BR112013022954B1 - Método para a operação de uma instalação de automação de energia e instalação de automação de energia - Google Patents
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Abstract
instalação de automação de potência e método para a operação de uma instalação de automação de potência. a fim de simplificar e projetar a configuração em particular de uma instalação de automação de potência (10) com um número comparativamente alto de dispositivos de automação de potência (13a-c), de tal modo que tanto quanto possível nenhuma interrupção de operação seja necessária, um método para operar uma instalação de automação de potência (10) é proposto, onde a instalação de automação de potência (10) compreende uma pluralidade de dispositivos de automação de potência (13a-c) e pelo menos um dispositivo de controle de instalação de potência de nível superior (11) para controlar e/ou monitorar os dispositivos de automação de potência (13a-c). um dispositivo de automação de potência adicional (13d) é conectado ao dispositivo concentrador (12) e a configuração automática do dispositivo concentrador (12) é realizada pela incorporação de um arquivo de descrição de dispositivo do dispositivo de automação de potência adicional (13d) em um modelo de dados de concentrador do dispositivo concentrador (12). a invenção também se refere a uma instalação de automação de potência correspondente (10).
Description
[0001] Trata-se de uma instalação de automação de energia e ummétodo para operação de uma instalação de automação de energia.
[0002] A presente invenção refere-se a um método para a operaçãode uma instalação de automação de energia que compreende uma pluralidade de dispositivos de automação de energia e pelo menos um dispositivo de controle de instalação de nível superior para controlar e/ou monitorar os dispositivos de automação de energia assim como uma instalação de automação de energia correspondente.
[0003] A operação de redes de fonte de alimentação elétrica écontrolada através das assim chamadas instalações de automação de energia. Essas normalmente têm um ou mais dispositivos de controle de instalação de nível superior (por exemplo, assim chamados sistemas de gerenciamento de energia que são fornecidos em centros de controle de grade) que são conectados a vários dispositivos de automação de energia (também referido como IED = "Dispositivos Eletrônicos Inteligentes") e podem controlar e/ou monitorar os mesmos para garantir a operação da rede de fonte de alimentação.
[0004] Embora a função de instalações de automação de energiano passado tenha sido geralmente limitada para uma operação clássica das redes de fonte de alimentação para o controle e monitoramento de conjuntos de painel de comutação e/ou subestações elétricas no nível de tensão médio ou tensão elevada, para modos operacionais futuros das redes de fonte de alimentação, controles e monitores das grades de distribuição em nível de tensão baixo e médio (também resumidos sob o termo geral "Aplicações de Grade Inteligentes") são integrados na automação, a fim de ter capacidade para realizar, por exemplo, as assim chamadas "Funções de Resposta de Demanda", ou seja, uma influência direta ou indireta dos consumidores finais na rede de fonte de alimentação.
[0005] Um exemplo de tal instalação de automação de energia podeser tirado a partir do documento no WO 2008/148418 A1, sendo que um dispositivo de distribuição de energia é conectado a uma pluralidade de dispositivos consumidores de energia por meio de assim chamados lastros e os ditos dispositivos consumidores de energia são influenciados por meio de condições de perda de energia variáveis com relação ao seu comportamento de consumo.
[0006] Em cenários para aplicações de grade inteligente futuras,supõe-se que na grade de distribuição elétrica a interação de uma pluralidade de produtores e consumidores elétricos ou produtores/consumidores combinados (assim chamados consumidores proativos) dispostos na rede de tensão baixa e tensão média é controlada através de sistemas de gerenciamento de energia de trabalho inteligentes. Para esse fim, é necessário que os dispositivos de automação de energia cedidos para os consumidores, produtores e consumidores proativos por um lado e os sistemas de gerenciamento de energia por outro lado, troquem informações relevantes para a operação da rede de fonte de alimentação por meio de redes de comunicações. Por exemplo, o padrão IEC 61850 de comunicações pode ser usado para a troca de dados. Esse padrão já está a ser usado atualmente de modo extensivo na automação de painel de comutação, por exemplo, conforme pode ser inferido a partir do documento no WO 2010/034335 A1.
[0007] Em face da automação de painel de comutação, os cenáriosde aplicação para o gerenciamento de grade de distribuição diferem, entre outras coisas, pelo fato de que o número de dispositivos de automação de energia que são cedidos a um dispositivo de controle de instalação (um sistema de gerenciamento de energia), devido à grande quantidade de consumidores, produtores e consumidores proativos no nível de grade de distribuição, é várias magnitudes superior (cerca de 10.000 a 1.000.000 dispositivos) do que na automação de painel de comutação (cerca de 10 a 100 dispositivos). Além disso, a alteração de configuração, em particular adicionando-se ou removendo-se os dispositivos de automação de energia, acontece significativamente de modo mais frequente no caso de gerenciamento de grade de distribuição (até várias vezes ao dia) do que no caso de automação de painel de comutação (cerca de uma vez por ano).
[0008] A fim de assegurar a operação apropriada de uma instalaçãode automação de energia, todas as unidades da instalação de automação de energia, consequentemente, os dispositivos de automação de energia e o dispositivo de controle de instalação, devem ser ajustados através de parâmetros de configuração correspondentes. Em particular, a configuração do dispositivo de controle de instalação deve refletir completamente os dispositivos de automação de energia na instalação de automação de energia assim como suas funções e parâmetros.
