CN101669311A - 高压输电系统中的点对点通信 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对与高压输电系统的控制相关的数据进行传输的方法和第一设备(32)，以及用于对与这种控制相关的数据进行接收的方法和第二设备(50)。第一设备以提供用于包含有测量样本和现场总线类型数据的数据符号的段的帧结构来提供(40)包括数据符号的数据的帧，以明显区别于数据符号的控制符号的形式把同步数据插入(42)所述帧中，以及在点对点连接(34)中把所述帧发送(44)到第二设备(50)。第二设备(50)接收(54)所述帧，提取(56)同步数据并在提取之后对所述帧进行处理以获得数据符号。以此方式被插入和提取的同步数据涉及第二设备所执行的控制动作的同步。

Description

高压输电系统中的点对点通信
技术领域
本发明涉及用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行传输的方法和第一设备，以及用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行接收的方法和第二设备。
背景技术
在高压输电系统中，在设备之间提供了许多不同类型的通信，如控制和/或保护计算机与控制和测量节点之间。在此，控制和测量节点通常会与诸如变压器中的负荷抽头变换器、接地开关、隔离开关、断路器的各种单元对接。它们通常也执行测量。
在此，这种通信中所发送的数据可以包括在所控制的过程中获取的测量样本，在此，这些测量样本一般是：系统不同部分的电流和电压样本；诸如命令、报警和提示的现场总线类型的数据；用于对与这些控制和测量节点对接的元件的工作进行同步的时间同步信号；以及用于对控制和测量节点将要获取的时间样本进行同步的采样同步信号。
传统上，使用不同类型的连接来为这些各种类型的数据提供通信。在此，一般在计算机与大量控制和测量节点之间所连接的现场总线上来发送现场总线类型的数据，通常在TDM(时分复用)总线或直接的点对点连接上来发送测量样本，通常在专用的点对点连接上来发送时间同步数据，而通常在专用的点对点连接上来发送样本同步信号。
这意味着，在诸如计算机与控制和测量节点之间的设备之间存在大量的各种类型的连接。
从而会关注是否能减少这些连接。
EP 1 191 732描述了一种材料加工数据通信系统以及用于在该系统的内部组件之间进行数据通信的方法。在此，时钟数据被编码到在两个内部组件的两个互连数据端口之间所提供的光纤光线路上发送的数据中。使用8B/10B(8比特/10比特)编码把时钟数据编码到数据上，所述时钟数据用于对此数据进行重构。还描述了CRC(循环冗余码)编码。
US 2005/0089334描述了一种光系统，其中，管理数据被叠加在通过光纤以高频率传输的数据上。
US 2005/0135421描述了设备到设备互连中的以太网数据帧，其中使用了8B/10B编码。通过8B/10B编码，控制消息与内容数据交叠在一起。
然而，这些文档中没有涉及高压输电系统。
鉴于上述情况，从而产生了减少高压输电系统中第一和第二设备之间的连接数量的需求。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行传输的方法，该方法减少系统中第一和第二设备之间的连接的数量。
根据本发明的第一方面，通过一种用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行传输的方法来实现这一目的，包括步骤：
-提供包括符合帧结构的数据符号的数据的第一帧，其中，可以提供用于包含有测量样本的数据符号的段以及用于包含有现场总线类型数据的数据符号的段，
-以明显区别于数据符号的控制符号的形式把同步数据插入所述第一帧中，以及
-在点对点连接中把所述第一帧从第一设备发送到第二设备，
-其中，所述同步数据涉及第二设备所执行的控制动作的同步。
本发明的另一目的是提供一种用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行传输的第一设备，该第一设备减少系统中第一和第二设备之间的连接的数量。
