用于高級別應用的主智能電子裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于如電力管理或切負荷(shedding)應用的高級別應用的主IED (智能電子裝置)，由此，主IED包括麗S (制造報文規(guī)范)客戶端和GOOSE (面向通用對象的變電站事件)發(fā)布者-訂閱者功能。另外，本發(fā)明涉及一種發(fā)電設施或電力變電站中的子網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]在作為基于以太網(wǎng)的國際標準的、用于發(fā)電設施和電力變電站中的通信以集成所有保護、控制、測量和監(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?；趯Φ韧ㄐ?。
[0003]機制GOOSE (面向通用對象的變電站事件)描述了一種控制模式機制，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-訂閱者機制上工作。由國際電工委員會(IEC)在IEC 61850標準中詳細說明了 GOOSE通信。
[0005]IEC 61850G00SE是UCA GOOSE的高級版。GOOSE消息用于在IED之間交換數(shù)據(jù)。GOOSE是用于變電站事件(比如命令和報警)的快速傳輸?shù)臋C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，一個設備，發(fā)送方發(fā)布信息，同時僅訂閱者設備正在接收該信息。每個接收者的反應依賴于其配置和功能。
[0006]此外，GOOSE被設計為發(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(如保護信號)可僅在同一子網(wǎng)內(nèi)的IED之間傳輸。
[0007]在國際標準ISO 9506中描述了制造報文規(guī)范(MMS)，涉及在自動化系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡中的網(wǎng)絡設備之間傳輸實時處理數(shù)據(jù)和監(jiān)管控制信息的消息傳輸系統(tǒng)。
[0008]對于用于數(shù)據(jù)接入、操作、報警/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服務器的縱向點對點通信而言，MMS協(xié)議是可預知的。在IEC 61850規(guī)范中，該OPC服務器接口被指定為邏輯附注IHMI (人工機器接口，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)量和時間戳的值。OPC與作為客戶端的每個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)量和時間戳的值。
[0010]問題的聲明
[0011]所有公知的變電站IED只有一個根據(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標準兼容冗余環(huán)網(wǎng)(DRP)協(xié)議。
[0012]現(xiàn)在，IEC 61850規(guī)定了一種網(wǎng)絡冗余，其滿足關于站級總線和過程級總線的變電站自動化需求。這是基于IEC 62439-3標準中所定義的兩種補充協(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間的鏈接或切換的缺陷，同時允許根據(jù)IEEE 1588的時鐘同步以實現(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標準的第二版本的一部分。
[0013]對于高級別應用，需要將模擬值，如電壓和電流，作為此項工作的輸入。IED之間的實際GOOSE通信并沒有被清楚地說明，并不是所有IED供應商都支持經(jīng)由GOOSE通信的模擬值。高級別應用的通用概念，如電力管理或切負荷不可能在IED中實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本發(fā)明提供一種新的主IED，其包括用于高級別應用，如發(fā)電設施或電力變電站中的電力管理或切負荷應用，的發(fā)布者-訂閱者功能。
[0015]本發(fā)明的主IED包括至少一個被設計成IED自身的通信接口(Cl)，且從IEC61850專用遠程控制接口(ITCI)組成功能結合。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IED接收所有模擬和/或二進制值。為了快速反應，主IED通信接口 IED額外支持GOOSE提供者和訂閱者功能，以將計算結果作為多播信號發(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)的一個優(yōu)選的實施例中，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別應用，如電力管理和切負荷。應用結果和行為將作為點對點命令被單獨地發(fā)送至每個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]在一個優(yōu)選的實施例中，還提供了用于信號映射和附加模塊數(shù)量的通信接口的基本功能，每個通信接口被設計為使得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施例，將更加詳細地描述和解釋本發(fā)明的主題以及本發(fā)明的有利改進和提尚，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)絡中SCADA系統(tǒng)連接的附加OPC接口，
[0024]圖2示出了額外實施例中示例性的主IED，其通信接口集成在主IED中，附加OPC接口與分布式網(wǎng)絡中的SCADA系統(tǒng)連接，和
[0025]圖3示出了用在發(fā)電設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，每個主IED芯板以冗余方式具有其自己的OPC服務器接口，以與分布式網(wǎng)絡中的SCADA系統(tǒng)連接。
【具體實施方式】
[0026]附圖1示出了分布式網(wǎng)絡的示例性部分，該分布式網(wǎng)絡包括具有通信接口 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文件是詳細地描述了全配置的變電站的文件。
[0028]子網(wǎng)SN_1包括多個ffiD，并與SCADA系統(tǒng)2的OPC服務器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，從作為點對點連接的每個IED接收所有模擬和/或二進制值。IED是作為自動化變電站的自動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)電設施或電力變電站的分布式網(wǎng)絡的其它示例性部分，該分布式網(wǎng)絡也稱為子網(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 (制造報文規(guī)范)客戶端和GOOSE (面向通用對象的變電站事件)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)開關可提供這樣的功能。
【主權項】
1.一種用于發(fā)電設施或電力變電站中的例如電力管理或切負荷應用的高級別應用的主IED (智能電子裝置)，所述主IED包括MMS客戶端、用于高級別應用的GOOSE發(fā)布者-訂閱者功能以及至少一個通信接口(C1-1，C1-2...C1-η)，其中，每個通信接口被設計為具有其自己的按照IEC61850要求的可配置CID文件的IED，且結合了來自IEC 61850專用遠程控制接口(ITCI)的功能組合。
2.如權利要求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IED接收所有模擬和/或二進制值。
3.如權利要求1或2所述的主IED，其中，提供用于信號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)，每個通信接口被設計為具有其自己的按照IEC 61850要求的可配置CID文件的IED。
4.如權利要求1-3所述的主IED，其中，來自遠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IED接收所有模擬和/或二進制值。
5.如權利要求14所述的主IED，其中為了快速反應，提供附加的GOOSE提供者和訂閱者功能，以將計算結果作為多播信號發(fā)送至所有所連接的IED。
6.如權利要求1-5所述的主IED，其中應用結果和行為作為點對點命令被單獨發(fā)送至每個所連接的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.如權利要求1-6所述的主IED，其中提供用于信號映射的基本功能以及多個所述通信接口，每個所述通信接口被設計為具有其自己的按照IEC 61850要求的可配置CID文件的 IEDo
8.如權利要求1-7所述的主IED，其中至少兩個通信接口(C1-1，C1-2)集成在主IED(I)中，每個通信接口(C1-l，C1-2)與子網(wǎng)(SN_1)連接，兩個通信接口(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)電設施或電力變電站中的例如電力管理或切負荷應用的高級別應用的主IED(智能電子裝置)，包括支持MMS客戶端和GOOSE功能的至少一個通信接口(CI-1，CI-2...CI-n)，其中每個通信接口被設計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】CN104620184
【申請?zhí)枴緾N201380038260
【發(fā)明人】H·布克爾
【申請人】Abb技術股份公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2013年6月14日
【公告號】EP2687925A1, US20150127183, WO2014012613A1