Data transmission process and device for remote control

Abstract: A method for transmitting data in telecontrol engineering in the signalling and command direction, in which information is transmitted from an information source to one or several information sinks in existing slow transmission channels, self-descriptive data formats being used which, in addition to the information, in each case contain information on the information source and the type of information. <IMAGE>

Description: B e s c h r e i b u n g Verfahren und Einrichtung zur Datenübertragung in der Fernwirktechnik Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Datenübertragung in der Fernwirktechnik in Melde- und Befehlsrichtung, bei dem Information von einer Informationsquelle zu einer oder mehreren Informationssenken auf vorhandenen langsamen bertragungskanälen übertragen wird. 1. Einführung 1.1 Stand der Technik In der Fernwirktechnik stehen bekanntlich im Gegensatz zur sonstigen Telekommunikation vergleichsweise langsame Übertragungskanäle zur Verfügung. Häufig werden zur Ubertragung die vorhandenen Energieübertragungsstrecken (Freileitungen, Kabel) und sonstige Nachrichtenwege benutzt, die mit vertretbarem Aufwand nur eine schmale Bandbreite zulassen. Von diesem Frequenzband wird bei abgelegenen Anlagen ein grosser Teil z.B. für eine Telefonverbindung benötigt, so dass für die Datenübertragung dann z.B. nur der Bereich unterhalb von 300 Hz zur Verfügung steht. Eine gängige übertragungsrate ist daher zur Zeit für solche Fälle 50 oder 200 Baud. Bekanntermassen werden in der konventionellen Fernwirktechnik die an einer Obergabeleiste 1 zu 1 anstehenden Informationen mittels eines zeitmultiplexen Systems an eine entfernte Steuerstelle übertragen und dort ausgegeben. Die Informationen sind in fast belieubiget g Weise entsprechend den Eingabeleisten als Einzelbits in Telegrammen perlenartig aufgereiht, ohne Berücksichtigung einer Weiterverarbeitung. Es sind heute Anwendungsfälle bekannt, bei denen über in den Unterstationen eingebaute Module einzelne oder alle Informationsbits nach denselben Prinzipien wie in den Rechnern der einzelnen Netzleitstellen in verschiedene Informationsrahmen rangiert werden, ohne jedoch das Prinzip der perlenartigen Aufreihung von Einzelbits in Telegrammen zu durchbrechen. Die Befehlsrichtung, d.h. die Übertragung von Steuerbefehlen von einer zentralen Steuerstelle z.B. zu einer entfernten Schaltanlage, geschieht auf die entsprechende Weise durch Setzen einzelner Bits in einem Befehlstelegramm. Auch hierbei ist die Klemme der Befehlseingabeleiste als Bit innerhalb des Befehlstelegramms abgebildet und wird am Ausgabeort als Spannung an einer Befehlsausgabeklemme dargestellt. Bei reiner Informationsübertragung von Punkt zu Punkt und Übertragung des Abbilds von Übergabeleisten mittels der Fernwirktechnik von einem Ort zu einem anderen Ort ist dieses System ausreichend. Sollen jedoch die in einer Unterstelle erfassten Informationen weiterverarbeitet oder an andere Ebenen eines Informationsnetzes übergeben werden, so muss im Rechner einer nachgeschalteten Datenverarbeitungsanlage für jedes einzelne Bit eine Beschreibung hinterlegt werden. Werden auf diese Weise mehrere Ebenen des Informationsnetzes mit verschiedenen Datenverarbeitungsanlagen hierarchisch durchlaufen, so vervielfacht sich der Beschreibungsaufwand und damit auch der Än- derungsaufwand für die einzelnen Informationsbits. Die sich daraus ergebende Datenstruktur in der Übertragung hat den Nachteil, dass die zu einer einzelnen Datenquelle gehörenden Informationen im Informationsrahmen der Übertragung beliebig und willkürlich verteilt sind. Herkömmliche digitale Datenübertragungsverfahren aus der Telekommunikation lassen sich auf die Fernwirktechnik nicht übertragen, da wie oben angeführt, die in der Fernwirktechnik üblicherweise langsamen Übertragungskanäle bereits für die Übertragung einer oder nur weniger Informationen nicht mehr ausreichen würden. 1.2 Aufgabe und Lösung Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Übertragungssystem der Fernwirktechnik für Melde- und Befehlsrichtung anzugeben, das auf vorhandenen Übertragungskanälen einsetzbar ist, gleiche Zeitbedingungen wie bisherige Übertragungsverfahren in der Fernwirktechnik einhält und ein kostensenkendes Verfahren bei der Datennachführung ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. 1.3 Vorteile Die Erfindung hat den Vorteil, dass zu jedem Zeitpunkt und in jeder Ebene des Informationsnetzes die Bedeutung und die Quelle einer Einzelinformation erkannt werden kann. Dadurch wird es möglich, dass bei änderungen von Einzelquellen, beispielsweise Schaltgeräten, nur in der betreffenden Unterstation die zugehörige Datenquellenbeschreibung angepasst werden muss. Darüber hinausgehende Erweiterungen im Informationsnetz oder gar Neu- oder Nachgenerierungen von Dateien für die im Netz eingesetzten Rechner sind nicht erforderlich, sofern die Dateien einmal richtig erstellt worden sind. Die vorliegende Erfindung ist verträglich mit bereits vorhandenen Systemen, so dass eine Anpassung nach und nach vorgenommen werden kann. Darüber hinaus bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil, dass sie auch für zuktinftige Erweiterungen offen ist. Die Verträglichkeit mit den bereits vorhandenen Systemen wird u.a. dadurch sichergestellt, dass das vorliegende Verfahren etwa z.B. die gleichen Informationen in der gleichen Zeit übertragen kann wie die bisherigen Systeme. Die Sicherheitsbedingungen der bisherigen Systeme werden erfüllt oder gar noch weit übertroffen. Mit der vorliegenden Erfindung ist eine laufende Aussage über die Übertragungskanalgüte möglich. Durch die selbstbeschreibenden Datenformate entfallen die bisher notwendigen Bit-beschreibenden Zuweisungslisten in den einzelnen Netzknoten. Bei Erweiterungen in einer Unterstation muss der allgemeine Datenbestand in den Netzknoten nicht geändert werden. Ebenso entfallen Anderungen in den Datenverarbeitungsanlagen der Netzleitstellen. Erstmalig wird mit der vorliegenden Erfindung im Rahmen der Fernwirktechnik eine Ubertragung von Klartextinformation z.B. in ASCII-Code möglich, wodurch die Inbetriebnahme, die Wartung und Instandhaltung eines Informationsnetzes in der Fernwirktechnik ganz wesentlich vereinfacht wird. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, dass die bisher notwendige Verdrahtung innerhalb einer Unterstation ganz wesentlich vereinfacht wird. Dadurch ergeben sich weitere Möglichkeiten zur Kosteneinsparung. Die Informationen werden vorteilhafterweise nach Wichtigkeit ausgewählt, komprimiert oder gebündelt und die Messwerte werden verdichtet. Dadurch lässt sich die tlbertragungszeit, die für die Informationsmenge an sich notwendig ist, entscheidend vermindern. Vorteilhafterweise lässt sich jede Veränderung des Netzzustandes anhand der vorliegenden Informationen trotzdem nachvollziehen, da jede Information mit einem Zeitstempel versehen werden kann, der eine Zeitauflösung unter 1 ms ermöglicht. Des weiteren wird vorteilhaft ausgenützt, dass sich die Übertragungsgeschwindigkeit auf Einzelstrecken des Fernwirknetzes den zu übertragenden Daten anpassen lässt. Dies ist insbesondere dann auch ohne grössere zusätzliche Kosten zu verwirklichen, wenn die Informationsquellen räumlich dicht benachbart sind. Allgemein ist davon auszugehen, daR nur in einem solchen Fall grosse Informationsmengen zur Übertragung anstehen können. In anderen Fällen, in denen es notwendig ist, grosse Informationsmengen zu übertragen, werden diese Informationsmengen in langen Ubertragungspaketen übertragen, die in logische Blöcke unterteilt sind, wobei die Übertragung der Informationspakete ohne Informationsverlust nach jedem logischen Block unterbrochen werden kann. Die Messwerte werden vorteilhafterweise in physikalischen Grössen mit codierten SI-Einheiten übertragen. Dies erleichtert die Weiterverarbeitung und die Datennachführung. Die vorliegende Erfindung ermöglicht vorteilhafterweise, dass mit nur einer Unterstation eine Steuerung bei Mehrfachzugriff, z.B. auch in grossen Umspannwerken konfliktfrei erfolgen kann. Auch im Störungsfall ist eine Umschaltmöglichkeit der Hauptschaltberechtigung gewährleistet. Bei erhöhten Sicherheitsanforderungen ermöglicht die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise den Einsatz von Doppel- und Mehrrechner-Strukturen in der Unterstation. Die Gesamtheit der Informationsmenge, die in einer Unterstation anfällt, lässt sich mit Informationsmasken in beliebige Untermengen aufteilen, die beliebig getrennt an beliebige Netzleitstellen übertragen werde können. Die das Verfahren realisierende Einrichtung zur Daten Ubertragung in der Fernwirktechnik ist modular aufgebaut. Dadurch wird der Wartungs- und Instandhaltungsaufwand ganz wesentlich vermindert. 1.4 Figurenbeschreibung Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen: Figur 1 die Architektur eines Fernwirksystems, Figur 2 Fernwirkeinrichtungen im Umspannwerk, Figur 3 Struktur einer Unterstation, Figur 4 einen Datenfluss der Unterstation in Melderichtung, Figur 5 Hierarchiestufen eines Meldungskonzentrators, Figur 6 Prinzipschaltbild einer Befehlsausgabe, Figur 7 ein Meldungsformat auf einer Fernübertragungs strecke, Figur 8 Übertragungszeiten auf einer Fernübertragungs strecke, Figur 9 ein Meldungsformat auf einer internen Schnittstelle, Figur 10 ein Übertragungsformat auf einer internen Schnittstelle in Befehlsrichtung, Figur 11 eine Fernübertragungsstrecke und Figur 12 eine Rechnerdopplung. 2. Gesamtkonzept 2.1 Übersicht Im Gegensatz zu heutigen Strukturen, bei denen über eine Unterstation nur eine Netzleitstelle auf ein Umspannwerk zugreifen kann und über diese Unterstation die Meldungen standardmässig nur dieser einen Netzleitstelle zur Verfu- gung gestellt werden können, ermöglicht das hier vorgestellte Konzept eine Meldungs- und Steuerungsstruktur, wie sie beispielhaft in Figur 1 dargestellt ist. Die Informationen eines Umspannwerkes können verschiedenen Netzleitstellen zur Verfügung gestellt werden, ebenso wie verschiedene Netzleitstellen auf einzelne Schaltgeräte oder das gesamte Umspannwerk in Steuerrichtung zugreifen können. Hierbei werden im System Konfliktfälle durch vorbereitete Algorithmen vermieden. Die Informationen eines Schaltfeldes in einem Umspannwerk werden mittels einer oder mehrerer Baugruppen aufgesammelt und logisch dem entsprechenden Feld zugeordnet. Sie werden vorverarbeitet, konzentriert, übergreifende Meldungen werden generiert, bei Bedarf vor Ort registiert und alle Meldungen oder eine gewisse Auswahl davon, Je nach Parametrierung, zur Übertragung in bis zu vier verschiedene Richtungen bereitgestellt. Figur 1 zeigt ein Umspannwerk mit bis zu 32 Schalt feldern und 4 Netzleitstellen. Hierbei sei z.B. unterstellt, dass eine Netzleitstelle für die Steuerung nur eines Schaltfeldes ausschliesslich zuständig wäre, eine Netzleitstelle als priorisierte Steuerstelle für das gesamte Umspannwerk gelte (Hauptsteuerstelle), eine dritte Steuerstelle als Zweitsteuerstelle nach Umschaltung der Hauptsteuerfunktionen für das betreffende Umspannwerk eingesetzt werden kann und eine vierte Netzleitstelle nur ein bestimmtes Schaltgerät eines bestimmten Feldes zu bedienen hätte. Die Informationen des Umspannwerkes können Je nach Parametrierung der Unterstation allen vier Netzleitstellen, einer Netzleitstelle nur eine Untermenge davon und einer zweiten Netzleitstelle nur eine andere Untermenge davon zur Verfügung gestellt werden. 2.2 Fernwirktechnische Einrichtungen im Umspannwerk Im Umspannwerk befinden sich Einrichtungen für die Aufnahme von Informationen, wie Schaltgeräte Stellungsmeldungen, Warn- und Kennmeldungen, Wischermeldungen, Messwerte und Zählerstände. Die Befehlsausgabe erfolgt über Ausgabeeinrichtungen mit 1-aus-n-Eontrolle und Schaltstromkontrolle. Diese Einrichtungen für die Informationserfassung und Befehlsgabe zeichnen sich durch eine hohe (7,5 kV) elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) aus, so dass sie in Hochspannungsschaltanlagen prozessnah eingesetzt werden können. 2.3 Einrichtungen in der Steuerstelle Bei der vorliegenden Erfindung werden in vorteilhafter Weise in den Netzleitstellen (Steuerstellen) Rechner vorausgesetzt. Das vorgestellte Fernwirkkonzept bietet dabei wesentliche Vorteile in der Codierung. 