Un módulo de hardware (20 - 24) para un Dispositivo Electrónico Inteligente IED,

que comprende un cuadro de circuito (24a), componentes electrónicos montados sobre el cuadro de circuito, y un conector de panel trasero (24b) para acoplamiento en una ranura (1a-1f) de un panel trasero (1) del IED, estando adaptado el módulo (20 - 24) para recibir, sobre un bus en serie de panel trasero, y para procesar una señal desde un módulo fuente (22; 23) del IED, caracterizado porque el módulo (20-24) comprende un selector de fuente (3) que está adaptado para determinar si un módulo adyacente se acopla con la ranura más próxima (1c; 1e) del panel trasero y, en caso afirmativo, para seleccionar este módulo (23) como el módulo fuente, así como, en caso negativo, para seleccionar un módulo (22) adyacente que se acopla con la ranura (1d) más próxima siguiente del panel trasero como el módulo fuente.

Módulo de hardware y panel trasero para un dispositivo inteligente IED.

Campo de la invención La invención se refiere al campo de la comunicación interna de dispositivos en Dispositivos Electrónicos Inteligentes para la automatización de subestaciones. Parte de un módulo de hardware o tarjeta, como se describe en el preámbulo de la reivindicación 1.

Antecedentes de la invención

Las subestaciones en las redes de potencia eléctrica de alta tensión y de media tensión incluyen dispositivos primarios, tales como cables eléctricos, líneas, barras colectoras, dispositivos de conmutación y transformadores de potencia. Estos dispositivos primarios son accionados de una manera automática a través de un sistema de Automatización de Subestaciones (SA) . El sistema SA comprende dispositivos secundarios, entre los cuales los Dispositivos Electrónicos Inteligentes (IED) son responsables de la protección, control y supervisión de los dispositivos primarios. Los IEDs controlan controladores de dispositivos primarios asignados sobre la base de señales que proceden de sensores asignados para la posición de conmutación de toma de conmutadores o transformadores, temperatura, tensión, corriente, etc., señales de otros IEDs y señales desde un sistema de supervisión. A la inversa, un IED comunica un estado o comportamiento de sus dispositivos primarios asignados, es decir, lecturas de sensores seleccionados, a otros IEDs o al sistema de supervisión. En función de su localización específica en la subestación y, en particular, de la proximidad a los dispositivos primarios, los IEDs tienen que cumplir ciertos requerimientos de resistencia al medio ambiente y de Compatibilidad Electromagnética (EMC) .

En IEDs modulares, una pluralidad de módulos o tarjetas, cada uno de los cuales comprende un Cuadro de Circuito Impreso (PCB) y componentes electrónicos montados encima, están conectados a través de conectores del panel trasero a un bus de panel trasero de interconexión. Este último puede operar, por ejemplo, de acuerdo con una topología de bus de punto-a-punto, que implica un controlador exclusivo y una pareja de receptores por canal. Un número limitado de transiciones desde un medio al siguiente (es decir, una transición desde un cuadro de circuito impreso hasta un cable a través de un conector) implican que el canal tendrá muy probablemente impedancia bien controlada, lo que a su vez permite talas de señalización muy altas. En particular, la Señalización Diferencial de Baja Tensión (LVDS) , la Lógica de Modo de Corriente (CML) y la Lógica Acoplada de Emisor Positiva de Baja Tensión (LVPECL) son tecnologías de señalización diferencial diseñadas para transmisión de señales punto-a-punto, con señales de salida del controlador que comprenden bordes rápidos que permiten la transmisión de multi-gigabits. Por ejemplo, la oscilación típica de las señales de 350 mV de LVDS permite tasas de datos de hasta 3 Gbps, mientras que solamente consumen una cantidad pequeña de potencia.

De acuerdo con ello, LVDS se considera una tecnología muy eficiente, a pesar del hecho de que los bordes rápidos de las señales son muy sensibles a cualquier discontinuidad de la impedancia y exigen diseños de interconexión cuidadosos. La llamada interconexión, o trayectoria de señal física, consta típicamente de dos trazas de conductores impresas sobre un panel trasero. La impedancia controlada de la interconexión, la carga adecuada de controlador, y la terminación de la interconexión son puntos clave de consideración cuando se diseñan para transmisión de señales de baja inestabilidad. Una ventaja económica particular reside en el hecho de que un controlador LVDS interno de Matriz de Puerta Programable en el Campo (FPGA) puede proporcionar una calidad suficiente de la señal y una potencia de transmisión suficiente para comunicación punto-a-punto. Por otra parte, las topologías de puntos múltiples y, en particular las topologías ‘multi-drop' con un controlador individual y receptores múltiples por canal, requieren amplificación adicional de la señal transmitida.

El cuadro de panel trasero, además de alojar el bus de panel trasero, está adaptado generalmente para distribuir señales adicionales, tales como por ejemplo señales de reloj, sí como para proporcionar tensión de alimentación de potencia a los módulos. En algunos IEDs, la anchura de los módulos, es decir, su extensión máxima en una dirección perpendicular al PCB como se define esencialmente por componentes más altos montados encima puede no ser uniforme. Éste es el caso, por ejemplo, de los módulos I/O, que comprenden una pluralidad de abrazaderas para cableado a cables de Cu a varios Transformadores de Instrumentos u otras fuentes de señales analógicas / binarias, o que comprenden componentes voluminosos, tales como transformadores de corriente / tensión montados sobre el PCB. Si el número de tales módulos sobredimensionados y su disposición con relación a otros módulos de tamaño estándar no tienen que estar predefinidos de antemano, el cuadro de panel trasero puede estar equipado con ranuras espaciadas de una manera uniforme para alojar los módulos, con un espaciamiento lateral uniforme de acuerdo con la anchura máxima del módulo. Sin embargo, esto representa un derroche de espacio no deseado. Como una alternativa menos ventajosa en cuanto al coste con un bus de panel trasero algo separado del cuadro de panel trasero, se puede utilizar un cableado de cinta plana para conexión flexible y economizadora de espacio de punto-a-punto entre los módulos.

