КОНФИГУРИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО УСТРОЙСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ
CONFIGURATION OF ENERGY DEVICE OF AUTOMATION

Изобретение относится к способу конфигурирования энергетического устройства автоматизации, а также к вычислителю конфигурации, выполненному с возможностью выполнения такого способа.
Энергетические устройства автоматизации (контроллеры) используются в оборудовании для защиты, для управления и для контроля электрических сетей энергоснабжения. Такие устройства могут представлять собой, например, электрические защитные устройства, станционные управляющие приборы, управляющие устройства, измерительные устройства, такие как, например, так называемые «удаленные терминальные блоки». Такие энергетические устройства автоматизации исполняют во время своего функционирования посредством управляющего устройства (например, микропроцессора) программное обеспечение устройства, которое устанавливает функции соответствующего энергетического устройства автоматизации. Для согласования с соответствующими условиями эксплуатируемой в автоматическом режиме сети энергоснабжения в программном обеспечении устройства могут устанавливаться отдельные параметры. Во взаимодействии между программным обеспечением устройства и соответствующими параметрами устанавливается режим энергетического устройства автоматизации во время его функционирования.
Современные энергетические устройства автоматизации часто имеют пользовательские интерфейсы в форме средств ввода (чаще всего клавиши) и устройства индикации (чаще всего в форме светодиодных (LCD) модулей), посредством которых может осуществляться локальное обслуживание соответствующего энергетического устройства автоматизации. В таком случае к установлению режима энергетического устройства автоматизации относится также согласование режима и внешнего вида пользовательских интерфейсов, в частности устройств индикации.
К устройству индикации энергетического устройства автоматизации к тому же зачастую предъявляется требование, состоящее в том, что участок сети энергоснабжения, защищаемый, управляемый или контролируемый посредством соответствующего энергетического устройства автоматизации, индицируется в отношении его топологии (например, в форме так называемого однострочного представления), например, тем, что контролируемое защитным устройством ответвление подстанции представляется на дисплее защитного устройства. Чтобы сгенерировать такую индикацию, до сих пор пользователь соответствующего энергетического устройства автоматизации должен был либо непосредственно с помощью локального обслуживания рассматриваемого энергетического устройства автоматизации, либо посредством вычислителя конфигурации в графическом редакторе вручную создавать желательное отображение и передавать его на энергетическое устройство автоматизации. Так как, с одной стороны, размер и разрешение устройств индикации энергетических устройств автоматизации по причинам стоимости ограничены, и, с другой стороны, графические редакторы часто допускают только создание на пиксельной основе желательного отображения, создание такого отображения реализуется часто с трудом и с большими временными затратами. Такой ручной процесс к тому же подвержен ошибкам, которые могут негативно повлиять на обслуживание рассматриваемого энергетического устройства автоматизации, так как представляемая на энергетическом устройстве автоматизации индикация не полностью соответствует фактическому участку сети энергоснабжения.
Поэтому в основе изобретения лежит задача предложить способ и вычислитель конфигурации для конфигурирования электрического энергетического устройства автоматизации в отношении представления, индицируемого на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации, участка электрической сети энергоснабжения, с помощью которого конфигурирование может выполняться проще и быстрее, а также в сравнительно меньшей степени подвергаться ошибкам.
Для решения этой задачи предложен способ конфигурирования энергетического устройства автоматизации, при котором электрическая схема оборудования подстанции электрической сети энергоснабжения генерируется с помощью вычислителя конфигурации, причем электрическая схема оборудования выполняется для индикации посредством устройства индикации вычислителя конфигурации, и содержит представления компонентов, которые графически представляют основные устройства подстанции, и причем электрическая схема оборудования включает в себя соединения между представлениями компонентов, которые представляют электрические связи между основными устройствами. Регистрируется осуществленный пользователем вычислителя конфигурации выбор частичной области электрической схемы оборудования, и выбранная частичная область электрической схемы оборудования преобразуется в массив данных конфигурации индикации, подходящий для устройства индикации энергетического устройства автоматизации, при этом посредством вычислителя конфигурации идентифицируются соединения, имеющиеся между представлениями компонентов, содержащихся в выбранной частичной области, и формируется информация соединений, которая указывает соединения между этими представлениями компонентов, и посредством вычислителя конфигурации с содержащимися в выбранной частичной области представлениями компонентов ассоциируются упрощенные представления компонентов, которые пригодны для индикации на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации. Соответствующие упрощенные представления компонентов и информация соединений сохраняются как массив данных конфигурации индикации в запоминающем устройстве вычислителя конфигурации.
