合并單元及操作合并單元的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種合并單元（100），具體用于變電站自動化，其包括至少一個輸入接口（110a、110b），所述至少一個輸入接口（110a、110b）用于接收表征與電力系統(tǒng)（200）的組件相關(guān)的至少一個電壓和/或電流的輸入數(shù)據(jù)（ID），其中，所述合并單元（100）包括定時同步裝置（156），所述定時同步裝置（156）包括到根據(jù)靶場儀器組IRIG-B標準、1PPS標準及電氣和電子工程師學(xué)會IEEE1588標準中的一個操作的外部同步網(wǎng)絡(luò)的接口，其中，所述合并單元（100）被配置成根據(jù)國際電工委員會IEC61850-7標準來實現(xiàn)邏輯節(jié)點（TCTR、TVTR），其中，所述合并單元（100）被配置成將去往和/或來自所述邏輯節(jié)點（TCTR、TVTR）中的至少一個的信息映射到IEC61850-9-2采樣測量值SMV通信協(xié)議。
【專利說明】合并單元及操作合并單元的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種合并單元，具體用于變電站自動化。
[0002]本發(fā)明還涉及一種操作合并單元的方法。
【背景技術(shù)】
[0003]合并單元例如用于變電站自動化系統(tǒng)中以用于收集傳感器數(shù)據(jù)并將其轉(zhuǎn)發(fā)到諸如智能電子設(shè)備(IED)的另外的設(shè)備，所述另外的設(shè)備出于保護和/或控制目的而被提供在所述變電站自動化系統(tǒng)的高層。
[0004]本發(fā)明的目標是提供一種改進的合并單元以及操作合并單元的改進的方法，其提供提高的操作靈活性并使得變電站自動化系統(tǒng)的高層架構(gòu)的復(fù)雜度能夠降低，并且提供用于配電網(wǎng)的更好的電源品質(zhì)監(jiān)視的基礎(chǔ)以用于電網(wǎng)穩(wěn)定性以及用于廣域監(jiān)視、保護和控制方案(WAMPAC)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]關(guān)于上述的合并單元,這個目標通過所述合并單元來實現(xiàn),所述合并單元包括至少一個輸入接口，用于接收表征與電力系統(tǒng)的組件相關(guān)的電壓和/或電流測量的輸入數(shù)據(jù)，其中所述合并單元還包括控制單元，所述控制單元被配置成取決于所述輸入數(shù)據(jù)來確定電源品質(zhì)信息和/或相量測量信息。
[0006]創(chuàng)新性合并單元內(nèi)的電源品質(zhì)信息和/或相量測量信息的確定有利地使得能夠提供簡化的變電站自動化系統(tǒng)架構(gòu)并提供提高與在變電站和/或網(wǎng)絡(luò)控制中心層上實現(xiàn)的功能相關(guān)的電網(wǎng)穩(wěn)定性所需的信息。
[0007]根據(jù)優(yōu)選實施例，所述合并單元被配置成將所述接收到的輸入數(shù)據(jù)變換成預(yù)定輸出格式，從而獲得變換后的輸入數(shù)據(jù)，并且將所述變換后的輸入數(shù)據(jù)輸出到另外的設(shè)備。因此，通過合并單元收集的輸入數(shù)據(jù)可以在合并單元內(nèi)被本地處理并且可以以期望的數(shù)據(jù)格式被轉(zhuǎn)發(fā)到諸如變電站自動化系統(tǒng)的IED的外部設(shè)備?？商鎿Q地或者附加地，由根據(jù)實施例的合并單元的控制單元確定的電源品質(zhì)信息和/或相量測量信息也可以被變換為預(yù)定數(shù)據(jù)格式，其例如便于通過其它設(shè)備來評估所述電源品質(zhì)信息和/或所述相量測量信息。
[0008]根據(jù)又一優(yōu)選實施例，所述合并單元被配置成將所述電源品質(zhì)信息和/或所述相量測量信息輸出到另外的設(shè)備。
[0009]根據(jù)又一優(yōu)選實施例，所述合并單元被配置成將時間戳信息分配給所述電源品質(zhì)信息和/或所述相量測量信息和/或所述輸入數(shù)據(jù)和/或所述變換后的輸入數(shù)據(jù)，這使得能夠?qū)τ珊喜卧占臄?shù)據(jù)進行特別精確的評定。特別地，由根據(jù)實施例的合并單元供給相應(yīng)數(shù)據(jù)的另外的設(shè)備、諸如例如保護和/或控制IED能夠利用正確的時間基準來處理相應(yīng)數(shù)據(jù)，如果所述數(shù)據(jù)通過在地理上分布的各個合并單元被傳送到保護和/或控制IED，則這是特別有利的。
