基于IEC61850标准的变电站数据通信子系统研究

发布时间：2017-10-21 03:35

  本文关键词：基于IEC61850标准的变电站数据通信子系统研究

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【摘要】：目前,变电站自动化系统存在整体信息化水平不高、信息资源不能充分共享等关键问题。IEC61850标准的颁布和以太网技术的成熟为变电站的智能化发展提供了技术支持。本文结合D2型变电站实际情况,面向网络研究增强基于以太网的变电站通信实时性的具体网络实现方法。主要内容包括:(1)从IEC61850标准体系和数字化变电站本身的特点出发,对变电站报文类型归类,建立数学模型,分析数据传输时延产生的原因,从而提出改善网络性能的办法。对比变电站不同组网方式的优缺点,选取三网统一式变电站通信网络。(2)在分析VLAN(虚拟局域网)和优先级标记两种技术在交换机中的实现机制的基础上,提出了在智能电子设备IED中实现这两种协议机制的方案。该方案使智能电子设备能够根据所发报文对实时性要求的不同灵活设置数据帧的优先级别,减少了交换机转发报文过程中封装和拆封时间,转变了只有交换机实现方案中同一个智能电子设备内的所有报文固定设置一种优先级,增强了数字化变电站中智能电子设备综合传输数据的能力,减少了重要报文端到端的时延。利用OPNET网络仿真软件比对变电站中SV(采样值报文)、GOOSE(跳闸报文)两种报文在有无智能电子设备交换机制下的网络传输时延,仿真结果验证了在网络重载的情况下智能电子设备实现IEEE802.1Q/P协议机制方案更好地保证了GOOSE跳闸报文传输实时性。(3)在分析了没有划分VLAN(虚拟局域网)时变电站内网络负载的基础上,提出对变电站按间隔划分VLAN,以此限制采样值报文只在本功能间隔发送电流电压的采样值,减轻网络中核心交换机负载,降低总体链路利用率。又根据变电站中一次设备联动保护的配合要求提出跨间隔的VLAN划分,增强了过程层中GOOSE报文在正常传输和网络流量突然增大两种情况下实时性传输的能力。通过和现有无VLAN组网方案对比,此组网方案增强了GOOSE跳闸保护报文通信的实时性,降低了电流电压采样值SV报文对网络资源的占用,当故障发生时,减少了母线间隔内保护设备对馈线间隔中智能断路器发出的保护控制命令的传输时延,能够更好的满足标准的要求。利用OPNET仿真结果验证了所设计VLAN方案降低了电网正常运行时的网络负载,增强了关键信息GOOSE跳闸报文在网络传输的实时性,确保电网高效、可靠、安全的运行。
【关键词】：数字化变电站 IEC61850标准 IEEE802.1Q/P OPNET
【学位授予单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM63;TM73
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 选题背景12-13
• 1.3 研究现状13-17
• 1.3.1 IEC61850 的研究13-15
• 1.3.2 针对IEC61850 通信网络性能研究15-17
• 1.4 本文工作、贡献以及结构安排17-19
• 第2章 IEC61850 变电站通信机制研究19-30
• 2.1 IEC61850 综述19-21
• 2.2 变电站通信网络逻辑结构21-22
• 2.3 IEC61850 通信协议栈22
• 2.4 变电站内报文分类22-23
• 2.5 变电站不同报文数学建模23-25
• 2.6 网络报文传输时延25-28
• 2.7 本章小结28-30
• 第3章 IEC61850 变电站通信网络性能与组网方案30-43
• 3.1 IEC61850 变电站通信服务映射30-36
• 3.1.1 面向对象的信息建模31-32
• 3.1.2 ACSI服务向MMS的映射32-33
• 3.1.3 GOOSE报文和SV报文的通信映射及通信模型33-36
• 3.2 变电站通信网络组网36-42
• 3.2.1 变电站站控层与过程层组网方案36-38
• 3.2.2 通信网络拓扑选择38-39
• 3.2.3 数字化变电站拓扑结构39-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 基于报文优先级网络控制策略研究43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 IEEE802.1Q和IEEE802.1P协议43-44
• 4.3 IEEE802.1Q/P交换机实现方案研究44-46
• 4.4 IEEE802.1Q/P在IED中实现方案46-47
• 4.5 OPNET仿真47-55
• 4.5.1 变电站内数据流分类及其优先级配置47-48
• 4.5.2 仿真模型构建48-53
• 4.5.3 仿真结果及分析53-55
• 4.6 本章小结55-57
• 第5章 基于VLAN网络流量控制实施方案57-64
• 5.1 未划分VLAN变电站内数据流57-58
• 5.2 基于VLAN网络报文流量控制策略58-59
• 5.3 VLAN的网络流量控制策略实例59-60
• 5.4 OPNET仿真60-62
• 5.4.1 仿真场景搭建60
• 5.4.2 仿真结果分析60-62
• 5.5 本章小结62-64
• 总结与展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 作者简介69
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 殷志良,刘万顺,杨奇逊,秦应力,林达;基于IEC 61850标准的采样值传输模型构建及映射实现[J];电力系统自动化;2004年21期

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本文编号：1071070