专利名称：分配控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力分配领域。其不同于权利要求1的前序部分中所描述的用于控制电力分配的分配控制器。
背景技术：
电力分配系统是电力传输网络和电力终端客户之间的接口。典型地，电力分配系 统包含经电力线和开关连接到次级变电站的多个主变电站。主变电站含有将电压从输电网 或者地区输电网(sub-transmission grid)的HV级减小到适合于区域传输的MV级的变压 器。分配级别网络控制涉及与变电站和电力线的主设备相互作用的多件次级设备，即开关、 抽头换接器、电容器组以及类似设备。分配地区、区域或者单元被指派给一个单个主变电站 并且由电力明确连接的主设备(树形结构或者馈线结构)定义。然而，分配地区在网络拓 扑结构的重新配置期间经受变化，潜在地导致分配地区与关联的次级设备的虚拟域之间的 不一致。另外，在分配系统的较低电压级上的电力的分布式发电为分配级别网络控制产生 一些不可忽视的协调任务。举例来说，2007年6月的IEEE 2007电力工程协会全体会议上Per Lund的题为 “The Danish Cell Proj ect-Part 1 -Background andGeneral Approach，，的论文描述了 单元控制器引导计划(CellController Pilot Project)，其目的在于开发用于存在于丹麦 西部的大量分布式发电的优化管理和有效电力网利用的新的解决方案。为了这个目的，在 主变电站处的每个150/60千伏变压器下面的60千伏(kV)网络部件通过断开被选择的变 电站中足够多的60千伏线断路器并且从而将60千伏分配系统的另外组网的网络分区而被 作为放射状网络操作。这些被放射状地操作的60千伏网络中的每一个于是定义60千伏分 配单元，该分配单元将受具有多个功能并且具有到分配网络操作器(DNO)的网络控制中心 (NCC)处的监督控制和数据捕获(SCADA)系统的链路的单元控制器控制。单元或者分配控制器也被称为智能变电站控制系统(ISCS)，其可以包含一个或者 若干物理设备并且通常被置于分配地区的主变电站中。ISCS能够通过提供用于映射用于 保护和控制的次级设备和较高级别的系统之间的信号的网关功能而对于NCC起变电站网 关的作用。特别地，其能够在内部将来自各种主协议的过程数据变换到标准协议，例如IEC 61850标准数据模型，以及能够将来自标准数据模型的数据变换到通用从协议之一。举例来说，ISCS通过现有的通信基础设施连接到NCC，这两者经主从类型的遥控 协议通信,例如IEC 60870-5-101。多个协议，诸如SPA、L0N_LAG和IEC 60870-5-103被用 于将ISCS连接到为了保护、控制和监视目的的次级设备或者过程设备，其中过程设备位于 主设备的附近并且执行本地决策逻辑。另一方面，IEC 61850标准协议基于客户端-服务 器，这允许若干客户端访问来自相同服务器或者过程设备的数据。它们以标准化的面向对 象的方式定义变电站内的数据的语义(semantics)，并且提供标准化的方法以在不同的工 程工具之间以标准化的格式传递数据。典型地，ISCS包含OPC(用于过程控制的对象链接与嵌入(OLE)，也被称为“开放连通性”)数据访问客户端和服务器部件。OPC数据访问是提供用于将实时数据从数据捕获设备连续地传送到过程设备或者接口设备以及用于将过程测量与OPC服务器处的镜像条 目同步的规范的一组标准。OPC也允许客户端应用以一个单个请求访问若干数据项目。OPC 客户端被用于从/服务器协议栈以允许外部系统访问OPC服务器上可用的数据。ISCS中的 OPC服务器主要被用于主/客户端协议栈以便提供对经特定协议连接的数据捕获设备或者 过程设备中的数据的访问。一般而言，取决于所连接的过程设备和/或被用于与过程设备 通信的协议(LON、SPA或者IEC061850)，不同类型的OPC服务器实例在ISCS中被例示。
发明内容
本发明的目标是要提供具有增强功能和简化构架的分配控制器。通过根据权利要 求1和3的分配控制器和提供电力分配量的方法来实现该目标。另外优选的实施例从从属 权利要求中显而易见。根据本发明，用于控制被指派的电力分配区域或者单元中的电力分配的分配控制 器适用于可通信地连接到过程设备或者次级设备，过程设备或者次级设备依次与被指派的 区域的主设备相互作用。诸如变电站智能电子设备IED和远程终端单元RTU的过程设备提 供诸如警告、控制、事件、测量、干扰记录器上载或者参数设置等过程数据。控制器包含执行 应用函数算法和/或根据IEC 61850的逻辑节点的处理模块。应用函数算法基于来自连接 到控制器的过程设备的过程数据计算被指派的区域的诸如电压、电流、潮流、负载或者相量 量等电力分配量的值。为了与可通信地连接到控制器的过程设备交换数据的目的，控制器 还包含适用于寄存(host)过程设备的表示的过程数据服务器。控制器将功能模块的输出 或者结果，即上述电力分配量的值写入所述过程数据服务器中的一个或者与所述过程数据 服务器中的一个关联。