PL244027B1 - Centralny układ zabezpieczeń stacji elektroenergetycznej wysokiej niezawodności oraz sposób zabezpieczania stacji elektroenergetycznej - Google Patents

Abstract

Centralny układ zabezpieczeń stacji elektroenergetycznej (100), charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej dwa pola stacji elektroenergetycznej (109) połączone z co najmniej dwoma centralnymi jednostkami przetwarzającymi (107) poprzez przełącznik sieciowy A (105) oraz przełącznik sieciowy B (106), przy czym każde pole stacji elektroenergetycznej (109) posiada co najmniej dwie jednostki scalające (103) połączone z jednej strony z sensorami prądowymi (101) i sensorami napięciowymi (102) oraz wyłącznikiem (104) umieszczonym w polu stacji elektroenergetycznej (109), a z drugiej strony połączone z siecią telekomunikacyjną podstawową (116) oraz siecią telekomunikacyjną redundantną (117), przy czym każda z co najmniej dwóch centralnych jednostek przetwarzających (107) składa się z zestawu co najmniej trzech środowisk uruchomieniowych podstawowych (110, 118, 120).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest centralny układ zabezpieczeń stacji elektroenergetycznej, cechujący się scentralizowaną strukturą i redundancją na poziomach: jednostek scalających, sieci telekomunikacyjnej, centralnych jednostek przetwarzających, interfejsów przyłączeniowych, centralnych jednostek przetwarzających, funkcji zabezpieczeniowych i synchronizacji czasu, działających na każdej z centralnych jednostek przetwarzających. Przedmiotem wynalazku jest również sposób zabezpieczania stacji elektroenergetycznej.

Zgłoszenie patentowe opublikowane pod nr US2011112699A1 opisuje redundantny układ automatyki, wykorzystujący cyfrowy strumień danych pomiarowych, przesyłany przez sieć telekomunikacyjną. Układ składa się z urządzeń automatyki zabezpieczeniowej, wchodzących w skład trzech pól stacji elektroenergetycznej. W każdym polu stacji znajduje się urządzenie stanowiące interfejs danych procesu, w tym danych pomiarowych oraz komend powodujących działanie łączników polowych, gdzie każdy z interfejsów sieciowych przesyła dane przez wspólną sieć telekomunikacyjną. Za pośrednictwem wspólnej sieci telekomunikacyjnej, urządzenie IED każdego pola, odczytuje cyfrowy strumień danych pomiarowych pochodzący z interfejsu przypisanego do wspólnego pola, na ich podstawie realizując funkcje zabezpieczeniowe. W razie awarii któregoś z urządzeń IED, sąsiednie urządzenie zaczyna odbierać cyfrowy strumień danych pomiarowych, dedykowany dla uszkodzonego urządzenia IED i na ich podstawie realizować jego funkcje zabezpieczeniowe, jednocześnie pozwalając na generowanie komend odbieranych przez interfejs procesu, pozwalając na zmianę stanu łączników pola.

Dokument patentowy nr US6892115B2 opisuje scentralizowany układ zabezpieczeń dedykowany do zastosowania w dystrybucyjnych sieciach elektroenergetycznych. Układ składa się z centralnej jednostki przetwarzającej, sieci telekomunikacyjnej w standardzie Ethernet oraz jednostek podrzędnych instalowanych w polach zasilających i odpływowych, współpracujących z wyłącznikiem w tych polach. Jednostki podrzędne zbierają sygnały analogowe z sensorów takich jak przekładniki prądowe i napięciowe oraz informacje o stanie, takie jak stan styków wyłącznika lub jego napędu. Wszystkie zebrane dane z jednostek podrzędnych są przekazywane w postaci cyfrowej przez sieć Ethernet do jednostki centralnej. Na podstawie danych pomiarowych takich jak napięcia i prądy, pochodzących z pól całej stacji, jednostka centralna realizuje kompletny zestaw funkcji zabezpieczeniowych. W przypadku wykrycia przez funkcje zabezpieczeniowe, nienormalnego stanu pracy określonego pola, jednostka centralna, za pośrednictwem sieci Ethernet wysyła cyfrowy sygnał otwarcia wyłącznika. Jednostka centralna dokonuje synchronizacji jednostek podrzędnych, w celu upewnienia się, że ich pomiary są zbierane w identycznych oknach czasowych z dokładnością od 5 do 10 με. Synchronizacja jest dokonywana z wykorzystaniem cyfrowej wiadomości, przez sieć telekomunikacyjną.

