基于以太网103规约发电机主保护装置的监控系统实现

发电机原有的主保护装置(型号YH-B5081D)通过工业以太网连接上位机,采用IEC 60870-5-103规约,结合UDP报文和TCP报文建立连接与通信,对发电机的运行和控制实施计算机监控。正常状态下,监控系统只需定时向保护装置发送UDP广播报文;当保护装置发生事件或有数据变化时,保护装置启动数据传输,通过TCP报文及时将信息通知上位机的监控系统,完成对小型电站的技术升级,实现"无人值班,少人值守"工作目标。     

“欧姆龙工业网络”讲座 第2讲：EtherNet/IP工业以太网

1EtherNet/IP通信原理及网络特点 1.1 EtherNet/IP通信原理 Ether Net/IP是一种应用层使用CIP的工业以太网,使用TCP方式发送显式报文,使用UDP方式发送隐式报文。TCP为可靠的点对点数据传输,在一个TCP报文中,协议信息和服务指令都包括在内。节点接收到了TCP报文之后,可以对报文进行解释,并做出合适的响应。     

基于EPOCHS平台的IEC 61850采样值传输仿真

采样值传输是IEC 61850变电站自动化系统过程层与间隔层之间通信的主要部分。在电力和通信系统同步仿真（EPOCHS）平台上提出IEC 61850变电站通信仿真框架,针对具体变电站构建IEC 61850通信模型。在NS2中添加虚拟局域网（VLAN）IEEE 802.1Q协议代码,实现VLAN多播报文的仿真。对交换式以太网和共享式以太网、接收不同数目合并单元采样值报文的保护设备进行了比较。结果表明:100 Mbit/s交换式以太网完全满足标准要求,而100 Mbit/s共享式以太网采样值报文时延和时延抖动较大,导致工频保护测量值波形畸变;接收多个采样值报文的保护设备存在链路瓶颈问题,对此提出了多通信插件的解决方案。     

变电站通信网络实时性能仿真分析

采用动态仿真建模技术对变电站层嵌入式以太网的实时性能进行了详细分析.首先分析了报文端对端传递时延的构成,揭示了报文传输的本质;其次系统地分析了变电站中数据流的分布,根据统计特征建立了各类数据流的数学模型.考虑变电站通信网络数据流的分布特点和信息到达规律,采用动态仿真方法具体研究了变电站层嵌入式以太网的平均时延、最大时延等链路时延指标.最后进一步分析了TCP/IP协议的开销对报文端对端传递时延的影响.     

基于改进UDP传输方式的无线智能分布式馈线自动化技术

针对无线通信方式不能满足智能分布式馈线自动化(feeder automation,FA)的要求,提出了采用面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文传输机制对用户数据报协议(user datagram protocol,UDP)应用层传输协议进行改进的方案。结合GOOSE的传输控制机制和UDP的无连接传输方式,实现了无线通信系统中数据的快速可靠传输,并针对可能出现的无线通信异常、通信时延与丢包、重发包等情况,采用应用层协议控制的方式进行处理。通过模拟线路测试数据进行分析,表明改进UDP传输方式可以适用于无线通信网络,满足智能分布式FA的应用需求。     

关于变电站GOOSE报文传输的研究

变电站自动化系统设备数字化要求标准的网络数据通信具有高实时性和可靠性,IEC61850标准规定通用面向对象变电站事件GOOSE报文采用特殊通信映射,直接映射到专门的以太网类型。与其他报文不一样的是GOOSE报文不再使用TCP/IP协议栈与网络设备驱动程序通信,而是直接与设备驱动通信完成报文的发送和接收。本文分析了GOOSE报文通过Linux系统的设备系统接口与驱动程序通信。     

数字化变电站GOOSE链路状态监测方法探讨

研究数字化变电站面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)报文传输及通信状态判断机制,提出应用二维表解决GOOSE通信链路监测手段匮乏、不够直观等问题的方法,实现数字化变电站保护、测控、故障录波器、智能汇控柜等装置的GOOSE通信链路可视化监测。阐述了实际220 kV数字化变电站工程中的应用方案,为站内智能电子设备通信状态监测提供有效技术手段。     

