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电力工程师论文精选范文:互联网技术理念之电力体系保护通信体系分析

时间:2013-06-30 18:11来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文以利用基于互联网协议的网络通信技术实现电网广域保护通信的系统性方法为研究内容,针对在网络通信模式下保证电网广域保护信息传输实时性和可靠性涉及到的基础问题进行深

第1章绪论


1.1课题的研究背景和意义
“十一五”期间,我国电力工业论文范文得到持续快速发展。2010年全社会用电量41923亿千瓦时,基建新增装机容量9127万千瓦,发电装机容量达到9.6亿千瓦;水电装机已突破2亿千瓦,在运核电装机容量突破1000万千瓦,水电、核电、风电等非火电装机比重26.53%。随着“十二五”期间我国经济社会快速发展,电力需求将持续增长,预计2015年全社会用电量将达到6.27万亿千瓦时左右,“十二五”年均增长8.5%左右。充分保障电力供应,同时积极开发绿色能源,优化能源结构成为电力工业新的发展方向⑴。我国电力工业正从全国联网、西电东送、超高压、大机组的发展阶段,向特高压、智能电网、绿色发电的发展新阶段转变[21。以500kV(330kV)和220kV为骨千,覆盖全国范围的电网结构在2006年己经初步形成;区域内省间与跨区域电网通过南、中、北三大“西电东送”通道实现互联。全国范围的互联电网为更大程度地跨区域优化配置能源资源提供了基础,为满足国民经济和社会发展不断增长的用电需求提供了保障,促进了人民生活水平的不断提高[3]。我国电网在供电可靠性提高的同时,其运行控制难度也在增大。统计数据显示,“十一五”期间,全国城市10(6、20)kV供电系统用户供电可靠率(RS-1)由99.849%升高到99.932%,提高了 0.074个百分点;用户年平均停电时间由13.191小时降低到6.722小时,减少6.469小时(见表与此同时,我国电网规模随着陆续建成的大规模电源基地和特高压交直流试验示范工程的投运持续扩大;电网运行特征由于高低压电磁环网结构和交直流混合运行方式的出现而变得越来越复杂,电网安全稳定运行难度由于低频振荡和次同步谐振等问题的存在而加大;可能导致电网稳定破坏的主保护、安稳装置、多回直流同时闭锁、开关拒动等多重严重故障成为始终存在的引发电网大面积停电的风险因素。我国经济落后地区电压等级低,电网的网架结构、电气联系、防御突发事件的能力都较薄弱;电网发生单一事故后出现连锁事故的风险在运行中依然无法消除。管理、资金、人员和新技术应用各方面因素给电力二次系统安全防护工作带来风险和挑战。绿色发电的不稳定性及传统一次能源供给的随机性增加了电网安全稳定运行的风险[5]。
互联电网中一旦出现能够引发电网大面积停电的严重故障,将会对国民经济造成巨大的损失,给社会带来严重的负面影响。2003年8月14日发生的美国加拿大大停电事故7]波及美国8个州和加拿大安大略省,事故造成40?100亿美元经济损失[8]。2003年9月23日发生瑞典-丹麦大面积停电事故,停电区包括瑞典首都斯德哥尔摩、重要城市马尔及丹麦首都哥本哈根,500万人受到此次停电影响,损失负荷1.8GW[9]。2003年9月28日,意大利发生全国大停电,停电影响到全国人口的93%,造成经济损失约3亿欧元[9]。2005年9月25日,由于受到强台风的影响,海南电网发生全网崩溃事故,直到2005年10月1日海南电网所有35kV变电站才恢复供电_。2006年7月1日我国华中(河南)电网发生事故,在事故中,西北、华北与华中电网解列,川渝与华中东部电网解列,华中电网共损失负荷3794MW,其中河南电网供电减少量为2765MW[8]。2006年11月4日发生的西欧电网大停电事故波及西欧多个国家,其中德国、法国和意大利受到的影响最大,停电影响超过1000万人[9]。故障时的继电保护和紧急控制是保证互联电网安全运行不可或缺的因素[13]。高速、准确动作的继电保护和可靠、及时的紧急控制可控制互联电网大停电事故的影响范围,减小由于停电造成的社会经济损失。美国-加拿大8.14大停电事故中,如果线路距离保护III段的阻抗和延时定值能够合理整定,则可延缓这次故障的扩散[8]。瑞典-丹麦9.23大停电事故中,如果瑞典南部地区有性能良好的低压低频减载系统,或许丹麦东部大停电事故可以避免[9]。意大利9.28全国大停电事故中,如果调度能够执行快速的校正控制,系统可能不至崩馈[9]。海南电网9.25事故中,玉洲侧线路保护拒动后,如果有可高速动作的后备保护及时跳开故障线路,海南主网也许不至崩馈。华中(河南;)电网7.1事故由500kV输电线路继电保护装置误动作、其平行线路过负荷保护功能误设定而跳闹引起,如果能够采取快速自动减负荷措施,可有效防止电网事故扩大[8]。西欧电网11.4大停电事故由线路过负荷跳间引起,由于电网自动安全系统在几秒内快速切除了部分负荷,防止了电网全面崩淸。


