在過程控制中生成綜合警報的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明關(guān)注由標準化或形式系統(tǒng)配置描述所描述的工業(yè)工廠的過程控制（PC）系統(tǒng)的警報，特別地高或中壓電力網(wǎng)絡(luò)中的變電站的變電站自動化（SA）系統(tǒng)的警報。這些警報采用自動化方式嵌入綜合警報供進一步處理或分析。從系統(tǒng)配置描述識別并且檢索所有警報，并且根據(jù)配置描述將其指派給工廠或結(jié)構(gòu)級?；诰瘓箢愋汀⒗缤瑯訌南到y(tǒng)配置描述檢索的并且根據(jù)一些預(yù)配置或用戶定義的規(guī)則的根據(jù)IEC61850邏輯節(jié)點等級和數(shù)據(jù)對象名稱，每個識別的警報指派給警報類別。最后，處于特定工廠級和每個警報類別的綜合警報從指派給相應(yīng)警報類別和所有在層級上較低的工廠級的所有警報中得出。
【專利說明】在過程控制中生成綜合警報
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)自動化和控制系統(tǒng)，特別地涉及具有標準化配置表示的變電站自動化系統(tǒng)。更具體地，它涉及將系統(tǒng)的警報呈現(xiàn)給操作員的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]變電站自動化SA系統(tǒng)監(jiān)管、監(jiān)測、保護并且控制變電站。這典型地由分配給變電站間隔和一次設(shè)備的保護和控制裝置以及站級網(wǎng)關(guān)和人機接口 HMI完成。站級應(yīng)用需要根據(jù)變電站布局和用戶以及相應(yīng)地操作員的要求來配置。
[0003]靠近過程的SA系統(tǒng)的保護和控制裝置生成事件、警告和警報信號，它們被發(fā)送給站級裝置用于記錄、存檔和評估。如果遇到干擾，負責(zé)的操作員必須基于可用的大量信息來調(diào)查什么時間和在系統(tǒng)中哪個位置究竟發(fā)生了什么。為了該目的，警報評估應(yīng)用向操作員提供某種支持。
[0004]常用的第一個可能性包括根據(jù)警報和事件列表可配置的過濾器來濾出某些方面，例如間隔、特定開關(guān)或變壓器，或特定二次設(shè)備裝置或功能的警報。這些過濾器典型地依賴事件和警報列表中可用的有限信息，像警報發(fā)生處的對象的名稱。更詳盡的變化形式包括像優(yōu)先級、警報等級等過濾器類別性質(zhì)，其必須針對每個信號或至少每個信號類型來工程化。
[0005]獲得對系統(tǒng)警報狀態(tài)的快速綜覽的另一個方式包括處于不同分級級別的綜合警報，其允許對發(fā)生問題的開關(guān)場或二次系統(tǒng)的位置或功能的快速識別。此外，這要求根據(jù)開關(guān)場結(jié)構(gòu)和不同的功能類別(像開關(guān)場、保護、控制、通信系統(tǒng))手動預(yù)先工程化警報層級，其中綜合警報根據(jù)開關(guān)場結(jié)構(gòu)(例如在變電站、電壓級，間隔和設(shè)備級)限定。這樣的分級警報結(jié)構(gòu)使操作員能夠在較高級獲取對警報情況的快速綜覽，并且向下進展到令人感興趣的較低級，然而這樣的分級警報結(jié)構(gòu)需要在信號或信號類型級對每個變電站分別配置，即對每個警報信號，手動完成功能類別的指派。
[0006]基于IEC 61850的SA系統(tǒng)憑借標準化配置表示或形式系統(tǒng)描述(叫做變電站配置描述(S⑶))來配置和描述。S⑶文件包括IED之間的邏輯數(shù)據(jù)流和IED之間的關(guān)系以及IED代表變電站所執(zhí)行的功能性。除了用于高和中壓電力網(wǎng)絡(luò)中的變電站的SA系統(tǒng)外，用于例如水力發(fā)電廠、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和分布式能量資源(DER)的其他過程控制系統(tǒng)可同樣由至少部分與IEC 61850 SA描述相同的形式系統(tǒng)描述來描述。
