Автоматизация систем управления

Бурьяноватый А.И

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕМЕХАНИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМИ ПОДСТАНЦИЯМИ

Методические указания к курсовому проекту

По дисциплине

Санкт-Петербург

2008-2010

В методических указаниях изложены сведения о протоколах систем телемеханики, рекомендованных для применения в электроэнергетической отрасли. Описание выполнено на основе действующих стандартов устройств и систем телемеханики.

Методические указания предназначены для восполнения дефицита учебных материалов при проектировании систем телемеханики для специальности «Электроснабжение железнодорожного транспорта» и рассчитано на студентов четвертого-пятого курсов всех форм обучения.

доц. Бурьяноватый А.И

СОДЕРЖАНИЕ

Сокращения, термины и определения. 5

Нормативные документы для проектирования систем телемеханики. 10

Типовая структура системы телемеханики. 13

Система телеуправления. 15

Физический уровень. 15

Канальный уровень. 18

Сервисы канального уровня. 18

Структура кадра канала. 19

Основные правила реализации процедур обмена информации. 23

Прикладной уровень. 25

Пользовательский процесс. 28

Моделирование элементов системы телемеханики. 33

Рекомендуемый порядок разработки модели. 33

Среда моделирования. 36

Разделы библиотек. 36

Основные узлы и функциональные блоки. 37

Модели уровней сервиса связи. 45

Физический уровень. 46

Канальный уровень. 56

Прикладной уровень. 65

Процессы пользователя. 71

Система телесигнализации и телеизмерения. 82

Исходные данные. 82

Физический уровень. 83

Канальный уровень. 83

Функции канального уровня. 83

Сервисы канального уровня и структура кадра. 84

Объекты информации. 87

Прикладной уровень. 90

Функции прикладного уровня. 90

Сбор данных при помощи опроса [7] 91

Перечень рекомендуемой литературы.. 94

ПРИЛОЖЕНИЕ А Диаграммы переходов состояний. 96

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Основные функциональные коды байта управления в сообщениях между первичной и вторичной станциями. 101

ПРИЛОЖЕНИЕ В Требования к составу телеметрической информации с объектов электроэнергетики. 102

Распределительных устройств подстанций 110 кВ и выше. 102

Типовой состав телесигнализации на подстанциях 110 кВ и выше. 103

Подстанции с номинальным напряжением ниже 110 кВ.. 103

Требования 13861тм-т1-1991 г по объемам телеуправления. 103

ПРИЛОЖЕНИЕ Г Процедура опроса данных. 104

ПРИЛОЖЕНИЕ Д Метки идентификаторов блока данных. 105

ПРИЛОЖЕНИЕ Е Составные элементы информации. 107

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж Версии MatLAB-Simulink. 108

ПРИЛОЖЕНИЕ E М-файлы модели системы телеуправления. 109

Сокращения, термины и определения

ACD – бит наличия высокоприоритетной информации (класса 1) в квитанции КП

ASDU – (application service data units) - блок данных прикладного уровня

FC - функциональный код в байте управления заголовка кадра канального уровня

BL (blocked/ not blocked) – бит блокировки данных телесигнализации в информации ТС блока данных прикладного уровня: нет/есть (описатель качества)

COT – номер причины передачи в блоке данных прикладного уровня ASDU

DCE – (Data Communication Equipment) -АПД оконечное устройство передачи данных (модем)

DCS – поле операции в двухпозиционной команде телеуправления блока данных прикладного уровня: отключить/включить

DFC – бит предупреждения о переполнения буферов памяти в байте управления квитанции КП

DTE – (Data Terminal Equipment) – ООД оконечное оборудование данных (аппаратура телемеханики)

EIA – (Electronics Industries Association) - ассоциация электронной промышленности (США)

EPA – модель взаимодействия открытых систем повышенной производительности

F – формат кадра канального уровня с фиксированной длиной

FCB – (Frame Count Bit) –бит счетчика кадров в байте управления канального уровня

FCV – бит, указывающий актуальность бита счетчика в байте управления канального уровня

GN (general) – бит обобщенной величины телесигнализации (описатель качества) в информации ТС блока данных прикладного уровня

IEC –(International Electrotechnical Commission) - международная электротехническая комиссия

ISO -(International Standards Organization) - международная организация стандартизации, соответствующий стандарт

OSI -(Open System Interconnection) - взаимодействие открытых систем; международная программа стандартизации обмена данными на основе семиуровневой модели протоколов передачи данных в открытых системах, предложенная ISO

IN (inversion) – бит инверсного значения телесигнализации (описатель качества) в информации ТС блока данных прикладного уровня

ITU-T – (International Telecommunication Union-Telecommunication standardization sector) – сектор стандартизации телекоммуникаций международного союз электросвязи

IV (invalid/valid) – бит действительности телесигнализации: действительная/недействительная (описатель качества) в информации ТС блока данных прикладного уровня.

