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基于IEC61850的数字化变电站通信系统性能研究

方子璐  
【摘要】:变电站通信系统是保障站内智能电子设备信息交换的枢纽。近年来,随着IEC61850标准的引入,为智能变电站的推行提供了强大的技术支持。目前,针对基于IEC61850数字化变电站通信系统实时性与可靠性研究还存在不足。因此,本文以基于IEC61850的D2-1型变电站为对象,旨在通过研究改善其通信实时性与可靠性。本文的主要研究内容如下:(1)分析IEC61850标准研究现状,介绍了基于该标准的数字化变电站三层两网系统结构,重点分析智能变电站通信网络实时性,可靠性研究现状。(2)对变电站内数据流进行时域分类,建立数据流的数学模型,智能电子设备模型。考虑到各数据流特性与通信系统性能密切相关,对关键参数进行网络仿真,提高模型精度。(3)建立基于IEC61850的D2-1型数字化变电站模型,包括合并单元、测控设备、保护设备等元件;增添应用配置与业务主询模块完成通信功能。(4)针对改善变电站通信网络实时性问题,分析通用传输协议报文端到端时延不确定因素,通过网络仿真变电站四类拓扑,网络负载,协议映射机制,确定提高通信实时性的最优方案。提出按间隔划分虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)结合优先级标签技术方案,仿真验证该方案的有效性。(5)最后针对变电站可靠性问题,依据故障零切换时间要求,分别以并行冗余协议(Parallel Redundancy Protocol,PRP),高可用性无缝环网协议(High-availability Seamless Redundancy,HSR)构建保护系统模型。建立站控层采用PRP,过程层采用HSR模型,通过可靠性框图法,成功流法建模,由算例论证PRP-HSR方案的可行性与有效性。


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