智能变电站继电保护建模与仿真研究

"该文探讨了基于OPNET的智能变电站继电保护系统的建模与仿真，重点关注数据流分析、通信机制以及继电保护设备在智能环境下的运作。通过运用IEC61850标准，作者在OPNET平台上建立了过程层网络和继电保护IED（智能电子设备）的模型，实现了MU数据采集、SV和GOOSE报文的传输、保护算法的执行以及保护出口的全面仿真。文中以电流保护为例，详细解释了建模仿真的原理和实现过程，证实了这种方法的有效性，为智能变电站继电保护的定量分析提供了新方法。" 在智能变电站中，通信网络已成为整个自动化系统的核心，对继电保护的性能和可靠性至关重要。由于过程层网络的引入，继电保护的数据采集和处理方式发生了变革，增加了对网络依赖。这给继电保护的安全运行带来了新的挑战。传统的微机保护方式不再适用，需要对智能变电站的继电保护系统进行深入理解和性能分析。 OPNET Modeler是一款广泛应用的通信网络仿真工具，可以用于设备、协议和应用的设计与研究。尽管已有研究尝试用OPNET分析变电站自动化系统的通信网络，但大多停留在定性层面，缺乏对IEC61850标准的详细建模和对IED性能的真实反映。 文章提出了一种创新方法，即在OPNET上根据IEC61850标准建立详细的模型，涵盖了从MU数据采集到保护出口的全部流程。具体包括：(1) 合并单元（MU）的数据采集，确保了实时和准确的电气量测量；(2) 采样值（SV）报文的传输，这些报文携带着测量值，用于保护算法的计算；(3) GOOSE（Generic Object Oriented Substation Event）报文的发送，用于快速控制信号的传递，如跳闸命令；(4) 继电保护算法的仿真，模拟了保护设备如何根据输入数据做出决策；(5) 保护出口的仿真，展示保护动作后如何影响系统，例如跳开断路器。 通过电流保护的实例，作者展示了如何在OPNET中构建保护算法逻辑，并阐述了建模的步骤和机制。这种方法不仅验证了建模的可行性，也为智能变电站继电保护的深入研究提供了新的工具，有助于进行定量性能分析，从而提升智能变电站的安全性和稳定性。