[發(fā)明專利]公用事業(yè)通信方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180045005.0
• 申請(qǐng)日: 2011-09-15
• 公開（公告）號(hào): CN103119852A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: H.貝寧格;D.卡欣;R.科米諾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ABB技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H04B3/54
• 分類號(hào): H04B3/54
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 柯廣華;朱海煜

技術(shù)領(lǐng)域

電力公用事業(yè)或傳送系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)商擁有并且操作互連站點(diǎn)（例如電源和變電站）的電力傳送網(wǎng)絡(luò)，所述站點(diǎn)盡管彼此遠(yuǎn)離幾百km或更遠(yuǎn)但必須采用一個(gè)或另一個(gè)方式協(xié)調(diào)。跨越它們的公用事業(yè)通信系統(tǒng)，多種消息在公用事業(yè)的遠(yuǎn)的站點(diǎn)之間的長(zhǎng)距離通信鏈路上交換，以便安全地傳送和分配電能。對(duì)于這些消息中的一些，并且特別地對(duì)于遠(yuǎn)距離保護(hù)命令，傳送器和接收器之間的傳送延遲是關(guān)鍵的并且不應(yīng)該超過幾個(gè)毫秒至幾十ms。對(duì)任何時(shí)間關(guān)鍵的應(yīng)用，增加的傳送延遲或包丟失可導(dǎo)致電力系統(tǒng)的故障或甚至損壞。

用于電力網(wǎng)絡(luò)中的距離保護(hù)方案的遠(yuǎn)距離保護(hù)命令按照慣例由遠(yuǎn)程跳閘裝置或保護(hù)信號(hào)傳送裝置（也稱為遠(yuǎn)距離保護(hù)裝置）在專用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路上傳送。物理信號(hào)鏈路可牽涉無線電波或光纖，但優(yōu)選地保護(hù)信號(hào)在模擬或數(shù)字通信系統(tǒng)的語音信道、模擬租用線路、先導(dǎo)線、或甚至高壓電傳送線路上傳送，后者稱為電力線路通信（PLC）。專用遠(yuǎn)距離保護(hù)系統(tǒng)永久監(jiān)測(cè)通信系統(tǒng)的狀態(tài)，例如通過周期交換的專用環(huán)路測(cè)試消息。

為了在長(zhǎng)距離上從一個(gè)站點(diǎn)安全地傳送消息到另一個(gè)站點(diǎn)，公用事業(yè)還可依賴廣域通信網(wǎng)（WAN）。在目前的環(huán)境下，WAN可以是兩個(gè)站點(diǎn)之間的專用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信鏈路，其基于例如光纖或先導(dǎo)線、諸如SDH/HDLC上的以太網(wǎng)的具有保證的數(shù)據(jù)率的面向連接的通信網(wǎng)絡(luò)、或互連公用事業(yè)的多個(gè)站點(diǎn)的面向包的通信網(wǎng)絡(luò)，并且包括諸如可能地在物理層的光學(xué)傳送介質(zhì)、中繼器和交換機(jī)的多個(gè)特定網(wǎng)絡(luò)元件。

WO?2010/081798針對(duì)非確定通信信道上的通信可靠性增加，并且特別適合電力系統(tǒng)中的變電站間遠(yuǎn)距離保護(hù)。通信信道基于常規(guī)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)而被監(jiān)測(cè)，即通過評(píng)估將實(shí)時(shí)操作數(shù)據(jù)作為有效載荷攜帶的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、消息或數(shù)據(jù)包而監(jiān)測(cè)。信道質(zhì)量的永久確定（包括在發(fā)現(xiàn)信道質(zhì)量不足的情況下適當(dāng)?shù)木瘓?bào)）基于由發(fā)送節(jié)點(diǎn)連續(xù)或重復(fù)傳送的數(shù)據(jù)包在接收節(jié)點(diǎn)的評(píng)估。在面向包的WAN中，重復(fù)傳送的數(shù)據(jù)包可被認(rèn)為代替模擬遠(yuǎn)距離保護(hù)系統(tǒng)中通常的防護(hù)信號(hào)或數(shù)字遠(yuǎn)距離保護(hù)系統(tǒng)中通常的防護(hù)幀。

用于變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的裝置之間通信的通信標(biāo)準(zhǔn)已被引入作為題為“變電站中的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)（communication?networks?and?systems?in?substations）”的標(biāo)準(zhǔn)IEC?61850的一部分。為了變電站內(nèi)非時(shí)間關(guān)鍵消息的交換，IEC?61850-8-1基于減少的開放式系統(tǒng)互連（OSI）協(xié)議棧（具有分別在傳輸和網(wǎng)絡(luò)層中的傳送控制協(xié)議（TCP）和因特網(wǎng)協(xié)議（IP））規(guī)定制造消息規(guī)范（MMS，ISO/IEC?9506），以及以太網(wǎng)作為物理介質(zhì)。為了變電站內(nèi)時(shí)間關(guān)鍵的基于事件的消息的交換，IEC?61850-8-1直接在通信棧的以太網(wǎng)鏈路層上規(guī)定面向通用對(duì)象變電站事件（GOOSE）和通用變電站狀態(tài)事件（GSSE）。因此，該標(biāo)準(zhǔn)限定公布基于事件的消息作為工業(yè)以太網(wǎng)上的多播消息的格式。值得注意地，如在具有準(zhǔn)永久業(yè)務(wù)的通常的IT通信網(wǎng)絡(luò)中，變電站的路由器和交換機(jī)未提供變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管機(jī)制。

標(biāo)準(zhǔn)IEC?61850牽涉到變電站內(nèi)的通信系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)（LAN）。涉及變電站之間的通信的應(yīng)用（例如遠(yuǎn)距離保護(hù)）的建模從而超出標(biāo)準(zhǔn)的目前版本的范圍。為了將標(biāo)準(zhǔn)的概念擴(kuò)展到變電站之間的通信，題為“用于電力公用事業(yè)的通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)-部分90-1：對(duì)變電站之間通信的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）”的報(bào)告IEC/TR?61850-90-1(E)的章節(jié)8（題為“通信方面（Communication?Aspects）”）提出兩個(gè)方法：

在“隧穿”方法（圖1，頂部）中，透明地轉(zhuǎn)發(fā)消息，即通過在變電站的LAN與連接變電站的WAN之間的接口處的消息轉(zhuǎn)換而沒有任何信息丟失。沒有丟失信息暗示傳送原始消息的每個(gè)比特，這預(yù)防例如接口處由路由器的層-2?MAC地址的剝離。該方法假定大約10ms的最大時(shí)間延遲內(nèi)根據(jù)IEC?61850的整個(gè)未壓縮消息傳送的足夠帶寬的可用性。隧穿方法僅對(duì)遠(yuǎn)距離保護(hù)通信的命令傳遞功能建模，而忽視信道監(jiān)管和監(jiān)測(cè)功能，所述信道監(jiān)管和監(jiān)測(cè)功能卻是構(gòu)成通常的遠(yuǎn)距離保護(hù)通信的重要部分。