CN113904439A - 用于操作智能电子设备的方法和智能电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于操作智能电子设备的方法和智能电子设备。描述了一种操作与无线通信系统的基站进行无线通信的智能电子设备的方法。该方法包括监测无线通信的至少两个QoS参数并且基于至少两个QoS参数控制智能电子设备的操作，其中智能电子设备包括无线通信模块，其中无线通信在无线通信模块与无线通信系统的基站之间进行，并且其中至少两个QoS参数至少部分是在无线通信模块中确定的并且通过接口传送到智能电子设备的控制模块。

Description

用于操作智能电子设备的方法和智能电子设备
技术领域
本公开的实施例涉及一种智能电子设备，特别是一种用于电力设施自动化应用，诸如变电站自动化或配电自动化系统的智能电子设备。根据实施例，智能电子设备与无线通信系统的基站进行无线通信。具体地，实施例涉及一种操作智能电子设备的方法、一种被配置用于执行操作智能电子设备的方法的智能电子设备、以及一种具有用于执行操作智能电子设备的方法的指令的计算机可读存储介质。
背景技术
智能电子设备(IED)通常用于电力设施自动化应用，诸如变电站自动化或配电自动化系统。IED通常包括设施内不同用户组所需要的有价值信息(操作的和非操作的)。IED通常是合并有一个或多个处理器的任何设备，该处理器能够从外部源(例如，电子多功能仪表、数字继电器、控制器)接收或向其发送数据/控制。IED技术通常支持可靠性、运营效率和资产管理计划的改进，包括预测性维护、寿命延长和改进规划。
IED通常促进操作和非操作数据的交换。操作数据(也称为监督控制和数据采集(SCADA)数据)包括电力系统模拟和状态点的瞬时值，诸如电压、电流、MW、MVAR、断路器状态、开关位置。该数据通常对时间要求严格，并且用于监测和控制电力系统(例如，打开断路器，改变分接设置、设备故障指示等)。除了具有逻辑状态或数值的类似SCADA的点(例如，状态和模拟点)，非操作数据通常包括文件和波形，诸如事件摘要、示波事件报告或顺序事件记录。SCADA调度器通常不需要这些数据来监测和控制电力系统。
变电站自动化或配电自动化系统中的本地过程设备(诸如断路器和变压器)通常由IED控制和/或保护。在很多情况下，这些智能电子设备通过通信基础设施彼此、与更高控制和保护级别的设备和SCADA系统通信。
IED(诸如保护设备、继电器、相量测量单元(PMU))通常被设计为不仅与SCADA系统通信，而且还可以在彼此之间共享信息。通信可以在专用网络(例如，光纤网络)上运行，也可以使用5G等蜂窝解决方案。这样的通信对电网的操作很重要。
因此，处理通信中断的能力很重要。由于诸如停电等原因，可能会发生通信中断。在其中一些情况下，受影响的设备仍然能够通信，至少在一段时间内。例如，5G基站的断电可能导致与该基站通信或使用该基站执行边缘计算丢失的可能性。
通常，基站将具有不间断电源(UPS)系统，以在有限时间内提供应急电源。但在这段时间过后，电网中的IED将需要在没有基站支持的情况下操作。因此，IED存在通信中断的问题。
发明内容
鉴于上述情况，提供了根据独立权利要求的一种用于操作智能电子设备的方法、一种智能电子设备和一种计算机可读存储介质。本公开的其他方面、优点和特征从描述和附图中是很清楚的。
根据一个方面，提供了一种用于操作与无线通信系统的基站进行无线通信的智能电子设备的方法。该方法包括监测无线通信的至少两个QoS参数并且基于至少两个QoS参数控制智能电子设备的操作，其中智能电子设备包括无线通信模块，其中无线通信是在无线通信模块与无线通信系统的基站之间进行的，并且其中至少两个QoS参数至少部分是在无线通信模块中确定的并且通过接口传送到智能电子设备的控制模块。
根据一个方面，提供了一种智能电子设备，该智能电子设备被配置用于与无线通信系统的基站进行无线通信。智能电子设备包括微处理器和包括计算机代码的程序存储器，该计算机代码使得智能电子设备能够执行一种用于操作智能电子设备的方法，该方法包括监测无线通信的至少两个QoS参数并且基于至少两个QoS参数控制智能电子设备的操作，其中智能电子设备包括无线通信模块，其中无线通信是在无线通信模块与无线通信系统的基站之间进行的，并且其中至少两个QoS参数至少部分是在无线通信模块中确定的并且通过接口传送到智能电子设备的控制模块。