[0009] Na automação de painel de comutação existente até agora,a configuração do dispositivo de controle de instalação acontece manualmente. Em particular, devido ao número gerenciável de dispositivos de automação de energia no painel de comutação, isso pode ser realizado com uma quantidade justificável de esforço. Em conexão com o padrão IEC 61850, o procedimento no caos de tal configuração é descrito de maneira exemplificativa no manual "Ethernet & IEC 61850 - Start Up" de Siemens AG, Edition 15/06/2009, número de ordem E50417-F1176-C324-A3, em particular no Capítulo 6, "Creating a Project and Structuring It". Nessa conexão, uma configuração estática é gerada com um programa de software de configuração. A adoção de uma nova configuração por um dispositivo IEC 61850 (por exemplo, o dispositivo de controle de instalação) acontece reiniciando-se o dispositivo ou pelo menos a função específica do dispositivo IEC 61850, que é associado com uma interrupção da operação de todo o sistema. Nas instalações de automação de energia com um número comparativamente alto de dispositivos de automação de energia, uma configuração manual já não é prática.
[00010] Portanto, a invenção é baseada no objetivo de simplificar e projetar a configuração de uma instalação de automação de energia, em particular, uma instalação de automação de energia com um número comparativamente alto de dispositivos de automação de energia de modo que, quando possível, nenhuma interrupção da operação seja necessária.
[00011] Para solucionar esse objetivo, é proposto um método para a operação de uma instalação de automação de energia que compreende uma pluralidade de dispositivos de automação de energia e pelo menos um dispositivo de controle de instalação de nível superior para controlar e/ou monitorar os dispositivos de automação de energia sendo que os dispositivos de automação de energia são conectados ao dispositivo de controle de instalação através de um dispositivo concentrador e um arquivo de modelo de dados que contém um modelo de dados de concentrador é armazenado em um dispositivo de memória do dispositivo concentrador e sendo que o modelo de dados de concentrador compreende informações sobre os dispositivos de automação de energia conectados ao dispositivo concentrador, suas funções e parâmetros, assim como fornece objetos de dados cujos estados são adaptados aos estados atuais de objetos de dados correspondentes dos dispositivos de automação de energia. As etapas a seguir são realizadas no método:- Conectar um dispositivo de automação de energia adicional ao dispositivo concentrador;- Gerar um endereço de comunicação para o dispositivo de automação de energia adicional através do dispositivo concentrador e transmitir o endereço de comunicação para o dispositivo de automação de energia adicional;- Armazenar o endereço de comunicação no dispositivo de automação de energia adicional e usar o endereço de comunicação para comunicação adicional com o dispositivo concentrador;- Recuperar um arquivo de descrição de dispositivo do dispositivo de automação de energia através do dispositivoconcentrador, sendo que o dito arquivo especifica as funções eparâmetros do dispositivo de automação de energia adicional;- Adaptar o modelo de dados de concentrador às funções e parâmetros do dispositivo de automação de energia adicional especificado pelo arquivo de descrição de dispositivo; e- Prover o modelo de dados de concentrador adaptado para o dispositivo de controle de instalação.
[00012] No caso do método da invenção, por um lado o esforço da configuração é reduzido através da provisão do assim chamado dispositivo concentrador, que constitui um conector entre o dispositivo de controle de instalação e os dispositivos de automação de energia individuais tanto para a comunicação quanto para a provisão lógica de dados. Além disso, o método da invenção torna possível, de uma maneira vantajosa, uma configuração automática do modelo de dados de concentrador usado para a provisão das informações de estado atual sobre os dispositivos de automação de energia realizando-se uma adaptação automática do modelo de dados de concentrador às funções e parâmetros do dispositivo de automação de energia adicional após uma cessão de endereço automática a um dispositivo de automação de energia adicionado recentemente. Desse modo, por um lado uma configuração da instalação de automação de energia para a adaptação ao dispositivo de automação de energia adicional pode ser obtida sem intervenções manuais e por outro lado sem a necessidade de interromper a operação.
[00013] A recuperação do arquivo de descrição de dispositivo realizada no caso do método da invenção pode acontecer nessa conexão por meio de uma assim chamada transferência de arquivo (por exemplo, FTP (FTP = protocolo de transferência de arquivo) ou protocolo de transferência de MMS (MMS = especificação de mensagem de fabricação)). Como uma alternativa a isso, a provisão de um arquivo de descrição de dispositivo também pode acontecer no dispositivo concentrador por meio de um assim chamado serviço de descoberta. Nessa conexão, o próprio dispositivo concentrador usa um serviço de coleta que determina as informações necessárias para o arquivo de descrição de dispositivo através de consultas individuais e compila o mesmo em um arquivo de descrição de dispositivo.
[00014] Uma modalidade vantajosa do método da invenção estabelece que o dispositivo de controle de instalação grave uma entrada de usuário antes de conectar o dispositivo de automação de energia adicional ao dispositivo concentrador, sendo que a dita entrada de usuário especifica um código de dispositivo do dispositivo de automação de energia adicional, após a conexão do dispositivo de automação de energia adicional ao dispositivo concentrador, o dispositivo de automação de energia adicional transmite seu código de dispositivo para o dispositivo concentrador, o dispositivo concentrador envia o código de dispositivo transmitido pelo dispositivo de automação de energia adicional para o dispositivo de controle de instalação, o dispositivo de controle de instalação verifica se o código de dispositivo transmitido pelo dispositivo concentrador combina com o código de dispositivo introduzido pelo usuário e, no caso de um código de dispositivo compatível envia um telegrama de confirmação para o dispositivo concentrador e, somente então, o dispositivo concentrador recupera o arquivo de descrição de dispositivo a partir do dispositivo de automação de energia adicional ou determina por meio de um serviço de descoberta quando o telegrama de confirmação está disponível.
[00015] Desse modo, somente com esforço manual leve, isto é, a entrada na parte do usuário de um código de dispositivo do dispositivo de automação de energia adicional, a adição do dispositivo de automação de energia adicional pode ser autorizada. No caso dos métodos conhecidos anteriormente para este fim, toda a descrição do dispositivo do dispositivo de automação de energia adicional pode ter que ser inserida no banco de dados do dispositivo de controle de instalação, como resultado da qual um esforço da configuração alto surge e a flexibilidade da instalação de automação de energia é restrita. Além disso, na maneira da invenção é garantido que nenhum dispositivo de automação de energia é adicionado à instalação de automação de energia cuja operação não é fornecida na parte do usuário na instalação de automação.
[00016] Uma modalidade vantajosa adicional do método da invenção estabelece que o dispositivo de controle de instalação compreende um arquivo de modelo de dados de instalação que contém um modelo de dados de instalação, sendo que o modelo de dados de instalação fornece informações sobre todos os dispositivos de automação de energia da instalação de automação de energia cujas funções e parâmetros compreendem assim como fornecem objetos de dados, cujos estados são adaptados aos estados atuais de objetos de dados correspondentes dos dispositivos de automação de energia, o dispositivo de controle de instalação adapta seu modelo de dados de instalação às funções e parâmetros do dispositivo de automação de energia adicional especificado pelo modelo de dados de concentrador expandido, e na operação da instalação de automação de energia uma alteração de um estado de um objeto de dados de um dispositivo de automação de energia conectado ao dispositivo concentrador ocasiona uma alteração correspondente dos estados dos objetos de dados correspondentes do modelo de dados de concentrador e do modelo de dados de instalação.
[00017] Desse modo, os estados respectivos dos dispositivos de automação de energia individuais podem ser especial e facilmente passados adiante para o dispositivo de controle de instalação por meio do dispositivo concentrador. Durante a operação, isto é, somente os objetos de dados do modelo de dados de concentrador devem ser adaptados aos objetos de dados dos dispositivos de automação de energia assim como os objetos de dados do modelo de dados de instalação do dispositivo de controle de instalação para o estado dos objetos de dados do modelo de dados de concentrador.
[00018] De acordo com uma modalidade vantajosa, nessa provisão de conexão faz-se com que o dispositivo de controle de instalação verifique, primeiramente, as informações contidas no modelo de dados de concentrador sobre as funções e parâmetros do dispositivo de automação de energia adicional para determinar se as ditas funções e parâmetros são compatíveis com o modelo de dados de instalação e, somente no caso de compatibilidade existente adapta o modelo de dados de instalação ao modelo de dados de concentrador e envia um telegrama de ativação para o dispositivo concentrador, e que o dispositivo concentrador somente integra o dispositivo de automação de energia adicional na operação da instalação de automação de energia no caso de um telegrama de ativação existente.
[00019] Como resultado disso, pode-se assegurar que a instalação de automação de energia pode entrar em operação com o dispositivo de automação de energia adicional, visto que antes do início da operação, a compatibilidade dos objetos de dados do dispositivo de automação de energia adicionado com o modelo de dados de instalação no dispositivo de controle de instalação é verificada. Somente então, quando a compatibilidade a este respeito tiver sido apurada, é que a liberação para a operação do dispositivo de automação de energia adicional é dada.
[00020] De acordo com uma modalidade vantajosa adicional do método da invenção, uma provisão é feita que no caso da remoção de um dispositivo de automação de energia da instalação de automação de energia, o dispositivo concentrador detecta a conexão ausente para o dispositivo de automação de energia removido e adapta seu modelo de dados de concentrador excluindo-se as entradas para o dispositivo de automação de energia removido e transmite o modelo de dados de concentrador adaptado para o dispositivo de controle de instalação, e que o dispositivo de controle de instalação adapta seu modelo de dados de instalação excluindo-se as entradas para o dispositivo de automação de energia removido.
[00021] Desse modo, a configuração da instalação de automação de energia não pode somente ser adaptada aos dispositivos de automação de energia adicionados recentemente, mas sim aos dispositivos de automação de energia removidos.
[00022] Uma modalidade vantajosa adicional do método da invenção estabelece que o arquivo de descrição de dispositivo do dispositivo de automação de energia adicional seja especificado na forma de um arquivo ICD ou arquivo IID de acordo com o padrão IEC 61850. Além disso, uma provisão pode ser feita sendo que o modelo de dados de concentrador do dispositivo concentrador seja especificado na forma de um arquivo de SCD de acordo com o padrão IEC 61850, e que o modelo de dados de instalação do dispositivo de controle de instalação seja especificado na forma de um arquivo de SCD de acordo com o padrão IEC 61850.
[00023] Entretanto, o padrão IEC 61850 se tornou um padrão difundido, experimentado e testado para a comunicação no painel de comutação de sistemas de fonte de alimentação e é, portanto, bem adequado para ser usado também no método da invenção. ICD, IID e SCD constituem arquivos de descrição de acordo com IEC 61850 que são criados com o uso da linguagem de descrição SCL (linguagem de configuração de subestação).
[00024] Em face do dispositivo de controle de instalação, o dispositivo concentrador é representado por sua vez, quando baseado em SCL, como ICD ou IID. No ajuste dos dispositivos de automação de energia subordinados, o arquivo de configuração pode ser especificado no dispositivo concentrador como uma descrição de SCD.