[0010]根據(jù)又一優(yōu)選實施例，所述合并單元被配置成根據(jù)國際電工委員會、IEC、61850-7標準來實現(xiàn)至少一個邏輯節(jié)點，其中，所述邏輯節(jié)點優(yōu)選地包括QFVR、QITR、QIUB、QVTR、QVUB, TCTR、TVTR、MMXU、包括PMU (相量測量)數(shù)據(jù)的MMXU、GGIO中的至少一個。因此，根據(jù)實施例的合并單元可以有利地利用如由IEC61850標準所指定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模型。
[0011]根據(jù)又一優(yōu)選實施例，所述合并單元被配置成將去往和/或來自所述至少一個邏輯節(jié)點的信息映射到下列通信協(xié)議中的至少一個:IEC61850-8-l (到麗S的映射)、IEC61850-8-1面向通用對象的變電站事件(GOOSE)、IEC61850-9-2采樣測量值(SMV)、IEC61850-90-5(同步相量)，從而獲得在根據(jù)實施例的合并單元中實現(xiàn)的邏輯節(jié)點(或多個)以及諸如例如保護和/或控制IED的外部設(shè)備之間的特別有效的通信過程。
[0012]根據(jù)又一優(yōu)選實施例，所述合并單元被配置成將根據(jù)IEC61850-8-1的通信映射到優(yōu)選專用的第一物理通信端口，并且將根據(jù)IEC61850-9-2的通信映射到優(yōu)選專用的第二物理通信端口。可替換地，也可以采用為支持IEC61850-8-1通信所提出的第一物理通信端口來用于IEC61850-9-2通信。此外，可替換地或者附加地，根據(jù)IEC61850-90-5或者IEEEC37.118標準的通信也可以被映射到所述物理通信端口或者為通信提供的另外的端口中的任意一個。
[0013]通過根據(jù)權(quán)利要求8的操作合并單元的方法給出針對本發(fā)明的目標的又一解決方案。另外的有利的實施例是從屬權(quán)利要求的主題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]在下面參照附圖的詳細描述中給出本發(fā)明的另外的方面、特征以及實施例，在附圖中:
[0015]圖1圖示創(chuàng)新性合并單元的實施例的示意框圖，
[0016]圖2圖示創(chuàng)新性合并單元的實施例的詳細的功能框圖，以及
[0017]圖3圖示創(chuàng)新性合并單元的第三實施例的示意框圖，
[0018]圖4圖示創(chuàng)新性合并單元的第四實施例的示意框圖，以及
[0019]圖5圖示包括創(chuàng)新性合并單元的電力系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中的通信方案的示意圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1圖示創(chuàng)新性合并單元100的第一實施例的示意框圖，所述創(chuàng)新性合并單元100歸屬于電力系統(tǒng)200以用于處理諸如傳感器數(shù)據(jù)的輸入數(shù)據(jù)ID，所述輸入數(shù)據(jù)ID表征與所述電力系統(tǒng)200的組件相關(guān)的電壓和/或電流測量。
[0021]所述電力系統(tǒng)200示例性地包括類似隔離器(disconnector) 202和電路斷路器204的開關(guān)裝置。此外，電力系統(tǒng)200包括一個或多個變壓器206以及一個或多個電流互感器208，以用于以本身公知的方式將電力系統(tǒng)200的電壓和/或電流變換到例如縮小的值范圍以便于這些參數(shù)的測量和分析。
[0022]例如，變壓器206可以包括傳統(tǒng)的變壓器和/或非傳統(tǒng)的變壓器。同樣地，電流互感器208可以包括傳統(tǒng)的電流互感器和/或非傳統(tǒng)的電流互感器，諸如例如Rogowski線圈或者光纖類型的非接觸電流互感器(NCCT)。
[0023]為了接收變壓器206以及電流互感器208的輸出信號，這對于合并單元100還被稱為“輸入數(shù)據(jù)” ID,合并單元100包括相應(yīng)的輸入接口。[0024]根據(jù)本實施例，合并單元100包括第一輸入接口 110a，所述第一輸入接口 IlOa被配置成接收變壓器206的輸出信號以作為輸入數(shù)據(jù)ID。合并單元100也包括第二輸入接口 110b，所述第二輸入接口 IlOb被配置成接收電流互感器208的輸出信號以作為輸入數(shù)據(jù)ID0
