JP2005318697A - ディジタル形保護・制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】保護継電機能と監視制御機能の一体化に、装置構成および制御を簡単にし、一方の機能故障や共用部分の故障が互いの機能に影響を及ぼすのを無くす。
【解決手段】保護リレー部１１は、主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂを設け、監視情報を取得するＤＩ回路と、保護・制御情報を出力するＤＯ回路を設け、主保護リレー部には計測情報を取得するアナログ入力回路１１Ｅを設け、主保護リレー部と事故検出リレー部とは共有メモリ（ＣＲＡＭ）１１Ｆによって授受する計測情報および監視情報に従って系統設備・機器の保護を行う。
監視制御部１２は、共有メモリ１２Ｂを介して計測情報および監視情報を取得し、これら情報をシリアル伝送部１２Ａを介して上位の監視制御システムへ送信し、逆にシリアル伝送部を介して受信する制御情報を主保護リレー部に転送、さらに事故検出リレー部に転送し、両リレー部に制御出力を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行うディジタル形保護継電機能と、電力系統を監視制御するディジタル形監視制御機能を一体構成で備えるディジタル形保護・制御システムに関する。

保護継電装置の分野において、従来、電磁力を利用した電磁形リレー、トランジスタ、演算増幅器を利用した静止形アナログリレーが実用化されたが、近年では、マイクロコンピュータによるディジタル処理機能を利用したディジタル形保護継電器が超高圧電力系統をはじめとする電力系統の保護継電システムとして発展してきた。

同様に、電力系統の監視および制御を行う監視制御分野においても、監視対象回線・設備・機器の状態監視データや計測データを基にした、回線の「入／切」、開閉機器の「オン・オフ」などにより系統運用状態の制御をコンピュータ処理で実現するディジタル形監視制御システムが普及している。

これら保護継電システムと監視制御システムは、共に遠方監視制御装置（テレコン）を設けることで、上位の監視制御システムへの監視データ送信と、上位の監視制御システムからの制御データ受信による系統設備・機器を制御可能としている。

そこで、両システムを共に設備する場合、例えば、自家用配電設備においては、省スペース、低コスト化のためにキュービクル内に保護継電装置と監視制御装置を一体化し、遠方監視制御装置の共用化を図る方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１の基本システム構成を示す。保護継電手段１と監視制御手段２はシステムバス３で結合され、入力変換手段４はシステムが設置される位置の電力系統の計測データ（電圧Ｖや電流Ｉ）のディジタルデータを得、このディジタルデータをシステムバス３を介して保護継電手段１と監視制御手段２に取り込む。保護継電手段１と監視制御手段２は、電力系統全体を監視制御する上位の監視制御システムサーバ５とネットワークインタフェース６を介してデータ入出力を行うことで、サーバ５への監視データや保護動作信号の送信とサーバ５からの制御データの受信により設備・機器（しゃ断器や一般機器）の制御を可能にする。

ここで、ネットワークインタフェース６をマスタとし、保護継電手段１と監視制御手段２をスレーブとするマスタ・スレーブ方式でデータ伝送を行うことで、保護継電手段１と監視制御手段２およびサーバ５間の伝送アクセスの調停を不要にする。

また、保護継電手段１と監視制御手段２には、ネットワークインタフェース６との間で送受するデータを格納する記憶デバイスを設け、ネットワークインタフェース６から記憶デバイスを直接にアクセス可能にすることで、これらの間の高速データ伝送を可能にする。

また、保護継電手段１と監視制御手段２には、個別に独立した制御電源７、８を設けることにより、制御電源７または８の一方の故障が原因で制御機能および保護機能が共倒れするのを防止する。

また、保護継電手段１と監視制御手段２は、しゃ断器等の電力設備・機器を監視制御する入出力手段１Ａ，２Ａを個別にし、入出力手段１Ａ，２Ａの故障等によって監視制御機能および保護機能間で互いに影響を及ぼすのを防止する。

また、保護継電手段１と監視制御手段２とネットワークインタフェース６間を、内部バス９により接続することで、それらの間をケーブルで接続する場合に比べてコンパクト化、ケーブル量の削減を図り、さらにデータ伝送品質、伝送速度を向上させる。
特開２００２−１５２９７２号公報

