農(nóng)業(yè)電氣化畢業(yè)論文開題報告-基于OPNET數(shù)字化變電站通信系統(tǒng)仿真研究

本科生畢業(yè)論文本科生畢業(yè)論文 開題報告 題目 基于 OPNET 數(shù)字化變電站通信系統(tǒng)仿真研究 姓名 任 金 強 學院 工 學 院 專業(yè) 農(nóng) 業(yè) 電 氣 化 與 自 動 化 班級 電 氣 111 班 學號 32110109 指導教師 張卿杰職稱 講師 2015 年 3 月 11 日 南京農(nóng)業(yè)大學教務(wù)處制 本課題的意義 國內(nèi)外研究概況 應(yīng)用前景等 列出主要參考文獻 本課題的意義 國內(nèi)外研究概況 應(yīng)用前景等 列出主要參考文獻 一 一 課題的意義課題的意義 隨著以太網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展 智能斷路器的推廣 以及 IEC61850 標準的產(chǎn) 生 變電站自動化系統(tǒng)開始進入一個嶄新的階段 即數(shù)字化變電站時代 變電站自動 化技術(shù)的研究也取得了很大的進步 并不斷朝著結(jié)構(gòu)高度集成化 功能數(shù)字智能化以 及組件標準化的方向發(fā)展 然而 近年來隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴大 變電站綜合自動化技術(shù)的應(yīng)用推廣 電網(wǎng) 調(diào)度自動化系統(tǒng)和變電站自身綜合控制系統(tǒng)都需要處理如一次設(shè)備的測量數(shù)據(jù) 電 網(wǎng)的調(diào)度和控制指令等海量信息 但是 變電站自動化系統(tǒng)在實際運行過程中 其控制功能的擴展卻受到了一系列限制因素 基 于 此 分 析 了 數(shù) 字 化 變 電 站 特 點 利 用 OPNET 建 立 了 數(shù) 字 化 變 電 站實時仿真平臺 利用此仿真平臺能夠?qū)崿F(xiàn)對整個過程層組網(wǎng)方案的設(shè)計 最后 利用此仿真平臺完成對數(shù)字化變電站保護性能等的測試 為變電站裝置的選擇提 供參考 二 國內(nèi)外研究概況 二 國內(nèi)外研究概況 國內(nèi) 國內(nèi) 從這個世紀初開始 我國的電科院和一些電氣裝置生產(chǎn)廠家也開始致力研究 IEC 61850 標準 如今翻譯出來的較為正式的版本有四個 另外 我國許多大型的電氣裝 置生產(chǎn)廠家也開始積極地開展設(shè)備互操作性的實驗 現(xiàn)在 我國關(guān)于數(shù)字化變電站建設(shè)的研究 以及相關(guān)智能裝置的研究已經(jīng)取得了 很大的進展 其中 最長有 18 個月的連續(xù)穩(wěn)定運行記錄的具有國際先進水平的光電 互感器已通過國家鑒定 與此同時 我國的一些比較有影響力的二次設(shè)備生產(chǎn)廠家的 實力也越來越強大 生產(chǎn)出來的二次設(shè)備已經(jīng)能夠滿足同智能一次設(shè)備接口的要求 更有甚者 還對過程層的通信接口加以改造 防止全部使用新設(shè)備時出現(xiàn)技術(shù)問題就 會造成很大的危害 另外 我國多家電力公司也對數(shù)字化變電站表現(xiàn)出了濃厚的興趣 加快跟進數(shù)字 化變電站發(fā)展的腳步 國內(nèi)數(shù)字化變電站建設(shè)發(fā)展歷簡介如下 2005 年 1 月 29 日 位于山東省陽谷景陽岡的冷軋薄板有限公司順利投入運行這 是我國第一個運用國產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字變電站 其電壓等級為 110kV 該數(shù)字化變電站采 樣光電式互感器 并且配備了能夠和它接口的自動化系統(tǒng) 這些裝置都有效地促進了 數(shù)字化變電站的建設(shè)和發(fā)展 第二年 1 月 15 日 翠峰變電站也順利開始運行 它位于云南曲靖 其電壓等級 也是 110kV 