PL192340B1 - Sposób i układ zabezpieczania sieci rozdzielczej z nadrzędnym przekaźnikiem - Google Patents

Abstract

1. Sposób zabezpieczania sieci rozdzielczej z nadrzednym przekaznikiem, w którym odbiera sie sygnaly sterujace z linii za pomoca nadajni- ka-odbiornika adaptera interfejsu szeregowego, dolaczonego do przekaznika zabezpieczenio- wego i przekazuje sie informacje z wyjscia tego nadajnika-odbiornika do pierwszego kanalu transmisji przez pierwszy port, znamienny tym, ze kontroluje sie sygnal pierwotnego kanalu transmisji za pomoca tego nadajnika-odbiornika adaptera interfejsu szeregowego, ze wzgledu na wystepowanie zaklócen lub interferencji, anastepnie przy wystapieniu zaklócenia lub interferencji przelacza sie przesylanie informacji przekaznika zabezpieczeniowego na wtórny kanal transmisji za pomoca tego nadajnika- odbiornika adaptera interfejsu szeregowego i przesyla sie informacje przekaznika zabezpie- czeniowego we wtórnym kanale transmisji. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób i układ zabezpieczania sieci rozdzielczej z nadrzędnym przekaźnikiem, zwłaszcza do transmisji danych przekaźnika w sieci.

Znane są inteligentne, przekaźnikowe przyrządy zabezpieczeniowe do zwiększania sterowania zabezpieczeniowego elektrycznymi układami rozdzielczymi mocy, które mają zdolność transmisji danych przekaźnika. Transmisja danych w sieci jest realizowana przy szybkości danych mniejszych niż 1 megabit na sekundę i przy zastosowaniu światłowodowych, asynchronicznych interfejsów szeregowych. Zwykle transmisja pomiędzy przekaźnikami zabezpieczeniowymi w sieciach jest realizowana przy zastosowaniu protokołów nadrzędnych-podległych, w których pewne przyrządy sieci są priorytetowe.

Znany jest z opisu patentowego USA nr 4 972 290 elektryczny układ rozdzielczy mocy ze zdalną kontrolą i sterowaniem przekaźnikami zabezpieczeniowymi. Wtym układzie stacje podległe kontrolują w sposób ciągły działanie analogowych przekaźników zabezpieczeniowych, a stacja nadrzędna komunikuje się z podległymi stacjami kontrolującymi i pamięta dane przekaźnika sieci, przy czym transmisja danych przekaźnika następuje przez kanały transmisji.

Znany jest z opisu zgłoszenia międzynarodowego WO 98/11641 układ przekaźnika zabezpieczeniowego, zawierającego nadajnik-odbiornik adaptera interfejsu szeregowego, pierwszy nadajnikodbiornik do wymiany informacji pomiędzy nadajnikiem-odbiornikiem adaptera interfejsu szeregowego i siecią oraz drugi nadajnik-odbiornik do wymiany informacji pomiędzy nadajnikiem-odbiornikiem adaptera interfejsu szeregowego i siecią.

Problemem przy transmisji przekaźników jest szum, na przykład związany z zakłóceniami elektromagnetycznymi, i uszkodzenia linii transmisyjnej, a także zdolność transmisji o małych szybkościach, nie większych niż 1 megabit. Środowisko, w którym inteligentne przekaźniki zabezpieczeniowe pracują, podlega różnym warunkom i stosunkowo dużym zmianom temperatury.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że kontroluje się sygnał pierwotnego kanału transmisji za pomocą tego nadajnika-odbiornika adaptera interfejsu szeregowego, ze względu na występowanie zakłóceń lub interferencji, a następnie przy wystąpieniu zakłócenia lub interferencji przełącza się przesyłanie informacji przekaźnika zabezpieczeniowego na wtórny kanał transmisji za pomocą tego nadajnika-odbiornika adaptera interfejsu szeregowego i przesyła się informację przekaźnika zabezpieczeniowego we wtórnym kanale transmisji.

Korzystnie co najmniej jeden spośród pierwotnego kanału transmisji i wtórnego kanału transmisji stanowi kanał sieci.

Korzystnie kontroluje się sygnał kanału transmisji ze względu na występowanie zakłóceń lub interferencji, niezależnie od przekaźnika zabezpieczeniowego.

