畢業(yè)論文-智能配電網(wǎng)信息物理融合保護(hù)系統(tǒng)

摘要隨著智能配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，對智能配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)及通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更深層次的融合研究變得日趨重要。信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem,CPS)概念的引入，通過借助網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)與電力物理系統(tǒng)緊密結(jié)合的特點(diǎn)，建立了一種由嵌入式計(jì)算設(shè)備、實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)、電子交互設(shè)備以及各種智能電力器械組成的新型智能配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)。本論文主要闡述了智能配電網(wǎng)信息物理融合保護(hù)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)、組成部分、保護(hù)性能，提出了一種基礎(chǔ)的系統(tǒng)構(gòu)建方式及其關(guān)鍵技術(shù)。研究了通信網(wǎng)絡(luò)對智能配電網(wǎng)保護(hù)性能的影響，并論述了其優(yōu)勢及未來發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞：信息物理融合系統(tǒng)(Cyber-PhysicalSystem,CPS)；智能配電網(wǎng)；繼電保護(hù)系統(tǒng)；通信網(wǎng)絡(luò)AbstractWiththecontinuousdevelopmentoftheintelligentdistributionnetwork,ithasbecomeincreasinglyimportanttocarrythedeeperintegrationresearchontheintelligentdistributionnetworkrelayprotectionsystemandcommunicationnetwork.Theconceptofcyber-physicalsystem(CPS)whichfeaturesacloseintegrationofcomputationalandphysicalelementsisintroduced.Byapplyingthischaracteristic,anewcyber-physicaldistributionnetworkrelayingprotectionsystemwhichconsistsofembeddedcomputationdevice,real-timecommunicationnetwork,electronictransformerandintelligentswitchingdeviceisproposed.Thefunctionandstructureofeachunitareelaborated.Thisthesismainlyexpoundstheorganizationstructure,components,protectionperformanceofintelligentdistributionnetworkinformationfusionphysicalprotectionsystem,thispaperproposesabasicwayofsystemconstructionandkeytechnologies.Communicationnetworkineffecttheperformanceoftheintelligentdistributionnetworkprotectionisstudied,anddiscussingitsadvantagesanddevelopmenttrendinthefuture.目錄TOC\o"1-4"\h\u1931摘要 1271671緒論 1227321.1選題背景 1190031.2國內(nèi)外研究狀況 1316091.3本論文的主要工作 1238852智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真評估實(shí)驗(yàn)平臺(tái) 111782.1智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真測試平臺(tái)的構(gòu)成 1293752.2智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真測試平臺(tái)的仿真原理 1165902.3小結(jié) 1265853智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真平臺(tái)架構(gòu) 1113933.1OPNET簡述 1268153.1.1OPNET的特征 146233.1.2OPNET的原理 1179073.2智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建基礎(chǔ) 1319973.3智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置 13.4智能配電網(wǎng)電力系統(tǒng)元件建模310183.5智能配電網(wǎng)仿真平臺(tái)電力系統(tǒng)與通訊網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互原理 152403.6小結(jié) 1307194智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真測試 1159405總結(jié) 19562致謝 123827參考文獻(xiàn) 11緒論1.1選題背景智能配電網(wǎng)和智能送電網(wǎng)作為智能電網(wǎng)最重要的兩個(gè)部分，我國對于智能電網(wǎng)的研究和試驗(yàn)主要集中在智能配電網(wǎng)。就我國當(dāng)下的發(fā)展現(xiàn)況來看，配電網(wǎng)的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)的落后于我國的發(fā)電及輸電能力。輸電網(wǎng)的自動(dòng)化以及智能化程度，自愈能力，優(yōu)化運(yùn)行能力遠(yuǎn)超于配電網(wǎng)?，F(xiàn)在的配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)中主要使用的是電流保護(hù)方式，速斷保護(hù)在系統(tǒng)中作為線路的主保護(hù)，發(fā)生故障的時(shí)候瞬時(shí)動(dòng)作進(jìn)行保護(hù)，進(jìn)行后備保護(hù)的是過流保護(hù)，通過延時(shí)動(dòng)作的重合閘設(shè)備在短時(shí)間對瞬時(shí)性故障進(jìn)行快速恢復(fù)，有效提高了供電的可靠性。但是，對于長線路和多級(jí)數(shù)的配電網(wǎng)，這種繼電保護(hù)系統(tǒng)嚴(yán)重影響了用電設(shè)備的使用年限和供電回復(fù)供電的時(shí)間，各級(jí)保護(hù)設(shè)備之間難以整合，無法有效保障線路末端出線故障時(shí)的響應(yīng)靈敏度，缺少有效技術(shù)手段對全局信息進(jìn)行獲取，只能通過小范圍的信息分析對線路故障進(jìn)行簡單判斷。