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PATENTANSPRÜCHE
1. Fernüberwachungs- und Steueranlage zur Steuerung und Überwachung von Anlagen in gesteuerten Stationen (1, 2) mittels einer Hauptstation (0), dadurch gekennzeichnet, dass Signalübertragungswege (L1, L2) mit vorbestimmten Übertragungszeit-Verzögerungskennwerten zur Übertragung von Signalen zwischen der Hauptstation und den gesteuerten Stationen vorhanden sind, dass die Hauptstation und die gesteuerten Stationen eingebaute Sender- und Empfängerschaltkreise (TRI, TR2) zur Übertragung von Signalen zu und zum Empfang von Signalen von den Signalübertragungswegen (L1, L2) aufweisen, dass in der Hauptstation (0) und den gesteuerten Stationen (1, 2) eingebaute Taktschaltkreise (CLO, CLI, CL2) zum Synchronisieren der Hauptstation (0) und der gesteuerten Stationen (1, 2) vorhanden sind, die,
wenn der Taktschaltkreis (CLO) in der Hauptstation (0) eine bestimmte Zeit erreicht, die Hauptstation ein Zeitstellsignal zur Einstellung der Taktschaltkreise (CLI, CL2) in den gesteuerten Stationen (1, 2) ausgibt, wenn die Übertragungszeit-Verzögerung nach der bestimmten Zeit verstrichen ist.
2. Fernüberwachungs- und Steueranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen (TR0) zur Versorgung der Hauptstation (0) mit dem Ergebnis der Bestimmung, ob das empfangene Zeitsignal ein vorbestimmtes Muster aufweist, vorgesehen sind.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fernüberwachungs- und Steueranlage gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Fernüberwachungs- und Steueranlagen dienen zum Überwachen und Steuern entfernt angeordneter Stationen oder Anlagen durch eine geringe Anzahl von Signalübertragungswegen. Für eine derartige Fernübertragungssteuerung werden Überwachungssteuerungsdaten kodiert und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit übertragen. Die Daten werden somit mit einer Zeitverzögerung übertragen, die normalerweise von einigen hundert Millisekunden bis zu einigen Sekunden reicht. Mit der entfernt angeordneten Anlage mit einer hochempfindlichen Schutzeinheit muss die Signalübertragung nicht mit hoher Geschwindigkeit zwischen der Hauptstation und den gesteuerten Stationen durchgeführt werden, und somit bewirkt die Zeitverzögerung in der Signalübertragung normalerweise kein Problem.
Fernüberwachungs- und Steueranlagen wurden in den letzten Jahren immer komplizierter und sind immer weiter in die Technik vorgedrungen. Obwohl die entfernt angeordneten Stationen mittels üblicher Schutzeinrichtungen, die in den entsprechenden Stationen installiert sind, geschützt werden, ist eine genaue Aufnahme und Untersuchung der Zeiten und Arbeitsweisen dieser Stationen notwendig. Weiter müssen die von unterschiedlichen gesteuerten Stationen gemessenen Daten gleichzeitig aufgenommen werden.
Ein Vorschlag, diese Anforderungen zu erfüllen, würde Taktschaltkreise in der Fernüberwachungs- und Steueranlage zur Übertragung der kodierten Zeitdaten zusammen mit den Betriebsdaten der Schutzeinheiten und Stationsanlagen umfassen. Mit derartigen Taktschaltkreisen können alle gesteuerten Stationen gleichzeitig in einer vorbestimmten Zeit gemessen werden, die gemessenen Daten dann in Speichern gespeichert werden und darauf können die Daten zu der Hauptstation übermittelt werden.
Für eine derartige Zeitkontrolle ist es wichtig, dass die Taktschaltkreise der Hauptstation und deren gesteuerten Stationen in einem praktisch annehmbaren Toleranzbereich synchronisiert sind.
Der Betrieb der Anlage und die Datenuntersuchung in einem Energieversorgungsnetz erfordert, dass diese Toleranzen auf einige Millisekunden oder weniger vermindert werden. Um dies zu erreichen, war ein Signalübertragungsweg und ein Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis gewöhnlich ausschliesslich zum Synchronisieren der Taktschaltkreise in der Haupt- und den gesteuerten Stationen erforderlich, zusätzlich zu jenen zur Datenübertragung für die Fernüberwachungssteuerung. Solche Anlagen sind in den jap. Patentanmeldungen Nrn.
51-88258, 55-99630 und 56-116199 beschrieben.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Synchronisierung der Taktschaltkreise in der Haupt- und den gesteuerten Stationen zu schaffen, in der allein ein gewöhnlicher Übertragungsweg und Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis für die Fernüberwachungssteuerung verwendet wird, ohne dass man sich auf jene Signalübertragungswege und Kodierungssender- und Empfängerschaltkreise verlässt, die zur Taktschaltkreissynchronisation verwendet wurden.
Die erfindungsgemässe Fernüberwachungs- und Steueranlage ist durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merkmale gekennzeichnet.
