水电监控系统通讯功能与通讯技术教学课件.ppt

1、水电监控系统通讯功能与通讯技术 0 chapter_10引言引言q水电监控系统通讯的特点：q地点分散：厂内几km范围、调度更远q设备种类和厂家多q涉及通讯接线方式多、通讯规约多q数据种类多、各种变异多q需要报警、事件触发控制等交互功能q要求无人值守、少人值守设计，可靠性要求高q定制开发工作多1 chapter_10引言引言q包含六个部分：q1.通讯管理机及通讯q2.水电监控系统和外部调度通讯 q3.厂内通讯服务器及通讯q4.ON-CALL短信报警q5.ON-CALL语音报警q6.ON-CALL语音查询2 chapter_10水电监控系统通讯功能与通讯技术水电监控系统通讯功能与通讯技术 一、通讯

2、管理机及通讯一、通讯管理机及通讯3 chapter_10通讯管理机概要（通讯管理机概要（1 1）EDPF-TXJ通信管理机是根据在系统集成工作中积累的丰富的电力自动化现场应用经验，以及技术人员多年积累的通讯规约处理技术，最新设计采用无风扇型嵌入式计算机以及嵌入式OS平台软硬件，全新开发的一款新产品。立足于解决国内自动化系统特别是水电自动化项目中的各类通信需求和网络瓶颈，为广大用户提供了安全可靠，快速容易地解决现场数据通讯问题，并可方便的扩展开发各类协议。4 chapter_10通讯管理机概要（通讯管理机概要（2 2）qEDPF-TXJ通信管理机通过定制采集和转发自动化现场的各种数据，也可用于各

3、类自动化系统：q无人值守变电站q电厂电气监控系统q水电站自动化系统q变电站自动化系统q发电厂综合自动化系统q企业变配电自动化系统q调度/集控自动化子站系统q保护管理子站系统5 chapter_10通讯管理机硬件概述（通讯管理机硬件概述（1 1）qEDPF-TXJ通信管理机硬件用1U上架型工业嵌入式系统，内部采用了ULV英特尔赛扬1Mhz的CPU，512M内存，采用CF卡作为存储介质。它包括以下对外接口设备：q快速以太网4个独立接口；q两路232接口q带隔离的8个可配置为232/422/485的高速串口COM3COM10q此外，还有USB2，isolated CAN2，isolated DI/D

4、O46 chapter_10通讯管理机硬件概述（通讯管理机硬件概述（2 2）7 chapter_10通讯管理机硬件概述（通讯管理机硬件概述（3 3）8 chapter_10通讯管理机硬件概述（通讯管理机硬件概述（4 4）电源：电源输入：936VDC电源功率：20W工作温度：060C湿度：5%95%RH振动:517Hz,0.1”双幅度位移 17640Hz,1.5G的速度加速到峰值尺寸（WxDxH）：480mm x 198.12mm x 42mm 19”1U机型重量：2.8kg 9 chapter_10通讯管理机的通讯（通讯管理机的通讯（1 1）n在深溪沟水电项目中的工程实施中，灵活利用通讯管理机

5、的功能，即可方便的实现对各个LCU和各类被控设备之间进行Modbus实时数据的消息交换。n包括和以下被控设备厂家进行数据通讯：交流采样装置、励磁系统、调速器系统、机组辅助设备、机组顶盖排水控制系统、空调控制系统、电量采集、直流系统、通风系统等。10 chapter_10通讯管理机的通讯（通讯管理机的通讯（2 2）n作为作为Modbus/RTU主站，对多个从站机器进行实时数据采集主站，对多个从站机器进行实时数据采集n作为作为Modbus/RTU从站，接收主站命令，实现实时数据汇聚从站，接收主站命令，实现实时数据汇聚n作为作为Modbus/TCP主站，对多个从站机器进行实时数据采集主站，对多个从站

