BRPI0717048A2 - Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo em um sistema de energia, e, métodos para um primeiro dispositivo eletrônico inteligente controlar pelo menos um contato de saída de um segundo dispositivo eletrônico inteligente, para um primeiro dispositivo eletrônico inteligente monitorar pelo menos um contato de entrada de um segundo dispositivo eletrônico inteligente e para um primeiro dispositivo eletrônico inteligente emitir comando para um segundo dispositivo eletrônico inteligente - Google Patents

Description

"SISTEMA DE COMUNICAÇÃO DIRETA DE DISPOSITIVO-A- DISPOSITIVO EM UM SISTEMA DE ENERGIA, E, MÉTODOS PARA UM PRIMEIRO DISPOSITIVO ELETRÔNICO INTELIGENTE CONTROLAR PELO MENOS UM CONTATO DE SAÍDA DE UM SEGUNDO DISPOSITIVO ELETRÔNICO INTELIGENTE, PARA UM PRIMEIRO DISPOSITIVO ELETRÔNICO INTELIGENTE MONITORAR PELO MENOS UM CONTATO DE ENTRADA DE UM SEGUNDO DISPOSITIVO ELETRÔNICO INTELIGENTE E PARA UM PRIMEIRO DISPOSITIVO ELETRÔNICO INTELIGENTE EMITIR COMANDO PARA UM SEGUNDO DISPOSITIVO ELETRÔNICO INTELIGENTE"

Inventores: Robert E. Morris, Mark W. Feltis Referência Cruzada para Pedidos Relacionados

Este pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patente dos Estados Unidos 11 / 211,816, depositado em 25 de agosto de 2005, que é ele mesmo uma continuação em parte do Pedido de Patente dos Estados Unidos 09 / 900,098, depositado em 06 de julho de 2001, e agora Número de Patente dos Estados Unidos 6,947,269. Campo da Invenção

A presente invenção se refere geralmente à aparelho, sistemas, e métodos para compartilhar recursos através de dispositivos de proteção de energia, e mais particularmente à aparelho, sistemas, e métodos para compartilhar contatos e passar à frente comandos através de dispositivos de proteção de energia usando comunicações direta dispositivo-a-dispositivo, e mesmo mais particularmente à aparelho, sistemas, e métodos para compartilhar contatos e passar à frente comandos através de idênticos dispositivos de proteção de energia configurados como um dispositivo primário e de backup. Descrição da técnica anterior

Na Patente dos U.S. de No. 5,793,750, o conteúdo da qual é aqui incorporado para referência, um sistema de comunicação entre dois microprocessadores baseados em relês de proteção para um sistema de energia elétrica é divulgado. Cada um dos dois relês naquele sistema tem ambos módulos de transmissão e recepção, para diretamente transmitir bits de estado de indicação indicativos do resultado das funções protetoras selecionadas de um relê a partir daquele um relê para o outro, e vice versa.

Os bits de indicação do estado de saída são algumas vezes usados para identificar a existência e localização de uma falha na porção de linha de energia servida pelos dois relês. Um ou ambos dos relês poderia iniciar uma ação de conectar um disjuntor com base das mudanças de tal informação. Os bits de indicação do estado de saída podem ser resultados de funções de processamento em um dos relês envolvendo as voltagens e / ou correntes na linha de energia monitorada por aquele relê. Os bits de indicação do estado de saída podem ser usados para várias funções de controle, de estado, de indicação e de proteção. Exemplos de funções de proteção incluem ações de disparo de transferência de sobre-alcance permissivo (POTT), ações de disparo de transferência de sub-alcance permissivo (PUTT), ações de desbloqueio de comparação direcional (DCUB) e de disparo de transferência direta (DTT). Outras operações de relé-a-relé são possíveis usando particulares bits de indicação de estado de saída.

Uma vantagem do sistema de comunicação descrita no pedido '750 é que ele é rápido e segura. Relês de proteção tipicamente realizam suas funções de monitoração várias vezes a cada ciclo do sistema de energia. O sistema de comunicação 750 fornece os resultados dessas funções de monitoração de um relê, para o outro relê. A informação é transmitida diretamente sobre um enlace de comunicação de um relê de origem que pode ou não pode conectar seu disjuntor associado com base em seus resultados operacionais, para um outro relê. O relê de recepção então usa a informação transmitida, na forma de bits digitais, para efetuar seus próprios cálculos correntes, produzindo várias ações de proteção tal como conexão e fechamento de um disjuntor quando apropriado. A "comunicação entre os dois relês pode ser bidirecional, permitindo aos dois relês trocar informação envolvendo os resultados de seus próprios cálculos, ambos rapidamente, e com segurança, com um mínima valor de custo.

Dispositivos de proteção de energia, tal como relês de proteção de energia, são freqüentemente instalados em uma configuração primária e backup. Os dois dispositivos mantém comunicação constante, com o dispositivo primário enviando um sinal de "estou com saúde" para o dispositivo de backup. O dispositivo de backup assume a função de proteção se o sinal de " estou com saúde " cai para próximo de um certo nível ou desaparece em sua totalidade. Isto adiciona um nível de confiabilidade ao sistema de energia protegido.

Dispositivos de proteção de energia precisam fazer interface com um local de proteção de energia do operador, e por conseguinte, precisa obter informação de outro equipamento no local e fornecer determinada informação para outro equipamento no local. Dispositivos de proteção de energia podem realizar isto em um variedade de maneiras, tal como através do uso de uma rede. Contudo, os contatos de entrada e saída é a maneira mais comum de trocar informação entre dispositivos de proteção de energia. Por exemplo, dispositivos de proteção de energia freqüentemente precisam conhecer o estado dos contatos de um disjuntor ou elemento de re- fechamento, antes de ordenar ao disjuntor ou elemento de re-fechamento para abrir ou fechar. Isto é fornecido como um contato de entrada para um dispositivo de proteção de energia interessado. Ainda, operadores freqüentemente mantêm redes de alarme, a partir das quais eles pode monitorar a operação de suas redes. Quando um dispositivo de proteção de energia detecta uma falha, e ordena um disjuntor ou elemento de re- fechamento associado para conectar, o dispositivo de proteção de energia fecha um contato de saída preso à rede de alarme do operador.

Freqüentemente, entradas e saídas podem ser divididas em funções críticas e não críticas. Por exemplo, uma saída de estado de alarme relacionado com a pressão do gás em um circuito de disjuntor monitorado não seria julgado como crítico, enquanto uma condição de corrente excessiva resultando no relê conectando um disjuntor seria julgado como crítico. Quando os dispositivos de proteção de energia são configurados como primário e backup, os operadores podem especificar saídas e entradas diferentes para cada dispositivo, com funções críticas manuseadas pelo dispositivo primário ou redundantemente.

Quando possível, os fornecedores de dispositivo de proteção de energia e operadores de sistema preferem usar o mesmo dispositivo para ambos o dispositivo de proteção primário e backup. Contudo, as especificações do operador podem tornar isto difícil ou impossível para um fornecedor preencher um contrato com somente um dispositivo, particularmente em relação aos requisitos do contato de entrada e saída para os dispositivos separados, assim como requisitos de espaço. Por exemplo, uma especificação de operador pode requerer que ambos os dispositivos primário e secundário se enquadrem em um único armário de equipamento, e que nenhum dispositivo e maior do que quatro unidades de armário de equipamento em altura. Ainda, o operador pode requerer o dispositivo primário para fornecer quatorze saídas de contato e vinte entradas de contato, e o dispositivo de backup para fornecer nenhuma entrada de contato e quatro saídas de contato. Não obstante que, um total de dezoito saídas de contato e vinte entradas de contato são requeridas, se o provedor deseja utilizar o mesmo equipamento como ambos o primário e o backup usando a tecnologia presente, o provedor teria de fornecer dois dispositivos com quatorze saídas de contato e vinte entradas de contato. Isto deixaria dez saídas de contato e vinte entradas de contato não usadas no dispositivo de backup, que seria ineficiente. Ainda, um dispositivo com quatorze saídas de contato e vinte entradas de contato pode ser maior do que um dispositivo de quatro unidades de armário de equipamento de altura.

