用于高級(jí)別應(yīng)用的主智能電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于如電力管理或切負(fù)荷(shedding)應(yīng)用的高級(jí)別應(yīng)用的主IED (智能電子裝置)，由此，主IED包括麗S (制造報(bào)文規(guī)范)客戶端和GOOSE (面向通用對(duì)象的變電站事件)發(fā)布者-訂閱者功能。另外，本發(fā)明涉及一種發(fā)電設(shè)施或電力變電站中的子網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在作為基于以太網(wǎng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的、用于發(fā)電設(shè)施和電力變電站中的通信以集成所有保護(hù)、控制、測(cè)量和監(jiān)控功能的IEC 61850規(guī)范中，IED被具體化為具有MMS服務(wù)器、GOOSE提供者和訂閱者功能。在IEC 61850規(guī)范中，GOOSE協(xié)議被安排用于IED間的數(shù)據(jù)交換，也被稱為橫向通信或橫向快速IED-1ED通信，并且GOOSE協(xié)議通常基于對(duì)等通信。
[0003]機(jī)制GOOSE (面向通用對(duì)象的變電站事件)描述了一種控制模式機(jī)制，其中任意數(shù)據(jù)格式，如狀態(tài)、值，被分組成數(shù)據(jù)集，并在短時(shí)間段內(nèi)被發(fā)送并用于保證特定傳輸速度和可靠性。
[0004]GOOSE數(shù)據(jù)直接嵌入以太網(wǎng)數(shù)據(jù)分組中，并在多播或廣播地址上的發(fā)布者-訂閱者機(jī)制上工作。由國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)在IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)中詳細(xì)說明了 GOOSE通信。
[0005]IEC 61850G00SE是UCA GOOSE的高級(jí)版。GOOSE消息用于在IED之間交換數(shù)據(jù)。GOOSE是用于變電站事件(比如命令和報(bào)警)的快速傳輸?shù)臋C(jī)制。IED發(fā)送的單一 GOOSE消息可由若干接收者接收和使用。在通用子網(wǎng)中，一個(gè)設(shè)備，發(fā)送方發(fā)布信息，同時(shí)僅訂閱者設(shè)備正在接收該信息。每個(gè)接收者的反應(yīng)依賴于其配置和功能。
[0006]此外，GOOSE被設(shè)計(jì)為發(fā)布者-訂閱者模式，并且發(fā)布者IED向所有其連接的訂閱者IED多播傳輸。通常地，所有通過GOOSE消息通信的IED必須組合在一個(gè)子網(wǎng)內(nèi)。子網(wǎng)可以是物理子網(wǎng)或經(jīng)由VLAN(虛擬LAN)配置在邏輯子網(wǎng)內(nèi)，以使得重要信號(hào)(如保護(hù)信號(hào))可僅在同一子網(wǎng)內(nèi)的IED之間傳輸。
[0007]在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 9506中描述了制造報(bào)文規(guī)范(MMS)，涉及在自動(dòng)化系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳輸實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)和監(jiān)管控制信息的消息傳輸系統(tǒng)。
[0008]對(duì)于用于數(shù)據(jù)接入、操作、報(bào)警/事件和存檔功能的從IED到SCADA(監(jiān)管控制和數(shù)據(jù)采集)OPC服務(wù)器的縱向點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信而言，MMS協(xié)議是可預(yù)知的。在IEC 61850規(guī)范中，該OPC服務(wù)器接口被指定為邏輯附注IHMI (人工機(jī)器接口，也稱為SCADA系統(tǒng))并用作連接和存檔功能的組指不符。
