[发明专利]IEC 61850变电站网关

说明书

技术领域

本发明涉及用于在高压和中压电网中操作变电站的变电站自动化系统领域，并且具体地说，涉及变电站自动化系统与网络控制中心之间的通信连接。

背景技术

在高压电网和中压电网中的变电站包括诸如电缆、线路、母线、开关、功率变换器和仪表变压器等主要装置，这些主要装置一般布置在开关场和/或间隔中。经由变电站自动化(SA)系统以自动化方式操作这些主要装置。SA系统包括辅助装置，所谓智能电子装置(IED)，其负责对主要装置的保护、控制和监视。IED可被指派到分层级别，即，站级别、间隔级别及过程级别，通过所谓的过程接口将后者与间隔级别分开。SA系统的站级别包括带有人机接口(HMI)的操作者工作站(OWS)和到网络控制中心(NCC)的网关。

国际电工委员会(IEC)已将用于变电站的辅助装置之间的通信的通信标准作为题为“变电站中的通信网络和系统”的标准IEC 61850的一部分引入。对于非时间关键消息，基于带有分别在传输层和网络层中的传输控制协议(TCP)和因特网协议(IP)及作为物理媒体的以太网的缩减开放系统互连(OSI)协议栈，IEC 61850-8-1指定制造消息规范(MMS，ISO/IEC 9506)协议。

借助于称为变电站配置描述(SCD)的标准化配置表示或形式系统描述来配置和描述基于IEC61850的SA系统。SCD文件包括基于消息类型或数据集(即，对于每个消息源而言)的IED之间的逻辑数据流、目的地或接收器IED列表、就数据集定义方面的消息大小及所有周期性业务的消息发送速率。SCD文件同样地包括IED之间的关系及IED代表变电站过程或开关场执行的功能。符合IEC 61850的SA系统具有不同体系结构和分配功能到逻辑装置(LD)或到物理装置(IED)的不同方式。一些IED的名称甚至取决于IED制造商和/或IED目的。

为将变电站内的IEC 61850 IED互连到IEC 61850 NCC，能够跨任何广域网直接使用NCC和IED的基于TCP/IP的客户端服务器部分。然而，这暗示着到SA系统内每个个体IED的单独永久性TCP/IP连接和在NCC侧的大量资源及管理，并且使NCC配置高度取决于变电站内的IED体系结构。此外，用于在变电站级别与NCC级别之间(即，在本地与远程之间)切换控制接入的途径必须在所有SA IED上实现。

作为备选，已推荐使用从SA侧IEC 61850总线到NCC侧IEC61850协议的网关。此类网关对于提供预期用于NCC的过程数据(诸如主要设备状态，例如开关位置，或主要设备监管数据，例如燃气警报)的所有那些IED，作为IEC 61850客户端操作，并且对于NCC，作为IEC 61850服务器操作以便经由IEC 61850的MMS/TCP/IP部分以可配置和受控方式提供任何过程数据更改。网关在一侧需要与SA系统及其通信系统相关的配置，并且在另一侧需要与在NCC的所需信号和信号质量相关的配置。配置网关的服务器侧的一种简单方法是对于网关的NCC侧例示用于在变电站IED上所有逻辑装置(LD)的代理LD。这产生了简单的网关配置，并且也产生了测试过程，然而，使NCC通信链路取决于IED相关的命名和变电站内的物理和逻辑装置结构。

另一方面，对于NCC，基于主要变电站单线路布局和对应设备与功能的变电站相关功能视图可以是有益的。此类功能结构比辅助SA系统内的物理结构更改要少得多，并且可能甚至在SA系统的设计完成前，在很大程度上已知。同样地，变电站的主要部分及对应功能的以后扩展可能在已确定用于实现的特定IED前很早便已知。

在此上下文中，以下发明的原理和方法决不限于在变电站自动化中使用，而是同样适用于带有形式系统描述的相关过程控制系统。具体而言，要注意的是，IEC 61850也是用于水电站、风力系统及分布式能源(DER)的已接受标准。此外，只要存在信号含义的形式描述，它也适用于其它协议，如用于根据IEC 61850-80-1的IEC60870-5-101/104。

发明内容

本发明的一目的是促进变电站自动化(SA)系统的智能电子装置(IED)与网络控制中心(NCC)之间基于IEC 61850的通信。此目的通过根据独立权利要求的一种网关IED和一种配置网关IED的方法而得以实现。从从属专利权利要求可明白另外的优选实施例。