6、机器进行实时数据采集n作为作为Modbus/TCP从站，接收主站命令，实现实时数据汇聚从站，接收主站命令，实现实时数据汇聚n对本站内部汇聚的实时数据进行二次加工，包括移动、变换等功能，方便对多个数据源的缓存数据进行筛选重组等处理n在系统安全性方面，目前设计有能够对网络异常进行处理，如断开重连、数据缓存等，大大提高了系统可靠性。11 chapter_10水电监控系统通讯功能与通讯技术水电监控系统通讯功能与通讯技术 二、水电监控系统和二、水电监控系统和 外部调度通讯外部调度通讯12 chapter_10水电监控系统和外部调度通讯水电监控系统和外部调度通讯水电厂计算机监控系统外部通讯的主要对象是上级

7、调度系统，目前水电厂监控系统已实现了与电网调度自动化系统的计算机通讯。深溪沟水电和调度通讯包含：n瀑布沟区域集控中心（中水科H9000）n大渡河流域成都集控中心（南瑞NC2000）n四川省调度中心n华中网调度中心13 chapter_10水电监控系统和外部调度通讯水电监控系统和外部调度通讯与瀑布沟电站计算机监控系统（梯度调）采用冗余光纤通信通道的联网和通信，通信规约按照瀑布沟区域集控中心确定。14 chapter_10水电监控系统和外部调度通讯水电监控系统和外部调度通讯与大渡河流域成都集控中心（流域调）计算机监控系统通过冗余光纤通信通道实现数据交换，主通道采用100Mbps以太网接口，备用通道

8、采用10Mbps以太网接口,通信规约应满足大渡河流域成都集控中心的要求，另外还提供一个IEC60870-5-101点对点专用为备用通道。15 chapter_10水电监控系统和外部调度通讯水电监控系统和外部调度通讯与四川省调和华中网调通过冗余通信通道进行通信，以电力调度数据专网为主通道，常规远动专用通道（即点对点方式）为备用通道。主通道采用DL/T 634.5104-2002(IEC60870-5-104)协议，传输速率2Mbps；备用通道采用DL/T 634.5101-2002(IEC60870-5-101)或SC1801协议，传输速率1200bps。16 chapter_10和外部调度通讯

9、的开发和外部调度通讯的开发q软件：q水电监控系统需要与各调度中心进行操作命令及数据的传输，需要按照相应的远动通讯协议，开发包括对方设备的通讯功能及相应的远动规约格式的接口项目。该通讯接口要保证了信息传输的及时性、完整性与正确性。q硬件：q通讯网关机（HP DL380 G5服务器）q交换机17 chapter_10和外部调度通讯的开发和外部调度通讯的开发18 chapter_10什么是远动规约什么是远动规约 远动规约是站端RTU和调度系统进行信息交互的接口，随着软硬件技术的发展，远动规约也在不断地变化和发展。国际和国内使用的远动规约多种多样，即使对于同一种规约，其传输格式也会因不同国家不同生产厂

10、家而不同；为了统一这种混乱局面，实现远动规约的标准化，国际电工委员会TC-57技术委员会制定了一系列远动规约的基本标准 1-5，并在此基础上制定IEC60870-5系列远动规约。19 chapter_10什么是远动规约什么是远动规约远动数据传输规约IEC60870-5系列包含包含 IEC60870-5-IEC60870-5-101101（V2.0V2.0）IEC60870-5-IEC60870-5-104104（V1.0V1.0）中华人民共和国电力行业标准DL/T 634.5101-2002DL/T 634.5104-200220 chapter_10介绍介绍101规约规约q什么是IEC101