根据本发明的第二方面，通过一种用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行传输的第一设备来实现这一目的，包括：
-用于提供包括符合帧结构的数据符号的数据的第一帧的装置，其中，可以提供用于包含有测量样本的数据符号的段以及用于包含有现场总线类型数据的数据符号的段，
-用于以明显区别于数据符号的控制符号的形式把同步数据插入所述第一帧中的装置，以及
-用于在点对点连接中把所述第一帧从所述第一设备发送到第二设备的装置，
-其中，所述同步数据涉及第二设备所执行的控制动作的同步。
本发明的另一目的是提供一种用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行接收的方法，该方法减少系统中第一和第二设备之间的连接的数量。
根据本发明的第三方面，通过一种用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行接收的方法来实现这一目的，包括步骤：
-由第二设备在点对点连接中从第一设备接收包括符合帧结构的数据符号的数据的第一帧，其中，可以提供用于包含有测量样本的数据符号的段以及用于包含有现场总线类型数据的数据符号的段，以及，以明显区别于数据符号的控制符号的形式把同步数据插入了所述第一帧中，
-从所述第一帧提取所述同步数据，以及
-在所述提取之后对所述第一帧进行处理以获得所述数据符号，
-其中，所述同步数据涉及第二设备所执行的控制动作的同步。
本发明的另一目的是提供一种用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行接收的第二设备，该第二设备减少系统中第一和第二设备之间的连接的数量。
根据本发明的第四方面，通过一种用于对与高压输电系统的控制有关的数据进行接收的第二设备来实现这一目的，包括：
-用于在点对点连接中从第一设备接收包括符合帧结构的数据符号的数据的第一帧的装置，其中，可以提供用于包含有测量样本的数据符号的段以及用于包含有现场总线类型数据的数据符号的段，以及，以明显区别于数据符号的控制符号的形式把同步数据插入了所述第一帧中，
-用于从所述第一帧提取所述同步数据的装置，以及
-用于在所述提取之后对所述第一帧进行处理以获得所述数据符号的装置，
-其中，所述同步数据涉及第二设备所执行的控制动作的同步。
本发明有许多益处。它在高压输电系统中的第一和第二设备之间提供了单独的点对点连接，该连接可以是快速的。此外，用快速连接可以在该连接上传输大量的测量样本以及现场总线类型的数据。从而，减少了在两个设备之间所提供的连接的数量。本发明还提供了第二设备非常快速、可靠和灵活的同步。
附图说明
以下将参考附图对本发明进行描述，其中：
图1示意性地示出了可以使用本发明的输电系统，
图2示意性地示出了根据本发明的控制计算机的方框示意图，
图3示出了被连接到控制元件的根据本发明的控制和测量节点的方框示意图，
图4示意性地示出了在根据本发明的用于对与高压输电系统的控制相关的数据进行传输的方法中的控制计算机所采用的许多方法步骤，
图5示意性地示出了在根据本发明的用于对与高压输电系统的控制相关的数据进行接收的方法中的控制和测量节点所采用的许多方法步骤，以及
图6示意性地示出了所使用的帧结构。
具体实施方式
以下将对根据本发明的设备和方法的优选实施例给出详细的描述。
图1中示意性地示出了可以应用本发明原理的高压输电系统10。图1所给出的实例中的输电系统是HVDC(高压直流)输电系统。应当认识到的是，本发明不限于这种系统，而是可以被用在其它类型的高压输电系统中，例如FACTS(柔性交流输电系统)。
图中有第一AC输电线12，在此，该第一AC输电线是三相输电线，通往第一变压器14。第一变压器14被连接到把AC电压转换成DC电压的第一转换器16。此第一转换器16继而被连接到第一DC输电线20，该第一DC输电线继而通往第二转换器24，该第二转换器是把DC电转换成AC电的转换器。第二转换器24继而被连接到第二变压器28。第二变压器28继而被连接到第二AC输电线30，在此，该第二输电线也是三相输电线。第一和第二转换器16和24还被接地，且它们的每个还在这些接地连接被连接到相应的第三和第四转换器18和26，所述第三和第四转换器继而被连接到第二DC输电线22。在此，第三转换器18与第一转换器16是同样的类型，而第四转换器26与第二转换器24是同样的类型。在图1的情形中，DC输电线20和22形成至少数公里长度的DC线路，以用来在很大的距离上输电时减少损耗。但也可以使用与图1同样的配置把两个AC输电线互联，例如在一个同样的位置用不同的AC频率。
