智能变电站过程层网络报文传输时间计算及抖动抑制方法

过程层网络是智能变电站的重要组成部分,其实时性对智能变电站的安全可靠运行具有重要意义,而报文传输时间是实时性的主要指标。在介绍过程层网络结构及通信业务的基础上,提出了一种报文传输时间计算方法,分析了报文长度、数据率等因素对过程层网络中报文传输时间的影响并进行了仿真验证。针对因竞争而造成的采样值(SV)报文传输时间抖动问题,提出了一种通过控制报文发送时序与转发条件来抑制SV报文传输时间抖动的方法,给出了该方法的实现思路,仿真表明该方法可以在确保报文实时性的同时,有效地抑制SV报文传输时间的抖动。     

基于高性能FPGA的合并单元设计与实现

介绍了在合并单元功能实现中FPGA高实时性、高精度、高可靠性的应用,重点介绍了采用FPGA实现合并单元点对点SV报文收发的方法,通过FPGA实现合并单元时间同步及守时的原理及方法。在点对点SV报文收发过程中,FPGA控制DM9000C,将接收到的SV报文放在FIFO中缓存,并通过内部定时器对接收的报文打时标,在SV报文接收的间隙,FPGA配合CPU精确地控制SV报文的发送时间,保证其离散性控制在100 ns以内。在对时状态下,通过FPGA解析B码和和1588对时信息,保持合并单元的时间同步,并采用跟随算法记录秒脉冲时间间隔。在丢失外部同步信号时,FPGA时间同步模块无缝切换到守时状态,并能在长时间内保证合并单元的守时精度。     

智能变电站环网自愈协议的比较

从自愈时间和控制报文负荷等方面对当前流行的两种自愈环网协议——RFC3619和G.8032进行了比较。在大多数的情况下,两者的性能接近,但当出现控制报文丢失时,前者的自愈时间会达到秒级,而由于G.8032协议的报文冗余传输仍然可以维持在毫秒级的自愈时间,由此带来的控制报文数量的增加对链路带宽而言可以忽略不计。     

精确时钟同步协议的以太网实现方法

基于IEEE1588标准,介绍了精确时钟协议的时钟类型与报文种类。分析了主、从时钟间采用同步报文实现时钟同步的机制,以及同步间隔与网络负荷、同步精度之间的关系,指出了同步紧随报文的作用和使用条件。给出了报文时间标记点在以太网中的准确定义、PTP子域到以太网多播地址之间的映射和PTP报文到以太网报文之间的映射,提供了精确时钟同步协议在以太网中实现的具体方法。     

基于PTP报文的智能变电站IEEE1588交换机测试技术研究

针对智能变电站的交换机中本地时钟波动导致的时间同步系统可靠性差的问题,提出基于IEEE1588精确时钟协议（PTP）同步报文的交换机测试方法,并研发了手持式IEEE1588交换机测试仪。首先,通过协议报文获取报文时间戳、交换机驻留时间和路径延时时间;然后,计算测试仪与交换机的主从时间偏差值,得到被测交换机的同步误差;最后,通过现场测试证明所研发测试仪对交换机授时的测量和监控精度达到ns级,可满足实际应用需求。     

智能变电站过程层网络流量控制和同步方法研究与实现

为解决智能变电站过程层网络装置过分依赖对时网络问题,及智能变电站过程层网络SMV报文间、SMV和GOOSE报文间及GOOSE报文间的相互干扰问题,提出了通过在交换机上实现延时可测技术和业务流量管理技术有效解决过程层网络现存的两个主要问题。延时可测技术通过GOOSE、SMV报文携带经过交换机的延时值实现时间同步。业务流量管理技术通过基于目标MAC地址的流量控制方法解决过程层网络报文间相互干扰问题。     

基于报文信息标签的智能变电站通信服务策略

智能变电站是建设智能电网的重要基础和支撑。随着通信技术的进步,人们开始研究在智能变电站通信网络的设计中采用共网方案。这种方案在提高网络效率的同时也对通信的实时性和可靠性提出了挑战。针对以上问题,首先,分析共网方案下网络拥塞现象产生的原因及其对报文传输产生的影响。然后,提出基于报文信息标签的通信服务策略。该策略通过制定报文信息标签及流量监测的方式对报文进行分类识别和过滤,通过基于有最低延迟队列的定制长度加权轮询的通信调度方法实现对各类型报文的区分服务。仿真结果表明,该策略可有效地识别并丢弃伪装的大流量错误报文,避免了网络拥塞造成的重要报文传输超时和丢失,并降低了其他报文的传输时间。     