Erfindungsgemäss können Einrichtungen zur Versorgung der Hauptstation mit dem Ergebnis der Bestimmung, ob das empfangene Zeitstellsignal das vorbestimmte Muster aufweist oder nicht, vorgesehen sein.
Mit der Erfindung wird somit die Möglichkeit der Synchronisation von Taktschaltkreisen in der Hauptstation und den gesteuerten Stationen geschaffen, indem der gleiche Signalübertragungsweg und Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis wie bei den gewöhnlichen Fernüberwachungs- und Steuersystemen verwendet wird.
Nachstehend ist die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Fernüberwachungs- und Steueranlage gemäss der Erfindung; und
Figuren 2, 3 und 4 sind Steuerungsdiagramme für zwischen einer Hauptstation 0 und gesteuerten Stationen 1, 2 übermittelten und empfangenen Kodierungen.
Die Fernüberwachungs- und Steueranlage umfasst eine Hauptstation 0 und entfernt angeordnete, gesteuerte Stationen 1, 2.... Die Hauptstation 0 hat eine grafische Tafel GP zur Anzeige der Arbeitsbedingungen der gesteuerten Stationen, einen Steuertisch CD zur Ausgabe von Steuerbefehlen zur den gesteuerten Stationen, eine Schreibmaschine TW zur Aufnahme der Betriebsbedingungen und Daten, eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU0, einen Ausgangsschaltkreis DO0, einen Eingangsschaltkreis DI0, einen Schreibmaschinen-Steuerschaltkreis TC, einen Haupttaktschaltkreis CL0, einen Kodierungssenderund Empfängerschaltkreis TR0, und einen Modulations- und Demodulationsschaltkreis MD0.
Die gesteuerte Station 1 umfasst eine zentrale Verarbeitungseinheit CPU1, einen Modulations- und Demodulationsschaltkreis MDl, einen Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis TRl, einen Eingangsschaltkreis Diol, einen Ausgangsschaltkreis DO1, und einen Taktschaltkreis CLl.
Die gesteuerte Station 2 ist vom gleichen Aufbau wie die gesteuerte Station 1, wobei die gleichen Bauteile mit dem Index 2 statt mit dem Index 1 versehen sind.
Die Signalübertragungswege L1, L2 verbinden die Hauptstation 0 mit der gesteuerten Station 1, bzw. die gesteuerte Station 1 mit der gesteuerte Station 2.
Die Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Systems soll nun unter Bezugnahme auf die Figuren 2, 3 und 4 beschrieben werden, die Steuerdiagramme für zwischen der Hauptstation und der gesteuerten Stationen übermittelten und empfangenen Kodierungen darstellen.
Fig. 2 ist ein Steuerdiagramm für übermittelte und empfangene Kodierungen während der normalen Fernüberwachungs
kontrolle. Fig. 3 ist ein Steuerdiagramm für übermittelte und empfangene Kodierungen, bei der Synchronisation der Taktschaltkreise in den gesteuerten Stationen mit dem Taktschaltkreis in der Hauptstation. Fig. 4 ist ein Steuerdiagramm für übermittelte und empfangene Kodierungen bei der Synchronisation der Taktschaltkreise in den gesteuerten Stationen mit dem Taktschaltkreis in der Hauptstation, wobei Daten bezüglich des Ergebnisses einer derartigen Synchronisation zum Hauptschaltkreis zurückgeführt werden.
Zuerst wird der Betrieb der normalen Überwachungssteuerung beschrieben.
In Fig. 1 tastet die zentrale Verarbeitungseinheit CPU1 und CPU2 in den gesteuerten Stationen 1 bzw. 2 die gegenwärtigen Daten der überwachten Anlage zu jeder Zeit ab und speichert diese Daten, wobei diese Information den Eingangsschaltkreisen DI1 und DI2 zugeführt wird. Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU0 in der Haupt station 0 erzeugt periodisch eine Kodierung zur Abfrage der Daten von den gesteuerten Stationen und liefert eine derartige Kodierung zu dem Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis TR0. Die Kodierung hat die Form einer aus parallelen Bits zusammengesetzten parallelen Kodierung.
Der Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis TR0 liefert aufeinanderfolgend die Bits von der Kodierung zur Ausbildung einer Reihenkodierung, die dann dadurch dem Modulationsund Demodulationsschaltkreis MD0 zugeführt wird. Der Modulations- und Demodulationsschaltkreis MD0 moduliert und liefert die Kodierung in ein Signal, welches dem Signalübertragungsweg entspricht und gegen Rauschen unempfindlich ist, wie beispielsweise ein frequenzverschobenes Schlüsselsignal im Audiofrequenzbereich, und überträgt dann ein derartiges Signal zu den gesteuerten Stationen 1, 2 über die Signalübertragungswege L1, L2.
