JP3330261B2 - ディジタル保護・制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＭＭＩ（マン・マ
シン・インターフェース）部を有するディジタル保護・
制御装置に係り、特に、ＭＭＩ部に異常が生じた時にも
システムダウンしない（装置本来の保護機能又は制御機
能を喪失しない）ディジタル保護・制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の次世代形ディジタル保護・制御装
置は、ヒューマン・フレンドリィーなインタフェースを
提供するため、制御に用いる整定値を保守点検員が容易
に確認できるようにディスプレイ装置を備えた高機能Ｍ
ＭＩが装備されるのが普通になってきている。制御に用
いる整定値を格納する不揮発性メモリは、ＭＭＩでその
整定値をディスプレイに表示するためにＭＭＩ部に設け
るのが普通である。

【０００３】尚、ディジタル保護・制御装置に関連する
ものとして、特開昭５５―１２５０１６号，特開昭５６
―９４９２３号等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】コンピュータシステム
として構成されたディジタル保護・制御装置では、シス
テムイニシャル時にセルフテスト等を実施し、異常検出
時には、エラーメッセージを出し、その機能を切離して
立上がるようになっている。この場合、異常のあった機
能についてはあきらめている。上述したように、最近の
ディジタル保護・制御装置のＭＭＩ部は、高機能化を図
っているために部品点数が多く、故障の確率が高くなっ
ている。このため、セルフテスト時にＭＭＩ部がエラー
となる確率が高く、このＭＭＩ部の機能が切り離される
虞がある。しかし、このＭＭＩ部には、制御に不可欠な
整定値を格納したメモリが置かれることが多く、このＭ
ＭＩ部が切り離されると、システム全体が機能を喪失し
てしまう。

【０００５】本発明の目的は、ＭＭＩ部の不良時にも本
来の保護機能，制御機能を実現することのできるディジ
タル保護・制御装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、電力系統の
保護・制御を行うディジタル保護・制御装置において、
電力系統の運用に用いられる整定値データの入力や状態
表示を行うマン・マシン・インターフェースユニット
と、このマン・マシン・インターフェースユニットとシ
ステムバスを介して接続され、このマン・マシン・イン
ターフェースユニットからの整定値データを記憶する第
１のメモリと、前記マン・マシン・インターフェースユ
ニットとシステムバスを介して接続され、前記電力系統
の保護・制御を行う演算処理ユニットと、この演算処理
ユニット内に設けられ、前記第１のメモリの整定値デー
タが記憶される第２のメモリとを備え、前記マン・マシ
ン・インターフェースユニットの機能不全状態には、こ
のマン・マシン・インターフェースユニットを論理的に
切り離して、システムの動作を続行するよう構成するこ
とで、達成される。

【０００７】 上記目的はまた、上記ディジタル保護・制
御装置において、前記マン・マシン・インターフェース
ユニットの切り離しとして、このマン・マシン・インタ
ーフェースユニットに関係する操作を無効にすること
で、達成される。

【０００８】 上記目的はまた、上記ディジタル保護・制
御装置において、前記マン・マシン・インターフェース
ユニットの切り離しとして、このマン・マシン・インタ
ーフェースユニットへのアクセスをバイパスすること
で、達成される。

【０００９】 上記目的はまた、上記ディジタル保護・制
御装置において、前記マン・マシン・インターフェース
ユニットが切り離されたときに、周期的に当該マン・マ
シン・インターフェースユニットの動作の機能状態を監
視し、正常に回復したときには当該マン・マシン・イン
ターフェースユニットを論理的に接続することで、達成
される。

【００１０】 上記目的はまた、上記ディジタル保護・制
御装置において、前記マン・マシン・インターフェース
ユニットの状態を管理するＣＰＵを有するシステム管理
処理手段を設け、このシステム管理処理手段のＣＰＵ
が、前記マン・マシン・インターフェースユニットが有
するＣＰＵに対してアクセスを行うことにより、このマ
ン・マシン・インターフェースユニットの機能状態を判
断することで、達成される。

