基于iec61850标准的变电站数据通信子系统研究

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1、•何从X錄矣tHebeiUniversityofEngineering硕士学位论文题目：基于IEC61850标准的变电站数据通信子系统研究作者姓名：杨小龙指导教师：贺洪江教授学科专业：计算机科学与技术所在学院：信息与电气工程学院提交论文日期：2015年5月22B独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下.独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注叨引用的内荇外，本论文不含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北工程大学成其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文

2、的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在论文中作/明确的说明并表示丫谢意。本人完全意识到本声叫的法律结果由本人承扭。学位论文作者签名：签字曰期：年&月An学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北工程大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权河北工程大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供査阅和借阅。M意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：签字日期：书

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4、T年f月）>+丨工学硕士学位论文基于IEC61850标准的变电站数据通信子系统研究河北工程大学2015年5月分类号：TN915密级：公开UDC：单位代码：10076基于IEC61850标准的变电站数据通信子系统研究作者姓名：杨小龙指导教师：贺洪江教授申请学位级别：工学硕士学科专业：计算机科学与技术所在单位：信息与电气工程学院授予学位单位：河北工程大学ADissertationSubmittedtoHebeiUniversityofEngineeringFortheAcademicDegreeofMastero

5、fEngineeringResearchofSubstationdatacommunicationsubsystembasedonIEC61850standardCandidate：YangxiaolongSupervisor：Prof.hehongjiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ComputerscienceandtechnologyCollege/Department：SchoolofInformationandElec

6、tricalEngineeringHebeiUniversityofEngineeringMay，2015摘要摘要目前，变电站自动化系统存在整体信息化水平不高、信息资源不能充分共享等关键问题。IEC61850标准的颁布和以太网技术的成熟为变电站的智能化发展提供了技术支持。本文结合D2型变电站实际情况，面向网络研究增强基于以太网的变电站通信实时性的具体网络实现方法。主要内容包括：(1)从IEC61850标准体系和数字化变电站本身的特点出发，对变电站报文类型归类，建立数学模型，分析数据传输时延产生的原因，从而提出

7、改善网络性能的办法。对比变电站不同组网方式的优缺点，选取三网统一式变电站通信网络。(2)在分析VLAN(虚拟局域网)和优先级标记两种技术在交换机中的实现机制的基础上，提出了在智能电子设备IED中实现这两种协议机制的方案。该方案使智能电子设备能够根据所发报文对实时性要求的不同灵活设置数据帧的优先级别，减少了交换机转发报文过程中封装和拆封时间，转变了只有交换机实现方案中同一个智能电子设备内的所有报文固定设置一种优先级，增强了数字化变电站中智能电子设备综合传输数据的能力，减少了重要报文端到端的时延。利用OPNET网

8、络仿真软件比对变电站中SV(采样值报文)、GOOSE(跳闸报文)两种报文在有无智能电子设备交换机制下的网络传输时延，仿真结果验证了在网络重载的情况下智能电子设备实现IEEE802.1Q/P协议机制方案更好地保证了GOOSE跳闸报文传输实时性。(3)在分析了没有划分VLAN(虚拟局域网)时变电站内网络负载的基础上，提出对变电站按间隔划分VLAN，以此限制采样值报文只在本功能间隔发送电流电压的采样值，减轻网络中核心交换机负载，降低总体链路利用率。又根据变电站中一次设备联动保护的配合要求提出跨间隔的VLAN划分，增

9、强了过程层中GOOSE报文在正常传输和网络流量突然增大两种情况下实时性传输的能力。通过和现有无VLAN组网方案对比，此组网方案增强了GOOSE跳闸保护报文通信的实时性，降低了电流电压采样值SV报文对网络资源的占用，当故障发生时，减少了母线间隔内保护设备对馈线间隔中智能断路器发出的保护控制命令的传输时延，能够更好的满足标准的要求。利用OPNET仿真结果验证了所设计VLAN方案降低了电网正常运行时的网络