發(fā)布時間：2017-08-02 08:11

  本文關(guān)鍵詞：基于TCP的GOOSE報文傳輸技術(shù)及其在配電系統(tǒng)中的應用

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【摘要】：基于智能終端之間對等交換測控信息的分布式控制技術(shù),既可以利用多個站點的測量信息提高保護控制性能,又能避免主站集中控制響應速度慢的問題,是配電網(wǎng)保護與控制技術(shù)的發(fā)展方向。為了保障分布式控制的響應速度,需要相鄰智能終端之間能夠快速交換測量控制信息。面向通用對象的變電站事件(Generic Object-Oriented Substation Event,GOOSE)可以在4ms內(nèi)完成變電站內(nèi)智能電子設(shè)備間的實時對等通信。由于變電站內(nèi)將GOOSE報文直接映射到數(shù)據(jù)鏈路層進行傳輸(稱為GOOSE over MAC),實施過程較復雜,且報文不能跨網(wǎng)傳輸,不適合在配電網(wǎng)中直接應用。將GOOSE映射至UDP協(xié)議(稱為GOOSE over UDP)可以實現(xiàn)GOOSE報文的跨網(wǎng)實時傳輸,但報文傳輸?shù)目煽啃缘貌坏奖ＷC。針對現(xiàn)有GOOSE傳輸方式在配電網(wǎng)中應用的不足,本文提出了基于TCP協(xié)議的GOOSE報文傳輸方案(稱為GOOSE over TCP),給出了實現(xiàn)方法,分析了影響GOOSE報文傳輸延時的主要因素并給出了改善GOOSE over TCP傳輸實時性的措施。本文的主要研究內(nèi)容有:(1)概述了配電網(wǎng)中常用的通信方式以及TCP/IP通信協(xié)議,闡述了對等通信技術(shù)的基本概念和特點,介紹了分布式控制應用的實現(xiàn)方式及其對通信系統(tǒng)的要求,以分布式饋線自動化應用為例說明了配電網(wǎng)分布式控制應用的具體實現(xiàn)過程。(2)對比分析了GOOSE over MAC和GOOSE over UDP兩種實時數(shù)據(jù)快速傳輸方式,在此基礎(chǔ)上提出了GOOSE over TCP的傳輸方案并給出了實現(xiàn)方法,分析了影響GOOSE報文傳輸延時的主要因素,給出了3種改善GOOSE over TCP傳輸實時性的措施:優(yōu)先處理措施、關(guān)閉TCP協(xié)議Negal算法以及保持TCP通信連接。(3)搭建了配電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)試驗平臺,測試了報文大小、網(wǎng)絡(luò)負載率以及報文經(jīng)過的節(jié)點數(shù)量等因素對GOOSE over TCP傳輸延時的影響情況,驗證了本文中給出的改善GOOSE over TCP傳輸實時性措施的可行性。試驗結(jié)果表明,GOOSE over TCP的傳輸性能可以滿足配電網(wǎng)分布式控制應用的需求。本文提出的將GOOSE映射至TCP協(xié)議的實時數(shù)據(jù)快速對等傳輸方案,既可以實現(xiàn)GOOSE報文的跨網(wǎng)實時傳輸,又能保證報文傳輸過程中的可靠性,而且配置簡單,易于實現(xiàn),通用性強,對于推動分布式控制在配電自動化中的應用具有十分重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：配電自動化 分布式控制 對等通信 GOOSE GOOSE over TCP
【學位授予單位】：山東理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM63;TM73;TM76
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 GOOSE傳輸方式及其應用研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 改善GOOSE傳輸實時性措施研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文主要內(nèi)容及創(chuàng)新之處13-15
• 1.3.1 本文主要內(nèi)容13-14
• 1.3.2 本文創(chuàng)新之處14-15
• 第二章 配電網(wǎng)對等通信與分布式控制技術(shù)15-25
• 2.1 配電網(wǎng)中常用的通信方式15-17
• 2.1.1 電力線載波15
• 2.1.2 通用分組無線業(yè)務15-16
• 2.1.3 以太無源光網(wǎng)絡(luò)16
• 2.1.4 光纖工業(yè)以太網(wǎng)16-17
• 2.2 TCP/IP通信協(xié)議17-19
• 2.2.1 通信協(xié)議概述17
• 2.2.2 TCP協(xié)議17-18
• 2.2.3 UDP協(xié)議18
• 2.2.4 IP協(xié)議18-19
• 2.3 對等通信技術(shù)19-21
• 2.3.1 對等通信網(wǎng)絡(luò)的概念19-20
• 2.3.2 對等通信網(wǎng)絡(luò)的特點20-21
• 2.4 分布式控制技術(shù)21-24
• 2.4.1 分布式控制的基本概念21
• 2.4.2 分布式控制的實現(xiàn)方式21-22
• 2.4.3 分布式控制應用對通信系統(tǒng)的要求22
• 2.4.4 分布式控制應用實例22-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 基于TCP的GOOSE報文傳輸技術(shù)25-36
• 3.1 現(xiàn)有GOOSE傳輸方式25-28
• 3.1.1 GOOSE over MAC傳輸方式25-27
• 3.1.2 GOOSE over UDP傳輸方式27-28
• 3.2 GOOSE over TCP傳輸機制28-29
• 3.3 GOOSE over TCP傳輸實時性分析29-31
• 3.3.1 報文傳輸實時性要求29-30
• 3.3.2 報文傳輸延時組成30-31
• 3.4 影響GOOSE over TCP傳輸實時性的因素31-32
• 3.4.1 報文大小31-32
• 3.4.2 經(jīng)過的節(jié)點數(shù)32
• 3.4.3 網(wǎng)絡(luò)負載率32
• 3.5 改善GOOSE over TCP傳輸實時性的措施32-35
• 3.5.1 優(yōu)先處理措施33-34
• 3.5.2 關(guān)閉TCP協(xié)議Negal算法34-35
• 3.5.3 保持TCP通信連接35
• 3.6 本章小結(jié)35-36
• 第四章 試驗驗證及分析36-53
• 4.1 試驗平臺搭建36-38
• 4.1.1 硬件組成36-37
• 4.1.2 軟件工具介紹37
• 4.1.3 試驗平臺搭建37-38
• 4.2 通信延時測量計算方法38-41
• 4.2.1 終端高精度時鐘獲取方法39
• 4.2.2 通信延時測量計算方法39-41
• 4.3 GOOSE over TCP傳輸性能測試41-42
• 4.4 GOOSE報文傳輸延時影響因素分析42-47
• 4.5 改善報文傳輸實時性措施測試驗證47-51
• 4.5.1 惡劣網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的測試47-50
• 4.5.2 正常網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的測試50-51
• 4.6 試驗結(jié)果分析51-52
• 4.7 本章小結(jié)52-53
• 第五章 結(jié)論與展望53-55
• 參考文獻55-57
• 附錄57-61
• 在讀期間公開發(fā)表的論文61-62
• 在讀期間參與科研項目62-63
• 致謝63

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本文編號：608315