、月、日、時、分、秒，其中年占2BYTE；月、日、時、分、秒各占1BYTE；共占7 BYTE；（5）越限幀結構的設計方式個數編號1狀態時間編號n狀態時間個數：發生越限報警的開關的數目；占1BYTE；編號：發生越限報警的開關的編號；占1BYTE；方式：表示發送的開關量是按默認順序依次發送的；占1BYTE。狀態：反映開關越限的種類；40H表示越告警上限，41H表示越告警下限，42H表示越上復位限，43H表示越下復位限。時間：反映開關量發生越限時的時間；包括年、月、日、時、分、秒，其中年占2BYTE；月、日、時、分、秒各占1BYTE；共占7 BYTE；.3.2.4全報

18、文幀結構的設計下行全報文數據的設計YX量個數YX量編號1.YX量編號nYC量個數 YC量編號1.YC量編號n上行全報文數據設計：YX量個數YX量編號1狀 態YX量編號n狀態YC量個數 YC量編號1數值YC量編號n數 值特殊標志位特殊標志位：開關位發生異常時的標志，即發生SOE和越限 ；有SOE時，用E1H 表示，無SOE時，用E2H表示；發生開關量越限時，用E3H表示，無開關量越限時，用E4H表示；既有SOE又有越限時，用EEH表示；兩個都沒有時，用E0H表示；占1BYT.四、程序流程圖的設計1、IED通信傳輸和接受的流程圖接收數據校驗結果=？讀取命令解析執行命令 組幀傳輸數據2. CRC校驗子程序圖查表法，是使用預先算好的CRC值，直接查出CRC值，因此，它是基于字節或字操作，避免了耗時的位運算。這就決定了它的速度會增加，由此帶來功耗降低的好處，可這是以付出內存為代價的，因為，必須預先在程序中存在一個CRC值與其索引值有一個一一對應的關系。不像逐位法那樣，每次移入一個位，就進行運算，查表法師每次移入一個位元組，得到索引值，然后，與這個索引值做異或運算。粗略的看起來，所用的時間為逐位法的1/5（具體根據計算機的指令周期而定）左右。八位數據CRC查表流程