本文關鍵詞：智能變電站繼電保護系統(tǒng)的信息流建模與可靠性提升策略　出處：《華南理工大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：智能變電站作為變電站自動化技術發(fā)展的趨勢方向,是智能電網的重要組成部分,近年來,我國開展了一系列的智能變電站實踐,有力地推動了這一新技術在我國電網的發(fā)展和推廣。智能變電站繼電保護系統(tǒng)突破了常規(guī)繼電保護采樣—計算—出口一體化的實現模式,大幅度提升了繼電保護系統(tǒng)內信息資源共享水平和設備間的互操作能力,為實現更高性能的繼電保護架構體系創(chuàng)造了條件。然而,與這一目標相適應的智能變電站繼電保護理論與技術支撐體系尚未形成,使得智能變電站繼電保護的可靠性存在諸多質疑,也制約了智能變電站的推廣進程。本文密切結合智能變電站繼電保護的工程應用需要,以提升智能變電站繼電保護可靠性為根本目標,以智能變電站信息流為研究的基本載體,建立了智能變電站信息流模型,提出了信息流的潮流計算方法、繼電保護通信網絡的智能故障診斷方法、繼電保護的系統(tǒng)級測試方法以及高可靠性的采樣數據同步方法。主要工作包括:(1)建立了智能變電站通信網絡的信息流模型。信息流模型包括通信網絡的端口連接模型、信息源模型、信宿模型以及信息流服務模型,通過引入網絡微積分理論和圖論描述了智能變電站通信網絡信息源的各類屬性,交換機對信息流的服務特性,各設備之間的通信關系以及信息間的關聯關系等,是實現信息流潮流計算、通信網絡智能故障診斷以及系統(tǒng)級測試方法的重要基礎。(2)基于信息流模型提出了智能變電站通信網絡信息流的潮流計算方法,利用該方法能夠獲取各鏈路報文、各信息流流量以及報文最大延時在整個通信網絡中的分布,并提出了基于信息流流量分布的網絡異常流量在線監(jiān)測方法和最大延時分布的靈敏度分析方法,實現對智能變電站通信網絡的性能評估、運行方式評價,并為高可靠智能變電站通信網絡的設計與設備選型以及為網絡異常流量的在線監(jiān)測整定提供定量化依據。在實驗室環(huán)境下搭建測試平臺驗證了信息流模型和潮流計算方法的有效性,并以一典型220 kV智能變電站為例闡述了所提出模型和方法的相關應用。(3)基于信息流模型提出了報文傳輸路徑搜索算法,報文的傳輸路徑建立了報文與其傳輸過程中所要經過的實體設備之間的映射關系,使得網絡分析儀可以從單純的分析報文內容跨越到以整個實體通信網絡作為分析對象。并基于報文傳輸路徑提出了通信網絡的智能故障診斷算法,該算法可以作為網絡分析儀的高級應用,利用網絡分析儀實時采集的報文信息實現通信網絡的在線實時故障診斷。(4)研究了面向風險點識別的智能變電站繼電保護系統(tǒng)級測試方法,將整個繼電保護系統(tǒng)作為一個整體、一個對象進行測試,把測試的視角從單體繼電保護設備擴展到整個繼電保護系統(tǒng)。分析了智能變電站繼電保護系統(tǒng)的風險點,針對于風險點的識別和管控提出了有針對性的系統(tǒng)級測試方法,研發(fā)了系統(tǒng)級測試裝置,試制了樣機,并以廣東云浮220 kV都楊智能變電站為對象進行了系統(tǒng)級測試方法的工程應用。(5)提出了基于傳輸延時補償的不依賴于外部時鐘的同步方法,從理論分析、裝置研發(fā),實驗驗證等方面展開了系統(tǒng)研究。分析了網絡采樣傳輸延時的構成及其特性,建立了具有延時快速精確測量和記錄功能的交換機模型,并研發(fā)了樣機。理論分析和實驗測試表明所研發(fā)的交換機及采樣同步方法能夠可靠地實現不依賴于外部時鐘的網絡采樣同步,有效提升了智能變電站繼電保護的可靠性。本文得到兩項國家自然科學基金項目(項目編號:51577073和51377026)的資助,部分研究成果已經在南方電網實際工程中得到應用,并獲得南方電網公司科學技術進步一等獎,中國電力科技三等獎,取得了良好的技術和經濟效益,驗證了本文工作的正確性和有效性。
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM76;TM63;TM77

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本文編號：1325163