JP2011244526A

JP2011244526A - ディジタルリレー

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Publication number: JP2011244526A
Application number: JP2010112049A
Authority: JP
Inventors: Yoriaki Iwazawa; 頼晃岩澤; Toshihiko Miyauchi; 俊彦宮内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-14
Also published as: JP5851084B2

Abstract

【課題】接続した主回路母線側から実際の測定値入力が無い場合でも、上位に設けられた伝送システム監視装置との間で伝送システムの健全性の確認ができるディジタルリレーを得る。
【解決手段】主回路母線１に接続された負荷４を保護するためのディジタルリレーであって、主回路電流の計測値を入力して演算を行う計測回路１２と、データ処理を行うメインＣＰＵ１０と、伝送用データの処理を行う伝送用ＣＰＵ１１と、外部に設けられた伝送バス１４を介して上位の伝送システム監視装置１５との間で伝送データの授受を行う伝送インターフェース回路１３とを有し、伝送システム監視装置１５に対して模擬データを出力するための模擬出力生成手段として、計測値模擬出力手段１６をメインＣＰＵ１０に備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば、コントロールセンタ等に設けられた負荷保護装置に使用されるディジタルリレーに関し、特に、その上位に設けられた伝送システムとのチェック機能の改善を図ったディジタルリレーに関するものである。

従来の、ディジタルリレーの一例を図９により説明する。図において、接続された電力系統４１から、ＣＴ／ＰＴ等によって電圧，電流等のアナロク信号をアナログ入力回路４２に取り込んでディジタルデータに変換し、取り込まれたディジタルデータを用いてリレー演算部４３で電力系統における事故の有無等の保護演算を行う。シーケンス制御演算部４４では、リレー演算部４３の判定結果やＤ／Ｉ部４５に取り込まれた遮断器の開閉状態等の外部条件を用いてシーケンス制御を行ない、もし電力系統に事故が発生していると判断された場合、ディジタル出力回路（Ｄ／Ｏ）４６にしゃ断指令を出力し、図示しない伝送バスを介して系統に設置された遮断器を開放して系統事故を除去するとともに、その情報を上位の監視装置へ送信するようになっている。また、マンマシンインターフェース４７や監視制御演算部４８を備え、整定値を入力したり、監視状態を表示したりすることができるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−１９９６４６号公報（第２頁、図４）

上記の特許文献１のディジタルリレーでは、リレー演算部４３、あるいはシーケンス制御演算部４４等において、個々に自回路内のメモリ回路の監視や演算データのパリティ監視，演算機能チェック等種々の自動監視を実行して、機器システム異常時にはその情報をＤ／Ｏ部を介して伝送バスに送出できるようになっており、上流側にある伝送システム監視装置は、その送出されたデータを受信することで、当該ディジタルリレーの異常を監視することができる。
しかしながら、実際にディジタルリレー内のハードウェアに故障が発生しなければ、機器システム異常時のデータを伝送システム監視装置へ送信することはないため、実運用の前などのテスト時においては、意図的にハードウェア故障を発生させなければ、故障時の動作の確認や伝送システム監視装置との応答の確認をできないという問題点があった。

また、伝送システム監視装置側では、ディジタルリレーからの計測データを受信することで、伝送システムの健全性を判断することができるが、接続されている電力系統から実際の計測入力値がなければ、伝送システム監視装置で受信した計測データは０であるため、実運用の前のテスト時等において、実際の計測入力値がない状態では、伝送システムの健全性を判断することができないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、実運用の前のテスト時等のように、接続される主回路母線側から実際の入力が無い場合でも、上位に設けられた伝送システム監視装置との間で伝送システムの健全性の確認ができ、また、ディジタルリレーのハードウェアに故障が無い場合でも、故障時の動作や伝送システムとの応答の確認をできるディジタルリレーを得ることを目的とする。

この発明に係るディジタルリレーは、主回路に接続された負荷を保護するためのディジタルリレーであって、主回路電流の計測値を入力して演算を行う計測回路と、データ処理を行うメインＣＰＵと、伝送用データの処理を行う伝送用ＣＰＵと、外部に設けられた伝送システムを介して上位の伝送システム監視装置との間で伝送データの授受を行う伝送インターフェース回路とを有し、伝送システム監視装置に対して模擬データを出力するための模擬出力生成手段をメインＣＰＵに備えたものである。

