JP2010014543A - オシロデータ収集選択装置 - Google Patents

Abstract

【課題】信号入力チャンネル数が系統の規模に応じたものにできる柔軟な構成を備え、また、故障時においてはシステム全体に及ぼす影響が小さくて済むオシロデータ収集選択装置を提供する。
【解決手段】オシロデータ収集選択装置は、複数のオシロユニットと、これらのオシロユニットから出力されるオシロデータをネットワークを介して収集するオシロサーバーとを備えている。各オシロユニットは、ユニット間起動インターフェイスで相互に接続されていて、いずれかのユニットで接点入力信号が発生すると全ユニットが一斉にオシロデータを出力する。オシロサーバーは、予め設定してるグルーピングテーブルに基づいて、受信したオシロデータから関連するデータを抽出して出力する。
【選択図】図４

Description

この発明は、電力系統（以下、系統と略す）の電流や電圧を記録し、事故等リレーの動作時に電流や電圧の情報を出力するオシロデータ装置において、特に、系統のアナログ電圧、電流のサンプリングデータを含むオシロデータを生成するオシロ装置と、このオシロデータをネットワーク等を経由して収集し、必要なデータを選択するオシロサーバーとで構成されるオシロデータ収集選択装置に関する。

オシロ装置は、信号入力チャンネルに系統の電圧信号、電流信号が入力し、これをサンプリングしてメモリに順次記憶していく。オシロ装置は、さらに、接点入力チャンネルを備えており、このポートに、系統の適当な箇所に設けられているリレー等の接点入力信号が入力する。通常は、信号入力チャンネル、接点入力チャンネルは各々複数個設けられており、接点入力チャンネルのいずれかに入力している接点入力信号がオン（リレー接点がオン）すると、その信号をトリガー信号としてメモリに記憶されているサンプリングデータを所定期間分（トリガー信号の前後の所定期間分）含むオシロデータが生成されて出力される。

オシロサーバーでは、このオシロデータを収集して、系統での事故等発生時における波形解析を行うことが可能になる。

図１は、従来のオシロデータ収集選択装置の構成図である。

このオシロデータ収集選択装置は、オシロ装置１とオシロサーバー２とで構成され、これらがネットワーク回線３で接続されている。

オシロ装置１は、複数の信号入力チャンネルＡＣ１〜ＡＣｎ分の電圧信号、電流信号を受ける信号入力端子と、複数の接点入力チャンネルＤＩ１〜ＤＩｍ分の接点入力信号を受ける接点入力端子を備えている。信号入力チャンネルＡＣ１〜ＡＣｎには、それぞれ、系統内のセンサで検出した電圧信号や電流信号が入力し、接点入力チャンネルＤＩ１〜ＤＩｍには、系統内に設けられているリレートリップ等の接点入力信号が入力する。

オシロ装置は、図２に示すようなグルーピングテーブル４を備えている。このグルーピングテーブル４は、信号入力（チャンネル）と接点入力（チャンネル）をそれぞれ関連する入力要素毎のグループ１〜ｋ（この図ではｋ＝２０）にグループ分けするのに用いる。各グループは、事故時等の波形解析に必要な入力要素をまとめてあり、いずれかの接点入力チャンネルに接点入力信号があるとその信号がトリガーとなって、そのグループの信号入力チャンネルに入力している信号（サンプリングデータ）をオシロデータにしてオシロサーバー２に出力する。

このように、グルーピングテーブル４をオシロ装置１に設けることによって、トリガー要因毎に、解析に必要なオシロデータだけを選択してオシロサーバー２に出力することができる。

また、図３に示すように、入力チャンネル数の少ない複数のオシロユニット１０〜１２を使用し、系統の全ての電圧／電流信号と接点入力信号を各オシロユニットに分割するオシロデータ収集選択装置も提案されている。この装置では、各オシロユニットにグルーピングテーブルが設けられている。

さらに、複数のオシロユニットを１つのオシロサーバーに接続し、各オシロ装置からのオシロデータをオシロサーバーに集めて、オシロユニット間の波形解析を行う装置が提案されている（特許文献１）。この装置では、各オシロユニット間をユニット間起動インターフェイス端子で接続し、いずれかのオシロユニットでトリガー信号が発生すると、他のオシロユニットに対してもそのトリガー信号を送信する。これにより、全てのオシロユニットからオシロデータを受信することにより、オシロユニット間の波形解析を可能にする。
２００７−２８５８５７号公報