3. Feldbezogene Einrichtungen 3.1 Informationserfassung Zur Erfassung der Informationen aus den Schaltfeldern stehen Prozessmodule zur Verfügung, von denen vorzugsweise bis zu 4 Einheiten an einen nachfolgenden Meldungskonzentrator (sh. Figur 2) angeschlossen werden können. Die Übertragung zwischen einem Prozessmodul und dem Meldungskonzentrator erfolgt über Lichtwellenleiter (LWL). Jedes Prozessmodul ermöglicht den Anschluss von vorzugsweise 32 Kontakten für Einzelmeldungen. Diese können problemlos auf 16 zweipolig zu übertragende Meldungen, z.B. Schaltgerätestellungsmeldungen aufgeteilt werden. Frei definiert können diese vorzugsweise 32 Meldungseingänge alle insgesamt, oder ein Teil davon z.B. für Wischermeldungen und Zählerstandsmeldungen verwendet werden. Eine Unterscheidung zwischen sogenannten "Normalen-" und oder Echtzeitmeldungen ist in der hier beschriebenen Meldungserfassung nicht erforderlich, weil sichergestellt ist, dass das gesamte Abbild eines Schaltfeldes über die dem Prozessmodul nachgeschaltete Übertragungseinrichtung mit Lichtwellenleiter dem Meldungskonzentrator und damit der Echtzeit-Zuordnung in einer Zeitauflösung beispielsweise 46 ms angeboten und im Meldungskonzentrator verarbeitet wird (sh. Abschnitt 5 und 6). Jedes Prozessmodul verfügt über 4 für positive und negative Analogwerte ausgelegte Eingänge. An jedem der vorzugsweise 4 pro Feld anschaltbaren Prozessmodule können so alle oder nur ein Teil der pro Schaltfeld anfallenden Analoginformationen aufgenommen werden. Aus wirtschaftlichen Gründen sind Prozessmodule, die nur für Messwerte ausgerüstet sind, denkbar. Für diese prozessnah eingesetzten Module sind die im Rahmen von VDE 0432 Teil 2/10.78 vorgesehenen Richtlinien für elektromagnetische Verträglichkeit mit z.B. 1/50-Welle erfüllt. 3.2 Befehle Das Prozessmodul ist neben der Erfassung der Informationen in der Lage, die gesamte Befehlsrichtung zu bedienen. Befehle werden nach Durchlaufen der 1-aus-n-Kontrolle und Freigabe durch die Schaltstromkontrolle (Abschnitt 10: Schutzalgorithmen der Befehlsausgeber) ausgegeben. Sollte einer dieser Schutzalgorithmen die Befehlsausgabe verhindern, so wird dies als Fehlermeldung dem Gesamtsystem zur Verfügung gestellt. Eine erfolgreiche Befehlsausführung wird durch die entsprechenden Meldungseingaben aus den Schaltgeräten erfasst. 4. Prozessmodul 4. 1 Informationserfassung Das Prozessmodul enthält die notwendigen Einrichtungen für den Anschluss aller digital anstehenden Informationen. Dazuhin können die vorzugsweise 4 Je Prozessmodul vorgesehenen analogen Messwerte - ohne Einfluss auf die anderweitige Verwendung der digitalen Eingänge alternativ mit Stromschleifen als Analogwerte oder über einen sequentiellen Datenkanal mit digital verschlüsselten Werten angsohlossen werden. Eine feste Zuordnung von Schaltgerätestellungsmeldungen, Warn- oder Kennmeldungen, Wischermeldungen, Echtzeitmeldungen und Zählerständen auf die einzelnen Klemmen ist nicht erforderlich. Die Zuordnung der einzelnen Meldungen erfolgt durch entsprechende Parametrierung der Unterstation. Durch diese Parametrierung in den Meldungskonzentratoren, die den Prozessmodulen über Lichtwellenleiter nachgeschaltet sind, werden den mechanischen Klemmen durch das gesamte Informationsnetz durchgängige und logische Meldungsnummern zugeordnet. Eine Beschränkung auf bestimmte Nummern, oder Nummernbereiche besteht nicht, sofern nur diese Nummernvergabe zentral für das gesamte Informationsnetz erfolgt (Beispielsweise verfüg barer Nummernbereich bei 11 Bit + 2048 Meldungen Je Me1--- dungstyp bei beispielsweise 32 maximal möglichen Meldungstypen. Durchschnittlich sind fernwirktechnisch derzeit in einem Netz ca. 700 unterschiedliche Meldungen relevant. Unabhängig von der Ebene des Informationsnetzes kann so, aufgrund der Meldungsnummer selbst, jede Information eindeutig erkannt werden, wenn die nachstehend beschriebenen Informationserweiterungen wie Schaltfeldnummer und Umspannwerk erfolgt sind (sh. Abschnitt 20.2). 4.2 Befehlsausgabe Für die Befehlsausgabe ist in den Prozessmodulen ein Befehlsausgeber integriert. Befehle werden zum Befehlsausgeber im Prozessmodul als Informationsnummer übertragen. Dort wird überprüft, ob ein der Ubertragenen Nummer entsprechender Befehl im angesprochenen Prozessmodul aktiviert ist. Danach wird das zu diesem Befehl gehörende Befehlsausgaberelais (Markierrelais) gesetzt (sh. Abschnitt 10). Dabei wird im Prozessmodul ein Meldekontakt des markierten Befehlsausgaberelais abgefragt und so sichergestellt, dass nur dieses Relais die Ausgabe des anstehenden Steuerbefehls vorbereitet. Danach erfolgt die Schaltstromkontrolle. Nach erfolgreichem Abschluss dieser Tests wird über ein generelles Befehlsausgaberelais die Schaltspannung in den markierten Befehlsausgabeweg eingespeist. Die Zeitdauer für diese Prüfungen beträgt etwa 500 ms mit Schaltstromkontrolle und nur etwa 10 ms, wenn auf die Schaltstromkontrolle verzichtet werden kann. Der Befehlsausgeber verhindert das zeitliche Überlappen zweier Befehle: Folgt ein zweiter Befehl, solange der erste noch ansteht, so wird der zweite verworfen. Die Befehlsausgabezeit kann vorzugsweise zwischen 100 ms und 20 s frei gewählt werden. 5. Meldungskonzentrator und Befehlsübertragung Von den Prozessmodulen abgesetzt und mit diesen über Lichtwellenleiter verbunden, befindet sich in der Unterstation pro Schaltfeld Je ein Meldungskonzentrator mit integrierter Befehlsübertragungseinrichtung. Diese Baugruppe versorgt im vorliegenden Fall bis zu maximal 4 Prozessmodule. Die Struktur der Unterstation und damit die Verknüpfung der einzelnen Funktionen der Module ist in Figur 3 dargestellt. Man erkennt dort die Meldungskonzentratoren zwischen den Prozessmodulen und dem Modul zur Meldungs-Vorverarbeitung. Am Meldungskonzentrator stehen alle Informationen in Echtzeit an, d.h. der Zeitverzug zwischen deren Auftreten am Prozessmodul und ihrem Eintreffen am Meldungskonzentrator beträgt beispielsweise < 6 ms. Im Meldungskonzentrator wird ein Abbild sämtlicher in den Prozessmodulen vorhandenen Klemmen in Echtzeit nachgeführt. Ausserdem werden im Meldungskonzentrator bei der Inbetriebnahme der Anlage parametrierbare Listen hinterlegt, welche die pro Prozessmodul aktivierten Klemmen beschreiben. In dieser Baugruppe erfolgt die Zuordnung der aktivierten Einzelklemmen zu den im Informationsnetz erforderlichen Meldungsnummern. Diese Parametrierung wird bei der Systeminstallation nach gewünschten Vorgaben als Defaultwerte voreingestellt und kann während der Betriebsphase jederzeit vor Ort geändert werden. Diese Arbeiten erfolgen über eine nicht dargestellte Dialogeinrichtung mit Display und Tastatur. Durch Auswahl entsprechender Bauelemente (nicht flüchtige Speicherelemente) ist sichergestellt, dass bei Spannungsausfall und Systemstillstand die jeweils aktuellen Parameter-Werte erhalten bleiben und bei Wiederanlauf des Systems richtig übernommen werden. Da im Meldungskonzentrator das Informationsmuster an den Klemmen der Prozessmodule in Echtzeit abgebildet wird, ist es Aufgabe des Meldungskonzentrators, mögliche änderungen des Meldungsabbildes durch Alt-Neuvergleich unter Echtzeitbedingungen zu erkennen. Die erkannten Xnderungen werden an die nachgeschalteten Einrichtungen zur Übertragung in die Ferne weitergegeben. Dem Meldungskonzentrator obliegt auch die Aufgabe, die eintreffenden Messwerte in zweierlei Hinsicht zu bearbeiten: - Integrierender Schwellwert mit parametrierbarer Schwellwertvorgabe. - Umwandlung der eintreffenden Prozentwerte in eine Mess wertdarstellung mit physikalischen Einheiten anhand im Meldungskonzentrator hinterlegter Anpassungskennlinien. Diese Kennlinien werden über Defaultwerte voreingestellt. Vor Ort sind sie während des Betriebs änderbar. Falls eine über den bisher bekannten Umfang hinausgehende Meldungsvorverarbeitung erforderlich wird, werden die vom Meldungskonzentrator weitergereichten Informationen mit Klassifizierungskennzeichen versehen. So werden komplexe Architekturen zur Generierung neuer logisch verknüpfter Meldungen möglich. Beim Eintreffen der Aufforderung zur Generalabfrage wird vom Meldungskonzentrator ein komplettes Abbild der im Schaltfeld aktivierten Meldungen an die nachgeschalteten Einrichtungen zur Übertragung in die Ferne übergeben. In der Befehlsrichtung werden die vom zentralen Steuerrechner übermittelten Befehle an den jeweiligen Befehlsausgeber im Prozessmodul weitergegeben. Systemmeldungen, z.B. Kanalausfälle oder Obertragungsstörungen werden im Meldungskonzentrator erkannt und zur Meldungsvorverarbeitung weitergereicht. Jedem Meldungskonzentrator wird von der zentralen Uhr der Unterstation (DCF-77) die aktuelle Uhrzeit zur Verfügung gestellt. Jede an die Meldungsvorverarbeitung weitergereichte Meldung wird für systeminterne Zwecke im Meldungskonzentrator mit der aktuellen Uhrzeit versehen (sh. Abschnitte 14 und 21). 6. Meldungsvorverarbeitung Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden 4 Meldungskonzentratoren an eine Meldungsvorverarbeitungs-Baugruppe angeschlossen. Hier ist es möglich, übergeordnete Vorgänge aus der Schaltanlage zu erkennen. Bei Bedarf können neue Meldungen erzeugt sowie gegebenenfalls die dazugehörigen Einzelmeldungen unterdrückt werden. Die von den einzelnen Konzentratoren bereitgestellten Meldungen werden nach Prioritäten sortiert und zur Übergabe an den zentralen Steuerrechner in den der Priorität entsprechenden Meldungspuffer eingetragen. Der Datenfluss in der Unterstation und die zugehörigen Bearbeitungsmodule sind beispielhaft in Figur 4 dargestellt. Generell ist eine beliebige Aufteilung nach Meldungsarten und beliebig vielen Prioritäten möglich. Eine Aufteilung der Informationen in vorzugsweise 3 Prioritätsklassen erscheint in der Praxis des vorliegenden Ausführungsbeispiels ausreichend und sinnvoll. Diese 3 Prioritätsklassen sind beispielsweise: hohe Priorität mittlere Priorität und niedrige Priorität. Gemäss den betrieblichen Erfordernissen kann der Anwender jede Meldungsart einer dieser Prioritätsklassen zuordnen. Vorgeschlagen wird: Zur hohen Prioritätsklasse gehören all diejenigen Meldungen, welche sofort abgesetzt werden müssen, zur niedrigsten Priorität zählen all diejenigen Meldungen, welche irgend wann einmal übertragen werden müssen (eventuell mit Uhrzeit), z.B. Echtzeit, aber auch Klartext. Alle anderen Meldungen werden der mittleren Priorität zugeordnet. Die dazugehörigen Defaultwerte werden bei der Systeminstallation entsprechend den Projektierungsvorgaben eingestellt. Sie können jedoch jederzeit vor Ort neu parametriert werden. Die an den zentralen Steuerrechner weitergegebenen Informationen werden in der Meldungsvorverarbeitung durch die zugehörige Feldnummer ergänzt. Danach erfolgt eine Unterteilung der Meldungen in zwei Klassen: a) Meldungen, welche nicht zur Bildung übergeordenter Meldungen verwendet werden und b) Meldungen, welche zur Bildung übergeordenter Meldungen verwendet werden Während Meldungen nach a) unverzögert von der Meldungsvorverarbeitung an den zentralen Steuerrechner weitergereicht werden, werden Meldungen nach b), bedingt durch die Forderung des Erkennens Ubergeordneter Meldungen, beim Eintreffen einer ersten Meldung eine gewisse Wartezeit verzögert, wobei als Grundwert (Defaultwert) z.B. 100 ms eingestellt sind. Innerhalb dieser 100 ms wird versucht, übergeordnete Meldungen zu bilden. Dies hat notwendigerweise zur Folge, dass beim Auftreten auch nur einer Meldung nach b) diese um 100 ms verzögert wird, bevor sie dem zentralen Steuerrechner übergeben wird. Nach Ablauf der 100 ms wird in z.B. 10 ms-Zeitintervallen geprUft, ob innerhalb eines solchen Zeitintervalls weitere Meldungen nach b) eintreffen. Die Bildung von verknüpften Meldungen erfolgt erst dann, wenn in einem derartigen 10 ms-Zeitabschnitt keine weiteren Meldungen nach b) eingetroffen sind. Dies hat keinen Einfluss auf die Erfassung der tatsächlichen Echtzeit in den Meldungskonzentratoren (sh. Abschnitt 14: Zeitstempel). 7. Zentraler Steuerrechner 7.1 Örtliche Anzeigen und Befehlsgabe Am zentralen Steuerrechner sind die Bedienungseinheiten für die Systemwartung und die Parametrierung vor Ort angeschlossen. Ausserdem stehen am zentralen Steuerrechner alle Fernwirkinformationen zur Verfügung, so dass hier eine Protokollierung mittels Druckern und Messwertschreibern, eine Ablage der Informationen z.B. auf magnetischen Massenspeichern sowie optische und akustische Anzeigen vor Ort möglich ist. Der Anschluss einer Notsteuertafel ist hier vorgesehen. Aus den Fernübertragungseinheiten übernimmt der zentrale Steuerrechner die Steuerbefehle und leitet diese nach Durchlaufen von Sicherungsalgorithmen und Plausibilitätskontrollen weiter zur Befehlsübertragungseinrichtung der Meldungskonzentratoren. 