双嵌入式以太网技术在变电站自动化系统中的应用研究

摘要

变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。利用计算机技术、电力电子技术和网络通信技术实现变电站自动化，能显著提高电网运行可靠性，降低运行和维护成本。 而变电站综合自动化技术的关键是通信技术的实现，本文以变电站内部通信网络和系统为研究对象，从分析变电站自动化通信技术现状和未来发展趋势出发，指出了目前变电站内部分IED因不具有以太网接口而无法实现直接上网，以及当前变电站内采用双冗余以太网通信中双网切换时限较长这两个问题，提出一种双嵌入式以太网通信方案。 论文的主要研究工作如下： （1）在分析国内变电站自动化通信技术现状和未来发展趋势的基础上，发现变电站内部分IED不具有以太网接口，无法满足IEC61850所提出的以太网通信要求；并且针对现阶段变电站内双冗余以太网通信的双网切换时间不能很好的满足变电站通信实时性要求，因此本文提出一种双嵌入式以太网通信方案，并对双嵌入式以太网通信方案的软硬件系统进行了初步的设计，从硬件平台和软件实现两个方面阐述了双嵌入式以太网实现的关键技术。 （2）系统地分析了变电站中数据流的分布，根据统计特征建立了各类数据流的数学模型。研究了嵌入式以太网的几种数据传输方式，并在分析了几种传统嵌入式以太网数据传输模式特点的基础上深入研究了分组广播技术在变电站嵌入式以太网数据传输中的应用。 （3）首先研究了变电站通信网络对报文的具体要求；比较了几种主流的通信网络性能分析方法在变电站中应用的实际情况，最后研究了计算机动态仿真软件在变电站通信网络性能分析中的应用，并应用OPNET对变电站内嵌入式以太网的平均时延、最大时延等链路时延、端对端传递时延等指标和TCP/IP协议的精简对变电站通信网络实时性的影响进行了具体的仿真分析。