Посредством соответствующего изобретению способа, с одной стороны, генерируется массив данных конфигурации индикации для энергетического устройства автоматизации без особых ручных операций и поэтому лишь в малой степени подверженный ошибкам. Пользователь должен только, например, посредством определения предела выбора устанавливать такую частичную область электрической схемы оборудования, которая должна индицироваться на энергетическом устройстве автоматизации. В соответствующем изобретению способе, кроме того, учитывается, что электрическая схема оборудования на устройстве индикации вычислителя конфигурации, которое обычно представляет собой сравнительно большой монитор с высоким разрешением и цветной индикацией, может представляться иначе, чем на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации, которое зачастую, особенно по причинам стоимости, является сравнительно маленьким дисплеем с более низким разрешением и черно-белой или с оттенками серого индикацией. Чтобы учитывать такие технически заданные краевые условия, из электрической схемы оборудования, оптимизированной для индикации на устройстве индикации вычислителя конфигурации, получают массив данных конфигурации индикации, который обеспечивает возможность упрощенного представления на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации.
Предпочтительный вариант осуществления соответствующего изобретению способа предусматривает, что массив данных конфигурации индикации посредством вычислителя конфигурации сохраняется как часть набора параметров, который содержит сформированные вычислителем конфигурации параметры установки, которые служат для установки режима энергетического устройства автоматизации во время его функционирования.
Таким способом можно применять массив данных конфигурации индикации в качестве интегральной составной части набора данных, и без того подлежащего формированию в ходе конфигурирования энергетического устройства автоматизации.
Также предпочтительно, если электрическая схема оборудования посредством вычислителя конфигурации генерируется с применением массива данных определений оборудования, в частности массива данных SSD согласно стандарту IEC 61850, который задает описание топологии подстанции электрической сети энергоснабжения.
Таким образом, не требуется вычерчивать электрическую схему оборудования вручную, а можно ее формировать из данных, и без того уже сохраненных в массиве данных определений оборудования, - например массиве данных SSD («описание спецификаций системы») - согласно стандарту IEC 61850, специфицированному для коммуникации подстанций и распределительных устройств электрических сетей энергоснабжения, посредством того, что указания относительно топологии подстанций и распределительных устройств, содержащиеся в форме описания в массиве данных определений оборудования, преобразуются в графическое представление в форме электрической схемы оборудования (например, как построчное представление).
Другая предпочтительная форма выполнения соответствующего изобретению способа, кроме того, предусматривает, что по меньшей мере некоторые из содержащихся в электрической схеме оборудования представлений компонентов ассоциированы с такими основными устройствами электрической сети энергоснабжения, которые могут принимать по меньшей мере два различных рабочих состояния, и с соответствующими представлениями компонентов ассоциируется информация состояния, которая указывает соответствующее представляемое с помощью представления компонентов основное устройство и различные возможные рабочие состояния соответствующего основного устройства.
В этой связи может быть конкретно предусмотрено, что для формирования массива данных конфигурации индикации посредством вычислителя конфигурации, на основе ассоциированной с представлениями компонентов информации состояния для каждого возможного состояния соответствующего основного устройства, формируется упрощенное представление компонентов и записывается в массив данных конфигурации индикации.
Таким образом, может формироваться массив данных конфигурации индикации, который позволяет энергетическому устройству автоматизации на его устройстве индикации, в зависимости от состояния основных устройств (например, «разомкнуто» или «замкнуто» в случае переключателя) в подстанции, индицировать различные версии упрощенного представления компонентов (например, символ замкнутого или разомкнутого переключателя) и, тем самым, корректно воспроизводить текущее состояние распределительного устройства.