Uma referência na técnica anterior toca neste assunto, embora ela não a enderece diretamente. Patente dos Estados Unidos de Número 7,027,896, depositada em 19 de agosto de 2003, e emitido por Michael Thomson of Schweitzer Engineering Laboratories of Pullman Washington, divulga um sistema de controle de sub-estação utilizando um número de módulos de entrada / saída usado para obter entradas de uma sub-estação para um número de processadores de lógica, que se comunicam com os módulos de entrada / saída através de uma rede de fibra óptica. Contudo, esta referência não divulga o compartilhamento ou passagem à frente de recursos entre dispositivos de proteção de energia inteligentes. Objetos de uma invenção

Conseqüentemente, é um objeto desta invenção para fornecer um mecanismo para compartilhar contatos de saída através de múltiplos dispositivos de proteção de energia.

Um outro objeto desta invenção é fornecer um protocolo de comunicações entre múltiplos dispositivos de proteção de energia para compartilhar contatos.

Ainda um outro objeto desta invenção é fornecer um protocolo de comunicações onde um dispositivo de proteção de energia pode passar à frente comando de um outro dispositivo de proteção de energia. Sumário da Invenção

A invenção divulgada alcança esses objetivos através do uso de um sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo. O sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo permite a um dispositivo utilizar ambos os contatos de entrada e saída do outro dispositivo como necessário. Em adição, um dispositivo pode passar à frente ou originar comando para o outro dispositivo.

Em uma modalidade da invenção, um sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo do sistema de energia compreende um primeiro dispositivo eletrônico inteligente com um processador e um módulo de transmissão. O software dentro do processador mantém uma lista de "saídas virtuais". Dentro do módulo de transmissão, parte do que pode ser implementado dentro do processador, um número de canais de dados são mantidos. O processador transfere as saídas virtuais nos canais de dados, e transmite os canais de dados para um segundo dispositivo eletrônico inteligente. O segundo dispositivo eletrônico inteligente recebe os canais de dados e extrai os bits de saída virtual. O segundo dispositivo eletrônico inteligente então ajusta um grupo de seus próprios contatos de saída de acordo com os bits de saída virtual recebidos.

Em uma outra modalidade da invenção, um sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo de sistema de energia compreende um primeiro dispositivo eletrônico inteligente com um primeiro processador e um módulo de recepção acoplado a um enlace de comunicação. O módulo de recepção recebe dados de canal provenientes do enlace de comunicação incluindo uma entrada virtual. O processador examina os dados recebidos incluindo a entrada virtual e altera seu estado interno com base nos dados recebidos. Um segundo dispositivo eletrônico inteligente monitora seu contato de entrada com um segundo processador. O segundo dispositivo eletrônico inteligente também tem um módulo de transmissão acoplado ao segundo processador, onde uma pluralidade de canais de dados é formada incluindo uma entrada virtual formada a partir do estado da entrada, que é transmitida ao primeiro dispositivo eletrônico inteligente.

Em uma modalidade da invenção, a sistema de comunicação de dispositivo-a-dispositivo de sistema de energia compreende um primeiro dispositivo eletrônico inteligente com um primeiro processador, uma entrada de comando, e um módulo de transmissão acoplado a um enlace de comunicação. O primeiro processador forma uma pluralidade de canais de dados incluindo pelo menos um canal de comando com base na entrada de comando, e transmite a pluralidade de canais de dados para um segundo dispositivo eletrônico inteligente. O segundo dispositivo eletrônico inteligente recebe a pluralidade de canais de dados com um módulo de recepção e extrai os canais de comando usando um segundo processador. O segundo processador então executa o comando. Descrição Breve dos Desenhos Embora os recursos característicos desta invenção será

particularmente evidenciado nas reivindicações, a própria invenção, e a maneira na qual pode ser feita e usada, pode ser melhor entendida referindo à seguinte descrição tomada em conexão com os desenhos anexos formando uma parte dela, onde numerais de referência parecidos se referem à partes parecidas ao longo das várias vistas e nas quais:

FIG. 1 é um diagrama esquemático de linha único simplificado de um sistema de energia de área ampla típico.

FIG. 2 é um diagrama de bloco simplificado de um sistema de comunicação direto de relé-a-relé dentro do sistema de energia da FIG. 1 construído de acordo com uma modalidade da invenção.

FIG. 3 é um quadro de recepção exemplar do sistema de comunicação direto de relé-a-relé da FIG. 2.

FIG. 4 é um diagrama de bloco funcional simplificado de um sistema construído de acordo com uma modalidade da invenção onde um dispositivo primário de proteção de energia controla o funcionamento de um dispositivo de proteção de energia de backup.

FIG. 5 é um diagrama de bloco simplificado de um sistema de comunicação direto de relé-a-relé para uso no sistema de energia da FIG. 1 , construído de acordo com uma modalidade da invenção. FIG. 6 é um quadro de recepção exemplar do sistema de comunicação direto de relé-a-relé da FIG. 4. Descrição detalhada das Modalidades Ilustradas

Como indicado acima, a presente invenção é baseada sobre e é um melhoramento do sistema de comunicação de Patente dos U.S. de No. 5,793,750, que inclui um enlace de comunicação direto entre dois relês de proteção servindo um aparelho de potência elétrica, o sistema suportando um arranjo ou protocolo de comunicação envolvendo oito canais de dados para troca de bits de indicação do estado de saída entre os dois relês ambos, rapidamente e com segurança. Os bits dos dados de canal TMB1-TMB8 identificam oito bits de transmissão, nos oito canais de dados.

Aqueles bits, quando recebidos por outro relê, são identificados como os bits de dados de canal recebidos RMB1-RMB8, onde RMB1-RMB8 são o ' espelho " ou replica dos bits de dados de canal de transmissão. Os oito canais de dados podem acomodar pelo menos oito bits de indicação de estado de saída. Como indicado acima, contudo, em muitos arranjos de dois relê, somente dois ou talvez três canais são necessários para comunicar os bits de indicação de estado de saída. Utilizando a presente invenção, o espaço de canal vazio por outro lado pode agora ser usado pelos dados adicionais selecionados (discutido abaixo) e um canal de sincronismo associado para sincronizar os dados adicionais.

Os dados adicionais podem ser quantidades analógicas digitalizadas, tal como dados de contagem, ou podem ser dados de " terminal virtual ". Em uma implementação de terminal virtual, um usuário humano ou uma outra aplicação utiliza o enlace de comunicação direto para se comunicar com o outro relê. Por exemplo, o usuário humano poderia utilizar o enlace de comunicação direto para controlar ou indagar o outro relê. Uma aplicação tal como, por exemplo, um protocolo de integração parecido como DNP3, poderia também utilizar os enlaces de comunicação na implementação de terminal virtual.

FIG. 1 é um diagrama esquemático de linha única simplificado de um sistema de energia de área ampla típico 10. Como ilustrado na FIG. 1, o sistema de energia 10 inclui, entre outras coisas, dois geradores 12 cada um configurado para gerar formas de onda senoidal trifásicas, por exemplo, formas de onda senoidal trifásicas de 12 kV, dois transformadores de potência de passo para cima 14 configurados para aumentar as formas de onda senoidal de 12 kV para uma voltagem maior, tal como 138 kV, e um número de disjuntores 18. Os transformadores de potência de passo para cima 14 fornecem a voltagem maior - · formas de onda senoidal para um número de linhas de transmissão de longa distância tal como as linhas de transmissão 20. Em uma modalidade, uma primeira sub-estação 16 pode ser definida para incluir os geradores 12, os transformadores de passo para cima 14 e os disjuntores 18, todos interconectados através de uma primeira barra de transporte 19. No fim das linhas de transmissão de longa distância 20, uma segunda sub-estação 22 pode incluir transformadores de potência de passo para baixo 24 para transformar as formas de onda senoidal de voltagem maior para formas de onda senoidal de voltagem mais baixa (e. g., 15 kV) adequado para distribuição através de uma linha de distribuição para vários usuários finais 26 e cargas 30.

