專利名稱：具有獨立軟件模塊的測量或保護設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種測量或保護設備，具有用于產(chǎn)生與數(shù)據(jù)總線的連接的端子 并具有控制裝置，所述控制裝置確定該測量或保護設備的測量或保護技術的工 作方式，在此該工作方式可以從外部通過該端子更改。
背景技術：
這種保護設備例如由Siemenz AG以產(chǎn)品名SIPROTEC售出。在這種保護 設備中可以從外部通過數(shù)據(jù)總線端子更改該保護設備的工作方式，其中對該設 備進行重新編程。這意味著， 一組新的參數(shù)傳送給該設備，該參數(shù)組重新確定 該設備的特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是改善所述類型的測量或保護設備，使得能夠比 目前更為筒單地從外部進行分析過程，尤其是檢驗過程。尤其是應當可以無需 重新對整個測量或保護設備進行參數(shù)化，也就是無需更改確定該設備的工作方 式的參數(shù)也能實現(xiàn)分析或檢驗過程。
該技術問題從本文開頭所述類型的測量或保護設備出發(fā)通過權利要求1的 特征部分的特征來解決。本發(fā)明的優(yōu)選實施方式在從屬權利要求中給出。
據(jù)此按照本發(fā)明，控制裝置實施為，其可以并行且彼此獨立地運行至少兩 個軟件模塊。其中一個軟件模塊是驅(qū)動模塊，其確定測量或保護設備的測量或 保護技術的工作方式。至少一個附加的軟件模塊可以具有其他的、也就是另外 或附加的功能。根據(jù)本發(fā)明，該控制裝置具有至少一個軟件方面的接口，所述 附加的軟件模塊可以從外部通過端子以軟件的方式耦合到該接口 。
本發(fā)明的核心在于，在測量或保護設備內(nèi)提供軟件方面的接口 ，該接口允 許一個或多個附加軟件模塊的外部耦合。通過這樣的軟件方面的接口 ，可以通 過外部數(shù)據(jù)總線、例如在維修、維護或檢驗工作(等等)的范圍內(nèi)通過站總線
(Stationbus)或過程總線，從外部在保護設備中安全附加的軟件^t塊，而不必 更改驅(qū)動模塊的配置或參數(shù)化，所述驅(qū)動模塊確定測量或保護設備的測量或保 護技術的工作方式。驅(qū)動模塊因此保持無變化，雖然測量或保護設備的工作方 式總的來說擴展了。暫且不考慮驅(qū)動模塊的重新參數(shù)化很費事，在重新對驅(qū)動 模塊參數(shù)化時存在出現(xiàn)錯誤，而且保護設備的最初正確的功能被錯誤更改或完 全失去作用的危險；這種錯誤根據(jù)本發(fā)明通過軟件方面的接口和實施附加軟件 模塊的可能性來避免。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于，所述附加軟件模塊的設計可以非常個性化地進 行；基于驅(qū)動模塊的不足的功能的可能限制是不存在的，因為驅(qū)動模塊與其他
軟件模塊是分離的。
利用附加的"檢驗軟件模塊"例如可以由檢驗工程師直接訪問連接到測量 或保護設備入口處的測量互感器的與時間有關的掃描值，雖然這些數(shù)據(jù)由于驅(qū) 動模塊的設計和由此測量或保護設備的測量或保護技術的工作方式而通常在出 口不能提供或輸出如果例如在保護設備中將測量互感器的與時間有關的掃描 值轉(zhuǎn)換為指針值，則與時間有關的掃描值不再能夠在出口提供。通過事后加載 附加的軟件模塊可以解決該問題。
各個軟件模塊優(yōu)選這樣彼此分離，使得通過數(shù)據(jù)總線事后加載的、新安裝 的軟件模塊不會事后影響或干擾固定安裝的驅(qū)動模塊。從而保證固定安裝的驅(qū) 動模塊與何時"耦合，，和驅(qū)動附加軟件模塊無關地繼續(xù)運行。
