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基于数字化变电站的集中保护可靠性提升策略研究

作　者: 胡春潮
导　师: 蔡泽祥
学　校: 华南理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 数字化变电站集中保护过程层网络可靠性仿真分析
分类号: TM63
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

基于IEC 61850标准的数字化变电站的一个重要特点是通信网络覆盖范围延伸至了变电站过程层。过程层承载了各种功能所需数据的实时传输业务。过程层网络作为二次设备间信息交换的桥梁,其决定了设备间的数据传输路径和设备功能的实现方式,为设备的互操作、信息共享提供了完整解决方案。过程层网络二次设备通过网络可实现任何两个IED之间信息交换,充分的信息共享使得新型保护形式—集中保护的应用成为可能,但基于报文通信代替硬链接的实现方式也给保护系可靠性带来了顾虑。基于数字化变电站的集中保护对原来分散的二次系统装置进行了信息集成及功能优化处理,有效避免了常规变电站二次装置功能单一、各系统相互独立、硬件配置重复、信息不能共享及投资成本较高等问题,通过智能组件的方式使得装置包含若干种保护功能或测量单元、控制单元、保护等单元中的一个或几个。正确的收发集中保护进出口信息是完成保护功能的前提,其可靠性也将极大受制于过程通信网络对保护关键报文传输的可靠性。提升集中保护可靠性一个重要内容就是要提高关键报文传输可靠性。论文第一章首先研究了数字化变电站与集中保护的特点,并结合国内外的研究情况对基于数字化变电站集中保护技术系统的可靠性研究方法展开了分析;第二章采用案例的方式说明了影响集中保护可靠性的薄弱点,并给出了报文传输可靠性的基本要求。结合集中保护关键报文传输可靠性要求,研究分析了过程层网络传输报文的技术基础、传输报文协议栈与传输模型;第三章分析了关键报文传输不可靠原因,以数字化变电站过程层信息传输载体数据帧为研究对象,系统的给出了基于关键报文帧结构提升其传输可靠性软策略;第四章对网络仿真建模工具展开了分析,结合过程层报文传输过程与机制,理论估算了报文传输可靠性衡量指标,为仿真研究集中保护关键报文传输可靠性提供基础;第五章基于常规变电站过程网络模型对集中保护进行了仿真分析,得出提高集中保护可靠性的关键点、可能途径与保证集中保护可靠性的边界条件;最后论文对研究成果进行了总结概述,为保证基于数字化变电站的集中保护的可靠性提供依据。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第一章绪论  11-18
  1.1 研究的背景与意义  11-12
  1.2 数字化变电站与集中保护  12-15
    1.2.1 数字化变电站及其特点  12-14
    1.2.2 集中保护概念与特点  14-15
  1.3 国内外研究现状  15-17
  1.4 本文的主要研究内容  17-18
第二章集中保护关键报文传输要求与机制分析  18-31
  2.1 集中保护报文传输要求  18-21
    2.1.1 基于数字化变电站保护可靠性分析  18-20
    2.1.2 集中保护报文传输可靠性要求  20-21
  2.2 过程层网络关键报文传输机制分析  21-29
    2.2.1 过程层信网络报文传输技术  21-22
    2.2.2 过程层传输数据信息分类  22-23
    2.2.3 关键过程层网络报文协议栈  23-28
    2.2.4 网络报文传输机制  28-29
  2.3 本章小结  29-31
第三章集中保护可靠性提升策略研究  31-41
  3.1 关键报文传输不确定性原因分析  31-32
    3.1.1 物理信道差错  31
    3.1.2 数据链路差错  31-32
  3.2 关键报文数据帧传输延时分析  32-35
    3.2.1 关键报文数据帧结构  32-33
    3.2.2 关键报报文传输时延分析  33-35
  3.3 提高关键报文传输可靠性分析  35-40
    3.3.1 优化数据帧传送MAC 寻址  35-36
    3.3.2 配置重要服务优先级  36-37
    3.3.3 启用VID 划分VLAN  37-38
    3.3.4 配置以太网类型PDU  38-39
    3.3.5 规范APDU 简化协议栈  39
    3.3.6 采用适当的差错控制  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章集中保护关键报文通信建模研究  41-56
  4.1 报文传输建模分析工具研究  41-43
    4.1.1 常用建模工具软件分析  41-42
    4.1.2 OPENT 建模仿真软件特点分析  42-43
  4.2 通信报文传输过程模型  43-48
    4.2.1 通信网络建模  43-45
    4.2.2 通信机制模型  45-46
    4.2.3 通信报文格式模型  46-47
    4.2.4 通信业务建模  47-48
  4.3 数字化变电站关键报文通信机制  48-54
    4.3.1 过程层报文数据基本特征  48-49
    4.3.2 过程层报文数据传输建模  49-51
    4.3.3 过程层报文通信模型典型参数估计  51-54
  4.4 本章小结  54-56
第五章集中保护网络传输可靠性仿真分析  56-73
  5.1 建模仿真研究过程  56
  5.2 T1 站集中保护配置分析  56-60
    5.2.1 集中保护功能配置方案分析  56-58
    5.2.2 集中保护关键报文传输行为分析  58-60
  5.3 关键报文传输仿真模型  60-65
    5.3.1 过程层节点模型  60-63
    5.3.2 过程层节点网络模型  63-64
    5.3.3 过程层节点业务模型  64-65
  5.4 提升集中保护可靠性仿真分析  65-72
    5.4.1 典型运行网络参数仿真研究  65-67
    5.4.2 基于可靠性提升策略网络仿真研究  67-72
  5.5 本章小结  72-73
结论  73-75
参考文献  75-79
攻读硕士学位期间取得的研究成果  79-80
攻读硕士学位期间参与的科研项目  80-81
致谢  81-82
附件  82

基于数字化变电站的集中保护可靠性提升策略研究

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