DE69811380T2 - Verteilungsautomatisierungs-endgeräteinheit - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit (DA RTU) zur Verwendung in Verteilungsautomationssystemen insbesondere für Elektrizitätsverteilung.
• Allgemein gesagt, umfasst eine solche Elektrizitätsverteilung geographisch entfernte Anlageneinheiten, die das verteilte Netz bilden. Sie umfassen gewöhnlich eine oder mehrere RTUs, die einige oder alle der Systemfunktionen Messen, Schützen, Steuern und Kommunizieren, aufweisen, und diese RTUs umfassen geeignete Speicher- und Signalverarbeitungsmittel für die genannten Funktionen, Übertragung elektrischer Versorgungen durch Versorgungsunternehmen wird komplexer und teurer.
• Kundendienstanforderungen sind derart, dass es jetzt geringe Toleranzen in Fällen von Versorgungsverlust gibt, und kommerzielle Erwägungen schreiben eine Senkung der Anzahl von Personal vor, das zum Betreiben des Netzes sowohl für normalen tagtäglichen Betrieb als auch Notfallfehlerermittlung und Wartung benötigt wird. Außerdem erfordern Umweltüberlegungen, dass elektrische Versorgungsunternehmen Lasten von Teilen des Netzes wie durch die Umstände erfordert ablegen. Dies ist besonders wichtig in. Bereichen, die einen ständig wachsenden Bedarf an Elektrizität haben, welche nicht durch umweltfreundliche Verfähren geliefert werden kann.
• Kontrolle und/oder Automatisierung jedes Knotens des Verteilungsnetzes ist daher grundlegend zum Siel verstellen, dass der gelieferte Strom dauerhaft und am wirksamste genutzt wird. Zum Beispiel ist Steuerung des primären Verteilungsnetzes besonders kritisch darin, dass es, während es eine relativ kleine Anzahl von Netzknoten darstellt, eine sehr bedeutende Auswirkung auf Kunden im Sinne von Fehlerbehebung hat.
• Automatisierung dieser Stellen ist typischerweise durch extensive Verwendung von RTUs durchgeführt worden. Solche Einrichtungen akzeptieren.
• Einrichtungszustandinformationen, steuern Punkte von Ablagen und messen analoge Größen entweder durch direktes Annehmen von Messaufnehmerausgaben oder durch direkte Verbindung mit den betreffenden analogen Größen. Eine breite Vielzahl von Kommunikationsschemata wird verwendet, um diese Einheiten mit einem zentralen Standort zu verknüpften, von dem das gesamte Netz überwacht und gesteuert werden kann.
• Eine große Anzahl von RTUs ist über das Verteilungsnetz installiert, um den Zustand des Netzes zu überwachen, und reagiert abhängig von dem Zustand des Netzes durch Ausführen autonomer Netzsteuerfunktionen, Meldung an eine Hauptsteuerstation oder Meldung an eine zentrale Hauptstation, die das gesamte Netz steuert.
• Historisch sind diese RTUs verwendet worden, um Überwachungssteuerung und Datenerfassung (SCADA) durchzuführen, und separate Einheiten sind zum Ausführen separater Schutzfunktionen verwendet worden. Beide dieser Funktionen sind grundlegend für die fortgesetzte Leistung des Netzes. Schutzfunktionen, die allgemein als der wichtigste Aspekt von Operationen angesehen werden, verwenden Einrichtungen wie z. B. Relais zum Steuern einer Vielzahl von Operationen so wie Unterbrecherschutz und Kabelschutz. SCADA-Systeme beinhalten die Sammlung von Informationen und die Steuerung verschiedener Punkts in dem Netz, die Übertragungs-Substrationen, Verteilungs- Substationen und Verteilungsnetze einschließen.
• Momentan erhältliche DA RTU-Einrichtungen sind entweder auf Messaufnehmern basierende RTUs oder RTUs ohne Messaufnehmer. Messaufnehmersysteme basieren auf "Maßstabsverkleinerung" einer konventionellen Substation-RTU und der Verwendung externer Messaufnehmer für Wechselspannungen und -Strom. Diese externen Messaufnehmer beeinträchtigen schwerwiegend die Fähigkeit der RTU, berechnete Größen abzuleiten und das Vorliegen und die Richtung von Fehlerstromm zu bestimmen. Solche Einrichtungen sind in vielen Schutzschemata nicht zum Gebrauch geeignet In DA RTUs ohne Messaufnehmer sind die externen Messaufnehmer beseitigt, da Wechselspannungen und -Ströme direkt an die RTU über geeignete Transformatoren angeschlossen sind. Diese Signale werden gemessen, was der RTU ermöglicht, genau die Werte von Spannung und Strom zu bestimmen, berechnete Größen abzuleiten und das Vorliegen und die Richtung von Fehlerstrom zu bestimmen.
• US-Patentschrift Nr. 5,237,511 (Caird et al) beschreibt einen Aufbau einer RTU zum Überwinden der Probleme mit bisher bekannten RTUs, welcher eine Verbesserung gegenüber den bis zu diesem Datum bekannten RTUs darstellte. Während diese RTU einige der den vorher bekannten RTUs innewohnenden Problemen überwindet, besteht weiterhin das Problemen geteilter Speicher und Komponenten, was in dem Fall des Ausfalls eines der Teile der RTU bedeutet, dass die gesamte Funktionalität der RTU zerstört wird.
