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智能变电站同步相量测量装置设计与实现

作　者: 唐维平
导　师: 刘明光
学　校: 北京交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 智能变电站同步相量测量装置 IEC 61850 QNX MMS-EASE Lite MMS服务报文解析
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

摘要：随着我国智能电网建设的快速发展,广域测量系统的地位和作用将日益突显。同步相量测量装置作为广域测量系统的重要组成部分,广泛分布于各厂站内。然而变电站的智能化导致传统的相量测量装置更加难以融入其中。因此研制一种可用于智能变电站的同步相量测量装置变得十分必要。IEC 61850标准是智能变电站的理论基础,因此本文在深入研究该标准的基础上,总结了标准的核心思想和技术特点；并针对智能变电站中同步相量测量装置新的功能需求,详细阐述了对该装置的建模过程,建立了装置的ACSI信息模型和服务模型。模型采用了SCL语言进行表述,并完成了该模型向MMS协议的特定通信服务映射。本文采用模块化的软件设计方案,实现了上述装置模型。该方案基于QNXNeutrino RTOS系统,采用了多进程协同合作的设计思路,并设计了进程间的消息传递机制。在深入分析SISCO公司MMS-EASE Lite软件包的基础上,完成了同步相量测量装置的MMS服务架构,实现了诸如数据值读写、文件传输等MMS服务。本文还利用该软件包实现了GOOSE报文、9-1/9-2采样值报文的动态解析。解析过程中提出了MMS-EASE Lite模型的内存空间与用户内存空间之间的映射方式,并给出了详细的流程。最后,使用IEC61850Client软件对装置的MMS服务器功能进行了验证,并使用Wireshark软件对本文的报文解析结果正确性进行了验证。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-17
  1.1 研究背景  11-12
  1.2 国内外研究水平  12-15
    1.2.1 国外研究应用  12-14
    1.2.2 国内研究应用  14-15
  1.3 研究方向的若干问题  15
  1.4 本文研究主要内容  15-17
2 智能变电站PMU技术  17-29
  2.1 智能变电站  17-24
    2.1.1 智能变电站的特点  17-18
    2.1.2 IEC 61850标准  18-24
  2.2 同步相量测量  24-28
    2.2.1 同步相量测量原理  24
    2.2.2 全网统一对时信息  24-26
    2.2.3 同步相量计算  26-28
  2.3 本章小结  28-29
3 智能变电站PMU建模  29-53
  3.1 结构和功能  29-33
    3.1.1 装置结构  29-31
    3.1.2 装置功能  31-33
  3.2 逻辑模型简介  33
  3.3 信息模型  33-45
    3.3.1 逻辑设备  36-38
    3.3.2 逻辑节点  38-41
    3.3.3 数据及数据属性  41-45
  3.4 服务模型  45-48
  3.5 数据的扩展  48-49
  3.6 模型的SCL描述  49-51
  3.7 本章小结  51-53
4 PMU模型到MMS的映射  53-63
  4.1 制造报文规范MMS  53-55
    4.1.1 MMS基本思想  54
    4.1.2 ASN.1编码  54-55
  4.2 模型映射  55-62
    4.2.1 ACSI数据属性类型映射  55-56
    4.2.2 信息模型映射  56-57
    4.2.3 服务映射  57-60
    4.2.4 GOOSE和采样值服务映射  60-62
  4.3 本章小结  62-63
5 智能变电站PMU的软硬件平台  63-71
  5.1 硬件平台  63
  5.2 系统平台  63-68
    5.2.1 嵌入式系统对比  64-65
    5.2.2 QNX系统简介  65-66
    5.2.3 QNX消息传递机制  66-68
  5.3 其它软件组件  68-70
  5.4 本章小结  70-71
6 智能变电站PMU软件实现  71-97
  6.1 软件架构  71-74
    6.1.1 IPC设计  71-72
    6.1.2 公共模块  72-73
    6.1.3 管理进程(manage)  73-74
  6.2 MMS服务(pmuserver)  74-84
    6.2.1 搭建开发环境  74-75
    6.2.2 软件流程  75-79
    6.2.3 定制PMU服务  79-80
    6.2.4 相量数据的映射  80-82
    6.2.5 功能验证  82-84
  6.3 数据处理进程(snc)  84-88
    6.3.1 软件流程  85-86
    6.3.2 解析环境初始化  86
    6.3.3 报文捕获  86-87
    6.3.4 相量计算  87-88
  6.4 采样值报文解析  88-91
    6.4.1 报文分析  88-89
    6.4.2 解析流程  89-91
  6.5 GOOSE报文解析  91-95
    6.5.1 报文分析  91-92
    6.5.2 解析流程  92-94
    6.5.3 功能验证  94-95
  6.6 本章小结  95-97
7 结论与展望  97-99
参考文献  99-103
作者简历  103-107
学位论文数据集  107

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