專利名稱：具有現(xiàn)場設(shè)備和互感器裝置的設(shè)備及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種設(shè)備，該設(shè)備具有至少一個現(xiàn)場設(shè)備、特別是保護(hù)設(shè)備， 和至少一個與該現(xiàn)場設(shè)備相連接的、適合于連接到能量傳輸導(dǎo)線的互感器裝置。
背景技術(shù)：
用于能量傳輸系統(tǒng)的保護(hù)設(shè)備例如由西門子公司以產(chǎn)品名SIPROTEC見 諸于市場。在保護(hù)設(shè)備SIPROTEC中，通過對設(shè)備進(jìn)行參數(shù)化，可以從外部經(jīng) 過網(wǎng)絡(luò)接頭或者數(shù)據(jù)總線接頭在啟動之前設(shè)置工作方式。在保護(hù)設(shè)備運(yùn)行期間 將數(shù)字采樣數(shù)據(jù)饋入到保護(hù)設(shè)備中并進(jìn)行分析。如果在該分析中保護(hù)設(shè)備確定， 采樣數(shù)據(jù)顯示有故障，則產(chǎn)生故障信號或者報警信號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，對本文開始部分所述類型的設(shè)備進(jìn)一步進(jìn)行 擴(kuò)展，使得可以特別簡單地測試保護(hù)設(shè)備的功能性。
按照本發(fā)明，上述技術(shù)問題是通過權(quán)利要求1所述特征部分解決的。本發(fā) 明設(shè)備的優(yōu)選實施方式在從屬權(quán)利要求中給出。
按照本發(fā)明，現(xiàn)場設(shè)備和互感器裝置經(jīng)過閉合的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)互相連接。
本發(fā)明設(shè)備的主要優(yōu)點(diǎn)在于，可以在設(shè)備內(nèi)部測試現(xiàn)場設(shè)備，而不會出現(xiàn) 現(xiàn)場設(shè)備和互感器裝置之間數(shù)據(jù)通信的中斷。由于本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)，保證 了可以將測試裝置從外部連接到裝置并且由此連接到現(xiàn)場設(shè)備，而無需斷開在 現(xiàn)場設(shè)備和互感器裝置之間的數(shù)據(jù)連接。也就是數(shù)據(jù)傳輸環(huán)由于其環(huán)形結(jié)構(gòu)而 總是具有在現(xiàn)場設(shè)備和互感器裝置之間的兩個數(shù)據(jù)傳輸支路，從而可以斷開該 兩個數(shù)據(jù)傳輸支路中的一個，以便將測試裝置連接到數(shù)據(jù)傳輸環(huán)；在此在現(xiàn)場 設(shè)備和互感器裝置之間仍然保持?jǐn)?shù)據(jù)連接，因為還保留著另 一個數(shù)據(jù)傳輸支路 用于現(xiàn)場設(shè)備和互感器裝置之間的連接。總而言之，按照本發(fā)明在現(xiàn)場設(shè)備和 互感器裝置之間的環(huán)形的和由此冗余的連接使得在設(shè)備的運(yùn)行期間可以連接測試裝置，而無需進(jìn)行設(shè)備的關(guān)斷或者承受數(shù)據(jù)連接的中斷。
為了實現(xiàn)特別快速并且簡單地將測試裝置連接到數(shù)據(jù)傳輸裝置，優(yōu)選在數(shù) 據(jù)傳輸環(huán)上連接附加的開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置適合于作為連接測試裝置的接口 并且是相應(yīng)可使用的。
考慮到特別高的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)選通過光學(xué)工作的環(huán)來構(gòu)成數(shù)據(jù)傳輸環(huán)； 因為光學(xué)工作的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)可以傳輸直至千兆比特范圍的數(shù)據(jù)分組。
數(shù)據(jù)傳輸環(huán)優(yōu)選是以太網(wǎng)環(huán)，從而可以采用在數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域公知的以
太網(wǎng)4支術(shù)。例如為了傳輸通信協(xié)議采用IEC61850標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選基于實時以太網(wǎng) 方法和IEC61784-2標(biāo)準(zhǔn)。特別優(yōu)選地，數(shù)據(jù)傳輸環(huán)以所謂的實時工作，例如基 于Profmet-i—RTE標(biāo)準(zhǔn)。
已經(jīng)提到的開關(guān)裝置作為數(shù)據(jù)傳輸環(huán)的附加組件優(yōu)選地通過以三端口開 關(guān)形式的以太網(wǎng)開關(guān)構(gòu)成，如在德國專利公開文件DE10260806A1中描述的那 樣。這樣的三端口開關(guān)優(yōu)選通過整體集成的組件，特別是以FPGA或者ASIC 結(jié)片勾而片勾成。 "
如果要節(jié)省用于連接測試裝置的附加開關(guān)裝置，也可以將測試裝置直接連 接到數(shù)據(jù)傳輸環(huán)上；因為如本文開頭已經(jīng)解釋的，可以為了連接測試裝置斷開 數(shù)據(jù)傳輸環(huán)，而不會發(fā)生數(shù)據(jù)丟失，因為總有數(shù)據(jù)傳輸環(huán)的一個傳輸支路保持 通信。