Problem techniczny

Wprowadzenie cyfrowego przetwarzania danych procesowych do automatyki zabezpieczeniowej, pozwala na zmianę podejścia do budowy i wymiany danych w dotychczas stosowanych urządzeniach IED. Cyfrowe dane procesowe zastępują zarówno sygnały pomiarowe pochodzące z przekładników prądowych i napięciowych, jak również sygnały dwustanowe świadczące o stanie zabezpieczanego obiektu, w tym sygnały wyłączające, pozwalające na interakcję z łącznikami polowymi. Powoduje to znaczne uproszczenie oprzewodowania doprowadzanego do urządzeń IED, gdzie setki przewodów miedzianych wchodzących w skład układu zabezpieczeń są zastępowane pojedynczym łączem sieciowym. Urządzenia IED nie są już ograniczone do pomiaru sygnałów analogowych pochodzących bezpośrednio z przekładników prądowych i napięciowych zainstalowanych w zabezpieczanym polu, ale mogą korzystać z dowolnych danych przesyłanych przez wspólną sieć telekomunikacyjną stacji, a pochodzących z jednostek scalających, dokonujących próbkowania danych z określonego pola stacji i pozwalających na dokonywanie operacji na łącznikach polowych. Te dwie cechy pozwalają na zwiększenie niezawodności poprzez znaczne ograniczenie oprzewodowania i wzajemne rezerwowanie zabezpieczeń. Układ taki jest jednak pod względem budowy i ilości urządzeń IED, tożsamy z klasycznymi układami automatyki, gdzie niezależne urządzenia IED dokonują pomiarów pochodzących z pojedynczego pola w postaci sygnałów analogowych.

Cechy urządzeń IED wymieniających cyfrowe dane procesowe, powodują możliwość ich agregacji do jednej lub kilku centralnych jednostek obliczeniowych, realizujących wszystkie funkcje zabezpieczeniowe stacji. Dzięki takiemu podejściu układ automatyki może zostać znacznie zredukowany, pod względem ilości urządzeń IED oraz infrastruktury sieciowej, powodując redukcję kosztów budowy uruchomienia i eksploatacji układu zabezpieczeń.

Scentralizowane układy zabezpieczeń cechują się niższym współczynnikiem niezawodności od klasycznych układów zabezpieczeń. Uszkodzenie lub nieprawidłowe działanie jednego centralnego komputera lub dwóch redundantnych komputerów, realizujących funkcje zabezpieczeniowe dla całej stacji, powoduje całkowitą utratę zabezpieczeń, chroniących stację i urządzenia zainstalowane w jej polach, pogarszając tym samym bezpieczeństwo dostaw energii elektrycznej.

Rozwiązaniem cechującym się wysoką niezawodnością, i jednocześnie mniejszym skomplikowaniem w stosunku do analogowych układów zabezpieczeń, jest wprowadzenie do scentralizowanego układu zabezpieczeń redundancji na poziomach wszystkich elementów składowych układu: sensorów pomiarowych, jednostek scalających, sieci telekomunikacyjnej, centralnych jednostek przetwarzających, interfejsów sieciowych centralnych jednostek przetwarzających oraz funkcji zabezpieczeniowych, działających na każdej z centralnych jednostek przetwarzających.

Istotą wynalazku jest centralny układ zabezpieczeń stacji elektroenergetycznej, cechujący się scentralizowaną strukturą i redundancją na poziomach wszystkich elementów składowych układu zabezpieczeń: sensorów pomiarowych, jednostek scalających, sieci telekomunikacyjnej, centralnych jednostek przetwarzających, interfejsów przyłączeniowych centralnych jednostek przetwarzających oraz środowisk uruchomieniowych i funkcji zabezpieczeniowych, działających na każdej z centralnych jednostek przetwarzających.

Centralny układ zabezpieczeń stacji elektroenergetycznej zawiera co najmniej dwa pola stacji elektroenergetycznej połączone z co najmniej dwoma centralnymi jednostkami przetwarzającymi poprzez przełącznik sieciowy A oraz przełącznik sieciowy B. Każde pole stacji elektroenergetycznej posiada co najmniej dwie jednostki scalające połączone z jednej strony z sensorami prądowymi i sensorami napięciowymi oraz wyłącznikiem umieszczonym w polu stacji elektroenergetycznej, a z drugiej strony połączone z siecią telekomunikacyjną podstawową oraz siecią telekomunikacyjną redundantną. Każda z co najmniej dwóch centralnych jednostek przetwarzających składa się z zestawu co najmniej trzech środowisk uruchomieniowych podstawowych.