[0007]EP-A 2264967與間隔間SA應(yīng)用的接口描述或結(jié)構(gòu)有關(guān)。需要所述應(yīng)用到SA系統(tǒng)的其他元件、例如到間隔控制器、IED、0PC服務(wù)器、HMI和/或網(wǎng)關(guān)的接口以便使間隔間SA應(yīng)用配置和實現(xiàn)完全自動化。如例如包括在IEC 61850 S⑶文件中的基礎(chǔ)SA系統(tǒng)的形式描述或結(jié)構(gòu)用于生成要工程化的間隔間SA應(yīng)用的接口的形式描述，即根據(jù)IEC 61850將接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化成邏輯節(jié)點。這些邏輯節(jié)點進一步連接到過程單線圖并且集成至基礎(chǔ)SA系統(tǒng)的SCD文件中，由此生成增強的SCD文件。這些接口級邏輯節(jié)點包括控制塊和數(shù)據(jù)集定義，它們一起定義應(yīng)用內(nèi)的數(shù)據(jù)流，即托管接口功能塊的IED和托管指派給層級較低級的變電站構(gòu)成部分的基本SA功能性的IED之間的通信鏈路。優(yōu)選地，該數(shù)據(jù)流由單獨的應(yīng)用工程化向?qū)Щ蛳到y(tǒng)工程化工具的部件而被自動工程化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是支持警報層級和分類的實現(xiàn)用于工業(yè)工廠或過程中干擾的快速分析。該目的通過生成綜合警報的方法并且通過根據(jù)獨立權(quán)利要求的警報接口實現(xiàn)。優(yōu)選實施例從從屬專利權(quán)利要求中是明顯的，其中權(quán)利要求從屬性不應(yīng)該解釋為排除另外有意義的權(quán)利要求組合。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，由標準化或形式系統(tǒng)配置描述所描述的工業(yè)工廠的過程控制PC系統(tǒng)的警報、特別地用于高和中壓電力網(wǎng)絡(luò)中的變電站的變電站自動化SA系統(tǒng)的警報采用自動化方式嵌入或合并成綜合警報以供進一步處理或分析。從系統(tǒng)配置描述識別并且檢索要求即刻操作員干預(yù)的所有警報或其他事件，并且根據(jù)配置描述將其指派給工廠或結(jié)構(gòu)級?；诰瘓箢愋汀⒗缤瑯訌南到y(tǒng)配置描述檢索的并且根據(jù)一些預(yù)配置或用戶定義的規(guī)則的根據(jù)IEC 61850的邏輯節(jié)點等級和數(shù)據(jù)對象名稱等，每個識別的警報被指派給警報類另O。最后，處于特定工廠級和每個警報類別的合并綜合警報從指派給相應(yīng)警報類別和在層級上不高于該特定工廠級的所有工廠級的所有警報中得出或計算。
[0010]也就是說，本發(fā)明實現(xiàn)了基于工業(yè)工廠的PC系統(tǒng)的形式系統(tǒng)配置描述自動生成警報接口作為工廠監(jiān)管過程或人機接口的部分。該警報接口包括根據(jù)工廠級或過程結(jié)構(gòu)的警報層級和根據(jù)牽涉的設(shè)備件或過程功能的警報分類或等級化。該上下文中典型的警報類別涉及一次設(shè)備或二次設(shè)備，或涉及保護、控制或安全功能。在該上下文中，因為例如保護警報可指派給面向“功能”類別(“保護”)和面向“設(shè)備”類別(“變壓器”)兩者，類別指派可能是模糊的。
[0011]在優(yōu)選實施例中，對每個實現(xiàn)的綜合警報定義綜合警報確認。對應(yīng)的確認延伸到對該綜合警報做出貢獻的所有警報，即延伸到指派給相同類別和由談?wù)摰脑摼C合警報評估的低等工廠級的所有警報。前者從而不需要由操作員單獨確認。
[0012]具體地，在SA系統(tǒng)的警報接口中，綜合警報采用分級和結(jié)構(gòu)化的方式呈現(xiàn)，其中該結(jié)構(gòu)從作為SA系統(tǒng)的形式配置描述的IEC 61850變電站配置描述S⑶文件自動得出。用SA系統(tǒng)的IEC 61850 S⑶文件配置的通用警報應(yīng)用和預(yù)定義的且用戶定義的警報類別基于SCD外部分類規(guī)則作為應(yīng)用專家程序來執(zhí)行。該SCD文件允許經(jīng)由像OPC服務(wù)器的標準接口自動預(yù)訂變電站的所需在線數(shù)據(jù)或作為IEC 61850客戶端直接向IED預(yù)定。指派的工廠級是來自(按層級遞減順序)變電站、電壓、間隔、一次設(shè)備、子設(shè)備級的變電站分級級別。
[0013]等級化主要使用包含在IEC 61850數(shù)據(jù)模型中的內(nèi)在語義由類別的基于規(guī)則的定義、從標準化的邏輯節(jié)點LN等級和包括警報信息的數(shù)據(jù)對象的數(shù)據(jù)對象DO名稱以及從如包含在SCD文件的變電站章節(jié)中的一次設(shè)備結(jié)構(gòu)和類型來確定。另外，憑借用戶定義的規(guī)則，成為客戶選擇類型的功能結(jié)構(gòu)的項目特定分類可設(shè)置用于特定SA項目的工程化期間，例如以便反映不同的優(yōu)選(只要關(guān)注上文提到的模糊性)。
