符合IEC61850的智能变电站测试系统的设计及其实现

摘要

由于符合IEC61850标准的智能变电站在实现方式和应用方式较之传统变电站有了较大的变化，智能变电站设备的采样、控制等大部分功能都以网络数据通信的方式实施，其技术难度和要求远远高于传统变电站。此外，传统的基于模拟采样通道的测试工具如万用表、相位表、测控装置测试仪和保护装置测试仪均无法在智能站使用。因此，为了满足智能变电站的运行、维护的需求，极有必要开发能够满足IEC61850协议的测试系统。要求这些基于网络通信平台的测试软件和测试设备，应该根据智能站的需求提供相应的测试方案和测试手段，达到类似传统站的测试效果，保证测试工作的准确性和易用性，从而满足从采样、状态显示、控制到故障定位与分析等各个方面的要求。
　　本文通过对IEC61850标准进行研究，了解了智能变电站的主要结构和核心元件；并对智能变电站的通信模式进行了分析；再针对现阶段常见测试方法的缺陷，提出了新的测试方案；在对测试软件主要的功能模块进行了概要的设计后，在Microsoft的 VC++的环境下，利用以太网物理层和链路层的报文截取工具包并结合面向对象的编程方法，使用MFC编写程序代码，实现了程序的功能。此后，对智能站装置的数据采集和控制相关的模拟量采样和开关量通信功能进行了测试，并对测试结果进行了验证和分析，达到了功能测试和系统分析的目的，能够满足对各个不同厂家设备进行同类型功能测试的需求。
　　该测试软件为智能变电站的调试和检修提供了比较方便的技术手段，以保证智能站相关产品和设备符合电网安全、稳定、可靠运行以及各项技术规范的要求。

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第一章 IEC61850智能变电站概述

1.1 智能变电站概述

1.2 国内外测试技术的现状

1.3 本文的研究工作

1.4 本章小结

第二章 符合IEC61850协议的智能变电站结构与功能分析

2.1 过程层设备及一次设备

2.2 间隔层设备

2.3 网络结构及通信设备

2.4 智能变电站数据采样和传输

2.5 本章小结

第三章 IEC61850智能变电站的通信模式分析

3.1 采样值通信

3.2 GOOSE通信

3.3 本章小结

第四章 智能变电站测试系统的工程化设计

4.1 测试系统的工作目标

4.2 测试软件的开发环境及硬件配置

4.3 智能变电站典型测试方案

4.4 测试软件的概要设计

4.5 测试软件主要功能的实现

4.6 测试系统的应用及测试结果分析

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 研究工作的总结

5.2 未来发展的展望

致谢

参考文献

附录

附录1：部分功能的结构体的定义

附录2：获取网卡列表的实现

附录3：网卡设置及缓冲区分配的实现

附录4：数据保存的实现

附录5：报文过滤和分析的实现

附录6：过滤零漂的实现

附录7：基准角度和采样值角度的修正校准

附录8：数据和波形显示的实现

攻硕期间取得的研究成果