CN1252637A - 用于电子保护继电器的接口装置和装有该装置的工业设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种用于装备有过程管理系统的工业设备的电子保护器(2)的接口装置,述及的过程管理系统具有一些操作单元(3),它们按照确定的通信协议(P2)通过至少一个网络在一个分时通信结构中彼此通信以控制设备,本发明还涉及装有这种接口装置的设备。接口装置中装备有连接硬件装置(0,0’),使得这接口装置可以分别和各继电器以及与使结构单元相连的一个网络连接,它还有一些转换软件装置,以使这接口装置可以将各继电器按照一个不同的协议(P1)传给接口装置的信息再根据各单元使用的协议(P2)传给一个单元,以及反向传送。

Description

用于电子保护继电器的接口 装置和装有该装置的工业设备

本发明涉及的是一个用于包含有过程控制系统的工业设备的电子保护继电器的接口装置，还涉及装有这种装置的工业设备。

如已所知，在接收、生产和(或)分配电能的设备中所使用的电子保护继电器一般都是电子装置，可以测量电变量以便能在有电故障的情况下操纵触发断路装置并提供有关运行的信息。断路的目的是切断设备所在的供电网路部分的电压以保护设备。例如在危险过压或过流的突然来到这一供电网路部分的情况下。

切断一个正在运行的复杂设备中的供电网路部分的电压是一个必须确定其范围和各种电势效应的操作，因为其结果可以是非常严重的。具有灾难性的。因此，通常是将设备的各电子保护继电器所提供的信息集中于设备的中心控制所，在那里准备了可以获得设备运行的总的看法的各种装置，特别是由设备中各电子保护继电器所显露出来的情况。鉴于各种原因，特别是根据适用于工业设备中的过程控制的装置不同，经常需要同时使用几种明显不同的电子保护继电器。因此长期以来都认为将设备的各个保护继电器分别用电线连接和中心控制所连接起来是合情合理的，在这每个连接的两端中至少有一端是装有接口线路的。

有时，这不太令人满意，当设备经多次改进或当所用的接线和(或)适配接口不再适用而用适合的新的装置替换别的较旧的装置时，还有，在这些情况下进行硬件的修改还可导致进行软件的修改。

于是就建立一个标准，如标准IEC 870.5-CS130，以便将对电子保护继电器的通信过程标准化。

另外，现行的工业过程控制系统通常都装备有通信结构(architecturede communication)，用来在系统的诸程序化了的操作单元之间分时传输数字化的信息，以便控制整个设备。这种通信结构特别适用在一个网络的周围，或是在多个相互连接的网络的周围构成，其中通常至少有一个场地网络(reseau de terrain)。当有多个网络时，这些网络便在它们的结构之间将通常按照各自的运行功能分成级的程序化的操作单元与通常将所有的或部分的过程的输入/输出组合在一起的至少一个级以及至少由一个单元组成的管理和监督过程的级组合起来。与此相反，将各电子保护继电器连接所构成的网络就不具有上面所说的结构，因为这种网络不应用同一通信协议。

实际上，鉴于各种原因，有关保护继电器通信的规范化先于有关工业设备各单元之间的通信的规范化，因此，目前尚不能有一个包括过程的自动化管理、电子线路的控制以及各子站的控制在内的通信的整体解决办法。

为了补救这些弊端，于是本发明推荐一种接口装置，用于装备有过程控制系统且具有多个程序化的操作单元的工业设备的电子保护继电器，述及的操作单元之间的通信是通过至少一个网络按照确定的通信协议在用来控制设备的分时通信结构中进行的。

根据本发明的一个特征，述及的接口装置具有一些硬件装置和一些传输信息软件装置。述及的连接的硬件装置将述及的接口装置相互分开地一方面和各继电器相连，另一方面和结构单元的连接网络相连，以能传输信息。述及的软件装置使接口装置按照单元之间通信时通常使用的协议将信息传输到至少一个单元。述及的信息是由各继电器按照各继电器之间所使用的不同协议传送的信息，和使接口装置按照各继电器之间所使用的协议将信息反向传给各继电器，该信息由至少一个单元按照单元之间的共同协议传送。

本发明还涉及一个工业设备，其中包括一个过程管理系统和一个电子保护继电器组。述及的过程管理系统有一些程序化的操作单元，可以通过至少一个网络按照给定的通信协议在通信结构中各单元之间分时进行通信，以便在过程应用范围内控制各部件。