【００１１】 上記目的はまた、上記ディジタル保護・制
御装置において、前記システム管理処理手段のＣＰＵ
が、前記マン・マシン・インターフェースユニットが有
するＣＰＵとコードをやり取りすることにより、このマ
ン・マシン・インターフェースユニットの機能状態を判
断することで、達成される。

【００１２】マン・マシン・インターフェース（ＭＭ
Ｉ）を、装置が保護・制御動作を行うために必須構成要
素とはせずに、付加的な機能として切り離し可能とした
ため、ＭＭＩ異常時にはこのＭＭＩのみを切り離すこと
が可能となる。このため、ＭＭＩの高機能化を図ったた
めその故障率が増加しても、システム本来の機能の安定
性，信頼性を損なうことがない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係るデ
ィジタル保護・制御装置の回路構成図であり、図２は、
このディジタル保護・制御装置の機能構成図である。図
１において、本実施例に係るディジタル保護・制御装置
は、補助変流器１と、補助変圧器２と、フィルタ３と、
サンプルホルダ（Ｓ／Ｈ）４と、マルチプレクサ５と、
Ａ／Ｄ変換器６と、システムバス７と、複数のＣＰＵユ
ニット８と、マン・マシン・インターフェース（ＭＭ
Ｉ）１１と、このＭＭＩ１１に接続されたディスプレイ
１２と、通信インタフェース１３と、システムバス７に
接続された不揮発性メモリ１４と、ディジタル出力回路
（Ｄ／θ）１５と、ディジタル入力回路（Ｄ／ｉ）１６
と、電源装置１７とから構成されている。各ＣＰＵユニ
ット８は、ＲＯＭおよびＲＡＭ８ａと、ＣＰＵ８ｂと、
不揮発性メモリ８ｃとを備える。この実施例では、ＭＭ
Ｉ部は、ＭＭＩ１１とディスプレイ１２とで構成されて
おり、不揮発性メモリ１４は、このＭＭＩ部とは別にシ
ステムバス７に接続し、このメモリ１４に、制御に必要
となる整定値を格納してある。

【００１４】このように、ＭＭＩ部とは別の箇所に不揮
発性メモリ１４を持たせ、装置運用上、不可欠な整定値
をその不揮発性メモリ１４に格納することにより、電源
投入時の、システムイニシャルの段階から、たとえ、Ｍ
ＭＩに異常が生じ正常に動作できない状態にあっても、
ＭＭＩに依存することなく、整定値を取得できるので、
装置の立上げが可能となる。

【００１５】補助変流器１は、主変流器（主ＣＴ）１８
から電力系統のアナログ情報として電流を検出し、補助
変圧器２は、主電圧分圧器（主ＰＤ）１９から電力系統
のアナログ情報として電圧を検出し、各検出出力は、フ
ィルタ３を介し、サンプルホールド回路４へ出力される
ようになっている。このサンプルホールド回路４は無く
てもよく、その場合には、フィルタ３の出力はマルチプ
レクサ５へ直接される。サンプルホールド回路４が存在
する場合には、このサンプルホールド回路４は各入力信
号をサンプリングすると共にサンプリングした信号をホ
ールドし、ホールドした信号をマルチプレクサ５へ出力
する。サンプルホールド回路４の有無に関わらず、マル
チプレクサ５に入力された信号はＡ／Ｄ変換器６へ出力
され、Ａ／Ｄ変換器６からデジタル信号が出力される。
そして、このディジタル信号が、システムバス７を介し
て各ＣＰＵユニット８に転送される。