Die Modulations- und Demodulationsschaltkreise MDl, MD2 in den gesteuerten Stationen 1 bzw. 2 demodulieren das von der Hauptstation 0 ankommende Signal und liefern ein demoduliertes Signal zu den Kodierungssender- und Empfängerschaltkreisen TRl, TR2. Die Kodierungssender- und Empfängerschaltkreise TR1, TR2 wandeln die zugeführte Reihenkodierung um in die parallele Kodierung und führen letztere der zentralen Verarbeitungseinheit CPU1 bzw. CPU2 zu.
Die zentralen Verarbeitungseinheiten CPU1, CPU2 bestimmen, ob die angekommene Datenabfragekodierung zu ihrer Station gehört, und, wenn die Kodierung zu der Station gehört, liefern die zentralen Verarbeitungseinheiten CPU1, CPU2 den Kodierungssenderund Empfängerschaltkreisen TRl, TR2 die gespeicherten Daten des momentanen Zustands der gesteuerten Anlage und die gemessenen Werte zu.
Dann werden die von dem Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis TRl oder TR2 zugeführten Daten dem Modulations- und Demodulationsschaltkreis MDI oder MD2 zugeführt, und weiter werden diese Daten durch die Signalübertragungswege L1 oder L2, L1 und den Modulationsund Demodulationsschaltkreis MD0 in der Hauptstation dem Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis TR0 zugeführt.
Der Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis TR0 führt die zugeführte Kodierung der zentralen Verarbeitungseinheit CPU0 zu, die selbige speichert und die Daten dem Ausgangsschaltkreis DO0 zuführt, um die Daten an der grafischen Tafel GP anzuzeigen.
Das Steuerdiagramm zur Kodierungsübertragung und zum Kodierungsempfang bei dem obengenannten Betrieb ist in der vorderen Hälfte von Fig. 2 dargestellt. Die Ziffern 0, 1, 2 am linken Ende des Steuerdiagramms sind Kennzahlen für die Stationen. Die Hauptstation 0 sendet zuerst eine Datenabfragekodierung DRQ 1 zur gesteuerten Station 1. Nach unten gerichtete Pfeile zeigen die Weise an, in der das Signal übertragen wird.
Die Datenabfragekodierung erreicht die gesteuerte Station 1 mit einer Zeitverzögerung von T 1 msec., und erreicht dann die gesteuerte Station 2 mit einer Zeitverzögerung von T 2 msec.
Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU1 der gesteuerten Station 1 bestimmt, ob die ankommende Datenabfragekodierung zu ihrer Station gehört, und wenn dies der Fall ist, überträgt sie die Daten ihres gegenwärtigen Zustands in Form eines Signals DOT1. Das Signal DORT1 erreicht die Hauptstation 0 mit einer Zeitverzögerung von T 1 msec., wie dies mittels des schräg nach oben gerichteten Pfeils dargestellt ist. Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU0 der Hauptstation 0 speichert das Signal und führt selbiges dem Ausgangsschaltkreis DO0 zur Anzeige der Daten auf der grafischen Tafel GP zu.
Darauffolgend erzeugt die zentrale Verarbeitungseinheit CPU0 eine Datenabfragekodierung DRQ2 für die gesteuerte Station 2, und die Datenabfragekodierung wird von dem Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis TR0 zu der gesteuerten Station 2 übertragen, um die gleiche Arbeitsweise wie sie in der gesteuerten Station 1 durchgeführt wurde, durchzuführen.
Zur Steuerung der Anlage der gesteuerten Station 1 unter der Überwachung der Hauptstation 2 wird die Steuertafel CD verwendet, um verschiedene Steuervorgänge durchzuführen, wie beispielsweise die Auswahl oder das Ein- und Ausschalten der Anlage. Das Steuersignal von der Steuertafel CD wird dann dem Eingangsschaltkreis D10 zugeführt, und die zentrale Verarbeitungseinheit CPU0 empfängt das Steuersignal, um eine entsprechende Kodierung OPEI zu erzeugen, die von dem Kodierungssender- und Empfängerschaltkreis TR0 zur Steuerung der Anlage der gesteuerten Station 1 übertragen wird, wie dies in der zweiten Hälfte von Fig. 2 dargestellt ist.
Die Kodierung erreicht aufeinanderfolgend die gesteuerten Stationen 1, 2 und wird mittels des Kodierungssender- und Empfängerschaltkreises TR1, TR2 empfangen, woraufhin die zentrale Verarbeitungseinheit CPUI der gesteuerten Station 1 bestimmt, ob die zugeführte Kodierung eine Steuerkodierung für ihre Station ist, und wobei ebenfalls das-entsprechende zu steuernde Teil der Anlage bestimmt wird. Dann liefert die zentrale Verarbeitungseinheit CPU1 einen Steuerbefehl für die entsprechende Anlage über den Ausgangsschaltkreis DOI, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.
