利用以太网和ATM技术实现电网运行状态实时监测

针对当前电力系统动态安全监控系统中相角测量装置(PMU)数据传输时延大、系统规模有限的现象，利用计算机网络在数据传输中的准确性和高波特率性，采用以太网和异步传输模式(ATM)相结合的方式，通过全光纤通道，构建了一套高实时性的全网相角信息实时传输通道。在工程中，该系统实现了一个周期上传一次数据，从而可实现在PMU广域测量数据基础上对电网的运行状态进行实时监测。     

广域测量系统分段时延测量及分析

广域测量系统(WAMS)的测量数据和管理数据均通过电力调度数据网传输,数据传输过程中在各个阶段引入的时延具有不确定性和随机性,对广域电力系统阻尼控制造成非常不利的影响。为此,提出一种对WAMS分段时延的测量方法,该方法可以有效地测量WAMS数据传输过程中各环节的时延,为保证WAMS数据的实时性和正确性提供了分析依据。在浙江省现场安装并搭建了该方法的应用平台,测量了实际现场中WAMS的分段时延并针对分段时延的特性与影响因素进行了分析。结果表明,所提出的WAMS分段时延测量方法能有效测量WAMS分段时延,通过对现场分段时延的测量和分析,为WAMS总体时延的改善提供明确的方向。     

考虑双通道随机时延的区域互联电网AGC方法

在区域互联电网网络化自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)过程中,信息传输在双通道(如控制器到执行器(C-A)、传感器到控制器(S-C))均存在时延问题。基于模型预测控制(MPC)技术,拟利用其预测特征,通过控制过程中信息的存储与处理,消除双通道随机时延对控制效果的负面影响。首先,在考虑双通道时延的前提下,构建互联电网AGC系统模型,并就时延的存在对控制效果的影响进行了分析。然后,针对互联电网AGC系统的控制模式对集中式MPC(CMPC)的实现方法进行了讨论,分析了在CMPC框架下双通道时延的处理方法。在此基础上,分别以阶跃与随机负荷曲线为扰动变量,获取互联电网频率及区域控制偏差曲线。仿真结果表明在考虑互联电网AGC系统双通道随机时延的情况下,所提方法能够保证系统良好的动态响应性能,从而验证了其可行性和有效性。     

基于电力调度数据网的广域数据采集方案

在智能电网中,各级电网调控系统间业务相互协作、数据互联互通的需求与日俱增,而当前多调控系统间采用规约通信的数据转发技术存在时延长、维护复杂等弊端,迫切需要一种更高效、便捷的广域实时数据传输方式。基于现状,分析了现有数据采集模式的局限性,提出一种基于电力调度数据网的广域数据采集方案。讨论了广域数据采集框架及网络构成,深入研究了广域环境下的数据订阅机制、数据发布技术和数据采集代理方法。经过实验验证,广域数据采集能够增强各级电网调控系统之间的联系,提供更高效的广域数据交互手段,提高数据传输效率和系统易用性。     

改进的WPSS分段时延补偿方法

实现广域电力系统稳定器(WPSS)的工程应用的关键是对其反馈输入信号时延的良好补偿。对实际电网中相量测量单元(PMU)数据时延进行了实测,测试结果表明时延具有一定的随机分布特性和较强的抖动性。为适应时延的抖动特性,对分段时延补偿方法进行了改进,利用每次时延补偿器动作时刻前一段时间内的平均时延作为选择时延补偿的依据,避免了由于时延抖动带来的错误结果。在两区四机系统中进行的开环和闭环时频域仿真分析表明改进的方法能够更好地适应时延的变化,基于RTDS的实际电网仿真进一步验证了该方法在大系统中的有效性和可行性。     

量测量的时延差对状态估计的影响及其对策

监控和数据采集(SCADA)系统的量测量没有统一的时标,更新周期长,而且时延较大。同步采样的相量测量单元(PMU)正成为电力系统中另一种重要的数据采集装置,它可以反映动态响应且时延较小;由于带有精确时标,即使通道传输存在时延也能保证时间断面的一致性。为在状态估计中协调这两种量测量,处理各量测量不同的时延,建立了SCADA量测时延的均匀分布模型,分析了各量测数据所反映的时间断面不一致性对状态估计精度的影响,提出了对时延不同的量测量的处理方法。通过对IEEE14节点电网和一个366节点的实际电网的仿真,验证了该方法的有效性。     