使用适用于提供对来自连接到控制器的过程设备的过程数据的访问 的过程数据服务器利用现有的控制器结构并且消除为了传播所取得的电力分布量的目的 而实现专用服务器的需要。在本发明的优选变体中，虚拟智能电子设备(IED)的逻辑节点(LN)的表示或者通 用数据模型(CDM)对象在所述过程数据服务器中被例示或者被配置。虚拟IED没有可通信 地连接到分配控制器，因为其被指派给不同的控制域或者分配区域，或者根本不存在。上述 功能模块的输出随后被关联到逻辑节点的属性并且被写入代表的CDM对象。在后面的阶段 对被取得的电力分配量的数据访问因此可以以标准的方式发生。本发明还涉及包括用于控制连接到电力分配区域的过程设备的分配控制器的一 个或多个处理器的计算机程序代码装置的计算机程序，该计算机程序在诸如集成在控制器 中的存储器或者可以被插入控制器的数据载体的计算机可读介质上可存储，并且当该计算 机程序被执行时，其使分配控制器根据本发明操作。
将参考首选的示例性实施例在下文中更详细地解释本发明的主题，首选的示例性 实施例在附图中示出，其中图1描绘了电力分配系统的分配地区，图2示出用于分配地区的分配控制器的一些部件，以及
图3是来自被用于配置分配控制器的数据服务器的工程工具的屏幕截图。附图中所使用的参考符号及它们的含义以归纳的形式在参考符号列表中列出。原 则上，一致的部件在图中具有相同的参考符号。
具体实施例方式图1示出包含由电力明确连接的主设备(树形结构或者馈线结构)定义的并且包 括单个主变电站3的分配区域、地区或者单元1的示例性电力分配系统。主变电站3含有 使电压从输电网或者地区输电网(sub-transmission grid)(未示出)的HV级减小为适合 于区域传输的MV级，并且经电力线和开关连接到次级变电站13a、13b、13c的变压器。在被 选择的次级变电站中，抽头转换变压器5依次将客户或者LV馈线(未示出)连接到MV级。 电力分配系统包含多个主设备，诸如受控变压器5、电路断路器7、开关9 (断开)和11 (闭 合)、用于分布式发电的电力源以及受控电容器17。分配级别网络控制涉及与前述变电站3、13和/或分配区域1的任何其它主设备 相互作用的次级设备或者过程设备21a、21b、21c。根据定义，分配区域1被指派单个分配控 制器19或者智能变电站控制系统(ISCS)，过程设备21可通信地连接到该单个分配控制器 19或者智能变电站控制系统(ISCS)，并且该单个分配控制器19或者智能变电站控制系统 (ISCS)适用于代表分配区域1执行各种控制、优化和管理功能。图2示意性地描绘了示例性的分配控制器或者智能变电站控制系统(ISCS) 19的 一些元件，即具有适当的处理装置并且包含能够如虚线概念性地指示的那样彼此通信的多 个功能模块和服务器的工业PC。分配控制器19可通信地连接到多个过程设备21a、21b、 21c,以及连接到网络控制中心(NCC) 23，其中OPC客户端25起允许NCC或者任何其它外部 系统在控制器内数据访问的接口的作用。特别地，控制器包含多个OPC类型的数据服务器 27a、27b、27c。根据过程设备21为数据传递所使用的各种通信协议被接收的数据被变换到 标准协议或者被称为通用数据模型(CDM)的关联设备及网络的抽象模型。因此，每个过程 设备或者物理IED 21c和/或依照IEC 61850的其单个逻辑节点(LN)，诸如与电路断路器 有关的示例性逻辑节点XCBR，由通过各个服务器27c寄存(host)的抽象的CDM对象表示。 这些CDM对象从本质上说链接到被表示的过程设备并且含有必要数据的镜像复制，诸如被 表示的过程设备提供的各种逻辑节点的属性值。根据CDM表示的同步“读/写”或者“更新” 特征(aspect)，无论何时只要任何控制操作被命令或者决策被做出，对应的CDM对象21c就 被更新并且关联的过程设备21c自动被通知并且被命令来执行操作。同样地，无论何时只 要新数据在过程设备处可用，诸如逻辑节点XCBR的改变的属性值，新数据就被自动发送到 服务器27c或者由服务器27c流送(stream)以更新有关的CDM对象。控制器还包含处理模块29，其通过执行适当的算法的、逻辑性或功能性处理步骤 来运行应用函数算法和/或根据IEC 61850的逻辑节点。应用基于来自于过程设备21a、 21b,21c中的一个或若干个并且由相应的服务器27a、27b、27c提供的过程数据来计算或者 取得电力分配量Q的值。被取得的电力分配量可以是被指派的分配区域1的特定位置处的 电压、潮流、负载或者相量量。举例来说，不是通过在线测量被提供的电压值可以通过使用 状态估计器来取得。类似地，客户端应用处理模块29可以取得要由被指派的区域的主设备 21执行的保护和/或控制动作，诸如特定开关的断开。各个的命令值然后被写入被指派给主设备21的真实的过程设备的CDM对象。功能性客户端应用29的输出，即量Q的更新值，被写入现有的数据服务器27c中的一个或若干个，如图2中的箭头所描绘的那样。数据服务器27c被用于与真实的过程设 备通信，即其可能或者可能不被实际用于该目的。