基于以太網(wǎng)的變電站自動化系統(tǒng)時延不確定性研究.pdf

1、變電站二次系統(tǒng)對于保障一次系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運行發(fā)揮著非常重要的作用。電力系統(tǒng)的發(fā)展，環(huán)保的制約和競爭的電力市場迫切要求變電站二次系統(tǒng)做到功能適當(dāng)集成，信息充分共享，資源充分利用，這就對變電站二次系統(tǒng)提出了更高的網(wǎng)絡(luò)化、集成化、自動化要求。基于以太網(wǎng)的變電站自動化系統(tǒng)（ESAS）為變電站二次系統(tǒng)的發(fā)展帶來了一種全新的理念和創(chuàng)新。但是，以太網(wǎng)帶來了時延不確定性等問題，該問題已成為制約ESAS安全穩(wěn)定運行的核心因素，在實際應(yīng)用前必須從理

2、論上加以解決。為此，本文致力于對該問題展開研究，其內(nèi)容主要涉及新一代ESAS的構(gòu)想、ESAS的時延不確定性分析與處理等3個方面。針對面向?qū)ο笤O(shè)計的ESAS存在靈活性、開放性和可維護(hù)性較差等不足，本文首先提出了面向網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的新一代ESAS的構(gòu)想，其基本思想是：采用標(biāo)準(zhǔn)化軟硬件平臺設(shè)計通用智能設(shè)備；面向網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)功能重構(gòu)；功能向上集中；采用2層扁平化結(jié)構(gòu)，基于信息綜合傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息完全共享。探討了系統(tǒng)的設(shè)計思想、具體實現(xiàn)及其優(yōu)點，并詳細(xì)分析

3、了系統(tǒng)開發(fā)中的時延不確定性、網(wǎng)絡(luò)安全性、可靠性、多采樣率和高精度的同步采樣等關(guān)鍵問題，提出了簡便可行的解決方案。在ESAS的時延不確定性分析方面，本文研究了引起ESAS時延不確定性的諸多因素，并采用OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，定量分析了不同因素下ESAS所展現(xiàn)的時延不確定性行為，給出了處理時延不確定性的研究思路。提出了量化分析時延不確定性對分布式聯(lián)鎖功能安全性影響的方法，該方法能準(zhǔn)確預(yù)測分布式聯(lián)鎖功能的安全性能。在ESAS的時延不確定性處理

4、方面，本文提出了基于排隊理論的變電站層網(wǎng)絡(luò)中主控單元通信模塊緩沖區(qū)大小的確定方法，可以預(yù)先得到緊急情況下，滿足報文丟失概率和時延要求的緩沖區(qū)大小，有效地提高了主控單元報文傳輸時延的確定性。探討了基于優(yōu)先級標(biāo)簽的變電站過程層信息綜合傳輸方法，研究了在網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點的協(xié)議棧中引入優(yōu)先級機(jī)制的具體實現(xiàn)，有效消除了非時間緊急信息對時間緊急信息的影響，即使在網(wǎng)絡(luò)重載情況下，也能保證時間緊急信息傳輸?shù)臅r延約束，提高了過程層網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點內(nèi)信息傳輸時延的確定

5、性。提出了基于漏桶和服務(wù)分類機(jī)制的變電站信息綜合傳輸方法，建立了變電站內(nèi)信息的漏桶模型，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)演算理論，引入微流和級聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的概念，推導(dǎo)了普遍適用、形式統(tǒng)一的計算時延上界的解析表達(dá)式，據(jù)此可以在信息傳輸前準(zhǔn)確判斷傳輸時延能否滿足時限要求，有效地提高了全站網(wǎng)絡(luò)互連變電站內(nèi)信息傳輸?shù)臅r延確定性。提出了基于區(qū)分服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的變電站間信息綜合傳輸方法，該方法有效地解決了信息綜合傳輸中的流量沖突問題，即使在網(wǎng)絡(luò)擁塞的情況下也能滿足變電站間關(guān)鍵信息傳輸