根据一个方面，提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，该指令在被执行时引起智能电子设备执行一种用于操作智能电子设备的方法，该方法包括监测无线通信的至少两个QoS参数并且基于至少两个QoS参数控制智能电子设备的操作，其中智能电子设备包括无线通信模块，其中无线通信是在无线通信模块与无线通信系统的基站之间进行的，并且其中至少两个QoS参数至少部分是在无线通信模块中确定的并且通过接口传送到智能电子设备的控制模块。
附图说明
为了更详细地理解本公开的上述特征，可以通过参考如下简要描述的附图来进行对上面简要概括的本公开的更具体描述：
图1示出了图示本公开的实施例可以在其中应用的环境的示意图；
图2示出了图示根据本公开的实施例的智能电子设备的组件的示意图；
图3示出了图示根据本公开的实施例的用于操作智能电子设备的方法的流程图；
图4示出了图示根据本公开的实施例的用于操作智能电子设备的方法的流程图；以及
图5示出了图示根据本公开的实施例的用于操作智能电子设备的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考各种实施例，其一个或多个示例在每个图中示出。每个示例都是通过解释的方式提供的，而并不表示限制。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以用于任何其他实施例或与任何其他实施例结合使用以产生又一实施例。本公开旨在包括这样的修改和变化。在以下对附图的描述中，相同的附图标记指代相同或相似的组件。
图1是可以在其中应用本文中描述的实施例的环境的示意图。电力传输线140可以用于在电网中传送AC电力。沿着电力传输线140，提供有第一变电站150和第二变电站160。第一变电站150和第二变电站160可以是用于管理电力传输线140上的电力传送的变电站。
在变电站150、160处，提供有相应智能电子设备(IED)110、120。IED被配置用于电力设施自动化应用，诸如变电站自动化的控制/保护功能。为此，IED从变电站获取操作和/或非操作数据，并且在此基础上执行分析。
IED 110、120进一步通过通信基础设施进行通信。这里，通信基础设施包括具有基站130的无线通信系统(例如，蜂窝网络，在图1中由双箭头表示)。基站130为第一变电站150和第二变电站160提供无线网络，并且允许它们通过无线网络进行通信。图1的设置示出了，IED用于电力设施自动化并且被配置为通过无线网络进行通信。
图2是示出可以用于如图1所示的设置(例如，用作IED 110、120)或类似设置的智能电子设备210的实施例的组件的示意图。图2的智能电子设备210具有用于与无线通信系统的基站(例如，图1的基站130)进行无线通信的无线通信模块220。无线通信模块220被配置用于监测无线通信的QoS参数。智能电子设备210还具有微处理器230和程序存储器240，该程序存储器240具有使得智能电子设备能够执行如本文中描述的方法的计算机代码250。微处理器230和具有计算机代码250的程序存储器240也称为IED的控制模块。
图3是示出根据本文中描述的实施例的用于操作智能电子设备的方法的流程图。根据本文中描述的实施例，提供了一种用于操作与无线通信系统的基站进行无线通信的智能电子设备的方法。该方法可以包括监测无线通信的至少两个QoS参数310。
本发明的一个方面是无线通信模块220与执行电力设施自动化应用的IED的控制模块进行交互，特别是IED使用无线通信模块220的所监测的QoS参数来控制(电力设施自动化应用)操作的这一事实。下面更详细地描述这种交互。
这种交互的一个示例如图4所示，图4示出了用于操作智能电子设备的方法。基于至少两个QoS参数，智能电子设备可以进入故障安全模式430。
图5示出了用于操作智能电子设备的方法。其中基于至少两个QoS参数，该方法还可以包括将智能电子设备还原到正常操作模式530。
通过本文中描述的各方面和实施例实现以下优点中的至少一个。智能电子设备(IED)能够监测与基站的无线通信，以确定IED是否正在经历通信中断(例如，无线网络上的通信能力丢失或降低)。例如，通信中断可能由无线通信中的干扰、尝试通信的设备过多、基站断电、基站处的设备故障、或基站中的软件问题引起。基于监测，IED能够适当地控制IED的操作，例如警告SCADA系统，以故障安全模式操作IED，还原IED的正常操作。因此，在即将发生通信中断的情况下可以发起缓解动作。类似地，通信中断对IED的影响可以降低。以这种方式，可以处理智能电网中的通信中断，并且可以提供对通信中断具有弹性的IED。
