[发明专利]具有提高的可用性的变电站自动化系统

说明书

技术领域

本发明涉及具有标准化配置表示和提高的可用性的变电站自动化系统领域。

背景技术

高压和中压电力网络中的变电站包括通常设置在开关场地和/或间隔(bay)中的一次设备，例如电缆、线、母线、开关、电力变压器和仪表变压器。经由变电站自动化(SA，Substation Automation)系统以自动化的方式操作这些一次设备。SA系统包括基于微处理器的可编程二次设备，即负责对一次设备进行保护、控制和监视的所谓的智能电子设备(IED，Intelligent Electronic Device)。通常将IED分配到三个层级即站层、间隔层以及通过过程接口从间隔层分离出的过程层中的一个。SA系统的站层包括具有人机接口(HMI，Human-Machine Interface)的操作员工作站(OWS，Operator Work Station)。此外，SA系统包括到网络控制中心(NCC，Network Control Centre)的网关。NCC包括用于管理电力产生和到消费者的潮流的中央能量管理系统(EMS，Energy ManagementSystem)和/或数据采集和监控(SCADA，Supervisory Control And DataAcquisition)系统。间隔层的IED也称为间隔单元，依次彼此连接，并且经由光学内部间隔或者站总线连接到站层的IED。

过程层的IED例如包括用于电压、电流和气体密度测量的非常规或者电子传感器、用于感测开关和变压器抽头转换器位置的触点探头、或者用于控制例如断路开关或者断路器的开关装置的智能致动器。如果屏蔽了电磁干扰，甚至可以将断路器IED直接集成到开关装置或者各个智能一次设备中。这些过程层IED经由优选光学总线的过程总线连接到间隔单元，可以将过程总线视为代替传统上将开关场地设备连接到间隔层设备的硬件配线过程接口的过程接口。

当今的SA系统要求在所有变电站设备之间具备互操作性。这需要来自不同制造商的变电站IED可彼此互操作。为了实现这一点，国际电工委员会(IEC，International Electrotechnical Committee)引入了国际间接受的用于在变电站的二次设备之间进行通信的通信标准，作为名称为“communication network and system in substations(变电站通信网络和系统)”的标准IEC 61850的一部分。

IEC 61850定义了适应变电站的抽象对象模型和通过网络访问这些对象的方法。这允许例如OWS的特定变电站应用与标准对象一起工作，而变电站中的实际对象可以由不同制造商的IED来不同地实现。根据上述标准的抽象对象模型按照分配给作为物理设备的IED的逻辑设备内的逻辑节点表示SA功能。使用在开放系统互连(OSI，Open SystemsInterconnection)、传输控制协议(TCP，Transmission Control Protocol)、因特网协议(IP，Internet Protocol)和以太网(Ethernet)上建立的制造报文规范(MMS，Manufacturing Message Specification)通信栈，经由IEC 61850协议针对瞬息临界(non-time critical)消息对IED之间的实际通信进行处理。

前述互操作性要求的一个结果是可以将来自不同的供应商的IED结合到一个SA系统中。由于在工程阶段期间对IED进行初始配置，因此相应的专用工程或者不同供应商的SA配置工具需要能够交换关于IED的信息。为此，需要以计算机可读的方式规范(specify)整个SA系统，包括其所有一次设备、IED和通信链路。这能够通过作为IEC 61850标准的一部分的基于XML的综合变电站配置描述语言(SCL，SubstationConfiguration div Language)来实现。简而言之，IEC 61850SCL语言为一次设备、二次设备提供其保护、控制和监视(PCM，protecting，controlling and monitoring)功能、通信系统的逻辑结构以及IED和一次设备之间的关系的标准化描述。