しかしながら、図１に示す装置では、オシロ装置１とオシロサーバー２との関係が１対１であるため、次の問題がある。

すなわち、信号入力チャンネル数が多数あるオシロ装置１を小さな系統で使用する場合は、チャンネル数が余ってしまうため、コスト高になる。また、信号入力チャンネル数が多数あるオシロ装置１を大きな系統で使用する場合は、オシロ装置が停止しているとき、系統に故障等が発生しトリガー信号が発生するような事象が発生しても、全部のチャンネルが無効となるためにシステム全体に及ぼす影響が大きくなる。

また、図３に示す装置では、故障発生時に全部のオシロユニットを停止する必要はないが、系統の全ての電圧／電流信号と接点入力信号を各オシロユニットに分割しているために、図１に示す装置に比較して、グルーピングに制限がある。例えば、オシロユニット１０は、オシロユニット１１への接点入力信号でトリガーすることは出来ない。

さらに、特許文献１に示す装置は、オシロデータ収集選択装置にグルーピングテーブルを備えるものではないために、事故毎に解析に必要なオシロデータだけを抽出することができない。

そこで、この発明の目的は、信号入力チャンネル数が系統の規模に応じたものにできる柔軟な構成を備え、また、故障時においてはシステム全体に及ぼす影響が小さくて済むオシロデータ収集選択装置を提供することにある。

この発明のオシロデータ収集選択装置は、複数個のオシロユニットと、オシロサーバーとで構成される。

オシロユニットは、少なくとも１つ以上の信号入力チャンネル分の電流信号又は電圧信号を受ける信号入力端子と、少なくとも１つ以上の接点入力チャンネル分の接点入力信号を受ける接点入力端子と、ユニット間起動インターフェイス端子と、前記信号入力チャンネルに入力した電流信号又は電圧信号のサンプリングデータを記憶するメモリとを備え、トリガー信号に基づいて、前記メモリに記憶されているサンプリングデータを含むオシロデータを出力する。

オシロサーバーは、前記オシロデータの中から、予め設定したグルーピングテーブルに基づいて特定のオシロデータを抽出するオシロデータ抽出部を備える。

前記複数個のオシロユニットの各々のユニット間起動インターフェイス端子は、ユニット間で相互に接続され、接点入力チャンネルで接点入力信号を受けると前記トリガー信号を生成して全オシロユニットに出力する。

前記オシロサーバーのグルーピングテーブルの各グループは、信号入力チャンネルと接点入力チャンネルをオシロユニットのユニット番号とともに記憶し、
前記オシロサーバーのオシロデータ抽出部は、各グループのいずれかの接点入力チャンネルでの入力があると、そのグループの信号入力チャンネルからのサンプリングデータを含むオシロデータを前記特定のオシロデータとして抽出する。

なお、前記複数個のオシロユニットは、トリガー信号発生時においての、オシロユニット番号と、トリガー信号が接点入力チャンネルに入力した接点入力信号に基づくものか前記ユニット間起動インターフェイス端子で受信されたものか否かを識別するトリガー要因データと、所定期間のサンプリングデータと、接点入力信号とを含むオシロデータを出力する。

この発明のオシロデータ収集選択装置は、複数のオシロユニット間がユニット間起動インターフェイスにより接続されていて、いずれかのオシロユニットで接点入力信号を受けると、全てのユニットにトリガー信号が送信される。このとき、全てのオシロユニットからオシロサーバーに対してオシロデータが出力される。オシロサーバーでは、受信したオシロデータから、グルーピングテーブルに基づいて特定のオシロデータを抽出する。

オシロサーバーのグルーピングテーブルは、図２に示すようなテーブルと類似しているが、各セルには、オシロユニットのユニット番号が付加されている。このようにすることで、トリガー要因となった接点入力チャンネルのグループの特定と、そのグループ内に含まれる信号入力チャンネルの特定を行うことができる。

この発明によれば、系統の規模に応じた最適な数のオシロユニットを設定することができ、全体としてシステムのコストアップを防ぐことができるとともに、故障時においてはシステム全体に及ぼす影響を小さくすることができる。

