[发明专利]公用事业通信方法和系统

说明书

技术领域

电力公用事业或传送系统运营商拥有并且操作互连站点（例如电源和变电站）的电力传送网络，所述站点尽管彼此远离几百km或更远但必须采用一个或另一个方式协调。跨越它们的公用事业通信系统，多种消息在公用事业的远的站点之间的长距离通信链路上交换，以便安全地传送和分配电能。对于这些消息中的一些，并且特别地对于远距离保护命令，传送器和接收器之间的传送延迟是关键的并且不应该超过几个毫秒至几十ms。对任何时间关键的应用，增加的传送延迟或包丢失可导致电力系统的故障或甚至损坏。

用于电力网络中的距离保护方案的远距离保护命令按照惯例由远程跳闸装置或保护信号传送装置（也称为远距离保护装置）在专用点对点通信链路上传送。物理信号链路可牵涉无线电波或光纤，但优选地保护信号在模拟或数字通信系统的语音信道、模拟租用线路、先导线、或甚至高压电传送线路上传送，后者称为电力线路通信（PLC）。专用远距离保护系统永久监测通信系统的状态，例如通过周期交换的专用环路测试消息。

为了在长距离上从一个站点安全地传送消息到另一个站点，公用事业还可依赖广域通信网（WAN）。在目前的环境下，WAN可以是两个站点之间的专用点对点通信链路，其基于例如光纤或先导线、诸如SDH/HDLC上的以太网的具有保证的数据率的面向连接的通信网络、或互连公用事业的多个站点的面向包的通信网络，并且包括诸如可能地在物理层的光学传送介质、中继器和交换机的多个特定网络元件。

WO 2010/081798针对非确定通信信道上的通信可靠性增加，并且特别适合电力系统中的变电站间远距离保护。通信信道基于常规网络业务而被监测，即通过评估将实时操作数据作为有效载荷携带的数据业务、消息或数据包而监测。信道质量的永久确定（包括在发现信道质量不足的情况下适当的警报）基于由发送节点连续或重复传送的数据包在接收节点的评估。在面向包的WAN中，重复传送的数据包可被认为代替模拟远距离保护系统中通常的防护信号或数字远距离保护系统中通常的防护帧。

用于变电站自动化系统的装置之间通信的通信标准已被引入作为题为“变电站中的通信网络和系统（communication networks and systems in substations）”的标准IEC 61850的一部分。为了变电站内非时间关键消息的交换，IEC 61850-8-1基于减少的开放式系统互连（OSI）协议栈（具有分别在传输和网络层中的传送控制协议（TCP）和因特网协议（IP））规定制造消息规范（MMS，ISO/IEC 9506），以及以太网作为物理介质。为了变电站内时间关键的基于事件的消息的交换，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）和通用变电站状态事件（GSSE）。因此，该标准限定公布基于事件的消息作为工业以太网上的多播消息的格式。值得注意地，如在具有准永久业务的通常的IT通信网络中，变电站的路由器和交换机未提供变电站内通信网络监管机制。

标准IEC 61850牵涉到变电站内的通信系统和通信网络或局域网（LAN）。涉及变电站之间的通信的应用（例如远距离保护）的建模从而超出标准的目前版本的范围。为了将标准的概念扩展到变电站之间的通信，题为“用于电力公用事业的通信网络和系统-部分90-1：对变电站之间通信的IEC 61850的使用（Communication networks and systems for power utility automation - Part 90-1: Use of IEC 61850 for the communication between substations）”的报告IEC/TR 61850-90-1(E)的章节8（题为“通信方面（Communication Aspects）”）提出两个方法：

在“隧穿”方法（图1，顶部）中，透明地转发消息，即通过在变电站的LAN与连接变电站的WAN之间的接口处的消息转换而没有任何信息丢失。没有丢失信息暗示传送原始消息的每个比特，这预防例如接口处由路由器的层-2 MAC地址的剥离。该方法假定大约10ms的最大时间延迟内根据IEC 61850的整个未压缩消息传送的足够带宽的可用性。隧穿方法仅对远距离保护通信的命令传递功能建模，而忽视信道监管和监测功能，所述信道监管和监测功能却是构成通常的远距离保护通信的重要部分。