SM2加密体系在智能变电站站内通信中的应用

现有的安全体系公钥算法大多采用RSA算法,无法保证数字化变电站通信报文的安全传输。针对此问题,提出了一种基于IEC 62351通信协议的身份认证机制,并结合国产商用密码SM2密码体系针对通信报文的安全传输问题提出了解决方案。分别以D2-1型变电站全站星形网、环形网及带冗余的双环路通信网络出现母线故障的场景为例,对面向通用对象的变电站事件/采样值(GOOSE/SMV)报文数字签名时间进行了定量计算,并通过OPNET软件对扩展报文进行了通信延时仿真,得到了3种网络结构在100 Mbit/s和10 Mbit/s带宽下的最大传输延时。仿真结果表明,该方案可有效满足变电站通信报文安全性和实时性需求。     

数字化变电站通信网络性能仿真分析

依据IEC 61850标准分析了数字化变电站的通信网络结构和数据流,利用OPNET Modeler建立了2层星型拓扑结构的数字化变电站通信网络动态仿真模型,基于该模型以过程网络中采样值报文的网络延时、站级网络中报告和控制报文的端到端延时为研究对象,对不同节点规模、不同网络配置和不同应用功能条件下的过程网络、站级网络的实时性能进行了仿真分析,根据仿真结论对数字化变电站通信网络的结构、网络带宽及网络设备的选取等提出了建议。     

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EPOCHS的数字化变电站通信网络仿真分析

针对变电站自动化系统全站统一式通信网络结构,在电力通信同步仿真平台(EPOCHS)上建立了基于IEC 61850标准的数字化变电站的通信网络动态仿真模型.依据网络仿真需求,在网络模拟器NS2中实现了物理子网间的连接,并添加虚拟局域网多播和报文优先级处理机制.对采样值(SAV)和通用面向对象的变电站事件(GOOSE)传输的实时性进行了仿真分析,仿真结果为网络带宽、虚拟局域网划分以及报文优先级处理提供了依据.     

变电站通信网络实时性能仿真分析

采用动态仿真建模技术对变电站层嵌入式以太网的实时性能进行了详细分析.首先分析了报文端对端传递时延的构成,揭示了报文传输的本质;其次系统地分析了变电站中数据流的分布,根据统计特征建立了各类数据流的数学模型.考虑变电站通信网络数据流的分布特点和信息到达规律,采用动态仿真方法具体研究了变电站层嵌入式以太网的平均时延、最大时延等链路时延指标.最后进一步分析了TCP/IP协议的开销对报文端对端传递时延的影响.     

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IEC 61850-9-2的变电站通信网络仿真

以太网的通信能力是支撑基于IEC 61850标准的数字化变电站正常运行的重要因素.文中围绕全站统一环形网和星形网,采用仿真软件OPNET对变电站的各种典型数据流建模,采样值采用IEC 61850-9-2协议,考虑星形和环形2种网络结构、网络带宽、过程层网络传输采样值、环网断线故障、文件传输对采样值与跳闸报文的影响等因素,制定了多套仿真实验方案,针对一个实际的中型变电站进行了对比仿真实验与分析,为数字化变电站系统的构建提供一定的参考.     

数字化变电站通信网络的传输时延不确定性分析

针对数字化变电站通信网络传输时延不确定性问题尚存在争议,采用网络仿真方法,定量分析了数字化变电站通信网络的传输时延不确定性问题。探讨了引起网络传输时延不确定性的诸多因素;分析了测量、数学分析和仿真三种网络传输时延分析方法的技术特点;采用OPNET网络仿真软件,仿真分析了网络端节点的处理能力、网络流量和端节点处的流量等达到某一数值时,网络传输时延展现出的不确定性行为,并提出了基于IEEE 802.1p/Q的优先级标签、虚拟局域网,组播过滤和自适应数字滤波技术提高数字化变电站通信网络传输时延确定性的四种方案。     

基于OPNET的数字变电站通信网络实时性仿真分析

基于IEC61850标准的数字化变电通信网络架构和数据流,定量分析了数字化变电站通信网络的传输时延不确定性的诸多因素;采用OPNET建立了变电站通信网络动态仿真模型,仿真分析多种因素对通信网络传输时延不确定性的影响.     

数字化变电站过程总线通信关键技术研究

过程总线通信是数字化变电站区别于现有变电站自动化系统的一个重要方面.介绍了过程总线这一新概念提出的主要前提条件,并针对过程总线通信的实现,分析了采样值报文传输所遵循的不同标准、采样同步、跳闸命令实时和可靠传输等关键问题.     

基于虚拟局域网的变电站综合数据流分析与通信网络仿真

根据IEC61850标准,归纳分析了数字化变电站内的各种典型数据流,运用明确的数学模型对其进行了详细描述,最终得出各类报文的数据包生成图。以IEC 61850-5规定的D2-1典型变电站为例,对其中存在的各种数据流及其流量大小进行了详细说明;利用OPNET仿真软件,应用优先级标签技术,对基于虚拟局域网(virtual local area network,VLAN)的集成型变电站综合通信网络进行了仿真分析,进一步研究了变电站通信网络中VLAN的配置方法和原则,对有无VLAN的星型网络进行了对比研究。结果表明,VLAN技术可以较好地解决变电站中的网络资源竞争以及部分安全性问题。     

数字化变电站通信网络的传输时延不确定性分析

针对数字化变电站通信网络传输时延不确定性问题尚存在争议,采用网络仿真方法,定量分析了数字化变电站通信网络的传榆时延不确定性问题.探讨了引起网络传输时延不确定性的诸多因素;分析了测量,数学分析和仿真三种网络传输时延分析方法的技术特点;采用OPNET网络仿真软件,仿真分析了网络端节点的处理能力、网络流量和端节点处的流量等达到某一数值时,网络传输时延展现出的不确定性行为,并提出了基于IEEE 802.1p/Q的优先级标签、虚拟局域网,组播过滤和自适应数字滤波技术提高数字化变电站通信网络传输时延确定性的四种方案.     