接下来，描述本发明的其他方面和细节。这些方面中的每个不限于任何特定实施例，而是可选的并且可以与本文中描述的任何其他方面或实施例组合，除非另有说明。以下使用的附图标记仅用于说明。
IED的使用
在下文中，描述与将IED用于电力设施自动化应用相关的各方面。根据一方面，IED可以被配置用于电力设施自动化应用，诸如电力设施的自动化(例如，控制和/或保护功能)，诸如变电站或配电系统，特别是电力设施的本地过程设备(诸如断路器或变压器等)的自动化。
电力设施可以包括用于在电网中传送(例如，AC)电力的电力传输线140。电力传输线140可以在任一方向上传送电力。电力传输线140可以包括用于分开的相的分开的电缆，例如，三个相。传输可以是中压(MV)传输。出于本公开的目的，中压(MV)涉及高于1kV AC并且低于72kV AC的电压。
电力设施可以包括至少一个变电站(例如，第一变电站150和第二变电站160)。变电站可以是用于管理电力传输线140上的电力传送的变电站。变电站可以包括用于电力转换和/或电力分配的组件、和/或用于获取变电站组件和/或电力传输线140的电测量的设备。
根据本文中描述的实施例，提供了一种智能电子设备(IED)。智能电子设备(IED)可以被配置(使用)用于电力设施自动化应用，诸如变电站或配电系统的自动化(例如，控制和/或保护功能)。智能电子设备(IED)可以设置在变电站(例如，第一变电站150)中以用于变电站自动化。在本文中的示例中，通常为了说明而给出变电站，但是IED同样也可以在例如沿着传输线布置以用于传输线监测的另一电力设施自动化场景中操作。可以提供有多个智能电子设备，例如第一智能电子设备110和第二智能电子设备120。
在图1所示的示例中，示出了两个智能电子设备(IED)：在第一变电站150中的第一智能电子设备110和在第二变电站160中的第二智能电子设备120。第一智能电子设备110可以用于控制和/或保护第一变电站150中的电力系统设备。第二智能电子设备120可以用于控制和/或保护第二变电站160中的电力系统设备。
智能电子设备的实施例在图1中示出(第一智能电子设备110和第二智能电子设备120)，在图2中示出(智能电子设备210)，并且用于操作智能电子设备的方法的实施例在图3至5中示出。实施例并不相互排斥，而是旨在适当地组合。
IED可以被配置用于以下(部分重叠)列表中的至少一项：继电保护自动化、重合器/断路器自动化、相量测量单元(PMU)、分接变换器控制器、断路器控制器、电容器组开关、重合器控制器和电压调节器。在一些实施例中，单个智能电子设备中可以包括多个功能(诸如上述列表的子集)。
可以提供比图1所示的更多的变电站和智能电子设备。本文中描述的实施例可以在适当的情况下不同地或统一地应用于多个智能电子设备中的智能电子设备。
在一个示例中，通过在沿电力传输线140布置的第一变电站150与第二变电站160之间传递相量并且比较相量，可以检测故障。对于故障检测，可以执行线路差分分析。该分析可以在第一变电站150和第二变电站160的相应继电器中执行。为了对使用线路差分分析而检测到的任何问题快速做出反应，通信时延应当非常低并且可靠性应当较高。
IED 110、120因此可以接收或生成用于变电站自动化的操作和/或非操作数据(例如，电测量、基于其的分析结果)。电测量可以与电压和/或电流有关，并且可以表示为相量。
根据实施例，一种操作智能电子设备的方法可以包括由智能电子设备监测和/或控制电网的功能元件。根据实施例，智能电子设备可以被配置为监测和/或控制电网的功能元件。对电网的功能元件的监测和/或控制包括对以下至少之一的监测和/或控制：电力系统模拟和状态点的瞬时值，诸如电压、电流、MW、MVAR、断路器状态，切换位置。
无线通信网络
接下来，描述与无线通信网络有关的各方面。IED可以通过通信基础设施与其他IED、更高控制和保护级别的设备和/或监督控制和数据采集(SCADA)系统传递这样的操作和/或非操作数据。
根据本文中描述的实施例，一种智能电子设备被配置用于与无线通信系统的基站进行无线通信。蜂窝网络的基站130可以为(多个)IED提供蜂窝网络覆盖。虽然在图1的示例中示出了一个基站130，但是可以部署多个基站130以提供足够的覆盖。
