農(nóng)業(yè)電氣化畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)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(kāi)題報(bào)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(qiáng) 學(xué)院 工 學(xué) 院 專(zhuān)業(yè) 農(nóng) 業(yè) 電 氣 化 與 自 動(dòng) 化 班級(jí) 電 氣 111 班 學(xué)號(hào) 32110109 指導(dǎo)教師 張卿杰職稱(chēng) 講師 2015 年 3 月 11 日 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教務(wù)處制 本課題的意義 國(guó)內(nèi)外研究概況 應(yīng)用前景等 列出主要參考文獻(xiàn) 本課題的意義 國(guó)內(nèi)外研究概況 應(yīng)用前景等 列出主要參考文獻(xiàn) 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(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn) 生 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段 即數(shù)字化變電站時(shí)代 變電站自動(dòng) 化技術(shù)的研究也取得了很大的進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展 然而 近年來(lái)隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用推廣 電網(wǎng) 調(diào)度自動(dòng)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(cè)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(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中 其控制功能的擴(kuò)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(diǎn) 利 用 OPNET 建 立 了 數(shù) 字 化 變 電 站實(shí)時(shí)仿真平臺(tái) 利用此仿真平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)過(guò)程層組網(wǎng)方案的設(shè)計(jì) 最后 利用此仿真平臺(tái)完成對(duì)數(shù)字化變電站保護(hù)性能等的測(cè)試 為變電站裝置的選擇提 供參考 二 國(guó)內(nèi)外研究概況 二 國(guó)內(nèi)外研究概況 國(guó)內(nèi) 國(guó)內(nèi) 從這個(gè)世紀(jì)初開(kāi)始 我國(guó)的電科院和一些電氣裝置生產(chǎn)廠家也開(kāi)始致力研究 IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn) 如今翻譯出來(lái)的較為正式的版本有四個(gè) 另外 我國(guó)許多大型的電氣裝 置生產(chǎn)廠家也開(kāi)始積極地開(kāi)展設(shè)備互操作性的實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)在 我國(guó)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(jìn)展 其中 最長(zhǎng)有 18 個(gè)月的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行記錄的具有國(guó)際先進(jìn)水平的光電 互感器已通過(guò)國(guó)家鑒定 與此同時(shí) 我國(guó)的一些比較有影響力的二次設(shè)備生產(chǎn)廠家的 實(shí)力也越來(lái)越強(qiáng)大 生產(chǎn)出來(lái)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(duì)過(guò)程層的通信接口加以改造 防止全部使用新設(shè)備時(shí)出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題就 會(huì)造成很大的危害 另外 我國(guó)多家電力公司也對(duì)數(shù)字化變電站表現(xiàn)出了濃厚的興趣 加快跟進(jìn)數(shù)字 化變電站發(fā)展的腳步 國(guó)內(nèi)數(shù)字化變電站建設(shè)發(fā)展歷簡(jiǎn)介如下 2005 年 1 月 29 日 位于山東省陽(yáng)谷景陽(yáng)岡的冷軋薄板有限公司順利投入運(yùn)行這 是我國(guó)第一個(gè)運(yùn)用國(guó)產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字變電站 其電壓等級(jí)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(dòng)化系統(tǒng) 這些裝置都有效地促進(jìn)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(kāi)始運(yùn)行 它位于云南曲靖 其電壓等級(jí) 也是 110kV 作為試點(diǎn)研究項(xiàng)目 云南電網(wǎng)對(duì)于這個(gè)數(shù)字化變電站也較為重視 它融 合了多門(mén)學(xué)科的知識(shí) 也有各方面的專(zhuān)家學(xué)者對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行研究 翠峰變電站的順利 運(yùn)行標(biāo)志了我國(guó)的變電站已經(jīng)逐漸由傳統(tǒng)的自動(dòng)化轉(zhuǎn)向了數(shù)字化的發(fā)展 2006 年 12 月 13 日 國(guó)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(dòng)成功 這座數(shù)字變電站投入運(yùn)行 不但有效地促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的迅 猛發(fā)展 而且也是我國(guó)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(diǎn)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(jì)量 保護(hù)等系統(tǒng)同在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中 實(shí)現(xiàn)信息 共享 對(duì)于將來(lái)的維護(hù)和變電站的擴(kuò)展都有很大的幫助 國(guó)外 國(guó)外 IEC61850 系列標(biāo)準(zhǔn)制定后就一直受到國(guó)際上的廣泛關(guān)注 國(guó)外初期主要研究 標(biāo)準(zhǔn)的可行性以及效率上 隨后針對(duì)互操作性進(jìn)行相關(guān)的實(shí)踐與研究 主要 研究工作大多都是在各示范項(xiàng)目以及實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn) 并促使標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一 步完善 