近年來，隨著智能配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，越來越多的分布式電源被允許接入到配電網(wǎng)當(dāng)中。大規(guī)模接入的分布式電源發(fā)電對智能配電網(wǎng)的保護(hù)系統(tǒng)系能性能造成了本質(zhì)上的影響。配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和潮流方向相比于過去的傳統(tǒng)配電網(wǎng)產(chǎn)生了明顯的變化，過去的階段式繼電保護(hù)系統(tǒng)將不再有效。由數(shù)個(gè)分布式電源連同儲(chǔ)能系統(tǒng)一起組成的小范圍配電網(wǎng)絡(luò)概念開始被廣泛提出，這一概念為解決當(dāng)前保護(hù)系統(tǒng)有效性的問題提供了一種全新的方法和思路，將分布式發(fā)電對配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)，短路電流的影響轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒕W(wǎng)對智能電網(wǎng)的影響。1.2國內(nèi)外研究狀況隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展程度的不斷提高，對智能配電網(wǎng)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的要求也在不斷提高，同時(shí)分布式發(fā)電的普及和微網(wǎng)概念的提出，使得國內(nèi)外諸多學(xué)者對智能配電網(wǎng)保護(hù)性能的研究提出了很多新型的解決辦法?；趯χ悄茈娋W(wǎng)保護(hù)性能的研究，文獻(xiàn)[1]中在選擇故障線路時(shí)利用通信耦合技術(shù)，總結(jié)不同形式的方法進(jìn)行故障選線，論述了一種通過以饋線保護(hù)為基礎(chǔ)的對故障線路進(jìn)行模糊識(shí)別的技術(shù)；文獻(xiàn)[2]論述了關(guān)于可重新架構(gòu)的保護(hù)性同在未來的智能配電網(wǎng)中的可實(shí)施性，并介紹了如何在線重新架構(gòu)繼電保護(hù)系統(tǒng)的方法和意義；在文獻(xiàn)[3]中，作者提出了一種核心是集成功能繼?？刂破鞯母叨燃汕覕?shù)字化的保護(hù)系統(tǒng)，通過削減多余的大范圍信息來優(yōu)化繼電保護(hù)系統(tǒng)的性能。針對微網(wǎng)這個(gè)新興概念，文獻(xiàn)[4]介紹了分布式發(fā)電電源系統(tǒng)內(nèi)，通過某些固定變化的電壓數(shù)值利用通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)廣泛對比來找到故障發(fā)生位置的方法；文獻(xiàn)[5]論述了如何通過高度集成優(yōu)化的電氣斷路設(shè)備以及傳感器，在多時(shí)段內(nèi)通過通信網(wǎng)絡(luò)與繼電器聯(lián)系達(dá)到處理故障的目的，這種方案應(yīng)對于阻抗相對比較高的故障時(shí)，響應(yīng)靈敏度有突出優(yōu)勢；文獻(xiàn)[6]構(gòu)建了一種保護(hù)直流微網(wǎng)的繼電保護(hù)系統(tǒng)，并闡述其原理。信息物理融合系統(tǒng)概念的提出，是配電網(wǎng)絡(luò)向智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化程度未來不斷進(jìn)步發(fā)展的整體趨勢。信息物理融合系統(tǒng)（CyberPhysicalSystems，CPS）是一個(gè)綜合計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和物理環(huán)境的多維復(fù)雜系統(tǒng)，通過3C（Computing、Communication、Control）技術(shù)的有機(jī)融合與深度協(xié)作，達(dá)成大型工程系統(tǒng)的實(shí)時(shí)感知、動(dòng)態(tài)控制和信息服務(wù)的目標(biāo)。CPS實(shí)現(xiàn)計(jì)算、通信與物理系統(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，可使系統(tǒng)更加可靠、高效、實(shí)時(shí)協(xié)同。本質(zhì)上說，CPS是一個(gè)具有控制屬性的網(wǎng)絡(luò)，但它又有別于現(xiàn)有的控制系統(tǒng)?？刂茖τ谖覀儾⒉荒吧?。從20世紀(jì)40年代麻省理工學(xué)院發(fā)明了數(shù)控技術(shù)到如今基于嵌入式計(jì)算系統(tǒng)的工業(yè)控制系統(tǒng)遍地開花，工業(yè)自動(dòng)化早已成熟，其在人們?nèi)粘＞蛹疑钪校鞣N家電具有控制功能。但是，這些控制系統(tǒng)基本是封閉的系統(tǒng)，即便其中一些工控應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)也具有聯(lián)網(wǎng)和通信的功能，但其工控網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部總線大都使用的都是工業(yè)控制總線，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)或者說設(shè)備難以通過開放總線或者互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行互聯(lián)，而且，通信的功能比較弱。而CPS則把通信放在與計(jì)算和控制同等地位上，這是因?yàn)镃PS強(qiáng)調(diào)的分布式應(yīng)用系統(tǒng)中物理設(shè)備之間的協(xié)調(diào)是離不開通信的。隨著大規(guī)模間歇性可再生能源和分布式電源的并網(wǎng)，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜。要保證配網(wǎng)可靠性，傳感器、通信等其他物理環(huán)節(jié)也成為了重要的影響因素。而融合了信息物理系統(tǒng)（CyberPhysicalSystem，CPS）的信息物理配電網(wǎng)絡(luò)（CPDN）為解決這些問題提供了一種新的途徑。1.3本論文的主要工作根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題要求，本論文設(shè)計(jì)了一個(gè)可以有效反應(yīng)通信質(zhì)量對智能配電網(wǎng)保護(hù)性能影響的聯(lián)合仿真測試平臺(tái)，在測試整個(gè)配電網(wǎng)通信水平和質(zhì)量的同時(shí)，對電氣系統(tǒng)和通信系統(tǒng)進(jìn)行同步的仿真測試。本論文的章節(jié)結(jié)構(gòu)如下：第一章是緒論部分，介紹了本論文的選題背景，本課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，論述了研究本課題的意義以及重要性。