Согласно другой предпочтительной форме выполнения, кроме того, может быть предусмотрено, что вычислитель конфигурации для ассоциирования упрощенного представления компонентов с представлениями компонентов содержит библиотеку, в которой с различными типами представлений компонентов ассоциированы упрощенные представления компонентов, и вычислитель конфигурации определяет тип соответствующего представления компонентов и извлекает из библиотеки соответствующее упрощенное представление компонентов.
При этом под типом представления компонентов следует понимать то, какой тип основного устройства (например, силового переключателя, размыкателя, переключателя заземления, измерительного преобразователя, трансформатора) задает представление компонентов. С каждым типом представления компонентов в этом случае в библиотеке вычислителя конфигурации ассоциировано упрощенное представление компонентов (например, символ для силового переключателя или преобразователя тока), так что посредством вычислителя конфигурации может без проблем осуществляться преобразование электрической схемы оборудования в массив данных конфигурации индикации.
Другая предпочтительная форма выполнения соответствующего изобретению способа предусматривает, что в запоминающем устройстве вычислителя конфигурации сохранена информация устройства индикации, которая включает в себя указания по меньшей мере о величине и разрешении устройства индикации энергетического устройства автоматизации, и посредством вычислителя конфигурации массив данных конфигурации индикации может формироваться таким образом, что он пригоден для индикации на устройстве индикации с учетом информации устройства индикации.
Тем самым, в зависимости от типа устройства индикации соответствующего энергетического устройства автоматизации, может формироваться согласованный массив данных конфигурации индикации, который оптимизирован для индикации на рассматриваемом устройстве индикации с его техническими условиями.
Конкретно, при этом может быть предусмотрено, что при формировании массива данных конфигурации индикации с учетом информации устройства индикации согласуются по меньшей мере величина упрощенных представлений компонентов и/или расстояния между упрощенными представлениями компонентов.
Наконец, согласно другой предпочтительной форме выполнения соответствующего изобретению способа может быть предусмотрено, что массив данных конфигурации индикации переносится на энергетическое устройство автоматизации и с помощью устройства обработки данных энергетического устройства автоматизации интерпретируется таким образом, что устройство обработки данных посредством массива данных конфигурации индикации формирует графическую индикацию на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации, которое индицирует упрощенные представления компонентов и соединения, имеющиеся между ними.
Таким способом массив данных конфигурации индикации может применяться для того, чтобы определять индикацию на энергетическом устройстве автоматизации.
Вышеуказанная задача решается посредством вычислителя конфигурации с устройством обработки данных, запоминающим устройством и устройством индикации, который выполнен с возможностью осуществления способа согласно любому из пунктов 1-9.
Изобретение поясняется далее более подробно на примере выполнения. При этом на чертежах показано следующее:
Фиг.1 - схематичная диаграмма последовательности операций для пояснения способа для конфигурирования энергетического устройства автоматизации.
Фиг.2 - пример выполнения электрической схемы оборудования.
Фиг.3 - пример выполнения индикации, базирующейся на массиве данных конфигурации индикации, на энергетическом устройстве автоматизации.
Фиг.1 показывает схематичную диаграмму последовательности операций примера выполнения способа для конфигурирования энергетического устройства автоматизации, конкретно для конфигурирования энергетического устройства автоматизации с устройством индикации (например, дисплеем) в отношении индикации, представляемой на устройстве индикации. Энергетические устройства автоматизации, например устройства защиты, станционные управляющие устройства и измерительные устройства (RTU) для энергетического автоматизированного оборудования, все чаще поставляются в вариантах выполнения с устройствами индикации, например LCD-дисплеями. Пользователям таких энергетических устройств автоматизации часто желательно с помощью устройства индикации графически представлять элементы электрической сети энергоснабжения, такие как, например, контролируемое устройством защиты ответвление (секция) распределительной станции или подстанции сети энергоснабжения. При этом должно учитываться, что устройства индикации энергетических устройств автоматизации обычно по причинам стоимости имеют сравнительно небольшие размеры и низкое разрешение. Описанный с помощью фиг.1 и со ссылками на фиг.2 и 3 способ позволяет особенно просто, быстро и без ошибок выполнить подобное конфигурирование энергетического устройства автоматизации в отношении графической индикации на его устройстве индикации.
