專利名稱：：繼電器裝置和相應(yīng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總的來(lái)說(shuō)涉及繼電器，并且更具體地說(shuō)涉及電力系統(tǒng)保護(hù)繼電器。
背景技術(shù)：
：在美國(guó)電功率系統(tǒng)產(chǎn)生三相交流電(AC)電功率。每個(gè)功率相位與其它兩個(gè)功率相位有120度的相位差(正的或負(fù)的)。任何相位的電壓都在正電壓和負(fù)電壓之間正弦形地振蕩。在高電壓電平傳送電功率比在低電壓電平更有效。電功率被產(chǎn)生為中等電壓的三相AC功率并且為了在長(zhǎng)的傳輸線上傳輸利用變壓器增加到110kV到1000kV的范圍。采用開(kāi)關(guān)裝置來(lái)控制傳輸系統(tǒng)。開(kāi)關(guān)裝置可以包括斷路器、熔斷器、開(kāi)關(guān)、和繼電器。電力分配保護(hù)繼電器，在此被稱作繼電器，監(jiān)控電力分配參數(shù)的變化并且根據(jù)電力分配參數(shù)的狀態(tài)和情形控制開(kāi)關(guān)裝置。例如，如果太多的電流被提供給局部分配線，繼電器可以指令斷路器或開(kāi)關(guān)裝置斷開(kāi)，從而中斷電力供給該局部分配線?？梢酝ㄟ^(guò)繼電器監(jiān)控電流、電壓電平、頻率、相位、和其它參數(shù)。繼電器在復(fù)雜性上從監(jiān)控單個(gè)參數(shù)的機(jī)電裝置到能夠同時(shí)監(jiān)控許多獨(dú)立參數(shù)的微處理器控制的繼電器變化。繼電器能夠在被改編程序用來(lái)監(jiān)控電力分配系統(tǒng)的多個(gè)特性時(shí)改變它們的行為。為了電力分配系統(tǒng)的安全和可靠運(yùn)行，必須定期徹底檢測(cè)電力分配系M^的繼電器。電力分配系統(tǒng)的失效可能導(dǎo)致重大經(jīng)濟(jì)損失和麻煩，并且可能會(huì)導(dǎo)致對(duì)需要依賴于電力分配的特殊醫(yī)療服務(wù)的人的危險(xiǎn)。由于這些原因，電功率系統(tǒng)的定期檢測(cè)由政府法規(guī)規(guī)定。該周期檢測(cè)通過(guò)連接外部檢測(cè)設(shè)備到用來(lái)檢測(cè)的繼電器(即測(cè)試中的繼電器(RUT))來(lái)實(shí)行。該外部檢測(cè)設(shè)備可以是互連的單獨(dú)裝置、或固定的測(cè)試系統(tǒng)或其它外部配置。電力公司等(即中壓工業(yè)設(shè)備)需要顯著的檢測(cè)效果來(lái)確認(rèn)繼電器的持續(xù)正確運(yùn)行。單獨(dú)的外部檢測(cè)設(shè)備97包括多個(gè)用來(lái)執(zhí)行檢測(cè)的單獨(dú)部件，該設(shè)備可以包括例如萬(wàn)用表、鉗形表、便攜式應(yīng)用測(cè)試器、示波器、頻譜分析器、頻率計(jì)數(shù)器、斷路器分析器、信號(hào)發(fā)生器和指示器。這些裝置的互連以及到受測(cè)試的繼電器的連接需要專門的知識(shí)和培訓(xùn)。除了繼電器外部的單獨(dú)測(cè)試部件外，已經(jīng)使用多個(gè)測(cè)試系統(tǒng)(即基于單封裝測(cè)試裝置的專用微處理器(未示出))測(cè)試電力系統(tǒng)保護(hù)繼電器。利用機(jī)電和電子型繼電器，繼電器測(cè)試系統(tǒng)臨時(shí)連接到繼電器脫扣單元電路以測(cè)試?yán)^電器對(duì)各種類型的電力系統(tǒng)問(wèn)題包括過(guò)電流、電流不足、線-線故障、線-地故障、諧波引入、相移等的響應(yīng)。也可以在系統(tǒng)監(jiān)控繼電器對(duì)該系統(tǒng)提供的多個(gè)輸入信號(hào)的響應(yīng)時(shí)出現(xiàn)測(cè)試。一些固定測(cè)試設(shè)備在商業(yè)上可得到，例如單封裝斷路器和過(guò)載繼電器測(cè)試裝置，其在繼電器的外部并且為了正當(dāng)運(yùn)行其上還需要校正連接。繼電器的檢測(cè)按照慣例通過(guò)模仿繼電器可能受到的各種輸入信號(hào)完成，通過(guò)仿真輸入信號(hào)例如功率分配或生成系統(tǒng)的理論上的故障特性，由此驗(yàn)證與功率分配或生成系統(tǒng)上的保護(hù)系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)計(jì)元件。仿真可以被看作是努力盡可能接近地復(fù)制來(lái)自實(shí)際過(guò)程的數(shù)據(jù)(例如，由裝置在電力系統(tǒng)的一點(diǎn)記錄的數(shù)據(jù))。該仿真包括與故障期間的功率分配系統(tǒng)相關(guān)的多個(gè)參數(shù)特性。通過(guò)仿真生成的故障條件(例如電流、電壓電平、頻率、相位、和諧波改變)因而被應(yīng)用到繼電器，并且在繼電器被應(yīng)用在實(shí)際的功率分配系統(tǒng)中時(shí)預(yù)期結(jié)果被預(yù)先考慮、確認(rèn)或?yàn)檎_的操作修正設(shè)置。也可以通過(guò)利用由位于電力系統(tǒng)特定位置的數(shù)字故障記錄器記錄的電流和電壓數(shù)據(jù)執(zhí)行數(shù)據(jù)模擬；該數(shù)據(jù)僅適用于測(cè)試位于電力系統(tǒng)中相同位置的繼電器。仿真數(shù)據(jù)并不精確代表實(shí)際的電力系統(tǒng)值因此現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試可能并不精確并且產(chǎn)生不精確的結(jié)果。許多現(xiàn)有技術(shù)的繼電器測(cè)試設(shè)備97具有多個(gè)外部信號(hào)發(fā)生器以生成信號(hào)來(lái)測(cè)試一個(gè)或多個(gè)繼電器。這些系統(tǒng)包括提供信號(hào)發(fā)生器生成信號(hào)使用的輸入的控制器。這些系統(tǒng)也可以包括可以手持的控制器，并且包括和控制器進(jìn)行通信并且接收和顯示繼電器測(cè)試信息以及為用戶/測(cè)試工程師輸入控制信息的用戶界面。以前，基本上在一個(gè)外殼中的外部測(cè)試設(shè)備的一個(gè)這樣的封裝是具有多個(gè)生成信號(hào)以測(cè)試一個(gè)或多個(gè)繼電器的信號(hào)發(fā)生器的繼電器測(cè)試裝置97。該系統(tǒng)包括提供信號(hào)發(fā)生器生成信號(hào)使用的輸入的控制器。該測(cè)試包括選擇由用戶通過(guò)繼電器測(cè)試裝置97的手持式控制器(未示出)的輸入啟動(dòng)繼電器的測(cè)試并且為根據(jù)用戶輸入傳送輸入信號(hào)到繼電器測(cè)試裝置97的控制模塊作準(zhǔn)備，并且包括響應(yīng)于該輸入信號(hào)開(kāi)始繼電器的測(cè)試。該測(cè)試也包括由繼電器測(cè)試裝置97的發(fā)生器產(chǎn)生測(cè)試信號(hào)以測(cè)試該繼電器并且包括通過(guò)該控制模塊捕獲該繼電器測(cè)試結(jié)果。該方法也為顯示該手持式控制器的顯示器上的繼電器測(cè)試信息的至少一部分作準(zhǔn)備?？梢圆捎镁哂写蠊β孰娫春头糯笃鞯睦^電器測(cè)試設(shè)備97并且采用控制該繼電器測(cè)試設(shè)備97的分開(kāi)的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)來(lái)測(cè)試?yán)^電器。該繼電器測(cè)試設(shè)備97可以相對(duì)不智能并且可以依賴于該分開(kāi)的PC提供測(cè)試?yán)^電器所需的智能。試圖產(chǎn)生或仿真理論的故障條件的多個(gè)測(cè)試設(shè)備的使用可能會(huì)使誤差源漏洞百出，例如錯(cuò)誤設(shè)置、與實(shí)際故障條件不一致、人為誤差等。這些誤差不精確的測(cè)試并且因此影響電力系統(tǒng)的可靠性。員工在隔離繼電器并且連接外部測(cè)試設(shè)備的過(guò)程中犯錯(cuò)。對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行，這可能具有就負(fù)栽損耗和可靠性而言的嚴(yán)重后果。另外外部測(cè)試設(shè)備的費(fèi)用和相關(guān)培訓(xùn)費(fèi)用非常高。而且，繼電器測(cè)試操作員一般必須具有相對(duì)先進(jìn)的繼電器和電力分配的知識(shí)以采用繼電器測(cè)試設(shè)備97測(cè)試?yán)^電器。具有先進(jìn)知識(shí)的人員可能會(huì)供應(yīng)有限，由于竟?fàn)幑陀糜邢薜挠屑寄艿娜藛T增加了電力公司的勞動(dòng)力成本，或由于熟練操作人員的短缺而耽擱測(cè)試。另外，測(cè)試操作員必須采取專門的措施以預(yù)防負(fù)載意外從電力系統(tǒng)跳間并且還要維持安全的工作環(huán)境。所有這些預(yù)防措施可能會(huì)累積地產(chǎn)生有壓力的工作環(huán)境，其會(huì)導(dǎo)致誤差和事故的引入。有時(shí)候錯(cuò)誤地執(zhí)行測(cè)試，由此對(duì)有關(guān)測(cè)試中的繼電器(RUT)是否正確運(yùn)行引起混亂。
