通信管理机和IED通信规约及通信管理机通信程序模块设计

《配电网自动化技术》

课程设计任务书

题目通信管理机和IED通信规约及通信管理机通信程序模块设计姓名学号专业班级

设计内容与要求1．背景

变电站自动化系统，普遍采用分布式的监视和控制系统。各类IED装置和通信管理机进行通信。通信管理机实现IED信息集结和控制命令的下达。

环冗余校验CRC（Cyclic Redundancy Check）是一种重要的校验方式。编码简单且误判概率很低，在电力自动化通信系统中得到了广泛的应用。

2．设计内容和要求

设计用于实现IED和通信管理机的通信规约，规约采用召唤式应答规约，实现YC、YX、YK及SOE和越限信息的传送。用循环冗余校验码进行校验。每个IED YC量≤12个，YX量≤20。设计IED的通信程序

具体内容如下：

1)根据功能要求，确定传输的内容（命令）编码，在此基础上设计出

帧结构。

2)设计出每一类信息的传送帧格式。

3)根据信息的传送重要性确定信息的传送原则。，

4)校验方式选用CRC-16校验方式。生成多项式g(x)=x16+x15+x5+1

5)设计通信管理机传输和接收数据的程序流程，并画出流程图。

6）设计CRC-16校验码生成和校验流程图。

7）撰写设计报告。

起止时间 2015 年 12 月 14 至 2015 年12月 25 日指导教师签名 2015 年12 月 20日

系（教研室）主任签

名

年月日学生签名 2015 年 12 月 20 日

目录

一、前言 (3)

二、设计内容和设计思路 (4)

三、通信规约设计 (6)

四、程序流程图设计 (10)

五、设计总结 (14)

参考文献 .................................................

一、前言

1、设计背景

电力系统：是由大量的发电机、变压器、电力线路和负荷等设备有机的构成，由生产、传输、分配、消费电能的各种电气设备按照一定方式连接的整体。也即：发电——变电——输电——配电——用户五个部分构成。而本课程设计就是配电网系统里所研究的内容里的一个方面，即：站控通信规约和IED通信程序设计。

IED智能电子设备：由一个或多个微处理器组成，完成特定的功能，能向外部装置发送信息，并能接受外部指令的装置。特征：微处理器和，具有通信接口，具有独立时钟。现代自动化系统普遍采用现场分布式的结构，IED设备是最重要的设备之一。实现现场信息的采集、命令执行、当地功能。

数据通信是各类智慧设备之间的通信，为了保证通信的正常进行，和其它通信方式一样，应该在通信系统中规定一个统一的通信标准，即通信的内容是什么、如何通信、何时通信，都必须在通信的实体之间达成大家都能接受的协议，这些协议就被称为通信协议，规约。

变电站综合自动化分为两层：变电站层和现场层。低电压等级的变电站：智能电子设备保护和监控合二为一，而我们所要研究的就是通信网路之间的通信规约和IED的信息采集和控制命令的下达，对于一个网络来说有着重要的作用，一个网络若是通信规约出现了错误，将会混乱不堪。

本次课程设计的目的是通过对设计用于通信管理机和IED通信的规约来熟悉变电站自动化系统的信息的通信方式的原理。通过对规约中队通信信息的流的帧结构和信息字(遥测信息字、遥信信息字、遥控信息字、SOE)的结构的设计、以及根据信息的传送重要性确定信息的传送原则、校验方式的选择和程序流程图的设计。

2、设计目的

1）、加深对配电网自动化课程中基本概念和计算方法的掌握和理解。

2）、掌握信息传送帧结构的设计。

3）、理解掌握循环码监督码的计算方法，循环码的生成多项式。

4）、掌握用查表法实现CRC-16校验码生成和校验。

5）、了解主机规约传输和接收的程序流程，并画出流程图。

二、设计内容及思路

2.1设计内容：

设计用于实现IED和通信管理机的通信规约，规约采用召唤式应答规约，实现YC、YX、YK及SOE和越限信息的传送，并用循环冗余校验码进行校验。每个IED YC量≤12个，YX 量≤20。设计通信管理机中的通信主控程序流程图，通信管理机能同时和n（n≤30）个IED进行通信。

