基于负控系统的电压质量监测通信系统的设计

摘 要：基于负控系统的电压质量监测通信系统结构， 提出一种可靠实用的校验码算法——CRC双字节校验码算法，在此基础上，给出一种基于面向特定字符的解决方案和WINSOCK的解决方案。

【关键词】电力负荷控制系统 通信系统结构 电压质量监测 WINSOCK1

本文基于电力负荷控制系统，重点对于通信系统结构的设计与实现（主要包括：负控系统结构、通信线路和方式以及相关算法）进行探讨。通信系统的结构和功能分析对于10千伏以上的用电大户，利用负荷控制管理系统（简称负控系统）监测电压质量， 其实用价值很高。实际上，负控系统属于无线局域网，通常为星型的拓扑结构。由主控机和若干台前置机构是组成中心系统，主控机加工、处理信息，前置机与相应的负控终端的数据进行通信。通过任务管理系统，主控机对于各个前置机的运行进行调度与协调，相应的前置机负责处理由主控机下达的通信任务，然后继续处理其他信息，前置机负责整个的数据通信任务，直到完成低层通信子网的通信任务，主控机才接手处理高层资源子网的信息。

1 通信系统的主要结构

在电力负荷控制管理系统中，主控机和终端设备之间不用铺设通信电缆，具有较高的传输速率，可以移动、灵活组网、方便维护、安装简单，而且有很强的抗干扰性和增容性。整个通信系统的组成部分主要包括：负荷控制管理中心、无线通信装置、电压监测仪及负荷终端机。在负荷控制中心原有设备的基础上，增设监测电压质量的主机作为负控主控机的前置机，也作为无线局域网的终端，以及网络接入的设备。同时增加电压监测仪于用户负控终端处，将其作为负控终端的终端设备。主控机与负控终端设备进行通信可以采用广播或点点的方式进行。主控机与电压监测仪之间则采用点点方式进行通信，其通信的过程是：首先监测主机与主控机之间建立通信连接，并根据相关协议上传或下传数据；主控机设备将与监测主机之间进行通信，并要求相关前置机予以处理；前置机和负控终端设备之间通信进行，必须要依据相应的通信规约，这样可能够向负控设备的终端传送数据采集和远程仪表设定的信令。

2 通信系统的主要功能

该通信系统的主要功能包括：一是通信。负控终端设备与电压监测仪间的通信包括主控机与监测主机间的通信，基于无线局域网和Internet的通信等；二是利用电压监测仪进行主控机数据采集；三是利用负控终端控制负荷；四是信息管理。利用监测主机对各个监测点的数据进行收集；五是利用主控机的任务管理系统及无线局域网进行电力负荷调度和日常管理。

3 通信系统的设计及实现方法

3.1 设计思想

负控系统中的无线通信网络系统是开放式的，增加的监测主机和电压监测仪，只要与相关的负控通信规约相符合，在该网络系统接入后，就拥有了网络通信能力。电压监测仪作为负控终端的被控设备，具有与其进行通信的能力，监测分析电压的软件能够与电压监测仪进行通信。也就是说，可以把负控控制系统视为集中器，其一端与监测主机相接，另一端与若干台电压监测仪相连，通过监测主机下达的通信指令，负控控制系统能够对某一特定的电压监测仪进行自动选择，从而在两者间建立虚拟通路，使网络通信功能得以实现。

3.2 电压监测仪与负控终端的通信

（1）主要数据格式和通信信令基于RS-485协议，电压监测仪与负控终端间实现通信，波特率1200/2400，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。（2）循环冗余校验算法负控终端与电压监测仪间采用的是ARQ算法，即自动请求重发控制差错。校验码采用的是16位循环冗余校验码（CRC），具体生成多项式为： G（x）=x16+x15+x13+1，即除数为1A001H，而高16位是D000H。CRC双字节的具体算法如下：报文假设为B1B2，Bn， 字符共n个，令字符数组：X[n+2]=（B1，B2…Bn，00H，00H），共n+2个字节，下标范围为0～n+1。①置字符计数值I=2；②取X[0]=B1和X[1]=B2两个字节到y，y=X[0]*256+X[1]；③令B=80H；④计算A=yAnd 8000H，其中，And为逻辑与运算符；⑤计算C=B And X[I]，B=B/2；⑥若A≠0，则y=y xor D000H，其中，xor为异或运算符； ⑦y=2*y；若C=0，则y=y+1；⑧若B=0，则I=I+1，并置B=80H； ⑨若I>n+1，则y的值即为CRC码，算法结束；否则，转④。3.3 监测主机与主控机的数据通信除了具有处理信息的功能以外，监测主机还要具备特定的一套通信功能，其中与负控控制系统的数据通信功能是最为重要的。其利用Winsock控件实现与主控机之间的通信。控制软件Winsock不用较多地了解有关的网络协议，以及技术方面的其他一些内容，因为它把复杂的技术细节进行了封装，从而为UDP和TCP的网络访问服务提供了便捷的途径。控制软件Winsock可以利用TCP协议，该协议支持连接远程计算机，可以在相互间传输数据。利用TCP协议进行通讯，必须制定服务器应用和客户应用两个不同的程序。其中，客户应用程序可在监测主机中制定，作为服务器的计算机应被命名为负控主控机，或者把作为服务器的计算机存于Remote Host属性的IP地址，以及存于Remote Port属性的进行侦听的端口号选为1001～1010中的空闲端口，然后再调用Connect方法。通过主控机制定服务器应用程序，必须设置一个基于LocalPort属性侦听端口，然后调用Listen方法。当需要连接监测主机时，就会有Connection Request事件发生，在该事件中调用Accept方法可以使连接完成。在此基础上， 任何一方的计算机都能够对于对方的数据进行发送或者接收。如要进行数据发送，则可以调用Send Data方法；如进行数据接收时，会触发DataArrival事件，那么通过调用该事件中的Get Data方法，能够把对方传送的数据接收过来。

参考文献

[1]徐明荣，刘连和，张晓华.基于负荷控制的供电运营管理系统的总体设计[J].现代电力，2009（03）.

[2]张广林，杨建明.基于Winsock实现语音全双工通信使用[J].计算机科学，2007（5）.

作者单位

哈尔滨电业局稽查信息室 黑龙江省哈尔滨市 150000

推荐访问:电压 通信系统 质量监测 设计 系统