基于IEC61850的數(shù)字化變電站信息系統(tǒng)構(gòu)建及可靠性研究.pdf

1、數(shù)字化變電站自動(dòng)化系統(tǒng)(DSAS)的實(shí)施將極大降低信息共享的難度和成本并允許智能電子設(shè)備(IED)問(wèn)的互操作，將有利于實(shí)現(xiàn)高性能、低成本的自動(dòng)化功能。
　　 然而實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)的前提是使用統(tǒng)一通信標(biāo)準(zhǔn)，IEC61850是變電站通信系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)越性己得到初步證實(shí)，且己被包括我國(guó)在內(nèi)的多個(gè)國(guó)家采用為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此基于IEC61850構(gòu)建DSAS信息系統(tǒng)是最優(yōu)選擇。
　　 目前數(shù)字化變電站自動(dòng)化技術(shù)正迅速發(fā)展，IEC61

2、850也得到了初步應(yīng)用，但構(gòu)建完全體現(xiàn)IEC61850優(yōu)勢(shì)的DSAS并進(jìn)行推廣尚有幾個(gè)關(guān)鍵難點(diǎn)問(wèn)題必須解決，本文先探討了DSAS特別是其信息系統(tǒng)的構(gòu)建方法，然后對(duì)其通信系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，根據(jù)DSAS的本質(zhì)特征對(duì)其可靠性進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)IEC61850一致性測(cè)試進(jìn)行了深入探討。
　　 首先，IEC61850不僅僅是一個(gè)通信標(biāo)準(zhǔn)，它也定義了DSAS的框架和原理，因此基于IEC61850構(gòu)建DSAS信息系統(tǒng)的諸多方面都涉及此標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵，

3、本文緊緊圍繞互操作性這一重要內(nèi)涵對(duì)IEC61850進(jìn)行深入解析，闡明了它的工作原理，在此基礎(chǔ)上，以信息系統(tǒng)構(gòu)建為重點(diǎn)，探討了最大程度體現(xiàn)IEC61850互操作性?xún)?yōu)勢(shì)的DSAS的構(gòu)建方法，并在間隔層IED實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)中引入了改進(jìn)的數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)及二叉樹(shù)儲(chǔ)存結(jié)構(gòu)，解決了現(xiàn)有信息模型實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確與高效之間的矛盾。IED組網(wǎng)方案是DSAS構(gòu)建的重要內(nèi)容，本文重點(diǎn)討論了過(guò)程總線和站級(jí)總線合并或分離2種基本組網(wǎng)形式及環(huán)型、混合型和雙網(wǎng)卡完全冗余幾種網(wǎng)絡(luò)冗余方

4、式，探討了DSAS推廣過(guò)程中常規(guī)開(kāi)關(guān)設(shè)備、間隔層IED接入的過(guò)渡方案，并給出了5個(gè)電壓等級(jí)的典型變電站的典型DSAS網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案。
　　 其次，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案將直接影響通信時(shí)延，而時(shí)延是否滿(mǎn)足要求將直接影響DSAS功能能否被有效執(zhí)行，然而過(guò)低的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延意味著昂貴的造價(jià)，因此確定適合具體變電站的組網(wǎng)方案顯得尤為重要，但目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的組網(wǎng)方案評(píng)價(jià)系統(tǒng)。本文應(yīng)用OPNET Modeler軟件構(gòu)建了遵循IEC61850的典型IED精確仿

5、真模型，首次將仿真精度推進(jìn)到了協(xié)議棧級(jí)，并搭建了DSAS通信系統(tǒng)性能仿真平臺(tái)，對(duì)前面提出的5種典型DSAS網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了仿真，其結(jié)果具有實(shí)際指導(dǎo)意義。
　　 第三，對(duì)DSAS的可靠性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估是其實(shí)施并推廣的必要前提，但目前還沒(méi)有專(zhuān)門(mén)針對(duì)DSAS可靠性的評(píng)估方法，本文首次指出DSAS可靠性的本質(zhì)是功能可靠性，在綜合考慮IED硬件可靠性、軟件可靠性、通信系統(tǒng)可靠性及通信時(shí)延這幾個(gè)因素的基礎(chǔ)上，提出了基于圖論和離散時(shí)間馬爾可夫

6、鏈的DSAS功能可靠性及系統(tǒng)可靠性模型，并推導(dǎo)了狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣計(jì)算方法和根據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣與初始狀態(tài)計(jì)算MTTF的方法。
　　 最后，對(duì)IED進(jìn)行IEC61850一致性測(cè)試是減小互操作性風(fēng)險(xiǎn)的低成本手段，但目前的一致性測(cè)試方法并未取得良好效果，本文提出了供求雙方和官方對(duì)一致性測(cè)試的不同要求，并針對(duì)這些要求對(duì)一致性測(cè)試方法進(jìn)行了探討。一致性測(cè)試并不能全面評(píng)價(jià)IED的能力，本文提出可以再對(duì)IED進(jìn)行互操作性測(cè)試、性能測(cè)試和功能測(cè)試并給出