保護継電機能と監視制御機能を一体化した従来システムは、システム全体の小スペース化、低コスト化、制御ケーブルの削減、ケーブル敷設工事の削減などを図ることができる。

しかし、保護継電手段１と監視制御手段２は、共通のシステムバス３を介して入力変換手段４から計測データを取得するため、保護継電手段１または監視制御手段２の一方が故障し、バス３でのデータ入出力機能および制御機能が喪失すると、計測データの取得が保護継電機能および監視制御機能の両方でできなくなり、保護継電機能及び監視制御機能が共に喪失する問題がある。

同様に、保護継電手段１と監視制御手段２をスレーブとし、ネットワークインタフェース６をマスタとしたマスタ・スレーブ方式で遠隔地の計測データ取得と設備・機器の監視制御を行うため、ネットワークインタフェース６と保護継電手段１および監視制御手段２との間のマスタ・スレーブ制御プロトコルが複雑になる。また、保護継電手段１と監視制御手段２の一方が機能喪失すると遠方監視制御機能が喪失する問題もある。

また、保護継電手段１と監視制御手段２は、入出力手段１Ａ，２Ａを個別に設けるため、例えば、同じしゃ断器の「入／切」制御で競合するのを防止した複雑な入出力制御が必要となる。

以上のように、保護継電機能と監視制御機能を一体化した従来システムでは、保護継電機能と監視制御機能を一体化するための装置構成および制御が複雑になる。また、一方の機能に故障が発生したときや共用部分に故障が発生したときに、両機能が互いに影響を及ぼし、ひいてはシステム全体の機能喪失を起こすという、システムの信頼性に問題がある。

本発明の目的は、上記の課題を解決したディジタル形保護・制御システムを提供することにある。

本発明は、前記の課題を解決するため、電力系統設備・機器の保護継電手段と監視制御手段を一体化構成するディジタル形保護・制御システムとして、・保護継電手段のディジタル入出力回部を監視制御手段の入出力回路に共用させ、・保護継電手段と監視制御手段間の情報授受に共通バスに設けた共有メモリを介して行い、・保護継電手段と監視制御手段間の情報授受に共通バスに設けたシリアル伝送部で行い、・保護継電手段は主保護リレー部と事故検出リレー部で構成し、その間の情報授受に共有メモリを介して行う、以下のディジタル形保護・制御システムを特徴とする。

（１）電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行う保護継電手段と、電力系統を監視制御する監視制御手段を備えたディジタル形保護・制御システムであって、
前記保護継電手段は、それぞれマイクロコンピュータ構成の主保護リレー部と事故検出リレー部を設け、両リレー部にはそれぞれ電力系統設備・機器の監視情報を取得するＤＩ回路と、電力系統設備・機器の保護・制御情報を出力するＤＯ回路を設け、前記主保護リレー部には系統設備・機器の計測情報を取得するアナログ入力回路を設け、前記主保護リレー部と事故検出リレー部との共通バス間に設けた共有メモリによって両リレー部間で授受する計測情報および監視情報に従って系統設備・機器の保護を行い、
前記監視制御手段は、マイクロコンピュータ構成とし、前記主保護リレー部との共通バス間に設けた共有メモリを介して計測情報および監視情報を取得し、これら計測情報及び監視情報をシリアル伝送部を介して上位の監視制御システムへ送信し、前記監視制御システムからシリアル伝送部を介して受信する制御情報を前記共有メモリによって前記主保護リレー部に転送し、該主保護リレー部から前記共有メモリによって前記事故検出リレー部に転送し、該主保護リレー部と事故検出リレー部に系統設備・機器の制御出力を得ることを特徴とする。

（２）前記保護継電手段の制御電源と、監視制御手段の制御電源を独立させた電源分割方式とし、主保護リレー部と監視制御部のバス間に設ける共有メモリに活栓挿抜可能なバッファＩＣを介挿したことを特徴とする。

（３）前記保護継電手段の制御電源と、監視制御手段の制御電源を独立させた電源分割方式とし、主保護リレー部と監視制御部のバス間にシリアル伝送部を介挿して情報転送を行うことを特徴とする。

また、本発明は、前記の課題を解決するため、・監視制御を事故検出リレー部で機能構成し、・監視機能を主保護リレー部で機能構成し、かつ制御機能を事故検出リレー部で機能構成し、・保護継電機能と監視制御機能を１台のコンピュータで機能構成する、以下のディジタル形保護・制御システムを特徴とする。