Die zentrale Verarbeitungseinheit CPUI stellt durch den Eingangsschaltkreis DOl sicher, dass die entsprechende Anlage richtig geantwortet hat, und erzeugt dann eine Antwortkodierung RESI, die zur Hauptstation 0 zurückübertragen wird. Die Hauptstation 0 bestätigt die Antwort der entsprechenden Anlage aufgrund des Antwortsignals von der gesteuerten Station 1 und zeigt die Bestätigung auf der grafischen Tafel GP an. Dann fährt die zentrale Verarbeitungseinheit CPU0 fort, Daten von den gesteuerten Stationen abzufragen. Die zentrale Verarbeitungseinheit GPU0 erzeugt und liefert jetzt eine Datenabfragekodierung DRQ2 für die gesteuerte Station 2.
Dies ist die normale Fernüberwachungssteuerung, die mit dem Steuerdiagramm gemäss Fig. 2 durchgeführt wird. Die gewöhnlichen Fernüberwachungs- und Steuersysteme, die in der oben beschriebenen Überwachungssteuerungs-Arbeitsweise arbeiten, haben praktisch keine Schwierigkeiten.
Wenn das System komplizierter wird und einen grösseren Bereich abdeckt, entsteht die Notwendigkeit, die Reihenfolge der Arbeitsweise der Teile der Anlage an verschiedenen Stellen hinsichtlich Fehlern zu untersuchen und aufzunehmen, und die gemessenen, zur gleichen Zeit erhaltenen Werte aufzunehmen.
Um dies zu erreichen, umfasst die Hauptstation einen Taktschaltkreis CLO1, und die gesteuerten Stationen 1, 2 haben Taktschaltkreise CLOI bzw. CLO2. Bei einer Fehlfunktion fügen die zentralen Verarbeitungseinheiten CPUI, CPU2 Zeitsignale von den Taktschaltkreisen CLI, CL2 zu den von den Eingangsschaltkreisen Dll, Dl2 zugeführten Eingangssignalen hinzu und speichern sie. Bei der Antwort auf die Datenabfrage von der Hauptstation 0 übertragen die zentralen Verarbeitungseinheiten CPUI, CPU2 Daten, die die Zeitinformation enthalten. Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU0 der Hauptstation 1 liest die empfangenen Daten auf der Grundlage einer Zeit reihe aus und ermöglicht, dass der Schreibmaschinensteuerschaltkreis TC die Daten auf die Schreibmaschine TW aufnimmt.
Alternativ können die zentralen Verarbeitungseinheiten CPU1, CPU2 der gesteuerten Stationen 1, 2 die zu einer bestimmten Zeit erhaltenen Messdaten speichern und die gespeicherten Daten zur Hauptstation 0 übertragen, in der die zentrale Verarbeitungseinheit CPU0 die Bedingungen der überwachten und gesteuerten Stationen auf der Grundlage der übermittelten Daten untersucht.
Es ist für die obige Zeitsteuerung wichtig, dass die Taktschaltkreise in der Hauptstation und den gesteuerten Stationen innerhalb eines Toleranzbereichs synchronisiert werden, der praktisch annehmbar ist. Wie oben beschrieben, benötigten die früheren Fernüberwachungs- und Steuersysteme einen ausschliesslichen Signalübertragungsweg und Kodierungssenderund Empfängerschaltkreise.
Die vorliegende Erfindung ist von diesen Nachteilen frei und soll nun hinsichtlich ihrer Arbeitsweise unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschrieben werden.
Die Ziffern 0, 1, 2 am linken Ende von Fig. 3 sind die gleichen wie jene in Fig. 2. Das Steuerdiagramm zur Übertragung einer Datenabfrage DRQ2 zu der gesteuerten Station und der Datenwert DOT2 in Antwort auf eine derartige Datenabfrage ist genau der gleiche, der unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben wurde.
Wenn sich die Anlage einer Zeit zur Einstellung der Zeit (beispielsweise 12 Uhr Mitternacht, 1. Januar) nähert, überträgt die zentrale Verarbeitungseinheit CPU0 der Hauptstation 0 eine Zeiteinstellkodierung TSE, die eine einzustellende Zeit t0 (beispielsweise 12 Uhr Mitternacht, 0 Minuten, 0 Sekunden, 0 Millisekunden) kodiert. Die gesteuerten Stationen 1, 2 empfangen diese Kodierung, und die zentralen Verarbeitungseinheiten CPUI, CPU2 speichern die einzustellende Zeit t0 und warten auf das Einstellbefehlsignal SET, das als nächstes kommt. Die zentrale Verarbeitungseinheit CPU0 überwacht einen Ausgang von den Taktschaltkreisen CL0 in der Hauptstation und gibt das Einstellbefehlsignal SET zur Zeit t0.