第2章电力系统信息综合传输调度算法研究


2.1引言
智能电网要求实现电力系统生产和管理信息的高度共享,实现各种应用系统和智能电子设备“即插即用”式的系统接入方式,这将大大增加电力系统信息传输。在同一电力信息网络上传输电力系统各种控制信息及其他运行管理信息已成为发展趋势而信息综合传输技术为充分利用电力系统已有的宽带信道和宽带网络解决信息的传输问题提供了重要手段。实现电力系统信息综合传输需要解决多种信息业务综合传输中的流量冲突问题,保证信息业务的服务质量,特别要在保证实时信息业务的服务质量同时兼顾各类非实时信息服务质量。文献[71]、[59]和[90]提出米用 IP QoS (internet protocol quality ofservice)技术中的区分服务体系结构模型来解决电力系统信息综合传输的服务质量问题,由于基于通用的互联网技术,应用前景广阔。基于IP技术的网络通信模式也是未来建设智能电网统一信息系统的基础队列调度算法是实现基于IP技术和区分服务体系结构模型的网络通信模式的关键技术之一,在解决电力系统信息综合传输的服务质量问题中发挥重要作用。现有文献针对在电力系统信息综合传输中使用的队列调度算法的研究较少,仅开展了应用性研究。例如文献[71]应用了 PQ调度算法,文献[59]应用了 WFQ调度算法,文献[90]应用了基于类的加权公平队列(class-based weighted fairqueueing, CBWFQ)调度算法。电力系统生产和管理信息中实时信息比非实时信息优先级高。网络发生严重的流量冲突时PQ算法存在低优先级通信业务被“饿死”的问题[93],在保证电力系统高优先级信息业务服务质量的同时无法兼顾各类低优先级信息业务服务质量。WFQ算法是一种模拟通用处理器共享(generalized processor sharing, GPS)模型的队列调度算法,能按照预先分配的权值为综合传输的各信息业务分配网络带宽,提供公平的传输服务,避免PQ算法存在的问题,但是WFQ算法的分组服务顺序与GPS模型有很大差异[94]。文献[94]和[95]针对WFQ算法的局限性提出了 WF2Q+算法,该算法能够提供与GPS模型近似的分组服务顺序、更好地保证业务流量公平性且比WFQ算法复杂度低[95]。


第3章 电力系统企业内联网中广域控制通信.......... 48-66
    3.1 引言 ..........48-49
    3.2 电力系统信息业务流量特征.......... 49-51
    3.3 电力系统企业内联网..........51-52
    3.4 算例研究..........52-64
    3.5 本章小结.......... 64-66
第4章 IntelliGrid体系结构中流控传输.......... 66-82
    4.1 引言 ..........66-67
    4.2 通信故障恢复技术.......... 67-71
    4.3 SCTP与TCP的对比分析.......... 71-73
        4.3.1 传输控制协议TCP.......... 71-72
        4.3.2 流控传输协议SCT.......... 72-73
        4.3.3 SCTP的多宿性 ..........73
    4.4 SCTP网络级容错机制研究.......... 73-79
    4.5 本章小结.......... 79-82
第5章 SCTP在广域后备保护信息传输.......... 82-96
    5.1 引言 ..........82-83
    5.2 广域后备保护算法、系统结构.......... 83-85
    5.3 基于SCTP的通信方式 ..........85-86
    5.4 基于EPOCHS的仿真系统建模.......... 86-88
    5.5 仿真测试..........88-95
5.6 本章小结 ..........95-96


结论


对电力系统信息综合传输中应用的调度算法进行了研究。提出IWF2Q+调度算法,提出以基于IWF2Q+算法的区分服务体系结构模型实现电力系统信息综合传输。IWF2Q+算法解决了 WF2Q+算法推迟传输高优先级信息业务分组的问题,具有与WF2Q+算法一致的延迟边界保证和最坏情况下公平性评价公式,比WFQ算法的复杂度更低。基于IEEE 14母线系统信息综合传输网络仿真模型的仿真结果说明IWF2Q+算法能够为高优先级信息业务提供比WFQ算法和WF2Q+算法情况下更低的分组延时,同时兼顾综合传输的各类信息业务间的公平性。
引入区分服务体系结构模型解决电力系统企业内联网通信的服务质量问题。利用EPOCHS构建了基于IEEE 50机改进测试系统的广域控制及通信系统联合仿真模型。构建了采用集中式结构的主从式广域频率稳定预测控制Agent系统,该系统中实现了系统稳态频率直接预测算法,设计的广域通信网络采用了层次化星环拓扑结构。为验证服务质量保证措施对于广域控制系统通信的有效性,利用构建的仿真模型进行了仿真研究。仿真实验结果表明,与基于多货物流路由计算方法的带宽预留服务质量保证措施相比,采用基于IWF2Q+的区分服务体系结构模型,能为广域频率稳定预测控制系统信息传输提供较好的实时性和可靠性保证,其它广域信息业务流量对广域频率稳定预测控制信息传输延时的影响不会随信息业务流量的增加而增大,从而令控制系统能够更快地完成控制过程。本章的研究结果表明引入的服务质量保证措施适用于广域控制系统的信息传输。


参考文献
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[2] 中国电力企业联合会?辉煌五年 五”电力工业发展成就斐然[EB/OL]. [2012-03-09].
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[8] 蔡洋.电网事故的回顾与分析及对电网调度管理的建议[J].电网技术,2007,31(11): 6-10.
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