[0025]取決于變壓器206和電流互感器208的具體配置,第一輸入接口 110a、第二輸入接口 IlOb包括分別配置的輸入端。例如，如果變壓器206是取決于變壓器206所連接到的電力系統(tǒng)200的組件204的初級電壓而傳送例如OV到100V范圍內(nèi)的輸出電壓的傳統(tǒng)類型，則第一輸入接口 IlOa能夠處理特定電壓范圍內(nèi)的所述相應(yīng)的輸入數(shù)據(jù)。這同樣適用于連接到電流互感器的第二輸入接口 IlOb的具體配置。即，為了操作傳統(tǒng)的電流互感器，第二輸入接口 IlOb可以例如被配置成接收OA到5A范圍內(nèi)的電流信號。
[0026]可選地，合并單元100也可以包括至少一個另外的輸入接口 110c，所述至少一個另外的輸入接口 IlOc被配置成諸如例如從位置指示器或者電力系統(tǒng)200的提供二進制輸出數(shù)據(jù)的其它組件接收二進制形式的輸入數(shù)據(jù)。
[0027]為了處理接收到的輸入數(shù)據(jù)ID，合并單元100包括控制單元120，所述控制單元120可以例如包括微處理器和/或數(shù)字信號處理器(DSP)或者能夠執(zhí)行所需要的處理步驟的任何其它類型的計算裝置。
[0028]在處理了輸入數(shù)據(jù)ID之后，合并單元100可以將處理后的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到外部設(shè)備。根據(jù)圖1的實施例，合并單元100包括數(shù)據(jù)接口 130，所述數(shù)據(jù)接口 300例如用來與網(wǎng)絡(luò)300建立數(shù)據(jù)連接和/或例如經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)300與另外的設(shè)備400建立數(shù)據(jù)連接。
[0029]例如，數(shù)據(jù)接口 130可以包括以太網(wǎng)類型接口，所述以太網(wǎng)類型接口可以提供合并單元100和其它基于以太網(wǎng)的設(shè)備之間的數(shù)據(jù)連接，作為選項，其可以例如使用IEC61850-9-2以及IEC61850-8-1協(xié)議，所述基于以太網(wǎng)的設(shè)備諸如保護繼電器、間隔計算機(bay computer )、像網(wǎng)關(guān)、被標識為變電站自動化系統(tǒng)(SAS )的變電站計算機或者人機接口(HMI)那樣的變電站層裝置。
[0030]一般地,根據(jù)優(yōu)選實施例，合并單元100被配置成執(zhí)行對由互感器(instrumenttransformer) 206,208提供的輸入數(shù)據(jù)ID的測量，優(yōu)選地為實時測量，并且將所述測量轉(zhuǎn)發(fā)到另外的外部組件400。如下面將詳細解釋的，與輸入數(shù)據(jù)ID相關(guān)的測量除了其他以外可以包括在模擬域中接收到的那部分輸入數(shù)據(jù)到數(shù)字域的變換。
[0031]目前，被用來控制如圖1中示例性地圖示的電力系統(tǒng)200的變電站自動化系統(tǒng)基于在結(jié)構(gòu)上主要被分成3層的功能分布:過程層(process level)、間隔層(bay level)以及變電站層(substation level)。在本上下文中，合并單元100可以典型地表示過程層的或者變電站層的設(shè)備，并且設(shè)備400可以表示在間隔層處提供的、在IEC61850標準的意義上的智能電子設(shè)備(IED)，例如保護或者控制IED。
[0032]根據(jù)本發(fā)明，除了執(zhí)行對由互感器206、208提供的輸入數(shù)據(jù)ID的所述測量(優(yōu)選地為實時測量)并且將所述測量轉(zhuǎn)發(fā)到諸如間隔層IED400的另外的外部組件之外，合并單元100或者它的控制單元120還分別被配置成取決于經(jīng)由輸入接口 110a、IlOb獲得的所述輸入數(shù)據(jù)ID或者相關(guān)測量來確定電源品質(zhì)信息和/或相量測量信息。根據(jù)實施例，所述相量測量信息可以例如通過采用根據(jù)IEC61850-90-5 (同步相量)或者IEEE C37.118標準的通信、例如經(jīng)由數(shù)據(jù)接口 130被發(fā)送到另外的組件。這樣的另外的組件可以例如表示相量數(shù)據(jù)集中器(PDC)。