この発明のディジタルリレーによれば、上位の伝送システム監視装置に対して模擬データを出力するための模擬出力生成手段を備えたので、接続される主回路母線側から実際の計測入力が無い場合でも、上位に設けられた伝送システム監視装置との間で伝送システムの健全性の確認ができる。

この発明の実施の形態１によるディジタルリレーの構成を示すブロック図である。図１において、模擬出力を行うためのテストモードへのモード遷移方法の説明図である。図２のテストモードに設けられたテストモード内におけるモード遷移方法の説明図である。図３の計測値模擬出力モードにおける模擬出力方法の説明図である。図１におけるメインＣＰＵ内の計測値模擬出力手段の説明図である。この発明の実施の形態２によるディジタルリレーの構成を示すブロック図である。図６のＨ／Ｗ故障模擬出力モードにおける模擬出力方法の説明図である。図７におけるメインＣＰＵ内のＨ／Ｗ故障模擬出力手段の説明図である。従来のディジタルリレーの構成を示すブロック図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるディジタルリレーの構成を示すブロック図である。図において、主回路母線１から分岐された分岐母線２には配線用遮断器３を介して負荷（モータ４）が接続されている。負荷は、一例として、モータ４の場合を示しているがモータ４に限定するものではない。この負荷側において、過負荷や短絡などの事故が発生したときには、配線用遮断器３により主回路母線１からの電源供給を遮断し、モータ４を含む分岐母線側を保護するようになっている。モータ４の前段には、分岐母線２からモータ４への電路を開閉するための電磁接触器５が設けられている。
負荷を保護制御するために、分岐母線２には、制御電源を供給するためのトランス６と分岐母線２に流れる実電流の情報を得るための電流センサ７を介して、次に説明するディジタルリレー８が接続されている。

ディジタルリレー８は、分岐母線２からトランス６を介して制御電源を取り込む電源入力部９と、電源入力部９からの制御電源が供給されて作動するメインＣＰＵ１０ならびに伝送ＣＰＵ１１と、分岐母線２に取り付けた電流センサ７を介し入力された分岐母線２の実際の電流情報を入力して演算する計測回路１２と、伝送インターフェース回路１３とを備えている。計測回路１２の演算結果はメインＣＰＵ１０に取り込まれる。
演算結果に基づきメインＣＰＵ１０で伝送出力用計測データを作成して伝送ＣＰＵ１１へ受け渡す。伝送ＣＰＵ１１では、受け取った伝送出力用計測データ等の伝送データを、伝送インターフェース回路１３を介して伝送バス１４に送出する。伝送データは、伝送バス１４に接続された上位側の伝送システム監視装置１５に送信される。
また、メインＣＰＵ１０内には、模擬出力生成手段として、次に説明する計測値模擬出力手段１６を有している。なお、この計測値模擬出力手段１６の主要部はメインＣＰＵ１０内で動作するソフトウェア上の処理手段である。
なお、図示は省略しているが、ディジタルリレー８内には、更に、外部から設定値等を入力できるマンマシンインターフェース部や計測値及び警報情報等の表示を行う表示部を備えている。

次に、模擬出力生成手段である計測値模擬出力手段１６について説明する。
ディジタルリレー８には、通常の計測モードからテストモードに切り替える手段を備えている。図２は、計測モード２１とテストモード２２とのモード遷移を説明する図である。図において、計測モード２１は、通常運転時に滞在しているモードである。テストモード２２は、テスト用の模擬データを生成して出力するモードである。計測モード２１とテストモード２２とは、簡単なボタン操作によって切り替え可能なモード遷移手段２３によって選択できるようになっている。

図３は、更に、図２のテストモード２２内での、モード遷移を示すブロック図である。図３に示すように、テストモード２２は、実際の計測値を模擬して出力するための計測値模擬出力モード２４と、ディジタルリレー８内のハードウェア（以下Ｈ／Ｗと略す）の故障を模擬して出力するためのＨ／Ｗ故障模擬出力モード２５とを備えている。この両モード２４，２５も、テストモード内のモード遷移手段２６により、簡単なボタン操作によっていずれかを選択できるようになっている。なお、Ｈ／Ｗ故障模擬出力モード２５については、実施の形態２で説明する。

