扩展的能量自动化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于供电网（11）的能量自动化系统（10），具有现场设备（14），其一方面为了采集测量值与传感器（12）、另一方面与上级设置的通信总线（15）相连；至少一个站控制设备（16），其一方面与所述通信总线（15）相连、另一方面与上级设置的控制中心通信线路相连；和与控制中心通信线路（17）相连的至少一个电网控制中心设备（18a，18b）；其中现场设备（14）、站控制设备（16）和电网控制中心设备（18a，18b）被构造为用于处理管理数据，并且通信总线（15）和控制中心通信线路（17）被构造为用于按照第一通信协议或第一数据传输服务来传输所述管理数据。为了扩展这种能量自动化系统的功能范围，而不会在此影响运行安全性、可用性和可靠性，使得现场设备（14）、站控制设备（16）和电网控制中心设备（18a，18b）还被构造为用于处理电能质量数据，并且通信总线（15）和控制中心通信线路（17）还被构造为用于按照第二通信协议或第二数据传输服务来传输电能质量数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于操作和观察供电网的能量自动化系统，具有电气现场设备，该现场设备一方面为了采集测量值与在供电网上设置的传感器并且另一方面与上级设置的通信总线相连；至少ー个电气站控制设备，该站控制设备一方面与通信总线相连并且另一方面与上级设置的控制中心通信线路相连；和至少ー个电网控制中心设备，该电网控制中心设备与控制中心通信线路相连，其中现场设备、至少ー个站控制设备和至少ー个电网控制中心设备被构造为用于处理为操作和观察供电网所需要的管理数据(Betriebsfiihrungsdaten),并且通信总线和控制中心通信线路被构造为用于按照第一通信协议或特定通信协议的第一数据传输服务来传输管理数据。
技术介绍
供电网的常规的能量自动化系统被用于控制、操作、监视和保护供电网的主要组件(PrimarkonipoiiCMie 诸如供电线、变压器、开关、发电机、电动机和变流器，并且传统地也用于管理(BetriebsfUhrung)供电网。为此，在供电网的各个主要组件附近设置所谓的现场设备，传输借助主要组件上的传感器记录的其测量值(例如电流测量值和电压测量值、温度测量值)。替换地或附加地，现场设备也可以将控制指令和命令发送到供电网的主要组件(例如用于打开断路器的控制指令)。在此，现场设备可以包括測量设备、控制设备和/或电气保护设备。这些现场设备例如可以设置在所谓的配电所或变电所。为了互相以及与分层的上级设置的站控制设备通信，现场设备经由通信总线，例如所谓的站总线相连，经由该通信总线其传输数字的数据报文。经由通信总线，现场设备例如可以传输测量值、消息和命令。站控制设备用于在配电所层面上观察和操作供电网。站控制设备向开关设备的操作人员显示由现场设备接收的测量值和消息并且接受由操作人员输入的控制指令并将该控制指令经由通信总线传输到现场设备。在站控制设备上级又设置具有至少ー个电网控制中心设备(例如电网控制中心的用于控制和监视供电网的较大片段的数据处理装置)的层级。在站控制设备和电网控制中心设备之间的通信经由控制中心通信线路进行，该控制中心通信线路又可以是数据传输总线或其它通信线路或通信网络，例如内部网、因特网、电信线路或固定布线的点对点线路。这种常规的能量自动化系统的主要任务在于，记录说明供电网运行状态的测量值，必要时将这些测量值传输到自动处理装置以及将这些测量值传输到上级设置的层级， 如站控制设备和电网控制中心设备，从而在那里工作的操作人员具有如下可能尽可能快速并有效地对供电网的运行状态的改变做出反应并且能够执行为管理所需的处理。概括地，常规的能量自动化系统也用于控制和监视供电网，例如供电网的开关设备。在此，关于主要组件上供电网状态的信息，例如关于所记录的测量值的信息被采集、处理以及将其进一步传输到站控制设备或电网控制中心设备。此外，由站控制中心和/或电网控制中心接受操作人员的指令或者自动产生命令，用来影响供电网的主要组件的状态。因此，在常规的能量自动化系统中焦点在于运行安全性。系统还必须是持久可用的，以便反映供电网的各个当前状态。