L – формат кадра канального уровня с переменной длиной, длина блока данных переменной длины в кадре канального уровня

NT (not topical/topical) – бит актуальности значения телесигнализации (описатель качества) в информации ТС блока данных прикладного уровня: актуально/неактуально

OSI – (Open System Interconnection) –взаимодействие открытых систем

P/N – бит подтверждения в причине передачи блока данных прикладного уровня: положительное/отрицательное

PRM – бит направления передачи между первичной и вторичной станциями в байте управления канального уровня

QU – характеристика исполнительного импульса команды ТУ в элементе информации блока ASDU: длинный/короткий

S/E – бит этап команды телеуправления в информации ТУ блока данных прикладного уровня: исполнение/выбор

SB - (substituted/not substituted) – бит замещения данных телесигнализации в информации ТС блока данных прикладного уровня: есть/нет (описатель качества)

SCS –бит операции в однопозиционной команде телеуправления блока данных прикладного уровня: отключить/включить

SPI (single point information) –бит телесигнализации в информации ТС блока данных прикладного уровня: включено/отключено

SQ – классификатор переменной структуры блока данных прикладного уровня ASDU

T – бит типа передачи в причине передачи блока данных прикладного уровня ASDU: рабочая/тестовая

TIA – (Telecommunications Industry Association) - ассоциация промышленности средств связи

А – адрес станции в кадре канального уровня

АКД – аппаратура окончания канала данных (модем)

АПТС – аварийно-предупредительная телесигнализация

АТМ – оконечная аппаратура данных (аппаратура телемеханики).

ВОС – взаимодействие открытых систем

ИСО –международная организация по стандартизации

КП - контролируемый пункт

КС – контрольная сумма. Арифметическая сумма по модулю 256 всех байтов блока данных прикладного уровня ASDU, начиная с байта управления С

МСЭ-Т– международный союз электросвязи, комитет по стандартизации

МЭК –международная электротехническая комиссия

ПУ – пункт управления (диспетчерский пункт)

РАС – регистратор аварийных событий

С – байт управления в заголовке кадра канального уровня, формат кадра канального уровня в один байт

СО – системный оператор

ТС – телесигнализация

·ТИТ – телеизмерения текущих значений;

·ТИИ – телеизмерения интегральных значений;

ЦППС - центральная приемо-передающая станция

апертура –пороговая величина, минимальное значение величины, вызывающее новую передачу измеряемой величины

Асинхронный (старт-стопный) формат передачи – формат с обрамлением каждого символа длиной от 5 до 8 бит стартовым битом «0», опциональным битом четности и стоповым битом (двумя битами) «1».

Вторичная станция – станция, которая может передавать сообщения (данные или квитанцию) только после запроса первичной станции.

Диспетчерское ведение - организация управления режимами и объектами электроэнергетики, при которой режимы работы и эксплутационное состояние объектов изменяются только по согласованию с диспетчером.

Диспетчерское управление - организация управления режимами и объектами электроэнергетики, при которой режимы работы и эксплутационное состояние объектов изменяются только по команде диспетчера.

Информационный элемент – неделимая переменная, например значение измеряемой величины.

Информация –совокупность сведений о каком-либо событии, явлении, процессе.

Канал передачи данных(Data Transmission Channel) —совокупность физической среды и технических средств, обеспечивающих процесс передачи информации между оборудованием.

Класс данных – в архитектуре повышенной производительности (EPA) к классу 1 относят события связанные с изменением телесигнализации (ТС) или ухода текущих значений телеизмерений за границы (ТИТ), остальные данные относят к классу 2.

Код – правило, по которому записываются различные кодовые слова или числа.

Кодирование – отождествление передаваемых сообщений с набором букв или цифр. Каждое сообщение оказывается представимым в виде цифрового слова, или некоторого числа (кодовой комбинации).

Линия связи –среда, используемая для передачи сигнала от передатчика к приёмнику.

Направление контроля (monitor direction): Направление передачи от контролируемой станции к контролирующей станции. ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006.

Направление управления (control direction): Направление передачи от контролирующей станции к контролируемой станции. ГОСТ Р МЭК 60870-5-101-2006.

Небалансная передача – режим передачи, при котором только одна станция – первичная - может начинать передачу информации, а другие станции вторичные и могут передавать только после запроса первичной станции.

Объект информации (информационный объект) – группа данных вместе с ее идентификатором (адресом, наименованием).

Оконечное оборудование данных (ООД, DTE – data terminal equipment) – оконечное оборудование, являющееся источником данных или получателем данных или тем и другим (ПК). ООД не входит в состав сети передачи данных.

Основная прикладная функция – процедура передачи, выполняющая функции контроля и управления, например, передача команд, передача сообщения о возникновении событий.

Пакет - последовательность двоичных разрядов, включающая информационные и контрольные сигналы, которая передается и коммутируется как составное целое.

Первичная станция – станция, которая может инициировать процедуру обмена информацией.

Передача по запросу – передача, инициируемая одним процессом пользователя путем запроса к соответствующему другому процессу пользователя.

Пользовательский процесс – процедуры (операции) по управлению и контролю технологическими процессами с использованием для обмена информацией сервиса связи.

Прикладной уровень – верхний уровень сервиса связи в трехуровневой модели взаимодействия открытых систем повышенной производительности EPA. Этот уровень выполняет сервисы для функций пользовательского процесса, кодирует блоки данных прикладного уровня ASDU для канального уровня и декодирует ASDU, полученные от канального уровня.

Размер окна - размер окна описывает, сколько незаконченных услуг одновременно управляет протоколом.

Сигнал –физический процесс, отображающий (несущий) передаваемое сообщение. Формируется путем изменения какого-либо параметра физического процесса по закону сообщения.

Символ (слово) – минимальная последовательность бит в заданном формате. В формате FT1.2 каждый символ содержит стартовый бит (двоичный 0), 8 информационных бит, составляющих байт данных (передаются в канал, начиная с младшего бита), один бит четности, один стоп-бит (двоичная 1).

Сообщение –совокупность знаков содержащих информацию.

Спорадическая передача – метод передачи данных, инициируемая процессом пользователя при возникновении событий или изменений данных.

Фоновое сканирование – передача не изменившихся телесигналов и телеизмерений текущих значений в свободное время канала.

Эксплуатационные состояния оборудования объектов электроэнергетики, принятых в эксплуатацию: работа, резерв, ремонт, консервация.