[0033]因此，除了將電壓和/或電流測量轉(zhuǎn)發(fā)到外部設(shè)備400之外，創(chuàng)新性合并單元100有利地使得能夠在本地確定與輸入數(shù)據(jù)ID關(guān)聯(lián)的電源品質(zhì)和/或相量測量，所述輸入數(shù)據(jù)ID反映與合并單元100關(guān)聯(lián)的電力系統(tǒng)200的電壓和/或電流。這樣獲得的電源品質(zhì)信息和/或相量測量信息也可以被轉(zhuǎn)發(fā)到另外的設(shè)備400。根據(jù)優(yōu)選實施例，所述相量測量包括按照與創(chuàng)新性合并單元100關(guān)聯(lián)的電力系統(tǒng)200的基本網(wǎng)絡(luò)頻率的電壓和電流的矢量三相表不。
[0034]通過集成旨在確定電源品質(zhì)和/或相量測量的上述解釋的功能，可以提供特別是在間隔層上包括更少IED的變電站自動化系統(tǒng)。除了通過減少變電站自動化系統(tǒng)的元件數(shù)量來節(jié)省成本之外，也可以獲得關(guān)于電源品質(zhì)信息和/或相量測量信息的更高的精確度，因為在同一級、即合并單元100處確定電源品質(zhì)信息和/或相量測量信息，在所述合并單元100中，獲得用于導(dǎo)出所述電源品質(zhì)信息和/或所述相量測量信息的基本輸入數(shù)據(jù)ID。
[0035]此外，對于裝備有創(chuàng)新性合并單元100的變電站自動化系統(tǒng)，需要更少的文件，因為提供了更高程度的功能集成。
[0036]更進一步，根據(jù)本發(fā)明獲得的電源品質(zhì)信息和/或相量測量信息的轉(zhuǎn)發(fā)可以無縫地與現(xiàn)有數(shù)據(jù)交換技術(shù)結(jié)合，所述現(xiàn)有數(shù)據(jù)交換技術(shù)諸如例如根據(jù)IEC61850標準，具體來說，根據(jù)IEC61850-90-5或者IEEE C37.118標準中的至少一個。
[0037]圖2圖示本發(fā)明的創(chuàng)新性合并單元100的實施例的詳細的功能框圖。
[0038]如圖2所圖示的，合并單元100包括輸入調(diào)節(jié)裝置142，所述輸入調(diào)節(jié)裝置142用于調(diào)節(jié)在合并單元100的第一輸入接口 IlOa處接收到的變壓器206 (圖1)的輸出信號。
[0039]類似地，合并單元100包括輸入調(diào)節(jié)裝置144，所述輸入調(diào)節(jié)裝置144用于調(diào)節(jié)在合并單元100的第二輸入接口 IlOb處接收到的電流互感器208 (圖1)的輸出信號。
[0040]取決于合并單元100采用的具體測量方案，輸入調(diào)節(jié)裝置142、144可以被配置成將標準化的模擬信號提供給隨后的信號處理級146，所述信號處理級146被配置成將濾波和采樣保持的步驟應(yīng)用于所供給的信號?？蛇x地，處理級146的內(nèi)部信號路徑或分量可以以本身公知的方式被多路復(fù)用。
[0041]處理級146將相應(yīng)輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器裝置148，所述A/D轉(zhuǎn)換器裝置148將處理級146提供的模擬輸出信號變換到數(shù)字域。因此，表示涉及與電力系統(tǒng)200關(guān)聯(lián)的電壓和/或電流值的輸入數(shù)據(jù)ID (圖1)的數(shù)字數(shù)據(jù)可以被轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)字信號處理裝置 150。
[0042]合并單元100也包括用于諸如經(jīng)由另外的輸入接口 IlOc (圖1)接收的二進制輸入數(shù)據(jù)ID的輸入調(diào)節(jié)裝置152，所述輸入調(diào)節(jié)裝置152被配置成將分別調(diào)節(jié)的二進制輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)字信號處理裝置150。
[0043]可選地，也可以在合并單元100中提供輸出中繼接口裝置154，以便使得外部設(shè)備能夠像輔助繼電器、電路斷路器、隔離器或者任何其它設(shè)備那樣被控制。
[0044]為了使能輸入數(shù)據(jù)ID或者各個測量值(例如，如通過ADC148獲得的數(shù)字采樣)的時間同步，提供了時間同步裝置156。所述時間同步裝置可以提供集成時鐘和/或?qū)?yīng)的計數(shù)器模塊(未示出)。此外，時間同步裝置156有利地包括到外部同步網(wǎng)絡(luò)的接口，所述外部同步網(wǎng)絡(luò)可以例如根據(jù)靶場儀器組IRIG-B和/或IPPS標準和/或電氣和電子工程師學(xué)會IEEE 1588 操作。
