同步相量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】一個實施例描述非暫時性有形計算機可讀介質(zhì)，該介質(zhì)存儲可由廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的電子裝置的處理器運行的多個指令。指令包括：經(jīng)由網(wǎng)絡接口從廣域監(jiān)測系統(tǒng)接收同步命令的指令，其中，使同步命令通過編碼在同步命令上的時間戳與全局時鐘時間同步；利用輸入處置器至少部分地基于編碼在同步命令上的發(fā)送器ID和接收器ID而接受或拒絕同步命令；利用同步命令管理器至少部分地基于編碼在同步命令上的調(diào)度器時間而調(diào)度為編碼在同步命令上的控制命令的運行；以及利用處理器至少部分地基于編碼在同步命令上的應用ID而運行編碼在同步命令上的控制命令。
【專利說明】
同步相量數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及方法
【背景技術(shù)】
[0001 ]本文中所公開的主題涉及廣域監(jiān)測系統(tǒng)(WAMS)，更具體地，涉及WAMS內(nèi)的通信。
[0002]通常，可以利用廣域監(jiān)測系統(tǒng)(WAMS)來監(jiān)測諸如電網(wǎng)之類的大型地理分布式系統(tǒng)。具體地，WAMS可以包括位于分布式系統(tǒng)的各種地理位置的多個變電站。例如，變電站可以實現(xiàn)通過測量諸如裝置狀態(tài)、頻率、電壓、電流或功率之類的參數(shù)而能夠監(jiān)測和/或計量分布式系統(tǒng)，并且，基于所測量到的參數(shù)而確定同步相量數(shù)據(jù)集。然后，可以傳輸同步相量數(shù)據(jù)集，并且，使同步相量數(shù)據(jù)集集中于例如另一變電站或控制中心，以實現(xiàn)對分布式系統(tǒng)的各種地理位置的更集中的監(jiān)測。
[0003 ]另外，WAMS還可以包括諸如保護及控制特征之類的其他特征。例如，可以基于集中的同步相量數(shù)據(jù)集而將命令傳輸至變電站，以執(zhí)行諸如使斷路器斷開或閉合之類的特定的動作。因此，改進WAMS中的裝置之間的通信將是有益的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下文中總結(jié)在范圍上與原始要求保護的發(fā)明相應的某些實施例。這些實施例不旨在限制要求保護的發(fā)明的范圍，而寧可說是，這些實施例僅旨在提供對本發(fā)明的可能的形式的小結(jié)。實際上，本發(fā)明可以包含可能與在下文中闡明的實施例類似的或不同的各種形式。
[0005]第一實施例描述廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的裝置，該裝置包括:處理器，在檢測到觸發(fā)事件時，啟動同步命令;同步命令管理器，將控制命令編碼在同步命令上，其中，控制命令至少部分地基于觸發(fā)事件；以及輸出處置器，將時間戳、應用ID、調(diào)度器時間、發(fā)送器ID以及接收器ID編碼在同步命令上，并且，輸出同步命令，以實現(xiàn)將同步命令發(fā)送至廣域監(jiān)測中的第二裝置。
[0006]第二實施例描述存儲可由廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的電子裝置的處理器運行的多個指令的非暫時性有形計算機可讀介質(zhì)。指令包括:經(jīng)由網(wǎng)絡接口從廣域監(jiān)測系統(tǒng)接收同步命令的指令，其中，使同步命令通過編碼在同步命令上的時間戳與全局時鐘時間同步;利用輸入處置器至少部分地基于編碼在同步命令上的發(fā)送器ID和接收器ID而接受或拒絕同步命令；利用同步命令管理器至少部分地基于編碼在同步命令上的調(diào)度器時間而調(diào)度編碼在同步命令上的控制命令的運行；以及利用處理器至少部分地基于編碼在同步命令上的應用ID而運行編碼在同步命令上的控制命令。
[0007]第三實施例描述廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的裝置，該裝置包括同步相量測量單元，同步相量測量單元至少部分地基于與裝置耦合的電力設備所采集的測量而生成同步相量數(shù)據(jù)集。該裝置還包括同步相量數(shù)據(jù)歸檔，同步相量數(shù)據(jù)歸檔存儲所生成的同步相量數(shù)據(jù)集和與生成同步相量數(shù)據(jù)集的時間相對應的同步相量測量單元的配置，并且，響應于數(shù)據(jù)檢索控制命令而檢索所存儲的同步相量數(shù)據(jù)集和配置并將其發(fā)送至同步相量測量單元，其中，數(shù)據(jù)檢索控制命令識別所存儲的同步相量數(shù)據(jù)集。
【附圖說明】
[0008]在參考附圖來閱讀以下的詳述時，將更好地理解本發(fā)明的這些及其他特征、方面以及優(yōu)點，其中，在所有的附圖中，相似的字符表示相似的零件，其中:
圖1是根據(jù)實施例而圖示廣域監(jiān)測系統(tǒng)(WAMS)的示意圖；
圖2是根據(jù)實施例而圖示圖1的WAMS中的裝置之間的連接性的框圖；
圖3是根據(jù)實施例而圖示圖2的裝置的構(gòu)件的框圖；
圖4是根據(jù)實施例而圖示圖3的裝置內(nèi)的過程的過程流程圖；