第二章介紹了智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真評估實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)方案，包含了整個(gè)實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)的組成，通信系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)聯(lián)合仿真以及數(shù)據(jù)交互的原理，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的作用，以及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)聯(lián)合仿真的整體過程。第三章介紹了基于OPNET的仿真平臺(tái)的架構(gòu)原理和方式，分析了利用OPNET的配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)建模方式，電氣系統(tǒng)內(nèi)的通信數(shù)據(jù)交互以及傳輸方式不同的各種配電網(wǎng)報(bào)文。簡述了智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置的基本建模方法，智能配電網(wǎng)新型保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，最后介紹了智能配電網(wǎng)中電氣部分和通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互原理。第四章是通過智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真評估實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)合仿真測試得到的結(jié)果并對通信質(zhì)量對保護(hù)性能的影響進(jìn)行了分析。第五章是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的總結(jié)，并對信息物理融合系統(tǒng)在未來智能電網(wǎng)中的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。2智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真評估實(shí)驗(yàn)平臺(tái)2.1智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真測試平臺(tái)的構(gòu)成融合了信息物理系統(tǒng)的信息物理配電網(wǎng)絡(luò)（CPDN）雖然可以通過理論計(jì)算的方式進(jìn)行研究，但要對復(fù)雜的配網(wǎng)狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行分析，系統(tǒng)仿真是一個(gè)便捷的途徑。由于CPDN包含了物理、信息和控制多層面的內(nèi)容，因此其仿真結(jié)構(gòu)大多采用的是物理仿真軟件加上信息仿真軟件聯(lián)合仿真的整體仿真方式。這種聯(lián)合仿真方式設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)都比較容易，但其缺點(diǎn)在于物理層和信息層耦合緊密，隨著仿真系統(tǒng)復(fù)雜程度的增加，擴(kuò)展和維護(hù)的工作量會(huì)大量增加，仿真時(shí)間延長。同時(shí)，該聯(lián)合仿真方式?jīng)]有考慮控制器自身的計(jì)算能力和通信能力，而這些特性對信息系統(tǒng)的仿真結(jié)果起著關(guān)鍵的作用。本論文設(shè)計(jì)的聯(lián)合仿真平臺(tái)，通過OPNET軟件自身提供的外部仿真文件，基于通信網(wǎng)絡(luò)模擬軟件OPNET和電力系統(tǒng)模擬軟件MATLAB的聯(lián)合仿真，實(shí)現(xiàn)了在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對智能配電網(wǎng)電氣系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的同步仿真模擬，對通信質(zhì)量對保護(hù)性能的影響進(jìn)行了測試及分析。圖1，基于OPNET的聯(lián)合仿真平臺(tái)組成聯(lián)合仿真模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。聯(lián)合仿真模型由4部分組成：MATLAB/SIMULINK軟件用來實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)的物理系統(tǒng)仿真。COSIM是一段聯(lián)合SIMULINK和OPNET的程序，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互。OPNET軟件實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)的仿真，模擬基于IEC61850/goose協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸過程。由于OPNET仿真包結(jié)構(gòu)與實(shí)際網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包不同，因此，必須由OPNET中的代理服務(wù)器來進(jìn)行IP層的包轉(zhuǎn)換。OPNET與CONTROLER之間的數(shù)據(jù)交互是通過SOCKET接口進(jìn)行的，CONTROLER既可以是虛擬控制器，也可以是實(shí)際控制器，用來進(jìn)行硬件回路仿真。如圖1所示，是以O(shè)PNET自身提供的聯(lián)合仿真的外部仿真控制文件(COSIM)為核心的仿真平臺(tái)組成。負(fù)責(zé)OPNET中的模擬通信網(wǎng)絡(luò)與MATLAB中電力系統(tǒng)模擬模塊之間的信息交互，并對整個(gè)聯(lián)合仿真的過程進(jìn)行控制。通過外部仿真控制文件在OPNET中調(diào)用軟件內(nèi)置的ESAAPI函數(shù)，與通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的傳輸與交互。2.2智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真測試平臺(tái)的仿真原理本論文設(shè)計(jì)的聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通過OPNET自身提供的聯(lián)合仿真技術(shù)，為了實(shí)現(xiàn)OPNET和其他軟件或程序之間的聯(lián)合仿真，提供了一種專門用于OPNET架構(gòu)的模擬網(wǎng)絡(luò)與其他軟件或程序進(jìn)行信息交互的通道。智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真測試平臺(tái)的電氣系統(tǒng)仿真和通信網(wǎng)絡(luò)仿真分別在MATLAB和OPNET中同步進(jìn)行。在MATLAB中構(gòu)建智能配電網(wǎng)的電力系統(tǒng)仿真模型，主要包括電力一次設(shè)備、電力電子設(shè)備、傳感器、繼電保護(hù)設(shè)備、斷路器和電氣主接線。