CN106662849A - 控制装置的移动人机接口 - Google Patents

Abstract

本发明关于移动人机接口HMI装置，其无线连接到智能电子装置IED和系统服务器。移动HMI充当人员工程师或操作者的单个接入点并且构成灵活的平台以用于本地IED信息和中央系统信息的受控交换。人员从而实时访问本地过程数据和中央配置或专家数据。启用支持人员的新增值服务，例如与系统服务器位置处的支持专家的交互式谈话、音频或视频会议。

Description

控制装置的移动人机接口

技术领域

本发明涉及变电站自动化的领域。具体地，它涉及配置或服务于多个变电站自动化控制装置的方法。

背景技术

配电系统是输电网络与电力终端客户之间的接口并且包括许多初级变电站，其具有使电压从输电网的HV水平下降到适合于区域配电的MV水平的变压器。系统操作牵涉二次装置，其与电力线和变电站的初级设备（例如开关、分接转换器、电容器组及类似物）交互。负责控制、保护、测量和监测的变电站自动化（SA）系统包括在SA通信网络中互连并且经由过程接口与初级装置交互的二次装置。

在自动化输电和配电系统中，二次装置包括基于微处理器的可编程电子装置或数字继电器，也称作智能电子装置（IED），其能够向开关装置发送控制信号。现今在使用的大部分数字继电器结合保护、控制、监测、通信、电力质量监测和计量能力。数字继电器所支持的保护功能可包括母线保护功能性、对于相位和接地元件的时间延迟和瞬时过电流功能、序列定向过电流功能、重合闸功能、过频和欠频保护功能以及过电压和欠电压保护功能。数字继电器装置还支持各种计量功能；电压跌落、上升和中断的监测；故障位置算法；和示波记录存储。IED具有每个装置专用的本地人机接口（HMI），其安装在装置的前面板上或在包含装置的柜中。IED使用本地HMI来本地配置或使用设置软件工具远程配置。在许多情况下，需要的保护功能性预加载到继电装置内，并且稍后用连接到继电装置的配置工具来启用和参数化。

美国专利申请2009/0210197公开经由通信网络（即共同电缆或移动/无线网络）连接到数据收集器的仪表和指定数据记录器。数据收集器是固定的并且经由网络的个体通信路径是永久性的。数据收集器通过通信网络（其可以是无线的并且使用GSM）链接到数据存储模块。尽管来自各种数据记录器的进入功耗数据在数据存储模块处永久存储和分析，后者未对数据记录器或数据收集器提供任何分析结果或其他反馈。

美国专利申请2013/0314246公开具有耦合于配电网络的电路以用于测量电路的电力参数（例如，电压）的传感器的IED。处理器检测事件并且基于在出现事件时传送到服务器的事件代码从IED的可移动存储器或从远程事件服务器检索与检测事件关联的数字文件。IED的显示器（例如LCD或触屏）从处理器接收数字文件并且播放检索的数字文件来提供处理器所检测的事件的图形指示，其包括可视和可听故障排除指令。与远程服务器的通信还用于提供IED固件更新以便升级操作指令或程序代码。

美国专利7043310 B1公开从具有简单HMI的蜂窝电话到复数个自动化部件以及到向操作者提供数据或工作流以用于调试和/或服务于自动化部件的设施服务器的并行UMTS通信。

美国专利5598572公开便携式终端装置，其具有要被指向单个自动化部件的超声“位置和方向传感器”和提供部件ID以经由唯一网络进一步传达到部件的部件询问单元。指向便携式终端装置不需要由操作者在自动化部件处对第一通信通道的本地激活。

发明内容

本发明的目标因此是使为了配置或服务目的而增加访问变电站的多个智能电子装置IED或自动化装置的灵活性。该目标通过根据独立权利要求的变电站自动化系统和移动HMI装置实现。优选实施例从从属专利权利要求显而易见。

根据本发明，移动人机接口HMI装置无线连接到IED并且系统服务器充当人员工程师或操作者的单个接入点并且在人员的控制/监管下构成灵活的平台或接口以用于本地IED信息和中央系统信息的交换。人员从而实时访问本地过程数据和中央配置或专家数据。用于具有无线通信基础设施的自动化装置的移动HMI构成灵活的信息呈现和通信系统。对等IED之间的单个移动HMI的共享排除对专用本地HMI（包括永久连接到IED的显示单元）的需要并且导致成本节省。启用支持人员的新增值服务，例如与系统服务器位置处的支持专家的交互式对话、音频或视频会议。为此，系统服务器可以是运行服务支持应用的远程合作工具，该服务支持应用配置成接受来自人员专家的输入作为服务器响应数据。更多和新的类型的信息可提供给配置或服务于自动化装置的人员，这最终使维护响应加速、使错误减少且使需要的设备数量减少。