11、，它能解决那些问题：q远动设备及系统传输规约第101篇-基本远动任务q问答方式：轮询（Polling）q上行信息：遥测，遥信，遥脉，终端设备状态q下行信息：遥控，设点，对时q主要特点：信息量大，传输机制成熟21 chapter_10介绍介绍101规约规约q通讯方式q基本格式：异步；串口；偶校验；波特率；数据位8位；启停位各1位；累加和校验；22 chapter_10介绍介绍101规约规约q101规约的基本规则q选用模型q增强性能结构23 chapter_10介绍介绍101规约规约q由主站启动的链路传输服务有：n（1）由主站向子站循环询问越限的测量值的二级用户数据；n（2）由主站定期召唤和询问全

12、数据（包括状态量、测量值、变压器分接头位置、水位、频率）；n（3）由主站定期召唤电度量；n（4）由主站向子站定期进行时钟同步；n（5）由主站向子站发送控制断路器命令、调节步命令、设点命令、装载命令等；n（6）当事故发生后，由主站向子站召唤事故顺序记录，包括状态量和继电保护信号的事故顺序记录；n（7）支持文件传输，主站可以召唤故障录波装置记录扰动数据的数据文件。n（8）总日负荷曲线、远方开停机等(省调)24 chapter_10介绍介绍101规约规约q由从站触发启动的链路传输服务主要是：n（1）子站发生状态变位时主动传送的一级用户数据；n（2）定时向主站传送子站的全数据，传送周期由子站的参数确定

13、；25 chapter_10介绍介绍104规约规约IEC60870-5-104协议的名称为“采用标准传输协议子集的IEC60870-5-101的网络访问”（Network access for IEC 60870-5-101 using standard transport profiles）。此协议是将IEC60870-5-101标准用于TCP/IP网络，当调度主站与变电站连接到以太网，变电站RTU与调度主站通信时，通信规约则应采用IEC60870-5-104标准。26 chapter_10调度通讯站101应用层TCP/IP传输接口101应用层TCP/IP传输接口网 络X.25，FR，ISD

14、N.路由器路由器介绍介绍104规约规约104规约体系结构规约体系结构27 chapter_10介绍介绍104规约规约q IEC-60870-5-104远动规约结构使用的参考模型源出于开放式系统互联的ISO-OSI参考模型，但它只采用其中的5层。28 chapter_10介绍介绍104规约规约n应用规约数据单元APDU:为了检出ASDU的启动和结束，每个APCI包括下列的定界元素：一个启动字符，ASDU的规定长度，以及控制域。可以传送一个完整的APDU。nAPCI 应用规约控制信息nASDU 应用服务数据单元nAPDU 应用规约数据单元29 chapter_10IEC 60870-5-104和和

15、IEC 60870-5-101的简单比较的简单比较qIEC60870-5-104实际上是将IEC60870-5-101与TCPIP提供的网络传输功能相组合，使得IEC60870-5-101在TCPIP内各种网络类型都可使用，包括X.25、FR（帧中继 Frame Relay）、ATM（异步转移模式Asynchronous Transfer Mode）和ISDN（综合业务数据网Integrated Service Data Network）。30 chapter_10IEC 60870-5-104和和IEC 60870-5-101的简单比较的简单比较 qIEC 60870-5-104采用IEC

16、60870-5-101的平衡传输模式，通过TCP/IP协议传输远动信息；适用于PAD（分组装拆）的数据网络。IEC 60870-5-104规定对IEC 60870-5-101的应用协议数据单元的结构稍加变动如下：q保留1个启动字符，1个帧长L；删除第2个启动字符，第2个帧长L，校验和结束字符；增加传输层所需要的4个控制字节，可以实现启动（建立关联），停止（结束关联），测试等控制功能（U格式），可计数的监视功能（S格式）和可计数的信息传输功能（I格式）。q由于网络传输无法对时，因此将只能表示从毫秒到分钟的3个字节时标扩充为能够表示从毫秒到年的7个字节时标。q在应用功能方面，除了IEC 60870

