农业电气化毕业论文开题报告-基于OPNET数字化变电站通信系统仿真研究

本科生毕业论文本科生毕业论文 开题报告 题目 基于 OPNET 数字化变电站通信系统仿真研究 姓名 任 金 强 学院 工 学 院 专业 农 业 电 气 化 与 自 动 化 班级 电 气 111 班 学号 32110109 指导教师 张卿杰职称 讲师 2015 年 3 月 11 日 南京农业大学教务处制 本课题的意义 国内外研究概况 应用前景等 列出主要参考文献 本课题的意义 国内外研究概况 应用前景等 列出主要参考文献 一 一 课题的意义课题的意义 随着以太网通信技术的发展 智能断路器的推广 以及 IEC61850 标准的产 生 变电站自动化系统开始进入一个崭新的阶段 即数字化变电站时代 变电站自动 化技术的研究也取得了很大的进步 并不断朝着结构高度集成化 功能数字智能化以 及组件标准化的方向发展 然而 近年来随着电网规模的扩大 变电站综合自动化技术的应用推广 电网 调度自动化系统和变电站自身综合控制系统都需要处理如一次设备的测量数据 电 网的调度和控制指令等海量信息 但是 变电站自动化系统在实际运行过程中 其控制功能的扩展却受到了一系列限制因素 基 于 此 分 析 了 数 字 化 变 电 站 特 点 利 用 OPNET 建 立 了 数 字 化 变 电 站实时仿真平台 利用此仿真平台能够实现对整个过程层组网方案的设计 最后 利用此仿真平台完成对数字化变电站保护性能等的测试 为变电站装置的选择提 供参考 二 国内外研究概况 二 国内外研究概况 国内 国内 从这个世纪初开始 我国的电科院和一些电气装置生产厂家也开始致力研究 IEC 61850 标准 如今翻译出来的较为正式的版本有四个 另外 我国许多大型的电气装 置生产厂家也开始积极地开展设备互操作性的实验 现在 我国关于数字化变电站建设的研究 以及相关智能装置的研究已经取得了 很大的进展 其中 最长有 18 个月的连续稳定运行记录的具有国际先进水平的光电 互感器已通过国家鉴定 与此同时 我国的一些比较有影响力的二次设备生产厂家的 实力也越来越强大 生产出来的二次设备已经能够满足同智能一次设备接口的要求 更有甚者 还对过程层的通信接口加以改造 防止全部使用新设备时出现技术问题就 会造成很大的危害 另外 我国多家电力公司也对数字化变电站表现出了浓厚的兴趣 加快跟进数字 化变电站发展的脚步 国内数字化变电站建设发展历简介如下 2005 年 1 月 29 日 位于山东省阳谷景阳冈的冷轧薄板有限公司顺利投入运行这 是我国第一个运用国产设备的数字变电站 其电压等级为 110kV 该数字化变电站采 样光电式互感器 并且配备了能够和它接口的自动化系统 这些装置都有效地促进了 数字化变电站的建设和发展 第二年 1 月 15 日 翠峰变电站也顺利开始运行 它位于云南曲靖 其电压等级 也是 110kV 作为试点研究项目 云南电网对于这个数字化变电站也较为重视 它融 合了多门学科的知识 也有各方面的专家学者对该项目进行研究 翠峰变电站的顺利 运行标志了我国的变电站已经逐渐由传统的自动化转向了数字化的发展 2006 年 12 月 13 日 国内首座新建数字化变电站四子王旗的杜尔伯特 220kV 数 字变电站一次启动成功 这座数字变电站投入运行 不但有效地促进了地方经济的迅 猛发展 而且也是我国首次拥有 220kV 数字化变电站 具有里程碑式的意义 在技术 上 这座数字变电站的特点如下 一是该变电站的电流 电压互感器全部采用数字输 出的智能光电互感器 二是变电站的计量 保护等系统同在一个网络当中 实现信息 共享 