發(fā)明內(nèi)容可以通過(guò)本發(fā)明的實(shí)施例克服以上討論的或其它缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)，其中繼電器裝置包括至少一個(gè)用來(lái)將繼電器裝置從正常模式變化到測(cè)試模式的模式改變裝置；用來(lái)從源接收測(cè)試腳本(testscript)的界面；用來(lái)運(yùn)行從源接收的測(cè)試腳本并且輸出測(cè)試結(jié)果的波形發(fā)生器，其中該源用信號(hào)通知繼電器從正常模式轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式；用來(lái)在繼電器處于測(cè)試模式時(shí)提供邏輯輸出給波形發(fā)生器并且將該波形發(fā)生器設(shè)置為預(yù)定值的邏輯裝置；用來(lái)計(jì)算來(lái)自電力系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件；以及用來(lái)進(jìn)行來(lái)自電力系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的相量估算和頻率跟蹤并且進(jìn)行保護(hù)計(jì)算以確定繼電器的輸出的數(shù)據(jù)處理器。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中是操作繼電器裝置的方法，該方法包括的步驟為提供用來(lái)將繼電器裝置從正常模式轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式的模式改變裝置；提供用來(lái)從源接收測(cè)試腳本的界面；產(chǎn)生用來(lái)運(yùn)行從源接收的測(cè)試腳本并且輸出測(cè)試結(jié)果的波形，其中該源用信號(hào)通知繼電器從正常模式轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式；提供在繼電器處于測(cè)試模式時(shí)從邏輯裝置到波形發(fā)生器的邏輯輸出；將波形發(fā)生器設(shè)置為預(yù)定值；利用數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件計(jì)算來(lái)自電力系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本；利用數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行來(lái)自電力系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的相量估算和頻率跟蹤；以及利用數(shù)據(jù)處理器確定繼電器的測(cè)試數(shù)據(jù)輸出。在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括可由繼電器裝置讀取的程序存儲(chǔ)裝置，確實(shí)地體現(xiàn)可由繼電器裝置執(zhí)行以執(zhí)行運(yùn)行該繼電器裝置的方法步驟的指令程序，所述方法步驟包括提供用來(lái)將繼電器裝置從正常模式轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式的模式改變裝置；提供用來(lái)從源接收測(cè)試腳本的界面；產(chǎn)生用來(lái)運(yùn)行從源接收的測(cè)試腳本并且輸出測(cè)試結(jié)果的波形，其中該源用信號(hào)通知繼電器從正常模式轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式；提供在繼電器處于測(cè)試模式時(shí)從邏輯裝置到波形發(fā)生器的邏輯輸出；將波形發(fā)生器設(shè)置為預(yù)定值；利用數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件計(jì)算來(lái)自電力系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本；利用數(shù)據(jù)處理器進(jìn)行來(lái)自電力系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的相量估算和頻率跟蹤；以及利用數(shù)據(jù)處理器確定繼電器的測(cè)試數(shù)據(jù)輸出。以上簡(jiǎn)短描述相當(dāng)概括地提出了本發(fā)明的更重要的特征，以便其下列詳細(xì)描述可以更好理解，并且以便可以更好地理解對(duì)本領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。當(dāng)然存在本發(fā)明的附加特征，其將在下文中描述并且其將支持所附權(quán)利要求的主題。在這方面，在詳細(xì)解釋本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例之前，要理解的是，本發(fā)明并不限于它在下列描述中提出的或在附圖中示出的詳細(xì)結(jié)構(gòu)和部件排列的應(yīng)用。本發(fā)明可以是其它實(shí)施例并且能夠以多種方式被實(shí)施和執(zhí)行。而且，要理解的是，在本文中采用的措詞和術(shù)語(yǔ)是為了描述并且不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是限制。因而，公開(kāi)所基于的概念可以被容易地用來(lái)作為設(shè)計(jì)用于執(zhí)行本發(fā)明的幾個(gè)目的的其它結(jié)構(gòu)、方法、和系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，重要的是，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括這些等效結(jié)構(gòu)。此外，前述摘要的目的是使美國(guó)專利和商標(biāo)局以及不熟悉專利術(shù)語(yǔ)或措詞的普通大眾并且尤其是本領(lǐng)域的科學(xué)家、工程師和實(shí)踐者由津且略查看來(lái)快速確定本申請(qǐng)的才支術(shù)/>開(kāi)的本質(zhì)和核心。因此，該摘要既不想限定本發(fā)明或本申請(qǐng)，其僅由權(quán)利要求限定，也不想以任何方式限制本發(fā)明的范圍。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)參考下列詳細(xì)描述，本發(fā)明的更完整的理解以及其許多附屬優(yōu)點(diǎn)將會(huì)容易獲得，并且也會(huì)被理解得更好。圖1示出連接到測(cè)試中的繼電器的現(xiàn)有技術(shù)的繼電器測(cè)試裝置的方塊圖；圖2示出本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器的方塊圖，詳述了該具有綜合測(cè)試能力的繼電器的仿真器部件；圖3示出本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器的狀態(tài)圖，詳述了該具有綜合測(cè)試能力的繼電器的全部過(guò)程；圖4到9示出由本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器的仿真器部件提供的示例性波形；圖10到13示出本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器的人機(jī)界面的示例性屏幕截圖；圖14示出本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器的原理框圖，詳述了具有綜合測(cè)試能力的繼電器的普通和測(cè)試操作(測(cè)試中的繼電器)；圖15到17示出本發(fā)明的實(shí)施例一組示例性流程圖，對(duì)應(yīng)于詳述了具有綜合測(cè)試能力的繼電器的測(cè)試操作(測(cè)試中的繼電器)的圖14的功能框圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)在參考附圖，其中在所有不同的圖中類似的參考數(shù)字表示同樣或相應(yīng)的部件，將描述本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器的實(shí)施例中的一個(gè)。在此描述的本發(fā)明的實(shí)施例的有利方面中的一個(gè)是被集成到本發(fā)明的繼電器以便在測(cè)試模式中本發(fā)明的繼電器是測(cè)試中的繼電器的新的測(cè)試特征。這些測(cè)試特征利用可以由電力系統(tǒng)創(chuàng)建的仿真的數(shù)據(jù)測(cè)試本發(fā)明的繼電器。本發(fā)明的波形根據(jù)用戶偏好生成；用戶設(shè)計(jì)信號(hào)以注入繼電器。由下列所考慮的詳細(xì)描述連同附圖和權(quán)利要求一起將會(huì)更容易地理解這些和其它特征和優(yōu)點(diǎn)。測(cè)試中的現(xiàn)有技術(shù)繼電器圖l示出連接到繼電器99的現(xiàn)有技術(shù)繼電器測(cè)試設(shè)備97的方塊圖。當(dāng)繼電器被連接到測(cè)試設(shè)備97并且被測(cè)試時(shí)它^皮稱為測(cè)試中的繼電器(RUT)。在現(xiàn)有技術(shù)中，測(cè)試設(shè)備97，其可以包括多個(gè)被互連以測(cè)試?yán)^電器的電氣設(shè)備，與測(cè)試中的繼電器97分隔開(kāi)?，F(xiàn)有技術(shù)繼電器測(cè)試設(shè)備97通常包括生成測(cè)試?yán)^電器的信號(hào)的外部信號(hào)發(fā)生器部件和放大由該信號(hào)發(fā)生器部件產(chǎn)生的信號(hào)的外部放大器。現(xiàn)有技術(shù)繼電器測(cè)試設(shè)備97也可以包括耦合到外部繼電器測(cè)試設(shè)備97的用于關(guān)于由測(cè)試設(shè)備97的信號(hào)發(fā)生器部件生成的信號(hào)測(cè)試?yán)^電器進(jìn)行通信的手持式控制器。也可以使用筆記本電腦或其它個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為界面。在圖1的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例的實(shí)例中，描繪可編程繼電器測(cè)試設(shè)備97的方塊圖。繼電器測(cè)試設(shè)備97包括控制器、可以包括一個(gè)或多個(gè)信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)發(fā)生器模塊、多個(gè)信號(hào)放大器和電源。用戶界面(UI)被耦合到控制器并且提供命令輸入并且顯示測(cè)試結(jié)果?？刂破?、信號(hào)發(fā)生器模塊、信號(hào)放大器以及電源被點(diǎn)線示出的外殼96保持；然而，許多現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備在沒(méi)有外殼的情況下由多個(gè)互連的單獨(dú)裝置(即信號(hào)發(fā)生器、計(jì)量?jī)x器、示波器)構(gòu)成。圖1的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例中的控制器包括電源、具有存儲(chǔ)器的控制器、幾個(gè)信號(hào)發(fā)生器、放大器和計(jì)時(shí)器以及集成邏輯電路(未示出)?？刂破鞯腃PU采用操作系統(tǒng)?？刂破鬟€包括多個(gè)被稱作輸入/輸出U/0)的接口。這些接口允許繼電器測(cè)試裝置與其它裝置(未示出)通信。此外，在例如圖1中示出的現(xiàn)有技術(shù)中，控制器在存儲(chǔ)器裝置的一個(gè)或多個(gè)中存儲(chǔ)被執(zhí)行以通過(guò)測(cè)試測(cè)試中的繼電器99的步驟使繼電器測(cè)試設(shè)備97排好順序的測(cè)試步驟或測(cè)試程序。控制器與信號(hào)發(fā)生器模塊進(jìn)行通信并且控制信號(hào)發(fā)生器模塊產(chǎn)生期望的測(cè)試信號(hào)?？刂破髟谌繙y(cè)試中監(jiān)控測(cè)試中的繼電器99，確定測(cè)試中的繼電器99的測(cè)試結(jié)果，并且把結(jié)果發(fā)送到用戶界面(UI)以被顯示。在保護(hù)繼電器測(cè)試中使用的信號(hào)發(fā)生器一般在從小于十分之一歐姆到600歐姆或以上變化的阻抗下利用5伏到300伏的功率級(jí)電壓，并且在一些實(shí)施例中集中在50到60Hz的線路速率。信號(hào)發(fā)生器模塊可以利用計(jì)算機(jī)程序、軟件、或存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的固件從波形部件生成復(fù)雜的信號(hào)并且可以重現(xiàn)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)表中的周期波形，以及重現(xiàn)由數(shù)字故障記錄器(DFR)(未示出)或繼電器99或其它記錄裝置記錄的信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器模塊使用仿真數(shù)據(jù)或來(lái)源于DFR的實(shí)際數(shù)據(jù)。雖然DFR記錄器可以被用來(lái)測(cè)試?yán)^電器，但是基于測(cè)試的DFR記錄器使用繼電器測(cè)試設(shè)備97。DFR是動(dòng)態(tài)測(cè)試的實(shí)例，其中繼電器中的全部子系統(tǒng)的所有操作都在一起被測(cè)試。理論上它測(cè)試?yán)^電器及其功能是否被設(shè)計(jì)得滿足客戶的用戶保護(hù)需求。更常規(guī)或靜態(tài)的測(cè)試包括注入多個(gè)信號(hào)以測(cè)量繼電器的全部的多個(gè)比較器、計(jì)時(shí)器、和相關(guān)邏輯的閾值。作出一系列這樣的測(cè)試以測(cè)試?yán)^電器中的多個(gè)子系統(tǒng)中的每一個(gè)。這種類型的測(cè)試的目的是確認(rèn)繼電器正在工作并且確認(rèn)最后設(shè)置已經(jīng)被應(yīng)用。結(jié)果非常容易理解，經(jīng)常包括合格或失敗。本發(fā)明本發(fā)明的繼電器的實(shí)施例集中在容易被測(cè)試操作員理解的靜態(tài)測(cè)試上，并且因?yàn)樵诶^電器測(cè)試中靜態(tài)測(cè)試是常見(jiàn)的所以是被信賴的測(cè)試慣例。應(yīng)當(dāng)注意的是，本發(fā)明的繼電器被這樣設(shè)計(jì)以便動(dòng)態(tài)(例如DFR)測(cè)試也可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員實(shí)施。在下文討論的實(shí)例中，討論靜態(tài)測(cè)試。本發(fā)明的繼電器的實(shí)施例具有內(nèi)部測(cè)試裝置并且因此可以在不利用現(xiàn)有技術(shù)的外部測(cè)試設(shè)備97的情況下被測(cè)試。正如與DFR比較的，本發(fā)明的實(shí)施例的繼電器在繼電器具有合適阻抗的情況下工作。然而，現(xiàn)有技術(shù)執(zhí)行由DFR捕獲的波形到繼電器測(cè)試中去僅可以確定繼電器在捕獲故障的地方是否正確地運(yùn)行(以及具有捕獲故障的地方的阻抗)?，F(xiàn)有技術(shù)捕獲故障記錄，把來(lái)源于故障記錄的數(shù)據(jù)下載到測(cè)試設(shè)備97，并且將電壓和電流數(shù)據(jù)注入到測(cè)試中的繼電器99。因此，現(xiàn)有技術(shù)繼電器測(cè)試裝置根據(jù)來(lái)自DFR的^皮記錄的信號(hào)快照(snapshot)利用DFR記錄的信號(hào)生成測(cè)試信號(hào)?，F(xiàn)有技術(shù)繼電器將看見(jiàn)從該DFR快照創(chuàng)建的實(shí)際故障表示，現(xiàn)有技術(shù)繼電器不利用本發(fā)明的仿真電流和電壓。本發(fā)明的繼電器的實(shí)施例使用由用戶導(dǎo)出的信號(hào)。而且，本發(fā)明的繼電器的實(shí)施例調(diào)整信號(hào)發(fā)生器以修改電力系統(tǒng)上的信號(hào)。這些信號(hào)被用來(lái)獲得本發(fā)明的仿真電流和電壓。圖2示出本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器的方塊圖，詳述了該具有綜合測(cè)試能力的繼電器的仿真器200部件。該仿真器部件包括多個(gè)子部件，其在本發(fā)明的繼電器處于測(cè)試模式中即是測(cè)試中的繼電器時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)以提供測(cè)試數(shù)據(jù)、輸入和輸出并且控制繼電器操作。換句話說(shuō)，仿真器200存在于下文圖14的繼電器IOO(也被稱作分站智能電子裝置(IED))中和繼電器100配置軟件(未示出)中。測(cè)試按鈕107以假想線(phantomline)示出，作為用來(lái)將繼電器轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式的替換實(shí)施例。仿真器部件100的功能被描述如下。該仿真器是基于固件的可編程信號(hào)發(fā)生器。在本示例性實(shí)施例中，可以單獨(dú)地限定高達(dá)24個(gè)通道。仿真器的波形或信號(hào)發(fā)生器部件208產(chǎn)生樣本，這些樣本被重新路由到數(shù)據(jù)處理器209部件的電壓和電流輸入(當(dāng)繼電器處于測(cè)試模式時(shí)，用假想箭頭S(開(kāi)關(guān))示出)以便校驗(yàn)?zāi)切┍Ｗo(hù)功能并且相關(guān)邏輯被正確地編程。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件206執(zhí)行以下功能l)磁性過(guò)濾，其清理輸入信號(hào)并且除去不關(guān)心的數(shù)據(jù)(即轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)到低能例如5V;濾出60Hz的電壓和電流；濾出噪聲)；2)模數(shù)轉(zhuǎn)換(在測(cè)試模式中，電壓和電流的數(shù)字表示從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件206輸出)；以及3)取樣和保持(在模數(shù)轉(zhuǎn)換器執(zhí)行模擬電壓和電流值到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換時(shí)保持模擬電壓和電流值穩(wěn)定)。示例性函數(shù)例如幅度、頻率、角度、以及諧波含量的階躍函數(shù)與斜坡函數(shù)被實(shí)施用于測(cè)試目的并且在下文圖4到9中被示出。在本實(shí)施例中，三個(gè)可編程觸發(fā)器在仿真器邏輯控制部件204(以圍繞控制部件204的虛線示出)中被處理并且被列舉為控制仿真器200的故障前、故障和故障后模式。鎖存器模塊205和"與"207操作數(shù)在每個(gè)模式的邏輯電路中起作用。幅度、頻率、角度、諧波含量、和逝去時(shí)間的實(shí)際值在觸發(fā)時(shí)被捕獲并且將在以下圖4的描述中被進(jìn)一步討論。該仿真器的高級(jí)特征是協(xié)同測(cè)試，其可以利用本發(fā)明的多個(gè)繼電器(未示出)執(zhí)行，只要它們時(shí)間同步，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以測(cè)定時(shí)間同步。在本實(shí)施例中，當(dāng)該多個(gè)正被測(cè)試的繼電器處于測(cè)試模式時(shí)可以激活時(shí)間同步特征。在測(cè)試模式中，圖2的仿真器的測(cè)試開(kāi)關(guān)IIO被移到測(cè)試位置(用虛線示出)。利用例如USB驅(qū)動(dòng)器106(在圖14中示出)輸入由以下討論的手寫器生成的輸入數(shù)據(jù)，通過(guò)到達(dá)繼電器100的輸入觸發(fā)測(cè)試模式。在測(cè)試模式中，樣本數(shù)據(jù)流出波形發(fā)生器208并且流到數(shù)據(jù)處理器部件209，其中該數(shù)據(jù)被處理用于l)相量估算(將時(shí)域形式的信號(hào)轉(zhuǎn)換成向量形式的相量表示)；2)頻率跟蹤(使該信號(hào)與電力系統(tǒng)同步以進(jìn)行精確的相量估算)；以及3)保護(hù)計(jì)算(處理相量數(shù)據(jù)以為輸出確定脫扣(trip)或不脫扣的決定)。本發(fā)明的繼電器100的該實(shí)施例利用相量估算和頻率跟蹤來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理器209。相量估算和頻率跟蹤210是具有利用頻率跟蹤能力來(lái)以高水平準(zhǔn)確性進(jìn)行相量估算的子部件210的微處理器繼電器100的非限制性實(shí)例。在這樣的繼電器100中，由波形發(fā)生器208生成的數(shù)據(jù)被用于頻率跟蹤。當(dāng)繼電器100處于測(cè)試模式時(shí)(當(dāng)繼電器100是測(cè)試中的繼電器(RUT)時(shí))，這提供相量估算的精確度。數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件206也被影響。然而，當(dāng)繼電器100處于測(cè)試模式(RUT)時(shí)，不使用來(lái)自數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件206的數(shù)據(jù)。類似地，當(dāng)在正常模式時(shí)，來(lái)自數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件206的樣本被用于頻率跟蹤。這也影響來(lái)自波形發(fā)生器208的數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)繼電器100處于正常模式時(shí)不使用該數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的繼電器100的替換實(shí)施例中，該過(guò)程可以被擴(kuò)展用在其它方法例如重新采樣上以在相量估算中提供附加的精確性。在測(cè)試模式中，仿真器200產(chǎn)生基本等效于可以來(lái)自電力系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的數(shù)字化數(shù)據(jù)。因此，在測(cè)試模式中，信號(hào)發(fā)生器208提供實(shí)際電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的數(shù)字化。實(shí)際電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的這種數(shù)字化給用戶提供用戶可能覺(jué)得舒適的可靠數(shù)據(jù)，因?yàn)樵谟赡_本提供的基本相同的條件下仿真模式中繼電器100的響應(yīng)基本等效于正常模式中繼電器100的響應(yīng)。對(duì)仿真數(shù)據(jù)的信任對(duì)綜合測(cè)試系統(tǒng)的成功是必需的；沒(méi)有對(duì)數(shù)據(jù)的信任，用戶或客戶將不使用繼電器功能并且將不會(huì)實(shí)現(xiàn)綜合測(cè)試能力的好處。信號(hào)或波形發(fā)生器208輸出由部件212、214示出的實(shí)際值中的數(shù)據(jù)；部件212示出實(shí)際值輸出(即為了報(bào)告目的并且為了腳本控制繼電器100的測(cè)試)并且部件214示出還被稱作Flex操作數(shù)的數(shù)字輸出。模擬和數(shù)字輸出212、214提供報(bào)告并且控制腳本(在這里和下文解釋的)。本發(fā)明的該實(shí)施例的圖2中加了標(biāo)題的實(shí)際值的模擬輸出212是浮點(diǎn)數(shù)并且提供例如An、Fn、Hn和tn(其在以下表格A、B、C和D中被定義)的實(shí)際值。下列表格概述了值和操作數(shù)并且提供每個(gè)的一般解釋，其被用來(lái)描述本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例。表格中的操作數(shù)和值可以在用來(lái)描述本發(fā)明的公式和圖中找到。表格A-位置-時(shí)間<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>表格B-在故障前模式中<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表格C-在故障模式中<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表格D-在故障后模式中<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>在圖2的方塊圖中(建議其與圖14一起來(lái)觀察)，應(yīng)當(dāng)注意的是，測(cè)試模式和正常模式相互排斥。因此，在取消繼電器測(cè)試的過(guò)程中電力系統(tǒng)的誤操作經(jīng)常發(fā)生。該優(yōu)點(diǎn)是，操作為測(cè)試中的繼電器的繼電器100不會(huì)丟下客戶(也被稱作丟下的負(fù)栽(droppedload))。注意，在測(cè)試模式期間，沒(méi)有輸出到脫扣線圏102(圖14中所示)。操作為測(cè)試中的繼電器的本發(fā)明的繼電器100簡(jiǎn)單并且這些測(cè)試容易執(zhí)行。圖3示出本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器的狀態(tài)圖，詳述了該具有綜合測(cè)試能力的繼電器的全部過(guò)程；在測(cè)試模式下，繼電器根據(jù)本狀態(tài)圖運(yùn)行；而正常或典型運(yùn)行條件具有不同的狀態(tài)圖，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員可以確定的。在圖3中如所示，進(jìn)行從開(kāi)啟狀態(tài)300到測(cè)試狀態(tài)304的轉(zhuǎn)換，其中用戶或操作員觸發(fā)繼電器來(lái)仿真故障。在開(kāi)啟狀態(tài)300(也稱作啟動(dòng)仿真器)和測(cè)試狀態(tài)304(也稱作觸發(fā)器)之間是故障前模式302，其中看見(jiàn)故障模式以前的條件并且正常仿真器電壓(Vs)、電流(Is)幅度(A)、頻率(f)和相角(cp)被定義(也參考在前的表格A到D)。在狀態(tài)306對(duì)觸發(fā)器進(jìn)行檢查。繼電器可以檢查在狀態(tài)306的人工觸發(fā)器或仿真器啟動(dòng)的觸發(fā)器。注意，與狀態(tài)306操作數(shù)相鄰的陰影區(qū)域表示故障模式，并且表示在狀態(tài)314故障后模式開(kāi)始并且新的值凈皮獲得用于操作數(shù)AO、AlFO、Fl、HC0和HC1。如果在狀態(tài)306沒(méi)有觸發(fā)那么繼電器在故障前狀態(tài)運(yùn)行經(jīng)過(guò)狀態(tài)308、310和312直到在狀態(tài)306確定觸發(fā)存在為止。如果在狀態(tài)306確定了觸發(fā)狀態(tài)，那么繼電器運(yùn)行以獲得故障狀態(tài)值用于操作數(shù)諸如故障幅度(AO，Al)、故障頻率(FO，F(xiàn)l)、以及諧波含量(HCO，HC1)。這些值名義上改變并且幅度取決于觸發(fā)后繼電器被確定處于哪個(gè)模式。在圖3的本示例性狀態(tài)圖中，操作為測(cè)試中的繼電器的本發(fā)明的繼電器100處于故障模式；然而，在替換狀態(tài)中，觸發(fā)后繼電器100可以是故障前或故障后模式。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以為多個(gè)觸發(fā)和狀態(tài)中的每一個(gè)確定合適的狀態(tài)圖。回到圖3，在故障前狀態(tài)中，本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例運(yùn)行以檢測(cè)需要轉(zhuǎn)換到故障狀態(tài)的故障條件(即繼電器的脫扣，以及稍后到故障后或故障前的轉(zhuǎn)換)。這些故障包括例如接地故障、負(fù)載損耗、相間短路故障，包括相位序列差錯(cuò)、相位損耗、和相位失衡。圖4到9示出由本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器100的仿真器部件200提供的示例性波形。本發(fā)明的典型繼電器100以規(guī)定的方式即仿真模式中的脫扣、不脫扣、字塊輸出信號(hào)等對(duì)這些波形做出反應(yīng)。幾個(gè)示例性波形包括圖4的階躍幅度變化、圖5的幅度斜坡、圖6的相角階躍變化(其中不連續(xù)性被示為用點(diǎn)線圍繞)、圖7的頻率斜坡、圖8的諧波斜坡和圖9的相角斜坡。可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員生成其它波形以模擬可以在電力系統(tǒng)上看見(jiàn)的正常和反常的波形。這些波形由信號(hào)或仿真器200的波形發(fā)生器部件208生成。利用生成多個(gè)波形的一般方程對(duì)波形發(fā)生器部件208編程，該多個(gè)波形被轉(zhuǎn)換為存在于本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例的固件中的代碼。用于每個(gè)信號(hào)發(fā)生器的一般方程是乂f)=刷[sir(晰)+//C<formula>formulaseeoriginaldocumentpage16</formula>圖10到13示出本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器IOO的人機(jī)界面(HMI)104(見(jiàn)圖14)的示例性屏幕截圖。圖10是示出仿真模式配置數(shù)據(jù)的本發(fā)明的實(shí)施例的人機(jī)界面104的示例性屏幕截圖。該配置數(shù)據(jù)確定波形發(fā)生器的時(shí)間響應(yīng)。圖ll是示出故障前模式配置數(shù)據(jù)的本發(fā)明的實(shí)施例的人機(jī)界面104的示例性屏幕截圖。圖12是示出故障模式配置數(shù)據(jù)的本發(fā)明的實(shí)施例的人機(jī)界面104的示例性屏幕截圖。圖13是示出故障后模式配置數(shù)據(jù)的本發(fā)明的實(shí)施例的人機(jī)界面104的示例性屏幕截圖。每個(gè)屏幕截圖具有八個(gè)示例性通道；然而，該示例性屏幕截圖并不意味著將本發(fā)明限制為配置數(shù)據(jù)的八個(gè)通道?？梢杂杀绢I(lǐng)域技術(shù)人員確定其它數(shù)目的配置數(shù)據(jù)。每個(gè)示例性屏幕截圖顯示頻率(f)諧波(H)、通道(CH)、電流和電壓的幅度(A)、相位(cp)、以及諧波含量(HC)。在故障前模式中，圖11、12和13的故障模式和故障后模式分別觸發(fā)操作數(shù)并且顯示觸發(fā)時(shí)間。在圖12的故障模式中，顯示觸發(fā)OP;注意，OP是操作(operate)的縮寫并且是預(yù)示具體保護(hù)功能已經(jīng)運(yùn)行的操作數(shù)。在圖10的仿真模式屏幕截圖上，顯示故障前時(shí)間、故障時(shí)間和仿真模式(即激活、停用)。圖11到13的屏幕截圖被提供作為實(shí)例并且并不意味著限于被并入人機(jī)界面104的屏幕截圖的數(shù)據(jù)類型的范圍。在前述實(shí)例中，介紹了三個(gè)仿真器狀態(tài)故障前、故障、以及故障后。該仿真器可以包括多于或少于三個(gè)的狀態(tài)，正如可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定的?？商鎿Q地，屏幕截圖可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)106(見(jiàn)圖14)上觀看，該個(gè)人計(jì)算機(jī)可以連接到本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例用于下載腳本數(shù)據(jù)。利用腳本工具創(chuàng)建腳本數(shù)據(jù)；腳本工具(未示出)可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。腳本工具特征允許用戶創(chuàng)建一系列測(cè)試，其被設(shè)計(jì)以確認(rèn)繼電器的子系統(tǒng)的正確運(yùn)行。對(duì)于這些測(cè)試中的每一個(gè)而言，配置數(shù)據(jù)和觸發(fā)條件被計(jì)算并且被下載到仿真器200。在每個(gè)測(cè)試之后，可以檢索并且編輯仿真結(jié)果。腳本工具支持包括例如整數(shù)、實(shí)數(shù)和串以及陣列的變量類型。也包括數(shù)學(xué)算符例如(+，_，*，/，A，++，一)以及相關(guān)算符O，>=，<，<=，==，！=，&&，I|)。也可利用數(shù)學(xué)函數(shù)例如(sqrt，log,ln，exp，abs，max,min，round,sin，cos，tan，asin，acos，atan)。本發(fā)明的實(shí)施例支持例如循環(huán)、IF語(yǔ)句以及文件I/O。另外，下列繼電器I/O函數(shù)可以被用來(lái)下載仿真器配置數(shù)據(jù)以及檢索仿真結(jié)果以由用戶進(jìn)行分析表格E-繼電器I/O函數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表格F-其它值和操作數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>在示例性實(shí)施例中，對(duì)從本發(fā)明的繼電器分離的設(shè)備執(zhí)行腳本生成。用戶例如保護(hù)和控制工程師、或測(cè)試工程師、或才支術(shù)員可以生成腳本數(shù)據(jù)。用戶可以確定例如合適的啟動(dòng)電流值。用戶可以對(duì)電力系統(tǒng)的阻抗模型執(zhí)行故障研究。輸出數(shù)據(jù)可以被用來(lái)生成用來(lái)輸入到本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例中的腳本。輸入時(shí)的腳本將觸發(fā)繼電器100以實(shí)現(xiàn)為測(cè)試中的繼電器。在本發(fā)明的實(shí)施例中該腳本可以;故傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)105上的繼電器100。通信網(wǎng)絡(luò)105可以通過(guò)基于微處理器的個(gè)人計(jì)算機(jī)106或其它合適的連接連接到繼電器，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所能執(zhí)行的。腳本的接收然后可以觸發(fā)繼電器100到測(cè)試模式以起測(cè)試中的繼電器的作用。在本發(fā)明的繼電器100的另一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)程傳送到繼電器并且測(cè)試可以自動(dòng)操作?？商鎿Q地，可以遠(yuǎn)距離實(shí)施測(cè)試。本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)通信、本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例的遠(yuǎn)距離和/或自動(dòng)測(cè)試。利用腳本過(guò)程準(zhǔn)備的數(shù)據(jù)向用戶提供了以下舒適水平其中用戶感覺(jué)到在本發(fā)明的繼電器100中執(zhí)行的生成測(cè)試基本上與由用戶利用現(xiàn)有技術(shù)的外部測(cè)試設(shè)備97對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的繼電器99執(zhí)行的典型物理測(cè)試相同，例如圖1中示出的現(xiàn)有技術(shù)。因此，腳本，其是用于繼電器100的一個(gè)或多個(gè)測(cè)試的一組指令，需要被信任。利用從繼電器100分離生成的腳本，繼電器將不知道它正看見(jiàn)仿真信號(hào)；因此繼電器將不知道數(shù)據(jù)來(lái)源。用戶期望數(shù)據(jù)具有高的舒適水平。典型用戶或測(cè)試腳本編寫者生性謹(jǐn)慎，假定負(fù)載(即客戶)可能被有疑問(wèn)的測(cè)試裝置丟下。因此，數(shù)據(jù)的高可信度將促使用戶等接受本發(fā)明的示例性繼電器100的測(cè)試能力。圖14示出本發(fā)明的實(shí)施例的具有綜合測(cè)試能力的繼電器的原理框圖，詳述了具有綜合測(cè)試能力的繼電器的正常和測(cè)試操作(測(cè)試中的繼電器)。在不需要圖1的現(xiàn)有技術(shù)測(cè)試設(shè)備97和繼電器99中示出的外部測(cè)試設(shè)備97的情況下，本發(fā)明的繼電器100能夠起測(cè)試中的繼電器的作用。圖14進(jìn)一步示出本發(fā)明的示例性繼電器100的電路。圖14中示出的這些模式是正常模式(N)和測(cè)試模式(T)。當(dāng)存在諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)或USB數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)器106到然后起測(cè)試中的繼電器的作用的繼電器100的連接時(shí)測(cè)試模式啟動(dòng)，因?yàn)樵撨B接觸發(fā)繼電器從在前模式(例如正常模式)改變到測(cè)試模式。繼電器100可以以其它方式例如外部開(kāi)關(guān)來(lái)改變模式；模式改變代替方案可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。如果使用個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)106啟動(dòng)測(cè)試模式，PC106通知繼電器100保持測(cè)試腳本并且從仿真器200接收腳本。如果使用USB存儲(chǔ)裝置啟動(dòng)測(cè)試模式，則繼電器被配置以根據(jù)該USB裝置106連接的識(shí)別保持測(cè)試腳本并且然后人機(jī)界面104啟動(dòng)測(cè)試。本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例包括內(nèi)部測(cè)試電路(即測(cè)試開(kāi)關(guān)、數(shù)據(jù)處理器、仿真器)以便對(duì)繼電器和電力系統(tǒng)具有相對(duì)有限的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的用戶可以利用有限的界面測(cè)試?yán)^電器100。本發(fā)明的繼電器100的測(cè)試?yán)缤ㄟ^(guò)使用USB存儲(chǔ)裝置或個(gè)人計(jì)算機(jī)106啟動(dòng)。通過(guò)使用USB裝置106或簡(jiǎn)單的PC連接106,具有相對(duì)有限的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的用戶可以完成本發(fā)明的繼電器100的測(cè)試。本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例可以簡(jiǎn)化與例如圖1中示出的現(xiàn)有技術(shù)的外部測(cè)試設(shè)備97相關(guān)的復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試程序?；氐綀D14的方塊圖，并且假定本發(fā)明的繼電器100已經(jīng)收到如上所解釋的測(cè)試腳本，繼電器改變到測(cè)試模式，其中測(cè)試開(kāi)關(guān)#1打開(kāi)，連接到輸出212的測(cè)試開(kāi)關(guān)#2打開(kāi)，測(cè)試開(kāi)關(guān)#3閉合并且測(cè)試開(kāi)關(guān)#4閉合。該配置允許正確的測(cè)試電路運(yùn)轉(zhuǎn)，采用數(shù)據(jù)處理器209(包括處理部件210、211)和具有邏輯電路204和波形發(fā)生器208的仿真器200。注意在測(cè)試模式中，繼電器IOO也即測(cè)試中的繼電器不能操作脫扣線圈102并且也不發(fā)送輸出數(shù)據(jù)到輸出212、214。方塊圖通過(guò)圖14中示出的關(guān)鍵描述來(lái)另外示出數(shù)字或布爾連接、模擬連接和控制。關(guān)于數(shù)字和模擬連接，應(yīng)當(dāng)注意的是，來(lái)自方塊206的輸出信號(hào)是輸出電壓和/或電流的模擬值的數(shù)字化表示；此外，說(shuō)明數(shù)字信號(hào)的符號(hào)是參考布爾而不是數(shù)字。在本發(fā)明的繼電器100中，可以認(rèn)為繼電器100中的信號(hào)是數(shù)字的，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的。在替換實(shí)施例中(分別通過(guò)圖14的假想開(kāi)關(guān)#3和#4，130和140表示)，圖14的方塊圖包括兩個(gè)測(cè)試開(kāi)關(guān)；測(cè)試開(kāi)關(guān)#1,110和測(cè)試開(kāi)關(guān)#2，120。測(cè)試開(kāi)關(guān)#3和#4,130和140分別可以;陂省略，因此當(dāng)測(cè)試開(kāi)關(guān)#1和#2，110和120,分別在正常模式中時(shí)，數(shù)據(jù)流到仿真器200和數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件206而沒(méi)有任何附加結(jié)果；分別消除開(kāi)關(guān)#3和#4，130和140，簡(jiǎn)化了實(shí)施方式。圖15到17示出本發(fā)明的實(shí)施例的一組示例性流程圖，對(duì)應(yīng)于詳述了具有綜合測(cè)試能力的本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例的測(cè)試操作(測(cè)試中的繼電器)的圖2和14的功能框圖。流程圖包括圖15的主流程圖，標(biāo)注有測(cè)試模式和兩個(gè)子程序1)圖16的測(cè)試腳本子程序SRA，和圖17的測(cè)試子程序SRB。從圖15開(kāi)始，在步驟S400中，測(cè)試模式開(kāi)始，本發(fā)明的繼電器100是測(cè)試中的繼電器。隨后，在步驟S402測(cè)試開(kāi)關(guān)110(圖2的)被設(shè)置為測(cè)試。然后在步驟S404下載測(cè)試腳本并且在步驟S406運(yùn)行測(cè)試腳本(子程序SRA)。利用輸入裝置106(圖14的)進(jìn)行下載。在步驟S408，詢問(wèn)關(guān)于是否輸入附加測(cè)試腳本。如果步驟S408的詢問(wèn)的答復(fù)為否，那么隨后的步驟是在步驟S410將測(cè)試開(kāi)關(guān)110(圖14的)設(shè)置為正常并且在步驟S411結(jié)束測(cè)試模式。如果步驟S408的詢問(wèn)的答復(fù)為是，那么執(zhí)行圖15中標(biāo)注有SRA的子程序測(cè)試腳本。關(guān)于圖16的子程序SRA或測(cè)試腳本子程序，在步驟S420該測(cè)試腳本子程序SRA開(kāi)始。隨后在步驟S422利用波形發(fā)生器208(圖2和14的)設(shè)置故障前、故障和故障后的值。步驟S422對(duì)應(yīng)于例如在該步驟中描述的模式的屏幕截圖，并且對(duì)應(yīng)于圖11到13的屏幕截圖。此外，在步驟S424，利用邏輯控制電路204(圖2和14的)設(shè)置故障前、故障和故障后的觸發(fā)值。