專利名稱：多重保護(hù)繼電器中的分布式邏輯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于配電系統(tǒng)的數(shù)字保護(hù)繼電器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種數(shù)字保護(hù)繼電器和系統(tǒng)，用于對配電系統(tǒng)提供增強(qiáng)的保護(hù)和監(jiān)視功能。
用于監(jiān)視配電系統(tǒng)并對配電系統(tǒng)提供保護(hù)控制的數(shù)字保護(hù)繼電器是熟知的。此處使用的術(shù)語“配電系統(tǒng)”包括用于產(chǎn)生、輸送與/或分配電力到用戶的系統(tǒng)和系統(tǒng)的元件。這種繼電器一般被連接到配電系統(tǒng)上的一點(diǎn)，用于監(jiān)視電流、電壓或其它參數(shù)，并且在某個特定的狀態(tài)發(fā)生時提供保護(hù)控制(例如通過提供控制信號，使和繼電器相關(guān)的系統(tǒng)的一部分的電源被切斷)。保護(hù)繼電器的功能可以以許多方式被增強(qiáng)。例如，數(shù)字保護(hù)繼電器包括微處理器，其使用戶能夠確定在某個狀態(tài)下保護(hù)繼電器將如何起作用。
按照慣例，保護(hù)繼電器邏輯一直受到相當(dāng)?shù)南拗?。任何非通常的?yīng)用，其中涉及互鎖，阻塞或監(jiān)視功能一般通過硬連線接點(diǎn)輸入和輸出來實(shí)現(xiàn)。這種需要輔助元件和接線的方法使得許多邏輯方案極難實(shí)現(xiàn)。
使用戶能夠在一個繼電器內(nèi)通過編程來實(shí)現(xiàn)邏輯功能的柔性的邏輯方案是公知的。這種繼電器一般包括用于實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的固定的邏輯，和可以由用戶控制來實(shí)現(xiàn)附加功能的可變邏輯。一般地說，具有可編程邏輯的繼電器接收模擬和數(shù)字輸入，并使用這些輸入產(chǎn)生模擬和數(shù)字輸出。如果需要相對簡單的方案，則使用接點(diǎn)輸入阻塞繼電器的測量元件，當(dāng)對測量元件編程時進(jìn)行這種選擇。較復(fù)雜的邏輯方案可以在一個繼電器中被編程。例如，如果需要具有一個接點(diǎn)輸入的閉合狀態(tài)和相欠電壓元件的操作狀態(tài)，以便阻斷相時過流繼電器的操作，則應(yīng)當(dāng)把邏輯編程為使兩個輸入相“與”，以便產(chǎn)生一個有效的輸出，然后所述輸出在把相時過流元件編程被用于阻斷輸入時被選擇。
雖然已知的在保護(hù)繼電器中的可編程邏輯可以把所需的輔助元件和連線減到最少，并且可以使用更復(fù)雜的邏輯方案，但是仍然有些限制，因?yàn)橐话憔哂性S多在操作上和配電系統(tǒng)相關(guān)的保護(hù)繼電器。
保護(hù)繼電器之間的通信是公知的。例如，US5838525披露了一種用于保護(hù)繼電器中的高速單極跳閘邏輯。所述的系統(tǒng)包括一個遠(yuǎn)方保護(hù)繼電器，其產(chǎn)生一個表示檢測到故障的引導(dǎo)信號，并把所述引導(dǎo)信號傳遞給和在配電線路上的一個不同位置相關(guān)的本地保護(hù)繼電器。本地保護(hù)繼電器使用收到的引導(dǎo)信號來監(jiān)控單極跳閘操作。
還已經(jīng)知道一些更復(fù)雜的通信方案。例如，電力研究院(EPRI)已經(jīng)制定了一套被稱為UCA2.0的通信標(biāo)準(zhǔn)“Generic ObjectOriented Substation Event(面向?qū)ο蟮囊话阈宰诱臼录?”(GOOSE)。GOOSE基于對網(wǎng)絡(luò)上的其它同級裝置的繼電器的數(shù)字輸出狀態(tài)的異步報(bào)告。GOOSE信息被設(shè)計(jì)成一種短的、高優(yōu)先權(quán)的和以高的可靠性進(jìn)行通信的信息。為了實(shí)現(xiàn)可靠性，GOOSE信息在其有效時一直被重復(fù)。GOOSE信息不需要被確認(rèn)，因而可以被多點(diǎn)傳送。