具体地，用于变电站的初级设备的监测、控制和/或保护的变电站自动化系统包括

-IED，其配置成代表变电站执行保护功能并且适于经由第一通信通道交换IED数据，即适于传送IED源数据和接收IED目的地数据，

-系统服务器，其适于经由第二通信通道来交换（即传送和接收）服务器数据，以及

-移动HMI装置，例如膝上型或平板计算机或智能电话，其适于分别经由第一和第二通信通道与IED以及与系统服务器无线通信，并且运行或执行IED应用或功能并且运行服务器应用，该IED应用或功能配置成显示配置或操作IED源数据并且接受来自人员工程师或操作者的配置或命令IED目的地数据，该服务器应用配置成显示服务器数据，其包括文档或交互式支持信息。

在本发明的优选变化形式中，服务器应用配置成接受人员所输入或IED应用采用自动化方式所提供的服务器请求数据，并且响应于该服务器请求数据显示服务器响应数据。来自系统服务器的所请求的信息从而一直与IED源数据同步。

在有利实施例中，移动HMI装置配置成禁止或拒绝向IED应用自动提供（即，没有操作者的人工干预或确认，例如重新输入密码或复制设置组）的服务器响应数据。移动HMI上的IED应用与服务器应用之间的严格分离（可能包括应用级分离、操作系统级分区或甚至单独处理器和存储器空间）阻止服务器对IED的任何非希望远程控制，并且从而对网络安全问题充分作出响应。

在另一个有利实施例中，第一通信通道包括HMI装置的对应第一无线通信端口或天线与变电站中的IED或接入点或路由器之间的短程无线（例如，近场NFC、无线局域网WLAN、Bluetooth、IEEE 802.15.4）通信。第二通信通道包括增程移动电信（GSM、EDGE、GPRS）和在移动HMI处对应的第二通信端口。在移动HMI处具有两个单独端口进一步有助于前面提到的防止未经授权的信息在两个通信通道之间流动的目标。

在另一个有利实施例中，系统服务器是存储例如关于IED的操作手册或备件列表等信息的自动化系统的文档服务器，并且包括IED标识符的服务器请求数据由IED应用自动提供。

在另一个有利实施例中，服务器请求数据包括由移动HMI装置的传感器或耦合于移动HMI装置的传感器提供的传感器数据。该传感器数据可包括分别由温度传感器、麦克风、拍摄装置、GPS或接近模块提供的温度读数、音频信号、视频信号、位置或接近度信息。传感器数据可涉及移动HMI装置处或附近的环境条件，或除通过无线通信通道传送的IED源数据外还提供关于IED或关于初级系统的信息。例如，传感器数据可包括初级设备件的图片。系统服务器配置成评估或诊断传感器数据并且响应于此来传送服务器响应数据。

在本发明的另外的优选变化形式中，自动化系统包括多个IED，其适于被选择用于通过接受人员对第一通信通道的本地激活而与移动HMI装置进行数据交换。选择可经由机械、二进制、通-断开关设置或经由可移动NFC、WLAN或Bluetooth天线连接的选择性连接而在目标IED处出现。备选地，凭借光学条形码阅读器的定向红外链路或接近度识别可用于提供IED选择性。另一方面，将多个IED永久布线到单个WLAN接入点以用于访问第一无线通信通道需要更复杂的IED选择性机制，其牵涉WLAN接入点和移动HMI装置。

在本发明的另外的优选变化形式中，IED没有字母数字显示单元，并且最多包括本地HMI，其具有二进制装置通/断开关、如上文提到的用于无线通信的选择开关、复位开关或LED故障指示器。

本发明还涉及计算机程序产品，其包括计算机程序代码以用于控制移动HMI装置的一个或多个处理器，该移动HMI装置适于经由无线通信通道与IED以及与系统服务器通信，特别地，本发明涉及包括计算机可读介质的计算机程序产品，该计算机可读介质在其中包含计算机程序代码。

具体实施方式

图1示意示出示范性自动化系统，其具有三个智能电子装置IED、移动HMI装置、系统服务器和分别使移动HMI装置和IED或系统服务器互连的两个无线通信通道。在移动HMI装置上，IED或工程化应用被例示并且处理IED数据，而服务器应用处理来自系统服务器的服务器数据。从IED应用到服务器应用的信息流被启用而没有限制（虚线）。

下列段落公开本发明的方面。

自动化系统包括移动装置（例如，智能电话）和一个或多个自动化装置（例如，变电站自动化IED）以及在它们（例如，NFC、Bluetooth、WLAN）与在移动装置上显示的IED应用（“工程化应用”）之间的无线通信基础设施，其允许读取和编辑关于IED的信息。移动装置具有到自动化装置的通信通道。移动装置具有额外通信通道，其允许在装置上运行的其他应用与系统或第二服务器（或同时与更多的额外服务器）谈话。移动装置上的应用或多个应用严格使信息流分离，从而在两个通道之间没有未经授权的信息在流动。