Das Einstellbefehlsignal SET erreicht die überwachte Station 1 mit einer Zeitverzögerung zur Zeit t0 + T 1, und erreicht die überwachte Station 2 mit einer Zeitverzögerung zur Zeit t0 + T 2. Nach der Ankunft des Einstellbefehlsignals stellt die zentrale Verarbeitungseinheit CPUI, CPU2 die Taktschaltkreise CLl bzw. CL2 auf die Zeiten t0 + T 1, t0 + r 2. Die Werte T 1, T 2 werden vorher gemessen und in Speichern der zentralen Verarbeitungseinheit CPU1 bzw. CPU2 gespeichert. Die Taktschaltkreise CL1, CL2 können leicht eingestellt werden, indem die gespeicherten Werte zu der Zeit t0 hinzuaddiert werden.
Die Taktschaltkreise in der Hauptstation und den gesteuerten Stationen können auf diese Weise miteinander synchronisiert werden. Darauf wird eine normale Datenabfrage und Übertragung, und Steuerung je nach Wunsch durchgeführt, wie dies auf der letzteren Hälfte von Fig. 3 dargestellt ist.
Die oben beschriebene Arbeitsweise stellt die Taktschaltkreise in den gesteuerten Stationen ein. Die genaue Zeiteinstellung würde jedoch durchgeführt, wenn das Einstellbefehlsignal in Folge beispielsweise Rauschens, nicht genau übermittelt würde. Die Zeiteinstellung muss daher hinsichtlich ihrer Annehmbarkeit überprüft werden, so dass das Ergebnis zur Hauptstation zurückgeführt werden muss. Dann kann, wenn notwendig, die Zeiteinstellung erneut bewirkt werden.
Fig. 4 ist ein Steuerdiagramm für eine derartig wiederholte Zeiteinstellung.
Die Anlage arbeitet in der gleichen Weise wie die in Fig. 3 gezeigte Anlage bis zu der Übertragung und dem Empfang der Zeiteinstellkodierung t0. Das Einstellbefehlsignal BT hat jedoch nicht die Form eines einfachen Impulses, sondern die Form eines vorbestimmten Bitmusters (beispielsweise 1010101). Die gesteuerten Stationen 1, 2 stellen die Taktschaltkreise CL 1, CL2 von ihnen an die vordere Kante des ersten Bits in dem Bitmuster. Die zentralen Verarbeitungseinheiten CPU1, CPU2 bestimmen, ob das darauffolgend mittels der Sender- und Empfängerschaltkreise TR1, TR2 empfangene Bitmuster ein vorbestimmtes Bitmuster ist. Wenn das Ergebnis der Bestimmung annehmbar ist, wird der Taktschaltkreis in der gesteuerten Station als auf eine genaue Zeit eingestellter Schaltkreis bestimmt.
Darauf führt die Hauptstation 0 den gesteuerten Stationen 1, 2 aufeinanderfolgend Kodierungen OK1?, OK2? zu, um zu bestimmen, ob die Taktschaltkreise genau eingestellt sind, worauf dann die gesteuerten Stationen die Bestimmungsergebnisse OK1, OK2 zurück zur Hauptstation liefern. Wenn die Taktschaltkreise alle genau eingestellt sind, tritt die Anlage in den normalen Betrieb ein, wie dies am letzten Abschnitt des Steuerdiagramms von Fig. 4 dargestellt ist. Wenn irgendein Taktschaltkreis einer gesteuerten Station nicht genau eingestellt ist, wird die Einstellung wiederholt.
Durch die Arbeitsweise von Fig. 4 wird die Zuverlässigkeit des Betriebs erhöht.
Die in den Figuren 1, 2, 3 und 4 dargestellte Ausführungsform dient nur als Beispiel zur Erleichterung des Verständnisses der Anordnung und Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung.
Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf ein System anwendbar, bei dem mehr als zwei gesteuerte Stationen vorhanden sind, oder bei dem Datensignale zyklisch von den gesteuerten Stationen zu jeder Zeit statt aufgrund einer Anfrage von der Hauptstation übermittelt werden. Die vorliegende Erfindung ist ebenfalls auf eine Anlage anwendbar, welche Signalübertragungswege umfasst, die die Hauptstation 0 radial mit den gesteuerten Stationen 1, 2 verbindet, statt dass sie aufeinanderfolgend von der gesteuerten Station 1 zur gesteuerten Station 2, wie in Fig. 1 dargestellt, verbunden sind.
Das in Fig. 3 dargestellte Einstellbefehlsignal SET enthält eine Information an der vorderen Kante. Das Endbit der Zeiteinstellkodierung TSE kann sich jedoch bis zur Zeit t0 erstrecken, wo das Bit eine Endkante aufweist, die als Einstellbefehlsignal verwendet werden kann.
Mit der vorliegenden Erfindung ist es, wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich, möglich, Signalübertragungswege und Kodierungssender- und Empfängerschaltkreise zu verwenden, die jenen in üblichen Fernüberwachungs- und Steueranlagen gleichen, um die Taktschaltkreise in der Hauptstation und den gesteuerten Stationen zu synchronisieren.
Die vorliegende Erfindung kann ebenfalls für die Fernüberwachungssteuerung verschiedener Teile einer Anlage in einem Energieversorgungssystem verwendet werden.
