基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力系統(tǒng)廣域保護通信系統(tǒng)研究.pdf

1、我國電力工業(yè)正從全國聯(lián)網(wǎng)、西電東送、超高壓、大機組的發(fā)展階段向特高壓、智能電網(wǎng)、綠色發(fā)電的發(fā)展新階段轉(zhuǎn)變。我國電網(wǎng)在供電可靠性提高的同時，其運行控制難度也在增大?；ヂ?lián)電網(wǎng)中一旦出現(xiàn)能夠引發(fā)電網(wǎng)大面積停電的嚴(yán)重故障，將會對國民經(jīng)濟造成巨大的損失，給社會帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。高速、準(zhǔn)確動作的繼電保護和可靠、及時的緊急控制可減小互聯(lián)電網(wǎng)大停電事故的影響范圍，降低由于停電造成的社會經(jīng)濟損失。但國內(nèi)外多次大面積停電事故的經(jīng)驗教訓(xùn)表明傳統(tǒng)繼電保護存在

2、的問題有可能威脅到互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
　　廣域保護系統(tǒng)的提出為保證互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行提供了重要控制手段。實時可靠的通信是實現(xiàn)廣域保護系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。由于廣域保護系統(tǒng)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)多樣、覆蓋地域廣、布點多、通信過程復(fù)雜等特點，電力系統(tǒng)中傳統(tǒng)點對點或?qū)＞€通信方式己不能適應(yīng)廣域保護系統(tǒng)的通信需要。在智能電網(wǎng)快速發(fā)展的趨勢下，為滿足電力系統(tǒng)各種控制信息及其他運行信息運行于同一電力信息專用網(wǎng)絡(luò)平臺的需要，基于互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的電力系統(tǒng)

3、企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)將會得到廣泛的應(yīng)用。基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的通信技術(shù)將為實現(xiàn)廣域保護系統(tǒng)通信提供新的技術(shù)手段。研究網(wǎng)絡(luò)通信模式下滿足電網(wǎng)保護和控制系統(tǒng)信息傳輸實時性和可靠性需求的通信技術(shù)，對廣域保護系統(tǒng)的實現(xiàn)具有重要的理論和現(xiàn)實意義。論文以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及其在電力系統(tǒng)廣域保護系統(tǒng)信息傳輸中的應(yīng)用為主要研究內(nèi)容，重點研究了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量保證技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸層流控傳輸協(xié)議在保證廣域保護系統(tǒng)信息傳輸實時性和可靠性方面存在的問題，以及在EPOCHS平臺上構(gòu)建基于電

4、網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)的廣域保護系統(tǒng)仿真模型的方法。論文的研究成果對互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)運行與控制信息的傳輸以及廣域保護系統(tǒng)投入實際應(yīng)用具有重要意義。
　　論文首先介紹了廣域保護定義和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析了廣域保護通信需求，并分別對互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究現(xiàn)狀和廣域保護通信研究現(xiàn)狀進行了介紹，說明了本文所做的主要工作。
　　為保證電力系統(tǒng)信息綜合傳輸中各種信息業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，提出一種改進的最壞情況下公平的加權(quán)公平隊列(im

5、proved worst-case fair weighted fair queueing plus，IWF2Q+)調(diào)度算法。該算法通過在WF2Q+算法的虛擬開始時間和虛擬完成時間計算公式中引入“虛擬延遲時間”，解決了電力系統(tǒng)信息綜合傳輸中由WF2Q+算法導(dǎo)致的推遲傳輸高優(yōu)先級信息業(yè)務(wù)分組的問題。以NS2為工具，建立了基于區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)模型的IEEE14母線系統(tǒng)信息綜合傳輸網(wǎng)絡(luò)仿真模型，運用網(wǎng)絡(luò)仿真方法定量評估了以IWF2Q+算法實現(xiàn)

6、基于區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)模型的電力系統(tǒng)信息綜合傳輸時各類信息業(yè)務(wù)的實時性和公平性。仿真結(jié)果表明IWF2Q+算法降低高優(yōu)先級信息業(yè)務(wù)分組延時，同時兼顧綜合傳輸?shù)母黝愋畔I(yè)務(wù)間的公平性，證明了IWF2Q+算法的有效性和可行性。
　　電力系統(tǒng)廣域控制系統(tǒng)需要可靠實時的信息傳輸?；诨ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)的電力系統(tǒng)企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)將成為廣域保護和控制系統(tǒng)的通信平臺。文中對基于區(qū)分服務(wù)體系結(jié)構(gòu)模型的服務(wù)質(zhì)量保證措施在電力系統(tǒng)企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用進行了研究。利用EP

7、OCHS平臺構(gòu)建了基于IEEE50機改進測試系統(tǒng)的廣域頻率穩(wěn)定預(yù)測控制及通信系統(tǒng)仿真模型。利用該模型仿真研究了基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)的廣域控制系統(tǒng)信息傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量保證問題。構(gòu)建了采用集中式結(jié)構(gòu)的主從式廣域頻率穩(wěn)定預(yù)測控制Agent系統(tǒng)，設(shè)計了層次化星環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)仿真模型，在EPOCHS中實現(xiàn)了PSS/E和NS2的聯(lián)合仿真。仿真結(jié)果證實了服務(wù)質(zhì)量保證措施的有效性。
　　分析比較了IntelliGrid體系結(jié)構(gòu)備選的通信故障恢復(fù)

8、技術(shù)，指出SCTP是一種能夠在傳輸層提供通信恢復(fù)服務(wù)的協(xié)議，在電力通信系統(tǒng)中有著良好的應(yīng)用前景。在重點分析SCTP特點的基礎(chǔ)上分析比較了SCTP與TCP協(xié)議的特性。采用網(wǎng)絡(luò)仿真的方法研究了網(wǎng)絡(luò)鏈路發(fā)生故障斷開情況下，基于SCTP多宿性路徑切換特性的網(wǎng)絡(luò)級容錯機制。針對SCTP原多宿性路徑切換方法的不足，提出一種SCTP改進多宿性路徑切換方法。仿真驗證了該方法在單路由器網(wǎng)絡(luò)模型和多路由器網(wǎng)絡(luò)模型中應(yīng)用的有效性。
　　論文率先將SCT

9、P應(yīng)用于廣域后備保護通信，以解決電力通信網(wǎng)絡(luò)與輸電線路同時故障時，通過保證信息傳輸?shù)膶崟r性和可靠性來保證廣域后備保護迅速可靠動作的問題。給出一種提高SCTP通信實時性的措施，并將該措施及SCTP改進多宿性路徑切換方法應(yīng)用于廣域后備保護信息傳輸。在EPOCHS上構(gòu)建了一種用于變電站集中式廣域后備保護系統(tǒng)通信方式研究的仿真模型，完成通信網(wǎng)絡(luò)及SCTP、廣域后備保護Agent系統(tǒng)和電網(wǎng)建模工作。仿真驗證了所提出的通信方式在廣域后備保護信息傳輸