圖5是根據(jù)實施例而圖示被包括在同步命令中的數(shù)據(jù)的實施例的框圖；
圖6是根據(jù)實施例而圖示在圖3的裝置中接收并運行同步命令的過程的流程圖；
圖7是根據(jù)實施例而圖示在圖3的裝置中接收并運行“數(shù)據(jù)檢索”同步命令的過程的流程圖；以及
圖8是根據(jù)實施例而圖示從圖3的裝置傳輸同步命令的過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0009]將在下文中描述本發(fā)明的一個或更多個具體的實施例。為了提供對這些實施例的簡明的描述，可能未在說明書中描述實際的實現(xiàn)方案的所有的特征。應當意識到，在任何這樣的實際的實現(xiàn)方案的開發(fā)中，如在任何工程或設計項目中，必須作出許多實現(xiàn)方案特有的決策，以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，諸如對可能因?qū)崿F(xiàn)方案而異的系統(tǒng)相關(guān)的約束和商業(yè)相關(guān)的約束的依從性。此外，應當意識到，這樣的開發(fā)努力可能復雜而費時，但對于得益于本公開的普通技術(shù)人員，將不過是設計、制備以及制造的常規(guī)事業(yè)。
[0010]在介紹本發(fā)明的各種實施例的要素時，冠詞“一”、“一個”、“這個”以及“該”旨在意指存在一個或更多個要素。術(shù)語“包含”、“包括”以及“具有”旨在為包括的，并且，意指可能存在除了所列出的要素之外的另外的要素。
[0011]本公開包括用于改進廣域監(jiān)測系統(tǒng)(WAMS)中的裝置之間的通信的系統(tǒng)及方法。更具體地，WAMS常常用于監(jiān)測諸如分布在廣大的地理區(qū)域上的電力系統(tǒng)(例如，電網(wǎng))之類的大型系統(tǒng)(例如，具有子循環(huán)分辨率(sub-cycle resolut1n))。在一些實施例中，WAMS可以允許諸如計量、保護和/或控制之類的功能。因此，一個實施例描述WAMS中的裝置，該裝置包括輸入處置器，輸入處置器從WAMS中的第二裝置接收同步命令，并且，至少部分地基于編碼在同步命令上的發(fā)送器ID和接收器ID而接受或拒絕同步命令，其中，在第二裝置中，使同步命令通過編碼在同步命令上的時間戳與全局時鐘時間同步。裝置另外包括同步命令管理器，同步命令管理器從輸入處置器接收所接受的同步命令，并且，至少部分地基于編碼在同步命令上的調(diào)度器時間而調(diào)度編碼在同步命令上的控制命令的運行。裝置還包括處理器，處理器至少部分地基于編碼在同步命令上的應用ID而運行編碼在同步命令上的控制命令。如本文中所使用的，“控制命令”旨在描述執(zhí)行控制動作的命令。換句話說，WAMS內(nèi)的裝置可以利用時間同步的命令(即，同步命令)來實現(xiàn)對控制命令的更智能的處理和WAMS中的各種裝置的同步。
[0012]經(jīng)由簡介，圖1描繪WAMS10的實施例。在所描繪的實施例中，WAMS 10是包括諸如變電站12、高壓(HV)變電站14、區(qū)域控制中心16、電網(wǎng)控制中心18以及共同的(例如，中央)控制中心20之類的多個層的分層式系統(tǒng)。通常，可以在變電站12或14中收集數(shù)據(jù)(例如，測量)，并且，使這些數(shù)據(jù)進一步集中于控制中心16、18或20處。如應當意識到的，還可以利用更集中的監(jiān)測系統(tǒng)來整合一些中間層(例如，將區(qū)域控制中心16和/或電網(wǎng)控制中心18整合到共同的控制中心20中)。另外，在其他實施例中，WAMS 1可以是分布式或分散式的。
[0013]如所描繪的，WAMS 10包括各種裝置，包括同步相量測量單元(SMU)22、相量數(shù)據(jù)集中器(PDC)24以及超級相量數(shù)據(jù)集中器(超級PDC)26。更具體地，每個變電站12和HV變電站14都包括測量諸如裝置狀態(tài)、頻率，電壓、電流以及功率(例如，同步相量測量)之類的參數(shù)的SMU 22。在一些實施例中，SMU 22可以被包括在諸如可向紐約斯克內(nèi)克塔迪的通用電氣公司購買的N60網(wǎng)絡穩(wěn)定性及同步相量測量系統(tǒng)之類的繼電器中。每個SMU 22都基于所測量到的參數(shù)而確定同步相量數(shù)據(jù)集，并且，經(jīng)由諸如局域網(wǎng)(LAN)或廣域網(wǎng)(WAN)之類的網(wǎng)絡30而將數(shù)據(jù)集傳輸至roc 24。如本文中所使用的，“同步相量數(shù)據(jù)集”包括所測量到的同步相量數(shù)據(jù)和對應的模擬值、數(shù)字狀態(tài)、控制位等。在一些實施例中，PDC 24可以是可向紐約斯克內(nèi)克塔迪的通用電氣公司購買的Mu11 i I in P30相量數(shù)據(jù)集中器。
[0014]在TOC 24使同步相量數(shù)據(jù)集集中之后，PDC 26可以類似地經(jīng)由網(wǎng)絡30而將集中后的數(shù)據(jù)集傳輸至其他PDC 24或超級roc 26。因此，這允許使同步相量數(shù)據(jù)集集中，以便在諸如控制中心(例如，區(qū)域控制中心16、電網(wǎng)控制中心18和/或共同的控制中心20 )之類的集中式位置呈現(xiàn)并分析。