[00025] O objetivo citado acima também é solucionado finalmente através de uma instalação de automação de energia com uma pluralidade de dispositivos de automação de energia de pelo menos um dispositivo de controle de instalação para controlar e/ou monitorar os dispositivos de automação de energia, sendo que os dispositivos de automação de energia são conectados ao dispositivo de controle por meio de um dispositivo concentrador. De acordo com a invenção, a instalação de automação de energia é ajustada para realizar um método de acordo com qualquer uma das concretizações.
[00026] A invenção será explicada com maiores detalhes a seguir com referência às modalidades exemplificativas. As Figuras mostram o seguinte:
[00027] A Figura 1 mostra uma vista esquemática de uma primeira modalidade exemplificativa de uma instalação de automação de energia,
[00028] A Figura 2 mostra uma explicação de como um modelo de dados de concentrador trabalha,
[00029] A Figura 3 mostra uma vista esquemática de uma segunda modalidade exemplificativa de uma instalação de automação de energia,
[00030] A Figura 4 mostra um diagrama de bloco da instalação de automação de energia de acordo com a Figura 1, para explicar como uma configuração automática trabalha.
[00031] A Figura 1 mostra uma primeira modalidade exemplificativa de uma instalação de automação de energia 10. A instalação de automação de energia 10 compreende um dispositivo de controle de instalação 11 que é conectado por meio de um dispositivo concentrador 12 a uma pluralidade de dispositivos de automação de energia 13a a 13d. Os dispositivos de automação de energia 13a a 13d podem ser instrumentos de medição elétricos, dispositivos de qualidade de energia, medidores inteligentes, atuadores tais como, por exemplo, dispositivos de comutação inteligente, dispositivos de proteção ou dispositivos de controle. Tais dispositivos de automação de energia podem ser referidos coletivamente como IEDs (Dispositivos Eletrônicos Inteligentes) e, em gerem, servem o propósito de aquisição de um estado de um valor de estado que descreve uma rede de fonte de alimentação elétrica e/ou que influencia a rede de fonte de alimentação elétrica. Para esse fim, os ditos IEDs são dispostos normalmente em proximidade direta aos componentes da rede de fonte de alimentação que eles estão a monitorar ou influenciar. A própria rede de fonte de alimentação elétrica não é mostrada na Figura 1 por uma questão de melhor clareza.
[00032] No caso da instalação de automação de energia 10 de acordo com a Figura 1, a mesma pode ser, por exemplo, uma instalação de automação de energia (clássica) para controlar e monitorar o painel de comutação ou uma estação transformadora na rede de fonte de alimentação elétrica. Nesse caso, a instalação de automação de energia 10 compreende normalmente um número comparativamente gerenciável de dispositivos de automação de energia (por exemplo, 10 a 100 dispositivos). A instalação de automação de energia 10 também pode ser, entretanto, uma instalação de automação de energia usada dentro da estrutura de assim chamadas Aplicações de Grade Inteligentes para controlar e monitorar uma grade de distribuição de um sistema de fonte de alimentação elétrica, sendo que essa seção de grade de distribuição é disposta normalmente na faixa de tensão média e de tensão inferior da rede de fonte de alimentação. Juntamente com os consumidores de energia clássicos, com tal grade de distribuição de aplicações de grade inteligente nos produtores de energia de nível de tensão médio e de tensão baixa (por exemplo, uma instalação fotovoltaica no telhado de uma habitação unifamiliar ou uma instalação de biogás de uma operação agrária) ou os assim chamados consumidores proativos também podem ser fornecidos, sendo que os ditos consumidores proativos constituem uma combinação de produtores de energia (produtores) e consumidores de energia (consumidores). Visto que tais unidades ocorrem em grande número em uma rede de fonte de alimentação elétrica, uma instalação de automação de energia tem, correspondentemente, muitos dispositivos de automação de energia que são cedidos aos produtores, consumidores ou consumidores proativos individuais; tal instalação de automação de energia pode ter, por exemplo, 10.000 a 1.000.000 dispositivos de automação de energia.
[00033] A tarefa do dispositivo concentrador 12 é atuar ligeiramente como um conector entre o dispositivo de controle de instalação 11 e os dispositivos de automação de energia individuais 13a a 13d e, por um lado, coletar informações sobre as alterações de estado dos dispositivos de automação de energia individuais (por exemplo, a alteração de uma configuração de comutador de aberto para fechado) e, por outro lado, tornar essas informações disponíveis de forma adequada para o dispositivo de controle de instalação 11. O dispositivo concentrador 12 constitui, consequentemente, tanto tecnologia de comunicações quanto também uma lógica representativa de vários dispositivos de automação de energia em face do dispositivo de controle de instalação.
