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。     

一种主动配电网智能分布式馈线自动化实现方法

随着分布式电源及微电网大规模接入配电网,配电网已从传统的单电源网络转换为一个多电源的主动配电网,基于单一潮流方向的故障定位技术且仅考虑系统配置断路器的情况,就地自愈策略也未考虑负荷与电源的供需关系。针对以上问题,提出一种主动配电网智能分布式馈线自动化实现方法,采用基于邻域消息实时共享故障隔离和自愈技术,在不依赖于主站的情况下实现主动配电网故障快速定位、隔离及自愈。结合高速实时通信技术研制了新一代智能配电自动化终端,并已实现了大规模推广应用,为主动配电网的故障快速定位、隔离及自愈提供了自动化解决方案。     

配电网分布式控制实时数据快速传输技术

为实现分布式控制关联站点智能终端(Smart Terminal Unit, STU)间的实时对等通信以及互操作,可采用面向通用对象的变电站事件(Generic Object—Oriented Substation Event,GOOSE)传输STU间的实时数据和控制命令。在对比分析现有GOOSE映射方式的基础上,提出了基于TCP协议的GOOSE报文传输方案(GOOSE over TCP),给出了实现方法以及改善GOOSE over TCP传输实时性的措施。分析了影响报文传输延时的主要因素。通过试验测得在通信网络含有大量突发报文的恶劣环境中优化后的GOOSE over TCP最大传输延时约为2.4 ms,平均传输延时约为1.3 ms,可以满足配电网分布式控制应用的需求。     

智能配电终端及其标准化建模

智能配电终端(SDTU)分散安装于智能配电网的各测点处,完成数据采集、分布式故障检测、自愈控制、通信、与高级配电自动化系统进行信息交互等功能,是智能配电网的重要组成部分。文中描述了SDTU的功能,提出了具有分层特点的通用结构设计,基于IEC 61850标准的要求对SDTU进行了标准化建模,重点介绍了区域纵联保护功能和孤岛检测功能的模型,对新增逻辑节点和数据类进行了详细描述。在此基础上,给出了SDTU完整的功能模型,并用变电站配置描述语言对SDTU的逻辑设备配置情况进行了描述,为设计开发标准化的SDTU奠定基础。     

基于GOOSE的分布式控制数据快速传输技术研究

研究基于相关站点智能终端(Smart Terminal Unit,STU)间实时对等通信的分布式控制实现机理。为实现STU间的实时对等通信以及互操作,使用GOOSE(Generic Object-Oriented Substation Event)机制来传输STU间的实时数据以及控制命令。在分析现有GOOSE传输机制的基础上,提出基于TCP协议的GOOSE报文传输方案及提高报文传输实时性的措施。通过OPNET软件搭建仿真模型,验证了所提方案的可行性。仿真结果表明,当网络平均负载率小于40%时,应用TCP协议传输GOOSE报文的平均传输延时约为0.65 ms,且最大值不超过1 ms,可以满足分布式控制对快速报文传输速度的要求。     

基于JADE平台的智能配电网自愈系统设计

智能配电网包括高级配电自动化网络、分布式能源和新型电力电子装置等,而拥有故障自愈系统的配电网是高级配电自动化的重要硬软件基础。为响应分布式能源的不确定性和地域分布性,进而实现智能配电网的自愈控制,在经典代理模型基础上,提出并建立基于多代理系统（MAS）的分层控制结构、自愈控制策略和节点评估法。最后结合BDI“意图”模型和代理开发平台（JADE）与Matlab-Simulink平台,模拟33节点系统接地故障时不同级代理间以及同级代理间的通信过程和动作过程,并自动实现了失电区域的供电恢复,验证了自愈系统的有效性。     

基于混合整数线性规划的配电网在线自愈方案

现有配电网自愈方案无法达到在线要求。为此，提出一种基于混合整数线性规划的配电网在线自愈方案。首先，构建一种集中式的5G通信网络架构，解决在线自愈方案实现的通信阻碍；其次，分别构建一种基于混合整数线性规划的故障定位模型和供电恢复模型，有效解决配电网规模较大时自愈计算时间过长问题；最后，将故障定位和供电恢复整合成一个自愈模型，故障发生后只需进行一次自愈运算，就可以同时发出故障隔离和供电恢复命令。配电网算例表明：基于混合整数线性规划的故障定位模型和供电恢复模型求解速度明显提高，在所提5G通信架构下，所提配电网自愈方案能够满足在线自愈要求。     