步驟S424的模式的每一個(gè)是預(yù)定模式并且為了示例性目的而示出；在該步驟中使用的值和觸發(fā)可以與設(shè)置現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)測(cè)試裝置過(guò)程中使用的那些比較(例如，圖1的測(cè)試設(shè)備97,其示出繼電器外部的測(cè)試設(shè)備的用途)。圖1的RUT與圖14的RUT的比較示出了現(xiàn)有技術(shù)的繼電器99和本發(fā)明的示例性繼電器100之間的差別。被測(cè)試的繼電器均以括號(hào)和相鄰于每個(gè)繼電器99(現(xiàn)有技術(shù))和100(本發(fā)明)的指示RUT來(lái)區(qū)分?，F(xiàn)有技術(shù)與本發(fā)明之間的重要區(qū)別因素是，本發(fā)明的繼電器不需要現(xiàn)有技術(shù)的測(cè)試設(shè)備97。這對(duì)使用或客戶而言代表了重大的投資費(fèi)用的節(jié)省。它也允許測(cè)試更迅速和便利地執(zhí)行(再次節(jié)省金錢)。在替換實(shí)施例中，本發(fā)明的繼電器100可以通過(guò)遠(yuǎn)距離啟動(dòng)測(cè)試或通過(guò)使測(cè)試自動(dòng)化而被測(cè)試。網(wǎng)絡(luò)連接105即LAN連接可以被提供用于連接到繼電器以便進(jìn)行遠(yuǎn)距離測(cè)試。此外，在變電所中的大量不正確操作是測(cè)試期間所犯錯(cuò)誤的直接后果。已經(jīng)進(jìn)行的一些爭(zhēng)論是周期性的繼電器測(cè)試引起比它解決的問(wèn)題還多的問(wèn)題?；跍y(cè)試的軟件或固件，例如本發(fā)明的軟件或固件有少得多的侵入，因?yàn)樵跍y(cè)試過(guò)程中沒(méi)必要隔離繼電器與系統(tǒng)并且之后重新連接它(盡管一些用戶可能根據(jù)習(xí)慣想執(zhí)行該隔離并且該隔離不被本發(fā)明所排除)?；氐綀D14的示例性繼電器，這些值和觸發(fā)為波形發(fā)生器208定義參數(shù)；這些方程式定義所產(chǎn)生的波形的特性。這些觸發(fā)起作用以促使波形發(fā)生器從目前的狀態(tài)改變到下一個(gè)狀態(tài)(例如，過(guò)流觸發(fā)標(biāo)記是傳感器標(biāo)記)。因此，該觸發(fā)是由繼電器100的內(nèi)部標(biāo)記(未示出)提供的信號(hào)并且控制波形發(fā)生器208的活動(dòng)狀態(tài)(即故障、故障前、故障后、仿真器模式)。在替換實(shí)施例中，觸發(fā)可以來(lái)自HMI104并且將由準(zhǔn)備腳本的用戶確定。在本實(shí)施例中，例如邏輯控制電路204示出觸發(fā)。內(nèi)部函數(shù)發(fā)生器受外部軟件或腳本(未示出)控制。軟件監(jiān)控繼電器100的響應(yīng)并且編譯測(cè)試結(jié)果的報(bào)告。測(cè)試結(jié)果是如下文描述的輸出?；氐綀D16子程序SRA的流程圖，在步驟S426測(cè)試在運(yùn)行；該測(cè)試被標(biāo)記為子程序SRB。緊跟著子程序SRB是步驟S428，其中繼電器100等待至少一個(gè)觸發(fā)。在步驟S430利用輸出212、214(圖2和14的)獲得測(cè)試結(jié)果。隨后，詢問(wèn)關(guān)于腳本是否完成。如果答復(fù)是否定的，那么步驟S422、S424、S426、S428和S430再次進(jìn)行并且緊接著詢問(wèn)步驟S432再次詢問(wèn)腳本是否完成。當(dāng)詢問(wèn)步驟S432的答復(fù)是肯定的時(shí)，則返回到測(cè)試模式步驟S432。測(cè)試模式在圖15的主流程圖步驟S400到S412中被概述。回到步驟S426的子程序SRB，測(cè)試模式在圖17的子程序SRB流程圖的步驟之后運(yùn)行。在步驟S440，子程序SRB測(cè)試開(kāi)始。子程序SRB進(jìn)行通過(guò)它的三組步驟中的每一個(gè)中的類似步驟，逐漸導(dǎo)致步驟S450、S460和S470的詢問(wèn)。S450、S460和S470的詢問(wèn)檢查觸發(fā)并且分別對(duì)應(yīng)于對(duì)故障前、故障和故障后觸發(fā)的檢查。在步驟S440開(kāi)始測(cè)試后，在步驟S442由波形發(fā)生器208設(shè)置故障前的值。該步驟的示例性波形在圖4到9中示出。隨后在步驟S444，生成電壓和電流采樣。在步驟S446，進(jìn)行頻率跟蹤并且后面是處理保護(hù)計(jì)算的步驟S448。在步驟S450，進(jìn)行故障前觸發(fā)確定。如果沒(méi)有故障前觸發(fā)出現(xiàn)，重復(fù)步驟S442、S444、S446和S448。如果故障前觸發(fā)出現(xiàn)，子程序SRB轉(zhuǎn)到下一步驟S452,其是故障模式的一部分。故障前觸發(fā)是控制波形發(fā)生器從故障前模式到故障模式的內(nèi)部繼電器標(biāo)記；可以通過(guò)使用HMI104或可替換地使用繼電器上的按鈕(未示出)執(zhí)行故障前觸發(fā)。在步驟S452通過(guò)波形發(fā)生器208設(shè)置故障值。該步驟的示例性波形在圖4到9中示出。隨后在步驟S454，生成電壓和電流采樣。在步驟S456,進(jìn)行頻率跟蹤并且后面是處理保護(hù)計(jì)算的步驟S458。在步驟S460，進(jìn)行故障前觸發(fā)確認(rèn)。如果沒(méi)有故障觸發(fā)出現(xiàn)，重復(fù)步驟S452、S454、S456和S458。如果出現(xiàn)故障觸發(fā)子程序SRB轉(zhuǎn)到下一步驟S462，則其是故障模式的一部分。在步驟S462通過(guò)波形發(fā)生器208設(shè)置故障后的值。該步驟的示例性波形在圖4到9中示出。隨后在步驟S464，生成電壓和電流采樣。在步驟S466，進(jìn)行頻率跟蹤并且后面是處理保護(hù)計(jì)算的步驟S468。在步驟S460,進(jìn)行故障前觸發(fā)確認(rèn)。如果沒(méi)有故障前觸發(fā)出現(xiàn)，則重復(fù)步驟S462、S464、S466和S468。如果出現(xiàn)故障后觸發(fā)，則子程序SRB轉(zhuǎn)到下一步驟S472并且回到測(cè)試腳本子程序SRA。在圖16的測(cè)試腳本子程序SRA，繼電器在步驟S428等待觸發(fā)，在步驟S430得到測(cè)試結(jié)果并且在步驟S432詢問(wèn)關(guān)于腳本是否結(jié)束。如果對(duì)詢問(wèn)的答復(fù)是肯定的，則繼電器在步驟S434回到測(cè)試模式。一回到主流程15的測(cè)試模式步驟S400,繼電器IOO就執(zhí)行以前描述的主流程圖的步驟并且在步驟S412結(jié)束測(cè)試模式。應(yīng)當(dāng)注意，在圖16的測(cè)試子程序SRB中，步驟S446和S448分別執(zhí)行頻率跟蹤和處理保護(hù)計(jì)算的步驟。步驟S456和S458進(jìn)行故障模式的類似步驟并且步驟S466和S468進(jìn)行故障后模式的類似步驟。這些對(duì)步驟中的每一個(gè)在圖15中利用圍繞它們的點(diǎn)線示出。在替換實(shí)施例中，頻率跟蹤步驟S446、S456和S466可以被可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員執(zhí)行的重新采樣步驟替代。圍繞步驟S446和S448、S456和S458、以及S466和S468中的每一組的虛線表現(xiàn)出繼電器通常進(jìn)行通過(guò)的兩個(gè)步驟；典型的測(cè)試中的繼電器與本發(fā)明的繼電器的差別是，本繼電器不知道該數(shù)據(jù)是模擬的，該數(shù)據(jù)對(duì)繼電器呈現(xiàn)為來(lái)自互連到繼電器的物理環(huán)境的實(shí)際數(shù)據(jù)。因?yàn)楸景l(fā)明的繼電器的測(cè)試可以被更迅速地執(zhí)行，當(dāng)成本節(jié)約花費(fèi)在本發(fā)明的附加繼電器的實(shí)現(xiàn)上時(shí)其轉(zhuǎn)變?yōu)闇p少的測(cè)試成本和增加的繼電器可靠性。此外，軟件和固件降低了錯(cuò)誤測(cè)試結(jié)果的可能性?；跍y(cè)試的軟件和固件將人為失誤和丟下負(fù)載的可能性減到最小。雖然圖17的子程序SRB示出在故障前模式、故障模式和故障后模式中的繼電器的測(cè)試，但是這些圖解并不意味著限制；可以由繼電器執(zhí)行其它模式或狀態(tài)，正如可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員所確定的。盡管以上繼電器被描述為以幾種模式執(zhí)行，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在所要求的本發(fā)明的范圍內(nèi)，其它應(yīng)用包括，但不限于，本發(fā)明的繼電器100的實(shí)施例中示出的模式。