расширенная автоматизированная система энергоснабжения

Формула изобретения

1. Автоматизированная система (10) энергоснабжения для обслуживания и контроля электрической сети (11) энергоснабжения с

- электрическими полевыми приборами (14), которые с одной стороны для регистрации измеренных значений соединены с сенсорами (12), расположенными в электрической сети (11) энергоснабжения, а с другой стороны - с вышестоящей коммуникационной шиной (15);

- по меньшей мере одним электрическим станционным прибором (16) управления, который с одной стороны соединен с коммуникационной шиной (15), а с другой стороны - с вышестоящим коммуникационным соединением (17) центра управления; и

- по меньшей мере одним электрическим прибором (18а, 18b) сетевого центра управления, который соединен с коммуникационным соединением (17) центра управления;

- причем полевые приборы (14), по меньшей мере один станционный прибор (16) управления и по меньшей мере один прибор (18а, 18b) сетевого центра управления выполнены для обработки необходимых для обслуживания и контроля электрической сети (11) энергоснабжения данных управления функционированием и коммуникационная шина (15) и коммуникационное соединение (17) центра управления выполнены для передачи данных управления функционированием согласно первому коммуникационному протоколу или первой службе передачи данных определенного коммуникационного протокола;

отличающаяся тем, что

- полевые приборы (14), по меньшей мере один станционный прибор (16) управления и по меньшей мере один прибор (18а, 18b) сетевого центра управления выполнены также для обработки данных качества электроэнергии, указывающих качество электроэнергии электрической сети энергоснабжения (11), и

- коммуникационная шина (15) и коммуникационное соединение (17) центра управления выполнены также для передачи данных качества электроэнергии согласно второму коммуникационному протоколу, который отличается от первого коммуникационного протокола, или второй службе передачи данных определенного коммуникационного протокола, которая отличается от первой службы передачи данных.

2. Автоматизированная система (10) энергоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что

- данные управления функционированием передаются по коммуникационной шине (15) и коммуникационному соединению (17) центра управления с более высоким приоритетом, чем данные качества электроэнергии.

3. Автоматизированная система (10) энергоснабжения по п.1 или 2, отличающаяся тем, что

- полевые приборы (14), по меньшей мере один станционный прибор (16) управления, по меньшей мере один прибор (18а, 18b) сетевого центра управления выполнены также для обработки данных регистрации помех, указывающих на помеху в электрической сети (11) энергоснабжения, и

- коммуникационная шина (15) и коммуникационное соединение (17) центра управления выполнены также для передачи данных регистрации помех согласно третьему коммуникационному протоколу, который отличается от первого и второго коммуникационного протокола, или посредством третьей службы передачи данных определенного коммуникационного протокола, которая отличается от первой и второй службы передачи данных.

4. Автоматизированная система (10) энергоснабжения по п.3, отличающаяся тем, что

- данные управления функционированием передаются по коммуникационной шине (15) и коммуникационному соединению (17) центра управления с более высоким приоритетом, чем данные регистрации помех, и

- данные регистрации помех передаются по коммуникационной шине (15) и коммуникационному соединению (17) центра управления с более высоким приоритетом, чем данные качества электроэнергии.

5. Автоматизированная система (10) энергоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что

- полевые приборы (14) выполнены с возможностью регистрации измеренных значений и определения данных качества электроэнергии из измеренных значений, при этом измеренные значения и/или значения, выведенные из измеренных значений, непрерывно в течение заданного временного интервала сохраняются, и

- полевые приборы (14) выполнены с возможностью поблочной передачи характеристики изменения измеренных значений и/или выведенных значений как данных качества электроэнергии по коммуникационной шине (15).

6. Автоматизированная система (10) энергоснабжения по п.3, отличающаяся тем, что

- полевые приборы (14) выполнены с возможностью регистрации измеренных значений и определения данных качества электроэнергии из измеренных значений, при этом измеренные значения и/или значения, выведенные из измеренных значений, непрерывно в течение заданного временного интервала сохраняются, и

- полевые приборы (14) выполнены с возможностью поблочной передачи характеристики изменения измеренных значений и/или выведенных значений как данных качества электроэнергии по коммуникационной шине (15).

7. Автоматизированная система (10) энергоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что

- полевые приборы (14) выполнены с возможностью незамедлительно передавать данные управления функционированием по коммуникационной шине (15) и/или принимаемые по коммуникационной шине данные управления функционированием незамедлительно передавать в электрическую сеть (11) энергоснабжения.