[0009]OPC與作為客戶端的每個(gè)IED相連，并具有到所有經(jīng)配置的IED記錄控制塊的入口，在記錄控制塊中配置有質(zhì)量和時(shí)間戳的值。OPC與作為客戶端的每個(gè)IED相連，并具有到所有經(jīng)配置的IED記錄控制塊的入口，在記錄控制塊中配置有質(zhì)量和時(shí)間戳的值。
[0010]問題的聲明
[0011]所有公知的變電站IED只有一個(gè)根據(jù)IEC 61850版本I指定的以太網(wǎng)接口，為了IEC 61850版本2中所新定義的冗余需求，具有切換功能的第二以太網(wǎng)接口內(nèi)置于IEDJt為高可用性無縫冗余(HSR)或IEC 62439-6標(biāo)準(zhǔn)兼容冗余環(huán)網(wǎng)(DRP)協(xié)議。
[0012]現(xiàn)在，IEC 61850規(guī)定了一種網(wǎng)絡(luò)冗余，其滿足關(guān)于站級(jí)總線和過程級(jí)總線的變電站自動(dòng)化需求。這是基于IEC 62439-3標(biāo)準(zhǔn)中所定義的兩種補(bǔ)充協(xié)議:并行冗余協(xié)議(PRP)和高可用性無縫冗余(HSR)協(xié)議。兩者都能克服具有零切換時(shí)間的鏈接或切換的缺陷，同時(shí)允許根據(jù)IEEE 1588的時(shí)鐘同步以實(shí)現(xiàn)可靠操作。通過ABB協(xié)同其他公司的開發(fā)，PRP和HSR都將成為IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的第二版本的一部分。
[0013]對(duì)于高級(jí)別應(yīng)用，需要將模擬值，如電壓和電流，作為此項(xiàng)工作的輸入。IED之間的實(shí)際GOOSE通信并沒有被清楚地說明，并不是所有IED供應(yīng)商都支持經(jīng)由GOOSE通信的模擬值。高級(jí)別應(yīng)用的通用概念，如電力管理或切負(fù)荷不可能在IED中實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明提供一種新的主IED，其包括用于高級(jí)別應(yīng)用，如發(fā)電設(shè)施或電力變電站中的電力管理或切負(fù)荷應(yīng)用，的發(fā)布者-訂閱者功能。
[0015]本發(fā)明的主IED包括至少一個(gè)被設(shè)計(jì)成IED自身的通信接口(Cl)，且從IEC61850專用遠(yuǎn)程控制接口(ITCI)組成功能結(jié)合。在IEC 61850規(guī)范中，該邏輯附注ITCI代表用于連接到更高控制功能的遠(yuǎn)程控制或遙控接口。ITCI意指用于連接和存檔功能(I)和遙控和/或遠(yuǎn)程控制接口(TCI)的組指示符。
[0016]規(guī)定，作為MMS客戶端，經(jīng)由所配置的記錄控制塊，從與主IED連接的每個(gè)IED接收所有模擬和/或二進(jìn)制值。為了快速反應(yīng)，主IED通信接口 IED額外支持GOOSE提供者和訂閱者功能，以將計(jì)算結(jié)果作為多播信號(hào)發(fā)送至所有連接的IED。
[0017]此外，本發(fā)明涉及一種發(fā)電設(shè)施或電力變電站中的子網(wǎng)系統(tǒng)，其中，提供了具有通信接口和附加OPC接口的至少一個(gè)主IED，并且主IED通過通信接口與子網(wǎng)連接，且通過OPC接口與SCADA系統(tǒng)連接。
[0018]在本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，提供一種主IED特定的IEC 61850配置工具以按通信接口 C1-1處理S⑶(變電站配置說明)文件。
[0019]本發(fā)明有益效果
[0020]本發(fā)明允許操作所有類型的高級(jí)別應(yīng)用，如電力管理和切負(fù)荷。應(yīng)用結(jié)果和行為將作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令被單獨(dú)地發(fā)送至每個(gè)IED，或者經(jīng)由GOOSE通信作為多播發(fā)送至該子網(wǎng)內(nèi)所有連接的IED。