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PATENT CLAIMS
1. Remote monitoring and control system for controlling and monitoring systems in controlled stations (1, 2) by means of a main station (0), characterized in that signal transmission paths (L1, L2) with predetermined transmission time delay characteristics for the transmission of signals between the main station and the controlled stations have the main station and the controlled stations have built-in transmitter and receiver circuits (TRI, TR2) for transmitting signals to and for receiving signals from the signal transmission paths (L1, L2) that in the main station (0) and the controlled stations (1, 2) have built-in clock circuits (CLO, CLI, CL2) for synchronizing the main station (0) and the controlled stations (1, 2) which,
when the clock circuit (CLO) in the main station (0) reaches a certain time, the main station issues a timing signal for setting the clock circuits (CLI, CL2) in the controlled stations (1, 2), if the transmission time delay after the certain time has passed.
2. Remote monitoring and control system according to claim 1, characterized in that devices (TR0) for supplying the main station (0) with the result of determining whether the received time signal has a predetermined pattern are provided.
The present invention relates to a remote monitoring and control system according to the preamble of claim 1.
Remote monitoring and control systems are used to monitor and control remotely located stations or systems through a small number of signal transmission paths. Monitoring control data are encoded for such a remote transmission control and transmitted at a predetermined speed. The data is thus transmitted with a time delay that normally ranges from a few hundred milliseconds to a few seconds. With the remotely located system with a highly sensitive protection unit, the signal transmission does not have to be carried out at high speed between the main station and the controlled stations, and thus the time delay in the signal transmission normally does not cause any problem.
Remote monitoring and control systems have become more and more complex in recent years and have advanced further and further into technology. Although the remotely located stations are protected by means of conventional protective devices installed in the corresponding stations, a precise recording and examination of the times and working methods of these stations is necessary. Furthermore, the data measured by different controlled stations must be recorded simultaneously.
A proposal to meet these requirements would include clock circuits in the remote monitoring and control system for the transmission of the encoded time data together with the operating data of the protection units and station systems. With such clock circuits, all controlled stations can be measured simultaneously in a predetermined time, the measured data can then be stored in memories and the data can then be transmitted to the main station.
For such a time control, it is important that the clock circuits of the main station and their controlled stations are synchronized within a practically acceptable tolerance range.
The operation of the system and the data analysis in a power supply network require that these tolerances be reduced to a few milliseconds or less. To accomplish this, a signal transmission path and encoding transmitter and receiver circuitry has usually been required only to synchronize the clock circuits in the main and controlled stations, in addition to those for data transmission for remote monitoring control. Such systems are in Japanese Patent Application Nos.
51-88258, 55-99630 and 56-116199.
It is an object of the present invention to provide a device for synchronizing the clock circuits in the main and controlled stations, in which only an ordinary transmission path and coding transmitter and receiver circuit are used for the remote monitoring control without having to rely on those signal transmission paths and Encoder transmitter and receiver circuits that were used for clock circuit synchronization exits.
The remote monitoring and control system according to the invention is characterized by the features stated in the characterizing part of patent claim 1.
According to the invention, devices for supplying the main station with the result of determining whether the received timing signal has the predetermined pattern or not can be provided.
The invention thus provides the possibility of synchronizing clock circuits in the main station and the controlled stations by using the same signal transmission path and coding transmitter and receiver circuit as in the conventional remote monitoring and control systems.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, for example. Show it
1 is a block diagram of a remote monitoring and control system according to the invention; and
FIGS. 2, 3 and 4 are control diagrams for codes transmitted and received between a main station 0 and controlled stations 1, 2.
The remote monitoring and control system comprises a main station 0 and remotely located, controlled stations 1, 2 .... The main station 0 has a graphic board GP for displaying the working conditions of the controlled stations, a control table CD for issuing control commands to the controlled stations, a typewriter TW for recording the operating conditions and data, a central processing unit CPU0, an output circuit DO0, an input circuit DI0, a typewriter control circuit TC, a main clock circuit CL0, an encoding transmitter and receiver circuit TR0, and a modulation and demodulation circuit MD0.
The controlled station 1 comprises a central processing unit CPU1, a modulation and demodulation circuit MD1, a coding transmitter and receiver circuit TR1, an input circuit Diol, an output circuit DO1, and a clock circuit CLl.
Controlled station 2 has the same structure as controlled station 1, the same components being provided with index 2 instead of index 1.
The signal transmission paths L1, L2 connect the main station 0 to the controlled station 1, or the controlled station 1 to the controlled station 2.
The operation of the system shown in FIG. 1 will now be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4, which represent control diagrams for codes transmitted and received between the main station and the controlled stations.
Figure 2 is a control diagram for transmitted and received encodings during normal remote monitoring
control. Figure 3 is a control diagram for transmitted and received encodings in synchronizing the clock circuits in the controlled stations with the clock circuits in the main station. Fig. 4 is a control diagram for transmitted and received encodings in the synchronization of the clock circuits in the controlled stations with the clock circuit in the main station, and data regarding the result of such a synchronization is fed back to the main circuit.
