目前为室外功率系统所用的重接器(recloser)和开关包括需要针对特定 客户应用来扩充地配置的复杂保护和控制电子设备。大型设施保留了具有配 置这些设备的知识和专门经验的少数应用工程专家。但是，诸如小型地方性 设施或合作社的大量潜在客户不具有配置这种复杂设备的知识和能力。因 此，小型设施和合作社非常难以引入用于改进其服务的更多复杂功率系统应 用。大型设施也可遇到相同的问题。
作为在功率系统行业中遇到的问题类型例子，考虑了配置用于馈线自动 化设备而需要的知识。即使对于较大设施客户，可用于馈线自动化通信和保 护的特征范围几乎是主流。许多功率保护工程师不具有对于可用于馈线自动 化的较新通信方案进行合理配置而需要的知识。此外，由于用户不知道如何 设置许多保护和监视功能，所以并不应用这些功能。
过去，诸如液压重接器的分配保护设备相当易于设置。对于当今更为复 杂的馈线自动化系统，设施现在需要具有在分配保护、操作和通信领域中的 专门经验。随着设施连续削减成本并且随着有经验的专家退休，通常由更有 经验的工程师执行的更多功能已经被委托给入门级的工程师和技术员。另一 个问题是，目前使用的智能电子设备的功能性没有被负责其设置的工程师很 好了解。这些附加能力在较老的机械重接器中不可用。这导致了这种设备能 力的利用不足。
用于设置保护设备的现有方法涉及：设施工程师为分配馈线上的每个设 备确定适当的保护曲线设置，工程师将这些设置输入到设置软件工具中，以 及将设置下载到分配馈线上的每个相应智能电子设备(IED)。设施工程师可使 用个别的软件工具来图形地绘出保护曲线用于更为高效的协调。
IED是基于微处理器的电子设备，它能在分配网络和传输网络上将控制 信号发送到功率系统中的交换设备，诸如断路器、重接器和开关。现在使用 的多数IED组合了控制、监视、保护、重接元件以及通信、功率质量监视和 计量能力。由IED支持的保护功能包括用于相元件和地元件的时间延迟和瞬 时过流功能、顺序方向过流功能、重接功能、过频和欠频保护功能以及过压 和欠压保护功能。IED还支持多种计量功能；电压下降、增大和中断的监视； 故障定位算法；以及示波记录存储。多数IED是使用IED设备的前面板来本 地地配置或者使用设置软件工具来远程地配置，这涉及了单独地配置数百个 设置点。

本发明以用于功率保护和恢复设备应用的自动智能配置工具形式结合 了了功率系统应用知识。特定配置是通过图形用户接口回答一些相对基础的 问题来完成。由此，相对于设置工具中不是数以百计就是数以十计的单一参 数值的配置，产品的配置更具面对面风格。自动智能配置工具输出了可直接 下载到保护和控制装置中的设置文件。专家用户还能使用传统设置工具来拧 动或定制装置配置。
在示例性实施例中，自动智能配置工具包括处理器、用于存储多个数据 库的存储器、图形用户接口和在处理器上操作的自动配置应用，并且在图形 用户接口上为用户提供多个交互菜单，以使用户能为特定功率保护和恢复设 备选择经处理以确定和导出多个配置设置的多个选项。
附图说明
从下列结合附图的本发明的优选示例性实施例的详细描述总，本发明的 这些和其它优点及方面将变得明显和更易于理解，在附图中：
图1图示了本发明能在其中操作的示例性环路馈线系统。
图2图示了用于将设置下载到使用本发明智能配置工具的智能电子设 备的处理概要图。
图3图示了用于通信参数设置的示例性屏幕显示。
图4图示了包括与每个智能电子设备相关的智能配置工具和设置软件 工具的本发明系统构架。
图5图示了智能配置工具的功能组件。
图6图示了智能配置工具的核心模块组件。
图7图示了用于输入一般应用信息的示例性处理。
图8图示了用于输入配置设置信息的示例性处理。
图9图示了用于输入保护设置信息的示例性处理。
图10图示了用于输入通信设置信息的示例性处理。
图11图示了用于输入监视设置信息的示例性处理。
图12图示了用于输入可编程输入/输出设置信息的示例性处理。
图13图示了用于输入示波设置信息的示例性处理。
图14图示了用于将多参数值手工地输入到智能电子设备中的示例性菜 单系统。

提供本发明的下列描述作为本发明及其现在已知最佳实施例的实现性 教导。本领域技术人员将认识，在获得本发明的有益结果同时可对实施例进 行许多改变。也是明显地，本发明的一些预期益处可通过选择本发明的一些 特征而不利用其它特征来获得。从而，本领域技术人员将认识，本发明的许 多修改和改进在确定的环境中是有可能的并且甚至是所期望的，而且是本发 明的一部分。于是，由于本发明的范围由权利要求限定，所以将下列描述提 供为本发明原理的示例而不是其限制。
