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。     

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。     

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。     

基于对等通信网络的智能分布式自愈控制的研究

在分析SDTU的结构、功能及配电网自愈控制的实现目标和自愈处理流程的基础上,参考了IEC 61850标准下分层结构体系和面向通用对象的变电站事件(GOOSE)模型,针对SDTU分布式存在的终端间信息交互不畅、故障发生时越级跳闸的问题,对基于对等通信网络的智能分布式自愈控制进行了研究。借助分层体系结构下的智能终端及其分布式FA逻辑算法,完成对配电网故障的监测、定位、隔离及恢复。参照GOOSE模型的对等通信网络报文传输,实现了报文传输的实时性与灵活性,并通过对配电网自动化系统进行实际设备建模实验,验证了基于对等通信网络的分布式自愈控制有效地实现了SDTU多点多联络的分布式控制,保证了故障定位、隔离和恢复的准确性和可靠性。     

基于5G通信的智能分布式配电保护技术研究与应用

配电网供电可靠性的提升依赖于完善的继电保护技术,介绍了一种基于5G无线通信的配电网快速故障隔离技术,利用5G通信大带宽、高可靠、低延时的特点,突破了光纤通信对传统配电网快速故障隔离技术的限制,为智能分布式配电保护技术得以应用在更多的场合提供了新方向。为了解决常规GOOSE报文无法在5G网络中传输的问题,提出了将R-GOOSE协议应用于智能分布式配电保护的方法,并对该方式下5G带宽及流量问题做了探讨。最后通过试点工程应用,对通信性能、保护功能进行了验证,证明了整体方案的有效性和适用性。     

XMPP和GOOSE在分布式馈线自动化中的应用

为实现分布式馈线自动化的智能终端间的互操作,保证终端的通信安全,文中提出了采用内置安全的可扩展消息和在线表示协议(XMPP)与基于用户数据报协议(UDP)的通用面向对象变电站事件(GOOSE)结合的IEC 61850通信映射方案。该方案使用基于哈希获取随机子集(HORS)一次性签名的安全防护方案以保证GOOSE报文的通信安全。在配电终端上使用该方案开发了基于代理式的分布式馈线自动化(FA)测试系统。测试结果说明,该方案能够满足速动型分布式FA要求。     

GOOSE技术在继电保护中应用的研究

对IEC61850标准中的报文快速传输机制(GOOSE)进行深入研究。基于IEC61850标准,应用GOOSE快速报文机制,使用GOOSE报文来传送启动、合闸、跳闸、闭锁等实时信号,通过信息共享的方式来提高数字化保护的可靠性和选择性进行理论分析和实际应用研究,并分析了GOOSE报文机制的实时性、可靠性和安全性,对其中存在的诸多问题进行探讨并提出相应措施加以解决。     

IEC61850GOOSE在变电站综合自动化系统中的应用

面向通用对象的变电站事件(GOOSE)是基于IEC61850的通用变电站事件(GSE)的一种控制类。从报文传输服务的抽象模型对GOOSE进行了深入的分析。讨论了GOOSE在变电站系统中的应用:全站逻辑闭锁功能和检同期合闸功能。并以全站逻辑闭锁功能为例建立了马尔科夫状态模型,讨论了GOOSE应用的可靠性。同时分析了GOOSE报文如何通过IEEE820．1Q保证了报文传输的实时性。     

无源光网络和工业以太网交换机技术在配电网分布式控制中的应用研究

根据配电网分布式控制业务的特点及对通信系统的要求,采用光纤通信方式,给出无源光网络（Ethernet passive optical network,EPON）和工业以太网交换机技术用于配电网分布式控制的解决方案,并对系统实时性要求进行分析计算,给出工程应用中具体设备及时延需求估算系统最大节点数量的关系式;最后,将该关系式用于配电网自动化实时传输时延要求和IEC61850标准中面向通用对象的变电站事件（generic object oriented substation event,GOOSE）报文传输延时要求的计算,计算结果表明2种技术均满足系统实时性要求。     

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RTPS的变电站自动化网络通信系统研究

介绍了基于IEC61850的变电站自动化系统的结构，结合IEC61850标准，分析了分布式变电站自动化网络通信系统数据流的特点以及以太网在工业控制领域的实时性和可靠性要求．提出应用实时发布／定购RTPS(Real Time Publish／Subscribe)模型的通信解决方案，并在此基础上研究了变电站自动化系统报文传输确定性和优先级实现的关键技术问题．最后提出了一些值得进一步深入研究的问题。     