一种改进的GOOSE报文HMAC认证方法（英文）

IEC 62351标准建议GOOSE报文采用HMAC方法以保证报文完整性,但由于没有考虑报文心跳机制和具体的报文特点,GOOSE报文直接应用HMAC的经典方法的效率并不高。提出将GOOSE报文的常变内容移到报文末端位置进而生成验证码的效率改善方法。该方法根据相同的GOOSE报文内容在哈希函数压缩过程中有相同输出结果的特性,使得同一系列的重发报文可以直接利用第一个GOOSE报文的相同内容运算得到的结果,节省了HMAC方法中大部分的运算时间。文中进而讨论了影响网络带宽的GOOSE报文认证码长度在电力实际通信环境下的优化。嵌入式平台测试结果表明文中方法的高效性,采用OPNET软件仿真不同的GOOSE报文认证码长度对带宽的影响。     

一种基于GCM的智能变电站报文安全传输方法

由于采用以太网进行架构,因此,基于IEC 61850标准的智能变电站对信息安全提出了新的要求。制造报文规范(MMS)、采样测量值(SMV)、通用面向对象的变电站事件(GOOSE)是智能变电站常用的3种报文,其能否安全传输对整个变电站的安全至关重要。考虑到采用一种报文对应一种认证和加密算法的方式势必增加网络设备负担、影响其互操作性,文中设计了智能变电站中的报文安全机制,并进行了基于GCM(伽罗华/计数器模式)加密认证算法的智能变电站报文安全传输的报文格式设计;以GOOSE报文为例进行了基于GCM的算法设计和时间开销分析;最后,进行了基于GCM的智能变电站报文安全传输方法的优点分析。通过分析可以看出,针对不同报文的安全需求采用基于GCM的报文通用认证和加密算法,并通过选择不同的算法模式实现不同报文的安全传输,可提高智能变电站的报文信息安全和网络性能。     

Profibus单主站系统实时性研究

研究了Profibus单主站系统的实时性。在分析Profibus介质访问机制的基础上,分析了高优先级报文的传输过程,建立了Profibus单主站系统高优先级报文的排队延时模型,剖析了目标令牌循环时间对高优先级报文排队延时的影响。通过实例计算验证了影响的存在。     

应用面向对象技术设计与开发微机EMS/DMS应用软件

提出了微机EMS／DMS应用软件的结构和设计思路。应用面向对象技术和VisualC 语言实现EMS／DMS数据库对象类,将实时数据库、关系数据库、磁盘文件等各种外部数据源的访问接口和数据结构封装在对象类之中,为开发不直接依赖于外部数据库的结构和操作,并且能方便地与各种环境连接和集成的即插式微机EMS／DMS应用软件建立了基础。说明了EMS／DMS应用软件模块对象类的设计原则和封装功能;结合实际工程介绍了这些对象类集成和组装可执行应用程序的步骤。     

计及广域测量系统时滞影响的TCSC控制器设计

在广域电力系统的环境下，基于相量测量单元技术的广域测量系统将引入不可忽略的时滞，这将对基于广域测量系统测量信号的广域控制器带来影响，从而对电力系统的动态特性产生重大的影响。分析了广域测量系统的通信延迟时间对可控串联电容补偿器(TCSC)非线性控制器稳定特性的影响，基于线性矩阵不等式理论设计了TCSC控制器以提高电力系统对时滞的不敏感性，线性和非线性时域仿真结果验证了所设计的TCSC控制器的有效性。     

链式STATCOM的数学模型

数学模型的研究对于装置性能的研究、主电路参数设计和控制系统设计具有重要意义。该文通过傅立叶分解的方法，建立了链式STATCOM的数学模型。该模型正确反映了暂态过程中，基波电流有功分量、基波电流无功分量和电容电压平均值的变化规律。基于PSCAD的仿真验证了模型的正确性。该文还基于该模型讨论了链式STATCOM开环响应时间常数与主电路参数之间的关系。     

调压变压器有载分接开关机械性能的在线检测

介绍了调压变压器有载分接开关机械性能的在线检测系统。信号测量包括操动机构和分接开关之间传动杆的转角信号、触头碰撞的振动信号和驱动电机的电流信号。根据这些测量,可以检查切换操作中各种机械事件的时序以及驱动电机的力矩,发现机械性能的改变。初步的现场检测表明,这种在线检测方案是可行的。     