基站130(可能与其他基站一起)形成无线电接入网络(RAN)的一部分。无线通信系统可以包括无线电接入网络(RAN)。无线通信系统可以理解为移动电信系统。
根据实施例，第一智能电子设备110可以向基站130发送上行链路通信并且从基站130接收下行链路通信。类似地，第二智能电子设备120可以向基站130发送上行链路通信并且从基站130接收下行链路通信。换言之，上行链路通信可以从智能电子设备到基站130而发生，而下行链路通信可以从基站130到智能电子设备而发生。数据可以在基站与智能电子设备之间以IP(互联网协议)分组的形式传输。
根据实施例，第一智能电子设备110(和/或本文中描述的任何其他IED，诸如第二智能电子设备120)可以通过(数字、移动)远距离电信网络(诸如全球连接的电信网络，例如5G网络)连接到基站130。
在基站130附近(例如，通过本地低时延连接而连接，与远距离电信网络相反)，可以布置有边缘计算设备(未示出)。通过由基站130提供边缘计算设备，而不是在整个网络的中心位置，显著减少了时延。此外，减少了网络通信的带宽使用或要求。边缘计算设备可以利用所谓的多接入边缘计算(MEC)。MEC是可以在边缘处提供存储和计算资源以用于运行低时延应用的在RAN的边缘处的云计算能力。
边缘计算设备(未示出)可以用于任何数目的应用，诸如负载预测、伏特无功控制(VVC)、或智能电子设备(诸如第一智能电子设备110和第二智能电子设备120)之间的通信错误的检测。
根据一些实施例，可以在堆栈中由智能电子设备的无线通信模块检测错误，例如在网络层、数据链路层、物理层，。
分布式和边缘计算具有很多优点，诸如可扩展性、冗余、集中式处理器处的减少的计算负担、以及改善的时延。
根据实施例，智能电子设备与基站之间的无线通信使得能够执行错误检测。错误检测可以例如通过使用基站的边缘计算来执行，或者可以附加地或备选地使用无线通信模块、无线电模块和/或基站的其他部分来执行。
根据实施例，一种用于操作智能电子设备的方法可以包括通过无线通信与基站130进行通信，例如用于向另一实体(例如，其他智能电子设备、更高控制和保护级别的设备和/或SCADA系统)发送和/或从另一实体接收信息。
该方法可以包括基于发送到其他智能电子设备和/或从其他智能电子设备接收的信息来适配对电网的功能元件的监测和/或适配对电网的功能元件的控制。在指示一个功能元件的情况下，它在适当的情况下可以指代多个功能元件。这可以根据智能电子设备的功能而定。
无线通信模块、IED的其他硬件
智能电子设备210可以具有用于与无线通信系统的基站130进行无线通信的无线通信模块220。智能电子设备210可以具有微处理器230和具有计算机代码250的程序存储器240。智能电子设备210可以包括使得智能电子设备210能够执行根据本文中的实施例的操作智能电子设备的方法的计算机代码。
在图2所示的具体示例中，智能电子设备210包括无线通信模块220、微处理器230和程序存储器240，该程序存储器240具有使得智能电子设备210能够执行根据本文中描述的实施例的方法的计算机代码250。
智能电子设备210包括控制模块。根据实施例，控制模块由微处理器230和具有计算机代码250的程序存储器240实现。例如，存储在程序存储器240上的计算机代码250可以包括控制模块。
根据实施例，智能电子设备210包括使得能够经由接口向智能电子设备的控制模块传送无线通信模块220的操作参数的计算机代码或软件。例如，操作参数包括无线通信模块220与无线通信系统的基站130之间的无线通信的至少两个(被监测的)QoS参数。
无线通信模块220可以是例如具有硬件和软件的蜂窝无线电模块，该硬件和软件用于允许智能电子设备210用作蜂窝通信终端，也称为用户设备(UE)，用于使用蜂窝通信网络与基站130通信。无线通信模块220可以包括与处理器分离并且通过诸如总线或印刷电路板上的其他连接等接口与处理器通信的集成电路芯片。
蜂窝通信网络可以例如符合以下中的任一项或组合：LTE(长期演进)、下一代移动网络(第五代5G)、使用W-CDMA(宽带码分复用)、CDMA2000(码分多址2000)的UMTS(通用移动电信系统)、或任何其他当前或未来的无线网络，只要下文所述的原则适用。
健康状态/QoS参数
基站130可以选择将至少一个状态变量发信号通知给智能电子设备。状态变量可以是基站的操作状态信息。状态变量可以表示基站的操作状态。
基站130的操作状态可以包括以下至少之一：基站的电源状态、基站的至少一个内部系统的健康状态、以及基站的健康状态.