图1所示的系统是所谓的双极系统，其中，以第一正电压提供第一DC输电线20，以第二相反负电压提供第二DC输电线22。这意味着，第一DC输电线20提供正向电流路径，第二DC输电线22提供回流电流路径。然而，应当认识到的是，可以代之以：通过移除第二DC输电线22所提供的回流路径以及移除第三和第四转换器18和26来提供单极系统。在单极系统中，代之以：第一和第二转换器16和24将仅被连接在第一DC输电线与地之间。在此情形中，可以通过地来提供回流路径。
在如上述系统的系统中，需要对从第一AC输电线12到第二AC输电线30的输电过程的各部分进行控制和监控，或者反之亦然，例如通过使用变压器中的负荷抽头变换器、接地开关、隔离开关、断路器。随后，由控制和/或保护计算机通过本地的控制和测量节点对这些元件进行控制和/或监控。随后，会有一个或更多个这种控制和/或保护计算机，每个计算机一般都被连接到数个这种控制和测量节点。
图2以一个这种控制计算机被连接到控制和测量节点的形式示出了根据本发明的第一设备。图3示出了被连接到第一设备的根据本发明实施例的示例性的第二设备。在此，此第二设备采取的是被连接到转换器中断路器形式的控制元件的控制和测量节点的形式。
图2更详细示出了根据本发明的计算机32的方框示意图。计算机32中有执行各种常规控制功能的控制单元38。控制单元38被连接到第一帧操纵单元40，该第一帧操纵单元包括用于提供数据的第一帧的装置。第一帧操纵单元40继而被连接到包括用于插入同步数据的装置的同步数据添加单元42，以及，被连接到包括用于对第一帧进行传输的装置的第一传输单元44。控制单元38还被直接连接到同步数据添加单元42。第一传输单元44继而被连接到通往控制和测量节点50(图3)的第一通信连接34。
在此，以在计算机32与控制和测量节点50之间提供点对点连接的第一光纤的形式来提供第一通信连接34。控制和测量节点50稍后将结合图3进行描述。
此外还有来自同样的控制和测量节点50的第二通信连接36，在此，以提供与控制和测量节点50的点对点连接的第二光纤的形式来提供该第二通信连接。此第二光纤36被连接到第一接收单元48，该第一接收单元包括用于接收数据的第二帧的装置。第一接收单元48还被连接到包括用于对数据的第二帧进行处理的装置的第一处理单元46，该第一处理单元46继而被连接到控制单元38。
除了传输和接收单元，可以通过计算机中的处理器和存储器来提供计算机的各种单元，其可以通过总线进行内部互联。在此，以电光转换器的形式来提供第一传输单元44，其可以是用于对光进行发射的IR(红外发光)二极管或激光器，数据以已知方式被调制到所述光上。以类似的方式，可以以传统光电转换器的形式来提供第一接收单元48，它把其上调制有数据的光转换成电脉冲。
因此，提供上述单元用于与一个控制和测量节点进行通信。然而，也可以与更多的这种节点进行通信，在该情形中，可以为进一步的连接提供进一步的传输和接收单元。可以把其余单元配置成也服务于与进一步的节点进行的通信。
图3更详细示出了被连接到控制元件的控制和测量节点50的方框示意图，在此是第一转换器16中所提供的断路器52，该控制和测量节点还被连接到连接该断路器52的线。控制元件是二进制类型的I/O设备，即，以二进制信号进行工作的设备。
在此，第一光纤34被连接到包括用于接收数据的第一帧的装置的第二接收单元54，该第二接收单元54被连接到包括用于提取同步数据的装置的提取单元56。提取单元56继而被连接到包括用于对第一帧进行处理的装置的第二帧处理单元58。第二帧处理单元58被连接到对控制元件(在此是断路器52)进行控制的本地控制单元60。采样单元66也被连接到连接断路器52的线，可能是通过一个或两个测量变压器。提取单元56还被连接到本地控制单元60以及采样单元66。采样单元66被连接到包括用于提供第二帧的装置的第二帧操纵单元64。第二帧操纵单元64继而被连接到包括用于对第二帧进行传输的装置的第二传输单元62。第二传输单元62继而被连接到第二光纤36。
