数字化变电站通信网络规划与实时特性改进

数字化变电站通信网络CNDS(Communication Network of Digital Substation)与传统变电站自动化系统中的通信网络在结构、功能、性能和重要性等方面存在较大差异。在IEC 61850标准对变电站自动化系统功能分层的要求和明确数字化变电站通信网络效能目标的基础上,提出了过程层点对点/多点、过程层总线和站内统一网络3种数字化变电站通信网络组网方式;指出前2种组网方式目前较易实现,而站内统一网络将凭借信息高度共享等优势成为数字化变电站通信网络的最终形态。在分析以太网介质访问控制方法的基础上,针对标准以太网存在延时不确定的问题,提出了改进以太网实时性能的若干措施,并从中选择出适用于数字化变电站通信网络的方法。研究了数字化变电站通信网络广播域的划分方法。     

基于链路层交换节点的数字化变电站通信网络构架研究

为了增强数字化变电站报文传输的实时性和可靠性,使数字化变电站通信网络具有更高的强壮性以应对突发流量的冲击,研究了基于交换节点的数字化变电站通信网络构架.针对数字化变电站内传输的大量报文是不经传输层和网络层,直接从应用层映射到链路层进行传输的特点,提出了链路层交换节点的概念,组建了由接入网交换节点和传输网交换节点构成的传输网络,设计了链路层交换节点交换机的转发逻辑和所需维护的MAC地址映射表,并设计了配合链路层交换节点的组成逻辑信道的物理信道的选取原则.结合数字化变电站通信需求和设备分布,给出了基于链路层交换节点的数字化变电站通信整体网络构架方案.通过与传统链路层协议下网络构架的比较,指出了基于链路层交换节点的网络构架的优势.     

数字化变电站监控系统通信技术分析

介绍了数字化变电站监控系统及网络通信技术,分析了站控层、过程层通信网络的结构类型和组网方式,为后续数字化变电站监控系统通信网络方案的设计与选择提供参考。     

基于链路层交换节点的数字化变电站通信网络构架研究

为了增强数字化变电站报文传输的实时性和可靠性,使数字化变电站通信网络具有更高的强壮性以应对突发流量的冲击,研究了基于交换节点的数字化变电站通信网络构架。针对数字化变电站内传输的大量报文是不经传输层和网络层,直接从应用层映射到链路层进行传输的特点,提出了链路层交换节点的概念,组建了由接入网交换节点和传输网交换节点构成的传输网络,设计了链路层交换节点交换机的转发逻辑和所需维护的MAC地址映射表,并设计了配合链路层交换节点的组成逻辑信道的物理信道的选取原则。结合数字化变电站通信需求和设备分布,给出了基于链路层交换节点的数字化变电站通信整体网络构架方案。通过与传统链路层协议下网络构架的比较,指出了基于链路层交换节点的网络构架的优势。     

110kV数字化变电站通信系统解决方案

介绍了110 kV数字化变电站的特点,从数字化变电站通信要求出发,分析了适合110 kV数字化变电站的组网方案。经过对比分析各种组网结构和通信技术的优缺点,为满足结构上的功能冗余和网络容错、信息数据传输的实时和安全性等方面要求,提出了一种综合多种网络技术的数字化变电站系统结构。     

基于MOXA以太网架构的数字化变电站

分析数字化变电站自动化系统通信特点,论述基于MOXA以太网交换机构建3层数字化变电站网络的解决方案,介绍MOXA交换机关键技术和特点,并给出3个工业以太网数字化变电站通信系统案例。     

数字化变电站网络通信技术的研究

数字化变电站通信网络CNDS(Communication Network of Digital Substation)与传统变电站自动化系统中的通信网络在结构、功能、性能和重要性等方面存在着较大的差异.在明确数字化变电站对网络通信要求的基础上,分析了影响网络性能的因素,并提出了改进措施,最后研究了数字化变电站的网络结构和冗余方式.     