根据本发明的一个特征，本发明至少有一个上面所描述的装置。

根据本发明的一个变型的一个特征，述及的装置至少有一个和述及的设备的结构的场地网相连的接口装置，此场地网络至少连接一些过程控制系统的输入/输出单元相连，和至少这个系统的一个高级单元。

本发明的特征和优越性都将在后面连系示图的说明中详细说明。

图1是根据本发明的关于用于电子保护继电器组的接口装置的原理图。

图2是与一个工业设备的过程管理系统相连且包含有根据本发明的一个接口装置的通信结构的原理图。

假定根据本发明的接口装置1是由在至少一个处理器、一个只读和(或)只写存储器组以及一些辅助设备，特别例如一些输入/输出耦合器的周围组织起来的一个程序化的单元构成。这个接口装置用来保证由装备有过程控制系统的工业设备的电子保护继电器组2所提供的或所接收的数字化信息的传输。述及的过程控制系统至少有一个用来交换各种信息的程序化的操作单元3。

接口装置装有适当的连接硬件装置0，0’，例如不可封闭的连接器，其中一部分使得它与保护继电器2相连，另一部分与一个连接单元、例如一个总线相连，构成一个连接网络，通过这个网络可与一个或多个程序化的单元(3)进行通信。

这些连接装置应适合于所涉及的通信的硬件配置的功能，此处不再详述，这是本领域技术人员都懂得的。

如前所说，来自继电器或朝向继电器的信息交换都是根据它们自己的专用的协议进行的。

该专门的通信协议，此处假定标记P1是由前面所说的标准IEC 870.5-CS103所确定的协议。

假定程序化的单元3所使用的通信协议P2是不同的，因为有关程序化的单元3之间的通信方式的需要不同于继电器间的需要。

于是就需要在接口装置1这一级上实现一个协议转换的网关，在图1中是在接口装置级上实现的，插在各继电器2和一个程序化的单元3之间。由此接口装置所构成的网关例如可以用周期方式传输组织起来的自动化数据、为了监控而传输测量的值、向继电器2传输同步信息，以及为了监控而传输特别以时间顺序标识的消息，述及的消息可以是从一个程序化的单元3传出的继电器的配置或参数消息。

同步信息对各继电器提供一个共同的时间参考，以使它们能对所传输的信息标上时间，特别是在检测一个事件的情况下。所有的消息于是都在设备中按照选定的时间精度注明时间，以便决定各个继电器在链式反应的情况下检测事件的顺序。例如选择准确到毫秒的按时间顺序标识。

由继电器2根据协议P1提供的并传送给一个程序化单元3的信息为接口装置1所考虑，述及的接口装置1是程序化的，以能将所有的信息按照协议P2要求的方式表现出来。对于由程序化的单元3按照协议2要求的方式发送向继电器的信息，其操作则相反。从一个协议过渡到另一个协议的操作中所需的转换软件装置在这里不作描述，这是和所选用的协议P1与P2中的每一个的本身的特征有关，其实现是现有技术水平技术人员所公知的。

图2示出用于工业设备的过程管理系统的通信结构的一个非限制性的例子，其中含有一个根据本发明的接口装置1，用于在设备的各电子保护继电器2间以及设备的至少一个程序化的单元3间构成网关。

前面已经指出，接口装置1和图1中描述的接口装置相对应。在设备中提供有差别的电子保护继电器。它们都具有共同的特征，即被程序化，以能使用如用标准IEC 870-CS 103所确定的协议那样的通信协议P1。

继电器是根据设备的需要而选择的，例如是ALSTOM公司的EPAC3000型保护继电器、或REC 316型线路超载保护继电器，以及ABB公司的RET 316型变压器的微分保护继电器。

所有的继电器2都和一个保护局域网4相连，此保护局域网对于继电器来说是专用的，例如是光学总线型的或是RS 485电子传输连接型的。

在这些继电器中，至少有一些通常可以通过辅助网络5连接到集线/分线器6，述及的集线/分线设备6是插在保护局域网4和辅助网5中间，它例如是多路转换器/多路分路器型的设备。

此处，假定接口装置1是插在保护局域网4和所考察的工业设备中的程序化的单元间的通信结构的加强网7之间。

这种通信结构例如是在如专利申请人的网络F8000的标准化的网络WORLDFIP网的基础上实现的。如在图2中所示出的这种网络其操作功能集中在三个级上，程序化的操作单元分布在这三个级上。这三个级对应于过程的管理与监控级、过程的自动化的中间级、以及过程的输入/输出级。