（４）電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行う保護継電手段と、電力系統を監視制御する監視制御手段を備えたディジタル形保護・制御システムであって、
前記保護継電手段は、それぞれマイクロコンピュータ構成の主保護リレー部と事故検出リレー部を設け、両リレー部にはそれぞれ電力系統設備・機器の監視情報を取得するＤＩ回路と、電力系統設備・機器の保護・制御情報を出力するＤＯ回路を設け、前記主保護リレー部には系統設備・機器の計測情報を取得するアナログ入力回路を設け、前記主保護リレー部と事故検出リレー部との共通バス間に設けた共有メモリによって両リレー部間で授受する計測情報および監視情報に従って系統設備・機器の保護を行い、
前記監視制御手段は、前記事故検出リレー部に機能構成し、前記主保護リレー部との共通バス間に設けた共有メモリを介して計測情報および監視情報を取得し、これら計測情報及び監視情報をシリアル伝送部を介して上位の監視制御システムへ送信し、前記監視制御システムからシリアル伝送部を介して受信する制御情報に従って系統設備・機器の制御出力を得ると共に、前記共有メモリによって前記主保護リレー部に転送し、該主保護リレー部に系統設備・機器の制御出力を得ることを特徴とする。

（５）電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行う保護継電手段と、電力系統を監視制御する監視制御手段を備えたディジタル形保護・制御システムであって、
前記保護継電手段は、それぞれマイクロコンピュータ構成の主保護リレー部と事故検出リレー部を設け、両リレー部にはそれぞれ電力系統設備・機器の監視情報を取得するＤＩ回路と、電力系統設備・機器の保護・制御情報を出力するＤＯ回路を設け、前記主保護リレー部には系統設備・機器の計測情報を取得するアナログ入力回路を設け、前記主保護リレー部と事故検出リレー部との共通バス間に設けた共有メモリによって両リレー部間で授受する計測情報および監視情報に従って系統設備・機器の保護を行い、
前記監視制御手段は、前記主保護リレー部が計測情報および監視情報を取得し、これら計測情報及び監視情報をシリアル伝送部を介して上位の監視制御システムへ送信し、前記監視制御システムからシリアル伝送部を介して受信する制御情報に従って系統設備・機器の制御出力を得ると共に、前記共有メモリによって前記事故検出リレー部に転送し、該事故検出リレー部に系統設備・機器の制御出力を得ることを特徴とする。

（６）電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行う保護継電手段と、電力系統を監視制御する監視制御手段を備えたディジタル形保護・制御システムであって、
１台のマイクロコンピュータに、前記保護継電手段としての主保護リレー部と事故検出リレー部を機能構成し、かつ前記監視制御手段を機能構成し、
前記マイクロコンピュータは、前記保護継電手段および監視制御手段で必要とする電力系統設備・機器の監視情報を取得するＤＩ回路と、電力系統設備・機器の保護・制御情報を出力するＤＯ回路と、系統設備・機器の計測情報を取得するアナログ入力回路を設け、計測情報および監視情報を共通バスに設けたシリアル伝送部を介して上位の監視制御システムへ送信し、前記監視制御システムからシリアル伝送部を介して受信する制御情報に従って系統設備・機器の制御出力を得ることを特徴とする。

（７）前記主保護リレー部と事故検出リレー部の両ＤＯ回路の出力は、二重化構成によって系統設備・機器を保護・制御することを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行う保護継電手段と、電力系統を監視制御する監視制御手段を一体化したシステム構成とすることにより、システム全体の小スペース化、低コスト化、制御ケーブルの削減、ケーブル敷設工事の削減を図ることができる。

これに加えて、本発明によれば、保護継電手段または監視制御手段の一方が故障したときに他方に影響を及ぼすことがなく、システム全体が機能を喪失することがなくなる。

また、保護継電手段と監視制御手段の間、および主保護リレー部と事故検出リレー部の間は、データ伝送または転送のみで済み、それぞれの制御プロトコルが複雑にからむことがなく、システム設計を容易にかつ信頼性を高めることができる。

また、保護継電手段と監視制御手段は、保護及び監視制御の入出力が保護リレー部のみになり、例えば、同じしゃ断器の「入／切」制御で競合するのを防止した複雑な入出力制御が不要となる。

