Sistema de monitorización de errores de comunicación de un dispositivo de potencia basado en Ethernet y procedimiento del mismo.

Sistema de monitorización de errores de comunicación de un dispositivo de potencia basado en Ethernet,

comprendiendo el sistema:

al menos uno o más dispositivos esclavos para transmitir una trama de respuesta para una trama decomprobación de estado recibida desde un dispositivo (100a) maestro;

el dispositivo (100a) maestro para transmitir una trama de comprobación de estado a los dispositivos esclavos,para determinar si hay o no un error de comunicación dependiendo de si se ha recibido o no la trama derespuesta desde los dispositivos esclavos, y para transmitir información acerca de los dispositivos esclavosdeterminados como dispositivos con error de comunicación a una unidad (10) de monitorización; y

la unidad (10) de monitorización para recibir la información de los dispositivos esclavos con el error decomunicación desde el dispositivo (100a) maestro, para solicitar y recoger los datos con los dispositivosesclavos excepto para los dispositivos esclavos con el error de comunicación, en el que el dispositivo (100a)maestro, los dispositivos esclavos y la unidad (10) de monitorización están conectados entre sí a través deEthernet.

Sistema de monitorización de errores de comunicación de un dispositivo de potencia basado en Ethernet y procedimiento del mismo

Antecedentes de la divulgación

Campo de la divulgación

La presente divulgación se refiere a un sistema de monitorización de potencia basado en Ethernet, en particular, a un sistema de monitorización de errores de comunicación y a un procedimiento del mismo de un dispositivo de potencia basado en Ethernet, capaz de diagnosticar, de manera rápida y precisa, errores de comunicación en un caso de comunicación que usa Ethernet entre una pluralidad de aparatos y una unidad de monitorización.

Descripción de la técnica relacionada

Bajo una circunstancia de conversión de una comunicación en los sistemas de potencia, tales como un relé de protección y un PLC (Controlador Lógico Programable) instalado en una subestación que cambia gradualmente desde una línea serie a Ethernet, cuando se produce un error de comunicación, es difícil encontrar una causa del error debido a que un interruptor y un convertidor óptico, un cable y otros aparatos están relacionados de manera compleja.

Un relé de protección es un aparato para proteger una red contra diversos accidentes de una línea, tal como una sobrecorriente, un cortocircuito y una falla de conexión a tierra, y debido que informa periódicamente acerca de un estado de la línea de la ubicación actual y los datos de medición a una unidad de monitorización, se requiere una fiabilidad en la comunicación con la unidad de monitorización. Los aparatos, tales como interruptor o relé de protección, transmiten y reciben mediciones y datos importantes para la red a través de Ethernet. Sin embargo, en vista del hecho de que no hay dispositivos E/S para realizar una depuración en respuesta a un error de comunicación, es necesaria, además, una tecnología de inspección para equipos de precio elevado y de determinación de fallos en la red. Y, cuando se produce un error de comunicación, se necesitan muchas horas para analizar la causa del error y para restaurar un estado normal en el sistema. Esto significa que un sistema de monitorización y control tiene una desventaja fatal con respecto a una comunicación.

La Fig. 1 indica un diagrama de un sistema de potencia basado en Ethernet según la técnica anterior, que incluye una unidad 10 de monitorización, un concentrador 30 y una pluralidad de relés 50a-50n de protección.

Cada tipo de relé 50a-50n de protección instalado en un transformador se comunica con la unidad 10 de monitorización, tal como un aparato HMI a través de Ethernet y el concentrador 30.

Cuando la unidad 10 de monitorización solicita datos específicos a un primer relé 50a de protección a través de Ethernet, el primer relé 50a de protección transmite unos datos solicitados a la unidad 10 de monitorización. En este momento, los otros relés 50b-50n de protección operan por aritmética interna, algoritmo de protección y similares.

Además, después de comunicarse con el primer relé 50a de protección, la unidad 10 de monitorización solicita unos datos específicos a un segundo relé 50b de protección en espera, el segundo relé 50b de protección transmite unos datos solicitados a la unidad 10 de monitorización.

