电力系统传感器网络软件平台设计与实现

论文摘要

近年来,用电量的迅速增长以及人们对电能质量要求的不断提高,使得电力系统规模不断扩大,系统结构也变得更加复杂。同时,作为电力工业改革的结果之一,发电、输电、配电等环节都将在竞争激烈的电力市场环境下运行。另外,电力系统本身也需要追求更高的运行效率。所有这些要求对电力系统自动化的程度提出了更高的要求。因此,采用现代先进的技术,布置更先进的监测和控制网络,来提高电力系统的自动化程度,显得非常必要。得益于嵌入式计算技术、现代网络及通信技术、分布式信息处理技术的快速发展,传感器网络迅速发展并成为近年来新兴的研究热点。传感器网络具有协作感知、采集、处理和发布感知信息的特点,为电力系统自动化向分布式网络、单元分散和测量数据完全共享的方向发展提供了很好的解决方案。基于以上背景,提出了一种新的研究方案,即在电力系统不同测量点部署智能传感器节点,对电力系统进行分布式数据测量和计算,并将数据汇集于控制中心,进行系统分析和决策,实现对电力系统安全基础设施的监测和控制。本文主要的工作是设计和实现电力系统传感器网络的软件平台,同时对相关协议进行研究和分析,实现对相关标准的支持。本文设计的软件平台具有模块化设计、平台无关性和标准化设计的特点,简化了在电力系统中部署传感器网络的复杂性,也使系统与其它系统体系(如IEC 61850体系)的集成更加容易,同时对其它应用中的传感器组网也有重要的参考意义。本文首先介绍了电力系统传感器网络的总体架构,然后对软件需求进行分析,在此基础上设计了软件的总体框架,划分了各个软件模块。接下来详细介绍各个软件模块的设计,并结合本系统给出了实现方法。最后对软件平台进行测试和仿真,并对结果进行分析,验证了软件平台设计的正确性和有效性,达到了预期的设计目标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.2.1 广域测量系统的发展与研究现状
• 1.2.2 广域同步相量测量中存在的问题
• 1.3 本文的主要工作和结构
• 第二章 系统总体架构及软件框架设计
• 2.1 系统总体架构
• 2.2 软件功能需求及软件框架设计
• 2.2.1 软件功能需求分析
• 2.2.2 软件框架及模块功能划分
• 2.3 软件开发环境
• 第三章 软件模块功能设计与实现
• 3.1 JDDAC 软件包模型介绍及应用
• 3.2 传感器节点端软件设计与实现
• 3.2.1 STIM 主控程序设计
• 3.2.2 NCAP 软件设计与实现
• 3.3 服务器端软件设计与实现
• 3.3.1 数据接收和处理软件模块设计与实现
• 3.3.2 电力系统监测软件模块设计与实现
• 3.3.2.1 电力系统监测软件页面及功能设计
• 3.3.2.2 电力系统监测软件功能实现
• 3.3.3 数据库存储和应用设计
• 3.4 网络通信模式和广域时间同步
• 第四章 相关协议分析与实现
• 4.1 IEEE 1451.1 协议模型分析
• 4.2 IEEE C37.118 协议分析和实现
• 4.3 IEC61850 协议中的SCL 建模
• 第五章 软件平台测试与仿真分析
• 5.1 软件平台测试
• 5.2 OPNET 仿真
• 5.2.1 系统OPNET 建模
• 5.2.2 仿真结果及分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间取得的研究成果
• 附录1 节点端和服务器端部分程序源代码