论文部分内容阅读
智能变电站为智能电网提供标准的、可靠的节点支撑，作为智能变电站“神经系统”的通信系统是连接变电站内各种智能电子设备的纽带，变电站的可用性与其实时性、可靠性息息相关。过程层网络作为智能变电站的关键特征之一，是一次设备与二次设备间信息交换的桥梁，其在智能变电站信息传输的地位举足轻重。过程层网络信息流既承载着一次设备在电网运行状态数据如采样值、开关状态等，也承载着二次设备间跳闸、闭锁等控制命令。然而，通信以太网的不透明、不可视，使过程层网络通信过程不可控，这成为智能变电站发展的瓶颈。那么，在 IEC61850国际标准基础上，对智能变电站过程层通信网络的实时性进行研究，具有一定的理论和应用价值。 对于智能变电站的通信网络性能研究将不仅仅局限于传统的物理拓扑层面，可深入到IED设备产生的通信报文特点及通信网络信息流的定性化研究分析。因此，本文首先从 IEC61850标准入手，研究基于IEC61850的智能变电站特点，分析IED的信息数据模型建模原则及方法，以面向对象和层次化描述为切入点，重点介绍了智能变电站的配置语言SCL的四种配置文件特点，并在此基础上以实际变电站为实例，从通信角度对IED、一次设备或变电站的数据信息进行组织和描述，为研究过程层网络报文传输提供了良好的理论基础。 然后，研究分析智能变电站站内周期性数据流、随机性数据流和突发性数据流的特点，建立了智能变电站内部数据流的数学模型，进一步根据实际变电站内部通信的数据传输，基于OPNET通信仿真软件对站内的关键设备如合并单元、保护单元、智能终端等IED设备进行了建模和精确业务模型配置，为后面实际案例仿真分析作基础铺垫。 最后，对IEC61850的报文类型和变电站内报文传播时延构成及不确定特性等性能要求展开分析，并得出交换机的处理速度，通信系统的通信机制，IED的CPU效率等影响因素。以D2-1型变电站为例，建立了OPNET变电站通信网络的仿真模型，定量分析了不同因素下报文传播时延的不确定行为，并进一步探讨了 VLAN技术对智能变电站通信网络实时性能的影响。验证发送报文大小，链路利用率及包发送间隔等因素和釆用VLAN技术对智能变电站通信网络的实时性的影响，这对减少智能变电站网络时延有一定的参考价值。 本文工作主要是在国家自然科学基金面上项目(51377026)的资助下完成。