智能配电网通信系统访问控制研究

智能配电网信息安全是智能电网发展需要解决的关键问题.为了阻止恶意使用的智能电子设备(Intelligent Electric Device, IED)接入到智能配电网通信系统,在智能配电网通信系统层次化结构设计的基础上,提出一种基于身份的密码体制(Identity-based Cryptosystem, IBC)的智能配电网访问控制方案.实例分析表明,该方案减轻了终端IED设备的计算和通信开销,同时实现了设备的合法性认证问题,非常适合智能配电网的应用环境.     

基于MMS的智能仪器与变电站及调度主站通信方案

IEC61850是IECTC57制定的有关变电站自动化系统通信的国际标准。制造报文规范（MMS）是IEC61850标准中特定通信服务映射（SCSM）的核心通信协议栈．也是计算机网络应用层的重要标准之一。介绍了IEC61850标准和MMS的组成后．说明MMS在TCP／IP＋以太网通信模型及基于MMS的虚拟制造设备（VMD）和实设备对象映射接口（OMI）的通用接口模型通信方案。以变电站继电保护系统为例给出智能仪器（IED）符合IEC61850标准的抽象设备模型,以及该模型所使用的服务。所提方案可解决不同厂家IED产品在同一使用环境中的兼容问题。     

分布式发电条件下的新型电流保护方案

根据分布式发电（DG）接入配电网后网络结构和故障电流的变化特点,提出了一种新型电流保护方案。该方案利用电流综合幅值的比较将故障范围缩小到一个故障搜索区域之间,然后利用该区域电流间的相位关系对故障线段进行定位。文中详细论证了故障搜索的电流幅值判据和故障判断的电流相位判据,并分别提出了其矩阵算法,该算法对DG投退造成的网络结构的随机变化具有自适应性,对智能电子设备（IED）故障具备一定的容错能力,满足DG接入对配电网保护提出的要求。利用IED进行分布式处理,降低了保护对通信系统的要求,同时,由于仅利用电流量进行故障搜索判定,工程上较容易实现。文中对该电流保护方案进行了算例仿真,证明了方案的正确性。     

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。     

变电站GOOSE报文在IED中的实时处理

报文的通信延迟包括传输延迟和处理延迟2部分。IEC61850标准将面向通用对象的变电站事件（GOOSE）报文直接映射到数据链路层,能有效减少传输延迟。文中对GOOSE报文在变电站智能电子设备（IED）中的处理延迟进行了研究。分析了前后台方式的嵌入式系统在变电站IED中处理实时报文方面的不足,提出在IED中采用具有强实时内核的操作系统,并针对IED中实时报文和非实时报文混合处理环境需求,在RTAI实时操作系统上设计了保障GOOSE报文处理实时性的方案。实验验证了该方案的有效性和实用性。该研究结果对于使用IEC61850的变电站IED过程总线通信设计具有参考意义。     

变电站状态监测IED的IEC 61850信息建模与实现

基于IEC 61850信息模型的状态监测智能电子设备（IED）是变电站中智能一次设备的核心组成部分。分析了变电站状态监测系统的功能需求,依据最新IEC 61850第2版,采用电气设备、状态监测、传感器逻辑节点,建立了变电站状态监测IED的功能与设备模型。提出了状态监测IED之间的通信方法,将非缓存报告控制块、缓存报告控...     

基于IEC 61850的变电站智能电子设备的实现技术

在变电站自动化系统（SAS）遇到的最大的障碍就是来自不同厂家的智能电子设备（IED）间难以实现无缝集成和互操作，需要额外的硬件（规约转换器）才能实现互联。为此，国际电工委员会（IEC）制定了变电站内通信网络和系统标准IEC61850。文章根据该项标准，在分析了IED面向对象的建模的基础上，提出了IED的软硬件设计方法和实现平台，为实现统一标准的变电站内IED的研制开发提供了可行的依据和方法。     

