《配电网自动化技术》课程设计任务书-站控通信规约和通信管理机通信程序设计.doc

配电网自动化技术配电网自动化技术 课程设计任务书课程设计任务书 题 目站控通信规约和通信管理机通信程序设计 学生姓名学号专业班级电气 0701 班 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。 循环冗余校验 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。设计通信管理机中的通信 主控程序，通信管理机能同时和 n（n30）个 IED 进行通信。 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)用查表法实现 CRC-16 校验码生成和校验。 6)设计主机规约传输和接收的程序流程，并画出流程图。 7)设计 CRC 校验子程序流程。 8)撰写设计报告。 起止时间2010 年 12 月 20 日 至 2010 年 12 月 26 日 指导教师签名年 月 日 系（教研室）主任签名年 月 日 2 学生签名年 月 日 目目 录录 一、引言一、引言 3 二、设计目的二、设计目的 3 三、设计内容三、设计内容 4 四、设计初步分析四、设计初步分析 4 五、设计原理五、设计原理 5 召唤式应答通信规约特点5 通信帧格式设计原理5 循环冗余校验码原理6 六、设计详细分析六、设计详细分析 7 召唤式应答通信规约7 通信帧格式9 循环冗余校验15 七、设计总结七、设计总结 19 八、参考文献八、参考文献 19 3 一、引言一、引言 在配电网自动化系统中，数据通信是一个极为重要的环节。数据通信既可能是在一 个厂站内部进行，也可能是在厂站之间进行，还可以是在远达数千公里的厂站与调度中 心之间进行。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 通信管理机不断地进行通信，使通信管理机实现现场信息的集结和控制命令的下达，使 IED 装置实现现场信息的上传。在数据通信系统中，为保证这种数据通信的正常有序进行， 双方必须遵守一些共同的约定，这些约定就是通信规约。因此，通信规约是数据通信的 基础。在我国配电网自动化系统中，通信规约一般可以分为循环传送式通信规约、召唤 式应答通信规约、对等式通信规约。由于召唤式通信规约可节省信道，数据传输速度高， 通道适应性强，因此得到了较广泛应用。 由于信息在传输过程中会受到不同程度的干扰，干扰将会使信息出错，出现信息的 失真，接收端将收到错误的信息。因此，必须在传送的信号上加上抗干扰编码，即利用 信道编码器实现差错控制。差错控制的目的是要发现传输过程中出现的错码，进而加以 纠正。循环冗余校验 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。 二、设计目的二、设计目的 配电网自动化系统是集计算机技术、现代数据通信技术和电力系统运行控制理论为 一体的自动化系统，其中的数据通信技术是是保证配电自动化系统实施的关键。配电网 自动化系统一般分为三层：第一层为现场 IED 设备层，第二层为配电子站即通信管理机， 第三层为主站层。本次课程设计为设计变电站自动化系统中通信管理机与现场各类 IED 设备的通信，采用的是召唤式应答通信规约，在此基础上设计帧结构。因此，通过本次 课程设计能够使我们明白配电网自动化系统中通信的实现原理，为以后开展配电网自动 化有关工作具有重要指导意义。 本次配电网课程设计的目的主要有以下几点： 对所学配电网自动化知识进行巩固，加深对配电网自动化课程中基本概念的理解。 掌握召唤式应答规约通信流程，尤其是掌握配电自动化系统的远动通信规约的精髓， 4 达到触类旁通的目的。 根据通信功能要求，通过设计帧结构掌握各种帧结构的设计原则，并以此为基础在工 程实践中根据所掌握的信息解析通信帧。 