本发明专利技术涉及采用包括经由连接或边界一次装置或元件所连接的若干相邻区域的过程或一次结构的用于工业过程的工业自动化和控制系统(IACS)。IACS包括多个通信上互连的智能电子装置(IED)，其中低级或过程级IED与工业过程的一次装置进行交互并且被指配给工业过程的一次装置，并且若干高级或系统级IED代表若干区域来实现和运行高级功能。IACS包括两个高级IED之间的逻辑通信链路，以用于在通信不可用或者后者的完全故障的情况下绕过连接IED。通信链路实现在高级IED之间传送或交换概括或者预处理过程信息，其包括从区域的第一区域的一个或多个低级IED始发并且对代表另外一些区域的高级功能是相关的数据和信号。这降低在高级功能上和通信网络中的通信负荷，同时保持与完全中央解决方案相当的可用性等级。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于控制大规模工业过程的过程控制系统的领域，以及具体来说涉及用于操作高压和中压电力网中的变电站的变电站自动化系统。更具体来说，本专利技术涉及取决于来自过程控制或变电站自动化系统的区域连接智能电子装置的信息的高级功能。
技术介绍
过程控制或者工业自动化系统广泛地用来保护、控制和监测用于例如制造商品、变换物质或者生成电力的工业工厂中的工业过程，以及监测和控制分布式一次系统、例如电力、水或气供应系统或者电信系统(包括其相应变电站)。工业自动化系统一般具有分布在工业工厂中或者遍布于分布式一次系统并且经由通信系统在通信上互连的大量过程控制器或智能电子装置。高压和中压电力网中的变电站包括一次装置，例如电缆、线路、母线联络(bustie)、开关、电力变压器和仪表变压器，其一般设置在开关场和/或间隔中。这些一次装置经由变电站自动化(SA)系统以自动化方式来操作。SA系统包括负责一次装置的保护、控制和监测的二次装置，即，所谓的智能电子装置(IED)。IED可以以分级方式指配给站、间隔或过程级中的一个。SA系统的站级包括具有人机界面(HMI)的操作员工作站(OWS)以及到网络控制中心(NCC)的网关。间隔级上的IED也称作间隔单元，它们又相互连接以及经由间隔间或站总线连接到站级上的IED，主要用于交换命令和状态信息。过程级上的IED包括用于电压(VT)、电流(CT)和气体密度测量的电子传感器、用于感测开关和变压器抽头变换器位置的接触探针和/或用于控制例如电路断路器或隔离开关等开关设备的智能致动器(I/O) ο示范过程级IED、例如非常规电流和电压变压器包括用于模拟信号的取样的模数(AD)转换器。过程级IH)经由过程总线(其能够被认为是替代常规硬连线点对点连接的过程接口)连接到间隔单元。由国际电工委员会(IEC)作为标准IEC 61850的一部分(标题为“电力公司中的通信网络和系统”)引入了变电站的二次装置之间的通信的通信标准。该标准定义作为工业以太网上的多播消息来发布作为通用面向对象的变电站事件(GOOSE)的基于时间关键事件的消息以及作为取样值(SV)的来自过程级上的电流或电压传感器的数字化测量数据的格式。GOOSE和SV消息一般通过过程总线(其可延伸到对其指配传感器或源IH)的间隔之外的相邻间隔)来传送。在分布式过程控制系统中，在高级控制器上实现的高级功能依靠提供所需输入数据并且用作对过程的致动器的低级过程控制器。高级功能性可按照区域或段来结构化，其中区域定义工业过程的区域或扇区，即，一组相互关联或者互连的一次装置或元件。高级功能实例按照协调方式(包括按照相同方式)与特定区域中的同一种类或类型的一次装置(例如全部传感器、阀、驱动器或制动器)进行交互。高级功能可经由连接或共享低级过程控制器(其与指配给彼此相邻区域的两个或更多高级控制器进行交互)来链接或互联。专利申请EP1819022公开一种分布式开关场区域管理，其使负责计算、指配和存储与包括通过线路所互连的开关场元件的高压或中压开关场的开关场区域有关的信息的单个中央智能电子装置(IH))的故障所引起的潜在损坏为最小，并且其中开关场通过包括多个智能电子装置的变电站自动化系统来操作。来自变电站自动化区域的示范高级功能包括防止一次装置的故障的功能，例如断路器故障保护或母线联络保护，其在单独出故障一次装置的范围之外进行操作。在变电站中，所谓的保护区包括多个开关场元件，其在一次装置的故障的情况下同时被隔离，以及保护区的边界或周边可通过电路断路器和断开隔离开关来限定。两个相邻保护区在开关场中通过所谓的“连接母线段”(其包括至少一个电路断路器和总共两个隔离开关)来分隔。作为举例，如果通过线路保护功能来跳闸的间隔电路断路器因内部故障而没有断开，则触发所谓的断路器故障保护功能，并且将跳闸信号传播到保护区中与出故障电路断路器相邻的电路断路器。