Korzystnie, wspomniana sieć telekomunikacyjna podstawowa dołączona jest do przełącznika sieciowego A oraz sieć telekomunikacyjna redundantna dołączona jest do przełącznika sieciowego B.

Korzystnie, wspomniany przełącznik sieciowy A oraz przełącznik sieciowy B zawiera dołączone równocześnie dwa zegary.

Korzystnie, każda z co najmniej dwóch jednostek przetwarzających posiada interfejs przyłączeniowy IP A i interfejs przyłączeniowy IP B do przyłączenia sieci telekomunikacyjnej podstawowej oraz sieci telekomunikacyjnej redundantnej.

Korzystnie, wspomniana sieć telekomunikacyjna podstawowa oraz sieć telekomunikacyjna redundantna połączone są z co najmniej dwiema jednostkami przetwarzającymi poprzez przełącznik sieciowy A oraz przełącznik sieciowy B.

Korzystnie, każda centralna jednostka przetwarzająca posiada redundantny zestaw środowisk uruchomieniowych.

Korzystnie, co najmniej trzy środowiska uruchomieniowe podstawowe i co najmniej trzy środowiska uruchomieniowe redundantne, zawierają wiele bloków funkcji zabezpieczeniowych oraz jeden blok funkcji synchronizacji czasu.

Korzystnie, każda jednostka przetwarzająca zawiera co najmniej trzy środowiska podstawowe uruchomieniowe oraz co najmniej trzy środowiska uruchomieniowe redundantne, gdzie każda para składająca się z jednego środowiska uruchomieniowego podstawowego i jednego środowiska uruchomieniowego redundantnego zawiera identyczne zestawy funkcji zabezpieczeniowych, dedykowane do ochrony jednego elementu stacji elektroenergetycznej, w tym pola stacji elektroenergetycznej.

Sposób zabezpieczania stacji elektroenergetycznej zawiera poniższe etapy.

Centralny układ zabezpieczeń obejmuje co najmniej dwa pola stacji elektroenergetycznej, w których za pomocą jednostek scalających próbkuje się sygnały analogowe pochodzące z sensorów prądowych i sensorów napięciowych na postać cyfrowych strumieni danych pomiarowych. Cyfrowe strumienie danych pomiarowych przesyła się do co najmniej dwóch centralnych jednostek przetwarzających poprzez przełącznik sieciowy A oraz przełącznik sieciowy B. W tym samym czasie za pomocą dołączonych do przełącznika sieciowego A oraz do przełącznika sieciowego B zegarów synchronizuje się proces próbkowania przez jednostki scalające, tak, że sygnały analogowe z sensorów prądowych i sensorów napięciowych są próbkowane w tej samej chwili czasu. W centralnych jednostkach przetwarzających odbiera się cyfrowe strumienie danych pomiarowych, przez zestaw co najmniej trzech środowisk uru chomieniowych podstawowych i trzech środowisk uruchomieniowych redundantnych. Odebrane cyfrowe strumienie danych pomiarowych przetwarza się synchronicznie przez bloki funkcji zabezpieczeniowych, przy czym synchroniczne przetwarzanie jest zapewniane w obrębie jednego środowiska uruchomieniowego przez bloki funkcji synchronizacji czasu. Za pomocą bloków funkcji zabezpieczeniowych przesyła się cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych, w tym sygnał otwarcia wyłącznika poprzez przełącznik sieciowy A oraz przełącznik sieciowy B do jednostek scalających. Cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych, w tym rozkaz na otwarcie wyłącznika, odbiera się przez jednostkę scalającą, dokonującą otwarcia wyłącznika.

Korzystnie, za pomocą zegarów dołączonych do przełącznika sieciowego A oraz do przełącznika sieciowego B odbywa się synchronizacja bloków funkcji zabezpieczeniowych.

Korzystnie, za pomocą każdego z elementów układu centralnego zabezpieczeń nadaje się i odbiera się dane równolegle siecią telekomunikacyjną podstawową oraz siecią telekomunikacyjną redundantną poprzez przełącznik sieciowy A oraz przełącznik sieciowy B.

Korzystnie, za pomocą centralnej jednostki przetwarzającej akceptuje się do przetwarzania tylko wybrane dane, odebrane równolegle siecią telekomunikacyjną podstawową oraz siecią telekomunikacyjną redundantną.