更に、図４は、図３の計測値模擬出力モード２４における、計測値模擬出力方法を説明する説明図である。図において、計測値模擬出力モード２４には選択可能な複数の電流入力レベル２７ａ〜２７ｃを有している。図では５０％，１００％，１５０％の３つの電流レベルの場合を示しており、これらは簡単なボタン操作により選択可能な電流入力レベル選択手段２８によって適宜選択できるようになっている。選択した電流入力レベルは、電流入力レベル決定手段２９（これも簡単なボタン操作）によって決定される。

図５は、メインＣＰＵ１０に備えた計測値模擬出力手段１６の内部構成を説明する図である。計測値模擬出力手段１６には、上記の図４で説明した、計測値模擬出力モード２４の中で複数の電流入力レベル２７ａ〜２７ｃから選択された電流入力レベルに相当する電流入力値を格納するための電流入力格納バッファ３０と、格納された電流入力値に基づいて伝送出力用の計測値データを生成する計測値データ生成手段３１とを備えている。

次に、上記のように構成されたディジタルリレー８の動作について説明する。
通常運転がなされているときは、図２で説明したモード選択は、通常運転時に滞在している計測モード２１が選択されている。
もし、実運用の前等で、ディジタルリレー８に電流センサ７を介した測定入力値が無いときに、試験的に伝送システムの健全性を確認したいような場合には、図２のモード遷移手段２３を用いて、テストモード２２を選択する。次に、図３のテストモード２２内のモード遷移手段２６を用いて、計測値模擬出力モード２４へと遷移させる。

更に、この計測値模擬出力モード２４において、図４に示す電流入力レベル選択手段２８により、電流入力レベル２７ａ〜２７ｃの５０％，１００％，１５０％の内から入力したい何れかの電流入力レベルを選択し、選択した値を電流入力レベル決定手段２９により決定する。
ここで、電流入力レベル２７ａ〜２７ｃは、メインＣＰＵ１０の模擬入力生成手段である計測値模擬出力手段１６により生成されたものであり、事前に設定されたモータ４の定格を表すモータ定格値を基準とした相対値となっている。

計測値模擬出力手段１６の内部において、電流入力レベル選択手段２８で選択した電流入力レベルに相当する模擬的な電流入力値は、図５で説明した電流入力格納バッファ３０に格納される。
次に、この電流入力格納バッファ３０に格納された模擬的な電流入力値を、計測値データ生成手段３１により、伝送フォーマットに基づいたデータ変換を施すことで、伝送ＣＰＵ１１に受け渡すための伝送出力用の計測値データが生成される。ここで言う伝送フォーマットとは、システムの目的に応じて異なる伝送プロトコルの種別により決定される、各伝送プロトコルに固有のデータフォーマットである。

電流入力格納バッファ３０に模擬的な電流入力値を格納することで、模擬的な電流入力値に基づき、図示しない表示部で、ディジタルリレー８が有する計測機能による計測値表示を行いつつ、同時に、ディジタルリレー８の計測値表示に１対１で対応する伝送出力用計測データの生成を行うことができる。
メインＣＰＵ１０は、生成された伝送出力用の計測値データを伝送ＣＰＵ１１に受け渡す。伝送ＣＰＵ１１は、受け取った伝送出力用の計測値データを、伝送インターフェース回路１３を介して伝送バス１４に送出し、伝送システム監視装置１５は、その送出された伝送データを受信する。

なお、上記の構成において図３の遷移手段を省略し、図２の計測モード２１からテストモード２２に遷移すれば、直ちに、計測値模擬出力モード２４に遷移させるようにしても良い。

以上のように、実施の形態１のディジタルリレーによれば、主回路に接続された負荷を保護するためのディジタルリレーであって、主回路電流の計測値を入力して演算を行う計測回路と、データ処理を行うメインＣＰＵと、伝送用データの処理を行う伝送用ＣＰＵと、外部に設けられた伝送システムを介して上位の伝送システム監視装置との間で伝送データの授受を行う伝送インターフェース回路とを有し、伝送システム監視装置に対して模擬データを出力するための模擬出力生成手段をメインＣＰＵに備えたので、接続した主回路母線側から実際の測定値入力が無い場合でも、上位に設けられた伝送システム監視装置との間で伝送システムの健全性の確認ができる。

