配电网分布式控制实时数据的GOOSE over UDP传输方式

分布式控制是智能配电网实现广域保护、控制应用的重要方式,报文的实时性是影响分布式控制性能的关键因素。文中在分析配电网分布式控制应用对通信的要求基础上,对现有的快速报文传输方式进行了比较,提出了基于用户数据报协议(UDP),用通用面向对象变电站事件(GOOSE)机制传输实时报文(GOOSE over UDP)的方案,可实现快速报文在广域网传输。通过试验平台对该方案的传输性能进行了测试,测得配电终端之间传输延时最大不超过10 ms,满足配电网分布式控制应用的需求。     

基于无线通信的智能分布式馈线自动化技术

由于智能分布式馈线自动化(FA)的对等式通信对通信介质有着严苛的要求,目前主要采用基于以太网无源光网络(EPON)或工业以太网技术的光纤通信方式。该通信方式需要铺设费用昂贵的光缆通道,因此难以适用于老城区或旧线路改造区域。文中通过研究智能分布式FA故障处理过程和无线通信情况下智能分布式FA的自适应性,提出基于4G/5G无线通信的智能分布式FA技术。针对通信过程中可能出现通信中断、通信延时与丢包、通信多包等异常情况,采用应用层协议控制与故障处理流程相结合的方法,实现终端之间通信时间指标与FA过程的严密配合,完成无线通信情况下的分布式故障处理。通过模拟多场景测试和现场应用情况,表明文中算法能够适应不同的无线通信条件并准确完成故障隔离与非故障区域的恢复,验证了文中基于无线通信的智能分布式FA技术的有效性。     

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。     

有源配电网的智能分布式馈线自动化实现方法

对现有的馈线自动化(FA)模式进行了比较和分析,并针对有源配电网的特点,提出了一种基于有向节点配置方法和通用面向对象变电站事件(GOOSE)高速通信处理机制的智能分布式FA实现方法。该方法结合功率方向保护元件与智能分布式对等网络(peer to peer)的通信特点,既满足了有源配电网FA的需求,又降低了故障处理过程对终端间通信信息的依赖问题;还提出了通道异常的后备处理机制,最大限度地避免了越级跳闸。基于以上智能分布式FA实现方法,结合IEC 61850标准化建模技术及GOOSE高速信息交互技术,采用双核CPU平台设计研制了新型智能配电终端装置。该装置可快速实现故障定位、故障隔离和供电恢复。目前,该装置已在全国多个重点工程中投入运行。     

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。     

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IEC 61588和GOOSE的交互式采样值传输机制

IEC 61850对采样值的同步提出了较高要求,但并没有给出实现方案。针对现有采样值同步方案的不足,文中研究了一种基于IEC 61588和通用面向对象变电站事件(GOOSE)的交互式采样值传输机制。间隔层智能电子设备采用IEC 61588精确对时协议与相关合并单元的采样值控制块对应的从时钟进行同步,并通过GOOSE协议对采样值控制块进行采样控制。该机制可以不依赖外部对时,实现高精度同步采样。     

配电网自动化信息在不同传输协议下的性能分析

IEC61850标准可以为配电网自动化提供标准化、统一化的信息模型和信息交换模型,能有效解决终端的互操作性问题,但是仅仅解决了配电网自动化信息的描述问题,而相应的传输协议尚未得到统一规范,不同协议的传输性能缺乏定量化的分析手段。此外,随着IP网络在配电网自动化通信领域的不断推广,大量的配电网自动化信息可否在IP网络上进行传输也需要经过定量化的论证。针对这些问题,本文基于OPNET 仿真平台,对配电网自动化业务进行精细的建模,探讨了IEC60870-5-104和MMS+GOOSE等不同传输协议应用于配电网自动化信息传输的可行性,最后定量化地分析了不同传输协议下配电网自动化信息在IP网络中的传输性能。仿真结果表明,在IP网络中,IEC60870-5-104、MMS+GOOSE over TCP以及MMS+GOOSE over UDP三种传输协议的最大传输延时都在10ms以内,均能满足配电网自动化信息传输的实时性要求,但在遥测/遥信数据发送时间间隔较小的情况下,MMS+GOOSE over UDP的丢包率明显小于其余两种传输协议。#$NL关键词: IEC61850;配电网自动化;传输协议;IP网络;传输性能     

基于UDP协议的局域网WAMS数据低延迟可靠传输方法

在局域网中基于快速的UDP协议对海量的WAMS数据进行实时高速可靠传输.提出了若干在应用层提高UDP传输可靠性的机制,包括发送时间间隔机制、数据缺失检查和重发机制、排序机制、实时插值机制、请求应答机制和伪连接机制.这些提高数据可靠性的机制只在发现数据有问题时,由应用层的程序实现,而非在网络传输层实现,避免了在网络传输层...     

