關于OPNET的智能變電站繼電保護建模與仿真

摘要：智能變電站的繼電保護包括對內部的數據源和傳輸方式的保護，通過實現智能變電站內部的數據通信，使得變電站的各種報文信息都能夠在OPENET仿真的過程中發揮作用，實現從繼電保護相關數據的采集、分析以及保護算法到仿真輸出的全過程，對于智能變電站的繼電保護提供一定的理論和數據基礎。

關鍵詞：智能變電站；OPENET仿真；繼電保護；建模仿真；數據通信 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM77 文章編號：1009-2374（2015）30-0121-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.063

根據我國數字化的標準以及相應的實現方式，人工智能技術在變電站系統中得到了很好的運用。在雙次電纜回路的約束機制下，通過以太網以及光纖的作用可以將變電站系統中的各種設備有效地進行組網連接在一起。在智能變電站只能保護系統中報文傳輸以及指令傳輸的可靠性，并且在這個過程中要對連接后的設備進行實際的測試，看其是否能夠滿足一定的靈敏度與可靠性，然后根據測試的情況對變電站智能保護系統進行相應的調整。通過仿真根據不同的變電站系統來設計不同的智能繼電保護系統對整個智能變電站進行層層的防護，在OPNET仿真技術的支持下，可以實現對系統的設計以及仿真，根據仿真的結果來對系統進行改進，以便更好地對智能變電站進行系統保護，通過仿真技術使得整個智能變電站系統能夠實現對于節點的控制以及對于系統的繼電保護，使得整個系統對于智能變電站的繼電保護更加完善。

1 OPENET仿真技術

我國網絡通信技術在不斷發展，通信技術日新月異，為了使得變電站系統的設備在進行繼電保護系統設計的過程中，能夠通過統籌設計與安排實現并結合實際的設備對整個變電站系統進行仿真建模，所以本研究使用了OPENET仿真技術，利用該技術以變電站中的設備為對象建立繼電保護系統。由于在智能變電站繼電保護系統設計的過程中需要數據以及指令的傳導，所以在一定程度上需要網絡技術的支持，然后以該技術和網絡技術為基礎進行智能變電站繼電保護系統的設計。通過利用OPENET技術來對整個繼電保護系統進行仿真和建模，能夠有效地實現對于系統設計以及仿真和測試，在這個過程中要結合網絡技術對網絡中的各個節點進行結構設計與功能設計，使得整個網絡能夠更好地實現對系統的繼電保護。在這個過程中，要結合互聯網技術來對整個系統組網結構進行深層次的設計以及滿足智能變電站繼電保護的分層機制，然后在這基礎上才能夠實現對于整個系統利用仿真語言和指令來對系統進行設計。在仿真的過程中，要充分利用OPENET仿真技術來對不同的組網形式的繼電保護系統進行系統測試，也只有這樣才能夠確保整個繼電保護系統能夠切實保護整個變電站，防止出現安全事故，進而保護人們的生命和財產安全。

2 網絡下的OPENET模型

本文對于所建立的OPENET仿真模型結合了實際的500kV變電站的繼電保護系統的設計過程，建立設備控制與繼電保護之間的數據鏈路，然后真正建立智能變電站的網絡繼電保護模型。在這個過程中除了利用該智能繼電保護系統來對整個系統進行繼電保護之外，還要利用傳統的接線方式來實現繼電保護，從而為變電站的智能保護系統建立雙保險機制，在相同的繼電保護回路之間建立數據的通路，并將這種形式作為主要的繼電保護形式。在這個過程中既要考慮到網絡的獨立性，又要實現網絡之間的互聯。在整個繼電保護系統的設計過程中，發現利用總線型的網絡來實現整個過程不是很可靠，并且由此所形成的組網也存在安全上的問題，所以要對其他類型的網絡利用到該過程中的可靠性進行仿真，并且在整個網絡模型建立的過程中要對相應的一次接線網絡進行適當界定。

2.1 網絡模型

OPNET模型的構建一般是通過分解成多個不同的層次來完成的，包括網絡模型、節點模型以及進程模型。通過對接線過程的分析可以采用兩種組網的方式為單串組網方式和間隔組網方式等。在第一種組網方式的過程中，要將整個串內的設備都交給路由器來進行管理，將母線保護和交換機之間進行數據的連接，最終實現對于整個數據的管理；而在第二種方式中，要對斷路器以及變壓器和整個線路的關系進行分析，然后通過分析將其和相應的交換機相連。在仿真的過程中尤其需要注意的是仿真系統的連接方式。

2.2 節點模型

利用OPENET仿真技術可以對系統中的每個節點進行數據采集以及處理和輸出的設置，在每個節點組成部分中，每個部分都完成一定的功能，如數據的生成、數據的存儲以及數據的處理、路數的選擇以及數據的傳輸等。對于節點的設置過程進行了規范，通過相應的接口可以實現各個環節之間的通信。為了使得整個智能變電站繼電保護系統能夠和路由器進行很好的連接，需要對接點的輸入和輸出進行嚴格的界定。

2.3 智能網絡環境下的數據流

在網絡設計的過程中，涉及到單元下的接線方式、變壓器的維護以及母線的開關等一系列的環節，通過人工智能處理環節可以實現對于數據文件的傳輸，并且在這個過程中還不影響到整個系統指令傳輸的效果。在其中最為主要的參數設置就是采樣周期的參數設置，一般來講應該將報文的長度限定在123字節以內，并且也要對流量的開始采集以及結束采集的時間節點設置成同步的常數分布模式，以確保采集信息的同步性，確保周期廣播啟閉在報文字節的標準效果，確保持續10min的報文能夠在不同報文經過重播、多發的模式下依然可以向外發送系統命令。

3 OPENET仿真應用

本文以智能變電站的過電流保護為例利用OPNET建立相應的變電站的繼電保護模型以及仿真，本文介紹的是面向繼電保護分析的過程層的網絡建模，數據源的獲取可以通過采樣點的電氣采樣量。

但是在變電站系統中，各個層次之間并沒有設立相應的報文傳輸機制，通過VLAN來對整個網絡進行劃分，從而實現網絡相應的保護機制，減少了信息廣播的數量，并且極大地減少了信息累積的程度，從而使得網絡信息的堵塞得到了有效的避免，有效地提高了整個網絡的數據和指令傳輸的效率。在整個網絡中，數據報文在各個層次的網絡之間是不斷在進行著數據轉換的。通過仿真來使得整個模型運作起來，然后對整個變電站系統的繼電保護功能進行相應的測試，給定相應的模擬輸入信號來對系統的報文進行相應的數據采集。在這個過程中以交換機為劃分層次的依據，這樣做的目的是為了保證實現統一保護功能。

4 結語

隨著數字化處理技術的發展，變電站的繼電保護工作之前的仿真模型建立已經取得了一定的成果，并能夠根據該模型對變電站進行繼電保護實踐；能夠保證二次回路的信息交換，并且在模型應用之后能夠有效減少數據的沖突，實現準確的報文傳輸。該仿真模型的應用能夠有效促進我國電力技術的發展，為我國的經濟發展保駕護航。

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作者簡介：肖雪麗（1984-），女，湖北隨州人，廣東電網有限責任公司東莞供電局工程師，研究方向：電力系統與自動化。

（責任編輯：蔣建華）endprint