7.2 Bedienung und Systemkonfigurierung Die Bedienung des Gesamtsystems erfolgt über das am zentralen Steuerrechner angeschlossene Bediengerät mit Display und Tastatur. Das Bediengerät ermöglicht die Anzeige und die Einstellung der Systemparameter. Als Beispiel werden aufgeführt: - Aktivierte Meldungen, Messwerte und Zählerstände je Pro zessmodul und Schaltfeld - Zuordnung der physikalischen Klemmennummern zu den im Informationssystem verwendeten logischen Meldungsnum mern - Festlegung der Feldnummern - Messwertkennlinien - Zuordnung der physikalischen Messwerteinheiten - Einstellung der Ansprechschwelle bei der integrierten Messwertverarbeitung - Einstellung der Meldungsverzögerung (Default 100 ms; sh. Abschnitt 14: Zeitstempel) - Generierungsalgorithmen für logisch verknüpfte Meldun gen - Festlegung der Meldungsprioritäten - Festlegung der Schaltberechtigungen aus den einzelnen Netzleitstellen - Verteilung der Informationen des Umspannwerks auf die einzelnen Netzleitstellen - Parametrierung der Fernübertragungseinrichtungen für Meldungs- und Befehlsweg (Übertragungsgeschwindigkeit) - interne Systemkonfiguration - Systemgesamtausbau (Drucker, örtliche Anzeigen, örtliche Massenspeicher usw.) - Überwachung und Zuordnung der einlaufenden Befehle auf die einzelnen Befehlsausgeber - Bearbeitung von System- und Systemfehlermeldungen - Aktivierung der zugelassenen Befehle aus den einzelnen Fernübertragungsstrecken usw. Die vorstehend aufgeführten Daten und Parameterwerte werden bei Neuinstallation eines Systems voreingestellt geliefert. Die entsprechenden Bedienungen sind nur bei änderungen und Erweiterungen während des Betriebs erforderlich. 7.3 Überwachung aus mehreren Netzleitstellen In der Praxis ist es häufig erforderlich, die Informationen aus einer Hochspannungsschaltanlage insgesamt, oder ausgewählte Teile davon, verschiedenen Netzleitstellen oder Partnerunternehmen zur Verfügung zu stellen. Dieses wird in der bisherigen Technik durch Meldungs- und Messwertabriegelungen (Meldungs-Zwischenrelais, Messwerte Trennverstarker) erreicht. Das hier vorgestellte Fernwirksystem ermöglicht die Überwachung und Steuerung einer Schaltanlage aus bis zu vier verschiedenen Netzleitstellen. Über feste Zuordnungen werden die Zugriffsberechti gungen der einzelnen Netzleitstellen auf die Schaltanlage verwaltet. Hierbei kann eine Verwaltung der übergeord- neten Hauptschaltberechtigung erfolgen. Auch kann die Schaltberechtigung auf ausgewählte Schaltfelder oder ausgewählte Schaltgeräte vorgesehen werden. Vom System zugelassen sind Umschaltalgorithmen, die es ermöglichen, dass die Hauptschaltberechtigung von einer Netzleitstelle auf eine andere übertragen wird. Eine solche Übertragung der Hauptschaltberechtigung ist durch besondere Massnahmen der zu aktivierenden Netzleitstelle, die weiter unten erläutert werden, auch dann möglich, wenn Übertragungswege von und zu den anderen Netzleitstellen ausgefallen oder gestört sind. (Besondere Umschaltalgorithmen bei Doppelrechnersystem sh. Abschnitt 29.) 8. Fernübertragungseinheit Die Fernübertragungseinheiten übernehmen den nachrichtentechnischen Informationsaustausch mit den entfernten Netzleitstellen (sh. Figur 3). Hierzu übergibt der zentrale Steuerrechner die für die jeweilige Fernübertragungseinheit vorgesehenen Informationen. Die Fernübertragungseinheiten verpacken diese Informationen in standardisierte, synchron zu übertragende Formate der Datenverarbeitung. Hierbei erfolgt eine Überwachung der Übertragungskanäle und im Störungsfalle für Melde- und Befehlsrichtung eine Wiederholung der gestörten Informationen (Codesicherung). Empfangene Befehle werden von den Fernübertragungseinheiten an den zentralen Steuerrechner weitergereicht. 9. Datenfluss in den feldbezogenen Einrichtungen Der nachfolgend beschriebene Datenfluss in einer feldbezogenen Einrichtung ist dargestellt in Figur 4. Die im Meldungskonzentrator aus dem jeweiligen Neu-Alt Vergleich der eingegangenen Meldungen erkannten neuen In formationen bzw. Messwerte und die vom Prozessmodul kommenden internen Meldungen (Systemmeldungen) werden in den der jeweiligen Informationsart zugeordneten Eingangspuffer eingeschrieben. Der Meldungskonzentrator ist in der Lage, die Informationen aus 4 Prozessmodulen parallel in Echtzeit zu verarbeiten. Der Meldungskonzentrator ist hierbei in einer 2-stufigen Hierarchie aufgebaut (Figur 5). In der ersten Hierarchiestufe sind jeder LWL-Strecke intelligente Vorprozessoren (Remote Unit for Peripheral Interface = RUPI) zugeordnet. Diese Vorprozessoren decodieren die eintreffenden Informationspakete bzgl. ihres Informationsinhaltes: Neu-Alt-Vergleich, integrierende Schwellwertbildung. Eventuell im Informationspaket enthaltene Systemrückmeldungen werden als solche erkannt und von Mess- werten und Meldungen getrennt. Die Systemrückmeldungen beinhalten im wesentlichen Fehlermeldungen, welche von Fehlern während einer Befehlsausgabe im Prozessmodul stammen. Von der ersten Hierarchiestufe werden somit beispielsweise 3 Meldungstypen (sh. Figur 4) interruptgesteuert, polling-gesteuert oder ähnlich, an die 2. Hierarchiestufe weitergegeben. In der 2. Hierarchiestufe wird die Umwandlung der physikalischen Klemmennummer des Prozessmoduls in die logische Informationsnummer des gesamten Informationssystems durchgeführt. Messwerte werden derart umgewandelt, dass die bis hier verwendete interne Prozentdarstellung in den physikalischen Messwert mit Dimensionsangabe umgesetzt wird. Systemmeldungen erfordern keine weitere Umwandlung. Die so gewonnenen Informationen werden in einen der drei Empfangspuffer der 2. Hierarchie-Stufe eingeschrieben. Dort werden beispielsweise 4 Informationstypen unterschieden (Messwerte und Zählerstände, Meldungen, Systemmeldungen; sh. Figur 4). Im Prozessmodul werden zyklisch alle Klemmen und Mess wertaufnehmer abgefragt. Zur wirksamen Unterdrückung kurzzeitiger Störungen werden alle Meldungseingaben durch Firmware entprellt. Diese Entprellzeit ist beispielsweise auf 6 ms eingestellt. Nach jeweils 6 ms werden die so entprellten Meldungseingänge innerhalb 350 Mikrosekunden an den nachgeschalteten Konzentrator weitergegeben. Diese Weitergabe erfolgt durch ein Informationspaket. Das Format dieses Informationspaketes wird in Abschnitt 20.1 ausführlich weiter unten beschrieben. In solche Informationspakete werden zyklisch nacheinander die 4 Messwerte des Prozessmoduls eingebettet. Jedes Bit einer Zählerstandsübertragung wird auf dieser Ebene wie ein normales Meldungsbit behandelt. In der Befehlsrichtung werden die zu übertragenden Befehle vom Steuerrechner an das Befehlsübertragungsmodul weitergegeben. Das Befehlsübertragungsmodul ist Bestandteil des Meldungskonzentrators. Über Lichtwellenleiter werden die Befehle von den Befehlsübertragungsmodulen an das Prozessmodul weitergegeben. Dort werden die Befehle vom Befehlsausgeber empfangen, überprüft und bei Fehlerfreiheit auf die Endrelais ausgegeben. 10. Schutzalgorithmen der Befehlsausgeber Der Befehlsausgeber ist ein Bestandteil des Prozessmoduls. Er wird von der Befehlsübertragungseinheit über Lichtwellenleiter angesteuert. Die Befehlsübertragungseinheit ist Bestandteil des Meldungskonzentrators. Nach Überprüfung der eingegangenen Befehle auf formale übertragungstechnische Richtigkeit, erfolgt eine Überprüfung, ob dieser Befehl für den jeweiligen Befehlsausgeber richtig zugeordnet ist. Figur 6 zeigt den schaltungstechnischen Aufbau der in einer Befehlsausgabeeinrichtung enthaltenen Schutzeinrichtungen. Soll eine Befehlsausgabe erfolgen, so wird in einem ersten Schritt die Befehlsausgabeeinheit selbst überprüft. Hierzu wird der Widerstand der Spannungsversorgungsschiene für die Befehlsausgabe über ein Ohm-Meter gemessen. In diesem Zeitpunkt darf bei ungestörter Befehlsausgabeeinrichtung kein Markierrelais angezogen haben. Das Ergebnis der Widerstandsmessung muss "Leerlauf" oder den Wert "unendlich" ergeben. In einem zweiten Schritt wird die Spannungsversorgungsschiene der Befehlsausgabe künstlich kurzgeschlossen und somit der Widerstand "Null" erzeugt, der vom aufprüfenden Ohm-Meter erfast werden muss. Damit ist die Funktion des Ohm-Meters überprüft. In einem weiteren Schritt wird das dem Steuerbefehl entsprechende Markierrelais gesetzt. Danach werden vom Prozessor des Befehlsausgebers die dritten Kontakte der Markierrelais abgefragt und damit festgestellt, welches Markierrelais tatsächlich angezogen hat. Hieraus ergibt sich eine 1 aus n Kontrolle und die Kontrolle, ob das erfasste Markierrelais tatsächlich dem auszugebenden Befehl entspricht. Der erzeugte Kurzschluss auf der Spannungsversorgungsschiene der Befehlsausgabe wird weggenommen und am Ohm-Meter der Schleifenwiderstand der Befehlsausgabe einschliesslich dem nun angeschalteten Steuer-Endrelais gemessen. Im nächsten Schritt wird der Kurzschluss wieder erzeugt um zu überprüfen, ob bei richtig funktionierenden Ohm-Meter nach der Widerstandsmessung des Schleifenwiderstands der Wert "Null" noch richtig erfasst wird. Danach werden Ohm-Meter und Kurzschluss wegeschaltet. Nach Abschluss dieser Überprüfungen ist sicergestellt, dass 1. nur ein Befehlsausgaberelais angezogen hat und 2. der Schleifenwiderstand der Befehlsausga beschaltung einschliesslich der in der Schaltanla ge befindlichen Steuerendrelais innerhalb der vorgegebenen Toleranzen liegt. Hierrlch erfolgt die Befehlsausgabe durch Durchschaltung der 'teuerspannung. Die eigentliche Befehlsausgabezeit kann pro Befehlsausgeber für alle Befehlsausgabeleitungen eingestellt werden. Da pro Schaltfeld 4 verschiedene Pro zessmodule angeschlossen werden können, sind somit pro Schaltfeld 4 verschiedene Befehlsausgabezeiten möglich. DieBefehlsausgabezeit kann zwischen 100 ms und 20 s frei gewählt werden. Der Befehlsausgeber verhindert das zeitliche Überlappen zweier Befehle: Folgt ein zweiter Befehl, solange der erste noch ansteht, so wird der zweite verworfen. 11. Generalabfrage Die Generalabfrage (GA) dient dazu, bei System-Neustart den Gesamtzustand einer Schaltanlage an eine entfernte Netzleitstelle zu übertragen. Ausserdem kann eine Generalabfrage über einen entsprechenden Befehl aus der entfernten Netzleitstelle angeregt werden, um z.B. bei System-Neustart in dieser Netzleitstelle den Schaltzustand einer Schaltanlage zu aktualisieren. Beide Ursachen für die Generalabfrage führen bei der hier beschriebenen Fernwirkübertragungseinrichtung zu nahezu den gleichen Abläufen. Bei einer Generalabfrage werden alle in der 1. Konzentrationsebene (Meldungskonzentrator) anstehenden Informationen unabhängig vom Augenblick ihres Entstehens der Meldungsvorverarbeitung übergeben. In der Meldungsvorverarbeitung sind in diesem Falle alle Bildungsalgorithmen zur Bildung von Ubergeordneten Meldungen ausser Funktion. Alle Informationen werden im Falle der GA in die hierfür vorgesehenen Meldungspuffer eingetragen. Diese Meldungspuffer sind gross genug um alle hierbei anfallenden Meldungen zwischenzuspeichern. Nach Eintragung der gesammelten GA-Meldungen in die Meldungspuffer wird die Meldungsvorverarbeitung wieder frei für neu eintreffende Meldungen. Der zentrale Steuerrechner übernimmt aus den Meldungspuffern die aus der GA anstehenden Meldungen, kennzeichnet sie als solche und übergibt sie den Fernübertragungsein heiten zur Übermittlung an die entfernten Netzleitstel len. Bis hier führt die GA-Verarbeitung zu keiner nennenswerten Belastung der Einzelkomponenten der Unterstation. Die Fernübertragungseinheiten sind bei grösseren Schaltanlagen durch die Übertragung der grossen der GA entstammenden Informationsmenge für merkliche Zeit blockiert. Diese Erscheinung ist bekannt. Das hier vorgestellte System zeichnet sich durch 2 Merkmale aus, die dieser Blockierung der Übertragungswege entgegen wirken: 1. Da die Meldungsvorverarbeitung nach dem Eintragen der zu übertragenden Meldungen in die Meldungs puffer bereits wieder frei ist, können neu eintreffende Meldungen sofort erfasst und bearbeitet werden. Vorgesehen ist, dass beim Ein treffen bestimmter, frei zu klassifizierender Meldungen die am Ausgang der Meldungsvorverarbei tung liegenden Meldungspuffer von GA-Meldungen freizumachen, indem die Meldungsvorverarbeitung den zentralen Steuerrechner auffordert, alle der GA entstammenden Meldungen zu verwerfen und nur noch aktuelle Meldungen zu übertragen. Als letzte Meldung einer so unterbrochenen GA wird vom zen tralen Steuerrechner eine GA-Abbruchmeldung er zeugt und übertragen. 