基于ARM的GOOSE通信系统研究

为实现IEC61850协议下的GOOSE通信,首先分析GOOSE通信的映射方式、传输控制方法,然后提出一种基于ARM的GOOSE通信系统,介绍了系统的组成,阐明其硬件架构和软件设计。通过实验,详细分析GOOSE的协议数据单元,验证报文重发机制,测量通信时间。经测试,该系统能够满足IEC61850协议下GOOSE通信的实时性和可靠性要求,并且结构简单,成本低廉,在智能变电站领域有一定的应用前景。     

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。     

电力系统实时数据通信加密方案

随着电力系统数据网络的迅速发展,基于网际协议(IP)的以明文方式传输实时数据的安全问题引起了重视。文中分析了网络环境下电力系统实时数据通信的网络安全和信息安全,结合电力系统实时数据通信的加密需求,阐述了实时数据加密密钥管理和加密的过程。根据电力系统的实际情况,选择了实时数据一时一密的加密方案,并推荐了电力系统所使用的加密算法和密钥长度。对实时数据传输控制协议(TCP)传输,在应用层和TCP层之间引入了加密套接字协议层(SSL)实现加密;对电力系统大多数的用户数据报协议(UDP)实时数据传输,通过返回确认和超时技术保证传输的可靠性,采用密钥分发机制和密钥启动机制保证了传输的保密性和准确性。最后对加密的可行性进行了讨论。     

多播技术在低压变电站通信中的应用

比较了单播、多播及广播通信方式在变电站自动化系统中的适用性特点,针对低压变电站硬件配置较低的情况,研究了基于UDP的多播技术在低压变电站中的应用问题,以双机双网配置为基础,分析了两层交换式网络上的多播数据流和相应的报文过滤策略。通过IEC 60870-5-103应用服务数据单元(ASDU)与IEC 60870-5-104应用规约控制信息(APCI)相结合的应用层协议来避免网络拥塞、丢包或无序发送情况,采用单播、广播、多播3种传输机制实现不同类型数据的传送,保证了系统的实时性和可靠性。     

基于LPWAN和LAN混合通信模式的高分辨率油管无损检测系统

针对传统油管无损检测系统数据传输方式不高效、不灵活的问题,论文提出设计基于低功率广域网络(LowPower Wide-Area Network,LPWAN)和局部区域网(Local Area Network,LAN)传输方式的混合通信模式的数据通道。选择符合LPWAN传输协议以及LAN传输协议的模块来设计无损检测装置与上位机间的数据传输通道。实际应用效果表明,文中所采用的LPWAN无线通信模式可以使油管无损检测系统的下位机方便的布置于容易损毁传感器线路的现场,所采用的LAN传输方式有效地杜绝了现有USB接口设备升级时传输数据量受限的问题,采取LAN传输方式使传输速度得到提高,为增加采集通道数量和提高检测精度提供了基础。     

基于IEC61850的SF_6断路器在线监测系统的信息建模及通信实现

针对高压断路器SF6断路器状态在线监测的特点,提出合理利用IEC61850标准中逻辑节点GGIO,应用IEC61850对实际智能电子设备(IED)进行建模;断路器状态在线监测数据通过GOOSE报文传输,GOOSE采用发布/订阅模式,报文延迟不超过4ms。论述了GOOSE报文的组织方式及通信机制;选用实时性高的操作系统VxWorks,并在其Tomado编译调试环境下,运用VC++编写了模型通信程序,给出了分析程序的主要功能函数及流程图。     

基于IEC 61850的分布式母线保护方案

智能变电站是智能电网的关键组成部分,而基于IEC 61850的分布式母线保护研究与应用对于保障变电站的安全可靠运行具有重要意义.分析了IEC 61850的分层控制体系结构,提出了分布式母线保护的实现方案.基于IEC 61850的信息模型结构,研究了分布式母线保护设备的建模过程与方法.针对IEC 61850体系下过程层与间隔层的以太网通信网络,分析研究了分布式保护的采样值传输和通用面向对象变电站事件(GOOSE)传输实现方案.     

基于LPWAN和LAN混合通讯模式的高分辨率油管无损检测系统

针对传统油管无损检测系统数据传输方式不高效、不灵活的问题,本文提出设计基于LPWAN和LAN传输方式的混合通讯模式的数据通道。选择符合LPWAN传输协议以及LAN传输协议的模块来设计无损检测装置与上位机间的数据传输通道。实际应用效果表明,本文所采用的LPWAN无线通信模式可以使油管无损检测系统的下位机方便的布置于容易损毁传感器线路的现场,所采用的LAN传输方式有效的杜绝了现有USB接口设备升级时传输数据量受限的问题,采取LAN传输方式使传输速度得到提高,为增加采集通道数量和提高检测精度提供了基础。     

多ARM协同架构的智能合并单元设计

为降低合并单元设备成本、增强其智能化和通用化特性,利用多ARM（高级精简指令集处理器）并行处理的优势来构建智能合并单元。采用灵活的模块化方式来进行总体架构的设计,通过光纤接口方式与其他智能电子设备建立基于快速以太网的双向通信,遵循IEC 61850通信标准进行采样值报文和GOOSE报文的高速网络化传输。结合数据处理和报文传输的要求,详细阐述了采样控制和开入开出控制等核心部分的软件处理流程。采样值及GOOSE传输等相关测试结果表明,该智能合并单元工作可靠而稳定,可满足智能变电站中合并单元在实时性强、可靠性高、通信流量大等方面的要求。     

基于UDP的分布式光伏电站遥监控系统设计

本文针对分布式光伏电站的特点,设计了基于UDP协议的分布式光伏电站智能遥监控系统,云平台的设计为光伏电站提供了硬件实时数据监测的服务,能够对分布式光伏电站的各个环节进行数据分类采集和监控,实现了对分布式电站的实时运行监测、运行数据分析及运行故障智能决策。