华东电网电能量计费系统及其应用

华东电网电能量计费系统2001年2月1日正式投入试运行以来运行情况良好，数据完整性达到99.999%，改变了老系统数据可靠性不高而只能作为考核不能用于结算的问题。由于系统采集的是1min间隔的电度量数据，为华东电网的ACE考核以及即将实施的CPS考核提供了技术手段。该系统的建成也为以后电力市场技术支持系统的实施做好了准备。     

配电自动化的数据流管理系统设计

数据采集与监视控制(SCADA)系统采集的各种实时、连续、有序的值序列是典型的数据流,而目前SCADA系统所采用的实时数据库系统对数据流处理的实时性和自适应性要求尚需改进.文中以配电自动化管理为应用背景,提出一个支持配电自动化的数据流管理系统,在配电网远方终端加入查询处理层,降低网络传输负载,提高配电网数据处理的实时性和可靠性.文中描述了系统的基本结构、各组成部分的功能和关键技术,探讨了有关分布式连续查询处理、近似计算、归档数据处理等问题,并提出在数据流研究方面的一些新看法.     

Comparative study of three types ofcontrollers for DFIG in wind energyconversion system

This paper presents an enhanced control strategy for Wind Energy Conversion System (WECS) using Doubly-Fed Induction Generator (DFIG). A robust Super-Twisting (STW) sliding mode control for variable speed wind turbine is developed to produce the optimal aerodynamic torque and improve the dynamic performance of the WECS. The electromagnetic torque of the DFIG is directly tracked using the proposed control to achieve maximum power extraction. The performance and the effectiveness of the STW control strategy are compared to conventional Sliding Mode (SM) and Proportional-Integral (PI) controllers. The proposed STW algorithm shows interesting features in terms of chattering reduction, finite convergence time and robustness against parameters variations and system disturbances.     

一种改进的电力线正交频分复用信道估计的最小平方算法

信道估计是正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing,OFDM)技术数据解调与均衡的基础,文章在分析电力线信道特性的基础上,分析了采用离散导频技术的信道估计算法的性能,针对其抗噪声干扰能力弱的特点,提出了通过截短时域冲击响应长度来提高估计精度的算法.在电力线信道环境下的仿真计算证明了该算法具有良好的估计性能.     

故障树分析法在变电站通信系统可靠性分析中的应用

随着测控技术的电子化和信息化的发展,变电站通信系统的可靠性直接关系着变电站自动化水平.故障树作为系统失效分析和预测系统故障发生概率的有力工具,可应用于变电站通信系统的可靠性分析与预测.文章介绍了故障树分析法的基本原理及其定性和定量分析方法.结合变电站通信系统的特点,建立了变电站通信系统的失效模型,采用最小割集分析法进行了定性分析,以确定影响变电站通信系统失效的主要因素,针对变电站通信系统的常见拓扑结构定量分析了其有效度,说明了不同拓扑结构对通信系统可靠性的影响.应用故障树分析法,可以提高变电站通信系统的可靠性分析水平,并可作为新建变电站通信系统可靠性分析的理论依据.     

Improved consonant–vowel recognition for low bit‐rate coded speech

In this paper, we proposed a method for improving the recognition performance of 145 prominent consonant–vowel (CV) units in Indian languages for low bit‐rate coded speech. Proposed CV recognition method is carried out in two levels to reduce the similarity among a large number of CV classes. In the first level, vowel category of CV unit will be recognized, and in the second level, consonant category will be recognized. At each level of the proposed method, complementary evidences from support vector machine and hidden Markov models are combined to enhance the recognition performance. Effectiveness of the proposed two‐level CV recognition method is demonstrated by performing the recognition of isolated CV units and CV units collected from the Telugu broadcast news database. In this work, vowel onset point (VOP) is used as an anchor point for extracting accurate features from the CV unit. Therefore, a method is proposed for accurate detection of VOP in clean and coded speech. The proposed VOP detection method is based on the spectral energy in 500–2500 Hz frequency band of the speech segments present in the glottal closure region. Speech coders considered in this work are GSM full rate (ETSI 06.10), CELP (FS‐1016), and MELP (TI 2.4 kbps). Significant improvement in CV recognition performance is achieved using the proposed two‐level method compared with the existing methods under both clean and coded conditions. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.