第二服务器是文档服务器，其向用户提供手册和相似文件。呈现的手册和/或示出的节段/信息与用户在工程化应用上执行的任务同步。

第二服务器是远程合作工具，其允许在移动应用的用户与远程用户（例如，服务专家）之间的感测、屏幕共享、书面、可视和/或口头实时通信。

第二服务器是交互式故障排除/诊断应用，其引导用户并且还可以读取装置状态信息并且在第二服务器的远程后端上运行诊断算法。

第二服务器是归档/史学家应用，其能够重放早先的数据点、设置、配置或干扰报告。

服务器应用和/或第二服务器使用移动装置中或附连到移动装置的传感器生成的数据（例如，声音分析、图像识别、视频分析、振动传感器、红外热成像）。生成的数据和/或收集的其他信息（GPS）用于定位技术人员并且将她引导到要服务的IED。

IED应用包含客户端功能性以对装置来验证用户，例如客户证书、密码输入设施或生物计量传感器（指纹、拍摄装置、语音）。

移动装置与自动化装置之间的第一通信通道还可与第二通信通道共享到变电站中的接入点或路由器的短程无线（例如，WLAN、Bluetooth、NFC、IEEE 802.15.4）通信。后者则可包括接入点与第二服务器之间的增程移动电信通道（GSM、EDGE、GPRS）或数字订户线。在这样的情况下，该两个通信通道初始在相同的短程无线基础设施上但作为在自动化装置和第二服务器中具有单独端点的单独隧道/虚拟网络运行。

第二服务器用于远程处理技术人员的声输入以便给予移动装置语音识别能力，使得它可以采用免提模式使用。

第二服务器用于存储对于不同IED的不同配置。然后可以从第二服务器选择配置并且将其远程上传到移动装置，移动装置进而则将这些配置中的一个上传到受控IED。

移动装置用于告知技术人员关于在远程IED处发生的特定事件（例如断路器断开）。在单个移动装置连接到多个IED的情况下，采用公布/预订方式告知技术人员关于在所有IED上发生的事件。

尽管本发明已经在附图和前述描述中详细描述，这样的描述要认为是说明性或示范性而不是限制性的。公开的实施例的变化可以被本领域内技术人员在从对附图、公开和附上的权利要求的学习来实践要求保护的本发明中所理解和实施。在权利要求中，单词“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”不排除多数。某些元件或步骤在互相不同的从属权利要求中陈述的少数事实不指示这些元件或步骤的组合无法被有利地使用，具体地，除实际权利要求从属性外，任何另外的有意义权利要求组合应视为被公开。

Claims (11)

1.一种变电站自动化系统，其包括：

-智能电子装置IED，其配置成对变电站执行保护功能并且适于经由第一通信通道交换IED数据，

-系统服务器，其适于经由第二通信通道交换服务器数据，以及

-移动人机接口HMI装置，其适于分别经由所述第一和第二通信通道与所述IED以及与所述系统服务器无线通信，以及运行IED应用以及运行服务器应用，所述IED应用配置成显示IED源数据以及接受IED目的地数据，所述服务器应用配置成显示服务器数据。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述服务器应用配置成接受服务器请求数据并且响应于所述服务器请求数据显示服务器响应数据。

3.如权利要求2所述的系统，其中在没有所述移动HMI装置的操作者的人工干预下禁止将所述服务器响应数据提供给所述IED应用。

4.如权利要求3所述的系统，其中所述HMI装置具有第一无线通信端口作为所述第一通信通道的部分，和另一个第二无线通信端口作为所述第二通信通道的部分。

5.如权利要求2所述的系统，其中所述系统服务器是所述自动化系统的文档服务器，并且其中所述服务器请求数据由所述IED应用提供。

6.如权利要求2所述的系统，其中所述服务器请求数据包括由耦合于所述移动HMI装置的传感器提供的传感器数据，并且其中所述系统服务器配置成分析所述传感器数据并且响应于此来传送服务器响应数据。

7.如权利要求1至6中任一项所述的系统，其包括多个IED，所述多个IED适于被选择用于通过接受人员在所述多个IED的每个IED处对所述第一通信通道的本地激活来与所述移动HMI装置进行数据交换。

8.如权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述系统服务器运行服务应用，其配置成接受来自人员的输入作为所述服务器响应数据。

9.如权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述IED没有字母数字显示单元。

10.一种移动人机接口HMI装置，其适于经由第一通信通道与智能电子装置IED无线通信，所述IED配置成对变电站执行保护功能并且经由所述第一通信通道交换IED数据，并且适于经由第二通信通道与系统服务器无线通信，所述系统服务器配置成经由第二通信通道交换服务器数据，所述移动HMI运行IED应用以及运行服务器应用，所述IED应用配置成显示IED源数据以及接受IED目的地数据，所述服务器应用配置成显示服务器数据，其中所述HMI装置具有第一无线通信端口作为所述第一通信通道的部分，和单独第二无线通信端口作为所述第二通信通道的部分。

11.如权利要求10所述的HMI装置，其适于在将从所述系统服务器传送到所述移动HMI装置的服务器响应数据提供给所述IED应用之前从所述移动HMI装置的操作者接收确认输入。