8. Автоматизированная система (10) энергоснабжения по п.3, отличающаяся тем, что

- полевые приборы (14) выполнены с возможностью незамедлительно передавать данные управления функционированием по коммуникационной шине (15) и/или принимаемые по коммуникационной шине данные управления функционированием незамедлительно передавать в электрическую сеть (11) энергоснабжения.

9. Автоматизированная система (10) энергоснабжения по п.1, отличающаяся тем, что

- с коммуникационной шиной (15) и/или коммуникационным соединением (17) центра управления соединено устройство (19) хранения данных, которое выполнено с возможностью приема и сохранения данных качества электроэнергии.

10. Автоматизированная система (10) энергоснабжения по п.3, отличающаяся тем, что

- с коммуникационной шиной (15) и/или коммуникационным соединением (17) центра управления соединено устройство (19) хранения данных, которое выполнено с возможностью приема и сохранения данных качества электроэнергии.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автоматизированной системе энергоснабжения для обслуживания и контроля электрической сети энергоснабжения с электрическими полевыми приборами, которые с одной стороны для регистрации измеренных значений соединены с сенсорами, расположенными в электрической сети энергоснабжения, а с другой стороны - с вышестоящей коммуникационной шиной, по меньшей мере одним электрическим станционным прибором управления, который с одной стороны соединен с коммуникационной шиной, а с другой стороны - с вышестоящим коммуникационным соединением центра управления, и по меньшей мере одним электрическим прибором сетевого центра управления, который соединен с коммуникационным соединением центра управления, причем полевые приборы, по меньшей мере один станционный прибор управления и по меньшей мере один прибор сетевого центра управления выполнены для обработки необходимых для обслуживания и контроля электрической сети энергоснабжения данных управления функционированием, и коммуникационная шина и коммуникационное соединение центра управления выполнены для передачи данных управления функционированием согласно первому коммуникационному протоколу или первой службе передачи данных определенного коммуникационного протокола.

Обычные автоматизированные системы энергоснабжения для электрических сетей энергоснабжения используются для того, чтобы управлять, обслуживать, контролировать и защищать основные компоненты электрической сети энергоснабжения, такие как линии энергоснабжения, трансформаторы, коммутаторы, генераторы, электродвигатели и инверторы, и традиционно служат для управления функционированием сети энергоснабжения. Для этого вблизи соответствующих первичных компонентов сети энергоснабжения предусмотрены так называемые полевые приборы, на которые подаются измеренные значения (например, измеренные значения тока и напряжения, измеренные значения температуры), которые были получены посредством сенсоров на первичных компонентах. В качестве альтернативы или дополнительно, полевые приборы могут также выдавать команды управления и команды на первичные компоненты электрической сети энергоснабжения (например, команды управления для размыкания электрического силового переключателя). Полевые приборы могут при этом включать в себя измерительные приборы, приборы управления или регулирования и/или электрические защитные приборы. Например, такие полевые приборы могут быть предусмотрены в так называемом коммутационном пункте или преобразователе напряжения.

Для коммуникации между собой и с иерархически вышестоящими станционными приборами управления полевые приборы соединены посредством коммуникационной шины, например так называемой станционной шины, через которую они направляют цифровые сообщения (дейтаграммы). Через коммуникационную шину полевые приборы могут передавать, например, измеренные значения, сообщения и команды.

Станционные приборы управления служат для контроля и обслуживания сети энергоснабжения на уровне коммутационного пункта. Они показывают обслуживающему персоналу коммутационной установки принятые полевыми приборами измеренные значения и сообщения и принимают команды управления в качестве вводов данных от обслуживающего персонала и передают их по коммуникационной шине на полевые приборы.

Над станционным прибором управления, в свою очередь, расположен более высокий иерархический уровень, который включает в себя по меньшей мере один прибор сетевого центра управления, например установку обработки данных сетевого центра управления, для управления и контроля больших участков электрической сети энергоснабжения. Коммуникация между станционным прибором управления и прибором сетевого центра управления происходит через коммуникационное соединение центра управления, которое может представлять собой шину передачи данных или другие коммуникационные соединения или коммуникационные сети, такие как интранет, Интернет, телекоммуникационное соединение или постоянное проводное двухточечное соединение.