Como anteriormente mencionado, o sistema de energia 10 inclui dispositivos e procedimentos de proteção para proteger os elementos do sistema de energia de falhas ou outras condições anormais. Os dispositivos e procedimentos de proteção utilizam uma variedade de esquemas e lógica de proteção para determinar se a falha ou outro problema existe no sistema de energia. Por exemplo, alguns tipos de relês de proteção utilizam uma comparação diferencial de corrente para determinar se a falha existe na zona de proteção. Outros tipos de relês de proteção comparam as magnitudes de fasores calculados, representativos das formas de onda senoidal do sistema de energias, para determinar se a falha existe na zona de proteção. Técnicas de sensoriamento de freqüência e detecção de conteúdo harmônico também é incorporado nos relês de proteção para detectar condições de falha. De forma similar, esquemas de modelo térmico são utilizados por relês de proteção para determinar se um problema térmico existe na zona de proteção.

Referindo de novo à FIG. 1, também incluído estão um primeiro e um segundo relê de proteção 100 e 102 adaptados para fornecer por exemplo, proteção de corrente excessiva para a linha de transmissão 21. Como descrito abaixo, o primeiro e segundo relês de proteção 100, 102 são também adaptados para se comunicar através de um enlace de comunicação 34 que pode ser configurado usando um de um número de meios adequados. Relês de proteção adicionais, tal como um relê de proteção 104, adaptado para se comunicar com o primeiro relê de proteção 100 e / ou o segundo relê de proteção 102, também pode ser incluído no sistema de energia 10. FIG. 2 é um diagrama de bloco simplificado de um sistema de

comunicação direto de relé-a-relé 40 incorporado nos sistema de energia 10. Embora ilustrado usando o primeiro e segundo relês de proteção 100, 102, deve ser entendido que o sistema de comunicação 40 pode incluir relês de proteção adicionais, de forma operativa, acoplados ao primeiro e / ou ao segundo relê 100, 102 e adaptado para operar como descrito abaixo. Ainda, embora ilustrado usando o primeiro e segundo relês de proteção 100, 102, deve ser entendido que o aparelho e método descrito aqui é aplicável para comunicação entre qualquer dispositivo eletrônico inteligente (IED) do sistema de energia 10. Para facilidade da discussão, o primeiro relê de proteção 100 é

mostrado como o relê de transmissão e inclui, à propósito, um módulo de "transmissão" 41 , tendo um micro-controlador 42, de forma operativa, acoplado a uns meios de interface de transmissão e recepção; neste exemplo, um transmissor/receptor assíncrono universal (UART) 43. A (transmitindo) UART 43 é configurada para converter bytes de bits de dados de canal (correspondendo aos dados de canal) resultando da operação do primeiro rele de proteção 100 em uma única seqüência de mensagem serial para transmissão de saída através do enlace de comunicação 34 para o segundo relê de proteção 102, e para converter uma seqüência de mensagem serial de entrada (do segundo relê de proteção 102) em bytes de dados de canal adequados para uso pelo primeiro relê de proteção 100.

Similarmente, o segundo relê de proteção 102 é mostrado como o relê de recepção e inclui, a propósito, um módulo de " recepção " 44 tendo um segundo micro-controlador 45, de forma operativa, acoplado a uma outra UART 46, operacional e configurada como descrito acima. Embora não separadamente ilustrado, cada um dos primeiro e segundo relês de proteção 100, 102 inclui ambas, capacidade de transmissão e recepção para possibilitar comunicação. Enquanto ilustrado como módulos de transmissão e recepção 41, 44, em um formato de diagrama de bloco funcional simplificado, o sistema de comunicação direta de relé-a-relé e método descrito aqui pode ser implementado por meio de um microprocessador ou matriz de porta programável de campo (FPGA) executando um programa de computador, um algoritmo de proteção ou um esquema de lógica de relé. Ainda, embora ilustrado como uma UART 43, de forma operativa, acoplado ao primeiro micro-controlador 42, e a UART 46, de forma operativa, acoplada ao segundo micro-controlador 45, um de qualquer meio de interface de transmissão e recepção adequado pode ser utilizado para converter bytes de bits de dados de canal em uma seqüência de mensagem serial para transmissão através do enlace de comunicação 34.

O módulo de transmissão 41 e o módulo de recepção 44 são, de forma operativa, conectados através do enlace de comunicação 34. Como notado acima, o enlace de comunicação 34 pode ser implementado como um enlace de comunicação de RF, um enlace de comunicação de micro-onda, um enlace de comunicação de áudio, um enlace de comunicação de fibra óptica, ou um outro tipo de enlace de comunicação adequado adaptado para transportar dados seriais. Como ilustrado, em adição aos bits de indicação de estado de saída, cada um dos módulos de transmissão e recepção 41 , 44 é capaz de transmitir / receber outros tipos de dados de canal na forma de mensagens seriais. Por exemplo, os dados de canal podem incluir valores analógicos digitalizados, derivados de quantidades analógicas, que requerem mais do que um único bit tal como informação de medição, informação de melhoramento da segurança do sistema de falha de disjuntor, informação de permissão de re-fechamento e informação de localização de falha em múltiplos terminais e verificação de instrumento transformador, para nomear alguns.

Referindo ao módulo de transmissão 41 , um arranjo de oito canais de dados é configurado tal que dois canais de dados, um canal de dados 47 e um canal de dados 48, correspondem aos bits convencionais de indicação do estado de saída 57 transmitidos como bits de dados de canal TMBl e TMB2, respectivamente, a partir do módulo de transmissão 41 do primeiro relê de proteção 100 para o módulo de recepção 44 do segundo relê de proteção 102. Três canais de dados, um canal de dados 49, um canal de dados 50 e um canal de dados 51, são dedicados para valores analógicos digitalizados 59, 60 e 61 transmitidos como bits de dados de canal TMB3, TMB4 e TMB5, respectivamente, a partir do módulo de transmissão 41 do primeiro relê de proteção 100 para o módulo de recepção 44 do segundo relê de proteção 102.

Cada um dos valores analógicos digitalizados 59, 60, 61 são

formados, por exemplo, convertendo um número de ponto de flutuação de 32 bits representando uma quantidade analógica (e. g., sistema impedância do sistema, correntes, voltagens) em um número de ponto de flutuação de 18 bits. O número de ponto de flutuação de 18 bits é então colocado em série tal que um bit de cada um dos valores analógicos digitalizados 59, 60, 61 é incluído como bits de dados de canal TMB3, TMB4 e TMB5, respectivamente, em mensagens transmitidas em seqüência até todos os bits associados com os valores analógicos digitalizados 59, 60, 61 sejam transmitidos. Por exemplo, se cada um dos valores analógicos digitalizados 59, 60, 61 é expresso em 18 bits, dezoito mensagens seriais em seqüência são transmitidas onde a primeira mensagem serial inclui o primeiro bit do valor analógico digitalizado 59 transmitido como bit de dados de canal TMB3, o primeiro bit do valor analógico digitalizado 60 transmitido como bit de dados de canal TMB4, e o primeiro bit do valor analógico digitalizado 61 transmitido como bit de dados de canal TMB5. De forma similar, a segunda mensagem serial inclui o segundo bit do valor analógico digitalizado 59 transmitido como bit de dados de canal TMB3, o segundo bit do valor analógico digitalizado 60 transmitido como bit de dados de canal TMB4, e o segundo bit do valor analógico digitalizado 61 transmitido como bit de dados de canal TMB5, e assim por diante.

Deve ser notado que enquanto comprometendo alguma precisão, um esquema de conversão que converte um número de ponto de flutuação de 32 bits (representando a quantidade analógica) em um correspondente número de ponto de flutuação de 18 bits, possibilita a transmissão mais rápida para o segundo relê de proteção 102. Também deve ser notado que outros esquemas de conversão podem ser utilizados dependendo da quantidade analógica medida, a precisão requerida, e a velocidade de transmissão desejada.

