论文部分内容阅读
智能电子设备(IED)的互操作是实现智能变电站的重要基础。目前,变电站内IED间的互操作存在以下问题：(1)变电站内一些采用私有协议的IED无法接入IEC61850系统以实现数据通信互操作；(2)多IED的功能互操作中交互结构设计的逻辑是否合理、交互实时性是否满足应用需求、交互过程中是否存在可靠性薄弱环节等问题的分析方法有待研究。为此,本文针对上述问题开展了研究。为解决变电站内私有协议IED的数据通信互操作问题,在研究私有协议及Modbus-TCP协议成分特点的基础上,提出了二者间的映射关系及协议间的转换方法。设计了较大波形数据与Modbus-TCP文件间的“多对一”映射方法。通过实例对所提方法进行了验证,结果表明：私有协议IED可通过本文方法接入IO接口,从而接入IEC61850系统实现数据通信互操作。为了对多IED交互结构的逻辑合理性进行验证,提出了基于行为树(BT)的多IED交互过程建模与可达性分析方法。首先,在给出一种新的BT模型的基础上,提出了行为、装置和系统的BT建模方法。其次,给出了BT模型与通信顺序进程(CSP)模型的映射方法,并给出了采用过程分析工具(PAT)对可达性进行验证的方法。最后,验证了实例系统中典型功能的可达性,结果表明,本文方法能为功能互操作中多IED的交互逻辑设计提供指导。为了计算IED交互结构中各项功能的理论完成时间并进行超时分析,提出了基于BT的多IED交互实时性建模与分析方法。将实时系统模型中的延时、超时和并发等概念引入BT模型中,形成新的时间BT模型。采用该模型完成了固定网络延时下的交互过程建模、时间计算和超时分析。给出了基于BT的广域网络延时模型,完成了广域后备保护系统的建模与仿真,完成了对特定IED在交互过程中是否满足分布式任务的实时性要求的验证。结果表明,本文方法能为功能互操作中多IED的交互实时性设计提供指导。为了对多IED动态交互可靠性进行定量评估并找出其中的薄弱环节,提出了基于BT的单IED及多IED交互可靠性的建模与分析方法。在扩充BT的可靠性修饰节点后,完成了单IED内部和多IED间的动态交互过程的可靠性建模。给出了IED内及分布式系统中各行为的可靠性定量计算的方法,完成了单IED和多IED动态交互过程的可靠性计算,找出了其中的可靠性薄弱环节。结果表明,本文方法能为功能互操作中多IED的交互可靠性设计提供指导。为了拓展本文交互性分析方法的适用性,给出广义互操作的概念,提出了基于BT的广义互操作问题的建模与求解方法。以环网中保护整定顺序求解为例验证了方法的适用性。