【００１６】各ＣＰＵユニット８のＣＰＵ８ｂは、入力
データについて、所定のアルゴリズムに従ったリレー演
算を実行すると共に、システムの動作を制御するように
なっている。このディジタル保護・制御装置の運用に必
要な各種設定情報たとえば整定値データなどは、不揮発
性メモリ１４から読み出され、システムバス７を通し
て、各ＣＰＵユニット８に入力される。尚、整定値デー
タは、不揮発性メモリ１４ではなく、ＣＰＵユニット８
の不揮発性メモリ８ｃに格納しておいても良い。マン・
マシン・インターフェース１１は、整定値の変更や計測
データの表示および装置の状態や保護あるいは制御対象
の状態の表示などを、ディスプレイ１２を用いて実行す
る。

【００１７】ＣＰＵユニット８のＲＯＭ８ａには、ＣＰ
Ｕ８ｂが実行するプログラムなどが格納されており、Ｒ
ＡＭ８ａには、ＣＰＵ８ｂが必要とするデータが記憶さ
れている。そしてＣＰＵ８ｂの演算に従った指令、例え
ば遮断指令等が、ディジタル出力回路１５を介して、遮
断器のトリップコイル２１へ出力される。また、遮断器
（ＣＢ）２０の接点情報や他のシステムからの外部入力
情報等は、ディジタル入力回路１６から入力される。更
に、他のシステムと各種の情報の授受を行う場合には、
通信インタフェース１３を介して行われる。

【００１８】上記構成のディジタル保護・制御装置で
は、ほぼ一定周期ごとにＣＰＵ８ｂに対して割込みがか
かり、この割込みに従って所定の処理が実行されるよう
になっている。ＣＰＵ８ｂの種類によっては、内蔵タイ
マにより自ら割込みを発生できるものもある。このＣＰ
Ｕ８ｂは、Ａ／Ｄ変換器６から取込んだ入力データある
いは通信インタフェース１３を介して取込んだ入力デー
タを対して、ＲＯＭ８ａのプログラムに従って各種の処
理を実行する。この場合、ＲＯＭ８ａに書き込まれてい
るプログラムがＲＡＭ８ａに転送されていたり、また通
信インタフェース１３を介して他の手段を用いることに
よりＲＡＭ８ａに書き込まれていたりした場合、ＲＡＭ
８ａに書き込まれたプログラムに従って各種の処理を実
行する。

【００１９】最近のディジタル保護・制御装置に対する
ユーザニーズとしては、より使い易く、より簡単な操作
（例えば対話式の操作など）によってビジュアルな情報
の取得を可能とするヒューマンフレンドリィなインタフ
ェースが求められている。こういった要求は、前述し
た、ディジタル保護・制御装置の基本機能である保護機
能あるいは制御機能とは直結しておらず、むしろ付属機
能を高度化させるものである。

【００２０】このユーザニーズに応えていくために、よ
り高度で、より複雑なハードウェアおよびソフトウェア
を適用する必要がある。一例をあげれば、フラットディ
スプレイ装置にタッチパネルを組合せ、ＣＰＵでコント
ロールするような構成をとるなどして対応する必要があ
る。

【００２１】複雑な機構は、複雑になるほど高い不良の
ポテンシャルを有するものであるが、このマン・マシン
・インタフェース部（フラットディスプレイ等を含む）
の不良が、ディジタル保護・制御装置の本来の役割り
（保護機能あるいは制御機能）を阻害しないように工夫
しなければならない。そのためには、装置が基本機能を
ＭＭＩ部無しで実現できるように構成する必要がある。
ＭＭＩの重要な機能の１つに、整定値変更機能がある。
これはユーザが保護あるいは制御対象にあわせてディジ
タル保護・制御装置内で使用される設定値を書き換える
操作である。具体的には、この設定値（整定値と呼ばれ
る）は不揮発性メモリに格納されるが、整定変更は、Ｍ
ＭＩを通じて、この不揮発性メモリの内容を変更するこ
とである。

