CN104620184A - 用于高级别应用的主智能电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于发电设施或电力变电站中的例如电力管理或切负荷应用的高级别应用的主IED(智能电子装置)，包括支持MMS客户端和GOOSE功能的至少一个通信接口(CI-1，CI-2...CI-n)，其中每个通信接口被设计为具有其自己的按照IEC 61850要求可配置的CID文件的IED。主IED专用IEC 61850配置工具能够按每个通信接口CI-1处理SCD(变电站配置说明)文件。

Description

用于高级别应用的主智能电子装置
技术领域
本发明涉及一种用于如电力管理或切负荷(shedding)应用的高级别应用的主IED(智能电子装置)，由此，主IED包括MMS(制造报文规范)客户端和GOOSE(面向通用对象的变电站事件)发布者-订阅者功能。另外，本发明涉及一种发电设施或电力变电站中的子网系统。
背景技术
在作为基于以太网的国际标准的、用于发电设施和电力变电站中的通信以集成所有保护、控制、测量和监控功能的IEC 61850规范中，IED被具体化为具有MMS服务器、GOOSE提供者和订阅者功能。在IEC 61850规范中，GOOSE协议被安排用于IED间的数据交换，也被称为横向通信或横向快速IED-IED通信，并且GOOSE协议通常基于对等通信。
机制GOOSE(面向通用对象的变电站事件)描述了一种控制模式机制，其中任意数据格式，如状态、值，被分组成数据集，并在短时间段内被发送并用于保证特定传输速度和可靠性。
GOOSE数据直接嵌入以太网数据分组中，并在多播或广播地址上的发布者-订阅者机制上工作。由国际电工委员会(IEC)在IEC 61850标准中详细说明了GOOSE通信。
IEC 61850GOOSE是UCA GOOSE的高级版。GOOSE消息用于在IED之间交换数据。GOOSE是用于变电站事件(比如命令和报警)的快速传输的机制。IED发送的单一GOOSE消息可由若干接收者接收和使用。在通用子网中，一个设备，发送方发布信息，同时仅订阅者设备正在接收该信息。每个接收者的反应依赖于其配置和功能。
此外，GOOSE被设计为发布者-订阅者模式，并且发布者IED向所有其连接的订阅者IED多播传输。通常地，所有通过GOOSE消息通信的IED必须组合在一个子网内。子网可以是物理子网或经由VLAN(虚拟LAN)配置在逻辑子网内，以使得重要信号(如保护信号)可仅在同一子网内的IED之间传输。
在国际标准ISO 9506中描述了制造报文规范(MMS)，涉及在自动化系统的分布式网络中的网络设备之间传输实时处理数据和监管控制信息的消息传输系统。
对于用于数据接入、操作、报警/事件和存档功能的从IED到SCADA(监管控制和数据采集)OPC服务器的纵向点对点通信而言，MMS协议是可预知的。在IEC 61850规范中，该OPC服务器接口被指定为逻辑附注IHMI(人工机器接口，也称为SCADA系统)并用作连接和存档功能的组指示符。
OPC与作为客户端的每个IED相连，并具有到所有经配置的IED记录控制块的入口，在记录控制块中配置有质量和时间戳的值。OPC与作为客户端的每个IED相连，并具有到所有经配置的IED记录控制块的入口，在记录控制块中配置有质量和时间戳的值。
问题的声明
所有公知的变电站IED只有一个根据IEC 61850版本1指定的以太网接口，为了IEC 61850版本2中所新定义的冗余需求，具有切换功能的第二以太网接口内置于IED，作为高可用性无缝冗余(HSR)或IEC 62439-6标准兼容冗余环网(DRP)协议。