分阶段实现数字化变电站系统的工程方案

IEC 61850标准解决了不同厂家智能电子设备（IED）间的互操作问题,符合IEC 61850标准的数字化变电站则简化了变电站一次设备和二次设备的设计,但过程层和间隔层的通信技术及智能化一次设备尚不成熟。文中列举并分析了数字化变电站实施所面临的若干问题,针对现阶段的实际情况,提出分阶段实现数字化变电站系统的工程方案,以及过程层网络系统通信方案。     

IEC 61850在配电网通信中的应用

应用IEC 61850实现配电网IED(智能电子设备)与自动化系统的互联、互通、互操作以及IED的即插即用,是智能配电网通信技术的发展方向。文章介绍了IEC(国际电工委员会)TC57技术委员会WG17工作组及其TF90-6工作小组的工作进展情况,阐述了TC57 WG17针对IEC 61850用于配电网提出的信息模型与通信映射方法的解决方案,给出了实现IED实时数据快速传输与即插即用的方法,分析了IEC 61850用于配电网在系统配置时需要解决的特殊问题,可为IEC 61850用于配电网的研究和实践提供参考。     

数字化变电站自动化系统可靠性评估

对数字化变电站自动化系统（DSAS）的可靠性进行评估是其推广的必要前提。文中提出一种包括DSAS功能可靠性和系统可靠性的评估方法,该方法同时考虑了智能电子设备（IED）的软件、硬件和通信系统的可靠性以及通信时延这几个因素。使用以IED和交换机为顶点、通信链路为边的图来表示DsAS,并根据每个元素“工作”和“失效”两个状...     

IEC 61850通信冗余实施方案

由于IEC 61850没有对通信冗余的实现加以具体的规定,目前已经提出了几种不同的通信冗余实现方案。IEC 61850的理想方案是在智能电子设备（IED）的逻辑访问点的地址层下实现通信冗余,即IED单一IP地址实现通信冗余。但是目前提出的单一IP地址实现方案,无论是在协议栈附加特定通信服务映射（SCSM）参数方案,还是基于以太网交换机的单环网方案,都存在不能完全互操作的问题。双星形独立子网是文中重点讨论的另外一种通信冗余实现方案。虽然该方案也存在互操作问题,但是该方案具有更高的可靠性,可用于保护功能相关的双重化通信,并能与以往的IEC 60870-5-104通信冗余实现保持一致。文中推荐在将来的IEC 61850通信冗余实现上使用这种方案,并建议在将来的IEC 61850版本中对具体通信及通信冗余的实现进行更详尽的描述,以满足在通信冗余下IED之间互操作性的要求。     

采用IEC 61850的变电站间隔层IED软件设计方案

IEC 61850的特点是建立分层的体系结构、统一对象模型和抽象通信服务接口(ACSI)等,实现智能电子设备（IED）之间的互操作性,降低整个系统设计、集成、运行、维护等费用。以研究IEC 61850下间隔层IED的软件设计方案为目标,分析IED的功能模型,设计其软件内部模块的组成,阐述了软件设计所涉及的统一建模语言（UML）设计、可扩展标记语言（XML）、通用的面向对象的变电站事件（GOOSE）、采样值传输（SAV）、通用变电站状态事件（GSSE）等报文的通信模式和多任务运行等关键技术的工作原理及设计方法,为遵循IEC 61850的变电站间隔层IED产品研发提供了一定的借鉴和参考。     

基于Nucleus Plus平台的以太网接口设计

为了实现变电站自动化系统内部不同智能电子设备（IED）间的互操作,国际电工委员会（IEC）制定并颁布了变电站通信网络和系统的国际标准IEC61850。基于以太网和TCP／IP协议的通信网络将成为变电站自动化通信系统的主流。本文以MPC555＋Nucleus Plus构成的嵌入式系统为例,介绍了嵌入式系统中以太网接口的软硬件设计方法和LwIP协议的移植。     

基于IEC61850的变电站新型IED的研究

从与我国现有变电站自动化系统间隔层设备比较的角度出发,研究了变电站新型通信网络和系统协议IEC61850中的智能电子设备IED的模型,分析了IED在IEC61850体系结构中的作用与逻辑模型、数据对象模型、通信网络的性能和通信模式等工作机制,围绕变压器差动保护IED进行了功能模型、信息流、类等方面的设计,说明了新型IED的先进性和可行性。     

