專利名稱：分配控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力分配領(lǐng)域。其不同于權(quán)利要求1的前序部分中所描述的用于控制電力分配的分配控制器。
背景技術(shù)：
電力分配系統(tǒng)是電力傳輸網(wǎng)絡(luò)和電力終端客戶之間的接口。典型地，電力分配系 統(tǒng)包含經(jīng)電力線和開關(guān)連接到次級(jí)變電站的多個(gè)主變電站。主變電站含有將電壓從輸電網(wǎng) 或者地區(qū)輸電網(wǎng)(sub-transmission grid)的HV級(jí)減小到適合于區(qū)域傳輸?shù)腗V級(jí)的變壓 器。分配級(jí)別網(wǎng)絡(luò)控制涉及與變電站和電力線的主設(shè)備相互作用的多件次級(jí)設(shè)備，即開關(guān)、 抽頭換接器、電容器組以及類似設(shè)備。分配地區(qū)、區(qū)域或者單元被指派給一個(gè)單個(gè)主變電站 并且由電力明確連接的主設(shè)備(樹形結(jié)構(gòu)或者饋線結(jié)構(gòu))定義。然而，分配地區(qū)在網(wǎng)絡(luò)拓 撲結(jié)構(gòu)的重新配置期間經(jīng)受變化，潛在地導(dǎo)致分配地區(qū)與關(guān)聯(lián)的次級(jí)設(shè)備的虛擬域之間的 不一致。另外，在分配系統(tǒng)的較低電壓級(jí)上的電力的分布式發(fā)電為分配級(jí)別網(wǎng)絡(luò)控制產(chǎn)生 一些不可忽視的協(xié)調(diào)任務(wù)。舉例來說，2007年6月的IEEE 2007電力工程協(xié)會(huì)全體會(huì)議上Per Lund的題為 “The Danish Cell Proj ect-Part 1 -Background andGeneral Approach，，的論文描述了 單元控制器引導(dǎo)計(jì)劃(CellController Pilot Project)，其目的在于開發(fā)用于存在于丹麥 西部的大量分布式發(fā)電的優(yōu)化管理和有效電力網(wǎng)利用的新的解決方案。為了這個(gè)目的，在 主變電站處的每個(gè)150/60千伏變壓器下面的60千伏(kV)網(wǎng)絡(luò)部件通過斷開被選擇的變 電站中足夠多的60千伏線斷路器并且從而將60千伏分配系統(tǒng)的另外組網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)而被 作為放射狀網(wǎng)絡(luò)操作。這些被放射狀地操作的60千伏網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)于是定義60千伏分 配單元，該分配單元將受具有多個(gè)功能并且具有到分配網(wǎng)絡(luò)操作器(DNO)的網(wǎng)絡(luò)控制中心 (NCC)處的監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)捕獲(SCADA)系統(tǒng)的鏈路的單元控制器控制。單元或者分配控制器也被稱為智能變電站控制系統(tǒng)(ISCS)，其可以包含一個(gè)或者 若干物理設(shè)備并且通常被置于分配地區(qū)的主變電站中。ISCS能夠通過提供用于映射用于 保護(hù)和控制的次級(jí)設(shè)備和較高級(jí)別的系統(tǒng)之間的信號(hào)的網(wǎng)關(guān)功能而對(duì)于NCC起變電站網(wǎng) 關(guān)的作用。特別地，其能夠在內(nèi)部將來自各種主協(xié)議的過程數(shù)據(jù)變換到標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，例如IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型，以及能夠?qū)碜詷?biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)模型的數(shù)據(jù)變換到通用從協(xié)議之一。舉例來說，ISCS通過現(xiàn)有的通信基礎(chǔ)設(shè)施連接到NCC，這兩者經(jīng)主從類型的遙控 協(xié)議通信,例如IEC 60870-5-101。多個(gè)協(xié)議，諸如SPA、L0N_LAG和IEC 60870-5-103被用 于將ISCS連接到為了保護(hù)、控制和監(jiān)視目的的次級(jí)設(shè)備或者過程設(shè)備，其中過程設(shè)備位于 主設(shè)備的附近并且執(zhí)行本地決策邏輯。