健康状态可以包括丢失传输的数目、正常运行时间、和/或丢失连接的数目。健康状态可以是根据这些数据中的至少一个而计算的(除其他外)度量。
根据实施例，该方法可以包括接收基站130的电源状态。基站的电源状态可以包括关于基站使用正常电力或者由不间断电源(UPS)供电的信息。因此，智能电子设备可以接收和/或被配置为接收基站的至少一个状态变量，优选地包括基站的电源状态。电源状态然后可以被智能电子设备用作QoS参数。
QoS参数可以理解为服务质量参数。QoS参数可以是例如无线通信模块220与基站130之间的无线通信的QoS参数。
监测无线通信的至少两个QoS参数310的方法可以由无线通信模块220执行。备选地或附加地，处理器230可以监测至少两个QoS参数310。
QoS参数可以包括以下至少之一：信号强度或接收信号强度指示符(RSSI)参数、时延参数、丢包参数、网络负载参数。(多个)QoS参数还可以包括基站的健康状态。也可以监测其他QoS参数。在特定示例中，QoS参数至少包括信号强度或接收信号强度指示符(RSSI)和丢包参数。
QoS参数可以在基站130中确定，并且智能电子设备可以从基站130接收至少两个QoS参数。备选地或附加地，QoS参数可以在智能电子设备210的无线通信模块220中确定。
因此，无线通信的至少两个QoS参数可以在基站130和无线通信模块220中的至少一者或两者中确定。换言之，QoS参数可以在智能电子设备210的无线通信模块220中确定、在基站130中确定和从基站130接收，或者这两者。
以这种方式，可以确定无线通信的可用性或不可用性(或可用性的程度)。例如，代表高信号强度的第一QoS参数和代表高丢包的第二QoS参数可以指示干扰。在另一示例中，代表高网络负载的第一QoS参数和代表高时延的第二QoS参数可以指示尝试通信的设备太多。因此，可以确定无线通信的可用性或不可用性。
通信中断可以理解为无线通信不可用或严重减少。通信中断的原因可能与通信有关，例如干扰或尝试通信的设备过多。通信中断的原因可能与基站有关，例如软件问题、设备故障或断电。
根据可以与本文中描述的其他示例组合的示例，监测无线通信的至少两个QoS参数310包括以下中的一项或多项：监测至少两个QoS参数以确定例如与基站的通信中断的可能性或概率；监测至少两个QoS参数以确定例如与基站的无线通信中干扰的可能性或概率；监测至少两个QoS参数以确定过多设备尝试例如与基站通信的可能性或概率；监测至少两个QoS参数以确定基站处断电的可能性或概率；监测至少两个QoS参数以确定基站处设备故障的可能性或概率；监测至少两个QoS参数以确定基站中软件问题的可能性或概率。
基于QoS参数的操作控制
该方法可以包括基于至少两个QoS参数来控制智能电子设备的操作320。对智能电子设备的操作的控制可以包括以下至少之一：修改在智能电子设备中采用的保护方法，修改智能电子设备与基站之间的通信方法，修改智能电子设备中的控制方法。可以控制智能电子设备的其他操作。
基于至少两个QoS参数控制智能电子设备的操作320的方法可以由智能电子设备210执行。在一个示例中，控制智能电子设备的操作320可以由控制模块执行。
在一个示例中，修改在智能电子设备中采用的保护方法包括：配置包括来自第一实体作为输入的第一信号的保护方法，以在上述保护方法中省略作为输入的上述第一信号。
第一实体可以远离智能电子设备。第一实体可以是第二智能电子设备、另一控制/保护设备、或SCADA系统。第一信号可以表示电网的功能元件的参数。第一信号可以是被监测量，诸如断路器状态、开关状态、电压或电流。
在一个示例中，修改在智能电子设备中采用的保护方法包括将第一保护阈值从第一值调节到第二值，第二值比第一值更保守。
保护阈值可以是被监测量的预先配置的安全极限。保护阈值可以是电网的功能元件。在一个示例中，保护阈值是由智能电子设备控制和/或保护的电网的功能元件。
在一个示例中，修改在智能电子设备中采用的控制方法包括：适配具有第一控制逻辑的控制方法，该第一控制逻辑包括来自第一实体的第一信号，以省略在上述控制方法中作为输入的上述第一信号。可选地，第一信号可以替换为默认的第一信号作为输入。第一控制逻辑可以由智能电子设备的控制模块实现。
在一个示例中，修改在智能电子设备中采用的控制方法包括停用第一控制逻辑和激活第二控制逻辑。第一控制逻辑可以具有与第二控制逻辑相同的控制功能性(functionality)或控制功能(function)。在一个示例中，第一控制逻辑和第二控制逻辑代表由智能电子设备采用的交替控制方法。
第一控制逻辑可以是协调控制逻辑。第一控制逻辑可以依赖于至少一个其他智能电子设备控制逻辑。第一控制逻辑可以包括仅经由无线通信系统能够访问智能电子设备的至少一个其他设备，作为输入信号的源和/或作为输出信号的目标。在一个示例中，第一控制逻辑依赖于至少一个其他智能电子设备。
第二控制逻辑可以是独立的控制逻辑。第二控制逻辑可以独立于任何其他智能电子设备控制逻辑。第二控制逻辑可以排除仅经由无线通信系统能够访问智能电子设备的任何设备，作为输入信号的源或作为输出信号的目标。在一个示例中，第二控制逻辑实现独立于其他实体(诸如更高控制/保护设备、和/或SCADA系统)的控制方法。