通信过程中由于各种干扰需要进行差错控制，本次课程设计需要掌握用查表法 实 现 CRC-16 校验码的生成和校验的原理。 通过本次课程设计，掌握根据实际问题开展初步分析问题、检索资料、深入分析问题、 解决问题一系列工作，为以后工作生活打下一个良好的基础。 三、设计内容三、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（n30）个 IED 进行通信。 具体内容如下： 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。 设计出每一类信息的传送帧格式。 根据信息的传送重要性确定信息的传送原则。 ， 校验方式选用 CRC-16 校验方式。生成多项式 g(x)=x16+x15+x5+1。 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。 设计主机规约传输和接收的程序流程图。 四、设计初步分析四、设计初步分析 配电网自动化系统中通信规约通俗来讲，指配电调度端和现场执行端通信时共同使 用的人工语言的语法规则及应答关系。通信规约规定怎样开始/结束通信、谁管理通信、 怎样传输信息、数据是怎样表示和实施保护的、工作机理、支持的数据类、支持的命令 以及怎样检测/纠错等内容。本次课程设计通信规约为召唤式应答通信规约，它是一个以 通信控制中心即主站为主动方的远动数据传输规约。根据其通信特点可对应画出通信管 理机发送与接收信息的流程图。根据其功能要求可以确定传输的内容（命令）编码，由 此设计出总体的帧格式并分别设计出每一类信息的传送帧格式。由于每一类信息的重要 程度与实时性要求的不同，要求有不同的优先级，由于召唤式问答通信规约为问答通信 5 方式，因此信息优先级体现在主站对各类信息的轮询频率的高低，由此定义信息的传送 原则。本次课程设计的差错控制为用查表法实现 CRC-16 校验码生成和校验，根据其生成 多项式 g(x)=x16+x15+x5+1 编写程序流程图和程序实现信息校验码的生成与校验。 五、设计原理五、设计原理 召唤式应答通信规约特点召唤式应答通信规约特点 召唤式应答通信规约即 POLLING 规约是一个以通信控制中心即主站为主动方的远动 数据传输规约。厂站自动化系统中各 IED 只有在主站询问以后，才向询问发送方回答信 息。通信主站按照一定规则向各个厂站自动化系统中 IED 发出各种询问报文，厂站自动 化系统按询问报文的要求以及厂站自动化系统的实际状态向控制中心回答各种报文。通 信主站也可按需要对厂站自动化系统发出各种控制报文，厂站自动化系统正确接收控制 报文后，按要求输出控制信号，并向控制中心回答响应报文。当现场 IED 设备受到主站 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。平时各 IED 同样正常 采集各项数据，但这些数据不马上传送，而是存储起来，当主站轮询到本站时才组装发 送出去。 在召唤式应答通信规约中，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通信链路。通信链路的建立、数据信息的传送、接 收的确认、链路的撤除等过程均在一问一答中完成。 召唤式应答通信规约适用于网络拓扑是点对点、多点共线、多点环形或多点星形的 远动系统，以及调度中心与一个或多个远动终端进行通信。通道可以使全双工或半双工， 信息传输为异步方式。 问答式通信规约中主站与子站的通信项目可按功能来划分。 主站发送的命令报文 初始化设置参数类，设置扫描周期，设置死区数值及滤波系数等； 查询类，询问各种类别的远动数据情况等； 管理控制类，控制 RTU 的投入或退出工作等； 专用类，电源合闸确认以及遥控、诊断报文等。 子站发送的命令报文 子战对主站的响应主要有两类，一类是对主站命令的简短响应，即肯定性确认或否 定性确认；另一类是遵照主站命令回答响应的具体数据。 