Основные задачи такой обычной автоматизированной системы энергоснабжения состоят в том, чтобы принимать измеренные значения, указывающие рабочее состояние сети энергоснабжения, при необходимости подавать на автоматическую обработку измеренные значения и передавать на иерархически вышестоящие уровни, такие как станционный прибор управления и прибор сетевого центра управления, так, чтобы работающий там обслуживающий персонал имел возможность быстро и эффективно реагировать на изменения в рабочем состоянии электрической сети энергоснабжения и иметь возможность предпринимать действия, необходимые для управления функционированием. В результате обычная автоматизированная система энергоснабжения служит, таким образом, для управления и контроля сети энергоснабжения, например коммутирующего устройства сети энергоснабжения. При этом информации о состоянии сети энергоснабжения на основных компонентах, например, через полученные измеренные значения регистрируются, обрабатываются и передаются далее на станционные приборы управления или приборы сетевого центра управления. Кроме того, принимаются команды обслуживающего персонала из станционного прибора управления и/или прибора сетевого центра управления, или команды генерируются автоматически, чтобы оказывать воздействие на состояние первичных компонентов электрической сети энергоснабжения. В обычной автоматизированной системе энергоснабжения акцент делается на эксплуатационную надежность. Кроме того, система должна быть постоянно доступной, чтобы воспроизводить соответственно актуальное состояние сети энергоснабжения.

Чтобы соответствовать этим требованиям, применяемые приборы или коммуникационная инфраструктура обычной автоматизированной системы энергоснабжения настраиваются таким образом, чтобы гарантировать надежное функционирование, то есть иметь возможность измеренные данные и сообщения по возможности актуальным образом подавать на станционный прибор управления или прибор сетевого центра управления и команды управления и автоматические команды надежно передавать на соответствующие первичные компоненты. Измеренные данные, сообщения, команды управления и команды далее совместно обозначаются как данные управления функционированием. Данные управления функционированием обычно характеризуются незначительным количеством данных (несколько байт), но должны передаваться своевременно. Для передачи данных управления функционированием коммуникационное программное обеспечение полевых приборов, станционных приборов управления и приборов сетевого центра управления содержит подходящий коммуникационный протокол или подходящую службу передачи данных определенного коммуникационного протокола, которые соответственно указывают, каким образом отдельные приборы обмениваются между собой дейтаграммами данных управления функционированием. Коммуникационный протокол может представлять собой всеобъемлющий свод правил для установления механизмов коммуникации. Примерами коммуникационных протоколов являются IEC60860-5-103, -104 или IEC61850, которые определяют соответствующие механизмы для передачи данных в электрических коммутационных устройствах. Коммуникационный протокол может включать в себя различные службы передачи данных, то есть отдельные друг от друга своды правил для передачи данных.

Коммуникационный протокол, применяемый для передачи данных управления функционированием, или применяемая служба передачи данных адаптированы соответственно функционированию автоматизированной системы энергоснабжения. Например, предусмотрено, что принимаемые измеренные значения незамедлительно должны передаваться на иерархически вышестоящие уровни автоматизированной системы энергоснабжения или что команды управления или команды также незамедлительно и с высоким приоритетом должны передаваться на соответствующие полевые приборы для воздействия на первичные компоненты. При этом при передаче измеренных значений могут возникать в допустимом объеме потери или сбои передач, если только гарантируется, что приемные приборы информируются о потерях или сбоях передач и затрагиваемые этим измеренные значения дополнительно доставляются в приемлемое время. На другой стороне должно, однако, гарантироваться, что необходимое для управления и контроля сети энергоснабжения минимальное количество измеренных значений корректным образом передается на вышестоящие иерархические уровни, то есть станционные приборы управления или приборы сетевого центра управления. Команды управления и команды должны, напротив, в любом случае передаваться полностью.

В основе изобретения лежит задача расширить объем функций автоматизированной системы энергоснабжения, при этом не оказывая отрицательного воздействия на функциональность автоматизированной системы энергоснабжения, особенно в отношении эксплуатационной безопасности, доступности и надежности.

Для решения этой задачи предложено, что полевые приборы, по меньшей мере один станционный прибор управления и по меньшей мере один прибор сетевого центра управления выполнены также для обработки данных качества электроэнергии, указывающих качество электроэнергии электрической сети энергоснабжения, и коммуникационная шина и коммуникационное соединение центра управления выполнены также для передачи данных качества электроэнергии согласно второму коммуникационному протоколу, который отличается от первого коммуникационного протокола, или второй службе передачи данных определенного коммуникационного протокола, которая отличается от первой службы передачи данных.