GOOSE規(guī)范含有用于表示數(shù)字點(diǎn)狀態(tài)信息的128個位對的空間。GOOSE規(guī)范提供32個“DNA”位對，它們是表示預(yù)定事件的狀態(tài)位。所有剩余的位對是“UserSt”位對，它們是表示用戶定義的事件的狀態(tài)位。UCA 2.0規(guī)范包括用于處理發(fā)送裝置和接收裝置之間的通信丟失的特征。當(dāng)任何被包括的點(diǎn)改變時，或者在規(guī)定的時間間隔之后(“缺省的更新”時間)，如果狀態(tài)沒有發(fā)生變化，每個發(fā)送裝置在成功地加電時發(fā)送GOOSE信息。所述發(fā)送裝置還發(fā)送“保持時間”，其被設(shè)置為預(yù)定的缺省時間的3倍。
當(dāng)保護(hù)繼電器具有通信能力時，控制邏輯一般是預(yù)先確定的、預(yù)先編程的或者涉及在通信的保護(hù)裝置之間建立主從關(guān)系。執(zhí)行控制邏輯也需要在繼電器之間進(jìn)行相當(dāng)復(fù)雜的布線。這種保護(hù)繼電器和方法的缺點(diǎn)在于，它們限制了提供多種保護(hù)方案，或者使得難于提供多種保護(hù)方案。
保護(hù)繼電器包括可編程的控制邏輯，并且能夠把可編程的控制邏輯的輸出傳遞給和同一個配電系統(tǒng)相關(guān)的遠(yuǎn)方保護(hù)繼電器，這些應(yīng)當(dāng)是需要的，以便提供增強(qiáng)的保護(hù)和控制功能。提供增強(qiáng)的控制功能和用于提供配電系統(tǒng)的增強(qiáng)的保護(hù)控制的結(jié)構(gòu)選擇，以及能夠比在和網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的每個保護(hù)繼電器中的編程邏輯執(zhí)行更復(fù)雜的邏輯方案，這些也是需要的。然而，已知的保護(hù)繼電器和保護(hù)方案不能滿意地實(shí)現(xiàn)這些目的。
本發(fā)明通過對配電網(wǎng)提供功率控制和監(jiān)視系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并且提供了附加的優(yōu)點(diǎn)，所述配電網(wǎng)包括多個數(shù)字保護(hù)繼電器，其包括可編程的邏輯，并且其可以通過對等的通信網(wǎng)絡(luò)傳遞控制邏輯的輸入和輸出。每個數(shù)字保護(hù)繼電器包括用于連接配電系統(tǒng)和至少一個通信端口的設(shè)備、終端、裝置或器具，以便連接對等的通信網(wǎng)絡(luò)。所述對等的通信網(wǎng)絡(luò)最好是以太網(wǎng)。


圖1是適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的繼電器的功能方塊圖；圖2是在本發(fā)明的實(shí)施中的可編程的邏輯特性表；圖3是在本發(fā)明的分布式邏輯的一種實(shí)施中可利用的操作數(shù)表；圖4是各種已知類型的邏輯門的門特性表；圖5是說明按照本發(fā)明的示例的實(shí)施例的可編程的邏輯運(yùn)算符的表；圖6定義一種要在本發(fā)明的分布式邏輯中實(shí)現(xiàn)的所需的邏輯方案；圖7是描述所需的邏輯方案的流程圖；圖8是將圖7的方法應(yīng)用于圖6的例子而得到的參數(shù)表；圖9表示適用于實(shí)施本發(fā)明的分布式邏輯方案的保護(hù)繼電器的簡化結(jié)構(gòu)；以及圖10是在本發(fā)明的一個實(shí)施中定義各個DNA位對的功能的表。
圖1是表示適合于實(shí)施本發(fā)明的繼電器的功能方塊圖。繼電器10包括數(shù)字信號處理器(DSP)12，其在操作上和配電系統(tǒng)或配電網(wǎng)中的一個或幾個電流互感器CT和電壓互感器VT相連。DSP12接收來自互感器的模擬信號，并把這些模擬信號輸送到模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器14，其接收一個或幾個這些模擬輸入信號，例如電流或電壓值，并把數(shù)字信號輸出到處理器16，該處理器計(jì)算任意個所需的參數(shù)，并輸出這些參數(shù)的實(shí)際數(shù)字值。