図４は、この発明の実施形態であるオシロデータ収集選択装置の概略構成図である。

同図において、複数のオシロユニット１０〜１３・・・Ｎは、それぞれ系統の適切な箇所に設置されている。これらのオシロユニット１０〜１３・・・Ｎから出力されるオシロデータは、ネットワーク３を介してオシロサーバー２０に入力される。

各オシロユニットは、少なくとも１つ以上の信号入力チャンネルＡＣｎ分の電流信号又は電圧信号を受ける入力信号受信端子と少なくとも１つ以上の接点入力チャンネルＤＩｍ分の接点入力信号を受ける接点信号受信端子と、１つのユニット間起動インターフェイス端子ＴＰとを入力側に備えている。なお、この実施形態では、入力信号受信端子としてアナログ入力端子を採用しているが、後述のように(図９）、入力信号がデジタル信号の場合は、デジタル入力端子が採用され、直接サンプリングデータが入力される。後者の場合は、信号入力チャンネルＡＣｎ分の電流信号又は電圧信号（サンプリングデータ）がデジタル入力端子にシリアルに入力される。

各信号入力チャンネルＡＣｎと接点入力チャンネルＤＩｍは、ユニット毎に異なっていて、系統において相互に関係あるチャンネルがユニット毎に集められている。

図５は、電力系統の一例を示している。例えば、図５において、甲母線３０に関係するＣＴ、ＰＴからの電流信号や電圧信号は、図４のオシロユニット１０の信号入力チャンネルＡＣｎに入力し、乙母線３１に関係するＣＴ、ＰＴからの電流信号や電圧信号は、オシロユニット１１の信号入力チャンネルＡＣｎに入力し、＃１線路３２に関係するＣＴ、ＰＴからの電流信号や電圧信号は、オシロユニット１２の信号入力チャンネルＡＣｎに入力し、＃２線路３３に関係するＣＴ、ＰＴからの電流信号や電圧信号は、オシロユニット１３の信号入力チャンネルＡＣｎに入力する。

また、甲母線保護用リレーの接点入力信号（リレートリップ信号）や乙母線保護用リレーの接点入力信号は、オシロサーバー２０でのオシロデータの解析に役立ちやすいように、どのオシロユニットに入力するかが決められる。主に、前記信号入力チャンネルＡＣｎへ入力されたオシロユニットに、そのオシロユニットに関連する保護用リレーの接点入力信号が接続される。例えば、オシロユニット１０が甲母線３０に関係するなら、オシロユニット１０の接点入力チャンネルには甲母線保護用リレーの接点が接続される。また、オシロユニット１１が乙母線３１に関係するなら、オシロユニット１１の接点入力チャンネルには乙母線保護用リレーの接点が接続される。＃１線路３２、＃２線路３３の接点入力信号においても同様である。

こうすることで、例えば、オシロユニット１０の接点入力チャンネルがトリガー要因であるときには、オシロユニット１０自身の信号入力チャンネルＡＣｎが選択される。しかし、これだけで必要な電圧／電流信号データがすべて揃うわけではなく、これ以外に他のオシロユニット（例えばオシロユニット１１）に入力された電圧／電流信号データが必要な場合がある。

図６は、オシロユニット１０の構成図である。他のオシロユニット１１〜Ｎは、オシロユニット１０と同じ構成にあるため、以下、オシロユニット１０について説明する。

電圧信号又は電流信号を受ける入力信号受信端子Ｔ（ＡＣｎ）には、Ａ／Ｄ変換器１００が接続され、ここで所定の分解能のデジタルデータにサンプリングされ、サンプリングデータは、パラレル−シリアル変換回路を介して（図示を略す）マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１０１に入力する。

接点入力信号を受ける接点信号受信端子Ｔ（ＤＩｍ）は、接点入力信号を受けるとトリガー信号を生成してＭＰＵ１０１に出力する。

ユニット間起動インターフェイスＴＰは、ＭＰＵ１０１に接続され、ＭＰＵ１０１は、他のユニットから送られてきたトリガー信号を検出する。

メモリ１０２は、電圧／電流信号のサンプリングデータを信号入力チャンネル毎に一定の時間分記憶する。

ネットワークインターフェイス１０３は、ＭＰＵ１０１からのオシロデータをネットワーク３に出力する。

以上の構成のオシロユニット１０において、ＭＰＵ１０１は、常時、電圧／電流信号を信号入力チャンネル毎にメモリ１０２に記憶していて、接点入力信号を検出すると、トリガー信号を生成してユニット間起動インターフェイスＴＰを介して他のユニットに出力する。また、そのトリガー信号によって、或いはユニット間起動インターフェイスＴＰで受信した他のユニットからのトリガー信号によってメモリ１０２に記憶されている信号入力チャンネル毎のサンプリングデータを含むオシロデータを作成し、これをネットワーク３を介してオシロサーバー２０に出力する。