[0015]此外，可以經(jīng)由網(wǎng)絡30而將控制命令傳輸至SMU 22且自SMU 22傳輸控制命令。具體地，命令可以指導SMU 22執(zhí)行某一操作或?qū)εcSMU 22耦合的諸如斷路器、互感器、開關(guān)、電動機或發(fā)電機之類的電力設備進行控制。例如，SMU 22可以接收指導SMU 22傳輸某一量的所存儲的同步相量數(shù)據(jù)集的控制命令。類似地，SMU 22可以接收指導SMU 22使斷路器跳閘的保護控制命令。以該方式，網(wǎng)絡30允許數(shù)據(jù)(例如，同步相量數(shù)據(jù)集)和命令(例如，控制命令)兩者都在WAMS 10中的各種裝置(例如，SMU 22,PDC 24或超級I3DC 26)之間傳輸。
[0016]因此，如圖2中所描繪的，多個裝置32在物理上與網(wǎng)絡30連接。如將在下文中更詳細地描述的，本文中所描述的技術(shù)實現(xiàn)裝置32經(jīng)由網(wǎng)絡30而與其他裝置32中的每個都通信。例如，第一裝置34可以與WAMS 1中的第二裝置36、第三裝置38或第η裝置40通信(例如，傳輸數(shù)據(jù)和/或命令)。另外，本文中所描述的技術(shù)實現(xiàn)使用多個通信協(xié)議來在裝置32之間通信。例如，裝置32可以根據(jù)電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)C37.118、國際電工委員會(IEC)61850-90-5或兩者而選擇性地傳送數(shù)據(jù)和命令。
[0017]通常，WAMS 10中的裝置32(例如，SMU 22,PDC 24或超級I3DC 26)包括圖3中所描繪的構(gòu)件。在一些實施例中，可以將多個裝置32的功能組合到單個裝置32中。換句話說，裝置可以包括單個SMU 22或多個SMU 22。
[0018]如所描繪的，裝置32包括一個或更多個處理器42、存儲器44、網(wǎng)絡接口46以及I/O接口 48。處理器42可以利用存儲于有形非暫時性存儲器44中的計算機指令來編程并運行這些計算機指令，以控制裝置32的運行，其中，存儲器44可以包括閃盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、光盤驅(qū)動器、磁光盤驅(qū)動器等。另外或備選地，處理器42可以是諸如專用集成電路之類的硬件處理器。另外，處理器42與網(wǎng)絡接口46耦合，這實現(xiàn)處理器42對與網(wǎng)絡30的通信進行控制。例如，網(wǎng)絡接口46可以利用諸如以太網(wǎng)連接器之類的串行連接器，以實現(xiàn)裝置32(例如，第一裝置34)經(jīng)由網(wǎng)絡30而與其他裝置32(例如，第二裝置36、第三裝置38或第η裝置40)交換數(shù)據(jù)和/或命令。此外，處理器42與I/O接口 48耦合，這實現(xiàn)處理器42對直接地與I/O接口 48耦合的電力設備的交互進行控制。例如，SMU 22(例如，裝置32)中的處理器42可以指導斷路器(例如，電力設備)跳閘和/或接收傳感器(例如，電力設備)所收集到的測量。
[0019]圖4描繪裝置32內(nèi)的信息流的實施例。如上所述，處理器42和存儲器44可以編程為對裝置32的運行進行控制。因此，在圖4中，處理器42和存儲器44被描繪為包括各種功能塊，每個功能塊都表示可以由處理器42和/或存儲器44執(zhí)行的功能。換句話說，存儲器44可以包括非暫時性計算機可讀指令(例如，軟件)，這些指令在由處理器42運行時，可以執(zhí)行作為功能塊而描述的功能。在其他實施例中，功能塊可以表示專用硬件(例如，ASIC)或?qū)Ｓ糜布败浖幕旌稀?br>[0020]如上所述，I/O接口48將裝置32與電力設備直接地耦合。例如，在所描繪的實施例中，裝置32與電流互感器50、電壓互感器52、模擬傳感器54以及接觸件56通信耦合。更具體地，裝置32可以接收包括與電流互感器50和電壓互感器52所測量到的電壓和電流有關(guān)的幅值、相位角以及時間的數(shù)據(jù)。然后，可以由裝置32利用所接收到的數(shù)據(jù)來生成相量數(shù)據(jù)(SP，幅值和相位角)，可以使相量數(shù)據(jù)時間同步而生成同步相量數(shù)據(jù)。另外，裝置32可以從諸如電阻式溫度檢測器(RTD)或其他外部換能器之類的模擬傳感器54接收模擬傳感器測量。例如，裝置32可以接收表示來自RTD(例如，模擬傳感器56)的溫度測量的模擬信號。此外，裝置32可以通過接收表示狀態(tài)的數(shù)字信號而確定接觸件56的狀態(tài)。例如，在使斷路器斷開時，裝置32可以接收“O”，并且，在使斷路器閉合時，裝置32可以接收“I”。
[0021]因此，在所描繪的實施例中，I/0接口 48包括數(shù)字I/O模塊58、模擬I/O模塊60、模擬和數(shù)字信號處理模塊62以及內(nèi)部高速數(shù)據(jù)交換總線64(例如，裝置32的底板)。更具體地，數(shù)字I/O模塊58提供接觸件56與內(nèi)部高速數(shù)據(jù)交換總線64之間的接口。例如，在一些實施例中，數(shù)字I/O模塊62可以通過說明去抖動時間而驗證接觸件58的狀態(tài)的變化，這可以促進確保僅記錄一個狀態(tài)變化。類似地，模擬I/O模塊64提供模擬傳感器54與內(nèi)部高速數(shù)據(jù)交換總線64之間的接口。例如，在一些實施例中，模擬I/O模塊60可以將所接收到的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字格式，以便在裝置32中進一步處理。
