基于RTDS的智能变电站过程层网络技术研究

摘要

随着变电站业务的需求和变化，坚强智能电网建设的需要，计算机网络技术、通信技术、光电技术的发展，变电站一、二次设备的融合，以及变电站运行方式的变革，智能变电站应运而生。智能变电站过程层的组网技术应用发展经历了曲折的过程，从最初的网络采样跳闸到继电保护的直采直跳。技术变革必然是呈振荡状上升的发展趋势的，网络方式充分体现的数字化的优势，是智能化的基础，智能变电站的基础是信息共享，但是继电保护的直采直跳增加了投入成本和维护成本，并且在信息共享方面进步很小。由于目前没有成熟可靠的网络方式设备和系统模式，智能变电站工程技术发展处于过渡时期，主流设备供应商还处于传统模式向智能化转型阶段，处于对电网安全运行的角度考虑，在当下采用直采直跳的方式是合适的。但是随着网络通信技术的高速发展及新型设备的研发，过程层组网是代表未来变电站发展的趋势。目前，过程层采样值、GOOSE、IEEE1588三网合一技术饱受争议，在三网合一相关技术方面的研究仅限于理论和某一方面的测试，并没有进行全面的试验研究验证其可靠性及可行性，缺乏切实可靠的试验数据进行深入分析。另外，过程层网络拓扑的合理性在很大程度上影响智能变电站过程层网络性能，目前广泛应用的星网结构由于其固有的缺点，使得更有发展潜力的环网结构成为研究的热点。
　　 本文以辽宁电力科学研究院“智能变电站二次网络专项动模试验”项目为依托，围绕三网合一及环网技术在智能变电站工程应用的核心问题展开研究，目的在于对变电站过程层网络方式方案进行探索，研究三网合一及环网技术在智能变电站应用的可行性和可靠性，研究网络技术在变电站中发展的前景。
　　 本文以“长春南500kV智能变电站”为背景，在RTDS上搭建了一次系统实时仿真模型，并与实际二次设备相连构成了一个闭环的测试系统。在此测试平台基础上，重点对三网合一关键技术——网络报文传输特性进行研究，并分析评价了可应用于变电站的四种环网技术，重点对RSTP环网协议的稳定性进行研究。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外智能变电站发展概状

1．2．2 我国智能变电站发展现状

1．3 本文主要研究内容

1．4 本章小结

第2章 基于RTDS的实时仿真系统平台搭建

2．1 实时数字仿真系统RTDS介绍

2．1．1 硬件结构

2．1．2 软件结构

2．2 实时仿真系统建立的总体思路

2．3 一次系统的建立

2．3．1 一次系统模型

2．3．2 开关量输入输出子系统模型

2．3．3 模拟量输入输出子系统模型

2．3．4 开关控制子系统模型

2．4 系统运行控制界面

2．5 RTDS与二次设备接口

2．6 本章小结

第3章 三网合一过程层网络传输特性研究

3．1 过程层网络报文传输特性理论分析

3．1．1 过程层网络报文

3．1．2 过程层网络流量分析

3．1．3 过程层网络延时分析

3．2 过程层网络传输特性仿真试验

3．2．1 采样值报文传输延时、抖动性试验

3．2．2 GOOSE报文传输延时仿真试验

3．2．3 保护整组动作时间仿真试验

3．3 本章小结

第4章 过程层环网技术可行性研究

4．1 过程层网络拓扑结构

4．2 拓扑可靠性

4．3 环网技术分析及环网切换时间试验

4．3．1 公共RSTP环协议

4．3．2 私有RSTP环协议

4．3．3 RPR(Resilient Packet Ring)

4．3．4 HSR(High-availability Seamless Ring)

4．3．5 各环网技术可行性分析

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文工作总结

5．2 未来工作展望

参考文献

在学期间发表的学术论文和参加科研情况

致谢