關(guān)于OPNET的智能變電站繼電保護(hù)建模與仿真

摘要：智能變電站的繼電保護(hù)包括對內(nèi)部的數(shù)據(jù)源和傳輸方式的保護(hù)，通過實(shí)現(xiàn)智能變電站內(nèi)部的數(shù)據(jù)通信，使得變電站的各種報(bào)文信息都能夠在OPENET仿真的過程中發(fā)揮作用，實(shí)現(xiàn)從繼電保護(hù)相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、分析以及保護(hù)算法到仿真輸出的全過程，對于智能變電站的繼電保護(hù)提供一定的理論和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：智能變電站；OPENET仿真；繼電保護(hù)；建模仿真；數(shù)據(jù)通信 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM77 文章編號：1009-2374（2015）30-0121-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.063

根據(jù)我國數(shù)字化的標(biāo)準(zhǔn)以及相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方式，人工智能技術(shù)在變電站系統(tǒng)中得到了很好的運(yùn)用。在雙次電纜回路的約束機(jī)制下，通過以太網(wǎng)以及光纖的作用可以將變電站系統(tǒng)中的各種設(shè)備有效地進(jìn)行組網(wǎng)連接在一起。在智能變電站只能保護(hù)系統(tǒng)中報(bào)文傳輸以及指令傳輸?shù)目煽啃裕⑶以谶@個(gè)過程中要對連接后的設(shè)備進(jìn)行實(shí)際的測試，看其是否能夠滿足一定的靈敏度與可靠性，然后根據(jù)測試的情況對變電站智能保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。通過仿真根據(jù)不同的變電站系統(tǒng)來設(shè)計(jì)不同的智能繼電保護(hù)系統(tǒng)對整個(gè)智能變電站進(jìn)行層層的防護(hù)，在OPNET仿真技術(shù)的支持下，可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及仿真，根據(jù)仿真的結(jié)果來對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以便更好地對智能變電站進(jìn)行系統(tǒng)保護(hù)，通過仿真技術(shù)使得整個(gè)智能變電站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對于節(jié)點(diǎn)的控制以及對于系統(tǒng)的繼電保護(hù)，使得整個(gè)系統(tǒng)對于智能變電站的繼電保護(hù)更加完善。

1 OPENET仿真技術(shù)

我國網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)在不斷發(fā)展，通信技術(shù)日新月異，為了使得變電站系統(tǒng)的設(shè)備在進(jìn)行繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，能夠通過統(tǒng)籌設(shè)計(jì)與安排實(shí)現(xiàn)并結(jié)合實(shí)際的設(shè)備對整個(gè)變電站系統(tǒng)進(jìn)行仿真建模，所以本研究使用了OPENET仿真技術(shù)，利用該技術(shù)以變電站中的設(shè)備為對象建立繼電保護(hù)系統(tǒng)。由于在智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中需要數(shù)據(jù)以及指令的傳導(dǎo)，所以在一定程度上需要網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，然后以該技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過利用OPENET技術(shù)來對整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和建模，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對于系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及仿真和測試，在這個(gè)過程中要結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與功能設(shè)計(jì)，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠更好地實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的繼電保護(hù)。在這個(gè)過程中，要結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來對整個(gè)系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行深層次的設(shè)計(jì)以及滿足智能變電站繼電保護(hù)的分層機(jī)制，然后在這基礎(chǔ)上才能夠?qū)崿F(xiàn)對于整個(gè)系統(tǒng)利用仿真語言和指令來對系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。在仿真的過程中，要充分利用OPENET仿真技術(shù)來對不同的組網(wǎng)形式的繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)測試，也只有這樣才能夠確保整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠切實(shí)保護(hù)整個(gè)變電站，防止出現(xiàn)安全事故，進(jìn)而保護(hù)人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全。

2 網(wǎng)絡(luò)下的OPENET模型

本文對于所建立的OPENET仿真模型結(jié)合了實(shí)際的500kV變電站的繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，建立設(shè)備控制與繼電保護(hù)之間的數(shù)據(jù)鏈路，然后真正建立智能變電站的網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)模型。在這個(gè)過程中除了利用該智能繼電保護(hù)系統(tǒng)來對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行繼電保護(hù)之外，還要利用傳統(tǒng)的接線方式來實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)，從而為變電站的智能保護(hù)系統(tǒng)建立雙保險(xiǎn)機(jī)制，在相同的繼電保護(hù)回路之間建立數(shù)據(jù)的通路，并將這種形式作為主要的繼電保護(hù)形式。在這個(gè)過程中既要考慮到網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性，又要實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)。在整個(gè)繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，發(fā)現(xiàn)利用總線型的網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程不是很可靠，并且由此所形成的組網(wǎng)也存在安全上的問題，所以要對其他類型的網(wǎng)絡(luò)利用到該過程中的可靠性進(jìn)行仿真，并且在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型建立的過程中要對相應(yīng)的一次接線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行適當(dāng)界定。

