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.     

采用虚拟局域网的数字化变电站数据通信仿真研究

在研究虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)对数字化变电站实时性与安全性的影响的基础上,进一步研究了VLAN的设置方法,根据通信网络的设备功能划分了11个不同VLAN,明确其所含设备和作用。同时,以D2-1型数字化变电站数据通信星型网络为例,利用网络仿真软件OPNET Modeler对其进行建模仿真,研究VLAN对变电站的影响。仿真结果表明,变电站采用VLAN是可行的,并且划分VLAN不仅可以抑制广播信息泛滥,还可以减少交换机的负荷和减少网络延时,满足IEC 61850对变电站内数据传输严格的时间要求,同时变电站安全性也得到提高。     

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。     

数字化变电站继电保护的GOOSE网络方案

根据数字化变电站继电保护的面向通用对象的变电站事件（GOOSE）需求,针对速动性分析了网络传输延时后提出了改进方法,并针对可靠性和安全性分别分析了不同冗余方式和交换机分配模式的特点。提出根据系统一次接线形式及继电保护配置特点合理规划继电保护GOOSE网络方案的方法,并给出了典型接线形式下的GOOSE网络方案。此外,应根据一次接线形式及继电保护配置特点对交换机虚拟局域网（VLAN）划分、优先级及多播报文过滤进行合理配置。     

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。     

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。     

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.     

数字化变电站通信网络仿真平台

通信网络是数字化变电站的中枢神经,其性能极大影响到电力系统的安全性和可靠性.按照IEC 61850标准,利用实时数字仿真器创建了数字化变电站通信网络仿真平台中的合并单元和智能开关终端.同时,针对某220kV变电站主接线,设计了一个由模拟的智能化一次设备、保护设备、交换机构成的通信网络仿真平台,并给出了测试网络性能的具体方法.实验结果表明,模拟的智能化一次设备能及时发送电磁暂态实时数据和正确接受二次设备实际数据,为真实通信网络的选择提供强有力的技术支持.     

智能变电站优化组网的通信网络研究

基于智能变电站对信息共享、网络优化的要求,全站信息一体化已成为未来变电站组网的发展趋势。运用共网技术将间隔层与过程层合并,形成2层1网的优化组网结构。围绕此组网方案,通过网络数据流量的逻辑运算和明确的虚拟局域网(VLAN)划分,在OPNET仿真环境下得到有无VLAN标签的仿真对比图,验证了其网络流量和故障延时满足继电保护对网络通信性能的要求。     

基于虚拟局域网的智能变电站通信网络实时性仿真

利用动态建模技术对IEC 61850-5中D2-1型变电站层次化建模。应用准确的数学模型对变电站内智能电子设备间传输的综合数据流进行全面时域建模。在基于端口的虚拟局域网(Virtual Local Area Network,VLAN)划分基础上,运用优先级标签技术划分站内数据流传输优先级,分别对星型,环形拓扑结构变电站自动系统进行有无VLAN的跨间隔,跨层研究。OPNET仿真结果表明,采用星型,环形组网与VLAN技术,可以有效改善变电站通信网络实时性,较好地抑制广播信息泛滥问题。     

基于OPNET的智能变电站过程层网络建模方法

智能变电站过程层网络的性能,会直接影响继电保护等高实时性应用的有效实现。为了定量研究过程层网络的可靠性和实时性,提出了一种基于OPNET的过程层网络建模方法。根据过程层网络设备结构、报文种类及流量特征,搭建了合并单元、智能终端、保护测控装置等各智能电子设备（IED）模型。在此基础上,建立了每个间隔模型;并以D2-1型变电站为例,采用星型拓扑组建了过程层网络模型。最后以组建的网络模型为平台,开展了虚拟局域网（VLAN）划分方式的研究,仿真及测试结果说明了模型的有效性。     