また、制御電源を保護用と制御用を分けることにより、監視制御の故障時の部分交換を活線挿抜により分離可能となる。

また、制御電源を保護用と制御用を分けることにより、監視制御の故障時の部分交換を絶縁したシリアル伝送部により分離可能となる。

また、監視制御の処理を事故検出リレー部で共用することで部品点数の削減、低コスト化を図ることができる。

また、監視制御の監視処理を主保護リレー部で行い、制御処理を事故検出リレー部で行うことで部品点数の削減、低コスト化を図ることができる。

また、保護機能と監視制御機能を１ＣＰＵで機能構成し、更なる部品点数の削減、低コスト化を図ることができる。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態を示すシステム構成図である。本実施形態では、保護継電機能を持つディジタル形保護リレー部１１と、監視制御機能を持つディジタル形監視制御部１２とをそれぞれマイクロコンピュータで機能構成して共通の筐体に収納し、保護継電機能と監視制御機能を一体化し、省スペース化等を実現する。

また、保護リレー部１１と監視制御部１２は分離配置するが、計測データ取得のためのアナログ入力回路、および保護対象、制御対象となるしゃ断器等の制御に共通のハードウェアを使用する。このとき、系統保護の信頼性向上の観点から、共通のハードウェアは、保護リレー部１１側に設ける。

保護リレー部１１は、主保護リレー部（メインＣＰＵ部）１１Ａと事故検出リレー部（サブＣＰＵ部）１１Ｂの２台のコンピュータ構成とする。このような構成とすることにより、最終出力となる遮断指令（トリップ指令、ＣＢ切り指令）、または、ＣＢ投入（入り指令）を２つのリレー部の共通出力になる補助リレー１１Ｃと１１Ｄではそれぞれ両リレー部出力のＡＮＤ構成にすることで、系統保護に高い信頼性を得る。

アナログ入力部（入力変換部）１１Ｅは、系統のアナログ信号を補助変成器、変流器から取り込んでアナログフィルタ（ＡＦ）、サンプルホールド（Ｓ／Ｈ）、マルチプレクサ（ＭＰＸ）経由してＡ／Ｄ変換回路でディジタルデータ（計測データ）に変換する。この計測データは、主保護リレー部１１ＡのＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等による保護演算データに供すると共に、監視制御部１２を介して上位の遠方監視制御システムへ伝送される。ＤＩ回路は系統機器状態などを監視データとして取得し、監視制御部１２を介して上位の遠方監視制御システムへ伝送する。ＤＯ回路はディジタル保護演算結果によってしゃ断器のトリップ（切り）制御出力を得、また監視制御部１２を介して上位の遠方監視制御システムから伝送される制御データによって、しゃ断器のトリップ（切り）制御出力や「入り」制御出力を得る。

事故検出リレー部１１Ｂは、アナログ入力部１１Ｅを主検出リレー部１１Ａと共用にするため、および監視制御部１２を通した監視制御情報を共用にするため、主保護リレー部１１Ａの内部バスとはＣＲＡＭ（共有メモリ）１１Ｆを介して結合し、ＣＲＡＭ１１Ｆ経由でディジタルデータの転送を可能にする。

このように、アナログ入力部１１Ｅを主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂの共用にすることで、ＭＰＸ，Ａ／Ｄ変換器の故障は、両リレー部１１Ａ、１１Ｂによって検出可能となる。また、両リレー部の誤動作を監視してその防止ができる。

監視制御部１２は、ＣＲＡＭ１２Ｂによって主保護リレー部１１Ａの内部バスとの間でデータの授受を可能にするインタフェース機能を確立し、これによって監視制御部１２と主保護リレー部１１Ａ間の相互のデータ授受、さらにＣＲＡＭ１１Ｆを介して事故検出リレー部１１Ｂとの相互のデータ授受を可能にする。

また、監視制御部１２は、コンピュータ部（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ）の他、シリアル通信部（ＣＯＭ）を有して上位の監視制御システムとの間で監視制御データのシリアル伝送をし、これによって、上位の遠方監視制御装置への監視データの伝送と、上位の遠方監視制御装置からの制御データの取得による監視制御を可能にする。

例えば、遮断指令（トリップ指令、ＣＢ切り指令、または、ＣＢ投入指令）は、上位からの制御情報を監視制御部１２のＣＰＵが解析し、このＣＰＵから主保護リレー部１１Ａへのデータ伝送し、主保護リレー部１１ＡによるＤＯ出力と、さらに主保護リレー部１１ＡからＣＲＡＭ１１Ｆ経由で接続した事故検出リレー部１１へのデータ伝送によるＤＯ出力とに分割して出力させる。このことにより、誤制御防止の信頼を向上させる。

