IEC61850在牵引变电所数字化改造中的应用研究

摘要

随着当今电网技术的发展,变电站正向着数字化、智能化的方向快速前进。IEC61850标准作为迄今为止最完善的变电站通信协议,是实现变电站数字化和智能化的基础。
　　高速电气化铁路客运专线具有速度快、节能环保和乘坐舒适的优点,是铁路客运的必然发展趋势。牵引变电所是高速铁路客运专线的核心部分,为整条线路提供电源,同时它也是电力系统的重要用户之一。因此,顺应电网技术数字化、智能化的发展潮流,满足高速铁路客运专线对牵引供电系统的新的、更高的要求,如牵引供电监测系统更高的实时性和更大的数据容量,将 IEC61850标准应用于牵引变电所,对其进行数字化改造势在必行。
　　本文首先对 IEC61850标准体系进行了深入的研究,介绍了其发展历程,分析了其组成结构和关键技术手段,总结了IEC61850标准的核心特征优势。
　　其次,详细阐述了 IEC61850标准对变电站设备的建模过程。结合某新建高速铁路客运专线牵引变电所的实际情况,完成该牵引变电所相关保护、测量和控制功能的信息建模,并在SCL Manager软件中进行了配置,得出最终的配置树形图和变电站配置语言描述文档。
　　再次,遵循 IEC61850标准,给出了牵引变电所过程层设备的改造方案,详细论述了相关核心技术,对电子式互感器及其合并单元进行了建模,并研究分析了通用面向对象的变电站事件报文传输机制和基于IEC61850-9-2的采样值传输技术。
　　最后,基于IEC61850标准的通信要求,构建了2种可行的数字化牵引变电所通信网络,分析了他们的网络性能,并在OPNET软件中搭建相应的仿真模型,模拟不同的通信场景进行仿真验证。结果表明,所构建的两种通信网络均能够满足 IEC61850标准对传输时延的要求,网络性能良好。

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1 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 数字化变电站的研究现状

1.3 数字化变电站改造工程的发展现状

1.4 论文的主要研究内容

2 IEC61850标准分析

2.1 IEC61850的产生

2.2 IEC61850的构成

2.3 IEC61850的技术特点

3 数字化牵引变电所保护测控IED的IEC61850建模描述

3.1 保护测控IED的功能分解

3.2 保护测控IED的信息建模

3.3 数字化牵引变电所的SCL配置

4 过程层的IEC61850解决方案

4.1 ECT、EVT的特点及分类

4.2 合并单元MU的信息建模

4.3 GOOSE技术

4.4 SV传输技术

5 数字化牵引变电所通信网络性能的仿真研究

5.1 现代以太网技术

5.2 CNDS的特征及组建

5.3 CNDS的实时性能分析

5.4 独立过程层子网方式下的CNDS实时性能仿真分析

5.5 全站唯一网络方式下的CNDS实时性能仿真分析

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果