Un módulo de hardware de este tipo se conoce, por ejemplo, a partir del documento US-B1-6 650 844.

Descripción de la invención Por lo tanto, un objetivo de la invención es permitir una disposición flexible y economizadora de espacio de módulos en un Dispositivo Electrónico Inteligente (IED) . Este objetivo se consigue por medio de un módulo de hardware y un cuadro de panel trasero de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 5, respectivamente. Otras formas de realización preferidas son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes de la patente.

De acuerdo con la invención, un módulo de hardware para un IED está adaptado para acoplarse con una ranura o casquillo de un panel trasero del IED con el fin de comunicarse, en un modo de punto-a-punto sobre un sistema de bus de panel trasero en serie que comprende dicha ranura, con dos módulos adyacentes en el IED. El módulo comprende un selector de fuente para seleccionar, en el modo de recepción, entre recepción de señales transmitidas a través de una ranura adyacente más próxima, que es preferida, o a través de una ranura más próxima siguiente. En este contexto, “cerca” y “más próxima siguiente” se refieren a la disposición espacial y, en particular, lineal de las ranuras sobre el panel trasero del IED con respecto a la ranura acoplada por el propio módulo de hardware. Además, se entiende que la ranura más próxima siguiente es, a su vez, una ranura más próxima a la ranura más próxima original. El selector de fuentes evalúa las señales digeridas hacia un lado trasero de un cuatro de circuito del módulo, estando el lado trasero sustancialmente desprovisto de componentes electrónicos. Esta dirección de la comunicación se designa como dirección “descendente” a continuación.

En una variante preferida de la invención, el propio módulo está adaptado para transmitir una señal en la dirección “descendente” en paralelo tanto a una ranura más próxima como también a una ranura más próxima siguiente.

En otra variante preferida de la invención, el módulo está configurado permanentemente para recibir exclusivamente en una dirección “ascendente” opuesta a la dirección “descendente”, señales desde un módulo adyacente que está acoplado con una ranura más próxima, si el módulo tiene una anchura estándar, o desde un módulo adyacente que está acoplado a una ranura más próxima siguiente, si la anchura del módulo excede una anchura estándar.

En general, los controladores LVDS internos de Matriz de Puerta Programable en el Campo (FPGA) son suficientemente potentes para un bus de panel trasero que utiliza Señalización Diferencial de Baja Tensión en una topología de comunicación bidireccional (full dúplex) .

En una forma de realización ventajosa de la invención, un cuadro de panel trasero comprende un número de ranuras distribuidas de una manera uniforme para el alojamiento de módulos, en el que una distancia lateral entre las ranuras... [Seguir leyendo]

1. Un módulo de hardware (20 – 24) para un Dispositivo Electrónico Inteligente IED, que comprende un cuadro de circuito (24a) , componentes electrónicos montados sobre el cuadro de circuito, y un conector de panel trasero (24b) para acoplamiento en una ranura (1a-1f) de un panel trasero (1) del IED, estando adaptado el módulo (20 – 24) para recibir, sobre un bus en serie de panel trasero, y para procesar una señal desde un módulo fuente (22; 23) del IED, caracterizado porque el módulo (20-24) comprende un selector de fuente (3) que está adaptado para determinar si un módulo adyacente se acopla con la ranura más próxima (1c; 1e) del panel trasero y, en caso afirmativo, para seleccionar este módulo (23) como el módulo fuente, así como, en caso negativo, para seleccionar un módulo (22) adyacente que se acopla con la ranura (1d) más próxima siguiente del panel trasero como el módulo fuente.

2. El módulo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque está adaptado para transmitir, como un módulo fuente (23) , una señal a una ranura más próxima (1d) así como a una ranura (1c) más próxima siguiente.

3. El módulo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque está configurado para recibir, de acuerdo con una anchura del módulo (20-24) señales desde una ranura más próxima (1a) o una ranura más próxima siguiente (1b) .

4. El módulo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una Matriz de Puerta Programable en el Campo FPGA con un controlador incrustado para Señalización Diferencial de Baja Tensión LVDS.

5. Un cuadro de panel trasero (1) para un IED, que comprende ranuras (1a-1f) espaciadas regularmente y adaptadas para alojar e interconectar en comunicación, a través de un bus de panel trasero en serie, un número de módulos de hardware (20-24) de acuerdo con una de las reivindicación es anteriores, caracterizado porque el cuadro de panel trasero comprende dos trayectorias de señales (1bc, 1ac; 1ed, 1fd) que conduce hacia una ranura (1c; 2d) y que procede desde una ranura más próxima (1b; 1e) y una ranura más próxima siguiente (1a; 1f) .

6. El cuadro de panel trasero de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque la trayectoria de la señal desde la ranura más próxima siguiente (1a) comprende una bifurcación (10a) , desde la que otra trayectoria de la señal (1ab) conduce hasta la ranura más próxima (1b) .

7. Uso de un cuadro de panel rasero de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6 y de módulos de hardware de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 4 en un IED para Automatización de Subestaciones.