在此，以与计算机32的第一接收和传输单元48和44同样的方式来提供第二接收和传输单元54和62。有益地，可以作为具有相应存储器的一个或更多个处理器来提供其余的单元，这些存储器包括用于执行它们的功能性的程序代码。
现在，将参考图2和图3并参考图4、图5以及图6，对计算机32以及相关联的控制和测量节点50的运行进行描述，图4示出了计算机在根据本发明的用于对数据进行传输的方法中所采用的许多方法步骤，图5示出了控制和测量节点在根据本发明的用于对数据进行接收的方法中所采用的许多方法步骤，图6示意性地示出了在计算机32与控制和测量节点50之间对数据进行传输所使用的帧结构。
计算机32需要与控制和测量节点50进行通信以执行系统的控制和监督。由于此原因，在计算机与控制和测量节点之间需要对许多类型的信号进行传输。
例如，计算机32的控制单元38需要把现场总线类型的数据，例如控制命令和标识，传输到控制和测量节点50。现场总线类型的数据一般是在单独的现场总线上进行发送的数据，例如CAN总线或ProfiBus或PPS(秒脉冲)信号。在此，由控制单元38把这种数据发送到第一帧操纵单元40。在此，第一帧操纵单元40提供数据的第一帧，按照图6所示意性示出的格式来提供该帧。
在此，帧F中有用于各种类型的数据的段，其中，可以有用于诸如电流测量数据的第一类型测量数据的第一段MD1，用于诸如电压测量数据的第二类型测量数据的第二段MD2，以及用于现场总线类型的数据的段FB。最后，还有用于故障检错码和/或纠错码数据的段CRC。
第一帧操纵单元40还对所有进入该帧的数据执行8B/10B编码，根据该编码原理，使用10比特来对八位组(8比特)进行编码。在此方式中，1024个可能的符号中的256个不同的符号被用来对数据进行编码，其中，在此，用来对数据进行编码的这些符号被称为数据符号。根据此原理，还有许多额外的符号，控制符号，在此16个符号，其中的一些被用来标识帧的开始和结束、以及帧的段的起始和末尾。然而，以此方式使用后，这些控制符号中的一些仍保留。这些控制符号明显区别于数据符号，从而可以被插入帧中的任何地方。第一帧操纵单元40从而提供包括8B/10B编码的数据符号的第一帧，步骤68。所包括的数据符号的类型可以根据需要动态地进行选择，在此一般包括现场总线类型的数据，例如用于对断路器52进行控制的命令。
控制单元38还把与控制和测量节点50的工作相关的同步数据发送到同步数据添加单元42。因此，同步数据涉及控制和测量节点50所执行的控制动作的同步。这些数据可以在各种时间点来进行发送且无需被包括在所有要发送给控制和测量节点50的帧中。在此，同步数据可以包括采样同步数据和时间同步数据。此外，无需同时提供两种类型的数据。为了对本发明进行示例，在此，控制单元38既发送采样同步数据，即用于标识控制和测量节点50在什么时间点会获取测量样本的数据，也发送时间同步数据，例如用于把控制和测量节点50与系统的其它控制和测量节点进行同步的数据。因此，这种时间同步数据可以对例如断路器何时会被打开进行标识，并被发送，以用来把控制和测量节点50所控制的控制元件的工作与其它控制和测量节点所控制的其它元件的工作进行同步。为了把普通数据与同步数据进行区别，同步数据的发送在图2中用虚线箭头表示，而“普通”数据的发送用实线箭头表示。随后，同步数据添加单元42把采样同步数据插入到第一帧中，步骤70，以及，把时间同步数据插入到第一帧中，步骤72。在此，作为控制符号来提供同步数据，因此，通过把大量这种控制符号插入到第一帧中来插入所述同步数据。通过这种控制符号的使用，同步数据明显区别于普通的数据符号。从而，同步数据也可以被插入到第一帧中的任何地方。完成这之后，第一帧操纵单元40可以为第一帧中的所有数据添加检错码和/或纠错码(CRC)，例如通过使用循环冗余码。
随后，添加了同步数据的第一帧被发送到第一传输单元44，其中，所述第一帧从电域被转换到光域并随后通过第一光纤34被发送到控制和测量节点50。由于它是作为光信号来发送的，所以传输速率很高，例如40-160Mbps。
随后，第一帧被控制和测量节点50的第二接收单元54接收，步骤82，其中，所述第一帧从光域被转换到电域并随后被传送到提取单元56。提取单元56对被编码到第一帧中的同步数据所使用的控制符号进行提取。从而，它提取采样同步数据，步骤84，以及，提取时间同步数据，步骤86。随后，时间同步数据直接被传送到本地控制单元60，而采样同步数据被传送到采样单元66。同步数据的这一发送在此也用虚线箭头表示。
