| Dokumentenidentifikation |
DE10254858A1 18.09.2003 |
| Titel |
Kommunikation zwischen Fernauslösegeräten |
| Anmelder |
ABB Schweiz AG, Baden, CH |
| Erfinder |
Busslinger, Bruno, Gebenstorf, CH |
| Vertreter |
Zimmermann & Partner, 80331 München |
| DE-Anmeldedatum |
25.11.2002 |
| DE-Aktenzeichen |
10254858 |
| Offenlegungstag |
18.09.2003 |
| Veröffentlichungstag im Patentblatt |
18.09.2003 |
| IPC-Hauptklasse |
H02J 13/00
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| IPC-Nebenklasse |
H02M 7/26
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| Zusammenfassung |
In einem Verfahren und Kommunikationsbus zur Kommunikation zwischen Fernauslösegeräten sind in jedem mindestens zwei Fernauslösegeräten (10; 20) je eine Mastereinheit (1; 2) zum Senden von Daten auf eine Sendeleitung (3a; 3b) und mindestens eine Slaveeinheit (11; 12; 21) zum Empfang von Daten von der Sendeleitung (3a; 3b) ausgebildet und ist die Mastereinheit (1; 2) zum Empfang von Daten von einer Empfangsleitung (4a; 4b) und die mindestens eine Slaveeinheit (11; 12; 21) zum Senden von Daten auf der Empfangsleitung (3a; 3b) ausgebildet. Die Sendeleitungen (3a; 3b) von mehreren Fernauslösegeräten (10; 20) sind zu einer gemeinsamen Sendeleitung (3) verbunden, die Empfangsleitungen (4a; 4b) sind zu einer gemeinsamen Empfangsleitung (4) verbunden und es sind wahlweise Signale von der gemeinsamen Sendeleitung (3) an die gemeinsame Empfangsleitung (4) übertragbar. Dadurch wird es möglich, nicht nur Signale zwischen Mastereinheiten (1; 2) und Slaveeinheiten (11; 12; 21) auszutauschen, sondern auch Signale von einer ersten Mastereinheit (1) über die gemeinsame Sendeleitung (3) und die gemeinsame Empfangsleitung (4) auf eine zweite Mastereinheit (2) zu übertragen und umgekehrt.
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| Beschreibung[de] |
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Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Schutztechnik für Hoch- und
Mittelspannungsnetze. Sie bezieht sich auf ein Verfahren und einen
Kommunikationsbus zur Kommunikation zwischen Fernauslösegeräten
gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5.
Stand der Technik
Fernauslösegeräte oder Schutzsignalübertragungsgeräte dienen zur
Übertragung von Schutz- oder Schaltbefehlen für einen Distanzschutz in
elektrische Hoch- und Mittelspannungsnetzen sowie -anlagen.
Schutzbefehle bewirken beispielsweise eine direkte oder indirekte Öffnung
eines Schutzschalters und dadurch eine elektrische Abtrennung eines Teiles
der Netzes. Andere Schutzbefehle bewirken umgekehrt eine Blockierung der
Öffnung eines Schutzschalters. Ein Fernauslösegerät besteht aus einer
Prozessorkarte und mindestens einer Ein/Ausgabekarte, im Folgenden
Relaykarte genannt. Jede Relaykarte überträgt einen Schutzbefehl zum
Schalten oder Blockieren eines Schutzschalters. Üblicherweise wird bei einer
Kommunikation zwischen Prozessorkarte und Relaykarte für jeden
Schutzbefehl eine eigene Leitung verwendet. Es ist stattdessen ein Einsatz
eines seriellen Busses erwünscht, wobei sich jedoch das folgende Problem
stellt:
Zur Kommunikation zwischen der Prozessorkarte und den Relaykarten werde
ein "Time Division Multiplex" (TDM)-Bus verwendet. Dieser TDM-Bus weist
unter anderem eine Sendeleitung zur Datenübertragung von der
Prozessorkarte an die Relaykarten und eine Empfangsleitung zur
Datenübertragung von den Relaykarten an die Prozessorkarte auf. Die
Prozessorkarte kann nur Daten auf die Sendeleitung schreiben und nur
Daten auf der Empfangsleitung empfangen. Umgekehrt können alle
Relaykarten nur Daten auf die Empfangsleitung schreiben und nur Daten auf
der Sendeleitung empfangen. Jeder Relaykarte sind Zeitschlitze zugeordnet,
während welchen die Relaykarte Daten empfangen und/oder schreiben darf.