[00034] Esse princípio deve ser explicado a título de exemplo com referência à Figura 2. Para este fim, a Figura 2 mostra três dispositivos de automação de energia que são rotulados como "IED 01", "IED 02" e "IED 03". Esses dispositivos de automação de energia devem ser os dispositivos de automação de energia 13a, 13b e 13c de acordo com a Figura 1. Além disso, a Figura 2 mostra um dispositivo concentrador nomeado "KON" que pode ser o dispositivo concentrador 12 de acordo com a Figura 1. O dispositivo de automação de energia 13a compreende funções de dispositivo diferentes que podem ser reproduzidas no software de dispositivo do dispositivo de automação de energia 13a através de uma descrição de dispositivo 21 com um modelo de dados. A descrição de dispositivo 21 do dispositivo de automação de energia 13a de acordo com a Figura 2 tem apenas dois objetos de dados, "DAT 01" e "DAT 02", que podem ocupar, por sua vez, estados diferentes. Por exemplo, o dispositivo de automação de energia 13a pode ser um instrumento de medição elétrico que grava uma corrente elétrica em um ponto de medição da rede de fonte de alimentação elétrica. Então, esse primeiro objeto de dados "DAT 01" pode ser, por exemplo, o valor da corrente medida, enquanto o segundo objeto de dados "DAT 02" descreve um estado de operação do dispositivo de automação de energia elétrico 13a. Então, o objeto de dados "DAT 01" pode assumir, em correspondência à corrente medida, valores numéricos diferentes, enquanto o segundo objeto de dados "DAT 02" pode assumir, por exemplo, os estados "ativo", "em espera", "manutenção", "teste" ou "erro".
[00035] De uma maneira correspondente, os dispositivos de automação de energia adicionais 13b e 13c têm uma descrição de dispositivo respectiva com seus próprios objetos de dados, igualmente rotulados "DAT 01" e "DAT 02", sendo que os ditos objetos de dados têm, por sua vez, capacidade para ocupar os estados diferentes.
[00036] O dispositivo concentrador 11 compreende um dispositivo de armazenamento de dados (não mostrado explicitamente na Figura 2) sendo que um arquivo de modelo de dados é armazenado, sendo que o dito arquivo especifica um modelo de dados 22 do dispositivo concentrador 12. O modelo de dados de concentrador 22 compreende especificações sobre os dispositivos de automação de energia 13a a c conectados ao dispositivo concentrador 12, além de suas funções e parâmetros e compreende, além disso, as informações sobre os estados dos dispositivos de automação de energia individuais 13a a c, reproduzindo-se os objetos de dados individuais dos dispositivos de automação de energia respectivos 13a a c e adaptando os mesmos ao estado respectivo dos objetos de dados correspondentes dos dispositivos de automação de energia 13a a c.
[00037] Conforme pode ser inferido a partir da Figura 2, o modelo de dados de concentrador 22 tem, por exemplo, entradas que correspondem aos objetos de dados "DAT 01" e "DAT 02" do primeiro dispositivo de automação de energia 13a, sendo que as ditas entradas são rotuladas "IED 01_DAT 01" ou "IED_DAT 02". As entradas correspondentes estão presentes para os objetos de dados dos dispositivos de automação de energia restantes 13b e 13c. Desse modo, por um lado, uma especificação pode ser feita por meio da estrutura do modelo de dados de concentrador 22 sobre os dispositivos de automação de energia conectados ao dispositivo concentrador 12 assim como suas funções e, por outro lado, uma imagem precisa dos estados dos objetos de dados individuais dos dispositivos de automação de energia respectivos pode ser reproduzida.
[00038] As alterações de estado dos objetos de dados individuais dos dispositivos de automação de energia 13a a c são introduzidas na descrição de dispositivos dos dispositivos de campo individual e são relatadas ao modelo de dados de concentrador. Isso pode acontecer, por exemplo, de uma maneira impulsionada por um evento sem que uma alteração do estado de objetos de dados individuais ocorrer, ou pode acontecer em uma base regular no caso de uma atualização do estado de um objeto de dados, consequentemente, também quando nenhuma alteração de estado ocorreu. De uma maneira correspondente, as alterações de estado ou atualizações são transmitidas para o modelo de dados de instalação.
[00039] Em analogia ao modo de operação descrito, os comandos de controle também podem ser transmitidos do dispositivo de controle de instalação para os dispositivos de automação de energia alterando- se propositadamente os valores de estado no modelo de dados de instalação e transmitindo essa alteração por meio de uma adaptação correspondente do modelo de dados de concentrador para a descrição de dispositivos dos dispositivos de automação de energia afetados pela alteração. Tais ações de controle só podem ser realizadas, evidentemente, com objetos de dados adequados (por exemplo, posição de comutador) de dispositivos de automação de energia ajustados para esse propósito (por exemplo, dispositivos de comutação).
[00040] Por exemplo, a descrição de dispositivos dos dispositivos de automação de energia individuais 13a a c pode ser de arquivos de ICD (Descrição de Capacidade de Dispositivo Eletrônico Inteligente) estruturados de acordo com o padrão IEC 61850 ou de arquivos de IID (Descrição de IED Instanciado) e o modelo de dados de concentrador pode ser de um arquivo de SCD (descrição de configuração de subestação) estruturado de acordo com o padrão IEC 61850, sendo que o dito arquivo de SCD usa a assim chamada linguagem de configuração de subestação (SCL) para especificar informações estruturadas sobre estrutura, funções e estados dos dispositivos de automação de energia respectivos. Entretanto, também é possível que a descrição de dispositivos não seja especificada em um arquivo estruturado à base de SCL.
