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。     

基于多阶段传输的智能变电站安全通信策略

以太网技术的应用促进了智能变电站信息共享的发展,但信息的传输面临着诸多风险,基于IEC 62351标准的智能变电站对信息传输安全提出了新的要求.目前,智能变电站通信报文存在非法窃取、篡改、拒绝服务、抵赖和重放攻击等安全威胁,针对此问题,文中提出了一种基于多阶段传输的安全通信策略.该策略通过双序列函数实现通信主体身份的双向认证,利用双序列函数产生的随机因子校验报文的新鲜性,结合数字签名算法检验报文的完整性和解决主体的抵赖威胁.进一步地,以D2-1型变电站星形和环形网络下两种母线故障场景为例,对所提策略的延时进行定量计算和OPNET仿真验证,得到了两种网络结构下安全报文进行多阶段传输的端对端通信延时.仿真结果表明,所提通信策略在满足智能变电站通信实时性要求的同时有效提高了通信报文的安全性.     

基于EPOCHS的数字化变电站通信仿真分析

通信系统的报文快速可靠传输是数字化变电站各种分布式功能实现的基础。在电力通信同步仿真软件EP-OCHS构建基于IEC61850标准的数字化变电站通信仿真模型。在NS2中添加报文优先级传输机制,为不同类型的报文分配不同的优先级。存在非实时数据流的背景下,仿真分析了采样值SAV报文和GOOSE报文分别在10Mbit/s和100Mbit/s交换式以太网的时延特点。仿真结果表明:端节点上层协议的开销和非实时数据流的冲击是影响实时传输的重要因素;数据流量优先级划分能确保重要报文的实时性。     

基于站域保护原理的智能变电站过程总线信息共享特性分析

针对传统继电保护动作延时长、整定配合复杂及自适应能力较弱等弊端,引入了利用全站数据信息的站域保护的概念,并分析了站域保护的基本原理和动作功能。从站域保护的通信需求出发,以交换以太网的变电站组网方案为基础,对过程总线通信特性进行评估分析。对过程总线面向间隔以及面向位置的两种组网方案进行了OPNET的仿真和建模,分析了SV报文以及GOOSE报文在过程总线传输过程中的共享特性。验证了当采样率较低时,过程层能够在100Mbit/s网络下实现具有较高实时性的跨间隔数据共享。     

基于椭圆曲线密码的数据集中器通信报文混合密码算法

针对数据集中器通信的安全需求,分析了数据集中器通信受到的主动攻击和被动攻击行为,建立数据集中器通信安全需求模型,提出了一种基于椭圆曲线密码(ECC)的数据集中器通信报文混合密码算法。提出的混合密码算法能够解决单独的ECC加密算法不能实现数字签名问题和椭圆曲线数字签名算法不能实现通信报文保密的问题。研究结果表明,提出的混合密码算法符合数据集中器通信安全需求。     

SM2加密体系在智能变电站远动通信中的应用

针对智能变电站远动通信安全问题及现有的安全体系公钥算法大多采用RSA算法的现状,设计了基于IEC 62351-3的安全解决方案。分析了传输层安全(TLS)握手协议的整个流程,计算了相应的处理时间;分析如何利用缓存机制解决TLS协议作为安全传输通道连接时间过长的问题。最后,提出了基于SM2密码体系的TLS协议在智能变电站远动通信中"长连接"与"短连接"相互配合的安全策略机制,并以江苏省调度同步数字体系通信网为例,通过OPNET仿真得到通信数据总的传输延时。实验证明,该方案能有效满足智能变电站运动通信数据安全性和实时性需求。     

基于可信计算方法的变电站自动化远程通信设计

通过对安全功能执行点定位的分析,证明把安全功能执行点定位在智能电子设备(IED)符合IEC TC57无缝通信体系.针对这种安全需求,将可信计算组织(TCG)推出的可信计算方法引入变电站自动化中,在IED中种植可信平台模块(TPM)并建立信任链,采用远程过程调用(RPC)技术将信任关系扩展到远端,设计了一种安全远程通信平台,而报文的安全由公钥基础设施(PKI)或对称加密技术来保证.在此基础上,针对变电站远程控制的安全需求,结合变电站自动化控制操作的动作序列,设计了变电站自动化远程控制的安全通信体系.该设计能与IEC 61850,TCG等相关的最新国际标准保持一致,相关的密码算法遵循国家密码管理局的商用密码管理条例.     