На первом этапе 10 посредством вычислителя конфигурации, который может представлять собой персональный компьютер (РС) или портативный компьютер, на котором выполняется программное обеспечение конфигурации (например, программное обеспечение конфигурации DIGSI компании Siemens AG), генерируется электрическая схема оборудования подстанции электрической сети энергоснабжения. Такая электрическая схема оборудования обычно представляется способом, известным как «построчное представление». С помощью электрической схемы оборудования графически представляются относящиеся к электрической сети энергоснабжения основные устройства (например, сборные шины, силовые выключатели, размыкатели, трансформаторы, переключатели заземления, преобразователи тока, преобразователи напряжения). Кроме того, электрическая схема оборудования показывает электрические соединения между основными устройствами.
Пример электрической схемы 20 оборудования, выполненной как построчное представление, показан на фиг.2. При упоминании в последующем описании представления компонента для основного компонента под этим следует понимать, соответственно, графическое представление соответствующего основного компонента. Электрическая схема 20 оборудования на фиг.2 показывает два представления компонентов сборных шин 21а и 21b, обозначенных «ВВ», с помощью которых соединены первое ответвление 22а и второе ответвление 22b. Ответвления 22а и 22b должны принадлежать общей подстанции сети энергоснабжения. К каждому ответвлению относятся представления компонентов размыкателей 23, соответствующего силового выключателя 24, преобразователей 25 тока или преобразователей 26 напряжения, а также соответствующего отходящего кабеля. Рядом с соответствующими представлениями компонентов также представлены краткие обозначения, которые указывают представляемые таким представлением компонентов основные компоненты согласно обычному стилю записи в энергетических автоматизированных системах. Так с помощью “QB” обозначается размыкатель, а с помощью “QA” обозначается силовой выключатель. С помощью “BE” обозначаются преобразователи тока или напряжения, а с помощью “WB” - кабельный отвод. Частично, помимо этого указывается информация для основных компонентов; на фиг.2 показаны, например, диапазоны измерений или коэффициенты преобразования преобразователей тока или напряжения.
Представление, показанное на фиг.2, для простоты пояснения показывает только два сравнительно просто оформленных согласующихся ответвления; в рамках изобретения, разумеется, могут использоваться любые сложные электрические схемы оборудования с большим или меньшим количеством компонентов. Также электрическая схема оборудования может иметь иные основные компоненты, чем показанные на электрической схеме 20 оборудования (например, трансформаторы, переключатели заземления).
Генерирование электрической схемы оборудования может осуществляться, например, пользователем вычислителя конфигурации посредством графического редактора вручную. Особенно просто и безошибочно электрическая схема оборудования может быть сгенерирована из уже существующего массива данных определений оборудования, например SSD согласно стандарту IEC 61850. При этом топология подстанции, описанная в массиве данных определений оборудования (например, SCL (язык конфигурирования подстанции) согласно IEC 61850), преобразуется в графическое представление с представлениями компонентов и соответствующими соединениями. Так как для этого преобразования не требуются ручные этапы, оно не подвержено ошибкам преобразования. На фиг.1 опциональным этапом 11 представлено преобразование массива данных определений оборудования в электрическую схему оборудования.
Сравнительно большие, сложные и снабженные подробной информацией электрические схемы оборудования, такие как электрическая схема 20 оборудования по фиг.2, хорошо подходят для представления на устройстве индикации вычислителя конфигурации, которое обычно представляет собой экран с относительно большой площадью отображения и высоким разрешением. Для индикации на сравнительно малом и выполненном с низким разрешением устройстве индикации энергетического устройства автоматизации такая электрическая схема оборудования не является подходящей. Поэтому электрическая схема оборудования для индикации на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации должна быть оптимизирована. Необходимые для этого этапы описаны ниже.
