基于IEC61850数字变电站通信系统实验平台的研究

发布时间：2016-10-26 15:12

  本文关键词：变电站过程层网络特定通信服务映射(SCSM)及其对实时性的影响分析，由笔耕文化传播整理发布。

《青岛科技大学》 2016年

基于IEC61850数字变电站通信系统实验平台的研究

张海龙  

【摘要】：我国变电站自动化的水平随着信息与通信技术的发展而不断提高。变电站自动化的一个重要挑战是提供不同厂商设备间的互操作性,这就需要开发复杂的协议以满足变电站中所有设备间接口的通信。为了统一接口的标准,国际电工委员会(IEC)技术委员会(TC-57)于2003年发布IEC61850标准“变电站系统中的通信网络”,该标准给出变电站自动化系统所有的一次和二次设备的通信映射。对于基于IEC61850的变电站通信网络,目前仅通过现场实际操作来了解该协议,对于初学者接触机会较少。至今还没有一个直观平台进行学习与理解内容纷繁芜杂、术语众多的IEC61850协议。因此,对于IEC61850通信网络实验平台的研究显得尤为重要。论文的研究工作如下:第一,本文研究了IEC61850协议以及数字变电站通信网络的三层结构,并着重研究了基于IEC61850变电站自动化系统关键设备的建模。针对过程层设备通信中两种重要报文SMV和GOOSE报文,在IEC61850协议需求下对报文进行仿真建模并对其网络参数进行设置。仿真结果比较了不同条件下报文的传输时延和抖动时延。第二,用罗氏线圈来模拟电力系统中传统的电磁式互感器,其输出经过一定变比缩小的模拟信号,经二阶Σ-Δ调制电路及数字滤波电路将模拟信号转换为数字信号输出。利用二阶Σ-Δ调制电路高分辨率、高集成度、成本低的特点,可以使数字信号满足电子式互感器的要求。第三,基于FPGA的硬件合并单元与虚拟环境的OPNET软件通过SITL模块直连,完成了真实的数据包与虚拟数据包之间的转换,并通过抓包软件捕获到了SV数据流,从而验证了数据流的有效性。基于以上研究,可以扩展到其它的IED设备如保护装置与OPNET仿真环境直连并得到相应的GOOSE报文。因此,该数字变电站的实验平台不仅可以使研究人员可以检测IED设备的互操作性,更可以为IEC61850的学习搭建一个更好更直观的平台。通过该平台的学习研究,对于IEC61850分层信息模型,MMS,GOOSE,SMV的理论知识以及报文的内容有更直观的了解,同时研究人员对于变电站通信系统的架构更加的清晰明了。

【关键词】：
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM63;TM76
【目录】：

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