В соответствии с изобретением, таким образом, предоставляется расширенная автоматизированная система энергоснабжения с дополнительным объемом функций, которая наряду с функциями управления функционированием обычной автоматизированной системы энергоснабжения включает в себя дополнительные функции для регистрации и направления данных качества электроэнергии, указывающих качество электроэнергии электрической сети энергоснабжения. Эти функции в прошлом постоянно выполнялись с отдельными измерительными и передающими коммуникационными устройствами, так как к обычной автоматизированной системе энергоснабжения и системе для контроля качества электроэнергии предъявляются в высшей степени различные требования. В то время как требованиями, предъявляемыми к обычной автоматизированной системе энергоснабжения, как уже упоминалось, являются, в частности, ее надежность эксплуатации и доступность, система для контроля качества электроэнергии служит для регистрации и оценки данных качества электроэнергии сети энергоснабжения, которые пригодны для оценивания ее качества электроэнергии (например, ток, напряжение, частота, мощность). В случае системы для контроля качества электроэнергии важной является полная регистрация данных в длинном интервале времени. При этом решающее значение имеет то, что это не приводит к пропускам в регистрации данных качества электроэнергии; то есть никакие данные качества электроэнергии не могут быть потеряны. В противоположность управлению функционированием, быстрая обработка данных качества электроэнергии здесь не играет решающей роли.

Эти в высшей степени различные требования к управлению функционированием и к системе для контроля качества электроэнергии электрической сети энергоснабжения отражаются также на количестве данных, которые следует передавать для этого: в то время как для управления функционированием должны передаваться измеренные значения и сообщения в объеме порядка от 10 до 20 байт, объем передаваемых данных в системе для контроля качества электроэнергии находится в диапазоне от нескольких мегабайт до нескольких гигабайт, так как должно передаваться много измеренных значений и передача должна осуществляться с абсолютной полнотой.

Чтобы иметь возможность выполнять эти различные требования с одной единственной расширенной автоматизированной системой энергоснабжения, в соответствии с изобретением предусмотрено, что данные качества электроэнергии, описывающие качество электроэнергии, передаются согласно второму коммуникационному протоколу, который отличается от первого коммуникационного протокола, или второй службой передачи данных определенного коммуникационного протокола, которая отличается от первой службы передачи данных. Может также применяться совершенно другой коммуникационный протокол. В качестве альтернативы также может применяться определенная в том же самом коммуникационном протоколе вторая служба передачи данных для данных качества электроэнергии. Например, такой второй коммуникационный протокол или такая вторая служба передачи данных может предусматривать, что полевые приборы, которые принимают измеренные значения для оценивания качества электроэнергии электрической сети энергоснабжения, измеренные данные сначала в течение длительного интервала времени принимают и промежуточным образом сохраняют. Только по прошествии предварительно заданного временного интервала, например от нескольких минут до нескольких часов, измеренные значения затем в качестве данных качества электроэнергии передаются на иерархически вышестоящий уровень. Также может быть предусмотрено, что передача данных качества электроэнергии осуществляется только тогда, когда иная нагрузка коммуникационной шины и/или коммуникационного соединения управляющего устройства сравнительно невысока, то есть лежит ниже определенного порога нагрузки. Задержка, с которой данные качества электроэнергии передаются на станционный прибор управления или прибор сетевого центра управления, в нормальном случае не играет никакой особой роли, так как оценка таких данных качества электроэнергии по отношению к управлению функционированием электрической сети энергоснабжения не рассматривается как критическая и поэтому может проводиться спустя некоторое время после регистрации соответствующих данных качества электроэнергии. Кроме того, ручная и/или автоматическая оценка больших объемов данных для данных качества электроэнергии обычно требует большего времени, чем реакция на изменения данных управления функционированием.

За счет применения различных коммуникационных протоколов или служб передачи данных для данных управления функционированием, с одной стороны, и данных качества электроэнергии, с другой стороны, между отдельными приборами расширенной автоматизированной системы энергоснабжения определены почти по одному и тому же физическому соединению передачи данных несколько различных логических коммуникационных соединений, так что передача данных управления функционированием и данных качества электроэнергии осуществляется всегда раздельно по этим различным коммуникационным соединениям.

