配电虚拟网络制造技术

一种配电系统，包括多个变电站。变电站中的每个包括多个智能电子设备(IED)以及将该变电站处的多个IED互连的通信网络。多个变电站处的通信网络被配置为跨越多个变电站中的多个变电站的至少一个虚拟网络，并且互连多个变电站中的多个变电站内的至少一些IED，使得至少一个虚拟网络上的消息经历的延迟低于定义的阈值。当不满足该阈值时/如果不满足该阈值，可重新配置虚拟网络。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】配电虚拟网络
本专利技术涉及配电网络，并且更尤其涉及电力变电站中的虚拟网络。
技术介绍
近年来，在配电和输电系统中使用的部件已经变得越来越计算机化，从而促进了这种系统的配置、控制和自动化。许多传统的输电和配电部件(断路器、变压器、逆变器等)现在都结合了软件控制下的微处理器。现在，基于微处理器的设备通常出现在配电变电站中，或者以其它方式部署在配电网上(例如，在配电杆上)。这些设备允许对配电子系统以及最终电网进行智能且通常自动的监视和控制。不足为奇的是，已经发展了允许基于微处理器的电力部件相互通信的许多协议。值得注意的是，已经制定了变电站自动化的IEC61850标准(其内容通过引用并入本文)，并且定义了通信协议和数据模型，以允许在基于微处理器的设备(称为智能电子设备(IED))之间进行标准化的互操作通信。随着诸如光伏、风力发电之类的分布式能源的出现，以及电力存储设备的激增，电网中的IED的数量正在增加，并且IED之间的通信需求也在增加。然而，计算机网络也已经独立发展。随着分组交换网络的出现，许多网络协议和标准得到了发展和完善，允许对计算机网络进行更灵活和复杂的配置和控制以及在这样的网络上更有效地交换流量。例如，时间敏感网络(TSN)和确定性网络(DetNet)项目提出了额外的有效负载(即数据)处理能力(例如，数据整形、时间同步)和可控性(例如，流预留类、注册、管理对象)作为传统计算机网络的构建模块。最值得注意的是，通信网络中的虚拟化将网络从底层硬件中抽象出来，并使虚拟网络能够以各种形式构建在固定安装的硬件上，因此如果网络需要改变，则不需要更换硬件。不幸的是，在变电站自动化中，不能直接兼容或考虑计算机联网的某些方法。因此，仍然需要增强配电自动化中的联网方法。
技术实现思路
根据一个方面，提供了一种配电系统，该系统包括：多个变电站，变电站中的每个包括多个智能电子设备(IED)；以及将该变电站处的多个IED互连的通信网络；其中多个变电站处的通信网络被配置为跨越多个变电站中的多个变电站的至少一个虚拟网络，并且互连多个变电站中的多个变电站内的至少多个IED，使得至少一个虚拟网络上的消息所经历的延迟低于定义的阈值。根据另一方面，提供了一种配置包括多个变电站的配电系统的方法，该方法包括：将变电站中的每个处的多个智能电子设备(IED)互连到局域网；在至少一个广域网之间互连局域网；使用变电站处的局域网和至少一个广域网来配置多个虚拟网络；建立消息传输延迟阈值，该阈值针对在虚拟网络上在IED之间交换的消息来定义最小的可接受延迟；测量在虚拟网络上在IED之间交换的消息的延迟；以及重新配置多个虚拟网络，以满足消息传输延迟阈值。结合以下描述根据附图，其它特征将变得显而易见。附图说明在示出示例性实施方式的附图中，图1是实施方式的示例性配电网络的示意图；图2是智能电子设备的框图；图3是图1的配电中的局域网和虚拟网的示意性框图；图4是图1的配电中的网络的简图；以及图5是示出图1的配电网络中的虚拟网络的建立和(重新)配置的流程图。具体实施方式图1示出示例性配电网络10。配电网络10包括高压配电网12，在多个源与接收器之间提供电能。源20可以是水力发电厂的组合；核电厂；燃煤发电厂；以及向电网12供电的其它发电厂(均未具体示出)。源20也可以是位于客户房屋中的光伏、风力或类似源。来自配电网12的电力被提供给配电变电站14-1、14-2、14-3…(单独或共同的(一个或多个)配电变电站14)。还描绘了以客户住宅和工厂等形式的典型的能量接收器18。如应当理解的，一些接收器18可以充当能源，反之亦然。例如，能量消耗者也可以以风力、水力或光伏发电站的形式运行发电设施。它们可以连接在变电站14的下游，也可以向电网输送电力。示例组合的接收器/源被标记为接收器/源20/18。配电变电站14向配电变压器16-1、16-2、16-3…(单独或共同的(一个或多个)变压器16)提供电力，进而在源20与接收器18之间传输电力。每个变电站14包括一个或多个智能电子设备(IED)100-1、100-2…(单独或共同的(一个或多个)IED100)。如将理解的，IED100是基于微处理器的电力系统的控制器，并且可以控制断路器、变压器、电容器组、保护继电器等。在图2中示出典型的IED100。典型的IED100包括允许IED充当电力电子设备的功能块50、处理器52、网络接口56以及通过一个或多个合适的总线58互连的存储器54。存储器54存储使IED100根据指令执行的处理器可执行指令-这当然取决于IED100的性质。例如，在处理器控制下的IED100从变电站14的电子传感器和其它电力设备接收数据(如图1所示)，并且可以发出控制命令，例如断路器的跳闸。典型地，控制命令可以被传输到变电站14本地的或另一个变电站中的其它设备(包括其它IED100)，这些设备进而可以对命令作出反应。以这种方式，每个变电站或多个变电站的整体操作可以是自动化的。如应当理解的，随着网络10上的接收器/源数量的增加，对互通IED的需求也增加了。例如，IED100可以将单独的电源接收器20和电源18与电网12连接或断开。它们同样可以控制提供给每个电源接收器20和来自每个源18的电力的功率因数。因此，IED100控制或影响电网12上的整体电力流动。为了促进互操作性，示例性IED100可以支持变电站自动化的IEC61850标准，其内容通过引用并入本文。IEC61850允许标准化通信协议，该标准化通信协议允许在IED100之间的互通。根据IEC61850，IED100可以使用一个或多个通信协议进行通信，该通信协议包括：制造消息规范(MMS)；面向通用对象的变电站事件(GOOSE)；以及采样测量值(SMV)协议。IED100因此支持这样的通信协议中的一个或多个。如应当理解的，如果响应时间允许IED100对控制消息的快速(例如，小于4ms)响应，则现有的IEC61850协议可以使用IED100处的网络接口在高速交换式以太网帧中传输，或者甚至通过互联网协议(IP)来传输。以这种方式，变电站14(图1)处的一个IED100可以向该变电站处的其它IED100提供控制信号。因此可以实现变电站14的实时(或接近实时)自动控制。这进而可以允许对电网12的整体控制。因此，每个变电站14还包括一个或多个物理节点120，该物理节点将变电站14本地的IED100互连。物理节点120被组织以形成一个或多个局域网(LAN)102或其它计算机通信网络。图3示意性地示出LAN102。IED100可以充当LAN102上的节点，并且可以与网络上的其它节点集成。物理节点被组织以形成一个或多个局域网(LAN)102或其它网络。变电站14-1处的IED100直接连接到LAN102-1。变电站14-2处的IED100连接到LAN102本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种配电系统，包括：/n多个变电站，所述变电站中的每个包括多个智能电子设备(IED)以及将该变电站处的多个IED互连的通信网络；/n其中所述多个变电站处的所述通信网络被配置为跨越所述多个变电站中的多个变电站的至少一个虚拟网络，并且互连所述多个变电站中的多个变电站内的至少多个所述IED，使得在所述至少一个虚拟网络上的消息所经历的延迟低于定义的阈值。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种配电系统，包括：
多个变电站，所述变电站中的每个包括多个智能电子设备(IED)以及将该变电站处的多个IED互连的通信网络；
其中所述多个变电站处的所述通信网络被配置为跨越所述多个变电站中的多个变电站的至少一个虚拟网络，并且互连所述多个变电站中的多个变电站内的至少多个所述IED，使得在所述至少一个虚拟网络上的消息所经历的延迟低于定义的阈值。


