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

1、數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng)(DSAS)的實施將極大降低信息共享的難度和成本并允許智能電子設備(IED)問的互操作，將有利于實現(xiàn)高性能、低成本的自動化功能。
　　 然而實現(xiàn)這些優(yōu)點的前提是使用統(tǒng)一通信標準，IEC61850是變電站通信系統(tǒng)的國際標準，其優(yōu)越性己得到初步證實，且己被包括我國在內的多個國家采用為行業(yè)標準，因此基于IEC61850構建DSAS信息系統(tǒng)是最優(yōu)選擇。
　　 目前數(shù)字化變電站自動化技術正迅速發(fā)展，IEC61

2、850也得到了初步應用，但構建完全體現(xiàn)IEC61850優(yōu)勢的DSAS并進行推廣尚有幾個關鍵難點問題必須解決，本文先探討了DSAS特別是其信息系統(tǒng)的構建方法，然后對其通信系統(tǒng)進行仿真研究，根據(jù)DSAS的本質特征對其可靠性進行評估，并對IEC61850一致性測試進行了深入探討。
　　 首先，IEC61850不僅僅是一個通信標準，它也定義了DSAS的框架和原理，因此基于IEC61850構建DSAS信息系統(tǒng)的諸多方面都涉及此標準的內涵，

3、本文緊緊圍繞互操作性這一重要內涵對IEC61850進行深入解析，闡明了它的工作原理，在此基礎上，以信息系統(tǒng)構建為重點，探討了最大程度體現(xiàn)IEC61850互操作性優(yōu)勢的DSAS的構建方法，并在間隔層IED實現(xiàn)環(huán)節(jié)中引入了改進的數(shù)據(jù)邏輯結構及二叉樹儲存結構，解決了現(xiàn)有信息模型實現(xiàn)準確與高效之間的矛盾。IED組網(wǎng)方案是DSAS構建的重要內容，本文重點討論了過程總線和站級總線合并或分離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)絡冗余方

4、式，探討了DSAS推廣過程中常規(guī)開關設備、間隔層IED接入的過渡方案，并給出了5個電壓等級的典型變電站的典型DSAS網(wǎng)絡設計方案。
　　 其次，網(wǎng)絡設計方案將直接影響通信時延，而時延是否滿足要求將直接影響DSAS功能能否被有效執(zhí)行，然而過低的網(wǎng)絡時延意味著昂貴的造價，因此確定適合具體變電站的組網(wǎng)方案顯得尤為重要，但目前還沒有專門的組網(wǎng)方案評價系統(tǒng)。本文應用OPNET Modeler軟件構建了遵循IEC61850的典型IED精確仿

5、真模型，首次將仿真精度推進到了協(xié)議棧級，并搭建了DSAS通信系統(tǒng)性能仿真平臺，對前面提出的5種典型DSAS網(wǎng)絡設計方案進行了仿真，其結果具有實際指導意義。
　　 第三，對DSAS的可靠性進行準確評估是其實施并推廣的必要前提，但目前還沒有專門針對DSAS可靠性的評估方法，本文首次指出DSAS可靠性的本質是功能可靠性，在綜合考慮IED硬件可靠性、軟件可靠性、通信系統(tǒng)可靠性及通信時延這幾個因素的基礎上，提出了基于圖論和離散時間馬爾可夫

6、鏈的DSAS功能可靠性及系統(tǒng)可靠性模型，并推導了狀態(tài)轉移矩陣計算方法和根據(jù)狀態(tài)轉移矩陣與初始狀態(tài)計算MTTF的方法。
　　 最后，對IED進行IEC61850一致性測試是減小互操作性風險的低成本手段，但目前的一致性測試方法并未取得良好效果，本文提出了供求雙方和官方對一致性測試的不同要求，并針對這些要求對一致性測試方法進行了探討。一致性測試并不能全面評價IED的能力，本文提出可以再對IED進行互操作性測試、性能測試和功能測試并給出