Müssen Daten von der Prozessorkarte an eine bestimmte Relaykarte
übermittelt werden, so schreibt die Prozessorkarte diese innerhalb der
Zeitschlitze, in welchen die entsprechende Relaykarte empfangsberechtigt
ist, auf die Sendeleitung. Umgekehrt kann die Prozessorkarte beim Empfang
von Daten auf der Empfangsleitung die Daten entsprechend dem Zeitschlitz,
in welchem sie empfangen wurden, einer Relaykarte zuordnen.
In bestimmten Anwendungen ist es erforderlich, dass mehrere
Fernauslösegeräte miteinander kommunizieren. Dazu ist ein zusätzliches
Kommunikationsmittel, beispielsweise ein Analogbus, zwischen den
Prozessorkarten dieser Fernauslösegeräte erforderlich. Dies bedingt einen
zusätzlichen gerätetechnischen Aufwand.
Darstellung der Erfindung
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und einen
Kommunikationsbus zur Kommunikation zwischen Fernauslösegeräten der
eingangs genannten Art zu schaffen, welche mit geringem Aufwand
realisierbar sind.
Diese Aufgabe lösen ein Verfahren und ein Kommunikationsbus zur
Kommunikation zwischen Fernauslösegeräten mit den Merkmalen der
Patentansprüche 1 und 5.
In der erfindungsgemässen Verfahren und Kommunikationsbus zur
Kommunikation zwischen Fernauslösegeräten sind also Sendeleitungen von
mehreren Fernauslösegeräten miteinander zu einer gemeinsamen
Sendeleitung verbunden, sind Empfangsleitungen miteinander zu einer
gemeinsamen Empfangsleitung verbunden, und sind wahlweise Signale von
der gemeinsamen Sendeleitung an die gemeinsame Empfangsleitung
übertrag bar.
Dadurch wird es möglich,
- - dass in einem ersten Betriebszustand keine Verbindung zwischen der
gemeinsamen Sendeleitung und der gemeinsamen Empfangsleitung
besteht, und damit also Signale von einer Mastereinheit an eine
Slaveeinheit und umgekehrt wie bisher bekannt übertragbar sind, und
- - dass in einem zweiten Betriebszustand Signale von der gemeinsamen
Sendeleitung auf die gemeinsame Empfangsleitung übertragen werden,
und damit also Signale von einer ersten Mastereinheit über die
gemeinsame Sendeleitung und die gemeinsame Empfangsleitung auf die
zweite Mastereinheit übertragbar sind.
Um die Kommunikation zwischen mehreren Fernauslösegeräten respektive
ihren Mastereinheiten zu ermöglichen, müssen also nur die bereits
bestehenden Kommunikationsbusse miteinander verbunden werden und
muss ein ein- und ausschaltbares Übertragungsmittel zwischen die Sende-
und Empfangsleitung geschaltet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Übertragungsmittel durch die Slaveeinheiten ein- und ausschaltbar.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen
Patentansprüchen hervor.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels, welches in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt
ist, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Kommunikationsstruktur zweier
unverbundener Fernauslösegeräte; und
Fig. 2 schematisch eine Kommunikationsstruktur zweier
erfindungsgemäss miteinander verbundener Fernauslösegeräte.
Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung
sind in der Bezugszeichenliste zusammengefasst aufgelistet. Grundsätzlich
sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt schematisch eine Kommunikationsstruktur zweier
Fernauslösegeräte. Ein erstes Fernauslösegerät 10 weist eine erste
Prozessorkarte 1, eine erste Relaykarte 11 und eine zweite Relaykarte 12 auf,
welche wie eingangs beschrieben über eine erste Sendeleitung 3a und eine
erste Empfangsleitung 4a miteinander kommunizieren. Die Kommunikation
wird mittels eines seriellen Clocks 7 und einer Rahmensynchronisation 8
synchronisiert, deren Signale typischerweise in einer separaten Karte erzeugt
werden und an die erste Prozessorkarte 1 und jede der Relaykarten
übermittelt werden. Die erste Sendeleitung 3a, die erste Empfangsleitung 4a
und die Signale des seriellen Clocks 7 und der Rahmensynchronisation 8
bilden zusammen einen TDM-Bus. Daten werden als serielle Signale codiert
und in einzelne Datenrahmen ("Frames") verpackt übertragen.
Entsprechend weist ein zweites Fernauslösegerät 20 eine zweite
Prozessorkarte 2, eine dritte Relaykarte 21, eine zweite Sendeleitung 3b,
eine zweite Empfangsleitung 4b sowie Leitungen für die beiden
Synchronisationssignale 7, 8 auf.
In jedem der Fernauslösegeräte 10, 20 funktionieren die Prozessorkarten 1, 2
als Mastereinheiten und die Relaykarten 11, 12, 21 als Slaveeinheiten.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Kommunikationsstruktur zweier
erfindungsgemäss miteinander verbundener Fernauslösegeräte. Darin sind
die erste Sendeleitung 3a und die zweite Sendeleitung 3b zu einer
gemeinsamen Sendeleitung 3 verbunden und sind die erste Empfangsleitung
4a und die zweite Empfangsleitung 4b zu einer gemeinsamen
Empfangsleitung 4 verbunden. Zwischen der gemeinsamen Sendeleitung 3
und der gemeinsamen Empfangsleitung 4 ist ein Datenpuffer 5 oder
Übertragungsmittel angeordnet. Dieser Datenpuffer 5 ist über eine
Steuerleitung 6 ein- und ausschaltbar. In einem ersten, ausgeschalteten
Betriebszustand werden keine Signale von der gemeinsamen Sendeleitung 3
an die gemeinsame Empfangsleitung 4 übertragen. In einem zweiten,
eingeschalteten Betriebszustand werden Signale übertragen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Übertragungsmittel
einfach ein ein- und ausschaltbarer Verstärker oder eine schaltbare
elektrische Verbindung, welche die Signale auf der gemeinsamen
Sendeleitung 3 wahlweise an die gemeinsame Empfangsleitung 4 übertragen
oder nicht.
Im ersten Betriebszustand kommunizieren Prozessorkarten 1, 2 und
Relaykarten 11, 12, 21 in bisher bekannter Weise. Signale sind von einer der
Prozessorkarten 1, 2 über die gemeinsame Sendeleitung 3 an eine der
Relaykarten 11, 12, 21 und Signale von einer der Relaykarten 11, 12, 21 an
eine der Prozessorkarten 1, 2 übertragbar. Es muss dazu nur jeder Relaykarte
11, 12, 21 ein eigener Zeitschlitz zugeordnet werden, in welchem sie zum
Empfang von Daten von der gemeinsamen Sendeleitung 3 bereit ist, und ein
eigener Zeitschlitz, in welchem sie Daten auf der gemeinsamen
Empfangsleitung 4 senden darf. Diese zwei Zeitschlitze dürfen, müssen aber
nicht dieselben sein, da zum Senden und Empfangen eigene Leitungen 3, 4
vorhanden sind.
Es ist im ersten Betriebszustand auch möglich, Daten zwischen
beispielsweise der ersten Prozessorkarte 1 des ersten Fernauslösegerät 10
und der dritten Relaykarte 21 des zweiten Fernauslösegeräts 20
auszutauschen und umgekehrt. Es ist jedoch nicht möglich, Daten zwischen
der ersten Prozessorkarte 1 und der zweiten Prozessorkarte 2 direkt
auszutauschen.
