基于IEC 61850的配电网网络化保护通信建模与实时性可靠性分析

将IEC 61850标准应用于配电网保护领域,研究配电网网络化保护技术,成为配电网发展的新热点。然而,配电网网络化保护面临着通信距离长、范围大、面向多个站点等苛刻的通信条件,通信的实时性和可靠性受到严峻的考验,亟需得到定量化的分析和论证。为此,基于IEC61850标准,依托OPNET仿真平台,对配电网网络化保护通信的报文信息以及实体设备进行自定义建模,并结合通信组网方案、设备选型以及采样策略,搭建了多个不同场景的配电网网络化保护通信仿真模型。仿真探讨了通信网络的延时、延时抖动性、丢包率等网络性能,定量化分析和论证了通信网络的实时性和可靠性。最后还探讨了配电网网络化保护通信的应用边界。基于OPNET的配电网网络化保护通信实时性和可靠性的研究方法和分析结果,能够为配电网网络化保护的工程化应用提供重要的参考意义。     

基于OPNET的智能变电站通信建模与组网研究

智能变电站通信组网方式决定了其通信性能,现阶段尚缺乏有效的智能变电站通信网络性能分析模型与手段,对此,基于OPNET软件平台搭建了适用于智能变电站网络性能分析的过程层、间隔层、站控层设备通信模型,并在此基础上,对智能变电站的组网方式开展研究。设置不同网络场景,通过对过程层网络与站控层网络分别组网方式以及采样值、通用面向对象的变电站事件、制造业信息规范网"三网合一"的方式进行仿真,获取不同组网方式的网络性能。仿真结果表明,两种组网方式均能适用于不同状态下的网络性能要求,能够应用于智能变电站的通信组网。     

多层次的广域保护控制体系架构研究与实践

从功能配置、系统结构、内部数据的交互方式、与外部系统的协同模式、通信组网方案等多个角度进行研究,提出了包含站域层、区域电网层、广域电网层的多层次广域保护控制体系架构。针对不同层级电网关注的问题,提出了不同层级电网的保护控制功能配置方案。按照数据分类、分层处理的原则,给出了广域保护控制系统内各设备之间的数据交互方式,提出了广域保护控制系统与调度监控系统之间的交互模式。结合广域保护控制系统结构,给出了包括区域保护控制通信网络、广域保护控制通信网络的两层组网方案。所述广域保护控制体系架构中的区域保护控制系统已经在实际电网中实现了工程应用,相关技术的可行性与合理性得到了实践验证,为后续的广域保护控制技术研究与应用提供借鉴。     

智能电网层次化广域保护系统的关键技术研究

高效、可靠的通信方法是促进广域保护通信服务和电力安全的根本,目前,现有的广域保护系统通信在实时性和可靠性方面研究仍然不足。针对这一问题,基于现有的广域保护研究,研究了智能电网层次化广域保护系统的通信网络建设问题,把智能变电站作为节点划分广域保护系统。智能电网保护控制以广域测量的实时数据作为研究对象,并仿真分析智能电网层次化保护体系的网络性能,研究工作为我国智能电网的发展提供参考和借鉴。     

基于OPNET的电网SCADA系统通信建模与仿真

为有效分析电网SCADA系统通信网络性能,提出基于OPNET Modeler建立电网SCADA系统通信网络关键对象模型和多场景仿真的方法。根据SCADA系统通信实际情况,在充分分析SCADA系统建模需求的基础上,深入研究SCADA系统通信建模方法,构建符合SCADA系统工程实际的网络性能仿真平台,实现了SCADA系统网络性能的多场景仿真。所提出的基于OPNET的电网SCADA系统通信建模与仿真方法,为SCADA系统通信网络性能分析提供直接而有效的工具,也为SCADA系统事故预演、设备选型、网络规划等提供了有力的分析与参考依据。     

基于IEC61850的变电站通信网络组网研究

以IEC 61850-5标准规定的D2-1配电变电站为实例,利用OPNET软件建立了统一组网和独立组网的变电站通信网络仿真模型,并基于该模型对两种组网方式的网络性能和VLAN技术对变电站网络性能的影响进行了对比分析。仿真结果表明:两种方案下各交换机负载独立组网低于统一组网;以太网延时统一组网高于独立组网;VLAN技术对统一组网网络性能的影响较独立组网大。     

智能变电站过程层网络关键对象建模与仿真

为满足智能变电站过程层网络及自动化应用系统的性能分析需求,提出了基于OPNET（optimized network engineering tools）的变电站过程层网络建模与仿真方法。基于变电站自动化系统应用需求,分析了实体设备、IEC 61850标准、调度策略和组网结构的建模要求,研究了变电站过程层网络关键对象的建模方法。结合220 kV典型变电站,构建了完整的变电站过程层网络性能分析模型,分析了正常运行和故障运行状态下的网络性能,为开展智能变电站过程层网络及其自动化系统的性能分析提供了研究工具。     