现在，IEC 61850规定了一种网络冗余，其满足关于站级总线和过程级总线的变电站自动化需求。这是基于IEC 62439-3标准中所定义的两种补充协议：并行冗余协议(PRP)和高可用性无缝冗余(HSR)协议。两者都能克服具有零切换时间的链接或切换的缺陷，同时允许根据IEEE 1588的时钟同步以实现可靠操作。通过ABB协同其他公司的开发，PRP和HSR都将成为IEC 61850标准的第二版本的一部分。
对于高级别应用，需要将模拟值，如电压和电流，作为此项工作的输入。IED之间的实际GOOSE通信并没有被清楚地说明，并不是所有IED供应商都支持经由GOOSE通信的模拟值。高级别应用的通用概念，如电力管理或切负荷不可能在IED中实现。
发明内容
本发明提供一种新的主IED，其包括用于高级别应用，如发电设施或电力变电站中的电力管理或切负荷应用，的发布者-订阅者功能。
本发明的主IED包括至少一个被设计成IED自身的通信接口(CI)，且从IEC 61850专用远程控制接口(ITCI)组成功能结合。在IEC 61850规范中，该逻辑附注ITCI代表用于连接到更高控制功能的远程控制或遥控接口。ITCI意指用于连接和存档功能(I)和遥控和/或远程控制接口(TCI)的组指示符。
规定，作为MMS客户端，经由所配置的记录控制块，从与主IED连接的每个IED接收所有模拟和/或二进制值。为了快速反应，主IED通信接口IED额外支持GOOSE提供者和订阅者功能，以将计算结果作为多播信号发送至所有连接的IED。
此外，本发明涉及一种发电设施或电力变电站中的子网系统，其中，提供了具有通信接口和附加OPC接口的至少一个主IED，并且主IED通过通信接口与子网连接，且通过OPC接口与SCADA系统连接。
在本发明系统的一个优选的实施例中，提供一种主IED特定的IEC 61850配置工具以按通信接口CI-1处理SCD(变电站配置说明)文件。
本发明有益效果
本发明允许操作所有类型的高级别应用，如电力管理和切负荷。应用结果和行为将作为点对点命令被单独地发送至每个IED，或者经由GOOSE通信作为多播发送至该子网内所有连接的IED。
在一个优选的实施例中，还提供了用于信号映射和附加模块数量的通信接口的基本功能，每个通信接口被设计为使得IED具有其自己的按照IEC 61850需求的可配置CID文件的。
附图说明
通过使用附图所述的示例性实施例，将更加详细地描述和解释本发明的主题以及本发明的有利改进和提高，其中：
图1示出了示例性的主IED，其具有与子网连接的通信接口以及与分布式网络中SCADA系统连接的附加OPC接口，
图2示出了额外实施例中示例性的主IED，其通信接口集成在主IED中，附加OPC接口与分布式网络中的SCADA系统连接，和
图3示出了用在发电设施或电力变电站中的具有主IED的示例性子网系统，该主IED具有冗余芯板和通信接口，每个主IED芯板以冗余方式具有其自己的OPC服务器接口，以与分布式网络中的SCADA系统连接。
具体实施方式
附图1示出了分布式网络的示例性部分，该分布式网络包括具有通信接口IED CI-1和附加OPC接口4的主IED 1，主IED 1通过通信接口CI-1与子网SN_1连接，且通过OPC接口4与SCADA系统2连接。
主IED 1包括经由通信接口IED CI-1的MMS(制造消息规范)客户端和GOOSE(面向通用对象的变电站事件)发布者-订阅者功能。通过使用主IED 1中新的功能，规定，改变IEC 61850的IED专用配置工具以按通信接口CI-1处理SCD(变电站配置说明)文件。SCD文件是详细地描述了全配置的变电站的文件。
子网SN_1包括多个IED，并与SCADA系统2的OPC服务器3相连。IEC61850兼容的主IED 1的通信接口CI-1被提供作为MMS客户端，并能够经由所配置的记录控制块，从作为点对点连接的每个IED接收所有模拟和/或二进制值。IED是作为自动化变电站的自动化组件的智能电子装置，例如分布式控制系统(DCS)中的控制器。
