分析OPNET的智能变电站继电保护建模与仿真

分析OPNET的智能变电站继电保护建模与仿真

发表时间：2018-12-06T15:45:49.373Z 来源：《防护工程》2018年第24期作者：蔡崚

[导读] 随着计算机技术的飞速崛起和中坚科技力量的更新换代，传统变电站已经开始逐步退出历史舞台

蔡崚

佛山供电局

摘要：随着计算机技术的飞速崛起和中坚科技力量的更新换代，传统变电站已经开始逐步退出历史舞台，取而代之的是在计算机技术的基础上建立的智能变电站，开始在电力系统中得到广泛的应用。通过对OPNET仿真技术在智能变电站中继电保护功能的应用，使得报文信息在对继电保护建模与仿真的过程中得以运用，通过OPNET仿真技术对继电保护器的模拟，实现数据收取、研究、计算到输出的模拟仿真，为智能变电站继电保护器的稳定运行提供保障。本文通过对OPNET仿真技术的研究，分析探讨了该项技术在智能变电站继电保护中的应用。

关键词：OPNET仿真技术；智能变电站；继电保护；建模；仿真

前言

智能电网逐步成为了电力系统网络运行的重要节点，其中智能变电站通过将计算机技术和普通变电站相结合，节约了大量用地，符合智能电网发展的要求，在电网中的地位日益突显。智能变电站的研究与应用之所以取得重要成果的关键在于对人工智能的应用。人工智能所具有的搜集、储存和计算数据的功能，为网络仿真技术提供了技术支持和基础。OPNET仿真技术通过利用互联网和大数据的作用，将变电站系统的功能设计和运行状态进行模拟仿真，并对其中的缺陷和不足进行分析改进，完善继电保护系统的性能。其运用原理是把变电站中的各项元件和继电保护器用光纤联结在一起，通过局域网将数据转换为信息传输出去，不仅为报文信息的传输提供网络渠道，对变电站继电保护的稳定运行也提供了保障。

1.OPNET仿真技术

1.1三层建模机制

由节点域、过程域、网络域等三个层次所构建的OPNET模型就是三层建模机制。节点域建模方法是基于节点的模块，节点模块中的每个节点执行的行为的一个特定方面，诸如数据生成、数据存储、数据处理或选取和数据传输等。多种功效的组合节点模块完成相关节点。利用有线抑或统计线进行连接，通过利用联合运用的模块，且当paeketstreams与统计导线两模块间的相关数据实际包流时，各用户能够模仿此处节点的举动。过程模型是各种算法载体的实施，为三层建模机制的底部。过程模型主要用于描述该模型中的节点，过程和模型主要由一个传输线路的状态。是互斥和互补的区域之间，这个过程在某一时刻只能处于一种状态，但所有区域构成的状态空间全集过程。状态分为两大类，迫使区域和非区域强制，迫使区域是不允许滞留状态，当进程进入强制状态过程仿真内核将立即强制转移到下一个状态。不同于在强制状态下，当处理状态变成非强制执行，将滞留该状态下等待的情况下，核心仿真过程或其它触发器。原C语言是一种过程建模语言，支持多种OPNET的独特算法的实现。从协议的角度之间的关系分析，造型节点模块完全符合OSI标准，各层的ARP-MAC层建模仿真-物理层，建模采用面向对象的仿真技术，每个节点使用相同的起始节点模型，然后对不同对象设置具体参数。

1.2离散事件仿真机制

离散事件仿真机制具有离散性，如果机器不能及时调整状态，而由事件引起的网络发生了状态变化，那么机器就会自动跳过，不能有效的识别，所以这是一种离散化处理问题的机制。能够一起展现在很多事件的各个仿真时间点，事件可以有一个密度差。各个模块之间的模拟经中断事件的信息。一旦有事件触发致使中断时，正在运行的相关进程模型描述了网络系统的行为或者是系统进程，径离散事件仿真机以制驱动，完成通信的并行以及顺序进程级相关描述，其中事件发生时间由一起网络的状态以及行为的武断决定，能够于计算机及通讯网络在各种情况下进行模拟。

2.网络下的OPNET仿真模型

结合OPNET仿真技术过对35KV智能变电站系统进行研究，并以此为例，将其继电保护系统进行网络建模，在各元件设备之间建立数据连接。为提高变电站系统运行的安全性和可靠性，继电保护采取双保险机制：一是通过智能继电保护系统对变电站进行保护，利用计算机对变电站的运行数据分析，根据实际情况与数据相对比，以及时发现故障和安全隐患，并拟出相应方案、作出相应举措；二是通过设备间的接线达到继电保护作用，网络建模并不是绝对可靠的，网络除具有时效性和先进性外，网络环境的稳定性和安全性并不可靠。因此要适用网络建模技术对继电保护系统进行仿真，双管齐下，相辅相成以保证变电站安全稳定的运行。本文通过OPNET仿真技术的三层建模机制分别对网络模型、节点模型和进程模型分别进行分析。

2.1网络模型

网络模型就是以网络组网，根据一台半断路器的接线方式可分为两种组网方式。一种是单串组网，利用路由器将串内的母线保护和交换机之间进行数据连接，以便统一管理串内的设备元件和各项数据。另一种是间隔组网，明确设备与线路之间的关系，并根据所得关系将断路器和变压器和所对应的交换器联结在一起，将母线交换机接入主变保护系统中，实现变电站的系统保护。在组网过程中要对仿真系统

的接线进行严格检测，以防出现接线方式错误的现象。

图2 节点模型的建立

2.3数据流分析

下转第242页作为一个复杂的通信体系，网络环境的数据流量也比较繁杂，通过人工智能技术在继电保护系统中的应用，可以灵活的控制各个环节中数据流量的搜集和传输，从而使变压器保护装置、开关位置报文等指令的执行和输出不受到相关环节运作的影响。为保证报文长度在123字节以内，应以采样间隔为主要参照依据作为数据流分析的主要参数。同时也应根据常数分布对数据流量的搜集时间做规整，以保证时间间隔和时间起始的准确性和同步性。规范广播周期性以确保报文材料播报的正常持续时间，通常不少于10分钟。

图3 数据流量分析

3.OPNET仿真技术的应用分析

3.1虚拟局域网VLAN的划分

虚拟局域网VLAN是一种比较先进的技术通过VLAN可以把各个不同的广播域连接在一起，实现不同广播域直接的通信，但也会加大广播信息量的传播，智能变电站利用过程域传输报文信息，重复泛滥的广播信息容易引起网络的堵塞，降低网络的传输效率，将过程域分为几个不同的虚拟局域网可以规避这种现象的发生，从而提高智能变电站报文传输的工作效率。

3.2仿真结果分析

利用OPNET仿真技术为技术基础，以工作站模拟继电保护流程，实现OPNET仿真技术下的模拟报文的搜集和输出。通过交换机将仿真划分为多个VLAN，与不划分VLAN相比，对仿真结果分析如下：虚拟局域网的划分可以降低母线的负载，提高网络传输的速率，过滤繁杂重复的报文信息，方便对有用广播报文的提取；增加报文传输的稳定性、时效性和安全性，减少设备模拟数据采集的延迟性。

4.结束语

智能变电站继电保护系统已经逐步普及，通过OPNET技术对继电保护的建模与仿真，利用网络的前沿性和高效性，提高报文的传输效率，加大各元件设备之间的联系，为设备元件的正常运行提供保障。在国家推动电力系统信息化发展的大环境下，OPNET技术在电网中得以应用，对国家电力系统和电力事业的发展起着积极的推动作用，也促进着其它行业领域的现代化建设发展。

参考文献：

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