真實(shí)有效的對智能配電網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行狀態(tài)和發(fā)生故障時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行模擬，對智能配電網(wǎng)的保護(hù)性能和安全控制性能進(jìn)行分析測試。在OPNET中構(gòu)建智能配電網(wǎng)的信息通信網(wǎng)絡(luò)仿真模型，對配電網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量進(jìn)行仿真測試，關(guān)鍵點(diǎn)在于智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和節(jié)點(diǎn)設(shè)置的建模，既包含了服務(wù)器、路由器、交換機(jī)和高帶寬的光纖等各種網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，又需要加入一些電力電子設(shè)備的通信數(shù)據(jù)交互模塊。該仿真測試平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)合仿真的時(shí)候，首先需要把在電氣系統(tǒng)中的模擬數(shù)據(jù)傳輸?shù)絆PNET中，通過在OPNET中構(gòu)建的通信網(wǎng)絡(luò)測試這些電力數(shù)據(jù)的傳輸特性，計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸延遲。然后OPNET把自身通信網(wǎng)絡(luò)仿真獲得數(shù)據(jù)信息傳遞給MATLAB，在MATLAB中構(gòu)建的電力系統(tǒng)模塊中進(jìn)行電氣性能仿真測試。整個(gè)聯(lián)合仿真數(shù)據(jù)交互過程如圖2所示。圖2，聯(lián)合仿數(shù)據(jù)交互過程在仿真時(shí)，聯(lián)合仿真的時(shí)間是由OPNET來主導(dǎo)的，系統(tǒng)的時(shí)間同步方式如圖3所示。圖中，系統(tǒng)的采樣時(shí)間間隔為，控制器的處理時(shí)間為，對應(yīng)步驟6；網(wǎng)絡(luò)延時(shí)為，對應(yīng)步驟9。圖3，時(shí)間同步方式2.3小結(jié)本章節(jié)主要介紹了智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真測試平臺(tái)的基本組成，分析了智能配電網(wǎng)電氣系統(tǒng)部分和通信網(wǎng)絡(luò)部分的聯(lián)合仿真原理，簡述了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的聯(lián)合仿真基本過程，并介紹了該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基本功能。3智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真平臺(tái)架構(gòu)3.1OPNET簡述3.1.1OPNET的特征OPNET的研制和開發(fā)商是創(chuàng)建于1986年的美國知名供應(yīng)商OPNETTechnologies，致力于智能通信網(wǎng)絡(luò)模擬軟件的開發(fā)和研究。在OPNET中內(nèi)置了許多與網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備運(yùn)行、通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、服務(wù)器建設(shè)有關(guān)的專業(yè)性內(nèi)容，因此大量OPNET的使用用戶在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信運(yùn)行，工程網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)時(shí)的性能優(yōu)化和工作效率有了非常明顯的提升。作為一款全能的通信網(wǎng)絡(luò)、設(shè)施、協(xié)議模塊化建設(shè)和測試仿真的建模工具，OPNET在業(yè)界有著非常良好的口碑和客戶群，提供著方便快捷的通信網(wǎng)絡(luò)建模方式，技術(shù)優(yōu)勢顯著。OPNET作為一款網(wǎng)絡(luò)模擬仿真工具，具有以下的主要特征，由文獻(xiàn)[7]可知：OPNET使用的是一種以離散事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制為基礎(chǔ)的仿真形式。產(chǎn)生于以網(wǎng)絡(luò)模型為基礎(chǔ)的狀態(tài)不同或者策略的設(shè)定。每當(dāng)有改變網(wǎng)絡(luò)模擬的狀態(tài)時(shí)，仿真設(shè)備才進(jìn)行模擬仿真，沒有改變網(wǎng)絡(luò)模擬的狀態(tài)是，模擬是沒有進(jìn)度的。模擬仿真的進(jìn)行是不連續(xù)的，在出現(xiàn)一個(gè)event后，時(shí)間推進(jìn)是向前進(jìn)行的，本質(zhì)上，時(shí)間的前進(jìn)具有跳躍性。使用以不連續(xù)的時(shí)間驅(qū)動(dòng)機(jī)制為基礎(chǔ)的模擬方式，實(shí)現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)通信的同步性和時(shí)序性，再加上不同時(shí)間的事件進(jìn)行的不確定性，決定了可以模擬計(jì)算設(shè)備和模擬網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)中不同的運(yùn)行方式和形態(tài)。（2）OPNET使用的之一種以進(jìn)程事件發(fā)生為基礎(chǔ)的調(diào)度機(jī)制。有序的對OPNET的事件進(jìn)行合理的安排，極大的提高了用來控制模擬通信網(wǎng)絡(luò)行為的應(yīng)用程序的合理性。調(diào)用模擬仿真應(yīng)用程序的仿真內(nèi)核和模擬工具能力以及建模模塊來達(dá)成OPNET的模擬仿真。（3）OPNET只用的是一種以報(bào)文為基礎(chǔ)的通信機(jī)制。利用模擬仿真報(bào)文在整個(gè)模擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的傳輸來仿真實(shí)際通信網(wǎng)鏈中數(shù)據(jù)信息的傳送和節(jié)點(diǎn)設(shè)備對數(shù)據(jù)包的處理。在模型建設(shè)過程中，通過自身通信網(wǎng)絡(luò)的需要建立、編譯各種各樣的數(shù)據(jù)報(bào)文。（4）OPNET使用的是一種層次分明的模型建設(shè)機(jī)制。工作中心，服務(wù)器和通信網(wǎng)絡(luò)一般包括三個(gè)類型的建模方式：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，?jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和通信行為。OPNET自身為了方便用戶的使用，內(nèi)置了各種編譯功能，最常使用的有通信網(wǎng)絡(luò)編輯器、code編輯器、系統(tǒng)編輯器這三種，分別完成網(wǎng)絡(luò)模擬架構(gòu)、節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)置和通信行為的建模。