Como tal, la unidad 10 de monitorización mantiene una comunicación repitiendo, continuamente, el procedimiento en un orden de primer relé de protección -> segundo relé de protección ->. . . -> N-ésimo relé de protección -> 1er relé de protección ->. . . .

Es decir, la unidad 10 de monitorización solicita unos datos predefinidos por un usuario (datos binarios, datos analógicos, datos de eventos, etc.) a los relés de protección, cada uno de los relés de protección actúa para transmitir los datos solicitados.

En este momento, cuando se produce un error en las líneas de comunicación o en los dispositivos debido a diversas razones, es casi imposible recibir los datos solicitados por un relé de protección específico, tal como se muestra en la Fig. 2.

Por ejemplo, en un caso, el segundo relé de protección 50b tiene un error de comunicación; la unidad 10 de monitorización no recibe los datos solicitados por el segundo relé 50b de protección. Y, cuando se produce un error, después de la corrección del fallo, la unidad 10 de monitorización continúa solicitando datos a los siguientes relés de protección. Después de solicitar datos hasta el n-ésimo relé 50n de protección con la última orden y después de recibir todos los datos correspondientes, la unidad 10 de monitorización actúa repetidamente para solicitar datos al segundo relé 50b de protección con errores.

Aquí, la unidad 10 de monitorización puede hacer de nuevo una solicitud, instantáneamente, a un relé de protección que no ha respondido a los datos solicitados, o solicitar de nuevo los datos en el siguiente turno.

Tal como se ha descrito anteriormente, la unidad de monitorización retransmite al relé de protección correspondiente en un fallo de comunicación con un relé de protección específico y determina, por inferencia, los estados normal/anormal de los relés de protección en un fallo de comunicación repetido.

Dicho un diagnóstico de error según un estado de comunicación de los relés de protección requiere un tiempo considerable en la determinación de un estado de error, y un procedimiento de comprobación de error dificulta la monitorización y el control de un sistema en tiempo real.

En general, la unidad de monitorización transmite incesantemente una solicitud de datos, durante un error de comunicación con los relés de protección o durante un fallo de comunicación debido a una rotura de una línea de comunicación, y un fallo de los relés de protección. Aquí, debido a que un error de comunicación con un relé de protección continúa incluso cuando una colisión entre los datos no causa un error, una solicitud de datos continua de los relés de protección puede impedir una operación eficaz de un sistema.

Además, puede configurarse una unidad de monitorización más inteligente para que no realice una solicitud de datos a un relé de protección con el cual falla una comunicación, pero es difícil reflejar en tiempo real un estado de los relés de protección y la construcción de dicho un sistema no es fácil. Particularmente, en un caso en el que los componentes de relés de protección están enredados y hay un gran número de los mismos, es difícil reflejar en tiempo real el estado de los relés de protección.

En una comunicación de datos a través de Ethernet, la transmisión/recepción de datos entre una unidad de monitorización y un relé de protección necesita un período de tiempo de aproximadamente 4 ms a 50 ms en un caso normal, pero en un caso anormal necesita un tiempo de entre 1 segundo y 5 segundos y un tiempo de retardo esperando a los datos en la unidad de monitorización. De esta manera, conforme aumentan los relés de protección, un tiempo de retardo que ocurre a través del sistema aumenta en progresión aritmética.

Por lo tanto, con unos datos de referencia capaces de determinar un estado normal/anormal de múltiples dispositivos a través del sistema, el sistema puede habilitar una transmisión/recepción inteligente, en base al resultado, solicitando datos para un dispositivo en estado normal y, por el contrario, sin solicitar datos para un dispositivo en estado anormal, cambiando, de esta manera, un procedimiento de operación de un sistema actualmente ineficaz.

Las publicaciones EP 1 857 899 y EP 1 396 936 son ejemplos de sistemas conocidos con unidades de monitorización y unidades esclavas que forman parte de los antecedentes de la técnica de la presente invención.

Resumen de la divulgación

La presente divulgación se refiere a un sistema de monitorización de errores de comunicación de un dispositivo de potencia basado en Ethernet y un procedimiento del mismo.