[0014]在優(yōu)選實施例中，警報由LN實例的DO表示，其中警報狀態(tài)或值由該DO的更新值編碼或給出。警報一般指派給相應(yīng)LN的分級級別。然而，如果警報由涉及特定智能電子裝置IED (其進而托管多個LN)的性質(zhì)的LN的DO表示，該多個LN的最高變電站層級級別被指派給該警報。結(jié)果，間隔中本地保護IED將被分配給該間隔，而橫跨若干間隔的母線保護IED將被分配給該母線的電壓級。
[0015]警報層級和不同類別中的警報可采用樹形或表格視圖向操作員顯示。綜合警報也可在操作員HMI中提供成圖形表示，例如采用單線綜覽圖片、設(shè)備圖片或圖形房間布局的光學(xué)顯示。適合的警報應(yīng)用可以自動生成處于適當?shù)墓S級和類別的所有綜合警報，并且在線、通過SA系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)作為信號提供這些綜合警報給網(wǎng)關(guān)或其他IED供進一步訪問和評估，而無需任何另外的配置或工程化投入。該訪問憑借像0PC的標準接口或作為提供CALH綜合警報的IEC 61850服務(wù)器(如在下一段詳細描述的)實現(xiàn)。
[0016]在本發(fā)明的優(yōu)選變化形式中，并且為了簡化進一步訪問或?qū)泳C合警報狀態(tài)數(shù)據(jù)，綜合警報通過形式描述術(shù)語而定義為根據(jù)IEC 61850的CALH LN的實例。綜合警報或CALH LN在每個變電站分級級別上對每個類別實例化。每個實例進一步連接到過程單線圖，并且集成至SA系統(tǒng)的S⑶文件中，如在EP-A 2264967中詳細描述的。因此，具有綜合警報LN的集成SCD文件包括自動工程化的控制塊和數(shù)據(jù)集定義，它們一起定義警報應(yīng)用內(nèi)的數(shù)據(jù)流，例如托管綜合警報LN的IED和托管包括基本警報信息的LN的IED之間的通信鏈路。
[0017]本方面還涉及計算機程序產(chǎn)品，其包括用于控制IED (適應(yīng)于連接到SA通信網(wǎng)絡(luò)和/或托管綜合警報LN)的一個或多個處理器的計算機程序代碼，特別地計算機程序產(chǎn)品包括計算機可讀介質(zhì)，該介質(zhì)在其中包含計算機程序代碼。
【具體實施方式】
[0018]圖1描繪處于電壓級AA1E1的警報層級視圖的表格視圖，其示出間隔的警報狀態(tài)。箭頭指出的紅色圓圈指示間隔AA1E1Q05中的控制警報。通過點擊左側(cè)對象中的一個，在該情況下間隔Q05 (包含像開關(guān)和保護功能的一次設(shè)備的層級的下一個級別)在圖2中描繪。箭頭指出的紅色圓圈示出問題在于該間隔內(nèi)的斷路器QA1。通過選擇該對象然后點擊頂部的“控制”類別，示出該級別的適當信號，揭示該斷路器被阻斷；(對比圖3中箭頭指出的兩個紅色圓圈)。
[0019]圖4描繪S⑶文件的摘錄，其包括圖1中描繪的自動生成應(yīng)用視圖的配置部分，尤其是AA1E1Q05的間隔視圖。特別地，列出作為示范性的一次或主導(dǎo)設(shè)備的斷路器QA1。它包括邏輯節(jié)點XCBR，其數(shù)據(jù)對象BlkCl和BlkOpn被報告成具有圖3中的主動警報狀態(tài)。
[0020]SA系統(tǒng)中的綜合警報的層級遵照SCD文件變電站層級變電站/電壓級/間隔/一次設(shè)備/子設(shè)備。另外，功能/子功能層級可以根據(jù)需要在每個級別增加，其中來自IEC61850的約束關(guān)注警報只可以分配給單個變電站分級級別的事實。分類由基于IEC 61850數(shù)據(jù)模型的內(nèi)在語義的規(guī)則完成。分類的示范性預(yù)訂義規(guī)則是:
?保護警報:LN等級以P開始 ，并且數(shù)據(jù)項目或D0名稱是Op或Tr或Blk或Health ；LN等級是RBRF并且D0名稱是數(shù)據(jù)Health、OpEx、Op In,
?控制警報:LN等級是XCBR、XSWI，DO名稱是BlkOpn、BlkCl ；
?一次設(shè)備警報:LN等級以X (開關(guān)裝置)、Y (變壓器)、Ζ (其他一次設(shè)備)、Τ (儀表互感器)開始，并且 D0 名稱 EEHealth ；LN 等級 SMG、SML 和 DO 名稱 EEHealth、InsAlm、PrsAlm ；LN等級是TVTR并且DO名稱是FuFail ；LN等級MMXU或MMXN限制違反；
?二次系統(tǒng)(IED)警報:任何具有q=’無效’的預(yù)訂數(shù)據(jù)項目；LN等級LPHD，數(shù)據(jù)名稱PhyHealth、WacTrg、WrmStr、PwrDwnΛ PwrUp。