Korzystnie, za pomocą jednostki przetwarzającej dokonuje się wyboru danych akceptowanych do przetwarzania odbieranych równolegle siecią telekomunikacyjną podstawową oraz siecią telekomunikacyjną redundantną, która odbywa się na podstawie algorytmu realizowanego przez jednostkę przetwarzającą określającego priorytet odebrania informacji.

Korzystnie, za pomocą zegarów propaguje się sygnał synchronizujący przez sieć telekomunikacyjną podstawową oraz sieć telekomunikacyjną redundantną.

Korzystnie, za pomocą jednostek scalających po dokonaniu próbkowania sygnałów analogowych pochodzących z sensorów prądowych i sensorów napięciowych przesyła się przez sieć telekomunikacyjną podstawową oraz sieć telekomunikacyjną redundantną cyfrowe strumienie danych pomiarowych do centralnych jednostek przetwarzających.

Korzystnie, za pomocą bloków funkcji zabezpieczeniowych w środowiskach uruchomieniowych centralnych jednostek przetwarzających odbierane są cyfrowe strumienie danych pomiarowych przesyłane za pośrednictwem sieci telekomunikacyjnej podstawowej oraz sieci telekomunikacyjnej redundantnej przez jednostki scalające.

Korzystnie, za pomocą bloków funkcji synchronizacji czasu odbierane są sygnały synchronizujące pochodzące z zegarów i propagowane siecią telekomunikacyjną podstawową oraz siecią telekomunikacyjną redundantną dostarczając poprawnego pomiaru czasu rzeczywistego do bloku funkcji zabezpieczeniowych w obrębie tego samego środowiska uruchomieniowego.

Korzystnie, za pomocą bloków funkcji zabezpieczeniowych przekazuje się za pośrednictwem sieci telekomunikacyjnej podstawowej oraz sieci telekomunikacyjnej redundantnej cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych, zawierające rozkaz otwarcia lub zamknięcia wyłącznika, odbierany przez jednostki scalające.

Korzystnie, za pomocą jednostek scalających odbierane są przez sieć telekomunikacyjną podstawową oraz sieć telekomunikacyjną redundantną cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych, zawierające rozkaz na otwarcie lub zamknięcie wyłącznika.

Korzystnymi skutkami niniejszego wynalazku są wysoka niezawodność działania funkcji zabezpieczeniowych, wynikająca z redundancji na poziomach: jednostek scalających, sieci telekomunikacyjnej, centralnych jednostek przetwarzających, interfejsów przyłączeniowych, centralnych jednostek przetwarzających, funkcji zabezpieczeniowych i synchronizacji czasu oraz zmniejszenia ilości połączeń w stosunku do klasycznych układów zabezpieczeń. Uszkodzenie dowolnych elementów układu, pozwala na nieprzerwane działanie funkcji zabezpieczeniowych i ochronę zabezpieczanego pola przed skutkami stanów zakłóceniowych występujących w systemie elektroenergetycznym.

Przedmiot wynalazku został ukazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: Fig. 1 stanowi widok strukturalny stacji elektroenergetycznej wysokich napięć wraz z zabezpieczającym je centralnym systemem zabezpieczeń.

Wynalazek dotyczący centralnego układu zabezpieczeń stacji elektroenergetycznej wysokiej niezawodności zostanie bliżej objaśniony w przykładach wykonania rozwiązania dla każdej z kategorii wynalazku.

Centralny układ zabezpieczeń stacji elektroenergetycznej 100 zawiera co najmniej dwa pola stacji elektroenergetycznej 109 połączone z co najmniej dwoma centralnymi jednostkami przetwarzającymi

