改進的數字保護和控制裝置及其方法
2023-05-23 07:22:41 2
專利名稱：改進的數字保護和控制裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種用於配電線路或網絡中的改進的數字保護和控制裝置(PC)。
背景技術：
眾所周知，保護和控制裝置(PC)的一個主要功能是監視配電線路或網絡的操作狀態。其它的對配電線路或網絡的主要設備(例如，斷開裝置或者斷路器或者類似裝置)的控制操作的重要任務，取決於監視活動的結果。PC裝置的功能由一個控制單元管理，該單元包括一個微處理器。基於預先設定的處理策略，微處理器處理數據/信息，該數據/信息可以由例如預先設置在配電線路或網絡上的傳感器來提供。基於此輸入信息，微處理器為調控PC裝置的功能提供了數位訊號的生成。用戶和控制單元通常可以交互作用，例如，依靠PC裝置的人機互動界面(通常稱為用戶界面或HMI)可以設置最佳的處理程序。可通過兩個主要的不同訪問模式進行編程活動。
根據第一種訪問模式(一般叫做「本地訪問模式」)，用戶可以直接訪問HMI。為了此目的，HMI(該情況下叫做「本地HMI」)通常提供鍵盤，顯示器和一組LED信號。用戶可以依靠預先設的可以使用適當的軟體菜單的硬體按鈕進行編程。此外，HMI可以在其顯示器上直接顯示關於PC裝置狀態的數據/信息，通常還可以顯示在PC裝置上運行的監視活動的結果。HMI可以顯示受數字PC裝置保護的配電線路或網絡的圖表的指示數據/信息，如，被控制的主要設備的狀態，由數字的PC裝置測量的值，保護功能的狀態等。
根據第二種訪問模式(通常叫做「遠程訪問模式」)，用戶可以遠程訪問HMI。在該情況下，數字PC裝置通常與一根處理總線連接。依靠遠程的計算機化的設備(例如SCADA系統)，用戶可以與PC裝置交換數據/信息，也可以執行在本地模式下所述的同樣操作。在這種情況下，PC裝置也可以是「盲目型(blindkind)」也就是它不需要提供固有的鍵盤或顯示器。遠程方問模式和本地訪問模式不是必須二選一的，而是可以根據需要將二者都用到在數字的PC裝置上。
傳統的數字PC裝置受到一些缺陷的影響。
主要的缺陷與本地訪問HMI模式有關。如上文所述，此訪問模式需要帶有顯示器和鍵盤的本地HMI的存在。實際應用中已經顯示出了整個數字PC裝置的成本與本地HMI的成本相關。結果，由於需要降低安裝費用，通常提供降低的處理能力給本地HMI(即，低的圖形解析度，低的處理器功率，低的內存等等)。
此外，在運行本地訪問模式時，必須單獨地為每個數字PC裝置進行編程。事實表明，如果有很多的數字PC裝置，就需要相當多的編程時間，就必然需要高的安裝/維護成本，同時出現編程錯誤的可能性很高。並且對每個PC裝置必須單獨收集檢測結果。在實施中，操作人員必須在顯示器上讀本地HMI的數據/信息，並用手寫方式在紙上或者其它的計算機化的設備上紀錄數據/信息。很明顯，這種低水平的操作需要大量的時間，也意味著出錯的可能性很高。
此外，數字PC裝置可能安裝在戶外或者有害的環境中。在這些情況下，使用本地訪問模式是很不舒適的而且有時是相當危險的。
如果採用遠程訪問模式，上述的大多數缺陷可以克服。不幸的是，並不是任何時候都可遠程訪問。實際上，遠程訪問模式要存在數據總線連接，更一般的要有分配控制系統(如SCADA系統)。顯然由於這種裝置的複雜性和成本原因，很明顯在大多數情況下這是不可能實現的。實際情況是，許多配電線路或網絡中使用的PC裝置是單獨的實體，把它們用數據總線環接起來是非常困難的和昂貴的。
這意味著在通常的實施中，可以說與本地訪問模式相關的缺陷仍然是本領域操作者及其關注的，且仍然沒有找到滿意的解決方法。
發明概述因此，本發明主要目的是為配電線路或網絡提供一個數字PC裝置，該裝置可以克服上述的缺陷。
在主要目的範圍內，本發明的另一個目的是提供一個數字PC裝置，該裝置提供有增強功能的本地訪問模式，同時可以使該數字PC裝置的安裝/維護成本維持在相對較低的水平。
本發明的另外一個目的是提供一個數字PC裝置，該裝置可以在本地標準下，自動的從HMI收集數據/信息。
本發明的另外一個目的是提供一個數字PC裝置，該裝置可以本地標準下，自動的執行HMI的編程，還可以自動的為HMI裝載數據/信息。
本發明很重要的一個目的是提供一個數字PC裝置，該裝置時容易實現的且成本也有競爭力。
因此，本發明為配電線路或網絡提供了一個數字的保護和控制(PC)裝置，該裝置包括一個計算機化的內含微處理器的控制單元。此外，本發明的PC裝置還包括一個外部的計算機化的設備，用於和計算機化的控制單元交換數據/信息。