作為試點研究項目 云南電網(wǎng)對于這個數(shù)字化變電站也較為重視 它融 合了多門學科的知識 也有各方面的專家學者對該項目進行研究 翠峰變電站的順利 運行標志了我國的變電站已經(jīng)逐漸由傳統(tǒng)的自動化轉(zhuǎn)向了數(shù)字化的發(fā)展 2006 年 12 月 13 日 國內(nèi)首座新建數(shù)字化變電站四子王旗的杜爾伯特 220kV 數(shù) 字變電站一次啟動成功 這座數(shù)字變電站投入運行 不但有效地促進了地方經(jīng)濟的迅 猛發(fā)展 而且也是我國首次擁有 220kV 數(shù)字化變電站 具有里程碑式的意義 在技術(shù) 上 這座數(shù)字變電站的特點如下 一是該變電站的電流 電壓互感器全部采用數(shù)字輸 出的智能光電互感器 二是變電站的計量 保護等系統(tǒng)同在一個網(wǎng)絡(luò)當中 實現(xiàn)信息 共享 對于將來的維護和變電站的擴展都有很大的幫助 國外 國外 IEC61850 系列標準制定后就一直受到國際上的廣泛關(guān)注 國外初期主要研究 標準的可行性以及效率上 隨后針對互操作性進行相關(guān)的實踐與研究 主要 研究工作大多都是在各示范項目以及實驗的基礎(chǔ)上驗證標準 并促使標準的進一 步完善 并沒有與數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合 還處于理論階段 直到近年 才開始對數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)性能進行分析 包括可靠性分析 實時性分析和 各種改進實施方案的研究 文獻指出了在數(shù)字化變電站中部署千兆以太網(wǎng)的 迫切需要 并且通過 NS 2 方法進行模擬仿真 以證明方案的可行性 文獻 描述了一個基于 IEC61850 中標準的變電站自動化系統(tǒng) 包括系統(tǒng)設(shè)計和建造方 法 文獻介紹了一種硬件實現(xiàn) IEC61850 9 2 典型的過程總線通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化 保護系統(tǒng) 用于糾正測量時的損失與延誤 文獻提出了運用多代理機制來提高 IED 以 及 變 電 站 保 護 和 控 制 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 文 獻 介 紹 了基于 IEC61850 的變電站工程中 在過程總線實施 IEEEl588 標準的新方法 在上個世紀 90 年代 ABB 阿爾斯通和西門子等幾家大型公司就一起對數(shù)字化變 電站所需的一些設(shè)備之間進行了互操作的實驗 主控站上設(shè)備等的架設(shè)大部分是由 ABB 公司來進行的 試驗主要由 ABB 完成主控站的架設(shè) 基于 IEC 61850 通信標準在 Ethemet 上把 ABB 阿爾斯通和西門子等幾家大型公司的設(shè)備連接起來 在 21 世紀初 幾家公司又進行了多個實驗 在 2001 年 這三個公司進行了間隔層設(shè) 備之間的互操作試驗 實驗具體步驟為 首先由西門子公司的設(shè)備繼電保護裝置發(fā)出 跳閘信號 ABB 公司的開關(guān)接收該信號之后立刻斷開 同時將 GOOSE 信息傳遞到系統(tǒng) 的其他設(shè)備 ABB 公司的繼電保護裝置再發(fā)出重合閘命令 斷路器重合 接下來的三年 ABB 阿爾斯通和西門子又對間隔層設(shè)備之間展開了互操作試驗 試驗獲得了成功 同時也有效地說明了間隔層設(shè)備間的互操作性 能夠降低工程的難 度 三 三 應(yīng)用前景應(yīng)用前景 電力系統(tǒng)運行的安全性 可靠性和經(jīng)濟性是電力企業(yè)的基本 未來的電力系統(tǒng)是 智能化 網(wǎng)絡(luò)化的 數(shù)字化變電站的建設(shè)作為智能電網(wǎng)建設(shè)中的重要組成部分 其作 用和地位是相當關(guān)鍵的 