基于IEC61850數(shù)字變電站通信系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究.pdf

1、我國(guó)變電站自動(dòng)化的水平隨著信息與通信技術(shù)的發(fā)展而不斷提高。變電站自動(dòng)化的一個(gè)重要挑戰(zhàn)是提供不同廠(chǎng)商設(shè)備間的互操作性，這就需要開(kāi)發(fā)復(fù)雜的協(xié)議以滿(mǎn)足變電站中所有設(shè)備間接口的通信。為了統(tǒng)一接口的標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）技術(shù)委員會(huì)（TC-57）于2003年發(fā)布IEC61850標(biāo)準(zhǔn)“變電站系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)”，該標(biāo)準(zhǔn)給出變電站自動(dòng)化系統(tǒng)所有的一次和二次設(shè)備的通信映射。對(duì)于基于IEC61850的變電站通信網(wǎng)絡(luò)，目前僅通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作來(lái)了解該協(xié)議

2、，對(duì)于初學(xué)者接觸機(jī)會(huì)較少。至今還沒(méi)有一個(gè)直觀(guān)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)與理解內(nèi)容紛繁蕪雜、術(shù)語(yǔ)眾多的IEC61850協(xié)議。因此，對(duì)于IEC61850通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(luò)的三層結(jié)構(gòu)，并著重研究了基于IEC61850變電站自動(dòng)化系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備的建模。針對(duì)過(guò)程層設(shè)備通信中兩種重要報(bào)文SMV和GOOSE報(bào)文，在IEC61850協(xié)議需求下對(duì)報(bào)文進(jìn)行仿真建模并

3、對(duì)其網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。仿真結(jié)果比較了不同條件下報(bào)文的傳輸時(shí)延和抖動(dòng)時(shí)延。
　　第二，用羅氏線(xiàn)圈來(lái)模擬電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)的電磁式互感器，其輸出經(jīng)過(guò)一定變比縮小的模擬信號(hào)，經(jīng)二階Σ-Δ調(diào)制電路及數(shù)字濾波電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。利用二階Σ-Δ調(diào)制電路高分辨率、高集成度、成本低的特點(diǎn)，可以使數(shù)字信號(hào)滿(mǎn)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(guò)SITL模塊直連，完成了真實(shí)的數(shù)據(jù)包與

4、虛擬數(shù)據(jù)包之間的轉(zhuǎn)換，并通過(guò)抓包軟件捕獲到了SV數(shù)據(jù)流，從而驗(yàn)證了數(shù)據(jù)流的有效性?；谝陨涎芯?，可以擴(kuò)展到其它的IED設(shè)備如保護(hù)裝置與OPNET仿真環(huán)境直連并得到相應(yīng)的GOOSE報(bào)文。因此，該數(shù)字變電站的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不僅可以使研究人員可以檢測(cè)IED設(shè)備的互操作性，更可以為IEC61850的學(xué)習(xí)搭建一個(gè)更好更直觀(guān)的平臺(tái)。
　　通過(guò)該平臺(tái)的學(xué)習(xí)研究，對(duì)于IEC61850分層信息模型，MMS，GOOSE，SMV的理論知識(shí)以及報(bào)文的內(nèi)容有更直