專利名稱：用于電子保護繼電器的接口裝置和裝有該裝置的工業(yè)設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及的是一個用于包含有過程控制系統(tǒng)的工業(yè)設備的電子保護繼電器的接口裝置，還涉及裝有這種裝置的工業(yè)設備。
如已所知，在接收、生產和(或)分配電能的設備中所使用的電子保護繼電器一般都是電子裝置，可以測量電變量以便能在有電故障的情況下操縱觸發(fā)斷路裝置并提供有關運行的信息。斷路的目的是切斷設備所在的供電網(wǎng)路部分的電壓以保護設備。例如在危險過壓或過流的突然來到這一供電網(wǎng)路部分的情況下。
切斷一個正在運行的復雜設備中的供電網(wǎng)路部分的電壓是一個必須確定其范圍和各種電勢效應的操作，因為其結果可以是非常嚴重的。具有災難性的。因此，通常是將設備的各電子保護繼電器所提供的信息集中于設備的中心控制所，在那里準備了可以獲得設備運行的總的看法的各種裝置，特別是由設備中各電子保護繼電器所顯露出來的情況。鑒于各種原因，特別是根據(jù)適用于工業(yè)設備中的過程控制的裝置不同，經常需要同時使用幾種明顯不同的電子保護繼電器。因此長期以來都認為將設備的各個保護繼電器分別用電線連接和中心控制所連接起來是合情合理的，在這每個連接的兩端中至少有一端是裝有接口線路的。
有時，這不太令人滿意，當設備經多次改進或當所用的接線和(或)適配接口不再適用而用適合的新的裝置替換別的較舊的裝置時，還有，在這些情況下進行硬件的修改還可導致進行軟件的修改。
于是就建立一個標準，如標準IEC 870.5-CS130，以便將對電子保護繼電器的通信過程標準化。
另外，現(xiàn)行的工業(yè)過程控制系統(tǒng)通常都裝備有通信結構(architecturede communication)，用來在系統(tǒng)的諸程序化了的操作單元之間分時傳輸數(shù)字化的信息，以便控制整個設備。這種通信結構特別適用在一個網(wǎng)絡的周圍，或是在多個相互連接的網(wǎng)絡的周圍構成，其中通常至少有一個場地網(wǎng)絡(reseau de terrain)。當有多個網(wǎng)絡時，這些網(wǎng)絡便在它們的結構之間將通常按照各自的運行功能分成級的程序化的操作單元與通常將所有的或部分的過程的輸入/輸出組合在一起的至少一個級以及至少由一個單元組成的管理和監(jiān)督過程的級組合起來。與此相反，將各電子保護繼電器連接所構成的網(wǎng)絡就不具有上面所說的結構，因為這種網(wǎng)絡不應用同一通信協(xié)議。
實際上，鑒于各種原因，有關保護繼電器通信的規(guī)范化先于有關工業(yè)設備各單元之間的通信的規(guī)范化，因此，目前尚不能有一個包括過程的自動化管理、電子線路的控制以及各子站的控制在內的通信的整體解決辦法。
為了補救這些弊端，于是本發(fā)明推薦一種接口裝置，用于裝備有過程控制系統(tǒng)且具有多個程序化的操作單元的工業(yè)設備的電子保護繼電器，述及的操作單元之間的通信是通過至少一個網(wǎng)絡按照確定的通信協(xié)議在用來控制設備的分時通信結構中進行的。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，述及的接口裝置具有一些硬件裝置和一些傳輸信息軟件裝置。述及的連接的硬件裝置將述及的接口裝置相互分開地一方面和各繼電器相連，另一方面和結構單元的連接網(wǎng)絡相連，以能傳輸信息。述及的軟件裝置使接口裝置按照單元之間通信時通常使用的協(xié)議將信息傳輸?shù)街辽僖粋€單元。述及的信息是由各繼電器按照各繼電器之間所使用的不同協(xié)議傳送的信息，和使接口裝置按照各繼電器之間所使用的協(xié)議將信息反向傳給各繼電器，該信息由至少一個單元按照單元之間的共同協(xié)議傳送。