此外也可以將測試裝置安置在互感器裝置中，以便可以用互感器裝置對現(xiàn) 場設(shè)備進(jìn)行測試。
特別優(yōu)選地這樣構(gòu)造現(xiàn)場設(shè)備，使得現(xiàn)場設(shè)備在測試運(yùn)行中以應(yīng)用程序拷 貝(Applikationsk叩ie )的形式產(chǎn)生其現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序(Feldgeraeteapplikation ) 的拷貝，由此在專業(yè)術(shù)語上該拷貝是指用于控制現(xiàn)場設(shè)備的功能的軟件。由此 在通過測試裝置進(jìn)行設(shè)備測試期間可以保持現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行不變例如在設(shè)備測 試期間測試應(yīng)用程序拷貝；作為替換還可以在設(shè)備測試期間測試現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用 程序，其中在這種情況下基于應(yīng)用程序拷貝繼續(xù)進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行。
特別優(yōu)選地這樣構(gòu)造現(xiàn)場設(shè)備，該現(xiàn)場設(shè)備可以在現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序和應(yīng) 用程序拷貝之間來回轉(zhuǎn)換，以便既可以檢查現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序又可以檢查應(yīng)用 程序拷貝。在這種情況下，現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行的保持有時是基于應(yīng)用程序的拷貝有 時是基于現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序；以相應(yīng)的方式，有時測試現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序有時 測試應(yīng)用程序拷貝，并且例如一直進(jìn)行，直到現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序和應(yīng)用程序拷貝都完全^:測試。
優(yōu)選設(shè)備運(yùn)行和測試運(yùn)行在現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序和應(yīng)用程序拷貝之間的來
回轉(zhuǎn)換"飛行(onthefly)"地進(jìn)行，也就是無中斷地進(jìn)行，從而可以在正常的 設(shè)備運(yùn)行期間進(jìn)行完整的以及重復(fù)的設(shè)備測試。
此外本發(fā)明還涉及一種用于測試設(shè)置在如本文開頭描述的設(shè)備中的現(xiàn)場 設(shè)備的方法。
與此相關(guān)地根據(jù)本發(fā)明，用連接在數(shù)據(jù)傳輸環(huán)上的測試裝置產(chǎn)生測試頻率 并通過數(shù)據(jù)傳輸環(huán)傳輸?shù)浆F(xiàn)場設(shè)備。
本發(fā)明方法的優(yōu)選實施方式在從屬權(quán)利要求中給出。 關(guān)于本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)請參閱本發(fā)明設(shè)備的上述實施方式。 此外需要指出的是，上面描述的現(xiàn)場設(shè)備的實施方式被視為獨(dú)立的發(fā)明。 具體來說這樣實施的現(xiàn)場設(shè)備同樣被視為發(fā)明，即，該現(xiàn)場設(shè)備為了測試運(yùn)行 以應(yīng)用程序拷貝的形式產(chǎn)生其現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序的拷貝，并且在通過測試裝置
設(shè)備的運(yùn)行。不管現(xiàn)場設(shè)備是否經(jīng)過閉合的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)或者以其它的、例如預(yù) 先已知的方式與互感器裝置相連，現(xiàn)場設(shè)備的該實施方式由此都被視為發(fā)明。
通過對測試運(yùn)行或者對設(shè)備運(yùn)行采用應(yīng)用程序拷貝，來測試處于運(yùn)行期間 的現(xiàn)場設(shè)備的測試方法，也被視為獨(dú)立的發(fā)明，并且不管現(xiàn)場設(shè)備是否經(jīng)過閉 合的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)或者以其它、例如預(yù)先已知的方式與互感器裝置相連。


下面根據(jù)實施例詳細(xì)解釋本發(fā)明。在此舉例示出
圖1示出了將測試裝置通過附加開關(guān)裝置連接到數(shù)據(jù)傳輸環(huán)的本發(fā)明設(shè)備 的實施例，
圖2示出了將測試裝置直接連接到數(shù)據(jù)傳輸環(huán)的本發(fā)明設(shè)備的第二實施 例，以及
圖3示出了將用于測試現(xiàn)場設(shè)備的測試裝置包含在互感器裝置內(nèi)的本發(fā)明 設(shè)備的第三實施例。
