DE102004017487B4

DE102004017487B4 - Verfahren zur Übertragung von Schutzsignalen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102004017487B4
Application number: DE102004017487A
Authority: DE
Inventors: Erich Doeller; Josef Hofstaetter; Alfred Sterner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-04-08
Filing date: 2004-04-08
Publication date: 2007-09-06
Anticipated expiration: 2024-04-09
Also published as: DE102004017487A1

Abstract

Verfahren zur Übertragung von Schutzsignalen, bei dem aus einer vorgegebenen Anzahl von möglichen aktiven Schutzsignalen zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur eines übertragen wird und bei dem die Schutzsignale entsprechend ihrer Bedeutung priorisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass
– bei Auftreten eines ersten Schutzsignals (S₁, S₂, S₃) ermittelt wird, ob gerade ein weiteres Schutzsignal (S_w) mit niedrigerer Priorität gesendet wird, dass in diesem Fall die Dauer (D₁, D₂, D₃) bewertet wird über die der Sendevorgang bereits erfolgt,
– dass dann, wenn die Dauer (D₁) geringer ist als ein erster Zeitwert (x), die Übertragung des weiteren Schutzsignals (S_w) unterbrochen und das erste Schutzsignal (S₁, S₂, S₃) übertragen wird,
– dass dann, wenn die Dauer (D₂) zwischen dem ersten Zeitwert (X) und einem zweiten Zeitwert (Y) liegt, die Übertragung des weiteren Schutzsignals (S_w) fortgesetzt wird, bis der zweite Zeitwert (Y) erreicht ist und
– dass dann, wenn die Dauer...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Übertragung von Schutzsignalen, bei dem aus einer vorgegebenen Anzahl von möglichen aktiven Schutzsignalen zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur eines übertragen wird und bei dem die Schutzsignale entsprechend ihrer Bedeutung priorisiert sind und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens

Schutzsignale dienen der Steuerung und Überwachung von technischen Anlagen wie insbesondere von örtlich abgelegenen Umspannwerken, Kraftwerken oder elektrischen Leitungen. Mittels Schutzsignalen werden die von den sogenannten Schutzgeräten in der Anlage generierten Fehlermeldungen wie beispielsweise auf einer Leitung auftretende Überströme, aber auch Steuerkommandos wie z.B. Abschaltbefehle zu den bzw. von den oft weit entfernten Steuerzentralen übertragen.

Aufgrund der hohen Bedeutung dieser Aufgaben bzw. des damit verbundenen Gefahrenpotentials bestehen an die Generierung und Übertragung von Schutzsignalen höchste Anforderungen hinsichtlich der Sicherheit, Zuverlässigkeit und Schnelligkeit. Schutzsignale müssen hochsicher sein, d.h. Fehlauslösungen von Steuervorgängen müssen mit hoher Wahrscheinlichkeit ausgeschlossen werden können, die Übertragung und Ausführung von Befehlen muss hochzuverlässig erfolgen, wobei eine typische Fehlerquote von < 10^–6 eingehalten werden muss und die Schutzsignale müssen strengen zeitlichen Anforderungen genügen.

Als Stand der Technik ist dazu das Schutzsignalübertragungssystem SWT 3000 der Siemens AG bekannt, welches der Übertragung von Schutzsignalen entsprechend den genannten hohen An forderungen dient und unter anderem auch zur Durchführung von Verfahren der eingangs genannten Art ausgebildet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Übertragung von Schutzsignalen bereitzustellen, dass die zu übertragenden Schutzsignale schnell und sicher übermittelt.

Dies geschieht erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem bei Auftreten eines ersten Schutzsignals ermittelt wird, ob gerade ein weiteres Schutzsignal mit niedrigerer Priorität gesendet wird, bei dem in diesem Fall die Dauer bewertet wird über die der Sendevorgang bereits erfolgt, bei dem weiterhin dann wenn die Dauer geringer ist als ein erster Zeitwert die Übertragung des weiteren Schutzsignals unterbrochen und das erste Schutzsignal übertragen wird, bei dem dann wenn die Dauer zwischen dem ersten Zeitwert und einem zweiten Zeitwert liegt, die Übertragung des weiteren Schutzsignals fortgesetzt wird, bis der zweite Zeitwert erreicht ist und dass dann wenn die Dauer des Sendevorganges den zweiten Zeitwert übertrifft, der Sendevorgang des weiteren Schutzsignals mit niedrigerer Priorität unterbrochen und mit dem Senden des ersten Schutzsignals begonnen wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bei Auftreten mehrerer Schutzsignale die schnelle und sichere Übertragung derselben gewährleistet.

