[发明专利]基于以太网的电源装置的通信错误监控系统及其方法

说明书

技术领域

本公开涉及一种基于以太网的电源监控系统，尤其涉及在使用以太网在多个下层装置和上层监控单元之间进行通信的情形下能够迅速并且准确地诊断通信错误的基于以太网的电源装置的通信错误监控系统及其方法。

背景技术

在诸如安装在配电站中的保护继电器和PLC(可编程逻辑控制器)等电源系统中的通信逐渐从串行线变成以太网的转换环境下，当发生通信错误时，因为综合地涉及到开关、光变流器、电缆以及其他设备，因此难以找到错误的原因。

保护继电器是用于保护网络免于诸如过电流、短路和接地故障等线路的各种事故的装置，并且因为其定期地向上层监控单元报告现场的线路状态和测量数据，因此与上层监控单元通信的可靠性是必需的。诸如保护继电器或者开关等下层设备经由以太网收发用于网络和测量的重要数据。但是，考虑到不存在用于响应于通信错误而执行调试的I/O装置，因此额外地需要用于高价装备和网络故障确定的检验技术。并且，在发生通信错误的情形下，需要花费数个小时来分析错误的原因以及使整个系统恢复正常状态。这意味着监测控制系统具有由于通信导致的致命缺陷。

图1是表示根据现有技术的基于以太网电源系统的图，所述电源系统包括上层监控单元10、网络集线器30和多个保护继电器50a-50n。

安装在变压器中的每种保护继电器50a-50n通过以太网和网络集线器30与诸如HMI设备的上层监控单元10通信。

当上层监控单元10经由以太网向第一保护继电器50a请求特定的数据时，第一保护继电器50a将请求的数据发送给上层监控单元10。此时，其他保护继电器50b-50n依照内部运算、保护算法等工作。

此外，在与第一保护继电器50a通信之后，上层监控单元10向等候中的第二保护继电器50b请求特定的数据，第二保护继电器50b将请求的数据发送给上层监控单元10。

如上所述，上层监控单元10通过以第一保护继电器-＞第二保护继电器-＞...-＞第n保护继电器-＞第一保护继电器-＞...这样的顺序连续地重复该过程来进行通信。

即，上层监控单元10向保护继电器请求用户预定义的数据(二进制数据、模拟数据、事件数据等)，每个保护继电器起到发送请求的数据的作用。

此时，当由于各种原因在通信线路或者装置上发生错误时，如图2所示，接下来不可能接收到由特定的保护继电器请求的数据。

例如，在第二保护继电器50b具有通信错误的情形下，上层监控单元10未能接收到第二保护继电器50b请求的数据。并且，当发生错误时，在故障校正之后，上层监控单元10继续向下一个保护继电器请求数据。在使用最后的指令向直至第n个保护继电器50n请求数据并且接收到所有的对应数据之后，上层监控单元10起到向出错的第二保护继电器50b重复地请求数据的作用。

这里，上层监控单元10可以立即向未能对数据请求做出响应的保护继电器再次做出请求，或者在下一轮中再次请求数据。

如上所述，上层监控单元在与特定的保护继电器发生通信故障时向相应的保护继电器再次发送，并在发生重复的通信故障时推断地确定保护继电器的正常/异常状态。

根据保护继电器的通信状态的这种错误诊断需要大量的时间来确定错误状态，并且错误校验过程使得难以实时地监测以及控制系统。

通常，在与保护继电器发生通信错误时或者在由于通信线路中断、保护继电器故障而发生通信故障时，上层监控单元不断地发送数据请求。这里，因为即使是在数据之间的冲突不会造成错误的情形下与保护继电器的通信错误会持续，因此保护继电器的持续数据请求可能妨碍系统的有效运行。

而且，更加智能的上层监控单元可以配置为不向通信故障的保护继电器执行数据请求，但是难以实时地反映保护继电器的状态，而且构建这样的系统不容易。特别地，在保护继电器的组件复杂而且数量众多的情形下，难以实时地反映保护继电器的状态。

在通过以太网的数据通信中，在正常情况下上层监控单元和保护继电器之间的数据发送/接收需要大约4兆秒到50兆秒之间的时间长度，但是在异常情形下需要1秒和5秒之间的时间以及在上层监控单元处等待数据的延迟时间。因此，随着保护继电器进一步增多，在整个系统中发生的延迟时间以等差级数增加。

因此，使用能够确定整个系统中多个装置的通信正常/异常状态的基准数据，上层系统能够基于结果做出智能发送/接收，使得能够向正常状态的装置请求数据并且相反地不向异常状态的装置请求数据，从而改变目前低效率系统的运行方法。

发明内容

本公开涉及基于以太网的电源装置的通信错误监控系统及其方法。