本發(fā)明的繼電器可以被執(zhí)行，因?yàn)榫哂袃?nèi)部處理能力和局部界面的合適繼電器平臺(tái)支持本發(fā)明的功能性。以前，基于繼電器的微處理器具有較小的處理能力和較小的網(wǎng)絡(luò)容量。由于為本發(fā)明的繼電器100設(shè)計(jì)和制造的部件的可用性，測(cè)試模式或RUT可以被執(zhí)行。這給用戶或客戶提供了大的成本節(jié)省。例如，客戶可以在培訓(xùn)、工程、配線和準(zhǔn)備上節(jié)省。測(cè)試設(shè)備賣主沒(méi)有能力提供具有測(cè)試功能的繼電器，因?yàn)闇y(cè)試設(shè)備賣主不設(shè)計(jì)或制造繼電器；對(duì)測(cè)試賣主的產(chǎn)品出售，提供具有內(nèi)部測(cè)試能力的繼電器將是違反直覺(jué)的。本發(fā)明的繼電器100以前沒(méi)有被使用的許多原因中有這些。該書(shū)面描述利用實(shí)例公開(kāi)本發(fā)明，包括最佳模式，并且也能使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員獲得和使用本發(fā)明。本發(fā)明可以取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可以包括其它被本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的實(shí)例。這些其它的實(shí)例規(guī)定在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)，只要它們具有與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言沒(méi)有區(qū)別的結(jié)構(gòu)要素，或只要它們包括與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言具有非實(shí)質(zhì)差別的等效結(jié)構(gòu)要素。權(quán)利要求1.一種繼電器裝置(100)，包括至少一個(gè)模式改變裝置(106)，用來(lái)將繼電器裝置(100)從正常模式(N)改變到測(cè)試模式(T)；用來(lái)從源(106)接收測(cè)試腳本的接口(I/O)；用來(lái)運(yùn)行從源(106)接收的測(cè)試腳本并且輸出測(cè)試結(jié)果的波形發(fā)生器(208)，其中該源(106)用信號(hào)通知繼電器(100)從正常模式(N)轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式(T)；用來(lái)在繼電器(100)在測(cè)試模式(T)時(shí)提供邏輯輸出到波形發(fā)生器(208)并且將波形發(fā)生器(208)設(shè)置為預(yù)定值的邏輯裝置(204)；用來(lái)計(jì)算來(lái)自電力系統(tǒng)輸入(202)數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件(206)；以及用來(lái)進(jìn)行來(lái)自電力系統(tǒng)輸入(202)數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的相量估算(210)和頻率跟蹤(210)并且進(jìn)行保護(hù)計(jì)算(211)以確定繼電器(100)的輸出的數(shù)據(jù)處理器(209)。2.如權(quán)利要求1所述的繼電器裝置(100)，其中在測(cè)試模式(T)，測(cè)試改變裝置(106)是在測(cè)試位置(TEST)的至少一個(gè)測(cè)試開(kāi)關(guān)(TS)。3.如權(quán)利要求2所述的繼電器裝置(100)，其中當(dāng)該至少一個(gè)測(cè)試開(kāi)關(guān)(TS)在測(cè)試位置(TEST)時(shí)，用來(lái)執(zhí)行來(lái)自電力系統(tǒng)輸入(202)數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的相量估算(210)和頻率跟蹤(210)的數(shù)據(jù)處理器(209)提供測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果。4.如權(quán)利要求1所述的繼電器裝置(100)，其中該源是接收輸入信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)(105)并且其中該輸入信號(hào)也用作模式改變裝置(106)。5.如權(quán)利要求1所述的繼電器裝置(100)，其中模式改變裝置(106)是用來(lái)將繼電器(100)轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式(T)的測(cè)試按鈕(107)。6.如權(quán)利要求1所述的繼電器裝置(100)，其中用來(lái)執(zhí)行來(lái)自電力系統(tǒng)輸入(202)數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的相量估算(210)和頻率跟蹤(210)并且執(zhí)行保護(hù)計(jì)算(211)以確定繼電器(100)的輸出(212，214)的數(shù)據(jù)處理器(209)使用重新采樣。7.—種操作繼電器裝置(100)的方法，該方法包括以下步驟提供用來(lái)將繼電器裝置(100)從正常模式(N)轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式(T)的模式改變裝置(106);提供用來(lái)從源(106)接收測(cè)試腳本的接口(I/O);產(chǎn)生用來(lái)運(yùn)行從源(106)接收的測(cè)試腳本并且輸出測(cè)試結(jié)果(212，214)的波形(208),其中該源用信號(hào)通知繼電器(100)從正常模式(N)轉(zhuǎn)換到測(cè)試模式(T);提供在繼電器處于測(cè)試模式(T)時(shí)從邏輯裝置(204)到波形發(fā)生器(208)的邏輯輸出；將波形發(fā)生器(208)設(shè)置為預(yù)定值；利用數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件(206)計(jì)算來(lái)自電力系統(tǒng)輸入(202)數(shù)據(jù)的電5充和電壓樣本；利用數(shù)據(jù)處理器(209)進(jìn)行來(lái)自電力系統(tǒng)輸入(202)數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的相量估算(210)和頻率跟蹤(210);以及利用數(shù)據(jù)處理器(209)確定繼電器(100)的測(cè)試數(shù)據(jù)輸出(212，214)。8.如權(quán)利要求7所述的操作繼電器裝置(100)的方法，其中執(zhí)行相量(210)估算的步驟使用重新采樣。9.如權(quán)利要求12所述的操作繼電器裝置(100)的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)操作模式改變裝置(106)將繼電器裝置(100)改變到測(cè)試模式(T)的步驟。10.如權(quán)利要求12所述的操作繼電器裝置(100)的方法，其中進(jìn)行來(lái)自電力系統(tǒng)輸入(202)數(shù)據(jù)的電流和電壓樣本的相量估算(210)和頻率跟蹤(210)的步驟提供測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果和(212，214)其中使用重新采樣。全文摘要本發(fā)明包括繼電器裝置和相應(yīng)的方法。該裝置包括用來(lái)將繼電器裝置(100)從正常模式(N)改變到測(cè)試模式(T)的模式改變裝置(106)；用來(lái)從源(106)接收測(cè)試腳本的接口(I/O)；用來(lái)運(yùn)行測(cè)試腳本并且輸出測(cè)試結(jié)果的波形發(fā)生器(208)，其中該源(106)用信號(hào)通知繼電器(100)轉(zhuǎn)換模式(N，T)；邏輯裝置(204)在測(cè)試模式(T)期間提供輸出到波形發(fā)生器(208)；數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件206計(jì)算來(lái)自電力系統(tǒng)輸入(202)的電流和電壓樣本；數(shù)據(jù)準(zhǔn)備部件計(jì)算來(lái)自電力系統(tǒng)輸入(202)的電流和電壓樣本；以及數(shù)據(jù)處理器(209)進(jìn)行保護(hù)計(jì)算(211)以確定繼電器的輸出。文檔編號(hào)G01R31/327GK101210954SQ200710300499公開(kāi)日2008年7月2日申請(qǐng)日期2007年12月28日優(yōu)先權(quán)日2006年12月28日發(fā)明者D·芬尼申請(qǐng)人:通用電氣公司