通信帧格式设计原理通信帧格式设计原理 6 固定帧长的帧格式：固定帧长度帧格式为由通信双方约定帧长度固定为五个八位位组， 适用于现场 IED 向主站回答的确认报文或主站向现场 IED 发送查询报文。 可变帧长的帧格式：通信帧的长度可变，通信双方均遵守规定编码和解码信息，适用 于由调度中心向厂站端传输数据，或由厂站端向调度中心传输数据。 一般通信帧格式如下图 1 所示。 帧由帧头(Frame header8bit)、包(Packet)、和 FCS16bit (CRC)及帧尾(Flag8bit)组 成。包由包头（Packet header）和数据（data）组成。包头由源地址、目的地址、包长度 和功能码组成。包长度为整个帧字节长度之和。 帧 帧头 包FCS帧尾 包头 数据 源地址目的地址包长度功能码 图 1 帧格式 包和 FCS 中出现 0x7E、0x7C、0x7D 分别转义为：0x7D 和 0x5E、0x7D 和 0x5C、0x7D 和 0x5D（原字节和 0x20 异或） 。 循环冗余校验码原理循环冗余校验码原理 循环码是一种特殊的线性分组码，在严格的的代数学理论基础上建立起来的，具有 线性分组码的一般性质，并且具有循环性，即将某一码字的首位移到其末位之后就变成 了相邻的另外一个码字。 对于一个长度为 k 的二进制信息码元，用表示。发送装置重信道编码器将产生 MX )( 一个 r 位的码元序列，称为监督码序列，用表示。将此 r 位的监督码元序列附加在 k RX )( 位的信息码元序列后面，组成总长度为 n 位（n=k+r）的循环序列码,使得这个 n 位 CX ) ( 的循环码序列，可以被某个预定的生成多项式整除，并把 n 位的循环码作为一 GX ) (CX )( 帧信息发送出去。接收装置对接收到的 n 位码元的帧，除以同样的生成多项式。当 GX ) ( 无余数时，则认为没有错误，这就是循环冗余校验的实质。 实现 CRC 的基本原理，简单的说，就是原始数据通过某种算法，得到一个新的数据，而 这个新的数据与原始数据有着固有的内在联系。通过把原始数据和新数据组合在一起， 形成新的数据，因此这个新数据具有自我校验的能力。我们把原来的数 据表示为， P)x( 它是一个 n 阶的多项式，表示为： 7 =+ P)x( xax n n n n 2 2 1 1aax0 1 1a 式中为 0 或 1 ，x 为伪变量，并用指明各位间的排列位置。 aix i 因此，一个 8 位的二进制数 01001001 可以表示为： =+ P)x(x 7 0 x 6 1 x 5 0 x 4 0 x 3 1 x 2 0 x 1 0 x 0 1 通过除以 CRC 多项式后，得到一个余数和商,这个就是我们需要 P)x(GX )(Rx)( Q x)(Rx)( 的 CRC 校验值，上述用公式表示： =*+ P)x( Q x)( GX ) (Rx) ( CRC16 校验方式的生成多项式为 g(x)=+ +1 x 16 x 15 x 5 六、设计详细分析六、设计详细分析 召唤式应答通信规约召唤式应答通信规约 召唤应答式通信规约工作流程图 2 如下。 8 109GG07pXfTTDFYB POLLING 工作流程 询问链路 回答链路状况 复位远方链路 链路确认 总召唤 回答全数据 召唤突发数据 回答突发数据 有无控制命令 有无定时任务 分类回答 Y N 9 图 2 召唤式应答通信规约工作流程图 图中，突发数据是指 SOE、越限数据。总召唤是指初始化后或者通信终端超过规定 的时间后，主站发总召唤命令，召唤厂站全数据，定义为 1 级数据。控制命令有断路器、 隔离开关遥控操作命令及 AGC 控制调节命令等。 