專利名稱：電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及電力系統(tǒng)中的通信系統(tǒng)，并更具體地涉及電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在美國專利號5，793，750中(特此通過引用將其內(nèi)容結(jié)合在本文中)，公開了一種用于電力系統(tǒng)的兩個基于微處理器的保護繼電器之間的通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的兩個繼電器的每一個均具有傳輸和接收模塊，用于將指示一個繼電器的所選擇的保護功能的結(jié)果的指示狀態(tài)比特從這一個繼電器直接傳輸至另一繼電器，反之亦然。
輸出狀態(tài)指示比特有時被用于識別由兩個繼電器服務(wù)的電力線路部分上的故障的存在和位置。繼電器中的一個或兩個可能會基于這種信息的交換而啟動斷路器跳閘(trip)操作。輸出狀態(tài)指示比特可以是繼電器中的一個中的處理功能的結(jié)果，涉及電力線路上的電壓和/或電流。輸出狀態(tài)指示比特可被用于各種控制、狀態(tài)、指示和保護功能。保護功能的實例包括允許式超范圍轉(zhuǎn)送跳閘(permissive overreachingtransfer trip, POTT)操作、允許式欠范圍轉(zhuǎn)送跳閘(permissiveunder-reaching transfer trip, PUTT)操作、方向比較解鎖(directionalcomparison unblocking, DCUB)和直接轉(zhuǎn)送跳閘(direct transfer trip,DTT)操作。使用特定的輸出狀態(tài)指示比特，其它的繼電器間操作也
是可能的。
在'750申請中描述的通信系統(tǒng)的優(yōu)點是快速和安全。保護繼電器 典型地在每個電力系統(tǒng)周期中完成其監(jiān)視功能若干次。'750通信系統(tǒng) 提供一個繼電器的這些監(jiān)視功能的結(jié)果到另一繼電器。信息通過通信 鏈路從基于其操作結(jié)果可能或可能不使其相關(guān)斷路器跳閘的始發(fā)繼電 器直接傳輸?shù)搅硪焕^電器。接收繼電器然后使用以數(shù)字比特形式傳輸 的信息來執(zhí)行其自身的正在進行的計算，產(chǎn)生各種保護操作(諸如在 適當(dāng)時跳閘和閉合斷路器)。兩個繼電器之間的通信可以是雙向的，從 而允許兩個繼電器以最小的開銷量，快速和安全地交換關(guān)于它們自身 計算的結(jié)果的信息。
在，750申請中，輸出狀態(tài)指示容量是八比特。然而，在許多情況 下，八個信道是不必要的。例如，兩個或三個比特通常足以完成期望 的繼電器間的保護、控制和監(jiān)視方案。因此，相當(dāng)數(shù)量的比特會未被 使用。本發(fā)明利用那些未使用的比特。其從每個未使用的比特形成串 行數(shù)據(jù)流或信道，并利用那些串行數(shù)據(jù)信道來顯著地增加可在兩個繼 電器之間通信的信息量。本發(fā)明可不利用八個信道、利用八個信道中 的一些或全部來傳遞輸出狀態(tài)指示比特。如果少于八個信道被用于輸 出狀態(tài)指示比特，則未使用的信道可被用于傳遞其它選擇的信息。

發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)。 該繼電器間直接通信系統(tǒng)包括具有第一傳輸模塊的第一保護繼電器， 其中第一傳輸模塊包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第一微控制器。多個 數(shù)據(jù)信道中的每個與具有各種比特長度的信道數(shù)據(jù)相關(guān)。繼電器間直 接通信系統(tǒng)還包括經(jīng)由通信鏈路直接連接到第一保護繼電器的第二保 護繼電器。該第二保護繼電器包括第一接收模塊，其中第一接收模塊 包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第二微控制器。第一接收模塊對信道數(shù) 據(jù)的接收速度可基于作為多個串行消息而分配給第一傳輸模塊的多個 數(shù)據(jù)信道的信道數(shù)據(jù)的分配而被調(diào)整。
在另一實施例中，提供了電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)。該繼電器間直接通信系統(tǒng)包括具有第一傳輸模塊的第一保護繼電器， 其中第一傳輸模塊包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第一微控制器。多個 數(shù)據(jù)信道中的每個與具有各種比特長度的信道數(shù)據(jù)相關(guān)。繼電器間直 接通信系統(tǒng)還包括經(jīng)由通信鏈路直接連接到第一保護繼電器的第二保 護繼電器。第二保護繼電器包括第一接收模塊，其中第一接收模塊包 括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第二微控制器。通信鏈路適于以可預(yù)測的 速率傳輸多個串行消息，其中多個串行消息中的每個均使用與信道數(shù) 據(jù)相對應(yīng)的信道數(shù)據(jù)比特來形成。第一和第二微控制器中的每個還適 于通過檢測多個串行消息中的損壞的串行消息和丟失的串行消息來提 供通信鏈路監(jiān)視能力，并適于基于在一時間段期間的損壞的和丟失的 串行消息的數(shù)目來計算通信鏈路可用性。
在另 一實施例中，提供了電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)。 該繼電器間直接通信系統(tǒng)包括具有第一傳輸模塊的第一保護繼電器， 其中第一傳輸模塊包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第一微控制器。多個 數(shù)據(jù)信道中的每個與具有各種比特長度的信道數(shù)據(jù)相關(guān)。繼電器間直 接通信系統(tǒng)還包括經(jīng)由通信鏈路直接連接到第一保護繼電器的第二保 護繼電器。該第二保護繼電器包括第一接收模塊，其中第一接收模塊 包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第二微控制器。通信鏈路適于以可預(yù)測 的速率傳輸多個串行消息，多個串行消息中的每個均使用與信道數(shù)據(jù) 相對應(yīng)的信道數(shù)據(jù)比特來形成。第一接收模塊對信道數(shù)據(jù)的接收速度 可基于分配給第一傳輸模塊的多個數(shù)據(jù)信道的信道數(shù)據(jù)的分配而被調(diào) 整。第一和第二微控制器中的每個還適于通過檢測多個串行消息中的 損壞的串行消息和丟失的串行消息來提供通信鏈路監(jiān)視能力，并適于 基于在一時間段期間的損壞的和丟失的串行消息的數(shù)目來計算通信鏈 路可用性。