基于无缝冗余协议的智能变电站通信组网方式

智能变电站以过程层网络方式取代了传统变电站通过电缆传输一次设备与间隔层设备信号的方式,但存在报文传输延时长且不可控的问题,为此提出2种基于无缝冗余协议的新型智能变电站通信组网方式,一种是将星形网络与并行冗余协议(parallel redundancy protocol,PRP)相结合构成的PRP双星形网络,另一种是高可用性无缝冗余协议环网。设置了基本网络、网络故障、网络雪崩等3种场景进行仿真实验,仿真结果显示,这2种基于无缝冗余协议的通信组网方式都具有良好的实时性与可靠性,能够代替现阶段常规的组网方式,且PRP双星形网络的最大报文传输延时最短。     

一种基于GCM的智能变电站报文安全传输方法

由于采用以太网进行架构,因此,基于IEC 61850标准的智能变电站对信息安全提出了新的要求。制造报文规范(MMS)、采样测量值(SMV)、通用面向对象的变电站事件(GOOSE)是智能变电站常用的3种报文,其能否安全传输对整个变电站的安全至关重要。考虑到采用一种报文对应一种认证和加密算法的方式势必增加网络设备负担、影响其互操作性,文中设计了智能变电站中的报文安全机制,并进行了基于GCM(伽罗华/计数器模式)加密认证算法的智能变电站报文安全传输的报文格式设计;以GOOSE报文为例进行了基于GCM的算法设计和时间开销分析;最后,进行了基于GCM的智能变电站报文安全传输方法的优点分析。通过分析可以看出,针对不同报文的安全需求采用基于GCM的报文通用认证和加密算法,并通过选择不同的算法模式实现不同报文的安全传输,可提高智能变电站的报文信息安全和网络性能。     

智能变电站过程层网络数据流的分析与研究

在分析智能变电站过程层网络主要数据SMV、GOOSE、PTP1588报文共网传输的可行性基础上,指出过程层组网最佳方案是星形拓扑;对比VLAN与GMRP 2种报文过滤技术,以IEC 61850标准中的D2-1典型变电站为例,提出了一套基于间隔的VLAN局域网逻辑结构划分方案,对其中存在的各种数据流流量、通信时延及时延抖动进行了详细说明和计算,最后利用OPNET仿真软件对共网传输时数据流时延进行仿真,论证了采用VLAN技术共网传输的可行性。     

220 kV变电站10 kV直供负荷的改善措施及其经济分析

为了协调220 kV与110 kV变电站布点关系,结合某省220 kV变电站三卷变压器10 kV低压侧直接向负荷供电（简称直供）的实际情况,对全省220 kV变电站进行统计分析,研究其直接供电的现状及运行中反映的问题,并有针对性地从技术和经济层面提出解决办法：对10 kV直供负荷供电时,将配电网规划和10 kV直供负荷相结合,优化配电网的结构,合理利用220 kV变电站的容量,由220 kV变电站向周边10 kV负荷系统直接供电,在确保供电可靠性的情况下,控制10 kV线路的送电距离。以上措施可挖掘现有电网的供电潜能,降低线路损耗,使电网布局更趋合理。     

微电网概率性最优的储能容量研究

针对可再生能源发电受外界环境影响较大、难以控制,接入微电网后对其安全运行带来很大挑战的问题,指出在微电网中接入储能装置可有效地解决此问题;研究了微电网孤岛运行时储能容量的确定方法,提出了一种概率性最优的储能容量确定方法：计算了微电网调度出力与负荷需求的功率差额,并根据其概率函数密度曲线确定储能系统的最大充放电功率;根据储能系统不同时刻其充、放电量累计值的概率函数密度曲线,求出其最优储能容量,使电网能实现经济效益最优和可再生能源利用率最大。采用该方法确定微电网储能容量,具有求解方法简捷、所需储能容量小的特点。     