他のオシロユニット１１〜Ｎは、オシロユニット１０からトリガー信号を受信すると、オシロユニット１０と同様な動作を行う。すなわち、メモリ１０２に記憶されているサンプリングデータを含むオシロデータを作成し、これをネットワーク３を介してオシロサーバー２０に出力する。

図７は、オシロデータの構成を示している。

ユニット番号Ａ１は、オシロユニットを識別するためのユニット番号であり、次の数値により示される。

ＸＸＸｎ
ただし、
ＸＸＸ ユニット番号
トリガー時刻Ａ２は、トリガ信号の生成時又は受信時の時刻である。

トリガー要因種別Ａ３は、トリガー要因が接点入力信号によるものかどうかを識別する符号であり、次の数値により示される。

０〜６ 接点入力信号又は手動等による（接点入力信号は、例えば「０」）
７ ユニット間起動インターフェイスＴＰの受信による
サンプリングデータ・接点情報等Ａ４は、トリガー前後一定時間のサンプリングデータ（各信号入力チャンネル毎）と、トリガー時の各接点入力信号の状態である。

例えば、オシロユニット１０に入力するいずれかの接点入力信号によりトリガー信号が生成されると、全てのユニットにおいてトリガー時刻Ａ２が同一のオシロデータが生成され、これらのオシロデータがオシロサーバー２０に対して一斉に送信される。また、オシロユニット１０のトリガー要因Ａ３は、接点入力信号を示す０〜６から選ばれる数値となり、それ以外のオシロユニット１１〜Ｎのトリガー要因は、「７」となる。

オシロサーバー２０は、入力設定部２００と、オシロデータ抽出部２０１とオシロデータ出力部２０２とを備えている。

オシロデータ抽出部２０１は、グルーピングテーブル２０１ａを備えている。入力設定部２００は、グルーピングテーブル２０１ａの内容を任意に設定する部位であり、キーボード等で構成される。

図８は、グルーピングテーブル２０１ａを示している。

この例では、グルーピングテーブル２０１ａは、グループ１〜グループ２０に分けられていて、図２と同様に、各グループは、信号入力チャンネルと接点入力チャンネルをグループ分けしている。このテーブル２０１ａが図２に示すテーブル４と相違する点は、テーブルの各セルに、信号入力チャンネル及び接点入力チャンネルの他にユニット番号ＸＸＸｎを記憶している点である。このユニット番号ＸＸＸｎは、セル内に記憶されている入力チャンネルＡＣｎ又は接点入力チャンネルＤＩｍの位置（オシロユニット番号）を表す。

グルーピングテーブル２０１ａがこのように構成されていることにより、いずれかのオシロユニットでトリガーがかかったときに、全ユニットからオシロデータが送信されてきても、その中から、トリガーを起こした接点入力信号に関係するオシロデータ（特定のオシロデータ）だけを抽出して、オシロデータ出力部２０２に出力することができる。

例えば、オシロユニット１１（ユニット番号ＸＸＸ２）の接点入力チャンネルＤＩ６に接点入力信号が入力すると、図８のグルーピングテーブル２０１ａでは、グループ３の信号入力チャンネルＡＣ３、ＡＣ５、・・・ＡＣ１０が選ばれる。ここで、信号入力チャンネルＡＣ３はオシロユニット１１（ユニット番号ＸＸＸ２）の入力チャンネルであり、信号入力チャンネルＡＣ５はオシロユニット１０（ユニット番号ＸＸＸ１）の入力チャンネルであり、信号入力チャンネルＡＣ１０はオシロユニット１２（ユニット番号ＸＸＸ３）の入力チャンネルである。このように、一つのオシロユニットに対してトリガーがかかったときに、複数のオシロユニットからのオシロデータを抽出できる。もちろん、グループ１のように、オシロユニット１０の信号入力チャンネルと接点入力チャンネルがすべてグループ１に属するようにしておくことにより、グループ１のいずれかの接点入力チャンネルに接点入力信号が入力されたときにだけ、グループ１の全信号入力チャンネルからのオシロデータを抽出するようにできる。