[0021]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，還提供了用于信號(hào)映射和附加模塊數(shù)量的通信接口的基本功能，每個(gè)通信接口被設(shè)計(jì)為使得IED具有其自己的按照IEC 61850需求的可配置CID文件的。
【附圖說明】
[0022]通過使用附圖所述的示例性實(shí)施例，將更加詳細(xì)地描述和解釋本發(fā)明的主題以及本發(fā)明的有利改進(jìn)和提尚，其中:
[0023]圖1示出了示例性的主IED，其具有與子網(wǎng)連接的通信接口以及與分布式網(wǎng)絡(luò)中SCADA系統(tǒng)連接的附加OPC接口，
[0024]圖2示出了額外實(shí)施例中示例性的主IED，其通信接口集成在主IED中，附加OPC接口與分布式網(wǎng)絡(luò)中的SCADA系統(tǒng)連接，和
[0025]圖3示出了用在發(fā)電設(shè)施或電力變電站中的具有主IED的示例性子網(wǎng)系統(tǒng)，該主IED具有冗余芯板和通信接口，每個(gè)主IED芯板以冗余方式具有其自己的OPC服務(wù)器接口，以與分布式網(wǎng)絡(luò)中的SCADA系統(tǒng)連接。
【具體實(shí)施方式】
[0026]附圖1示出了分布式網(wǎng)絡(luò)的示例性部分，該分布式網(wǎng)絡(luò)包括具有通信接口 IEDC1-1和附加OPC接口 4的主IED 1，主IED I通過通信接口 C1-1與子網(wǎng)SN_1連接，且通過OPC接口 4與SCADA系統(tǒng)2連接。
[0027]主IED I包括經(jīng)由通信接口 IED C1-1的麗S (制造消息規(guī)范)客戶端和GOOSE (面向通用對(duì)象的變電站事件)發(fā)布者-訂閱者功能。通過使用主IED I中新的功能，規(guī)定，改變IEC 61850的IED專用配置工具以按通信接口 C1-1處理S⑶(變電站配置說明)文件。SCD文件是詳細(xì)地描述了全配置的變電站的文件。
[0028]子網(wǎng)SN_1包括多個(gè)ffiD，并與SCADA系統(tǒng)2的OPC服務(wù)器3相連。IEC61850兼容的主IED I的通信接口 C1-1被提供作為MMS客戶端，并能夠經(jīng)由所配置的記錄控制塊，從作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的每個(gè)IED接收所有模擬和/或二進(jìn)制值。IED是作為自動(dòng)化變電站的自動(dòng)化組件的智能電子裝置，例如分布式控制系統(tǒng)(DCS)中的控制器。
[0029]附圖2示出了示例的主IED I，具有兩個(gè)集成在該主IED I中的通信接口 C1-1和C1-2。第二通信接口 C1-2對(duì)于第一通信接口 C1-1是冗余組件。通信接口 C1-1和C1-2中的每個(gè)都與子網(wǎng)SN_1相連。
[0030]為了更高的可用性，以冗余方式(例如，冗余通信接口 C1-1和C1-2)使用主IED，其中兩個(gè)通信接口 IED(C1-1和C1-2)作為MMS客戶端和GOOSE發(fā)布者和/或訂閱者被配置在同一子網(wǎng)(SN_1)中。
[0031]附圖3示出了用于發(fā)電設(shè)施或電力變電站的分布式網(wǎng)絡(luò)的其它示例性部分，該分布式網(wǎng)絡(luò)也稱為子網(wǎng)系統(tǒng)，其中主IED 1.1和1.2具有冗余芯板和通信接口 C1-1和C1-2，其額外地工作在冗余配置中，該冗余配置包括與SCADA系統(tǒng)2連接的用于提供更高可用性的冗余OPC接口 4.1和4.2。
[0032]新的主IED 1、1.1和1.2包括具有MMS (制造報(bào)文規(guī)范)客戶端和GOOSE (面向通用對(duì)象的變電站事件)功能的通信接口 C1-1和C1-2。
[0033]因此，新主IED 1,1.1和1.2允許內(nèi)置于IED的路由功能。此外，以太網(wǎng)開關(guān)可提供這樣的功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于發(fā)電設(shè)施或電力變電站中的例如電力管理或切負(fù)荷應(yīng)用的高級(jí)別應(yīng)用的主IED (智能電子裝置)，所述主IED包括MMS客戶端、用于高級(jí)別應(yīng)用的GOOSE發(fā)布者-訂閱者功能以及至少一個(gè)通信接口(C1-1，C1-2...C1-η)，其中，每個(gè)通信接口被設(shè)計(jì)為具有其自己的按照IEC61850要求的可配置CID文件的IED，且結(jié)合了來自IEC 61850專用遠(yuǎn)程控制接口(ITCI)的功能組合。