为了满足这些要求，因此调整常规的能量自动化系统的所使用的设备或通信架构来确保可靠地运行，即测量数据和消息能尽可能及时地传输到站控制中心或电网控制中心并且将控制指令和自动的命令可靠地进一步传输到有关的主要组件。測量数据、消息、控制指令和命令在下面概括地称为管理数据。通常地，管理数据的特征在于小的数据量(几字节)，但必须被及时传输。为 了传输管理数据，现场设备、站控制设备和电网控制中心设备的通信软件包括合适的通信协议或特定通信协议的合适的数据传输服务，其分别给出各个设备怎样互相交換管理数据的数据报文。通信协议是用于规定通信机制的广泛规则。通信协议的例子是IEC60860-5-103、IEC60860-5-104或IEC61850，其分别定义了用于将数据传输到电开关设备中的机制。通信协议可以包括不同的数据传输服务，也就是用互相分开的规则来传输数据。相应于能量自动化系统的运行来调整为传输管理数据所使用的通信协议或所使用的数据传输服务。例如，所记录的测量值立即传输到能量自动化系统的上级设置的层级，或者控制指令和命令同样立即并以高优先级传输到相应的现场设备以用于影响主要组件。在此，在测量值的传输中在可忍受的范围内允许出现损失或错误传输，但要只要确保通知了接收设备关于损失或错误传输并在可接受的时间内补上与之有关的测量值。但另一方面，必须确保将为控制和监视供电网所需的最小数量的測量值正确地传输到上级设置的层级，也就是站控制设备或电网控制中心设备。相反，控制指令和命令必须在每种情况下都被完整地传输。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，扩展能量自动化系统的功能范围，而在此不会影响能量自动化系统的功能，特别是关于运行安全性、可用性和可靠性。为了解决上述技术问题建议，现场设备、至少ー个站控制设备和至少ー个电网控制中心设备也被构造为用于处理说明了供电网的电能质量的电能质量数据，并且通信总线和控制中心通信线路也被构造为用于按照与第一通信协议不同的第二通信协议或特定通信协议的与第一数据传输服务不同的第二数据传输服务来传输电能质量数据。即，按照本专利技术提供ー种具有附加的功能范围的扩展的能量自动化系统，该能量自动化系统除了常规的能量自动化系统的管理功能之外还包括用于采集和传输说明了供电网的电能质量的电能质量数据的附加功能。这些功能在过去始終利用単独的測量和通信传输装置来满足，因为对常规的能量自动化系统和用于监视电能质量的系统具有极其不同的要求。如已经解释的那样，特别是在对常规的能量自动化系统的要求是其运行安全性和可用性时，用于监视电能质量的系统用于采集和分析供电网的电能质量数据，这些数据对于评估其电能质量是合适的(例如电流、电压、频率、功率)。在用于监视电能质量的系统中焦点在于以ー个长的持续时间完整地采集数据。在此，关键的是，在记录电能质量数据时不会发生空缺；也就是不允许电能质量数据丢失。与管理不同，在此快速处理电能质量数据不起关键作用。对管理和用于监视供电网的电能质量的系统的这些极其不同的要求也反映在为此要传输的数据的数据量上为了管理，测量值和消息必须以10至20字节的数量级传输，而在用于监视电能质量的系统中待传输的数据量位于几兆字节至几千兆字节的范围内，因为必须传输多个测量值并且传输必须以绝对的完整性进行。为了能够利用唯一的扩展的能量自动化系统满足这些不同的要求，由此按照本专利技术，描述电能质量的电能质量数据按照与第一通信协议不同的第二通信协议或特定通信协议的与第一数据传输服务不同的第二数据传输服务来传输。即，也可以使用完全不同的通信协议。替换地，还可以使用在同一个通信协议的条件下定义的用于电能质量数据的第二数据传输服务。例如可以设置这种第二通信协议或这种第二数据传输服务，使得记录测量 值以用于评估供电网的电能质量的现场设备首先以ー个较长的持续时间来记录并中间存储测量值。直到经过了预定的持续时间之后，例如几分钟至几小时，測量值才作为电能质量数据被传输到上级设置的层级。同样可以设置，如果通信总线和/或控制中心通信线路的其它负载相对小，也就是低于所定义的负载阈值，才进行电能质量数据的传输。电能质量数据被传输到站控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：G弗斯特，B米特，T塞登贝克，T塞兹，M瓦格纳，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：