變電站智能電子設(shè)備互操作及其交互性分析的研究.pdf

1、智能電子設(shè)備(IED)的互操作是實(shí)現(xiàn)智能變電站的重要基礎(chǔ)。目前，變電站內(nèi)IED間的互操作存在以下問(wèn)題:(1)變電站內(nèi)一些采用私有協(xié)議的IED無(wú)法接入IEC61850系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信互操作;(2)多IED的功能互操作中交互結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的邏輯是否合理、交互實(shí)時(shí)性是否滿足應(yīng)用需求、交互過(guò)程中是否存在可靠性薄弱環(huán)節(jié)等問(wèn)題的分析方法有待研究。為此，本文針對(duì)上述問(wèn)題開(kāi)展了研究。
　　為解決變電站內(nèi)私有協(xié)議IED的數(shù)據(jù)通信互操作問(wèn)題，在研究私有協(xié)

2、議及Modbus-TCP協(xié)議成分特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出了二者間的映射關(guān)系及協(xié)議間的轉(zhuǎn)換方法。設(shè)計(jì)了較大波形數(shù)據(jù)與Modbus-TCP文件間的“多對(duì)一”映射方法。通過(guò)實(shí)例對(duì)所提方法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明:私有協(xié)議IED可通過(guò)本文方法接入I0接口，從而接入IEC61850系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信互操作。
　　為了對(duì)多IED交互結(jié)構(gòu)的邏輯合理性進(jìn)行驗(yàn)證，提出了基于行為樹(shù)(BT)的多IED交互過(guò)程建模與可達(dá)性分析方法。首先，在給出一種新的BT模型的基礎(chǔ)

3、上，提出了行為、裝置和系統(tǒng)的BT建模方法。其次，給出了BT模型與通信順序進(jìn)程(CSP)模型的映射方法，并給出了采用過(guò)程分析工具(PAT)對(duì)可達(dá)性進(jìn)行驗(yàn)證的方法。最后，驗(yàn)證了實(shí)例系統(tǒng)中典型功能的可達(dá)性，結(jié)果表明，本文方法能為功能互操作中多IED的交互邏輯設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
　　為了計(jì)算IED交互結(jié)構(gòu)中各項(xiàng)功能的理論完成時(shí)間并進(jìn)行超時(shí)分析，提出了基于BT的多IED交互實(shí)時(shí)性建模與分析方法。將實(shí)時(shí)系統(tǒng)模型中的延時(shí)、超時(shí)和并發(fā)等概念引入BT模

4、型中，形成新的時(shí)間BT模型。采用該模型完成了固定網(wǎng)絡(luò)延時(shí)下的交互過(guò)程建模、時(shí)間計(jì)算和超時(shí)分析。給出了基于BT的廣域網(wǎng)絡(luò)延時(shí)模型，完成了廣域后備保護(hù)系統(tǒng)的建模與仿真，完成了對(duì)特定IED在交互過(guò)程中是否滿足分布式任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求的驗(yàn)證。結(jié)果表明，本文方法能為功能互操作中多IED的交互實(shí)時(shí)性設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
　　為了對(duì)多IED動(dòng)態(tài)交互可靠性進(jìn)行定量評(píng)估并找出其中的薄弱環(huán)節(jié)，提出了基于BT的單IED及多IED交互可靠性的建模與分析方法。在擴(kuò)

5、充BT的可靠性修飾節(jié)點(diǎn)后，完成了單IED內(nèi)部和多IED間的動(dòng)態(tài)交互過(guò)程的可靠性建模。給出了IED內(nèi)及分布式系統(tǒng)中各行為的可靠性定量計(jì)算的方法，完成了單IED和多IED動(dòng)態(tài)交互過(guò)程的可靠性計(jì)算，找出了其中的可靠性薄弱環(huán)節(jié)。結(jié)果表明，本文方法能為功能互操作中多IED的交互可靠性設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
　　為了拓展本文交互性分析方法的適用性，給出廣義互操作的概念，提出了基于BT的廣義互操作問(wèn)題的建模與求解方法。以環(huán)網(wǎng)中保護(hù)整定順序求解為例驗(yàn)證了