Предпочтительная форма выполнения соответствующей изобретению расширенной автоматизированной системы энергоснабжения предусматривает, что данные управления функционированием передаются по коммуникационной шине и коммуникационному соединению центра управления с более высоким приоритетом, чем данные качества электроэнергии.

За счет этого в любой момент времени может гарантироваться, что при одновременном наличии данных управления функционированием и данных качества электроэнергии, которые должны передаваться по одному и тому же физическому коммуникационному соединению и учитывать его ширину полосы передачи, всегда сначала передаются данные управления функционированием, чтобы обеспечивать актуальное информирование обслуживающего персонала об изменениях в данных управления функционированием. Таким способом обслуживающий персонал может быстро реагировать на критические изменения и вводить соответствующие управляющие команды в станционный прибор управления или прибор сетевого центра управления.

Другая предпочтительная форма выполнения соответствующей изобретению расширенной автоматизированной системы энергоснабжения предусматривает, что полевые приборы, по меньшей мере один станционный прибор управления и по меньшей мере один прибор сетевого центра управления выполнены также для обработки данных регистрации помех, указывающих на помеху в электрической сети энергоснабжения, и коммуникационная шина и коммуникационное соединение центра управления выполнены также для передачи данных регистрации помех согласно третьему коммуникационному протоколу, который отличается от первого и второго коммуникационного протокола, или посредством третьей службы передачи данных, которая отличается от первой и второй службы передачи данных.

За счет этого объем функций соответствующей изобретению расширенной автоматизированной системы энергоснабжения расширяется еще больше за счет того, что теперь также данные регистрации помех, которые обычно являются характеристиками изменения измеренных значений тока и напряжения во время распознанной полевыми приборами помехи (например, возникающего в электрической сети энергоснабжения короткого замыкания), обрабатываются и могут передаваться на иерархически вышестоящие узлы. Тем самым осуществляется установление третьего логического коммуникационного соединения по тому же самому физическому коммуникационному соединению, через которое, таким образом, могут передаваться данные управления функционированием, данные качества электроэнергии и данные регистрации помех.

Оценка данных регистрации помех и, при необходимости, требуемые реакции могут требовать более длительного временного интервала, чем реакция на данные управления функционированием. Однако предоставление данных регистрации помех должно осуществляться по возможности в пределах нескольких минут. Поэтому согласно другой предпочтительной форме выполнения соответствующей изобретению расширенной автоматизированной системы энергоснабжения предусматривается, что данные управления функционированием передаются по коммуникационной шине и коммуникационному соединению центра управления с более высоким приоритетом, чем данные регистрации помех, в то время как данные регистрации помех, в свою очередь, передаются по коммуникационной шине и коммуникационному соединению центра управления с более высоким приоритетом, чем данные качества электроэнергии.

Другая предпочтительная форма выполнения соответствующей изобретению расширенной автоматизированной системы энергоснабжения предусматривает, что полевые приборы выполнены с возможностью регистрации измеренных значений и определения данных качества электроэнергии из измеренных данных, при этом измеренные значения или значения, выведенные из измеренных значений, непрерывно в течение заданного временного интервала сохраняются, и полевые приборы выполнены с возможностью поблочной передачи характеристики изменения измеренных значений и/или выведенных значений в качестве данных качества электроэнергии по коммуникационной шине.

Тем самым можно гарантировать, что данные качества электроэнергии передаются не сразу же после их регистрации и, таким образом, не повышают непрерывно коммуникационную нагрузку на коммуникационную шину или коммуникационное соединение центра управления.

Другая предпочтительная форма выполнения соответствующей изобретению автоматизированной системы энергоснабжения предусматривает, что полевые приборы выполнены с возможностью незамедлительно передавать данные управления функционированием по коммуникационной шине и/или принимаемые по коммуникационной шине данные управления функционированием в электрическую сеть энергоснабжения.

Тем самым гарантируется эксплуатационная надежность автоматизированной системы энергоснабжения за счет того, что данные управления функционированием в любом случае передаются незамедлительно.

Наконец, другая предпочтительная форма выполнения соответствующей изобретению автоматизированной системы энергоснабжения предусматривает, что с коммуникационной шиной и/или коммуникационным соединением центра управления соединено устройство хранения данных, которое выполнено с возможностью приема и сохранения данных качества электроэнергии.

Тем самым создается возможность того, что данные качества электроэнергии могут непосредственно передаваться на архивирование и могут через устройства хранения данных предоставляться для дальнейшей оценки и анализа. Устройства хранения данных могут при этом выполняться отдельно или как составная часть станционного прибора управления или прибора сетевого центра управления.