【００２２】このように、ＭＭＩと不揮発性メモリは関
連があるため、従来の装置では、ＭＭＩ部に不揮発性メ
モリを装備させるものが一般的であった。しかし、不揮
発性メモリをＭＭＩ部に持たせてしまうと、ＭＭＩ部に
異常があった場合、整定値を取得することができなくな
る可能性つまり本来の保護・制御機能が不可能となる可
能性がある。そこで、本実施例では、高機能なＭＭＩ部
を装備する一方、このＭＭＩ部無しでも、基本機能（保
護機能，制御機能）を実現できるようにするために、Ｍ
ＭＩ部の外に、不揮発性メモリ１４を配置する構成とし
ている。

【００２３】図２では、本発明の一実施例におけるディ
ジタル保護・制御装置の概略の機能ブロック図である。
このシステムは複数のＣＰＵユニット（図１に示すＣＰ
Ｕユニット８や他のＣＰＵユニット）で成り、各ＣＰＵ
ユニットは、それぞれの役割り、例えば、アナログ入力
処理部２１、リレー・シーケンス演算処理部２２、伝送
制御処理部２３、マン・マシン・インターフェース処理
部２４、システム管理処理部などを構成し、不揮発性メ
モリ１４に格納されている整定値を用いて各種制御を行
う。これらの処理部は、システムバス７を介して接続さ
れており、ＤＩ／Ｏ２７を介して外部とやりとりを行
う。

【００２４】ディジタル保護・制御装置は、電力系統の
状態にあわせて、制御対象機器（例えば、変圧器，母
線，送電線，発電機など）の保護を行うことが最も重要
な役割りであり、各ＣＰＵユニットが前述の各処理を実
行することにより、機能をはたしている。ＭＭＩについ
ては、前述したように基本機能に直結しておらず、ま
た、装置運用上不可欠な整定値を格納した不揮発性メモ
リ１４をＭＭＩ部２４とは別に設けているため、ＭＭＩ
部に異常が発生しこのＭＭＩ部をシステムから切り離し
ても、保護や制御の基本機能に支障を来たすことはな
い。

【００２５】図３は、図２に示すマルチＣＰＵシステム
におけるシステムイニシャル処理手順を示すフローチャ
ートである。システム管理処理部以外のＣＰＵは、イニ
シャル中のときは自身がイニシャル中であることをシス
テム管理処理部に対し通知する。そして、各ＣＰＵは、
イニシャルが終了した場合、イニシャル終了をシステム
管理処理部に通知する。

【００２６】システム管理処理部は、自身のＣＰＵのイ
ニシャルを終了したならば、他のＣＰＵがすべてイニシ
ャルを終了するのを待機する。しかし、この待機状態
が、何らかの異常で永久に継続すると問題なので、ある
時間で監視（タイムアウト監視）を実施する。この監視
時間が経過してしまっても待機状態が継続している時
は、この待機状態が、ＭＭＩによって引き起されている
のか、それ以外のＣＰＵによって引き起こされているの
かを判断する。待機状態がＭＭＩについてだけであれ
ば、ＭＭＩに異常が有ると判断してＭＭＩを論理的に切
り離し、次の段階へ進む。待機状態がＭＭＩ以外に起因
している時は、システム運用が不可能なため、警報を出
力する。

【００２７】次の段階に進んだ時、例えばシステム管理
処理部が整定値を保持している場合には（図２ではシス
テムバス７に不揮発性メモリ１４を接続しこのメモリ１
４に整定値を格納しているが、不揮発性メモリをシステ
ム管理部内に設け、ここに整定値を格納しておいてもよ
い。）、整定値を必要とするＣＰＵに対しこの整定値を
システム管理処理部が転送する。これにより、システム
イニシャル状態が完了し、システム運用状態に遷移す
る。