在另 一實施例中，提供了用于計算電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通 信系統(tǒng)中的通信鏈路可用性的方法。繼電器間直接通信系統(tǒng)具有包括 適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第一微控制器的第一保護繼電器，并且具有 經(jīng)由通信鏈路直接連接到第一保護繼電器的第二保護繼電器。第二保 護繼電器包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第二微控制器，其中多個數(shù)據(jù) 信道中的每個與具有各種比特長度的信道數(shù)據(jù)相關(guān)。該方法包括將信
10道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多個串行消息，經(jīng)由通信鏈路以可預(yù)測的速率傳輸多個 串行消息中的每個，確定接收到的未損壞的串行消息的總數(shù)，以及將 在一時間段期間接收到的串行消息的總數(shù)除以預(yù)期在該時間段期間接 收的串行消息的數(shù)目。


圖i是可在典型廣域(wide area)中利用的電力系統(tǒng)的單線(single line)示意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖1中的電力系統(tǒng)的繼電器間 直接通信系統(tǒng)的框圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖2中的繼電器間直接通信系 統(tǒng)的示例性的接收到的幀。
具體實施例方式
如上所示，本發(fā)明基于美國專利號5,793,750的通信系統(tǒng)并且是美 國專利號5,793,750的通信系統(tǒng)的改進，該通信系統(tǒng)包括服務(wù)電力設(shè)備 的兩個保護繼電器之間的直接通 信鏈路，該系統(tǒng)支持涉及用于在兩個 繼電器之間快速和安全地交換輸出狀態(tài)指示比特的八個數(shù)據(jù)信道的通 信配置或協(xié)議。信道數(shù)據(jù)比特TMB1-TMB8標(biāo)識在八個數(shù)據(jù)信道上的 八個傳輸比特。
那些比特在由另 一 繼電器接收到時被標(biāo)識為接收信道數(shù)據(jù)比特 RMB1-RMB8，其中RMB1-RMB8是傳輸信道數(shù)據(jù)比特的"鏡像"或 復(fù)制。八個數(shù)據(jù)信道可提供至少八個輸出狀態(tài)指示比特。然而，如上 所示，在許多雙繼電器配置中，僅兩個或可能三個信道是傳遞輸出狀 態(tài)指示比特所必需的。利用本發(fā)明，空閑的信道空間現(xiàn)在可由所選擇 的附加數(shù)據(jù)(下面討論)和相關(guān)的同步信道使用以同步附加數(shù)據(jù)。
附加數(shù)據(jù)可以是數(shù)字化的模擬量，諸如測量數(shù)據(jù)(metering data), 或者可以是"虛擬終端"數(shù)據(jù)。在虛擬終端配置中，人類用戶或另一 應(yīng)用利用直接通信鏈路來與另一繼電器通信。例如，人類用戶可利用 直接通信鏈路來控制或詢問另一繼電器。諸如如同DNP3的集成協(xié)議 的應(yīng)用也可利用虛擬終端配置中的通信鏈路。圖1是可在典型廣域中利用的電力系統(tǒng)10的單線示意圖。如圖1 中所示，電力系統(tǒng)10尤其包括配置成生成三相正弦波形(例如三相
12kV正弦波形)的兩個發(fā)生器12，配置成將12kV正弦波形增加到諸 如138kV的更高電壓的兩個升壓電力變壓器14和許多斷路器18。升 壓電力變壓器14將更高電壓的正弦波形提供給諸如傳輸線路20的許 多長距離傳輸線路。在一個實施例中，第一子站16可被定義為包括發(fā) 生器12、升壓變壓器14和斷路器18，它們都經(jīng)由第一總線19互連。 在長距離傳輸線路20的端部，第二子站22包括降壓電力變壓器24以 將更高電壓的正弦波形變壓成適合于經(jīng)由分配線路分配給各種終端用 戶26和負載30的更低電壓的正弦波形(例如，15kV)。
如前所述，電力系統(tǒng)IO包括保護裝置和程序以保護電力系統(tǒng)元件 免受故障或其它異常狀況的影響。保護裝置和程序利用各種保護邏輯 方案以確定在電力系統(tǒng)10中是否存在故障或其它問題。例如， 一些類 型的保護繼電器利用電流差分比較以確定在保護地帶中是否存在故 障。其它類型的保護繼電器比較表示電力系統(tǒng)正弦波形的計算的相量 的幅度以確定在保護地帶中是否存在故障。頻率感測技術(shù)和諧波含量 檢測也包含在保護繼電器中以檢測故障狀況。類似地，熱模型方案被 保護繼電器利用以確定在保護地帶中是否存在熱問題。
再次參照圖1，其還包括適于提供例如傳輸線路21的過電流保護 的第一和第二保護繼電器100和102。如下所述，第一和第二保護繼電 器100、 102也適于經(jīng)由可使用許多適合的介質(zhì)之一配置的通信鏈路34 進行通信。適于與第一保護繼電器100和/或第二保護繼電器102通信 的諸如保護繼電器104的附加保護繼電器也可包括在電力系統(tǒng)10中。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的電力系統(tǒng)10的繼電器間直接通 信系統(tǒng)40的框圖。盡管使用第一和第二保護繼電器IOO、 102來示出， 但應(yīng)該理解的是，繼電器間直接通信系統(tǒng)40可包括可操作地連接到第 一和/或第二繼電器100、 102并適于如下所述操作的附加保護繼電器。 此外，盡管使用第一和第二保護繼電器100、 102來示出，但應(yīng)該理解 的是，本文中描述的設(shè)備和方法可應(yīng)用于電力系統(tǒng)10的任何智能電子 裝置(IED)之間的通信。
為了便于討論，第一保護繼電器100被顯示為傳輸繼電器，并尤其包括具有可操作地連接到接收和傳輸接口裝置的微控制器42的"傳
輸"模塊41;在該實例中，是通用異步收發(fā)器(UART) 43。(傳輸) UART 43被配置成把由第一保護繼電器操作產(chǎn)生的(對應(yīng)于信道數(shù)據(jù) 的)信道數(shù)據(jù)比特的字節(jié)轉(zhuǎn)換成用于經(jīng)由通信鏈路34向外傳輸給第二 保護繼電器102的單個串行消息流，并把(來自第二保護繼電器102 的)進入的串行消息流轉(zhuǎn)換成適合于第一保護繼電器100使用的信道 數(shù)據(jù)的字節(jié)。