數(shù)字化變電站的建設(shè)為今后實現(xiàn)智能化電力系統(tǒng)打下了堅實 的基礎(chǔ) 雖然數(shù)字化變電站技術(shù)已經(jīng)基本達到了滿足工程化應(yīng)用的水平 但在技術(shù)上尚存 很多待改進的空間 對于運行規(guī)程方面帶來的變化也有待于進一步研究及積累經(jīng)驗 因此近兩年內(nèi)仍將是數(shù)字化變電站試運行積累經(jīng)驗的階段 四 參考文獻 四 參考文獻 1 張沛超 高翔 數(shù)字化變電站系統(tǒng)結(jié)構(gòu) J 電網(wǎng)技術(shù) 2006 年 12 月 第 30 卷第 24 期 2 高翔 張沛超 數(shù)字化變電站的主要特征和關(guān)鍵技術(shù) J 電網(wǎng)技術(shù) 2006 年 12 月 第 30 卷第 23 期 3 沈鍵 黃曉峰 高貴旺 徐石明 丁杰 黃國方 數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù) J 江蘇電機工程 2007 年 8 月 第 26 卷增刊 4 丁杰 數(shù)字化變電站技術(shù)特征和架構(gòu)研究 J 江蘇電機工程 2007 年 8 月 第 26 卷增卷 5 趙衛(wèi)霞 關(guān)于數(shù)字化變電所的思考 J 云南電力技術(shù) 2008 年 6 月 第 36 卷 6 高翔 數(shù)字化變電站應(yīng)用技術(shù) M 北京 中國電力出版社 2008 7 黃益莊 變電站綜合自動化技術(shù) M 北京 中國電力出版社 2000 8 葛榮良 數(shù)字化變電站技術(shù)綜述 C 華東電力試驗研究院有限公司 9 德 Klaus PeterBrand 德 VolkerLohmann 德 WolfgangWimmer 變電站自動化 M 北京 中國電力出版社 2009 10 吳皓 數(shù)字化變電站設(shè)計簡述 J 企業(yè)科技與發(fā)展 2009 年第 14 期 11 隆麗 王國海 淺談數(shù)字化變電站的基礎(chǔ)技術(shù) J 輸變電技術(shù) 2007 年云南電力技術(shù)論壇論 文集 12 施衛(wèi)華 徐俊 數(shù)字化變電站技術(shù)發(fā)展的探討 J 昆明冶金高等?？茖W校自動化與電力學院 賽爾輸配電產(chǎn)品應(yīng)用開關(guān)卷總第 84 期 13 張順 變電站自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展 J 科技情報開發(fā)與經(jīng)濟 2003 年 第 9 期第 13 卷 14 袁敬中 數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng) J 華北電力技術(shù) 2006 年第 10 期 14 袁敬中 數(shù)字化變電站自動化系統(tǒng) J 華北電力技術(shù) 2006 年第 10 期 15 陳雪瑩 數(shù)字化變電站方案探討 J 能源與環(huán)境 2010 年第 3 期 16 于京燕 喬國帥 劉騰 數(shù)字化變電站綜合自動化系統(tǒng)的問題分析及處理建議 J 河北電力技 術(shù) 2010 年 2 月 第 29 卷第 1 期 17 吳琴芳 陳懇 IEC61850 與數(shù)字化變電站的應(yīng)用研究 J 電氣技術(shù) 2009 年 2 期 18 王惠文 基于 61850 的數(shù)字化變電站設(shè)計方案探討 J 寧夏電力 2009 年第 1 期 19 劉從洪 基于 IEC61850 的數(shù)字化變電站通信研究 碩士學位論文 成都 西南交通大學 2008 20 易永輝 曹一家 張金江 劉波 徐立中 郭創(chuàng)新 基于 IEC61850 標準的新型集中式 IED J 電力 系統(tǒng)自動化 2008 年 6 月 25 日 第 32 卷第 12 期 21 耿江海 高樹國 劉海峰 杜大全 數(shù)字化變電站 IED 通信網(wǎng)絡(luò)的建立 