IEC61850数字化变电站通信仿真研究

摘要

电子式互感器、智能开关等智能化一次设备逐步应用于实际工程，同时IEC61850标准为数字化变电站提供了全面的通信规范，使得建设数字化变电站的实践成为可能。与常规变电站相比，数字化变电站的通信网络结构和信息传输方式发生了巨大变化，因此有必要对数字化变电站通信网络的动态性能进行研究。电力通信同步仿真软件EPOCHS(Electric Powerand Communication Synchronizing Simulator)为数字化变电站通信网络的仿真研究提供了一种有效工具。 本文阐述了IEC61850标准研究现状，对IEC61850数字化变电站的主要特点以及变电站通信网络的仿真研究进行了概述。根据变电站通信网络的性能要求，研究了基于IEC61850的数字化变电站通信网络的组网方案。深入研究了变电站以太网通信时延的构成及其影响因素，给出了提高网络性能的实时改进措施。阐述了在EPOCHS平台实现IEC61850标准主要报文传输的仿真过程。为了实现数字化变电站通信仿真，对EPOCHS平台进行以下扩展：改造NS2中单物理子网结构，实现了交换机级联，将只能在单个交换机上设置的VLAN多播协议扩展到整个变电站通信网络；在交换机和通信端节点添加基于IEEE802．1Q的缓冲队列，实现了报文按优先级传输。 在扩展后的EPOCHS平台建立了数字化变电站通信模型，针对全站统一式网络结构，进行通信仿真实验，仿真采样值(SV)报文和通用变电站事件(GOOSE)报文在各种不同条件下的报文传输时延和时延抖动，并对影响变电站通信网络实时性因素作了定量分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1 IEC 61850标准研究现状

1.2数字化变电站主要特点

1.3变电站通信仿真概述

1.4本论文的主要工作

第2章数字化变电站通信中以太网的应用

2.1数字化变电站通信网络的要求

2.2 IEC 61850数字化变电站分层结构和信息交换

2.3变电站通信网络结构

2.3.1独立过程网络结构

2.3.2全站统一式网络

2.4通信网络实时性分析

2.4.1报文传输时延分析

2.4.2通信实时性改进措施

2.5小结

第3章基于EPOCHS的数字化变电站网络模型构建

3.1 EPOCHS平台简介

3.1.1 EPOCHS仿真平台的组成

3.1.2 PSCAD与NS2之间仿真同步原理

3.1.3 NS2仿真建模语言

3.2数字化变电站通信仿真模型构建

3.2.1仿真模型整体框架

3.2.2 NS2通信模块脚本配置

3.3通信报文传输的仿真

3.3.1 IEC61850中的报文类型

3.3.2采样值SV报文

3.3.3通用变电站事件GOOSE报文

3.3.4中速报文

3.3.5文件传输

3.4 EPOCHS平台扩展

3.4.1交换机级联实现原理

3.4.2虚拟局域网多播与优先级控制

3.5小结

第4章数字化变电站通信仿真实验与分析

4.1变电站通信仿真模型

4.1.1变电站主接线和保护配置

4.1.2变电站通信系统构建

4.2报文优先级控制

4.3跨交换机采样值报文传输

4.4母线保护通信分析

4.5小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参与的科研项目