[0022]另外，如上所述，裝置32可以基于從電流互感器50和/或電壓互感器52接收的測量(例如，幅值、相位角以及時間)而生成同步相量數(shù)據(jù)。因此，在一些實施例中，為了促進同步相量數(shù)據(jù)的生成，模擬和數(shù)字信號處理模塊62可以將諸如總波形均方根電平(totalwaveform root-mean-square level)、基頻相量、對稱分量或諧波之類的基于所接收到的測量而計算出的值提供給內(nèi)部高速數(shù)據(jù)交換總線64。
[0023]然后，處理器42和/或存儲器44可以利用數(shù)據(jù)交換總線64上的數(shù)據(jù)(例如，接觸件狀態(tài)、傳感器測量以及互感器測量)來執(zhí)行功能。例如，裝置32可以執(zhí)行保護及自動化功能(功能塊66)。更具體地，處理器32可以對數(shù)據(jù)交換總線64上的數(shù)據(jù)進行分析，以檢測諸如欠電壓、過電壓、欠頻率、過頻率或頻率變化率之類的狀況，并且，確定將采取的適當?shù)膭幼?。在一些實施例中，這可以包括指導將斷路器關(guān)閉和/或?qū)⒃摖顩r通知其他裝置32。
[0024]另外，裝置32可以執(zhí)行諸如生成同步相量數(shù)據(jù)集之類的計量功能。為了促進生成同步相量數(shù)據(jù)集，可以對信號源進行分組(功能塊68)。更具體地，處理器42可以將特定的電流互感器50和特定的電壓互感器52分配給SMU 22。換句話說，SMU 22基于通過所分配到的(例如，特定的)儀器互感器(例如，50和52)而得到的測量來計算同步相量數(shù)據(jù)。另外，如所描繪的，裝置32可以包括多個SMU 22，將特定的電壓互感器52和電流互感器50分配給每個SMU 22。例如，可以將第一電壓互感器52和第一電流互感器50分配給第一SMU 22，并且，可以將第二電壓互感器52和第二電流互感器50分配給第二SMU 22。在一些實施例中，裝置32可以包括四個或更多個SMU 22。
[0025]如所描繪的，可以將每個SMU22所生成的同步相量數(shù)據(jù)集映射(功能塊71)到協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器(功能塊72)，以促進各種協(xié)議(例如，IEEE C37.118或IEC 61850-90-5)中的通信。在一些實施例中，可以基于采樣率而將數(shù)據(jù)集映射到協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器72，其中同一采樣率的數(shù)據(jù)集被映射(S卩，分配)到同一數(shù)據(jù)聚合器72。因此，如所描繪的，裝置32可以包括多個協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器72。
[0026]更具體地，協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器72可以使所接收到的數(shù)據(jù)集與時間對準聚合(功能塊73)，并且，生成協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集(例如，IEEE C37.118同步相量數(shù)據(jù)集、IEC61850-90-5同步相量數(shù)據(jù)集或兩者)。因此，基于所選擇(功能塊74)的協(xié)議而將聚合的數(shù)據(jù)集映射，以形成協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集(功能塊75)。例如，如果選擇IEEE C37.118協(xié)議，則將聚合的數(shù)據(jù)集映射到IEEE C37.118數(shù)據(jù)集。然后，可以基于所選擇的協(xié)議的規(guī)范(功能塊76)而經(jīng)由輸出處置器77和網(wǎng)絡接口46來傳送協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集。例如，IEEE C37.ll8數(shù)據(jù)集可以是單播的，并且，IEC 61850-90-5可以多播至其他裝置32。
[0027]另外，還可以將SMU22所計算出的同步相量數(shù)據(jù)集歸檔，以便稍后檢索(功能塊78 )。除了存儲所計算出的同步相量數(shù)據(jù)集之外，處理器42和/或存儲器44還可以存儲進行計算的SMU 22的配置，以提供同步相量數(shù)據(jù)集的上下文。對同步相量數(shù)據(jù)集和/或SMU配置進行歸檔和檢索的能力實現(xiàn)其他裝置32使用本文中所描述的同步命令來請求歷史數(shù)據(jù)。例如，如果PDC 24丟失上一周的同步相量數(shù)據(jù)，則PDC 24可以請求裝置32檢索所歸檔的那一周的同步相量數(shù)據(jù)集并將其重新傳輸。
[0028]另外，如上所述，裝置32包括網(wǎng)絡接口 46，網(wǎng)絡接口 46經(jīng)由網(wǎng)絡30而將裝置32與WAMS中的其他SMU 22,PDC 24、超級PDC 26等通信耦合。另外，網(wǎng)絡接口46將裝置32與網(wǎng)絡時間源79通信耦合，這可以促進裝置32之間的時間同步的控制命令(S卩，同步命令)的交換。如將在下文中更詳細地描述的，同步命令可以實現(xiàn)裝置32通信并以同步的方式執(zhí)行控制動作。例如，裝置32可以基于所發(fā)送的時間而對控制動作區(qū)分優(yōu)先次序，并且，多個裝置32可以基于同步運行時間而使控制動作的運行同步。
