智能电网信息流分析与保护可靠性研究

摘要

智能电网是在优化能源资源配置的背景下提出的，建立在高效可靠通讯技术的基础上，是先进的传感测量技术、先进的计算机技术、先进的通信技术、先进的信息技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的综合应用。智能电网通信信息技术作为智能电网的支撑，有必要对其进行深入剖析和研究。信息流也是电力信息物理融合系统(Cyber Physical Power System，CPPS)中电力系统能量流闭环链的重要支撑，因而信息流可靠性的分析对于相关技术的推广和改进有着重要意义。
　　智能变电站是智能电网电力流、信息流、业务流汇集的焦点，其基本要求是实现全站信息的数字化、通信平台的网络化和信息共享的标准化。能够自动完成从信息测量及采集、控制保护决策、计量和检测这些基本功能，还要求能承担起电力系统实时控制、智能调节、以及协同互动这些高级任务。高级功能的实现则要依赖于更大范围的信息采集与共享，因此在电网互联和新能源的广泛接入这个背景下广域保护系统（Wide Area Protection System，WAPS）成为近年来保护领域研究的热点。
　　本文首先以智能变电站继电保护通讯网络为研究对象，根据智能变电站通讯网络架构的特点和IEC61850系列标准的要求，重点对过程层网络进行研究。先后运用基于矩阵迭代及网络演算算法的信息流静态潮流及时延分析方法、基于可靠性框图模型的最小路不交化算法和基于随机流网络模型的可靠性算法。三种方法各有侧重，互相辅助，从不同角度对智能变电站通讯系统可靠性进行建模和分析。
　　然后考虑到智能变电站继电保护进一步发展的趋势是广域保护系统，本文综合分析了现有的对广域保护系统多样化定义和理解，提出了基于广域测量系统(WideArea Measurements System，WAMS)的层次化保护控制系统方案，分别在就地级、站域级和广域级三个层次装设保护装置，各层保护分工明确，各有侧重，通过相互配合实现广域电力系统的安全可靠智能运行。提出验证新建变电站保护测控装置接入广域保护通讯网络的可靠性分析思路，并且进一步利用随机流网络可靠性算法对比分析星形网络方式接入子站和环形接入的可靠度，从而选择合适的网络配置方案。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 IEC 61850标准与智能变电站

1．2．2 智能变电站通信可靠性研究现状

1．2．3 广域保护通讯网络研究现状

1．3 本文主要内容和章节安排

第二章 智能变电站信息流分析

2．1 智能变电站过程层网络与报文

2．1．1 过程层装置

2．1．2 变电站过程层网络信息流分类

2．2 过程层信息流潮流计算

2．2．1 网络演算理论

2．2．2 过程层信息流建模

2．2．3 过程层信息流计算与分析

2．3 本章小结

第三章 智能变电站信息流可靠性建模与分析

3．1 可靠性框图模型与最小路不交化分析法

3．1．1 可靠性框图与元件重要性

3．1．2 最小路集的不交化

3．1．3 智能变电站最小路模型与可靠性分析

3．2 随机流网络模型可靠性分析

3．2．1 随机流网络可靠性算法

3．2．2 基于随机流模型的保护可靠性分析

3．3 本章小结

第四章 广域保护可靠性研究

4．1 广域保护系统

4．1．1 广域保护系统的概念

4．1．2 三种典型的广域保护网络架构

4．2 层次化保护控制系统信息流分析

4．2．1 层次化保护控制系统架构

4．2．2 层次化广域保护信息流可靠性分析

4．3 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

声明

致谢