• EP 0445448 ist darauf gerichtet, auf die Haupteinrichtung zu verzichten, da sie zu viele Informationen verarbeiten muss und daher ganz langsam wird. Die Anmeldung zielt auf den Verzicht auf die Hauptsteuerung und Steuermittel in jeder der einzelnen Terminalsteuereinrichtungen vorzusehen, um eine entsprechende Stromverteilungseinrichtung zu betreiben. Wenn jedoch ein Ausfall der einzelnen Terminalsteuereinrichtung erfolgt, wird ihre zugehörige Stromverteilungseinrichtung auch ausfeilen und nicht weiter in einer erforderlichen Weise arbeiten.
• EP 0711013 betrifft ein Elektroniksystem für modulare Steuerung, das für die Verwaltung von Heimgeräten geeignet ist Als das Ziel dieser Erfindung ist eine Kommunikationsleitung angezeigt, die kostengünstig wie z. B. eine normale Synchronleitung sein soll, während sie auch immun gegen Rauschen und einfach wie eine asynchrone Leitung zu isolieren ist In dieser Anwendung sind ein Steuermodul und Leistungsmodul beide an eine Leistungsschaltung angeschlossen. Das Steuermodul betreibt das Leistungsmodul über eine isolierte doppeltgerichtete serielle Leitung. Nirgends in der Anmeldung wird ein System erörtert, in dem einzelne Module anschließend an den Ausfall des anderen Moduls weiter arbeiten können.
• EP 0558349 betrifft die Steuerung von elektrischen Netzschaltungen und insbesondere Beleuchtungsschaltungen. Eine Zwischensteuerschaltung wird zwischen einer Anzahl lokaler Schaltungen und der Hauptsteuerschaltung platziert, um die Verarbeitungslast zu verteilen und zu ermöglichen, dass Verfeinerung und Modifikation von Hauptsteueranweisungen zu dem Bereich passen, der unter Steuerung der Zwischenschaltung kommt. Das System verteilt Steuerung Über das gesamte System. Dies verkürzt die Übertragungszeit von einer Anweisung von der Zentralsteuerschaltung an eine lokale Steuerschaltung und reduziert die Verkabelungskosten. Die Erfindung beinhaltet keine Verteilung von Informationen von Fernterminaleinheiten. Es ist nirgends erwähnt, jede lokale Steuereinheit so zu segmentieren, dass sie weiterhin arbeitet, wenn ein Teil dieser Einheit aus fällt.
• Es besteht daher ein Bedarf an einer verbesserten DA RTU, die diese Probleme überwinden wird.
• In dieser Beschreibung ist der Ausdruck "Funktion" sehr allgemein verwendet worden, um abzudecken, was immer eine RTU möglicherweise tun muss, sei es einfaches Aufzeichnen, Messen, Speichern, Steuern, Kommunizieren und dergleichen. Es gibt keine Begrenzung für die Funktionen, die ausgeführt werden können, und der Ausdruck "Funktion" wird in diesem allgemeinen Sinne verwendet.
• Der Ausdruck "Ausfall" wird verwandet, aber "Ausfall" muss nicht unbedingt absoluten Ausfall einer bestimmten RTU oder tatsächlich absoluten Ausfall eines Teil der RTU bedeuten, sondern wird in dem Sinne einer jeglichen Fehlfunktion verwendet, die zu einem ungeeigneten Betrieb oder einer ungeeigneten Verwendung einer DA RTU führen würde.
• Der Ausdruck "Intaktheitsmeldungen" wird in dieser Beschreibung als eine abgekürzte, Weise zum Beschreiben der Meldung von Informationen von einer Einheit zu einer anderen Einheit verwindet, welche Informationen Informationen 201 der anderen Einheit weitersenden, was der anderen Einheit ermöglicht, die Betriebseffizienz und Verfügbarkeit der die Meldung sendenden Einheit zu beurteilen.
• Die Ausdrücke DARTU und RTU werden allgemein verwendet und umfassen eine jegliche Form von Kontroller, der für Verteilungssysteme and nicht nur konventionelle verwendet wird.
Darlegungen der Erfindung
• Der Erfindung zufolge wird eine Verteilungsautomations-Fernterminaleiheit für ein Steuersystem gemäß Anspruch 1 geschaffen.
• Durch Trennen der Kommunikationsfunktion von dem Rest der Funktional und dadurch, dass unabhängige Funktionen vorhanden sind, verursacht der Ausfall einer Einheit nicht den Ausfall der anderen.
• Idealerweise sind Diagnosemittel in jeder Einheit für Fehleranalyse und -meldung vorgesehen. Es ist sehr wichtig, dass ein jeglicher Ausfall realisiert wird und, wenn das Mittel für die Kommunikation zwischen den Einheiten einen Ausfall meldet und der Ausfall an getrennten Einheiten mit einer DA RTU mit Schutz-, Kommunikations- und Steuerfähigkeiten vorliegt, dann wäre es möglich, die Steuer- und die Schutzeinrichtung weiterhin zu betreiben, obwohl die Kommunikationseinheit eine Fehlfunktion aufweist Wenn es eine andere Funktion ist, die nicht ausgeführt werden kann, dann kann diese Tatsache gemeldet werden.