基于OPNET的电力广域通信仿真联盟的实现

由于电力控制系统需要利用广域网络进行实时通信,提出将电力控制程序与通信仿真软件OPNET进行联合仿真,以使电力控制系统同步地获得广域通信报文的网络延迟.构造了一个由电力控制系统程序、联盟模块Cosim、OPNET组成的仿真联盟平台.在扩展OPNET中的通信协议时,保留了已有的应用层和UDP/IP协议等模块,增加了负责打通OPNET与Cosim交互的外部模块esys和虚拟应用层UDP_bridge,后者负责连接UDP协议模块和esys.关键技术是对Cosim、esys和扩展进程的设计,其中扩展进程采用基于事件的有限状态机进行建模和设计.Cosim采用同步方式,以2组输入/输出及其标志文件传递电力控制程序索取报文延迟的请求和返回的延迟结果.采用C++语言实现了仿真联盟平台.在一个简单的广域通信网上进行了多组仿真实验.实验表明电力控制程序能够获得OPNET模拟的通信延迟,OPNET中背景流量的大小改变可影响电力控制程序获得的报文延迟.     

基于HLA/Agent的广域后备保护仿真平台设计

为检验广域后备保护算法在广域通信网络环境下的保护性能和保护动作后对电力系统运行的影响,开发了一套基于高层体系结构(high-level architecture,HLA)和Agent的OPNET和PSCAD/EMTDC联合同步仿真平台WAPSS(widearea protection synchronizing simulator)。论述了WAPSS平台的总体结构、各重要组成部分的功能和接口方式以及多Agent的设计,最后以一仿真实例验证了平台的正确性和有效性。保护和通信的联合同步仿真平台WAPSS为广域后备保护工程实现提供了有效的仿真工具。     

基于OPNET的电力系统广域信息网络研究

广域保护系统(WAPS)能利用电力系统的广域信息而不局限于当地信息进行系统保护,从而可达到更好的保护性能。介绍了WAPS的优点和研究现状,重点探讨WAPS的结构和通信问题。通过借鉴数据采集与监控(SCADA)系统的3代结构形式,分析和总结了WAPS所能采取的3种结构形式(集中式、分布式和网络式)的特点和性能,认为网络式结构比集中式、分布式结构更加灵活和可靠,更加适合广域保护的要求。利用OPNET软件对WAPS的网络式结构进行建模和仿真,分析和比较了不同网络的通信延时,同时为了适应突发数据的传输建议采用100 M以太网。     

基于5G组网的智能分布式配电网保护研究与应用

为解决分布式电源接入下的多源网络问题,以及传统配电网阶段式过流保护在整定配合上的难题,提出配网保护纵联化、广域化解决方案,实现多种运行方式下配网相间短路故障的全线速动。利用5G uRLLC高可靠低时延网络技术,提出了基于5G通信的配电终端自组网、快速对等通信以及组网方案。基于QoS+DNN+UPF专享的端到端网络组网方式,有效降低了配网保护业务时延,同时保障了数据传输的安全性。该技术路线已于2019年8月在安徽电网完成了国内首次试点应用,实践证明,所提出的方案能有效实现配网故障的精准定位与隔离,显著提升配网供电可靠性,具有较好的实用性和推广价值。     

主动配电网智能控制终端自适应保护整定研究

配网自动化系统是主动配电网实现自愈控制的关键,而配电终端为其核心设备。在集中式配网自动化系统中FTU只有监测和控制功能,主站与终端间配合过于依赖通信网络,一旦通信网络异常就难以实现配电网故障隔离和恢复供电。文章结合智能分布式配网自动化技术设计了一种适用于主动配电网系统的配电智能终端,在原有FTU监测、控制功能的基础上,增加线路保护功能,就地实现故障隔离及恢复供电。文中针对主动配电网的特点,提出了改进差动保护方案和自适应整定策略,并通过MATLAB/Simulink仿真建模验证了该终端的工作效果,对智能分布式配网自动化系统的研究具有重要的指导意义。     

广域保护通信网络综述

随着网络通信技术的高速发展,电力系统网络化将成为未来的发展趋势,广域保护系统在此基础上诞生文章对广域保护系统通信网络的研究现状进行了综述,讲述了其优势和原理重点分析了3层式广域保护系统的结构和通信网络,验证了该通信系统的有效性,并对广域保护通信网络的未来发展进行了展望。     

基于变电站GOOSE网络的OPNET与NS2仿真比较

在网络拓扑参数设置相同的情况下,通过网络仿真软件OPNET和NS2,定量地仿真分析了变电站GOOSE网络的网络流量和延迟等特性,得到了一致的仿真结果。分析了OPNET和NS2在仿真智能变电站通信网络的不足,为以后的电力系统通信网络性能分析系统研究提供借鉴。