Dois canais de dados adicionais, um canal de dados 52 e um canal de dados 53 facilita os dados de terminal virtual transmitidos como bits de dados de canal TMB6 e TMB7, respectivamente, a partir do módulo de transmissão 41 do primeiro relê de proteção 100 para o, módulo de recepção 44 do segundo relê de proteção 102. Como notado acima, dados de terminal virtual se referem aos dados fornecidos através de um usuário localizado em um relê local (e. g., o primeiro relê 100), para um relê remoto (e. g., o segundo relê 102) através do enlace de comunicação 34. Em tal uma configuração, o relê local opera como um terminal virtual para permitir ao usuário indagar e / ou controlar o relê remoto com a interface de usuário de porta serial conhecida passando, de outra maneira, dados em canais não usados. O esquema de terminal virtual também adiciona capacidade de operar / medir rápido. Parecido com os valores analógicos digitalizados descritos acima , os dados de terminal virtual são colocados em série bit à bit tal que, por exemplo, os dados de terminal virtual de 18 bit são transmitidos bit à bit em 18 mensagens seriais seqüenciais onde os primeiros dois bits · são indicadores de carga útil e os últimos dezesseis bits são dois bytes de dados de 8 bits. Por exemplo, os dados de terminal virtual de 18 bits podem ser expressos como:

p.sub. lp.sub.2d.sub. 1 ód.sub. 15d.sub. 14d.sub. 13d-

.sub.12d.sub. 11 d.sub. 10d.sub.9d.sub.8d.sub.7d.sub.6d.sub.5d.s ub.4d.sub.3d.- sub.l onde p.sub. 1-1 indica que d.sub. 1-d.sub.8 é um byte de carga útil, e p.sub.2 = 1 indica que d.sub.9-d.sub.l6 é um byte de carga útil (ver, FIG. 3).

O oitavo canal de dados 54 é dedicado à informação de

sincronização transmitida como bit de dados de canal TMB8 a partir, do módulo de transmissão 41 do primeiro relê de proteção 100 para o módulo de recepção 44 do segundo relê de proteção 102. A informação de sincronização possibilita sincronização dos canais de dados associados com os valores analógicos 59, 60, 61 e os dados de terminal virtual 62. Assim sendo, quando qualquer dos canais de dados 47-53 são usados para qualquer coisa outra do que os bits de indicação de estado de saída, um canal síncrono dedicado é alocado para informação de sincronização transmitida como bit de dados de canal TMB 8. Embora ilustrado utilizando um arranjo de oito canal de dados, deve ser entendido que um número ou arranjo e / ou atribuição diferente dos canais de dados pode ser usado pelo primeiro e segundo relês de proteção 100, 102 do sistema de comunicação 40. Conseqüentemente, os dois canais de dados de bits de indicação do estado de saída em combinação com os três canais de dados de valores analógicos e os dois canais de dados dos dados de terminal virtual ilustrado na FIG. 2 são arbitrários. Os bits de indicação do estado de saída poderiam ocupar mais ou menos ou nenhum canais de dados, os valores analógicos poderiam ocupar mais ou menos ou nenhum canal de dados, e os dados de terminal virtual poderiam ocupar mais ou menos ou nenhum canal de dados. Em adição , um valor analógico pode ocupar mais do que um canal de dados para transmissão acelerada. De forma similar, os dados de terminal virtual podem ocupar mais do que um canal de dados para transmissão acelerada.

Ainda, em uma modalidade da invenção, o arranjo e / ou atribuição dos canais de dados pode ser fixo, enquanto em uma outra modalidade, o arranjo e / ou atribuição dos canais de dados pode ser dinamicamente mudada durante operação do relê, dependendo da configuração desejada do relé(s) de proteção 100, 102. Como um resultado, a velocidade de recepção dos dados de canal pelo módulo de recepção 44 é ajustável com base na atribuição dos dados de canal para o número de canais de dados.

Por exemplo, se dados de terminal virtual de 18 bit são dinamicamente atribuídos a um canal de dados durante um período de alta atividade de operação do relê, são transmitidos bit à bit em 18 mensagens seriais seqüenciais, e então remontados para uso pelo relê de recepção. Se uma mensagem é transmitida a cada 1 milisegundo através do enlace de comunicação 34, 18 milisegundos são requeridos para recepção dos dados do terminal virtual de 18 bits inteiros. Ao contrário, se os mesmos dados de terminal virtual de 18 bits são dinamicamente atribuídos para três canais de dados durante um período de atividade mais baixa de operação do relê, eles são transmitidos bit à bit em 6 mensagens seriais em seqüência, requerendo seis milisegundos.

Antes da transmissão, cada um dos oito bits de dados de canal

TMB1-TMB8 é codificado através de um codificador 65 para formar uma mensagem codificada 66 usando uma de qualquer número de técnicas adequadas. A mensagem codificada 66 pode por conseguinte, ter um de qualquer número de formatos adequados, dependendo do esquema de codificação selecionado. Por exemplo, em um esquema de codificação, a mensagem codificada 66 pode incluir 36 ou 40 bits, divididos em quatro caracteres de 9 bits (para comprimento de 36 bit) ou de 10 bits (para comprimento de 40 bit) mais um número de bits inativos. O número de bits inativos pode variar dependendo da velocidade de transmissão selecionada. Continuando com o exemplo, os bits pode ser montados tal

que o primeiro caractere de 9 à 10 bits inclui um único bit de início seguido por seis bits de dados de canal TMB1-TMB6, seguido de um bit de paridade ímpar e um ou dois bits de parada, conforme selecionado pelo usuário. O segundo caractere pode incluir um segundo bit de início único, seguido por seis bits de dados de canal TMB5, TMB6, TMB7, TMB8, TMBl e TMB2, seguido de um bit de paridade ímpar e um ou dois bits de parada. O terceiro caractere pode incluir um bit de início seguido pelos seis bits de dados de canal TMB7, TMB8, TMB1, TMB2, TMB3 e TMB4, seguido por um bit de paridade ímpar e um ou dois bits de parada. O quarto e último caractere na mensagem pode incluir um único bit de início seguido pelos seis bits de dados de canal TMB3-TMB8, seguido por um bit de paridade ímpar e um ou dois bits de parada. Os bits remanescentes, se qualquer, é um número variável de bits inativos, dependendo da velocidade de transmissão dos dados.

Usando tal um esquema de codificação, cada um dos bits de dados de canal TMB1-TMB8 são repetidos três vezes nas porções de quatro caracteres de uma mensagem codificada 66 com bits de paridade e de parada único e um ou dois bits de parada inseridos entre cada porção de caractere da mensagem codificada 66. Este esquema de codificação permite ao segundo relê, ou de recepção 102, verificar por erros que possam ter ocorrido durante a transmissão.

Em adição à montagem dos bits em mensagens, cada um do primeiro e segundo relês de proteção 100, 102 pode ser adaptado para codificação e decodificação adicional usando um padrão de identificação selecionado durante a configuração do sistema. Por exemplo, se pré- programado para incluir um particular padrão de identificação, o codificador de transmissão 65 logicamente inverte um dos quatro caracteres em cada uma das mensagens como um meio de codificar o padrão de identificação na mensagem. Como descrito abaixo, o segundo relê, ou de recepção 102 então assegura que a mensagem recebida foi codificada com o padrão de identificação correto. Embora descrita como mensagens de montagem onde um caractere é logicamente invertido, deve ser entendido que outros formatos e esquemas de codificação adequados podem ser utilizados pelo codificador 65 para gerar a mensagem codificada 66. A mensagem codificada 66 é então aplicada à UART 43,

adaptada para satisfazer vários parâmetros de operação para o sistema. Em geral, a UART 43 converte a mensagem codificada 66 em uma mensagem serial 67 para transmissão como parte de uma seqüência de mensagem serial através do enlace de comunicação 34. Conseqüentemente, a UART de recepção 46 também precisa ser capaz de verificar a mensagem serial recebida 67 para montagem apropriada (a presença de um bit de parada por byte) e paridade apropriada, e detectar erros de transbordo.