[00041] Conforme indicado através de uma seta 23 na Figura 2, o dispositivo concentrador 12 torna seu modelo de dados de concentrador 22 disponível para o dispositivo de controle de instalação de nível superior (não mostrado na Figura 2 por questão de clareza). O dispositivo de controle de instalação tem um modelo de dados de instalação que compreende informações sobre todos os dispositivos de automação de energia da instalação de automação de energia que correspondem às declarações feitas sobre a configuração modelo de dados. O modelo de instalação também tem, consequentemente, informações sobre dispositivos de automação de energia adicionais que não são conectados ao dispositivo de controle de instalação por meio do dispositivo concentrador descrito 12, por exemplo, devido ao fato de que eles são conectados por meio de dispositivos concentradores adicionais ou são conectados diretamente ao dispositivo de controle de instalação. O modelo de dados de instalação pode ser, igualmente, um arquivo de SCD estruturado de acordo com o padrão IEC 61850. Em face do dispositivo de controle de instalação, o dispositivo concentrador representa, por sua vez, o próprio à base de SCL como ICD ou IID. No ajuste dos dispositivos de automação de energia subordinados, o arquivo de configuração pode ser especificado no dispositivo concentrador como uma descrição de SCD.
[00042] A Figura 3 mostra uma segunda modalidade exemplificativa de uma instalação de automação de energia 30 que tem, por um lado, dois dispositivos de controle de instalação 31a e 31b (por exemplo, executados redundantes um ao outro) assim como vários dispositivos de automação de energia 32. Os dispositivos de automação de energia 32 são conectados aos dispositivos de controle de instalação 31a e 31b por meio de uma cascata de três dispositivos concentradores 33a, 33b e 34, sendo que os dispositivos concentradores 33a e 33b formam um nível de hierarquia inferior e o dispositivo concentrador 34 é superordenado aos dispositivos concentradores 33a e 33b. Tais disposições em cascata de dispositivos concentradores podem ser usadas, em particular no caso de instalações de automação de energia com um grande número de dispositivos de automação de energia 32, que são dispostos de uma maneira amplamente dispersa. A operação corresponde essencialmente, entretanto, à operação explicada na Figura 1; aqui somente um nível de transmissão adicional deve ser considerado devido à disposição em cascata dos dispositivos concentradores.
[00043] Para assegurar uma operação apropriada da instalação de automação de energia, todos os componentes, assim em particular o dispositivo concentrador e o dispositivo de controle de instalação, devem ser adaptados através de configuração correspondente às circunstâncias reais, em particular aos dispositivos de automação de energia reais atualmente conectados ao dispositivo concentrador. Usando a Figura 4, uma modalidade exemplificativa será descrita agora, a respeito de como, em particular em instalações de automação de energia com um número muito grande de dispositivos de automação de energia, uma adaptação da configuração tanto do dispositivo concentrador quanto do dispositivo de controle de instalação pode ser realizada de modo eficiente sem ter que interromper a operação das instalações de automação de energia.
[00044] Para esse fim, a Figura 4 mostra a instalação de automação de energia comparativamente simples 10 de acordo com Figura 1, que compreende o dispositivo de controle de instalação 11, o dispositivo concentrador 12 assim como os primeiros três dispositivos de automação de energia 13a, 13b e 13c. A instalação de automação de energia 10 pode ser operada nessa estrutura, isto é, a configuração tanto do dispositivo concentrador 12 quanto também do dispositivo de controle de instalação 11 é adaptada para os dispositivos de automação de energia individuais 13a a c assim como suas funções e parâmetros, e os estados individuais dos objetos de dados dos dispositivos de automação de energia respectivos 13a a c podem ser passados adiante tanto para o dispositivo concentrador 12 quanto também para o dispositivo de controle de instalação 11 (e para o controle, se necessário, na direção oposta).
[00045] Para as declarações a seguir, deve-se supor agora que um dispositivo de automação de energia adicional 13d da instalação de automação de energia 10 deve ser adicionado, por exemplo, a fim de integrar um novo medidor de energia elétrica (por exemplo, um "medidor pequeno") na instalação de automação de energia 10. Além disso, deve- se supor que os componentes individuais da instalação de automação de energia 10 são ajustados para a comunicação de acordo com o padrão IEC 61850, no processo os dispositivos de automação de energia 13a a c e 13d têm funcionalidade de servidor de IEC 61850, o dispositivo concentrador tem tanto a funcionalidade de cliente de IEC 61850 quanto a funcionalidade de servidor de IEC 61850 e o dispositivo de controle de instalação tem funcionalidade de cliente de IEC 61850. O dispositivo de automação de energia adicional 13d tem um único código de dispositivo e a descrição de dispositivo de IEC do dispositivo de automação de energia adicional 13d tem pelo menos um objeto de dados de IEC 61850 que é compatível com o modelo de dados de instalação do dispositivo de controle de instalação 11, assim, por exemplo, é armazenado como um tipo no dispositivo de controle de instalação 11. Como uma alternativa, entretanto, o caso pode ocorrer sendo que os objetos de dados não estão especificados em um arquivo estruturado à base de SCL. O dispositivo concentrador 12 tem um modelo de dados de concentrador 46 que compreende, primeiramente, objetos de dados 46a de dispositivos de automação de energia 13a a c que já estão presentes. A instalação de automação de energia 10 está em modo de operação. A adaptação da configuração do dispositivo concentrador 12 e do dispositivo de controle de instalação 11 trabalha da maneira a seguir:
[00046] Primeiro, o código de dispositivo 41 do dispositivo de automação de energia adicional 13d é armazenado pela entrada de usuário no dispositivo de controle de instalação. Em seguida, o dispositivo de automação de energia 13d se conecta fisicamente à rede do dispositivo concentrador 12. Depois disso, o dispositivo concentrador 12 gera um endereço de rede de IEC 61850, cede o dito endereço para o dispositivo de automação de energia adicional 13d (por exemplo, por meio de um método de DHCP) e transmite o endereço 42 para o dispositivo de automação de energia adicional 13d. O dispositivo de automação de energia adicional 13d usa agora esse endereço para uma comunicação adicional com o dispositivo concentrador 12.
