本发明专利技术提出提供常规由大量不同站级装置进行的单独ＳＡ系统级功能性或任务，其由包括多个处理单元（ＰＵ）的单个ＳＡ装置来提供。后者是安装在相同处理器板上的不同中央处理单元（ＣＰＵ），或共享相同随机存取存储器（ＲＡＭ）的单个多核ＣＰＵ的不同处理核。通过虚拟化技术支持该多个ＰＵ上的操作系统（ＯＳ）的多个实例，形成不同和互相隔离的执行环境。这些执行环境中的每个承担监控与数据采集（ＳＣＡＤＡ）功能性、网关功能性、工程工作场所功能性和防火墙功能性中的单个功能性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及高或中电压输电网的变电站的变电站自动化的领域。
技术介绍
在高和中电压电力网中的变电站包括例如电缆、线路、母线、开关、电力变压器和互感器等一次装置，其一般设置在开关站和/或间隔中。这些一次装置采用自动方式通过变电站自动化(SA)系统操作。该SA系统包括二次装置，其中智能电子装置(IED)负责一次装置的保护、控制和监测。该二次装置可指派到分级等级，即站级、间隔级和过程级，后者由所谓的过程接口与间隔级分开。SA系统的站级上的IED至少在一定程度上共享关于变电站的相同配置和/信息，并且包括i)站PC或监视计算机，在其上执行监控与数据采集(SCADA)软件，并且包括具有用于显示一次设备(开关位置、电流/电压)的状态的本地人机界面(HMI)的操作员工作站(OffS)，ii)用于与网络控制中心(NCC)或其他站通信并且用于转换协议信息的网关；iii)包括操作员工作站的工程PC，其用于修改或更新站PC的(具体地具有HMI 和SCADA系统)配置；iv)防火墙-将站总线与例如公司网络等其他网络分开。上文列举的站级任务、过程或功能在专用装置(网关、防火墙)或在工业PC(本地 HMI、工程PC)上运行。站级IED连接到常规上用于在站级上的IED和间隔级上的间隔单元或保护和/或控制IED之中交换命令和状态信息的目的的站总线。最终，在过程级上的二次装置包括用于电压(VT)、电流(CT)和气体密度测量的传感器、用于感测开关和变压器抽头变换器位置的接触探头和/或用于改变变压器抽头位置、或用于控制像断路器或隔离开关的开关装置的致动器(I/O)。用于变电站的二次装置之间通信的通信标准已经由国际电工委员会(IEC)提出作为名为“变电站中的通信网络和系统”的标准IEC 61850的一部分。对于非时间苛刻的报文，IEC 61850-8-1规定了基于减少的开放式系统互连(OSI)协议栈(建立在分别在传输和网络层中的传输控制协议(TCP)和互联网协议(IP)上和在作为物理介质的以太网和/ 或RS-232C上)的制造报文规范(MMS，IS0/IEC 9506)。对于时间苛刻的基于事件的报文， IEC 61850-8-1直接在通信栈的以太网链路层上规定面向通用对象变电站事件(GOOSE)。 对于在过程级非常快地周期性变化的信号(例如测量的模拟电压或电流)IEC 61850-9-2 规定采样值(SV)服务，其像GOOSE直接建立在以太网链路层上。因此，该标准限定公布的格式，如在工业以太网上的多播报文、基于事件的报文和来自过程级(作为对传统铜连线的代替)上的电流或电压传感器的数字化测量数据。因此，SV或其他过程数据可在间隔间过程总线上传送，使传送的信息对相邻间隔可用。对于例如在中或低电压变电站中等成本有效的设置，间隔间过程总线和站总线可以并入单一通信网络。假定对于执行保护和控制功能性需要的信息通过总线共享，出现“数字变电站”概念打开了新的集中保护&控制可能性。例如，站级上的像PC的装置将不仅充当网关或HMI控制台，而且还将承担(host)间隔IED装置的后备功能性，或执行例如母线保护等站范围的保护方案。专利US6550020要求保护具有至少一个包含中央处理单元(至少包括第一和第二处理核)的集成电路IC的数据处理系统。该处理核中的每个包括由常规的单核CPU读取、 解码和执行指令并且传送信息到例如全局数据存储或共享存储器等数据处理系统的其他部分和从该其他部分传送信息所利用的部件的全集。该IC还包括接收规定要利用处理核中的哪个的控制输入的输入设备，例如当确定第一核无效或损坏时利用第二个核作为虚拟第一处理核。为此，该IC包括配置逻辑，其动态解码该控制输入，并且响应地根据该控制输入选择性地控制输入信号的接收和处理核的一个或多个核的输出信号的传输。