[0029 ]除了控制命令80 (例如，執(zhí)行控制動作的指令)之外，如圖5中所描繪的，同步命令82通?？梢园〞r間戳84、接收器ID 86、發(fā)送器ID 88、應用(S卩，功能)ID 90、調(diào)度器時間92或這些命令的任何組合。另外，在一些實施例中，同步命令可以基于IEC協(xié)議(例如，IEC61850-90-5)、ffiEE協(xié)議(例如，IEEE C37.118)、以IEC 61850的擴展的形式為基礎(chǔ)的面向通用對象的事件(GOOSE)、以IEC 61850-90-5為基礎(chǔ)的可路由傳送的面向通用對象的事件(R-G00SE)或任何其他對等網(wǎng)絡機制。
[0030]更具體地，時間戳84可以指示參考諸如網(wǎng)絡時間源79之類的全局時鐘而發(fā)送同步命令82的時間。另外，接收器ID 88識別旨在接收同步命令82的裝置32，并且，發(fā)送器ID 86識別發(fā)送裝置32。在一些實施例中，接收器ID 88和發(fā)送器ID 86可以是介質(zhì)訪問控制(MAC)地址或每個裝置32的另一個唯一的標識符。應用ID 90識別旨在利用控制命令80的裝置32內(nèi)的功能。例如，應用ID 90可以識別旨在用于同步相量數(shù)據(jù)歸檔和檢索功能78的數(shù)據(jù)檢索控制命令80 ο此外，調(diào)度器時間92可以指示運行控制命令80的時間。例如，調(diào)度器時間92可以指示旨在在特定的全局時間運行控制命令80，或旨在在指定的時間延遲之后運行控制命令80。因此，調(diào)度器時間92實現(xiàn)WAMS 10中的多個裝置32使控制命令80的運行同步。例如，可以指導多個裝置在指定的全局時間運行控制命令80。此外，在一些實施例中，這對測試目的有用。更具體地，同步命令可以同時地一起觸發(fā)多個裝置32，例如，以測試同步相量數(shù)據(jù)的準確度或?qū)EEE C37.118標準的依從性。
[0031]在同步命令82中，還可以包括促進裝置32的某些功能的其他類型的數(shù)據(jù)。如所描繪的，同步命令82包括確認消息94、有效性/質(zhì)量標志96以及其他數(shù)據(jù)98。更具體地，確認消息94可以指示是成功地運行控制命令80還是未成功地運行控制命令80。另外，有效性/質(zhì)量標志96可以指示時間戳84的質(zhì)量和同步命令82中所包括的數(shù)據(jù)的有效性。其他數(shù)據(jù)98可以包括狀態(tài)信息(例如，斷開/閉合)、模擬值(例如，參考值/閾值)以及應用(即，功能)特定的數(shù)據(jù)。例如，包括數(shù)據(jù)檢索控制命令80的同步命令82可以指定檢索的時期(例如，數(shù)據(jù)檢索開始時間和停止時間)。
[0032]回到圖4，網(wǎng)絡接口 46經(jīng)由網(wǎng)絡30而與WAMS 10中的其他裝置(例如，22、24、26或32)交換同步命令。如所描繪的，網(wǎng)絡接口46將所接收到的同步命令82傳送至處理器42和/或存儲器44，更具體地，傳送至輸入處置器(功能塊100)。在輸入處置器100內(nèi)，同步命令82被接收(功能塊102)，并且，被接受或拒絕。例如，同步命令接收102可以包括使接收器ID 88匹配，以確定同步命令82是否旨在用于裝置32，并且，基于該確定而接受或拒絕同步命令82。另外，使裝置32時間同步(功能塊104)。在一些實施例中，時間同步104可以包括使裝置32中的內(nèi)部時鐘與網(wǎng)絡時間源79同步。換句話說，輸入處置器100可以接收時間同步輸入。
[0033]然后，可以將同步命令82和同步的時間傳送至同步命令管理器(功能塊106)。通常，同步命令管理器106基于同步命令82中所包括的數(shù)據(jù)而控制同步命令82的運行。在所描繪的實施例中，同步命令管理器106可以基于同步命令82中所包括的時間戳84和調(diào)度器時間92而調(diào)度控制命令80的運行(功能塊108)。在一些實施例中，這可以包括在各種同步命令82之間區(qū)分優(yōu)先次序。例如，裝置32可以接收使斷路器斷開的第一同步命令，稍后從同一PDC 26接收使斷路器閉合的第二同步命令。同步命令管理器106可以基于時間戳84而認識到應當運行第二同步命令，而不是第一同步命令，因為，很可能更新近接收的同步命令與裝置32的當前的狀態(tài)更相關(guān)。另外，同步命令管理器106可以指導功能(例如，66、72、77或78)基于應用ID 90而執(zhí)行控制命令80、對有效性/質(zhì)量標志96進行分析、觸發(fā)諸如確認消息94之類的同步命令82的傳輸或進行以上的動作的任何組合。更普遍地，同步命令管理器106不但可以啟動和/或控制裝置32內(nèi)的其他功能和過程(例如，對同步相量數(shù)據(jù)集進行歸檔和檢索)，而且還可以保持對裝置事件、運行記錄和/或狀態(tài)的跟蹤，以更好地對控制功能和過程進行管理。