また、模擬出力生成手段は、計測電流を模擬した電流入力値を生成する計測値模擬出力手段としたので、接続する主回路母線から電流センサを介した実際の計測入力値がなくとも、伝送システム監視装置は、ディジタルリレーの計測値模擬出力手段により生成された模擬的な電流値を元にした伝送データを受信することで、実際に計測入力があったと同様のデータを受信でき、伝送システムの健全性を容易に判断することができる。
また、このとき、電流入力格納バッファに模擬的な電流入力値を格納することで、ディジタルリレーの本体側に表示される電流値と同等の伝送データを、伝送バスに送出することができるため、伝送システム監視装置で表示される値を容易に確認でき、伝送データの整合性の判断が容易となる。

実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２によるディジタルリレーの構成を示すブロック図である。実施の形態１の図１と同等部分は同一符号で示し、説明は省略する。
図に示すように、図１との相違部分は、図１では、メインＣＰＵ１０内に、模擬出力生成手段として、計測値模擬出力手段１６を備えていたが、本実施の形態の図６では、それに替えて、模擬出力生成手段としてＨ／Ｗ故障模擬出力手段３２を備えたものである。Ｈ／Ｗ故障模擬出力手段３２は、主にメインＣＰＵ１０内で動作するソフトウェア上の処理手段である。

実施の形態１の図２と同様に、ディジタルリレー８には、計測モード２１とテストモード２２とを切り替えるモード遷移手段２３を有しており、また、実施の形態１の図３と同様なテストモード内遷移手段２６を有している。本実施の形態では、テストモード２２が選択されたときは、図３で示すテストモード内遷移手段２６により、Ｈ／Ｗ故障模擬出力モード２５が選択されるようになっている。
図７は、テストモード２２内に設けられた、Ｈ／Ｗ故障模擬出力モード２５における模擬出力方法を説明する図である。図のように、ソフトウェア的に動作させることのできる、Ｈ／Ｗ故障模擬接点入力３３と模擬出力を行うためのＨ／Ｗ故障模擬出力決定手段３４を備えている。

図８は、メインＣＰＵ１０内のＨ／Ｗ故障模擬出力手段３２の内部構成を説明する図である。図のように、Ｈ／Ｗ故障模擬出力手段３２は、Ｈ／Ｗ故障模擬接点入力３３により動作するＨ／Ｗ故障接点３５と、Ｈ／Ｗ故障接点３５の状態をもとに伝送出力用のＨ／Ｗ故障データを生成するＨ／Ｗ故障データ生成手段３６を備えている。

次に，動作について説明する。
ディジタルリレー８において、通常運転時には計測モード２１が選択されているが、モード遷移手段２３によりテストモード２２へと移行することができる。更に、テストモード２２内のモード遷移手段２６により、Ｈ／Ｗ故障模擬出力モード２５へと移行することができる。
Ｈ／Ｗ故障模擬出力モード２５に移行すると、ディジタルリレー８内のＨ／Ｗの故障を模擬した情報が、Ｈ／Ｗ故障模擬接点入力３３により入力され、Ｈ／Ｗ故障模擬出力決定手段３４により決定される。

メインＣＰＵ１０内のＨ／Ｗ故障模擬出力手段１６において、Ｈ／Ｗ故障接点３５には、Ｈ／Ｗ故障模擬出力決定手段３４により決定されたＨ／Ｗ故障模擬接点入力３３による模擬的な故障信号が入力され格納される。格納された模擬的な故障信号は、Ｈ／Ｗ故障データ生成手段３６により、伝送フォーマットに基づいたデータ変換を施して、伝送出力用のＨ／Ｗ故障データが生成される。ここで言う伝送フォーマットについては、実施の形態１で述べた通りである。
メインＣＰＵ１０は、生成された伝送出力用のＨ／Ｗ故障データを伝送ＣＰＵ１１に受け渡す。伝送ＣＰＵ１１は、受け取ったＨ／Ｗ故障データを、伝送インターフェース回路１３を介して伝送バス１４に送出し、伝送システム監視装置１５は、その送出された伝送データを受信する。