基于OPNET的智能变电站过程层网络研究

智能变电站过程层网络肩负全电气量采样值、高压一次设备状态检测值、保护与控制IED跳闸控制命令的传输任务。在过程层采样值、GOOSE、IEEE 1588三网合一的基础上,利用OPNET仿真软件,应用虚拟局域网(virtual local area network,VLAN)和基于通用属性注册协议(GARP)的组播注册协议(GMRP)相结合的报文过滤技术对三网合一组网方式的过程层网络进行了仿真分析,结果表明智能变电站过程层网络性能稳定可靠,满足实时性要求,是可行的。     

数字化变电站组网技术

数字化变电站GOOSE、采样值传输对变电站网络传输性能提出了更高的要求。传统共享式的组播传输方式会造成网络冲突加剧,终端设备组播误收增加,已经不能满足数字化网络传输的工程化要求。对支持IEEE802.1Q的虚拟局域网(VLAN)划分技术、组播注册协议(GMRP)组网技术进行了探讨,指出支持IEEE802.1Q的VLAN划分技术通过隔离广播域的方法和GMRP通过动态组播注册技术都能从理论上解决数字化变电站存在的组播流量问题。相比支持IEEE802.1Q的VLAN划分技术,GMRP具有工程实施维护简单、流量控制精确等优点,在工程化方面具有一定的优势。     

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.     

数字化变电站过程层通信网络实时性仿真分析

阐述了基于IEC 61850的数字化变电站的三层结构和关键功能技术。对数字化变电站过程层数据信息进行了分析,并对基于IEC 61850-9-2的SV报文及GOOSE报文进行流量大小分析,结合某数字化变电站工程采用OPNET仿真软件对变电站过程层IED设备的端到端延时进行了仿真,并以间隔为单位采用VLAN技术进行了对比分析。结果表明,交换式以太网完全能满足过程层的网络通信,而且采用VLAN技术可以提高网络通信的实时性。     

智能变电站过程层网络组网方式比较

介绍了数字化变电站通信系统过程层网络的组网原则和拓扑结构,并对不同组网方式的优缺点进行比较分析。以110kV变电站为例,采用以面向功能为原则的组网方式组建过程层网络,利用OPNET网络仿真软件对数字化变电站过程层网络数据传输的实时性、可靠性和对时精度进行仿真测试。仿真结果表明,通信网络延迟时间、数据传输实时性均符合IEC 61850标准规定,验证了网络数据传输的可靠性。     

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。     

变电站过程层报文分网传输性能的仿真分析

基于IEC61850标准的变电站过程层网络是一次设备与二次设备间的信息交换桥梁,承载着各种智能电子设备IED(intelligent electric device)交换数据的实时传输任务。针对目前智能变电站采样值SMV(sampled measured value)与面向对象的变电站通用事件GOOSE(generic object oriented substation event)报文的分网传输结构,利用OPNET仿真平台建立过程层网络以及IED设备的仿真节点模型和网络模型,研究分网传输报文方式下的网络性能及其影响因素。仿真结果表明,采用100 Mbps带宽的以太网和虚拟局域网VLAN技术实现SMV和GOOSE报文分网传输时,实时性较好且时延抖动小,适于现阶段智能变电站的工程实际。     

组网方式数字化变电站改造中的网络资源优化

从网络交换机资源的优化配置的角度分析,组网方式数字化变电站交换机VLAN（虚拟区域网）划分及配置将直接影响数字化变电站的安全稳定运行。     

基于OPNET的SMV与GOOSE报文共网传输的数字化变电站技术研究与分析

介绍了现有数字化变电站的2种组网模式。分析了IEC 61850-9-1的采样值点对点传输方案以及IEC61850-9-2的采样值网络传输方案;提出了一种应用VLAN技术的IEC 61850-9-2采样值网络和GOOSE网络共网传输的方案,从技术,经济角度分析了其可行性;并对过程层的采样值,GOOSE数据报文进行了流量分析。结合某数字化变电站试点工程,采用OPNET仿真软件对共网传输中IED设备的端到端延时进行了仿真分析,结果表明采用VLAN技术的共网传输方案可行。