变电站通信系统论文提纲

论文题目：基于IEC61850的数字化变电站通信系统性能研究

摘要：变电站通信系统是保障站内智能电子设备信息交换的枢纽。近年来,随着IEC61850标准的引入,为智能变电站的推行提供了强大的技术支持。目前,针对基于IEC61850数字化变电站通信系统实时性与可靠性研究还存在不足。因此,本文以基于IEC61850的D2-1型变电站为对象,旨在通过研究改善其通信实时性与可靠性。本文的主要研究内容如下:（1）分析IEC61850标准研究现状,介绍了基于该标准的数字化变电站三层两网系统结构,重点分析智能变电站通信网络实时性,可靠性研究现状。（2）对变电站内数据流进行时域分类,建立数据流的数学模型,智能电子设备模型。考虑到各数据流特性与通信系统性能密切相关,对关键参数进行网络仿真,提高模型精度。（3）建立基于IEC61850的D2-1型数字化变电站模型,包括合并单元、测控设备、保护设备等元件;增添应用配置与业务主询模块完成通信功能。（4）针对改善变电站通信网络实时性问题,分析通用传输协议报文端到端时延不确定因素,通过网络仿真变电站四类拓扑,网络负载,协议映射机制,确定提高通信实时性的最优方案。提出按间隔划分虚拟局域网（Virtual Local Area Network,VLAN）结合优先级标签技术方案,仿真验证该方案的有效性。（5）最后针对变电站可靠性问题,依据故障零切换时间要求,分别以并行冗余协议（Parallel Redundancy Protocol,PRP）,高可用性无缝环网协议（High-availability Seamless Redundancy,HSR）构建保护系统模型。建立站控层采用PRP,过程层采用HSR模型,通过可靠性框图法,成功流法建模,由算例论证PRP-HSR方案的可行性与有效性。

关键词：IEC61850;变电站;实时性;可靠性;虚拟局域网;成功流法

学科专业：电气工程 智能电网信息与通信工程

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 IEC61850标准研究现状

1.3 智能变电站通信网络实时性研究现状

1.4 智能变电站通信网络可靠性研究现状

1.5 本文所做的工作及章节安排

2 基于IEC61850标准变电站自动化系统模型

2.1 基于IEC61850标准通信网络特征分析

2.1.1 信息分层体系

2.1.2 面向对象的数据统一建模技术

2.1.3 信息模型与通信协议独立

2.1.4 数据自描述

2.2 基于IEC61850变电站自动化系统结构研究

2.3 基于IEC61850标准的变电站通信报文实时性要求

2.4 本章小结

3 基于IEC61850标准的数据流及设备建模与实现

3.1 数据流建模

3.1.1 周期性数据流建模

3.1.2 随机性数据流建模

3.1.3 突发性数据流建模

3.2 OPNET MODELER网络仿真软件介绍

3.3 智能电子设备建模

3.4 数据流仿真分析

3.4.1 周期性数据流时延与吞吐量仿真分析

3.4.2 随机性数据流时延与吞吐量仿真分析

3.4.3 突发性数据流时延与吞吐量仿真分析

3.5 本章小结

4 基于虚拟局域网的智能变电站通信网络实时性研究

4.1 变电站通信网络传输系统原理

4.1.1 报文传输时延组成

4.1.2 报文传输时延不确定性因素

4.2 智能变电站通信网络基于OPNET建模仿真

4.2.1 仿真模型的建立

4.2.2 D2-1 型变电站综合数据流理论计算

4.3 影响报文端到端实时性因素的仿真分析研究

4.3.1 基于网络拓扑的仿真结果分析

4.3.2 基于不同映射机制的仿真结果分析

4.3.3 基于网络负载时延仿真结果分析

4.4 虚拟局域网技术在变电站过程层实时性仿真中的应用

4.4.1 虚拟局域网技术介绍

4.4.2 基于OPNET典型D2-1 型变电站仿真场景设置

4.4.3 仿真结果与分析

4.5 本章小结

5 IEC61850智能变电站通信网络可靠性分析

5.1 可靠性概念及其主要指标

5.1.1 可靠性主要指标

5.1.2 可靠性模型理论分析

5.2 并行冗余协议与高可用性无缝环网协议原理概述

5.2.1 并行冗余协议（PRP）网络模型

5.2.2 高可用性无缝环网协议（HSR）网络模型

5.2.3 PRP与HSR组网方案

5.3 基于可靠性框图法的系统可靠性分析

5.3.1 基于PRP架构的保护系统可靠性分析

5.3.2 基于HSR架构的保护系统可靠性分析

5.3.3 基于PRP-HSR架构的保护系统可靠性分析

5.4 基于成功流法的集成PRP与HSR可靠性分析

5.4.1 成功流法（GO-Oriented）原理概述

5.4.2 PRP与HSR型结构变电站通信网络GO模型

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