广域保护通信架构及故障下重构技术研究

摘要

在我国电网大范围互联的状态下，传统保护仅根据就地信息动作，存在诸多问题。如传统后备保护无法识别潮流转移引发的过负荷，易造成大规模连锁跳闸反应；传统后备保护离线整定复杂，难以兼顾灵活多变的系统运行方式，等。利用先进的通信技术和同步测量技术，广域保护逐渐发展成熟。它可以实时采集广域范围内状态量和开关量信息，了解全网拓扑和潮流变化情况，及时识别潮流转移引发的过负荷并闭锁相应的后备保护。它还可以根据一定范围内的同步测量量，快速、准确地定位故障，实现后备保护功能。广域保护是大电网互联下的研究热点。
　　广域通信网络及其技术是广域保护功能实现的前提和基础。通信网络根据一定的通信结构，将广域范围内的状态量信息和开关量信息快速、准确地上传到指定的决策中心，并将决策结果及时地下送到相应的执行单元。对广域通信网络的研究十分必要。
　　本文以广域通信网络为研究对象，着重从以下三个方面进行研究：
　　1）从广域保护系统主设备及其通信内容、通信量和通信系统结构等方面开展研究。使用OPNET通信仿真软件，搭建集中式、分布式、分布集中式三种通信结构下的广域通信网络，从信道吞吐量、数据单端时延等方面分析三种通信系统结构的特点和适用范围。
　　2）针对轻负载通信网络信道中断时，如何实现数据不间断传输的问题，以通信总时延最短和流量均衡为目标，提出了考虑时延与流量均衡性的广域通信网络迂回路径重构算法。着重考虑了中断信道上需转移的数据对备选信道排队时延的影响，分析了影响时延的各种因素，构建考虑转移数据影响的信道时延指标，用于迪杰斯特拉（Dijkstra）寻优方法中，寻找出一条最优迂回路径。使用OPNET通信仿真软件，搭建IEEE14节点轻负载通信网络仿真模型，从时延长短和流量均衡性两方面分析该算法的性能。结果表明，该算法在通信网络负载较轻时可实现时延最短并兼顾流量的均衡性。
　　3）针对重负载通信网络信道中断的情况，上述迂回路径重构算法可能存在难以兼顾时延最短和流量均衡的问题，提出分流迂回算法。从中断信道上不同数据类别的特征、可分流迂回路径数目的选择、分流比例等角度进行研究，确定分流迂回的原则，用于完成分流迂回。通过IEEE14节点重负载通信网络仿真模型，对该算法进行验证。结果表明，分流迂回算法在通信网络重负载时，能实现分流均衡度最佳。

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选题的依据与意义

一、广域保护的应用背景

二、广域保护通信的研究意义

国内外文献资料综述

一、 广域保护通信系统结构方面的研究

二、轻负载下通信中断时迂回路径重构方面的研究

三、重负载下通信中断时分流迂回方面的研究

1 绪论

1.1 课题阐述

1.2 研究思路及方法

1.3 论文主要内容及章节安排

2 广域保护通信架构

2.1 电力通信网

2.2 广域保护系统主设备及其通信内容

2.3 广域保护通信系统结构

2.4 广域保护通信系统结构的仿真模型

2.5 三种通信结构对比分析

2.6 本章小结

3 轻负载通信网络信道中断时的最优迂回路径重构算法

3.1 考虑时延与流量均衡性的最优迂回路径重构算法

3.2 IEEE14节点通信模型构建与仿真

3.3 仿真结果分析

3.4 本章小结

4 重负载通信网络信道中断时的分流迂回算法

4.1 重负载网络的特点

4.2 分流迂回的目标与原则

4.3 分流迂回算法模型

4.4 分流迂回算法的实现

4.5 分流迂回算法仿真验证

4.4 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

参考文献

附录：攻读硕士学位期间发表的部分学术论著

致谢