Im zweiten Betriebszustand bewirkt der eingeschaltete Datenpuffer 5 eine
Übertragung von Signalen von der gemeinsamen Sendeleitung 3 auf die
gemeinsame Empfangsleitung 4. Damit sind Signale von der ersten
Prozessorkarte 1 über die gemeinsame Sendeleitung 3, den Datenpuffer 5
und die gemeinsame Empfangsleitung 4 auf die zweite Prozessorkarte 2
übertragbar. Die Übertragung von Signalen von der zweiten zur ersten
Prozessorkarte erfolgt in analoger Weise.
Zur Koordination der Kommunikation zwischen den Prozessorkarten 1, 2 wird
jeder der Prozessorkarten 1, 2 ein eigener Zeitschlitz zugeordnet, in welchem
sie zum Empfang von Daten bereit ist. Bei Verwendung von mehr als zwei
Prozessorkarten 1, 2 wird entweder jeder Kombination von Prozessorkarten,
ein eigenes Paar von Zeitschlitzen zugeordnet, oder es werden bekannte
Kollisionsdetektionsmechanismen verwendet.
Die Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand wird in
einer bevorzugten Variante der Erfindung durch die Relaykarten 11, 12, 21
über die Steuerleitung 6 gesteuert. Die Steuerleitung 6 wird, sofern sie nicht
angesteuert wird, durch einen pull-down-Widerstand auf Massenpotential
gezogen. In diesem Zustand ist der Datenpuffer 5 eingeschaltet und
überträgt Signale. Die Steuerleitung 6 kann durch jede der Relaykarten auf
ein aktives Niveau hochgezogen respektive angesteuert werden. Dadurch
wird der Datenpuffer 5 ausgeschaltet und überträgt keine Signale. Die
Steuerleitung 6 wird vorzugsweise durch eine Relaykarte 11, 12, 21 immer
dann angesteuert, wenn ein Zeitschlitz der entsprechenden Relaykarte
11, 12, 21 auftritt, insbesondere während jenes Zeitschlitzes, in welchem die
Relaykarte 11, 12, 21 empfangsbereit ist. Dies hat zur Folge, dass in einem
solchen Zeitschlitz beispielsweise die erste Prozessorkarte 1 der ersten
Relaykarte 11 Signale senden und gleichzeitig von der ersten Relaykarte 11
Signale empfangen kann.
Ist beispielsweise die erste Relaykarte 11 nicht eingesteckt oder ist sie
defekt, so wird im entsprechenden Zeitschlitz die Steuerleitung 6 nicht
angesteuert und somit der Datenpuffer 5 nicht ausgeschaltet. Dies hat zur
Folge, dass Signale der ersten Prozessorkarte 1 an die erste Relaykarte 11
über den Datenpuffer 5 und die Empfangsleitung 4 wieder an die erste
Prozessorkarte 1 gelangen. Auf diese Weise kann eine Prozessorkarte 1, 2 die
Abwesenheit respektive den Defekt der ersten Relaykarte 11 ermitteln.
Es wird also erfindungsgemäss mit sehr kleinem Aufwand ermöglicht, dass
sowohl wie bisher eine Kommunikation zwischen Prozessorkarten 1, 2 und
Relaykarten 11, 12, 21 als auch eine Kommunikation zwischen
Prozessorkarten 1, 2 stattfindet.