また、一般の設備・機器操作に対しては、「選択指令」「制御指令」の２挙動操作となっているものは、主保護リレー部１１Ａ、または事故検出リレー部１１ＢのＤＯ出力を使用して２挙動動作による補助リレー部１１Ｃ，１１ＤによるＡＮＤ構成によって設備・機器操作の信頼性を向上させる。

制御電源（ＤＣ／ＤＣ）１３は、保護リレー部１１と監視制御部１２の共用の電源として、コストダウン、小スペース化を図る。

以上のとおり、本実施形態は、監視制御機能と保護継電機能を一体化することによって、システム全体の小スペース化、低コスト化、制御ケーブルの削減、ケーブル敷設工事の削減を図ることができ、またシステム全体の低コスト化が実現可能となる。

これに加えて、本実施形態は、監視制御部１２と保護リレー部１１をＣＲＡＭ１２Ｂで互いにバス結合して保護リレー情報および監視制御情報を授受するため、一方の機能喪失にはＣＲＡＭ１２Ｂで互いの結合を解離でき、他方の機能に影響を及ぼすことがなくなり、システム全体の機能を喪失することはなくなる。

同様に、主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１ＢをＣＲＡＭ１１Ｆで互いにバス結合し、事故検出リレー部１１Ｂと監視制御部１２との間の監視制御情報の授受をするため、事故検出リレー部１１Ｂの機能喪失が主保護リレー部１１Ａの機能に影響を及ぼすことがなくなる。また、主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１ＢをＣＲＡＭ１１Ｆで互いにバス結合し、アナログ入力部を共用にして系統信号を取得することができ、系統情報入力回路を削減できる。

また、系統信号の取得は、主保護リレー部１１Ａで行い、これを事故検出リレー部１１Ｂや監視制御部１２に転送するため、監視制御部１２が機能喪失した場合にも少なくとも系統保護機能を確保でき、系統保護の信頼性を向上できる。

また、遠方監視制御情報は監視制御部１２を介して入出力し、必要に応じて保護リレー部１１との間で転送するため、遠方監視制御情報の入出力処理プロトコルが簡単で確実になる。

また、しゃ断器のトリップ、投入制御は、保護リレー部１１を単独の出力部とするため、保護リレー部１１によるしゃ断器の「入／切」出力と監視制御部１２からのしゃ断器制御出力が競合することがなくなり、系統の保護を優先したしゃ断器制御ができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図２に示すように、実施形態１と同様に、保護継電機能と監視制御機能を一体化し、２台のコンピュータ構成とした主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１ＢをＣＲＡＭ結合方式でデータ転送を可能にする。また、保護リレー部１１と監視制御部１２は分離配置するが、計測データ取得のためのアナログ入力回路、および保護対象、制御対象となるしゃ断器等を共通のハードウェアで制御する。

本実施形態が実施形態１と異なる部分は、実施形態１では監視制御部１２と保護リレー部１１の制御電源１３を共用とし、監視制御部１２と保護リレー部１１とのインタフェースをＣＲＡＭ１２Ｂとするのに対し、本実施形態では保護リレー部１１の制御電源１３Ａと監視制御部１２の制御電源１３Ｂを独立させた電源分割方式とし、さらに保護リレー部１１と監視制御部１２のＣＲＡＭインタフェースを活栓挿抜可能なバッファＩＣ１４を介挿することで、保護リレー部１１と監視制御部１２を電気回路的に分離して個別の処理を可能にする点にある。

この構成により、本実施形態では、実施形態１の作用効果に加えて、例えば、監視制御部１２を保守のためにその電源を切っても、バッファＩＣ１４の「抜き」取りで、保護リレー部１１は監視制御部１２の影響を受けることなく保護機能を確立しておくことができる。また、保護リレー部１１が保守のためにその電源を切っても、監視制御部１２は保護リレー部１１が機能喪失中であることを監視データとして上位の遠方監視制御システムに伝送できる。

なお、監視制御部１２からの制御出力を保護リレー部１１を介して実行する場合は、保護リレー部の電源断で影響を受けるが、保護機能が無くても、現場の系統設備・機器を直接に制御することで代替することができる。

（実施形態３）
本実施形態は、図３に示すように、実施形態１、２と同様に、保護継電機能と監視制御機能を一体化し、２台のコンピュータ構成とした主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１ＢをＣＲＡＭ１１Ｆで結合し、データ転送を可能にする。また、保護リレー部１１と監視制御部１２は分離配置するが、計測データ取得のためのアナログ入力回路、および保護対象、制御対象となるしゃ断器等を共通のハードウェアで制御する。

本実施形態は、実施形態２と同様に、保護リレー部１１の制御電源１３Ａと監視制御部１２の制御電源１３Ｂを独立させるが、実施形態２と異なる部分は、保護リレー部１１と監視制御部１２の間をシリアル通信部（ＣＯＭ）１５、１６で電気回路的に分離している。

本実施形態は、実施形態２と同様に、例えば、監視制御部１２を保守のためにその電源を切っても、保護リレー部１１は影響を受けることなく保護機能を確立しておくことができる。逆に、保護リレー部１１が保守のためにその電源を切っても、監視制御部１２は上位の遠方監視制御システムとのデータ授受ができる。

なお、シリアル通信部（ＣＯＭ）１５と１６は、１：１結合でもＮ：Ｎ結合の通信であっても良い。その絶縁がフォトカプラを使用したＲＳ４８５，ＲＳ４２２でもパルストランスを使用したもの、光伝送であっても良い。

（実施形態４）
本実施形態は、図４に示すように、保護リレー部１１を主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂで保護機能と監視制御機能を持たせ、事故検出リレー部１１Ｂに監視制御情報のシリアル伝送部（ＣＯＭ）１７を持たせて監視制御機能を持たせることで、保護継電と監視制御の一体化と、その小スペース化等を実現するものである。

監視制御情報の伝送機能と保護機能を持つ事故検出リレー部１１Ｂは、保護対象、制御対象となるしゃ断器等を共通のハードウェアで制御する。このとき、信頼性の観点から、共通のハードウェアの中で保護機能の２重化の考え方を監視制御にも適用することにより、監視制御機能を保護機能の中に取り込みながら、保護と監視制御を実現するシステムとする。

制御電源（ＤＣ／ＤＣ）１３は、主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂに共通の電源とし、主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂの２台のコンピュータシステムとする。このような構成とすることにより、最終出力となる遮断指令（トリップ指令、ＣＢ切り指令、または、ＣＢ投入指令）を２つのリレー部による補助リレー１１Ｃまたは１１ＤのＡＮＤ構成にすることで、高信頼度設計が行われる。

また、主検出リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂの間はＣＲＡＭ１１Ｆ経由で情報転送を可能にし、主保護リレー部１１Ａからの計測データの取得と、上位の監視制御システムとの間の計測データ伝送と制御データ取得を可能にする。また、主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂのうち、一方のリレー部の機能喪失、ＣＰＵ暴走などによる誤動作を防ぐ二重化の構成を確保する。

監視制御には、例えば、遮断指令（トリップ指令、ＣＢ切り指令、または、ＣＢ投入指令）は、上位からの制御情報を事故検出リレー部１１Ｂが解析し、この出力と主保護リレー部１１Ａからの出力に分割して出力させることにより、誤制御防止の信頼性を向上させる。

また、一般の設備・機器操作に対しては、「選択指令」「制御指令」の２挙動操作となっているものは、事故検出リレー部１１Ｂそのもので、ＤＯ出力を使用して２挙動動作による補助リレーによるＡＮＤ構成によって信頼性を向上する。

（実施形態５）
本実施形態は、実施形態４と同様に、保護リレー部１１を主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂで保護機能と監視制御機能を持たせる。本実施形態では、図５に示すように、上位の監視制御システムへの監視データおよび計測データ送信には主保護リレー部１１Ａにバス結合したシリアル伝送部１８を設けることで監視機能を持たせ、上位の監視制御システムからの監視制御情報の送受信には主保護リレー部１１Ａで行い、ＣＲＡＭ１１Ｆを介して事故検出リレー部１１Ｂに制御機能を持たせる構成とする。

本実施形態は、主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂの構成は、実施形態４と同じであるが、実施形態４における上位と監視制御情報の交換に、主保護リレーのシリアル伝送部（ＣＯＭ）１８経由で行う構成である。

例えば、遮断指令（トリップ指令、ＣＢ切り指令、または、ＣＢ投入指令）は、上位からの制御情報を主保護リレー部１１Ａが解析し、それからの出力と事故検出リレー部１１Ｂからの出力に分割して出力させることにより、誤制御防止の信頼性を向上させる。