基于概率分布的广域测量系统时延特性分析

通信时延是广域测量系统(WAMS)应用于广域阻尼控制所需计及的重要因素,如何描述WAMS通信时延尚缺乏有效的模型,因而提出了基于概率模型的WAMS通信时延特性建模方法。在浙江电网WAMS实际运行工况下,根据WAMS数据包特点以及通信结构,对相量测量单元(PMU)子站到WAMS主站的总体通信时延进行了测定,分析了时延数据的统计特点,结果表明:各PMU子站通信时延均值都小于100ms,多数PMU子站通信时延大于100ms的数据占比小于1%。最后基于浙江电网WAMS大量实测数据对通信时延采用概率模型进行建模,表明对于不同时段,不同PMU子站,采用莱斯分布能够有效地表征WAMS通信时延的分布特性。     

电网远动数据传输双通道系统及其在湖南电网的应用

简要介绍了建立电网调度自动化远动数据传输双通道系统的意义及其在湖南电网的实现。 该系统利用话音数据同传技术在国产电力载波通道上实现1路话音与1路1　200　Bd远动 数据信号(FSK)同时传输。 依据数据信号传输质量，该系统对远动数据传输双通道实现 自动切换。 系统主站端具有微机网络管理功能。     

基于网络控制系统的电力系统广域闭环控制

为实现基于广域测量系统的实时广域闭环控制,将网络控制系统用于电力系统广域闭环控制中,针对通信网络的影响,引入同步授时以实现同步控制及闭环时延补偿。根据实际情况提出了应用于贵州电网的基于网络控制系统的广域闭环控制架构,介绍了该架构的设备选型及功能,以及控制下行通道的通信协议,最后搭建了贵州电网RTDS等值模型,对控制系统进行了硬件闭环测试。算例分析表明该架构能正确计算控制规律,可有效实现广域网络闭环控制。     

基于ZigBee的智能石墨电阻率测量系统的设计

为了满足石墨制品电阻率无线检测应用的要求,在深入研究ZigBee技术的基础上,设计了一种基于ZigBee无线网络传输技术的现场石墨电阻率测量与采集系统。系统以基于MC13224的智能石墨电阻率测量仪为核心,利用ZigBee技术构建现场参数无线检测网络,通过与上位机通讯,完成石墨电阻率的测量、数据传输和存储。通过对网络性能进行测试,系统具有较高的测量精度和较为理想的通信距离,网络通信的时延短、数据传输效率高,具有很好的推广价值。     

电力信息网络安全隔离设备的研究

政府机关或企业上网后，必须对关键的网络进行有效的信息隔离。作者介绍了专为电力实时控制网络研制的安全隔离设备，它采用双嵌入式计算机结构实现物理层的隔离。采用MAC/IP地址、协议类型及端口等的综合过滤与认证鉴别的访问控制技术，并实现了电力行业标准通信协议的应用代理，从链路层、网络层、传输层、应用层实现有效的隔离。测试证明：在提供透明的网络服务的同时，隔离设备的安全性能有极大的提高，其传输延迟和吞吐量能满足电力系统实时控制的要求。     

应用ATM网络实现电力系统远程实时监控

提出了电力系统实时决策系统中超远程强实时通信的设计与实现方法，在网络拓扑上采用星形的多智能客户机组／中央服务器群集模式；网络物理载体采用能够提供高带宽和极短时延的基于光放大技术的同步光纤网；在通信方式的选择上，采用基于无确认的方式并且能够提供良好的实时服务的兼容性的ATM技术，通过对可靠性和实时通信时延进行精确估算，表明采用此设计方式，可以满足电力系统实时决策和紧急控制对上千千米超远程通信的可靠性和实时性要求。     

数字化电力系统中的通信基础平台体系设计

电力系统的改革导致大规模互联电网的形成。我国已形成了覆盖全国的大电网，在不久的将来还有可能实现国际联网。大规模互联的电力系统对通信基础设施、控制技术、运行策略以及对灾变的预防和控制能力提出了更高的要求。当前高度发达的计算技术、网络技术和高速数据通信技术能够为大规模互联的电力系统提供辅助支持。数字化电力系统(DPS)的功能主要是帮助实现系统实时状态评估、改善系统的安全稳定性、制定和实施经济运行策略以及增强在事故情况下的紧急处理和故障恢复能力，进而实现电力系统的科学化管理。要实现这些功能，必须建立大区域的实时数据交换平台。文中介绍了适合于为大区域数字化电力系统服务的通信平台体系，着重讨论了骨干网络、协议体系和数据链路层的设计，以及综合利用该专线网络的带宽资源及其安全策略，并对网络时延进行了简单分析。     