2.如權(quán)利要求1所述的主IED，被配置成通過麗S客戶端，經(jīng)由所配置的記錄控制塊，從與主IED連接的每個(gè)IED接收所有模擬和/或二進(jìn)制值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的主IED，其中，提供用于信號(hào)映射的基本功能和附加模塊數(shù)量的通信接口(C1-1，C1-2...c1-n)，每個(gè)通信接口被設(shè)計(jì)為具有其自己的按照IEC 61850要求的可配置CID文件的IED。
4.如權(quán)利要求1-3所述的主IED，其中，來自遠(yuǎn)程控制接口的功能組合是，通過麗S客戶端，經(jīng)由所配置的記錄控制塊，從與主IED(I)連接的每個(gè)IED接收所有模擬和/或二進(jìn)制值。
5.如權(quán)利要求14所述的主IED，其中為了快速反應(yīng)，提供附加的GOOSE提供者和訂閱者功能，以將計(jì)算結(jié)果作為多播信號(hào)發(fā)送至所有所連接的IED。
6.如權(quán)利要求1-5所述的主IED，其中應(yīng)用結(jié)果和行為作為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)命令被單獨(dú)發(fā)送至每個(gè)所連接的IED，或通過GOOSE通信作為多播發(fā)送給予網(wǎng)內(nèi)的所有所連接的IED。
7.如權(quán)利要求1-6所述的主IED，其中提供用于信號(hào)映射的基本功能以及多個(gè)所述通信接口，每個(gè)所述通信接口被設(shè)計(jì)為具有其自己的按照IEC 61850要求的可配置CID文件的 IEDo
8.如權(quán)利要求1-7所述的主IED，其中至少兩個(gè)通信接口(C1-1，C1-2)集成在主IED(I)中，每個(gè)通信接口(C1-l，C1-2)與子網(wǎng)(SN_1)連接，兩個(gè)通信接口(CI_1，CI_2)作為發(fā)布者和/或訂閱者被配置在同一子網(wǎng)(SN_1)中。
9.如權(quán)利要求1-8所述的主IED，其中主IED(1.1,1.2)被提供作為冗余芯板，并且通信接口(C1-l，C1-2)被提供具有更高可用性。
10.—種發(fā)電設(shè)施或電力變電站中的子網(wǎng)系統(tǒng)，其中，提供了具有通信接口(C1-1)和附加OPC接口(4)的至少一個(gè)主IED(I)，并且主IED(C1-1)通過通信接口(C1-1)與子網(wǎng)(SN_1)連接，且通過OPC接口(4)與SCADA系統(tǒng)⑵連接。
11.如權(quán)利要求10所述的子網(wǎng)系統(tǒng)，其中提供主IED專用IEC61850配置工具以按通信接口 C1-1處理SCD (變電站配置說明)文件。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電設(shè)施或電力變電站中的例如電力管理或切負(fù)荷應(yīng)用的高級(jí)別應(yīng)用的主IED(智能電子裝置)，包括支持MMS客戶端和GOOSE功能的至少一個(gè)通信接口(CI-1，CI-2...CI-n)，其中每個(gè)通信接口被設(shè)計(jì)為具有其自己的按照IEC 61850要求可配置的CID文件的IED。主IED專用IEC 61850配置工具能夠按每個(gè)通信接口CI-1處理SCD(變電站配置說明)文件。
【IPC分類】H04L12-24, H04L12-40, G05B19-00
【公開號(hào)】CN104620184
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380038260
【發(fā)明人】H·布克爾
【申請(qǐng)人】Abb技術(shù)股份公司
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2013年6月14日
【公告號(hào)】EP2687925A1, US20150127183, WO2014012613A1