对于将来的维护和变电站的扩展都有很大的帮助 国外 国外 IEC61850 系列标准制定后就一直受到国际上的广泛关注 国外初期主要研究 标准的可行性以及效率上 随后针对互操作性进行相关的实践与研究 主要 研究工作大多都是在各示范项目以及实验的基础上验证标准 并促使标准的进一 步完善 并没有与数字化变电站通信网络相结合 还处于理论阶段 直到近年 才开始对数字化变电站通信网络性能进行分析 包括可靠性分析 实时性分析和 各种改进实施方案的研究 文献指出了在数字化变电站中部署千兆以太网的 迫切需要 并且通过 NS 2 方法进行模拟仿真 以证明方案的可行性 文献 描述了一个基于 IEC61850 中标准的变电站自动化系统 包括系统设计和建造方 法 文献介绍了一种硬件实现 IEC61850 9 2 典型的过程总线通信网络数字化 保护系统 用于纠正测量时的损失与延误 文献提出了运用多代理机制来提高 IED 以 及 变 电 站 保 护 和 控 制 系 统 的 可 靠 性 文 献 介 绍 了基于 IEC61850 的变电站工程中 在过程总线实施 IEEEl588 标准的新方法 在上个世纪 90 年代 ABB 阿尔斯通和西门子等几家大型公司就一起对数字化变 电站所需的一些设备之间进行了互操作的实验 主控站上设备等的架设大部分是由 ABB 公司来进行的 试验主要由 ABB 完成主控站的架设 基于 IEC 61850 通信标准在 Ethemet 上把 ABB 阿尔斯通和西门子等几家大型公司的设备连接起来 在 21 世纪初 几家公司又进行了多个实验 在 2001 年 这三个公司进行了间隔层设 备之间的互操作试验 实验具体步骤为 首先由西门子公司的设备继电保护装置发出 跳闸信号 ABB 公司的开关接收该信号之后立刻断开 同时将 GOOSE 信息传递到系统 的其他设备 ABB 公司的继电保护装置再发出重合闸命令 断路器重合 接下来的三年 ABB 阿尔斯通和西门子又对间隔层设备之间展开了互操作试验 试验获得了成功 同时也有效地说明了间隔层设备间的互操作性 能够降低工程的难 度 三 三 应用前景应用前景 电力系统运行的安全性 可靠性和经济性是电力企业的基本 未来的电力系统是 智能化 网络化的 数字化变电站的建设作为智能电网建设中的重要组成部分 其作 用和地位是相当关键的 数字化变电站的建设为今后实现智能化电力系统打下了坚实 的基础 虽然数字化变电站技术已经基本达到了满足工程化应用的水平 但在技术上尚存 很多待改进的空间 对于运行规程方面带来的变化也有待于进一步研究及积累经验 因此近两年内仍将是数字化变电站试运行积累经验的阶段 四 参考文献 四 参考文献 1 张沛超 高翔 数字化变电站系统结构 J 电网技术 2006 年 12 月 第 30 卷第 24 期 2 高翔 张沛超 数字化变电站的主要特征和关键技术 J 电网技术 2006 年 12 月 第 30 卷第 23 期 3 沈键 黄晓峰 高贵旺 徐石明 丁杰 黄国方 数字化变电站的关键技术 J 江苏电机工程 2007 年 8 月 第 26 卷增刊 4 丁杰 数字化变电站技术特征和架构研究 J 江苏电机工程 2007 年 8 月 第 26 卷增卷 5 赵卫霞 关于数字化变电所的思考 J 云南电力技术 2008 年 6 月 第 36 卷 6 高翔 数字化变电站应用技术 M 北京 中国电力出版社 2008 7 黄益庄 变电站综合自动化技术 M 北京 中国电力出版社 2000 8 葛荣良 数字化变电站技术综述 C 华东电力试验研究院有限公司 9 德 Klaus PeterBrand 德 VolkerLohmann 