模擬輸入15接收模擬輸入，并包括模數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器17，其接收一個或幾個這些模擬輸入信號，例如電阻值或dcmA值，并向處理器16輸出數(shù)字信號，其計(jì)算任意數(shù)量的所需的參數(shù)，并輸出這些參數(shù)的實(shí)際值。DSP12和模擬輸入15的數(shù)字輸出和計(jì)算的參數(shù)被輸入到測量塊18。測量塊18輸出一個或幾個表示測量的參數(shù)的狀態(tài)的標(biāo)記。處理器16還通過通信端口20向通信網(wǎng)絡(luò)21、控制和監(jiān)視塊30、顯示器32、數(shù)模(D/A)轉(zhuǎn)換器34輸出計(jì)算參數(shù)的實(shí)際值。在圖1中，應(yīng)當(dāng)理解，虛線表示實(shí)際值被傳遞，實(shí)線表示狀態(tài)位或標(biāo)記被傳遞。最好是，通信網(wǎng)絡(luò)21是以太網(wǎng)LAN，但是應(yīng)當(dāng)理解，任何合適的通信網(wǎng)絡(luò)都可以使用。通信網(wǎng)絡(luò)21最好具有對等的通信能力，其中多個網(wǎng)絡(luò)裝置的任何一個可以啟動和多個網(wǎng)絡(luò)裝置中的另一個之間的通信。
繼電器10還包括接點(diǎn)輸入22，其在操作上和接點(diǎn)24相連。接點(diǎn)輸入22輸出表示接點(diǎn)24的狀態(tài)(開，閉)的標(biāo)記。繼電器10還包括虛擬輸入塊24，其接收來自鍵墊26、通信端口20或其它合適的輸入源的虛擬輸入。虛擬輸入塊24輸出一個或幾個表示虛擬狀態(tài)的標(biāo)記。繼電器10還包括遠(yuǎn)方輸入塊28，其通過通信端口20接收輸入。
從測量塊18、接點(diǎn)輸入22、虛擬輸入24和遠(yuǎn)方輸入28輸出的狀態(tài)標(biāo)記都被提供給或門36?；蜷T36還接收來自控制和監(jiān)視塊30、可編程的邏輯方程塊38、數(shù)字元件塊40、可編程的邏輯計(jì)數(shù)器42、虛擬輸出塊44和操作一對接點(diǎn)47的接點(diǎn)輸出塊46的狀態(tài)標(biāo)記輸入。或門36向測量塊18、可編程的邏輯方程38、數(shù)字元件40、計(jì)數(shù)器42、遠(yuǎn)方輸出塊48、接點(diǎn)輸出46、顯示器32、以及通信端口20輸出所有這些輸入的邏輯或。遠(yuǎn)方輸出塊48向通信端口20輸出信息數(shù)據(jù)(例如以GOOSE格式)。
在圖1的繼電器中所有數(shù)字信號的狀態(tài)由標(biāo)記或其它的操作數(shù)表示。在一個實(shí)施例中，由“設(shè)置”標(biāo)記表示數(shù)字“1”。如圖1所示，外部接點(diǎn)(接點(diǎn)24)的狀態(tài)的改變可用于當(dāng)在可編程的邏輯方程中向一個控制特征輸入時停止元件的操作，或者可用于操作接點(diǎn)輸出46。接點(diǎn)輸入的狀態(tài)可在本地顯示器32上顯示，或者通過通信網(wǎng)絡(luò)21在遠(yuǎn)方觀看。如果需要實(shí)施相對簡單的方案，其中接點(diǎn)輸入用于阻斷元件，則當(dāng)對該元件編程時，選擇所述的方案。
圖1的繼電器能夠通過可編程的邏輯方程38、數(shù)字元件40和計(jì)數(shù)器42實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的邏輯方案。例如，如果需要使接點(diǎn)24的閉合狀態(tài)和相欠電壓元件的操作狀態(tài)阻斷相時過電流元件的操作，則所述兩個輸入狀態(tài)在塊38的邏輯方程中被編程。在本例中的方程使兩個輸入相與，產(chǎn)生一個虛擬輸出(通過塊44)。然后，在對相時或過電流編程時選擇這個虛擬輸出用作阻斷輸入。如圖1所示，在塊44中的虛擬輸出可以只通過可編程的邏輯方程38產(chǎn)生。
