基于TCP的GOOSE报文传输技术及其在配电系统中的应用

发布时间：2017-08-02 08:11

  本文关键词：基于TCP的GOOSE报文传输技术及其在配电系统中的应用

  更多相关文章： 配电自动化 分布式控制 对等通信 GOOSE GOOSE over TCP

【摘要】：基于智能终端之间对等交换测控信息的分布式控制技术,既可以利用多个站点的测量信息提高保护控制性能,又能避免主站集中控制响应速度慢的问题,是配电网保护与控制技术的发展方向。为了保障分布式控制的响应速度,需要相邻智能终端之间能够快速交换测量控制信息。面向通用对象的变电站事件(Generic Object-Oriented Substation Event,GOOSE)可以在4ms内完成变电站内智能电子设备间的实时对等通信。由于变电站内将GOOSE报文直接映射到数据链路层进行传输(称为GOOSE over MAC),实施过程较复杂,且报文不能跨网传输,不适合在配电网中直接应用。将GOOSE映射至UDP协议(称为GOOSE over UDP)可以实现GOOSE报文的跨网实时传输,但报文传输的可靠性得不到保证。针对现有GOOSE传输方式在配电网中应用的不足,本文提出了基于TCP协议的GOOSE报文传输方案(称为GOOSE over TCP),给出了实现方法,分析了影响GOOSE报文传输延时的主要因素并给出了改善GOOSE over TCP传输实时性的措施。本文的主要研究内容有:(1)概述了配电网中常用的通信方式以及TCP/IP通信协议,阐述了对等通信技术的基本概念和特点,介绍了分布式控制应用的实现方式及其对通信系统的要求,以分布式馈线自动化应用为例说明了配电网分布式控制应用的具体实现过程。(2)对比分析了GOOSE over MAC和GOOSE over UDP两种实时数据快速传输方式,在此基础上提出了GOOSE over TCP的传输方案并给出了实现方法,分析了影响GOOSE报文传输延时的主要因素,给出了3种改善GOOSE over TCP传输实时性的措施:优先处理措施、关闭TCP协议Negal算法以及保持TCP通信连接。(3)搭建了配电网通信网络试验平台,测试了报文大小、网络负载率以及报文经过的节点数量等因素对GOOSE over TCP传输延时的影响情况,验证了本文中给出的改善GOOSE over TCP传输实时性措施的可行性。试验结果表明,GOOSE over TCP的传输性能可以满足配电网分布式控制应用的需求。本文提出的将GOOSE映射至TCP协议的实时数据快速对等传输方案,既可以实现GOOSE报文的跨网实时传输,又能保证报文传输过程中的可靠性,而且配置简单,易于实现,通用性强,对于推动分布式控制在配电自动化中的应用具有十分重要的意义。
【关键词】：配电自动化 分布式控制 对等通信 GOOSE GOOSE over TCP
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM63;TM73;TM76
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 GOOSE传输方式及其应用研究现状11-12
• 1.2.2 改善GOOSE传输实时性措施研究现状12-13
• 1.3 本文主要内容及创新之处13-15
• 1.3.1 本文主要内容13-14
• 1.3.2 本文创新之处14-15
• 第二章 配电网对等通信与分布式控制技术15-25
• 2.1 配电网中常用的通信方式15-17
• 2.1.1 电力线载波15
• 2.1.2 通用分组无线业务15-16
• 2.1.3 以太无源光网络16
• 2.1.4 光纤工业以太网16-17
• 2.2 TCP/IP通信协议17-19
• 2.2.1 通信协议概述17
• 2.2.2 TCP协议17-18
• 2.2.3 UDP协议18
• 2.2.4 IP协议18-19
• 2.3 对等通信技术19-21
• 2.3.1 对等通信网络的概念19-20
• 2.3.2 对等通信网络的特点20-21
• 2.4 分布式控制技术21-24
• 2.4.1 分布式控制的基本概念21
• 2.4.2 分布式控制的实现方式21-22
• 2.4.3 分布式控制应用对通信系统的要求22
• 2.4.4 分布式控制应用实例22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 基于TCP的GOOSE报文传输技术25-36
• 3.1 现有GOOSE传输方式25-28
• 3.1.1 GOOSE over MAC传输方式25-27
• 3.1.2 GOOSE over UDP传输方式27-28
• 3.2 GOOSE over TCP传输机制28-29
• 3.3 GOOSE over TCP传输实时性分析29-31
• 3.3.1 报文传输实时性要求29-30
• 3.3.2 报文传输延时组成30-31
• 3.4 影响GOOSE over TCP传输实时性的因素31-32
• 3.4.1 报文大小31-32
• 3.4.2 经过的节点数32
• 3.4.3 网络负载率32
• 3.5 改善GOOSE over TCP传输实时性的措施32-35
• 3.5.1 优先处理措施33-34
• 3.5.2 关闭TCP协议Negal算法34-35
• 3.5.3 保持TCP通信连接35
• 3.6 本章小结35-36
• 第四章 试验验证及分析36-53
• 4.1 试验平台搭建36-38
• 4.1.1 硬件组成36-37
• 4.1.2 软件工具介绍37
• 4.1.3 试验平台搭建37-38
• 4.2 通信延时测量计算方法38-41
• 4.2.1 终端高精度时钟获取方法39
• 4.2.2 通信延时测量计算方法39-41
• 4.3 GOOSE over TCP传输性能测试41-42
• 4.4 GOOSE报文传输延时影响因素分析42-47
• 4.5 改善报文传输实时性措施测试验证47-51
• 4.5.1 恶劣网络环境中的测试47-50
• 4.5.2 正常网络环境中的测试50-51
• 4.6 试验结果分析51-52
• 4.7 本章小结52-53
• 第五章 结论与展望53-55
• 参考文献55-57
• 附录57-61
• 在读期间公开发表的论文61-62
• 在读期间参与科研项目62-63
• 致谢63

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本文编号：608315