[发明专利]具有电能计量和合并单元功能的单个IED

说明书

技术领域

本文公开的多个方面一般涉及智能电子设备，更具体地涉及具有集成的电能计量和合并单元功能的智能电子设备。

背景技术

目前，已存在用于执行计量和电能质量计算的基于控制器的电能计量设备，其为一种智能电子设备(IED)。还存在一种称为合并单元的设备，其将来自各个电流变换器(Current Transformer，CT)和电压变换器(Potential Transformer，PT)的多个输入(通常为数字)信号合并，并输出一组合并后的信号，以在远离该合并单元的地方进行处理和储存。目前，这些电能计量和合并功能由单独的设备来实现，这些单独的设备不得不用昂贵的铜线耦接在一起。这两个设备之间的取样同步性差，并且合并单元可以提供比需要执行特定的计量计算实际所需更多的信号。例如，因为当电气系统上发生某种故障或异常事件时将出现饱和情况，当测量CT变得饱和时，可能仅仅来自保护CT的数据是有用的，但合并单元仍将提供来自测量CT和保护CT两者的信号，这在拥塞不利时增加了网络流量。

因此，至少需要一种将电能计量和合并单元功能合并至单个IED中的装置。本公开旨在解决这些和其他需求。

发明内容

一种智能电子设备(IED)，其包括：外壳；在所述外壳处接收的多个输入，其用于接收来自相应的第一电流变换器或电压变换器的电流或电压信号的表征；布置在所述外壳内的电能计量单元，所述电能计量单元用于计算包括所述电流或电压信号中任一个的表征的函数；布置在所述外壳内的合并单元，所述合并单元设置用于将所述电流或电压信号的数字表征合并成合并后的数字取样的单个集合；布置在所述外壳内的存储器，所述存储器用于存储所述合并后的数字取样的单个集合；和耦接至所述存储器的微控制器。

所述多个输入包括多个模拟输入，并且，至少一些所述第一电流变换器或电压变换器是模拟变换器，每个所述模拟变换器输出由至少一些所述变换器各自所检测到的模拟电流或电压的模拟表征。所述设备还包括布置在所述外壳内的数字转换单元，所述数字转换单元将来自所述模拟输入的所述模拟电流或电压信号转换成相应的数字化电流或电压取样。

所述多个输入可以包括多个数字输入，所述电流或电压信号的表征可以是表示电流或电压信号的数字取样。至少一些所述第一电流变换器或电压变换器可以是数字变换器，每个数字变换器输出由所述至少一些变换器各自所检测到的模拟电流或电压的数字表征。第一电流变换器或电压变换器可以包括保护电流变换器。第一电流变换器或电压变换器可以包括测量电流变换器。第一电流变换器或电压变换器可以包括保护电流变换器和测量电流变换器。该设备还可以包括将元数据标记施加在至少一些所述电流或电压信号的数字表征上的标记单元。所述第一电流或电压变换器可以包括保护电流变换器和测量电流变换器。所述合并单元可以设置成将与保护变换器有关的电流或电压信号的数字表征和与测量变换器有关的电流或电压信号的数字表征合并为所述合并后的数字取样的集合。

元数据标记还可以包括用于所述多个输入中的每个输入以及发出每个所述电流或电压信号的物理变换器的指示。所述元数据标记还可以包括采样率，每个所述采样率表示以数字方式对所述电流或电压信号的各个数字表征进行采样的速率。所述元数据标记还包括与至少一些所述第一变换器各自有关的最大初级电流和次级电流之比值对应的标度值。所述元数据标记还包括与至少一些所述第一变换器各自的校准对应的校准值。所述存储器可以存储电气系统中的所述IED相对于所述电气系统中的所有其他IED的物理位置的表征。所述元数据标记还包括所述物理位置的表征。所述设备还包括用于将所述合并后的数字取样的单个集合的格式化后的表征经由第一通信网络传送至订阅设备的第一通信接口。所述格式化后的表征根据取样测量值(SMV)格式来表达。

所述第一通信接口通过发布-订阅信息协议发送所述合并后的数字取样的单个集合的所述格式化后的表征。所述发布-订阅信息协议由国际电工委员会(IEC)61850-9标准定义。所述订阅设备为继电器、控制器、远程终端单元(RTU)或功率计。由所述电能计量单元计算得到的所述函数生成计量数据。所述设备还包括用于将所述计量数据的格式化后的表征经由第二通信网络传送至远程计算机系统的第二通信接口。所述远程计算机系统为数据采集与监视控制系统(SCADA)。所述计量数据的所述格式化后的表征根据以太网协议经由所述第二通信网络传输。由所述电能计量单元计算得到的所述函数生成计量数据。所述设备还包括用于将所述计量数据的格式化后的表征经由所述第一通信网络传送至远程计算机系统的第二通信接口。