107 poprzez przełącznik sieciowy A 105 oraz przełącznik sieciowy B 106. Każde pole stacji elektroenergetycznej 109 posiada co najmniej dwie jednostki scalające 103 połączone z jednej strony z sensorami prądowymi 101 i sensorami napięciowymi 102 oraz wyłącznikiem 104 umieszczonym w polu stacji elektroenergetycznej 109, a z drugiej strony połączone z siecią telekomunikacyjną podstawową 116 oraz siecią telekomunikacyjną redundantną 117. Każda z co najmniej dwóch centralnych jednostek przetwarzających 107 składa się z zestawu co najmniej trzech środowisk uruchomieniowych podstawowych 110, 118, 120. Sieć telekomunikacyjna podstawowa 116 dołączona jest do przełącznika sieciowego A 105 oraz sieć telekomunikacyjna redundantna 117 dołączona jest do przełącznika sieciowego B 106. Przełącznik sieciowy A 105 oraz przełącznik sieciowy B 106 zawiera dołączone równocześnie dwa zegary 113. Każda z co najmniej dwóch jednostek przetwarzających 107 posiada interfejs przyłączeniowy IP A 108 i interfejs przyłączeniowy IP B 114 do przyłączenia sieci telekomunikacyjnej podstawowej 116 oraz sieci telekomunikacyjnej redundantnej 117. Sieć telekomunikacyjna podstawowa 116 oraz sieć telekomunikacyjna redundantna 117 połączone są z co najmniej dwiema jednostkami przetwarzającymi 107 poprzez przełącznik sieciowy A 105 oraz przełącznik sieciowy B 106. Każda centralna jednostka przetwarzająca 107 posiada redundantny zestaw środowisk uruchomieniowych 111, 119, 121. Co najmniej trzy środowiska uruchomieniowe podstawowe 110, 118, 120 i co najmniej trzy środowiska uruchomieniowe redundantne 111, 119, 121, zawierają wiele bloków funkcji zabezpieczeniowych 112 oraz jeden blok funkcji synchronizacji czasu 115. Każda jednostka przetwarzająca 107 zawiera co najmniej trzy środowiska podstawowe uruchomieniowe 110, 118, 120 oraz co najmniej trzy środowiska uruchomieniowe redundantne 111, 119, 121, gdzie każda para składająca się z jednego środowiska uruchomieniowego podstawowego i jednego środowiska uruchomieniowego redundantnego 110, 111, 118, 119, 120, 121 zawiera identyczne zestawy funkcji zabezpieczeniowych 112, dedykowane do ochrony jednego elementu stacji elektroenergetycznej, w tym pola stacji elektroenergetycznej 109.

