CN100423394C - 在配电网的保护设备中设置保护功能的方法和保护设备 - Google Patents

Abstract

在配电网的保护设备(1)中设置可编程实现的保护功能的方法，保护设备(1)具有对来自测量设备(3，4)的测量值进行处理的块(14)、用于执行核心保护功能以根据测量值确定开关指令的块(15)，用于触发向配电网的主要设备(2)提供开关指令的块(16)，具有步骤：把保护功能的所述块的描述从远程功能服务器(6)传送到保护设备(1)；在保护设备(1)中装载所述的描述；执行被装载的保护功能的所述块的描述。本发明的保护设备具有用于经通信连接(5)从远程功能服务器(6)接收保护功能的所述块的描述的装置(18)、用于装载该描述的装置，其中被装载的保护功能的所述块的描述(14，15，16)可在保护设备(1)中执行。

Description

在配电网的保护设备中设置保护功能的方法和保护设备

技术领域

本发明涉及设备管理技术领域，尤其涉及用于高、中或低压开关设备的设备管理技术。它涉及一种用于在配电网的保护设备中安装可编程保护功能的方法、一种保护设备、一种变电站、以及一种用于分析保护设备的许可状态的计算机程序。

背景技术

尤其为高或中压开关设备的设备是通过分布式的设备管理系统来控制的，该设备管理系统由通过通信总线彼此相连的现场管理设备构成。一个设备管理系统例如具有现场管理设备和操作站，而且还具有不同的通信总线和总线耦合器。由所述的管理设备来控制、调节、监视和保护该设备中的、满足本来设备目的的主要设备。主要设备例如是功率开关、隔离器、架空线、变压器、发电机或马达。

由保护功能来监视设备的正确功能。保护功能例如是过流保护、远距离保护、或根据电流或相位信号的差动保护。如果例如检测到短路故障，则典型地把线路与电网隔开。由于外部作用或设备部件失灵所导致的故障必须以极高的可靠性被检测出来。对此，在有些用途中，必须绝对避免因错误检测的故障而导致的断路。为了满足该矛盾的要求，相应的保护功能在研制方面是非常复杂和昂贵的。在另一些用途中，较不复杂的保护功能就可以满足要求。保护设备的费用取决于被安装的保护功能的费用。

在开关设备和所属的保护设备的寿命过程中，对保护的要求可能会发生变化。例如，所传输的功率被提高了，或者网络运营商的安全性要求变化了。于是根据现有技术，必须由维护技术人员在现场向保护设备装入经匹配过的保护功能。

发明内容

因此本发明的任务在于创造如文章开头所述的那种用于在配电网的保护设备中安装可编程保护功能的方法，其能够实现简化和灵活的安装。本发明的另一个任务在于创造一种能执行本发明方法的保护设备、变电站和计算机程序。

该任务通过具有以下特征的用于在配电网的保护设备中设置可编程保护功能的方法、保护设备、变电站以及计算机程序来解决。

本发明的用于在配电网的保护设备中设置可编程保护功能的方法，其中所述的保护设备具有用于对来自该配电网的测量设备的测量值进行处理的块，具有执行所述核心保护功能以根据所述测量值确定所述开关指令的块，以及具有用于触发向该配电网的主要设备提供开关指令的块，具有以下步骤：

把所述保护功能的所述块的描述从一个远程功能服务器经通信连接传送到所述的保护设备，

在所述的保护设备中装载所述的描述，以及

执行所述被装载的所述保护功能的所述块的描述。

本发明的保护设备具有用于对来自该配电网的测量设备的测量值进行处理的块，具有用于执行核心所述保护功能以根据所述测量值确定所述开关指令的块，以及具有用于触发向该配电网的主要设备提供开关指令的块，其中具有用于经通信连接从一个远程功能服务器接收所述保护功能的所述块的描述的装置，以及具有用于装载该描述的装置，其中所述被装载的所述保护功能的所述块的描述可以在所述的保护设备中执行。