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。     

满足电力通信业务时延容忍度的SDN控制策略

实时性与灵活性的平衡,是软件定义网络（SDN）技术在电力通信网中应用的关键点之一。通过对传统架构下传输网与数据网的时延进行测算,分析得出SDN架构下2种流表下发模式对控制时延的影响,在仿真和测试环境中,基于电力通信业务端到端时延的容忍度,提出基于SDN的跳数控制策略和混合模式流表下发策略,经分析得出：SDN引入的额外控制时延,可以通过对跳数进行控制,从而满足时延容忍度;混合模式流表下发策略可以在满足时延容忍度的前提下,动态平衡实时性与灵活性。     

基于TRDP的网络优先级调度优化方法研究

将实时以太网应用于列车是未来列车通信网络发展的必然趋势。基于应用列车实时数据协议(train real-time data pro-tocol, TRDP)的车载设备搭建列车网络系统模拟试验平台,研究列车通信过程中各子控制系统的时延特性。通过测试多种发送周期下过程数据和消息数据的网络诱导时延来分析网络性能表现,为改善对实时性要求较高的消息数据传输时延,提出一种优化的优先级调度方法。使用网络演算方法对TRDP协议默认优先级调度方法和优化方法分别进行时延上界推导,最后在试验平台上应用该优化方法的同时测得多组时延数据。两种调度方法下的测试数据对比结果表明,该优化方法可在满足其它优先级数据传输时延要求的前提下,将较高优先级消息数据的时延在本地和跨编组网络下有效减少8.621 ms和13.545 ms,以此验证了该研究对提升列车实时以太网络性能的可行性。     

电网综合反事故演练仿真系统

介绍了商丘电网综合反事故演练仿真系统.该系统采用跨平台仿真支撑系统,由实时数据库管理系统、实时执行与进程调度系统、进程通信与I/O执行系统等部分组成.与传统的实时数据库相比,增加了抽象数据结构的管理能力.电网一次模型采用不对称网络实时故障潮流分析技术.动态计算全网各节点故障电压、各支路故障电流,并用以直接启动保护和自动装置;电网二次模型采用的保护装置与实际电网一样,采样该装置电压互感器、电流互感器的电流、电压,按照保护原理计算.与自己的物理量定值和时间定值比较,实现保护装置功能;采用图形矢量化保护屏,在计算机中再现保护屏形态,而且可与现场一样实现保护装置各种操作的全部功能.变电站内设备的仿真模块,采用三维动画技术真实再现变电站工作场景,现场操作票中的各项内容均能在仿真系统实现.并具有在线调度自动化系统的各种功能.实现了电网及变电站联合反事故演练,调度员、变电站运行人员及保护人员联合业务培训、技术比武等多种功能.     

系统保护业务需求分析及通信技术研究

随着电网规模不断扩大,现有的"三道防线"保护策略已经无法满足复杂电力系统安全稳定运行的需要,迫切需要构建新一代大电网安全综合防御体系,进而需要建立一种高速、实时、安全、可靠的电力通信网络,以支撑交直流协控、抽蓄控制、精准切负荷、全景状态感知等系统保护功能。基于电力通信网的现状,首先对系统保护业务的通信网需求进行详细分析,包括节点分布及业务流向、传输距离、通道带宽、通信时延等;其次对目前电力传输网技术进行研究分析,提出满足系统保护业务需求的两种传输技术方案,并进行了对比分析;最后对所提出的两种技术方案的通信时延进行实验验证,为系统保护通信网建设提供理论和实践参考。     

考虑网络保护的广域测量系统通信时延分析

电力系统动态监测与实时决策系统对广域测量数据的实时性提出了很高的要求。文中分析了相量数据集中器（PDC）同步算法的特点和广域通信网时延的机理,建立了广域测量系统（WAMS）通信时延的计算模型;研究了同步数字体系（SDH）网络故障对实时通信的影响,以二纤双向复用段保护为例建立了保护倒换时间计算模型,分析了倒换过程中数据丢...