Sposób zabezpieczania stacji elektroenergetycznej realizowany jest w układzie zabezpieczeń 100 obejmującym co najmniej dwa pola stacji elektroenergetycznej 109, za pomocą jednostek scalających 103 próbkuje się sygnały analogowe pochodzące z sensorów prądowych 101 i sensorów napięciowych 102 na postać cyfrowych strumieni danych pomiarowych 122. Cyfrowe strumienie danych pomiarowych 122 przesyła się do co najmniej dwóch centralnych jednostek przetwarzających 107 poprzez przełącznik sieciowy A 105 oraz przełącznik sieciowy B 106, równocześnie za pomocą dołączonych do przełącznika sieciowego A 105 oraz do przełącznika sieciowego B 106 zegarów 113 synchronizuje się proces próbkowania przez jednostki scalające 103, tak, że sygnały analogowe z sensorów prądowych 101 i sensorów napięciowych 102 są próbkowane w tej samej chwili czasu. W centralnych jednostkach przetwarzających 107 odbiera się cyfrowe strumienie danych pomiarowych 122, przez zestaw co najmniej trzech środowisk uruchomieniowych podstawowych 110, 118, 120 i trzech środowisk uruchomieniowych redundantnych 111, 119, 121, następnie odebrane cyfrowe strumienie danych pomiarowych 122 przetwarza się synchronicznie przez bloki funkcji zabezpieczeniowych 112, przy czym synchroniczne przetwarzanie jest zapewniane w obrębie jednego środowiska uruchomieniowego 110, 111, 118, 119, 120, 121 przez bloki funkcji synchronizacji czasu 115. Następnie za pomocą bloków funkcji zabezpieczeniowych 112 przesyła się cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych 123, w tym sygnał otwarcia wyłącznika 104 poprzez przełącznik sieciowy A 105 oraz przełącznik sieciowy B do jednostek scalających 103. Cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych 123, w tym rozkaz na otwarcie wyłącznika 104, odbiera się przez jednostkę scalającą 103, dokonującą otwarcia wyłącznika 104. Za pomocą zegarów 113 dołączonych do przełącznika sieciowego A 105 oraz do przełącznika sieciowego B 106 odbywa się synchronizacja bloków funkcji zabezpieczeniowych 112. Kolejno za pomocą każdego z elementów układu centralnego zabezpieczeń 100 nadaje się i odbiera się dane równolegle siecią telekomunikacyjną podstawową 116 oraz siecią telekomunikacyjną redundantną 117 poprzez przełącznik sieciowy A 105 oraz przełącznik sieciowy B 106. Istotne jest, to że za pomocą centralnej jednostki przetwarzającej 107 akceptuje się do przetwarzania tylko wybrane dane, odebrane równolegle siecią telekomunikacyjną podstawową 116 oraz siecią telekomunikacyjną redundantną 117. W dalszym etapie za pomocą jednostki przetwarzającej 107 dokonuje się wyboru danych akceptowanych do przetwarzania odbieranych równolegle siecią telekomunikacyjną podstawową 116 oraz siecią telekomunikacyjną redundantną 117 która odbywa się na podstawie algorytmu realizowanego przez jednostkę przetwarzającą 107 określającego priorytet odebrania informacji. Kolejno za pomocą zegarów 113 propaguje się sygnał synchronizujący przez sieć telekomunikacyjną podstawową 116 oraz sieć telekomunikacyjną redundantną 117. Za pomocą jednostek scalających 103 po dokonaniu próbkowania sygnałów analogowych pochodzących z sensorów prądowych 101 i sensorów napięciowych 102 przesyła się przez sieć telekomunikacyjną podstawową 116 oraz sieć telekomunikacyjną redundantną 117 cyfrowe strumienie danych pomiarowych 122 do centralnych jednostek przetwarzających 107. Następnie za pomocą bloków funkcji zabezpieczeniowych 112 w środowiskach uruchomieniowych 110, 111, 118, 119, 120, 121 centralnych jednostek przetwarzających 107 odbierane są cyfrowe strumienie danych pomiarowych 120 przesyłane za pośrednictwem sieci telekomunikacyjnej podstawowej 116 oraz sieci telekomunikacyjnej redundantnej 117 przez jednostki scalające 103. Kolejno za pomocą bloków funkcji synchronizacji czasu 115 odbierane są sygnały synchronizujące pochodzące z zegarów 113 i propagowane siecią telekomunikacyjną podstawową 116 oraz siecią telekomunikacyjną redundantną 117 dostarczając poprawnego pomiaru czasu rzeczywistego do bloku funkcji zabezpieczeniowych 112 w obrębie tego samego środowiska uruchomieniowego 110, 111, 118, 119, 120, 121. W dalszym etapie za pomocą bloków funkcji zabezpieczeniowych 112 przekazuje się za pośrednictwem sieci telekomunikacyjnej podstawowej 116 oraz sieci telekomunikacyjnej redundantnej 117 cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych 123, zawierające rozkaz otwarcia lub zamknięcia wyłącznika 104, odbierany przez jednostki scalające 103. Następnie za pomocą jednostek scalających 103 odbierane są przez sieć telekomunikacyjną podstawową 116 oraz sieć telekomunikacyjną redundantną 117 cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych 123, zawierające rozkaz na otwarcie lub zamknięcie wyłącznika 104.

Lista oznaczeń odsyłających
100	—	centralny układ zabezpieczeń stacji elektroenergetycznej
101	—	sensor prądowy
102	—	sensor napięciowy
103	—	jednostka scalająca
104	—	wyłącznik
105	—	przełącznik sieciowy A
106	—	przełącznik sieciowy B
107	—	jednostka przetwarzająca
108	—	interfejs przyłączeniowy IP A
109	—	pole stacji elektroenergetycznej
110	—	środowisko uruchomieniowe podstawowe
111	—	redundantne środowisko uruchomieniowe
112	—	blok funkcji zabezpieczeniowych
113	—	zegar taktujący
114	—	interfejs przyłączeniowy IP B
115	—	blok funkcji synchronizacji czasu
116	—	sieć telekomunikacyjna podstawowa
117	—	sieć telekomunikacyjna redundantna
118	—	środowisko uruchomieniowe podstawowe
119	—	redundantne środowisko uruchomieniowe
120	—	środowisko uruchomieniowe podstawowe
121	—	redundantne środowisko uruchomieniowe
122	—	cyfrowy strumień danych pomiarowych
123	—	dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych

Claims (19)

1. Centralny układ zabezpieczeń stacji elektroenergetycznej (100), znamienny tym, że zawiera co najmniej dwa pola stacji elektroenergetycznej (109) połączone z co najmniej dwoma centralnymi jednostkami przetwarzającymi (107) poprzez przełącznik sieciowy A (105) oraz przełącznik sieciowy B (106), przy czym każde pole stacji elektroenergetycznej (109) posiada co najmniej dwie jednostki scalające (103) połączone z jednej strony z sensorami prądowymi (101) i sensorami napięciowymi (102) oraz wyłącznikiem (104) umieszczonym w polu stacji elektroenergetycznej (109), a z drugiej strony połączone z siecią telekomunikacyjną podstawową (116) oraz siecią telekomunikacyjną redundantną (117), przy czym każda z co najmniej dwóch centralnych jednostek przetwarzających (107) składa się z zestawu co najmniej trzech środowisk uruchomieniowych podstawowych (110, 118, 120).