[0034]圖6圖示在接收到同步命令82時由裝置32利用的過程110的實施例。過程110開始于輸入處置器100中的命令接收102接收同步命令82(過程塊112)時。如上所述，命令接收102可以經(jīng)由網(wǎng)絡接口46而接收同步命令82。在輸入處置器100中，使接收器ID 88和發(fā)送器ID 90匹配，并且，相應地接受或拒絕(過程塊114)。例如，輸入處置器100可以使接收器ID88與其自身的ID匹配，以確定同步命令82是否旨在用于裝置32。此外，輸入處置器100可以使發(fā)送器ID 86與允許輸入處置器100接收同步命令的一列裝置匹配。在一些實施例中，只有使接收器ID 88和發(fā)送器ID 86兩者都匹配，才可以接受同步命令82。
[0035]如果同步命令82被接受，則將同步命令82傳送至同步命令管理器106。然后，同步命令管理器106基于有效性/質(zhì)量標志96而驗證同步命令82(過程塊116)。有效性標志可以指示在同步命令82中接收到的數(shù)據(jù)的有效性，并且，質(zhì)量標志可以指示同步命令82中所包括的時間戳84的質(zhì)量。在一些實施例中，同步命令82的驗證取決于控制命令80的性質(zhì)。例如，如果控制命令80是保護功能66，則同步命令管理器106可以利用比控制命令是計量功能(例如，數(shù)據(jù)歸檔及檢索78 )時更高的有效性/質(zhì)量閾值。
[0036]如果同步命令82被驗證，則同步命令管理器106基于應用ID 90和調(diào)度器時間92而通過適當?shù)膽?即，功能)來為控制命令82的運行(過程塊118)。如上所述，應用ID 90識別旨在運行控制命令80的功能，并且，調(diào)度器時間92定義運行的時間。
[0037]在同步命令82的所調(diào)度的運行時間之后，同步命令管理器106確定是否控制命令80通過預期的應用(S卩，功能)成功地運行(過程塊120)。同步命令管理器106與該確定相對應地發(fā)送肯定的或否定的確認消息94(過程塊122)。在一些實施例中，同步命令管理器106可以指導輸出處置器77，更具體地，指導同步命令傳輸功能(功能塊124)經(jīng)由網(wǎng)絡30而將確認消息94作為同步命令82而傳輸。
[0038]如上所述，一個特定的同步命令82包括數(shù)據(jù)檢索控制命令80。圖7圖示在接收到具有數(shù)據(jù)檢索控制命令80的同步命令82時由裝置32利用的過程126的實施例。與圖6中所描述的過程110類似，過程126開始于命令接收102接收同步命令82(過程塊112)時，并且，輸入處置器100使接收器ID 88和發(fā)送器ID 90匹配，以相應地接受或拒絕同步命令82(過程塊114)。如果同步命令82被接受，則同步命令管理器106基于有效性/質(zhì)量標志96而驗證同步命令82(過程塊116)。如果同步命令82被驗證，則同步命令管理器106為控制命令82的運行，在本實施例中，這包括調(diào)度通過歸檔和檢索功能78而歸檔的數(shù)據(jù)的檢索(過程塊128)。
[0039]在檢索的運行中，歸檔和檢索功能72首先檢查所請求的數(shù)據(jù)的可用性(過程塊130)。例如，如果H)C 24請求在I月I日與I月7日之間歸檔的同步相量數(shù)據(jù)集，則歸檔和檢索功能72確定數(shù)據(jù)集是否實際上是在該時期內(nèi)歸檔的。如果數(shù)據(jù)集是不可用的，則同步命令管理器106指導發(fā)送否定的確認(過程塊132)，在一些實施例中，將該否定的確認作為同步命令82而經(jīng)由輸出處置器77來傳輸。
[0040]如果數(shù)據(jù)集是可用的，則將請求發(fā)送至具有對應的SMU配置的適當?shù)腟MU 22(過程塊132)。如上所述，SMU配置可以提供所歸檔的數(shù)據(jù)集的上下文。因此，在一些實施例中，適當?shù)腟MU 22可以是最初生成所請求的同步相量數(shù)據(jù)集的SMU 22。如上所述，為了實現(xiàn)使用各種協(xié)議(例如，IEEE C37.118和IEC 61850-90-5)的通信，將同步相量數(shù)據(jù)集傳輸至協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器72，以生成協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集。在一些實施例中，協(xié)議選擇74基于WAMS10的拓撲結(jié)構(gòu)。換句話說，針對同步相量數(shù)據(jù)集而選擇的協(xié)議取決于接收的裝置32中所利用的協(xié)議。因此，如圖4中所描繪的，輸出處置器77包括確定WAMS 10中的裝置32的協(xié)議的WAMS拓撲協(xié)議處置器136。然后，輸出處置器77將協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集(功能塊138)通過網(wǎng)絡30而傳輸至請求的裝置32(過程塊140)。
[0041]除了接收同步命令82之外，裝置32還可以發(fā)送同步命令82。例如，如上所述，裝置32可以將確認消息94作為同步命令82而傳輸。因此，圖8圖示在傳輸同步命令82時由裝置32利用的過程142。過程142開始于應用(S卩，功能)啟動同步命令82(過程塊144)時。在一些實施例中，這可以包括檢測諸如欠電壓、過電壓、欠頻率或過頻率之類的觸發(fā)事件。例如，在保護和自動化功能66檢測到這樣的事件時，可以啟動同步命令82而通知其他裝置32。
[0042]一旦啟動同步命令，同步命令管理器106就開始從其他功能收集旨在被包括在同步命令82中的細節(jié)(S卩，數(shù)據(jù))(過程塊146)。在一些實施例中，這可以包括確定控制命令80被包括在同步命令82中。例如，保護和自動化功能32可以確定應當使其他裝置32中的斷路器跳閘。