另一方面，IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議基于客戶端-服務(wù) 器，這允許若干客戶端訪問來自相同服務(wù)器或者過程設(shè)備的數(shù)據(jù)。它們以標(biāo)準(zhǔn)化的面向?qū)?象的方式定義變電站內(nèi)的數(shù)據(jù)的語義(semantics)，并且提供標(biāo)準(zhǔn)化的方法以在不同的工 程工具之間以標(biāo)準(zhǔn)化的格式傳遞數(shù)據(jù)。典型地，ISCS包含OPC(用于過程控制的對(duì)象鏈接與嵌入(OLE)，也被稱為“開放連通性”)數(shù)據(jù)訪問客戶端和服務(wù)器部件。OPC數(shù)據(jù)訪問是提供用于將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)捕獲設(shè)備連續(xù)地傳送到過程設(shè)備或者接口設(shè)備以及用于將過程測(cè)量與OPC服務(wù)器處的鏡像條 目同步的規(guī)范的一組標(biāo)準(zhǔn)。OPC也允許客戶端應(yīng)用以一個(gè)單個(gè)請(qǐng)求訪問若干數(shù)據(jù)項(xiàng)目。OPC 客戶端被用于從/服務(wù)器協(xié)議棧以允許外部系統(tǒng)訪問OPC服務(wù)器上可用的數(shù)據(jù)。ISCS中的 OPC服務(wù)器主要被用于主/客戶端協(xié)議棧以便提供對(duì)經(jīng)特定協(xié)議連接的數(shù)據(jù)捕獲設(shè)備或者 過程設(shè)備中的數(shù)據(jù)的訪問。一般而言，取決于所連接的過程設(shè)備和/或被用于與過程設(shè)備 通信的協(xié)議(LON、SPA或者IEC061850)，不同類型的OPC服務(wù)器實(shí)例在ISCS中被例示。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是要提供具有增強(qiáng)功能和簡(jiǎn)化構(gòu)架的分配控制器。通過根據(jù)權(quán)利要 求1和3的分配控制器和提供電力分配量的方法來實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。另外優(yōu)選的實(shí)施例從從屬 權(quán)利要求中顯而易見。根據(jù)本發(fā)明，用于控制被指派的電力分配區(qū)域或者單元中的電力分配的分配控制 器適用于可通信地連接到過程設(shè)備或者次級(jí)設(shè)備，過程設(shè)備或者次級(jí)設(shè)備依次與被指派的 區(qū)域的主設(shè)備相互作用。諸如變電站智能電子設(shè)備IED和遠(yuǎn)程終端單元RTU的過程設(shè)備提 供諸如警告、控制、事件、測(cè)量、干擾記錄器上載或者參數(shù)設(shè)置等過程數(shù)據(jù)?？刂破靼瑘?zhí)行 應(yīng)用函數(shù)算法和/或根據(jù)IEC 61850的邏輯節(jié)點(diǎn)的處理模塊。應(yīng)用函數(shù)算法基于來自連接 到控制器的過程設(shè)備的過程數(shù)據(jù)計(jì)算被指派的區(qū)域的諸如電壓、電流、潮流、負(fù)載或者相量 量等電力分配量的值。為了與可通信地連接到控制器的過程設(shè)備交換數(shù)據(jù)的目的，控制器 還包含適用于寄存(host)過程設(shè)備的表示的過程數(shù)據(jù)服務(wù)器?？刂破鲗⒐δ苣K的輸出 或者結(jié)果，即上述電力分配量的值寫入所述過程數(shù)據(jù)服務(wù)器中的一個(gè)或者與所述過程數(shù)據(jù) 服務(wù)器中的一個(gè)關(guān)聯(lián)。使用適用于提供對(duì)來自連接到控制器的過程設(shè)備的過程數(shù)據(jù)的訪問 的過程數(shù)據(jù)服務(wù)器利用現(xiàn)有的控制器結(jié)構(gòu)并且消除為了傳播所取得的電力分布量的目的 而實(shí)現(xiàn)專用服務(wù)器的需要。在本發(fā)明的優(yōu)選變體中，虛擬智能電子設(shè)備(IED)的邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)的表示或者通 用數(shù)據(jù)模型(CDM)對(duì)象在所述過程數(shù)據(jù)服務(wù)器中被例示或者被配置。虛擬IED沒有可通信 地連接到分配控制器，因?yàn)槠浔恢概山o不同的控制域或者分配區(qū)域，或者根本不存在。上述 功能模塊的輸出隨后被關(guān)聯(lián)到邏輯節(jié)點(diǎn)的屬性并且被寫入代表的CDM對(duì)象。在后面的階段 對(duì)被取得的電力分配量的數(shù)據(jù)訪問因此可以以標(biāo)準(zhǔn)的方式發(fā)生。