本發明該PC裝置的特徵在於，外部的計算機化的設備包括至少一個掌上計算機化的裝置，該裝置包括一個具有軟體通信平臺人機界面(HMI)。依靠預先確定的通信信道，該軟體通信平臺用於交換有關HMI的軟體配置的數據/信息和有關PC裝置操作狀態的數據/信息。
本發明的數字PC裝置的其它特徵和優點將在下文中參考附圖1加以詳細描述圖1中以方塊圖示意本發明中的數字PC裝置。
實施例描述參考所述的附圖1，如上文所述，本發明的數字PC裝置1用於配電線路或網絡(未示出)中，它包括一個計算機化的控制單元2，該單元包含一個微處理器3。此外，本發明中數字PC裝置1還包括一個外部計算機化的設備5，用於和計算機化的控制單元2交換數據/信息6。本發明的數字PC裝置1的特徵在於外部計算機化的設備5，包括至少一個具有人機界面10(HMI)的掌上計算機化的裝置7。用戶通過HMI10可以與掌上計算機化的裝置7進而與計算機化的控制單元2進行交互作用。該HMI10包括一個軟體通信平臺8，通過一個預定義的通信信道(未示出)，軟體通信平臺8平臺用於交換關於HMI的軟體配置的數據/信息11和關於PC裝置1操作狀態的數據/信息12。
掌上計算機化的裝置7完全可以由市場上可獲得的標準掌上電腦組成。所述的通信信道(未示出)可以是無線類的(例如射頻或者紅外線或者GSM通信信道)或者是有線類的(例如RS-232通信埠)。
更可取的是，計算機化的控制單元2包括至少一個用於支持與軟體通信平臺8通信的軟體通信模塊13。根據主-從通信程序，軟體通信平臺8可以與軟體通信模塊13很方便的通信。該主-從通信程序可用於管理軟體通信平臺8與軟體通信模塊13之間所有不同的通信信息流。該主從通信程序最好包括如下所述的步驟。通信開始之前，處於等待步驟，軟體通信模塊13保持在空閒狀態，等待來自軟體通信平臺8的命令。在實際應用中，在收到來自軟體通信平臺8的命令之前，軟體通信模塊13不執行任何操作。下一個步驟是接收步驟，在該步驟中，軟體通信模塊13收到來自軟體通信平臺8的命令。現在軟體通信模塊13可以自由的運行執行步驟，在執行步驟中軟體通信模塊13執行來自軟體通信平臺8的命令。當執行完要求的任務後，進入響應步驟，軟體通信模塊13把收到的命令的執行情況通知給軟體通信平臺8。
本發明的PC裝置1允許用戶為本地操作數字PC裝置提供改進的方法，尤其允許為執行與數字PC裝置1中的計算機化的控制單元2進行本地的數據/信息交換提供改進的方法。為本地操作數字PC裝置而改進的方法的優先階段是連接階段。在該階段中，掌上計算機化的裝置7與計算機化的控制單元2建立通信。連接階段可以包括一個詢問步驟，該步驟中軟體通信平臺8檢查軟體通信模塊13是否準備交換數據/信息6。實際應用時，軟體通信平臺8檢查與軟體通信模塊13的連接狀態。如果沒有出現問題，執行響應步驟，該步驟中，軟體通信模塊13將它的利用率傳送給交換數據/信息6。此外，有利的是本地操作數字PC裝置而改進的方法包括一個配置階段，該階段中掌上計算機化的裝置7與計算機化的控制單元2交換關於HMI10的軟體配置的數據/信息11。配置階段最好包括一個開始步驟，在該步驟中軟體通信平臺8發送開始命令至軟體通信模塊13。一旦軟體通信模塊13收到所述的開始命令，即執行下載步驟。在下傳載驟中，軟體通信模塊13下載關於HMI10的軟體配置的數據/信息11至軟體通信平臺8。從而執行運行階段，在該階段中，掌上計算機化的裝置7與計算機化的控制單元2自動交換關於PC裝置1的操作狀態的數據/信息12。在下載階段中，軟體通信平臺8可以很容易的從計算機化的控制單元2下載關於數字PC裝置1的操作狀態的數據/信息。這些數據/信息可以是主要設備的操作狀態，或者由數字PC裝置執行的測量，或者關於配電線網的方法或者其它。在這種方式下掌上計算機化的裝置7可能被用作數據/信息的載體，自動的從PC裝置的數據組中檢索。另一方面，在上傳階段中，預定義的參數化命令或者控制單元2所必須存儲/使用的關於PC裝置1的操作狀態的數據/信息，可以直接的由軟體通信平臺8上傳至計算機化的控制單元2。以此方式，掌上計算機化的裝置7可用作PC裝置1的附屬命令終端，根據本發明，該PC裝置1可以實現預期的目標和目的。
事實上，採用配有軟體通信平臺8的掌上計算機化的裝置7可以克服本地訪問模式中典型的缺陷。依靠軟體平臺適當的編程，可以實現改進的處理功能。實踐中，根據需要可以增強掌上計算機化的裝置的處理能力。
