МЭК 61334

IEC 61334 , известный как «Автоматизация распределения с использованием несущих систем распределительных линий» , является стандартом для низкоскоростной надежной связи по линиям электропередачи с помощью счетчиков электроэнергии , счетчиков воды и SCADA . Он также известен как расширенная частотная манипуляция ( S-FSK ) и ранее был известен как IEC 1334 до последнего изменения нумерации IEC. Фактически это серия стандартов, описывающих исследуемую физическую среду линий электропередачи, хорошо адаптированный физический уровень, работоспособный уровень доступа к среде с низким энергопотреблением и интерфейс управления. Соответствующие стандарты используют физический уровень (например, Интернет-протокол через S-FSK), но не более высокие уровни.

Физический уровень синхронизирует небольшой пакет тонов при пересечении нуля напряжения линии электропередачи. Тоны выбираются утилитами, не указанными в стандарте. Частота тонов обычно составляет от 20 до 100 кГц, и их следует разделять не менее чем на 10 кГц, чтобы предотвратить перекрестные помехи. Один тон выбирается для отметки (т.е. двоичная 1), а другой для пробела (т.е. 0). Стандарт разрешает при каждом пересечении нуля передавать 1, 2, 4 или 8 битов с повышенной чувствительностью к времени по мере увеличения количества битов. В многофазных линиях электропередачи на каждой фазе может отправляться отдельный сигнал для ускорения передачи.

Низкая скорость стандарта обусловлена ​​ограниченным количеством битов за цикл линии электропередачи. Скорость также ограничивается шумом и локальным джиттером при пересечении нуля линией переменного тока. Высокая надежность достигается за счет надежной системы синхронизации (т. е. пересечения нуля), высокого отношения сигнал/шум (частоты выбираются так, чтобы избежать обычного шума линии электропередачи), отсутствия интермодуляционных искажений и адаптивного обнаружения сигнала.

Старшие биты отправляются первыми, в отличие от обычного последовательного порта . Данные о пересечениях нуля должны быть собраны в 8-битные байты. Каждый байт собирается в пакеты по 42 байта. Первые четыре байта каждого пакета представляют собой преамбулу для измерения текущего состояния канала. Далее следуют 38 байт данных и 3 байта молчания.

S-FSK центрирует тональные сигналы в тот момент, когда линия переменного тока проходит через нулевое напряжение. Таким образом, звуковые сигналы исключают большую часть радиочастотного шума, вызываемого искрением. (Загрязненные изоляторы обычно вызывают искрение в самой высокой точке напряжения и, таким образом, генерируют широкополосный всплеск шума.) Поскольку пары тонов выбираются коммунальными предприятиями, разные районы могут использовать разные пары тонов, чтобы избежать помех.

Чтобы избежать других помех, приемники могут улучшить соотношение сигнал/шум, адаптировав свой декодер. Тишина и преамбула позволяют при обработке сигнала приемника измерять коэффициенты шума в канале. В зависимости от отношения сигнал/шум биты могут быть восстановлены из разницы между мощностью тонов метки и паузы, мощности только тонов метки или только тонов паузы. Система должна иметь возможность настраивать метод получения каждого 42-байтового пакета.

Битовая синхронизация обычно восстанавливается по границам тонов, подобно UART , который запускается стартовым битом. Синхронизация примерно сосредоточена на пересечении нуля с помощью таймера от предыдущего пересечения нуля, который может включить обнаружение бита. Практическая синхронизация битов не может быть получена только на основе пересечения нуля из-за локального джиттера и шума при пересечении нуля, вызванных различными локальными нагрузками в сети.

Байты из пакетов нижнего уровня преобразуются в байты для более высоких уровней. Канальный уровень более высокого уровня очень похож на HDLC , за исключением новой функции, которая позволяет выбранным станциям повторно передавать сообщения. Уровень интерфейса управления обеспечивает удаленное управление уровнями протокола станции, включая диагностику и настройку. Например, он позволяет центральному контроллеру считывать отношение сигнал/шум устройства и устанавливать бит, позволяющий станции ретранслировать слабые станции.

Уровни протокола предназначены для интеграции с любым прикладным уровнем, но наличие интерфейса управления предполагает, что конструкция ориентирована на DLMS/COSEM , широко используемый стандарт ЕС для прикладного уровня счетчиков и SCADA. DLMS/COSEM требует интерфейса управления.

Распространенная частотная манипуляция

S-FSK (расширенная частотная манипуляция) — это схема модуляции , которая сочетает в себе некоторые преимущества классической модуляции с расширенным спектром (устойчивость к узкополосным помехам) с некоторыми преимуществами классической частотной манипуляции (FSK — это низкая сложность ). Отличие S-FSK от классической FSK в том, что в S-FSK частота метки $f_{m}$ находится далеко от пространственной частоты $f_{s}$. Частоты расположены достаточно далеко друг от друга, поэтому частотно-селективное замирание и узкополосные помехи блокируют только одну из частот, поэтому приемник все равно может восстановить все данные с другой частоты.

Список деталей IEC 61334

• IEC TR 61334-1-1:1995 Общие положения. Архитектура системы автоматизации распределения.
• IEC TR 61334-1-2:1997 Общие положения. Руководство по спецификациям.
• IEC TR 61334-1-4:1995 Общие положения. Идентификация параметров передачи данных, касающихся распределительных сетей среднего и низкого напряжения.
• IEC 61334-3-1:1998 Требования к сигнализации сети. Полосы частот и выходные уровни.
• IEC 61334-3-21:1996 Требования к сигнализации сети. Устройство емкостной связи с межфазной развязкой среднего напряжения.
• IEC 61334-3-22:2001 Требования к сигнализации сети. Устройства связи среднего напряжения фаза-земля и экран-земля.
• МЭК 61334-4-1:1996 Протоколы передачи данных. Эталонная модель системы связи.
• IEC 61334-4-32:1996 Протоколы передачи данных. Раздел 32. Уровень канала передачи данных. Управление логическим каналом (LLC).
• IEC 61334-4-33:1998 Протоколы передачи данных. Уровень канала передачи данных. Протокол, ориентированный на соединение.
• IEC 61334-4-41:1996 Протоколы передачи данных. Протоколы приложений. Спецификация сообщений распределительной линии.
• IEC 61334-4-42:1996 Протоколы передачи данных. Прикладные протоколы. Прикладной уровень.
• IEC 61334-4-61:1998 Протоколы передачи данных. Сетевой уровень. Протокол без установления соединения.
• IEC 61334-4-511:2000 Протоколы передачи данных. Управление системами. Протокол CIASE.
• МЭК 61334-4-512:2001 Протоколы передачи данных. Управление системой с использованием профиля 61334-5-1. База информации управления (MIB).
• IEC 61334-5-1:2001 Профили нижнего уровня. Профиль манипуляции со сдвигом расширенной частоты (S-FSK).
• IEC TS 61334-5-2:1998 Профили нижнего уровня. Профиль частотной манипуляции (FSK)
• IEC TS 61334-5-3:2001 Профили нижнего уровня. Широкополосный профиль с адаптивным расширением спектра (SS-AW)
• IEC TS 61334-5-4:2001 Профили нижнего уровня. Профиль модуляции с несколькими несущими (MCM).
• IEC TS 61334-5-5:2001 Профили нижнего уровня. Расширение спектра. Профиль с быстрой скачкообразной перестройкой частоты (SS-FFH).
• Правило кодирования IEC 61334-6:2000 A-XDR

См. также

• Линия электропередачи связи , для ознакомления по теме
• Универсальная шина Powerline , более распространенный конкурент ближнего действия.