優(yōu)選的，通過軟件方面的接口耦合控制裝置的每個軟件模塊，在此可以從 外部通過所述端子響應每個軟件方面的接口 。
優(yōu)選的，控制裝置具有包括多個軟件方面接口的軟件平臺。在這種情況下 所有軟件模塊都通過該軟件平臺的軟件方面的接口耦合。考慮到彼此之間的兼 容性，有利的是，軟件平臺的多個、例如全部軟件方面的接口都相同地設計， 使得每個軟件模塊可以耦合到多個或每個任意的軟件方面的接口 。
軟件平臺例如耦合到根據(jù)IEC 61850標準工作的驅(qū)動系統(tǒng)。
為了將測量或保護設備連接到測量互感器，測量或保護設備優(yōu)選具有過程 總線端子。
本發(fā)明還涉及一種具有測量或保護設備以及數(shù)據(jù)總線的保護系統(tǒng)，該數(shù)據(jù) 總線與測量或保護設備連接。
本發(fā)明對該保護系統(tǒng)的技術問題在于，改善這種類型的保護系統(tǒng)，使得能夠非常簡單地從外部進行分析過程，尤其是檢驗過程，而無需重新對測量或保 護設備參數(shù)化。
該技術問題按照本發(fā)明這樣解決，在數(shù)據(jù)總線上連接分析單元，尤其是檢 驗設備，并且測量或保護設備實施為，該測量或保護設備為了分析或檢驗的目 的而接收由分析單元饋入數(shù)據(jù)總線的分析或檢驗軟件模塊，與軟件方面的接口 耦合，并啟動分析或檢驗軟件模塊。
關于本發(fā)明保護系統(tǒng)的優(yōu)點，參照結合本發(fā)明測量或保護設備的上述實施。
此外，作為本發(fā)明還有一種用于驅(qū)動所描述的測量或保護設備的方法；該 方法在權利要求中限定。關于本發(fā)明方法的優(yōu)點，參照結合本發(fā)明測量或保護 設備的上述實施。


下面借助實施例解釋本發(fā)明；在此示出
圖1示出具有本發(fā)明測量和/或保護設備的實施例的保護系統(tǒng)的實施例， 圖2示出用于耦合圖1的測量和/或保護設備的軟件模塊的軟件平臺的實施例。
具體實施例方式
在圖1中示出本發(fā)明保護系統(tǒng)5的實施例。保護系統(tǒng)5具有上級的控制系 統(tǒng)10,該控制系統(tǒng)通過上級的數(shù)據(jù)總線20—下面稱為站總線一與測量和/或保 護設備30連接。在根據(jù)圖1的顯示中，出于概略的原因只示出一個這樣的測量 和/或保護設備30;當然可以在站總線20上連接多個測量和/或保護設備30， 這些測量和/或保護設備30接收在站總線30上存在的電文并加以分析。
測量和/或保護設備30還與另一個數(shù)據(jù)總線40—下面稱為過程總線一連 接，該過程總線使得測量和/或保護設備30可以與一個或多個測量互感器50連 接。測量互感器50連接到未在圖1示出的電網(wǎng)的相線導體連接，該電網(wǎng)具有 50Hz或60Hz的電網(wǎng)頻率。
圖1還示出測量和/或保護設備30的內(nèi)部結構?？梢宰R別出控制裝置100， 其與兩個全雙工的、在結構上包含在測量和/或保護設備內(nèi)的3端口網(wǎng)絡接入 110和120連接。該3端口網(wǎng)絡接入110和120例如可以是在德國公開文獻DE
10260806 Al中描述的。
兩個3端口網(wǎng)絡接入之一 110具有兩個外部端口 130和140，這些端口允 許接口 150將測量和/或保護設備30連接到過程總線40。因此概念"端口"應 理解為電總線端子或總線接口。該3端口網(wǎng)絡接入IIO的內(nèi)部端口 160與控制 裝置IOO的過程總線端的端子A100a連接。
另一個3端口網(wǎng)絡接入120同樣具有兩個外部端口 200和210;該外部端 口 200和210形成用于將測量和/或保護設備30與通過站總線20形成的上級數(shù) 據(jù)總線連接的接口或端子220。該另一個3端口網(wǎng)絡接入120的內(nèi)部端口 230 與控制裝置100的站總線端的端子A100b連接。
兩個3端子網(wǎng)絡接入110和120以及控制裝置100在圖1中作為分開的元 件示出，它們都包含在測量和/或保護設備30中。優(yōu)選的，兩個3端口網(wǎng)絡接 入110和120以及控制裝置100通過唯一的一個結構單元、優(yōu)選通過可自由編 程的門陣列如單片集成的陣列形成。
在圖1中還可以識別出檢驗設備350，其與站總線20連接，并且應當用于 檢驗測量和/或保護設備30。
圖1的保護系統(tǒng)5如下工作
測量互感器50產(chǎn)生與相線導體有關的掃描值U和I,該掃描值通過過程總 線40以電文Tp的形式發(fā)送給測量和/或保護設備30。
在處理測量互感器50的與相線導體有關的掃描值U和I時，測量和/或保 護設備30例如執(zhí)行"縮減采樣(downsampling )"。這意味著，由測量互感器 50提供的掃描值的數(shù)量在傳遞給站總線20之前減少了 ，其中例如丟棄測量互 感器50的10個掃描值中的9個，而只分別保留唯一的一個掃描值。如果掃描 速率在測量互感器50中是例如10kHz或20kHz,則在站總線上以電文Ts的形 式只傳遞一個1或2kHz的掃描速率。盡管掃描速率減小，但是依然獲得從上 級站總線20的觀點來看的測量值的"透明性"，因為雖然只傳輸十分之一的掃 描值還有足夠多的測量值到達站總線20,這些測量值足以表征每個測量互感器 50中的測量值狀況。所產(chǎn)生的透明性在圖1中示意性通過附圖標記V表示。
代替只繼續(xù)使用每第n個(例如11=10)掃描值的所述掃描值減少，可以通 過將掃描值轉(zhuǎn)換為復雜的測量值指針來減少數(shù)據(jù)。在該變形中，測量和/或保護 設備30從接收的測量互感器50的涉及相線導體的掃描值U和I中確定復雜的 測量值指針，該測量值指針給出在所屬相線導體上的電流或電壓的絕對值和相
位。在通過"指針轉(zhuǎn)換"進行的這種數(shù)據(jù)減少中，可以非常明顯地減少數(shù)據(jù)率，
從而例如50Hz的傳輸率就足以表征電流互感器50的測量值。
所描述的"縮減采樣"和/或指針轉(zhuǎn)換可以在控制裝置100中例如通過數(shù)字 信號處理器執(zhí)行，這些數(shù)字信號處理器中的一個例如在圖1中用附圖標記300 表示。
因此所述數(shù)據(jù)縮減的結果是，在站總線20上不再傳輸所有在過程總線一 側(cè)到達測量和/或保護設備30的掃描值。如果借助檢驗設備350來確定測量和/ 或保護設備30或測量互感器50是否正確地工作，則不能直接從站總線20出發(fā)， 因為不是所有需要的信息都存在。獲得所有由測量和/或保護設備30接收的掃 描值的可能性例如在于，更改測量和/或保護設備30的工作方式，其中重新對 測量和/或保護設備參數(shù)化。但是這樣的重新參數(shù)化如上所述很費事且有風險， 因為可能出現(xiàn)錯誤，而且可能完全干擾測量和/或保護設備30的工作方式。
為了避免這些問題，控制裝置100可以并行且彼此獨立地運行附加軟件模 塊。這在圖2中示意性示出。
確定測量和/或保護設備30的測量和/或保護技術的工作方式的軟件模塊在 下面成為驅(qū)動模塊，并且在圖2中用附圖標記400表示?？梢酝ㄟ^端子220和 通過站總線20從外部對驅(qū)動模塊400進行參數(shù)化；這意味著，通過輸入運行參 數(shù)可以從外部修改驅(qū)動模塊400的工作方式，可替換的，驅(qū)動模塊也可以"不 可參數(shù)化"地實施為不可改變的。
在圖2中可看出驅(qū)動模塊400與軟件平臺410耦合，該軟件平臺為此具有 軟件方面的接口 420。此外軟件平臺410還具有其它軟件方面的接口 430、 440、 450，這些接口可以耦合到附加的軟件模塊。
在圖2中用附圖標記460示出這樣的附加軟件模塊。該附加軟件模塊是檢 驗模塊，其由檢驗設備350通過站總線220為了的檢驗目的而安裝在測量和/ 或保護設備30中(參見圖1)，其中該軟件模塊與其它的軟件方面的接口 430 耦合并接著啟動。
軟件平臺410這樣設計其可以并行和完全分離地運行驅(qū)動模塊400和檢 驗模塊460;驅(qū)動模塊400和檢驗模塊460的相互影響因此可以被排除。允許 同時運行不同軟件模塊一也稱為應用一的驅(qū)動系統(tǒng)目前是普遍公知的(例如 Unix、 Windows等)。
檢驗模塊460例如被這樣編程，使得該檢驗模塊直接分析所接收的涉及相
線導體的掃描值U和I;因此檢驗模塊不訪問驅(qū)動模塊400的減小了掃描率的 電文Tp。在檢驗設備350上進行工作的檢驗工程師因此可以直接訪問所有在入 口處的測量和/或保護設備30的數(shù)據(jù)，從而該工程師可以執(zhí)行所有期望的檢驗 和測試方法。換句話說檢驗模塊460實現(xiàn)了直至包括測量互感器層的100%的 數(shù)據(jù)透明性。
在圖2中可以看到，軟件平臺410例如可以基于驅(qū)動系統(tǒng)500，該驅(qū)動系 統(tǒng)可以管理#4居IEC61850標準的"對象目錄"。驅(qū)動系統(tǒng)500例如可以在與 IEC61850兼容的通信堆棧510上運行。
在按照圖1和圖2的實施例中，針對檢驗設備350連接到站總線20的情 況解釋了檢驗設備350的工作方式和軟件模塊的可耦合性。檢驗設備350還可 以按照相應的方式耦合到過程總線40,以從該過程總線在測量和/或保護設備 30中安裝附加的軟件模塊。在這種情況下過程總線20執(zhí)行"上級"數(shù)據(jù)總線 的功能，用于饋入軟件模塊的端子通過接口 150形成。
附圖標記列表 5保護系統(tǒng) IO上級控制系統(tǒng) 20站總線
30測量和/或保護設備
40過程總線
50測量互感器
IOO控制裝置
110 3端子網(wǎng)紹4妄入
120另一個3端子網(wǎng)絡接入
130、 140 —個3端子網(wǎng)絡接入的外部端口
150接口
160 —個3端子網(wǎng)^^妻入的內(nèi)部端口
200、 210另一個3端子網(wǎng)絡接入的外部端口
220其它接口
230另一個3端子網(wǎng)絡接入的內(nèi)部端口
300信號處理器
350檢驗設備
400驅(qū)動才莫塊
410壽欠件平臺
420軟件方面的接口
430其它庫欠件方面的接口
440其它軟件方面的接口
450其它壽欠件方面的4妄口
460附加的軟件模塊
500才喿作系統(tǒng)
510通信堆棧
U、 I電流和電壓掃描4直
Ts、 Tp電文
權利要求
1.一種測量或保護設備(30)，具有用于產(chǎn)生與數(shù)據(jù)總線(20)的連接的端子(220)，和控制裝置(100)，該控制裝置(100)確定該測量或保護設備(30)的測量或保護技術的工作方式，其中該工作方式可以從外部通過該端子(220)更改，其特征在于，該控制裝置(100)實施為，其可以并行且彼此獨立地運行至少兩個軟件模塊(400，460)，其中一個軟件模塊是驅(qū)動模塊(400)，其確定測量或保護設備的測量或保護技術的工作方式，以及至少一個附加軟件模塊(460)可以具有其他功能，該控制裝置具有至少一個軟件方面的接口(430)，所述附加軟件模塊(460)可以從外部通過端子(220)以軟件方式耦合到該接口。
2. 根據(jù)權利要求1所述的測量或保護設備，其特征在于， 所述驅(qū)動模塊(400)通過從外部經(jīng)由端子(220)輸入運行參數(shù)來被參數(shù)化。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的測量或保護設備，其特征在于， 所述控制裝置的每個軟件模塊(400， 460 )通過軟件方面的接口 (420，430 )耦合，以及對每個軟件方面的接口 (420, 430， 440, 450)都可以從外部通過所述端 子(220)進行響應。
4. 根據(jù)上述權利要求之一所述的測量或保護設備，其特征在于， 所述控制裝置(100)具有包括多個軟件方面接口 (420, 430, 440, 450)的軟件平臺(410)，所有軟件模塊(400, 460)分別通過軟件方面的接口耦合到該軟件平臺。
5. 根據(jù)權利要求4所述的測量或保護設備，其特征在于， 所述軟件平臺的所有軟件方面的接口 (420, 430, 440, 450)都相同地設計，使得每個軟件模塊可以耦合到每個任意的軟件方面的接口 。
6. 根據(jù)權利要求4或5所述的測量或保護設備，其特征在于， 所述軟件平臺(410 )耦合到與正C61850標準兼容地工作的驅(qū)動系統(tǒng)(500 )。
7. 根據(jù)上述權利要求之一所述的測量或保護設備，其特征在于，該測量或保護設備具有另一個端子(150)，用于建立與至少一個測量互感 器(50)的連接。
8. —種具有根據(jù)上述權利要求之一所述的測量或保護設備(30)以及數(shù) 據(jù)總線(20， 40)的保護系統(tǒng)(5)，該數(shù)據(jù)總線與測量或保護設備(30)連接，其特征在于，在數(shù)據(jù)總線上連接有分析單元(350 ),尤其是檢驗設備，并且所述測量或 保護設備(30)實施為，該測量或保護設備接收由該分析單元(350 )饋入該數(shù) 據(jù)總線的附加軟件模塊(460 )，并與軟件方面的接口 (430)耦合。
9. 一種用于運行尤其是根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的測量或保護 設備(30)的方法，其特征在于，該測量或保護設備(30)與分析單元、尤其 是檢驗設備(350 )連接，為了分析或檢驗的目的利用該分析單元(350 )將一個附加軟件模塊(460 ) 耦合到所述測量或保護設備(30)的軟件方面的接口 ( 430 ), 在測量或保護設備中啟動該附加軟件模塊(460 )。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量或保護設備(30)，具有用于產(chǎn)生與數(shù)據(jù)總線(20)連接的端子(220)和控制裝置，其確定測量或保護設備(30)的測量或保護技術的工作方式，該工作方式可以通過端子(220)從外部更改。本發(fā)明要解決的技術問題是改進該類測量或保護設備，使得能夠比目前更簡單地從外部進行分析過程，尤其是檢驗過程。本發(fā)明的技術問題這樣解決，控制裝置(100)實施為可以并行且彼此獨立地運行至少兩個軟件模塊(400，460)，其中一個軟件模塊是驅(qū)動模塊(400)，其確定測量或保護設備的測量或保護技術的工作方式，至少一個附加軟件模塊(460)可以具有其他功能，該控制裝置具有至少一個軟件方面的接口(430)，附加軟件模塊(460)可以從外部通過端子(220)以軟件方式耦合到該接口。
文檔編號H04L12/40GK101194472SQ200580049977
公開日2008年6月4日 申請日期2005年6月1日 優(yōu)先權日2005年6月1日
發(fā)明者克勞斯·博姆, 奧利弗·沃勒, 格哈特·蘭 申請人:西門子公司