同時，由於計算機化的控制單元2不再需要顯示器或鍵盤，所以PC裝置1的全部安裝成本可以相對較低。
此外，採用配有軟體通信平臺8的掌上計算機化的裝置7很容易在本地標準下，自動的收集計算機化的控制單元2的數據/信息。因此，降低了紀錄PC裝置狀態的時間和成本。
採用配有軟體通信平臺8的掌上計算機化的裝置7很容易在本地標準下，自動的對計算機化的控制單元2編程，還可以自動的為計算機化的控制單元2裝載數據/信息。在這種方式下，編程出錯的可能性明顯降低，編程時間和成本也徹底降低。
此外，實踐證明，本發明的數字PC裝置1，可以在有競爭力的成本下很容易地實現。
按照本發明所構思的數字PC裝置是可以靈活多變的，所有這些都在本發明的精神範圍內。所有的細節也可以由其它技術上等效的元件替代。事實上，按照本發明和現有技術，只要其採用的材料和尺寸與此種特殊用途能夠相配合，那麼它們可以是任意的。
權利要求
1.一種用於配電網的數字PC裝置包括一個內含微處理器的計算機化的控制單元；一個與與計算機化的控制單元交換數據/信息的外部計算機化的設備；其特徵在於，所述的外部計算機化的設備包括至少一個掌上計算機化的裝置，所述的掌上計算機化的裝置包括一個人機界面，該界面包括一個軟體通信平臺，依靠預定義的通信信道，用以交換關於所述的人機界面軟體配置的數據/信息和關於所述的PC裝置的操作狀態的數據/信息。
2.如權利要求1的數字PC裝置，其特徵在於，計算機化的控制單元包括至少一個軟體通信模塊，用於支持與所述軟體通信平臺的通信。
3.如前述權利要求所述的數字PC裝置，其特徵在於，所述的軟體通信平臺根據主-從通信程序與所述的軟體通信模塊進信通信。
4.如權利要求3所述的數字PC裝置，其特徵在於，主-從通信程序包括以下步驟等待步驟，該步驟中所述軟體通信模塊等待來自所述軟體通信平臺的命令；和接收步驟，該步驟中所述軟體通信模塊接收來自所述軟體通信平臺的命令；和執行步驟，該步驟中所述軟體通信模塊執行來自所述軟體通信平臺的命令；和響應步驟，該步驟中軟體通信模塊把所收到的命令的執行情況通知給軟體通信平臺。
5.如前述一個或多個權利要求所述的關於本地操作用於配電網絡中的PC裝置的方法，其特徵為，包括如下幾個階段連接階段，該階段內所述的掌上計算機化的裝置與所述的計算機化的控制單元建立連接；配置階段，該階段內所述的掌上計算機化的裝置與所述的計算機化的控制單元之間交換關於所述的人機界面軟體配置的數據/信息；和運行階段，該階段內所述的掌上計算機化的裝置與所述的計算機化的控制單元之間交換關於所述的PC裝置的操作狀態的數據/信息。
6.如權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述的連接階段包括以下步驟詢問步驟，該步驟中，所述的掌上計算機化的裝置的軟體通信平臺檢查所述的計算機化的控制單元內的軟體通信模塊是否準備交換數據/信息；和響應步驟，該步驟中所述的計算機化的控制單元的軟體通信模塊將它的利用率送至交換數據/信息。
7.如權利要求5至6的一個或多個方法，其特徵特徵在於，所述配置階段包括以下步驟開始步驟，該步驟中所述的掌上計算機化的裝置的軟體通信平臺發送開始命令至所述的計算機化的控制單元內的軟體通信模塊；和下傳步驟，該步驟中所述的人機界面的軟體通信模塊下傳關於所述的人機界面軟體配置的數據/信息至所述的掌上計算機化的裝置內的軟體通信平臺；和
8.如權利要求5至7所述的一個或多個方法，其特徵在於，它至少包括以下幾個階段中的一個下載階段，該階段內所述的軟體通信平臺可自動從所述的計算機化的控制單元內下載與所述的PC裝置的操作狀態的有關的數據/信息；或者上傳階段，該階段內所述的軟體通信平臺可自動的將與述的PC裝置的操作狀態的有關的數據/信息上傳至所述的計算機化的控制單元內。
全文摘要
一種用於配電線網的數字的保護和控制(P&C)裝置，該裝置包括一個計算機化的內含微處理器的控制單元。本發明的P&C裝置還包括一個外部的計算機化掌上計算機裝置，該裝置包括一個具有軟體通信平臺的人機界面(HMI)。依靠預定義的通信信道，該軟體通信平臺用於交換有關HMI的軟體配置的數據/信息和有關P&C裝置操作狀態的數據/信息。
文檔編號H02H3/02GK1461511SQ00820044
公開日2003年12月10日 申請日期2000年11月29日 優先權日2000年11月29日
發明者A·安登納, L·迪麥奧 申請人:Abbt&D技術有限公司