2.根据权利要求1所述的配电系统，其中所述消息包括在所述至少一个虚拟网络之一上携带的面向通用对象的变电站事件(GOOSE)消息。


3.根据权利要求1所述的配电系统，包括防火墙设备，所述防火墙设备在所述多个变电站中的多个变电站处限制对所述至少一个虚拟网络之一和所述虚拟网络上的IED的访问。


4.根据权利要求2所述的配电系统，还包括与多个所述通信网络上的节点通信的至少一个网络控制器，所述至少一个网络控制器可操作为配置所述节点，使得所述至少一个虚拟网络上的GOOSE消息所经历的延迟低于定义的期望延迟阈值。


5.根据权利要求4所述的配电系统，其中所述网络控制器响应于所述延迟超过定义的阈值而重新配置所述虚拟网络。


6.根据权利要求4所述的配电系统，其中所述网络控制器测量在虚拟网络上的IED之间传输的消息所经历的延迟。


7.根据权利要求5所述的配电系统，其中所述IED中的每个被配置成向所述网络控制器通知超过所述阈值的消息延迟。


8.根据权利要求7所述的配电系统，其中所述至少一个网络控制器可操作为配置本地网络上的节点以建立所述虚拟网络。


9.一种配置包括多个变电站的配电系统的方法，所述方法包括：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：米里亚娜·ZV，约阿希姆·洛梅尔，
申请(专利权)人：西门子加拿大有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA