CN1319236C - 改进的数字保护和控制装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于配电线网的数字的保护和控制(P&C)装置，该装置包括一个计算机化的内含微处理器的控制单元。本发明的P&C装置还包括一个外部的计算机化掌上计算机装置，该装置包括一个具有软件通信平台的人机界面(HMI)。依靠预定义的通信信道，该软件通信平台用于交换有关HMI的软件配置的数据/信息和有关P&C装置操作状态的数据/信息。

Description

改进的数字保护和控制装置及其方法
发明领域
本发明涉及一种用于配电线路或网络中的改进的数字保护和控制装置(P&C)。
背景技术
众所周知，保护和控制装置(P&C)的一个主要功能是监视配电线路或网络的操作状态。其它的对配电线路或网络的主要设备(例如，断开装置或者断路器或者类似装置)的控制操作的重要任务，取决于监视活动的结果。P&C装置的功能由一个控制单元管理，该单元包括一个微处理器。基于预先设定的处理策略，微处理器处理数据/信息，该数据/信息可以由例如预先设置在配电线路或网络上的传感器来提供。基于此输入信息，微处理器为调控P&C装置的功能提供了数字信号的生成。用户和控制单元通常可以交互作用，例如，依靠P&C装置的人机交互界面(通常称为用户界面或HMI)可以设置最佳的处理程序。可通过两个主要的不同访问模式进行编程活动。
根据第一种访问模式(一般叫做“本地访问模式”)，用户可以直接访问HMI。为了此目的，HMI(该情况下叫做“本地HMI”)通常提供键盘，显示器和一组LED信号。用户可以依靠预先设的可以使用适当的软件菜单的硬件按钮进行编程。此外，HMI可以在其显示器上直接显示关于P&C装置状态的数据/信息，通常还可以显示在P&C装置上运行的监视活动的结果。HMI可以显示受数字P&C装置保护的配电线路或网络的图表的指示数据/信息，如，被控制的主要设备的状态，由数字的P&C装置测量的值，保护功能的状态等。
根据第二种访问模式(通常叫做“远程访问模式”)，用户可以远程访问HMI。在该情况下，数字P&C装置通常与一根处理总线连接。依靠远程的计算机化的设备(例如SCADA系统)，用户可以与P&C装置交换数据/信息，也可以执行在本地模式下所述的同样操作。在这种情况下，P&C装置也可以是“盲目型(blindkind)”也就是它不需要提供固有的键盘或显示器。远程方问模式和本地访问模式不是必须二选一的，而是可以根据需要将二者都用到在数字的P&C装置上。
传统的数字P&C装置受到一些缺陷的影响。
主要的缺陷与本地访问HMI模式有关。如上文所述，此访问模式需要带有显示器和键盘的本地HMI的存在。实际应用中已经显示出了整个数字P&C装置的成本与本地HMI的成本相关。结果，由于需要降低安装费用，通常提供降低的处理能力给本地HMI(即，低的图形分辨率，低的处理器功率，低的内存等等)。
此外，在运行本地访问模式时，必须单独地为每个数字P&C装置进行编程。事实表明，如果有很多的数字P&C装置，就需要相当多的编程时间，就必然需要高的安装/维护成本，同时出现编程错误的可能性很高。并且对每个P&C装置必须单独收集检测结果。在实施中，操作人员必须在显示器上读本地HMI的数据/信息，并用手写方式在纸上或者其它的计算机化的设备上纪录数据/信息。很明显，这种低水平的操作需要大量的时间，也意味着出错的可能性很高。
此外，数字P&C装置可能安装在户外或者有害的环境中。在这些情况下，使用本地访问模式是很不舒适的而且有时是相当危险的。
如果采用远程访问模式，上述的大多数缺陷可以克服。不幸的是，并不是任何时候都可远程访问。实际上，远程访问模式要存在数据总线连接，更一般的要有分配控制系统(如SCADA系统)。显然由于这种装置的复杂性和成本原因，很明显在大多数情况下这是不可能实现的。实际情况是，许多配电线路或网络中使用的P&C装置是单独的实体，把它们用数据总线环接起来是非常困难的和昂贵的。
这意味着在通常的实施中，可以说与本地访问模式相关的缺陷仍然是本领域操作者及其关注的，且仍然没有找到满意的解决方法。
发明概述
因此，本发明主要目的是为配电线路或网络提供一个数字P&C装置，该装置可以克服上述的缺陷。
在主要目的范围内，本发明的另一个目的是提供一个数字P&C装置，该装置提供有增强功能的本地访问模式，同时可以使该数字P&C装置的安装/维护成本维持在相对较低的水平。
本发明的另外一个目的是提供一个数字P&C装置，该装置可以在本地标准下，自动的从HMI收集数据/信息。
本发明的另外一个目的是提供一个数字P&C装置，该装置可以本地标准下，自动的执行HMI的编程，还可以自动的为HMI装载数据/信息。
本发明很重要的一个目的是提供一个数字P&C装置，该装置时容易实现的且成本也有竞争力。
因此，本发明为配电线路或网络提供了一个数字的保护和控制(P&C)装置，该装置包括一个计算机化的内含微处理器的控制单元。此外，本发明的P&C装置还包括一个外部的计算机化的设备，用于和计算机化的控制单元交换数据/信息。
本发明该P&C装置的特征在于，外部的计算机化的设备包括至少一个掌上计算机化的装置，该装置包括一个具有软件通信平台人机界面(HMI)。依靠预先确定的通信信道，该软件通信平台用于交换有关HMI的软件配置的数据/信息和有关P&C装置操作状态的数据/信息。
附图说明
本发明的数字P&C装置的其它特征和优点将在下文中参考附图1加以详细描述：
图1中以方块图示意本发明中的数字P&C装置。
实施例描述
参考所述的附图1，如上文所述，本发明的数字P&C装置1用于配电线路或网络(未示出)中，它包括一个计算机化的控制单元2，该单元包含一个微处理器3。此外，本发明中数字P&C装置1还包括一个外部计算机化的设备5，用于和计算机化的控制单元2交换数据/信息6。本发明的数字P&C装置1的特征在于外部计算机化的设备5，包括至少一个具有人机界面10(HMI)的掌上计算机化的装置7。用户通过HMI10可以与掌上计算机化的装置7进而与计算机化的控制单元2进行交互作用。该HMI10包括一个软件通信平台8，通过一个预定义的通信信道(未示出)，软件通信平台8平台用于交换关于HMI的软件配置的数据/信息11和关于P&C装置1操作状态的数据/信息12。
掌上计算机化的装置7完全可以由市场上可获得的标准掌上电脑组成。所述的通信信道(未示出)可以是无线类的(例如射频或者红外线或者GSM通信信道)或者是有线类的(例如RS-232通信端口)。
更可取的是，计算机化的控制单元2包括至少一个用于支持与软件通信平台8通信的软件通信模块13。根据主-从通信程序，软件通信平台8可以与软件通信模块13很方便的通信。该主-从通信程序可用于管理软件通信平台8与软件通信模块13之间所有不同的通信信息流。该主从通信程序最好包括如下所述的步骤。通信开始之前，处于等待步骤，软件通信模块13保持在空闲状态，等待来自软件通信平台8的命令。在实际应用中，在收到来自软件通信平台8的命令之前，软件通信模块13不执行任何操作。下一个步骤是接收步骤，在该步骤中，软件通信模块13收到来自软件通信平台8的命令。现在软件通信模块13可以自由的运行执行步骤，在执行步骤中软件通信模块13执行来自软件通信平台8的命令。当执行完要求的任务后，进入响应步骤，软件通信模块13把收到的命令的执行情况通知给软件通信平台8。
本发明的P&C装置1允许用户为本地操作数字P&C装置提供改进的方法，尤其允许为执行与数字P&C装置1中的计算机化的控制单元2进行本地的数据/信息交换提供改进的方法。为本地操作数字P&C装置而改进的方法的优先阶段是连接阶段。在该阶段中，掌上计算机化的装置7与计算机化的控制单元2建立通信。连接阶段可以包括一个询问步骤，该步骤中软件通信平台8检查软件通信模块13是否准备交换数据/信息6。实际应用时，软件通信平台8检查与软件通信模块13的连接状态。如果没有出现问题，执行响应步骤，该步骤中，软件通信模块13将它的利用率传送给交换数据/信息6。此外，有利的是本地操作数字P&C装置而改进的方法包括一个配置阶段，该阶段中掌上计算机化的装置7与计算机化的控制单元2交换关于HMI10的软件配置的数据/信息11。配置阶段最好包括一个开始步骤，在该步骤中软件通信平台8发送开始命令至软件通信模块13。一旦软件通信模块13收到所述的开始命令，即执行下载步骤。在下传载骤中，软件通信模块13下载关于HMI10的软件配置的数据/信息11至软件通信平台8。从而执行运行阶段，在该阶段中，掌上计算机化的装置7与计算机化的控制单元2自动交换关于P&C装置1的操作状态的数据/信息12。在下载阶段中，软件通信平台8可以很容易的从计算机化的控制单元2下载关于数字P&C装置1的操作状态的数据/信息。这些数据/信息可以是主要设备的操作状态，或者由数字P&C装置执行的测量，或者关于配电线网的方法或者其它。在这种方式下掌上计算机化的装置7可能被用作数据/信息的载体，自动的从P&C装置的数据组中检索。另一方面，在上传阶段中，预定义的参数化命令或者控制单元2所必须存储/使用的关于P&C装置1的操作状态的数据/信息，可以直接的由软件通信平台8上传至计算机化的控制单元2。以此方式，掌上计算机化的装置7可用作P&C装置1的附属命令终端，
根据本发明，该P&C装置1可以实现预期的目标和目的。
事实上，采用配有软件通信平台8的掌上计算机化的装置7可以克服本地访问模式中典型的缺陷。依靠软件平台适当的编程，可以实现改进的处理功能。实践中，根据需要可以增强掌上计算机化的装置的处理能力。
同时，由于计算机化的控制单元2不再需要显示器或键盘，所以P&C装置1的全部安装成本可以相对较低。
此外，采用配有软件通信平台8的掌上计算机化的装置7很容易在本地标准下，自动的收集计算机化的控制单元2的数据/信息。因此，降低了纪录P&C装置状态的时间和成本。
采用配有软件通信平台8的掌上计算机化的装置7很容易在本地标准下，自动的对计算机化的控制单元2编程，还可以自动的为计算机化的控制单元2装载数据/信息。在这种方式下，编程出错的可能性明显降低，编程时间和成本也彻底降低。
此外，实践证明，本发明的数字P&C装置1，可以在有竞争力的成本下很容易地实现。
按照本发明所构思的数字P&C装置是可以灵活多变的，所有这些都在本发明的精神范围内。所有的细节也可以由其它技术上等效的元件替代。事实上，按照本发明和现有技术，只要其采用的材料和尺寸与此种特殊用途能够相配合，那么它们可以是任意的。

Claims (7)

1.一种用于配电网的数字保护和控制装置，包括：
一个计算机化的控制单元，包含微处理器和用于支持与该计算机化的控制单元外部的装置通信的软件通信模块；
一个外部计算机化的设备，用于与所述计算机化的控制单元交换数据/信息，该外部计算机化的设备包含至少一个掌上计算机化的装置，该掌上计算机化的装置设有一个人机界面，该界面包括一个软件通信平台，用以依靠预先确定的通信信道与所述软件通信模块通信，该软件通信平台将有关所述保护和控制装置操作状态的数据/信息上传至所述软件通信模块和从所述软件通信模块下载有关所述保护和控制装置操作状态的数据/信息；
其特征在于，所述软件通信平台与所述软件通信模块还双向交换关于所述人机界面的软件配置的数据/信息。
2.如权利要求1所述的数字保护和控制装置，其特征在于，所述软件通信平台根据主-从通信程序与所述的软件通信模块进信通信。
3.如权利要求2所述的数字保护和控制装置，其特征在于，所述主-从通信程序包括以下步骤：
等待步骤，该步骤中所述软件通信模块等待来自所述软件通信平台的命令；
接收步骤，该步骤中所述软件通信模块接收来自所述软件通信平台的命令；
执行步骤，该步骤中所述软件通信模块执行来自所述软件通信平台的命令；和
响应步骤，该步骤中软件通信模块把所收到的命令的执行情况通知给软件通信平台。
4.用于本地操作如权利要求1所述的用于配电网的数字保护和控制装置的方法，其特征在于包括如下几个阶段：
连接阶段，该阶段内所述掌上计算机化的装置与所述计算机化的控制单元建立连接；
配置阶段，该阶段内所述掌上计算机化的装置与所述计算机化的控制单元之间交换关于所述人机界面软件配置的数据/信息；和
运行阶段，该阶段内所述掌上计算机化的装置与所述计算机化的控制单元之间交换关于所述保护和控制装置操作状态的数据/信息。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述连接阶段包括以下步骤：
询问步骤，该步骤中所述掌上计算机化的装置的软件通信平台检查所述计算机化的控制单元的软件通信模块是否准备交换数据/信息；和
响应步骤，该步骤中所述计算机化的控制单元的软件通信模块将它的利用率送至交换数据/信息。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述配置阶段包括以下步骤：
开始步骤，该步骤中所述掌上计算机化的装置的软件通信平台发送开始命令至所述计算机化的控制单元的软件通信模块；和
下载步骤，该步骤中所述软件通信模块下载关于所述的人机界面软件配置的数据/信息至所述掌上计算机化的装置的软件通信平台。
7.如权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，它至少包括以下几个阶段中的一个：
下载阶段，该阶段内所述软件通信平台可自动从所述计算机化的控制单元下载与所述保护和控制装置操作状态有关的数据/信息；和/或
上传阶段，该阶段内所述软件通信平台自动将与所述保护和控制装置操作状态有关的数据/信息上传至所述计算机化的控制单元。
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