基于IEC61850數(shù)字變電站通信系統(tǒng)實驗平臺的研究.pdf

1、我國變電站自動化的水平隨著信息與通信技術的發(fā)展而不斷提高。變電站自動化的一個重要挑戰(zhàn)是提供不同廠商設備間的互操作性，這就需要開發(fā)復雜的協(xié)議以滿足變電站中所有設備間接口的通信。為了統(tǒng)一接口的標準，國際電工委員會（IEC）技術委員會（TC-57）于2003年發(fā)布IEC61850標準“變電站系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡”，該標準給出變電站自動化系統(tǒng)所有的一次和二次設備的通信映射。對于基于IEC61850的變電站通信網(wǎng)絡，目前僅通過現(xiàn)場實際操作來了解該協(xié)議

2、，對于初學者接觸機會較少。至今還沒有一個直觀平臺進行學習與理解內容紛繁蕪雜、術語眾多的IEC61850協(xié)議。因此，對于IEC61850通信網(wǎng)絡實驗平臺的研究顯得尤為重要。論文的研究工作如下：
　　第一，本文研究了IEC61850協(xié)議以及數(shù)字變電站通信網(wǎng)絡的三層結構，并著重研究了基于IEC61850變電站自動化系統(tǒng)關鍵設備的建模。針對過程層設備通信中兩種重要報文SMV和GOOSE報文，在IEC61850協(xié)議需求下對報文進行仿真建模并

3、對其網(wǎng)絡參數(shù)進行設置。仿真結果比較了不同條件下報文的傳輸時延和抖動時延。
　　第二，用羅氏線圈來模擬電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)的電磁式互感器，其輸出經(jīng)過一定變比縮小的模擬信號，經(jīng)二階Σ-Δ調制電路及數(shù)字濾波電路將模擬信號轉換為數(shù)字信號輸出。利用二階Σ-Δ調制電路高分辨率、高集成度、成本低的特點，可以使數(shù)字信號滿足電子式互感器的要求。
　　第三，基于FPGA的硬件合并單元與虛擬環(huán)境的OPNET軟件通過SITL模塊直連，完成了真實的數(shù)據(jù)包與

4、虛擬數(shù)據(jù)包之間的轉換，并通過抓包軟件捕獲到了SV數(shù)據(jù)流，從而驗證了數(shù)據(jù)流的有效性。基于以上研究，可以擴展到其它的IED設備如保護裝置與OPNET仿真環(huán)境直連并得到相應的GOOSE報文。因此，該數(shù)字變電站的實驗平臺不僅可以使研究人員可以檢測IED設備的互操作性，更可以為IEC61850的學習搭建一個更好更直觀的平臺。
　　通過該平臺的學習研究，對于IEC61850分層信息模型，MMS，GOOSE，SMV的理論知識以及報文的內容有更直