[0045]采樣及轉(zhuǎn)換控制158被供給以來自時間同步裝置156的相應(yīng)定時信息，從而可以利用精確的時間基準來執(zhí)行組件146、148內(nèi)的濾波、多路復(fù)用、采樣保持以及ADC的步驟。
[0046]根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字信號處理裝置150被配置成取決于從各個輸入接口 IlOaUlOb獲得的所述輸入數(shù)據(jù)ID (圖1)來確定電源品質(zhì)信息PQ和/或確定相量測量信息PHM。電源品質(zhì)信息PQ和/或相量測量信息PHM都可以有利地與由時間同步裝置156供給的定時信息關(guān)聯(lián)。因此，精確的時間戳可以被分配給電源品質(zhì)信息PQ和/或相量測量信息PHM，以便于在電力系統(tǒng)200的環(huán)境下其精確的后續(xù)處理。
[0047]此外，數(shù)字信號處理裝置150被配置成取決于從各個輸入接口 IlOaUlOb獲得的所述輸入數(shù)據(jù)ID (圖1)來確定采樣測量值SMV。采樣測量值SMV也可以有利地與由時間同步裝置156供給的定時信息關(guān)聯(lián)。
[0048]可選地，數(shù)字信號處理裝置150也可以被配置成也優(yōu)選地至少部分取決于從各個輸入接口 IlOaUlOb獲得的所述輸入數(shù)據(jù)ID (圖1)來確定另外的實時操作測量RT0。另外的實時操作測量RTO也可以有利地與時間同步裝置156供給的定時信息關(guān)聯(lián)。
[0049]如之前已經(jīng)提及的，輸入數(shù)據(jù)ID (圖1)的采樣由采樣及轉(zhuǎn)換控制158來控制，所述采樣及轉(zhuǎn)換控制158同樣也正在控制A/D轉(zhuǎn)換器148。因為采樣測量值SMV——以及電源品質(zhì)信息PQ和/或相量測量信息PHM——需要精確的時間同步，所以時間同步裝置156將各個同步信號提供給采樣及轉(zhuǎn)換控制158以及PQ、PHM、SMV、RTO的時間戳，并且可選地也提供給實時數(shù)據(jù)信息162。
[0050]數(shù)字信號處理裝置150優(yōu)選地將所有信號轉(zhuǎn)換成相關(guān)格式并且管理合并單元100的二進制I/o，參照塊152、154。
[0051]為了與另外的設(shè)備400(圖1)進行交換，要被交換的所有數(shù)據(jù)由通信映射裝置160被映射到預(yù)定的相關(guān)通信協(xié)議，下面將參照圖3解釋其變體。
[0052]此外，可以提供使用諸如例如FTP (文件傳送協(xié)議)以及HTTP (超文本傳輸協(xié)議)的公知協(xié)議的配置、設(shè)置及測試塊164，以用于對合并單元100的遠程和本地訪問。電源166的實現(xiàn)方式取決于應(yīng)用。
[0053]根據(jù)優(yōu)選實施例，上面參照圖2解釋的合并單元100的一個或多個功能塊可以有利地被集成到控制單元120 (圖1)。
[0054]圖3從基于IEC61850的通信視點圖示根據(jù)實施例的創(chuàng)新性合并單元100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。遵循通信模型的IEC61850分級概念，在IEC61850的環(huán)境下的物理設(shè)備(PD)等效于合并單元100。PD100包含一個或多個邏輯設(shè)備LD，參照虛線矩形，其用于將具有共同歸屬的用于變壓器的類似于邏輯節(jié)點LNTCTR、TVTR等等的邏輯節(jié)點LN (例如，TCTR、TVTR…)進行分組。基本上，根據(jù)優(yōu)選實施例，合并單元100可以提供下列LN:TCTR, TVTR、MMXU、包括PMU (相量測量)數(shù)據(jù)的 MMXU、QFVR、QITR、QIUB、QVTR、QVUB, QVIR、GG10。
[0055]另外的可選的LN是取決于應(yīng)用的:XCBR、XSW1、RDRE、CSW1、RSYN…，并且也可以由創(chuàng)新性合并單元100來實現(xiàn)。然而，它們的使用需要設(shè)置附加應(yīng)用功能塊(AFB)。
[0056]根據(jù)特定優(yōu)選實施例，源自和/或供給到LN的信息根據(jù)信息類型而被映射到下列協(xié)議中的一個:狀態(tài)信息、命令、設(shè)置，并且導(dǎo)出的測量被映射到基于IEC61850-8-1的MMS報告，參照協(xié)議塊180。此外，導(dǎo)出的測量以及二進制信息可以例如取決于應(yīng)用而被映射到IEC61850-8-1G00SE (面向通用對象的變電站事件)，也參照協(xié)議塊180。采樣測量值(SMV)借助于另外的協(xié)議塊182被映射到IEC61850-9-2SMV。電源品質(zhì)信息和/或相量測量信息可以借助于協(xié)議塊180、182被映射到上述協(xié)議中的一個。根據(jù)優(yōu)選實施例，相量測量信息可以通過相應(yīng)協(xié)議塊(參見圖4中的參考標記184)被映射到IEC61850-90-5和/或IEEEC37.118。