A UART 43 pode ser programada para várias taxas em bauds. Por exemplo, ela pode ser programada para taxas em baud variando de 300 até 115,000. A UART 43 é adicionalmente adaptada para sincronizar ambas, as mensagens seriais de transmissão e recepção usando relógios de transmissão e recepção externamente fornecidos. Como será apreciado por um qualificado na técnica, o método de sincronização de bit, usando bits de início e bits de parada ou usando relógios de sincronismo, é um de qualquer número de métodos adequados para sincronização.

Subseqüente a ser preparada para transmissão pela UART 43, a mensagem serial 67 é transmitida através do enlace de comunicação 34 par ao módulo de recepção 44. As taxas de amostragem e transmissão podem ser variadas dependendo da operação desejada do relê de transmissão.

Referindo agora ao módulo de recepção 44, a UART de recepção 46 fornece as funções de contrapartidas da UART 43 de transmissão. Quando a mensagem serial 67 é recebida pelo módulo de recepção 44, a UART 46 efetua várias verificações de dados em cada caractere da mensagem serial 67. Ela também verifica cada caractere das mensagens seriais 67 para montagem, paridade e erros de transbordo apropriados.

Da UART 46, os caracteres da mensagem serial 67 são passados para um decodificador 68. Em geral, o decodificador 68 remonta grupos de quatro caracteres de modo a reconstruir a mensagem de quatro caracteres. A seguir, o decodificador 68 verifica cada mensagem por erros, e também examina os resultado das verificações da UART descritas acima . Se qualquer das verificações falha, o decodificador 68 descarta a mensagem e desativa um indicador de DOK (dados OK) 94 para aquela mensagem em um registro 95 (ver, FIG. 3).

Mais especificamente, no exemplo ilustrado, o decodificador 68 assegura que haja três cópias dos oito bits de dados de canal TMB1-TMB8 incluídos na mensagem codificada de quatro caracteres transmitida 66. Se um padrão de identificação foi usado para codificar a mensagem codificada 66, o decodificador 68 também verifica para assegurar que a mensagem codificada 66 inclui o padrão de identificação. Deve ser notado que o esquema de codificação / decodificação descrito acima é um de qualquer número de esquemas de codificação / decodificação adequados para possibilitar detecção de erro que possa ser utilizado no método e aparelho da invenção.

Como um resultado da operação do decodificador 68, o indicador de DOK 94 e os bits de dados de canal RMBI-RMB 8 são fornecidos. Os bits de dados de canal RMB1-RMB8 recebidos são o espelho ou réplica dos bits de dados de canal TMBl- TMB8 transmitidos. O indicador de dados OK (DOK) 94 fornece uma indicação de se erros foram detectados na mensagem recebida.

Parecido com o módulo de transmissão 41 do primeiro relê 102, o módulo de recepção 44 do segundo relê 102 inclui um arranjo de oito canais de dados onde dois canais de dados são dedicados para os bits de indicação de estado de saída, três canais de dados são dedicados para três valores analógicos digitalizados, dois canais de dados são dedicados para dados de terminal virtual e um canal de dados é dedicado para informação de sincronização. Conseqüentemente, os bits de indicação do estado de saída 57 são recebidos como bits de dados de canal RMBl e RMB2 através dos canais de dados 70 e 71, respectivamente, e são aplicados a um ou mais contadores de segurança 69. Os contadores de segurança 69 operam para assegurar que o estado dos bits de dados de canal RMBl e RMB2 recebidos permaneçam constante para um pré-selecionado numero de mensagens seriais recebidas 67 antes dos bits de indicação do estado de saída serem utilizado pelos processos de fluxo de descida. Assegurando que o estado dos bits de indicação do estado de saída permanecem constante, aumenta a confiabilidade e segurança associada com os bits de indicação do estado de saída 57.

Porque os dois bits de dados de canal RMBl e RMB2 são transmitidos bit à bit, nenhuma sincronização daqueles bits é requerida. Os bits de dados de canal RMB1 e RMB2 são usados pelo segundo relê 102 para fazer determinações considerando a operação do sistema de energia 10 (como detectado pelo primeiro relê de proteção 100) incluindo possível ação de conexão de disjuntor quando apropriada. No exemplo ilustrado, os valores analógicos digitalizados 59, 60 e 61 são recebidos como bits de dados de canal RMB3, RMB4, e RMB5 através de um canal de dados 72, de um canal 73 e de um canal 74, respectivamente. Cada um desses três valores analógicos digitalizados 59, 60, 61 é recebido serialmente um bit por mensagem por canal de dados, e são então colocados em paralelo em um elemento de paralelismo 78. O elemento de paralelismo 78 remonta cada um dos três valores analógicos digitalizados a partir das mensagens decodificadas sucessivas 58. Como notado acima, no exemplo ilustrado, cada um dos valores analógicos digitalizados 59, 60, 61 inclui dezoito bits. Em uma modalidade, dezesseis bits são usados para informação enquanto os dois bits restantes não são usados. Por conseguinte, para cada 18 mensagens, um valor analógico original completo é recebido em cada canal de dados correspondente.

Similarmente, os dados de terminal virtual 62 são recebidos como bits de dados de canal RMB6 e RMB7 através dos canais de dados 75 e 76, respectivamente. Como os valores analógicos 59, 60, 61 , os dados de terminal virtual 62 são recebidos serialmente um bit por mensagem por canal de dados, e é também colocado em paralelo no elemento de paralelismo 78. Na modalidade ilustrada, os dados de terminal virtual 62 incluem dezoito bits. Dezesseis bits dos dezoito bits são utilizado para terminal virtual dados, onde os dezesseis bits são divididos em dois bytes de oito bits. Os dois bits restantes são usados para indicar qual dos dois campos de bytes de oito bits efetivamente contém dados do terminal virtual, e quais, se quaisquer, estão inativos, (e. g., esperando pela entrada de usuário). Assim sendo, para cada 18 mensagens decodificadas 58, dois bytes de terminal virtual são recebidos em cada correspondente canal de dados 75, 76. Após colocação em paralelo através do elemento de paralelismo 78, os valores analógicos e os dados de terminal virtual são fornecidos para o segundo relê de proteção 102.

De novo, o particular arranjo de oito bits de canal de dados TMB1-TMB8 é estabelecido de acordo com os requisitos de comunicação do usuário. Diferentes números de bits de indicação de estado de saída, de valores analógicos e de dados de terminal virtual podem ser utilizados formar os mesmos bits dos oito bits de dados de canal TMBI-TMB8.

Um canal de dados 77, ou canal de sincronismo, é dedicado ao bit de dados de canal restante, RMB8. Os bits de dados de canal RMB8 do canal de sincronismo possibilitam ao decodificador de recepção 68 e elemento de paralelismo 78 encontrar as mensagens serias de fronteiras de início e parada que incluem os valores analógicos digitalizados e os dados de terminal virtual. O canal de sincronismo é necessário quando qualquer dos outros bits de dados de canal inclui os valores analógicos digitalizados ou os dados de terminal virtual. Se todos os bits de dados de canal são usados para bits de indicação do estado de saída somente, nenhum sincronismo é necessário e o canal de dados 77 pode ser usado para bits de indicação de estado de saída.

De modo a determinar que a mensagem de bit completa (quatro caracteres) foi recebida, o segundo relê 102 identifica o primeiro byte de cada uma das mensagens de bit através do sincronismo da mensagem. Em uma modalidade, o sincronismo da mensagem é mantido pela contagem do modulo 4 do primeiro recebido byte após o sincronismo do byte ser alcançado. Conseqüentemente, cada vez que o contador extrapola, o primeiro byte é recebido.

FIG. 3 ilustra um quadro recebido exemplar 80 do sistema de comunicação direta de relé-a-relé 40, de acordo com uma modalidade da invenção. Como ilustrado, o quadro recebido 80 inclui 18 mensagens onde uma série de bit de "fundo" dos dados de canal (TMB8) fornece a informação de sincronismo de 18 bits após codificação, transmissão e decodificação. Em adição, os valores analógicos e dados de terminal virtual são recebidos como bits de dados de canal RMB3 - RMB7 através dos canais de dados 72 - 76.

