基于SCL的智能變電站建模和性能仿真研究.pdf

1、智能變電站為智能電網(wǎng)提供標準的、可靠的節(jié)點支撐，作為智能變電站“神經(jīng)系統(tǒng)”的通信系統(tǒng)是連接變電站內各種智能電子設備的紐帶，變電站的可用性與其實時性、可靠性息息相關。過程層網(wǎng)絡作為智能變電站的關鍵特征之一，是一次設備與二次設備間信息交換的橋梁，其在智能變電站信息傳輸?shù)牡匚慌e足輕重。過程層網(wǎng)絡信息流既承載著一次設備在電網(wǎng)運行狀態(tài)數(shù)據(jù)如采樣值、開關狀態(tài)等，也承載著二次設備間跳閘、閉鎖等控制命令。然而，通信以太網(wǎng)的不透明、不可視，使過程層網(wǎng)絡通

2、信過程不可控，這成為智能變電站發(fā)展的瓶頸。那么，在 IEC61850國際標準基礎上，對智能變電站過程層通信網(wǎng)絡的實時性進行研究，具有一定的理論和應用價值。
　　對于智能變電站的通信網(wǎng)絡性能研究將不僅僅局限于傳統(tǒng)的物理拓撲層面，可深入到IED設備產(chǎn)生的通信報文特點及通信網(wǎng)絡信息流的定性化研究分析。因此，本文首先從 IEC61850標準入手，研究基于IEC61850的智能變電站特點，分析IED的信息數(shù)據(jù)模型建模原則及方法，以面向對象和

3、層次化描述為切入點，重點介紹了智能變電站的配置語言SCL的四種配置文件特點，并在此基礎上以實際變電站為實例，從通信角度對IED、一次設備或變電站的數(shù)據(jù)信息進行組織和描述，為研究過程層網(wǎng)絡報文傳輸提供了良好的理論基礎。
　　然后，研究分析智能變電站站內周期性數(shù)據(jù)流、隨機性數(shù)據(jù)流和突發(fā)性數(shù)據(jù)流的特點，建立了智能變電站內部數(shù)據(jù)流的數(shù)學模型，進一步根據(jù)實際變電站內部通信的數(shù)據(jù)傳輸，基于OPNET通信仿真軟件對站內的關鍵設備如合并單元、保護

4、單元、智能終端等IED設備進行了建模和精確業(yè)務模型配置，為后面實際案例仿真分析作基礎鋪墊。
　　最后，對IEC61850的報文類型和變電站內報文傳播時延構成及不確定特性等性能要求展開分析，并得出交換機的處理速度，通信系統(tǒng)的通信機制，IED的CPU效率等影響因素。以D2-1型變電站為例，建立了OPNET變電站通信網(wǎng)絡的仿真模型，定量分析了不同因素下報文傳播時延的不確定行為，并進一步探討了 VLAN技術對智能變電站通信網(wǎng)絡實時性能的影