所述输出然后可以在后面的阶段在控制 器内被传播或者广播到，例如诸如OPC客户端25的其它现有的客户端。被写入服务器27c 的数据可以被存储在数据对象中，诸如在数据服务器27c中被例示并且表示真实或者虚拟 的智能电子设备(IED)的逻辑节点的属性的CDM对象22。所提出的数据流动机制可以被应 用于共同存在于相同的变电站智能主设备中的不同功能块。图3是来自被用于在本发明的示例性实施例中为了存储并且接着传播应用函数 算法的以IEC 61850格式的输出的目的而配置SPAOPC服务器27c的合适的工程工具的屏 幕截图的摘录。举例来说，应用函数算法可以计算出不是通过在线测量被提供的网络中某 个地方的电压值，诸如特定的变压器5的位置处的主电压。就所述输出而言，工程工具的用 户选择恰当的IED类型、逻辑节点(LN)以及该输出随后与其关联的属性。在所描绘的例子 中，带有标题Tl controller并且包含带有标题ATCCl的ATCC(自动抽头转换控制器)类 的LN的变压器控制IED已经被选择。被计算的电压值然后被写入数据属性BndCtr (频带 中心电压)。后面是APC(可控模拟设置点信息)的部分，已经预先定义了用于存储关联的 信息和/或数据的数据属性的根据IEC 61850的数据类或者模板。紧接上文内容，目标IED的仿真模式被设置为真，这意味着作为目标的变压器控 制IED是没有可通信地连接到数据服务器27c并且可能甚至根本物理上不存在的虚拟IED。 最后，工程工具被连接到控制器，用户所准备的改变被上载并且控制器的配置被更新。在上 述情况中，这至少导致表示虚拟变压器控制IED的BndCtr数据属性的CDM对象22在SPA OPC数据服务器27c上被例示。标记列表1 电力分配区域3 主变电站5 受控变压器7 电路断路器9 开关(断开)11 开关(闭合)13 次级变电站17 受控电容器19 分配控制器或者ISCS21 过程设备22 虚拟 IED23 网络控制中心25 OPC 客户端27 数据服务器29 处理模块
权利要求
一种用于控制电力分配区域(1)中的电力分配的分配控制器(19)，所述电力分配区域(1)被指派给所述控制器，其中所述控制器包含适用于与被指派的分配区域(1)的过程设备(21a，21b，21c)通信的数据服务器(27a，27b，27c)，以及其中所述控制器包含处理模块(29)，所述处理模块(29)用于基于来自过程设备(21)的过程数据取得所述分配区域(1)的电力分配量(Q)的值，其特征在于，所述控制器适用于将被取得的所述电力分配量(Q)的值写入适用于与过程设备(21c)通信的数据服务器中的一个(27c)。
2.根据权利要求1的分配控制器，其特征在于，所述电力分配量(Q)与虚拟智能电子设 备(IED)的逻辑节点(LN)的属性(BndCtr)关联。
3.一种用分配控制器(19)来提供电力分配量Q的方法，所述分配控制器(19)控制被 指派给所述控制器(19)的电力分配区域(1)中的电力分配，所述方法包含-将来自过程设备(21)的过程数据传递到所述控制器(19)的数据服务器(27)，-通过所述控制器(19)的处理模块(29)并且基于所述过程数据计算所述分配区域 (1)的电力分配量(Q)的值，_将所述值写入适用于与被指派的分配区域(1)的过程设备(21c)通信的数据服务器 (27c)，-通过所述控制器(19)的其它功能模块或者客户端(25)访问所述数据服务器(27c) 并且取回所述值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其包含将所述电力分配量(Q)与虚拟智能 电子设备(IED)的逻辑节点(LN)的属性(BndCtr)关联。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，其包含通过在所述数据服务器(27c)中 例示代表所述属性(BndCtr)的通用数据模型(CDM)对象(22)来配置所述分配控制器(19) 的所述数据服务器(27c)。
全文摘要
本发明与用于控制被指派的电力分配区域(1)中的电力分配的分配控制器(19)有关。所述控制器可通信地连接到过程设备或者次级设备(IED，RTU)(21a，21b，21c)，所述过程设备或者次级设备又与被指派的区域的主设备(5，7，9，11，17)相互作用。所述控制器包含实现应用函数算法的处理模块(29)，所述应用函数算法基于来自连接到所述控制器的过程设备的过程数据来计算被指派的区域的诸如电压、电流、潮流、负载或者相量量等电力分配量的值。所述控制器还包含数据服务器(27a，27b，27c)。所述控制器被用于将所述算法的输出或者结果，即上述电力分配量的值，写入所述数据服务器中的一个，并因此利用现有的控制器结构。
文档编号H02J13/00GK101809843SQ200880110048
公开日2010年8月18日 申请日期2008年7月17日 优先权日2007年7月30日
发明者A·哈卡拉-兰塔, C·袁, M·拉森 申请人:Abb研究有限公司