[发明专利]具有动态组播过滤器的变电站自动化系统

说明书

本发明涉及一种变电站自动化系统，尤其涉及电力传输或分配网络中的高压或中压变电站的操作。变电站自动化系统包括多个二次设备，这些二次设备通过组播分组向彼此传送和从彼此接收数据。该二次设备包括分组过滤器，其适于在变电站自动化系统的运行时间期间被动态设置，以便更新规则用于将来自站母线系统的组播分组转发至二次设备上运行的应用。

技术领域

本发明涉及变电站自动化(SA)系统领域，尤其涉及操作在一个电力传输或分配网络中的高压或中压变电站的SA系统。

背景技术

高压或中压电力网络中的变电站包括一次设备，如电缆、线路、母线、开关、电力变换器和仪表变换器，这些通常设置在开关站和/或间隔处。通过一个变电站自动化(SA)系统自动地控制这些一次设备。该SA系统包括基于微处理器的、可编程的二次设备，被称为智能电力设备(IED)的设备负责保护、控制和监控所述一次设备。IED通常被分配在三个等级层中的一层中，即站层、间隔层或应用层之一，过程接口将过程层从间隔层分离出来。SA系统的站层包括操作员工作站(OWS)，该操作员工作站具有连接至一个网络控制中心(NCC)的一个人机接口(HMI)和一个网关。间隔层上的IED，也叫做间隔单元，通过一个光学间隔或站间母线轮流与彼此和站层上的IED连接。

过程层上的IED包括例如用于电压、电流和气体密度测量的非常规或电子传感器，用于感测开关和变换器抽头切换开关位置的接触探测器，或者用于控制如电路断路器或分离器的开关装置的智能调节器。如果屏蔽了电磁干扰，断路器IED甚至可以直接集成在开关装置或相关智能一次设备中。将过程层IED通过过程母线连接至间隔单元，优选光学母线，其可以被认为是替代硬接线过程接口的过程接口，该硬接线过程接口通常连接开关站和间隔层设备。

在作为标准IEC 61850的一部分“变电站中的通信网络和系统”中，国际电工委员会(IEC)已经介绍了用于变电站的二次设备之间通信的通信标准。对于非时间紧急消息，IED之间的通信由一个制造业消息规范(MMS)应用层协议和传输与网络层中具有传输控制协议(TCP)和一个网络协议(IP)简化的开放式系统互联(OSI)协议栈处理，其中，以太网作为物理媒介。另一方面，对于，被称为面向通用对象变电站事件(GOOSE，部分标准IEC61850-8-1)的时间紧急消息直接建立在通信栈的以太网链接层。过程层上的时间非常紧急信号，例如跳闸命令和测量的类似电压或电流，采用被认为是采样值的GOOSE简化变量(SV，标准IEC 61850-9-2的一部分)，其也可以直接建立在以太网链接层上。

由此，以太网交换系统通常用于过程控制系统，即通过虚拟局域网络(VLAN)和基于多播地址的过滤器与二次设备互连，以避免消息冲突，也限制了与二次设备往来的广播消息数据流。原则上，如果网络互连设备或二次设备上没有设置特定过滤器，以太网交换系统中的以太网多播消息被发送至LAN或WLAN中的网络互连设备的所有输出端口，例如交换机，以及所有接收器，即二次设备。这些过滤器基于VLAN配置和多播地址过滤器，例如可以在交换机中静态配置这些过滤器。

IEC 61850多播消息被周期性地发送，并以大于等于4kHz的采样率采样。这不仅在以太网中导致高负载，尤其也会在应用设备，即二次设备上导致高负载，因为每个所接收的分组都占用二次设备的空间，例如网络栈将二次设备连接至以太网需要处理时间，处理器或中央处理单元和二次设备运行的相应应用需要处理时间。通过静态VLAN和/或交换机或与IED连接的网络互连设备中的多播过滤器，或者通过IED上的静态过滤器，实现对以太网和/或应用IED的负载限制。典型地，在IED初始化期间设置静态过滤器。

发明内容

本发明的目的是提供一种工业自动化系统，尤其是提供一种变电站自动化系统，以及一种在该系统中建立分组过滤器中的规则的方法，该方法会减低由在系统二次设备中运行的应用的多播分组造成的处理负载。依据其独立权利要求，该目的由一个自动化系统和一个方法实现。进一步地，从从属权利要求和说明书中可以明显地得到优选的实施例。