本發(fā)明還涉及一個工業(yè)設備，其中包括一個過程管理系統(tǒng)和一個電子保護繼電器組。述及的過程管理系統(tǒng)有一些程序化的操作單元，可以通過至少一個網(wǎng)絡按照給定的通信協(xié)議在通信結構中各單元之間分時進行通信，以便在過程應用范圍內控制各部件。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，本發(fā)明至少有一個上面所描述的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個變型的一個特征，述及的裝置至少有一個和述及的設備的結構的場地網(wǎng)相連的接口裝置，此場地網(wǎng)絡至少連接一些過程控制系統(tǒng)的輸入/輸出單元相連，和至少這個系統(tǒng)的一個高級單元。
本發(fā)明的特征和優(yōu)越性都將在后面連系示圖的說明中詳細說明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的關于用于電子保護繼電器組的接口裝置的原理圖。
圖2是與一個工業(yè)設備的過程管理系統(tǒng)相連且包含有根據(jù)本發(fā)明的一個接口裝置的通信結構的原理圖。
假定根據(jù)本發(fā)明的接口裝置1是由在至少一個處理器、一個只讀和(或)只寫存儲器組以及一些輔助設備，特別例如一些輸入/輸出耦合器的周圍組織起來的一個程序化的單元構成。這個接口裝置用來保證由裝備有過程控制系統(tǒng)的工業(yè)設備的電子保護繼電器組2所提供的或所接收的數(shù)字化信息的傳輸。述及的過程控制系統(tǒng)至少有一個用來交換各種信息的程序化的操作單元3。
接口裝置裝有適當?shù)倪B接硬件裝置0，0’，例如不可封閉的連接器，其中一部分使得它與保護繼電器2相連，另一部分與一個連接單元、例如一個總線相連，構成一個連接網(wǎng)絡，通過這個網(wǎng)絡可與一個或多個程序化的單元(3)進行通信。
這些連接裝置應適合于所涉及的通信的硬件配置的功能，此處不再詳述，這是本領域技術人員都懂得的。
如前所說，來自繼電器或朝向繼電器的信息交換都是根據(jù)它們自己的專用的協(xié)議進行的。
該專門的通信協(xié)議，此處假定標記P1是由前面所說的標準IEC 870.5-CS103所確定的協(xié)議。
假定程序化的單元3所使用的通信協(xié)議P2是不同的，因為有關程序化的單元3之間的通信方式的需要不同于繼電器間的需要。
于是就需要在接口裝置1這一級上實現(xiàn)一個協(xié)議轉換的網(wǎng)關，在圖1中是在接口裝置級上實現(xiàn)的，插在各繼電器2和一個程序化的單元3之間。由此接口裝置所構成的網(wǎng)關例如可以用周期方式傳輸組織起來的自動化數(shù)據(jù)、為了監(jiān)控而傳輸測量的值、向繼電器2傳輸同步信息，以及為了監(jiān)控而傳輸特別以時間順序標識的消息，述及的消息可以是從一個程序化的單元3傳出的繼電器的配置或參數(shù)消息。
同步信息對各繼電器提供一個共同的時間參考，以使它們能對所傳輸?shù)男畔松蠒r間，特別是在檢測一個事件的情況下。所有的消息于是都在設備中按照選定的時間精度注明時間，以便決定各個繼電器在鏈式反應的情況下檢測事件的順序。例如選擇準確到毫秒的按時間順序標識。
由繼電器2根據(jù)協(xié)議P1提供的并傳送給一個程序化單元3的信息為接口裝置1所考慮，述及的接口裝置1是程序化的，以能將所有的信息按照協(xié)議P2要求的方式表現(xiàn)出來。對于由程序化的單元3按照協(xié)議2要求的方式發(fā)送向繼電器的信息，其操作則相反。從一個協(xié)議過渡到另一個協(xié)議的操作中所需的轉換軟件裝置在這里不作描述，這是和所選用的協(xié)議P1與P2中的每一個的本身的特征有關，其實現(xiàn)是現(xiàn)有技術水平技術人員所公知的。
圖2示出用于工業(yè)設備的過程管理系統(tǒng)的通信結構的一個非限制性的例子，其中含有一個根據(jù)本發(fā)明的接口裝置1，用于在設備的各電子保護繼電器2間以及設備的至少一個程序化的單元3間構成網(wǎng)關。
前面已經指出，接口裝置1和圖1中描述的接口裝置相對應。在設備中提供有差別的電子保護繼電器。它們都具有共同的特征，即被程序化，以能使用如用標準IEC 870-CS 103所確定的協(xié)議那樣的通信協(xié)議P1。
繼電器是根據(jù)設備的需要而選擇的，例如是ALSTOM公司的EPAC3000型保護繼電器、或REC 316型線路超載保護繼電器，以及ABB公司的RET 316型變壓器的微分保護繼電器。
所有的繼電器2都和一個保護局域網(wǎng)4相連，此保護局域網(wǎng)對于繼電器來說是專用的，例如是光學總線型的或是RS 485電子傳輸連接型的。
在這些繼電器中，至少有一些通常可以通過輔助網(wǎng)絡5連接到集線/分線器6，述及的集線/分線設備6是插在保護局域網(wǎng)4和輔助網(wǎng)5中間，它例如是多路轉換器/多路分路器型的設備。
此處，假定接口裝置1是插在保護局域網(wǎng)4和所考察的工業(yè)設備中的程序化的單元間的通信結構的加強網(wǎng)7之間。
這種通信結構例如是在如專利申請人的網(wǎng)絡F8000的標準化的網(wǎng)絡WORLDFIP網(wǎng)的基礎上實現(xiàn)的。如在圖2中所示出的這種網(wǎng)絡其操作功能集中在三個級上，程序化的操作單元分布在這三個級上。這三個級對應于過程的管理與監(jiān)控級、過程的自動化的中間級、以及過程的輸入/輸出級。
過程的管理與監(jiān)控的高級程序化操作單元在這里都用單元8表示，對應于例如過程的管理和監(jiān)控的操作者平臺或監(jiān)控操作者主平臺(stationprincipale)，而單元9例如與一個過程的計算器相對應。此處假定單元8可以通過與單元8按照后面所述的條件相連的接口裝置與電子保護繼電器2交換信息。各高級單元都和設備的通信結構的通信網(wǎng)絡10相連。此處所說的網(wǎng)絡例如是一個Ethernet型網(wǎng)絡，特別是一個申請人的ALSPAS8000網(wǎng)絡。這個網(wǎng)絡允許高級單元使用協(xié)議P2一方面在它們之間進行通信，另一方面與中間低級的單元進行通信，圖中中間級的單元是用11、12標出，同樣和前述的網(wǎng)絡相連。在圖2中，作為例子畫出了兩個中間級單元，其中一個11作為路由器功能(fonction de routeur)，用來在處于不同級上而使用同一協(xié)議P2的單元之間，如在8和1之間，交換信息。另一單元12例如是一個自動控制器，用于序列的自動化應用，或用于程序化的功率的電子控制器，或用于其它。
過程輸入/輸出級的單元的類型是多種多樣的，圖中用單元13和單元16表示，如同接口裝置1連于同一場地網(wǎng)，此處接口裝置1被看作如同輸入/輸出。用13表示的單元例如是稱為智能傳感器或智能驅動裝置、變速控制單元。用14表示的單元例如是輸入/輸出單元，用來使過程運行涉及的設備部件通信。述及的設備部件例如是與過程自動化級的一個適當?shù)目刂破飨噙B的傳統(tǒng)的傳感器15和(或)傳統(tǒng)的驅動裝置16。在所示的例子中，假定述及的傳感器和驅動裝置都通過總線17和單元13進行通信，總線17例如是由帶有包皮的雙線電纜組成。
當然，前面所述的單元僅僅作為例子來標出的，而前面所指明的級的數(shù)量通?？梢栽谝赃m當?shù)姆椒ńM織的操作單元通過將一個級的功能與另一個級的功能組合而減少。