Korzystnie czas przełączania wynosi mniej niż przez 1,5 ms.

Układ według wynalazku charakteryzuje się tym, że nadajnik-odbiornik adaptera interfejsu szeregowego jest dołączony do układu filtrów z transformatorami impulsowymi, który jest dołączony do pierwszego interfejsu pierwotnego kanału transmisji przez zespół transformatorów izolacyjnych i do drugiego interfejsu pierwotnego kanału transmisji przez przetwornik protokołów, przy czym nadajnikodbiornik adaptera interfejsu szeregowego jest dołączony także do wtórnego nadajnika-odbiornika do wymiany sygnałów komunikacyjnych przez wtórny światłowodowy nadajnik i odbiornik.

Korzystnie co najmniej jeden z wielu kanałów transmisji stanowi kanał sieci.

Korzystnie pierwotny nadajnik-odbiornik stanowi przetwornik.

Korzystnie nadajnik-odbiornik adaptera interfejsu szeregowego ma pierwszy port interfejsu ze skrętką dwużyłową, dołączony do układu filtrów z transformatorami impulsowymi i drugi port interfejsu jednostki dostępu, dołączony do wtórnego nadajnika-odbiornika.

Korzystnie układ jest dołączony przez przyrządy równorzędne do sieci.

Korzystnie pierwszy kanał transmisji stanowi kanał użytkownika.

Korzystnie układ zawiera cyfrowy moduł przetwarzania przekaźnika do funkcji zabezpieczenia i sterowania w sieci rozdzielczej mocy, dołączony do linii w układzie rozdzielczym mocy i do wielu portów do transmisji danych przekaźnika przez jeden z wielu kanałów transmisji.

Korzystnie układ stanowi kartę komunikacyjną do wykrywania zakłóceń i przełączania.

Korzystnie pierwotny kanał transmisji jest wybieralny pomiędzy pierwszym i drugim protokołami sieci oraz wtórny kanał transmisji jest jednym spośród pierwszego i drugiego protokołów sieci.

Zaletą wynalazku jest zapewnienie niezawodnego, tolerującego uszkodzenia układu transmisyjnego o dużej szybkości dla przekaźników zabezpieczeniowych. Dzięki użyciu układu komunikacji

PL 192 340 B1 rezerwowej, który transmituje informację przekaźnika przez równorzędne urządzenia poprzez sieć przy zastosowaniu pierwotnego kanału transmisji sieci typu Ethernet, jest zapewniona możliwość wykrywania obecności zakłócenia lub uszkodzenia w pierwotnym kanale transmisji i przełączania transmisji z kanału pierwotnego na kanał wtórny. Typ pierwotnego kanału transmisji może być wybrany przez użytkownika bez przeprogramowania przekaźnika. Ponadto układ komunikacyjny jest zdolny do wytrzymania warunków roboczych związanych z podstacjami użyteczności elektrycznej, w zakresie temperatur od -40°C do +85°C.

Przedmiot wynalazku jest pokazany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu komunikacyjnego przekaźnika zabezpieczeniowego według wynalazku i fig. 2 -sieć działań układu komunikacyjnego według wynalazku.

Figura 1 przedstawia układ komunikacyjny 10 cyfrowego przekaźnika zabezpieczeniowego, który zawiera nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego, odbierający wiele sygnałów sterujących w liniach TXD, RXD, TENA, RENA, CLSN, TCLK i RCLK przez łącznik sprzęgający 16, dołączony elektrycznie do cyfrowego przekaźnika zabezpieczeniowego. Nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego zawiera pierwszy i drugi porty 14a i 14b nadawania i odbioru danych przekaźnika zabezpieczeniowego. Układ komunikacyjny 10 jest na przykład kartą rozszerzenia, a łącznik sprzęgający 16 sprzęga nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego z płytą główną cyfrowego przekaźnika zabezpieczeniowego.