一个用于智能水电厂IED的GOOSE通信实现设计

IEC61850标准在智能水电厂的应用可以提高通信效率、实现数据共享。分析了智能变电站和智能水电厂中GOOSE应用的差异。提出了一种基于FPGA的智能水电厂IED的GOOSE通信实现设计。详细介绍了整体构架和报文收发软件设计。针对智能水电厂中交互信息类型多、数据量大等特点,设计了GOOSE报文硬件解码模块。利用FPGA的并行运算机制,在接收报文的同时完成解码与校验,进一步提升通信效率。仿真结果表明,该硬件解码模块满足智能水电厂GOOSE通信时效性和可靠性的要求。     

配电网分布式控制实时数据的GOOSE over UDP传输方式

分布式控制是智能配电网实现广域保护、控制应用的重要方式,报文的实时性是影响分布式控制性能的关键因素。文中在分析配电网分布式控制应用对通信的要求基础上,对现有的快速报文传输方式进行了比较,提出了基于用户数据报协议(UDP),用通用面向对象变电站事件(GOOSE)机制传输实时报文(GOOSE over UDP)的方案,可实现快速报文在广域网传输。通过试验平台对该方案的传输性能进行了测试,测得配电终端之间传输延时最大不超过10 ms,满足配电网分布式控制应用的需求。     

配电自动化无线公网通信网络协议的分析与选择

介绍了UDP和TCP两种网络协议的通信特点,阐述了配电网自动化无线通信中数据传输过程。结合两种协议在配电自动化无线公网通信中的应用,从传输效率、传输可靠性及传输流量等方面对这两种协议进行对比分析,为配电自动化无线公网通信系统建设提供参考。     

智能断路器中Modbus/TCP协议的实时性能测试

将Modbus/TCP通信协议应用于低压智能断路器,进行了Modbus/TCP通信协议实时性能的研究,从理论上分析了Modbus/TCP通信网络的链路建立和数据传输时间。通过在实验室利用智能断路器作为从站设备搭建了Modbus/TCP通信网络的实时性测试平台,对Modbus/TCP通信协议进行了实时性测试,根据测试数据详细分析了Modbus/TCP通信协议的通信实时性能,满足智能配电开关设备的通信要求,最终从测试结果分析中验证了在现有低压开关设备中采用Modbus/TCP通信协议的可行性和有效性,对低压配电系统的智能化和信息化的实现具有一定的现实意义。     

调度自动化主站中组件和IP单播技术的应用

提出了在SCADA系统的主站局域网内 ,采用TCP/IP通信协议使主站与子站之间可利用上、下行数据直接通信 ;采用COM组件技术设计TCP/IP协议的单播通信模块的实时性已经多次测试证明完全满足目前电力系统的要求 ,且其数据完整性、纠错性比传统的UDP/IP广播传输方式有很大的提高     

电源系统的一种智能化升级方案实现

电源系统引入核心监控装置,由其实现IEC 61850规约支持,是电源系统实现智能化升级的一种有效方案。文章从两个方面对方案进行了介绍,包括电源系统的IEC 61850信息建模以及电源系统SCADA信息的MMS通信规约转换。信息建模中,电源系统的物理装置映射为逻辑设备,SCADA数据映射为兼容逻辑节点类的实例,通信控制机制映射为报告模型;通信规约转换主要介绍了MMS规约和传统规约对SCADA数据的共享机制,包括共享内存、数据存储格式和寻址方法。实际测试表明,本文方案能够满足电源系统的智能化升级需求。     

输变电系统可靠性评估中设备故障率预测方法研究

由于输变电设备在地域分布上的复杂性、运行状态的随机多样性,使得输变电设备故障率具有时变性、随机性等特点。同时由于反映设备故障的信息获取困难,故难以应用常规的回归分析法、分解分析法等时间序列分析法建立准确的故障率预测模型。文中以全网输变电设备故障率为研究对象,提出了一种基于自回归-移动平均混合模型(ARMA模型)的输变电设备故障率预测方法,克服了常规解析法进行输变电设施可靠性评估信息获取困难的缺点,能有效提高全网输变电设施可靠性评估的合理性和准确性。最后,对220k V输电线路故障率进行了预测,结果表明,所提预测模型具有较高的精度,能够满足实际工程的应用要求。     