通信帧格式通信帧格式 帧头源地址目的地址包长度功能码数据FCS帧尾 帧头为：0x7E，长度为：1BYTE； 帧尾为：0x7C，长度为：1BYTE； FCS 为：16 位 CRC（即 CRC-16） ，长度为 2BYTE，由包形成，不包括帧头、FCS 和帧 尾； 包长度为整个帧字节长度之和，根据实际情况确定其需要长度大小； 对下行信息（主站子站）： 源地址为主站号：0x00，长度为：1BYTE； 目的地址为现场 IED 设备编号对应地址代码，由于要求通信管理机能同时和 n（n30） 个 IED 进行通信，即 IED 编号 030，对应地址代码为 0x000x1E，长度为 1BYTE。 对上行信息（子站主站）： 源地址为现场 IED 设备编号对应地址代码，IED 编号 030，对应代码为 0x000x1E，长 度为 1BYTE； 目的地址为主站号：0x00，长度为：1BYTE； 帧发送时学如串行通信接口，高字节在前，低字节在后，例如发送 256, 先发送 0x01，再 0x00。帧发送时，包和 FCS 中出现 0x7E、0x7C、0x7D 分别转义为：0x7D 和 0x5E、0x7D 和 0x5C、0x7D 和 0x5D（原字节和 0x20 异或） 。 功能码分配表 功能码主站子站（下行）功能码子站主站（上行） 0x00发送 YC 命令0x0A发送 YC 信息 0x01发送 YX 命令0x0B发送 YX 信息 0x02发送 YK 选择命令 0x03发送 YK 执行命令 0x04发送 YK 撤销命令 0x0C发送 YK 返较信息 0x05发送报告越限信息命令0x0D发送越限信息 10 0x06发送报告 SOE 信息命令0x0E发送 SOE 信息 对下行信息（主站子站）： 遥测帧格式设计 遥测是将远方厂、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管理系统，储存并显示。遥测量包括母线电压，功率、 线路电流、主变压器有功、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。 IED 中遥测量12 个，其中包括母线电压、线路电流、有功功率等 12 种遥测量，编 号为 011，对应编号代码为 0x000x0B，长度为：1BYTE； 类别标志指明主站向 IED 所询问的遥测量是所有遥测量（011） 、分段的遥测量（如 14） ，还是分点遥测量（如 1、3、6） 。 类别标志代码长度为 1BYTE，编码如下表： 类别类别标志代码 所有遥测量0xAA 分段遥测量0XBB 分点遥测量0XCC 如果要求现场 IED 传送所有的遥测量，对应帧格式如下： 帧头源地址目的地 址 包长度功能码类别标 志 FCS帧尾 如果要求现场 IED 传送几段遥测量，对应帧格式如下： 帧 头 源 地 址 目 的 地 址 包 长 度 功 能 码 类 别 标 志 分 段 数 目 n 分 段 1 起 始 代 码 1 终 止 代 码 1 分 段 n 起 始 代 码 n 终 止 代 码 n FCS帧 尾 分段数目为 n 对应的十六进制数，长度为：1BYTE； 起始代码为分段 i（如 YC 量 4-7）起始 YC 量编号对应的编号代码（如 YC 量 4 为 0x04） ， 长度为：1BYTE； 终止代码为分段 i（如 YC 量 4-7）终止 YC 量编号对应的编号代码（如 YC 量 7 为 0x07） ， 长度为：1BYTE； 如果要求现场 IED 传送分点 YC 量，对应帧格式如下： 帧头源地 址 目的 地址 包长 度 功能 码 类别 标志 YC 数目 n 编号 代码 1 编号 代码 n FCS帧尾 编号代码 i 为 YC 量 i 编号对应代码，长度为：1BYTE； 11 遥信帧格式设计 遥信是将远方厂、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管理系统，储存并显示。遥信量包括断路器位置信号和断 线信号，各种保护信号，各种事故信号等。 