各单元一收到同步数据，它们就按所述同步数据进行活动，即，它们执行与所述同步数据相关的活动。这意味着，本地控制单元60一收到时间同步数据就可以根据之前的帧中所收到的控制命令对断路器52进行控制，即，它根据时间同步数据对控制元件(断路器52)进行控制，步骤88。因此，基于时间同步数据的接收，它可以打开断路器52。与此同时，采样单元66一收到样本同步数据就可以获取测量样本。因此，它根据采样同步数据来执行测量，步骤90。这可以通过经由相应测量变压器对诸如模拟电流值和电压值的模拟值进行测量并把它们采样成数字值来完成。提取单元56还把第一帧的剩余部分传送到第二帧操纵单元58，由其进行继续并对第一帧进行处理以获得其中的数据并根据由此所收到的数据符号来确定要执行什么控制行动，步骤92。在提取出同步数据之后也要完成这些。在此，数据可以包括现场总线类型段FB中的控制命令。在此，第二帧操纵单元58根据相关联的控制符号从各个段提取数据符号并把各种类型的数据传送到要接收它们的控制和测量节点的单元。在此，现场总线类型的数据被发送到本地控制单元60。随后，本地控制单元60决定执行与所接收的数据相关联的一些活动，例如对断路器52进行控制。这一控制可以是对断路器52的关闭，会在之后收到新的同步数据时被执行。
如上所述，收到采样同步数据的采样单元66会在所述采样同步数据所确定的时刻获得测量样本，优选一旦收到它就获取。然而，也可以在其它时刻获得测量样本，如常规所依据的一些采样机制。采样单元66所获得的样本，例如电流和电压测量样本，随后被提供给第二帧操纵单元64。第二帧操纵单元64还从采样单元66和/或本地控制单元60接收诸如标识和告警的现场总线类型的数据。随后，第二帧操纵单元64进行继续并以与第一帧操纵单元40生成第一帧同样的方式来生成第二帧。从而，它提供具有8B/10B编码的数据符号的第二帧，步骤94，这些数据符号从而可以包括测量样本和现场总线类型的数据，其中，在不同的段MD1、MD2和FB中来提供这些各种类型的数据，它们在帧中的位置由控制符号来进行标识。在此，它还可以添加检错码和/或纠错码(CRC)。已经清楚的是，第二帧具有与第一帧同样类型的结构。随后，第二帧被发送到第二传输单元62，其中，所述第二帧从电域被转换到光域并随后通过第二光纤36被发送到计算机32，步骤96。
由计算机32的第一接收单元48对第二帧进行接收，步骤76，其中，所述第二帧从光域被转换到电域并随后被发送到第一帧操纵单元46，其进行继续并对所述第二帧进行处理以获得其中的数据，步骤78。在此，它根据相关联的控制符号从各个段提取数据符号，这些数据在此包括测量样本和现场总线类型的数据，并把各种类型的数据传送到控制单元38要接收它们的部件。随后，控制单元38根据对所接收的样本以及所接收的现场总线类型的数据的分析来执行控制，步骤80。
随后，通信继续以此方式在计算机32与控制和测量节点50之间来回进行通信。从而，帧在计算机32与控制和测量节点50之间被持续地来回发送。
因此，本发明提供了高压输电系统的控制系统中的计算机与控制和测量节点之间单独的、非常快速的点对点连接。根据本发明，在此连接中对包括测量样本、现场总线类型的数据以及同步数据的各种类型的数据进行发送。从而减少了所提供的连接的数量。通过此快速连接，可以按相应于总速率40-150Mbit/s来对大量的测量样本进行发送。本发明还提供了非常快速、可靠和灵活的控制和测量节点的同步，既针对测量样本的获取也针对控制行为与其它控制和测量节点的同步。对8B/10B编码的使用具有进一步的益处：限制具有许多零个比特或一个比特的符号的使用。这是有益的，因为能够避免使用DC偏移，而DC偏移不能用在光纤链路上。
所使用的通信连接的特征在于：数据携带容量大、延迟很低以及工作“无抖动(no jitter)”。在被用来用高带宽测量的信号反馈给控制计算机时，这是有益的。每个连接每秒能够传输超过300000个样本(每3μS一个样本)。