[0043]然后，輸出處置器77，更具體地，同步命令傳輸124收集將被包括在同步命令82中的剩余的數(shù)據(jù)(過程塊148)。在一些實施例中，這可以包括收集時間戳84、發(fā)送器ID 86、接收器ID 88、應用ID 90、調(diào)度器時間92或這些數(shù)據(jù)的任何組合。此外，輸出處置器77可以設置同步命令82的優(yōu)先級。例如，輸出處置器77可以設置保護同步命令的高的優(yōu)先級和計量同步命令的較低的優(yōu)先級。在收集將被包括在同步命令中的所有的數(shù)據(jù)之后，將同步命令82傳輸至適當?shù)难b置32(過程塊148)。
[0044]本公開的技術(shù)效果包括提供改進廣域監(jiān)測系統(tǒng)(WAMS)中的裝置之間的通信的系統(tǒng)及方法。更具體地，可以針對通信而利用時間同步的命令(即，同步命令)，以實現(xiàn)對控制命令的更智能的處理和WAMS中的各種裝置的同步。例如，裝置可以著眼于各種同步命令的時間戳，以促進確定應當運行哪個同步命令。另外，多個裝置可以基于調(diào)度器時間而同時地運行同步命令，這可以對測試目的有用。
[0045]本書面描述使用包括最佳模式的示例來公開本發(fā)明，并且，實現(xiàn)本領(lǐng)域任何技術(shù)人員實踐本發(fā)明，包括制作并使用任何裝置或系統(tǒng)和執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求定義，并且，可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所想到的其他示例。如果這樣的其他示例具有并非與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)要素，或如果這些示例包括與權(quán)利要求的字面語言無實質(zhì)的差異的等效的結(jié)構(gòu)要素，則這些示例旨在屬于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的裝置，包含: 處理器，配置成在檢測到觸發(fā)事件時，啟動同步命令； 同步命令管理器，配置成將控制命令編碼在所述同步命令上，其中，所述控制命令至少部分地基于所述觸發(fā)事件；以及 輸出處置器，配置成將時間戳、應用ID、調(diào)度器時間、發(fā)送器ID以及接收器ID編碼在所述同步命令上，并且輸出所述同步命令以實現(xiàn)將所述同步命令發(fā)送至所述廣域監(jiān)測中的第一駐罟~目.ο2.如權(quán)利要求1所述的裝置，包含: 同步相量測量單元，配置成至少部分地基于與所述裝置耦合的電力設備所采集的測量而生成同步相量數(shù)據(jù)集；以及 協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器，配置成使所生成的同步相量數(shù)據(jù)集聚合，并且，將所聚合的數(shù)據(jù)集映射到協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集， 其中，所述輸出處置器配置成確定所述第二裝置所利用的協(xié)議，并且，所述協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器配置成至少部分地基于所述第二裝置所利用的所述協(xié)議而將所聚合的數(shù)據(jù)集映射到協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集。3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述輸出處置器配置成至少部分地基于所述控制命令的性質(zhì)而對所述同步命令設置優(yōu)先級。4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述觸發(fā)事件包含欠電壓、過電壓、欠頻率、過頻率、頻率變化率或這些事件的任何組合。5.—種非暫時性有形計算機可讀介質(zhì)，存儲可由廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的電子裝置的處理器運行的多個指令，以: 經(jīng)由網(wǎng)絡接口從所述廣域監(jiān)測系統(tǒng)接收同步命令，其中，使所述同步命令通過編碼在所述同步命令上的時間戳與全局時鐘時間同步； 利用輸入處置器至少部分地基于編碼在所述同步命令上的發(fā)送器ID和接收器ID而接受或拒絕所述同步命令； 利用同步命令管理器至少部分地基于編碼在所述同步命令上的調(diào)度器時間而調(diào)度編碼在所述同步命令上的控制命令的運行；以及 利用所述處理器至少部分地基于編碼在所述同步命令上的應用ID而運行編碼在所述同步命令上的所述控制命令。6.如權(quán)利要求5所述的介質(zhì)，其中，運行編碼在所述同步命令上的所述控制命令的所述指令包含響應于編碼在所述同步命令上的數(shù)據(jù)檢索控制命令而檢索所存儲的同步相量數(shù)據(jù)集和所存儲的同步相量測量單元的配置并將其發(fā)送至所述同步相量測量單元的指令，其中，所述同步相量測量單元的所述配置與生成所述同步相量數(shù)據(jù)集的時間相對應。7.如權(quán)利要求5所述的介質(zhì)，其中，調(diào)度所述控制命令的運行的所述指令包含至少部分地基于編碼在所述同步命令上的時間戳而對控制命令的調(diào)度區(qū)分優(yōu)先次序的指令。