换言之，断路器故障保护的任务是检测断路器出了故障以清除故障，并且使馈入包含故障的(一个或多个)区域的其余断路器跳闸，以便永久地清除故障。同样，母线联络保护的任务是检测母线联络上的任何故障，并且使连接到或者界定受影响母线联络区的断路器跳闸。在每个母线联络保护区的一个IED上实现的断路器故障保护功能取决于提供模拟数据并且传送电路断路器跳闸信号的过程总线。该功能基于保护区中的所有开关的状态，并且在电路断路器的单个的跳闸故障的情况下使该区域的所有电路断路器跳闸。连接母线段中的断路器由连接母线段两侧的母线联络区来使用或者作为其组成部分，以及指配给连接母线段的连接IH)可必须将跳闸命令从第一区域转发到第二相邻区域。但是，在指配给这个母线段的IED出故障的情况下，区域跳闸无法成功，并且由相邻区域之一中的出故障断路器所触发的断路器故障功能必然失败。解决与断路器故障功能有关的上述问题的常规解决方案包括操控所有区域的中央IED，使得在与连接母线段对应的低级IED的故障的情况下，任何区域级联或者重新定义能够在中央IED中进行。然而，中央保护系统因待处理的高数据量而仍然不太适合于较大变电站，即，中央IH)上以及通信网络内部的通信负荷是高级功能性首先按照区域来划分的原因之一。另一个解决方案通过使关键低级IH)加倍，即，通过在连接母线段具有第二断路器故障功能相关IED，来引入冗余度。在附加IED的附加成本下的这种解决方案增加工程工作量，并且使系统更为复杂。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是使工业自动化和控制系统(IACS)中的高级基于区域的功能针对与IACS所控制的工业过程的区域连接一次装置进行交互的低级智能电子装置的故障更为健壮。这个目的通过如独立权利要求所述的IACS和方法来实现。通过从属专利权利要求，优选实施例是显而易见的。按照本专利技术，工业自动化和控制系统(IACS)采用包括经由连接或边界一次装置或元件所连接或链接的两个相邻区域的过程或一次结构来控制工业过程。IACS包括多个通信上互连的智能电子装置(IED)或过程控制器，其中低级或过程级IED与工业过程的一次装置进行交互并且被指配给工业过程的一次装置，并且两个高级或系统级IH)代表两个区域来实现和运行高级功能，各高级功能基于或涉及指配给区域中的同一种类的一次装置的所有低级IED。两个高级IED与低级连接IED(其与连接一次装置进行交互)进行通信。IACS包括两个高级IED之间的逻辑通信链路，以用于在通信不可用或者后者的完全故障的情况下绕过连接IED。通信链路实现在两个高级IED之间传送或交换过程信息，其包括从两个区域中的第一区域的低级IH)始发并且对代表两个区域中的第二区域的高级功能是相关的数据和信号。除了从第二区域始发的过程信息之外，代表第二区域的高级功能还基于或者利用所述所传送过程信息。在本专利技术的一有利实施例中，IACS包括用于监控连接IED并且在连接IED的通信不可用的检测时激活逻辑通信链路的监控模块的部件。操作高压或中压电力网中的变电站的变电站自动化(SA)系统表示按照本专利技术的优选IACS。SA系统的连接IED与连接母线联络段的电路断路器进行交互，以及高级功能是母线联络保护或断路器故障保护功能中的一个。更优选地，逻辑通信链路涉及经由变电站通信网络的过程总线的GOOSE消息和/或本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种采用包括经由连接一次装置(2.3)所连接的两个区域(II，III)的过程结构来控制工业过程的工业自动化和控制系统IACS，所述IACS包括多个通信上互连的智能电子装置IED，其中低级IED(LL1至LL5)与所述工业过程的一次装置(2.1至2.7；3.1至3.6)进行交互，并且其中两个高级IED(HL1，HL2)各分别代表所述两个区域中的一个来实现高级功能，其特征在于，所述IACS包括所述两个高级IED之间的逻辑通信链路，以在与所述连接一次装置进行交互的连接IED(LL4)的不可用性的情况下传送从所述两个区域中的第一区域始发并且对代表所述两个区域中的第二区域的高级功能是相关的过程信息。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：W维姆梅，
申请(专利权)人：ABB技术有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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