基于TASE.2协议的数据通信转发在上海电网的实现

主要介绍目前已在上海电网内市调、地调及所有15个区调能量管理系统/监控与数据采集(EMS/SCADA)系统之间实现的基于TASE.2协议的数据通信转发的具体情况,阐述了其实现方案和关键技术.应用表明,系统给各级调度生产运行所需的数据通信转发带来了极大便利及良好的可靠性和稳定性.     

GPRS网络上的两种数据传输协议

业主单位、设备供应商、系统集成商常常为在GPRS网络上选用何种传输协议进行长时问讨论与测试。文中将UDP与TCP两种协议进行对比，从可靠性、适用性、资费等方面深入讨论了两种数据传输协议在不同应用领域的适用性。     

基于配电网中101规约传输方式的智能设计与仿真

为使远动IEC60870-5-101规约(以下简称101规约)适应现代电力自动化设备不同传输模式兼容的应用需求,阐述了101规约的发展史、101规约非平衡和平衡传输方式在链路层上的特点以及101规约平衡模式传输设计的必要性;同时,针对平衡传输方式在应用上的空白,提出了一种智能传输方式的选择模式设计方案,并模拟现场运行环境进行参数配置,进行了仿真研究与实验测试。实验结果表明,参数配置合理、可行,通过模拟测试和报文分析,大大提高了电网通信系统中配电智能控制设备在应用中现场故障诊断的效率。     

电厂厂用电监控系统ECS通信技术探讨

阐述了发电厂厂用电监控系统ECS(Electric Control System)由简易到先进的3个发展阶段,即一对一的控制方式,电气监控纳入集散控制系统(DCS)的控制方式,全数字化的电气监控系统、并为DCS提供所需信息接口和控制接口的控制方式。分析表明DCS和ECS控制层之间的通信介质采用基于TCP/IP的以太网,通信规约采用IEC-104或OPC(OLE for Process Control)是合适的。实例说明了在600 MW等大机组电厂的工程设计中,只要优化好ECS系统的组网方案、选择恰当的通信规约,就能满足DCS通过ECS系统对参与顺序控制的电气量进行软采集和控制的高速要求。     

电力系统实时数据通信加密方案

随着电力系统数据网络的迅速发展,基于网际协议(IP)的以明文方式传输实时数据的安全问题引起了重视。文中分析了网络环境下电力系统实时数据通信的网络安全和信息安全,结合电力系统实时数据通信的加密需求,阐述了实时数据加密密钥管理和加密的过程。根据电力系统的实际情况,选择了实时数据一时一密的加密方案,并推荐了电力系统所使用的加密算法和密钥长度。对实时数据传输控制协议(TCP)传输,在应用层和TCP层之间引入了加密套接字协议层(SSL)实现加密;对电力系统大多数的用户数据报协议(UDP)实时数据传输,通过返回确认和超时技术保证传输的可靠性,采用密钥分发机制和密钥启动机制保证了传输的保密性和准确性。最后对加密的可行性进行了讨论。     

北京地铁1、2号线变电站自动化系统方案

基于网络化结构下的分层分布式系统的实践,使变电站自动化系统的结构和性能发生了重大的变化,提出一种实现变电站全站自动化的方案,应用于北京地铁1、2号线地铁变电站自动化系统。基于分层分布式系统下的系统构成,该系统按纵向分为网络管理层、数据传输层和基础设备层。重点介绍了通信网络的构成,网络管理层基于TCP/IP的以太网络通信,采用站内103通信规约,数据传输层以通信服务器为核心,向下采集其他智能设备数据,支持任何采用103规约及采用Modbus通信规约、pro-bus通信规约或采用TCP/Modbus协议的智能设备,并将采集到的数据转换成以太网双网数据,通过交换机上传至监控系统及调度中心。该系统采用NDT650监控系统软件,完成地铁变电站自动化系统实现的各种功能。