8.如權(quán)利要求5所述的介質(zhì)，其中，至少部分地基于所述調(diào)度器時間而調(diào)度所述控制命令的運行的所述指令實現(xiàn)所述廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的各種裝置中的所述控制命令的同步的運行。9.如權(quán)利要求5所述的介質(zhì)，包含如下的指令: 在同步相量測量單元中至少部分地基于從與所述同步相量測量單元親合的電力設備接收的測量而生成同步相量數(shù)據(jù)集；以及 存儲所生成的同步相量數(shù)據(jù)集和所述同步相量測量單元的配置。10.如權(quán)利要求9所述的介質(zhì)，包含如下的指令: 使所生成的同步相量數(shù)據(jù)集時間對準并聚合；以及 將所聚合的數(shù)據(jù)集映射到協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集。11.一種廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的裝置，包含: 同步相量測量單元，配置成至少部分地基于與所述裝置耦合的電力設備所采集的測量而生成同步相量數(shù)據(jù)集；以及 同步相量數(shù)據(jù)歸檔，配置成: 存儲所生成的同步相量數(shù)據(jù)集和與生成所述同步相量數(shù)據(jù)集的時間相對應的所述同步相量測量單元的配置；以及 響應于數(shù)據(jù)檢索控制命令而檢索所存儲的同步相量數(shù)據(jù)集和配置并將其發(fā)送至所述同步相量測量單元，其中，所述數(shù)據(jù)檢索控制命令識別所存儲的同步相量數(shù)據(jù)集。12.如權(quán)利要求11所述的裝置，包含多個同步相量測量單元，其中，所述同步相量數(shù)據(jù)歸檔配置成檢索所存儲的同步相量數(shù)據(jù)集和配置并將其發(fā)送至所述多個同步相量測量單元中的一個，其中，所述多個同步相量測量單元中的所述一個生成所述同步相量數(shù)據(jù)集。13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述數(shù)據(jù)檢索控制命令通過開始檢索時間和停止檢索時間識別所存儲的同步相量數(shù)據(jù)集，其中，所存儲的同步相量數(shù)據(jù)集與所述開始檢索時間和所述停止檢索時間相對應。14.如權(quán)利要求11所述的裝置，包含: 輸入處置器，配置成利用從所述廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的第二裝置接收的同步命令，其中，使所述同步命令通過編碼在所述同步命令上的時間戳與全局時鐘時間同步，并且，至少部分地基于編碼在所述同步命令上的發(fā)送器ID和接收器ID而確定是否接受或拒絕所述同步命令；以及 同步命令管理器，配置成至少部分地基于編碼在所述同步命令上的調(diào)度器時間而調(diào)度編碼在所接受的同步命令上的所述數(shù)據(jù)檢索控制命令的運行。15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述同步命令管理器配置成調(diào)度所述數(shù)據(jù)檢索控制命令的運行，以促進與所述廣域監(jiān)測系統(tǒng)中的其他裝置同步的運行。16.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述同步命令管理器配置成至少部分地基于編碼在所述同步命令上的時間戳而對所述數(shù)據(jù)檢索控制命令的調(diào)度區(qū)分優(yōu)先次序。17.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述輸入處置器配置成通過使具有所述接收器ID和所述發(fā)送器ID的裝置與允許所述裝置從其接收同步命令的一列其他裝置匹配而確定是接受還是拒絕所述同步命令。18.如權(quán)利要求14所述的裝置，包含協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器，所述聚合器配置成使所生成的同步相量數(shù)據(jù)集時間對準且聚合，并且，至少部分地基于所述第二裝置所利用的協(xié)議而將所聚合的數(shù)據(jù)集映射到協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集。19.如權(quán)利要求18所述的裝置，包含多個協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器，其中，不同的協(xié)議特定的數(shù)據(jù)集聚合器利用所生成的具有不同的采樣率的同步相量數(shù)據(jù)集。20.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述裝置是繼電器，并且，所述廣域監(jiān)測系統(tǒng)配置成監(jiān)測電網(wǎng)。
【文檔編號】G01R19/25GK105917243SQ201580005187
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月16日
【發(fā)明人】M.G.卡納巴, I.沃羅, S.馬特努里, I.哈摩爾
【申請人】通用電氣公司