[00047] Depois disso, o dispositivo concentrador 12 lê o código de dispositivo 43 do dispositivo de automação de energia adicional 13d (por exemplo, por meio de IEC 61850 a partir de "informações de placa" digitadas na base de um perfil de IEC 61850) do dispositivo de automação de energia adicional 13d (isso pode acontecer, por exemplo, por meio de um FTP ou protocolo de transferência MMS) e envia esse código de dispositivo 43 para o dispositivo de controle de instalação 11, que compara o mesmo com o código de dispositivo 41 predefinido por meio de uma entrada de usuário. No caso sendo que ambos os códigos de dispositivos 41 e 43 combinam, o dispositivo de controle de instalação 11 envia um telegrama de confirmação 44 para o dispositivo concentrador 12. Somente quando o telegrama de confirmação 44 está presente é que o dispositivo concentrador lê um arquivo de descrição de dispositivo 45 (por exemplo, na forma de um arquivo ICD ou um arquivo IID de acordo com o IEC 61850) do dispositivo de automação de energia adicional 13d e insere os objetos de dados contidos na descrição de dispositivo 45 como objetos de dados adicionais 46b em seu modelo de dados de concentrador 46.
[00048] Como uma alternativa ao procedimento descrito, a provisão do arquivo de descrição de dispositivo no dispositivo concentrador também pode acontecer por meio de um assim chamado serviço de descoberta. Nessa conexão, o próprio dispositivo concentrador usa um serviço de coleta que determina as informações necessárias para o arquivo de descrição de dispositivo por meio de consultas individuais e compila essas informações em um arquivo de descrição de dispositivo. Isso é adequado em particular quando os objetos de dados dos dispositivos de automação de energia não estão disponíveis na forma estruturada à base de SCL (por exemplo, como ICD ou IID).
[00049] Em seguida, o dispositivo concentrador 12 relata ao dispositivo de controle de instalação 11 que o modelo de dados de concentrador 46 foi alterado e está pronto para a leitura. O dispositivo de controle de instalação 11 lê os objetos de dados adicionados recentemente 46b do dispositivo de automação de energia adicional 13d do dispositivo concentrador 12 e examina esses objetos de dados 46b com relação à compatibilidade com seu próprio modelo de dados de instalação 47, por exemplo, comparando-se os objetos de dados 46b com os tipos armazenados do modelo de dados de instalação 47. No caso de compatibilidade existente, o dispositivo de controle de instalação 11 confirma a consistência dos novos objetos de dados 46b e, consequentemente, a prontidão operacional da instalação de automação de energia 10 na forma alterada enviando-se um telegrama de ativação 48 para o dispositivo concentrador 12.
[00050] No caso de um telegrama de ativação existente 48, o dispositivo concentrador 12 integra o dispositivo de automação de energia adicional 13d de modo ativo na operação da instalação de automação de energia 10, por meio do qual os parâmetros de configuração são concluídos.
[00051] Deve-se levar em consideração o fato de que a entrada e verificação do código de dispositivo do dispositivo de automação de energia adicional 13d assim como a verificação de compatibilidade dos objetos de dados adicionados com o modelo de dados de instalação constituem modalidades vantajosas, porém opcionais do método descrito.
[00052] No caso da remoção de um dispositivo de automação de energia, as entradas dos objetos de dados respectivos são excluídas de modo correspondente no modelo de dados de concentrador e no modelo de dados de instalação ou são ajustadas para inativas.
[00053] Em resumo, no caso da aplicação do método da invenção, as vantagens a seguir surgem: através de uma configuração automática do dispositivo concentrador, a configuração manual é dispensada e o esforço de engenharia é reduzido no caso de alterações à configuração de sistema geral. A configuração automática acontece no tempo de execução da instalação de automação de energia. Consequentemente, a função geral do dispositivo concentrador e do dispositivo de controle de instalação não é prejudicada. A engenharia na base de arquivo (com IEC 61850, por exemplo, na forma de uma descrição de configuração de subestação (SCD)) é omitida e as importações e exportações dos arquivos de configuração associados com a mesma são evitados.
