分布式智能馈线自动化系统通信网络实时性的研究

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1、万方数据万方数据山东理工大学硕士学位论文摘要摘要馈线自动化(FA)能够实现配网线路的故障定位、隔离与供电恢复，可以减少故障停电时间，缩小停电范围，提高供电可靠性。目前FA大多采用集中控制方式，各馈线开关处的故障信息上传到主站，主站处理数据信息然后遥控分段开关实现故障隔离与网络重构，非故障区段的供电恢复时间达到分钟级。随着通信与计算机控制技术的发展，现已开发出基于分布式智能的馈线自动化(DIFA)系统，安装在馈线开关处的智能终端(FTU)通过对等通信网络相互交换故障信息与控制信息，不需要依靠主站就可以进行故障隔离与网络重构，使非故障区段的停电时间缩短至秒级

2、，这对跳闸控制信息的传输时间提出了很高的要求。目前面向通用对象的变电站事件(GOOSE)的组网方式能够很好地解决控制命令传输的实时性问题，但它需要单独组建通信网络，增加了投资，限制了其在DIFA系统中的应用。若能保证控制信息传输实时性的同时，又能利用配网已有的通信网络传输“三遥”信息和控制信息，就可以较好的实现DIFA，且无需增加额外的通信投资。因此，研究DIFA通信网络的实时性，对保证DIFA性能具有重要意义，推动其在配电网中的应用。本文系统地分析了DIFA的工作原理及其对通信系统的要求，研究对等通信的实现方式、TCP/IP协议、常用的组网方式以及通信

3、协议对其实时性的影响。具体的研究工作主要有：1.研究馈线自动化系统的基本功能、实现方式，对比分析集中式和分布式智能馈线自动化的优缺点，介绍开式、闭式环网DIFA系统的工作原理，得出开式环网DIFA可以做到快速自愈，闭式环网DIFA能够无缝自愈。2.分析分布式智能馈线自动化系统对通信系统的要求，研究对等通信的实现方式、TCP/IP协议以及常用的组网方式(工业以太网、EPON、无线以太网)。得出工业以太网组网的方式是一个比较好的方法。3.对共享式以太网进行实时性分析，并定性分析传输延迟与网络流量的关系；对交互式以太网进行实时性分析，计算通信延时；分析以太网中

4、通信协议对实时性的影响。理论上得出工业以太网的实时性能满足DIFA的通信要求。4.通过实验验证网络流量对工业以太网的通信延时的影响。结果表明当网络负载控制在35%以下时，网络中的通信延时能控制在0.2ms左右；当网络负载大于35%I万方数据山东理工大学硕士学位论文摘要时，通信延时将会显著增加，从5ms到20ms左右不等。本文研究DIFA系统中通信网络的实时性，通过理论分析与实际测试证明，工业以太网完全能够满足DIFA对通信网络实时性的要求，对推动DIFA的发展具有十分重要的意义。关键词：分布式智能馈线自动化系统；实时性；工业以太网；通信延时II万方数据山

5、东理工大学硕士学位论文AbstractAbstractFeederautomation(FA)canlocateandisolatefaultlineindistributionnetwork.Anditcanrestorepower,reducethefaultoutagetimeandblackoutrangeandimprovepowersupplyreliability.Withthedevelopmentofcommunicationsandcomputertechnology,distributedintelligentfeederautom

6、ation(DIFA)hasbeendeveloped.Feederterminalunit(FTU),whichisinstalledatthefeederswitch,communicatesfaultinformationwitheachotherthroughpeer-to-peercommunicationnetwork.Itreducesnon-failuresectionofthepoweroutagetimetosecondlevel.Sothetripcontrolinformationmusttransportinaveryshort

7、time.Nowgenericobjectorientedsubstationevent(GOOSE)cansolvethereal-timeproblem,butitmustbuildanthernetworktotransportthecontrolinformation.AllthoselimitGOOSEusedinDIFAsystem.Ifitisguaranteedtothecontrolinformationtransmissionreal-timeperformancewiththeexistingcommunicationnetwork

8、indistributionnetwork,andittransportther