并沒(méi)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(kāi)始對(duì)數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行分析 包括可靠性分析 實(shí)時(shí)性分析和 各種改進(jìn)實(shí)施方案的研究 文獻(xiàn)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(guò) NS 2 方法進(jìn)行模擬仿真 以證明方案的可行性 文獻(xiàn) 描述了一個(gè)基于 IEC61850 中標(biāo)準(zhǔn)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng) 包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)和建造方 法 文獻(xiàn)介紹了一種硬件實(shí)現(xiàn) IEC61850 9 2 典型的過(guò)程總線通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化 保護(hù)系統(tǒng) 用于糾正測(cè)量時(shí)的損失與延誤 文獻(xiàn)提出了運(yùn)用多代理機(jī)制來(lái)提高 IED 以 及 變 電 站 保 護(hù) 和 控 制 系 統(tǒng) 的 可 靠 性 文 獻(xiàn) 介 紹 了基于 IEC61850 的變電站工程中 在過(guò)程總線實(shí)施 IEEEl588 標(biāo)準(zhǔn)的新方法 在上個(gè)世紀(jì) 90 年代 ABB 阿爾斯通和西門(mén)子等幾家大型公司就一起對(duì)數(shù)字化變 電站所需的一些設(shè)備之間進(jìn)行了互操作的實(shí)驗(yàn) 主控站上設(shè)備等的架設(shè)大部分是由 ABB 公司來(lái)進(jìn)行的 試驗(yàn)主要由 ABB 完成主控站的架設(shè) 基于 IEC 61850 通信標(biāo)準(zhǔn)在 Ethemet 上把 ABB 阿爾斯通和西門(mén)子等幾家大型公司的設(shè)備連接起來(lái) 在 21 世紀(jì)初 幾家公司又進(jìn)行了多個(gè)實(shí)驗(yàn) 在 2001 年 這三個(gè)公司進(jìn)行了間隔層設(shè) 備之間的互操作試驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)具體步驟為 首先由西門(mén)子公司的設(shè)備繼電保護(hù)裝置發(fā)出 跳閘信號(hào) ABB 公司的開(kāi)關(guān)接收該信號(hào)之后立刻斷開(kāi) 同時(shí)將 GOOSE 信息傳遞到系統(tǒng) 的其他設(shè)備 ABB 公司的繼電保護(hù)裝置再發(fā)出重合閘命令 斷路器重合 接下來(lái)的三年 ABB 阿爾斯通和西門(mén)子又對(duì)間隔層設(shè)備之間展開(kāi)了互操作試驗(yàn) 試驗(yàn)獲得了成功 同時(shí)也有效地說(shuō)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(yùn)行的安全性 可靠性和經(jīng)濟(jì)性是電力企業(yè)的基本 未來(lái)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(dāng)關(guān)鍵的 數(shù)字化變電站的建設(shè)為今后實(shí)現(xiàn)智能化電力系統(tǒng)打下了堅(jiān)實(shí) 的基礎(chǔ) 雖然數(shù)字化變電站技術(shù)已經(jīng)基本達(dá)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(jìn)的空間 對(duì)于運(yùn)行規(guī)程方面帶來(lái)的變化也有待于進(jìn)一步研究及積累經(jīng)驗(yàn) 因此近兩年內(nèi)仍將是數(shù)字化變電站試運(yùn)行積累經(jīng)驗(yàn)的階段 四 參考文獻(xiàn) 四 參考文獻(xiàn) 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(guó)方 數(shù)字化變電站的關(guān)鍵技術(shù) J 江蘇電機(jī)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(jī)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(guó)電力出版社 2008 7 黃益莊 變電站綜合自動(dòng)化技術(shù) M 北京 中國(guó)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(yàn)研究院有限公司 9 德 Klaus PeterBrand 德 VolkerLohmann 德 WolfgangWimmer 變電站自動(dòng)化 M 北京 中國(guó)電力出版社 2009 10 吳皓 數(shù)字化變電站設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述 J 企業(yè)科技與發(fā)展 2009 年第 14 期 11 隆麗 王國(guó)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 昆明冶金高等專(zhuān)科學(xué)校自動(dòng)化與電力學(xué)院 賽爾輸配電產(chǎn)品應(yīng)用開(kāi)關(guān)卷總第 84 期 13 張順 變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展 J 科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì) 2003 年 第 9 期第 13 卷 14 袁敬中 數(shù)字化變電站自動(dòng)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(dòng)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(guó)帥 劉騰 數(shù)字化變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的問(wèn)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(jì)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(xué)位論文 成都 西南交通大學(xué) 2008 20 易永輝 曹一家 張金江 劉波 徐立中 郭創(chuàng)新 基于 IEC61850 標(biāo)準(zhǔn)的新型集中式 IED J 電力 系統(tǒng)自動(dòng)化 2008 年 6 月 25 日 第 32 卷第 12 期 21 耿江海 高樹(shù)國(guó) 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(xué)位論文 秦皇島 燕山大學(xué) 2005 24 陳韋 關(guān)于數(shù)字化變電站自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用 J 科學(xué)之友 2010 年 02 月 06 25 田林云 淺述數(shù)字化變電站是未來(lái)變電站發(fā)展的趨勢(shì) J 科學(xué)之友 2010 年 01 月 02 26 宋文凱 岑凱辛 數(shù)字化變電站在我國(guó)的新發(fā)展 J 電氣時(shí)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(jì) 