[发明专利]过程控制系统中的通信配置分析

说明书

本发明涉及包括连接到以太网通信网络的客户端IED和多个服务器IED的过程控制系统。连接到通信网络的协议分析器工具捕获指向所述客户端IED的消息，并且从包括逻辑数据流定义的PC系统的标准化配置表示中将服务器或源IED指配给每个所捕获消息。通过按统计方式分析所捕获消息来提供诊断客户端过负荷问题的原因的客户端IED无关方式。这种统计方式允许识别平均发送比前一周期期间要多的消息或者比所计算要多的消息的任何操作服务器或源IED。

技术领域

本发明涉及过程控制领域，以及具体来说，涉及分站自动化。具体来说，它涉及采用标准化配置表示对过程控制系统的通信配置的分析。

背景技术

高压和中压电力网中用于配电的分站包括一次或现场装置，例如电缆、线路、汇流条、开关、断路器、电力变压器和仪表变压器，其设置在开关场和/或间隔中。这些一次装置经由分站自动化(SA)系统(其负责分站的控制、保护和监测)以自动化方式来操作。SA系统包括可编程二次装置、即所谓的智能电子装置(IED)，其结合在SA通信网络中，并且经由过程接口与一次装置进行交互。

SA系统要求与制造商无关的所有IED之间的互通。因此，引入了IEC标准61850“分站中的通信网络和系统”。按照该标准的抽象数据模型根据编组为逻辑装置并且分配给作为物理装置的IED的逻辑节点来结合SA功能性。通信特定问题经由ISO/OSI通信栈(其中包括具有MMS/TCP/IP/Ethernet的栈和光、无线或其他介质类型的物理层)来操控。虽然包括例如时间戳或有效性指示等的属性的数据模型通过通信栈的应用层来实现，但是对于时间关键或安全相关的通信、即通用面向对象的分站事件(GOOSE)(例如跳闸和阻断)以及对于模拟取样值(SV)的消息直接映射到通信栈的以太网链路层。

可通过符合IEC 61850的系统的综合基于XML的分站配置描述语言(SCL)，在工程过程中正式地描述具有其整体装置和通信链路的完整SA系统。SCL语言用来描述IED能力描述(ICD)中的特定IED类型的能力。它列举如通过I/O端口的数量所界定的物理装置的通信和应用功能性。SCL语言中的分站配置描述(SCD)文件是SA系统的标准化配置表示，并且描述特定分站的模型、逻辑节点方面的IED功能和通信连接。

SCD文件包括采取控制块形式的IED之间的逻辑数据流，以对于各消息类型或者对应消息源/服务类来指定接收方或预计目标IED、按照数据集定义的消息大小以及例如GOOSE、SV和完整性报告等的所有周期业务的消息发送速率。基于这个信息，并且通过对基于事件的报告添加正常状态数据变化率、例如每秒一个改变值和控制块以及突发变化大小、例如每事件相关控制块五个消息，能够对各接收方IED计算平均正常负荷以及负荷峰值。

以上所述在专利申请EP-A 2157731中是有益的。从作为SA系统的标准化配置表示的一部分并且包括采取控制块形式的、每一个消息的正式信息的逻辑数据流描述，来检索或确定接收方IED。对于每个所检索的接收方IED，例如考虑到数据流的后续网络负荷分析、虚拟局域网指配或图形显示，来评估或处理预计指向或定向到这个特定接收器IED的所有网络消息的全体。该过程适用于所设计的SA系统，并且因而不能检测硬件故障，其在先前设计的配置信息被传递给IED时可引起仅在安装或调试期间引入的过度消息速率或者配置误差的广播。SCD文件与单独IED的实际配置之间的硬件故障和配置不一致在SA系统的调试期间或之后应当被识别和矫正。