Vorteilhaft ist es, wenn die Schutzsignale als Tonsignale übertragen werden und wenn jedem möglichen Schutzsignal und dem übertragungsfreien Zeitraum ein bestimmter Frequenzwert eindeutig zugeordnet wird. Damit ist ein besonders störsicheres Übertragungsverfahren gegeben.

Günstig ist es weiterhin, wenn die Tonsignale vor dem eigentlichen Übertragungsvorgang einem oder mehreren Trägern aufmoduliert werden.

Als Übertragungsmedium eignen sich besonders Hochspannungsleitungen vor allem beim Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung von örtlich abgelegenen Umspannwerken oder elektrischen Leitungen.

Für den ersten Zeitwert hat sich in der Praxis ein Wert von 4 ms und für den zweiten Zeitwert hat sich ein Wert von 20 ms als besonders zweckmäßig erwiesen.

Ein vorteilhaftes Schutzsignalübertragungssystem zur Durchführung des Verfahrens umfasst Mittel zum Empfang der Schutzsignale, Sendermittel zur Übertragung der Schutzsignale und Steuermittel zur Bewertung der Prioritätsrangfolge der Schutzsignale und Auswertung der Sendedauer und zur Steuerung der Sendevorgänge.

Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert, welche in Form eines Ablaufdiagramms beispielhafte zeitliche Abfolgen von Schutzsignalen zeigt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist die Weiterbildung eines bekannten Verfahrens, welches mit dem Schutzsignalübertragungssystem SWT 3000 der Siemens AG durchgeführt werden kann. Bei diesem bekannten Verfahren werden Schutzsignale, die Fehlerzustände, Zustandsmeldungen oder Befehle einer Anlage repräsentieren, über Leitungen übertragen.
Mit dem Schutzsignalübertragungssystem SWT 3000 kann die Übertragung analog durch Tonsignale oder über digitale Übertragungswege erfolgen. Als Übertragungswege können dabei in Verbindung mit dem Siemens ESB 2000i Übertragungssystem auch Hochspannungsleitungen genutzt werden.
Im analogen Modus besteht die Forderung, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur ein einzelnes Signal übertragen werden darf. Wenn daher mehrere Schutzsignale gleichzeitig anliegen – bei dem genannten Gerät können dies aufgrund von 24 Schutzsignaleingangsleitungen bei dem theoretisch denkbaren, gleichzeitigen Auftreten all dieser Signale auch 24 Signale sein – werden diese durch eine entsprechende Priorisierung gereiht und zeitlich hintereinander übertragen.
Dabei kann es vorkommen, dass zwei oder mehrere Schutzsignale, bzw. die ihnen zugrundeliegenden Anlagenereignisse zwar gleichzeitig auftreten, aufgrund von Schaltungseinflüssen wie Bauteiltoleranzen, unterschiedlichen Leitungslängen etc. aber zu unterschiedlichen Zeitpunkten am Schutzsignalübertragungssystem eintreffen.
Im Sinne einer priorisierten Übertragung sollte nun nicht in jedem Fall das zeitlich erste ankommende Schutzsignal sondern das jeweils höchstpriore Signal vorrangig, d.h. zuerst übertragen werden.
In dem Fall, dass während des Übertragungsvorganges eines niederprioren Schutzsignals ein höherpriores Signal auftritt, könnte ein Abbruch des Übertragungsvorgangs des niederprioren Signals zu Fehlinterpretationen in der Empfangsstation und in weiterer Folge bei ungünstigen Bedingungen sogar zu einem Ausfall des Schutzsignalübertragungssystems führen.
Deshalb hat man aus Sicherheitsgründen in der Vergangenheit von einer Unterbrechung des Übertragungsvorganges Abstand genommen und in diesem Fall auf eine unverzügliche Übertragung des höherprioren Signals verzichtet.
Da diesem höherprioren Signal aber auch eine höhere Bedeutung in Bezug auf den Anlagenzustand zukommt, es sich also um eine Information handelt, deren verspätete Wahrnehmung in einer Kontroll- oder Steuerzentrale zu Schäden an der überwachten Anlage führen kann, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Übertragungsvorgang unter Berücksichtigung bestimmter Bedingungen unterbrochen.
Dazu wird erfindungsgemäß bei Auftreten eines ersten Schutzsignals S₁, S₂, S₃ an einem der Eingänge des Schutzsignalübertragungsgeräts ermittelt, ob gerade ein weiteres Schutzsignal S_w mit niedrigerer Priorität gesendet wird.
In diesem Fall wird die Dauer D₁, D₂, D₃ festgestellt, über welche der Sendevorgang bereits erfolgt. In der Figur ist dies der Zeitraum zwischen Zeitpunkt t0 und dem Starttzeitpunkt der Schutzsignalbeispiele S₁, S₂, S₃ und dann wenn diese – wie in der Fig. anhand eines ersten Schutzsignalbeispiels S₁ dargestellt – Dauer D₁ geringer ist als ein erster vorgegebener Zeitwert X die Übertragung des weiteren Schutzsignals S_w unterbrochen und sofort das erste höherpriore Schutzsignal S₁ übertragen. Der Startzeitpunkt der Übertragung ist in der Figur mittels der strichlierten Linie angedeutet.
Wenn allerdings – wie anhand eines zweiten Schutzsignalbeispiels S₂ dargestellt – die Dauer Z₂ zwischen dem ersten Zeitwert X und einem zweiten Zeitwert Y liegt, dann wird die Übertragung des weiteren Schutzsignals S_w fortgesetzt, bis der zweite Zeitwert Y erreicht ist und erst danach die Übertragung des weiteren Schutzsignales S_w abgebrochen und mit der Übertragung des ersten Schutzsignales S₂ begonnen.
Im möglichen dritten Fall, wenn die Dauer D₃ des Sendevorganges den zweiten Zeitwert Y übertrifft, wird der Sendevorgang des weiteren Schutzsignals S_w mit niedrigerer Priorität ebenfalls sofort unterbrochen und mit dem Senden des ersten Schutzsignals S₃ begonnen.
Für den ersten Zeitwert hat sich in der Praxis ein Wert von 4 ms und für den zweiten Zeitwert hat sich ein Wert von 20 ms als besonders zweckmäßig erwiesen. Diese Werte sind allerdings von den konkreten Anwendungsfällen und dabei insbesondere von der Qualität der Übertragungswege und den eingesetzten Übertragungsverfahren abhängig.