利用本发明的方法和保护设备，可以从空间上远离的功能服务器那里自动地安装保护功能，而不需要操作人员来到保护设备处。由此也能经济地在有限的时间内安装保护功能和允许其的使用。

在上述方法的一种优选变型中，存在一种许可管理工具，该许可管理工具确定所述保护设备的许可状态。所述保护功能的使用、也即该保护功能的描述的传送或装载或执行取决于所述的许可状态。

由此可以灵活地和根据设备运营商的变化的需求来使用保护功能。

用于分析所述的许可状态的计算机程序，在执行该计算机程序时执行以下步骤：

根据所述的许可状态选择一种保护功能，

把该保护功能的描述传输给所述的保护设备，以及

释放所述保护功能的使用。

附图说明

下面借助附图所示的优选实施例来详细讲解本发明的主题。

图1表示开关设备和所分配的管理系统的简图，以及

图2表示本发明的保护设备及其周围环境的简图。

在附图中所采用的附图标记及其含义被概略地罗列在参考符号表中。原则上，在附图中的相同部件使用相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了一个开关设备或配电网的变电站和所分配的管理系统的简图。该附图给出了开关设备的三个区域E1Q1、E1Q2和E1Q3以及一个具有数据处理设备KA0的操作站AA1，所述的数据处理设备带有常规的输入和输出装置以供用户进行操作。操作站AA1被布置在变电站自身之内，或者被较远地布置在网络运营商的操作中心之内，并通过通信网与该变电站的上级总线YW1相连。各个区域E1Q1、E1Q2和E1Q3分别具有管理设备，它们是控制设备KA1、保护设备FA1或输入/输出设备KB1。

标记KA1、FA1、KB1、YW1等表示一个设备内的实际设备和管理系统功能。为了明确地表示某个设备，在该设备之前加上了所述区域的名称。因此譬如用E1Q1QA1来表示区域E1Q1的开关QA1。

在所述的管理设备上安装了用于控制和监视主要设备的管理系统功能。管理设备通过通信工具、例如通过上级总线YW1和处理总线YW2相互连接。给管理系统功能分配了主要设备，例如开关QA1、隔离器QB1和QB2、以及电压计或电压测量设备X1、X2、X3。所述的主要设备通过传输功率的电连接彼此相连，也即例如通过汇流排、区域节点和线路抽头等等。

图2简略地示出了变电站的本发明开关设备1及其周围环境。由信号预处理器11采集配电网的、尤其是开关设备的电流测量设备3和电压测量设备4的测量信号。该信号预处理器11对测量信号进行预处理和模数变换，并把相应的数字编码的测量值传送给一个可编程模块13。该可编程模块13具有一个测量值处理器14用于过滤测量值和例如根据电压及电流计算功率。如此被过滤和计算的测量值被输入到保护功能核心15，由该核心实现或多或少较复杂的核心保护功能。用于选择保护功能或用于阻止开关指令的数字输入12同样被送给所述的可编程模块13。在保护设备1的工作中，由保护功能核心15测定是否存在干扰情况和是否应该把开关指令发送给所属的主要设备(此例中为开关2)。这种开关指令被传送给保护逻辑16，由该逻辑选择性地把所述的指令与另一个数字信号进行逻辑连接，尤其是与可能禁止开关指令被进一步传送的禁止信号进行逻辑连接。保护逻辑16的相应输出信号在数字输出17中进行变换，并被输入给开关2。这例如通过特殊分配的线路、例如光波导，或通过处理总线YW2来实现。