附图2示出了示例的主IED 1，具有两个集成在该主IED 1中的通信接口CI-1和CI-2。第二通信接口CI-2对于第一通信接口CI-1是冗余组件。通信接口CI-1和CI-2中的每个都与子网SN_1相连。
为了更高的可用性，以冗余方式(例如，冗余通信接口CI-1和CI-2)使用主IED，其中两个通信接口IED(CI-1和CI-2)作为MMS客户端和GOOSE发布者和/或订阅者被配置在同一子网(SN_1)中。
附图3示出了用于发电设施或电力变电站的分布式网络的其它示例性部分，该分布式网络也称为子网系统，其中主IED 1.1和1.2具有冗余芯板和通信接口CI-1和CI-2，其额外地工作在冗余配置中，该冗余配置包括与SCADA系统2连接的用于提供更高可用性的冗余OPC接口4.1和4.2。
新的主IED 1、1.1和1.2包括具有MMS(制造报文规范)客户端和GOOSE(面向通用对象的变电站事件)功能的通信接口CI-1和CI-2。
因此，新主IED 1、1.1和1.2允许内置于IED的路由功能。此外，以太网开关可提供这样的功能。

Claims (11)

1.一种用于发电设施或电力变电站中的例如电力管理或切负荷应用的高级别应用的主IED(智能电子装置)，所述主IED包括MMS客户端、用于高级别应用的GOOSE发布者-订阅者功能以及至少一个通信接口(CI-1，CI-2...CI-n)，其中，每个通信接口被设计为具有其自己的按照IEC61850要求的可配置CID文件的IED，且结合了来自IEC 61850专用远程控制接口(ITCI)的功能组合。
2.如权利要求1所述的主IED，被配置成通过MMS客户端，经由所配置的记录控制块，从与主IED连接的每个IED接收所有模拟和/或二进制值。
3.如权利要求1或2所述的主IED，其中，提供用于信号映射的基本功能和附加模块数量的通信接口(CI-1，CI-2...CI-n)，每个通信接口被设计为具有其自己的按照IEC 61850要求的可配置CID文件的IED。
4.如权利要求1-3所述的主IED，其中，来自远程控制接口的功能组合是，通过MMS客户端，经由所配置的记录控制块，从与主IED(1)连接的每个IED接收所有模拟和/或二进制值。
5.如权利要求14所述的主IED，其中为了快速反应，提供附加的GOOSE提供者和订阅者功能，以将计算结果作为多播信号发送至所有所连接的IED。
6.如权利要求1-5所述的主IED，其中应用结果和行为作为点对点命令被单独发送至每个所连接的IED，或通过GOOSE通信作为多播发送给予网内的所有所连接的IED。
7.如权利要求1-6所述的主IED，其中提供用于信号映射的基本功能以及多个所述通信接口，每个所述通信接口被设计为具有其自己的按照IEC 61850要求的可配置CID文件的IED。
8.如权利要求1-7所述的主IED，其中至少两个通信接口(CI-1，CI-2)集成在主IED(1)中，每个通信接口(CI-1，CI-2)与子网(SN_1)连接，两个通信接口(CI-1，CI-2)作为发布者和/或订阅者被配置在同一子网(SN_1)中。
9.如权利要求1-8所述的主IED，其中主IED(1.1，1.2)被提供作为冗余芯板，并且通信接口(CI-1，CI-2)被提供具有更高可用性。
10.一种发电设施或电力变电站中的子网系统，其中，提供了具有通信接口(CI-1)和附加OPC接口(4)的至少一个主IED(1)，并且主IED(CI-1)通过通信接口(CI-1)与子网(SN_1)连接，且通过OPC接口(4)与SCADA系统(2)连接。
11.如权利要求10所述的子网系统，其中提供主IED专用IEC 61850配置工具以按通信接口CI-1处理SCD(变电站配置说明)文件。
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