不同的图示出了系统的不同方面，并且在适当处类似地标注不同图中图 示相似组件的标号。应理解，构思了具体示出的各种组件组合之外的组件组 合。此外，有时关于具体系统实施例描述分离组件，尽管这种描述是准确的， 但是应理解，具有所述变量的这些组件是独立意义的并且具有可赋予专利的 特征，这些特征是个别地而且与在其中描述它们的系统相分离地来描述。
开关设备产品提供商可提供具有电子重接器装置的、基于微处理器的控 制IED。然后IED可操作为重接器控制器。用作为重接器控制器，IED提供 了智能，该智能使得重接器能够感测过流、选择时序操作以及确定跳闸(trip) 和重新闭合功能的时间。IED组合了控制、监视、保护、重新闭合元件以及 通信、功率质量监视和计量能力。一般而言，配置每个IED涉及了数百个点 的设置，随后经由通信连接将这些设置点下载到每个设备。这些设备需要加 以编程以在预定的方式中协调，确保功率系统以希望的方式来响应线路故 障。图14示出了用于将多参数值手工地输入到IED中的示例菜单系统。在 这一例子中，设置菜单包括至少三个子菜单：示出设置、改变设置和单位信 息。在功率系统网络上，IED基于网络电压和电流条件，将跳闸和闭合信号 发送到中压重接器和开关。
图1图示了用于功率分配网络的示例性环路馈线系统。图中示出了具有 电路断路器10、重接器12、14和IED 40、42、44的子站A。子站B具有断 路器20、重接器22和IED 24、26。子站通过约束点(tiepoint)重接器或具有 IED 32的开关32来连接。对于环路或放射分配系统，IED必须协调它们彼 此之间的操作，并且在一些情形中具有熔断器以确保最接近于故障操作的重 接器首先清除故障。对于环路系统，连接点IED 32必须与其他IED协调， 以便于对不受影响的客户恢复服务。
自动智能配置工具的目的是提供用户友好的图形用户接口，该接口向配 置设备的用户显示问题并且要求用户在图形显示器上的某些区域中输入信 息。一旦已经收集所有有关信息，智能配置工具对输入的信息进行处理，并 且输出将要导出的配置文件到设置软件工具。图2提供了该处理的高级概要 图。设施工程师在步骤200中开动智能配置工具。然后在步骤202中经由图 形用户接口向设施工程师提出一系列关于功率保护和恢复设备的问题。向用 户询问的问题涉及到系统相关领域，诸如功率分配系统的布局或者连接到每 个馈线的客户的数目或类型。功率分配系统布局识别了系统是放射还是环路 的、每个馈线上的重接器和开关的数目以及所用熔断器的类型。工程师在步 骤204中经由GUI输入数据。对于问题的答案则促成了对于每条馈线上所有 设备的保护设置。然后在步骤206将设置文件导出到IED。在步骤208中将 设置下载到IED。
图3图示了用于在智能电子设备中设置通信的示例性用户接口屏幕。所 示具体屏幕的目的是选择通信介质，该通信介质将确定为了连接到IED硬件 而要求的连接类型。在此例子中所指的IED可从ABB公司得到。可用的选 项包括：经由调制解调器或射频(无线)的用于每个IED的一个通信点、经由 调制解调器或射频将多个IED链接在一起的一个通信点、环路光纤通信网络 和星形光纤通信网络。
自动智能配置工具是可安装在标准PC上的独立的基于知识的软件应 用。它使用基于Web的技术向用户显示问题以及显示需要用户输入的域。然 后设置软件工具向用户显示设置，而且将这些设置以基于Web的输出文件 (即XML文件)传输给IED。图4示出了包括智能配置工具400、设置软件工 具430、440、450和IED 460、470、480的完整系统架构。智能配置工具400 包括图形用户接口(GUI)410和馈线配置组件420。如图中所示，智能配置工 具400与分别用于IED 460、470、480的设置软件工具430、440、450兼容。
图5示出了智能配置工具的组件。自动智能配置工具包括专家系统510， 该专家系统具有应用到由用户输入的输入500的基于知识的规则。智能配置 工具包括基于知识的规则集512、514、516、518、数据库530、540、550、 560和计算引擎520，该计算引擎用来设置通信、保护协调等等，并且其GUI 屏幕基于用户输入500而改变。基于知识的模块512、514、516、518接收 输入，通过访问数据库530、540、550、560和计算引擎520来遵循基于知 识的模块中的规则集，而且生成基于Web的输出设置文件522。