智能变电站中高频开关电源技术应用

高频开关电源因其性能可靠、体积小、效率高等优点,已广泛应用于智能变电站直流系统中,为变电站安全、可靠运行提供保障。首先简单介绍了交直流一体化电源系统,然后分别对直流充电模块、通信电源模块、UPS电源模块作了详细分析,重点研究了高频开关电源的N+1冗余技术和均流技术。通过研究发现,这2种技术的应用提高了高频开关电源模块的可靠性。高频开关电源能够满足智能变电站对直流系统可靠性的要求。     

基于先验方差的发电机惯量辨识数据质量评估

发电机惯量是电力系统频率特性分析与在线应用的重要参数。基于发电机正常运行时机端有功功率和频率的类噪声信号可对发电机惯量进行实时辨识。然而实测数据质量存在的缺陷,导致现有算法对实测数据辨识效果较差。为解决该问题,本文以谱分析与系统辨识理论为基础,通过参考系统估计、模型参数方差估计、惯量方差估计三个步骤,建立惯量辨识结果的先验方差统计量,在进行辨识前对类噪声数据段进行评价和筛选,提升了惯量辨识的准确度。基于仿真数据和实测数据的数据评估筛选结果验证了本文提出方法的有效性。结果表明,先验方差较小的数据段,惯量辨识的准确度较高。     

基于暂态相关性分析的小电流接地故障选线方法

小电流接地系统发生单相接地故障时,接地点产生的暂态故障电流包含了整个系统中全部的暂态故障电流特征量。非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。利用这一特征,首先对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例AR检测配电网是否发生了单相接地故障,并找出故障相;然后,运用相关性分析比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性,能够正确地选出故障线路,文章通过MATLAB/SIMULINK建模,验证了该方法的正确性。     

East China Market in Dire Need of Three Major Breakthroughs

Since started as a pilot project of regional power marketin June, 2003, East China power market has been actively andsteadily progressing, and has promulgated in succession amarket establishing program, market operating rules andspecifications for the functions of technical support systems.The technical support systems have been built up by stagesincluding the master station system in East China region and     

12th International Conference on Electronic Measurement & Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China 7.16-19,2015 The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

电解铝整流系统建模与稳流协调控制策略

介绍了大功率直流电解铝供电系统结构,建立了包括电解槽负载模型、饱和电抗器（ＳＲ）模型以及有载调压变压器（OLTC）的整流系统模型,提出了稳流协调控制策略：OLTC可对系列电流进行离散性的粗调,SR可在一定范围内实现对系列电流的连续性微调,两者结合能有效地解决机组投入与退出、阳极效应发生等大扰动下的稳流精确控制问题。基于电磁暂态分析软件包（ＥＭＴＤＣ）搭建了6机组整流系统,对网侧电压波动、负荷波动等工况进行了仿真分析,仿真结果表明：所提协调控制策略能保持直流系统处于最佳的运行状态,可实现电解铝生产过程中电流的平稳。     

基于改进动态灵敏度的配电网无功优化规划

目前配电网无功优化规划多采用网损灵敏度分析等方法来确定配电网候选无功补偿点,可能选择虚假高灵敏度节点,选点分布较集中。提出一种基于改进动态灵敏度选点的配电网无功优化方法,对灵敏度和负荷阻抗矩进行修正结合并进行层次聚类,避免选择虚假高灵敏度节点,使得选点分布均匀。通过实例仿真分析,验证了该方法的有效性,并对几种灵敏度选点方法进行了比较研究,得出了一些有益的结论。     

1 000 kV特高压南阳站3/2主接线不平衡环流分析

特高压变电站1 000 kV系统采用3/2主接线,由于导电主回路电阻不平衡度较大及特高压变电站输送容量大,导致3/2主接线系统存在较大幅值的不平衡环流,极端情况下个别断路器相电流有过零甚至反相现象。结合特高压南阳站,从理论上分析不平衡环流中零序分量及其产生原因;论述了大负荷运行期间零序环流给站内二次系统带来的显著问题和严重后果;提出保护装置采用两断路器合流、单断路器最小相电流制动零序电流元件和两断路器合流制动单断路器零序电流元件的几种解决方案。以期后续交流特高压工程对此有足够的重视,供设计、施工和运行维护借鉴。