這樣就可以使由電子保護繼電器所提供的信息及有關運行需要的電能供應的信息，有關過程控制系統(tǒng)的運行的信息一致地在使如前面所定義的接口裝置1整體化的設備。這就在可以使用多種信息的范圍內為設備的經營者進行實時管理提供了很大的方便，此處所述的多種信息盡管來源不同，但需要在標準化形式下顯示在同一個屏幕上。同樣可以使經營者在同圖1中單元13和14表示的其它輸入/輸出單元的情況下干預保護繼電器，特別是修改參數(shù)，更新配置。這可以用各種可以實現(xiàn)這樣功能的程序化的操作單元來執(zhí)行，或通過一個外部或遠程計算機來執(zhí)行，這個計算機通常用適當?shù)倪B接與系統(tǒng)結構中提供的單元中的一個或網(wǎng)絡中的一個相連。
權利要求
1.一種用于一個裝備有過程管理系統(tǒng)的工業(yè)設備的電子保護繼電器(2)的接口裝置，述及的過程控制系統(tǒng)含有程序化的操作單元(8、9、11、12、13、14)，它們根據(jù)確定的通信協(xié)議(P2)通過至少一個網(wǎng)絡(7)在一個分時通信結構中彼此通信以控制述及的設備，述及的接口裝置的特征在于，該接口裝置具有連接硬件裝置(0，0’)和轉換軟件裝置，而述及的連接硬件裝置(0，0’)使它分別一方面和各繼電器連接，另一方面和使結構單元相連的一個網(wǎng)絡連接，以便傳輸信息，述及的轉換軟件裝置使得述及的接口裝置將各繼電器按照它們共同使用的一個不同的協(xié)議(P1)傳給接口裝置的信息按照各單元共同使用的協(xié)議(P2)傳給至少一個單元，以及相反地將由至少一個單元按照各單元共同的協(xié)議傳給接口裝置的信息再按照各繼電器共同使用的協(xié)議傳給各繼電器。
2.一種具有一個過程控制系統(tǒng)和一個電子保護繼電器組(2)的工業(yè)設備，述及的過程控制系統(tǒng)中有程序化的操作單元(8、9、11、13、14)，其間的通信是根據(jù)確定的通信協(xié)議(P2)通過至少一個網(wǎng)絡(7)在一個分時通信結構中為控制述及的設備而進行的，述及的工業(yè)設備的特征在于該設備至少具有一個裝有連接硬件裝置(0，0’)和轉換軟件裝置的接口裝置，述及的連接硬件裝置(0，0’)使得它分別一方面和各繼電器連接，另一方面和連接結構單元的網(wǎng)絡連接，以能傳輸信息，而述及的轉換軟件裝置使得述及的接口裝置可以將各繼電器根據(jù)各繼器共同使用的一個不同的協(xié)議(P1)傳給接口裝置的信息再根據(jù)各單元共同使用的協(xié)議(P2)傳給至少一個單元，以及相反地將至少一個單元根據(jù)各單元共同的協(xié)議傳給接口裝置的信息再根據(jù)各繼電器所共同使用的協(xié)議傳給各繼電器。
3.根據(jù)權利要求2的設備，其中用于電子保護繼電器(2)的接口裝置(1)是和設備結構的場地網(wǎng)絡(7)連接，而述及的場地網(wǎng)絡使過程管理系統(tǒng)的至少幾個過程的輸入/輸出單元(13，14)和此系統(tǒng)的至少一個高級單元(11，12)相連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種用于裝備有過程管理系統(tǒng)的工業(yè)設備的電子保護器(2)的接口裝置,述及的過程管理系統(tǒng)具有一些操作單元(3),它們按照確定的通信協(xié)議(P2)通過至少一個網(wǎng)絡在一個分時通信結構中彼此通信以控制設備,本發(fā)明還涉及裝有這種接口裝置的設備。接口裝置中裝備有連接硬件裝置(0,0’),使得這接口裝置可以分別和各繼電器以及與使結構單元相連的一個網(wǎng)絡連接,它還有一些轉換軟件裝置,以使這接口裝置可以將各繼電器按照一個不同的協(xié)議(P1)傳給接口裝置的信息再根據(jù)各單元使用的協(xié)議(P2)傳給一個單元,以及反向傳送。
文檔編號G05B19/418GK1252637SQ9912038
公開日2000年5月10日 申請日期1999年9月24日 優(yōu)先權日1998年9月24日
發(fā)明者讓·丹納爾 申請人:阿爾斯托姆中心能量股份有限公司