17、-5-101的召唤1级用户数据，召唤2级用户数据功能不能使用外，其他应用功能全部保留。31 chapter_10水电监控系统通讯功能与通讯技术水电监控系统通讯功能与通讯技术 三、厂内通讯服务器三、厂内通讯服务器32 chapter_10厂内通讯服务器简介厂内通讯服务器简介q厂内通信数据服务器主要负责与厂内其它专功能自动化系统的连接，实现和计算机监控系统进行以下通信：q主设备运行状态分析系统；q微机五防装置；q消防监控系统；q工业电视系统；q能量采集计费系统；q水情自动测报系统；33 chapter_10厂内通讯服务器简介厂内通讯服务器简介q厂内通讯服务器与安全II区设备之间的通信采用硬件防火墙

18、进行逻辑隔离，与安全III区设备之间的通信采用正/反向安全隔离装置进行隔离，来确保计算机监控系统对外通信的安全性和可靠性。34 chapter_10厂内通讯服务器简介厂内通讯服务器简介35 chapter_10水电监控系统通讯功能与通讯技术水电监控系统通讯功能与通讯技术 四、四、ON-CALLON-CALL实时报警实时报警 短信通知交互平台短信通知交互平台 36 chapter_10ON-CALL介绍介绍q随着我国水电厂监控系统的发展和广泛应用，以及现代通信技术的发展和普及，建立一套相对独立的综合信息系统，扩大监控系统的报警功能，实现水电厂实时报警不局限于厂房内的快捷发布已具备了可能性和必要性

19、。作为水电厂生产运行的有效辅助工具，ON-CALL系统在水电厂“无人值班”（少人值守）和安全生产中发挥了重要作用。当发生事故时，ON-CALL系统可及时的将相关信息通知到巡检人员和相关责任人，使其迅速赶赴事故现场，处理问题，避免事故的扩大化，减少设备及停电的损失。同时，相关人员也可以通过固定电话或手机，通过电话查询等方式，了解设备的运行状况。37 chapter_10ON-CALL介绍介绍qON-CALL系统可以集成在电厂计算机监控系统中，是计算机监控系统的一个子系统，通过TCP/IP网络协议与监控系统实现互联。ON-CALL功能服务器需要预装操作系统及短信报警配置与查询工具软件，负责对报警信

20、息、接收人员进行配置和处理手机短信报警等通讯功能。该服务器配有短信群发器和电话语音卡，通过短信群发器发送报警短信，通过语音卡与电话线相连，进行电话语音报警。ON-CALL系统中存有录制好的语音文件。供语音报警使用。实际运行中ON-CALL功能服务器可配置到一台监控系统的计算机中，也可作为一个独立的网络节点存在。38 chapter_10ON-CALL介绍介绍工程师站历史站操作员站监控系统交换机ON-CALL功能服务器短信群发装置、语音卡、固话线手机电话座机ON-CALL系统配置图39 chapter_10ON-CALL功能功能qON-CALL系统主要具有以下功能：n灵活配置接收报警人员，可自动

21、根据班组轮值情况和报警类别发送报警短信；n以短信的方式将实时报警信息发送到相关人员的手机上；n以向固定电话上拨打电话的方式将实时报警信息和重要运行参数告知相关人员；n接受电话终端的查询，通告设备实时运行信息，包括重要运行参数及近期设备运行中发生的故障、事故；n发送报警信息的同时在服务器上同步显示报警信息；n存储发布的告警信息，供相关人员查询。40 chapter_10ON-CALL硬件配置硬件配置q电话语音卡：完成电话报警、电话查询功能；q语音狗（选配）：实现电话查询时，语音的动态合成功能；qGSM Modem+SIM卡：完成告警信息短消息自动发送的功能。41 chapter_10ON-CAL