在先进计算机技术中，在计算系统的物理硬件和在该硬件上运行的一个或多个客户操作系统之间提供的虚拟层支持不同的执行环境，或虚拟机VM，该客户操作系统被指派给该虚拟机。该客户系统互相独立，即它们不知道其他客户系统的存在。为了该目的，该虚拟层将由客户系统要求的所有物理上可用的硬件资源虚拟化或划分，例如CPU、存储器存储装置、例如网络卡或适配器、打印机、显示器等I/O装置。单个客户操作系统在每个虚拟机上运行或执行，并且一个或多个应用程序进而在该客户操作系统上运行并且表现为好像它们在它们自己的专用实计算机上运行。专利US7^9468公开虚拟机操作系统的自动资源管理，该虚拟机操作系统包括分配有有限数量的例如专有虚拟存储器、实CPU和实I/O等资源的许多虚拟机。该专利解决分配的资源中的每个的时间或应用相关需求。例如，在某些时期，虚拟机可执行要求CPU密集的复杂算法计算的应用，并且在其他时期，虚拟机可执行例如几乎不使用CPU的数据备份应用等应用。因此，如果一个虚拟机需要另外的资源，这一个虚拟机被自动复制。该复制品分配有一份从虚拟机中的其他虚拟机的份额取得的资源，使得分配给这一个虚拟机和复制品的所得份额一起大于在这一个虚拟机被复制之前分配给这一个虚拟机的份额。
技术实现思路
本专利技术的目的是简化变电站自动化(SA)系统的结构，减少独立SA装置的数目，并且节省与硬件、工程和维护有关的总体系统成本。这些目的通过根据权利要求1和7的SA 装置和SA系统实现。另外的优选实施例从从属专利权利要求是明显的。根据本专利技术，常规由大量不同站级装置进行的单独SA系统级功能性或任务由单个SA装置提供，该单个SA装置在单个电路板上包括多个处理单元(PU)作为主要处理硬件。通过虚拟化技术支持该多个PU上的操作系统(OS)的多个实例，形成不同和互相隔离的执行环境。这些执行环境中的每个承担监控与数据采集(SCADA)功能性、网关功能性、工程工作场所功能性和防火墙功能性中的单个功能性。优选地，多个PU是安装在相同电路板上的多个不同中央处理单元(CPU)或物理芯片，或共享相同随机存取存储器(RAM)的单个多核CPU的多个处理核，或其的组合。SA装置包括共享硬件资源或部件，特别地例如RAM等易失性存储器、例如硬盘驱动器HDD等输入/输出(I/O)装置、连接到打印机和显示器的通信接口和连接到SA站总线的网络接口。尽管共享资源，虚拟化技术防止执行环境之间的互相影响从而支持上文提到的站级功能的合并。每个执行环境(也叫做虚拟机(VM))运行客户0S，其进而可支持对称多处理(SMP)，即客户OS可操纵(handle)处理核中的若干个处理核。根据有利实施例，每个执行环境运行与常规上进行单个功能性(正并入SA装置) 的专用站级装置非常相同的客户OS。例如，SCADA在“嵌入Windows”下运行，网关功能性在“VxWorks”下，并且工程任务在“Windows”下。在由SA装置进行合并的功能性之前，不要求对原始应用设置的修改或改编(adaption)。在本专利技术的优选变化形式中，甚至集中的站范围的方案的或代表个体变电站间隔的保护和/或控制功能性也由执行环境中的一个承担。该设置获得代表专用保护&控制智能电子装置(IED)或间隔单元的后备功能性，而不添加硬件；仅有的前提是测量和控制命令对于SA装置通过站/过程总线是可用的。变电站配置信息在该情况下可以有利地本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种变电站自动化ＳＡ装置（１），其适用于连接到电力传输或配电系统的变电站的站总线（４１）并且在单个板上具有多个处理单元ＰＵ（２１、２２、２３）作为主处理硬件，通过虚拟化技术（１０）在所述主处理硬件上形成第一和第二执行环境（１１－１５），其中包括监控与数据采集ＳＣＡＤＡ、网关、工程和防火墙功能性的系统级变电站功能性集合中的第一和第二功能性分别指派给所述第一和第二执行环境（１１－１３）。
【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：S·A·孔斯曼，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：CH
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