La presente divulgación puede estar caracterizada por que el sistema comprende al menos uno o más dispositivos esclavos para transmitir una trama de respuesta para una trama de comprobación de estado recibida desde un dispositivo maestro, el dispositivo maestro para transmitir una trama de comprobación de estado a los dispositivos esclavos, para determinar un error de comunicación según... [Seguir leyendo]

1. Sistema de monitorización de errores de comunicación de un dispositivo de potencia basado en Ethernet, comprendiendo el sistema:

al menos uno o más dispositivos esclavos para transmitir una trama de respuesta para una trama de comprobación de estado recibida desde un dispositivo (100a) maestro;

el dispositivo (100a) maestro para transmitir una trama de comprobación de estado a los dispositivos esclavos, para determinar si hay o no un error de comunicación dependiendo de si se ha recibido o no la trama de respuesta desde los dispositivos esclavos, y para transmitir información acerca de los dispositivos esclavos determinados como dispositivos con error de comunicación a una unidad (10) de monitorización; y

la unidad (10) de monitorización para recibir la información de los dispositivos esclavos con el error de comunicación desde el dispositivo (100a) maestro, para solicitar y recoger los datos con los dispositivos esclavos excepto para los dispositivos esclavos con el error de comunicación, en el que el dispositivo (100a) maestro, los dispositivos esclavos y la unidad (10) de monitorización están conectados entre sí a través de Ethernet.

2. Sistema según la reivindicación 1, en el que el dispositivo (100a) maestro transmite repetidamente una trama de comprobación de estado a un dispositivo esclavo desde el que no se recibe la trama de respuesta, y determina el esclavo como dispositivo con el error de comunicación si el tiempo acumulado de fallo de respuesta de una trama de respuesta excede un tiempo de referencia predefinido con respecto a la trama de comprobación de estado transmitida repetidamente.

3. Sistema según la reivindicación 1, en el que el dispositivo (100a) maestro transmite repetidamente una trama de comprobación de estado al dispositivo determinado como dispositivo con el error de comunicación, e informa a la unidad (10) de monitorización que el error de comunicación se ha reparado si se recibe una trama de respuesta desde el dispositivo.

4. Sistema según la reivindicación 1, en el que cada uno de los dispositivos (100a) maestro y los dispositivos esclavos es uno cualquiera de entre un relé de protección, un controlador lógico programable, un instrumento de medición y un dispositivo de monitorización de potencia.

5. Procedimiento de monitorización de errores de comunicación de un sistema de potencia basado en Ethernet, que comprende las etapas de:

generar y transmitir una trama de comprobación de estado a un dispositivo esclavo interconectado a través de Ethernet según un período preestablecido por un dispositivo (100a) maestro;

determinar si se recibe o no una trama de respuesta desde el dispositivo esclavo;

incrementar un tiempo de fallo de respuesta del dispositivo esclavo, si no se recibe la trama de respuesta desde el dispositivo esclavo;

repetir una transmisión de la trama de comprobación de estado al dispositivo esclavo, determinar si un tiempo acumulado de fallo de respuesta excede un tiempo de referencia preestablecido y determinar el dispositivo esclavo como un dispositivo con error de comunicación si excede el tiempo de referencia; y

transmitir, en tiempo real, información acerca del dispositivo determinado como dispositivo con error de comunicación a una unidad de monitorización; y

solicitar y recoger datos con los dispositivos esclavos excepto para los dispositivos esclavos con el error de comunicación por la unidad (10) de monitorización.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que después de la etapa de determinación si se ha recibido o no la trama de respuesta, el procedimiento comprende además la etapa de transmitir una trama de comprobación de estado a los otros dispositivos esclavos conectados a través de Ethernet si se recibe la trama de respuesta desde el dispositivo esclavo, y determinar si se recibe o no una trama de respuesta desde los mismos.

7. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que después de la etapa de determinación de si el tiempo acumulado de fallo de respuesta excede el tiempo de referencia predeterminado, como un resultado de la determinación, en caso de que no lo exceda, el dispositivo maestro retransmite una trama de comprobación de estado al dispositivo esclavo después de un tiempo predeterminado y determina si se recibe o no una trama de respuesta.