また、一般の機器操作に対しては、「選択指令」「制御指令」の２挙動操作となっているものは、メインＣＰＵそのもので、ＤＯ出力を使用して２挙動動作による補助リレー部によるＡＮＤ構成によって信頼性を向上させられる。

また、事故検出リレー部１１Ｂの機能喪失にも、監視データは主保護リレー部１１Ａと上位の監視制御システムとの間で授受し、監視が可能となる。

（実施形態６）
本実施形態は、実施形態４または５と同様に、保護リレー部１１を主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂで保護機能と監視制御機能を持たせる。本実施形態では、図６に示すように、保護継電機能と監視制御機能を１台のコンピュータ（主保護リレー部）で実現する。

実施形態４および実施形態５では、主保護リレー部１１Ａと事故検出リレー部１１Ｂの構成は、コンピュータの２系列構成としていたが、本実施形態では、１系列のコンピュータで保護機能と監視制御機能を実現する。この場合、コンピュータの機能喪失で保護機能および監視制御機能の両方の機能喪失になるが、単純な機能構成で済む末端の系統設備・機器の保護や監視制御に適用して大幅なコストダウンを図ることができる。

なお、本実施形態では、１台のマイクロコンピュータで保護機能、監視制御機能を実現するため、誤動作、誤制御とならないように、ディジタル出力（ＤＯ）回路の二重化、保護演算および制御処理を二重化機構とし、トータル性能と価格・機能とのバランスで冗長設計を可能としている。

また、本実施形態においては、１台のマイクロコンピュータで主保護リレー部と事故検出リレー部および監視制御部を機能構成するため、マイクロコンピュータの暴走による誤出力を防止する保護・制御出力（ＤＯ回路出力）方式を採用するのが好ましい。この誤出力防止方式は、本願出願人は既に提案している（例えば、特願２００３−１２４９１２号）。この方式は、ワンチップコンピュータなど、二重化保護処理を実行する１つのコンピュータは保護出力をコード化したパターンデータでディジタル出力回路（ＤＯ回路）にセットし、このコンピュータの外付け回路としてディジタル出力回路から出力されるパターンデータが予め定めたパターンであることを判定できたときにしゃ断器のトリップ出力を得るパターン判定回路を設ける方式とする。また、コンピュータの暴走などで、誤って正規のパターンが発生するのを防止するため、主保護リレー部または事故検出リレー部によるタスク処理をそれぞれ別のタスク処理に割り当てるタスク処理の二重化を施し、さらにまた、タスク処理結果の出力処理をコード化して複数のメモリセルに出力する方式とする。

本発明の実施形態１を示すシステム構成図。 本発明の実施形態２を示すシステム構成図。 本発明の実施形態３を示すシステム構成図。 本発明の実施形態４を示すシステム構成図。 本発明の実施形態５を示すシステム構成図。 本発明の実施形態６を示すシステム構成図。 従来のシステム構成例を示す図。

符号の説明

１１ 保護リレー部
１１Ａ 主保護リレー部
１１Ｂ 事故検出リレー部
１１Ｃ、１１Ｄ 補助リレー
１１Ｅ アナログ入力部
１１Ｆ 共有メモリ
１２ 監視制御部
１２Ａ シリアル伝送部
１２Ｂ 共有メモリ
１３、１３Ａ、１３Ｂ 制御電源
１４ バッファＩＣ
１５、１６、１７、１８ シリアル伝送部

Claims (7)