Referindo ao canal de dados 77, ou ao canal de sincronismo, um padrão de sincronismo especial, por exemplo 000001, é utilizado para indicar que todos os outros canais de dados (e. g., canais de dados 70 -76) estão no começo de um quadro. No exemplo ilustrado, quando os últimos seis bits recebidos no canal de sincronismo são 000001 (o 1 sendo mais recente), então os outros canais de dados são determinados para estarem em uma fronteira do quadro. Por exemplo, o canal de sincronismo pode ser expresso como d.sub.8d.sub.7d.sub.6d.sub.5vd.sub.4d.sub.3d.sub.2d.sub. 1 IptOOOOOl onde, d.sub.x=terminal virtual dados, 1 = binário um, 0 = binário zero, ρ = 1 indica que os dados de terminal virtual são válidos, .nu. é um byte de indicador de terminal virtual; ele é normalmente 1, mas é configurado para 0 para indicar que um byte de indicador especial está nos dados do terminal virtual dados, et = tempo de sincronização de bit.

Um comparador 91 no FIG. 3 é adaptado para possibilitar a detecção do padrão de sincronismo de quadro especial nos seis mais recentemente recebidos bits de dados de canal (das seis mais recentemente mensagens recebidas). Quando detectando o padrão de sincronismo de quadro especial através da operação do comparador 91, um módulo 18 de contador 92 é interrogado. Se o modulo 18 de contador 92 não é zero, ele é re- configurado para zero e os dados sobre o sincronismo, dados de terminal virtual e canais de valor analógico (i. e., canais 72-77) já que o último válido sinal de sincronização de quadro (FS) 97 é descartado. Por conseguinte, se o modulo 18 de contador 92 está em zero, se todos os 18 mais recentes indicadores de dados OK (DOK) no registro 95 são válidos (e. g., um valor binário 1) e se o comparador 91 é afirmado indicando a detecção do padrão de sincronismo de quadro especial, então um porta lógica AND 96 afirma o sinal de FS 97, resultando nos valores analógicos e dados de terminal virtual sendo utilizados pelo segundo relê, ou de recepção 102.

O canal de sincronismo, dedicado ao bit de dados de canal RMB8, inclui um caractere de terminal virtual adicional separado em dois segmentos de quatro bits 80 e 82. Ainda, um bit 84 tem um valor 1 binário se

0 caractere de terminal virtual adicional contém dados válidos, e tem valor 0 binário se o caractere de terminal virtual adicional está ocioso (tal como poderia ser o caso se a sessão de terminal virtual está esperando por entrada do usuário). Um bit 85 do canal de sincronismo 77 tem um valor 1 binário, e um bit 86 tipicamente tem um valor 1 binário, exceto sob condições especiais descritas abaixo. Quando ambos dos bits 84 e 85 tem um valor 1 binário, cinco zeros consecutivos no canal de sincronismo não são possíveis. Isto assegura que o padrão de sincronismo de quadro 000001 detectado pelo comparador 91 pode somente ocorrer nas fronteiras do quadro.

O caractere de terminal adicional contido em meio bytes 80 e 82 pode também incluir caracteres de controle, pretendidos para indicar a partir de um relê (transmissão) para o outro (recepção) quando comunicação do terminal virtual deve ser estabelecida, terminada, pausada, etc. Quando um desses caracteres de controle é incluído no caractere de terminal virtual adicional, bit 86 é forçado para um valor 0 binário. Os caracteres de controle especiais são escolhidos cuidadosamente pelo projetista do sistema tal que, mesmo com o bit 86 no valor 0 binário, o padrão de sincronismo de quadro

000001 pode somente ocorrer em uma fronteira de quadro.

Em adição , um bit T 98 no canal de sincronismo compreende uma seqüência de dados seriais separada, transmitida na taxa de um bit por 18 mensagens (quadro). Esta seqüência de dados seriais separada contém informação de data e hora. Cada vez que o sinal de FS 97 afirma, um dispositivo de sincronismo de tempo 88 aceita o bit T 98. Um sistema de sincronismo de quadro adicional, similar ao sistema de sincronismo de quadro descrito acima, permite ao sistema de sincronismo de quadro descritas acima, permite ao dispositivo de sincronismo de tempo 88 reconhecer as fronteiras entre mensagens de sincronismo de tempo sucessivas, a saber, um padrão de sincronismo de quadro específico é colocado na seqüência de dados seriais formada pelo bit 198 (i. e., uma seqüência de dados seriais de bit t). Um comparador detecta o padrão de sincronismo de quadro específico, e sinais que a informação de tempo do dia e dia de calendário, contida na seqüência de dados seriais de bit T pode ser usada. Os dados incluídos na seqüência de dados seriais de bit T é formatada tal que o padrão de sincronismo de quadro pode somente ocorrer, nas fronteiras do quadro. O dispositivo de sincronismo de tempo 88 então atualiza o relógio de tempo do dia e o dia de calendário com a informação do tempo do dia e dia de calendário contidas na seqüência de dados seriais de bit T.

Ao contrário entradas de controle de relês de proteção típicos, o sistema de comunicação direta de relé-a-relé divulgado aqui inclui o enlace de comunicação monitorando a capacidade através da detecção de mensagens seriais corrompidas quando elas ocorrem. Isto é, quando uma mensagem corrompida é recebida pelo módulo de recepção 44, pode ser concluído pelo módulo de recepção que a mensagem serial corrompida é o resultado de operação falha ou degradação do enlace de comunicação 34 e / ou do equipamento de transmissão associado. Alarme adequado pode ser utilizado para notificar o usuário da condição do enlace de comunicação 34 e / ou equipamento associado permanece com falha por uma duração pre- determinada.

O sistema de comunicação direta de relé-a-relé divulgado aqui também inclui o enlace de comunicação monitorando, através da detecção de mensagens seriais faltantes. Porque, as mensagens seriais 67 são transmitidas através do enlace de comunicação 34 em intervalos periódicos pre- determinados, ou em uma taxa prognosticada, pode ser concluído pelo módulo de recepção que a mensagem(s) serial faltante 67 é / (são) o resultado de operação falha ou degradação do enlace de comunicação 34 e / ou do equipamento de transmissão associado. Por exemplo, se o módulo de transmissão 41 está transmitindo 250 mensagens seriais a cada segundo (uma taxa de uma mensagem a cada 4 milisegundos), e o módulo de recepção 44 não recebe a mensagem serial em um período de 8 milisegundo, um problema com o enlace de comunicação e / ou equipamento associado pode ser concluído. Em ambas as circunstancias , o indicador de DOK 94 indica o problema com o enlace de comunicação 34 e / ou equipamento associado, e os valores analógicos recebidos e / ou dados de terminal virtual não são utilizados pelo relê de recepção (ver, FIG. 3).

O sistema de comunicação direta de relé-a-relé divulgado aqui ainda inclui uma habilidade para determinar a disponibilidade do enlace de comunicação, ou disponibilidade de canal, definida como aquela porção de tempo do enlace de comunicação 34 e / ou do equipamento associado que é capaz de apropriadamente entregar mensagens seriais não corrompidas 67. A disponibilidade de enlace de comunicação pode ser calculada dividindo o número agregado de todas as mensagens seriais não corrompidas recebidas pelo total de mensagens seriais esperadas em um período de gravação. Por exemplo, para um período de gravação de 24 horas, em 250 mensagens seriais por segundo o módulo de transmissão 41 transmite 21,600,000 mensagens e o módulo de recepção 44 recebe 21,590,000 mensagens seriais 67 porque 9000 das mensagens seriais foram corrompidas e 1000 das mensagens seriais foram perdidas. A disponibilidade de canal, por conseguinte, seria 21,590,000 / 21,600,000 = 99.9537%. Alarme adequado pode ser utilizado para notificar o usuário quando a disponibilidade de canal cai abaixo de um limite pre- determinado.

Como será apreciado por alguém qualificado na técnica, variações de cálculos de disponibilidade são possíveis tal como, por exemplo, contar quadros recebidos 80 para determinar a disponibilidade dos valores analógicos digitalizados e / ou dos dados de terminal virtual. Por exemplo, porque 18 quadros recebidos são necessários para reconstruir um valor analógico digitalizado de 18 bits, a recepção de somente 17 dos 18 quadros indicaria uma disponibilidade de valor analógico de 94.44%.