Изобретение поясняется далее более подробно с помощью примера выполнения со ссылками на чертеж, на котором показан схематичный вид расширенной автоматизированной системы энергоснабжения.

На чертеже показана расширенная автоматизированная система 10 энергоснабжения (далее для простоты упоминается как «автоматизированная система энергоснабжения») для обслуживания и контроля схематично обозначенной сети 11 энергоснабжения. Сеть 11 энергоснабжения может представлять собой полную сеть энергоснабжения или часть электрической сети энергоснабжения, например коммутационную станцию. С помощью сенсоров 12, например преобразователей тока или напряжения, принимаются измеренные значения, которые пригодны для описания состояния электрической сети 11 энергоснабжения. Исполнительные элементы 13, например управляющие устройства для электрических переключателей в сети 11 энергоснабжения, служат для выдачи команд или команд управления на первичные компоненты электрической сети 11 энергоснабжения.

Сенсоры 12 и исполнительные элементы 13 соединены с полевыми приборами 14. Полевые приборы могут представлять собой, например, обычные измерительные приборы для регистрации и обработки измеренных значений, принимаемых посредством датчиков, электрические защитные приборы для автоматической оценки принятых измеренных значений и для автоматической генерации команд, управляющие приборы для выдачи команд управления на исполнительные элементы 13 или регистраторы качества электроэнергии для приема измеренных значений, релевантных для оценивания качества электроэнергии электрической сети энергоснабжения. Соединение между сенсорами 12 и исполнительными элементами 13 и полевыми приборами 14 может осуществляться, например, посредством постоянного проводного монтажа 20а или посредством так называемой шины 20b процесса, с помощью цифровых дейтаграмм.

Полевые приборы 14, кроме того, соединены с вышестоящей коммуникационной шиной 15, например станционной шиной, которая служит для передачи дейтаграмм между полевыми приборами 14 и по меньшей мере одним станционным прибором 16 управления. Станционный прибор 16 управления служит для управления и контроля электрической сети 11 энергоснабжения на уровне коммутационного устройства и предоставляет обслуживающему персоналу на месте характеристики изменения измеренных значений и сообщений для индикации и воспринимает команды управления для управления функционированием сети 11 энергоснабжения.

Станционный прибор 16 управления соединен через коммуникационное соединение 17 центра управления с по меньшей мере одним прибором сетевого центра 18а управления, который служит для управления и контроля электрической сети 11 энергоснабжения на уровне сетевого центра управления. При этом прибор 18а сетевого центра управления может быть образован, например, установкой обработки данных сетевого центра управления. Дополнительно к прибору 18а сетевого прибора управления может также быть образовано другое устройство 18b обработки данных, соединенное с коммуникационным соединением 17 центра управления, например переносной компьютер, который может временно соединяться с коммуникационным соединением 17 центра управления.

Кроме того, с коммуникационной шиной 15 или с коммуникационным соединением 17 центра управления могут быть соединены устройства 19 хранения данных.

Показанная на чертеже автоматизированная система 10 энергоснабжения принимает на себя одновременно функции управления функционированием обычной автоматизированной системы энергоснабжения, а также функции системы для контроля качества электроэнергии электрической сети энергоснабжения. В то время как требованиями, предъявляемыми к управлению функционированием электрической сети 11 энергоснабжения, являются, в частности, ее безопасность эксплуатации, надежность и готовность к работе, существенное требование, предъявляемое к системе для контроля качества электроэнергии электрической сети энергоснабжения, состоит в полной регистрации и хранении измеренных значений, релевантных для оценки качества электроэнергии.