Claims (9)
1. Método para a operação de uma instalação de automação de energia (10) que compreende uma pluralidade de dispositivos de automação de energia (13a-c) e pelo menos um dispositivo de controle de instalação (11) de nível superior para controlar e/ou monitorar os dispositivos de automação de energia (13a-c), caracterizado pelo fato de que os dispositivos de automação de energia (13a-c) são conectados ao dispositivo de controle de instalação (11) através de um dispositivo concentrador (12) e um arquivo de modelo de dados que contém um modelo de dados de concentrador é armazenado em um dispositivo de memória do dispositivo concentrador (12), e sendo que o modelo de dados de concentrador compreende informações sobre os dispositivos de automação de energia (13a-c) conectados ao dispositivo concentrador (12), suas funções e parâmetros, assim como fornece objetos de dados cujos estados são adaptados aos estados atuais de objetos de dados correspondentes dos dispositivos de automação de energia (13a-c), e sendo que as seguintes etapas são realizadas no método- conectar um dispositivo de automação de energia adicional (13d) ao dispositivo concentrador (12);- gerar um endereço de comunicação para o dispositivo de automação de energia adicional (13d) através do dispositivo concentrador (12) e transmitir o endereço de comunicação para o dispositivo de automação de energia adicional (13d);- armazenar o endereço de comunicação no dispositivo de automação de energia adicional (13d) e usar o endereço de comunicação para a comunicação adicional com o dispositivo concentrador (12);- recuperar um arquivo de descrição de dispositivo do dispositivo de automação de energia (13d) através do dispositivo concentrador (12), o qual especifica funções e parâmetros do dispositivo de automação de energia adicional (13d);- adaptar o modelo de dados de concentrador às funções e aos parâmetros do dispositivo de automação de energia adicional (13d) especificados pelo arquivo de descrição de dispositivo; e- prover o modelo de dados de concentrador adaptado ao dispositivo de controle de instalação (11).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que- o dispositivo de controle de instalação (11) grava uma entrada de usuário antes de conectar o dispositivo de automação de energia adicional (13d) ao dispositivo concentrador (12), sendo que a dita entrada de usuário especifica um código de dispositivo do dispositivo de automação de energia adicional (13d);- após a conexão entre o dispositivo de automação de energia adicional (13d) ao dispositivo concentrador (12), o dispositivo de automação de energia adicional (13d) transmite seu código de dispositivo para o dispositivo concentrador (12);- o dispositivo concentrador (12) envia o código de dispositivo transmitido pelo dispositivo de automação de energia adicional (13d) para o dispositivo de controle de instalação (11);- o dispositivo de controle de instalação (11) verifica se o código de dispositivo transmitido pelo dispositivo concentrador (12) combina com o código de dispositivo introduzido pelo usuário e, no caso de um código de dispositivo compatível, envia um telegrama de confirmação para o dispositivo concentrador (12); e- o dispositivo concentrador (12) somente então recupera o arquivo de descrição de dispositivo do dispositivo de automação de energia adicional (13d) quando o telegrama de confirmação está disponível.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que- o dispositivo de controle de instalação (11) compreende um arquivo de modelo de dados de instalação que contém um modelo de dados de instalação, sendo que o modelo de dados de instalação fornece informações sobre todos os dispositivos de automação de energia (13a-d) da instalação de automação de energia (10) cujas funções e parâmetros compreendem assim como fornecem os objetos de dados, cujos estados são adaptados aos estados atuais de objetos de dados correspondentes dos dispositivos de automação de energia (13a-d);- o dispositivo de controle de instalação (11) adapta seu modelo de dados de instalação às funções e aos parâmetros do dispositivo de automação de energia adicional (13d) especificados pelo modelo de dados de concentrador; e- na operação da instalação de automação de energia (10), uma alteração de um estado de um objeto de dados de um dispositivo de automação de energia (13a-d) conectado ao dispositivo concentrador (12) ocasiona uma alteração correspondente dos estados dos objetos de dados correspondentes do modelo de dados de concentrador e do modelo de dados de instalação.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que- primeiramente, o dispositivo de controle de instalação (11) verifica as informações contidas no modelo de dados de concentrador sobre funções e parâmetros do dispositivo de automação de energia adicional (13d) para determinar se as ditas funções e os parâmetros são compatíveis com o modelo de dados de instalação;- o dispositivo de controle de instalação (11) adapta o modelo de dados de instalação ao modelo de dados de concentrador e envia um telegrama de ativação para o dispositivo concentrador (12) somente no caso de compatibilidade existente; e- o dispositivo concentrador (12) somente integra o dispositivo de automação de energia adicional (13d) na operação da instalação de automação de energia (10) no caso de um telegrama de ativação existente.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que- no caso da remoção de um dispositivo de automação de energia (13a-d) a partir da instalação de automação de energia (10), o dispositivo concentrador (12) detecta a conexão ausente para o dispositivo de automação de energia removido (13a-d) e adapta o seu modelo de dados de concentrador mediante remoção das entradas para o dispositivo de automação de energia removido (13a-d) e transmite o modelo de dados de concentrador adaptado ao dispositivo de controle de instalação (11); e- o dispositivo de controle de instalação (11) adapta o seu modelo de dados de instalação mediante exclusão das entradas para o dispositivo de automação de energia removido (13a-d).
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que- o arquivo de descrição de dispositivo do dispositivo de automação de energia (13a-c) e do dispositivo de automação de energia adicional (13d) é especificado na forma de um arquivo ICD ou de um arquivo IID, de acordo com o padrão IEC 61850.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que- o modelo de dados de concentrador do dispositivo concentrador (12) é especificado na forma de um arquivo de SCD, de acordo com o padrão IEC 61850.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizado pelo fato de que- o modelo de dados de instalação do dispositivo de controle de instalação (11) é especificado na forma de um arquivo de SCD, de acordo com o padrão IEC 61850.
9. Instalação de automação de energia (10) com uma pluralidade de dispositivos de automação de energia (13a-c) e pelo menos um dispositivo de controle de instalação (11) para controlar e/ou monitorar os dispositivos de automação de energia (13a-c), sendo que os dispositivos de automação de energia (13a-c) são conectados ao dispositivo de controle de instalação (11) através de um dispositivo concentrador (12),caracterizada pelo fato de que- a instalação de automação de energia (10) é configurada para realizar um método, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.
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| B06F | Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette] | ||
| B06U | Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette] | ||
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Free format text: AS CLASSIFICACOES ANTERIORES ERAM: H04L 29/08 , G05B 19/418 Ipc: G05B 19/418 (2006.01), H02J 4/00 (2006.01), H04L 2 |
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| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 09/03/2011, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. PATENTE CONCEDIDA CONFORME ADI 5.529/DF, QUE DETERMINA A ALTERACAO DO PRAZO DE CONCESSAO. |