なお、計測モード２１からＨ／Ｗ故障模擬出力モード２５への遷移は、図２に説明したように、先ずテストモード２２へ遷移させて、更に、図３のように、テストモード２２内でＨ／Ｗ故障模擬出力モード２５を選択するものとして説明したが、図３の遷移手段を省略し、図２の計測モード２１から、テストモード２２が選択されれば、直接、Ｈ／Ｗ故障模擬出力モード２５に遷移させるようにしても良い。

また、実施の形態１と実施の形態２を組み合わせた構成として、予めメインＣＰＵ１０内の模擬出力生成手段として、計測値模擬出力手段１６とＨ／Ｗ故障模擬出力手段３２の２つを備えておいても良い。そうすれば、図３の遷移手段を活用して、２つの内のいずれかのモードを適宜選択することで、実施の形態１と実施の形態２の両方の機能を備えることができる。

以上のように、実施の形態２のディジタルリレーによれば、模擬出力生成手段は、ディジタルリレー内のハードウェアの故障を模擬したハードウェア故障入力接点を生成するハードウェア故障模擬出力手段としたので、上位にある伝送システム監視装置では、メインＣＰＵのハードウェア故障模擬発生手段により生成された模擬的な故障接点入力を元にした伝送データを受信することで、実際にハードウェア故障が発生しなくとも、あたかも実際に故障が発生したかのように受信でき、故障時のデータの伝送確認ができるとともに故障時の対応の確認ができる。

また、模擬出力生成手段は、計測電流を模擬した電流入力値を生成する計測値模擬出力手段と、ディジタルリレー内のハードウェアの故障を模擬したハードウェア故障入力接点を生成するハードウェア故障模擬出力手段との２つを有し、２つのいずれかを選択できるように構成したので、上位に設けられた伝送システム監視装置は、実際に計測入力があったと同様のデータを受信して伝送システムの健全性を判断でき、また、実際にＨ／Ｗ故障が発生しなくとも故障時のデータの伝送確認ができるとともに故障時の対応の確認ができる。

１主回路母線２分岐母線
３配線用遮断器４モータ（負荷）
５電磁接触器６トランス
７電流センサ８ディジタルリレー
９電源入力部１０メインＣＰＵ
１１伝送ＣＰＵ１２計測回路
１３伝送インターフェース回路１４伝送バス
１５伝送システム監視装置
１６計測値模擬出力手段（模擬出力生成手段）
２１計測モード２２テストモード
２３モード遷移手段２４計測値模擬出力モード
２５Ｈ／Ｗ故障模擬出力モード２６モード遷移手段
２７ａ〜２７ｃ電流入力レベル２８電流入力レベル選択手段
２９電流入力レベル決定手段３０電流入力格納バッファ
３１計測値データ生成手段
３２Ｈ／Ｗ故障模擬出力手段（模擬出力生成手段）
３３Ｈ／Ｗ故障模擬接点入力３４Ｈ／Ｗ故障模擬出力決定手段
３５Ｈ／Ｗ故障接点３６Ｈ／Ｗ故障データ生成手段

Claims

主回路に接続された負荷を保護するためのディジタルリレーであって、
主回路電流の計測値を入力して演算を行う計測回路と、データ処理を行うメインＣＰＵと、伝送用データの処理を行う伝送用ＣＰＵと、外部に設けられた伝送システムを介して上位の伝送システム監視装置との間で伝送データの授受を行う伝送インターフェース回路とを有し、
前記伝送システム監視装置に対して模擬データを出力するための模擬出力生成手段を前記メインＣＰＵに備えたことを特徴とするディジタルリレー。
請求項１記載のディジタルリレーにおいて、
前記模擬出力生成手段は、前記主回路電流の計測電流を模擬した電流入力値を生成する計測値模擬出力手段であることを特徴とするディジタルリレー。
請求項１記載のディジタルリレーにおいて、
前記模擬出力生成手段は、前記ディジタルリレー内のハードウェアの故障を模擬したハードウェア故障入力接点を生成するハードウェア故障模擬出力手段であることを特徴とするディジタルリレー。
請求項１記載のディジタルリレーにおいて、
前記模擬出力生成手段は、前記主回路電流の計測電流を模擬した電流入力値を生成する計測値模擬出力手段と、前記ディジタルリレー内のハードウェアの故障を模擬したハードウェア故障入力接点を生成するハードウェア故障模擬出力手段との２つを有し、前記２つのいずれかを選択できるように構成されていることを特徴とするディジタルリレー。