Конспект
Каналы связи автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии. Общие требования к каналам связи (вопрос 15)
Категория: | Конспект |
Дисциплина: | Автоматизированная система контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) |
Город: | Беларусь, Минск |
Учебное заведение: | БНТУ, ФИТР |
Стоимость работы: | бесплатный |
Оценка: | 10 |
Объем страниц: | 3 |
Год сдачи: | 2020 |
Дата публикации: | 07.05.2021 |
Фрагменты для ознакомления
15. Каналы связи автоматизированной системы контроля и учета электроэнергии. Общие требования к каналам связи
Успешную работу средств АСКУЭ обеспечивают различные каналы связи. Отсутствие каналов связи или их плохое состояние может привести к сдерживанию и малоэффективному использованию комплекса АСКУЭ. А также полному выводу системы из строя.
Выбор каналов связи, а также выбор оборудования связи производится на стадии проектирования АСКУЭ с учетом требования обеспечения служебной и технологической связи с объектами.
АСКУЭ может базироваться на различных интерфейсах и каналах связи. Коммуникационной средой между счетчиком и УСПД могут являться следующие интерфейсы:
- ИРПС – токовая петля
- RS232
- RS485
- Ethernet
- CAN
- GSM
- PLC (для бытового сектора, сеть 0,4кВ)
- RF или ZigBee (радиоканал)
Коммуникационной средой между УСПД и серверами верхнего уровня является:
- структурированная кабельная сеть,
- телефонная сеть с коммутируемыми каналами,
- Ethernet,
- GSM,
- оптоволоконная связь,
- радио связь,
- интернет.
Организация канала связи в коммуникационной среде осуществляется программными и аппаратными методами.
Требования к каналам связи
Связь между уровнями АСКУЭ должна осуществляться по каналам связи, обеспечивающим дистанционный сбор и обмен ЧРИ по стандартным интерфейсам и протоколам обмена типа «запрос-ответ». Передачу ЧРИ с нижнего уровня АСКУЭ на верхний следует производить по запросу этих ЧРИ с верхнего уровня (с компьютера, с УСПД).
Техническая реализация каналов связи в АСКУЭ и используемые протоколы передачи ЧРИ должны обеспечивать минимальные задержки при их передаче с нижнего уровня на верхний с минимальной временной задержкой, не превышающей 50 % от интервала автоматического сбора ЧРИ.
Цикл опроса считается законченным, когда ЧРИ всех средств измерений помещаются в БД ЦСОД.
Передача ЧРИ с нижнего уровня АСКУЭ на ЦСОД допускается только с СИ измерительного компонента АС и (или) средств учета электроэнергии компонента АС сбора и обработки данных - УСПД.
Связь между средним уровнем АСКУЭ и ЦСОД должна строиться на основе быстродействующих каналов связи, включая выделенные собственные и арендуемые проводные каналы, волоконно-оптические и радиоканалы.
Для обеспечения надежной связи между средним уровнем АСКУЭ и ЦСОД рекомендуется использовать не менее двух каналов связи: основного и резервного.
Рекомендуется использовать УСПД, содержащие несколько цифровых интерфейсов нижнего уровня АСКУЭ для подключения электронных счетчиков и два или более интерфейса верхнего уровня для передачи ЧРИ на верхние уровни разных систем учета или одной системы учета, но по различным каналам связи (основному и резервному).
Для обеспечения связи между средним уровнем АСКУЭ и ЦСОД рекомендуется использовать:
- локальную сеть Ethernet (проводная, оптическая, радио-Ethernet);
- выделенные или коммутируемые телефонные линии связи (модемы);
- систему связи регионального сотового оператора (GSM-GPRS);
- радиоканалы.
Определение типов каналов связи в качестве основного и резервного должно производиться на этапе разработки проекта АСКУЭ, исходя из цикла опроса и количества установленных на объекте электронных счетчиков.
Доступ ЦСОД к ЧРИ в УСПД допускается производить по интранет-технологиям с использованием пространства интернет-адресов (IP-адресов).
Для передачи ЧРИ от АСКУЭ в ЭО рекомендуется использовать:
- выделенные или коммутируемые телефонные линии связи (модемы);
- систему связи регионального сотового оператора (GSM-GPRS),
- радиоканалы.
Тип канала связи определяет ЭО.
Для сбора данных от электронных счетчиков в АСКУЭ на уровень УСПД рекомендуется использовать:
- проводные каналы на основе экранированного кабеля (витая пара, коаксиальный кабель);
- систему связи регионального сотового оператора (GSM-GPRS);
- радиоканалы;
- каналы связи на основе внутридомовой электропроводки напряжением 0,4 кВ.
Детальные требования к средствам связи АСКУЭ должны устанавливаться в технических условиях и технических заданиях на проекты конкретных АСКУЭ.
Интерфейсы
RS232 – стандарт последовательной асинхронный передачи двоичных данных между терминалом DTE (DataTerminalEquipment) и коммуникационным устройством DCE (DataCommunicationEquipment).