计算引擎520包括多个引擎，诸如保护协调引擎、协调模拟器引擎和可 编程I/O映射引擎。保护协调引擎确定哪些过流保护曲线和设置应当在重接 器控制器中加以编程。保护协调引擎执行重接器、熔断器与多重接器之间的 协调。曲线时序协调是基于预设参数。协调模拟器引擎示出了将以由用户对 于特定故障电流来输入的电流保护设置而发生的事件的顺序。这提供了对保 护设置的逻辑检查。可编程I/O映射引擎执行用于用户输入的映射操作，以 在重接器控制器中为不同的功能配置可编程逻辑，这些功能比如是热线标记 化和过压跳闸及重新闭合。附加的计算引擎可以是配置工具的一部分，并可 视作是本发明的一部分。
图5中描绘的数据库包括设备特性数据库350、保护原则属性数据库 550、设置信息数据库560和帮助信息数据库540。诸如前面输入的用户数据 的其它数据库可以是智能配置工具的功能性组件。
图6图示了智能配置工具的示例性实施例中的核心模块。描绘的模块是 一般应用信息600、配置设置610、保护设置620、通信设置630、监视设置 640、可编程I/O设置650和示波设置660。模块以分级顺序布置，箭头指示 了应访问模块的顺序，每个模块直接接受用户输入。用户可从一般应用信息 模块600选择数据并且将数据输入到配置设置模块610、保护设置模块620 或通信模块630中。在将数据输入到配置设置模块中后，然后用户可将数据 输入到监视设置模块640中。接着用户可从保护设置模块620将数据输入到 可编程I/O设置模块650中。用户可从保护设置模块620将数据输入到示波 设置模块660中。从用户获得的数据被存储在若干数据库中的一个中。在一 些情形中，数据是基于来自一个核心模块的输入来存储，而且以后由不同的 核心单元取回。一旦用户完成所有模块，基于用户的输入以修改的设置来生 成设置文件522。
一般应用信息模块600是用于智能配置工具的开始点。它使用户能选择 应用类型，该应用或是新安装或是对现有安装的翻新。智能配置工具可支持 来自不同销售商的对现有重接器执行的翻新，以及对新重接器设置IED。图 7图示了用于输入一般应用信息的示例性处理。处理在逻辑框700中开始， 一般应用模块需要用户输入应用类型。如输入框702中所示，用户选择应用 类型。然后如判决框704中所示，一般应用模块确定应用类型是新安装或是 对现有安装的翻新。如果是新应用，则如逻辑框706中所示，一般应用模块 询问系统中的重接器数目和新安装类型(例如放射馈线或放射子站安装)。如 果应用类型是对现有安装的翻新，则如逻辑框708中所示，一般应用模块询 问对于重接器控制器的先前设置。从逻辑框706或逻辑框708，然后如逻辑 框710中所示一般应用模块接收数据并且将数据存储在数据库中。处理在终 止框712中从一般应用模块退出并且进行到下一模块。
可从一般应用信息模块600进入的模块之一是配置设置模块610。图8 图示了用于使用配置设置模块来输入配置设置信息的示例性处理。该处理在 逻辑框800中开始，配置设置模块询问用户单相或三相跳闸偏好。许多小型 设施具有在它们的重接器或子站断路器下游的单相重接器。因此，单相跳闸 由智能配置工具支持。用户在输入框802中输入跳闸偏好。然后如逻辑框804 总所示，配置设置模块询问用户用于配置的其它系统参数。接着在判决框806 中，配置设置模块确定用户是否具有其它要输入的配置设置信息。如果用户 具有这种信息，则他在输入框808中输入必要数据。在输入框808中输入与 用于配置的系统参数有关的必要数据的这一步骤中，作为替选，可向用户呈 现配置选项的列表，用户可从中进行选择。否则，如逻辑框810中所示，配 置设置模块采用默认设置。用户在输入框808中输入之后，如逻辑框812中 所示，配置设置模块接收数据输入、将它存储在数据库中、处理数据并且推 荐配置设置。无论是推荐配置设置或是采用默认设置，然后如终止框814所 示，处理从配置设置模块退出，并且进行到监视设置模块640。