本發(fā)明還涉及包括用于控制連接到電力分配區(qū)域的過程設(shè)備的分配控制器的一 個(gè)或多個(gè)處理器的計(jì)算機(jī)程序代碼裝置的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序在諸如集成在控制器 中的存儲(chǔ)器或者可以被插入控制器的數(shù)據(jù)載體的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上可存儲(chǔ)，并且當(dāng)該計(jì)算 機(jī)程序被執(zhí)行時(shí)，其使分配控制器根據(jù)本發(fā)明操作。


將參考首選的示例性實(shí)施例在下文中更詳細(xì)地解釋本發(fā)明的主題，首選的示例性 實(shí)施例在附圖中示出，其中圖1描繪了電力分配系統(tǒng)的分配地區(qū)，圖2示出用于分配地區(qū)的分配控制器的一些部件，以及
圖3是來自被用于配置分配控制器的數(shù)據(jù)服務(wù)器的工程工具的屏幕截圖。附圖中所使用的參考符號(hào)及它們的含義以歸納的形式在參考符號(hào)列表中列出。原 則上，一致的部件在圖中具有相同的參考符號(hào)。
具體實(shí)施例方式圖1示出包含由電力明確連接的主設(shè)備(樹形結(jié)構(gòu)或者饋線結(jié)構(gòu))定義的并且包 括單個(gè)主變電站3的分配區(qū)域、地區(qū)或者單元1的示例性電力分配系統(tǒng)。主變電站3含有 使電壓從輸電網(wǎng)或者地區(qū)輸電網(wǎng)(sub-transmission grid)(未示出)的HV級(jí)減小為適合 于區(qū)域傳輸?shù)腗V級(jí)，并且經(jīng)電力線和開關(guān)連接到次級(jí)變電站13a、13b、13c的變壓器。在被 選擇的次級(jí)變電站中，抽頭轉(zhuǎn)換變壓器5依次將客戶或者LV饋線(未示出)連接到MV級(jí)。 電力分配系統(tǒng)包含多個(gè)主設(shè)備，諸如受控變壓器5、電路斷路器7、開關(guān)9 (斷開)和11 (閉 合)、用于分布式發(fā)電的電力源以及受控電容器17。分配級(jí)別網(wǎng)絡(luò)控制涉及與前述變電站3、13和/或分配區(qū)域1的任何其它主設(shè)備 相互作用的次級(jí)設(shè)備或者過程設(shè)備21a、21b、21c。根據(jù)定義，分配區(qū)域1被指派單個(gè)分配控 制器19或者智能變電站控制系統(tǒng)(ISCS)，過程設(shè)備21可通信地連接到該單個(gè)分配控制器 19或者智能變電站控制系統(tǒng)(ISCS)，并且該單個(gè)分配控制器19或者智能變電站控制系統(tǒng) (ISCS)適用于代表分配區(qū)域1執(zhí)行各種控制、優(yōu)化和管理功能。圖2示意性地描繪了示例性的分配控制器或者智能變電站控制系統(tǒng)(ISCS) 19的 一些元件，即具有適當(dāng)?shù)奶幚硌b置并且包含能夠如虛線概念性地指示的那樣彼此通信的多 個(gè)功能模塊和服務(wù)器的工業(yè)PC。分配控制器19可通信地連接到多個(gè)過程設(shè)備21a、21b、 21c,以及連接到網(wǎng)絡(luò)控制中心(NCC) 23，其中OPC客戶端25起允許NCC或者任何其它外部 系統(tǒng)在控制器內(nèi)數(shù)據(jù)訪問的接口的作用。特別地，控制器包含多個(gè)OPC類型的數(shù)據(jù)服務(wù)器 27a、27b、27c。根據(jù)過程設(shè)備21為數(shù)據(jù)傳遞所使用的各種通信協(xié)議被接收的數(shù)據(jù)被變換到 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議或者被稱為通用數(shù)據(jù)模型(CDM)的關(guān)聯(lián)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)的抽象模型。因此，每個(gè)過程 設(shè)備或者物理IED 21c和/或依照IEC 61850的其單個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)，諸如與電路斷路器 有關(guān)的示例性邏輯節(jié)點(diǎn)XCBR，由通過各個(gè)服務(wù)器27c寄存(host)的抽象的CDM對(duì)象表示。 這些CDM對(duì)象從本質(zhì)上說鏈接到被表示的過程設(shè)備并且含有必要數(shù)據(jù)的鏡像復(fù)制，諸如被 表示的過程設(shè)備提供的各種邏輯節(jié)點(diǎn)的屬性值。