Porty 14a i 14b nadawania i odbioru danych mają zdolności transmisji pierwotnej i wtórnej, nadają i odbierają dane zgodnie z tymi samymi lub różnymi protokołami komunikacyjnymi. Pierwszy port 14a danych ma zdolność komunikacji pierwotnej, na przykład w wybranym przez użytkownika kanale transmisji sieci typu Ethernet. Pierwszy port 14a danych jest na przykład portem interfejsu ze skrętką dwużyłową TP, a drugi port 14b jest na przykład portem interfejsu jednostki dostępu AUI.

Pierwszy port 14a danych jest sprzęgnięty z układem filtrów 18 z transformatorami impulsowymi, które zapewniają izolację i filtrowanie szumu dla danych nadawanych lub odbieranych z pierwotnego kanału transmisji, dołączonego do sieci zawierającej pewną liczbę przekaźnikowych przyrządów zabezpieczeniowych. Pierwotny kanał transmisji zawiera wiele wybieralnych przez użytkownika kanałów transmisji. Na fig. 1 interfejsy TPTX+, TPTX-, TPRX+ i TPRX- ze skrętką dwużyłową przyłączają transformatory impulsowe, zawarte w układzie filtrów 18 z transformatorami impulsowymi, do zespołu transformatorów izolacyjnych 20 i przetwornika 22 protokołów. Transformatory izolacyjne 20 są dołączone do pierwszego interfejsu 24 pierwotnego kanału transmisji, który jest na przykład interfejsem sieci typu Ethernet, a przetwornik 22 protokołów jest dołączony do drugiego interfejsu 26 pierwotnego kanału transmisji. Pierwszy interfejs 24 pierwotnego kanału transmisji zawiera na przykład łącznik przyłączony do sieci, a drugi interfejs 26 pierwotnego kanału transmisji zawiera światłowodowy nadajnik i odbiornik 26ai 26b. Przetwornik 22 protokołów przetwarza sygnały komunikacyjne pomiędzy pierwszym i drugim protokołem komunikacyjnym. Zastosowanie wielokrotnych interfejsów kanału pierwotnego umożliwia użytkownikowi określenie typu interfejsu kanału pierwotnego. Konfiguracja pokazana na fig. 1 umożliwia instalatorowi sterowanie typem interfejsu kanału pierwotnego, bez przeprogramowania przekaźnikowego przyrządu zabezpieczeniowego.

Drugi port 14b danych jest dołączony do wtórnego nadajnika-odbiornika 28, który wymienia sygnały komunikacyjne z siecią przez wtórny, światłowodowy nadajnik i odbiornik 28a i 28b.

Nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego jest dołączony operacyjne do nadawczych i odbiorczych diod świecących 12a i 12b, które są dołączone do napięcia zasilania i zapewniają wskazanie, czy nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego jest wprowadzony do pracy nadawczej lub odbiorczej.

Figura 2 przedstawia sieć działań podczas pracy nadajnika-odbiornika 12 adaptera interfejsu szeregowego, który nadaje dane przekaźnika zabezpieczeniowego przez sieć zgodnie z przykładowym sposobem. W kroku 200 nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego odbiera informację przekaźnika zabezpieczeniowego i sygnały sterujące przez łącznik sprzęgający 16 i linie TXD, TENA, TCLK itd. W kroku 202 nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego daje na wyjściu informację przekaźnika, nadawaną przez pierwotny kanał transmisji, przez pierwszy port 14a danych, zgodnie z pierwszym formatem transmisji. Informacja przekaźnika podawana na wyjście przez pierwszy port 14a danych jest filtrowana, jak to pokazano na fig. 1, a następnie przekazywana do pierwotnego kanału transmisji, który został wstępnie wybrany podczas instalacji przekaźnika zabezpieczeniowego. W przykładzie z fig. 1 działanie w kroku 202 powoduje transmisję informacji przekaźnika przez linie TPTX+ i TPTX-, przez transformatory izolacyjne 20, do pierwszego interfejsu 24 pierwotne4

PL 192 340 B1 go kanału transmisji albo powoduje przesyłanie informacji przekaźnika do przetwornika 22 protokołów, który przetwarza dane oraz dostarcza przetworzone dane do drugiego interfejsu 26 pierwotnego kanału transmisji.

W kroku 204 nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego określa, czy występuje zakłócenie transmisji w pierwotnym kanale transmisji, na przykład w oparciu o obecność lub brak ważnych cykli lub ramek łączy przy pierwszym porcie 14a danych. Jeżeli nie występuje zakłócenie transmisji w pierwotnym kanale transmisji, proces powraca do kroku 202 w celu kontynuacji informacji przekaźnika nadawczego w pierwotnym kanale transmisji. Jeżeli nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego określa, że w kroku 204 występuje zakłócenie transmisji, na przykład pogorszenie, które przekracza wartość progową, wówczas w kroku 206 nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego przełącza proces transmisji na wtórny kanał transmisji. Nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego dokonuje przełączenia z pierwotnego na wtórny kanał transmisji automatycznie, bez oddziaływania przez główny układ przetwarzania przekaźnika zabezpieczeniowego. Innymi słowy, przełącznik jest przezroczysty dla głównego algorytmu sterowania przekaźnikiem zabezpieczeniowym, a główny moduł przetwarzania przekaźnika jest zdolny do przeznaczenia jego zasobów do wykonania algorytmów zabezpieczenia i sterowania, bez dodatkowego sterowania i przełączania kanałów transmisji. Przez rozdzielenie wykrywania zakłóceń i operacji przełączania od operacji głównego przetwarzania dla zabezpieczania, wykrywanie i przełączanie są wykonywane szybko dla zwiększenia niezawodności komunikacji w sieci. Krok 204 wykrywania uszkodzenia kanału pierwotnego i krok 206 przełączania na kanał wtórny są wykonywane krócej niż około 1,5 ms.

Po przełączeniu nadajnika-odbiornika 12 adaptera interfejsu szeregowego na wtórny kanał transmisji, dostarczana jest nadawana informacja przekaźnika we właściwym formacie danych, do wtórnego nadajnika-odbiornika 28, który przesyła informację przekaźnika przez sieć.

Figura 2 pokazuje, że transmisja przez drugi kanał trwa, aż zakłócenie w kanale pierwotnym zostanie usunięte, na przykład gdy nadajnik-odbiornik 12 adaptera interfejsu szeregowego określa, że zakłócenie nie pozostaje dłużej. Jeżeli zostaje określone, że zakłócenie pozostaje w kroku 208, proces powraca do kroku 206. Jeżeli zostaje określone w kroku 208, że zakłócenie nie pozostaje dłużej, proces powraca do kroku 202, to jest wyjście jest przełączane z powrotem na kanał pierwotny. Alternatywnie transmisja trwa w sposób nieokreślony w drugim kanale lub przynajmniej, aż zakłócenie wystąpi w drugim kanale, w którym to czasie transmisja jest przełączana z powrotem na kanał pierwotny.

Dla uproszczenia jest opisywana tylko transmisja informacji przekaźnika i odbiór informacji przekaźnika z sieci następuje podobnie do transmisji i jest realizowany równocześnie z transmisją.

Układ komunikacyjny opisany powyżej komunikuje się z przyrządami równorzędnymi bezpośrednio przez sieć i transmisja sygnałów do pośredniego, głównego przyrządu komunikacyjnego jest niepotrzebna.

Układ komunikacyjny jest wykonany na pojedynczej karcie rozszerzenia, która sprzęga się z płytą podstawową, związaną z przekaźnikiem zabezpieczeniowym. Karta rozszerzenia wzdłuż całego przekaźnika zabezpieczeniowego jest utwardzana przemysłowo, tak że wytrzymuje temperatury od około -40°C do około +85°C.

Poza zastosowaniem zakresu przemysłowego temperatur od -40°C do +85°C, zamiast tradycyjnego, stosowanego zakresu temperatur od 0°C do +70°C, utwardzony przemysłowo przyrząd według wynalazku jest poddawany różnym testom elektrycznym, związanym na przykład z elektrycznymi stanami przejściowymi, oscylacyjnymi stanami przejściowymi, rezystancją izolacyjną, wytrzymałością dielektryczną, rozładowaniem elektrostatycznym, odpornością udarową, wytrzymałością pola magnetycznego, spadkami napięcia i/lub podatnością na wpływy. Te testy zapewniają, że przyrząd jest zdolny do wytrzymania stanów zwykle doświadczanych w elektrycznych układach rozdzielczych mocy.

Wynalazek znajduje zastosowanie przy szybkiej, na przykład 10 megabitów na sekundę, transmisji pomiędzy równorzędnymi przyrządami zabezpieczeniowymi w sieci rozdzielczej mocy i ma zdolność rezerwowej komunikacji światłowodowej przy odtwarzaniu zabezpieczeniowym w sieci.

Claims (13)

1. Sposób zabezpieczania sieci rozdzielczej z nadrzędnym przekaźnikiem, w którym odbiera się sygnały sterujące z linii za pomocą nadajnika-odbiornika adaptera interfejsu szeregowego, dołączonego do przekaźnika zabezpieczeniowego i przekazuje się informację z wyjścia tego nadajnikaPL 192 340 B1 odbiornika do pierwszego kanału transmisji przez pierwszy port, znamienny tym, że kontroluje się sygnał pierwotnego kanału transmisji za pomocą tego nadajnika-odbiornika adaptera interfejsu szeregowego, ze względu na występowanie zakłóceń lub interferencji, a następnie przy wystąpieniu zakłócenia lub interferencji przełącza się przesyłanie informacji przekaźnika zabezpieczeniowego na wtórny kanał transmisji za pomocą tego nadajnika-odbiornika adaptera interfejsu szeregowego i przesyła się informację przekaźnika zabezpieczeniowego we wtórnym kanale transmisji.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że co najmniej jeden spośród pierwotnego kanału transmisji i wtórnego kanału transmisji stanowi kanał sieci.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kontroluje się sygnał kanału transmisji ze względu na występowanie zakłóceń lub interferencji, niezależnie od przekaźnika zabezpieczeniowego.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas przełączania wynosi mniej niż przez 1,5 ms.

5. Układ zabezpieczania sieci rozdzielczej z nadrzędnym przekaźnikiem, zawierający nadajnikodbiornik adaptera interfejsu szeregowego, dołączony do cyfrowego przekaźnika zabezpieczeniowego dla wymiany informacji pomiędzy przekaźnikiem zabezpieczeniowym i siecią, dołączony do wielu kanałów transmisji, znamienny tym, że nadajnik-odbiornik (12) adaptera interfejsu szeregowego jest dołączony do układu filtrów (18) z transformatorami impulsowymi, który jest dołączony do pierwszego interfejsu (24) pierwotnego kanału transmisji przez zespół transformatorów izolacyjnych (20) i do drugiego interfejsu (26) pierwotnego kanału transmisji przez przetwornik (22) protokołów, przy czym nadajnik-odbiornik (12) adaptera interfejsu szeregowego jest dołączony także do wtórnego nadajnikaodbiornika (28) do wymiany sygnałów komunikacyjnych przez wtórny światłowodowy nadajnik i odbiornik (28a), (28b).

6. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że co najmniej jeden z wielu kanałów transmisji stanowi kanał sieci.

7. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że pierwotny nadajnik-odbiornik stanowi przetwornik.

8. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że nadajnik-odbiornik (12) adaptera interfejsu szeregowego ma pierwszy port (14a) interfejsu ze skrętką dwużyłową (TP), dołączony do układu filtrów (18) z transformatorami impulsowymi i drugi port (14b) interfejsu jednostki dostępu (AUI), dołączony do wtórnego nadajnika-odbiornika (28).

9. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że jest dołączony przez przyrządy równorzędne do sieci.

10. Układ według zastrz. 6, znamienny tym, że pierwszy kanał transmisji stanowi kanał użytkownika.

11. Układ według zastrz. 5, znamienny tym, że zawiera cyfrowy moduł przetwarzania przekaźnika do funkcji zabezpieczenia i sterowania w sieci rozdzielczej mocy, dołączony do linii w układzie rozdzielczym mocy i do wielu portów (14a, 14b) do transmisji danych przekaźnika przez jeden z wielu kanałów transmisji.

12. Układ według zastrz. 11, znamienny tym, że stanowi kartę komunikacyjną do wykrywania zakłóceń i przełączania.

13. Układ według zastrz. 12, znamienny tym, że pierwotny kanał transmisji jest wybieralny pomiędzy pierwszym i drugim protokołami sieci oraz wtórny kanał transmisji jest jednym spośród pierwszego i drugiego protokołów sieci.