J 科技信息 2008 年第 20 期 22 戴曉輝 數(shù)字化變電站網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) J 科技信息 2010 年第 35 期 23 張慧哲 電子式電流互感器的數(shù)字通訊方案的研究 碩士學位論文 秦皇島 燕山大學 2005 24 陳韋 關(guān)于數(shù)字化變電站自動化技術(shù)應(yīng)用 J 科學之友 2010 年 02 月 06 25 田林云 淺述數(shù)字化變電站是未來變電站發(fā)展的趨勢 J 科學之友 2010 年 01 月 02 26 宋文凱 岑凱辛 數(shù)字化變電站在我國的新發(fā)展 J 電氣時空 2010 年 6 月 27 夏永軍 蘇昊 胡剛 董永德 數(shù)字化變電站研究現(xiàn)狀與應(yīng)用展望 J 湖北電力 2006 年 7 月 第 31 卷第 3 期 28 汪熙珍 二次架構(gòu)設(shè)計 J 四川電力技術(shù) 2009 年 6 月 第 32 卷第 3 期 29 劉彥紅 數(shù)字化變電站二次系統(tǒng)方式實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析 J 科技資訊 2010 年第 7 期 30 黃學衛(wèi) 董玉玲 董麗麗 數(shù)字化變電站中的非常規(guī)互感器 J 電力系統(tǒng)保護與控制 2009 年 4 月 16 日 第 37 卷第 8 期 31 黃穎 數(shù)字化變電站二次智能裝置的研究 碩士學位論文 上海 上海交通大學 2006 32 劉孝先 曾清 鄒曉莉 黃蕙 劉輝 電子式互感器的應(yīng)用 J 電力系統(tǒng)及其自動化學報 2010 年 2 月 第 22 卷第 1 期 33 侯曉鳳 電子式電流互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用芻議 J 科協(xié)論壇 2010 年 11 月下期 34 徐大可 趙建寧 張愛祥 鑒慶之 黃德祥 孫志杰 電子式互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用 J 高電壓技術(shù) 2007 年 1 月 第 33 卷第 1 期 35 張勁松 俞建育 電子式電壓互感器在數(shù)字化變電站中的應(yīng)用 J 華東電力 2009 年 8 月 第 37 卷第 8 期 36 馬飛 數(shù)字化變電站設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng) J 智能電網(wǎng) 2009 年 12 月 37 馮孝宏 數(shù)字化變電站在線監(jiān)測技術(shù) J 2008 中國電力系統(tǒng)保護與控制學術(shù)研討會文集 38 陳斌 蔡永智 葉千里 基于 IEC61850 協(xié)議的變電站交直流在線監(jiān)測系統(tǒng) J 2011 年 1 月 第 24 卷第 1 期 39 羅柱 先偉 淺析數(shù)字化變電站的繼電保護技術(shù) J 科技天下 2010 年 8 月 40 張義平 萬斌 數(shù)字化變電站的狀態(tài)檢修與狀態(tài)監(jiān)測探討 J 中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2010 年第 21 期 41 林晏 呂慶升 數(shù)字化變電站繼電保護技術(shù)分析 J 科技信息 2010 年第 27 期 42 羅時俊 董偉明 數(shù)字化變電站繼電保護配置 J 江西電力 2009 年第 3 期 第 33 卷 43 解曉東 湯磊 數(shù)字化變電站繼電保護應(yīng)用問題研究 J 中國電力教育 2010 年第 21 期 44 馬永翔 李潁峰 發(fā)電廠變電所電氣部分 M 北京 中國林業(yè)出版社 2010 45 蘇小林 顧雪平 電氣工程及其自動化專業(yè)英語 M 北京 中國電力出版社 2008 研究的目標 