IED 中遥信量20 个，其中包括各种开关变位等 20 种遥信量，对应编号为 019，对 应编号代码为 0x000x13，长度为：1BYTE； 类别标志指明主站向 IED 所询问的遥信量是所有遥信量（019） 、分段的遥信量（如 14） ，还是分点遥信量（如 1、3、6） 。 类别标志代码长度为 1BYTE，编码如下表： 类别类别标志代码 所有遥信量0xAA 分段遥信量0XBB 分点遥信量0XCC 如果要求现场 IED 传送所有的遥信量，对应帧格式如下： 帧头源地址目的地 址 包长度功能码类别标 志 FCS帧尾 如果要求现场 IED 传送几段遥信量，对应帧格式如下： 帧 头 源 地 址 目 的 地 址 包 长 度 功 能 码 类 别 标 志 分 段 数 目 n 分 段 1 起 始 代 码 1 终 止 代 码 1 分 段 n 起 始 代 码 n 终 止 代 码 n FCS帧 尾 分段数目为 n 对应的十六进制数，长度为：1BYTE； 起始代码为分段 i（如 YX 量 4-7）起始 YX 量编号对应的编号代码（如 YX 量 4 为 0x04） ， 长度为：1BYTE； 终止代码为分段 i（如 YX 量 4-7）终止 YX 量编号对应的编号代码（如 YX 量 7 为 0x07） ， 长度为：1BYTE； 如果要求现场 IED 传送分点遥信量，对应帧格式如下： 帧头源地 址 目的 地址 包长 度 功能 码 类别 标志 YX 数目 n 编号 代码 1 编号 代码 n FCS帧尾 编号代码 i 为 YX 量 i 编号对应代码，长度为：1BYTE； 遥控帧格式设计 12 遥控是调度端管理系统应用通信技术，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。其对象主要为断路器及隔离开关， 距离保护闭锁复归等。 IED 中 YK 对象帧格式中编号代码用 1BYTE 的长度表示，可表示的编号个数为 255 个，即 YK 对象 0255，对应编号代码为 0x000xFF。 由于 YC 操作要十分可靠，不能误控其他开关，因此需要进行遥控返较过程来增加可 靠性环节的遥控信息字格式。因此，下行 YK 命令包括遥控选择、遥控执行、遥控撤销， 上行 YK 命令包括遥控返较。 YK 选择命令帧格式如下： 帧 头 源 地 址 目 的 地 址 包 长 度 功 能 码 YK 对 象 数 n YK 对 象 1 状 态 YK 对 象 n 状 态 FCS帧 尾 YK 对象中编码即指各 IED 中 YK 对象开关的编号代码，长度为：1BYTE； 状态信息指 YK 命令对应编号开关状态的变化，其中 0x00H 表示开关合，0x11H 表示开 关分，长度为：1BYTE； YK 执行与撤销命令帧格式如下： 帧头源地址目的地 址 包长度功能码命令FCS帧尾 命令中，0x00 代表 YK 执行，0x11 代表 YK 撤销，长度为：1BYTE； SOE 帧结构设计 SOE 是记录状态量发生变化的时刻的先后顺序。 帧头源地址目的地 址 包长度功能码命令FCS帧尾 命令指要求现场 IED 发送 SOE，代码为 0xFF； 越限信息帧结构设计 越限是电力系统运行时，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。 告警下限：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。 13 帧头源地址目的地 址 包长度功能码命令FCS帧尾 命令指要求现场 IED 发送越限，代码为 0xEE； 对上行信息（子站主站） 遥测帧格式设计 IED 向通信管理机传送 YC 量帧格式如下： 帧 头 源 地 址 目 的 地 址 包 长 度 功 能 码 YC 个 数 n 编 号 1 数 值 编 号 n 数 值 特 殊 位 FCS帧 尾 编号 i 为对应 YC 模拟量编号代码，与下行帧格式中相同，长度为 1BYTE； 数值为对应模拟量数值，其值用十六进制数表示，长度根据实际数值大小分析设置为 1BYTE； 