2. Da im Falle einer GA grosse Informationsmengen über die Fernübertragungseinheiten geschickt wer den müssen, werden in der Meldungsvorverarbeitung Übertragungsformate gebildet, die ein Zusammenfassen aller Meldungen eines Schaltfeldes erlauben. Hieraus ergibt sich für beispielsweise 64 Meldungen eines Schalt feldes eine Ubertra- gungszeit von 3,8 s bei 200 Baud und 1,3 s bei 600 Baud und 0,6 s 1200 Baud. Durch das unter dem vorstehenden Punkt 2 beschriebene Verfahren wird erreicht, dass Informationen, wie unter dem vorstehenden Punkt 1 beschrieben, spätestens nach der Ubertragungsdauer für die Informationen eines Schalt feldes zur Übertragung gelangen. Diese Abläufe gelten bei Systemstart und bei aus der Ferne angeregter GA in gleicher Weise. Auch eine von der Bediengerät angeregte GA wird wie eine GA aus der Ferne bearbeitet. Wird das System aus dem Stillstand hochgefahren, so sind weder in den einzelnen Schaltfeldern zugeordneten Meldungskonzentratoren Alt-Neuvergleiche möglich, noch ist in der Netzleitstelle ein aktuelles Abbild der Schaltanlage verfügbar. Dieses Hochfahren dauert für das Gesamtsystem etwa 30 s. Während dieser Zeit auftretende Meldungen können nicht erfasst werden. Nach diesen 30 s ist das System im eingeschwungenen Zustand und initiert eine System-GA, die sich in ihrer Form nicht von einer aus der Ferne angeregten GA unterscheidet. So ist sichergestellt, dass der aktuelle Zustand der Schaltanlage bereitgestellt wird. Während des Normalbetriebs kann dem Informationsfluss eine langsame GA unterlagert werden. Die hierbei übertragenen Informationen sind durch ihren Informationstyp, als einer unterlagerten GA entstammend, erkennbar. 12. Prioritäten, Systemmeldungen Das dargestellte Ausführungsbeispiel sieht neben den Meldungsarten (sh. Abschn. 19.2) Echtzeitmeldungen, logisch verknüpfte Meldungen, Systemmeldungen, Schaltermeldungen, Messwerte und Zählwerten drei parametrierbare Prioritätsebenen vor (sh. Abschn. 6). Diesen Prioritätsebenen können zusätzliche Meldungen, d.h. neue Meldungen oder auch einzelne Meldungen und Informationen aus den vorstehend genannten Meldungsarten zugeordnet werden. Die Grundeinstellung des Systems ordnet Systemmmeldungen die höchste Prioritätsstufe zu. Unter Systemmeldungen fallen solche Informationen, die Aufschluss über den Zustand des gesamten Informationssystems geben. Als Beispiele seien hier angeführt: Kanalfehler, Befehlsausgabefehler, system-interne Statusmeldungen. 13, Logisch verknüpfte Meldungen Zur Bildung logisch verknüpfter Meldungen werden Einzelmeldungen z.B. 100 ms verzögert. Logisch verknüpfte Meldungen können deshalb nicht mit Echtzeit versehen werden. Die zu logisch verknüpften Meldungen gehörenden Einzelmeldungen jedoch sind bei Bedarf als Echtzeitmeldungen im System verfügbar (sh. Abschnitt 14: Zeitstempel). In der bisher bekannten Fernwirktechnik werden alle Informationen 1 : 1, d.h. also Einzelinformation für Einzelinformation vom Umspannwerk zur entfernten Netzleitstelle übertragen. Dort wird aufgrund der Kenntnisse des Netzes bzw. der Anlagen im Umspannwerk erkannt, aufgrund welchen Vorganges bestimmte Meldungen abgesetzt wurden. Für bestimmte Meldungskombinationen z.B. Stufenzeit 2 Schutzauslösung Leistungsschalter AUS lässt sich eine Meldung generieren mit der Aussage: "Feld wurde durch Schutz nach Stufenzeit 2 abgeschaltet". Es kommt dann nur eine solche verknüpfte Meldung zur Uber- tragung, wobei das System es zulässt, danach für eine spätere Störungsaufklärung zeitunkritisch z.B. die Einzelmeldungen mit der hinzugefügten Echtzeit (also Zeitpunkt ihres tatsächlichen Auftretens) zu übertragen. Diese Meldungen sind dann als solche gekennzeichnet. Ein weiteres Beispiel ist eine Meldung, welche bei Vorhandensein eines auf sämtliche Leistungsschalter wirkenden Sammelschienenschutzes generiert wird, mit0dte9 Aussage "alle genannten Felder durch Sammelschienenschutz abgeschaltet". Die Einzelmeldungen der Leistungsschalter sind dann nicht unter zeit-kritischen Bedingungen zu übertragen, sondern werden zur späteren Störungsanalyse mit der Echtzeit zu einem geeigneten Zeitpunkt übermittelt. Als letztes Beispiel sei der Ablauf einer Kurzunterbrechung angeführt. Die Übertragung der Information "erFolgreiche" oder "erfolglose" Kurzunterbrechung ist durch eine übergeordnete Meldung hinreichend beschrieben. In diesem Falle sind die nachstehend aufgeführten Einzelmeldungen zu erwarten: Schutzauslösung Leistungsschalter EIN gehen Leistungsschalter AUS kommen KU-Automatik Leistungsschalter AUS gehen Leistungsschalter EIN kommen Schutzauslösung Leistungsschalter EIN gehen Leistungsschalter AUS kommen KU sperrt. Das bedeutet bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von nur 200 Baud und Einzelübertragung jeder Meldung eine Übertragungszeit von 3,7 s. Fasst man diese Meldungen in einem Meldungspaket zusammen ergibt sich eine Ubertra- gungszeit von 0,87 s. Zusammengefasst als logisch verknüpfte Sammelmeldung muss nur die Dauer einer einzigen Meldung nämlich 0,37 s angesetzt werden. Die entsprechenden Zeiten bei einer Übertragungsgeschwindigkeit von 600 Baud waren: 1,2 s (Einzelmeldung), 0,29 s (mehrere Meldungen in 1 Telegramm), 0,12 s (logisch verknüpfte Meldung). Vorgeschlagen werden pro Schaltfeld 8 derartig vom Anwender programmierbare, logisch verknüpfte Meldungen. Zusätzlich für die gesamte Schaltanlage 5 derartige logische Verknüpfungen. Neben diesen vom Benutzer parametrierbaren logisch verknüpften Meldungen ist vom System bereits vorgesehen, erfolgreiche Bewegungen von Schaltgeräten von AUS nach EIN oder von EIN nach AUS als solche logisch verknüpfte Einzelmeldung zu übertragen. Da aber zunächst nicht generell angenommen werden kann, dass jeder Anwender eine derartige Zusammenfassung wünscht, wird in den nachfolgenden Abschnitten bei allen Zeitbetrachtungen der Über- tragung von einer 2-poligen, d.h. also doppelten Ubertra- gung von Schaltgeräteänderungen ausgegangen. 14. Meldungen mit Zeitpunkt ihres Auftretens (Echtzeitmeldungen). Das System unterscheidet vorteilhaft 3 Arten von Meldungen: 1. Meldungen, die bei ihrem Auftreten schnellst möglichst zu übertragen sind. 2. Meldungen, deren Zeitpunkt ihres Auftreten möglichst genau zu erfassen ist und die zeit unkritisch zu übertragen sind. 3. Meldungen, die bei ihrem Auftreten schnellst möglichst zu übertragen sind. Der Zeitpunkt ihres Auftretens ist zusätzlich möglichst genau zu erfassen und kann dann in einer zweiten Meldung zeit-unkritisch übertragen werden. Die an den Meldungskonzentratoren anstehenden Meldungen können vom Anwender parametrierbar beliebig einer dieser 3 Meldungskategorien zugeordnet werden. Da logische Meldungen aus mehreren Einzelmeldungen zusammengesetzt sind, kann an diesen auch wegen der vom System grundsätzlich vorgesehenen Verzögerungszeit von mindestens 100 ms der Augenblick des Auftretens nicht mehr nachgebildet werden, so dass für logisch verknüpfte Meldungen eine Echtzeitdarstellung nicht vorgesehen ist sondern diese sich auf die Einzelmeldungen beschränken muss (siehe Abschnitt 13). Im Meldungskonzentrator wird jeder Meldung, auch wenn sie nur systemintern verarbeitet wird, ein sogenannter Zeitstempel aufgeprägt. Dieser Zeitstempel erlaubt eine Darstellung mit einer Auflösung von ca. 1 ms. Die dem Benutzer eröffnete Möglichkeit, Meldungen mit Echtzeit zu übertragen, bezieht sich nun auf die Verwendung, oder das Verwerfen dieses systemintern immer vorhandenen Zeitstempels. Bedingt durch den Entprellmechanismus in den Prozessmodulen (6 ms Entprellzeit) und den Bearbeitungszeiten in den Meldungskonzentratoren beträgt die mittlere Genauigkeit in der Echtzeitdarstellung 3 + 3 ms bezogen auf den absoluten Zeitpunkt des Auftretens einer Informationsänderung an der physikalischen Klemme des Prozessmoduls. 15. Messwerte Messwerte sind pro Schaltfeld beispielsweise 4 auftretende Analogwerte (Strom, Spannung, Wirkleistung, Blindleistung). Diese Analogwerte können dem System als Gleichstromwerte angeboten werden, wobei dieser Gleichstromwert eine Prozentzahl des Maximalwertes darstellt. Hierbei sind positive und negative Stromrichtungen zulässig und auch vorgesehen. Als weitere Eingabemöglichkeit übernimmt das System Messwerte (die z.B. in einem vorgeschalteten Messwertgeber bereits in Digitalwerte umgeformt wurden) digital über einen sequentiellen Kanal. In den, den einzelnen Schalt feldern zugeordneten Meldungskonzentratoren sind die den Messwerten zugeordneten Anpassungskennlinien hinterlegt. Aufgrund der bei der Systeminitialisierung einzurichtenden Anpassungslisten (Umsetztabellen) werden die Messwerte in den Meldungskonzentratoren von den eingangsseitigen Prozentwerten in ihre tatsächlichen physikalischen Werte umgewandelt und, versehen mit ihrer physikalischen Dimension, für die weitere Übertragung bereitgestellt. Um Messwerte nicht zyklisch übertragen zu müssen, wird über ein integrierendes Schwellwertverfahren jeder Messwert überprüft und bei Erreichen der Ubertra- gungskriterien in den 2. Empfangspuffer eingeschrieben und damit zur Übertragung vorbereitet. Nach Wunsch des Anwenders kann mit Hilfe eines langsamen, dem Gesamtsystem unterlagerten Messwertzyklusses sichergestellt werden, dass jeder Messwert mindestens 1 mal innerhalb eines im z.B. Minutenbereich liegenden Zeitraumes zur Übertragung kommt. Das für die Übertragung angewandte physikalische System beginnt bei den Grundgrössen 1 V (1,000 mal 100 V), 1 A (1,000 mal iO0 A), 1 W (1,000 mal 100 W) und 1 VAR (1,000 mal 100 VAR) und endet bei 1015. Die Zahlendarstellung ist gekennzeichnet durch 1 signifikante Stelle vor dem Komma und 3 gültigen Stellen hinter dem Komma. Die entsprechende Skalierung auf den tatsächlichen Zahlenwert erfolgt durch den Zehnerexponenten. Hierbei werden für die Wirk- und Blindleistung grundsätzlich zwei gleich grosse positive und negative Darstellungsbereiche übertragen. Die physikalische Dimension wird mitübertragen. 16. Zählerstände Jedes Einzelbit eines Zählerstands-Coders wird vom Prozessmodul als Einzelinformation aufgenommen und dem nachgeschalteten Meldungskonzentrator übergeben. Bei der Initialisierung des Systems werden im Meldungskonzentrator die für die Zählerstandsübertragung relevanten Klemmen festgelegt. Hierdurch wird sichergestellt, dass je nach Betriebsart bei einer Zählerstandsabfrage, oder bei einer spontanen Übertragung des Zählerstandes, alle zugehörigen Bits zur Ubertragung gelangen. Eine Zählerstandsübertragung kann z.B. auf dreierlei Weisen intitiert werden: - durch Abfragebefehl aus der Ferne - durch Änderung des Zählerstandes selbst - zeitgesteuert in der Unterstation (z.B. DCF-77) Optional kann jeder Zählerstandsübertragung die Echtzeit der Abfrage zugefügt werden. Bei einer Zählerstandsabfrage aus der Ferne werden die unter Abschnitt 11 angeführten Kriterien für die Gesamtzahl aller oder eine bestimmbare Auswahl von Zählerständen angewandt (Abbruchkriterium). 17. Fehlermeldungen Unter den hier aufzuführenden Fehlermeldungen sind Meldungen des Informationserfassungs- und Ubertra- gungssystems zu verstehen, da Fehler- und Störungsmeldungen der Hochspannungsanlage nicht als besonders zu behandelnde Informationen angesehen werden. Fehlermeldungen gehören zum Gesamtkomplex der Systemmeldungen und informieren die Einrichtungen in der Ferne über Betriebsstörungen des Informationserfassungs- und Übertragungssystems sowie der Befehlsausgabe. Beispielhaft sei hier aufgeführt: a) Meldekanalausfall (Nummer des Prozessmoduls, Feldnummer, Umspannwerksnummer) b) Kanalausfall Befehlsrichtung (Prozessmodul, Feldnummer, Umspannwerksnummer) c) nicht erkannter Befehl (Impulsfehler) Abweichend von der bisher erkannten Impulsfehler Auswertung wird im hier vorgestellten System über feste Zeitspannen die Kanalgüte in Befehlsrich tung ermittelt und übertragen (siehe Abschnitt 29: Bestimmung der KanalgUte in Befshlsrichtung) . d) Befehlsausgabefehler (Stromschleife, Fehler im Bereich der Markierungsrelais, nicht generlerter Befehl). e) systeminterner Fehlerstatus 18. Ubertragungszeiten Nachstehend werden Übertragungszeiten für Ubertragungsge schwindigkeiten zwischen 200 und 1.200 Bit/s angegeben. Dabei wird davon ausgegangen, dass bei grossen Umspannwerken ( > 20 Schaltfelder) die dort vorhandenen fernmeldetechnischen Einrichtungen Übertragungsgeschwindigkeiten von 1.200 Baud zulassen, während die Informationen aus kleinen Umspannwerken ( (5 Schaltfelder) mit Rücksicht auf mögliche Engpässe bei der Übertragungstechnik mit 200 Baud ausreichend schnell übertragen werden kdnnen (sh. hierzu Figur 8). Die im System auftretenden Ubertragungszeiten basieren im wesentlichen auf den Übertragungsprotokollen, welche auf den jeweiligen Übertragungsabschnitten eingesetzt werden. Rechnerinterne Bearbeitungszeiten werden nicht berücksichtigt. Sie liegen im Mikrosekundenbereich und haben somit keinen nennenswerten Anteil an der Gesamtübertragungszeit. Das auf den Ubertragungsabschnit- ten zwischen den fernwirktechnischen Einrichtungen im Umspannwerk und der dazugehörigen Netzleitstelle eingesetzte Übertragungsformat basiert auf der synchronen HDLC-0bertragung. Jede andere synchrone oder asynchrone Bit-Übertragungsart ist ebenfalls möglich. Die folgenden Ausführungen lehnen sich beispielhaft an die HDLC-Spezifikation an. Die zwischen zwei Synchronzeichen (Flag) eingebettete Nutzinformation besteht für eine Einzelmeldung aus 59 Bit, welche für die Codierung der Schaltfeldnummer' dem Typ des Informationspaketes (Informa tionsart), der Umspannwerknummer, der Spannungsebene und einer internen Nummerierungsvariablen herangezogen werden (sh. Figur 7). Die eigentliche Meldungsinformation ist mit 11 Bit codiert (Einzelmeldung). D.h. bei 200 Baud Ubertragungsgeschwindigkeit werden für die Übertragung einer Meldung 0,37 Sekunden benötigt. Die Architektur der Informationspakete ist derart aufgebaut, dass bis zu 64 Meldungen innerhalb eines Informationspaketes eingebettet werden können. Die für ein solches Informationspaket benötigte Übertragungszeit beträgt dann 3,8 Sekunden bei 200 Baud. Meldungen eines Schaltfeldes können so innerhalb eines Informationspaketes zusammengefasst werden. Für die unterschiedlichen Übertragungsgeschwindigkeiten wie 200 Baud, 600 Baud und 1.200 Baud sind die für die jeweils eingebetteten Meldungen die dafür benötigten Übertragungszeiten in Figur 8 dargestellt. Fallen z.B. aus vier Schaltfeldern Je 15 Meldungen an (Grossstörung), so werden hierbei für die Übertragung dieser 60 Meldungen bei 200 Baud 4,5 Sekunden, bei 600 Baud 1,5 Sekunden und bei 1.200 Baud 0,7 Sekunden Übertragungszeit benötigt. 