在本发明的一种优选实施方式中，保护设备1具有一个通信接口18，其用于通过通信连接5与功能服务器6进行通信。该通信连接5例如是临时的点对点连接或一种遵照因特网协议(如http，FTP(文件传送协议)或TelNet)的连接。这些连接优选地基于已知的TCP/IP协议。功能服务器6存储了多个不同的保护功能，这种保护功能可以根据许可状态经通信连接5而被传送给保护设备1，并在可编程模块13中装载和执行。所述的许可状态在本发明的优选实施方式中通过许可管理装置7来测定、管理和在需要时传输给功能服务器6。该许可状态针对各种有关的保护设备1而包含有以下信息：在哪个时段、也即在预定的起始时间点和结束时间点之间可以使用或应该执行哪个保护功能。

许可管理工具7是一种用于测定和管理许可状态的计算机程序：它优选地提供了用于修改许可状态的用户接口8。在本发明的一种优选实施形式中，用户接口8通过诸如因特网或万维网的通信网络而能够被网络运营商访问。在此，对某个保护功能的选择与许可费用的支付被逻辑连接起来：只有许可管理工具7收到对支付许可费用的确认，所述保护功能的许可状态才允许使用保护功能，也即把保护功能的描述传送给保护设备1，和/或把该描述装入所述的可编程模块13。

功能服务器6和许可管理工具7分别被实施为计算机程序，该程序位于不同的或相同的数据处理单元上，并且具有所分配的数据存储器。这些程序优选地处于保护设备1的制造商的控制之下和位于这些制造商所在的场所，并由其装设新的保护功能。

在本发明的一种优选实施形式中，保护设备1具有一个功能存储器19，在该存储器内可以存储保护功能的一个或多个描述。这允许通过装载存储于功能存储器19内的另一种保护功能来更换被装入的保护功能，而无须通过通信连接5传输所述的保护功能。在此，用于更换保护功能的指令可以在本地的保护设备处被触发，或者遥控地通过操作站KA0或通过通信连接5被触发。但这种指令也可以例如通过定时器的控制来触发：由此能够通过通信连接5传输保护功能，将其存储在功能存储器19内，并只在预定的时间点才被装入到可编程模块13内。在本发明的另一种优选实施方案中，在功能存储器19内存储了一种实施预定的最低保护的基本保护功能。如果所装载的保护功能的许可根据许可状态被用完，则自动地装载该基本保护功能。

在本发明的一种优选实施形式中，所述的可编程模块13具有一个设有程序存储器的数字计算机，而且所述保护功能的描述是一个可以被装入该程序存储器以被执行的计算机程序。测量值处理器14、保护功能核心15以及保护功能的保护逻辑16等各个块分别通过该计算机程序的一部分来实现。

在本发明的另一种优选实施方式中，可编程模块13具有一个可编程的、典型地至少是部分地非脉冲式工作的数字逻辑模块。该逻辑模块譬如是FPGA(现场可编程栅阵列)、PLA(可编程逻辑阵列)或CPLD(复杂可编程逻辑装置)。在此，各个块14、15、16所示的保护功能的描述可以是标准的硬件描述语言，例如VHDL(VHSIC硬件描述语言)、Verilog或系统C。在本发明的另一种优选实施方案中，保护功能的各个块通过比特流来描述。比特流以公知的方式被装入可编程逻辑13或FPGA或CPLD，以便用来根据所需要的功能来执行某个硬件设计。

在本发明的另一种优选实施方案中，信号预处理器11和/或数字输出17并不是保护设备1的一部分，而是在单独的设备内实现的。这些单独的设备把数字编码的测量值传送给所述的测量值处理器14，或者通过例如通过处理总线YW2接收保护逻辑16的输出信号。

用于分析所述许可状态的计算机程序执行功能服务器6的功能，并在执行过程中实施以下步骤：

-根据所述许可管理工具7所收到的许可状态选择一个保护功能，

-把保护功能的描述传输给所述的保护设备1，以及

-释放对所述保护功能的使用。

在此，释放使用可以通过传输所述的许可状态来实现，该许可状态尤其具有该使用的开始时间点，在该开始时间点上，保护设备1自动地从功能存储器19装载所述保护功能的描述。然而，使用的释放也可以在把功能服务器6相应的释放指令传输给保护设备1之后执行。该释放指令可以随着所述保护功能的描述的传输而产生，但也可以在一个非常晚的时间点产生。