2. Układ zabezpieczeń według zastrz. 1, znamienny tym, że sieć telekomunikacyjna podstawowa (116) dołączona jest do przełącznika sieciowego A (105) oraz sieć telekomunikacyjna redundantna (117) dołączona jest do przełącznika sieciowego B (106).

3. Układ zabezpieczeń według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przełącznik sieciowy A (105) oraz przełącznik sieciowy B (106) zawiera dołączone równocześnie dwa zegary (113).

4. Układ zabezpieczeń według zastrz. 1 albo 2 albo 3, znamienny tym, że każda z co najmniej dwóch jednostek przetwarzających (107) posiada interfejs przyłączeniowy IP A (108) i interfejs przyłączeniowy IP B (114) do przyłączenia sieci telekomunikacyjnej podstawowej (116) oraz sieci telekomunikacyjnej redundantnej (117).

5. Układ zabezpieczeń według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4, znamienny tym, że sieć telekomunikacyjna podstawowa (116) oraz sieć telekomunikacyjna redundantna (117) połączone są z co najmniej dwiema jednostkami przetwarzającymi (107) poprzez przełącznik sieciowy A (105) oraz przełącznik sieciowy B (106).

6. Układ zabezpieczeń według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5, znamienny tym, że każda centralna jednostka przetwarzająca (107) posiada redundantny zestaw środowisk uruchomieniowych (111, 119, 121).

7. Układ zabezpieczeń z zastrzeżenia 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6, znamienny tym, że co najmniej trzy środowiska uruchomieniowe podstawowe (110, 118, 120) i co najmniej trzy środowiska uruchomieniowe redundantne (111, 119, 121), zawierają wiele bloków funkcji zabezpieczeniowych (112) oraz jeden blok funkcji synchronizacji czasu (115).

8. Układ zabezpieczeń według zastrz. 1 albo 2 albo 3 albo 4 albo 5 albo 6 albo 7, znamienny tym, że każda jednostka przetwarzająca (107) zawiera co najmniej trzy środowiska podstawowe uruchomieniowe (110, 118, 120) oraz co najmniej trzy środowiska uruchomieniowe redundantne (111, 119, 121), gdzie każda para składająca się z jednego środowiska uruchomieniowego podstawowego i jednego środowiska uruchomieniowego redundantnego (110, 111) (118, 119) (120, 121) zawiera identyczne zestawy funkcji zabezpieczeniowych (112), dedykowane do ochrony jednego elementu stacji elektroenergetycznej, w tym pola stacji elektroenergetycznej (109).

9. Sposób zabezpieczania stacji elektroenergetycznej, znamienny tym, że w centralnym układzie zabezpieczeń (100) obejmującym co najmniej dwa pola stacji elektroenergetycznej (109), za pomocą jednostek scalających (103) próbkuje się sygnały analogowe pochodzące z sensorów prądowych (101) i sensorów napięciowych (102) na postać cyfrowych strumieni danych pomiarowych (122) następnie cyfrowe strumienie danych pomiarowych (122) przesyła się do co najmniej dwóch centralnych jednostek przetwarzających (107) poprzez przełącznik sieciowy A (105) oraz przełącznik sieciowy B (106), równocześnie za pomocą dołączonych do przełącznika sieciowego A (105) oraz do przełącznika sieciowego B (106) zegarów (113) synchronizuje się proces próbkowania przez jednostki scalające (103), tak, że sygnały analogowe z sensorów prądowych (101) i sensorów napięciowych (102) są próbkowane w tej samej chwili czasu, natomiast w centralnych jednostkach przetwarzających (107) odbiera się cyfrowe strumienie danych pomiarowych (122), przez zestaw co najmniej trzech środowisk uruchomieniowych podstawowych (110, 118, 120) i trzech środowisk uruchomieniowych redundantnych (111, 119, 121), po czym odebrane cyfrowe strumienie danych pomiarowych (122) przetwarza się synchronicznie przez bloki funkcji zabezpieczeniowych (112), przy czym synchroniczne przetwarzanie jest zapewniane w obrębie jednego środowiska uruchomieniowego (110, 111, 118, 119, 120, 121) przez bloki funkcji synchronizacji czasu (115), następnie za pomocą bloków funkcji zabezpieczeniowych (112) przesyła się cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych (123), w tym sygnał otwarcia wyłącznika (104) poprzez przełącznik sieciowy A (105) oraz przełącznik sieciowy B do jednostek scalających (103), po czym cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych (123), w tym rozkaz na otwarcie wyłącznika (104), odbiera się przez jednostkę scalającą (103), dokonującą otwarcia wyłącznika (104).

10. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9, znamienny tym, że za pomocą zegarów (113) dołączonych do przełącznika sieciowego A (105) oraz do przełącznika sieciowego B (106) odbywa się synchronizacja bloków funkcji zabezpieczeniowych (112).

11. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, że za pomocą każdego z elementów układu centralnego zabezpieczeń (100) nadaje się i odbiera się dane równolegle siecią telekomunikacyjną podstawową (116) oraz siecią telekomunikacyjną redundantną (117) poprzez przełącznik sieciowy A (105) oraz przełącznik sieciowy B (106).

12. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9 albo 10 albo 11, znamienny tym, że za pomocą centralnej jednostki przetwarzającej (107) akceptuje się do przetwarzania tylko wybrane dane, odebrane równolegle siecią telekomunikacyjną podstawową (116) oraz siecią telekomunikacyjną redundantną (117).

13. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9 albo 10 albo 11 albo 12, znamienny tym, że za pomocą jednostki przetwarzającej (107) dokonuje się wyboru danych akceptowanych do przetwarzania odbieranych równolegle siecią telekomunikacyjną podstawową (116) oraz siecią telekomunikacyjną redundantną (117) która odbywa się na podstawie algorytmu realizowanego przez jednostkę przetwarzającą (107) określającego priorytet odebrania informacji.

14. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13, znamienny tym, że za pomocą zegarów (113) propaguje się sygnał synchronizujący przez sieć telekomunikacyjną podstawową (116) oraz sieć telekomunikacyjną redundantną (117).

15. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14, znamienny tym, że za pomocą jednostek scalających (103) po dokonaniu próbkowania sygnałów analogowych pochodzących z sensorów prądowych (101) i sensorów napięciowych (102) przesyła się przez sieć telekomunikacyjną podstawową (116) oraz sieć telekomunikacyjną redundantną (117) cyfrowe strumienie danych pomiarowych (122) do centralnych jednostek przetwarzających (107).

16. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14 albo 15, znamienny tym, że za pomocą bloków funkcji zabezpieczeniowych (112) w środowiskach uruchomieniowych (110, 111, 118, 119, 120, 121) centralnych jednostek przetwarzających (107) odbierane są cyfrowe strumienie danych pomiarowych (120) przesyłane za pośrednictwem sieci telekomunikacyjnej podstawowej (116) oraz sieci telekomunikacyjnej redundantnej (117) przez jednostki scalające (103).

17. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14 albo 15 albo 16, znamienny tym, że za pomocą bloków funkcji synchronizacji czasu (115) odbierane są sygnały synchronizujące pochodzące z zegarów (113) i propagowane siecią telekomunikacyjną podstawową (116) oraz siecią telekomunikacyjną redundantną (117) dostarczając poprawnego pomiaru czasu rzeczywistego do bloku funkcji zabezpieczeniowych (112) w obrębie tego samego środowiska uruchomieniowego (110, 111, 118, 119, 120, 121).

18. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14 albo 15 albo 16 albo 17, znamienny tym, że za pomocą bloków funkcji zabezpieczeniowych (112) przekazuje się za pośrednictwem sieci telekomunikacyjnej podstawowej (116) oraz sieci telekomunikacyjnej redundantnej (117) cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych (123), zawierające rozkaz otwarcia lub zamknięcia wyłącznika (104), odbierany przez jednostki scalające (103).

19. Sposób zabezpieczania według zastrz. 9 albo 10 albo 11 albo 12 albo 13 albo 14 albo 15 albo 16 albo 17 albo 18, znamienny tym, że za pomocą jednostek scalających (103) odbierane są przez sieć telekomunikacyjną podstawową (116) oraz sieć telekomunikacyjną redundantną (117) cyfrowe dane o stanie funkcji zabezpieczeniowych (123), zawierające rozkaz na otwarcie lub zamknięcie wyłącznika (104).