基于IEC61850的变电站间隔层保护监控设备研究

论文摘要

IEC61850标准的提出有利于提高变电站自动化系统的开放性和可扩展性,促进电力系统的保护监控朝网络化、信息化的方向发展,但同时对变电站智能设备的通信性能和处理速度也提出了更高的要求。尤其是间隔层智能设备,由于其处于变电站保护监控的第一线,既要完成基于本间隔数据的保护监控功能,又要协同其他间隔及变电站层设备完成站层分布式保护监控功能,因此高性能间隔层智能电子设备的研究是实施新型标准的重要一步,具有重要的理论意义和实用价值。湖南大学与武汉长江通信公司签订了《与电子式互感器接口的微机保护研究》合作项目,本论文的研究课题是该项目的扩展。本文围绕间隔层保护监控设备的总体设计展开研究,主要作了如下工作:(1)通过研究变电站自动化系统分层分布式实现思想及IEC61850标准对通信实时性的要求,提出并实现了一种内部基于分布式结构的变电站间隔层保护监控设备硬件平台。硬件平台内多CPU单元并行工作,通过内部以太网及CAN总线实现信息共享与协作。构建了变电站自动化系统的局域网模型,并通过计算最坏情形下的网络延时,证明了所研究硬件平台满足快速报文对通信实时性的要求。(2)构建了系统的软件框架。以客户端/服务器模式及发布者/订阅者模式为例对系统所采用的通信模式进行了研究,分析了两种通信模式的特点及具体实现时需注意的问题。介绍了各种通信报文的帧格式及编码;以距离保护功能的实现及线路保护逻辑节点的配置为例说明了系统功能的实现方式。(3)研究了变电站自动化系统的配置流程。变电站配置采用变电站配置描述语言(SCL),描述变电站IED设备、变电站系统拓扑结构和变电站网络通信的配置;对SCL的结构模型及模式定义语言进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 变电站自动化系统的发展趋势
• 1.1.2 IEC61850 标准研究及应用现状
• 1.2 论文所做工作
• 第2章 基于IEC61850 标准的间隔层保护监控设备功能模型研究
• 2.1 IEC61850 标准概述
• 2.1.1 IEC61850 建模方法
• 2.1.2 IEC61850 标准的体系结构
• 2.2 间隔层保护监控设备功能模型研究
• 2.2.1 变电站自动化系统的接口映射
• 2.2.2 间隔层保护监控装置功能模型及通信网络研究
• 2.3 小结
• 第3章 间隔层保护监控设备的硬件平台研究
• 3.1 分布式硬件系统构架
• 3.2 硬件各功能模块实现
• 3.2.1 内部交换机及GPS 插件
• 3.2.2 保护监控功能插件
• 3.2.3 通信功能插件
• 3.2.4 人机对话功能模块
• 3.3 变电站间隔层保护监控设备所构成的局域网络通信性能分析
• 3.4 小结
• 第4章 系统软件构架
• 4.1 系统通信
• 4.1.1 客户端/服务器模式
• 4.1.2 发布者/订阅者模式
• 4.2 通信报文介绍
• 4.3 系统功能实现方式
• 4.4 小结
• 第5章 系统配置研究
• 5.1 系统配置概述
• 5.2 变电站配置描述语言
• 5.3 SCL 模式定义文件—XML Schema
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文
• 附录 B 攻读学位期间参加的科研项目