類似地，第二保護繼電器102被顯示為接收繼電器，并尤其包括 具有可操作地連接到如上所述操作和配置的另一 UART46的第二微控 制器45的"接收"模塊44。盡管沒有分開示出，但第一和第二保護繼 電器100、 102中的每個均包括傳輸和接收能力以便能夠進行雙向通信。 盡管以功能框圖的形式示為傳輸和接收模塊41、 44，但是本文中描述 的繼電器間直接通信系統(tǒng)和方法可通過執(zhí)行計算機程序、保護算法或 繼電器邏輯方案的微處理器或現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)。此 外，盡管被示為可操作地連接到第一微控制器42的UART 43和可操 作地連接到第二微控制器45的UART46，但是可以利用任何適合的傳 輸和接收接口裝置之一來將信道數(shù)據(jù)比特的字節(jié)轉(zhuǎn)換成用于經(jīng)由通信 鏈路34傳輸?shù)拇邢⒘鳌?br> 傳輸模塊41和接收模塊44經(jīng)由通信鏈路34可操作地連接。如上 所述，通信鏈路34可采用RF鏈路、微波鏈路、音頻鏈路、光纖鏈路 或適于承載串行數(shù)據(jù)的其它類型的適合的鏈路來實現(xiàn)。如圖所示，除 了輸出狀態(tài)指示比特之外，傳輸和接收模塊41、 44中的每個均能夠傳 輸/接收串行消息形式的其它類型的信道數(shù)據(jù)。例如，信道數(shù)據(jù)可包括 需要多于單個比特的從模擬量派生的數(shù)字化的模擬值，諸如測量信息、 斷路器故障系統(tǒng)安全增強信息、重新閉合使能信息、儀表變壓器檢測 和多終端故障位置信息，僅是舉出一些。
參照傳輸模塊41，八個數(shù)據(jù)信道的配置被配置成使得兩個數(shù)據(jù)信 道，數(shù)據(jù)信道47和數(shù)據(jù)信道48與分別作為信道數(shù)據(jù)比特1 (TMB1) 和TMB2從第一保護繼電器100的傳輸模塊41傳輸給第二保護繼電器 02的接收模塊44的常規(guī)輸出狀態(tài)指示比特57相對應(yīng)。三個數(shù)據(jù)信道， 數(shù)據(jù)信道49、數(shù)據(jù)信道50和數(shù)據(jù)信道51專門用于分別作為信道數(shù)據(jù)比特TMB3、 TMB4和TMB5從第一保護繼電器100的傳輸模塊41傳 輸給第二保護繼電器102的接收模塊44的數(shù)字化的模擬值59、 60和 61。
每個數(shù)字化的模擬值59、 60、 61通過例如將表示模擬量(例如， 系統(tǒng)阻抗、電流、電壓)的32位浮點數(shù)轉(zhuǎn)換成18位浮點數(shù)來形成。 18位浮點數(shù)然后被串行化使得來自每個數(shù)字化模擬值59、 60、 61的一 個比特分別作為信道數(shù)據(jù)比特TMB3、 TMB4和TMB5被包括在成序 列的傳輸?shù)南⒅?，直到與數(shù)字化的模擬值59、 60、 61相關(guān)的所有比 特都被傳輸為止。例如，如果每個數(shù)字化的模擬值59、 60、 61均以18 位來表示，則十八個成序列的串行消息被傳輸，其中第一串行消息包 括作為信道數(shù)據(jù)比特TMB3傳輸?shù)臄?shù)字化模擬值59的第一比特、作為 信道數(shù)據(jù)比特TMB4傳輸?shù)臄?shù)字化模擬值60的第一比特和作為信道數(shù) 據(jù)比特TMB5傳輸?shù)臄?shù)字化模擬值61的第一比特。類似地，第二串行 消息包括作為信道數(shù)據(jù)比特TMB3傳輸?shù)臄?shù)字化模擬值59的第二比 特、作為信道數(shù)據(jù)比特TMB4傳輸?shù)臄?shù)字化模擬值60的第二比特和作 為信道數(shù)據(jù)比特TMB5傳輸?shù)臄?shù)字化模擬值61的第二比特，等等。
應(yīng)該注意的是，盡管犧牲了一些精度，但是將(表示模擬量的) 32位浮點數(shù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的18位浮點數(shù)的轉(zhuǎn)換方案使得能夠更快地傳 輸給第二保護繼電器102。還應(yīng)該注意的是，其它轉(zhuǎn)換方案可取決于測 量的模擬量、需要的精度和期望的傳輸速度而被利用。
兩個附加數(shù)據(jù)信道，數(shù)據(jù)信道52和數(shù)據(jù)信道53便利于分別作為 信道數(shù)據(jù)比特TMB6和TMB7從第一保護繼電器100的傳輸模塊41 傳輸給第二保護繼電器102的接收模塊44的虛擬終端數(shù)據(jù)。如上所述， 虛擬終端數(shù)據(jù)是指由位于本地繼電器(例如，第一繼電器100)的用戶 經(jīng)由通信鏈路34提供到遠程繼電器(例如，第二繼電器102)的數(shù)據(jù)。 在這樣的配置中，本地繼電器作為虛擬終端工作以允許用戶利用在未 使用的信道上傳遞數(shù)據(jù)的熟悉的串行端口用戶接口詢問和/或控制遠程 繼電器。虛擬終端方案還添加快速測量/操作能力。如同上述的數(shù)字化 模擬值，虛擬終端數(shù)據(jù)被逐比特地串行化，使得例如18位虛擬終端數(shù) 據(jù)在18個成序列的串行消息中逐比特地傳輸，其中前兩個比特是凈荷 標(biāo)記并且最后十六個比特是兩個8比特數(shù)據(jù)字節(jié)。例如，18位虛擬終
14端數(shù)據(jù)可被表示為PiPsdwdwdwdud^dndjodgdsC^dsdscUc^c^d"其中p,=l
指示d,-d8為凈荷字節(jié)，p2=l指示d9-山6為凈荷字節(jié)(參見圖3)。
第八個數(shù)據(jù)信道54專門用于作為信道數(shù)據(jù)比特TMB8從第一保護 繼電器100的傳輸模塊41傳輸給第二保護繼電器102的接收模塊44 的同步信息。同步信息使得與模擬值59、 60、 61和虛擬終端數(shù)據(jù)62 相關(guān)的數(shù)據(jù)信道能夠同步。這樣，當(dāng)任何數(shù)據(jù)信道47-53被用于除了輸 出狀態(tài)指示比特以外的任何信息時，為作為信道數(shù)據(jù)比特TMB8傳輸 的同歩信息分配專用的同步信道。
盡管利用八個數(shù)據(jù)信道的配置來示出，但應(yīng)該理解的是，不同數(shù) 目的數(shù)據(jù)信道或者數(shù)據(jù)信道的不同配置和/或分配可由通信系統(tǒng)40的 第一和第二保護繼電器100、 102使用。因此，圖2中示出的輸出狀態(tài) 指示比特的兩個數(shù)據(jù)信道與模擬值的三個數(shù)據(jù)信道和虛擬終端數(shù)據(jù)的 兩個數(shù)據(jù)信道是任意的。輸出狀態(tài)指示比特可占用更多或更少或不占 用數(shù)據(jù)信道，模擬值可占用更多或更少或不占用數(shù)據(jù)信道，并且虛擬 終端數(shù)據(jù)可占用更多或更少或不占用數(shù)據(jù)信道。另外， 一個模擬值可 占用多于一個數(shù)據(jù)信道以進行更快的傳輸。類似地，虛擬終端數(shù)據(jù)可 占用多于一個數(shù)據(jù)信道以進行更快的傳輸。
此外，在一個實施例中，數(shù)據(jù)信道的配置和/或分配可以是固定的， 而在另一實施例中，數(shù)據(jù)信道的配置和/或分配可在繼電器操作期間取 決于保護繼電器100、 102的期望的配置而被動態(tài)地改變。結(jié)果，接收 模塊44對信道數(shù)據(jù)的接收速度可基于分配給許多數(shù)據(jù)信道的信道數(shù)據(jù) 的分配而被調(diào)整。
例如，如果18位虛擬終端數(shù)據(jù)在繼電器操作的高活動階段期間被 動態(tài)地分配給一個數(shù)據(jù)信道，則其在18個成序列的串行消息中被逐比 特地傳輸，然后被重新裝配以供接收繼電器使用。如果經(jīng)由通信鏈路 34每]毫秒傳輸一個消息，則接收整個18位虛擬終端數(shù)據(jù)需要18毫 秒。相反，如果相同的18位虛擬終端數(shù)據(jù)在繼電器操作的較低活動階 段期間被動態(tài)地分配給三個數(shù)據(jù)信道，則其在6個成序列的串行消息 中被逐比特地傳輸，需要六毫秒。
在傳輸之前，八個信道數(shù)據(jù)比特TMB-TMB8中的每個由編碼器 65編碼以使用任何數(shù)目的適合的技術(shù)中的一個形成經(jīng)編碼的消息66。經(jīng)編碼的消息66可取決于所選擇的編碼方案而因此具有任何數(shù)目的適
合的格式中的一種。例如，在一個編碼方案中，經(jīng)編碼的消息66可包 括分成四個9比特(36比特長度)或10比特(40比特長度)字符的 36或40比特加上多個空閑比特?？臻e比特的數(shù)目可取決于所選擇的傳 輸速度而變化。
繼續(xù)該實例，比特可被裝配使得前9-10比特字符包括單個起始比 特，后面跟隨著六個信道數(shù)據(jù)比特TMB1-TMB6，后面跟隨著奇數(shù)奇 偶校驗比特和按照用戶選擇的一個或兩個停止比特。第二字符可包括 第二單個起始比特，后面跟隨著六個信道數(shù)據(jù)比特TMB5、 TMB6、 TMB7、 TMB8、 TMB1和TMB2，后面跟隨著奇數(shù)奇偶校驗比特和一 個或兩個停止比特。第三字符可包括一起始比特，后面跟隨著六個信 道數(shù)據(jù)比特TMB7、 TMB8、 TMB1、 TMB2、 TMB3禾口 TMB4，后面跟 隨著奇數(shù)奇偶校驗比特和一個或兩個停止比特。消息中的第四和最終 的字符可包括單個起始比特，后面跟隨著六個信道數(shù)據(jù)比特 TMB3-TMB8，后面跟隨著奇數(shù)奇偶校驗比特和一個或兩個停止比特。 剩余的比特如果存在的話，是取決于數(shù)據(jù)的傳輸速度的可變數(shù)目的空 閑比特。
通過使用這樣的編碼方案，信道數(shù)據(jù)比特TMB1-TM:B8中的每個 在一個經(jīng)編碼的消息66的四個字符部分中被重復(fù)三次，并且在經(jīng)編碼 的消息66的每個字符部分之間插入單個停止和奇偶校驗比特以及一個 或兩個停止比特。該編碼方案允許接收或第二保護繼電器102檢査可 能在傳輸期間已經(jīng)發(fā)生的故障。
除了將比特裝配成消息之外，第一和第二保護繼電器100、 102中 的每個均可適于進 一 步使用在系統(tǒng)配置期間選擇的標(biāo)識符模式 (identifierpattern)來進行編碼和解碼。例如，如果被預(yù)編程為包括一 個特定的標(biāo)識符模式，則傳輸編碼器65將每個消息中的四個字符中的 一個邏輯反轉(zhuǎn)，作為將標(biāo)識符模式編碼成消息的一種手段。如下所述， 接收或第二繼電器102然后確保接收到的消息己經(jīng)采用正確的標(biāo)識符 模式被編碼。盡管被描述為將一個字符邏輯反轉(zhuǎn)的裝配消息，但應(yīng)該 理解的是，其它適合的格式和編碼方案也可由編碼器65利用來生成經(jīng) 編碼的消息66。經(jīng)編碼的消息66然后被應(yīng)用于適于滿足系統(tǒng)的若干操作參數(shù)的
UART 43。通常，UART 43將經(jīng)編碼的消息66轉(zhuǎn)換成串行消息67以 用于經(jīng)由通信鏈路34作為串行消息流的一部分傳輸。因此，接收UART 46也必須能夠檢查接收到的串行消息67以進行適當(dāng)?shù)某蓭?每字節(jié)的 一個停止比特的存在)和適當(dāng)?shù)钠媾夹ｒ灒⒛軌驒z測超限(overmn) 故障。
UART43可被編程用于各種波特率。例如，其可被編程用于從300 到115,000范圍的波特率。UART43還適于使用外部提供的傳輸和接收 時鐘來同歩傳輸和接收串行消息。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能理解，使用 起始和停止比特或使用同步時鐘的比特同步方法是用于同步的任何數(shù) 目的適合的方法中的一種方法。
在準備好由UART43傳輸后，串行消息67通過通信鏈路34被傳 輸?shù)浇邮漳K44。在一個實例中，當(dāng)?shù)谝换騻鬏斃^電器IOO每電力系 統(tǒng)周期的{分數(shù)(1/16) }采樣和執(zhí)行其監(jiān)視功能時，每個串行消息67 以1毫秒間隔發(fā)送，從而反映傳輸繼電器的采樣速率。采樣和傳輸速 率可取決于傳輸繼電器的期望操作而變化。
現(xiàn)參照接收模塊44，接收UART 46提供傳輸UART 43的對應(yīng)功 能。當(dāng)?shù)诙^電器102的接收模塊44接收到串行消息67時，UART46 對串行消息67的每個字符執(zhí)行若干數(shù)據(jù)檢查。其也檢查串行消息67 的每個字符以進行適當(dāng)?shù)某蓭?、奇偶校驗和檢測超限故障。
串行消息67的字符從UART 46被傳遞到解碼器68。通常，解碼 器68重新裝配四個字符的組以便重建四個字符的消息。接著，解碼器 68檢查每個消息的錯誤，并且也檢查如上所述的UART檢查的結(jié)果。 如果任何檢查失敗，則解碼器68丟棄消息并在寄存器95 (參見圖3) 中使該消息的DOK (數(shù)據(jù)OK)標(biāo)記94無效。
更具體地，在示出的實例中，解碼器68確保存在包括在傳輸?shù)乃?字符編碼消息66中的八個信道數(shù)據(jù)比特TMB1-TMB8的三個副本。如 果標(biāo)識符模式被用于對經(jīng)編碼的消息66進行編碼，則解碼器68也檢 查以確保經(jīng)編碼的消息66包括標(biāo)識符模式。應(yīng)該注意的是，上述編碼 /解碼方案是任何數(shù)目的適合的實現(xiàn)可在本發(fā)明的方法和設(shè)備中使用的 故障檢測的編碼/解碼方案中的一個。
17作為解碼器68的操作結(jié)果，提供了 DOK標(biāo)記94和信道數(shù)據(jù)比 特RMB1-RMB8。接收到的信道數(shù)據(jù)比特RMB1-RMB8是傳輸?shù)男诺?數(shù)據(jù)比特TMB1-TMB8的鏡像或復(fù)制。數(shù)據(jù)OK (DOK)標(biāo)記94提供
是否在接收到的消息中檢測到錯誤的指示。
與第一繼電器102的傳輸模塊41類似，第二繼電器102的接收模 塊44包括八個數(shù)據(jù)信道的配置，其中兩個數(shù)據(jù)信道專門用于輸出狀態(tài) 指示比特，三個數(shù)據(jù)信道專門用于三個數(shù)字化模擬值，兩個數(shù)據(jù)信道 專門用于虛擬終端數(shù)據(jù)，并且一個數(shù)據(jù)信道專門用于同歩信息。因此， 輸出狀態(tài)指示比特57分別經(jīng)由數(shù)據(jù)信道70和71被接收作為信道數(shù)據(jù) 比特RMB1和RMB2，并被應(yīng)用于一個或多個安全計數(shù)器69。安全計 數(shù)器69確保接收到的信道數(shù)據(jù)比特RMB1和RMB2的狀態(tài)在輸出狀 態(tài)指示比特被下游處理利用之前對于預(yù)先選擇的數(shù)目的接收到的串行 消息67而言保持恒定。確保輸出狀態(tài)指示比特的狀態(tài)保持恒定增加了 與輸出狀態(tài)指示比特57相關(guān)的可靠性和安全性。
因為兩個信道數(shù)據(jù)比特RMB1和RMB2被逐比特傳輸，所以不需 要那些比特的同步。信道數(shù)據(jù)比特RMB1和RMB2由第二繼電器102 使用以做出關(guān)于包括在適當(dāng)時的可能的斷路器跳閘操作的(由第一保 護繼電器100檢測到的)電力系統(tǒng)10的操作的確定。在示出的實例中， 數(shù)字化模擬值59、 60和61分別經(jīng)由數(shù)據(jù)信道72、信道73和信道74 被接收作為信道數(shù)據(jù)比特RMB3、 RMB4和RMB5。三個數(shù)字化模擬 值59、 60、 61中的每個被每數(shù)據(jù)信道每消息一比特地串行接收，然后 在并行化元件78中被并行化。并行化元件78從接收到的連續(xù)的解碼 消息58中重新裝配三個數(shù)字化模擬值中的每個。如上所述，在示出的 實例中，每個數(shù)字化模擬值59、 60、 61均包括十八個比特。在一個實 施例中，十六個比特被用于信息而剩余的兩個比特未被使用。因此， 對于每18個消息，完整的初始模擬值在每個對應(yīng)的數(shù)據(jù)信道上被接收。
類似地，虛擬終端數(shù)據(jù)62分別經(jīng)由數(shù)據(jù)信道75和76被接收作為 信道數(shù)據(jù)比特RMB6和RMB7。與模擬值59、 60、 61類似，虛擬終端 數(shù)據(jù)62被每數(shù)據(jù)信道每消息一比特地串行接收，并且也在并行化元件 78中被并行化。在示出的實施例中，虛擬終端數(shù)據(jù)62包括十八個比特。 十八個比特中的十六個比特被用于虛擬終端數(shù)據(jù)，其中十六個比特被分成兩個八比特字節(jié)。兩個剩余比特被用于指示兩個八比特字節(jié)字段 中的哪一個實際包含虛擬終端數(shù)據(jù)，并且哪一個(如果存在的話)是
空閑的(例如，等待用戶輸入)。這樣，對于每18個解碼消息58，兩 個虛擬終端字節(jié)在每個對應(yīng)的數(shù)據(jù)信道75、 76上被接收。在經(jīng)由并行 化元件78進行并行化后，模擬值和虛擬終端數(shù)據(jù)被提供到第二保護繼 電器102。
再次，根據(jù)用戶的通信要求來建立八個數(shù)據(jù)信道比特TMB1-TMB8 的特定配置。不同數(shù)目的輸出狀態(tài)指示比特、模擬值和虛擬終端數(shù)據(jù) 可用于形成八個信道數(shù)據(jù)比特TMB1-TMB8中的七個比特。
數(shù)據(jù)信道77或同步信道專門用于剩余信道數(shù)據(jù)比特RMB8。同歩 信道的信道數(shù)據(jù)比特RMB8使接收解碼器68和并行化元件78能夠找 到包括數(shù)字化模擬值和虛擬終端數(shù)據(jù)的串行消息的起始和停止邊界。 當(dāng)任何其它信道數(shù)據(jù)比特包括數(shù)字化模擬值或虛擬終端數(shù)據(jù)時，同步 信道是必需的。如果所有信道數(shù)據(jù)比特都被僅用于輸出狀態(tài)指示比特， 則同步不是必需的并且數(shù)據(jù)信道77可用于輸出狀態(tài)指示比特。
為了確定己經(jīng)接收到完整(四個字符)的比特消息，第二繼電器 102經(jīng)由消息同步來識別比特消息的每個的第一字節(jié)。在一個實施例 中，消息同步在字節(jié)同步被實現(xiàn)后從第一個接收到的字節(jié)開始通過計 數(shù)模數(shù)4保持。因此，每一次計數(shù)器翻轉(zhuǎn)(roll over)，接收到第一字
一l (■*下。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的繼電器間直接通信系統(tǒng)40的示 例性的接收到的幀80。如圖所示，接收到的幀80包括18個消息，其 中一連串的"底部"信道數(shù)據(jù)比特(TMB8)在編碼、傳輸和解碼后提 供18比特同步信息。另外，模擬值和虛擬終端數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)據(jù)信道72-76 被接收作為信道數(shù)據(jù)比特RMB3-RMB7。
參照數(shù)據(jù)信道77或同步信道，特別的幀同歩模式(例如000001) 被利用以指示所有其它數(shù)據(jù)信道(例如，數(shù)據(jù)信道70-76)處于幀的開 頭。在示出的實例中，當(dāng)在同步信道上接收的最后六個比特是000001 (1是最近接收到的)時，則其它數(shù)據(jù)信道被確定為處于幀邊界。例如，
同步信道可被表示為4^7^^5V^/3^^1聲000001，其中《=虛擬終端數(shù)
據(jù)，1=二進制一，0=二進制零，p=l指示虛擬終端數(shù)據(jù)有效，v為虛擬終端標(biāo)記字節(jié)；其一般為1，但被設(shè)置為0以指示特別標(biāo)記字節(jié)在虛擬 終端數(shù)據(jù)中，并且戶時間同歩比特。
圖3中的比較器91適于使得能夠檢測(來自六個最近接收到的消 息的)六個最近接收到的信道數(shù)據(jù)比特中的特別幀同步模式。在經(jīng)由 比較器91的操作檢測到特別幀同步模式時，模數(shù)18計數(shù)器92被詢問。 如果模數(shù)18計數(shù)器92不為零，則它被復(fù)位到零，并且自從上一個有 效幀同歩(FS)信號97以來的同步、虛擬終端數(shù)據(jù)和模擬值信道(即 信道72-77)上的數(shù)據(jù)被丟棄。因此，如果模數(shù)18計數(shù)器92為零，如 果寄存器95中的所有18個最近的數(shù)據(jù)OK(DOK)標(biāo)記都有效(例如， 二進制1值)并且如果比較器91被宣稱(assert)指示檢測到特別幀同 步模式，則AND門96使FS信號97有效，從而產(chǎn)生由接收或第二繼 電器102利用的模擬值和虛擬終端數(shù)據(jù)。
專門用于信道數(shù)據(jù)比特RMB8的同步信道包括分成兩個四比特區(qū) 段(segment) 80和82的附加虛擬終端字符。此外，如果附加虛擬終 端字符包含有效數(shù)據(jù)，則比特84具有二進制1值，并且如果附加虛擬 終端字符為空閑(諸如可以是虛擬終端會話等待來自用戶的輸入的情 況)，則比特84具有二進制0值。除了在下面描述的特別情況下以外， 同步信道77的比特85具有二進制1值，并且比特86典型地具有二進 制1值。當(dāng)比特84和85都具有二進制1值時，同步信道中的五個連 續(xù)的零是不可能的。這確保比較器91檢測到的幀同步模式000001僅 會發(fā)生在幀邊界處。
半字節(jié)80和82中包含的附加終端字符也可包括控制字符，其目 的在于在虛擬終端通信應(yīng)該被建立、終止、暫停等時從一個繼電器(傳 輸)向另一個(接收)進行指示。當(dāng)這些控制字符中的一個被包括在 附加虛擬終端字符中時，強制比特86變?yōu)槎M制0值。特別控制字符 由系統(tǒng)設(shè)計者仔細地選擇使得即使比特86取二進制0值，幀同步模式 000001也僅會出現(xiàn)在幀邊界處。
另外，同步信道中的比特T 98包括以每18個消息(幀) 一比特的 速率傳輸?shù)莫毩⒌拇袛?shù)據(jù)流。該獨立的串行數(shù)據(jù)流包含日期和時間 信息。每一次FS信號97被宣稱有效時，時間同歩裝置88就接受比特 T 98。與上述幀同步系統(tǒng)類似，附加幀同步系統(tǒng)允許時間同步裝置88
20識別連續(xù)的時間同步消息之間的邊界。S卩，特定幀同步模式被設(shè)置在 由比特t98 (即比特t串行數(shù)據(jù)流)形成的串行數(shù)據(jù)流中。比較器檢測
特定幀同步模式，以及包含在比特T串行數(shù)據(jù)流中的時刻(time-of-day) 和日歷日(calendar day)信息可被使用的信號。包括在比特T串行數(shù) 據(jù)流中的數(shù)據(jù)被格式化使得幀同步模式僅會出現(xiàn)在幀邊界處。時間同 歩裝置88然后利用包含在比特T串行數(shù)據(jù)流中的時刻和日歷日信息來 更新時刻時鐘和日歷曰。
與典型的保護繼電器的控制輸入不同，本文中公開的繼電器間直 接通信系統(tǒng)包括通過在損壞的串行消息出現(xiàn)時檢測損壞的串行消息來 提供的通信鏈路監(jiān)視能力。也就是，當(dāng)損壞的串行消息由接收模塊44 接收到時，接收模塊可推斷損壞的串行消息是通信鏈路34和/或相關(guān)傳 輸設(shè)備的錯誤操作或劣化的結(jié)果?？衫眠m合的警報來將通信鏈路34 和/或相關(guān)設(shè)備保持處于故障中的狀況向用戶通知預(yù)定持續(xù)時間。
本文中公開的繼電器間直接通信系統(tǒng)還包括通過檢測丟失的串行 消息而進行的通信鏈路監(jiān)視。因為串行消息67經(jīng)由通信鏈路34以預(yù) 定周期性間隔或以可預(yù)測的速率傳輸，所以接收模塊可以推斷丟失的 串行消息67是通信鏈路34和/或相關(guān)傳輸設(shè)備的錯誤操作或劣化的結(jié) 果。例如，如果傳輸模塊41每秒傳輸250個串行消息(每4毫秒一個 消息的速率)，并且接收模塊44在8毫秒時間段中沒有接收到串行消 息，則可以推斷通信鏈路和/或相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)了問題。在兩種情況下， DOK標(biāo)記94都指示通信鏈路34和/或相關(guān)設(shè)備的問題，并且接收到的 模擬值和/或虛擬終端數(shù)據(jù)不被接收繼電器利用(參見圖3)。
本文中公開的繼電器間直接通信系統(tǒng)還包括確定通信鏈路可用性 或信道可用性(其被定義為通信鏈路34和/或相關(guān)設(shè)備能夠正確傳遞未 損壞的串行消息67的那部分時間)的能力。通信鏈路可用性可通過將 在記錄時間段中的所有接收到的未損壞的串行消息的總數(shù)除以預(yù)期的 串行消息的總數(shù)來計算。例如，對于24小吋的記錄時間段，以每秒250 個串行消息的速率，傳輸模塊41傳輸21,600,000個消息，并且接收模 塊44接收到21,590，000個串行消息67，這是因為串行消息中的9000 個被損壞并且串行消息中的1000個丟失。信道可用性將因此為 21,590,000/21,600,000=99.9537%?？梢栽谛诺揽捎眯越档筋A(yù)定閾值以下時，利用適合的警報通知用戶。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能理解，可用性計算的變型是可能存在的， 例如，對接收到的幀80進行計數(shù)來確定數(shù)字化模擬值和/或虛擬終端數(shù)
據(jù)的可用性。例如，因為重建18比特數(shù)字化模擬值需要18個接收到 的幀，所以18個幀中僅接收到17個幀將指示模擬值可用性為94.44%。
因此，本文中公開的繼電器間直接通信系統(tǒng)適于(1)直接傳遞 表示其中一個繼電器的保護功能的結(jié)果的輸出狀態(tài)指示比特，(2)直 接傳遞表示該繼電器的一個或多個功能的選擇的模擬值，(3)直接傳 遞由用戶經(jīng)由繼電器之一提供給另一繼電器的虛擬終端數(shù)據(jù)，(4)監(jiān) 視兩個繼電器之間的通信鏈路，(5)確定通信鏈路的可用性，以及(6) 提供時間同步。模擬值和虛擬終端數(shù)據(jù)在未被輸出狀態(tài)指示比特使用 的信道上以串行方式在連續(xù)的消息中被處理。時間同歩數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)的 連續(xù)幀(18個消息)中以串行方式被處理。
如上所述，用于輸出狀態(tài)指示比特和附加數(shù)據(jù)(模擬值和虛擬終 端數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)信道的數(shù)目及這些數(shù)據(jù)信道的分配可由操作者預(yù)先選 擇或者可在繼電器操作期間動態(tài)地選擇。附加數(shù)據(jù)可僅包括模擬值， 僅包括虛擬終端數(shù)據(jù)，或者包括模擬值和虛擬終端數(shù)據(jù)的組合。同步 信道專門用于同步附加數(shù)據(jù)，以傳輸/接收附加虛擬終端數(shù)據(jù)、時間信 息和日歷(日期)信息。這會導(dǎo)致'750專利中公開的基本傳輸配置的 信道容量被利用到其最大限度，同時提供輸出狀態(tài)指示比特的現(xiàn)有的 快速和高度安全傳輸?shù)囊嫣帯?br> 盡管為了例證的目的已經(jīng)在此公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但應(yīng) 該理解的是，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神的情況下， 各種改型、改進和替換例可包含在本發(fā)明的實施例中。
權(quán)利要求
1. 一種電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)，該繼電器間直接通信系統(tǒng)包括包括第一傳輸模塊的第一保護繼電器，所述第一傳輸模塊包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第一微控制器，所述多個數(shù)據(jù)信道中的每個與具有各種比特長度的信道數(shù)據(jù)相關(guān)；和經(jīng)由通信鏈路直接連接到所述第一保護繼電器的第二保護繼電器，該第二保護繼電器包括第一接收模塊，該第一接收模塊包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第二微控制器，其中所述第一接收模塊對作為多個串行消息的信道數(shù)據(jù)的接收速度可基于分配給所述第一傳輸模塊的所述多個數(shù)據(jù)信道的信道數(shù)據(jù)的分配而被調(diào)整。
2. 如權(quán)利要求1所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述第一保護繼電器還包括第二接收模塊，并且所述第二保護繼電器還包括第二 傳輸模塊以實現(xiàn)雙向傳輸。
3. 如權(quán)利要求2所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述第一和 第二繼電器中的每個均還包括適于在信道數(shù)據(jù)比特的字節(jié)和經(jīng)由所述 通信鏈路傳輸?shù)乃龆鄠€串行消息之間轉(zhuǎn)換的傳輸和接收接口裝置， 所述信道數(shù)據(jù)比特的字節(jié)與所述信道數(shù)據(jù)相對應(yīng)。
4. 如權(quán)利要求3所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述多個串 行消息中的每個均包括多個固定格式的字符，所述多個固定格式的字 符包括所述信道數(shù)據(jù)比特。
5. 如權(quán)利要求3所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中在由所述第 一接收模塊接收之后，所述多個串行消息中的每個均被解碼和并行化 以形成經(jīng)解碼的消息，成序列的經(jīng)解碼的消息重新形成所述信道數(shù)據(jù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的繼電器問直接通信系統(tǒng)，其中所述信道數(shù) 據(jù)選自由單比特輸出狀態(tài)指示比特、數(shù)字化模擬值、數(shù)字化虛擬終端數(shù)據(jù)和同歩信息組成的組。
7. 如權(quán)利要求6所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中如果分配所 述信道數(shù)據(jù)包括將數(shù)字化模擬值或數(shù)字化虛擬終端數(shù)據(jù)分配給所述多 個數(shù)據(jù)信道中的至少一個，則所述多個數(shù)據(jù)信道中的一個是包括所述 同步信息的同步信道。
8. 如權(quán)利要求6所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中將所述信道數(shù)據(jù)分配給所述多個數(shù)據(jù)信道包括將所述輸出狀態(tài)指示比特、所述數(shù) 字化模擬值和所述數(shù)字化虛擬終端數(shù)據(jù)中的兩個分配給所述多個數(shù)據(jù) 信道中的一個數(shù)據(jù)信道。
9. 如權(quán)利要求6所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中將所述信道 數(shù)據(jù)分配給所述多個數(shù)據(jù)信道包括將所述輸出狀態(tài)指示比特、所述數(shù) 字化模擬值和所述數(shù)字化虛擬終端數(shù)據(jù)中的一個分配給所述多個數(shù)據(jù) 信道中的至少兩個數(shù)據(jù)信道。
10. 如權(quán)利要求6所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述多個串 行信息中的每個均經(jīng)由所述通信鏈路以可預(yù)測的速率被傳輸。
11. 如權(quán)利要求10所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述第一 和第二微控制器中的每個均還適于通過檢測所述多個串行消息中的損 壞的串行消息來提供通信鏈路監(jiān)視能力。
12. 如權(quán)利要求10所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述第一 和第二微控制器中的每個均還適于通過檢測所述多個串行消息中的丟 失的串行消息來提供通信鏈路監(jiān)視能力。
13. 如權(quán)利要求IO所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述第一 和第二微控制器中的每個均還適于基于在一時間段期間所述多個串行 消息中的損壞的和丟失的串行消息的數(shù)目來計算通信鏈路可用性。
14. 如權(quán)利要求1所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中將所述信道 數(shù)據(jù)分配給所述多個數(shù)據(jù)信道的分配是在繼電器試運轉(zhuǎn)處理期間預(yù)先 確定的。
15. 如權(quán)利要求1所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中將所述信道 數(shù)據(jù)分配給所述多個數(shù)據(jù)信道的分配是在所述電力系統(tǒng)中的繼電器操 作期間動態(tài)確定的。
16. 如權(quán)利要求1所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述多個數(shù)據(jù)信道包括八個數(shù)據(jù)信道。
17. —種電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)，該繼電器間直接通信系統(tǒng)包括具有第一傳輸模塊的第一保護繼電器，所述第一傳輸模塊包括適 于提供多個數(shù)據(jù)信道的第一微控制器，所述多個數(shù)據(jù)信道中的每個與 具有各種比特長度的信道數(shù)據(jù)相關(guān)；和經(jīng)由通信鏈路直接連接到所述第一保護繼電器的第二保護繼電 器，該第二保護繼電器包括第一接收模塊，該第一接收模塊包括適于 提供多個數(shù)據(jù)信道的第二微控制器，所述通信鏈路適于以可預(yù)測的速 率傳輸多個串行消息，所述多個串行消息中的每個均使用與所述信道 數(shù)據(jù)相對應(yīng)的信道數(shù)據(jù)比特來形成，其中所述第一和第二微控制器中的每個均還適于通過檢測所述多 個串行消息中的損壞的串行消息和丟失的串行消息來提供通信鏈路監(jiān) 視能力，并適于基于在一時間段期間的損壞的和丟失的串行消息的數(shù) 目來計算通信鏈路可用性。
18. 如權(quán)利要求17所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述第一 保護繼電器還包括第二接收模塊，并且所述第二保護繼電器還包括第 二傳輸模塊以實現(xiàn)雙向傳輸。
19. 如權(quán)利要求18所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述第一和第二繼電器中的每個均還包括適于在所述信道數(shù)據(jù)比特的字節(jié)和所 述多個串行消息之間轉(zhuǎn)換的傳輸和接收接口裝置。
20. 如權(quán)利要求19所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述多個串行消息中的每個均包括多個固定格式的字符，所述多個固定格式的 字符包括所述信道數(shù)據(jù)比特。
21. 如權(quán)利要求19所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中在由所述 第一接收模塊接收之后，所述多個串行消息中的每個均被解碼和并行 化以形成經(jīng)解碼的消息，成序列的經(jīng)解碼的消息重新形成所述信道數(shù) 據(jù)。
22. 如權(quán)利要求17所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述信道 數(shù)據(jù)選自由單比特輸出狀態(tài)指示比特、數(shù)字化模擬值、數(shù)字化虛擬終 端數(shù)據(jù)和同步信息組成的組。
23. 如權(quán)利要求22所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中如果分配 所述信道數(shù)據(jù)包括將數(shù)字化模擬值或數(shù)字化虛擬終端數(shù)據(jù)分配給所述 多個數(shù)據(jù)信道中的至少一個，則所述多個數(shù)據(jù)信道中的一個是包括所 述同步信息的同歩信道。
24. -—種電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)，該繼電器間直接通 信系統(tǒng)包括具有第一傳輸模塊的第一保護繼電器，所述第一傳輸模塊包括適 于提供多個數(shù)據(jù)信道的第一微控制器，所述多個數(shù)據(jù)信道中的每個與 具有各種比特長度的信道數(shù)據(jù)相關(guān)；和經(jīng)由通信鏈路直接連接到所述第一保護繼電器的第二保護繼電 器，該第二保護繼電器包括第一接收模塊，該第一接收模塊包括適于 提供多個數(shù)據(jù)信道的第二微控制器，所述通信鏈路適于以可預(yù)測的速 率傳輸多個串行消息，所述多個串行消息中的每個均使用與所述信道 數(shù)據(jù)相對應(yīng)的信道數(shù)據(jù)比特來形成，其中所述第一接收模塊對所述信道數(shù)據(jù)的接收速度可基于分配給所述第一傳輸模塊的所述多個數(shù)據(jù)信道的信道數(shù)據(jù)的分配而被調(diào)整，并且其中所述第一和第二微控制器中的每個均還適于通過檢測所述多個串行消息中的損壞的串行消息和丟失的串行消息來提供通信鏈路監(jiān)視能力，并適于基于在一時間段期間的損壞的和丟失的串行消息的數(shù)目來計算通信鏈路可用性。
25. 如權(quán)利要求24所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述第一和第二繼電器中的每個均還包括適于在所述信道數(shù)據(jù)比特的字節(jié)和經(jīng)由所述通信鏈路傳輸?shù)乃龆鄠€串行消息之間轉(zhuǎn)換的傳輸和接收接口裝置。
26. 如權(quán)利要求25所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述多個串行消息中的每個均包括多個固定格式的字符，所述多個固定格式的字符包括所述信道數(shù)據(jù)比特。
27. 如權(quán)利要求25所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中在由所述第一接收模塊接收之后，所述多個串行消息中的每個均被解碼和并行化以形成經(jīng)解碼的消息，成序列的經(jīng)解碼的消息重新形成所述信道數(shù)據(jù)。
28. 如權(quán)利要求24所述的繼電器間直接通信系統(tǒng)，其中所述信道數(shù)據(jù)選自由單比特輸出狀態(tài)指示比特、數(shù)字化模擬值、數(shù)字化虛擬終端數(shù)據(jù)和同步信息組成的組。
29. —種用于計算電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)中的通信鏈路可用性的方法，所述繼電器間直接通信系統(tǒng)具有包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第一微控制器的第一保護繼電器，并且具有經(jīng)由通信鏈路直接連接到所述第一保護繼電器的第二保護繼電器，該第二保護繼電器包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第二微控制器，所述多個數(shù)據(jù)信道中的每個與具有各種比特長度的信道數(shù)據(jù)相關(guān)，所述方法包括將所述信道數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多個串行消息；經(jīng)由所述通信鏈路以可預(yù)測的速率傳輸所述多個串行消息中的每個.確定接收到的未損壞的串行消息的總數(shù)；和將在一時間段期間接收到的未損壞的串行消息的總數(shù)除以預(yù)期在該時間段期間接收的串行消息的數(shù)目。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電力系統(tǒng)中的繼電器間直接通信系統(tǒng)和方法。繼電器間直接通信系統(tǒng)包括具有第一傳輸模塊的第一保護繼電器，其中第一傳輸模塊包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第一微控制器。多個數(shù)據(jù)信道中的每個與具有各種比特長度的信道數(shù)據(jù)相關(guān)。繼電器間直接通信系統(tǒng)還包括經(jīng)由通信鏈路直接連接到第一保護繼電器的第二保護繼電器。該第二保護繼電器包括第一接收模塊，其中第一接收模塊包括適于提供多個數(shù)據(jù)信道的第二微控制器。第一接收模塊對信道數(shù)據(jù)的接收速度可基于分配給第一傳輸模塊的多個數(shù)據(jù)信道的信道數(shù)據(jù)的分配而被調(diào)整。
文檔編號H02H1/00GK101536281SQ200680031068
公開日2009年9月16日 申請日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者D·多萊日萊克, T·J·李 申請人:施魏策爾工程實驗公司