德 WolfgangWimmer 变电站自动化 M 北京 中国电力出版社 2009 10 吴皓 数字化变电站设计简述 J 企业科技与发展 2009 年第 14 期 11 隆丽 王国海 浅谈数字化变电站的基础技术 J 输变电技术 2007 年云南电力技术论坛论 文集 12 施卫华 徐俊 数字化变电站技术发展的探讨 J 昆明冶金高等专科学校自动化与电力学院 赛尔输配电产品应用开关卷总第 84 期 13 张顺 变电站自动化系统的现状及发展 J 科技情报开发与经济 2003 年 第 9 期第 13 卷 14 袁敬中 数字化变电站自动化系统 J 华北电力技术 2006 年第 10 期 14 袁敬中 数字化变电站自动化系统 J 华北电力技术 2006 年第 10 期 15 陈雪莹 数字化变电站方案探讨 J 能源与环境 2010 年第 3 期 16 于京燕 乔国帅 刘腾 数字化变电站综合自动化系统的问题分析及处理建议 J 河北电力技 术 2010 年 2 月 第 29 卷第 1 期 17 吴琴芳 陈恳 IEC61850 与数字化变电站的应用研究 J 电气技术 2009 年 2 期 18 王惠文 基于 61850 的数字化变电站设计方案探讨 J 宁夏电力 2009 年第 1 期 19 刘从洪 基于 IEC61850 的数字化变电站通信研究 硕士学位论文 成都 西南交通大学 2008 20 易永辉 曹一家 张金江 刘波 徐立中 郭创新 基于 IEC61850 标准的新型集中式 IED J 电力 系统自动化 2008 年 6 月 25 日 第 32 卷第 12 期 21 耿江海 高树国 刘海峰 杜大全 数字化变电站 IED 通信网络的建立 J 科技信息 2008 年第 20 期 22 戴晓辉 数字化变电站网络通信技术 J 科技信息 2010 年第 35 期 23 张慧哲 电子式电流互感器的数字通讯方案的研究 硕士学位论文 秦皇岛 燕山大学 2005 24 陈韦 关于数字化变电站自动化技术应用 J 科学之友 2010 年 02 月 06 25 田林云 浅述数字化变电站是未来变电站发展的趋势 J 科学之友 2010 年 01 月 02 26 宋文凯 岑凯辛 数字化变电站在我国的新发展 J 电气时空 2010 年 6 月 27 夏永军 苏昊 胡刚 董永德 数字化变电站研究现状与应用展望 J 湖北电力 2006 年 7 月 第 31 卷第 3 期 28 汪熙珍 二次架构设计 J 四川电力技术 2009 年 6 月 第 32 卷第 3 期 29 刘彦红 数字化变电站二次系统方式实现关键技术分析 J 科技资讯 2010 年第 7 期 30 黄学卫 董玉玲 董丽丽 数字化变电站中的非常规互感器 J 电力系统保护与控制 2009 年 4 月 16 日 第 37 卷第 8 期 31 黄颖 数字化变电站二次智能装置的研究 硕士学位论文 上海 上海交通大学 2006 32 刘孝先 曾清 邹晓莉 黄蕙 刘辉 电子式互感器的应用 J 电力系统及其自动化学报 2010 年 2 月 第 22 卷第 1 期 33 侯晓凤 电子式电流互感器在数字化变电站中的应用刍议 J 科协论坛 2010 年 11 月下期 34 徐大可 赵建宁 张爱祥 鉴庆之 黄德祥 孙志杰 电子式互感器在数字化变电站中的应用 J 高电压技术 2007 年 1 月 第 33 卷第 1 期 35 张劲松 俞建育 电子式电压互感器在数字化变电站中的应用 J 华东电力 2009 年 8 月 第 37 卷第 8 期 36 马飞 数字化变电站设备监测系统 J 智能电网 2009 年 12 月 37 