摘要:智能变电站过程层网络承载了数据采集、传输、处理及输出等功能,
其网络性能及可靠性备受关注,但分析方法和手段匮乏。结合智能变电站过程层
网络的组成特点和仿真建模需求,以信息传输过程为着眼点,采用OPNET 软件
分别对数据源端、传输端、处理终端等典型设备及行为进行通信建模。以保护 IED
通信行为为例,构建了 D2-1 型变电站网络性能分析模型,并对系统正常及故障
状态性能进行分析,验证了智能变电站过程层网络定量分析和研究手段,为变电
站网络规划、设备选型、运行方式评估等提供参考。
关键词:智能变电站;过程层网络;建模;仿真;OPNET
过程层网络是智能变电站技术的关键和核心,与传统变电站相比,智能变电
站在数据采集、传输、处理和输出等方面存在巨大差异,其网络性能及可靠性受
到了广泛关注[1]。由于缺乏有效的分析方法和分析工具,关于过程层网络的研
究仍停留在使用“测量法”和“解析法”层面,受规模、费用及时效性限制,难以满
足变电站网络性能分析需求[2]。
本文提出利用“仿真法”分析变电站网络,选取变电站通信网络主流仿真软件
OPNET Modeler,借助该软件对过程层网络展开从数据源、IED 设备到数据交换
过程等一系列精细化的建模,构建一套能够反映变电站网络运行机制和网络性能
的仿真平台,为智能变电站过程层网络定量分析,网络规划与设计、设备选型、
运行方式选择等提供手段与参考。
智能变电站采用“三层两网”结构[3-4]。过程层由电子式互感器、智能变压器、
智能操作箱等智能一次设备构成,间隔层主要有保护装置、测控装置、故障录波
装置、计量等设备,站控层设备由远动工作站、监控系统、保护管理机等构成。
IEC61850 标准引入了过程层网络,规定各设备之间可采用光缆互联并通过
以太网交换机进行数据交互,彻底改变二次硬接线传输方式,提高了数据共享和
互操作性。但同时也带来数据传输的不确定性,直接影响继电保护等二次设备的
动作性能与可靠性。
(1)信息流量大:过程层网络承担着对电流、电压值的采样、一次设备状
态信息以及二次设备保护、控制信号传输等任务。