[发明专利]SA系统的IED以及工程化SA系统的方法

说明书

本发明提出为变电站自动化的IED、例如间隔单元或变电站PC等配备中央处理单元CPU，其包括专用于并且配置成执行保护和控制应用的第一处理核，和专用于并且配置成操纵或解码网络通信流量的第二处理核或网络核。在优选实施例中，网络核在9‑2通信栈的顶部进行计算上昂贵的预或后处理功能性。可能需要多个网络核或多个网络接口来应付期望量的IEC 61850 9‑2流量。

技术领域

本发明涉及高或中电压电网中的变电站的变电站自动化(SA)系统的领域。

背景技术

在高和中电压电力网中的变电站包括例如电缆、线路、母线、开关、电力变压器和仪表用互感器等一次装置，其一般设置在开关站和/或间隔中。这些一次装置采用自动方式通过变电站自动化(SA)系统操作。该SA系统包括二次装置，其中智能电子装置(IED)负责一次装置的保护、控制和监测。基本上，IED基于来自用于开关或抽头变换器位置、温度、电压、电流等的所指派的传感器的信号、来自其他IED的信号和来自监视系统的信号来控制所指派的一次装置的致动器。相反，IED传送它的指派的一次装置的状态或行为、即选择的传感器读数到其他IED或到监视系统。

二次装置可指派给分级等级，即站级、间隔级和过程级，后者由所谓的过程接口与间隔级分离。在SA系统的站级上的IED包括监视计算机或站PC，以及用于与网络控制中心(NCC)通信的网关，该监视计算机或站PC包括具有人机界面(HMI)的操作员工作站(OWS)并且运行监控与数据采集(SCADA)软件。在间隔级上的IED(在下文中也称为间隔单元或保护和/或控制IED)进而通过主要用于交换命令和状态信息的目的的间隔间或站总线互相连接以及连接到站级上的IED。

在过程级上的二次装置包括例如用于电压(VT)、电流(CT)和气体密度测量的传感器、用于感测开关和变压器抽头变换器位置的接触探头和/或用于改变变压器抽头位置、或用于控制像断路器或隔离开关的开关装置的致动器(I/O)。例如非常规的电流或电压变换器等的示范性传感器包括用于模拟信号的采样的模拟数字(AD)转换器，并且通过专用或间隔内过程总线连接到间隔单元，该专用或间隔内过程总线可以看作是一种过程接口，其代替常规硬连线过程接口。后者通过专用铜导线将开关站中的电流或电压变换器连接到间隔级设备，在该情况下仪表用互感器的模拟信号由间隔单元采样。

用于变电站的二次装置之间通信的通信标准已经由国际电工委员会(IEC)提出作为名为“变电站中的通信网络和系统”的标准IEC 61850的一部分。对于非时间苛刻的报文，IEC 61850-8-1规定了基于减少的开放式系统互连(OSI)协议栈(建立在分别在传输和网络层中的传输控制协议(TCP)和互联网协议(IP)上和在作为物理介质的以太网和/或RS-232C上)的制造报文规范(MMS，ISO/IEC 9506)。对于时间苛刻的基于事件的报文，IEC 61850-8-1直接在通信栈的以太网链路层上规定面向通用对象变电站事件(GOOSE)。对于在过程级非常快地周期性变化的信号(例如测量的模拟电压或电流)IEC 61850-9-2规定采样值(SV)服务，其像GOOSE直接建立在以太网链路层上。因此，该标准限定公布的格式，如在工业以太网上的多播报文、基于事件的报文和来自过程级(作为对传统铜连线的代替)上的电流或电压传感器的数字化测量数据。

SV或其他过程数据可在间隔间过程总线上传送，使传送的信息对相邻间隔可用。对于例如在中或低电压变电站中等成本有效的设置，间隔间过程总线和站总线可以并入单一通信网络。在该情况下，通信网络可以看作是除过程数据之外还传送命令和/或状态有关的报文(其否则通过专用站总线来交换)的间隔间过程总线。