• Vorzugsweise ist das Mittel für die Kommunikation zwischen den Einheiten so gestaltet, dass es ständig Intaktheitsmeldungen von jeweiligen Diagnosemitteln zwischen den Einheiten überträgt, wobei die Einheiten, denen die Funktion von Kommunikation zugewiesen ist, die genannten Intaktheitsmeldungen nach Bedarf zur Hauptstation übertragen. Es ist sehr wichtig, dass die Hauptstation über jegliche Fehlfunktion jeder der Einheiten gewarnt wird.
• Vorzugsweise sind zwei Einheiten vorhanden, nämlich eine Mess- und Schutzeinheit und dann eine Kommunikations- und Steuereinheit Es liegt ein beträchtlicher Vorteil darin, die Schutzfunktion von der Kommunikationsfunktion getrennt zu halten. Wenn zum Beispiel die Kommunikationsfunktion ausfällt, dann arbeitet die Schutzfunktion weiterhin, während, wenn die Schutzeinheit ausfallt, die Kommunikationseinheit die Hauptstation informieren kann und die Steuereinheit dann über die Kommunikationseinheit bedient werden kann, um sie herzustellen, dass, was immer mit der ausfallenden Schutzeinheit getan werden sollte, getan wird. Dies kann zum Beispiel manuelle oder Feinoperation einschließen.
• In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kommunikations- und Steuereinheit Mittel zum Durchführen der Installation als Reaktion auf den Ausfall eines Teil dar Mess- und Schutzeinheit. Zusätzliche Mittel an den Steuermitteln zu haben, die zum Durchführen der Installation ausreichend sind, wenn die Schutzeinheit eine Fehlfunktion aufweist, ist besonders vorteilhaft. Dies muss nicht die optimale Weise darstellen, die Anlageneinheit zu betreiben, aber einfach eine geeignete Weise.
• In einer Ausführungsform der Erfindung umfassen die Mess- und Schutzmittel Freigabemittel, so dass sie, wenn sie eine Anzeige über den Ausfall eines Teils des Kommunikations- und Steuermittels erhalten, weiter arbeiteten. Es ist sehr wichtig, dass die Mess- und Schutzmittel weiter arbeiten, sogar wenn die Kommunikation mit der Hauptstation beendet worden ist In dieser letzteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die beiden Einheiten zwei separate physikalische Module und idealerweise kommunizieren die Module mit einem Doppelport-Speichermechanismus. Genauer ausgedrückt, aber nicht im Umfang der Ansprüche enthalten, ist es durch das Vorliegen von zwei separaten Modulen möglich, wenn man zum Beispiel lediglich eine Mess- und Schutzfunktion verwenden muss, einfach dieses Modul zu verwenden und nicht ein Modul für die Funktion von Kommunikation und Steuerung vorzusehen. In ähnlicher Weise wird in manchen Fällen Kommunikation und Steuerung erforderlich sein, und es wird keine Notwendigkeit für Messung und Schutz bestehen. Dies vereinfacht ferner die Hinzufügung des zusätzlichen Moduls und daher die Funktion zu einem späteren Datum.
• In einer Ausführungsform dient ein Port für die Übertragung von Steuerinformationen von der Kommunikations- und Steuereinheit zu der Mess- und Schutzeinheit und der andere für die Übertragung von Steuerinformationen in der Gegenrichtung.
• Vorzugsweise kommunizieren die Module über einen schnellen Speicherinhaltsgemeinschaftsmechanismus.
• Idealerweise ist die Mess- und Schutzeinheit in wenigstens zwei separate Subeinheiten unterteilt, nämlich Mess-Subeinheit und eine Schutz-Subeinheit, von denen jede eine unabhängige Stromversorgung und E/A-Ports hat und die durch ein Subeinheits- Kommunikationsmittel miteinander verbunden sind. Der Vorteil des Vorliegens von separaten Subeinheiten besteht darin, dass man die Möglichkeit entfernt, dass eins der Subeinheiten aufgrund des Ausfalls der anderen nicht mehr betreibbar wird. Je weniger Einrichtungen geteilt werden und je unabhängiger die Einheiten betreibbar sind, desto besser. Im Normalbetrieb ist jedoch die Fähigkeit sehr wichtig, die Informationen und Steuerung bei hoher Geschwindigkeit zu teilen.
• In ähnlicher Weise ist die Kommunikations- und Steuereinheit in wenigstens zwei separate Subeinheiten unterteilt, nämlich eine Kommunikations-Subeinheit und eine Steuer- Subeinheit, von denen jede eine unabhängige Stromversorgung und E/A-Ports hat und die durch Subeinheits-Kommunikationsmittel miteinander verbunden sind.
• Idealerweise sollte ein Automationssystem für ein Elektrizitätsverteilungsnetz DA RTUs des vorhergehend beschriebenen Typs aufweisen.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
• Die Erfindung wird deutlicher von der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform derselben verstanden werden, die nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angeführt ist, in denen:
• Fig. 1 ein Blockdiagramm einer DA RTU gemäß der Erfindung ist;
• Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines Teils der Schaltung für die DA RTU von Fig. 1 ist; und
• Fig. 3 ein schematisches Diagramm eines Teils der Schaltung der restlichen Teile der in Fig. 1 dargestellten DA RTU ist.
• Bezugnehmend auf die Zeichnungen und zuerst auf Fig. 1, ist dort eine gemäß der vorliegenden Erfindung gebildete DA RTU dargestellt, die allgemein durch die Ziffer 1 gekennzeichnet ist. Die DA RTU 1 ist an verschiedenen. Knoten, in einem Stromverteilungsnetz (nicht gezeigt) angeordnet, um korrekte Verteilung von Strom in dem Netz zu steuern und zu überwachen.
• Die DA RTU 1 hat zwei physikalisch separate Moduls, ein Kommunikations- und Steuermodul (CCM) 2 und ein zugehöriges Mess- und Schutzmodul (MPM) 3. In dem CCM-Modul 2 und dem MPM-Modul 3 sind zwei völlig separate, unabhängig betriebene Einheiten mit separatem in Stromversorgungen und separaten E/A-Ports untergebracht. Es sind ferner Mittel 4 für die Kommunikation zwischen den Einheiten zwischen dem CCM- Modul 2 und dem MPM-Modul 3 vorgesehen. Der Ausdruck "Modul" wird für den gesamten physikalischen Aufbau und "Einheit" in einem allgemeineren Sinne insofern verwendet, dass Modul eine physikalisch separate Einheit bezeichnet und bei Einheit dies nicht der Fall sein muss.
• Das CCM-Modul 2 enthält Mittel zum Ausführen von Überwachungssteuerungs- und Datenerfassungs- (SCADA) Funktionen für das Netz, und das MPM-Modul 3 enthält Schutzmittel zum Ausführen von Schutzfunktionen, In der Praxis kommunizieren die beiden Einheiten oder Moduls 2 und 3 über einen Doppelport-Speichermechanismus, bei dem ein Port für die Übertragung von Steuerinformationen von dem CCM-Modul 2 und der andere Port für die Übertragung von Steuerinformationen in die Gegenrichtung vorgesehen ist.
• Nun bezugnehmend auf Fig. 2, ist die in dem Kommunikations- und Steuermodul (CCM) 2 untergebrachte Schaltung dargestellt Korrekter gesagt, wie oben erwähnt, sollte dies nun als die CCM-Einheit 2 bezeichnet werden. In ähnlicher Weise sollte man beim Verweisen auf die Schaltung des MPM-Moduls 3 auf die MPM-Einheit 3 verweisen. Die CCM- Einheit 2 umfasst einen Prozessor 21, der in einem Flash-Speicher 22 enthaltene Softwareelemente ablaufen lässt und Daten in einer RAM-Einrichtung 23 speichert. Die CCM-Einheit 2 leitet Anlagenanzeigen von dem überwachten Netz unter Verwendung einer digitalen Eingangsbank 24, einer digitalen Ausgangsbank 25 und einer analogen Eingangsbank 26 weiter. Diese Banken 24, 25, 26 sind typischerweise an Anlageneinheiten so wie Unterbrecher, Isolatoren und verschiedene andere Ausrüstungsgegenstände angeschlossen. Die Formware des Prozessors 21 im Flash-Speicher 22 betrachtet die Banken 24, 25, 26, um ihren Status zu bestimmen. Aus den. Banken 24, 25, 26 ausgelesene Datenwerte werden in dar RAM-Einrichtung 23 gespeichert Der Prozessor 21 gewinnt die Datenwerte zurück und formatiert sie zu einem Protokoll, das er dann unter Verwendung einer UART 28 zu einem einer Anzahl serieller Ports 27 überträgt. Funk- oder ein jegliches anderes geeignetes Kommunikationsmedium kann verwendet werden, und solche Mitteilungen werden allgemein als Reaktion auf eine Abfrage von einer Hauptstation (nicht gezeigt) gesendet. Hauptstationen dieses Typs befinden sich typischerweise in einem Steuerzentrum, das jede DA RTU 1 abfragen würde, die nach Daten sucht, und der Prozessor 21 würde von den in der RAM-Einrichtung 23 gespeicherten Daten die geeignetesten Daten zur Rücksendung bestimmen.
• Genauer ausgedrückt, interpretiert die digitale Ausgangsbank 25 in Verbindung mit dem Prozessor 21 Befehle, die über das Protokoll durch den seriellen Port 27 in Übereinstimmung mit dem bestimmten Protokoll herunterkommen, das zum Ansteuern einer gegebenen Ausgabe von der Bank 25 läuft. Außerdem stellt der Prozessor 21 sicher, dass die Ansteuerausgaben von der Bank 25 erfolgt sind. Die analoge Eingangsbank 26 ist an einen Analog-/Digital Wandler angeschlossen, so dass gelesene Werte in der RAM- Einrichtung 23 gespeichert werden können.
• Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die CCM-Einheit 2 eine unabhängige Versorgung 29 enthält, die daher der Einheit erlaubt, unabhängig von dem MPM-Modul 3 zu arbeiten. Außerdem, wenn sich ein Fehler in der MPM-Einheit 3 entwickelt, wird die Operation der CCM-Einheit 2 nicht beeinträchtigt Es wird erkannt werden, dass die CCM-Einheit 2 umfassende programmierbare Logik zum Beispiel in Adressdecodierung nutzen kann. Bei Verwendung der Kommunikationsfunktion der CCM- Einheit 2 in der beschriebenen Weise ist es auch möglich, die CCM-Einheit 2 neu zu programmieren, um Betriebsarten zu ändern, ohne normale Verarbeitung anzuhalten.
• Der Prozessor 21 ist im einen MPM-Isolierblock 59 angeschlossen, der aus einer Reihe von Puffern ausgebildet ist, um Kommunikation mit der MPM 3 zu ermöglichen.
• Nun bezugnehmend auf Fig. 3, ist die Schaltung der Mess- und Schutzmodul-, MPM- Einheit 3 dargestellt. Die MPM-Einheit 3 hat eine digitale Eingangsbank 34, eine digitale Ausgangsbank 35 und eine analoge Eingangsbank 36. Die MPM-Einheit 3 umfasst ferner einen Speicher 33, einen Flash-Speicher 32 und einen Doppelport-RAM 39 sowie einen digitalen Signalprozessor DSP 31. Wahrend viele Elemente der MPM-Einheit 3 wie z. B. die Eingangsbank 34 und die digitale Ausgangsbank 35 ähnlich denjenigen sind, die bezüglich der CCM-Einheit 2 beschrieben wurden, ist es wichtig, festzustellen, dass sie getrennte und unabhängig betreibbare Einrichtungen sind.
• Die MPM-Einheit 3 arbeitet, um Wechselstrommessungen an dem Netz durchzuführen und um auf die gemessenem Wechselstromwerte zu reagieren. Die analoge Eingangsbank 36 umfasst zehn Kanäle analoger Eingaben, vier für Anschluss an eine Anzahl von Stromtransformatoren (nicht gezeigt) und sechs für Anschluss an eine Anzahl von Spannungstransformatoren (nicht gezeigt). Durch Konfigurieren der analogen Eingangsbank 36 auf diese Weise wird erkannt werden, dass die DA RTU äußerst vielseitig ist und daher Anschluss an eine breite Vielzahl von Anwendungen ermöglicht, wie z. B. eine Einphaseneinspeisung mit einem Einfachstrom und einer Einfachspannung bis zu einer Dreiphaseneinspeisung mit vier Strömen und sechs Spannungen. Der DSP 31 tastet alle zehn Kanäle mindestens sechszehnmal pro Zyklus ab, wobei jeder Zyklus ungefähr zwanzig Millisekunden auf beiden Seiten eines Unterbrechers dauert, und speichert die abgetasteten Daten in dem SRAM 33. Der DSP 31 verwendet dann die abgetasteten Daten aus dem SRAM 33 in Verbindung mit geeigneten, im technischen Gebiet bekannten digitalen Algorithmen, um Systemvariablen so wie RMS-Spannung und Strom zu berechnen, und auch um Leistung, Wirk- und Blindleistung und Leistungsfaktor, etc. zu bestimmen. Es wird erkannt werden, dass solche Algorithmen gut bekannt sind. Die MPM-Einheit 3 führt ferner die Schutzberechnungen in solcher Weise durch, um unakzeptable Betriebsbedingungen zu ermitteln und externe Ausrüstung zum Schützen elektrischer Schaltungen zu steuern.
• Offensichtlich wird die Anzahl von Kanälen und Eingaben von Modul zu Modul variieren.
• Dar Doppelport-RAM 39 wird für die Schnittstellenbildung der MPM-Einheit 3 mit der CCM-Einheit 2 verwindet, und der Flash-Speicher 32 wird zum Speichern der Programme, die der DSP-Prozessor 31 ablaufen lässt, und zum Speichern der Algorithmen verwendet. Wenn Eingaben an der analogen Eingangsbank 36 ankommen, werden sie durch Analog-/DigitoIwandler in der Bank 36 unter der Steuerung des DSP-Prozessore 31 abgetastet. Die Werte werden durch den DSP 31 genommen, in dem SRAM 33 gespeichert und durch den DSP 31 verarbeitet, um einen Nachbearbeitungswert zu erhalten, der dem Doppelport-RAM 39 übermittelt wird, um durch die CCM-Einheit 2 gelesen zu werden.
• Im Fall eines Fehlers in der CCM-Einheit 2 arbeitet die MPM-Einheit 3 als eine alleinstehende Einheit. In einer Situation würden die digitalen Eingaben und digitalen Ausgaben zum Beispiel an einen Unterbrecher angeschlossen werden. Analogwerte würden den Zustand der Versorgung auf der Leitung auf beiden Seiten des Unterbrechers anzeigen, und die Algorithmen würden Dinge wie Überstrom, Überspannung und verschiedene andere Fehlerbedingungen erkennen. Nachdem der DSP 31 die geeigneten Werte berechnet hat und einen Fehler als Reaktion auf Parameter erkannt hat, die entweder durch einen seriellen Port 37 oder von der CCM-Einheit 2 über den Doppelport-RAM 39 heruntergeladen wurden, bestimmt er die am besten geeignete Reaktion. Gewöhnlich würde er im Fall eines solchen Fehlers den Unterbrecher durch Ansteuern eines oder mehrerer der digitalen Ausgänge der digitalen Ausgangsbank 25 und Bestätigen, dass diese Aktion erfolgt ist, auslösen. Wie vorhergehend hat die MPM-Einheit 3 auch ihre eigene Stromversorgung, welche ihr erlaubt, als eine alleinstehende Einheit zu arbeiten.
• Zum Liefern der Funktionalität beider Komponententeile wird eine Zwischenverbindung 40 der CCM 2 von CCM zu MPM mit einer Zwischenverbindung 41 von MPM zu CCM vernetzt. Bei solcher Vernetzung werden durch die MPM-Einheit 3 hinsichtlich RMS- Spannung und Stromleistung, Blindleistung, Leistungsfaktor, etc. bestimmte Werte durch den Doppelport-RAM 39 zu der CCM-Einheit 2 übermittelt Die Werte werden dann zu dar Hauptstation gesendet.
• Zusätzlich schafft dies die Fähigkeit, Sequenzen zu der CCM-Einheit 2 herunterzuladen. Solche Sequenzen kommen über den seriellen Port 27 an und werden in dem Flash- Speicher 22 gespeichert Wenn bearbeitet durch den Prozessor 21, können sie diese Werte von der MPM 2 zum Modifizieren von Parametern in der MPM3 abhängig vom Netzstatus verwenden. Diese Symbiose zwischen der CCM-Einheit 2 und der MPM-Einheit 3 liefert größere Funktionalität als eine derselben isoliert.
• Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung betrifft die Speicherung von Codes sowohl für die MPM-Einheit 3 als auch die CCM-Einheit 2 im Flash-Speicher. Die Verwendung einer solchen Einrichtung ist besonders wichtig angesichts der unwirtlichen Umgebungen, in denen die Einheiten angeordnet sein können. Durch Verwendung des Flash-Speichers sind Fernaktualisierungen der Firmware in der DA RTU 1 unter Verwendung des seriellen Ports möglich, so dass die Hauptstation in dem Steuerzentrum in der Lage wäre, eine neue Version von Software durch das Protokoll und den seriellen Port herunterzuladen, und der Prozessor würde automatisch den Code, den er aufweist, im Flash aktualisieren. Ähnliche Aktualisierungen sind auch für die MPM-Einheit 3 möglich. Sie kann, die geänderte Firmware über den Doppelport-RAM 39 und in den. Flash auf der MPM-Einheit 3 leiten. Außerdem stellt die Trennung dieser beiden Flash-Speicher in verschiedenen Modulen sicher, dass ein Ausfall in einem die Operation des zweiten nicht nachteilig beeinflusst.
• Andere Kommunikationsverfahren können zum Erreichen effizienter Informationsaufteilung verwendet werden; tatsächlich können jegliche schnelle Speicherinhaltsgemeinschaftsmechanismen verwendet werden.
• Beide Elemente der Einheit, nämlich die CCM-Einheit 2 und die MPM-Einheit 3, liefern gegenseitige Überwachungssteuerung durch Verwendung des Doppelport-RAM 39 in der MPM-Einheit 3 zum Weiterleiten von Mitteilungen, wobei jede Einheit diese Mitteilungen nachprüft.
• Die Erfindung kann unter Verwendung einer breiten Vielzahl von Strategien realisiert werden, die leicht erkennbar sein werden.
• Zusammengefasst wird erkannt werden, dass, da beide Einheiten durch eine gute definierte Schnittstelle kommunizieren, und da keine gemeinsamen. Komponenten außer dieser Schnittstelle vorliegen, Operationunabhängigkeit erreicht wird. Da ferner die beiden Teile unabhängig sind, überwacht jeder die Operation, des anderen, durch einen Handshake- Mechanismus, wodurch schnelle Fehlerermittlung ermöglicht und Ausfallzeiten minimiert werden. Der physikalische Aufbau der Module erlaubt die Auswechselung des einen, während der andere weiterläuft, und umgekehrt. Außerdem stellt durch Verwendung der vorliegenden Erfindung Umrüstung eine Möglichkeit ohne irgendeine Schwierigkeit dar.
• Während in der oben, beschriebenen Ausführungsform die DA RTU als effektiv zwei Einheiten beschrieben wurde, gibt es zum Beispiel keinen Grund, warum die CCM-Einheit 2 und die MPM-Einheit 3, die oben beschrieben sind, nicht weiter in zwei separate Subeinheiten unterteilt werden sollten, die sogar in zwei separaten physikalischen Modulen untergebracht werden könnten. Wenn zum Beispiel die Mess- und Schutzeinheit in zwei separate Subeinheiten unterteilt ist, würde sie vorzugsweise in eine Mess-Subeinheit und eine Schutz-Subeinheit unterteilt werden, und dann würde jede eine unabhängige Stromversorgung und E/A-Ports aufweisen. Es wäre dann erforderlich, Subeinheits- Kommunikationen zu haben, um die richtige Operation der beiden. Einrichtungen sicherzustellen. In ähnlicher Weise könnte die Kommunikations- und Steuereinheit in zwei separate Subeinheiten unterteilt werden, nämlich eine Kommunikations-Subeinheit und eine Steuer-Subeinheit, jede mit einer unabhängigen Stromversorgung und E/A-Ports, die miteinander durch ein geeignetes Subeinheits-Kommunikationsmittel verbunden sind.
• Es ist ferner geplant, dass es in einer jeglichen DA RTU oder, genauer ausgedrückt, in einer jeglichen RTU, in der verschiedene Funktionen vorliegen, die auszuführen sind, möglich ist, die DA RTU oder RTU in noch weitere Einheiten zu unterteilen, von denen jede einzelne mit einer separaten Stromversorgung und separaten E/A-Ports und mit Mitteln für die Kommunikation zwischen den Einheiten betreibbar ist. Auf diese Weise kann jede grundlegende Funktion einer RTU von allen anderen Funktionen separat gehalten werden, so dass sie völlig unabhängig allein arbeitet.
• In dieser Erfindung, werden die Ausdrücke "aufweisen, aufweist, aufweisend, aufwies" und die Ausdrücke "umfassen, umfasst, umfassend, umfasste" austauschbar verwendet und ihnen ist die breitest mögliche Interpretation und Bedeutung zuzuordnen. Ferner ist die Erfindung nickt auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt, sondern kann sowohl in Aufbau als auch Detail innerhalb des Umfangs der Patentansprüche variiert werden.

Claims (14)

1. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit (DA RTU, 1) für ein Steuersystem mit einer Hauptsteuerstation, die mit Anlageneinheiten kommuniziert, die jeweils eine oder mehrere DA RTUs ( ) haben, die einige oder alle der Systemfunktionen Messen, Schützen, Steuern und Kommunizieren und geeignete Speicher- und Signalverarbeitungsmittel für die genannten Funktionen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit Folgendes umfasst:

wenigstens zwei separate, unabhängig zu betreibende Einheiten (2, 3) mit separaten Stromversorgungen (29), wobei jede der Einheiten eine andere Systemfunktion ausführt als die andere Einheit;

Mittel (4 oder 39 oder 40 oder 41) für die Kommunikation, zwischen den Einheiten, mit einem E/A-Port an jeder separaten, unabhängig zu betreibenden Einheit für die Kommunikation zwischen den Einheiten; und

wobei nur eine der Einheiten Mittel (27, 28) für die Kommunikation mit der Hauptstation umfasst.

2. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach Anspruch 1, bei der zwei Einheiten vorhanden sind, nämlich eine Mess- und Schutzeinheit (MPM) und eine Steuer- und Kommunikationseinheit (CCM), wobei die Stauer- und Kommunikationseinheit Mittel zum Kommunizieren mit der Hauptstation umfasst.

3. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei in jeder Einheit Diagnosemittel für Fehleranalyse und -meldung vorgesehen sind.

4. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Mittel zur Kommunikation zwischen den Einheiten so gestaltet sind, dass sie ständig Intaktheitsmeldungen von jeweiligen Diagnosemitteln zwischen den Einheiten übertragen und bei den die genannten Mittel zum Kommunizieren die genannten Intaktheitsmeldungen nach Bedarf zur Hauptstation übertragen.

5. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der zwei Einheiten vorhanden sind, nämlich eine Mess- und Schutzeinheit und dann eine Kommunikations- und Steuereinheit.

6. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach Anspruch 5, bei der die Kommunikations- und Steuereinheit Mittel zum Durchführen der Installation als Reaktion auf den Ausfall eines Teils der Mess- und Schutzeinheit hat.

7. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach Anspruch 5 oder 6, bei der die Mess- und Schutzeinheit Freigabemittel beinhaltet, so dass die Mess- und Schutzeinheit, wann sie eine Anzeige über den Ausfall eines Teils des Kommunikations- und Steuermittels erhält, weiter arbeitet.

8. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die beiden Einheiten zwei separate physikalische Module umfassen.

9. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach Anspruch 8, bei der die Module über einen Doppelport-Speichermechanismus kommunizieren.

10. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach Anspruch 9, bei der ein Port für die Übertragung von Steuerinformationen von der Kommunikations- und Steuereinheit zur Mess- und Schutzeinheit und der andere für die Übertragung von Steuerinformationen in der Gegenrichtung dient.

11. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach Anspruch 8, bei der die Module über einen schnellen Speicherinhaltsgemeinschaftsmechanismus kommunizieren.

12. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei der die Mess- und Schutzeinheit in wenigstens zwei separate Subeinheiten unterteilt ist, nämlich eine Mess-Subeinheit und eins Schutz-Subeinheit, von denen jede eine unabhängige Stromversorgung und E/A-Ports hat und die durch ein Subeinheit- Kommunikationsmittel miteinander verbanden sind.

13. Verteilungsautomations-Fernterminaleinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 12, bei der die Kommunikations- und Steuereinheit in wenigstens zwei separate Subeinheiten unterteilt ist, nämlich eine Kommunikations-Subeinheit und eine Steuer-Subeinheit, von denen jede eine unabhängige Stromversorgung und E/A-Ports hat und die durch ein Subeinheits-Kommunikationsmittel miteinander verbunden sind.

14. Automationssystem für ein Elektrizitätsverteilungsnetz mit Verteilungsautomations-Fernterminaleinheiten nach einem der vorherigen Ansprüche.