变电站自动化系统及其通信体系的研究

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1、中国农业大学博士学位论文中文摘要当前作为电力系统自动化核心的变电站自动化系统向网络化、集成化发展成为必然趋势。但长期以来，变电站自动化系统通信无论是采用串口方式还是现场总线方式，都因为种类、协议繁多不统一，造成变电站自动化设备之间互操作性差，进而给系统设计、集成、维护、升级带来了极大的困难，增加了系统寿命周期成本。从自动化系统可靠性角度上看，目前运行的变电站系统，其可靠性指标含义并不统一和明确，用户不能对不同系统的可靠性作出准确的比较和评估。另外在变电站故障情况下自动化系统能够承受的数据雪崩处理能力无法得到验证，不能衡量自动化系统在今后实际投入运行后变电站发生各种事件时的系统承

2、受能力、数据处理能力，系统的可靠性、可扩性不能全面地得到验证。为了改变当前变电站自动化系统复杂且不合理的情况，使变电站自动化系统既要适应不断提高的技术要求，又要实现变电站自动化设备的互操作性，降低系统寿命周期成本，本文对这些问题的解决途径进行了深入研究，即采用无缝通信体系思想(SeamlessCommunication)基于1业级以太网来创建变电站PNA(ProcessNetworkArchitecture)网络结构体系，抛弃了当前零碎的组网概念，在分层分布式的变电站系统内部各个层次之间以及系统外部与调度自动化系统之间采用先进合理的网络结构和统一的国际标准协议，取缔中间转换环节

3、，提高传输效率，达到互操作性。文中提出了以太网介质访问控制协议的改进方法，给出了当前及未来PNA结构模型，并基于PNA为变电站实现了NTP网络对时及SNMP网络管理功能。对变电站自动化系统中最重要的间隔IED提出了基于逻辑节点概念实现功能上互操作的功能逻辑设计方法，实现了功能的自我描述，这种方法大大降低了工程调试时间与维护工作量。同时，在间隔IED上利用嵌入式技术实现了间隔IED直接接入变电站通信网络，避免了中间转换环节。另外，本文针对目前变电站自动化系统可靠性指标含义的不明确、不统一问题，提出了系统可靠性指标的新测算方法，在变电站自动化系统中提出了模拟智能终端的设备模型以及参

4、考雪崩数据的数学模型，用模拟终端发送参考数据雪崩的数据的试验方法来衡量自动化系统通信网络的承受能力及数据雪崩处理能力，在系统投入实际运行之前就可全面定性衡量系统及其通信体系的可靠性、可扩性。关键词:变电站自动化，无缝通信体系，过程网络体系，逻辑节点，参考数据雪崩中国农业大学博士学位论文AbstractTodaytheinevitabledevelopingtrendofsubstationautomationsystem,whichisthecoreofelectricpowersystem,prefersthenetworkingandintegrationtechnolog

5、y.However,asthecommunicationinthesubstationautomationsystemwhateverbyserialinterfaceorfieldbushasvariousanddisunifiedtypesandprotocols,theautomationdevicesofthesubstationcannotperformtheinteroperability,whichbringsnotonlytremendousdifficultiesandfrustrationsonthedesign,integration,maintenanc

6、eandupgradeofthesystembutalsotheincreasingsystemlifecyclecost.Fromthesystemreliabilitypointofview,sinceitsimplicationoftheindexisambiguous,thecorrectcomparisonandevaluationonthereliabilityamongthedifferentsystemcannotbemadebythecustomers.Inaddition,underthefaultconditioninthesubstation,theda

7、taavalancheprocessingabilityofthesystemcannotbetestified,sothattheendurancecapabilityaswellasthedataprocesscapabilityofthesystemcannotbeweighedafterthesystemisputintorealoperation,therefore,thereliabilityandexpandabilityofthesystemcannotbecomprehen