继电保护及故障信息系统数据建模和应用研究

论文摘要

建设继电保护及故障信息系统的目的在于提高调度系统信息化、智能化水平，使二次装置运行、管理的各个环节“可控、在控”，实现继电保护专业管理现代化，提升电网调度运行管理水平。继电保护及故障信息系统是一个继电保护运行、管理的技术支持系统，同时又是一个电网故障时的信息支持、辅助分析和决策系统。建设继电保护与故障信息系统，已成为继电保护运行管理部门的迫切要求，深入开展与之相关的理论和技术问题研究，具有重要的理论意义和很高的实用价值，然而对于继电保护及故障信息系统的通信结构，应用功能至今还没有系统化的解决方法。本论文围绕系统通信信息建模，应用信息建模、通信协议的映射以及系统数据高级分析和应用等几个主题开展了大量的研究工作。 针对目前继电保护及故障信息系统存在的接入装置或系统采用的通信协议互不兼容，无法实现装置或系统之间的互操作的问题，本文提出了继电保护及故障信息系统的分层通信结构以及主站和子站完备的通信信息模型。分层通信结构将系统分为通信层、数据层和应用层，规定了每层接口完成的功能。以系统的分层结构为基础，系统通信信息模型深入分析了继电保护及故障信息系统中子站和主站的通信功能，对子站和主站管理机逻辑节点、非兼容的IED逻辑节点和过程数据的封装逻辑节点进行了详细的描述和定义。为系统的互操作性、开放性、可维护性创造必要条件；减少了数据存储的冗余；屏蔽本地复杂性；降低系统维护成本。 为了将采用103／104通信协议的老装置纳入新的IEC61850通信体系，解决新旧系统通信的兼容性问题，本文在深入研究IEC61850的映射结构特点的基础上，开发了IEC61850到IEC60870-5-103／104通信协议的映射。讨论了将IEC61850到IEC60870-5-103／104规约的映射方法和思路，在过程层将ACSI中提供的过程层服务映射为IEC60870-5-103／104的ASDU（应用服务数据单元）来交换信息，并提出了具体的通信方案。 针对目前继电保护及故障信息系统在应用层存在的数据模型平面化、信息语义和通信语法耦合过于紧密的问题。本文提出了继电保护及故障信息系统的应用

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 系统通信模型的构建
• 2.1 继电保护及故障信息系统的系统设计结构
• 2.2 IEC61850标准的建模思路
• 2.3 系统通信功能划分
• 2.3.1 子站系统基本通信功能
• 2.3.2 主站系统基本通信功能
• 2.4 子站/主站通信信息模型建模
• 2.4.1 管理机相关功能的建模
• 2.4.2 非兼容IED类型的建模
• 2.4.3 过程数据的封装方法
• 2.5 子站/主站抽象通信服务
• 2.5.1 关联
• 2.5.2 控制
• 2.5.3 目录和数据服务
• 2.5.4 报告和日志
• 2.5.5 扩展的服务
• 2.6 小结
• 第三章 特定通信服务映射的研究
• 3.1 IEC61850的映射体系结构
• 3.2 到IEC60870-5-103/104的映射
• 3.2.1 映射原则和方法
• 3.2.2 模型的映射
• 3.2.3 CDC映射
• 3.3 映射方案
• 3.4 小结
• 第四章 系统应用信息模型的构建
• 4.1 应用信息模型构建方法
• 4.2 应用信息模型采用IEC61970的技术背景
• 4.3 一次系统CIM和二次系统CIM
• 4.4 面向业务的应用语义空间的构建
• 4.4.1 语义空间定义
• 4.4.2 语义空间的可伸缩条件
• 4.4.3 面向业务的应用语义空间结构
• 4.5 语义空间描述方法和配置内容
• 4.5.1 描述文件类型
• 4.5.2 系统配置信息描述
• 4.5.3 语义空间的发布过程
• 4.6 小结
• 第五章 基于故障录波数据的高级应用和分析
• 5.1 COMTRADE数据格式介绍
• 5.1.1 IEEE COMTRADE 1991标准
• 5.1.2 IEEE COMTRADE 1999的改进
• 5.2 故障录波数据的模型
• 5.3 故障录波数据的格式转换
• 5.4 故障信息的提取
• 5.5 衰减非周期分量特性分析
• 5.5.1 故障时刻点的确定
• 5.5.2 信号的频谱分析算法
• 5.5.3 故障波形频谱分析
• 5.5.4 提取衰减非周期分量的算法
• 5.5.5 衰减非周期分量暂态特性
• 5.6 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的科研工作
• 学位论文评阅及答辩情况表