Сначала вычислителем конфигурации на следующем этапе 12 распознается предпринятый пользователем вычислителя конфигурации выбор частичной области электрической схемы оборудования. Такой выбор может осуществляться, например, помещением рамки вокруг выбираемых элементов электрической схемы оборудования. На фиг.2 для примера показана рамка 29, с помощью которой пользователь вычислителя конфигурации выбрал второе ответвление 22b электрической схемы 20 оборудования.
Затем на следующем этапе 13 выбранный частичный диапазон электрической схемы 20 оборудования преобразуется в массив данных конфигурации индикации. Массив данных конфигурации индикации включает в себя считываемые и преобразуемые энергетическим устройством автоматизации указания для генерации индикации на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации. Массив данных конфигурации индикации может при этом выполняться как текстовый массив данных, массив данных изображений или комбинация обоих типов и формируется таким образом, что энергетическое устройство автоматизации посредством интерпретации массива данных конфигурации индикации может сформировать подходящую индикацию для своего устройства индикации. В частности, при этом учитываются уменьшенные по сравнению с монитором компьютера технические средства (меньшая площадь индикации и/или сниженное разрешение) устройства индикации энергетического устройства автоматизации.
Для преобразования электрической схемы оборудования в массив данных конфигурации индикации при этом выполняются поясняемые ниже шаги, которые детально не показаны на фиг.1. При этом вычислитель конфигурации идентифицирует соединения, которые расположены между представлениями компонентов, имеющимися в области выбора. Соответственно идентифицированным соединениям формируется информация соединений, которая воспроизводит соединения между представлениями компонентов. Это может осуществляться либо графически, либо в форме текстового описания. Кроме того, с представлениями компонентов, расположенными в области выбора, ассоциируются упрощенные компонентные представления. Упрощенные представления компонентов имеют то же самое содержательное значение, что и исходные представления компонентов, но имеют графически упрощенное представление, так что они могут индицироваться с помощью устройства индикации энергетического устройства автоматизации.
Такое ассоциирование упрощенных компонентов с компонентами электрической схемы оборудования может осуществляться, например, с применением библиотеки, сохраненной на вычислителе конфигурации, которая содержит каталог возможных упрощенных представлений компонентов. Для этого сначала с каждым представлением компонента электрической схемы оборудования ассоциируется «тип», который описывает тип представления компонента (например, тип «размыкатель» для представлений 23 компонента электрической схемы 20 оборудования на фиг.2 и тип «преобразователь тока» для представлений 25 компонента). С каждым типом представлений компонента в библиотеке вычислителя конфигурации ассоциируется соответствующее упрощенное представление компонента. Такое упрощенное представление компонента может, например, быть символом или менее детально выполненным представлением изображения компонента электрической схемы оборудования, то есть детали, несущественные для локального обслуживания на энергетическом устройстве автоматизации, удаляются (например, преобразователи тока и напряжения изображаются лишь сильно упрощенными, так как только их положение, но не конкретное выполнение существенно для индикации на энергетическом устройстве автоматизации).
Упрощенные представления компонентов и информация соединений сохраняются как массив данных конфигурации индикации в запоминающем устройстве (внутреннем или внешнем) вычислителя конфигурации. При этом учитывается, что относительное положение представлений компонентов электрической схемы оборудования по отношению друг к другу также входит в позиционирование упрощенных представлений компонентов массива данных конфигурации индикации (например, преобразователи тока размещены выше преобразователей напряжения). Если на электрической схеме оборудования представления компонентов отображаются повернутыми или зеркальными, это может учитываться при выполнении способа и при создании упрощенных представлений компонентов массива данных конфигурации индикации. Опционально в упрощенные представления компонентов могут также включаться надписи для представлений компонентов на электрической схеме оборудования (например, «QB2.1», «ВЕ2.2») для индикации рядом с соответствующими упрощенными представлениями компонентов. Несущественные для локального обслуживания части надписей, например указания диапазона измерения или коэффициенты преобразования для преобразователей тока или напряжения, при этом полностью опускаются.