过程的管理与监控的高级程序化操作单元在这里都用单元8表示，对应于例如过程的管理和监控的操作者平台或监控操作者主平台(stationprincipale)，而单元9例如与一个过程的计算器相对应。此处假定单元8可以通过与单元8按照后面所述的条件相连的接口装置与电子保护继电器2交换信息。各高级单元都和设备的通信结构的通信网络10相连。此处所说的网络例如是一个Ethernet型网络，特别是一个申请人的ALSPAS8000网络。这个网络允许高级单元使用协议P2一方面在它们之间进行通信，另一方面与中间低级的单元进行通信，图中中间级的单元是用11、12标出，同样和前述的网络相连。在图2中，作为例子画出了两个中间级单元，其中一个11作为路由器功能(fonction de routeur)，用来在处于不同级上而使用同一协议P2的单元之间，如在8和1之间，交换信息。另一单元12例如是一个自动控制器，用于序列的自动化应用，或用于程序化的功率的电子控制器，或用于其它。

过程输入/输出级的单元的类型是多种多样的，图中用单元13和单元16表示，如同接口装置1连于同一场地网，此处接口装置1被看作如同输入/输出。用13表示的单元例如是称为智能传感器或智能驱动装置、变速控制单元。用14表示的单元例如是输入/输出单元，用来使过程运行涉及的设备部件通信。述及的设备部件例如是与过程自动化级的一个适当的控制器相连的传统的传感器15和(或)传统的驱动装置16。在所示的例子中，假定述及的传感器和驱动装置都通过总线17和单元13进行通信，总线17例如是由带有包皮的双线电缆组成。

当然，前面所述的单元仅仅作为例子来标出的，而前面所指明的级的数量通常可以在以适当的方法组织的操作单元通过将一个级的功能与另一个级的功能组合而减少。

这样就可以使由电子保护继电器所提供的信息及有关运行需要的电能供应的信息，有关过程控制系统的运行的信息一致地在使如前面所定义的接口装置1整体化的设备。这就在可以使用多种信息的范围内为设备的经营者进行实时管理提供了很大的方便，此处所述的多种信息尽管来源不同，但需要在标准化形式下显示在同一个屏幕上。同样可以使经营者在同图1中单元13和14表示的其它输入/输出单元的情况下干预保护继电器，特别是修改参数，更新配置。这可以用各种可以实现这样功能的程序化的操作单元来执行，或通过一个外部或远程计算机来执行，这个计算机通常用适当的连接与系统结构中提供的单元中的一个或网络中的一个相连。

Claims (3)

1.一种用于一个装备有过程管理系统的工业设备的电子保护继电器(2)的接口装置，述及的过程控制系统含有程序化的操作单元(8、9、11、12、13、14)，它们根据确定的通信协议(P2)通过至少一个网络(7)在一个分时通信结构中彼此通信以控制述及的设备，述及的接口装置的特征在于，该接口装置具有连接硬件装置(0，0’)和转换软件装置，而述及的连接硬件装置(0，0’)使它分别一方面和各继电器连接，另一方面和使结构单元相连的一个网络连接，以便传输信息，述及的转换软件装置使得述及的接口装置将各继电器按照它们共同使用的一个不同的协议(P1)传给接口装置的信息按照各单元共同使用的协议(P2)传给至少一个单元，以及相反地将由至少一个单元按照各单元共同的协议传给接口装置的信息再按照各继电器共同使用的协议传给各继电器。

2.一种具有一个过程控制系统和一个电子保护继电器组(2)的工业设备，述及的过程控制系统中有程序化的操作单元(8、9、11、13、14)，其间的通信是根据确定的通信协议(P2)通过至少一个网络(7)在一个分时通信结构中为控制述及的设备而进行的，述及的工业设备的特征在于该设备至少具有一个装有连接硬件装置(0，0’)和转换软件装置的接口装置，述及的连接硬件装置(0，0’)使得它分别一方面和各继电器连接，另一方面和连接结构单元的网络连接，以能传输信息，而述及的转换软件装置使得述及的接口装置可以将各继电器根据各继器共同使用的一个不同的协议(P1)传给接口装置的信息再根据各单元共同使用的协议(P2)传给至少一个单元，以及相反地将至少一个单元根据各单元共同的协议传给接口装置的信息再根据各继电器所共同使用的协议传给各继电器。

3.根据权利要求2的设备，其中用于电子保护继电器(2)的接口装置(1)是和设备结构的场地网络(7)连接，而述及的场地网络使过程管理系统的至少几个过程的输入/输出单元(13，14)和此系统的至少一个高级单元(11，12)相连接。

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