[发明专利]用于变电站自动化系统的工程的方法和系统

说明书

一般来说，本发明涉及电力自动化系统领域，更具体来说，涉及加工工业和电力公司的变电站自动化系统中的过程控制器和智能电子装置的配置工具。

背景技术

在大多数情况下，所有加工工业涉及大的能量消耗，并且通常包括专用发电和配电系统来满足他们的能量需求。除了电力公司等之外，加工工业的示例包括但不限于水泥、制浆和造纸、化肥厂、矿业金属公司、水和废水处理工厂、炼油厂和化工厂。

这些加工工业包括：开关场，促进电网连接；发电厂，促进自备发电(captive generation)；以及变电站，用于电力疏散(power evacuation)以及对分布于各种加工领域的不同负载中心的供电和配电。变电站一般包括多个电力变压器和配电变压器、布线(cabling)、开关、无功功率(reactive power)和接地设备。各种加工领域中的电气设备包括电动机、变速驱动器，变速驱动器又驱动例如泵、压缩机等各种加工设备。需要保护这些电气设备免受例如电流和电压浪涌或功率摆动、内部故障、过程过载等电力系统异常的影响，并且这个目标通过智能电子装置(IED)来实现，该IED提供不同的变电站保护、控制、监测和计量功能。IED是基于微处理器的设备，它们与诸如断路器、发电机、变压器、电力线、电力电缆、电抗器、电动机、电容器组等电力系统设备关联。通常，IED从传感器接收例如电压和电流等主要电力系统信息，以便执行各种保护和监测功能。

普通类型的IED包括保护中继装置、负载抽头变换开关控制器(load tap changer controller)、断路器控制器、重合器控制器(recloser controller)、电压调节器、馈送管理器等。单个IED能够并发地执行若干保护、计量、监测和控制功能。但是，一些保护和自动化功能需要多个IED的同时参与。

来自国际电工委员会(IEC)的IEC61850标准提倡使用公共工程模型(例如使用逻辑节点的IEC61850公共工程模型)、数据格式和通信协议在来自各种制造商的智能电子装置(IED)之间实现互操作性。因此，近来的IED设计成支持用于变电站自动化的IEC61850标准，这提供互操作性和高级通信能力，例如GOOSE(通用面向对象变电站事件)和MMS(制造消息系统)通信简档。

基于IEC 61850的当代变电站自动化(SA)系统一般由下列组件来组成：保护和控制(P&C)IED、SA过程控制器IED(各IED具有其自己的本地人机接口(LHMI))、变电站级人机接口和变电站(到控制中心的)网关。

所有上述设备在作为工作SA系统的一部分被部署之前都需要进行大量的离线配置/工程，并且执行其单独功能。例如，最接近该过程的IED使它们记录/处理的数据传递到其它类别用于各种目的。SA过程控制器IED实现复杂自动化变电站范围控制/电力管理算法，对于这些算法SA过程控制器IED需要来自P&C IED的模拟和数字数据。它们还会需要将(来自这些算法的)激活命令信息继续传递回到P&C IED。LHMI需要用于显示用于执行由IED所控制的电气设备操作的、例如单线图等信息的配置数据、可设置IED参数、相应变电站间隔测量和状态信息等。变电站级HMI还需要用于显示用于执行变电站上的所有P&C IED所控制的电气设备操作的、例如单线图等信息的配置数据、单独IED的可设置参数、变电站范围(substation-wide)间隔测量和状态信息等。变电站网关也需要来自P&CIED的配置信息被传递给远程控制中心。

另外，每一个IED还需要配置它自身用于各种保护、测量、监测和控制功能。这至少由手动地和/或以半自动方式进行的下列步骤组成：

-硬件配置

-应用逻辑配置(功能块及它们之间的连接)

-IEC 61850通信和数据配置

-LHMI的所需配置

-来自外部IED的每一个信号到应用逻辑中的映射和连接

上述步骤/目标集合中的大多数或所有还可应用于SA过程控制器IED。

由于执行SA设备的配置信息的上述步骤的大多数实质上是分立的且复杂的，所以配置工程师必须花费大量时间和工作量来最终部署或调试SA设备和系统。另一方面在于，配置工程师需要在SA工程的所有方面经过训练以无误地正确执行任务。高的手动配置要素使整个过程易于出错以及易于错误，由此使它低效并且生产率低。