Кроме того, опционально может быть предусмотрено, что для согласования массива данных конфигурации индикации с применяемым для индикации устройством индикации энергетического устройства автоматизации применяется информация об устройстве индикации, которая сохранена на вычислителе конфигурации как относящаяся к данному устройству индикации и которая указывает по меньшей мере размер устройства индикации (то есть площадь индикации) и/или его разрешение. Для согласования массива данных конфигурации индикации тогда может быть предусмотрено, что величина упрощенных представлений компонентов на индикации на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации оптимизируется, и расстояния между упрощенными представлениями компонентов согласуются таким образом, что осуществляется оптимальное использование ограниченной площади индикации устройства индикации энергетического устройства автоматизации.
Кроме того, опционально может быть предусмотрено, что автоматически распознается, если полное отображение, определяемое массивом данных конфигурации индикации, не согласуется с площадью индикации устройства индикации энергетического устройства автоматизации, и индикация соответственно распределяется на несколько переключаемых страниц устройства индикации.
Сформированный таким образом массив данных конфигурации индикации сохраняется в запоминающем устройстве энергетического устройства автоматизации. При этом массив данных конфигурации индикации может сохраняться отдельно или образовывать составную часть набора параметров, который помимо этого содержит другие установочные параметры, которые указывают режим энергетического устройства автоматизации энергетического устройства автоматизации во время его работы.
Этапы 10-13 (фиг.1) осуществляются в вычислителе конфигурации, как на это указывается штрихпунктирной рамкой на фиг.1.
Массив данных конфигурации индикации (при необходимости, как составная часть параметрического блока данных) может, кроме того, передаваться по существующему между вычислителем конфигурации и энергетическим устройством автоматизации коммуникационному соединению или посредством носителя данных на соответствующее энергетическое устройство автоматизации, как указывается пунктирной стрелкой 14. Устройство обработки данных энергетического устройства автоматизации считывает массив данных конфигурации индикации и интерпретирует его таким образом, что на следующем этапе 15 индикация, указываемая массивом данных конфигурации индикации, отображается на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации.
На фиг.3 для примера показано определяемое посредством массива данных конфигурации индикации представление 30 выбранной области электрической схемы оборудования согласно фиг.2 на устройстве индикации энергетического устройства автоматизации. Можно видеть, что с помощью представления 30 индицируется индикация, по содержанию соответствующая выбранному на фиг.2 второму ответвлению, которая, однако, имеет упрощенные представления компонентов для отдельных основных устройств. Так, например, из представлений 25 компонентов для преобразователя тока сформированы упрощенные представления 31 компонентов.
Согласно другой упрощенной форме выполнения может быть предусмотрено, что электрическая схема оборудования имеет «интерактивные элементы», то есть представления компонентов основных устройств сети энергоснабжения, которые могут принимать различные состояния (например, в случае выключателей: разомкнуто, замкнуто). При этом с такими представлениями компонентов могут быть ассоциированы соответствующие информации состояния, которые, с одной стороны, указывают на рассматриваемое основное устройство, а с другой стороны, указывают на принимаемые им рабочие состояния. При преобразовании в массив данных конфигурации индикации для таких основных устройств могут быть сформированы и сохранены различные версии упрощенных представлений компонентов (например, для выключателя представление с разомкнутым и представление с замкнутым путем прохождения тока).
При интерпретации массива данных конфигурации индикации в энергетическом устройстве автоматизации можно тогда осуществить связывание версии упрощенного представления компонентов с воспринимаемым посредством энергетического устройства автоматизации состоянием реального основного компонента, так что соответствующее рабочее состояние основного устройства индицируется выбором подходящей для этого версии упрощенного представления компонента.
Описанным образом можно просто и без ошибок осуществлять конфигурирование энергетического устройства автоматизации в отношении формируемой им индикации без обычно применяемой в настоящее время требующей высоких затрат ручной установки индикации на дисплее.