[發明專利]擴展的能量自動化系統

有效

• 申請號: 200980163094.1
• 申請日: 2009-12-21
• 公開（公告）號: CN102668321A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: G.弗斯特;B.米特;T.塞登貝克;T.塞茲;M.瓦格納
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 謝強

技術領域

本發明涉及一種用于操作和觀察供電網的能量自動化系統，具有電氣現場設備，該現場設備一方面為了采集測量值與在供電網上設置的傳感器并且另一方面與上級設置的通信總線相連；至少一個電氣站控制設備，該站控制設備一方面與通信總線相連并且另一方面與上級設置的控制中心通信線路相連；和至少一個電網控制中心設備，該電網控制中心設備與控制中心通信線路相連，其中現場設備、至少一個站控制設備和至少一個電網控制中心設備被構造為用于處理為操作和觀察供電網所需要的管理數據（Betriebsführungsdaten），并且通信總線和控制中心通信線路被構造為用于按照第一通信協議或特定通信協議的第一數據傳輸服務來傳輸管理數據。

背景技術

供電網的常規的能量自動化系統被用于控制、操作、監視和保護供電網的主要組件諸如供電線、變壓器、開關、發電機、電動機和變流器，并且傳統地也用于管理（Betriebsführung）供電網。為此，在供電網的各個主要組件附近設置所謂的現場設備，傳輸借助主要組件上的傳感器記錄的其測量值（例如電流測量值和電壓測量值、溫度測量值）。替換地或附加地，現場設備也可以將控制指令和命令發送到供電網的主要組件（例如用于打開斷路器的控制指令）。在此，現場設備可以包括測量設備、控制設備和/或電氣保護設備。這些現場設備例如可以設置在所謂的配電所或變電所。

為了互相以及與分層的上級設置的站控制設備通信，現場設備經由通信總線，例如所謂的站總線相連，經由該通信總線其傳輸數字的數據報文。經由通信總線，現場設備例如可以傳輸測量值、消息和命令。

站控制設備用于在配電所層面上觀察和操作供電網。站控制設備向開關設備的操作人員顯示由現場設備接收的測量值和消息并且接受由操作人員輸入的控制指令并將該控制指令經由通信總線傳輸到現場設備。

在站控制設備上級又設置具有至少一個電網控制中心設備（例如電網控制中心的用于控制和監視供電網的較大片段的數據處理裝置）的層級。在站控制設備和電網控制中心設備之間的通信經由控制中心通信線路進行，該控制中心通信線路又可以是數據傳輸總線或其它通信線路或通信網絡，例如內部網、因特網、電信線路或固定布線的點對點線路。

這種常規的能量自動化系統的主要任務在于，記錄說明供電網運行狀態的測量值，必要時將這些測量值傳輸到自動處理裝置以及將這些測量值傳輸到上級設置的層級，如站控制設備和電網控制中心設備，從而在那里工作的操作人員具有如下可能：盡可能快速并有效地對供電網的運行狀態的改變做出反應并且能夠執行為管理所需的處理。概括地，常規的能量自動化系統也用于控制和監視供電網，例如供電網的開關設備。在此，關于主要組件上供電網狀態的信息，例如關于所記錄的測量值的信息被采集、處理以及將其進一步傳輸到站控制設備或電網控制中心設備。此外，由站控制中心和/或電網控制中心接受操作人員的指令或者自動產生命令，用來影響供電網的主要組件的狀態。因此，在常規的能量自動化系統中焦點在于運行安全性。系統還必須是持久可用的，以便反映供電網的各個當前狀態。

為了滿足這些要求，因此調整常規的能量自動化系統的所使用的設備或通信架構來確保可靠地運行，即測量數據和消息能盡可能及時地傳輸到站控制中心或電網控制中心并且將控制指令和自動的命令可靠地進一步傳輸到有關的主要組件。測量數據、消息、控制指令和命令在下面概括地稱為管理數據。通常地，管理數據的特征在于小的數據量（幾字節），但必須被及時傳輸。為了傳輸管理數據，現場設備、站控制設備和電網控制中心設備的通信軟件包括合適的通信協議或特定通信協議的合適的數據傳輸服務，其分別給出各個設備怎樣互相交換管理數據的數據報文。通信協議是用于規定通信機制的廣泛規則。通信協議的例子是IEC60860-5-103、IEC60860-5-104或IEC61850，其分別定義了用于將數據傳輸到電開關設備中的機制。通信協議可以包括不同的數據傳輸服務，也就是用互相分開的規則來傳輸數據。

相應于能量自動化系統的運行來調整為傳輸管理數據所使用的通信協議或所使用的數據傳輸服務。例如，所記錄的測量值立即傳輸到能量自動化系統的上級設置的層級，或者控制指令和命令同樣立即并以高優先級傳輸到相應的現場設備以用于影響主要組件。在此，在測量值的傳輸中在可忍受的范圍內允許出現損失或錯誤傳輸，但要只要確保通知了接收設備關于損失或錯誤傳輸并在可接受的時間內補上與之有關的測量值。但另一方面，必須確保將為控制和監視供電網所需的最小數量的測量值正確地傳輸到上級設置的層級，也就是站控制設備或電網控制中心設備。相反，控制指令和命令必須在每種情況下都被完整地傳輸。