应当认识到的是，可以用许多方式对本发明进行改变。例如，对于两个方向的通信可以仅使用一个光纤。随后，当然可以对两个方向使用具有不同波长的不同的光源。可以把控制和测量节点和/或计算机中的接收和传输单元组合成一个单元，收发单元。以同样的方式，可以提供组合的帧操纵和帧处理单元。同步数据添加单元还可以是帧操纵单元的一部分。还应当认识到的是，无需同时发送所有类型的数据，而是可以仅在实际需要的时刻来进行发送。还可以的是，所发送的同步数据仅是采样同步数据或时间同步数据。从而可以在一个方向进行通信时用任何类型的数据进行组合。上述描述是根据控制计算机做出的。可以以同样的方式将其应用到保护计算机。还可以把控制计算机和保护计算机组合成一个计算机。
基于以上的讨论，明显可以以多种方式对本发明进行改变。从而应当认识到的是，仅由所附权利要求对本发明进行限制。

Claims (22)

1.一种用于对与高压输电系统(10)的控制相关的数据进行传输的方法，包括步骤：
-提供(68)包括符合帧结构(F)的数据符号的数据的第一帧，其中，可以提供用于包含有测量样本的数据符号的段(MD1、MD2)以及用于包含有现场总线类型数据的数据符号的段(FB)，
-以明显区别于数据符号的控制符号的形式把同步数据插入(70、72)所述第一帧中，以及
-在点对点连接(34)中把所述第一帧从第一设备(32)发送(74)到第二设备(50)，
-其中，所述同步数据涉及第二设备所执行的控制动作的同步。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：由所述第一设备(32)在点对点连接(36)中从所述第二设备(50)接收(76)包括符合与第一帧所具有的帧结构同样的帧结构(F)的数据符号的数据的第二帧。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述同步数据包括用于标识第二设备何时会在系统中获取测量样本的采样同步数据。
4.如任一项在前权利要求的方法，其中，所述同步数据包括用于把第二设备与同样类型的其它设备进行同步的时间同步数据。
5.如任一项在前权利要求的方法，其中，使用8B/10B编码对所述第一帧进行编码。
6.如任一项在前权利要求的方法，其中，为帧提供检错码和/或纠错码(CRC)。
7.如任一项在前权利要求的方法，其中，第一设备(32)是用于控制和/或保护的计算机，以及，第二设备(50)是控制和测量节点。
8.一种用于对与高压输电系统(10)的控制相关的数据进行传输的第一设备(32)，包括：
-用于提供包括符合帧结构(F)的数据符号的数据的第一帧的装置(40)，其中，可以提供用于包含有测量样本的数据符号的段(MD1、MD2)以及用于包含有现场总线类型数据的数据符号的段(FB)，
-用于以明显区别于数据符号的控制符号的形式把同步数据插入所述第一帧中的装置(42)，以及
-用于在点对点连接(34)中把所述第一帧从所述第一设备(32)发送到第二设备(50)的装置(44)，
-其中，所述同步数据涉及第二设备所执行的控制动作的同步。
9.如权利要求8所述的第一设备(32)，进一步包括：在点对点连接(36)中从所述第二设备(50)接收包括符合与第一帧所具有的帧结构同样的帧结构(F)的数据符号的数据的第二帧的装置(48)。
10.如权利要求8或9所述的第一设备(32)，其中，所述同步数据包括用于标识第二设备何时会在系统中获取测量样本的采样同步数据。
11.如权利要求8-10中任一项权利要求所述的第一设备(32)，其中，所述同步数据包括用于把第二设备与同样类型的其它设备进行同步的时间同步数据。
12.如权利要求8-11中任一项权利要求所述的第一设备(32)，其中，所述第一设备是用于控制和/或保护的计算机，以及，第二设备(50)是控制和测量节点。
13.一种用于对与高压输电系统(10)的控制相关的数据进行接收的方法，包括步骤：
-由第二设备(50)在点对点连接(34)中从第一设备(32)接收(82)包括符合帧结构(F)的数据符号的数据的第一帧，其中，可以提供用于包含有测量样本的数据符号的段(MD1、MD2)以及用于包含有现场总线类型数据的数据符号的段(FB)，以及，以明显区别于数据符号的控制符号的形式把同步数据插入了所述第一帧中，
-从所述第一帧提取(84、86)所述同步数据，以及
-在所述提取之后对所述第一帧进行处理(92)以获得所述数据符号，