內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題研究的目標 內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題 一 研究目標 一 研究目標 數(shù)字化變電站通信系統(tǒng)是整個變電站系統(tǒng)的神經(jīng)中樞 其性能極大影響到電力系 統(tǒng)的安全性和可靠性 本研究會對變電站通信網(wǎng)絡(luò)時延進行分析 建模和仿真 采用 OPNET 網(wǎng)絡(luò)仿真軟件 根據(jù) DSAS 的網(wǎng)絡(luò)拓撲和配置 可以選用各種 IED 模型 網(wǎng)絡(luò) 設(shè)備和通信鏈路組成網(wǎng)絡(luò)仿真模型 最后的仿真結(jié)果會給實際數(shù)字化變電站的網(wǎng)絡(luò)通 信方案配置提供參考 二 研究內(nèi)容 二 研究內(nèi)容 1 對 IEC61850 整體結(jié)構(gòu)和核心技術(shù)特點進行了總結(jié)分析 2 研究了變電站網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 包括過程總線的組網(wǎng)方案 站總線的組網(wǎng)方案 以 及實際網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu) 3 分析研究了 SAS 通信系統(tǒng)的性能要求 4 作為本文的核心工作 對變電站通信實時性進行了仿真 分析得出了影響實 時性的因素 三 擬解決關(guān)鍵問題 三 擬解決關(guān)鍵問題 1 搞清楚變電站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 2 對 D2 變電站建立仿真模型 3 基于所建立的模型 對實際系統(tǒng)進行仿真 對能影響時延因素的仿真結(jié)果進 行了分析 包括數(shù)據(jù)包的大小 發(fā)送數(shù)據(jù)的時間間隔 站級監(jiān)控機的 CPU 利用率和不 同的帶寬都會影響端對端時延 研究方法 技術(shù)路線 實驗方案及可行性分析研究方法 技術(shù)路線 實驗方案及可行性分析 一 研究方法 一 研究方法 1 了解變電站通信網(wǎng)絡(luò)特征要求 網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)方案 對變電站通信網(wǎng)絡(luò)實時性分 析 搞懂其中的運行原理 2 熟悉 OPNET 這個仿真軟件 熟練操作 3 建立 D2 變電站的仿真模型 并進行實時仿真 4 對仿真結(jié)果進行分析 二 技術(shù)路線 二 技術(shù)路線 根據(jù)上述闡述的研究方法 繪制出了本課題的技術(shù)路線 如下圖 1 所示 三 實驗方案 三 實驗方案 1 搜索與數(shù)字化變電站 通信系統(tǒng)問題 OPNET 仿真模型等有關(guān)的文獻或期刊 做初步的整理和歸納 2 了解數(shù)字化變電站的運作機理和變電站的仿真模型 并作相關(guān)的總結(jié) 3 深入探討由數(shù)字化變電站通信系統(tǒng)問題 并運用 OPNET 軟件建立 D2 變電站仿 真模型以及進行實時仿真 4 對仿真結(jié)果進行理論分析 四 可行性分析 四 可行性分析 1 現(xiàn)在已經(jīng)進入了數(shù)字化變電站時代 使得國家更加重視這方面 2 已經(jīng)引起了中國學術(shù)界廣泛的研究和重視 有大量人力物力支持研究數(shù)字化 變電站通信系統(tǒng) 3 OPNET 軟件作為專業(yè)的電力系統(tǒng)仿真軟件 已有很好的研究基礎(chǔ) 方便進行 參考學習及運用 特色或創(chuàng)新之處特色或創(chuàng)新之處 一 特色或創(chuàng)新之處 一 特色或創(chuàng)新之處 1 變電站自動化技術(shù)的研究取得了很大的進步 并不斷朝著結(jié)構(gòu)高度集成化