關于OPNET的智能變電站繼電保護建模與仿真

摘要：智能變電站的繼電保護包括對內(nèi)部的數(shù)據(jù)源和傳輸方式的保護，通過實現(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文信息都能夠在OPENET仿真的過程中發(fā)揮作用，實現(xiàn)從繼電保護相關數(shù)據(jù)的采集、分析以及保護算法到仿真輸出的全過程，對于智能變電站的繼電保護提供一定的理論和數(shù)據(jù)基礎。

關鍵詞：智能變電站；OPENET仿真；繼電保護；建模仿真；數(shù)據(jù)通信 文獻標識碼：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)字化的標準以及相應的實現(xiàn)方式，人工智能技術在變電站系統(tǒng)中得到了很好的運用。在雙次電纜回路的約束機制下，通過以太網(wǎng)以及光纖的作用可以將變電站系統(tǒng)中的各種設備有效地進行組網(wǎng)連接在一起。在智能變電站只能保護系統(tǒng)中報文傳輸以及指令傳輸?shù)目煽啃?，并且在這個過程中要對連接后的設備進行實際的測試，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系統(tǒng)進行相應的調(diào)整。通過仿真根據(jù)不同的變電站系統(tǒng)來設計不同的智能繼電保護系統(tǒng)對整個智能變電站進行層層的防護，在OPNET仿真技術的支持下，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的設計以及仿真，根據(jù)仿真的結(jié)果來對系統(tǒng)進行改進，以便更好地對智能變電站進行系統(tǒng)保護，通過仿真技術使得整個智能變電站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對于節(jié)點的控制以及對于系統(tǒng)的繼電保護，使得整個系統(tǒng)對于智能變電站的繼電保護更加完善。

1 OPENET仿真技術

我國網(wǎng)絡通信技術在不斷發(fā)展，通信技術日新月異，為了使得變電站系統(tǒng)的設備在進行繼電保護系統(tǒng)設計的過程中，能夠通過統(tǒng)籌設計與安排實現(xiàn)并結(jié)合實際的設備對整個變電站系統(tǒng)進行仿真建模，所以本研究使用了OPENET仿真技術，利用該技術以變電站中的設備為對象建立繼電保護系統(tǒng)。由于在智能變電站繼電保護系統(tǒng)設計的過程中需要數(shù)據(jù)以及指令的傳導，所以在一定程度上需要網(wǎng)絡技術的支持，然后以該技術和網(wǎng)絡技術為基礎進行智能變電站繼電保護系統(tǒng)的設計。通過利用OPENET技術來對整個繼電保護系統(tǒng)進行仿真和建模，能夠有效地實現(xiàn)對于系統(tǒng)設計以及仿真和測試，在這個過程中要結(jié)合網(wǎng)絡技術對網(wǎng)絡中的各個節(jié)點進行結(jié)構(gòu)設計與功能設計，使得整個網(wǎng)絡能夠更好地實現(xiàn)對系統(tǒng)的繼電保護。在這個過程中，要結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術來對整個系統(tǒng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行深層次的設計以及滿足智能變電站繼電保護的分層機制，然后在這基礎上才能夠?qū)崿F(xiàn)對于整個系統(tǒng)利用仿真語言和指令來對系統(tǒng)進行設計。在仿真的過程中，要充分利用OPENET仿真技術來對不同的組網(wǎng)形式的繼電保護系統(tǒng)進行系統(tǒng)測試，也只有這樣才能夠確保整個繼電保護系統(tǒng)能夠切實保護整個變電站，防止出現(xiàn)安全事故，進而保護人們的生命和財產(chǎn)安全。