[0057]由協(xié)議塊180、182支持的通信到物理接口的具體映射是設(shè)置的主題。根據(jù)實施例，IEC61850-8-1協(xié)議塊180被映射到專用以太網(wǎng)端口 ETH1。這個端口 ETHl也可以與IEC61850-9-2 協(xié)議塊 182 和 / 或與 61850-90-5 和 / 或 IEEE C37.118—起共享。此外，IEC61850-9-2協(xié)議塊182可以被映射到專用的另外的以太網(wǎng)端口 ETH2，具體來說，是與IEC61850-90-5和/或IEEE C37.118分離地或者一起共同的端口。接口 ETHl和ETH2的物理實現(xiàn)方式以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓撲不是本發(fā)明的主題。實現(xiàn)方式可以例如依據(jù)IEC61850-90-4而被有線地布線(CAT5等等)或者是光纖、單一或者冗余端口，或者可以包括能夠支持所公開的協(xié)議的另外的通信信道。這同樣適用于接口 ETH1、ETH2的數(shù)據(jù)速率。
[0058]根據(jù)優(yōu)選實施例，上面參照圖3解釋的合并單元100的一個或多個通信相關(guān)和協(xié)議相關(guān)的塊可以有利地由控制單元120 (圖1)或者其數(shù)字信號處理裝置來實現(xiàn)。
[0059]圖4從基于IEC61850的通信視點圖示根據(jù)另一實施例的創(chuàng)新性合并單元100的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖4中圖示的合并單元100對應(yīng)于具有下列附加特性的關(guān)于圖3所述的合并單元。圖4中所示的合并單元100提供邏輯節(jié)點(LN) TCTR、TVTR、MMXU、包括PMU (相量測量)數(shù)據(jù)的MMXU、GG10以及RDRE，但是也可以提供另外的LN，諸如QFVR、QITR、QIUB、QVTR、QVUB, QVIR、XCBR、XSffI, CSffI 以及 RSYN。
[0060]合并單元100提供協(xié)議塊184，所述協(xié)議塊184可以將相量測量數(shù)據(jù)映射到IEC61850-90-5和/或IEEE C37.118。具體由協(xié)議塊支持的、根據(jù)IEC61850-90-5和/或IEEE C37.118的通信可以被映射到以太網(wǎng)端口 ETHl或ETH2或者也可以被映射到串行通信鏈路SI。
[0061]圖5圖示包括創(chuàng)新性合并單元100的電力系統(tǒng)200以及電力系統(tǒng)中的通信方案的示意圖。圖5中的虛線圖示電力系統(tǒng)200的過程層、間隔層、變電站層以及控制中心層，其中，合并單元100表示過程層上的設(shè)備。
[0062]如連接到合并單元100的圖5中的實線所示，創(chuàng)新性合并單元100被配置成通過將相應(yīng)數(shù)據(jù)映射到IEC61850-9-2采樣測量值SMV通信協(xié)議來將數(shù)據(jù)(具體來說，采樣測量值(SMV)數(shù)據(jù))傳送到各個間隔層IED400，所述各個間隔層IED400具體包括至少一個保護IED400、至少一個控制及自動化IED400以及至少一個測量IED400。此外，合并單元100被配置成通過將相應(yīng)信息映射到IEC61850-8-1對MMS映射通信協(xié)議和/或IEC61850-8-1面向通用對象的變電站事件GOOSE通信協(xié)議來將電源品質(zhì)信息PQ傳送到變電站層上的設(shè)備，具體來說，傳送到網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及人機接口設(shè)備HMI。此外，合并單元100被配置為通過將相量測量信息PHM映射到IEC61850-90-5 (同步相量)通信協(xié)議來將相量測量信息PHM傳送到變電站層相量數(shù)據(jù)集中器ssroc。
[0063]最后，合并單元100提供的信息可以被提供給控制中心層上的設(shè)備，諸如監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)SCADA或者控制中心層相量數(shù)據(jù)集中器roc，并且能夠通過如圖5中所示的控制中心層狀態(tài)估計單元被用于狀態(tài)估計。[0064]根據(jù)實施例的合并單元100遠遠超出在專用IED中的或者作為保護繼電器的功能的電源品質(zhì)評定和/或相量測量評定的傳統(tǒng)系統(tǒng)以及實現(xiàn)方式。由于合并單元100的新興使用，因此本發(fā)明有利地將PQ和/或PHM數(shù)據(jù)生成和/或分析并入到合并單元100內(nèi)并且將傳統(tǒng)的SMV以及電源品質(zhì)數(shù)據(jù)PQ和/或相量測量數(shù)據(jù)PHM經(jīng)由相同的或者不同的通信端口 ETH1、ETH2、SI傳送到包括所述合并單元100的變電站自動化系統(tǒng)的更高層。這有利地保證了輸入數(shù)據(jù)ID的測量，并且電源品質(zhì)信息PQ和/或相量測量信息PHM的確定可以以最高可能的精確度以及用于評定電源品質(zhì)的諸如傳統(tǒng)專用IED的更少的附加HW來執(zhí)行。根據(jù)實施例的合并單元100可以有利地使用現(xiàn)有的通信基礎(chǔ)設(shè)施并且在通信協(xié)議級上對將來的標準化開放。
[0065]根據(jù)又一優(yōu)選實施例，根據(jù)實施例的合并單元100可以例如經(jīng)由控制單元120(圖1)或?qū)Ｓ眉蓋eb服務(wù)器模塊提供的HTTP接口等等來遠程配置。
【權(quán)利要求】
1.一種合并單元(100)，具體用于變電站自動化，包括至少一個輸入接口(110a、110b),所述至少一個輸入接口( 110a、IIOb)用于接收表征與電力系統(tǒng)(200)的組件相關(guān)的至少一個電壓和/或電流的輸入數(shù)據(jù)(ID)，其中，所述合并單元(100)包括定時同步裝置(156)，所述定時同步裝置(156)包括根據(jù)靶場儀器組IRIG-B標準、IPPS標準以及電氣和電子工程師學(xué)會IEEE1588標準中的一個操作的到外部同步網(wǎng)絡(luò)的接口，其中，所述合并單元(100)被配置成根據(jù)國際電工委員會IEC61850-7標準來實現(xiàn)邏輯節(jié)點(TCTR、TVTR)，其中，所述合并單元(100)被配置成將去往和/或來自所述邏輯節(jié)點(TCTR、TVTR)中的至少一個的信息映射到IEC61850-9-2采樣測量值SMV通信協(xié)議，并且其中: 所述合并單元(100)包括被配置成取決于所述輸入數(shù)據(jù)(ID)來確定電源品質(zhì)信息(PQ)的控制單元(120)， 所述合并單元(100)被配置成將電源品質(zhì)信息(PQ)與定時同步裝置(156)供給的定時信息關(guān)聯(lián)， 所述邏輯節(jié)點包括QVFR、QITR、QIUB、QVTR以及QVUB中的至少一個，和 所述合并單元(100)被配置成將去往和/或來自所述邏輯節(jié)點(TCTR、TVTR)中的至少一個的信息映射到IEC61850-8-1對MMS映射通信協(xié)議以及IEC61850-8-1面向通用對象的變電站事件GOOSE通信協(xié)議中的至少一個； 或者: 所述合并單元(100)包括被配置成取決于所述輸入數(shù)據(jù)(ID)來確定相量測量信息(PHM)的控制單元(120)， 所述合并單元(100)被配置成將相量測量信息(PHM)與定時同步裝置(156)供給的定時信息關(guān)聯(lián)， 所述邏輯節(jié)點包括MMXU、包括PMU (相量測量)數(shù)據(jù)的MMXU以及GGIO中的至少一個，和 所述合并單元(100)被配置成將去往和/或來自所述邏輯節(jié)點(TCTR、TVTR)中的至少一個的信息映射到IEC61850-90-5同步相量通信協(xié)議。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的合并單元(100)，其中，所述合并單元(100)被配置成將所述接收到的輸入數(shù)據(jù)(SD)變換成預(yù)定輸出格式，從而獲得變換后的輸入數(shù)據(jù)，并且將所述變換后的輸入數(shù)據(jù)輸出到另外的設(shè)備(400 )。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個所述的合并單元(100)，其中，所述合并單元(100)被配置成將所述電源品質(zhì)信息(PQ)輸出到另外的設(shè)備(400)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個所述的合并單元(100)，其中，所述合并單元(100)被配置成將時間戳信息分配給所述電源品質(zhì)信息(PQ)和/或所述輸入數(shù)據(jù)(ID)和/或所述變換后的輸入數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個所述的合并單元(100)，其中，所述合并單元(100)被配置成將根據(jù)IEC61850-8-1的通信映射到優(yōu)選專用的第一物理通信端口(ETH1)，并且將根據(jù)IEC61850-9-2的通信映射到優(yōu)選專用的第二物理通信端口(ETH2)。
6.一種操作合并單元(100)的方法，具體用于變電站自動化，其中，所述合并單元(100 )包括至少一個輸入接口( 110a、I IOb )，所述至少一個輸入接口( 110a、I IOb )用于接收表征與電力系統(tǒng)(200)的組件相關(guān)的至少一個電壓和/或電流的輸入數(shù)據(jù)(ID)，其中，所述合并單元(100)包括定時同步裝置(156)，所述定時同步裝置(156)包括根據(jù)靶場儀器組IRIG-B標準、IPPS標準以及電氣和電子工程師學(xué)會IEEE1588標準中的一個操作的到外部同步網(wǎng)絡(luò)的接口，其中，所述合并單元(100)根據(jù)國際電工委員會IEC61850-7標準來實現(xiàn)邏輯節(jié)點(TCTR、TVTR)，其中，所述合并單元(100)將去往和/或來自所述邏輯節(jié)點(TCTR、TVTR)中的至少一個的信息映射到IEC61850-9-2采樣測量值SMV通信協(xié)議，并且其中:所述合并單元(100)取決于所述輸入數(shù)據(jù)(ID)使用控制單元(120)來確定電源品質(zhì)信息(PQ)。 所述合并單元(100)將電源品質(zhì)信息(PQ)與定時同步裝置(156)供給的定時信息關(guān)聯(lián)， 所述邏輯節(jié)點包括QVFR、QITR、QIUB、QVTR以及QVUB中的至少一個，和所述合并單元(100)將去往和/或來自邏輯節(jié)點(TCTR、TVTR)中的至少一個的信息映射到IEC61850-8-1對麗S映射通信協(xié)議以及IEC61850-8-1面向通用對象的變電站事件GOOSE通信協(xié)議中的至少一個； 或者: 所述合并單元(100)取決于所述輸入數(shù)據(jù)(ID)使用控制單元(120)來確定相量測量信息(PHM)， 所述合并單元(100)將相量測量信息(PHM)與定時同步裝置(156)供給的定時信息關(guān) 聯(lián)。 所述邏輯節(jié)點包括MMXU、包括PMU (相量測量)數(shù)據(jù)的MMXU以及GGIO中的至少一個，和 所述合并單元(100)將去往和/或來自邏輯節(jié)點(TCTR、TVTR)中的至少一個的信息映射到IEC61850-90-5同步相量通信協(xié)議。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述合并單元(100)將所述接收到的輸入數(shù)據(jù)(ID)變換成預(yù)定輸出格式，從而獲得變換后的輸入數(shù)據(jù)，并且將所述變換后的輸入數(shù)據(jù)輸出到另外的設(shè)備(400)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6到7中的一個所述的方法，其中，所述合并單元(100)將所述電源品質(zhì)信息(PQ)輸出到另外的設(shè)備(400)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6到8中的一個所述的方法，其中，所述合并單元(100)將時間戳信息分配給所述電源品質(zhì)信息(PQ)和/或所述輸入數(shù)據(jù)(ID)和/或所述變換后的輸入數(shù)據(jù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6到9中的一個所述的方法，其中，所述合并單元(100)將根據(jù)IEC61850-8-1的通信映射到優(yōu)選專用的第一物理通信端口(ETH1 )，并且將根據(jù)IEC61850-9-2的通信映射到優(yōu)選專用的第二物理通信端口(ETH2)。
【文檔編號】H02J13/00GK103703654SQ201280025041
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月24日
【發(fā)明者】T.魯?shù)婪? 申請人:施耐德電氣有限責任公司, 阿爾斯托姆技術(shù)有限公司