Claims

Verfahren zur Übertragung von Schutzsignalen, bei dem aus einer vorgegebenen Anzahl von möglichen aktiven Schutzsignalen zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur eines übertragen wird und bei dem die Schutzsignale entsprechend ihrer Bedeutung priorisiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass – bei Auftreten eines ersten Schutzsignals (S₁, S₂, S₃) ermittelt wird, ob gerade ein weiteres Schutzsignal (S_w) mit niedrigerer Priorität gesendet wird, dass in diesem Fall die Dauer (D₁, D₂, D₃) bewertet wird über die der Sendevorgang bereits erfolgt, – dass dann, wenn die Dauer (D₁) geringer ist als ein erster Zeitwert (x), die Übertragung des weiteren Schutzsignals (S_w) unterbrochen und das erste Schutzsignal (S₁, S₂, S₃) übertragen wird, – dass dann, wenn die Dauer (D₂) zwischen dem ersten Zeitwert (X) und einem zweiten Zeitwert (Y) liegt, die Übertragung des weiteren Schutzsignals (S_w) fortgesetzt wird, bis der zweite Zeitwert (Y) erreicht ist und – dass dann, wenn die Dauer (D₃) des Sendevorganges den zweiten Zeitwert (Y) übertrifft, der Sendevorgang des weiteren Schutzsignals (S_w) mit niedrigerer Priorität unterbrochen und mit dem Senden des ersten Schutzsignals (S₃) begonnen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzsignale (S₁, S₂, S₃) als Tonsignale übertragen werden und dass jedem möglichen Schutzsignal und dem übertragungsfreien Zeitraum ein bestimmter Frequenzwert eindeutig zugeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tonsignale vor dem eigentlichen Übertragungsvorgang einem oder mehreren Trägern aufmoduliert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Übertragungsmedium Hochspannungsleitungen verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitwert (X) in einem Bereich von 4 ms liegt und der zweite Zeitwert (Y) in einem Bereich von 20 ms liegt.
Schutzsignalübertragungssystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Empfang der Schutzsignale (S₁, S₂, S₃), Sendermittel zur Übertragung der Schutzsignale und Steuermittel zur Bewertung der Prioritätsrangfolge der Schutzsignale und Auswertung der Sendedauer und zur Steuerung der Sendevorgänge vorgesehen sind.