19. Übertragungsformate 19.1 Interne Lichtwellenleiter-Schnittstelle Das auf der internen Schnittstelle eingesetzte Übertragungsformat basiert auf den bekannten SDLC-0bertragungs- protokollen. Als interne Schnittstelle ist hierbei die Lichtwellenleiterverbindung zwischen dem Meldungskonzentrator und dem Prozessmodul zu verstehen. Die SDLC-Übertragungsprotokolle beinhalten eine synchrone Byte-Uber- tragung.Das Information-Field besteht bei der Melderichtung aus 4 Byte einpoligen Meldungen (welche jeweils paarweise für Schaltgerätestellungsmeldungen zusammengefasst werden können oder zur Übertragung der Zählerstände nutzbar sind), 3 Byte für die Übertragung von jeweils einem von vier dem Feld zugeordneten Messwerten und 3 Byte für Systemmeldungen vom Prozessmodul (interne Schnittstellensignalisierung). Die Länge eines Übertragungspaketes in Melderichtung auf der internen Schnittstelle ergibt sich hiermit zu 10 Byte. Einschliesslich der notwendigen SDLC-Formatinformationen von 4 Byte ergibt sich eine Gesamtpaketlänge von 14 Byte (112 Bit). Bei der vorliegenden Ausführungsform, die in diesem Bereich eine Übertragungsgeschwindigkeit von 375 kBit/s hat, ergibt sich eine Übertragungszeit von 299 Mikrosekunden (sh. Figur 9). In Befehlsrichtung besteht das Information-Field des SDLC-8bertragungspaketes aus einer logischen Paketnummer (1 Byte), dem Befehlstyp dieses Informationspaketes (1 Byte) und dem eigentlichen Befehl (1 Byte; sh. Figur 10). Dies bedeutet eine Gesamtpaketlänge einschliesslich der notwendigen SDLC Formatinformationen von 7 Byte (56 Bit), was zu einer Übertragungszeit von 149 Mikrosekunden führt. In Befehlsrichtung wird von dem Befehlsübertragungsmodul innerhalb des Meldungskonzentrators jeder Befehl zweimal in Richtung Prozessmodul über die LWL-Strecke gesendet. Beim Empfänger wird eine 2-aus-2-Kontrolle durchgeführt. Dies bedeutet, dass ein Befehl als solcher nur dann akzeptiert wird, wenn 2 sequentiell empfangene Informationspakete ein und denselben Befehl darstellen. Zur Sicherung dieser beiden sequentiellen Informationspakete wird eine Zeitüberwachung durchgeführt. Trifft nicht innerhalb 100 ms das zweite Informationspaket im Prozessmodul ein, so wird das zuerst empfangene Informationspaket verworfen. Damit wird sichergestellt, dass nicht nach längerer Zeit aus mehreren Bruchstücken von Befehlen ein neuer Befehl entsteht. 19. 2 Fernübertragungsstrecke Das HDLC-Protokoll wurde dahingehend modifiziert, dass kein Adress- und Control-Field-Teil verwendet wird. Der Aufbau eines Informationspaketes auf der Fernübertragungsstrecke ist in Figur 7 und Figur 11 dargestellt. Das Information-Field besteht aus einer Forward-Sequence-Number, der Umspannwerknummer UW, Infor mationsart des Information-Fields, der Schaltfeldnummer, der Spannungsebene sowie einem variablen Block, in welchem die Meldungsnummern oder Befehle (eine oder mehrere) eingebettet sind. Einschliesslich den Signalisierungsflags zu Beginn und zum Ende eines Informationspaketes und ausschliesslich variablem Block für das Information-Field besteht damit ein Informationspaket aus 52 - 73 Bit. Für z.B. jede Meldungsnummer einer Einzelmeldung muss diese Anzahl um 5 - 15 Bit erhöht werden. Man kann beispielhaft folgende Informationsarten unterscheiden: Informationsart Bevorzugte Bereiche von Inf. -Field-Längen (Bit) - Einzelmeldungen (Meldungsnummern) 5 - 15 - Einzelmeldung mit Uhrzeit 35 - 50 - Messwerte 10 - 25 - Zählerstände mit Uhrzeit 50 - 90 - systeminterne Quittierungsmeldungen für die Fernübertragungsstrecke 5 - 15 - Befehlsempfangsmeldung 5 - 15 - systeminterne Fehlermeldungen 5 - 15 - logisch verknüpfte Meldungen (generiert durch die Meldungsvorverarbeitung) 5 - 15 - Generalabfrage (abbrechbar) Je Schaltfeld beispielsweise 64 Meldungen zu je 5 - 15 Bit im Mittel ca. 700 - unterlagerte Generalabfrage 5 - 15 - GA-Abbruchmeldung 5 - 15 - Sollwertvorgabe 30 - 65 - Betriebsmeldungen (Klartext). 20 - 80 - Befehle 5 - 15 - Systembefehle (anwenderbezogen) 5 - 15 - systeminterne Befehle 5 - 15 - klassifizierte Messwerte pro Schaltfeld 5 - 15 (sh. Abschnitt 30) - Trafo-Stufenstellungen 5 - 15 20. Gesicherte Informationsübertragung 20.1 Interne Lichtwellenleiter-Schnittstelle Auf der internen Schnittstelle werden sowohl in Befehlsrichtung wie in Melderichtung SDLC-Protokolle eingesetzt. Andere Bit-Übertragungsprozeduren (asynchron, synchron) können ebenfalls eingesetzt werden. Diese SDLC-Protokolle werden auf übertragungstechnischer Seite durch 16 Prüfbit je Informationspaket gesichert. Diese 16 Bit Codesicherung werden durch ein Generatorpolynom 16. Grades ermittelt. Dieses Polynom ist der Klasse der Abramson-Code zuzuordnen. Abramson-Code besitzen den Vorteil, dass sie gegenüber den Codesicherungsverfahren mit Generatrpolynomen eines bestimmten Grades K und der Eigenschaft "primitiv" eine höhere Haming-Distanz besitzen. Das hier eingesetzte Generatorpolynom 16. Grades besitzt die Haming-Distanz h = 4. Durch Verwendung intelligenter Schnittstellencontroller ist es in dem hier vorgestelltem System möglich, bei Bedarf andere Generatorpolynome einzusetzen (z.B. Firecode, Bose-Chauduri-Code). Die Flexibilität des Systems erlaubt es, an dieser Stelle mit einer Erweiterung weniger Bits ( < 5) Haming-Distanzen > 10 zu realisieren. Durch den Einsatz der eingeschränkten Codewortlänge ist gewährleistet, dass durch einen eventuellen Versatz von einem Bit bei dieser Art von SDLC-0bertragungen mit Codesicherung kein neues Codewort entstehen kann (siehe hierzu "Codes für Fehlererkennung und Fehlerkorrektur", Professor Dr. Tech. Swoboda, GH Siegen, Oldenborgverlag, München Wien, 1973 ISBN 3-486-39317-5). Zusätzlich zu den Codesicherungsverfahren werden die in Befehlsrichtung ausgesendeten Informationspakete mit einer logischen Paketnummer versehen (siehe Abschnitt 19). Dieser Vorgang entspricht im wesentlichen der bekannten Forward Sequence-Number. In jedem Informationspaket der Melderichtung ist eine Rückantwort für die Befehlsrichtung enthalten. Sie beinhaltet die logische Paketnummer der Befehlsrichtung sowie eine Aussage über den durchgeführten Befehl bzw. erkannten Fehler durch das Prozessmodul. Die Befehlsüber- tragungseinheit erhält somit die Kenntnis, welcher Befehl vom Befehlsausgeber ohne übertragungstechnische Fehler empfangen wurde und ob dieser Befehl ausgeführt oder abgebrochen wurde, weil einer der Schutzalgorithmen der Befehlsausgabe angesprochen hat (siehe Abschnitt 10). 20.2 Fernübertragungsstrecke Auf der Fernübertragungsstrecke wird ein auf HDLC-Spezifikationen basierendes Übertragungsprotokoll eingesetzt. Bezüglich der Codesicherungsverfahren auf der übertragungstechnischen Seite werden dieselben Sicherungsalgorithmen, wie bereits unter Abschnitt 20.1 beschrieben, eingesetzt. Dies bedeutet, dass auch auf der Fernübertragungsstrecke eine Haming-Distanz mit h = 4 realisiert ist. Eine Erweiterung auf grössere Haming Distanzen ist vorgesehen und möglich. Jedes Information Field beinhaltet, wie bereits in Abschnitt 19 aufgeführt, die sogenannte Forward-Sequence-Number. Mit Hilfe dieser Durchnumerierung in Vorwärtsrichtung und der Unterscheidung in Nutzpakete und Kanalbestätigungspakete wird ein Sicherungsalgorithmus realisiert, welcher dem von CCITT No. 7 ähnelt (Die Fernübertragungseinheit entspricht weitgehend Level 2 von CCITT No. 7). Meldungen des zentralen Steuerrechners werden an die Fernübertragungseinheit übergeben. Dies ist ein eigenständiges Modul, welches nach Erhalt der Meldungen vom zentralen Steuerrechner diese eigenständig weiterbearbeitet. Das in dem hier vorgestellten System eingesetzte Wiederholverfahren ähnelt dem bei CCITT No. 7 definierten PCR-Verfahren. Meldungen des zentralen Steuerrechners, weitergegeben an die Fernübertragungseinheit, werden von dieser auf die Übertragungsstrecke ausgegeben. Gleichzeitig erfolgt ein Eintrag in einen Wiederholpuffer (sh. Figur 12). Die einzelnen Informationspakete werden zyklisch durchnumeriert. Beispielsweise können 256 Pakete in sequentieller Reihenfolge durchnumeriert werden. Jedes Paket, welches von der Fern übertragungseinheit an die Netzleitstelle ausgesendet wurde, wird von dieser bei ordnungsgemässem Empfang mit Hilfe von Bestätigungstelegrammen in der Befehlsrichtung quittiert. Wurde ein Informationspaket nicht ordnungsgemäss empfangen, so sendet die Netzleitstelle kein Bestätigungspaket zurück. Da jeder Netzleitstelle eine Fernübertragungsstrecke und damit eine ganz bestimmte Fernübertragungseinheit zugeordnet ist, können Konfliktfälle für diesen Fall nicht auftreten. Liegen keine weiteren Meldungen vom zentralen Steuerrechner an, so werden die noch im Wiederholpuffer anstehenden Meldungen durch die Fernübertragungseinheit erneut in Melderichtung ausgesendet und sind als Wiederholmeldungen gekennzeichnet. Ein Herausnehmen aus dem Wiederholpuffer erfolgt immer dann, wenn mit Hilfe der Befehlsrichtung von der Netzleitstelle die entsprechende Nummer des zuletzt fehlerfrei empfangenen Informationspaketes bestätigt wurde. Damit ist sichergestellt, dass der Wiederholpuffer auf dem schnellsten Wege geleert werden kann und es nicht unnötigerweise zu Wiederholungen kommt. Ausserdem wird erreicht, dass bei Ausfall einer Richtung ein funktionsgerechtes Arbeiten der anderen Richtung nicht beeinträchtigt wird. Mit vertretbarem Aufwand lässt sich fast jede beliebige Grösse des Wiederholpuffers realisieren. Vorteilhaft werden maximal ca. 200 Meldungen im Wiederholpuffer zwischengespeichert. Kommt es zu einem Uberlauf im Meldungswiederholpuffer, so werden alle dort stehenden Meldungen gelöscht, da ab diesem Zeitpunkt der logische Zusammenhang zwischen Kommen und Gehen von Meldungen nicht mehr gewährleistet ist. Alle ab diesem Zeitpunkt in die Ferne übertragenen Meldungen sind mit einer Meldungspufferüberlaufkenung versehen. Die Zählung der Forward-Sequence-Nummern beginnt erneut bei 0 modulo 256. Nach Überschreiten dieser Nummer bzw. nach erneutem Überlauf wird der Meldungspuffer wieder geleert und die Zählung beginnt erneut bei Forward-Sequence-Nummer 0. Sobald der Befehlskanal für Quittierungszwecke wieder zur Verfügung steht, wird über einen Rückstellbefehl die Überlaufkennzeichnung weggenommen und der normale Übertragungsalgorithmus beginnt. Der Zustand der Schaltanlage nach einem derartigen Überlauf wird durch eine aus der Ferne initierte GA abgefragt. 