2 網(wǎng)絡下的OPENET模型

本文對于所建立的OPENET仿真模型結(jié)合了實際的500kV變電站的繼電保護系統(tǒng)的設計過程，建立設備控制與繼電保護之間的數(shù)據(jù)鏈路，然后真正建立智能變電站的網(wǎng)絡繼電保護模型。在這個過程中除了利用該智能繼電保護系統(tǒng)來對整個系統(tǒng)進行繼電保護之外，還要利用傳統(tǒng)的接線方式來實現(xiàn)繼電保護，從而為變電站的智能保護系統(tǒng)建立雙保險機制，在相同的繼電保護回路之間建立數(shù)據(jù)的通路，并將這種形式作為主要的繼電保護形式。在這個過程中既要考慮到網(wǎng)絡的獨立性，又要實現(xiàn)網(wǎng)絡之間的互聯(lián)。在整個繼電保護系統(tǒng)的設計過程中，發(fā)現(xiàn)利用總線型的網(wǎng)絡來實現(xiàn)整個過程不是很可靠，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)絡利用到該過程中的可靠性進行仿真，并且在整個網(wǎng)絡模型建立的過程中要對相應的一次接線網(wǎng)絡進行適當界定。

2.1 網(wǎng)絡模型

OPNET模型的構(gòu)建一般是通過分解成多個不同的層次來完成的，包括網(wǎng)絡模型、節(jié)點模型以及進程模型。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，要將整個串內(nèi)的設備都交給路由器來進行管理，將母線保護和交換機之間進行數(shù)據(jù)的連接，最終實現(xiàn)對于整個數(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線路的關系進行分析，然后通過分析將其和相應的交換機相連。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)點模型

利用OPENET仿真技術可以對系統(tǒng)中的每個節(jié)點進行數(shù)據(jù)采集以及處理和輸出的設置，在每個節(jié)點組成部分中，每個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)點的設置過程進行了規(guī)范，通過相應的接口可以實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)之間的通信。為了使得整個智能變電站繼電保護系統(tǒng)能夠和路由器進行很好的連接，需要對接點的輸入和輸出進行嚴格的界定。

2.3 智能網(wǎng)絡環(huán)境下的數(shù)據(jù)流

在網(wǎng)絡設計的過程中，涉及到單元下的接線方式、變壓器的維護以及母線的開關等一系列的環(huán)節(jié)，通過人工智能處理環(huán)節(jié)可以實現(xiàn)對于數(shù)據(jù)文件的傳輸，并且在這個過程中還不影響到整個系統(tǒng)指令傳輸?shù)男Ч?。在其中最為主要的參?shù)設置就是采樣周期的參數(shù)設置，一般來講應該將報文的長度限定在123字節(jié)以內(nèi)，并且也要對流量的開始采集以及結(jié)束采集的時間節(jié)點設置成同步的常數(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文字節(jié)的標準效果，確保持續(xù)10min的報文能夠在不同報文經(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仿真應用

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

但是在變電站系統(tǒng)中，各個層次之間并沒有設立相應的報文傳輸機制，通過VLAN來對整個網(wǎng)絡進行劃分，從而實現(xiàn)網(wǎng)絡相應的保護機制，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)絡信息的堵塞得到了有效的避免，有效地提高了整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)和指令傳輸?shù)男省Ｔ谡麄€網(wǎng)絡中，數(shù)據(jù)報文在各個層次的網(wǎng)絡之間是不斷在進行著數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的。通過仿真來使得整個模型運作起來，然后對整個變電站系統(tǒng)的繼電保護功能進行相應的測試，給定相應的模擬輸入信號來對系統(tǒng)的報文進行相應的數(shù)據(jù)采集。在這個過程中以交換機為劃分層次的依據(jù)，這樣做的目的是為了保證實現(xiàn)統(tǒng)一保護功能。

4 結(jié)語

隨著數(shù)字化處理技術的發(fā)展，變電站的繼電保護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)該模型對變電站進行繼電保護實踐；能夠保證二次回路的信息交換，并且在模型應用之后能夠有效減少數(shù)據(jù)的沖突，實現(xiàn)準確的報文傳輸。該仿真模型的應用能夠有效促進我國電力技術的發(fā)展，為我國的經(jīng)濟發(fā)展保駕護航。

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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。

（責任編輯：蔣建華）endprint