Bezugszeichenliste
1 erste Prozessorkarte
10 erstes Fernauslösegerät
11 erste Relaykarte
12 zweite Relaykarte
2 zweite Prozessorkarte
20 zweites Fernauslösegerät
21 dritte Relaykarte
3 gemeinsame Sendeleitung
3a erste Sendeleitung
3b zweite Sendeleitung
4 gemeinsame Empfangsleitung
4a erste Empfangsleitung
4b zweite Empfangsleitung
5 Übertragungsmittel, Datenbuffer
6 Steuerleitung
7 serieller Clock
8 Rahmensynchronisation
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| Anspruch[de] |
- 1. Verfahren zur Kommunikation zwischen Fernauslösegeräten, wobei in
jedem von mindestens zwei Fernauslösegeräten (10, 20) je eine
Mastereinheit (1; 2) zum Senden von Daten auf eine Sendeleitung (3a; 3b)
und mindestens eine Slaveeinheit (11, 12; 21) zum Empfang von Daten
von der Sendeleitung (3a; 3b) ausgebildet sind, und die Mastereinheit
(1; 2) zum Empfang von Daten von einer Empfangsleitung (4a; 4b) und die
mindestens eine Slaveeinheit (11, 12; 21) zum Senden von Daten auf der
Empfangsleitung (3a; 3b) ausgebildet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendeleitungen (3a, 3b) der mindestens zwei Fernauslösegeräte
miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Sendeleitung (3)
bilden, die Empfangsleitungen (4a, 4b) der mindestens zwei
Fernauslösegeräte miteinander verbunden sind und eine gemeinsame
Empfangsleitung (4) bilden, und
dass in einem ersten Betriebszustand keine Verbindung zwischen der
gemeinsamen Sendeleitung (3) und der gemeinsamen Empfangsleitung
besteht, und dass Signale von einer der Mastereinheiten (1, 2) über die
gemeinsame Sendeleitung (3) an eine der Slaveeinheiten (11, 12, 21) und
Signale von einer der Slaveeinheiten (11, 12, 21) über die gemeinsame
Empfangsleitung (4) an eine der Mastereinheiten (1, 2) übertragen
werden, und
dass in einem zweiten Betriebszustand Signale von der gemeinsamen
Sendeleitung (3) auf die gemeinsame Empfangsleitung (4) übertragen
werden, und dass Signale von einer ersten Mastereinheit (1) über die
gemeinsame Sendeleitung (3) und die gemeinsame Empfangsleitung (4)
auf die zweite Mastereinheit (2) übertragen werden.
- 2. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Umschaltung zwischen dem ersten und zweiten Betriebszustand durch
die Slaveeinheiten (11, 12, 21) gesteuert wird.
- 3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der
Slaveeinheiten (11, 12, 21) die Umschaltung vom ersten in den zweiten
Betriebszustand während eines Zeitschlitzes veranlasst, in dem die
betreffende Slaveeinheit (11, 12, 21) Daten empfangen kann.
- 4. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Daten auf
der gemeinsamen Sendeleitung (3) und der gemeinsamen
Empfangsleitung (4) seriell übertragen werden.
- 5. Kommunikationsbus zur Kommunikation zwischen Fernauslösegeräten,
wobei in jedem von mindestens zwei Fernauslösegeräten (10, 20) je eine
Mastereinheit (1; 2) zum Senden von Daten auf eine Sendeleitung (3a; 3b)
und mindestens eine Slaveeinheit (11, 12; 21) zum Empfang von Daten
von der Sendeleitung (3a; 3b) ausgebildet sind, und die Mastereinheit
(1; 2) zum Empfang von Daten von einer Empfangsleitung (4a; 4b) und die
mindestens eine Slaveeinheit (11, 12; 21) zum Senden von Daten auf der
Empfangsleitung (3a; 3b) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet,
dass die Sendeleitungen (3a, 3b) der mindestens zwei Fernauslösegeräte
miteinander verbunden sind und eine gemeinsame Sendeleitung (3) des
Kommunikationsbusses bilden, die Empfangsleitungen (4a, 4b) der
mindestens zwei Fernauslösegeräte miteinander verbunden sind und eine
gemeinsame Empfangsleitung (4) des Kommunikationsbusses bilden,
und
dass ein ein- und ausschaltbares Übertragungsmittel (5) zur Übertragung
von Daten von der gemeinsamen Sendeleitung (3) an die gemeinsame
Empfangsleitung (4) zwischen diesen Leitungen (3, 4) angeordnet ist.
- 6. Kommunikationsbus nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Slaveeinheiten (11, 12, 21) über eine Steuerleitung (6) zum Ein- und
Ausschalten des Übertragungsmittels (5) mit dem Übertragungsmittel (5)
wirkverbunden sind.
- 7. Kommunikationsbus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass
jede der Slaveeinheiten (11, 12, 21) zum Ausschalten des
Übertragungsmittels (5) während eines Zeitschlitzes, in dem die
betreffende Slaveeinheit (11, 12, 21) Daten empfangen kann, ausgebildet
ist.
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