面向IED的变电站通信软件设计与实现

随着智能电网的发展,智能电子设备（Intelligent Electronic Device,IED）将会越来越多地应用于变电站中的保护、控制和测量领域。设计并实现了与变电站多种IED进行高效率数据通信的软件,重点包括软件的总体流程、函数库、多线程架构以及数据库各功能模块的设计方案。系统选择了开放性较好和效率较高、并在工业自动化领域中广泛应用的Modbus TCP/IP作为通信协议。为了让系统具备较强的可扩展性,研究了IPv6上的Modbus实现方案。并分别对函数库的性能以及整体系统的实时性进行了测试,结果表明软件系统满足了变电站通信中高效、稳定、可靠的要求。     

基于WiMAX技术的配电网应急通信架构及优化方案

配电系统是整个智能电网系统中最接近用户级的“神经末梢”,是智能电网安全稳定运行的保障,如何构建一套稳定可靠的智能配电网应急通信系统是配电网络中的重要课题.文章针对配电网应急通信系统快速灵活部署、高带宽广覆盖、高可靠传输、坚固自愈等需求,提出基于WiMAX技术的配电网应急通信系统架构,并对WiMAX技术在配电网应急通信系统的应用提出了优化方案,为后期设备研制、网络构建提供技术支撑.     

智能变电站中过程层和间隔层功能一体化IED的设计

常规变电站的智能化改造需要增加过程层设备并改造间隔层设备,施工复杂,对中低电压等级间隔经济性欠佳。提出了采用过程层和间隔层功能一体化智能电子设备（IED）的分散安装配置方案,并设计了功能一体化的新型IED,将合并单元、智能终端功能和测控、保护功能在一台物理设备中实现。介绍了该IED的总体设计方案和软硬件结构,主要由Po...     

无线传感器在智能配电网中的通信网络设计

智能配电网可以有效地提高配电系统的供电质量、实现分布式电源的并网优化运行与配电设备的高效运转、完成与用户之间的有效互动。无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)具有建设成本低、快速自组网等特点,在智能配电网通信系统中具有广阔的应用前景。通过总结智能配电终端在配电网的分布特征以及WSN在电力系统中的应用现状,分析了WSN的网络结构及其在智能配电网中的应用特点,并以此为基础给出了智能配电网WSN的设计原则。根据该原则设计了智能配电网WSN的分层体系结构,包括终端采集网、汇聚网和信息接入网。智能配电网的通信系统通常由多种通信方式组成,该文给出了与其他通信方式联合组网的设计方案,该方案通过构建业务终端层、接入层、骨干层和配电主站层,可以有效地扩展智能配电通信网的通信范围,提高智能配电网的网络数据完整性。     

电能质量检测IED中的数据处理

近年来,伴随数字化变电站技术的大力应用,各种传统微机测量装置都开始过渡到了智能电子设备IED。作为电能质量检测方面的装置,在传统的构建方案,传统的通信方案和传统的数字信号处理方案这三大方面都将进一步变革,成为真正意义上的电能质量检测IED。     

基于IEC61850的配网成套开关状态监测系统研制

为提高配网自动化资产管理水平,针对配网成套开关,研制出一种基于IEC 61850的状态监测系统。系统由就地传感器网络、状态监测IED(智能电子设备Intelligent Electronic Device,以下简称IED)、状态监测诊断系统组成,对配电成套开关设备的机械特性、热特性、绝缘特性进行监测、分析和诊断。状态监测系统遵循IEC 61850第二版状态监测逻辑节点建模,对内、对外通信采用IEC 61850标准通信服务,做到与配网自动化系统无缝结合,可与配电自动化终端(Distribution Terminal Unit,DTU)、配网自动化信息互动。实际工程应用效果表明,监测系统是有效和实用的,可对配网设备提出维护建议,极大减轻维护人员的负担,为配网馈线自动化、自愈功能提供一次设备状态信息,从而加快智能配电网建设。