特殊位为当 IED 中出现突发事故，如越限，SOE 事件时，通过这个特殊位告知主站，用 0x00 表示无突发事故，用 0x11 表示出现越限无 SOE，用 0x22 表示出现 SOE 无越限，用 0x33 表示出现越限无 SOE，长度为 1BYTE； 遥信帧格式设计 IED 向通信管理机传送 YX 量帧格式如下： 帧 头 源 地 址 目 的 地 址 包 长 度 功 能 码 YX 个 数 n 编 号 1 数 值 编 号 n 数 值 特 殊 位 FCS帧 尾 编号 i 为对应 YX 量编号代码，与下行帧格式中相同，长度为 1BYTE； 数值为对应 YX 量数值，长度根据实际信息量大小分析设置为 1BYTE； 特殊位为当 IED 中出现突发事故，如越限，SOE 事件时，通过这个特殊位告知对方，用 0x00 表示无突发事故，用 0x11 表示出现越限无 SOE，用 0x22 表示出现 SOE 无越限，用 0x33 表示出现越限无 SOE，长度为 1BYTE； 遥控返较帧格式设计 遥控返较帧格式如下： 帧 头 源 地 址 目 的 地 址 包 长 度 功 能 码 YK 个 数 n 编 号 代 码 1 状 态 编 号 代 码 n 状 态 特 殊 位 FCS帧 尾 14 编号代码即指各 IED 中开关的编号代码，长度为：1BYTE； 状态信息指 YK 命令对应编号开关状态的变化，其中 0x00H 表示开关合，0x11H 表示开 关分，长度为：1BYTE； 特殊位为当 IED 中出现突发事故，如越限，SOE 事件时，通过这个特殊位告知对方，用 0x00 表示无突发事故，用 0x11 表示出现越限无 SOE，用 0x22 表示出现 SOE 无越限，用 0x33 表示出现越限无 SOE，长度为 1BYTE； SOE 帧结构设计 SOE 帧结构设计如下： 帧 头 源 地 址 目 的 地 址 包 长 度 功 能 码 事 件 个 数 n 编 号 1 状 态 时 间 编 号 n 状 态 时 间 特 殊 位 FCS帧 尾 编号为 IED 中对应开关器件的编号，长度为 1BYTE; 状态信息为对应编号开关状态的变化，其中 0x00H 表示开关由合到分，0x11H 表示开关 由分到合，长度为：1BYTE； 时间：反映发生开关变位的时间，包括年、月、日、时、分、秒，其中年占 2BYTE； 月、日、时、分、秒各占 1BYTE；共占 7 BYTE； 越限信息帧结构设计 越限信息帧格式如下： 帧 头 源 地 址 目 的 地 址 包 长 度 功 能 码 越 限 个 数 n 编 号 1 状 态 时 间 编 号 n 状 态 时 间 特 殊 位 FCS帧 尾 编号为 IED 中对应各种模拟量即对应 YC 模拟量的编号，长度为 1BYTE; 状态信息为模拟量变化，其中 0x00H 表示超过告警上限，0x11H 表示低于告警下限， 0x22 表示低于上复位限，0x33 表示高于下复位限，长度为：1BYTE； 时间：反映发生开关变位的时间，包括年、月、日、时、分、秒，其中年占 2BYTE； 月、日、时、分、秒各占 1BYTE；共占 7 BYTE； 信息的传送原则 由于子站的远动数据种类不一，可按其特性和重要程度加以分类： 对于重要的、变化快的数据，应勤加监视，采样扫描周期应短一些，对于不重要的变 化缓慢的数据，采样扫描周期可以长些。各种不同的远动数据可以选择相应的扫描周期。 15 在信息传递过程中，发生开关变位的信息和遥信信息最重要。遥信信息为一级，询问 周期不超过 2s，遥测信息为二级，询问周期不超过 3s，遥控信息为三级帧，扫描周期为 5s。 对 SOE 和越限信息，通过在 YC、YX、YK 帧格式中加特殊位来附加有无 SOE 和越限 信息，使通信主站及时掌握有无 SOE 和越限信息。 