農業(yè)電氣化畢業(yè)論文開題報告-基于OPNET數字化變電站通信系統仿真研究

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 數字化變電站通信系統仿真研究 姓名 任 金 強 學院 工 學 院 專業(yè) 農 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 南京農業(yè)大學教務處制 本課題的意義 國內外研究概況 應用前景等 列出主要參考文獻 本課題的意義 國內外研究概況 應用前景等 列出主要參考文獻 一 一 課題的意義課題的意義 隨著以太網通信技術的發(fā)展 智能斷路器的推廣 以及 IEC61850 標準的產 生 變電站自動化系統開始進入一個嶄新的階段 即數字化變電站時代 變電站自動 化技術的研究也取得了很大的進步 并不斷朝著結構高度集成化 功能數字智能化以 及組件標準化的方向發(fā)展 然而 近年來隨著電網規(guī)模的擴大 變電站綜合自動化技術的應用推廣 電網 調度自動化系統和變電站自身綜合控制系統都需要處理如一次設備的測量數據 電 網的調度和控制指令等海量信息 但是 變電站自動化系統在實際運行過程中 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 字 化 變 電 站 特 點 利 用 OPNET 建 立 了 數 字 化 變 電 站實時仿真平臺 利用此仿真平臺能夠實現對整個過程層組網方案的設計 最后 利用此仿真平臺完成對數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 國內外研究概況 二 國內外研究概況 國內 國內 從這個世紀初開始 我國的電科院和一些電氣裝置生產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 置生產廠家也開始積極地開展設備互操作性的實驗 現在 我國關于數字化變電站建設的研究 以及相關智能裝置的研究已經取得了 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備生產廠家的 實力也越來越強大 生產出來的二次設備已經能夠滿足同智能一次設備接口的要求 更有甚者 還對過程層的通信接口加以改造 防止全部使用新設備時出現技術問題就 會造成很大的危害 另外 我國多家電力公司也對數字化變電站表現出了濃厚的興趣 加快跟進數字 化變電站發(fā)展的腳步 國內數字化變電站建設發(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設備的數字變電站 其電壓等級為 110kV 該數字化變電站采 樣光電式互感器 并且配備了能夠和它接口的自動化系統 這些裝置都有效地促進了 數字化變電站的建設和發(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 云南電網對于這個數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逐漸由傳統的自動化轉向了數字化的發(fā)展 2006 年 12 月 13 日 國內首座新建數字化變電站四子王旗的杜爾伯特 220kV 數 字變電站一次啟動成功 這座數字變電站投入運行 不但有效地促進了地方經濟的迅 猛發(fā)展 而且也是我國首次擁有 220kV 數字化變電站 具有里程碑式的意義 在技術 上 這座數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字輸 出的智能光電互感器 二是變電站的計量 保護等系統同在一個網絡當中 實現信息 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上驗證標準 并促使標準的進一 步完善 并沒有與數字化變電站通信網絡相結合 還處于理論階段 直到近年 才開始對數字化變電站通信網絡性能進行分析 包括可靠性分析 實時性分析和 各種改進實施方案的研究 文獻指出了在數字化變電站中部署千兆以太網的 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 包括系統設計和建造方 法 文獻介紹了一種硬件實現 IEC61850 9 2 典型的過程總線通信網絡數字化 保護系統 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 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字化變 電站所需的一些設備之間進行了互操作的實驗 主控站上設備等的架設大部分是由 ABB 公司來進行的 試驗主要由 ABB 完成主控站的架設 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 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備繼電保護裝置發(fā)出 跳閘信號 ABB 公司的開關接收該信號之后立刻斷開 同時將 GOOSE 信息傳遞到系統 的其他設備 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備間的互操作性 能夠降低工程的難 度 三 三 應用前景應用前景 電力系統運行的安全性 可靠性和經濟性是電力企業(yè)的基本 未來的電力系統是 智能化 網絡化的 數字化變電站的建設作為智能電網建設中的重要組成部分 其作 用和地位是相當關鍵的 數字化變電站的建設為今后實現智能化電力系統打下了堅實 的基礎 雖然數字化變電站技術已經基本達到了滿足工程化應用的水平 但在技術上尚存 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驗 因此近兩年內仍將是數字化變電站試運行積累經驗的階段 四 參考文獻 四 參考文獻 1 張沛超 高翔 數字化變電站系統結構 J 電網技術 2006 年 12 月 第 30 卷第 24 期 2 高翔 張沛超 數字化變電站的主要特征和關鍵技術 J 電網技術 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 數字化變電站的關鍵技術 J 江蘇電機工程 2007 年 8 月 第 26 卷增刊 4 丁杰 數字化變電站技術特征和架構研究 J 江蘇電機工程 2007 年 8 月 第 26 卷增卷 5 趙衛(wèi)霞 關于數字化變電所的思考 J 云南電力技術 2008 年 6 月 第 36 卷 6 高翔 數字化變電站應用技術 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 M 北京 中國電力出版社 2000 8 葛榮良 數字化變電站技術綜述 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 