适用于IEC 61850标准的以太网无源光网络DBA算法

在分析IEC 61850标准下网络报文传输特性的基础上,提出一种适用于IEC 61850标准网络报文传输的以太网无源光网络动态带宽分配算法。首先,该算法采用固定轮询周期,将带宽划分为采样值(SMV)、面向对象的变电站通用事件(GOOSE)、制造报文规范(MMS)这三类及三个优先级,优先保证SMV报文、GOOSE报文的实时传输,减少网络时延抖动。然后,采用改进的REPORT上传和GATE下发机制,提高了带宽利用率,并简要介绍了算法的典型应用系统及测试验证方案。最后,测试结果表明,该算法满足IEC 61850标准网络报文传输的实时性和快速性要求。     

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。     

智能变电站过程层网络报文传输时间计算及抖动抑制方法

过程层网络是智能变电站的重要组成部分,其实时性对智能变电站的安全可靠运行具有重要意义,而报文传输时间是实时性的主要指标。在介绍过程层网络结构及通信业务的基础上,提出了一种报文传输时间计算方法,分析了报文长度、数据率等因素对过程层网络中报文传输时间的影响并进行了仿真验证。针对因竞争而造成的采样值(SV)报文传输时间抖动问题,提出了一种通过控制报文发送时序与转发条件来抑制SV报文传输时间抖动的方法,给出了该方法的实现思路,仿真表明该方法可以在确保报文实时性的同时,有效地抑制SV报文传输时间的抖动。     

配电自动化的数据流管理系统设计

数据采集与监视控制(SCADA)系统采集的各种实时、连续、有序的值序列是典型的数据流,而目前SCADA系统所采用的实时数据库系统对数据流处理的实时性和自适应性要求尚需改进.文中以配电自动化管理为应用背景,提出一个支持配电自动化的数据流管理系统,在配电网远方终端加入查询处理层,降低网络传输负载,提高配电网数据处理的实时性和可靠性.文中描述了系统的基本结构、各组成部分的功能和关键技术,探讨了有关分布式连续查询处理、近似计算、归档数据处理等问题,并提出在数据流研究方面的一些新看法.     

基于IEC 61850的智能配电通信网络仿真平台设计

可靠性、实时性、双向性是智能配电网通信系统必须满足的要求。在当前智能配电网通信系统分析的基础上,基于最新的IEC 61850标准,对智能配电网业务流量以及通信需求进行建模。在开源的多协议网络仿真软件 OMNeT++平台上建立了智能配电网通信网络仿真模型。仿真研究了在加入大量的分布式能源以及电动汽车等数据流量业务的背景下,过程层IED和站控层配电子站之间的通信交互过程,对比分析了在不同带宽、不同业务流量背景下IED和配电子站进行信息交互过程的传输时延。     

符合IEC61850-9-2标准的合并单元设计

针对变电站智能化的要求,提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）与先进精简指令集处理器（ARM）的智能合并单元（MU）实现方案,该方案集数据接收、处理和通信等功能模块为一体.其中数据处理模块基于IEEE 1588精确对时,结合二次Lagrange插值与相位补偿算法,以提高精度;数据通信模块采用预配置采样值控制块,可实现采样值传输模型灵活定义,避免制造报文规范（MMS）映射的实现困难,以确保报文的实时性.通过电子式互感器稳态校验系统进行验证的结果表明,该合并单元样机可满足智能变电站对其通信数据的传输要求.     

可扩展消息和在线表示协议在分布式馈线自动化中的应用

基于配电终端之间对等数据交换的分布式馈线自动化在应用过程中需要有规范的通信服务及必要的安全防护。研究了可扩展消息和在线表示协议(XMPP)应用于分布式馈线自动化系统的IEC 61850通信映射方法。XMPP的加密传输机制保证了分布式馈线自动化测控信息的安全,通过试验平台测试了该方法的传输性能,配电终端之间的传输延时可满足缓动型分布式馈线自动化要求。     

基于数据驱动的有源配电网实时调度降损策略

农村配网通常接入有较大容量的小水电等分布式电源,在向上级电网反送电能的过程中造成了大量的线损,因此本文提出了一种实时调度策略旨在降低配电网的线损。首先,考虑分布式电源的有功无功控制以及有载调压分接头的控制,基于支路潮流模型建立了配电网调度降损模型;进一步,通过构造高维随机矩阵,从配电网运行时间序列数据中提取能够表征运行状态的特征作为输入,对配电网历史调节策略进行热编码作为输出;然后利用深度双向长短时记忆网络学习配电网特征与网络降损策略之间的函数映射关系,建立基于数据深度学习驱动的有源配电网实时调度降损模型。最后,基于实际有源配电网系统进行了仿真,仿真结果表明所提出的实时调度算法能在保证小水电上网收益的前提下,优化小水电的出力曲线,提高分布式电能的就地消纳率,从而降低了网损。