[0021]根據(jù)確保最高警報狀態(tài)(就重要性)壓倒所有其他有貢獻的警報的某種邏輯，個體警報狀態(tài)按照類別并且跨層級而被總計或評估。在警報值有任意變化時，重新計算類別中的所有上等綜合警報的狀態(tài)。也就是說，用SA系統(tǒng)的IEC 61850 SCD文件配置的通用變電站級警報應(yīng)用和預(yù)配置的且用戶定義的警報類別在操作期間被重復(fù)執(zhí)行以便沒有延遲地傳播任何基礎(chǔ)警報狀態(tài)變化。
[0022]除了標準IEC 61850警報狀態(tài)“0Κ”(綠色)、“警告”(黃色；例如如果接近/達到開關(guān)操作的最大數(shù)目，或如果兩個冗余通信通道中的一個故障則可應(yīng)用)、“警報”(紅色)外，引入另外的狀態(tài)“沒有傳送”(黑色)，其也表示示范性的IED相關(guān)警報。另外，IED的通信狀態(tài)可以從交換的信號的質(zhì)量來得出。在該情況下，‘藍色’意味OK (但是得出的)，而IED處的‘紅色’和信號處的‘黑色’示出沒有傳送的信號。也可處理像保護跳閘的短持續(xù)時間警報狀態(tài)，在該情況下可以引入警報確認的細化概念，其中警報保持待定直到它被確認并且它的警報狀態(tài)消失。
[0023]在本發(fā)明的有利實施例中，通過用戶定義的規(guī)則相應(yīng)自動生成的類別也可以用于將(存檔)事件列表的事件(而不是當前警報狀態(tài))等級化和過濾(但不是圖形表示)。
【權(quán)利要求】
1.一種生成由配置描述所描述的工業(yè)工廠的過程控制PC系統(tǒng)的警報的綜合警報的方法，包括 -從所述配置描述識別警報， -將每個識別的警報指派給工廠級， -基于從所述配置描述檢索的警報類型將每個識別的警報指派給警報類別， -從指派給所述警報類別并且指派給特定工廠級或任何下面的工廠級的所有警報得出每個警報類別的并且處于所述特定工廠級的綜合警報。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中指派的警報類別是保護、控制、一次設(shè)備、二次設(shè)備或安全類別中的一個。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括 -定義綜合警報確認用于確認對綜合警報有貢獻的所有警報。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其中所述工廠是由根據(jù)IEC61850的標準化配置描述所描述的電力傳輸系統(tǒng)的變電站，并且其中指派的工廠級是來自變電站、電壓、間隔、一次設(shè)備、子設(shè)備級的變電站分級級別。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述警報由根據(jù)IEC61850的邏輯節(jié)點LN的數(shù)據(jù)對象DO表示,所述方法包括 -將所述警報指派給所述LN的變電站分級級別，以及 -基于所述DO的名稱將所述警報指派給警報類別。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述警報是涉及托管多個實現(xiàn)的LN的智能電子裝置IED的警報，所述方法進一步包括 -將所述IED相關(guān)警報指派給實現(xiàn)的LN中的任一個被指派給的最高變電站分級級別。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括 -針對每個類別和變電站分級級別將綜合警報LN實例化。
8.一種警報接口，其包括人機接口 HMI和由配置描述所描述的工業(yè)工廠的過程控制PC系統(tǒng)的綜合警報服務(wù)器裝置中的一個，分別用于由操作員視覺訪問或用于通過綜合警報客戶端裝置在線訪問根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項生成的綜合警報。
9.如權(quán)利要求8所述的警報接口，進一步適應(yīng)于連接到變電站自動化SA系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，并且適應(yīng)于托管根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項生成的綜合警報的根據(jù)IEC 61850的綜合警報邏輯節(jié)點LN。
【文檔編號】G05B23/02GK103649860SQ201280032490
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月30日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:Abb技術(shù)有限公司