在从一般应用信息模块600退出之后，对于用户可用的另一选项是经由 保护设置模块620来输入保护设置。图9图示了用于输入保护设置信息的示 例性处理。处理在逻辑框900中开始，保护设置模块询问用户保护原则，即 熔断器保存(fuse saving)或熔断器清除(fuse clearing)。对于熔断器保存保护， 处于熔断器上游的系统上任一重接器试图通过对开始两个重新闭合操作迅 速地跳闸来保存该熔断器。如果没有通过重接器清除故障，则熔断器试图隔 离该故障。熔断器清除是另一保护原则。对于此类保护，在熔断器上游的系 统上任一重接器允许下游熔断器首先清除故障。如果没有通过熔断器清除该 故障，则备份重接器隔离该故障。此模块需要用户知道随后的保护原则以及 与熔断器和启用的保护功能类型有关的信息。
在输入框902中，用户在用户接口中选择保护原则。在逻辑框904中， 保护设置模块要求用户输入系统上的熔断器类型。然后如输入框906中所示， 用户在用户接口中输入熔断器的类型。如逻辑框908中所示，保护设置模块 调用系统上重接器的数目。在判决框910中进行确定，系统上重接器的数目 是否大于一。如果大于一，则如逻辑框912中所示，保护设置模块接着提示 用户将启用区域顺序协调。在输入框914中，用户选择对于区域顺序协调的 偏好。如果在判决框910中系统上重接器的数目不大于一，或者如果用户在 输入框914中选择了对于区域顺序协调的偏好，则处理在逻辑框916中继续， 设置模块要求用户选择保护曲线集和特定曲线。然后，用户在输入框918中 选择保护曲线集类型和特定曲线。在操作中，重接器通常使用两个保护用曲 线：ANSI 50和ANSI 51。这些曲线分别称为慢曲线和快曲线。这些曲线与 电路上的其它保护设备相协调。
如逻辑框920中所示，保护协调引擎执行协调分析。接着，在逻辑框 922中，保护设置模块向用户示出所选曲线的图形显示，包括未完成协调的 区域。在判决框924中，保护设置模块询问用户以确定用户对协调是否满意。 如果用户不满意，则处理回到输入框918，以使用户能选择另一个保护曲线 集类型和特定曲线。否则，在逻辑框926中，保护设置模块要求用户选择将 启用的频率和电压保护。在逻辑框928中进行测试以确定用户是否具有频率 和电压保护信息。如果没有，如逻辑框930中所示将使用默认设置，并且处 理在终止框936中退出到可编程I/O设置模块650。如果用户具有频率和电 压保护信息，如输入框932中所示，他经由用户接口选择频率和电压保护。 如逻辑框934中所示，保护设置模块从用户接收这一数据、将它存储在数据 库中、处理数据并且推荐保护设置。处理在终止框936中退出并且进行到可 编程I/O设置模块650。
用于从一般应用信息模块600输入配置信息的第三个选项是通信设置 模块630。图10图示了用于输入通信设置信息的示例性处理。处理在逻辑框 1000中开始，通信设置模块询问用户通信介质设置信息。图3描绘了对这一 设置信息的示例性用户接口。在判决框1002进行确定，通信设置是否列在 用户接口上。如果是，则如输入框1004中所示，用户在用户接口中选择通 信设置，否则用户在输入框1006中选择与所需设施设置最为类似的设置。 从输入框1004或输入框1006，在逻辑框1008中通信设置模块询问用户通信 点的数目。然后在输入框1010中，用户在用户接口中输入通信点的数目。 接着在逻辑框1012中，通信设置模块询问用户其它专门的通信设置。如输 入框1014中所示，用户在用户接口中输入其它专门设置。如逻辑框1016中 所示，通信设置模块接收这一数据、将它存储在数据库中、处理数据并且推 荐通信设置。然后处理在终止框1018中退出。
一旦用户退出配置设置模块610，他可经由监视设置模块640进行输入 监视设置。图11图示了用于输入监视设置信息的示例性处理。处理在逻辑 框1100中开始，监视设置模块向用户询问对于负载分布(profile)和需求计量 的数据记录频率。该负载分布允许用户在特定时间间隔期间观察负载电流电 平。需求计量则允许用户在特定时间间隔期间观察需求电流电平。通过积累 这一数据，用户能观察负载和需求电流电平中的任何趋势。此模块还使用户 能配置用于功率质量(PQ)监视的重接器控制器。功率质量监视允许用户观察 与系统上的任何短期或长期电压干扰有关的数据，这些干扰比如是下跌、增 加、中断和过/欠压状态。在判决框1102中，监视设置模块确定用户是否具 有要输入的数据记录频率信息。如果他没有，则在逻辑框1104中，监视设 置模块使用默认设置。否则，如输入框1106中所示，用户经由用户接口来 选择数据记录频率。在逻辑框1108中监视设置模块询问用户功率质量监视 偏好。在判决框1110中，进行用户是否具有PQ监视偏好的确定。如果他没 有，则如逻辑框1112中所示使用默认设置。否则，如输入框1114中所示， 用户经由用户接口选择PQ监视偏好。如逻辑框1116中所示，监视设置模块 从逻辑框1112或输入框1114接收数据、将数据存储在数据库中并且推荐监 视设置。处理在终止框1118中退出监视设置模块。
