基于IEC 61850的变电站通信网络的研究

论文摘要

变电站是电力系统中的重要环节,担负着电能转换和分配的任务,对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。变电站通信网络是连接变电站内各种智能电子设备的纽带,是变电站自动化系统的命脉,它的实时性与可靠性决定了系统的可用性。IEC 61850标准是基于通用网络通信平台的变电站自动化系统唯一国际标准,目的是使变电站内不同厂家的智能电子设备实现互操作。IEC 61850是变电站无缝通信的最佳解决方案,它代表了变电站自动化的未来发展方向,其实施必将给变电站自动化水平带来巨大的推动作用。论文首先介绍了IEC 61850标准体系结构的主要特点,分析了IEC 61850标准中定义的服务模型和相应的服务映射;根据变电站通信网络的性能要求,研究了基于IEC 61850标准的变电站通信网络结构的组网方案;分析论证了以太网应用于变电站通信网络的可行性,重点深入研究了变电站内报文传输时延及其影响因素,并对几种提高通信网络实时性的网络技术进行了分析;通过分析变电站内数据流构成,建立了变电站数据流的数学模型,总结了IEC61850中定义的报文类型和报文性能;采用OPNET软件建立了站级网络仿真模型,仿真分析了交换式和共享式站级网络的实时性;论文给出了系统可靠性的评估指标,分析研究了当前几种应用于变电站通信网络可靠性的分析方法。在故障树分析法的基础上,将故障树转化为贝叶斯网络的方法,对系统可靠性进行分析。最后,采用基于贝叶斯网络的可靠性分析方法,从理论上分析不同拓扑结构的变电站通信网络的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文完成的主要工作
• 第2章 IEC 61850标准介绍
• 2.1 IEC 61850标准概述
• 2.2 IEC 61850的主要特点
• 2.2.1 变电站自动化系统的分层
• 2.2.2 抽象通信服务接口
• 2.2.3 面向对象的数据对象统一建模
• 2.2.4 面向对象、面向应用开放的自我描述
• 2.2.5 变电站配置语言
• 2.3 服务模型及服务映射
• 2.3.1 GOOSE通信服务模型
• 2.3.2 采样值传输模型
• 2.3.3 服务映射
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于IEC 61850的变电站通信网络结构研究
• 3.1 变电站通信网络的性能要求
• 3.2 基于IEC 61850的变电站通信网络结构
• 3.2.1 过程总线的组网方案
• 3.2.2 变电站总线的组网方案
• 3.3 交换式以太网在变电站通信网络中的应用
• 3.3.1 以太网应用于变电站通信网络的可行性分析
• 3.3.2 以太网拓扑结构
• 3.3.3 报文传输时延分析
• 3.3.4 提高以太网实时性的网络技术
• 3.4 本章小结
• 第4章 变电站通信网络实时性分析
• 4.1 变电站数据流分析及建模
• 4.1.1 变电站数据流分析
• 4.1.2 变电站数据流模型
• 4.2 IEC 61850报文类型及性能要求
• 4.3 站级网络性能仿真分析
• 4.3.1 OPNET网络仿真软件介绍
• 4.3.2 站级网络实时性仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 变电站通信网络可靠性分析
• 5.1 可靠性相关理论基础
• 5.1.1 可靠性指标
• 5.1.2 可靠性分析方法
• 5.2 基于贝叶斯网络的变电站通信网络可靠性分析
• 5.2.1 星型结构通信网络可靠性分析
• 5.2.2 环型结构通信网络可靠性分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文