以上のように、いずれかのオシロユニットがトリガーされると全ユニットからオシロサーバーに対して一斉にオシロデータを送信する。オシロサーバーは、送信されてきたオシロデータから、グルーピングテーブル２０１ａを参照して、接点入力信号に関連しているオシロデータを特定のオシロデータとして抽出する。

したがって、信号入力チャンネル数や接点入力チャンネル数の小さなオシロユニットを、系統の規模に合わせて必要な数だけ設置すれば良い。また、各ユニットにはグルーピングテーブルを設ける必要はないため、各ユニット及びオシロデータ収集選択装置全体のコストダウンを実現できる。

また、稼働中に、もし、いずれかのオシロユニットが故障すると、そのユニットだけを系統から外すことで、他のオシロユニットの稼働を継続できる。このため、故障発生時にも、全体に及ぼす影響が最小限となる。

以上の実施形態では、図６に示すように、電圧/電流信号を受信する入力信号受信端子Ｔ（ＡＣｎ）と、Ａ／Ｄ変換器１００とをオシロユニット１０内に設けているが、図９のように、これらの入力信号受信端子Ｔ（ＡＣｎ）とＡ／Ｄ変換器１００と、さらにＡ／Ｄ変換器１００の出力をパラレル−シリアル変換するＰ／Ｓ変換器１０４とを内蔵した信号入力回路４０をオシロユニット１０とは別の場所に設けることも可能である。この場合、信号入力回路４０の出力はデジタル信号（信号入力チャンネルＡＣｎ分の電流信号又は電圧信号のサンプリングデータ）であり、デジタル入力端子（入力信号受信端子）ＴＤには、図１０に示すように、上記サンプリングデータが信号入力チャンネル順にシリアルに入力される。

従来のオシロデータ収集選択装置の構成図である。 従来のグルーピングテーブルの構成図である。 従来の他のオシロデータ収集選択装置の構成図である。 この発明の実施形態であるオシロデータ収集選択装置の概略構成図である。 電力系統の一例を示している。 オシロユニット１０の構成図である。 オシロデータの構成を示している。 グルーピングテーブルの構成図である。 オシロユニット１０の他の例の構成図である。 デジタル入力端子に入力するサンプリングデータの一例を示す。

符号の説明

１０〜１３−Ｎ オシロユニット
２０ オシロサーバー
２０１ オシロデータ抽出部
２０１ａ グルーピングテーブル

Claims (2)

1. 少なくとも１つ以上の信号入力チャンネル分の電流信号又は電圧信号を受ける入力信号受信端子と、少なくとも１つ以上の接点入力チャンネル分の接点入力信号を受ける接点信号受信端子と、ユニット間起動インターフェイス端子と、前記信号入力チャンネルに入力した電流信号又は電圧信号のサンプリングデータを記憶するメモリと、を備え、トリガー信号に基づいて、前記メモリに記憶されているサンプリングデータを含むオシロデータを出力する複数個のオシロユニットと、
   前記オシロデータの中から、予め設定したグルーピングテーブルに基づいて特定のオシロデータを抽出するオシロデータ抽出部を備えるオシロサーバーと、を備え、
   前記複数個のオシロユニットの各々のユニット間起動インターフェイス端子は、ユニット間で相互に接続され、いずれかのオシロユニットの接点入力チャンネルに接点入力信号の入力があると前記トリガー信号を生成して全オシロユニットに出力し、
   前記オシロサーバーのグルーピングテーブルの各グループは、信号入力チャンネルと接点入力チャンネルをオシロユニットのユニット番号とともに記憶し、
   前記オシロサーバーのオシロデータ抽出部は、各グループのいずれかの接点入力チャンネルに接点入力信号の入力があると、そのグループの信号入力チャンネルからのサンプリングデータを含むオシロデータを前記特定のオシロデータとして抽出する、オシロデータ収集選択装置。
2. 前記複数個のオシロユニットの各々は、トリガー信号発生時においての、オシロユニット番号と、トリガー信号が接点入力チャンネルに入力した接点入力信号に基づくものか前記ユニット間起動インターフェイス端子で受信されたものか否かを識別するトリガー要因データと、所定期間のサンプリングデータと、接点入力信号とを含むオシロデータを出力する、請求項１記載のオシロデータ収集選択装置。

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