1. 電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行う保護継電手段と、電力系統を監視制御する監視制御手段を備えたディジタル形保護・制御システムであって、
   前記保護継電手段は、それぞれマイクロコンピュータ構成の主保護リレー部と事故検出リレー部を設け、両リレー部にはそれぞれ電力系統設備・機器の監視情報を取得するＤＩ回路と、電力系統設備・機器の保護・制御情報を出力するＤＯ回路を設け、前記主保護リレー部には系統設備・機器の計測情報を取得するアナログ入力回路を設け、前記主保護リレー部と事故検出リレー部との共通バス間に設けた共有メモリによって両リレー部間で授受する計測情報および監視情報に従って系統設備・機器の保護を行い、
   前記監視制御手段は、マイクロコンピュータ構成とし、前記主保護リレー部との共通バス間に設けた共有メモリを介して計測情報および監視情報を取得し、これら計測情報及び監視情報をシリアル伝送部を介して上位の監視制御システムへ送信し、前記監視制御システムからシリアル伝送部を介して受信する制御情報を前記共有メモリによって前記主保護リレー部に転送し、該主保護リレー部から前記共有メモリによって前記事故検出リレー部に転送し、該主保護リレー部と事故検出リレー部に系統設備・機器の制御出力を得ることを特徴とするディジタル形保護・制御システム。
2. 前記保護継電手段の制御電源と、監視制御手段の制御電源を独立させた電源分割方式とし、主保護リレー部と監視制御部のバス間に設ける共有メモリに活栓挿抜可能なバッファＩＣを介挿したことを特徴とする請求項１に記載のディジタル形保護・制御システム。
3. 前記保護継電手段の制御電源と、監視制御手段の制御電源を独立させた電源分割方式とし、主保護リレー部と監視制御部のバス間にシリアル伝送部を介挿して情報転送を行うことを特徴とする請求項１に記載のディジタル形保護・制御システム。
4. 電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行う保護継電手段と、電力系統を監視制御する監視制御手段を備えたディジタル形保護・制御システムであって、
   前記保護継電手段は、それぞれマイクロコンピュータ構成の主保護リレー部と事故検出リレー部を設け、両リレー部にはそれぞれ電力系統設備・機器の監視情報を取得するＤＩ回路と、電力系統設備・機器の保護・制御情報を出力するＤＯ回路を設け、前記主保護リレー部には系統設備・機器の計測情報を取得するアナログ入力回路を設け、前記主保護リレー部と事故検出リレー部との共通バス間に設けた共有メモリによって両リレー部間で授受する計測情報および監視情報に従って系統設備・機器の保護を行い、
   前記監視制御手段は、前記事故検出リレー部に機能構成し、前記主保護リレー部との共通バス間に設けた共有メモリを介して計測情報および監視情報を取得し、これら計測情報及び監視情報をシリアル伝送部を介して上位の監視制御システムへ送信し、前記監視制御システムからシリアル伝送部を介して受信する制御情報に従って系統設備・機器の制御出力を得ると共に、前記共有メモリによって前記主保護リレー部に転送し、該主保護リレー部に系統設備・機器の制御出力を得ることを特徴とするディジタル形保護・制御システム。
5. 電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行う保護継電手段と、電力系統を監視制御する監視制御手段を備えたディジタル形保護・制御システムであって、
   前記保護継電手段は、それぞれマイクロコンピュータ構成の主保護リレー部と事故検出リレー部を設け、両リレー部にはそれぞれ電力系統設備・機器の監視情報を取得するＤＩ回路と、電力系統設備・機器の保護・制御情報を出力するＤＯ回路を設け、前記主保護リレー部には系統設備・機器の計測情報を取得するアナログ入力回路を設け、前記主保護リレー部と事故検出リレー部との共通バス間に設けた共有メモリによって両リレー部間で授受する計測情報および監視情報に従って系統設備・機器の保護を行い、
   前記監視制御手段は、前記主保護リレー部が計測情報および監視情報を取得し、これら計測情報及び監視情報をシリアル伝送部を介して上位の監視制御システムへ送信し、前記監視制御システムからシリアル伝送部を介して受信する制御情報に従って系統設備・機器の制御出力を得ると共に、前記共有メモリによって前記事故検出リレー部に転送し、該事故検出リレー部に系統設備・機器の制御出力を得ることを特徴とするディジタル形保護・制御システム。
6. 電力系統設備・機器の事故を判別してその保護を行う保護継電手段と、電力系統を監視制御する監視制御手段を備えたディジタル形保護・制御システムであって、
   １台のマイクロコンピュータに、前記保護継電手段としての主保護リレー部と事故検出リレー部を機能構成し、かつ前記監視制御手段を機能構成し、
   前記マイクロコンピュータは、前記保護継電手段および監視制御手段で必要とする電力系統設備・機器の監視情報を取得するＤＩ回路と、電力系統設備・機器の保護・制御情報を出力するＤＯ回路と、系統設備・機器の計測情報を取得するアナログ入力回路を設け、計測情報および監視情報を共通バスに設けたシリアル伝送部を介して上位の監視制御システムへ送信し、前記監視制御システムからシリアル伝送部を介して受信する制御情報に従って系統設備・機器の制御出力を得ることを特徴とするディジタル形保護・制御システム。
7. 前記主保護リレー部と事故検出リレー部の両ＤＯ回路の出力は、二重化構成によって系統設備・機器を保護・制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のディジタル形保護・制御システム。

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