21. Erweiterung der Prozessmodule für extrem hohe Echtzeitauflösung Für extrem hohe Echtzeitauflösung kann es notwendig sein, das Hinzufügen der Echtzeitinformation an die eigentliche Anderungsmeldung bereits im Prozessmodul durchzuführen. Hierzu wird in jedem Meldungsaufnehmer eine hochauflösende (DCF-77-) gesteuerte Echtzeituhr eingesetzt. Die im Prozessmodul eingesetzte Echtzeitreferenz wird aus wirtschaftlichen Erwägungen von einem DCF-77 Normalzeitempfänger im zentralen Erfassungssystem geführt. Diese Führung wird mit Hilfe der Befehlsrichtung, d.h. des LWL-Kanals von den Befehlsübertragungsmodulen der Meldungskonzentratoren zu den Befehlsausgebermodulen der Prozessmodule durchgeführt. Durch einen speziellen Hardwarezusatz wird ein Zeit-Synchronisiersignal (konfliktfrei zu der normalen Befehlsübertragung) auf den LWL-Kanal am Befehlsübertragungsmodul eingespeist. Eine spezielle Hardware des Prozessmoduls entnimmt dieses Zeit Synchronisiersignal direkt aus dem LWL-Kanal und steuert die in ihm eingesetzte Echtzeituhr. Die im Prozessmodul eingesetzte Uhr benötigt somit nur eine hohe Kurzzeitsta bilität und keine hohe Langzeitstabilität. Die mit einer Kurzzeitstabilität von 10-6 gesteuerte Echtzeituhr im Meldungaufnehmer wird periodisch jede Minute derart synchronisiert. Sollte zu diesem Zeitpunkt soeben ein Befehl von dem Befehlsübertragungsmodul an den Befehlsausgeber des Prozessmoduls übertragen werden, so verhindert eine spezielle Verriegelungslogik des Befehlsübertragungsmoduls ein Aussenden dieses Synchronisierzeichens. Dies hat zur Folge, dass das nächste Synchronisiersignal erst nach z.B. 2 Minuten erneut im Prozessmodul eintreffen wird. Bezogen auf die Kurzzeitstabilität von 10-6 der im Prozessmodul eingesetzten Echtzeituhr, ist der Ausfall eines oder sogar mehrerer Synchronisierzeichen ohne Bedeutung. Beim Eintreffen des nächsten Synchronzeichens wird automatisch die vollständige Sychronität erreicht. Mit dieser Massnahme lässt sich eine Echtzeitauflösung der Informationsänderungen (100 Mikrosekunden erreichen. 22. Systemkonfigurierung 22.1 Logische Systemebene Während der Systemanalyse vor der Projektierungsphase werden zwischen Anwender und Hersteller Werte für die Grundeinstellung des Systems (Default-Werte) vereinbart. Mit diesen Grundeinstellungen erfolgt die Inbetriebnahme des Systems. Wenn sich aufgrund von Erweiterungen oder Umbauten Anderungen des Systems ergeben, so können über das am zentralen Steuerrechner anschliessbare Bediengerät diese Grundeinstellungswerte geändert werden. Hierbei erfolgt über die Bedienkonsole eine interaktive Menuesteuerung. Es ist vorgesehen, dass die Parametrierung der nachstehend aufgelisteten Funktionen durch einen Password-Schutz in verschiedenen Berechtigungsebenen gesteuert wird. Diese Ebenen sind hierarchisch gegliedert. Jede niederere Ebene kann nur eine Untermenge der Möglichkeiten der direkt höheren Ebene beeinflussen. 22.2 Systemausbau Auf der hardware-nahen Ebene sind parametrierbar und nachfolgend beispielhaft aufgeführt: 1. Festlegung des Systemausbaus in der Peripherie bzw. Bedienungsebene, wie z.B. Drucker, Externspeicher, Anzeigen vor Ort, Anzahl der pro Meldungskonzentrator angeschlossenen Prozessmo dulen, Anzahl der aktiven Fernübertragungseinhei ten 2. Einstellung der Übertragungsgeschwindigkeiten für die einzelnen Fernübertragungseinheiten 3. Festlegung der Art und der Bedingungen für die Übertragung von systeminternen Meldungen in die Ferne. 4. Zuordnung der physikalischen Einheiten zu den einzelnen Messwerten der verschiedenen Prozessmo dule. Eine Anpassung an bestehende Netzleitstellen, welche für ein altes Telegrammformat eingerichtet sind geschieht derart, dass die Fernübertragungeinheiten die Fernwirktelegramme so nachbilden, dass sie von der nachgeschalteten Netzleitstelle verstanden werden. Die in den Meldungskonzentratoren der Meldungsvorverarbeitung und dem zentralen Steuerrechner eingesetzte Firmware unterstützt in diesem Fall nur die in den alten FW-Systemen eingesetzten Möglichkeiten (sh. Abschnitt 29: Doppelrechner). 1 Empfänger für die amtliche Zeit (DCF-77) 1 Bediengerät 1 Drucker 1 Externspeicher und 1 Einheit zur Ansteuerung örtlicher Anzeigen. Ausserdem sind am zentralen Steuerrechner z.B. bis zu 4 Fernübertragungseinheiten anschliessbar. 24. Verwaltung der Schaltberechtigungen Vom System sind verschiedene hierarchisch strukturierte Schaltberechtigungen vorgesehen. Grundsätzlich wird davon ausgegangen, dass zu einem Zeitpunkt jeweils nur eine Netzleitstelle als hauptschaltberechtigte Steuerstelle aktiv sein kann. Darüber hinaus können bis zu 3 weitere Netzleitstellen gewisse ausgewählte Schaltfelder oder ausgewählte Betriebsmittel fernsteuern. Aus betrieblichen Gründen kann es erforderlich sein, dass 2 Netzleitstellen die gesamte Schaltanlage fernsteuern können. Um hier Konfliktfälle in der Steuerung zu vermeiden, sieht das System einen Algorithmus vor, mittels dessen diese Haupt Schaltberechtigung von der einen auf die andere, dann bevorrechtigte) Netzleitstelle umgeschaltet werden kann. Die Übernahme der Hauptschaltberechtigung kann auf zweierlei Arten erfolgen: - Übergabe der Hauptschaltberechtigung im ungestörten Be triebszustand - Übergabe der Hauptschaltberechtigung bei Betriebsstö- rungen und/oder Teilausfall der im Augenblick akti vierten hauptschaltberechtigten Netzleitstelle. Übergabe im ungestörten Betrieb: Die anfordernde Netzleitstelle, welche die Hauptschaltberechtigung übernehmen möchte, sendet eine Anfrage an das Umspannwerk (zentraler Steuerrechner), welcher eine Rundspruch-Meldung an alle anderen Stationen mit aktivierter 23. Systemgrösse Das hier dargestellte Ausführungsbeispiel eines Fernwirksystems ist in seinem Aufbau stark technologisch strukturiert und damit feldorientiert. Jedem Schaltfeld ist ein Meldungskonzentrator zugeordnet, der den Anschluss von 4 getrennten Prozessmodulen gestattet. Jedes Prozessmodul ist mit 32 Eingangsklemmen versehen, von denen jede eine Meldeleitung (hier 1 Bit) zu erfassen vermag. Ausserdem sind pro Prozessmodul 4 Messwerteingänge vorgesehen. Rein rechnerisch ergeben sich max. 128 mögliche Einzelbitinformationen und 16 Messwerte pro Schaltfeld. Tatsächlich werden durch den Konzentrator pro Schalt feld nur max. 64 Einzelbitinformationen und 4 Messwerte verarbeitet. Die Einzelbitinformationen können freizügig entweder (max. 32) zweipoligen Schaltgerätestellungsmeldungen, Einzelmeldungen oder Zählerstandswerten zugeordnet werden. Eine Unterscheidung der Einzelmeldungen in Kenn-, Warn-, Schutz- und Wischermeldungen ist nicht erforderlich. Wenn in Sonderfällen aus einem einzelnen Schaltfeld Informationen in besonders grossem Umfang zu erfassen sind, so besteht die Möglichkeit, einem Schaltfeld zwei oder mehr Meldungskonzentratoren im System zuzuordnen. Der mit dem Meldungsaufnehmer zusammen das Prozessmodul bildende Befehlsausgeber lässt 16 Einzelbefehle, bzw. 8 zweipolige Schaltgerätebefehle zu. Bei Ausnutzung aller 4 pro Feld einsetzbaren Prozessmodule sind also insgesamt 64 Einzelbefehle bzw. 32 zweipolige Befehle für Schaltgeräte oder jedes andere geradzahlige Mischungsverhältnis möglich. Zur Aufbereitung der vom Meldungskonzentrator empfangenen Informationen werden diese an die Meldungsvorverarbeitung übergeben. Eine Einheit der Meldungsvorverarbeitung ist in der Lage, den Informationsfluss aus bis zu 32 Meldungskonzentratoren zu verarbeiten und weiterzugeben. (Maximal sind 256 Meldungskonzentratoren adressierbar.) Dem zentralen Steuerrechner sind beispielhaft zugeordnet: Befehlsrichtung aussendet. Diese Rundspruch-Meldung muss von allen anderen Stationen positiv beantwortet werden. Gleichzeitig mit dem Aussenden der Rundspruch-Meldung läuft eine Zeitüberwachung an. Die antwortenden Stationen haben die Möglichkeit, eine positive oder eine negative Bestätigung zurückzugeben. Alle Bestätigungen müssen innerhalb der Zeitüberwachung zurückgegeben werden. Dies ist charakteristisch für den ungestörten Fall. Nur im Falle einer positiven Bestätigung von allen Stationen, wird die Hauptschaltberechtigung an die anfordernde Netzleitstelle übergeben. Diese Übergabe wird an alle Stationen durch eine Rundspruch-Meldung mitgeteilt. Bei Eintreffen nur einer negativen Bestätigung wird die Anforderung für die Übertragung der Hauptschaltberechtigung an die anfordernde Netzleitstelle verworfen. Dieser Vorgang wird ebenfalls mit Hilfe einer Rundspruch-Meldung an alle Stationen übermittelt. Da alle Bestätigungen, ob positiv oder negativ, innerhalb des Zeitintervalls eingetroffen sind, hat ein Auslaufen der Zeitüberwachung für diesen Fall keine Bedeutung. Die Zeitüberwachung wird automatisch angehalten, sobald die letzte Bestätigung eingetroffen ist. Im Falle des gestörten Zustandes, d.h. wenn die Kommunikation des zentralen Steuerrechners des Umspannwerkes an eine Netzleitstelle mit aktivierter Befehlsrichtung unterbrochen ist, wird aufgrund der unterbrochenen Fern übertragungseinheit auf die ausgesandte Rundspruch-Meldung des zentralen Steuerrechners keine Antwort dieser Netzleitstelle eintreffen können. Dies hat zur Folge, dass innerhalb der Zeitüberwachung keine Antwort von dieser Netzleitstelle eintrifft und damit die Zeitüberwachung ausläuft. Dies bewirkt, dass ebenfalls die Anforderung auf Umschaltung der Hauptschaltberechtigung auf die anfordernde Netzleitstelle verworfen wird. Dieser Vorgang, verursacht durch das Nichteintreffen einer Bestätigungsmeldung, wird an alle Stationen durch eine Rundspruch-Meldung mitgeteilt. Die anfordernde Station hat nun die Möglichkeit, obwohl ihr auf diesem Wege die Hauptschaltberechtigung nicht zugeteilt wurde, mit Hilfe einer besonderen priorisierten Befehlsklasse Befehle an alle Betriebselemente des Umspannwerkes zu senden. Diese priorisierten Befehle werden im nachfolgenden als Schlüsselbefehle bezeichnet. Die Schlüsselbefehle sind dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptnetzleitstelle ein Schlüsselschalter betätigt werden muss, welcher dem dort befindlichen Steuerrechner den Zugriff auf diese Schlüsselbefehle ermöglicht. Das Aktivieren derartiger Schlüsselbefehle wird sowohl in der Netzleitstelle, als auch im Umspannwerk (im zentralen Steuerrechner) protokolliert. Damit ist es möglich, auch bei gestörten Übertragungseinrichtungen von jeder Netzleitstelle kurzzeitig die Hauptschaltberechtigung zu übernehmen. Beim Eintreffen des ersten Schlüsselbefehles wird automatisch die Hauptschaltberechtigung auf diejenige Netzleitstelle umgeschaltet, über deren aktivierten Befehlskanal der Schlüsselbefehl eingetroffen ist. Eine Rückschaltung auf andere Netzleitstellen aus der Ferne kann nur dann wieder erfolgen, wenn das Gesamtsystem ohne Störung arbeitet. Andernfalls ist eine Umschaltung vor Ort am zentralen Steuerrechner des Umspannwerks erforderlich. 25. Ubertragungsprozeduren Wie bereits in Abschnitt 19.2 dargestellt, lehnt sich das auf dem Fernübertragungskanal eingesetzte Protokoll an das bekannte HDLC-Protokoll an. Die HDLC Spezifikationen sind dahingehend modifiziert, dass kein Adress- und Control-Field-Teil verwendet wird. Ein Informationspaket auf der Übertragungsstrecke wird somit aus zwei Flag und einem eingebetteten Information-Field gebildet. Das Information-Field selber besteht aus einer Forward Sequence-Number (FSN), der Umspannwerknummer UW, der Informationsart des Informations-Feldes, der Schaltfeldnummer, der Spannungsebene sowie einem variablen Block (Informations-Feld), in welchem die Meldungsnummern einer oder mehrerer Meldungen der im System möglichen Meldungstypen, eingebettet sind. Ein Informationspaket wird gemäss den HDLC-Protokollspezifikationen auf der übertragungstechnischen Seite durch z.B. 16 PrUfbits je Informationspaket gesichert. Das Generatorpolynom 16. Grades ist der Klasse der Abramson-Code zuzuordnen. Jedes Information-Field beinhaltet (wie bereits in Abschnitt 19 aufgeführt) die sogenannte Forward-Sequence-Number. Mit Hilfe dieser Durchnumerierung in Vorwärtsrichtung und der Unterscheidung in Nutzpakete und Kanalbestätigungspakete wird ein Sicherungsalgorithmus realisiert, welcher Ahnlichkeiten mit dem PCR-Verfahren von CCITT No. 7 aufweist. Die vom zentralen Steuerrechner an die Fern übertragungseinheit weitergegebenen Meldungen werden von dieser eigenständig weiterbearbeitet. Diese Weiterbearbeitung gliedert sich in Senderichtung in zwei Teile (sh. Figur 12). Als Senderichtung soll im nachfolgenden die Übertragungsrichtung vom Standpunkt der Fern übertragungseinheit zur entfernten Netzleitstelle verstanden werden. In einem ersten Teil wird die empfangene Meldung, ergänzt um die Forward-Sequence-Number, zwischen zwei Flags eingebettet und in die synchrone Übertragungsstrecke eingespeist. In einem zweiten Teil wird diese Meldung gleichzeitig in einen Wiederholpuffer eingetragen. Die Numerierung der Forward-Sequence-Number erfolgt zyklisch, beginnend bei Null modulo 256. Die Länge des Wiederholpuffers ist damit zu 256 gespeicherten Meldungen vorgegeben. Jedes Paket, welches von der Fernübertragungseinheit an die Netzleitstelle ausgesendet wurde, wird von dieser über den fernwirktechnischen Befehlsweg bei ordnungsge massen Empfang positiv bestätigt. Wurde dieses Informationspaket nicht ordnungsgemäss empfangen, so sendet die Netzleitstelle keine positive Bestätigung zurück. Prinzipiell wird auf der Übertragungsstrecke sowohl in Melderichtung als auch in Befehlsrichtung zwischen Signa lisierpaketen und Nutzpaketen unterschieden. Signalisierpakete