所述用于分析许可状态的计算机程序可以被装载到数字数据处理单元的内部存储器内，并具有如下的计算机程序代码工具，当该计算机代码工具在数字数据处理单元内被执行时，便被用来执行本发明的方法。在本发明的一种优选实施方案中，相应的计算机程序产品具有计算机可读的介质，在该介质上存储了所述的计算机程序代码工具。

用于分析所述许可状态的数据处理单元具有一个数据处理器、与该数据处理器相连接的存储器、以及被存放在该存储器内的计算机程序代码工具。

参考符号表

1保护设备

2主要设备、开关

3电流测量设备

4电压测量设备

5通信连接

6功能服务器

7许可管理工具

8用户接口

11模拟输入、信号预处理器

12数字输入

13可编程模块

14测量值处理器

15保护功能核心

16保护逻辑

17数字输出

18通信接口

19功能存储器

QA1开关

QB1隔离器

X1，X2，X3电压计

YW1上级总线

YW2处理总线

KA1控制设备

FA1保护设备

KB1输入/输出设备

Claims (9)

1. 用于在配电网的保护设备(1)中设置可编程实现的保护功能的方法，其中所述的保护设备(1)具有用于对来自该配电网的测量设备(3，4)的测量值进行处理的块(14)，具有执行核心保护功能以根据所述测量值确定所述开关指令的块(15)，以及具有用于触发向该配电网的主要设备(2)提供开关指令的块(16)，其特征在于该方法具有以下步骤：

把所述保护功能的所述块(14，15，16)的描述从一个远程功能服务器(6)经通信连接(5)传送到所述的保护设备(1)，

在所述的保护设备(1)中装载所述的描述，以及

执行所述被装载的所述保护功能的所述块(14，15，16)的描述。

2. 如权利要求1所述的方法，其中，一种许可管理工具(7)连接到所述保护设备(1)，该许可管理工具用于确定所述保护设备(1)的许可状态，而且在该方法中，所述保护功能的使用、也即该保护功能的所述块的描述的传送或装载或执行取决于所述的许可状态。

3. 如权利要求2所述的方法，其中，如果所述的许可状态不允许使用所述的保护功能，则所述保护设备(1)执行一种实施预定的保护的基本保护功能。

4. 如权利要求2所述的方法，其中，所述的许可状态包括所述的保护功能被使用一段预定的时间。

5. 如权利要求3所述的方法，其中，遥控地实现在所述保护功能和所述基本保护功能之间的切换。

6. 如权利要求2-5任一项所述的方法，其中，所述的许可管理工具(7)允许由变电站的运营商经用户接口(8)改变所述的许可状态。

7. 配电网的保护设备(1)，其中所述的保护设备(1)具有用于对来自该配电网的测量设备(3，4)的测量值进行处理的块(14)，具有用于执行核心保护功能以根据所述测量值确定所述开关指令的块(15)，以及具有用于触发向该配电网的主要设备(2)提供开关指令的块(16)，其特征在于：

所述的保护设备(1)具有用于经通信连接(5)从一个远程功能服务器(6)接收所述保护功能的所述块的描述的装置(18)，以及具有用于装载该描述的装置，其中所述被装载的所述保护功能的所述块(14，15，16)的描述在所述的保护设备(1)中执行。

8. 如权利要求7所述的配电网的保护设备(1)，其中，所述的保护设备(1)具有用于存储基本保护功能的装置和用于选择性地装载和执行所述保护功能或所述基本保护功能的装置，该基本保护功能用于实施预定的最低保护。

9. 配电网的变电站，具有如权利要求7或8所述的保护设备(1)。

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