在一个示例中，修改在智能电子设备中采用的通信方法包括改变编码方法，例如前向纠错方法，改变传输频率，改变调制，和/或改变天线设置，例如波束成形配置。
控制模块可以实现保护方法、控制方法和通信方法中的至少一种。以下关于控制模块的控制方法的示例可以适当地应用于控制模块的保护方法和/或通信方法。
控制模块可以实现至少一种控制方法，该控制方法包括至少一个控制逻辑，诸如本文中描述的第一控制逻辑和第二控制逻辑。控制逻辑可以存储在程序存储器240上并且由智能电子设备210的微处理器230实现。控制逻辑可以作为指令存储在计算机可读存储介质上。在一个示例中，控制逻辑可以是智能电子设备的程序存储器上的计算机代码。
控制模块是用于执行智能电子设备的控制/保护功能的智能电子设备的组件。例如，智能电子设备的控制模块可以理解为用于控制/保护至少一个电力系统设备的控制器。
控制模块可以被配置为例如经由过程总线向电力系统设备发送控制/保护信号。控制模块的示例可以包括站控制器、间隔控制器和继电器控制器。
在图3所示的示例中，该方法包括监测无线通信的至少两个QoS参数310，并且基于至少两个QoS参数控制智能电子设备的操作320，如上所述，其中智能电子设备包括无线通信模块，并且其中无线通信是在无线通信模块220与无线通信系统的基站130之间进行的，并且其中QoS参数至少部分是在无线通信模块中确定的，并且通过接口传送到智能电子设备的控制模块。
因此，该方法包括使用无线通信模块220的所监测的QoS参数来控制智能电子设备的(电力设施自动化应用)操作。
根据一个方面，智能电子设备的以下控制功能中的至少一个可以基于所监测的QoS参数(即，通过明确地考虑QoS参数来选择或实质上修改)：执行电力设施自动化应用，诸如电力设施(例如，变电站和/或配电系统)的控制/保护；控制变电站自动化或配电自动化系统中的本地过程设备，诸如断路器和变压器。
故障安全模式、正常模式
接下来，描述与智能电子设备在故障安全模式和正常模式下的操作有关的各方面。如上所述并且如图4和5所示，根据一方面，可以基于至少两个QoS参数使智能电子设备进入故障安全模式430。因此，在这点上，该方法可以包括监测至少两个QoS参数410，基于QoS参数控制智能电子设备的操作420，其中控制包括以故障安全模式操作智能电子设备430。
根据另一方面，可以基于至少两个QoS参数将智能电子设备的操作还原到正常操作模式530。这两个方面都包括由IED的控制器使用至少QoS参数作为输入来选择操作模式。因此，在这点上，该方法可以包括监测至少两个QoS参数510，基于QoS参数控制智能电子设备的操作520，以及将智能电子设备还原到正常操作模式530。
以故障安全模式操作智能电子设备的方法430可以包括以下至少之一：以低功率模式操作智能电子设备，减少与基站的通信，以及存储信息，例如，以用于在无线通信再次完全操作之后发送到基站，回滚正在进行的软件更新，拒绝新的软件更新，并且向SCADA系统警告操作模式的变化，例如，以允许进行本地控制或提高级别的本地控制。
本地控制可以理解为不依赖于经由智能电子设备的无线通信模块接收的输入的控制方法(例如，智能电子设备的控制方案、控制算法，例如通过智能电子设备的控制模块)。例如，本地控制可以是只需要本地存储信息的控制方法。在另一示例中，本地控制可以是在与基站的无线通信离线时可以执行的控制方法。
当至少两个QoS参数指示通信中断的可能性时，智能电子设备可以向SCADA系统发送警报或警告。因此，可以在通信中断之前向SCADA系统发送警报或警告。
根据可以与本文中描述的其他示例相结合的示例，基于至少两个QoS参数控制智能电子设备的操作320包括以下中的一项或多项：以故障安全模式操作智能电子设备；以低功率模式操作智能电子设备；减少与基站的通信；在本地存储信息；存储用于基站的信息，例如，无需向基站发送信息；存储用于稍后发送给基站的信息，例如，当无线通信完全操作时或者当确定通信中断状态结束时；增加例如智能电子设备的本地控制的级别；回滚正在进行的软件更新；拒绝新的软件更新；向SCADA系统发送警报或警告，例如，以用于向SCADA系统通知如本文中的示例中描述的可能性或概率；向SCADA系统警告智能电子设备的操作模式的变化；减少或停止由SCADA系统进行的自动控制。
以诸如低功率模式等故障安全模式操作智能电子设备、减少通信和在本地存储信息、以及本地控制或增加级别的本地控制的优点包括以下至少之一：可以延长操作时间，可以延迟关机，可以减少通信网络上的负载(如果通信网络上的负载是根本问题，这将特别有用)。
影响基站130的停电很可能不与基站隔离并且因此很可能影响智能电子设备所在的位置。因此，以低功率模式操作智能电子设备是有利的。
智能电子设备可以被配置为基于至少两个QoS参数以故障安全模式操作。例如，智能电子设备可以包括程序存储器，该程序存储器具有使得智能电子设备能够以故障安全模式执行操作智能电子设备的方法430的计算机代码。