（5）OPNET自身提供了方便用戶與其他應(yīng)用程序進(jìn)行聯(lián)合仿真，例如外部仿真控制系統(tǒng)（ExternalSystemDomain）,提供ESYS文件(externalsysteminterface),通過ESA（ExternalSystemAccess）API函數(shù)與其他應(yīng)用程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和聯(lián)合仿真。具有如此可操作性的OPNET使得基本上滿足了大部分類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，大范圍的應(yīng)用與各種網(wǎng)絡(luò)的模擬分析工具，方便用戶對已經(jīng)構(gòu)建成功或者還處于設(shè)計(jì)階段的通信網(wǎng)絡(luò)的功能和動(dòng)作進(jìn)行詳細(xì)模擬和評估。OPNET的產(chǎn)品主要有：Modeler、ITGuru、SPGuru、WDMGuru等，OPNETModeler是最常用的模型，本文是以O(shè)PNETModeler14.5作為仿真平臺(tái)進(jìn)行建模仿真的。3.1.2OPNET的原理OPNET使用以離散事件仿真驅(qū)動(dòng)機(jī)制（Discreteeventdriven）為基礎(chǔ)的事件進(jìn)程推動(dòng)機(jī)制，離散事件仿真原理包含了一下幾個(gè)方面：每當(dāng)模擬網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程運(yùn)行在某一行發(fā)生改變時(shí)，用以仿真的設(shè)備才進(jìn)行工作，反之，進(jìn)程被跳過。OPNET的模擬仿真以事件調(diào)度器（EventScheduler）為核心，這也是離散仿真機(jī)制的核心。通過該調(diào)度器，將系統(tǒng)進(jìn)程的目標(biāo)時(shí)間和未來時(shí)間進(jìn)行時(shí)間表格化，并對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)程進(jìn)行維護(hù)。事件調(diào)度器的主要功能是維護(hù)設(shè)定優(yōu)先級(jí)比較高的事件運(yùn)行隊(duì)列，基于不同時(shí)間發(fā)生的事件安排不同的系統(tǒng)進(jìn)程順序，以先進(jìn)先出（FIFO，firstinandfirstout）為事件執(zhí)行原則，嚴(yán)格按照離散事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制進(jìn)行模擬。不同網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模塊之間的數(shù)據(jù)交互和傳輸以流量報(bào)文的形式進(jìn)行。事件調(diào)度器對當(dāng)前事件M的模擬仿真結(jié)束后，在事件列表(EventList)中將事件M剔除，同時(shí)對下一事件N的仿真獲得權(quán)限（這時(shí)事件N狀態(tài)轉(zhuǎn)化為中斷狀態(tài)，所有時(shí)間列表中的等待仿真事件都有該趨勢，不過有且僅有事件調(diào)度器獲得仿真權(quán)限的事件才可以轉(zhuǎn)變?yōu)橹袛啵?，如果事件N進(jìn)行所需要的時(shí)間T2大于當(dāng)前仿真時(shí)間T1，應(yīng)用程序?qū)⒎抡鏁r(shí)間推進(jìn)到T2，并觸發(fā)中斷B；如果T1等于T2，仿真時(shí)間將不推進(jìn)，直接觸發(fā)中斷B。（5）執(zhí)行事件所消耗的時(shí)間基本為零，兩個(gè)離散事件之間的仿真需要跨越進(jìn)程內(nèi)的模擬時(shí)間，然而并不需要物理時(shí)間，執(zhí)行事件的過程，從頭至尾，仿真設(shè)定的時(shí)間不推進(jìn)，但是需要消耗物理時(shí)間，模擬仿真機(jī)器的處理器決定了該物理時(shí)間的長短。每當(dāng)有以下兩個(gè)情況發(fā)生時(shí)，仿真結(jié)束：①時(shí)間列表行進(jìn)到空列表②仿真運(yùn)行時(shí)間打到了用戶預(yù)先給定的時(shí)間。3.2智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建基礎(chǔ)基于OPNET的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建基礎(chǔ)，需要我們兼顧以下幾個(gè)方面的建模：項(xiàng)目（Project）與場景（Scenario）：OPNET中。項(xiàng)目表示的是整體仿真環(huán)境，場景代表整體仿真環(huán)境中的部分仿真環(huán)境。作為通信網(wǎng)絡(luò)一個(gè)具體例子，一個(gè)具體設(shè)置的常營，本質(zhì)上來說是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、協(xié)議、應(yīng)用、流量以及仿真設(shè)置。在OPNET進(jìn)行模擬和仿真的時(shí)候，項(xiàng)目是作為最高層次的整體，單獨(dú)的項(xiàng)目下至少需要一個(gè)仿真場景作為子項(xiàng)目，代表模擬網(wǎng)絡(luò)建模，是一種模擬現(xiàn)實(shí)的模擬通信仿真環(huán)境配置。最早提出項(xiàng)目這一概念的原因是為了在場景狀態(tài)不一樣的情況對網(wǎng)絡(luò)仿真分析的結(jié)果進(jìn)行比較。項(xiàng)目提供場景復(fù)制功能，可以對場景進(jìn)行備份，通過改變新場景的參數(shù)運(yùn)行仿真來測試系統(tǒng)各方面的功能及是否存在瓶頸。子網(wǎng)概念（Subnet）：OPNET中對于子網(wǎng)的定義和常規(guī)網(wǎng)絡(luò)中子網(wǎng)的概念是不一致的。OPNET的子網(wǎng)在OPNET中的作用是將模擬通信網(wǎng)絡(luò)模型的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行具體化。子網(wǎng)有許多類別，常見的有移動(dòng)子網(wǎng)、固定子網(wǎng)和衛(wèi)星子網(wǎng)。不擁有任何運(yùn)行能力的子網(wǎng)，其意義主要是代表一個(gè)范圍巨大的模擬網(wǎng)絡(luò)的邏輯實(shí)體。節(jié)點(diǎn)類型（Node）：節(jié)點(diǎn)處代表的內(nèi)容通常是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)資源，具有具體處理能力的硬件和軟件結(jié)合到一起組成了節(jié)點(diǎn)配置。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都具備產(chǎn)生、傳送、接受并被處理該節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的左右。