Для того чтобы с помощью единственной автоматизированной системы энергоснабжения обеспечить удовлетворение этих различных требований, полевые приборы 14, по меньшей мере один станционный прибор 16 управления, а также по меньшей мере один прибор сетевого центра 18а или 18b управления выполнены с возможностью обработки, с одной стороны, данных управления функционированием, а с другой стороны, данных качества электроэнергии. Под данными управления функционированием следует понимать измеренные значения, которые пригодны для оценивания общего состояния функционирования электрической сети 11 энергоснабжения, сообщения, выведенные из измеренных значений (например, относительно превышения порогового значения), а также автоматически (например, посредством защитных приборов) генерируемые команды или команды управления, вводимые обслуживающим персоналом для управления функционированием электрической сети 11 энергоснабжения. Пригодные для оценивания состояния электрической сети энергоснабжения измеренные значения могут в этой связи представлять собой, в частности, измеренные значения тока и напряжения, которые воспринимаются сенсорами 12 на первичных компонентах электрической сети энергоснабжения, а также, например, измеренные значения температуры, которые воспринимаются на трансформаторе электрической сети энергоснабжения. Эти измеренные значения, релевантные в рамках управления функционированием электрической сети энергоснабжения, регистрируются полевыми приборами и, при необходимости, подаются на предварительную обработку. В рамках этой предварительной обработки может, например, осуществляться цифровая фильтрация измеренных значений, вычисление мощности или вычисление векторов тока и напряжения. Кроме того, полевые приборы могут уже осуществлять обработку в форме автоматической оценки воспринятых измеренных значений, чтобы, например, вывести из измеренных значений определенные сообщения или иметь возможность распознавать недопустимые состояния функционирования уже на уровне полевых приборов, и генерировать соответствующие меры противодействия, особенно в форме команд запуска для электрических мощных переключателей. Последние названные автоматические функции оценки обычно реализуются полевыми приборами в форме электрических защитных приборов. Наряду с такими командами, автоматически генерируемыми полевыми приборами, на исполнительные элементы 13 также передаются управляющие команды, сформированные станционным прибором 16 управления или прибором 18а или 18b сетевого центра управления посредством пользовательских вводов, которые от исполнительных элементов 13, например управляющих устройств размыкающих переключателей или переключателей ступеней трансформатора, передаются на первичные компоненты электрической сети энергоснабжения.

Измеренные значения, пригодные для оценивания качества электроэнергии электрической сети 11 энергоснабжения, которые также воспринимаются датчиками 12, могут представлять собой измеренные значения тока и напряжения. В рамках предварительной обработки в электрических полевых приборах 14 из таких измеренных значений могут формироваться уже выведенные значения, такие как значения действительной и реактивной мощности, значения частоты, значения, которые дают данные о высших гармониках (частично вплоть до 50-й высшей гармоники) измеренных значений, и другие выведенные значения, пригодные для оценивания качества электроэнергии электрической сети 11 энергоснабжения. Такие пригодные для оценивания качества электроэнергии измеренные значения и выведенные значения должны передаваться на память 19 данных и/или станционный прибор 16 управления или прибор 18а или 18b сетевого центра управления, чтобы там предоставляться для дальнейшего анализа.

В то время как для управления функционированием должно передаваться сравнительно мало данных (измеренные значения тока и напряжения и, при необходимости, значения мощности), и поэтому данные управления функционированием имеют незначительный объем данных и должны незамедлительно передаваться на автоматизированную систему 10 энергоснабжения, передача данных качества электроэнергии, которые ввиду большого количества измеренных значений и выведенных из них значений имеют больший объем данных, может осуществляться с известной задержкой. Можно, например, данные качества электроэнергии передавать поблочно, то есть сначала в течение некоторого интервала измеренные значения принимаются от полевого прибора 14 и сохраняются промежуточным образом так долго, пока не будет достигнут определенный объем данных или пока не пройдет определенный интервал времени, и собранные таким образом данные качества электроэнергии затем передаются в блоке на память 19 данных и/или станционный прибор 16 управления или прибор 18а или 18b сетевого центра управления.

Для этих различных целей предусмотрено, что в автоматизированной системе 10 энергоснабжения данные управления функционированием передаются согласно первому коммуникационному протоколу или первой службе передачи данных определенного коммуникационного протокола, а данные качества электроэнергии передаются согласно второму коммуникационному протоколу, который отличается от первого коммуникационного протокола, или второй службе передачи данных определенного коммуникационного протокола, которая отличается от первой службы передачи данных.

Коммуникационный протокол представляет собой всеобъемлющий свод правил для установления коммуникационных механизмов. Коммуникационный протокол может включать в себя различные службы передачи данных, то есть отдельные друг от друга своды правил для передачи данных. Данные управления функционированием, с одной стороны, и данные качества электроэнергии, с другой стороны, могут также передаваться либо согласно полностью различным коммуникационным протоколам, либо согласно различным службам передачи данных определенного коммуникационного протокола, например, посредством коммуникационного протокола по IEC 61850. Важным является то, что для различных данных применяются различные коммуникационные правила, чтобы обеспечить возможность разделения обоих логических коммуникационных маршрутов.