圖1的繼電器通過使用被按順序處理的邏輯方程(例如在“后綴”的說明中)能夠使得對確定輸入、元件和輸出的相互作用的邏輯進(jìn)行現(xiàn)場編程。虛擬輸入24和虛擬輸出44可由繼電器內(nèi)部使用，或者通過通信端口20由其它和主從通信網(wǎng)絡(luò)相連的繼電器使用，并且遠(yuǎn)方輸入48可以通過通信端口20由和對等通信網(wǎng)絡(luò)相連的其它繼電器使用。正如下面詳細(xì)討論的那樣，在對等通信網(wǎng)絡(luò)中的所有繼電器能夠交換遠(yuǎn)方輸入和輸出，這使得可以實(shí)現(xiàn)分布式的可編程邏輯。因而，應(yīng)當(dāng)理解，虛擬輸入涉及主從關(guān)系，而遠(yuǎn)方輸入和輸出涉及通信裝置之間的對等關(guān)系。
圖1所繼電器的可編程邏輯38使用戶能夠通過由操作符和操作數(shù)構(gòu)成的一系列的方程使繼電器用戶化。操作數(shù)是輸入、元件和輸出的狀態(tài)。操作符包括邏輯門、計(jì)時器和閉鎖(其設(shè)置和復(fù)位輸入)。按照順序的操作使得特定操作數(shù)的任何組合可以作為輸入被指定給特定的操作符，從而產(chǎn)生輸出。方程的最后的輸出是被編號的寄存器(虛擬輸出44)。虛擬輸出44可在任何方程中用作輸入操作數(shù)，包括產(chǎn)生輸出的方程(例如作為封入或其它類型的反饋)。
在圖1的繼電器的可編程邏輯中，操作數(shù)具有1或0的邏輯狀態(tài)。操作符提供預(yù)定的功能，例如與門或計(jì)時器。每個可編程的邏輯方程定義用于在元件44中設(shè)置虛擬輸出標(biāo)記的參數(shù)的組合。因而，方程的計(jì)算結(jié)果或者是1(on，標(biāo)記被設(shè)置)，或者是0(off，標(biāo)記未被設(shè)置)。最好是，每個可編程的邏輯方程在配電系統(tǒng)的每個電源頻率的周期至少被計(jì)算4次。
圖2是表示可編程的邏輯特征的表，即其中表示按照本發(fā)明的一個實(shí)施例的不同類型的操作數(shù)的特征。在本例中的輸入被定義為元件拾取PKP，元件操作OP，接點(diǎn)輸入，虛擬輸入，虛擬輸出和有效設(shè)置組。當(dāng)測試的參數(shù)超過相應(yīng)于上升值的元件的拾取設(shè)置，或者低于相應(yīng)于下降值的元件的拾取設(shè)置時，元件拾取PKP是邏輯“1”或“ON”。當(dāng)測試的參數(shù)已經(jīng)高于或低于用于編程的時間延遲的元件的拾取設(shè)置時，元件操作OP輸入是邏輯“1”或“ON”。當(dāng)邏輯輸入接點(diǎn)處于編程的ON狀態(tài)時，接點(diǎn)輸入是邏輯“1”，并當(dāng)虛擬輸入是ON狀態(tài)時，虛擬輸入是邏輯“1”。當(dāng)虛擬輸出標(biāo)記處于設(shè)置狀態(tài)時，虛擬輸出是邏輯“1”(即可編程的邏輯方程的計(jì)算結(jié)果是邏輯“1”)。當(dāng)有效設(shè)置組有效時，有效設(shè)置組是邏輯“1”。
圖3是在本發(fā)明的分布式邏輯的一種實(shí)施中可利用的操作數(shù)表。表中列出了操作數(shù)類型，操作數(shù)語法，和操作數(shù)定義。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)說明，這僅僅是一種實(shí)施，并且可以使用其它的操作數(shù)。
圖4是各種已知類型的邏輯門的門特性表。應(yīng)當(dāng)理解，雖然對于本實(shí)施例，對于OR,AND,NOR,和NAND門的輸入端不超過16個，但是不同的實(shí)施例可以具有不同數(shù)量的輸入端限制。
圖5是說明按照本發(fā)明的示例的實(shí)施例的可編程的邏輯操作符的表。每個操作符類型包括一個或幾個操作符語法，每個的定義示于表的第三列。同樣，應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員，可以定義本發(fā)明的其它實(shí)施例的其它合適的操作符。
在本發(fā)明的一個實(shí)施例中，以下的規(guī)則適用于塊38中的可編程的邏輯方程1)任何接點(diǎn)輸入，虛擬輸入或輸出，元件操作數(shù)，或邏輯門操作符，可被使用任何次數(shù)；2)計(jì)時器操作符和虛擬輸出操作數(shù)的分配在方程中只能使用一次；3)操作數(shù)先于操作符；4)對虛擬輸出分配操作符的輸出結(jié)束一個方程；以及5)‘END’參數(shù)被置于所用的最后參數(shù)之后(其將是一個分配的虛擬輸出)，用于表示不需要進(jìn)一步處理。利用按照這些規(guī)則構(gòu)成的邏輯方程，每個方程可以按照參數(shù)輸入的順序進(jìn)行計(jì)算。
在如此定義的操作數(shù)特性，操作數(shù)，邏輯門和定義的操作符之下，現(xiàn)在參照圖6討論示例的邏輯方案。作為一個示例的邏輯方案，假定一些邏輯已經(jīng)被編程，用于產(chǎn)生虛擬輸出VO1和VO2，包括從在對等通信網(wǎng)絡(luò)上的其它繼電器裝置作為遠(yuǎn)方輸入而獲得的狀態(tài)數(shù)據(jù)，并且只使用整個方程組的一部分。在本例中，虛擬輸出分配(例如VO1-VO64)只能分配一次。圖6確定了一種所需的邏輯方案，圖7是說明用于實(shí)施所需的邏輯方案的方法的流程圖。應(yīng)當(dāng)理解，該方法執(zhí)行后綴，或“逆波蘭”表示法，其簡化對于所需邏輯方案的邏輯方程的產(chǎn)生。在該方法中，在步100，檢查所提出的邏輯方案的邏輯圖，確定所需的邏輯是否可以利用在可編程的邏輯系統(tǒng)中的給定的一組操作符來實(shí)現(xiàn)。如果不能，則在步102改變邏輯，直到該條件被滿足。一旦條件被滿足，則在步104確定每個門的輸入的數(shù)量是否超過預(yù)定的限制。如果輸入數(shù)量太高，則把輸入分成多個門，使得產(chǎn)生等效的邏輯結(jié)果。例如，如果需要對一個AND門具有25個輸入，則可以使一個AND門接收16個輸入，第二個AND門接收9個輸入，并且兩個AND門的輸出被“與”在一起，從而產(chǎn)生等效的邏輯結(jié)果。在步106，在開頭的操作數(shù)和最后的虛擬輸出之間的每個操作符被檢查，確定是否操作符的輸出被用作后面的一個以上的操作符的輸入。如果是，則該操作符的輸出在步108被指定作為虛擬輸出。在圖6所示的例子中，AND門的輸出被用作OR1和計(jì)時器1的輸入，因此成為虛擬輸出，并被分配一個虛擬輸出數(shù)(例如VO3)。最后的輸出也必須被分配一個虛擬輸出數(shù)(例如VO4)，其將在接點(diǎn)輸出塊46(圖1)中被編程，用于操作繼電器H1。前面的步100-108提供一種用于確定所需的邏輯是否可以被實(shí)現(xiàn)的方法。
在步110，為所需的方程準(zhǔn)備邏輯圖，以便產(chǎn)生虛擬輸出。在圖6的例子中，因?yàn)樘摂M輸出VO3是對于虛擬輸出VO4的方程中的一個操作數(shù)，所以應(yīng)該首先確定VO3，因?yàn)閼?yīng)該首先確定要用作操作數(shù)的任何的虛擬輸出。對于較后的虛擬輸出(即依賴于前面的虛擬輸出作為操作數(shù)的虛擬輸出)，對于較后的虛擬輸出的邏輯圖，應(yīng)當(dāng)利用前一個虛擬輸出的數(shù)(例如VO3)代替對于前面的虛擬輸出的邏輯圖。在步112，通過把邏輯圖變換成圖2-5中的可利用的邏輯參數(shù)對可編程的邏輯方程編程。每次形成方程的一個參數(shù)，直到所需的邏輯被完成。應(yīng)當(dāng)理解，一般地說，在方程的輸出端開始并向著輸入往回進(jìn)行處理比較容易，并且一般地說從底到頂列出操作數(shù)輸入比較容易。
為了說明方便，通過把最后的邏輯輸出標(biāo)識為參數(shù)99來說明前面的例子，并且每個前一個參數(shù)被依次減1。所得的參數(shù)如圖8所示。對于參數(shù)99，方程的最后的輸出是VO3，其增加操作符“=虛擬輸出n”。因此這個參數(shù)是“=虛擬輸出3”。所有方程都由這個參數(shù)確定，并由操作符“END”確定所需的總的邏輯組。對于參數(shù)98，在輸出前面的門是AND，其需要2個輸入因此被指定為AND(2)。這個2個輸入的與門將根據(jù)其前面的兩個操作數(shù)操作。這些操作數(shù)在其余的參數(shù)中被確定，如下所述。對于參數(shù)97，對AND門的一個較低的輸入通過一個反相器，如圖6所示，使得這個參數(shù)是NOT，并影響其前方第一個操作數(shù)。因而，參數(shù)96描述對反相器的輸入，其在本例中是接點(diǎn)輸入H1c。參數(shù)95確定對AND門的另一個輸入，其是數(shù)字元件2。因而對于VO3的最終的邏輯方程由參數(shù)95-99構(gòu)成，按照順序?qū)懗鰯?shù)字元件2，接點(diǎn)輸入H1c,NOT,AND(2)，=虛擬輸出3。然后使用類似的處理對于VO4產(chǎn)生可編程的邏輯方程。按照本發(fā)明的一個方面，虛擬輸出可以從本地和遠(yuǎn)方裝置中的信息產(chǎn)生。