2.1 網(wǎng)絡(luò)模型

OPNET模型的構(gòu)建一般是通過分解成多個(gè)不同的層次來完成的，包括網(wǎng)絡(luò)模型、節(jié)點(diǎn)模型以及進(jìn)程模型。通過對接線過程的分析可以采用兩種組網(wǎng)的方式為單串組網(wǎng)方式和間隔組網(wǎng)方式等。在第一種組網(wǎng)方式的過程中，要將整個(gè)串內(nèi)的設(shè)備都交給路由器來進(jìn)行管理，將母線保護(hù)和交換機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的連接，最終實(shí)現(xiàn)對于整個(gè)數(shù)據(jù)的管理；而在第二種方式中，要對斷路器以及變壓器和整個(gè)線路的關(guān)系進(jìn)行分析，然后通過分析將其和相應(yīng)的交換機(jī)相連。在仿真的過程中尤其需要注意的是仿真系統(tǒng)的連接方式。

2.2 節(jié)點(diǎn)模型

利用OPENET仿真技術(shù)可以對系統(tǒng)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及處理和輸出的設(shè)置，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)組成部分中，每個(gè)部分都完成一定的功能，如數(shù)據(jù)的生成、數(shù)據(jù)的存儲以及數(shù)據(jù)的處理、路數(shù)的選擇以及數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取τ诠?jié)點(diǎn)的設(shè)置過程進(jìn)行了規(guī)范，通過相應(yīng)的接口可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)環(huán)節(jié)之間的通信。為了使得整個(gè)智能變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)能夠和路由器進(jìn)行很好的連接，需要對接點(diǎn)的輸入和輸出進(jìn)行嚴(yán)格的界定。

2.3 智能網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的數(shù)據(jù)流

在網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的過程中，涉及到單元下的接線方式、變壓器的維護(hù)以及母線的開關(guān)等一系列的環(huán)節(jié)，通過人工智能處理環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對于數(shù)據(jù)文件的傳輸，并且在這個(gè)過程中還不影響到整個(gè)系統(tǒng)指令傳輸?shù)男ЧＴ谄渲凶顬橹饕膮?shù)設(shè)置就是采樣周期的參數(shù)設(shè)置，一般來講應(yīng)該將報(bào)文的長度限定在123字節(jié)以內(nèi)，并且也要對流量的開始采集以及結(jié)束采集的時(shí)間節(jié)點(diǎn)設(shè)置成同步的常數(shù)分布模式，以確保采集信息的同步性，確保周期廣播啟閉在報(bào)文字節(jié)的標(biāo)準(zhǔn)效果，確保持續(xù)10min的報(bào)文能夠在不同報(bào)文經(jīng)過重播、多發(fā)的模式下依然可以向外發(fā)送系統(tǒng)命令。

3 OPENET仿真應(yīng)用

本文以智能變電站的過電流保護(hù)為例利用OPNET建立相應(yīng)的變電站的繼電保護(hù)模型以及仿真，本文介紹的是面向繼電保護(hù)分析的過程層的網(wǎng)絡(luò)建模，數(shù)據(jù)源的獲取可以通過采樣點(diǎn)的電氣采樣量。

但是在變電站系統(tǒng)中，各個(gè)層次之間并沒有設(shè)立相應(yīng)的報(bào)文傳輸機(jī)制，通過VLAN來對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制，減少了信息廣播的數(shù)量，并且極大地減少了信息累積的程度，從而使得網(wǎng)絡(luò)信息的堵塞得到了有效的避免，有效地提高了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)和指令傳輸?shù)男省Ｔ谡麄€(gè)網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)報(bào)文在各個(gè)層次的網(wǎng)絡(luò)之間是不斷在進(jìn)行著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的。通過仿真來使得整個(gè)模型運(yùn)作起來，然后對整個(gè)變電站系統(tǒng)的繼電保護(hù)功能進(jìn)行相應(yīng)的測試，給定相應(yīng)的模擬輸入信號來對系統(tǒng)的報(bào)文進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集。在這個(gè)過程中以交換機(jī)為劃分層次的依據(jù)，這樣做的目的是為了保證實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一保護(hù)功能。

4 結(jié)語

隨著數(shù)字化處理技術(shù)的發(fā)展，變電站的繼電保護(hù)工作之前的仿真模型建立已經(jīng)取得了一定的成果，并能夠根據(jù)該模型對變電站進(jìn)行繼電保護(hù)實(shí)踐；能夠保證二次回路的信息交換，并且在模型應(yīng)用之后能夠有效減少數(shù)據(jù)的沖突，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的報(bào)文傳輸。該仿真模型的應(yīng)用能夠有效促進(jìn)我國電力技術(shù)的發(fā)展，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展保駕護(hù)航。

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作者簡介：肖雪麗（1984-），女，湖北隨州人，廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局工程師，研究方向：電力系統(tǒng)與自動化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint