在过程控制中生成综合警报的制作方法
【专利摘要】本发明关注由标准化或形式系统配置描述所描述的工业工厂的过程控制（PC）系统的警报，特别地高或中压电力网络中的变电站的变电站自动化（SA）系统的警报。这些警报采用自动化方式嵌入综合警报供进一步处理或分析。从系统配置描述识别并且检索所有警报，并且根据配置描述将其指派给工厂或结构级。基于警报类型、例如同样从系统配置描述检索的并且根据一些预配置或用户定义的规则的根据IEC61850逻辑节点等级和数据对象名称，每个识别的警报指派给警报类别。最后，处于特定工厂级和每个警报类别的综合警报从指派给相应警报类别和所有在层级上较低的工厂级的所有警报中得出。
【专利说明】在过程控制中生成综合警报
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业自动化和控制系统，特别地涉及具有标准化配置表示的变电站自动化系统。更具体地，它涉及将系统的警报呈现给操作员的方法。
【背景技术】
[0002]变电站自动化SA系统监管、监测、保护并且控制变电站。这典型地由分配给变电站间隔和一次设备的保护和控制装置以及站级网关和人机接口 HMI完成。站级应用需要根据变电站布局和用户以及相应地操作员的要求来配置。
[0003]靠近过程的SA系统的保护和控制装置生成事件、警告和警报信号，它们被发送给站级装置用于记录、存档和评估。如果遇到干扰，负责的操作员必须基于可用的大量信息来调查什么时间和在系统中哪个位置究竟发生了什么。为了该目的，警报评估应用向操作员提供某种支持。
[0004]常用的第一个可能性包括根据警报和事件列表可配置的过滤器来滤出某些方面，例如间隔、特定开关或变压器，或特定二次设备装置或功能的警报。这些过滤器典型地依赖事件和警报列表中可用的有限信息，像警报发生处的对象的名称。更详尽的变化形式包括像优先级、警报等级等过滤器类别性质，其必须针对每个信号或至少每个信号类型来工程化。
[0005]获得对系统警报状态的快速综览的另一个方式包括处于不同分级级别的综合警报，其允许对发生问题的开关场或二次系统的位置或功能的快速识别。此外，这要求根据开关场结构和不同的功能类别(像开关场、保护、控制、通信系统)手动预先工程化警报层级，其中综合警报根据开关场结构(例如在变电站、电压级，间隔和设备级)限定。这样的分级警报结构使操作员能够在较高级获取对警报情况的快速综览，并且向下进展到令人感兴趣的较低级，然而这样的分级警报结构需要在信号或信号类型级对每个变电站分别配置，即对每个警报信号，手动完成功能类别的指派。
[0006]基于IEC 61850的SA系统凭借标准化配置表示或形式系统描述(叫做变电站配置描述(S⑶))来配置和描述。S⑶文件包括IED之间的逻辑数据流和IED之间的关系以及IED代表变电站所执行的功能性。除了用于高和中压电力网络中的变电站的SA系统外，用于例如水力发电厂、风力发电系统和分布式能量资源(DER)的其他过程控制系统可同样由至少部分与IEC 61850 SA描述相同的形式系统描述来描述。
[0007]EP-A 2264967与间隔间SA应用的接口描述或结构有关。需要所述应用到SA系统的其他元件、例如到间隔控制器、IED、0PC服务器、HMI和/或网关的接口以便使间隔间SA应用配置和实现完全自动化。如例如包括在IEC 61850 S⑶文件中的基础SA系统的形式描述或结构用于生成要工程化的间隔间SA应用的接口的形式描述，即根据IEC 61850将接口数据结构化成逻辑节点。这些逻辑节点进一步连接到过程单线图并且集成至基础SA系统的SCD文件中，由此生成增强的SCD文件。这些接口级逻辑节点包括控制块和数据集定义，它们一起定义应用内的数据流，即托管接口功能块的IED和托管指派给层级较低级的变电站构成部分的基本SA功能性的IED之间的通信链路。优选地，该数据流由单独的应用工程化向导或系统工程化工具的部件而被自动工程化。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是支持警报层级和分类的实现用于工业工厂或过程中干扰的快速分析。该目的通过生成综合警报的方法并且通过根据独立权利要求的警报接口实现。优选实施例从从属专利权利要求中是明显的，其中权利要求从属性不应该解释为排除另外有意义的权利要求组合。
[0009]根据本发明，由标准化或形式系统配置描述所描述的工业工厂的过程控制PC系统的警报、特别地用于高和中压电力网络中的变电站的变电站自动化SA系统的警报采用自动化方式嵌入或合并成综合警报以供进一步处理或分析。从系统配置描述识别并且检索要求即刻操作员干预的所有警报或其他事件，并且根据配置描述将其指派给工厂或结构级。基于警报类型、例如同样从系统配置描述检索的并且根据一些预配置或用户定义的规则的根据IEC 61850的逻辑节点等级和数据对象名称等，每个识别的警报被指派给警报类另O。最后，处于特定工厂级和每个警报类别的合并综合警报从指派给相应警报类别和在层级上不高于该特定工厂级的所有工厂级的所有警报中得出或计算。
[0010]也就是说，本发明实现了基于工业工厂的PC系统的形式系统配置描述自动生成警报接口作为工厂监管过程或人机接口的部分。该警报接口包括根据工厂级或过程结构的警报层级和根据牵涉的设备件或过程功能的警报分类或等级化。该上下文中典型的警报类别涉及一次设备或二次设备，或涉及保护、控制或安全功能。在该上下文中，因为例如保护警报可指派给面向“功能”类别(“保护”)和面向“设备”类别(“变压器”)两者，类别指派可能是模糊的。
[0011]在优选实施例中，对每个实现的综合警报定义综合警报确认。对应的确认延伸到对该综合警报做出贡献的所有警报，即延伸到指派给相同类别和由谈论的该综合警报评估的低等工厂级的所有警报。前者从而不需要由操作员单独确认。
[0012]具体地，在SA系统的警报接口中，综合警报采用分级和结构化的方式呈现，其中该结构从作为SA系统的形式配置描述的IEC 61850变电站配置描述S⑶文件自动得出。用SA系统的IEC 61850 S⑶文件配置的通用警报应用和预定义的且用户定义的警报类别基于SCD外部分类规则作为应用专家程序来执行。该SCD文件允许经由像OPC服务器的标准接口自动预订变电站的所需在线数据或作为IEC 61850客户端直接向IED预定。指派的工厂级是来自(按层级递减顺序)变电站、电压、间隔、一次设备、子设备级的变电站分级级别。
[0013]等级化主要使用包含在IEC 61850数据模型中的内在语义由类别的基于规则的定义、从标准化的逻辑节点LN等级和包括警报信息的数据对象的数据对象DO名称以及从如包含在SCD文件的变电站章节中的一次设备结构和类型来确定。另外，凭借用户定义的规则，成为客户选择类型的功能结构的项目特定分类可设置用于特定SA项目的工程化期间，例如以便反映不同的优选(只要关注上文提到的模糊性)。
[0014]在优选实施例中，警报由LN实例的DO表示，其中警报状态或值由该DO的更新值编码或给出。警报一般指派给相应LN的分级级别。然而，如果警报由涉及特定智能电子装置IED (其进而托管多个LN)的性质的LN的DO表示，该多个LN的最高变电站层级级别被指派给该警报。结果，间隔中本地保护IED将被分配给该间隔，而横跨若干间隔的母线保护IED将被分配给该母线的电压级。
[0015]警报层级和不同类别中的警报可采用树形或表格视图向操作员显示。综合警报也可在操作员HMI中提供成图形表示，例如采用单线综览图片、设备图片或图形房间布局的光学显示。适合的警报应用可以自动生成处于适当的工厂级和类别的所有综合警报，并且在线、通过SA系统的通信网络作为信号提供这些综合警报给网关或其他IED供进一步访问和评估，而无需任何另外的配置或工程化投入。该访问凭借像0PC的标准接口或作为提供CALH综合警报的IEC 61850服务器(如在下一段详细描述的)实现。
[0016]在本发明的优选变化形式中，并且为了简化进一步访问或对接综合警报状态数据，综合警报通过形式描述术语而定义为根据IEC 61850的CALH LN的实例。综合警报或CALH LN在每个变电站分级级别上对每个类别实例化。每个实例进一步连接到过程单线图，并且集成至SA系统的S⑶文件中，如在EP-A 2264967中详细描述的。因此，具有综合警报LN的集成SCD文件包括自动工程化的控制块和数据集定义，它们一起定义警报应用内的数据流，例如托管综合警报LN的IED和托管包括基本警报信息的LN的IED之间的通信链路。
[0017]本方面还涉及计算机程序产品，其包括用于控制IED (适应于连接到SA通信网络和/或托管综合警报LN)的一个或多个处理器的计算机程序代码，特别地计算机程序产品包括计算机可读介质，该介质在其中包含计算机程序代码。
【具体实施方式】
[0018]图1描绘处于电压级AA1E1的警报层级视图的表格视图，其示出间隔的警报状态。箭头指出的红色圆圈指示间隔AA1E1Q05中的控制警报。通过点击左侧对象中的一个，在该情况下间隔Q05 (包含像开关和保护功能的一次设备的层级的下一个级别)在图2中描绘。箭头指出的红色圆圈示出问题在于该间隔内的断路器QA1。通过选择该对象然后点击顶部的“控制”类别，示出该级别的适当信号，揭示该断路器被阻断；(对比图3中箭头指出的两个红色圆圈)。
[0019]图4描绘S⑶文件的摘录，其包括图1中描绘的自动生成应用视图的配置部分，尤其是AA1E1Q05的间隔视图。特别地，列出作为示范性的一次或主导设备的断路器QA1。它包括逻辑节点XCBR，其数据对象BlkCl和BlkOpn被报告成具有图3中的主动警报状态。
[0020]SA系统中的综合警报的层级遵照SCD文件变电站层级变电站/电压级/间隔/一次设备/子设备。另外，功能/子功能层级可以根据需要在每个级别增加，其中来自IEC61850的约束关注警报只可以分配给单个变电站分级级别的事实。分类由基于IEC 61850数据模型的内在语义的规则完成。分类的示范性预订义规则是:
?保护警报:LN等级以P开始 ，并且数据项目或D0名称是Op或Tr或Blk或Health ；LN等级是RBRF并且D0名称是数据Health、OpEx、Op In,
?控制警报:LN等级是XCBR、XSWI，DO名称是BlkOpn、BlkCl ；
?一次设备警报:LN等级以X (开关装置)、Y (变压器)、Ζ (其他一次设备)、Τ (仪表互感器)开始，并且 D0 名称 EEHealth ；LN 等级 SMG、SML 和 DO 名称 EEHealth、InsAlm、PrsAlm ；LN等级是TVTR并且DO名称是FuFail ；LN等级MMXU或MMXN限制违反；
?二次系统(IED)警报:任何具有q=’无效’的预订数据项目；LN等级LPHD，数据名称PhyHealth、WacTrg、WrmStr、PwrDwnΛ PwrUp。
[0021]根据确保最高警报状态(就重要性)压倒所有其他有贡献的警报的某种逻辑，个体警报状态按照类别并且跨层级而被总计或评估。在警报值有任意变化时，重新计算类别中的所有上等综合警报的状态。也就是说，用SA系统的IEC 61850 SCD文件配置的通用变电站级警报应用和预配置的且用户定义的警报类别在操作期间被重复执行以便没有延迟地传播任何基础警报状态变化。
[0022]除了标准IEC 61850警报状态“0Κ”(绿色)、“警告”(黄色；例如如果接近/达到开关操作的最大数目，或如果两个冗余通信通道中的一个故障则可应用)、“警报”(红色)外，引入另外的状态“没有传送”(黑色)，其也表示示范性的IED相关警报。另外，IED的通信状态可以从交换的信号的质量来得出。在该情况下，‘蓝色’意味OK (但是得出的)，而IED处的‘红色’和信号处的‘黑色’示出没有传送的信号。也可处理像保护跳闸的短持续时间警报状态，在该情况下可以引入警报确认的细化概念，其中警报保持待定直到它被确认并且它的警报状态消失。
[0023]在本发明的有利实施例中，通过用户定义的规则相应自动生成的类别也可以用于将(存档)事件列表的事件(而不是当前警报状态)等级化和过滤(但不是图形表示)。
【权利要求】
1.一种生成由配置描述所描述的工业工厂的过程控制PC系统的警报的综合警报的方法，包括 -从所述配置描述识别警报， -将每个识别的警报指派给工厂级， -基于从所述配置描述检索的警报类型将每个识别的警报指派给警报类别， -从指派给所述警报类别并且指派给特定工厂级或任何下面的工厂级的所有警报得出每个警报类别的并且处于所述特定工厂级的综合警报。
2.如权利要求1所述的方法，其中指派的警报类别是保护、控制、一次设备、二次设备或安全类别中的一个。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括 -定义综合警报确认用于确认对综合警报有贡献的所有警报。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述工厂是由根据IEC61850的标准化配置描述所描述的电力传输系统的变电站，并且其中指派的工厂级是来自变电站、电压、间隔、一次设备、子设备级的变电站分级级别。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述警报由根据IEC61850的逻辑节点LN的数据对象DO表示,所述方法包括 -将所述警报指派给所述LN的变电站分级级别，以及 -基于所述DO的名称将所述警报指派给警报类别。
6.如权利要求4所述的方法，其中所述警报是涉及托管多个实现的LN的智能电子装置IED的警报，所述方法进一步包括 -将所述IED相关警报指派给实现的LN中的任一个被指派给的最高变电站分级级别。
7.如权利要求4所述的方法，进一步包括 -针对每个类别和变电站分级级别将综合警报LN实例化。
8.一种警报接口，其包括人机接口 HMI和由配置描述所描述的工业工厂的过程控制PC系统的综合警报服务器装置中的一个，分别用于由操作员视觉访问或用于通过综合警报客户端装置在线访问根据权利要求1至6中任一项生成的综合警报。
9.如权利要求8所述的警报接口，进一步适应于连接到变电站自动化SA系统的通信网络，并且适应于托管根据权利要求1至6中任一项生成的综合警报的根据IEC 61850的综合警报逻辑节点LN。
【文档编号】G05B23/02GK103649860SQ201280032490
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年7月2日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】不公告发明人 申请人:Abb技术有限公司