OPNET中內(nèi)置了一下幾種類型的節(jié)點(diǎn)：第一種我們稱之為固定節(jié)點(diǎn)，具體的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備像路由器、交換機(jī)、工作站、服務(wù)器等都屬于固定節(jié)點(diǎn)；第二種我們稱之為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中常見的有移動(dòng)臺(tái)，車載通信系統(tǒng)等；第三種我們稱之為衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)代表一顆通信衛(wèi)星。節(jié)點(diǎn)類型是多種多樣的，所以每一種節(jié)點(diǎn)所代表的通信網(wǎng)絡(luò)含義也是不同的。鏈路類型（Link）：OPNET中有三種具體的節(jié)點(diǎn)類型，與之預(yù)定的鏈路自然有各種不同的類型，第一種是點(diǎn)對點(diǎn)的鏈路，主要應(yīng)用在兩個(gè)固定節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳送；第二種是總線鏈路，作為模擬網(wǎng)絡(luò)中的共享媒體，實(shí)現(xiàn)在幾個(gè)不同類型的節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳送；第三種是無線鏈路，無線鏈路是動(dòng)態(tài)的，僅在仿真進(jìn)行時(shí)建立。實(shí)現(xiàn)收發(fā)信機(jī)在多種情況下進(jìn)行無線數(shù)據(jù)傳送。衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信必須使用無線鏈路，同時(shí)無線鏈路也可以應(yīng)用于固定節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信。仿真隨機(jī)種子（seed）：seed是產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的種子值，反映隨機(jī)數(shù)的狀態(tài)。只要選定一個(gè)種子值，整個(gè)隨機(jī)事件系統(tǒng)就固定了，復(fù)雜仿真的隨機(jī)過程就成了一次實(shí)現(xiàn)。目的是測試仿真系統(tǒng)的穩(wěn)健性，具體來說，針對不同的seed值進(jìn)行一系列仿真，每次不同seed值對應(yīng)的仿真結(jié)果相近，則表明建立的模型有較高的穩(wěn)健性。一般在發(fā)布仿真結(jié)果之前都要改變仿真種子進(jìn)行多次測試，如果結(jié)果完全改變，則說明模塊有疏漏，所得的結(jié)果只是一個(gè)特例，而不能反映系統(tǒng)的性能。屬性隱藏（hidden）：屬性在層次性基礎(chǔ)上的可讀屬性我們稱之為屬性的隱藏，比如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的一些用戶并不需要調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)參數(shù)，為了防止使用者修改數(shù)據(jù)而導(dǎo)致環(huán)境有誤，通過屬性隱藏的方法，將這些參數(shù)設(shè)定為預(yù)設(shè)值，僅當(dāng)需要修改時(shí)才可以在網(wǎng)絡(luò)底層進(jìn)行查找。屬性提升（promoted）：低等級(jí)的數(shù)據(jù)參數(shù)在OPNET中是可以一直提升（promoted）自身優(yōu)先級(jí)別的，最終能夠變成最高的階層級(jí)別參數(shù)。這種應(yīng)用方法最要是為了方便用戶在測試底層仿真屬性對通信網(wǎng)絡(luò)仿真結(jié)果影響的時(shí)候，可以快速的調(diào)用最底層的數(shù)據(jù)參數(shù)并對其進(jìn)行修改。3.3智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置基于OPNET構(gòu)建的配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)置，主要是利用OPNET的節(jié)點(diǎn)編輯功能，對各個(gè)節(jié)點(diǎn)位置的具體電氣設(shè)備模塊，為了滿足實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)的仿真測試要求，進(jìn)行功能修改。智能配電網(wǎng)的主要節(jié)點(diǎn)模塊設(shè)置包含：路由器、控制及合并單元、交換機(jī)、間隔層繼電保護(hù)元件、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)工作站等的節(jié)點(diǎn)模塊編譯。就常規(guī)的通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來說，以通信網(wǎng)絡(luò)鏈接路線、路由器、服務(wù)器、交換機(jī)、工作總站為主，這些設(shè)備全部可以通過OPNET的模型庫發(fā)現(xiàn)與之相對應(yīng)的模型并在OPNET通信網(wǎng)絡(luò)模擬中加以調(diào)用。如圖4所示，由于需要借助OPNET外部仿真文件協(xié)助實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行聯(lián)合仿真，所以需要在OPNET中對現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行一定的擴(kuò)展，在保留原有的應(yīng)用層和UDP/IP協(xié)議模塊的同時(shí)，新增一個(gè)名為ESYS的外部擴(kuò)展模塊和用以鏈接ESYS和UDP的虛擬應(yīng)用層UDP_bridge。UDP_bridge從ESYS接受來自外部仿真文件的通信請求，匯總成UDP報(bào)文發(fā)送給應(yīng)用層UDP,然后根據(jù)不同的數(shù)據(jù)發(fā)送到不同的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。圖4，OPNET節(jié)點(diǎn)模型及其擴(kuò)展同時(shí)，UDP_bridge需要從UDP應(yīng)用層接收相應(yīng)的報(bào)文，計(jì)算出數(shù)據(jù)報(bào)文的傳輸時(shí)間時(shí)延，匯總成報(bào)文反饋給ESYS，ESYS通過調(diào)用函數(shù)將通信網(wǎng)絡(luò)的延遲信息返還給外部仿真文件COSIM。使用這種網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建方式，可以在不影響OPNET模擬通信網(wǎng)絡(luò)自身的常規(guī)報(bào)文傳輸?shù)耐瑫r(shí)，設(shè)置了一個(gè)可以與外部仿真文件進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的信息通道。3.4智能配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)組成在現(xiàn)代的智能配電網(wǎng)保護(hù)裝置中，依賴嵌入式系統(tǒng)為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的設(shè)備愈來愈多的被使用。