Conseqüentemente, o sistema de comunicação direta de relé-a- relé divulgado aqui é adaptado para (1) diretamente comunicar bits de indicação do estado de saída que representam o resultado de funções de proteção através de um dos relês, (2) diretamente comunicar valores analógicos selecionados representando um ou mais funções do relê, (3) diretamente comunicar dados de terminal virtual fornecido por um usuário para um dos relês através do outro relê, (4) monitorar o enlace de comunicação entre os dois relês, (5) determinar a disponibilidade do enlace de comunicação e (6) fornecer sincronismo de tempo. Os valores analógicos e os dados de terminal virtual são processados em modo serial em mensagens sucessivas nos canais não usados pelos bits de indicação de estado de saída. Os dados de sincronismo de tempo são processados em modo serial em quadros sucessivos (18 mensagens) de dados.

Como notado acima, o número de e atribuição de canais de dados para os bits de indicação do estado de saída e os dados adicionais (valores analógicos e dados de terminal virtual) podem ser pré-selecionados por um operador ou podem ser dinamicamente selecionados durante a operação de relé. Os dados adicionais podem incluir valores analógicos somente, dados de terminal virtual somente ou uma combinação de valores analógicos e dados de terminal virtual. O canal de sincronismo é dedicado para propósitos de sincronizar os dados adicionais, para transmitir / receber dados de terminal virtual adicionais, informação de tempo e informação de calendário (data). Isto resulta na capacidade do canal do arranjo de transmissão básica divulgado na patente 750 sendo usado na sua máxima extensão, enquanto fornecendo os benefícios da transmissão altamente segura e rápida existente dos bits de indicação de estado de saída.

FIG. 4 ilustra um sistema de proteção de energia 400 utilizando um dispositivo de proteção primário 410 e um backup 420 para supervisionar a operação de um disjuntor 430. Como ilustrado, ambos, o dispositivo primário 410 e o dispositivo de backup 420 são idênticos. O disjuntor fornece um sinal de estado do disjuntor 434, 436 para ambos os dispositivos primário 410 e backup 420. O sinal de estado do disjuntor 434, 436 indica se o disjuntor está aberto ou fechado, e é usado por ambos, o dispositivo primário 410 e o dispositivo de backup 420 para determinar se abre ou não o disjuntor na detecção de uma falha.

O dispositivo primário 410 e o dispositivo de backup 420 também fornece indicações de corrente excessiva444, 446 para uma rede de alarme 440. Ainda, to disjuntor fornece um sinal de alarme de pressão de gás do disjuntor 438 para o dispositivo de backup 420. Como explicado mais tarde, o dispositivo de backup transmite esta condição de alarme através de um enlace de comunicação 415 para o dispositivo primário 410. O dispositivo primário 410 processa a transmissão e emite um alarme de pressão de gás do disjuntor 448 para a rede de alarme 440.

O dispositivo primário 410 é também conectado a uma rede de comunicações 450. Um operador pode usar um computador 460 conectado a mesma rede 450 para enviar comandos para o dispositivo primário 410. O operador pode também direcionar comandos para o dispositivo de backup 420 através do dispositivo primário 410, que é acoplado ao dispositivo de backup através do enlace de comunicação 415.

FIG. 5 é um diagrama de bloco de um sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo 500 dentro do sistema de energia 400, construída de acordo com uma modalidade da invenção. FIG. 5 é largamente análoga à FIG. 2, discutida anteriormente. Contudo, FIG. 5 utiliza dezesseis canais de dados, e seu uso específico é descrito abaixo. Os primeiros oito canais de dados 531-538 são usados como ' bits de saída virtual " bits" para o dispositivo primário. Os bits de saída virtual 511-518 denotado VOB1 - VOB8 são transferidos nos primeiros oito canais de dados 531 - 538. O dispositivo de proteção primário 504 transmite o estado dos canais de saída virtual para o dispositivo de proteção backup 556 que opera contatos de saída de acordo com os canais de saída virtual, como explicado mais tarde.

Os próximos seis canais de dados 519-524, denotados IBj - IB8 (bit de entrada) são canais de entrada virtual. O dispositivo de proteção primário 504 coleta o estado de seus contatos de entrada 508 e coloca o estado coletado nos bits de entrada 519- 524. Aqueles bits são então transmitidos para o dispositivo de proteção backup 556, que mantém correspondentes bits de entrada virtual, e pode usar os bits de entrada virtual em seus cálculos internos.

Os dois canais de dados finais 525-526, denotados CMDl- CMD2 são canais de comando. Usando esses canais, o dispositivo de proteção primário 504 pode emitir comandos para o dispositivo de backup 556. Os comandos podem ser repassados através do dispositivo de proteção primário 504 de um operador como ilustrado na FIG. 4. Os comandos também podem ser originados a partir da operação do dispositivo primário 504. Por exemplo, um operador externo poderia alterar a captura de carga bruta configurando ambos o dispositivo de proteção primário 504 e o dispositivo de proteção backup 556 usando os canais de dados CMD 525-526.

Quando um quadro está pronta para transmissão, o processador codifica, em 550, os dados usando qualquer um de um número de técnicas adequadas. Os dados são então passados para uma UART 552, onde eles são transmitidos através de um enlace de comunicação 555 para o dispositivo de proteção backup 556. O dispositivo de proteção backup 556 então recupera os dados a partir de uma UART 579 e decodifica, em 580, os dados nos dezesseis bits paralelos recebidos 561-576. Os bits recebidos 561-576 são separadas em OBi.8 (bits de saídal-8) 581-588, VIB,.6 (bits de entrada virtual 1-6) 589-594, e CMD,.2 (bits de comando 1-2) 595-596. O dispositivo de proteção backup ajusta seus contatos de saída (não mostrados) para ficarem de acordo com os bits de saída recebidos. Ele também atualiza suas operações internas com os bits de entrada virtual, e executa quaisquer comandos requerido pelos bits de comando.

FIG. 6 é um quadro recebido exemplar 600 do sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo 500, de acordo com uma modalidade da invenção. Como ilustrado, o quadro recebido inclui dezesseis bits. Desses, oito são bits de saída 620. O processador 660 re-configura os contatos de saída 651-658 para coincidirem com o estado dos bits de saída 620. O quadro recebido também inclui seis bits de entrada virtual 616, que corresponde às entradas do dispositivo de proteção primário 504. O processador 660 ajusta sua memória interna e estado de operação com base nos bits de entrada virtual 630. Finalmente, o quadro recebido inclui dois canais de comando 640. Esses canais podem englobar mensagens que são longas de muitos bits, e necessitarão ser montadas quadro à quadro antes que eles possam ser executados. Uma vez que as mensagens de comando são montadas, elas são executadas pelo processador de comando 640, que ajusta o estado interno do processador 660 e contatos de saída 650.

Os bits de entrada virtual 616 podem ser usados para transmitir o estado de um contato de entrada a partir de um dispositivo para o outro dispositivo. Por exemplo, um dispositivo pode monitorar sinais, tal como um sinal de circuito disjuntor em serviço, um sinal de modo de teste de disjuntor, ou um sinal de indicação de fechamento manual de disjuntor. Os sinais monitorados podem então ser transformados em bits digitais e transferidos para o outro dispositivo, onde eles são usados internamente no segundo cálculos dos dispositivos. Outros sinais que podem ser monitorados usando bits de entrada virtual são liga e desliga de captura de carga bruta, ou o estado de um segundo circuito disjuntor.