-其中，所述同步数据涉及第二设备所执行的控制动作的同步。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括步骤：
-提供(94)包括符合与第一帧所具有的帧结构同样的帧结构(F)的数据符号的数据的第二帧，以及
-在点对点连接(36)中把所述第二帧从第二设备发送(96)到第一设备。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中，所述同步数据包括用于标识第二设备何时会在系统中获取测量样本的采样同步数据。
16.如权利要求13-15中任一项权利要求所述的方法，其中，所述同步数据包括用于把第二设备与同样类型的其它设备进行同步的时间同步数据。
17.如权利要求13-16中任一项权利要求所述的方法，其中，第一设备(32)是用于控制和/或保护的计算机，以及，第二设备(50)是控制和测量节点。
18.一种用于对与高压输电系统(10)的控制相关的数据进行接收的第二设备(50)，包括：
-用于在点对点连接(34)中从第一设备(32)接收包括符合帧结构(F)的数据符号的数据的第一帧的装置(54)，其中，可以提供用于包含有测量样本的数据符号的段(MD1、MD2)以及用于包含有现场总线类型数据的数据符号的段(FB)，以及，以明显区别于数据符号的控制符号的形式把同步数据插入了所述第一帧中，
-用于从所述第一帧提取所述同步数据的装置(56)，以及
-用于在所述提取之后对所述第一帧进行处理以获得所述数据符号的装置(58)，
-其中，所述同步数据涉及第二设备所执行的控制动作的同步。
19.如权利要求18所述的第二设备(50)，进一步包括：
-用于提供包括符合与第一帧所具有的帧结构同样的帧结构(F)的数据符号的数据的第二帧的装置(64)，以及
-用于在点对点连接(36)中把所述第二帧发送到第一设备(32)的装置(62)。
20.如权利要求18或19所述的第二设备(50)，其中，所述同步数据包括用于标识第二设备何时会在系统中获取测量样本的采样同步数据。
21.如权利要求18-20中任一项权利要求所述的第二设备(50)，其中，所述同步数据包括用于把第二设备与同样类型的其它设备进行同步的时间同步数据。
22.如权利要求18-21中任一项权利要求所述的第二设备(50)，其中，所述第二设备是控制和测量节点，以及，第一设备(32)是用于控制和/或保护的计算机。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103703653A (zh) * 2011-07-22 2014-04-02 魁北克水电公司 用于改变相位线的阻抗的开关设备、控制系统和方法
CN106411147A (zh) * 2015-07-28 2017-02-15 Ls产电株式会社 数据控制系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103119821B (zh) 2010-09-30 2016-01-13 Abb研究有限公司 多端hvdc系统的协调控制
WO2013178249A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Alstom Technology Ltd Optical communications network for high voltage direct current power transmission
CN107707389A (zh) * 2017-09-21 2018-02-16 国家电网公司 一种直流换流站控保系统can总线报文捕捉装置和方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4939643A (en) * 1981-10-01 1990-07-03 Stratus Computer, Inc. Fault tolerant digital data processor with improved bus protocol
US6931027B1 (en) * 2000-07-25 2005-08-16 Lsi Logic Corporation Framed packet bus with improved FPB protocol