RS232 – интерфейс передачи информации между двумя устройствами на расстояние до 15м. Информация передается по проводам цифровым сигналом с двумя уровнями напряжения. Логическому "0" соответствует положительное напряжение (от +5 до +15 В для передатчика), а логической "1" отрицательное (от -5 до -15 В для передатчика). Асинхронная передача данных осуществляется с фиксированной скоростью при самосинхронизации фронтом стартового бита.
По структуре это обычный асинхронный последовательный протокол, то есть передающая сторона по очереди выдает в линию 0 и 1, а принимающая отслеживает их и запоминает.
Данные передаются пакетами по одному байту (обычно 8 бит).
Вначале передаётся стартовый бит, противоположной полярности состоянию незанятой (idle) линии, после чего передаётся непосредственно кадр полезной информации, от 5 до 8 бит.
Увидев стартовый бит, приемник выжидает интервал T1 и считывает первый бит, потом через интервалы T2 считывает остальные информационные биты. Последний бит — стоповый бит (состояние незанятой линии), говорящий о том, что передача завершена. Возможно 1, 1,5 или 2 стоповых бита.
В конце байта, перед стоп битом, может передаваться бит чётности (paritybit) для контроля качества передачи. Он позволяет выявить ошибку в нечетное число бит (используется, так как наиболее вероятна ошибка в 1 бит).
RS485 – Recommended Standard 485. (EIA485 – Electronic Industries Alliance) – стандартфизическогоуровнядляасинхронногоинтерфейса. Регламентирует электрические параметры полудуплексной многоточечной дифференциальной линии связи типа общая шина. Самый распространенный в настоящее время и надежный способ построения АСКУЭ, подходящий как для бытовой, так и для промышленных сфер. В стандарте RS485 для передачи и приема данных используется одна витая пара проводов, иногда сопровождаемая экранирующей оплеткой или общим проводом. Передача данных осуществляется с помощью дифференциальных сигналов.
Разница напряжения между проводниками одной полярности означает логическую единицу, разница другой полярности – нуль.
Электрические и временные характеристики интерфейса:
- До 32 приемо-передатчиков в одном сегменте сети.
- Максимальная длина одного сегмента сети- 1200 м.
- Только 1 передатчик активный.
- Максимальное количество узлов в сети – 256 с учетом магистральных усилителей.
Характеристика скорость обмена/длина линии связи – 62,5кбит/с – 1200м (1 витая пара), 375кбит/с – 300м (1 витая пара), 2400 кбит/с – 100м (2 витые пары), 10000 кбит/с – 10 м (2 витых пары).
Ethernet
Пакетная технология передачи данных преимущественно локальных компьютерных сетей. Стандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протокол управления доступом к среде осуществляется на канальном уровне.
CAN – сеть контроллеров. Стандарт промышленной сети ориентированный на объединение в единую сеть различных исполнительных устройств и датчиков. Режим передачи – последовательный широковещательный пакетный. Под CAN-сетью обычно подразумевается сеть топологии «шина» с физическим уровнем в виде дифференциальной пары. Передача ведется кадрами, которые принимаются всеми узлами сети.
PLC интерфейс менее надежный, чем RS485. Данные со счетчиков в случае применения PLC (PowerLineCommunication) передаются по тем самым проводам, по которым к потребителю подводится питающее всю бытовую технику напряжение 220В. Непосредственно от счетчика данные поступают на УСПД, а далее на компьютер для непосредственной обработки. Использование в качестве канала связи электросети ставит задачей избежать необходимости прокладки дополнительных линий связи и, тем самым, удешевить создаваемую АСКУЭ.
Сеть может передавать голос и данные, накладывая аналоговый сигнал поверх стандартного переменного тока частотой 50 (60) Гц.
PLC включает:
- BPL (широкополосная передача через линии электропередач, обеспечивающая передачу данных со скоростью более 1 Мбит/с).
- NPL (узкополосная передача через линии электропередач со значительно меньшими скоростями передачи данных).
Комплект PLC-концентраторов в подстанции 0,4кВ по одному на фазу. Показания счетчиков поступают в буфер концентратора и остаются в нем до момента вытеснения новыми данными.
Преимущества:
1. Простота использования
2. Не требуется прокладка отдельного кабеля
3. Более стабильная связь, чем при использовании WiFi.
Недостатки:
1. Пропускная способность сети по электропроводке делится между всеми ее участниками. Например, если в одной PowerLine сети 2 пары адаптеров активно обмениваются информацией, то скорость обмена для каждой пары будет составлять 50% от общей пропускной способности.
2. Не работает через сетевые фильтры и ИБП.
3. СовременныйPowerLine адаптеры сильно греются
4. На качество связи отрицательное влияние могут оказывать дешевые импульсные БП, зарядные устройства и т.д.
5. Отрицательное влияние оказывает качество электропроводки