sind jene Pakete, mit welchen der Datenfluss, d.h. die Steuerung von Wiederholalgorithmen durchgeführt wird. Nutzpakete sind all jene Pakete, welche zur Übertragung von Befehlen (Netzleitstelle in Richtung Umspannwerk) oder zur Übertragung von Meldungen (Umspannwerk in Richtung Netzeitstelle) verwendet werden. Mit Hilfe der Signalisierpakete kann nun eine empfangende Station der sendenden Station mitteilen, bis zu welcher durchlaufenden Nummer der Nutzpakete sie dieselben ohne Fehler empfangen hat. Die sendende Station erkennt daraus, ob zwischenzeitlich auf dem Übertragungsweg Pakete gestört und damit von der empfangenen Station verworfen wurden. Im Falle eines ungestörten Empfangs von Nutzpaketen wird bei jedem Empfang eines Nutzpaketes ein Signalisierpaket generiert und zurückgesendet. Da diese Signalisierpakete sehr kurz sind werden hierdurch keine nennenswerten Verzögerungen auf der Übertragungsstrecke verursacht. Signalisierpakete werden jedoch immer dann zurückgestellt, wenn Nutzpakete in der eigenen Senderichtung zu Übertragung anliegen. Eine Zeitüberwachung verhindert, dass abhängig von der Übertragungsgeschwindigkeit des Kanals, mit einer genügend grossen Zeitreserve spätestens immer dann ein Sinalisierpaket gesendet wird, bevor in der anderen Station der Wiederholpuffer vollaufen könnte. Dieser zeitgesteuerte Algorithmus wird nur dann in Aktion treten müssen, wenn in der eigenen Senderichtung ein grosses Angebot von zu übertragenden Informationen ansteht. Im Normalfall kann davon ausgegangen werden, dass dieser Algorithmus nicht aktiviert zu werden braucht. Es kann so weiterhin der Fall betrachtet werden, dass ein generiertes Signalisierpaket, durch welches der anderen Station der Empfang eines ungestörten Nutzpaketes positiv bestätigt werden soll, sofort von der eigenen Sendeeinheit an die andere Station ausgesendet wird. Diese Signalisierinformation beinhaltet im wesentlichen (wie bereits oben aufgeführt) die Forward-Sequence-Number des zuletzt ungestört empfangenen Nutzpaketes. Bei ungestörtem Empfang dieses Signalisierpaketes in der anderen Station wird ein Herausnehmen von Meldungen aus dem Wiederholpuffer einschliesslich der durch das soeben empfangene Signalisierpaket positiv bestätigten Meldung veranlasst. Damit ist der Zyklus einer ungestörten Übertragung beendet. Im Falle einer gestörten Übertragung eines Nutzpaketes von z.B. des Umspannwerkes in Richtung Netzleitstelle, wird bei gestörtem Empfang des Nutzpaketes von der Netzleitstelle kein Signalisierpaket ausgesendet. In diesem Fall greifen die Wiederholmechanismen im Umspannwerk. Werden vom zentralen Steuerrechner keine weiteren Meldungen an die Fernübertragungseinheit ausgegeben, erfolgt ein vorausschauendes Wiederholen der noch im Wiederholpuffer unbestätigt stehenden Meldungen. Diese Meldungen werden jedoch als Wiederholmeldungen gesondert gekennzeichnet. Ein Wiederholen aus diesem Wiederholpuffer erfolgt nun solange zyklisch bis 1. weitere Meldungen vom zentralen Steuerrechner an die Fernübertragungseinheit übergeben werden oder 2. positive Quittierungen von der Netzleitstelle em pfangen wurden. Neue Meldungen vom zentralen Steuerrechner bewirken ein Unterbrechen des zyklischen Wiederholens aus dem Wiederholpuffer. Diese neuen Meldungen werden sofort auf den Übertragungskanal ausgegeben und im Wiederholpuffer hintenanstehend eingespeichert. Sie werden somit sofort auf die Übertragungsstrecke ausgegeben und konfliktfrei in den laufenden Wiederholmechanismus eingefügt. Bei Empfang von positiven Bestätigungszeichen werden die so bestätigten Meldungen aus dem Wiederholpuffer entfernt und damit dieser entleert. In der zentralen Steuerstelle werden von der dort vorhandenen Fernübertragungseinheit all diejenigen Meldungen herausgefiltert, welche bereits fehlerfrei empfangen wurden, aber durch den vorausschauenden Wiederholmechanismus (in diesem Fall unnötigerweise) u. U. mehrmals gesendet wurden. Dieses Herausfiltern erfolgt sehr einfach dadurch, dass ein Vergleich der bestätigten Forward-Sequence-Number und der mit Wiederholkennung versehenen Forward-Sequence-Number erfolgt. Der Vorteil des. hier implementierten Verfahrens nach ist darin zu sehen, dass für die gesamte Abwicklung des Protokolls keine Zeitbedingungen eingehalten werden müssen. Werden durch den Ausfall einer Übertragungsrichtung keine Signalisierpakete mehr empfangen, welche positive Bestätigungen von fehlerfrei empfangenen Nutzpaketen beinhalten, so wird mit Sicherheit der Meldungs-Wiederholpuffer Je nach Meldungsaufkommen nach einer gewissen Zeit Uberlaufen. In diesem Falle werden alle im Wiederholpuffer anstehenden Meldungen gelöscht. Alle ab diesem Zeitpunkt neu vom zentralen Steuerrechner übergebenen und damit in die Ferne übertragenen Meldungen sind mit einer dies anzeigenden Oberlaufkennung versehen. Die Zählung der Forward-Sequence-Number beginnt erneut mit Null (modulo 256). Die empfangende Station dekodiert diese Überlaufkennung des Meldungswiederholpuffers. Sobald der Rück-Kanal für die Bestätigung durch Signalisierpakete wieder zur Verfügung steht, wird über einen zusätzlich zu gebenden Rückstellbefehl in der Fernübertragungseinheit der sendenden Station die Überlaufkennzeichnung weggenommen. Die erste Meldung, welche ohne Überlaufkennung ausgesendet wird, besitzt erneut die Forward-Sequence-Number Null. Damit wird eine Synchronisation der auf logischer Ebene asynchron arbeiteten Stationen hinsichtlich der Forward-Sequence-Number sichergestellt. 26. Systemverträglichkeit mit bestehenden Einrichtungen Die Informationsdarstellung unterscheidet sich im hier vorgestellten System grundsätzlich von allen bisher im Einsatz befindlichen Fernwirkanlagen. Nur dadurch lässt sich die Durchgängigkeit der Informationen und ihrer Codierung über mehrere Ebenen des Informationsnetzes hinweg erreichen. Eine Anpassung an bestehende Systeme bedeutet einen Verzicht auf viele der in diesem Konzept enthaltenen Vorteile. Zwei Arten der Anpassung können erforderlich sein: - Anpassung dieses neuen Fernwirksystemes an eine vorhandene Netzleitstelle und - Anpassung vorhandener Fernwirkanlagen an Netzleitstel len die für den Empfang des hier vorgestellten Fern wirksystems eingerichtet sind. Eine Anpassung an bestehende Netzleitstellen, eingerichtet für ein altes Fernwirkformat, geschieht derart, daR die Fernübertragungseinheiten Fernwirktelegramme so bilden, wie sie von der nachgeschalteten Netzleitstelle empfangen werden können. Die Umsetzung der bis dahin durchgängig codierten Meldungen und Befehle in die herkömmliche Fernwirk-Bitstruktur erfolgt parametrierbar im zentralen Steuerrechner. Problemlos gestaltet sich die Anpassung einer herkömmlichen Fernwirkübertragung an eine für das hier vorgesehene Datenformat eingerichtete Netzleitstelle. Hierzu wird anstelle der Prozessmodule an einen modifizierten Meldungskonzentrator ein Telegrafiekanal herkömmlicher Fernwirkanlagen mit der alten Bitstruktur angeschlossen. Die Adaption an die im System intern verwendete Informationsstruktur erfolgt vollständig auf diesem modifizierten Meldungskonzentrator, so dass jede weitere Hard- und Software aus der neuen Systemkonzeption übernommen werden kann. Mit Hilfe des am zentralen Steuerrechner angeschlossenen Bediengeräts werden die hierfür benötigten Daten eingegeben und im Meldungskonzentrator nicht flüchtig abgelegt. Diese Einheit zur Umsetzung befindet sich am Ort der Netzleitstelle und dient ausser zu der hier beschriebenen Anpassung zur Einspeisung von örtlich anfallenden Informationen in das Gesamtinformationssystem. Der Befehlsweg wird analog behandelt. Die Umsetzung der Informationen in 1 Bit-Informationen der herkömmlichen Fernwirktechnik erfolgt im Befehlsübertragungsmodul des modifizierten Meldungskonzentrators. Das Befehlsübertragungsmodul ist analog über das Bediengerät (angeschlossen am zentralen Steuerrechner) parametrierbar. Auch hier gelten die Password-geschützten und Benutzer-geführten Eingabeprozeduren (siehe Abschnitt 22). Der Anschluss von Netzleitstellen, die unterschiedliche Informationsformate (alt/neu) erfordern, kann im gemischten Betrieb über die in Abschnitt 29 beschriebene Doppelrechner-Struktur erfolgen. 27. Anpassung an Einrichtungen der integrierten Sekundärtechnik In den zukünftigen Schaltanlagen wird die integrierte Sekundärtechnik in zunehmenden Masse eingesetzt. Hierbei werden Schaltanlagen-intern die fernwirkrelevanten Informationen über ein paralleles Bus-Interface oder eine serielle Schnittstelle unter einander ausgetauscht. Hierüber laufen Schaltgerätestellungsmeldungen, Schutzund Schaltfehlerschutzinformationen sowie in weiterer Zukunft auch die Messwerte. Die Befehlsgabe (z.B. Schutzauslösung) wird ebenfalls über diese Informationsstrecken erfolgen. Das hier vorgestellte Fernwirksystem wird die Möglichkeit bieten, über ein modifiziertes Prozessmodul an diesem Informationsverkehr teilzunehmen. 28. Bestimmung der Kanalgüte in Befehlsrichtung Herkömmliche Fernwirksysteme zeigen nicht erkannte Telegramme mittels einer Impulsfehlermeldung an. Da bei dem hier vorgestellten System die rein übertra gungstechnischen Vorgänge an der Peripherie (Fernübertragungseinheit) ablaufen und Fehler dort direkt abgefangen werden, enthält die Aussage über das Auftreten eines Impuls fehlers keine verwertbare Information. Insbesondere wenn aus dem häufigeren Auftreten von Impuls fehlern eine Verschlechterung der Qualität des Übertragungskanals abgeleitet werden soll. Im hier vorgestellten System werden gestörte Meldungen über die Differenz der eigenen Forward-Sequence-Number und der empfangenen Forward Sequence-Number (bzw. der Wiederholpuffer-0berlauf- Kennung, bzw. aufgrund der Prüfsummen (CRC)-Abprüfung) festgestellt. Ein Mass für die Güte des Übertragungskanals bzw. eine Aussage über die Anzahl gestörter Meldungen innerhalb eines bestimmten Zeitabschnittes kann auf diese Weise ermittelt werden. Die Ermittlung dieser Differenz kann zu fest vorgegebenen Zeitabschnitten mit Hilfe der Signalisierpakete erfolgen. Das System ermöglicht so eine Aussage wieviel Prozent der z.B. in der letzten Stunde zur Übertragung anstehenden Meldungen gestört worden sind. Weitergehende Interpretierungen dieser Zahl werden von dem System nicht vorgenommen. 29. Sicherheitsaspekte in der Unterstation In der herkömmlichen Fernwirktechnik steht bei Mehrfach Steuermöglichkeiten für jeden Übertragungsweg eine komplette eigene Fernwirkanlage zur Verfügung. Die Befehle bzw. Meldungen laufen lediglich über Abriegelungsrelais in die Schaltanlage. Bei dem hier vorgestellten System besteht trotz mehrfacher Steuermöglichkeit die Gefahr des Ausfalls des zentralen Steuerrechners bzw. der Meldungsvorverarbeitung. Dies würde zu einem Gesamtausfall der Anlage für alle Steuerrichtungen führen. Der Ausfall eines Meldungen konzentrators wird nur zum Ausfall eines Schalt feldes führen. Der Ausfall einer Fernübertragungseinheit führt nur zum Ausfall eines Befehls- und Meldeweges. Basierend auf diesen Überlegungen werden die Meldungskonzentratoren einschliesslich der Befehlsübertragungsmodule vollständig autonom betrieben (z.B. eigene Stromversorgung). Da ein Ausfall des zentralen Steuerrechners bzw. der Meldungsvorverarbeitung zu einem Stillstand der gesamten Unterstation führt, werden zur Sicherheit diese beiden zentralen Module vorteilhafterweise gedoppelt. Die hierbei entstehende Systemarchitektur ist dargestellt. Die Meldungskonzentratoren kommunizieren mit zwei getrennt arbeitenden Meldungsvorverarbeitungen über zwei getrennte, serielle Kommunikationsbusse. Der Austausch von Daten auf diesen seriellen Kommunikationsbussen erfolgt mit einer Übertragungsrate von z.B. 2 MBit/s. Diese getrennten, seriellen Kommunikationsbusse Je Meldungs- und Befehlsrichtung können hardwaremässig jeweils unabhängig von einander individuell von jedem Meldungskonzentrator weggeschaltet bzw. hinzugeschaltet werden. Die Arbeitsweise der gedoppelten Meldungsvorverarbeitung und der gedoppelten zentralen Steuerrechner erfolgt im Cold-Stand-By-Betrieb. Nachfolgend wird die Kombination Meldungsvorverarbeitung und Zentraler Steuerrechner als Stationsrechner bezeichnet. Ein dritter Rechner, der Systemrechner, wird zur Kontrolle dieser beiden Stationsrechner eingesetzt. An jedem Stationsrechner sind getrennt angeschlossen: - das Bediengerät, - Massenspeicher und - Drucker. Der Anschluss der Anzeigen vor Ort an einen dieser beiden Stationsrechner ist so ausgeführt, dass ein Wechsel von einem Stationsrechner auf den anderen von Hand leicht durchzuführen ist. Der Anschluss der einzelnen Fernübertragungseinheiten auf die jeweilige Fernübertragungsstrecke erfolgt über Umschalter, welche