配电网分布式智能馈线自动化系统的通信研究

在对国内外配电网自愈控制技术的研究基础上,提出了配电网自愈技术的几种解决方案,并指出了目前各种解决方案的优点和存在的问题.利用智能分布式馈线自动化系统,通过智能终端之间的对等通信,做出分布式智能控制决策,以实现配电线路中的快速故障隔离.在智能电网快速建设的环境下,配电网的通信网络逐渐完善,可建立高效、强大的实时通信系统,为配电网快速自愈提供了有利条件.提出三种通信程序:基于连接的TCP/IP的可靠通信、基于UDP的多播通信和GOOSE协议的发布/接收通信,并对这三种通信程序进行了比较.系统地描述了智能配电自动化系统中使用的三种通信方案的实现,阐述了系统建模通信方案和GOOSE通信的设计思想,并为解决典型故障隔离过程提供了GOOSE解决方案.基于以上分析和验证,GOOSE协议的通信解决方案在通信效率、及时性和多功能性方面具有一定优势.     

基于GOOSE通信技术的直流配电网分布式区域保护方法

针对多端柔性直流配电网的故障快速识别、定位及隔离这一关键技术难题,利用配电网中相邻直流配电终端节点的故障识别特征信息,提出一种基于面向通用对象的变电站事件(GOOSE)等通信方式的直流配电网分布式区域保护方法,能够实现故障快速定位及隔离功能.首先将复杂的直流配电网通过网格化分解成若干个有限区域单元,每个区域单元就是一个...     

基于对等式通信智能分布式配电网自愈技术研究

本文分析了速动型智能分布式和缓动型智能分布式典型故障处理逻辑,比较了通信系统的技术经济,根据智能配电网改造实际,提出了对等式通信智能分布式配电网自愈技术解决方案。通过对故障策略的分析,可通过DTU横向对等式通信交互故障信息与控制信息,实现配电全线故障处理无级差配合,能够更快速的处理隔离故障,实现非故障区域恢复供电。     

基于多代理技术的分布式电网自愈控制策略研究

为了快速切除故障并恢复供电,提出了一种基于多代理技术的分布式电网自愈控制模型。该方法按照分布式电网物理器件特性,将代理分为馈线代理和负荷开关代理两类,将自愈控制过程分为故障检测、隔离和恢复三个阶段。同时考虑负荷开关拒动、通信阻塞等问题,给出了不同阶段的处理算法。按照消息过程将系统分为六个状态,真正实现了对等的电网自愈多代理控制。该方法逻辑清晰,实现简单,为分布式电网实现自愈控制打下良好了的理论基础。     

基于动态拓扑的配电网分布式保护自愈方法

为提高配电网保护自愈的适应性,提出了一种基于动态拓扑分析、开关关联配合的配电网分布式保护自愈方法。从电网结构出发,建立基于图论的配电网动态拓扑描述模型,实现配电网拓扑和运行方式的动态分析;通过关联矩阵的运算,求得开关的电气联接子图,并利用可达矩阵和广度优先生成树,获取开关的上下级配合矩阵,基于此实现开关动作定值和时限的配合整定。故障时,开关通过动作定值和时序的协调配合,实现故障切除与隔离,以及健全区域供电恢复,形成一种拓扑自适应、开关协调配合的配电网分布式保护自愈方法。     

IEC61850 GOOSE实时通信的实现方法

通用面向对象的变电站事件(GOOSE)服务模型主要用于数字化变电站自动化功能的分布式实现.通过深入分析IEC61850标准针对GOOSE通信实时性所作的规定,提出了在发送端、交换机和接收端全方位实现GOOSE报文传输实时性的方法.在交换机根据虚拟局域网(VLAN)和报文优先级提高GOOSE报文的传输实时性,在接收端根据任务优先级提高GOOSE报文处理实时性.提出了G00SE报文发送端多优先级发送队列的方法,在网卡驱动中根据报文优先级设计不同的待发送队列,优先发送高优先级的报文,从而解决了发送端GOOSE报文的延迟性和不确定性问题.     