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在某種程度上已經(jīng)初步將通信網(wǎng)絡(luò)和物理系統(tǒng)進(jìn)行了融合，具備了信息物理融合系統(tǒng)（CPS）的雛形。不過美中不足的是，通信網(wǎng)絡(luò)和物理系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上還是相對獨(dú)立的，相互之間并沒有進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的能力。這類傳統(tǒng)繼電保護(hù)裝置并不能良好的實(shí)現(xiàn)基于信息物理融合系統(tǒng)（CPS）對于通信網(wǎng)絡(luò)和電力系統(tǒng)之間信息實(shí)時(shí)交換的需求，本論文給出了一種新型的智能配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)，主要由三個(gè)部分組成，分別是智能化開關(guān)設(shè)備（IntelligentSwitchingDevice，ISD)；電子式電流\電壓傳感器（EC\VT）；網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元(CyberProtecti0IlUnit，CPU)，下文是對這三部分概念的詳細(xì)表述。（1）智能化開關(guān)設(shè)備（IntelligentSwitchingDevice，ISD）傳統(tǒng)的配電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)中，開關(guān)設(shè)備僅僅具有最基本的控制線路通斷的功能，無法全面掌握開關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)信息，而新型的智能配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)中，開關(guān)設(shè)備自身必須具備一定的線路監(jiān)測和監(jiān)控能力，并且能夠?qū)崟r(shí)的講自身獲取的數(shù)據(jù)信息通過通信網(wǎng)絡(luò)與物理系統(tǒng)中的其他設(shè)備進(jìn)行交互。開關(guān)狀態(tài)監(jiān)視操作裝置網(wǎng)絡(luò)連接開關(guān)設(shè)備圖5，智能化開關(guān)設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)圖（2）電子式電流\電壓傳感器（EC\VT）傳統(tǒng)的電流\電壓互感器在某些新的保護(hù)原理應(yīng)用中受到自身磁飽和特性的影響，不能滿足系統(tǒng)需求。新型的電子式互感器以其突出的響應(yīng)精度，優(yōu)良的動(dòng)態(tài)特性和較完美線性特征，逐步代替了原有的電磁式傳感器，開始大范圍的使用與智能配電網(wǎng)當(dāng)中。電子式傳感器及微處理器、A/D傳感器、微處理器于一身，可以對自身獲取的電氣特性參數(shù)進(jìn)行快速簡單的處理，補(bǔ)償和調(diào)節(jié)，有效減輕了通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送負(fù)載量和傳輸精度。（3）網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元(CyberProtecti0IlUnit，CPU)每一個(gè)具體的開關(guān)設(shè)備裝置節(jié)點(diǎn)都需要網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元提供一個(gè)人機(jī)交互界面和繼電保護(hù)功能。每個(gè)節(jié)點(diǎn)的開關(guān)設(shè)備之間都可以通過網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和協(xié)同工作。在網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元中，可以處理各個(gè)電氣設(shè)備送來的數(shù)據(jù)信息，可以適應(yīng)各種各樣的算法需求，可以提供更為復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理算法。數(shù)據(jù)處理模塊計(jì)算網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)網(wǎng)絡(luò)連接模塊本地HMI圖6，網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元的功能結(jié)構(gòu)圖該新型的智能配電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)顛覆了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的單元組成，通過電力系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息交互，將電力系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接成為一個(gè)整體，符合信息物理融合系統(tǒng)的要求，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性和靈活性，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間更復(fù)雜的數(shù)據(jù)交互處理奠定了基礎(chǔ)。3.5智能配電網(wǎng)仿真平臺(tái)電力系統(tǒng)與通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交互原理圖7，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)數(shù)據(jù)交互方向如圖7所示，作為OPNET自身提供的外部仿真文件，COSIM在本論文設(shè)計(jì)的聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中是MATLAB與OPNET之間數(shù)據(jù)交互的橋梁，該平臺(tái)利用OPNET的外部系統(tǒng)定義ESD（ExternalSystemDefinition）實(shí)現(xiàn)對外接口的連接和中端，通過OPNET中的ESYS外部擴(kuò)展模塊，完成OPNET模擬通信網(wǎng)絡(luò)和外部仿真文件COSIM之間的數(shù)據(jù)交互。MATLAB和COSIM之間的數(shù)據(jù)交互則需要通過MATLAB引擎來實(shí)現(xiàn)。MATLAB引擎，是指由MATLAB自身提供的一組接口函數(shù)，通過C/C++、Fortran等各種語言編譯，借由MATLAB引擎這種獨(dú)特的接口函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了使用者在各種編程環(huán)境中對ATLAB進(jìn)行調(diào)控的需求。該引擎的應(yīng)用，本質(zhì)上是通過C++編程，將MATLAB視為一個(gè)可以隨時(shí)調(diào)用的引擎。