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。     

数字化变电站的特征及关键技术问题

介绍了数字化变电站的发展技术基础,对数字化变电站的主要特点：数字化变电站具有数字化的数据采集系统、数字化变电站内一次设备的智能化、数字化变电站内部具有分层分布分散的系统结构、数字化变电站采用网络化的信息通信技术及数字化变电站能够实现设备状态检修和自动化的运营管理技术进行了分析,并从数字化变电站通信网络的可靠性和实时性、合并单覆数据同步问题、继电保护冗余配置问题三个方面探讨了数字化变电站关键技术问题。     

数字化变电站通信网络的性能测试技术

对数字化变电站通信网络性能测试的必要性进行了分析。从数字化变电站的实际出发,参照局域网验收测评规范GB/T 21671-2008,提出了数字化变电站通信网络性能测试的具体项目,并给出了具体的测试方法。介绍了光功率测试和交换机组网后传输时延、丢包率测试两个实际案例,并对测试结果进行了分析。对数字化站网络测试技术进行了展望。     

全光交换在数字化变电站的应用

介绍了数字化变电站对通信的需求及现存数据网络通信方式的不足,并针对这些不足,提出和分析了全光交换机的通信方式,为今后数字化变电站通信网络交换的发展提供了借鉴。     

数字化变电站网络仿真平台探讨

通信网络设计是数字化变电站系统设计的核心内容之一,直接关系到数据传输的实时性和变电站各种功能的实现.文中提出了利用网络仿真平台对变电站通信网络进行设计的构想,分析了在数字化变电站不同的发展阶段,通信网络设计的主要内容和网络仿真平台的主要功能及意义,介绍了其结构和仿真流程,重点讨论了仿真模型、仿真内核、通信分析器等开发过程中需要解决的几个关键问题.     

以太网在数字化变电站中的应用

在数字化变电站的实施过程中,如何保证其通信网络的安全稳定可靠运行是需要重点关注的问题。文章深入分析了变电站的数据报文特征,明确了数字化变电站对通信网络的性能要求,详细讨论了构建满足性能要求的变电站通信系统所需要的技术措施。     

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的性能测试技术

对数字化变电站通信网络性能测试的必要性进行了分析.从数字化变电站的实际出发,参照局域网验收测评规范GB/T 21671-2008,提出了数字化变电站通信网络性能测试的具体项目,并给出了具体的测试方法.介绍了光功率测试和交换机组网后传输时延、丢包率测试两个实际案例,并对测试结果进行了分析.对数字化站网络测试技术进行了展望.     

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.     

数字化变电站理论研究及其在上海电网的应用

数字化技术已成为变电站技术的重要组成部分。目前,变电站内数字化技术运用尚存在各种局限性,数字化一次设备以及一、二次设备间的数字化通信技术的发展,使得按统一、完善的变电站自动化通信标准建设数字化变电站已成为可能。由于目前尚无完整的数字化变电站理论及其工程应用,上海电力设计院和上海市电力公司组建了"数字化变电站应用前期研究"课题组。文章重点介绍了该课题的主要研究成果,包括数字化变电站的定义与逻辑模型的理论研究、通信网络的构建,以及数字化变电站技术在上海电网中的分步实施方案。     

数字化变电站通信网络的组建与冗余方案

根据站级网络与过程网络是否联通,提出了独立过程网络和全站唯一网络2种数字化变电站通信网络的组建方案。通过分析各自优缺点,指出独立过程网络目前较易实现,而全站唯一网络可先在规模不大、节点数目较少的新建中低压变电站中尝试,待积累一定组网和运行管理经验后,全站唯一网络将凭借信息高度共享等优势成为数字化变电站通信网络的最终形态。详细分析并比较了各种网络冗余技术在数字化变电站通信网络中的应用方法,包括由交换机实现环网冗余协议、快速生成树协议和链路聚合控制协议,由智能电子设备(IED)实现双网口热备用和双网口独立工作等;最后提出了当前实施网络冗余可能存在的问题。     

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。