在圖1至3中為清楚起見對相同的或類似的組件始終采用相同的附圖標(biāo)記。
具體實施例方式
從圖1中可以看出具有保護(hù)設(shè)備20以及現(xiàn)場操作設(shè)備(Fddleitgeraet) 30 的設(shè)備10,該保護(hù)設(shè)備20和現(xiàn)場操作設(shè)備30通過實時以太網(wǎng)環(huán)形式的閉合數(shù) 據(jù)傳輸環(huán)40既互相連接又與互感器裝置50相連。
此外在數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40上連接了附加開關(guān)裝置60，該開關(guān)裝置是三端P開 關(guān)形式的以太網(wǎng)開關(guān)。該以太網(wǎng)開關(guān)60例如可以通過三端口開關(guān)構(gòu)成，如在德 國專利^^開文件DE10260806A1中描述的那樣。
此外從圖l中還可以看出，可以將測試裝置.70連接到以太網(wǎng)開關(guān)60，用 該測試裝置70可以測試保護(hù)設(shè)備20或者現(xiàn)場操作設(shè)備30。下面以對保護(hù)設(shè)備 20進(jìn)行測試為例。
在互感器裝置50上連接了用附圖標(biāo)記80表示的電流和電壓互感器。該電 流和電壓互感器80與為清楚起見而在圖1中未進(jìn)一步示出的能量傳輸導(dǎo)線相 連，并采集電流值和電壓值，該電流值和電壓值由互感器裝置50采集并且以以 太網(wǎng)數(shù)據(jù)分組的形式傳輸?shù)奖Ｗo(hù)設(shè)備20或者現(xiàn)場操作設(shè)備30。
按照圖1的設(shè)備IO例如如下運(yùn)行
如果要對保護(hù)設(shè)備20進(jìn)行設(shè)備測試，則例如將測試裝置70連接在以太網(wǎng) 開關(guān)60上，而不用斷開保護(hù)設(shè)備20和互感器裝置50之間的數(shù)據(jù)連接。之所以 排除了數(shù)據(jù)中斷，是因為以太網(wǎng)開關(guān)60已經(jīng)是數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40的組成部分，并 且因為數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40在保護(hù)設(shè)備20和互感器裝置50之間總共具有兩個傳輸支 路，也就是一個在圖1中左邊的第一傳輸支路100以及一個在圖1中右邊的傳 輸支路IIO。因此就是當(dāng)兩個傳輸支路100或110中的一個短時地斷開時，也 可以由此保持保護(hù)設(shè)備20和互感器裝置50之間的連接。
在將測試裝置70連接到傳輸環(huán)40之后，由測試裝置70產(chǎn)生測試序列或 者測試電文序列，并且經(jīng)過數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40傳輸?shù)奖Ｗo(hù)設(shè)備20。
為了使得保護(hù)設(shè)備20即使在這樣的設(shè)備測試期間也可以不中斷地保持其 保護(hù)功能，這樣構(gòu)造按照圖1的保護(hù)設(shè)備20，使得該保護(hù)設(shè)備20對設(shè)備測試 制作其保護(hù)設(shè)備應(yīng)用程序的拷貝，并且作為應(yīng)用程序拷貝供使用。由于該應(yīng)用 程序拷貝的存在，保護(hù)設(shè)備20既可以在正常的保護(hù)設(shè)備運(yùn)行(以下稱為正常運(yùn) 行)下運(yùn)行也可以與此并行地被測試。例如可以基于應(yīng)用程序拷貝來進(jìn)行磁測 試運(yùn)行，因為應(yīng)用程序拷貝優(yōu)選地表示現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序的1: l拷貝，并且由 此優(yōu)選地與現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序相同。在這樣的測試模式中保護(hù)設(shè)備20可以基于據(jù)。 "
作為替換，保護(hù)設(shè)備20還可以基于應(yīng)用程序拷貝保持正常運(yùn)行，并且借
助應(yīng)用程序拷貝在保護(hù)設(shè)備20中繼續(xù)處理互感器裝置50的數(shù)據(jù)；也就是在該 過程中基于原始的現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序來進(jìn)行設(shè)備測試。
此外還可以既測試現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序又測試應(yīng)用程序拷貝；在此這樣的完 整測試可以這樣進(jìn)行即首先測試現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序并且然后測試應(yīng)用程序拷 貝(或者反過來)；作為替換可以進(jìn)行"并行"測試。這樣的并行測試?yán)缤ㄟ^ 定期地在現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序和應(yīng)用程序拷貝之間來回轉(zhuǎn)換來進(jìn)行，從而交替地 部分地測試現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序和應(yīng)用程序拷貝，并且以相應(yīng)轉(zhuǎn)置的方式交替地 基于應(yīng)用程序拷貝和現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序進(jìn)行正常運(yùn)行。
以相應(yīng)的方式也可以用測試裝置70測試現(xiàn)場4乘作i殳備30。
優(yōu)選數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40基于根據(jù)正C61850標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議工作，優(yōu)選基于實 時以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)方案正C61748.2或基于光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸?shù)念愃频臉?biāo)準(zhǔn)方案。
互感器裝置50例如可以通過互感器電子單元來構(gòu)成，該互感器電子單元 包括次級電流和電壓互感器和/或進(jìn)一步處理數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)形式的電流測量值和電 壓測量值。為了將互感器裝置50產(chǎn)生的數(shù)字互感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖Ｗo(hù)設(shè)備20或 者現(xiàn)場操作設(shè)備30，在實時以太網(wǎng)通道上形成該數(shù)字互感器數(shù)據(jù)并經(jīng)過數(shù)據(jù)傳 輸環(huán)40傳輸?shù)奖Ｗo(hù)設(shè)備20或者現(xiàn)場操作設(shè)備30。數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40優(yōu)選形歲冗 余的、確定的和具有實時能力的通信系統(tǒng)，使得通信環(huán)的中斷不會導(dǎo)致保護(hù)設(shè) 備20或者現(xiàn)場操作設(shè)備30的保護(hù)功能的消失。
圖2示出了設(shè)備的第二實施例?？梢钥闯鐾ㄟ^數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40互相連接的 保護(hù)設(shè)備20、現(xiàn)場操作設(shè)備30以及互感器裝置50。與按照圖1的第一實施例 不同，測試裝置70不是經(jīng)過以太網(wǎng)開關(guān)60連接到數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40上，而是通過 斷開傳輸支路110以及在中間連接測試裝置70而連接到數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40上。傳 輸支路110在此短時地被中斷，由此可以將測試裝置70集成到數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40 中。但是在此并不會出現(xiàn)在保護(hù)設(shè)備20、現(xiàn)場操作設(shè)備30以及互感器裝置50 之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹袛啵驗閭鬏斨?00不中斷地繼續(xù)可供使用。
在這種情況下以太網(wǎng)開關(guān)60可以被用于連接其它設(shè)備；當(dāng)不需要它來連 接其它組件時，還可以省去以太網(wǎng)開關(guān)60。
圖3示出了設(shè)備的第三實施例。仍可以看出在其上連接了保護(hù)設(shè)備20'、現(xiàn)場操作設(shè)備30以及互感器裝置50的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)40。為了測試保護(hù)設(shè)備20或 者現(xiàn)場操作設(shè)備30將測試裝置70集成在互感器裝置50中并且形成互感器裝置 50的互感器電子電路的集成的組成部分。因此互感器裝置50能夠?qū)y試序列 傳輸?shù)奖Ｗo(hù)設(shè)備20或者現(xiàn)場操作設(shè)備30，以便對保護(hù)設(shè)備20或者現(xiàn)場搡作設(shè) 備30進(jìn)行測試。在按照圖3的實施例中為了連接其它組件也可以引入或去除以 太網(wǎng)開關(guān)60。
保護(hù)設(shè)備20和現(xiàn)場操作設(shè)備30優(yōu)選分別包含具有存儲器的微處理器裝 置，在該存儲器中可以存儲由微處理器裝置為設(shè)備測試而產(chǎn)生的現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用 程序的應(yīng)用程序拷貝。
權(quán)利要求
1. 一種設(shè)備(10)，具有至少一個現(xiàn)場設(shè)備、特別是保護(hù)設(shè)備(20，30)和至少一個與該至少一個現(xiàn)場設(shè)備相連的、適合于連接到能量傳輸導(dǎo)線的互感器裝置(50)，其特征在于，該現(xiàn)場設(shè)備和該互感器裝置經(jīng)過閉合的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)(40)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)傳輸環(huán)上連接附 加的開關(guān)裝置(60),該開關(guān)裝置(60)適合于作為連接用于測試所述現(xiàn)場設(shè)備 的測試裝置(70)的接口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述開關(guān)裝置由以太網(wǎng) 開關(guān)、特別是三端口開關(guān)構(gòu)成。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，所述互感器裝置 包含用于測試所述現(xiàn)場設(shè)備的測試裝置。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，這樣構(gòu)成所述現(xiàn) 場設(shè)備，該現(xiàn)場設(shè)備對設(shè)備測試以應(yīng)用程序拷貝形式產(chǎn)生其現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序 的拷貝，并且在設(shè)備測試期間所述現(xiàn)場設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，這樣構(gòu)成所述現(xiàn)場設(shè)備，在 設(shè)備測試期間可以測試所述應(yīng)用程序拷貝。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的設(shè)備，其特征在于，這樣構(gòu)成所述現(xiàn)場設(shè)備， 使得在設(shè)備測試期間可以測試現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，這樣構(gòu)成所述 現(xiàn)場設(shè)備，使得在設(shè)備測試期間現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行部分時間基于所述現(xiàn)場設(shè)備應(yīng) 用程序、部分時間基于所述應(yīng)用程序拷貝，并且在設(shè)備測試期間既測試所述現(xiàn) 場設(shè)備應(yīng)用程序又測試所述應(yīng)用程序拷貝。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至S中任一項所述的設(shè)備，其特征在于，這樣構(gòu)成所述 現(xiàn)場設(shè)備，使得在設(shè)備測試期間現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行不中斷地繼續(xù)進(jìn)行。
10. —種用于測試根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述設(shè)備(10)的現(xiàn)場設(shè)備 (20， 30)的方法，其特征在于，利用連接到lt據(jù)傳輸環(huán)(40)上的測試裝置 (70)產(chǎn)生測試序列，并通過該數(shù)據(jù)傳輸環(huán)傳輸給所述現(xiàn)場設(shè)備。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，為了測試運(yùn)行產(chǎn)生應(yīng)用程序拷貝形式的現(xiàn)場設(shè)備的現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序的拷貝，并且在設(shè)備測試期間繼續(xù) 運(yùn)行所述現(xiàn)場設(shè)備。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，在所述設(shè)備測試期間測試 所述應(yīng)用程序拷貝。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述設(shè)備測試期 間測試所述現(xiàn)場i殳備應(yīng)用程序。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的方法，其特征在于，在所述設(shè) 備測試期間所述現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行部分時間基于所述現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用程序、部分時 間基于所述應(yīng)用程序拷貝，并且在所述設(shè)備測試期間既測試所述現(xiàn)場設(shè)備應(yīng)用 程序又測試所述應(yīng)用程序拷貝。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的方法，其特征在于，在所述設(shè) 備測試期間所述現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行不中斷地繼續(xù)進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種設(shè)備(10)，其具有至少一個現(xiàn)場設(shè)備、特別是保護(hù)設(shè)備(20，30)和至少一個與該至少一個現(xiàn)場設(shè)備相連的、適合于連接到能量傳輸導(dǎo)線的互感器裝置(50)。根據(jù)本發(fā)明，所述現(xiàn)場設(shè)備和互感器裝置經(jīng)過閉合的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)(40)相連。
文檔編號H04L12/26GK101438537SQ200680054573
公開日2009年5月20日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月12日
發(fā)明者克萊門斯·霍格, 格哈特·蘭 申請人:西門子公司