The operation of the normal monitoring control will be described first.
In Fig. 1, the central processing unit CPU1 and CPU2 in the controlled stations 1 and 2 samples the current data of the monitored system at all times and stores this data, this information being supplied to the input circuits DI1 and DI2. The central processing unit CPU0 in the main station 0 periodically generates a coding for querying the data from the controlled stations and supplies such coding to the coding transmitter and receiver circuit TR0. The coding takes the form of a parallel coding composed of parallel bits.
The coding transmitter and receiver circuit TR0 sequentially supplies the bits from the coding to form a serial coding, which is then fed to the modulation and demodulation circuit MD0. The modulation and demodulation circuit MD0 modulates and delivers the coding into a signal which corresponds to the signal transmission path and is insensitive to noise, such as a frequency-shifted key signal in the audio frequency range, and then transmits such a signal to the controlled stations 1, 2 via the signal transmission paths L1 , L2.
The modulation and demodulation circuits MD1, MD2 in the controlled stations 1 and 2 demodulate the signal arriving from the main station 0 and deliver a demodulated signal to the coding transmitter and receiver circuits TR1, TR2. The coding transmitter and receiver circuits TR1, TR2 convert the row coding supplied into the parallel coding and feed the latter to the central processing unit CPU1 and CPU2.
The central processing units CPU1, CPU2 determine whether the received data query coding belongs to their station and, if the coding belongs to the station, the central processing units CPU1, CPU2 supply the coding transmitter and receiver circuits TR1, TR2 the stored data of the current state of the controlled system and the measured values too.
Then, the data supplied from the coding transmitter and receiver circuit TR1 or TR2 is supplied to the modulation and demodulation circuit MDI or MD2, and further this data is supplied to the coding transmitter and receiver circuit through the signal transmission paths L1 or L2, L1 and the modulation and demodulation circuit MD0 in the main station TR0 fed.
The coding transmitter and receiver circuit TR0 supplies the supplied coding to the central processing unit CPU0, which stores the same and supplies the data to the output circuit DO0 to display the data on the graphic board GP.
The control diagram for coding transmission and reception in the above operation is shown in the front half of FIG. 2. The numbers 0, 1, 2 at the left end of the control diagram are key figures for the stations. The main station 0 first sends a data request coding DRQ 1 to the controlled station 1. Downward arrows indicate the way in which the signal is transmitted.
The data request coding reaches the controlled station 1 with a time delay of T 1 msec., And then reaches the controlled station 2 with a time delay of T 2 msec.
The central processing unit CPU1 of the controlled station 1 determines whether the incoming data query coding belongs to its station, and if so, it transmits the data of its current state in the form of a signal DOT1. The signal DORT1 reaches the main station 0 with a time delay of T 1 msec, as shown by the arrow pointing upwards. The central processing unit CPU0 of the main station 0 stores the signal and supplies the same to the output circuit DO0 for displaying the data on the graphic board GP.
Subsequently, the central processing unit CPU0 generates data request coding DRQ2 for the controlled station 2, and the data request coding is transmitted from the coding transmitter and receiver circuit TR0 to the controlled station 2 to perform the same operation as that performed in the controlled station 1.
To control the system of the controlled station 1 under the supervision of the main station 2, the control panel CD is used to carry out various control processes, such as the selection or the switching on and off of the system. The control signal from the control panel CD is then fed to the input circuit D10 and the central processing unit CPU0 receives the control signal to generate a corresponding coding OPEI which is transmitted from the coding transmitter and receiver circuit TR0 to control the plant of the controlled station 1 as this is shown in the second half of FIG. 2.
The coding successively reaches the controlled stations 1, 2 and is received by means of the coding transmitter and receiver circuit TR1, TR2, whereupon the central processing unit CPUI of the controlled station 1 determines whether the coding supplied is a control coding for its station, and likewise the corresponding part of the system to be controlled is determined. The central processing unit CPU1 then delivers a control command for the corresponding system via the output circuit DOI, as shown in FIG. 1.
The central processing unit CPUI uses the input circuit DO1 to ensure that the corresponding system has responded correctly and then generates a response coding RESI, which is transmitted back to the main station 0. The main station 0 confirms the response of the corresponding system on the basis of the response signal from the controlled station 1 and displays the confirmation on the graphic board GP. Then the central processing unit CPU0 continues to poll data from the controlled stations. The central processing unit GPU0 now generates and delivers a data query coding DRQ2 for the controlled station 2.
This is the normal remote monitoring control that is carried out with the control diagram according to FIG. 2. The ordinary remote monitoring and control systems operating in the monitoring control mode described above have practically no difficulty.
As the system becomes more complex and covers a larger area, there is a need to examine and record the order of operation of the parts of the plant at various locations for errors, and to record the measured values obtained at the same time.