Cada bit de saída virtual pode ser baseada em uma único configuração dentro do dispositivo de proteção primário, ou um combinação de configurações dentro do dispositivo de proteção primário. A tabela abaixo ilustra algumas configurações de proteção comum:

Configuração Descrição OPH elemento de corrente excessiva definida no tempo instantâneo de fase ON elemento de corrente excessiva definida no tempo instantâneo de aterramento residual E50Q elemento de corrente excessiva definida no tempo instantânea de seqüência negativa E51S elemento de corrente excessiva inversa no tempo de quantidade de operação passível de selecionar EV/Dl Comando de Fechamento Manual para Circuito disjuntor Dl EV /D2 Comando de Fechamento Manual para Circuito disjuntor D2 430P Parâmetro de Ativação de Controle de Re-fechamento 43 PR Parâmetro de Ativação de Detector 51PR

Bits de saída virtual também podem ser usados tal que um

dispositivo; i. e.; o dispositivo primário; pode controlar contatos de saída em um outro dispositivo; i. e.; o dispositivo backup. Algumas funções bit de saída virtual pode ser, indicação de ligado / desligado de corrente excessiva de terra, indicação de ligado / desligado remoto, e auto re-fechamento do segundo circuito disjuntor.

Assim, por exemplo, usando a invenção divulgada, um bit de saída virtual poderia ser configurado no primário com base em um elemento de corrente excessiva definido no tempo instantâneo de seqüência negativa (E50Q), ou ele poderia ser baseado em um elemento de corrente excessiva definido no tempo instantâneo de seqüência negativa e um elemento de corrente excessiva definido no tempo instantâneo de fase (50PH).

Note que a invenção descrita aqui utiliza um processador digital. Como os algoritmos descritos não requerem quaisquer características de processamento em particular, qualquer tipo de processador será suficiente. Por exemplo, microprocessadores, micro-controladores, processadores de sinal digital, matrizes de porta lógica programável de campo, circuitos integrados específicos de aplicação (ASIC) e outros dispositivos capazes de computações digitais são aceitáveis onde o termo processador é usado.

Em adição, o termo dispositivo eletrônico inteligente é usado. Um dispositivo eletrônico inteligente é definida, para termos desta aplicação, como um dispositivo de proteção de energia (i. e.; dispositivos de proteção de não energia tal como computadores gerais não são pretendidos) incluindo um processador para tomada de decisão. Exemplos de dispositivo eletrônico inteligentes são relês de vários tipos e controles de re-fechamento.

A precedente descrição da invenção foi apresentada para propósitos de ilustração e descrição, e não é pretendida para ser exaustiva ou para limitar a invenção para a forma precisa divulgada. A descrição foi selecionado para melhor explicar os princípios da invenção e aplicação prática desses princípios para permitir outros com qualificação na técnica para melhor utilizar a invenção em várias modalidades e várias modificações como são adequadas para o uso particular contemplado. É pretendido que o escopo da invenção não seja limitado pela especificação, mas seja definida pelas reivindicações estabelecidas abaixo.

Claims (12)

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo em um sistema de energia, caracterizado pelo fato de compreender: i) um primeiro dispositivo eletrônico inteligente tendo um primeiro processador e um módulo de transmissão acoplado a um enlace de comunicação e o processador, o processador fornecendo uma pluralidade de canais de dados e formando dados de canal incluindo pelo menos uma saída virtual; e ii) um segundo dispositivo eletrônico inteligente acoplado ao primeiro dispositivo eletrônico inteligente mencionado com o enlace de comunicação, o segundo dispositivo eletrônico inteligente tendo pelo menos uma saída, um segundo processador, e um módulo de recepção acoplado ao enlace de comunicação, o segundo processador aceitando uma pluralidade de canais de dados e os dados de canal mencionados incluindo a pelo menos uma saída virtual para controlar a saída mencionada do segundo dispositivo eletrônico inteligente.

2. Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo dispositivo eletrônico inteligente é idêntico ao primeiro dispositivo eletrônico inteligente.

3. Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo eletrônico inteligente e o segundo dispositivo eletrônico inteligente são configurados em um esquema primário - backup.

4. Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo em um sistema de energia, caracterizado pelo fato de compreender: i) um primeiro dispositivo eletrônico inteligente tendo um primeiro processador e um módulo de recepção acoplado a um enlace de comunicação e o processador, o processador aceitando uma pluralidade de canais de dados do enlace de comunicação incluindo pelo menos uma entrada virtual, o processador mudando seu estado interno na pelo menos uma entrada virtual; e ii) um segundo dispositivo eletrônico inteligente acoplado ao dispositivo eletrônico inteligente mencionado com o enlace de comunicação, o segundo dispositivo eletrônico inteligente mencionado tendo pelo menos uma entrada, um segundo processador acoplado a pelo menos uma entrada, e um módulo de transmissão acoplado ao enlace de comunicação e ao segundo processador, o segundo processador mencionado fornecendo a mencionada pluralidade de canais de dados e formando dados de canal incluindo a entrada virtual mencionada correspondendo à entrada saída, e transmitindo os dados de canal mencionados para o primeiro dispositivo eletrônico inteligente mencionado com o módulo de transmissão.

5. Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o segundo dispositivo eletrônico inteligente é idêntico ao primeiro dispositivo eletrônico inteligente.

6. Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo eletrônico inteligente e o segundo dispositivo eletrônico inteligente mencionados são configurados em um esquema primário - backup.

7. Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro dispositivo eletrônico inteligente mencionado ainda compreende uma saída de disparo, e a saída de disparo é baseada na pelo menos uma entrada virtual.

8. Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo em um sistema de energia, caracterizado pelo fato de compreender: i) um primeiro dispositivo eletrônico inteligente tendo uma entrada de comando, um primeiro processador, e um módulo de transmissão acoplado a um enlace de comunicação, o primeiro processador mencionado fornecendo uma pluralidade de canais de dados e formando dados de canal incluindo pelo menos um comando virtual formado a partir da entrada do comando; e ii) um segundo dispositivo eletrônico inteligente acoplado ao primeiro dispositivo eletrônico inteligente mencionado através do enlace de comunicação mencionado, o segundo dispositivo eletrônico inteligente mencionado tendo um módulo de recepção e um segundo processador, o segundo processador mencionado aceitando a pluralidade de canais de dados mencionada e os dados de canal mencionados incluindo o comando virtual mencionado e executando o comando virtual mencionado.

9. Sistema de comunicação direta de dispositivo-a-dispositivo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o segundo dispositivo de proteção de energia mencionado ainda compreende pelo menos uma saída, e onde o segundo processador mencionado executa o comando mencionado e em resposta a ele altera a saída mencionada.

10. Método para um primeiro dispositivo eletrônico inteligente controlar pelo menos um contato de saída de um segundo dispositivo eletrônico inteligente caracterizado pelo fato de compreender os passos de: i) formar uma pluralidade de canais de dados incluindo pelo menos um bit de saída virtual no primeiro dispositivo eletrônico inteligente; ii) transmitir uma pluralidade de canais de dados para o segundo dispositivo eletrônico inteligente; e iii) ajustar o pelo menos um contato de saída do segundo dispositivo eletrônico inteligente com base no pelo menos um bit de saída virtual.

11. Método para um primeiro dispositivo eletrônico inteligente monitorar pelo menos um contato de entrada de um segundo dispositivo eletrônico inteligente caracterizado pelo fato de compreender os passos de: i) formar pelo menos um bit de entrada virtual correspondendo à pelo menos um contato de entrada do segundo dispositivo eletrônico inteligente; ii) formar uma pluralidade de canais de dados incluindo o pelo menos um contato de entrada no segundo dispositivo eletrônico inteligente; iii) transmitir uma pluralidade de canais de dados para o primeiro dispositivo eletrônico inteligente; e iv) ajustar o estado interno do primeiro dispositivo eletrônico inteligente com base no pelo menos um bit de entrada virtual.

12. Método para um primeiro dispositivo eletrônico inteligente emitir comando para um segundo dispositivo eletrônico inteligente caracterizado pelo fato de compreender os passos de: i) receber um comando no primeiro dispositivo eletrônico inteligente; ii) formar pelo menos um canal de comando com base no comando; iii) formar uma pluralidade de canais de dados incluindo o pelo menos um canal de comando; iv) transmitir uma pluralidade de canais de dados para o segundo dispositivo eletrônico inteligente; e v) executar o comando no segundo dispositivo eletrônico inteligente.