Коммуникационный протокол или служба передачи данных для данных управления функционированием может при этом предусматривать, что данные управления функционированием незамедлительно после их регистрации и с наивысшим приоритетом передаются по коммуникационной шине 15 или по коммуникационному соединению 17 центра управления. Ввиду незначительного объема данных управления функционированием первый коммуникационный протокол или первая служба передачи данных могут быть пригодными для меньших объемов данных, отказоустойчивость первого коммуникационного протокола или первой службы передачи данных может быть выбрана таким образом, что хотя потери и неправильные передачи определенного количества измеренных значений разрешены, однако они должны оповещаться и предоставляться по возможности актуальным образом. В целом должно гарантироваться, что в течение кратчайшего возможного времени минимально необходимое количество измеренных данных для управления функционированием электрической сети энергоснабжения должно передаваться на станционный прибор 16 управления или прибор 18а или 18b сетевого центра управления. Команды управления и автоматически генерируемые команды, напротив, должны передаваться на соответствующий приемник с наивысшей надежностью, так что первый коммуникационный протокол или первая служба передачи данных предусматривают, например, концепцию избыточности, предусматривающую многократную (избыточную) передачу команд управления или команд и/или квитирование команд посредством соответствующего приемника.

Второй коммуникационный протокол или вторая служба передачи данных для передачи данных качества электроэнергии должны, напротив, выбираться таким образом, что обеспечивается возможность передачи больших объемов данных в виде поблочной передачи. При этом данные качества электроэнергии хотя и имеют самый низкий приоритет передачи по отношению к коммуникационной шине 15 или по коммуникационному соединению 17 центра управления, однако должны передаваться абсолютно полностью, так что в передаваемых характеристиках измеренных значений не возникает никаких пропусков. Поэтому коммуникационный протокол или служба передачи данных для этого должны, например, гарантировать, что прерванные или подавленные помехами коммуникационные передачи должны быть повторены или продолжены на правильном месте. Время передачи относительно данных качества электроэнергии играет, однако, подчиненную роль, так как обработка этих данных является длительным процессом и изменение качества электроэнергии не требует никакой непосредственной реакции обслуживающего персонала электрической сети энергоснабжения. В то время как временные рамки для реакции относительно изменений данных управления функционированием лежат в диапазоне нескольких секунд, анализ данных качества электроэнергии и реакция на изменения данных качества электроэнергии могут осуществляться в диапазоне от нескольких минут до нескольких часов.

Посредством различных коммуникационных протоколов или служб передачи данных по одному и тому же физическому соединению передачи данных, то есть коммуникационной шине 15 или по коммуникационному соединению 17 центра управления, устанавливается несколько логических коммуникационных соединений, которые должны быть строго отделены друг от друга, чтобы, с одной стороны, гарантировать надежность и безопасность функционирования в отношении управления функционированием, а с другой стороны, обеспечить возможность полной передачи данных качества электроэнергии. Например, может быть предусмотрено, что данные качества электроэнергии только тогда передаются по коммуникационной шине 15 или по коммуникационному соединению 17 центра управления, когда их коммуникационная нагрузка сравнительно низкая.

Дополнительно также может быть предусмотрено, что с помощью полевых приборов регистрируются так называемые записи помех, то есть характеристики изменения измеренных значений во время автоматически распознанной полевыми приборами помехи в электрической сети 11 энергоснабжения, и соответствующие данные записи помех согласно третьему коммуникационному протоколу или третьей службе передачи данных передаются на станционный прибор 15 управления или прибор 18 сетевого центра управления. Такие записи помех находятся обычно в диапазоне от 10 кбайт до 400 Мбайт и должны передаваться с приоритетом ниже данных управления функционированием, но выше данных качества электроэнергии, так как они требуют реакции в пределах нескольких минут.

Поэтому с помощью изображенной на чертеже автоматизированной системы 10 энергоснабжения могут выполняться функции управления функционированием электрической сети 11 энергоснабжения, функции для контроля качества электроэнергии и, при необходимости, функции для анализа регистраций записей помех, не требуя дополнительной установки приборов. За счет того, что в значительной степени может использоваться инфраструктура уже имеющейся автоматизированной системы энергоснабжения, для оператора электрической сети энергоснабжения благодаря такой автоматизированной системе энергоснабжения не возникает никаких дополнительных расходов.