智能变电站数据流分析及其网络通信性能研究

发布时间：2017-10-09 15:20

  本文关键词：智能变电站数据流分析及其网络通信性能研究

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【摘要】：智能变电站是电网运行重要的节点支撑及能量传输枢纽,承担着电力传输的转移与分配任务。作为变电站“神经系统”,通信系统管理着以电子互感器、保护、测控等IED (Intelligent Electronic Device)设备为基础搭建的变电站自动化平台,通信性能的优劣将直接影响着变电站的安全可靠运行。但是目前对智能变电站分析与研究的手段较少,智能变电站网络架构的组网方式主要依赖设计人员的经验判断与流量估算。通信网络运行与维护依靠主要自身性能“尽力而为”,缺乏与电力系统相适应的网络优化控制策略与方式,可靠性只能通过依赖于投入大量冗余设备来保障,造成资源上的浪费。因此,研究上述问题对智能变电站通信网络性能的影响与解决方案具有重要的理论价值和实际意义。本文取得的成果与主要研究工作如下：(1)研究了智能变电站通信标准IEC61850的基本内涵与关键技术。(2)定性分析了变电站通信数据流的来源、种类、功能等特点,根据其时序发送机制,引入概率分布知识,建立切合度最高的数学模型。(3)研究了过程总线组网拓扑,分析了星型拓扑、环型拓扑、总线拓扑和网状拓扑各自优缺点。探讨了网络拥塞及流量控制的关键技术。(4)本文提出了基于OPNET的智能变电站数据流动态性能建模与仿真方法,分析了IEC61850协议、IED、交换机、仿真场景、网络结构等关键对象的建模要求,利用OPNET模型库和自定义建模方法,建立了智能变电站数据流动态仿真平台。以智能变电站实际工程案例为对象,研究了网络拓扑、GOOSE与SV报文共网及分网、虚拟局域网(VLAN)技术等关键因素对变电站网络通信性能的影响,为智能变电站通信网络分析设计提供有效的工具。
【关键词】：智能变电站 网络通信 IEC61850 拥塞控制 VLAN OPNET仿真
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM76;TM63
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-17
• 1.1 本课题的研究背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 本文的研究内容和章节安排15-17
• 1.3.1 本文的主要内容15-16
• 1.3.2 本文的组织结构16-17
• 第二章 IEC61850通信标准的内涵与技术特征17-27
• 2.1 IEC61850标准的内涵17-20
• 2.2 IEC61850标准的五大技术特征20-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 智能变电站数据流定性分析与定量估算27-38
• 3.1 智能变电站数据流来源27-28
• 3.2 智能变电站数据流的分类及性能要求28-29
• 3.3 智能变电站数据流的数学建模29-34
• 3.4 SV和GOOSE报文的流量定量计算34-37
• 3.4.1 SV数据流量评估34-36
• 3.4.2 GOOSE数据流量评估36-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第四章 过程层通信组网方式与网络拥塞控制措施38-49
• 4.1 过程总线通信原理38
• 4.2 过程层组网方案38-41
• 4.3 网络拥塞分析41-44
• 4.3.1 网络拥塞现象41-42
• 4.3.2 网络拥塞原因42-44
• 4.4 拥塞控制策略44-48
• 4.4.1 虚拟局域网(VLAN)技术44-46
• 4.4.2 MAC地址过滤技术46
• 4.4.3 全双工通信方式46-47
• 4.4.4 优先级技术47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 智能变电站通信网络性能仿真分析49-69
• 5.1 网络性能仿真平台OPNET简介49-51
• 5.1.1 仿真平台简介49-50
• 5.1.2 仿真平台技术特征50-51
• 5.2 智能变电站关键设备建模51-56
• 5.2.1 合并单元模型51-52
• 5.2.2 保护单元模型52-54
• 5.2.3 测控单元模型54-55
• 5.2.4 智能终端模型55-56
• 5.3 基于220KV智能变电站工程案例的仿真平台搭建56-60
• 5.3.1 工程案例简介56
• 5.3.2 变电站各间隔组网方案及其建模56-60
• 5.4 过程层网络仿真结果分析60-68
• 5.4.1 10M和100M通信链路下通信性能比较60-61
• 5.4.2 单间隔GOOSE和SV数据流量仿真分析61-62
• 5.4.3 星型、环型及网状拓扑方式下通信实时性研究62-64
• 5.4.4 过程层GOOSE和SV报文分网与共网的实时性研究64-66
• 5.4.5 基于VLAN技术的仿真研究66-68
• 5.5 本章小结68-69
• 总结与展望69-71
• 参考文献71-76
• 致谢76

【参考文献】

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本文编号：1000922