US7111035B2 (en) * 2001-12-26 2006-09-19 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fault tolerance associations for IP transport protocols
US7203853B2 (en) * 2002-11-22 2007-04-10 Intel Corporation Apparatus and method for low latency power management on a serial data link
DE10339280B4 (de) * 2003-08-26 2006-09-07 Siemens Ag Auswahlverfahren für Nachrichtenpfade in Kommunikationssystemen
US7751442B2 (en) * 2003-12-19 2010-07-06 Intel Corporation Serial ethernet device-to-device interconnection
US7983769B2 (en) 2004-11-23 2011-07-19 Rockwell Automation Technologies, Inc. Time stamped motion control network protocol that enables balanced single cycle timing and utilization of dynamic data structures
CN100388591C (zh) * 2004-12-24 2008-05-14 许继集团有限公司 一种继电保护信号传输中的大码距分组码编解码方法
JP4153502B2 (ja) 2005-03-29 2008-09-24 富士通株式会社 通信装置及び論理リンク異常検出方法
US7590756B2 (en) 2005-05-13 2009-09-15 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Method and system for transferring data in a communications network using redundant communication paths
CN101194455B (zh) * 2005-06-02 2010-12-08 西门子公司 传输用于控制高压直流传输设备的数据的方法
US7630863B2 (en) * 2006-09-19 2009-12-08 Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. Apparatus, method, and system for wide-area protection and control using power system data having a time component associated therewith
RU2464581C2 (ru) * 2007-02-27 2012-10-20 ОуЭсАйСОФТ, ИНК. Измерение полного сопротивления линии электропередачи

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103703653A (zh) * 2011-07-22 2014-04-02 魁北克水电公司 用于改变相位线的阻抗的开关设备、控制系统和方法
CN103703653B (zh) * 2011-07-22 2018-04-20 魁北克水电公司 用于改变相位线的阻抗的开关设备、控制系统和方法
CN106411147A (zh) * 2015-07-28 2017-02-15 Ls产电株式会社 数据控制系统
CN106411147B (zh) * 2015-07-28 2019-04-30 Ls 产电株式会社 数据控制系统

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