在步114，構(gòu)成完整的可編程的邏輯方程。最好是，方程以這樣的順序構(gòu)成，其中用作操作符的輸入的虛擬輸出在其被需要之前產(chǎn)生。在大多數(shù)情況下，這沒有困難，如本例的情況，因?yàn)樗械倪壿嬅總€電源頻率的周期至少被計(jì)算4次。由“END”操作符結(jié)束一組柔性的邏輯方程。
如上所述，按照本發(fā)明的一個方面，來自對等通信網(wǎng)絡(luò)上的不同的保護(hù)繼電器的遠(yuǎn)方輸出可以被組合，從而大大增加邏輯控制的可能性，并提供用于配電系統(tǒng)的虛擬的不受限制的保護(hù)和控制方案。
圖9表示一種在操作上和配電網(wǎng)92相連的保護(hù)繼電器90的簡化的結(jié)構(gòu)，所述保護(hù)繼電器通過通信端口20和對等通信網(wǎng)絡(luò)21相連．在本發(fā)明的一個實(shí)施中，在對等通信網(wǎng)絡(luò)中的每個保護(hù)繼電器一直監(jiān)視通信網(wǎng)絡(luò)上的信息。所述每個信息包括信息源的識別部分。如果繼電器檢測到其需要的信息(例如來自另一個保護(hù)繼電器的虛擬輸出)，該信息由包含在每個信息中的發(fā)源裝置的識別部分識別，繼電器便對該信息起作用。每個繼電器被編程，用于只捕捉來自這些感興趣的遠(yuǎn)方繼電器的信息。這由輸入和感興趣的每個遠(yuǎn)方繼電器相關(guān)的唯一的識別符完成。在本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，對于每個保護(hù)繼電器，可以對多達(dá)16個不同的遠(yuǎn)方裝置編程。
除去包括被指定給發(fā)源繼電器的唯一的識別符之外，信息中還包括裝置“保持”時間的信息；即，關(guān)于多長時間所述信息是有效的信息。
更具體地說，接收繼電器設(shè)置一個被指定給發(fā)源裝置的計(jì)時器，用于“保持”時間間隔，并且在這個時間間隔結(jié)束時沒有收到來自該裝置的另一個信息，則該遠(yuǎn)方裝置被斷定是非通信的，從而將對離開所述特定的遠(yuǎn)方裝置的所有的點(diǎn)使用編程的缺省狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)允許接收裝置檢測不到來自以盡可能低的速率發(fā)送信息的遠(yuǎn)方裝置的一個傳輸，因?yàn)橛善洹叭笔「隆痹O(shè)置計(jì)時器，不用返回使用編程的缺省狀態(tài)。如果在“保持”時間間隔結(jié)束之前收到來自遠(yuǎn)方裝置的消息，則對于該裝置的所有的點(diǎn)被更新為在信息中包含的狀態(tài)，并且保持計(jì)時器被重新開始。
信息中還包括遠(yuǎn)方輸入，其可以由接收繼電器從消息中提取，并被接收繼電器用來產(chǎn)生用于可編程的邏輯方程的操作數(shù)。每個繼電器可以接收多達(dá)例如32個遠(yuǎn)方輸入，其可以被從例如32個DNA位對和32個UserSt位對的表中選擇。在本例中，UserSt位對的功能由其狀態(tài)在GOOSE消息中表示的可編程的邏輯操作數(shù)的用戶選擇確定，并且DNA位對的功能由圖10所示的UCA2.0規(guī)范確定。每個遠(yuǎn)方輸入被編程，用于重復(fù)來自特定的遠(yuǎn)方裝置的特定信號的邏輯狀態(tài)。這可以通過選擇發(fā)出所需信號的遠(yuǎn)方裝置的識別符，選擇信息的特定的所需位，并通過選擇將由本地繼電器在啟動時或者遠(yuǎn)方繼電器是非通信的繼電器時使用的缺省的邏輯狀態(tài)，進(jìn)行編程。
遠(yuǎn)方輸出是被插入被發(fā)送給遠(yuǎn)方繼電器裝置的網(wǎng)絡(luò)信息中的操作數(shù)。在信息中的每個數(shù)字點(diǎn)被編程，使得具有特定操作數(shù)的狀態(tài)。
因而，按照上述的例子，每個保護(hù)繼電器執(zhí)行一種用于在保護(hù)繼電器中提供配電系統(tǒng)的保護(hù)控制的方法。所述方法包括以下步驟至少根據(jù)包含在信息中的識別符的一部分捕捉來自對等通信網(wǎng)絡(luò)的至少一個輸入信息；從輸入信息中提取遠(yuǎn)方輸入或操作數(shù)；使用提取的遠(yuǎn)方輸入或操作數(shù)執(zhí)行用戶可編程的邏輯方程，以便確定保擴(kuò)繼電器是否執(zhí)行保護(hù)繼電器的功能；以及向?qū)Φ韧ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)輸出至少一個輸出信息，每個輸出信息用于識別保護(hù)繼電器并且包括一個或幾個操作數(shù)。
從上述說明應(yīng)當(dāng)理解，通過在網(wǎng)絡(luò)中的每個保護(hù)繼電器中提供遠(yuǎn)方輸入和輸出，并且通過使邏輯方程能夠被編程并被指定給本地物理的和虛擬的輸入和輸出(即位于各個繼電器內(nèi)的輸入和輸出)和與網(wǎng)絡(luò)中的其它保護(hù)繼電器相關(guān)的遠(yuǎn)方輸入和輸出，本發(fā)明使得能夠在整個保護(hù)繼電器網(wǎng)絡(luò)中分配邏輯功能。這使得可以構(gòu)成幾乎無限的邏輯結(jié)構(gòu)，和常規(guī)的方法相比，在電力系統(tǒng)的保護(hù)和控制方面使用戶具有極大的靈活性。這也避免了在繼電器之間的復(fù)雜的布線，并且不需要和配電系統(tǒng)相關(guān)的每個保護(hù)繼電器的大量的物理輸入。
雖然上述的說明包括許多細(xì)節(jié)，但是這些都是為了說明而已，并不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。不脫離本發(fā)明的范圍和構(gòu)思，本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員可以作出各種改變和改型，本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求及其法定的等同物限定。
權(quán)利要求
1．一種電源控制和監(jiān)視系統(tǒng)，包括配電網(wǎng)絡(luò)；多個數(shù)字保護(hù)繼電器，每個數(shù)字保護(hù)繼電器和配電網(wǎng)絡(luò)上的一個或幾個點(diǎn)相關(guān)，并且每個數(shù)字保護(hù)繼電器包括和對等通信網(wǎng)絡(luò)相連的通信端口，其中每個數(shù)字保護(hù)繼電器包括用戶可編程邏輯，并且其中邏輯輸入和輸出通過對等通信網(wǎng)絡(luò)在多個數(shù)字保護(hù)繼電器之間傳遞。
2．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中對等通信網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)，并且其中邏輯輸入數(shù)據(jù)和邏輯輸出數(shù)據(jù)按照電力研究院UCA2.0格式在多個數(shù)字保護(hù)繼電器之間傳遞。
3．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中用戶可編程的邏輯電路使用后綴表示法。
4．如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中每個數(shù)字保護(hù)繼電器被編程用于在對等通信網(wǎng)絡(luò)上接收來自多個數(shù)字保護(hù)繼電器的某一個的信息。
5．如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中通過對每個保護(hù)繼電器提供和多個數(shù)字保護(hù)繼電器的某一個相關(guān)的唯一的識別符對數(shù)字繼電器編程。
6．如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中邏輯數(shù)據(jù)以消息的形式被傳遞，每個消息包括用于識別發(fā)出所述消息的保護(hù)繼電器的唯一的識別符，以及用于用戶可編程的邏輯電路中的一個或幾個遠(yuǎn)方輸入。
7．如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中遠(yuǎn)方輸入是用于邏輯方程的操作數(shù)。
8．一種數(shù)字保護(hù)繼電器，包括用于連接配電系統(tǒng)的連接元件；用于連接對等通信網(wǎng)絡(luò)的至少一個通信端口；用于接收來自用戶的邏輯指令的輸入；以及用于執(zhí)行用戶提供的邏輯指令的可編程邏輯；其中含有邏輯輸入和輸出的網(wǎng)絡(luò)消息通過對等通信網(wǎng)絡(luò)在多個數(shù)字保護(hù)繼電器之間傳遞。
9．如權(quán)利要求8所述的繼電器，其中對等通信網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)，并且其中邏輯輸入和邏輯輸出按照電力研究院UCA2.0格式在多個數(shù)字保護(hù)繼電器之間傳遞。
10．如權(quán)利要求8所述的裝置，其中用戶可編程的邏輯是使用后綴表示法的可編程邏輯。
11．如權(quán)利要求8所述的繼電器，其中繼電器被編程用于在對等通信網(wǎng)絡(luò)上接收來自多個數(shù)字保護(hù)繼電器的某一個或一些的信息。
12．如權(quán)利要求11所述的繼電器，其中通過對每個保護(hù)繼電器提供和多個數(shù)字保護(hù)繼電器的某一個相關(guān)的唯一的識別符對繼電器編程。
13．如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中邏輯數(shù)據(jù)以消息的形式被傳遞，每個消息包括用于識別發(fā)出所述消息的保護(hù)繼電器的唯一的識別符，以及用于用戶可編程的邏輯電路中的一個或幾個遠(yuǎn)方輸入或輸出。
14．如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中遠(yuǎn)方輸入或輸出是用于邏輯方程的操作數(shù)。
15．一種用于在保護(hù)繼電器中提供配電系統(tǒng)的保護(hù)控制的方法，所述方法包括以下步驟捕捉來自對等通信網(wǎng)絡(luò)的至少一個輸入消息，每個輸入消息識別一個遠(yuǎn)方保護(hù)繼電器；從所述至少一個消息中提取操作數(shù)；使用提取的操作數(shù)執(zhí)行用戶可編程的邏輯方程，以便確定保護(hù)繼電器是否執(zhí)行保護(hù)繼電器的功能；以及向?qū)Φ韧ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)輸出至少一個輸出消息，每個輸出消息用于識別保護(hù)繼電器并且包括一個或幾個操作數(shù)。
16．如權(quán)利要求15所述的方法，還包括在捕捉步驟之前的監(jiān)視步驟，用于監(jiān)視來自多個遠(yuǎn)方保護(hù)繼電器中的特定的一個的消息。
17．如權(quán)利要求15所述的方法，其中對等通信網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)。
18．如權(quán)利要求15所述的方法，其中每個信息的格式是電力研究院UCA2.0格式。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種保護(hù)繼電器、保護(hù)繼電器系統(tǒng)和繼電器操作方法,使得邏輯功能能夠在和配電系統(tǒng)相關(guān)的多個保護(hù)繼電器當(dāng)中分配。所述保護(hù)繼電器包括用于通過對等通信網(wǎng)絡(luò)傳遞信息的通信端口,并包括可編程的邏輯。每個保護(hù)繼電器接收被包含在來自遠(yuǎn)方保護(hù)繼電器的信息中的邏輯操作數(shù),使用接收的操作數(shù)執(zhí)行邏輯方程,在需要時則提供保護(hù)控制,并向其它保護(hù)繼電器輸出所述操作數(shù)。
文檔編號H02H3/00GK1300456SQ00800140
公開日2001年6月20日 申請日期2000年2月11日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月12日
發(fā)明者C·B·坎普貝爾, R·默雷, A·W·拜根特 申請人:通用電氣公司