數字化變電站設計簡述 J 企業(yè)科技與發(fā)展 2009 年第 14 期 11 隆麗 王國海 淺談數字化變電站的基礎技術 J 輸變電技術 2007 年云南電力技術論壇論 文集 12 施衛(wèi)華 徐俊 數字化變電站技術發(fā)展的探討 J 昆明冶金高等專科學校自動化與電力學院 賽爾輸配電產品應用開關卷總第 84 期 13 張順 變電站自動化系統的現狀及發(fā)展 J 科技情報開發(fā)與經濟 2003 年 第 9 期第 13 卷 14 袁敬中 數字化變電站自動化系統 J 華北電力技術 2006 年第 10 期 14 袁敬中 數字化變電站自動化系統 J 華北電力技術 2006 年第 10 期 15 陳雪瑩 數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 數字化變電站綜合自動化系統的問題分析及處理建議 J 河北電力技 術 2010 年 2 月 第 29 卷第 1 期 17 吳琴芳 陳懇 IEC61850 與數字化變電站的應用研究 J 電氣技術 2009 年 2 期 18 王惠文 基于 61850 的數字化變電站設計方案探討 J 寧夏電力 2009 年第 1 期 19 劉從洪 基于 IEC61850 的數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 數字化變電站 IED 通信網絡的建立 J 科技信息 2008 年第 20 期 22 戴曉輝 數字化變電站網絡通信技術 J 科技信息 2010 年第 35 期 23 張慧哲 電子式電流互感器的數字通訊方案的研究 碩士學位論文 秦皇島 燕山大學 2005 24 陳韋 關于數字化變電站自動化技術應用 J 科學之友 2010 年 02 月 06 25 田林云 淺述數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 數字化變電站研究現狀與應用展望 J 湖北電力 2006 年 7 月 第 31 卷第 3 期 28 汪熙珍 二次架構設計 J 四川電力技術 2009 年 6 月 第 32 卷第 3 期 29 劉彥紅 數字化變電站二次系統方式實現關鍵技術分析 J 科技資訊 2010 年第 7 期 30 黃學衛(wèi) 董玉玲 董麗麗 數字化變電站中的非常規(guī)互感器 J 電力系統保護與控制 2009 年 4 月 16 日 第 37 卷第 8 期 31 黃穎 數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 電子式互感器的應用 J 電力系統及其自動化學報 2010 年 2 月 第 22 卷第 1 期 33 侯曉鳳 電子式電流互感器在數字化變電站中的應用芻議 J 科協論壇 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 電子式互感器在數字化變電站中的應用 J 高電壓技術 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字化變電站中的應用 J 華東電力 2009 年 8 月 第 37 卷第 8 期 36 馬飛 數字化變電站設備監(jiān)測系統 J 智能電網 2009 年 12 月 37 馮孝宏 數字化變電站在線監(jiān)測技術 J 2008 中國電力系統保護與控制學術研討會文集 38 陳斌 蔡永智 葉千里 基于 IEC61850 協議的變電站交直流在線監(jiān)測系統 J 2011 年 1 月 第 24 卷第 1 期 39 羅柱 先偉 淺析數字化變電站的繼電保護技術 J 科技天下 2010 年 8 月 40 張義平 萬斌 數字化變電站的狀態(tài)檢修與狀態(tài)監(jiān)測探討 J 中國新技術新產品 2010 年第 21 期 41 林晏 呂慶升 數字化變電站繼電保護技術分析 J 科技信息 2010 年第 27 期 42 羅時俊 董偉明 數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 數字化變電站繼電保護應用問題研究 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 內容和擬解決的關鍵問題研究的目標 內容和擬解決的關鍵問題 一 研究目標 一 研究目標 數字化變電站通信系統是整個變電站系統的神經中樞 其性能極大影響到電力系 統的安全性和可靠性 本研究會對變電站通信網絡時延進行分析 建模和仿真 采用 OPNET 網絡仿真軟件 根據 DSAS 的網絡拓撲和配置 可以選用各種 IED 模型 網絡 設備和通信鏈路組成網絡仿真模型 最后的仿真結果會給實際數字化變電站的網絡通 信方案配置提供參考 二 研究內容 二 研究內容 1 對 IEC61850 整體結構和核心技術特點進行了總結分析 2 研究了變電站網絡架構 包括過程總線的組網方案 站總線的組網方案 以 及實際網絡的拓撲結構 3 分析研究了 SAS 通信系統的性能要求 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 擬解決關鍵問題 三 擬解決關鍵問題 1 搞清楚變電站的網絡架構 2 對 D2 變電站建立仿真模型 3 基于所建立的模型 對實際系統進行仿真 對能影響時延因素的仿真結果進 行了分析 包括數據包的大小 發(fā)送數據的時間間隔 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 技術路線 實驗方案及可行性分析研究方法 技術路線 實驗方案及可行性分析 一 研究方法 一 研究方法 1 了解變電站通信網絡特征要求 網絡組網方案 對變電站通信網絡實時性分 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 對仿真結果進行分析 二 技術路線 二 技術路線 根據上述闡述的研究方法 繪制出了本課題的技術路線 如下圖 1 所示 三 實驗方案 三 實驗方案 1 搜索與數字化變電站 通信系統問題 OPNET 仿真模型等有關的文獻或期刊 做初步的整理和歸納 2 了解數字化變電站的運作機理和變電站的仿真模型 并作相關的總結 3 深入探討由數字化變電站通信系統問題 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 對仿真結果進行理論分析 四 可行性分析 四 可行性分析 1 現在已經進入了數字化變電站時代 使得國家更加重視這方面 2 已經引起了中國學術界廣泛的研究和重視 有大量人力物力支持研究數字化 變電站通信系統 3 OPNET 軟件作為專業(yè)的電力系統仿真軟件 已有很好的研究基礎 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 變電站自動化技術的研究取得了很大的進步 并不斷朝著結構高度集成化