冯孝宏 数字化变电站在线监测技术 J 2008 中国电力系统保护与控制学术研讨会文集 38 陈斌 蔡永智 叶千里 基于 IEC61850 协议的变电站交直流在线监测系统 J 2011 年 1 月 第 24 卷第 1 期 39 罗柱 先伟 浅析数字化变电站的继电保护技术 J 科技天下 2010 年 8 月 40 张义平 万斌 数字化变电站的状态检修与状态监测探讨 J 中国新技术新产品 2010 年第 21 期 41 林晏 吕庆升 数字化变电站继电保护技术分析 J 科技信息 2010 年第 27 期 42 罗时俊 董伟明 数字化变电站继电保护配置 J 江西电力 2009 年第 3 期 第 33 卷 43 解晓东 汤磊 数字化变电站继电保护应用问题研究 J 中国电力教育 2010 年第 21 期 44 马永翔 李颍峰 发电厂变电所电气部分 M 北京 中国林业出版社 2010 45 苏小林 顾雪平 电气工程及其自动化专业英语 M 北京 中国电力出版社 2008 研究的目标 内容和拟解决的关键问题研究的目标 内容和拟解决的关键问题 一 研究目标 一 研究目标 数字化变电站通信系统是整个变电站系统的神经中枢 其性能极大影响到电力系 统的安全性和可靠性 本研究会对变电站通信网络时延进行分析 建模和仿真 采用 OPNET 网络仿真软件 根据 DSAS 的网络拓扑和配置 可以选用各种 IED 模型 网络 设备和通信链路组成网络仿真模型 最后的仿真结果会给实际数字化变电站的网络通 信方案配置提供参考 二 研究内容 二 研究内容 1 对 IEC61850 整体结构和核心技术特点进行了总结分析 2 研究了变电站网络架构 包括过程总线的组网方案 站总线的组网方案 以 及实际网络的拓扑结构 3 分析研究了 SAS 通信系统的性能要求 4 作为本文的核心工作 对变电站通信实时性进行了仿真 分析得出了影响实 时性的因素 三 拟解决关键问题 三 拟解决关键问题 1 搞清楚变电站的网络架构 2 对 D2 变电站建立仿真模型 3 基于所建立的模型 对实际系统进行仿真 对能影响时延因素的仿真结果进 行了分析 包括数据包的大小 发送数据的时间间隔 站级监控机的 CPU 利用率和不 同的带宽都会影响端对端时延 研究方法 技术路线 实验方案及可行性分析研究方法 技术路线 实验方案及可行性分析 一 研究方法 一 研究方法 1 了解变电站通信网络特征要求 网络组网方案 对变电站通信网络实时性分 析 搞懂其中的运行原理 2 熟悉 OPNET 这个仿真软件 熟练操作 3 建立 D2 变电站的仿真模型 并进行实时仿真 4 对仿真结果进行分析 二 技术路线 二 技术路线 根据上述阐述的研究方法 绘制出了本课题的技术路线 如下图 1 所示 三 实验方案 三 实验方案 1 搜索与数字化变电站 通信系统问题 OPNET 仿真模型等有关的文献或期刊 做初步的整理和归纳 2 了解数字化变电站的运作机理和变电站的仿真模型 并作相关的总结 3 深入探讨由数字化变电站通信系统问题 并运用 OPNET 软件建立 D2 变电站仿 真模型以及进行实时仿真 4 对仿真结果进行理论分析 四 可行性分析 四 可行性分析 1 现在已经进入了数字化变电站时代 使得国家更加重视这方面 2 已经引起了中国学术界广泛的研究和重视 有大量人力物力支持研究数字化 变电站通信系统 3 OPNET 软件作为专业的电力系统仿真软件 已有很好的研究基础 方便进行 参考学习及运用 特色或创新之处特色或创新之处 一 特色或创新之处 一 特色或创新之处 1 变电站自动化技术的研究取得了很大的进步 并不断朝着结构高度集成化