附加地或备选地，故障安全模式可以包括低通信模式，在低通信模式下，到基站的通信减少但没有完全停止。例如，用于向基站发送和/或从基站接收的信息可以被分配相应优先级状态(例如，标识高优先级信息和低优先级信息)。该信息尤其可以包括(多个)输入信号和/或(多个)输出信号；在这种情况下，(多个)输入信号和/或(多个)输出信号被分配相应优先级状态。低通信模式然后可以包括由无线通信模块发送和/或接收，仅传输(发送和/或接收)所选择的优先级状态(例如，高优先级状态或高于限定阈值的优先级状态)的信息。未传输的信息可以可选地临时存储在队列中，并且在恢复到正常模式之后传输。
根据可以与本文中描述的其他示例组合的示例，监测无线通信的至少两个QoS参数310包括进行以下中的一个或多个操作以确定通信中断状态510或通信中断状态结束：在异常情况期间监测QoS参数；当智能电子设备处于故障安全模式时，监测QoS参数；当智能电子设备处于低功率模式时，监测QoS参数；当智能电子设备处于与基站的通信减少的状态时，监测QoS参数；当智能电子设备处于在本地存储信息的状态时，监测QoS参数；当智能电子设备处于存储要发送给基站的信息的状态时，监测QoS参数；当智能电子设备处于存储用于在稍后发送给基站的信息的状态时，监测QoS参数；，当智能电子设备处于在无线通信完全操作时存储用于发送给基站的信息的模式时，监测QoS参数；当智能电子设备处于提高本地控制级别的模式时，监测QoS参数；当智能电子设备回滚正在进行的软件更新时，监测QoS参数；当智能电子设备处于拒绝新的软件更新的模式时，监测QoS参数；当智能电子设备已向SCADA系统发出警报或时，监测QoS参数；当智能电子设备已经向SCADA系统警告智能电子设备的操作模式的改变时，监测QoS参数。
将智能电子设备还原到正常操作模式530的方法可以包括以下至少之一：将智能电子设备从低功率模式还原到正常功率模式，在故障安全模式期间同步本地存储的信息，例如，将上述信息发送给基站或经由基站发送给另一设备，恢复软件更新或返回到允许进行软件更新的状态，并且向SCADA系统通知返回到正常操作模式，例如，以允许恢复自动控制。
将智能电子设备还原到正常操作模式530的方法可以包括在异常情况(例如，故障安全模式)期间监测QoS参数，并且一旦无线通信再次完全操作并且完全连接被恢复，例如，与基站的完全连接被恢复，则智能电子设备发起以下至少之一以还原正常操作：进入正常操作模式，同步本地存储的信息，允许进行软件更新，向SCADA系统通知操作模式的变化.
附加地或备选地，智能电子设备发起以下之一：将智能电子设备从低功率模式还原到正常功率模式，在故障安全模式期间同步本地存储的信息，例如，将上述信息发送给基站或经由基站发送给另一设备，恢复软件更新或返回到允许进行软件更新的状态，并且向SCADA系统通知返回到正常操作模式，例如，以允许恢复自动控制。
智能电子设备可以被配置为基于至少两个QoS参数例如从故障安全模式还原到正常操作模式。例如，智能电子设备可以包括具有计算机代码的程序存储器，该计算机代码使得智能电子设备能够执行将智能电子设备例如从故障安全模式还原到正常操作模式的方法530。
根据可以与本文中描述的其他示例相结合的示例，当确定通信中断状态结束时，控制智能电子设备的操作320包括以下中的一项或多项：将智能电子设备还原到正常操作模式；将智能电子设备从低功率模式还原；将智能电子设备还原到正常功率模式；增加或还原与基站的通信；停止在本地存储信息；与基站同步或向基站发送本地存储的用于基站的信息；向基站发送早先存储的用于基站的信息；降低例如智能电子设备的本地控制的级别；恢复或重新启动软件更新；允许新的软件更新；向SCADA系统发送警报或警告，例如用于向SCADA系统通知通信中断结束；向SCADA系统警告智能电子设备的操作模式的变化；增加或还原由SCADA系统进行的自动控制。
软件
智能电子设备可以包括使得智能电子设备能够使用智能电子设备的无线通信模块向其他实体(例如，其他智能电子设备)发送信息和/或从其接收信息的计算机代码。智能电子设备还可以包括使得智能电子设备能够基于发送给其他智能电子设备和/或从其他智能电子设备接收的信息来适配对电网的功能元件的监测和/或适配对电网的功能元件的控制的计算机代码。
根据本文中描述的实施例，提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，该指令在由计算机执行时引起计算机执行根据本文中描述的实施例的方法。指令也可以被理解为在被执行时引起智能电子设备执行根据本文中的实施例的方法的计算机代码。
在附图中指示了以下附图标记。
110：第一智能电子设备
120：第二智能电子设备
130：基站
140：电力传输线
150：第一变电站
160：第二变电站
210：智能电子设备
220：无线通信模块
230：微处理器
240：程序存储器
250：计算机代码
310、410、510：监测无线通信的至少两个QoS参数
320、420、520：基于至少两个QoS参数控制智能电子设备的操作
430：以故障安全模式操作智能电子设备
530：将智能电子设备还原到正常操作模式
虽然前述内容是针对实施例的，但是在不脱离基本范围的情况下可以设计其他和另外的实施例，并且该范围由所附权利要求确定。

Claims (15)

