基于IEC61850的间隔层IED研究

论文摘要

变电站作为输配电网络的枢纽,在电力系统中发挥着重要的作用。当前变电站自动化技术发展很快,国内外厂商相继推出了多种变电站自动化系统的智能电子设备。但由于使用的网络和通信协议相互不兼容,需要协议转换才能将不同厂商的智能电子设备集成到一个变电站系统,从而增加了系统的成本和复杂性,降低了系统的可靠性。因此,厂商和用户迫切希望有关权威组织制订出统一的标准,使不同厂商的智能电子设备具有互操作性。本文的主要任务是研究间隔层IED的设计方案,对基于UDP/IP/Ethernet协议栈和基于MMS/TCP/IP/Ethernet协议栈的变电站通信数据流进行了建模,搭建了采用双绞线及光纤的交换式以太网的变电站智能电子设备(IED)的通用模型。基于这些可配置IED模型,可以很容易建立各种拓扑结构及类型的变电站模型。本文在对IEC61850充分研究的基础上,以实现间隔层IED的设计为目标开展工作。首先分析了IEC61850的基本原理,包括对IEC61850的架构,模型、通信服务映射。其次研究了工业以太网技术,为搭建交换式以太网的变电站智能电子设备(IED)的通用模型奠定了理论基础。接着本文提出了间隔层IED的具体设计方案,包括建模工具的设计,映射方案的设计及远方传动方案的设计。最后分析研究了变电站自动化通信网络的性能,为搭建交换式以太网的变电站智能电子设备(IED)的通用模型提供了实验依据。本文提出的间隔层的IED设计方案和基于IEC 61850标准的变电站自动化通信网络的性能仿真研究,对于实施IEC 61850具有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题的背景及意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第二章 IEC61850标准研究
• 2.1 标准体系结构
• 2.2 IEC61850信息模型
• 2.2.1 逻辑节点与数据
• 2.2.2 逻辑设备
• 2.2.3 通信服务
• 2.3 特定通信服务映射
• 2.3.1 信息模型的映射
• 2.3.2 协议栈规范
• 2.4 IEC61850与传统电力自动化系统的比较
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于IEC61850的工业以太网技术研究
• 3.1 工业以太网简析
• 3.1.1 以太网概述
• 3.1.2 CSMA/CD的原理
• 3.1.3 以太网帧结构
• 3.2 工业以太网介质访问控制改进
• 3.2.1 优先级改进
• 3.2.2 VLAN的改进
• 3.2.3 工业以太网交换机的改进
• 3.3 变电站通信网络
• 3.3.1 通信结构及通信报文分析
• 3.3.2 基于TCP/IP协议的工业以太网技术分析
• 3.3.3 基于IEC61850的变电站通讯安全和可靠性探讨
• 3.4 本章小结
• 第四章 间隔层IED实现设计
• 4.1 IED总体方案设计
• 4.1.1 软件实现方案
• 4.1.2 IED模型功能分解
• 4.2 IED建模工具设计
• 4.2.1 方案设计
• 4.2.2 软件结构设计
• 4.2.3 建模工具数据库设计
• 4.2.4 SCL功能设计实现
• 4.2.5 人机界面功能设计
• 4.3 映射方案设计
• 4.4 信息远方传送方案设计
• 4.5 IEC61850与传统电力自动化系统差异的处理方案
• 4.6 本章小结
• 第五章 变电站自动化通信网络性能分析
• 5.1 T1-1变电站
• 5.1.1 10Mbps共享网络
• 5.1.2 10Mbps交换网络
• 5.2 D2-1变电站
• 5.2.1 10Mbps交换网络
• 5.2.2 100M交换网络
• 5.2.3 100Mbps共享网络
• 5.3 本章小结
• 第六章 调试与验证
• 6.1 软件调试
• 6.1.1 模型文件的验证
• 6.1.2 与IEC61850Client建立关联
• 6.1.3 IEC61850服务调试
• 6.2 过渡期间隔层IED实现方案的评价
• 6.3 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 参与的科研项目
• 学位论文评阅及答辩情况表