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(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析 J 科技資訊 2010 年第 7 期 30 黃學(xué)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(hù)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(xué)位論文 上海 上海交通大學(xué) 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(dòng)化學(xué)報(bào) 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(ài)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(cè)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(cè)技術(shù) J 2008 中國(guó)電力系統(tǒng)保護(hù)與控制學(xué)術(shù)研討會(huì)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(cè)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(hù)技術(shù) J 科技天下 2010 年 8 月 40 張義平 萬(wàn)斌 數(shù)字化變電站的狀態(tài)檢修與狀態(tài)監(jiān)測(cè)探討 J 中國(guó)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(hù)技術(shù)分析 J 科技信息 2010 年第 27 期 42 羅時(shí)俊 董偉明 數(shù)字化變電站繼電保護(hù)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(hù)應(yīng)用問(wèn)題研究 J 中國(guó)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(guó)林業(yè)出版社 2010 45 蘇小林 顧雪平 電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)英語(yǔ) M 北京 中國(guó)電力出版社 2008 研究的目標(biāo) 內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題研究的目標(biāo) 內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題 一 研究目標(biāo) 一 研究目標(biāo) 數(shù)字化變電站通信系統(tǒng)是整個(gè)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(huì)對(duì)變電站通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)延進(jìn)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?fù)浜团渲?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(huì)給實(shí)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?jī)?nèi)容 二 研究?jī)?nèi)容 1 對(duì) IEC61850 整體結(jié)構(gòu)和核心技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)分析 2 研究了變電站網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 包括過(guò)程總線的組網(wǎng)方案 站總線的組網(wǎng)方案 以 及實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(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(duì)變電站通信實(shí)時(shí)性進(jìn)行了仿真 分析得出了影響實(shí) 時(shí)性的因素 三 擬解決關(guān)鍵問(wèn)題 三 擬解決關(guān)鍵問(wèn)題 1 搞清楚變電站的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 2 對(duì) D2 變電站建立仿真模型 3 基于所建立的模型 對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行仿真 對(duì)能影響時(shí)延因素的仿真結(jié)果進(jìn) 行了分析 包括數(shù)據(jù)包的大小 發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔 站級(jí)監(jiān)控機(jī)的 CPU 利用率和不 同的帶寬都會(huì)影響端對(duì)端時(shí)延 研究方法 技術(shù)路線 實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析研究方法 技術(shù)路線 實(shí)驗(yàn)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(duì)變電站通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)性分 析 搞懂其中的運(yùn)行原理 2 熟悉 OPNET 這個(gè)仿真軟件 熟練操作 3 建立 D2 變電站的仿真模型 并進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真 4 對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)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(shí)驗(yàn)方案 三 實(shí)驗(yàn)方案 1 搜索與數(shù)字化變電站 通信系統(tǒng)問(wèn)題 OPNET 仿真模型等有關(guān)的文獻(xiàn)或期刊 做初步的整理和歸納 2 了解數(shù)字化變電站的運(yùn)作機(jī)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(wèn)題 并運(yùn)用 OPNET 軟件建立 D2 變電站仿 真模型以及進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真 4 對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)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(jìn)入了數(shù)字化變電站時(shí)代 使得國(guó)家更加重視這方面 2 已經(jīng)引起了中國(guó)學(xué)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(zhuān)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(jìn)行 參考學(xué)習(xí)及運(yùn)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(dòng)化技術(shù)的研究取得了很大的進(jìn)步 并不斷朝著結(jié)構(gòu)高度集成化