主机轮询现场 IED 时，主机都对每个子站有两个标志位为 00，如果三次轮询过程中都 在规定的时间 0.5s 内没有回复，则将此标志位置为 01，在下一次轮询时时间将提高一个 周期，如果在此次通信时未超时，则将标志位变为 00，恢复正常，如果在此次通信时超 时，则将标志位变为 10，下一次轮询时间继续增加一个周期，如果在此次通信时未超时， 则将标志位复位，通信回复正常，如果在此次通信时超时，则标志位置为 11，则放弃对 次 IED 数据的轮询。 循环冗余校验循环冗余校验 查表法实现 CRC 原理 查表法是使用预先算好的基本 CRC 值直接查出 CRC 值，因此，它是基于字节或字 操作，避免了耗时的位运算。这就决定了它的速度会增加，由此带来功耗降低的好处， 可这是以付出存储器为代价的， 因为，必须预先在程序中存在一个 CRC 数据表。以 8 位 数据为例，每一个字节仅需要作一次异或操作。表中的 CRC 值与其索引值有一个一一对 应的关系。不像逐位法那样，每次移入一个位，就进行运算，查表法是每次移入一个字 节，得到其索引值，然后，与这个缩影值做异或运算。粗略的看起来，所用的时间为逐 位法的 1/5（具体根据计算机的指令周期而定）左右。 由于数据通常以字节形式出现，因此以 8 位数据产生所需要的 CRC 表，共计 256 个，以 便在提高速度的同时可以节约存储器。产生表的过程就是分别求出从 0x00-0xFF 的 CRC 值，然后按照这个影射关系构成的一个数据表。当然，有两种办法来实现，一个是在运 行时，通过调用 CRC 表程序来产生。其次，是用工具预先形成数据表，然后将其放在 ROM 中。 图 3 是 CRC 查表程序流程图。 16 图 3 CRC 查表程序流程图 CRC 表生成程序 void GenCRC16Table() /Calculation 256 CRC values without bit reflection unsigned int i,j; for(i=0;i 0) crc = crc_16_l_table(crc *buffer) 19 buffer+; return crc; 七、设计总结七、设计总结 本次课程设计是设计变电站自动化系统中通信管理机与现场各类 IED 设备的通信 POLLING 规约，在此基础上设计帧结构，并采用查表法实现 CRC-16 校验码生成和校验。 通过此次课程设计加深了我对配电网自动化系统基本概念的理解，尤其是通过自己设计 POLLING 规约帧格式及其校验码的生成与校验，使我掌握了通信规约的本质，能够达到 分析其他通信规约并解析其对应帧格式的目的。同时理解了通信差错控制的原理及实现 方法。在课程设计的过程中遇到了很多的问题，如帧格式的设计，帧中所应该包含的内 容不明确， 这主要是没有理解通信原理、通信规约及其帧格式的一个精髓，只是机械式 的学习课本知识，不会变通。在这里感谢董张卓老师及同学，通过他们的帮助，使我的 许多问题得到了解决。尤其是董老师对此次设计帧格式的一种灵活思维方式及其工程上 的理论讲解，使我获益匪浅。这将会为我将来的工作生活带来很大的好处。 通过此次课程设计使我明白了在以后的学习工作中，要着重理论知识与工程实践知 识相联系，注意培养工程思维。同时要有吃苦耐劳的精神，遇到实际问题认真思考，敢 于思考，一步一步的积累工作经验，达到能够解决实际问题的目的。 八、参考文献八、参考文献 1 王士政. 电网调度自动化与配网自动化技术. 北京：中国水利水电出版社，2006.4. 2 丁书文. 电力系统远动原理及应用. 北京：化学工业出版社，2009.7. 3 张永健. 电网监控与调度自动化. 北京：中国电力出版社，2006.5. 4 付周兴，王清亮，董张卓. 电力系统自动化. 北京：中国电力出版社，2006.6. 5 柳永智，刘晓川. 电力系统远动. 北京：中国电力出版社，2004.7. 6 谷水清. 配电系统自动化. 北京：中国电力出版社， 2008.3.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