1.一种操作与无线通信系统的基站进行无线通信的智能电子设备的方法，所述方法包括：
监测所述无线通信的至少两个QoS参数(310)，
基于所述至少两个QoS参数控制所述智能电子设备的操作(320)，
其中所述智能电子设备(210)包括无线通信模块(220)，
其中所述无线通信在所述无线通信模块(220)与所述无线通信系统的所述基站(130)之间进行，以及
其中所述至少两个QoS参数至少部分在所述无线通信模块(220)中被确定，并且经由接口被传送到所述智能电子设备的控制模块。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括监测从所述基站(130)接收的所述基站(130)的至少一个状态变量，其中所述至少一个状态变量包括以下中的至少一项：
所述基站(130)的电源状态，指示所述基站(130)使用正常电力还是不间断电源(UPS)，
所述基站(130)的健康状态，以及
所述基站(130)的至少一个内部系统的健康状态。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括以下中的至少一项：
基于所述至少两个QoS参数确定通信中断状态，以及
以故障安全模式操作所述智能电子设备(430)。
4.根据权利要求3所述的方法，其中以所述故障安全模式操作所述智能电子设备(430)包括以下中的至少一项：
以低功率模式操作所述智能电子设备，
减少发送给所述基站的信息量，
将要发送给所述基站(130)的信息本地存储在所述智能电子设备中，
回滚正在进行的软件更新，
拒绝新的软件更新，
向SCADA系统警告所述智能电子设备改变为所述故障安全模式，以及
允许对所述智能电子设备进行本地控制或提高级别的本地控制。
5.根据权利要求3所述的方法，还包括
在所述通信中断状态期间监测所述至少两个QoS参数(510)，
基于所述至少两个QoS参数确定所述通信中断状态已经结束，以及
将所述智能电子设备还原到正常操作模式(530)，
其中将所述智能电子设备还原到正常操作模式(530)包括以下中的至少一项：
将所述智能电子设备从所述低功率模式还原到正常功率模式，
向所述基站(130)发送在所述通信中断期间要发送给所述基站(130)并且本地存储在所述智能电子设备中的信息，
恢复正在进行的软件更新，
将所述智能电子设备返回到允许进行软件更新的状态，
向SCADA系统通知所述智能电子设备返回到正常操作模式，以及
允许恢复所述智能电子设备的正常级别的自动控制。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中基于所述至少两个QoS参数控制所述智能电子设备的操作(320)包括以下至少中的至少一项：
修改在所述智能电子设备中采用的保护方法，
修改所述智能电子设备与基站之间的通信方法，
修改所述智能电子设备中的控制方法。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中监测所述无线通信的所述至少两个参数(310)包括监测以下中的至少两项：
接收信号强度指示符，
时延参数，
丢包率参数，以及
网络负载参数。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括经由所述无线通信模块(220)从所述基站(130)接收在所述基站(130)中确定的至少一个QoS参数。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述智能电子设备被配置为监测电网的功能元件，控制电网的功能元件，或者监测和控制电网的功能元件。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述智能电子设备具有以下中的至少一项功能：继电保护设备、分接变换器控制器、断路器控制器、电容器组开关、重合器控制器和电压调节器。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述智能电子设备被配置为与其他智能电子设备通信。
12.一种智能电子设备(210)，被配置用于与无线通信系统的基站(130)进行无线通信，所述智能电子设备(210)包括微处理器(230)和包括计算机代码的程序存储器(240)，所述计算机代码使得所述智能电子设备能够执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
13.根据权利要求11所述的智能电子设备，还包括用于与所述无线通信系统的所述基站(130)进行所述无线通信的无线通信模块(220)。
14.根据权利要求11所述的智能电子设备，还包括控制模块，其中所述无线通信模块(220)被配置用于经由接口向所述控制模块传送所述至少两个QoS参数。
15.一种包括指令的计算机可读存储介质，所述指令在被执行时引起智能电子设备(210)执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
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