To achieve this, the main station includes a clock circuit CLO1 and the controlled stations 1, 2 have clock circuits CLOI and CLO2, respectively. In the event of a malfunction, the central processing units CPUI, CPU2 add time signals from the clock circuits CLI, CL2 to the input signals supplied by the input circuits Dll, Dl2 and store them. In response to the data query from the main station 0, the central processing units CPUI, CPU2 transmit data which contain the time information. The central processing unit CPU0 of the main station 1 reads out the received data based on a time series and enables the typewriter control circuit TC to receive the data on the typewriter TW.
Alternatively, the central processing units CPU1, CPU2 of the controlled stations 1, 2 can store the measurement data received at a specific time and transmit the stored data to the main station 0, in which the central processing unit CPU0 the conditions of the monitored and controlled stations on the basis of the transmitted data examined.
It is important for the above timing that the clock circuits in the main station and the controlled stations be synchronized within a tolerance range that is practically acceptable. As described above, the previous remote monitoring and control systems required an exclusive signal transmission path and coding transmitter and receiver circuitry.
The present invention is free from these drawbacks and will now be described in terms of its operation with reference to FIG. 3.
The numerals 0, 1, 2 at the left end of FIG. 3 are the same as those in FIG. 2. The control diagram for transmitting a data request DRQ2 to the controlled station and the data value DOT2 in response to such a data request is exactly the same, which has been described with reference to FIG. 2.
When the system approaches a time for setting the time (for example, 12:00 midnight, January 1), the central processing unit CPU0 transmits to the main station 0 a time setting coding TSE that has a time to be set t0 (for example, 12:00 midnight, 0 minutes, 0 seconds) , 0 milliseconds). The controlled stations 1, 2 receive this coding, and the central processing units CPUI, CPU2 store the time t0 to be set and wait for the setting command signal SET which comes next. The central processing unit CPU0 monitors an output from the clock circuits CL0 in the main station and issues the setting command signal SET at time t0.
The setting command signal SET reaches the monitored station 1 with a time delay at the time t0 + T 1, and reaches the monitored station 2 with a time delay at the time t0 + T 2. After the arrival of the setting command signal, the central processing unit CPUI, CPU2 sets the clock circuits CLl or CL2 to the times t0 + T 1, t0 + r 2. The values T 1, T 2 are measured beforehand and stored in memories of the central processing unit CPU1 or CPU2. The clock circuits CL1, CL2 can be easily adjusted by adding the stored values at time t0.
The clock circuits in the main station and the controlled stations can be synchronized with each other in this way. Normal data interrogation and transmission and control are then performed as desired, as shown in the latter half of FIG. 3.
The procedure described above sets the clock circuits in the controlled stations. However, the exact time setting would be carried out if the setting command signal was not transmitted precisely as a result of, for example, noise. The time setting must therefore be checked for acceptability so that the result must be returned to the main station. Then, if necessary, the time setting can be effected again.
Fig. 4 is a control diagram for such repeated timing.
The system operates in the same way as the system shown in FIG. 3 up to the transmission and reception of the time setting code t0. However, the setting command signal BT is not in the form of a simple pulse, but in the form of a predetermined bit pattern (e.g. 1010101). The controlled stations 1, 2 place the clock circuits CL 1, CL2 of them on the leading edge of the first bit in the bit pattern. The central processing units CPU1, CPU2 determine whether the bit pattern subsequently received by means of the transmitter and receiver circuits TR1, TR2 is a predetermined bit pattern. If the result of the determination is acceptable, the clock circuit in the controlled station is determined as a circuit set to an exact time.
The main station 0 then passes the controlled stations 1, 2 successively codings OK1 ?, OK2? to determine whether the clock circuits are set precisely, whereupon the controlled stations deliver the determination results OK1, OK2 back to the main station. When the clock circuits are all properly set, the system goes into normal operation as shown in the last section of the control diagram of FIG. 4. If any clock circuit of a controlled station is not precisely set, the setting is repeated.
The operation of Fig. 4 increases the reliability of the operation.
The embodiment shown in Figures 1, 2, 3 and 4 serves only as an example to facilitate understanding of the arrangement and operation of the present invention.
The present invention is also applicable to a system in which there are more than two controlled stations, or in which data signals are transmitted cyclically from the controlled stations at any time instead of on the basis of a request from the main station. The present invention is also applicable to a system which includes signal transmission paths which radially connect the main station 0 to the controlled stations 1, 2, instead of being connected successively from the controlled station 1 to the controlled station 2 as shown in FIG. 1 are.
The setting command signal SET shown in FIG. 3 contains information on the leading edge. However, the end bit of the time setting coding TSE can extend up to time t0, where the bit has an end edge which can be used as a setting command signal.
With the present invention, as can be seen from the foregoing description, it is possible to use signal transmission paths and coding transmitter and receiver circuits similar to those in conventional remote monitoring and control systems in order to synchronize the clock circuits in the main station and the controlled stations.
The present invention can also be used for remote monitoring control of various parts of a plant in a power supply system.