具体内容如下：

⑴根据功能要求，确定传输的内容（命令）编码，在此基础上设计出帧结构。

⑵设计出每一类信息的传送帧格式。

⑶根据信息的传送重要性确定信息的传送原则。，

⑷校验方式选用CRC-16校验方式。生成多项式g(x)=x16+x15+x5+1。

⑸用查表法实现CRC-16校验码生成和校验，并设计CRC校验子程序流程图。

⑹设计主机规约传输和接收的程序流程图。

2.2设计思路及原理

1、召唤式应答规约

问答通信方式由主站掌握遥测、遥信通信的主动权，主站轮流询问IED设备，各IED设备只有在接到主站询问后才可以回答（报送数据），主站主动，依此轮流询问各个子站。如被询问的子站无数据传送，就转向询问下一子站。如被询问的子站又数据发送，一般就在数据送完后再转向询问下一个子站

应答式规约的特点是：RTU有问必答，当RTU收到主机查询命令后，必须在规定的时间内应答，否则视为本次通信失败。RTU无问不答，当RTU未收到主机查询命令时，绝对不允许主动上报信

应答规约的优点：允许多台RTU以供线的方式共用一个通道，有助于节省通道，提高通道

占用率，应答式规约的采用变化信息传送策略，从而大大压缩了数据块的长度，提高了传送速度，应答式规约既可以采用全双工通信，又可以采用半双工通信，既可以采用点对点方式，又可以采用一点多址或环形结构，因此通道适应性强。

2、遥控：调度端MS应用通信技术，通过通信通道对远方厂、站的FTU管理的设备发送

状态控制命令，相应的设备接受命令并执行。

3、遥测：将远方厂、站需要测量的被测量，应用FTU中的微机采样并预处理后，利用

通信技术经通信通道送到调度端的MS，储存并显示。遥测量包括母线电压，功率、线路电流、主变有功、无功、油温、频率及一些需要了解的非电量等各种模拟量。根据被测信息的重要性，可将YC量分为重要遥测、次要遥测、一般遥测。

4、遥信：将远方厂、站的设备运行状态信号、保护信号、应用FTU采集后，利用通信技术经通信通道送到调度端的MS，储存并显示。

5、越限

电力系统运行时，各种电气参数受约束条件的限制，不能超过一定得现值，母线的电压不能太高或太低，功率传送不能太高，当电气量超过一定的范围时，对其参数应及时进行检查，如超越限值，应进行警告。

告警上限：当模拟量变化超过此值时，进行告警并记录。

告警下线：当模拟量变化低于此值时，进行告警并记录。

上复位限：低于告警上限的一个值，当值低于此值时，认为模拟量恢复正常。

下复位限：高于告警下限的一个值，当值高于此值时，认为模拟量恢复正常。

如果运行参数由于某些原因在限值附近波动时，就会出限越限和复限不断交替，频繁告警，为了减少这种情况，通过设置“越限呆滞区”来缓解。

当运行参数超越上限，图中的a点时，判为越上限，可发出越上限告警信号。此后当运行参数回落到b 点以下，才判为复限，而两外的1、2两点不作撤警和重新告警处理。同理c、d段被判为连续地越下限状态。

越限呆滞区:给定的一个量值，即上限和上复位限的差值或下复位限和下限的差值。

6、SOE：记录状态量发生变化的时刻的先后顺序。

7、循环码校验

循环码是一种特殊的线性分组码，它有严格的代数结构，用代数方法可以找出许多编

码效率高、检错纠错能力强的循环码来。由于循环码的编码和检错方法简单，而且具有了

许多有效的纠错方法，所以得到了广泛的应用。

生成CRC码的基本原理：任意一个二进制位串组成的代码都可以和一个系数仅为?0

和?1取值的多项式一一对应。实现CRC的基本原理，简单的说，就是原始数据通过某种