根據(jù)CDM表示的同步“讀/寫”或者“更新” 特征(aspect)，無論何時(shí)只要任何控制操作被命令或者決策被做出，對(duì)應(yīng)的CDM對(duì)象21c就 被更新并且關(guān)聯(lián)的過程設(shè)備21c自動(dòng)被通知并且被命令來執(zhí)行操作。同樣地，無論何時(shí)只 要新數(shù)據(jù)在過程設(shè)備處可用，諸如邏輯節(jié)點(diǎn)XCBR的改變的屬性值，新數(shù)據(jù)就被自動(dòng)發(fā)送到 服務(wù)器27c或者由服務(wù)器27c流送(stream)以更新有關(guān)的CDM對(duì)象?？刂破鬟€包含處理模塊29，其通過執(zhí)行適當(dāng)?shù)乃惴ǖ?、邏輯性或功能性處理步驟 來運(yùn)行應(yīng)用函數(shù)算法和/或根據(jù)IEC 61850的邏輯節(jié)點(diǎn)。應(yīng)用基于來自于過程設(shè)備21a、 21b,21c中的一個(gè)或若干個(gè)并且由相應(yīng)的服務(wù)器27a、27b、27c提供的過程數(shù)據(jù)來計(jì)算或者 取得電力分配量Q的值。被取得的電力分配量可以是被指派的分配區(qū)域1的特定位置處的 電壓、潮流、負(fù)載或者相量量。舉例來說，不是通過在線測(cè)量被提供的電壓值可以通過使用 狀態(tài)估計(jì)器來取得。類似地，客戶端應(yīng)用處理模塊29可以取得要由被指派的區(qū)域的主設(shè)備 21執(zhí)行的保護(hù)和/或控制動(dòng)作，諸如特定開關(guān)的斷開。各個(gè)的命令值然后被寫入被指派給主設(shè)備21的真實(shí)的過程設(shè)備的CDM對(duì)象。功能性客戶端應(yīng)用29的輸出，即量Q的更新值，被寫入現(xiàn)有的數(shù)據(jù)服務(wù)器27c中的一個(gè)或若干個(gè)，如圖2中的箭頭所描繪的那樣。數(shù)據(jù)服務(wù)器27c被用于與真實(shí)的過程設(shè) 備通信，即其可能或者可能不被實(shí)際用于該目的。所述輸出然后可以在后面的階段在控制 器內(nèi)被傳播或者廣播到，例如諸如OPC客戶端25的其它現(xiàn)有的客戶端。被寫入服務(wù)器27c 的數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)對(duì)象中，諸如在數(shù)據(jù)服務(wù)器27c中被例示并且表示真實(shí)或者虛擬 的智能電子設(shè)備(IED)的邏輯節(jié)點(diǎn)的屬性的CDM對(duì)象22。所提出的數(shù)據(jù)流動(dòng)機(jī)制可以被應(yīng) 用于共同存在于相同的變電站智能主設(shè)備中的不同功能塊。圖3是來自被用于在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中為了存儲(chǔ)并且接著傳播應(yīng)用函數(shù) 算法的以IEC 61850格式的輸出的目的而配置SPAOPC服務(wù)器27c的合適的工程工具的屏 幕截圖的摘錄。舉例來說，應(yīng)用函數(shù)算法可以計(jì)算出不是通過在線測(cè)量被提供的網(wǎng)絡(luò)中某 個(gè)地方的電壓值，諸如特定的變壓器5的位置處的主電壓。就所述輸出而言，工程工具的用 戶選擇恰當(dāng)?shù)腎ED類型、邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)以及該輸出隨后與其關(guān)聯(lián)的屬性。在所描繪的例子 中，帶有標(biāo)題Tl controller并且包含帶有標(biāo)題ATCCl的ATCC(自動(dòng)抽頭轉(zhuǎn)換控制器)類 的LN的變壓器控制IED已經(jīng)被選擇。被計(jì)算的電壓值然后被寫入數(shù)據(jù)屬性BndCtr (頻帶 中心電壓)。后面是APC(可控模擬設(shè)置點(diǎn)信息)的部分，已經(jīng)預(yù)先定義了用于存儲(chǔ)關(guān)聯(lián)的 信息和/或數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)屬性的根據(jù)IEC 61850的數(shù)據(jù)類或者模板。緊接上文內(nèi)容，目標(biāo)IED的仿真模式被設(shè)置為真，這意味著作為目標(biāo)的變壓器控 制IED是沒有可通信地連接到數(shù)據(jù)服務(wù)器27c并且可能甚至根本物理上不存在的虛擬IED。 最后，工程工具被連接到控制器，用戶所準(zhǔn)備的改變被上載并且控制器的配置被更新。在上 述情況中，這至少導(dǎo)致表示虛擬變壓器控制IED的BndCtr數(shù)據(jù)屬性的CDM對(duì)象22在SPA OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器27c上被例示。標(biāo)記列表1 電力分配區(qū)域3 主變電站5 受控變壓器7 電路斷路器9 開關(guān)(斷開)11 開關(guān)(閉合)13 次級(jí)變電站17 受控電容器19 分配控制器或者ISCS21 過程設(shè)備22 虛擬 IED23 網(wǎng)絡(luò)控制中心25 OPC 客戶端27 數(shù)據(jù)服務(wù)器29 處理模塊
