基于IEC 61850的电能质量监测IED研究

论文摘要

随着发、供、用电三方对电能质量关注程度的提高以及电能按质论价的实施,建立覆盖整个电网的电能质量动态监测与管理系统迫在眉睫。这也对各个厂商的电能质量监测设备的互操作性提出了更高的要求。IEC 61850作为基于通用网络平台的变电站自动化系统的唯一国际标准,正逐步涵盖电能质量监测的所有功能。因此,采用IEC 61850作为电能质量监测设备的通信规约,将会成为解决互操作问题的首选方案。本文在深入研究IEC 61850标准内涵的基础上,首先分析现有电能质量监测IED存在的问题,分析在实践电能质量监测IED中需要解决的关键问题;然后基于IEC 61850标准,从信息建模和通信服务建模两方面建立较为完整的电能质量监测IED的信息模型,基于C++语言,采用改进的综合数据结构,构建电能质量监测IED信息模型实体;接着本文分析电能质量监测IED的站总线核心服务到MMS服务的映射关系,给出了服务映射时服务参数的确定方法;采用分层实现各协议层编解码库的方法来实现映射后的MMS服务;给出电能质量监测IED软件的总体设计方案,阐明了通信软件设计在IED软件设计中的地位;通过分析MMS通信原理以及电能质量监测IED通信流程,最后在Windows平台上,完成其通信模块的软件设计,利用不同公司的客户机验证本设计的互操作性。本文在电能质量监测IED的建模、工作机理分析进行了深入研究,对基于IEC 61850的电能质量监测设备的建模,有较大的实践及理论意义;本文设计实现的各协议层编解码库,实现了MMS核心协议栈功能,具有很好的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 国内外现状分析
• 1.2.1 IEC 61850标准的研究现状
• 1.2.2 IEC 61850标准在电能质量方面的研究现状
• 1.3 论文所做的主要工作
• 第2章 基于IEC 61850的IED的设计与实现原理
• 2.1 IEC 61850标准的主要内容
• 2.2 IEC 61850的技术特点
• 2.2.1 分层、分布的体系结构
• 2.2.2 面向对象的信息模型
• 2.2.3 抽象通信服务接口和特定通信服务映射
• 2.2.4 变电站配置语言及面向对象的数据自描述
• 2.3 基于IEC 61850标准的IED的设计与实现方法
• 2.3.1 IED信息模型设计方法
• 2.3.2 IED信息模型实体的构建方法
• 2.3.3 IED通信服务映射及实现方法
• 2.4 本章小节
• 第3章 电能质量监测IED信息模型设计
• 3.1 电能质量监测IED功能分析
• 3.2 信息建模
• 3.2.1 测量功能信息建模
• 3.2.2 电能质量事件检测功能信息建模
• 3.2.3 波形及扰动记录功能信息建模
• 3.3 通信服务建模
• 3.3.1 电能质量监测IED过程层服务建模
• 3.3.2 电能质量监测IED间隔层服务建模
• 3.3.3 电能质量监测IED变电站层服务建模
• 3.4 工作流程分析
• 3.4.1 测量功能工作流程
• 3.4.2 电能质量事件检测功能工作流程
• 3.4.3 波形及扰动记录功能工作流程
• 3.5 本章小节
• 第4章 电能质量监测IED信息模型的实体构建
• 4.1 基本数据类型映射
• 4.2 IED数据结构设计
• 4.2.1 IED数据结构设计原则
• 4.2.2 改进的综合数据结构设计
• 4.3 信息模型实体构建
• 4.4 本章小节
• 第5章 电能质量监测IED通信服务映射及实现
• 5.1 电能质量监测IED的MMS映射
• 5.1.1 信息模型属性的映射
• 5.1.2 信息模型通信服务的映射
• 5.2 映射后MMS服务的实现
• 5.2.1 实现RFC 1006编解码
• 5.2.2 实现ISO 8073编解码
• 5.2.3 实现ISO 8327编解码
• 5.2.4 实现MMS、ACSE、ISO 8823编解码库
• 5.3 本章小节
• 第6章 基于IEC 61850的电能质量监测IED的通信软件设计
• 6.1 电能质量监测IED软件总体结构设计
• 6.2 MMS+TCP/IP+以太网通信原理分析
• 6.3 电能质量监测IED通信流程分析
• 6.3.1 连接建立过程
• 6.3.2 数据传输过程
• 6.3.3 连接释放过程
• 6.4 WINDOWS平台电能质量监测IED模拟软件开发
• 6.5 软件的互操作性验证
• 6.6 本章小节
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果