基于GOOSE的配电自动化系统的研究

为解决多个配电终端配合完成复杂功能的通信问题,提出利用面向通用对象的变电站事件(generic object oriented substation event,GOOSE)实现配电网通信的方法。深入研究GOOSE传输机制、GOOSE服务的映射和GOOSE数据帧的结构,并提供基于GOOSE的馈线自动化实例。通过在网络仿真技术软件(optimal network engineering tools,OPNET)中建立的数据通信网络平台模型,对配电网的网络延时进行仿真,并与传统通信机制进行对比,验证GOOSE通信机制的优越性。     

智能配电网GOOSE通信机制的研究与实现

IEC 61850标准因其良好的互操作性等优点,成为了智能配电网事实上的标准。作为IEC 61850最重要的报文之一,GOOSE主要实现配电网自动化设备开关状态和操作命令等重要实时信号的交互。研究配电网智能电子设备GOOSE通信的机制与实现,具体介绍了GOOSE通信的核心模块,进而通过搭建软硬件通信测试平台进行通信测试,使用报文分析软件捕捉和分析网络中的GOOSE报文,证明所开发的GOOSE通信模块达到了预期的功能要求。     

有源配电网的智能分布式馈线自动化实现方法

对现有的馈线自动化(FA)模式进行了比较和分析,并针对有源配电网的特点,提出了一种基于有向节点配置方法和通用面向对象变电站事件(GOOSE)高速通信处理机制的智能分布式FA实现方法。该方法结合功率方向保护元件与智能分布式对等网络(peer to peer)的通信特点,既满足了有源配电网FA的需求,又降低了故障处理过程对终端间通信信息的依赖问题;还提出了通道异常的后备处理机制,最大限度地避免了越级跳闸。基于以上智能分布式FA实现方法,结合IEC 61850标准化建模技术及GOOSE高速信息交互技术,采用双核CPU平台设计研制了新型智能配电终端装置。该装置可快速实现故障定位、故障隔离和供电恢复。目前,该装置已在全国多个重点工程中投入运行。     

一种改进型馈线自愈控制方案及实现

对主干线的分布式和集中型自愈控制方案,分别介绍了其处理逻辑流程,总结了各自的优点、缺点。针对主干线分布式和集中型自愈控制方案的优缺点,考虑IEC61850在自愈控制方案中的应用,提出了一种改进型自愈控制方案。该方案对于故障诊断、定位和隔离采用和分布式自愈控制相同的逻辑流程,对存在多恢复方案的故障下游失电负荷的供电恢复采用执行故障处理预案的方式。故障处理预案在主站事先定义好,并通过IEC61850通信规约下发到相应的智能配网终端,由智能配网终端在故障恢复时判断当前电网状态后执行相应的故障处理预案,实现故障下游负荷的供电恢复。该改进型自愈控制方案集中了分布式和集中型自愈控制方案的优点,同时避免了其缺点和不足之处。理论分析和工程应用表明,提出的改进型自愈控制方案具有较强的工程实用性。     

基于OPNET的GOOSE双网性能分析

为研究GOOSE网络结构对快速报文传输实时性、可靠性的影响,利用OPNET软件对智能电子设备（intelligent electronic devices,IED）进行建模型,构建了双端口IED的节点模型,并在此基础之上构建GOOSE网络结构。分别对正常运行的双星型网络、星型网络以及通信网络故障动态情况下的双星型网络进行了仿真,分析了三种情况下快速报文传输延迟时间的差异,并对影响双网报文传输延时的因素进行了比较。结果表明：在满足快速报文传输实时性和可靠性要求的情况下,采用GOOSE双星型网络结构的优越性高于星型网络。     

基于无线传感装置的配电网故障定位与自愈系统研究

当前的配电网故障分析中,依然存在接地故障选线不可靠、接地故障无法自动定位与隔离以及难以恢复非故障区段自动供电等问题。据此,提出了一种基于无线传感装置的配电网故障定位与自愈方法。该方法首先基于场感应原理设计了非接触式的无线电压、电流传感装置,该装置具有较高的可靠性、灵活性与经济性;其次提出可适应于含有多T接线路的基于双端行波测距原理的故障选线与定位方法;最后将通信系统、GPS系统、GPRS系统与现有配电网自动化系统进行协调与配合,构成了配电网故障定位与自愈系统。研究分析表明,通过开发配电网故障定位与自愈系统,可有效提高配电网运行的可靠性,具有重要的理论与实际应用价值。     

基于STM32单片机的分布式智能配电终端设计

针对现有配电终端无法实现分布式故障定位和故障恢复等功能的问题,设计了基于STM32单片机的分布式智能配电终端.给出了分布式自愈配电网结构图,设计了分布式智能配电终端的硬件模块,阐述了分布式故障定位和故障恢复算法,并给出了软件流程图.对设计的智能配电终端进行了实验验证,结果表明所设计的分布式智能配电终端可以实现可靠的故障...