權(quán)利要求
一種用于控制電力分配區(qū)域(1)中的電力分配的分配控制器(19)，所述電力分配區(qū)域(1)被指派給所述控制器，其中所述控制器包含適用于與被指派的分配區(qū)域(1)的過程設(shè)備(21a，21b，21c)通信的數(shù)據(jù)服務(wù)器(27a，27b，27c)，以及其中所述控制器包含處理模塊(29)，所述處理模塊(29)用于基于來自過程設(shè)備(21)的過程數(shù)據(jù)取得所述分配區(qū)域(1)的電力分配量(Q)的值，其特征在于，所述控制器適用于將被取得的所述電力分配量(Q)的值寫入適用于與過程設(shè)備(21c)通信的數(shù)據(jù)服務(wù)器中的一個(gè)(27c)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的分配控制器，其特征在于，所述電力分配量(Q)與虛擬智能電子設(shè) 備(IED)的邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)的屬性(BndCtr)關(guān)聯(lián)。
3.一種用分配控制器(19)來提供電力分配量Q的方法，所述分配控制器(19)控制被 指派給所述控制器(19)的電力分配區(qū)域(1)中的電力分配，所述方法包含-將來自過程設(shè)備(21)的過程數(shù)據(jù)傳遞到所述控制器(19)的數(shù)據(jù)服務(wù)器(27)，-通過所述控制器(19)的處理模塊(29)并且基于所述過程數(shù)據(jù)計(jì)算所述分配區(qū)域 (1)的電力分配量(Q)的值，_將所述值寫入適用于與被指派的分配區(qū)域(1)的過程設(shè)備(21c)通信的數(shù)據(jù)服務(wù)器 (27c)，-通過所述控制器(19)的其它功能模塊或者客戶端(25)訪問所述數(shù)據(jù)服務(wù)器(27c) 并且取回所述值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，其包含將所述電力分配量(Q)與虛擬智能 電子設(shè)備(IED)的邏輯節(jié)點(diǎn)(LN)的屬性(BndCtr)關(guān)聯(lián)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，其包含通過在所述數(shù)據(jù)服務(wù)器(27c)中 例示代表所述屬性(BndCtr)的通用數(shù)據(jù)模型(CDM)對(duì)象(22)來配置所述分配控制器(19) 的所述數(shù)據(jù)服務(wù)器(27c)。
全文摘要
本發(fā)明與用于控制被指派的電力分配區(qū)域(1)中的電力分配的分配控制器(19)有關(guān)。所述控制器可通信地連接到過程設(shè)備或者次級(jí)設(shè)備(IED，RTU)(21a，21b，21c)，所述過程設(shè)備或者次級(jí)設(shè)備又與被指派的區(qū)域的主設(shè)備(5，7，9，11，17)相互作用。所述控制器包含實(shí)現(xiàn)應(yīng)用函數(shù)算法的處理模塊(29)，所述應(yīng)用函數(shù)算法基于來自連接到所述控制器的過程設(shè)備的過程數(shù)據(jù)來計(jì)算被指派的區(qū)域的諸如電壓、電流、潮流、負(fù)載或者相量量等電力分配量的值。所述控制器還包含數(shù)據(jù)服務(wù)器(27a，27b，27c)。所述控制器被用于將所述算法的輸出或者結(jié)果，即上述電力分配量的值，寫入所述數(shù)據(jù)服務(wù)器中的一個(gè)，并因此利用現(xiàn)有的控制器結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101809843SQ200880110048
公開日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2008年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者A·哈卡拉-蘭塔, C·袁, M·拉森 申請(qǐng)人:Abb研究有限公司