vom Systemrechner gesteuert werden. Vom Systemrechner werden auch die einzelnen Meldungskonzentratoren an die jeweiligen seriellen Kommunikationsbusse angeschaltet bzw. weggeschaltet. Die Umschaltung von einem Stationsrechner auf den anderen Stationsrechner erfolgt so durch entsprechendes Umschalten der Meldungskonzentratoren auf den jeweiligen anderen Kommunikationsbus und Umschalten der Fernübertragungsstrecken auf die dem jeweiligen Stationsrechner zugeordneten Fern übertragungseinheiten. Diese Umschaltung unterliegt einer zwei aus drei Kontrolle, welche vom Systemrechner iniziiert und vom nicht aktiven Stationsrechner bestätigt werden muss. Im Falle der Störung des aktiven Stationsrechners genügt so die positive Quittierung des noch fehlerfrei arbeitenden, nicht aktiven Stationsrechners, auf welchen umgeschaltet werden soll. Zur gegenseitigen Überwachung zwischen Systemrechner und den Stationsrechnern werden periodisch Meldungen ausgetauscht. Antwortet einer der Rechner nicht mit der richtigen Antwort bzw. meldet er sich nicht automatisch mit der benötigten Meldung, so wird er entsprechend einer zwei-aus-drei-Kontrolle von den zwei anderen Rechnern ausser Betrieb genommen. Dies gilt ebenfalls für den Systemrechner, welcher bei Defekt von den beiden Stationsrechnern ausser Betrieb gesetzt werden kann. Erfolgt eine Umschaltung von einem Stationsrechner auf den anderen Stationsrechner, so muss der neu zu aktivierende Stationsrechner aus dem Zustand Cold-Stand-By hochgefahren werden. Dies hat zur Folge, dass der neu aktivierte Stationsrechner eine GA iniziiert, welche ihm den aktuellen Zustand aller Schaltfelder liefert. Diese Umschaltung auf den zweiten Stationsrechner wird den jeweiligen Netzleitstellen mit Hilfe einer Systemmeldung mitgeteilt. Die Umschaltung auf den zweiten Stationsrechner erfolgt nicht nur im Falle einer Störung. Zur Überprüfung der einzelnen Umschaltme chanismen wird täglich in verkehrsarmen Betriebsstunden eine derartige Umschaltung automatisch iniziiert. Diese Umschaltung kann z.B. von der Uhrzeit (DCF-77) abgeleitet werden. Die Konfigurierung der beiden Stationsreohner erfolgt getrennt über das jeweilige Bediengerät. Damit ist es möglich, den zweiten, nicht aktivierten Stationsrechner neu zu konfigurieren, ohne dass die gesamte Unterstation ausser Betrieb genommen werden muss. Beim Umschalten auf den zweiten Stationsrechner wird die Einstellung der Hauptschaltberechtigung auf den in diesem Rechner abgelegten Defaultwert eingestellt. Dies hat zur Folge, dass bei einer derartigen Umschaltung eine Netzleitstelle, welche zum Zeitpunkt des Umschaltens abweichend von der Defaulteinstellung die Hauptschaltberechtigung wahrgenommen hatte, diese neu anfordern muss. Dass eine neue Anforderung durchgeführt werden muss, erkennt die Netzleitstelle aus der eingehenden Meldung: "Rechnerumschaltung in der Unterstation". Eine Umschaltung der Hauptschaltberechtigung ist in jedem Fall möglich (siehe Abschnitt 24). Bei gleichzeitigem Betrieb beider Stationsrechner können die Fernübertragungseinheiten auf die beiden Stationsrechner in der Art aufgeteilt werden, dass z.B. der eine Stationsrechner Informationen im neuen, hier vorgestellten Format bearbeitet, während der andere Stationsrechner andere Fernwirkstrecken mit der herkömmlichen Telegrammstruktur bedient. Allerdings können in dieser Betriebsart jeder Netzleitstelle nur bestimmte Schaltfelder (Meldungskonzentratoren) zugeordnet werden. 30. Verdichtete Messwertübertragung Unter bestimmten Betriebszuständen kann es notwendig sein, einen schnellen, groben Überblick über einen Teil der Messwerte (z.B. U und I oder P und Q) aller Felder einer Schaltanlage zu gewinnen. Hierfür bietet das hier vorgestellte System eine klassifizierte Messwertübertragung mit kurzer Übertragungszeit an. Jeder Messwert-Bereich ist in beispielsweise 4 Klassen unterteilt, welche durch 3 parametrierbare Schwellwerte festgelegt sind. Als Default-Werte können die nachstehenden Voreinstellungen gewählt werden: Klasse Prozent des Messbereichs Schwellwert I O 9% 10% II 10 ..... 49% 50% III 50 ..... 89% 90% IV 90 100% Werden z.B. 3 Schaltfelder durch Schutzauslösungen nahezu zeitgleich (z.B. innerhalb von 100 ms) abgeschaltet, so kann davon ausgegangen werden, dass alle Messwerte zu übertragen sind. Je nach Netzsicherheits-Philosophie müssen - Spannung und Strom oder - Wirk- und Blindleistung schnellstmöglichst verfügbar sein. Hierbei sind für eine rasche Information über die nun entstandenen Belastungen der einzelnen Betriebsmittel klassifizierte Messwerte genügend hilfreich, sofern sie kurzfristig verfügbar sind. Die genauen Messwerte werden anschliessend zeitunkritisch übertragen. Gemäss dem in Figur 7 dargestellten Aufbau eines Meldungstelegramms ergeben sich pro Schalt feld in einem Meldungstelegramm ca. 5 - 15 Bit. Die Übertragungsdauer für unterschiedliche Grösse der Schaltanlage und Übertragungsgeschwindigkeit ergibt sich im Mittel zu Schaltanlagen Ubertragungs- Ubertragungs- mit geschwindigkeit zeit 10 Schaltfeldern 200 Bd 0,8 s 30 Schaltfeldern 600 Bd 0,6 s 31. Systemunterstützung bei Inbetriebnahmetests Die Inbetriebnahme von Fernwirksystemen erfordert wegen des direkten und sofort zu erfolgenden Vergleichs zwischen der in der Unterstation eingegebenen Meldung und der in der entfernten Netzleitstelle daraufhin ausgegebenen Meldung in Klartext mehrere Personen. In der konventionellen Fernwirktechnik erfolgt diese Kontrolle über direkten telefonischen Informationsaustausch. Das hier vorgestellte System ermöglicht es, bei derartigen Inbetriebnahmetests, die in der Netzleitstelle ausgegebenen Informationen (Meldungen, Messwerte usw.) systemintern in Klartextübertragung in die Unterstation zurück zu übertragen. Diese Rück-Übertragung erfolgt über den Befehlskanal (Informationstyp: Klartext). Durch Ausgabe dieser Klartexte kann der Inbetriebnehmer in der Unterstation ohne Zuhilfenahme weiterer Personen in der Netzleitstelle die ordnungsgemässe Eintreffen der Informationen überprüfen. Dies führt zu einer wesentlichen Einsparung von Inbetriebnahmepersonal, zu einer bedeutenden Zeitersparnis und verhindert Störungen des Wartenpersonals während ausgedehnter Inbetriebnahme- und Testarbeiten.

Claims: A process for data transmission in remote-action networks of an energy supply system, in which items of information in the form of telegrams (Figure 7) are transmitted with associated switching sections in the signalling- and command directions between at least one network control location and, via remote-action transmission lines, sub-stations connected therewith, wherein a data format is given for the telegrams and comprises a plurality of sections (1 to 8) in which at least one address (UW), the information type (IA) and the information section (IF) are contained in binary form and sequential order, wherein the kind of data in the information section (7, IF) is determined by the information type (4, IA), characterised in that, within a hierarchical remote-action network, a unitary signalling number which is the same for the entire remote-action network is associated with each event to occur in the system to the events to be signalled in the signalling direction via the information section (7, IF), and the signalling number is generated by parametering in the sub-stations; that the telegram generated in the sub-station contains the designation of the signalling sub-station (3, UW) and further designations (5, SF; 6, SE) which unambiguously determine the information source within the remote-action network, and that at least one of the afore-mentioned signalling numbers is contained in the information section (7, IF). A process according to Claim 1, characterised in that the data in the information section (7, IF) is transmitted as items of alteration information which are obtained from an old-new-comparison (RUPI) at/in the information source. A process according to Claim 1 or Claim 2, characterised in that prior to their transmission in the signalling direction the data in the information section (7, IF) are obtained in at least one signalling concentration step by extraction from the total information supply. A process according to Claim 3, characterised in that individual signallings related to an event are linked to a generic item of information (IF) represented by a signalling number. A process according to Claim 4, characterised in that, when individual signallings related to an event are present, the signalling number is remote-transmitted with the generic item of information, but the individual signallings are not. A process according to Claim 4, characterised in that the individual signallings grouped by the generic items of information to form the signalling number (7, IF) are determined by a generation algorithm which can be set by the user in a signalling concentrator. A process according to Claim 4 or Claim 6, characterised in that the individual signallings grouped by the generic items of information to form the signalling number (7, IF) are parametrably delayed for remote transmission (e.g. by 100 ms). A process according to any one of Claims 4 or 6, characterised in that each of the individual signallings grouped by the generic information to form the signalling number (7, IF) can be remote-transmitted in a time-uncritical fashion, individually and parametrably at any later time, selectively with or without time stamp (real time signalling). A process according to Claim 4, characterised in that alterations in status of switching devices from OFF to ON or from ON to OFF are remote-transmitted as generic items of information (IF) represented by a signalling number. A process according to claim 1 or claim 2, characterised in that the data format (1 - 8) when used for signalling transmission contains only a single signalling (e.g. fault signalling). A process according to any one of the preceding claims, characterised in that large amounts of information are transmitted in long transmission packets which are composed of logic blocks, wherein the transmission of a transmission packet can be interrupted each logic block without loss of information. A process according to any one of the preceding claims, characterised in that measurement values are transmitted coded in physical parameters with SI-units. A process according to any one of the preceding claims, characterised in that the quality of the transmission channel is continually monitored. A process according to any one of the preceding claims, characterised in that control is effected in a network node upon multiple access in the sub-station by an unambiguous, switchable association of the unrestricted switching authentification of all operating means and switchings sections. A process according to any one of the preceding claims, characterised in that the total amount of information incident on a sub-station can be sub-divided into any sub-amounts by superimposition with information masks and said sub-amounts are made available to selected information sinks. A process according to any one of the preceding claims, characterised in that clear text can be transmitted in the signalling and command directions, in particular for assistance during start-up of the remote-action system. Apparatus for carrying out the process according to claim 1, characterised by at least one process module with electromagnetic shielding for process-related information detection and local command output, at least one central control computer and at least one signalling concentrator/command transmitter which is linked to at least one process module. Apparatus according to claim 17, further characterised by at least one means for signalling pre-processing, which is connected to at least one signalling concentrator. Apparatus according to Claim 18, further characterised by at least one remote transmission unit which is connected to at least one central control computer, wherein the central control computer is connected in the command direction directly to at least one signalling concentrator/command transmitter. Apparatus according to one of Claims 17 to 19, characterised in that, by means of the at least one process module, items of information of different types (IA) of a switching section remain together in switching section-related fashion and the association between a physical terminal (for example 32 contacts) and information number (IF) on the logic processing stage takes place in one of the following stages.

Inventors: DIETRICH PETER, DIETRICH, PETER
Applicants: DEVAU LEMPPENAU GMBH
Application year: 1986
Main classification: H04Q9
IPC codes: H02J13, H04Q9, H02H7