基于IEC 61850的变电站自动化系统通信网络的仿真研究

摘要

变电站自动化系统通过完成对站内一次设备的保护、控制和监视等功能，为电力系统的安全、稳定和经济运行提供了强有力的保障。随着计算机技术和通信网络技术的飞速发展，变电站自动化系统通信网络成为了当前研究的热点。本文针对基于IEC 61850的变电自动化系统通信网络的组建及网络性能的仿真开展了深入的研究，主要内容包括：
　　 ⑴总结了变电站自动化系统通信技术的发展历程，分析了实现基于IEC 61850的变电站自动化系统通信网络的过程，探讨了各阶段的网络体系结构。
　　 ⑵介绍了IEC 61850——变电站通信网络和系统系列国际标准的制定背景，详细分析了标准的内容和主要特点，总结了IEC 61850标准与现有其它电力系统通信协议的关系与区别，提出了以IEC 61850为基础的电力系统无缝通信体系结构。
　　 ⑶研究了采用全双工通信、交换技术、优先级机制来提高以太网的实时性，以解决传统以太网传输时间不确定的问题，并对工业以太网技术进行了介绍。
　　 ⑷对一典型220kV变电站进行了间隔的划分，分析了线路间隔、变压器间隔和变电站层设备所完成的功能，然后利用面向对象的建模方法，将这些功能分解为IEC 61850中定义的逻辑节点，再通过逻辑节点的重新组合形成具有互操作性的变电站自动化系统IED模型。
　　 ⑸分析了变电站自动化系统通信网络的网络负载，并对网络负载进行了分类，最后根据各类型负载的特点设计、制定了相应的信息传输模型和传输机制。
　　 ⑹应用交换式以太网技术对典型220kV变电站自动化系统通信网络进行了组建，并使用OPNET网络仿真分析软件分别对线路间隔过程层以太网、变压器间隔过程层以太网和全站统一以太网的实时性进行了验证。仿真结果表明本文所组建的通信网络能够满足变电站自动化系统信息传输的要求。