提高数字化变电站关键报文传输可靠性方法研究

数字化变电站关键报文传输要求处理过程简单、时延小和具备一定的差错控制能力.以报文载体教据帧为研究对象,分析了关键报文的传输可靠性要求及其帧结构.依据报文帧的具体字段,分别分析了通过基于地址字段优化报文寻址、基于优先级字段设置减少时延、基于类型字段配置增加报文识别处理速度及基于内容字段的组成技术增加系统效率来保证报文传输可靠性的技术措施,展现了提高报文传输可靠性的途径与方法.结合基于以太网技术搭建的光纤过程层通信网络方案,说明了目前关键报文的传输可靠性满足数字化变电站的技术要求,可以满足实时性要求较高的技术应用.     

提高数字化变电站关键报文传输可靠性方法研究

数字化变电站关键报文传输要求处理过程简单、时延小和具备一定的差错控制能力。以报文载体数据帧为研究对象,分析了关键报文的传输可靠性要求及其帧结构。依据报文帧的具体字段,分别分析了通过基于地址字段优化报文寻址、基于优先级字段设置减少时延、基于类型字段配置增加报文识别处理速度及基于内容字段的组成技术增加系统效率来保证报文传输可靠性的技术措施,展现了提高报文传输可靠性的途径与方法。结合基于以太网技术搭建的光纤过程层通信网络方案,说明了目前关键报文的传输可靠性满足数字化变电站的技术要求,可以满足实时性要求较高的技术应用。     

GOOSE报文记录器在数字化变电站中的应用

通过分析数字化变电站的面向通用对象的变电站事（generic object oriented substation event,GOOSE）报文信息数据流,提出了应用通信报文录波器实现GOOSE报文数据记录、再现的功能,精确分清不同设备间的数据交换动作。以110kV三江数字化变电站为例,介绍了GOOSE报文记录装置的工作原理,模拟试验结果表明该装置能反映GOOSE通信状况,但仍存在个别报文事件时间未随实际事件变化的情况。     

面向通用对象的变电站事件（GOOSE）实时解析和预警系统

GOOSE已经在数字化变电站中广泛应用,但缺乏对GOOSE通信过程有效的分析、监测工具。针对这一空白,提出了GOOSE报文实时解析的步骤和方法,定义了GOOSE传输的正常和异常事件,根据GOOSE实时解析的结果建立了GOOSE通信模型,并在此基础上开发了GOOSE通信预警软件和图形化的人机界面,阐述了预警系统在数字化变电站中的应用情况。GOOSE实时解析和预警系统能够及时发现通信异常,消除缺陷,保证数字化变电站的可靠运行。     

基于OPNET的数字化变电站继电保护通信网络仿真研究

以500 kV变电站的过程层网络为例,研究3/2接线方式下数字化变电站内的保护和控制设备的通信网络的实时性。简要介绍了OPNET modeler仿真软件。根据数字化变电站不同间隔中的合并单元、控制设备、保护之间的联系,建立OPNET网络仿真模型。根据一次接线形式和继电保护配置特点,划分多个虚拟局域网（VLAN）,仿真比较划分VLAN前后的网络吞吐量和GOOSE报文的时延。通过仿真验证了使用虚拟局域网技术可以有效提高通信网络实时性能的正确性。     

面向通用对象的变电站事件(GOOSE)实时解析和预警系统

GOOSE已经在数字化变电站中广泛应用,但缺乏对GOOSE通信过程有效的分析、监测工具.针对这一空白,提出了GOOSE报文实时解析的步骤和方法,定义了GOOSE传输的正常和异常事件,根据GOOSE实时解析的结果建立了GOOSE通信模型,并在此基础上开发了GOOSE通信预警软件和图形化的人机界面,阐述了预警系统在数字化变电站中的应用情况.GOOSE实时解析和预警系统能够及时发现通信异常,消除缺陷,保证数字化变电站的可靠运行.     

基于粒子群优化算法的PSS参数优化

GOOSE是IEC61850对数字化变电站的重要贡献,其出发点是变电站自动化功能的分布式实现。通过深入分析IEC 61850标准针对GOOSE实时性所作的规定,提出了全方位实现GOOSE实时性的观点,即在确保GOOSE服务正确可靠的前提下,在发送端、交换机和接收端分别采取措施尽可能地提高GOOSE报文的实时性。分析了在交换机提高GOOSE报文传输实时性、在接收端提高GOOSE报文处理实时性的原理。提出了GOOSE发送端多优先级发送队列的方法,解决了发送端GOOSE报文的延迟性和不确定性问题。     

基于OPNET的数字化变电站继电保护通信网络仿真研究

以500 kV变电站的过程层网络为例,研究3/2接线方式下数字化变电站内的保护和控制设备的通信网络的实时性.简要介绍了OPNET modeler仿真软件.根据数字化变电站不同间隔中的合并单元、控制设备、保护之间的联系,建立OPNET网络仿真模型.根据一次接线形式和继电保护配置特点,划分多个虚拟局域网(VLAN),仿真比较划分VLAN前后的网络吞吐量和GOOSE报文的时延.通过仿真验证了使用虚拟局域网技术可以有效提高通信网络实时性能的正确性.