用户可从保护设置模块620进行到可编程I/O设置模块650。此模块使 用户能为不同功能配置可编程逻辑，这些功能比如是但不限于热线标记化、 熔断的熔断器指示、过压跳闸和重新闭合、用户LED以及冷负载拾取。热 线标记(hot line tag)应用涉及了将重接器设置于一次(one-shot)模式并且防止 所有源关闭。热线标记应用要求了标记过控制的源也不标记控制。热线标记 应用是用于环路和放射应用二者。当熔断的熔断器指示被用作对于主侧熔断 的熔断器的下游保护设备时，它可通过重接器IED来检测。对逻辑进行编程 以确定何时观察到单相欠压条件同时不出现三相欠压条件。过压跳闸和重新 闭合应用涉及了在过压条件期间使重接器跳闸、改变到交替设置、随后确定 电压何时降到正常电平。一旦电压回归正常，允许重接器重新闭合。一些重 接器IED支持了将输出映射到IED前面板上可用的用户LED。智能配置工 具支持了将输出映射到前面板上可用的LED。冷负载时间用来阻止在重接器 已经打开特定时段之后涌入电流引起的保护元件无意跳闸。冷负载时间逻辑 输出可映射到物理输出。
图12图示了用于输入可编程输入/输出设置信息的示例性处理。处理在 逻辑框1200中开始，可编程I/O设置模块要求用户选择特定应用以映射到可 编程输入。如输入框1202中所示，用户经由用户接口来选择用于映射的特 定应用。接着，如逻辑框1204中所示，可编程I/O设置模块询问用户与用于 映射的所选应用有关的次要问题。然后如输入框1206中所示，用户输入所 要求的信息。如逻辑框1208中所示，可编程I/O引擎执行必要的映射。如逻 辑框1210中所示，可编程I/O设置模块向用户告知所映射的输入和输出，包 括反馈和用户逻辑I/O。如逻辑框1212中所示，可编程I/O设置模块然后将 这一数据存储在数据库中并且处理数据。然后如逻辑框1214中所示，可编 程I/O设置模块退出。
用户还可以从保护设置模块620进行到示波设置模块660。当故障或干 扰出现在系统上时，波形捕获对设施是有用的。故障和干扰数据可由设施工 程师通过使用重接器控制器的波形捕获特征来观察和分析。图13图示了用 于输入示波设置信息的示例性处理。此模块使用户能单独地或者通过选择功 能类来选择用于触发示波记录的功能。例如，用户能够为涉及过流保护功能、 PQ监视功能等等的示波记录来选择触发位置。处理在逻辑框1300中开始， 示波设置模块询问用户是否应启用示波记录。在判决框1302中，进行用户 是否具有示波记录偏好的确定。如果他没有，则如逻辑框1306中所示使用 默认设置。否则，如输入框1304中所示，用户经由用户接口选择示波记录 偏好。然后在逻辑框1308中，示波设置模块询问用于示波记录的触发功能。 在判决框1310中，进行用户是否知道哪些功能要触发示波记录的确定。如 逻辑框1314中所示，如果用户不具有这一信息，则使用默认设置。如输入 框1312中所示，如果用户知道哪些功能要触发示波记录，则他经由用户接 口选择这些功能。然后如逻辑框1316中所示，示波设置模块接收或是用户 选择的或是默认设置的数据、将数据存储在数据库中、处理数据并且推荐示 波设置。处理在终止框1318中从示波设置模块退出。
本发明可在不同的功率传输或分配系统配置中实施。所述技术可在软件 或在软机和硬件的组合中实施。程序指令可以在包括视觉显示器和诸如键 盘、触摸屏和鼠标等输入装置的任何通用计算系统上以汇编或机器代码中来 实施。
本领域的技术人员将理解，在不离开本发明的精神和范围的情况下，对 本发明示例性实施例的许多改型是可能的。另外，可以使用本发明的一些特 征而没有其它特征的对应使用。因而，由于本发明的范围仅由所附权利要求 限定，出于说明本发明的原理而不是限制本发明的目的，提供了示例性实施 例的以上描述。