22、L实时报警实时报警短信通知交互平台简介短信通知交互平台简介q当出现重要故障和事故时，应能通过移动通信卡向预先规定手机用户发送短信，告诉对方报警内容，并支持短信群发功能。42 chapter_10ON-CALL实时报警实时报警短信通知交互平台功能短信通知交互平台功能q短信通知交互平台功能q告警后自动发送短信：q自动q半自动q手动发送q接收短信显示功能：q短信群发功能：q人工选择告警接收人员，发送告警短信息：q硬件设备q短信群发设备（支持GSM功能的无线上网卡）。43 chapter_10水电监控系统通讯功能与通讯技术水电监控系统通讯功能与通讯技术 五、五、ON-CALLON-CALL实时报警实时

23、报警 自动拨号语音通知功能自动拨号语音通知功能44 chapter_10ON-CALL实时报警实时报警自动拨号语音通知功能简介自动拨号语音通知功能简介q当出现重要故障和事故时，监控系统除了产生规定的报警之外还将产生电话语音自动报警。电话语音自动报警可根据预先规定进行自动拨号，拨号顺序应按从低级到高级方式进行，当某一级为忙音或在规定时间内无人接话时，自动向其高一级拨号，当对方摘机后，立即告诉对方报警内容。电话语音自动报警可支持多路同时自动拨号。45 chapter_10ON-CALL实时报警实时报警自动拨号语音通知功能自动拨号语音通知功能q实现语音自动报警功能q完成自动拨打电话进行相关报警信息的

24、语音告知。q同时可配置多路电话拨出q硬件设备q电话语音卡；固话线路。46 chapter_10布局示意图 语音卡实例图 47 chapter_10ON-CALL实时报警实时报警自动拨号语音通知实现（自动拨号语音通知实现（1）q通过语音电话设备与外界交换信息，提供双向的语音信息交流和服务。q将事故/故障或其它需报警的信号按其类型和严重或危险程度进行分类和分级，事先在系统中输入报警接收的电话号码。当发生事故/故障或其它需报警的信号时，电话语音设备按照报警的等级和按定义的电话号码自动拨号以语音方式向有关人员报警。48 chapter_10ON-CALL实时报警实时报警自动拨号语音通知实现（自动拨号语

25、音通知实现（2）q有关人员可以通过不同的语音报警，知道故障或事故的发生时间、地点和故障或事故情况，可以及时进行处理。q语音报警所发送的信息带时标和发送顺序号。q语音报警具备信息定制功能。49 chapter_10告警用户管理告警用户管理 q告警用户指所有可能接收信息的人员，告警用户管理是对信息管理系统中所需通告的用户进行管理的子系统。告警用户需设定与告警信息的对应关系，以使信息处理系统可以对所设定的用户进行通告。告警用户以部门信息的树型结构进行管理，各用户信息主要由下列字段构成：编号、姓名、一级部门、二级部门、三级部门、四级部门、固定电话1、固定电话2、移动电话1、移动电话2，其中一级部门为二

26、级部门的上级部门，以此类推。用户可以属于某个部门，也可以直属于该部门的上级部门。50 chapter_10水电监控系统通讯功能与通讯技术水电监控系统通讯功能与通讯技术 六、六、ON-CALLON-CALL实时参数实时参数 查询功能查询功能51 chapter_10ON-CALL实时参数查询功能简介实时参数查询功能简介q各级领导和技术人员通过电话拨入随时了解当前主要设备的运行状况。52 chapter_10ON-CALL实时参数查询功能实时参数查询功能q电话拨入查询功能q完成告警信息自动拨打电话语音告知的功能。q硬件设备q电话语音卡q语音狗（选配）（语音的动态合成功能）53 chapter_10ON-CALL实时参数查询功能实时参数查询功能q电话语音查询在无语音狗的情况下，查询内容的播放必须靠语音条目的合成来完成，系统提供工具，可对一些事先录制好基本条目进行管理。基本条目主要分为五类：子站名、对象名、测点描述（指开关量、多值状态量、模拟量的描述）、测点动作描述（指开关量、多值状态量状态值的描述）、测点单位描述（指模拟量的单位），这些信息都在对象组态中应用到。54 chapter_10