聯(lián)合仿真平臺(tái)運(yùn)行時(shí)，MATLAB引擎作為一個(gè)單獨(dú)的應(yīng)用進(jìn)程在后臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行，C++調(diào)用程序也作為一個(gè)獨(dú)立進(jìn)程，二者之間通過后天進(jìn)程通信機(jī)制可以快捷的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。MATLAB引擎的關(guān)鍵在于使用MATLAB自帶的外部接口（mxinterface），該接口允許通過C++編譯的程序調(diào)用MATLAB中可編寫的函數(shù)程序庫。在OPNET通信仿真進(jìn)行的同時(shí)，MATLAB的仿真進(jìn)程同時(shí)被MATLAB引擎調(diào)用。協(xié)同仿真需要MATLAB提供一個(gè)對應(yīng)內(nèi)存的空間指針給OPNET仿真系統(tǒng)，這個(gè)指針允許MATLAB引擎接受來自MATLAB的數(shù)據(jù)和命令。在OPNET仿真進(jìn)程的頭文件處對該空間指針進(jìn)行聲明，就可以在各種各樣的進(jìn)程模型中調(diào)用該指針，通過特定的程序函數(shù)，實(shí)現(xiàn)MATLAB和OPNET之間的數(shù)據(jù)傳遞，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合仿真。3.6小結(jié)本章節(jié)主要介紹了智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真測試平臺(tái)的通信網(wǎng)絡(luò)仿真設(shè)計(jì)和電力系統(tǒng)模型建設(shè)及組成，對使用的OPNET網(wǎng)絡(luò)仿真軟件進(jìn)行了簡要的簡紹，論述了智能配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建基礎(chǔ)，著重分析了智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真測試平臺(tái)如何實(shí)現(xiàn)OPNET和MATLAB之間的數(shù)據(jù)交互。4智能配電網(wǎng)保護(hù)性能仿真平臺(tái)測試圖8，OPNET模擬通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖8，電力系統(tǒng)16節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖8所示，利用OPNET構(gòu)建了一個(gè)16節(jié)點(diǎn)的的星形通信網(wǎng)絡(luò)，外聯(lián)服務(wù)器，提供應(yīng)用模塊和布局模塊，使用10BaseT線路進(jìn)行連接。模擬信息物理融合系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)部分。圖9則是16節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，模擬信息物理融合系統(tǒng)的物理網(wǎng)絡(luò)部分?；趯π畔⑽锢砣诤舷到y(tǒng)的模擬，在通信網(wǎng)絡(luò)引用場景中通過對平均時(shí)延產(chǎn)生的分析來完成對智能配電網(wǎng)保護(hù)性能的評估。將SSDPU（SubstationDataProcessingUnit，變電站數(shù)據(jù)處理單元）作為發(fā)起者，通過選擇一個(gè)隨機(jī)的變電站通信流控制器在網(wǎng)請求當(dāng)前輸電線路的電壓電平控制器數(shù)據(jù)，產(chǎn)生端到端時(shí)延，包括TCP數(shù)據(jù)交互,MMS請求和響應(yīng)的傳輸延遲。圖10，通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)延曲線

如圖10所示，在開始的幾分鐘內(nèi)網(wǎng)絡(luò)設(shè)置沒有被完成，廣域通信路由表尚未建立。請求開始下降或排隊(duì)這個(gè)區(qū)間內(nèi),時(shí)延隨著網(wǎng)絡(luò)的收斂而增加。網(wǎng)絡(luò)鏈接2分種后，成功地建立了路由表?，F(xiàn)在，SSDPU發(fā)起的請求通信傳輸成功，結(jié)果顯示網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí)時(shí)延0.4MS，具有良好的網(wǎng)絡(luò)通信性能，并且具有友誼的穩(wěn)定性和抗干擾性。對電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)的負(fù)載能力和傳輸能力作為通信質(zhì)量的重要部分，本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對它們進(jìn)行了實(shí)時(shí)的仿真和性能測試。當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)中某一設(shè)備或某段線路的電氣性能指標(biāo)發(fā)生變化時(shí)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)報(bào)文傳輸至通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載改變，網(wǎng)絡(luò)流量隨之改變，通信網(wǎng)絡(luò)對這些數(shù)據(jù)報(bào)文處理完畢后，再反饋給物理系統(tǒng)，第三章中提到的新型配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)通過電子式傳感器，智能化開關(guān)和網(wǎng)絡(luò)保護(hù)單元可以有效利用這些通信網(wǎng)絡(luò)反饋的數(shù)據(jù)對故障進(jìn)行定位和隔離，非常顯著的提高了智能配電網(wǎng)絡(luò)保護(hù)的選擇性，靈敏性，速動(dòng)性和可靠性。如圖11、圖12所示，本平臺(tái)構(gòu)建的小型通信網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載能力最大值為3800bits/sec，最大允許流量也為3800bits/sec，負(fù)載變化曲線與流量變化曲線契合度高，無丟包現(xiàn)象產(chǎn)生，表明該網(wǎng)絡(luò)具有優(yōu)秀的數(shù)據(jù)傳輸能力，可以提供良好的通信質(zhì)量。圖11，網(wǎng)絡(luò)負(fù)載變化曲線圖12，網(wǎng)絡(luò)流量變化曲線5總結(jié)作為未來智能電網(wǎng)的主要發(fā)展方向之一，信息物理融合系統(tǒng)越來越受到國內(nèi)外大量學(xué)者的關(guān)注，基于信息物理融合系統(tǒng)的新型智能配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)依然處于研究和探索的階段，CPS是未來信息與工程技術(shù)全方位變革的基礎(chǔ)，代表了未來高度集成工業(yè)系統(tǒng)的發(fā)展方向。本論文設(shè)計(jì)了一個(gè)符合智能配電網(wǎng)保護(hù)系統(tǒng)發(fā)展的通信仿真測試平臺(tái)，通過OPNET的聯(lián)合仿真功能，構(gòu)建了一種電氣系統(tǒng)及其通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的同