【００２８】このように、本実施例に係るディジタル保
護・制御装置は、システムイニシャルの段階から各ＣＰ
Ｕ間の同期を取って運用し、このとき正常動作できない
ＣＰＵが１ケ以上存在すると、基本的には、機能が実現
できず、警報出力を出すにとどまってしまう。しかしな
がら、ディジタル保護・制御装置におけるＭＭＩの位置
付けは、基本機能（保護機能あるいは制御機能）に付属
する整定値の変更や計測・状態表示などの補助機能を司
るにすぎないため、ＭＭＩ無しにでも、基本的な保護機
能や制御機能は実現可能である。そこで、上述したよう
に、ＭＭＩについては、システムイニシャルの段階、あ
るいは、システムが立上がって運用状態に入った後、異
常があるとシステム管理部が判断した時は、この同期管
理の対象からはずし、システム的にデッドロック状態に
おちいることを回避する処置をとる。このようにすれ
ば、ＭＭＩ異常時にも装置の立上げ，運用が可能とな
る。

【００２９】ＭＭＩは、装置の運用上重要な整定値を変
更したり、試験の為の強制的な出力を出させる機能を有
している。このことは、ＭＭＩが異常状態におちいった
ならば、装置に対し悪影響をおよぼす（誤出力を出した
り、装置を誤不動作状態にしたりする）ことができるこ
とを意味する。そこで、装置運用中にＭＭＩに異常があ
ると判断された時には、その影響を受けないように論理
的に切離して、基本機能を阻害されない処置をとること
が望ましい。このため、システム管理部はＭＭＩの健全
性のチェックし、異常があると判断された時、ＭＭＩに
関係する操作について全て無効にすることにより、ＭＭ
Ｉ異常時にも、基本機能を喪失しないようにすることが
できる。

【００３０】図４は、システム運用状態におけるシステ
ム管理処理の手順を示すフローチャートである。システ
ム管理処理部のＣＰＵは、予め定めた順序に従って、他
のＣＰＵユニットの各ＣＰＵにアクセスを行う。この時
にやりとりされるデータには、保護機能・制御機能を実
現するためのデータの他に、ＣＰＵの健全性をチェック
するためのコードも含まれる。このコードに、例えば、
一連の処理が実行されるたびに歩進するカウンタ機能を
付加しておいて、その歩進が正しく行なわれているかを
チェックし、相手ＣＰＵの健全性を判断することもでき
る。

【００３１】このようにして、ＭＭＩ部における健全性
が診断され、そのＭＭＩ機能が損なわれていると判断し
た場合には、ＭＭＩ部を切り離し、ＭＭＩ部の機能不全
による悪影響がシステム全体に波及しないようにする。
また、その後も周期的にＭＭＩの健全性を確認する処理
を実施し、ＭＭＩ部の機能が回復した場合には、ＭＭＩ
部をシステムに復帰させる。

【００３２】ＭＭＩ部の切り離し方法としては、図４に
示す様にアクセスをバイパスする方法でも実現でき、ま
た、ＭＭＩ部に対するアクセスは実施しておき、その中
の操作に関わるような処理ステップについては無効と扱
うようにすることでも実現可能である。

【００３３】また、ＭＭＩ部に対するアクセスに関し
て、ハード的な不良が起こった場合、データを読み違え
たり、書き違えたりする不都合が表われたり、アクセス
そのものが正常終了しないなどの問題が発生する。デー
タの不正確性は前述のコードのやり取りで検出が可能で
あり、アクセスが終了しないケースについては、タイム
アウト検出により、その発生を知ることがでる。異常が
発生したことを検出した場合、ＭＭＩでの一連のやり取
りの最中であったか否かを、内部フラグを設けておい
て、その内部フラグの有無で判断できるようにしてお
く。ＭＭＩとのアクセスにて発生したことが判断された
時は、アクセスそのものを止めてしまうことにより、こ
れらの異常を回避することができ、システム運用を継続
することができる。

【００３４】図５は、システム管理処理部によるＭＭＩ
へのアクセスコントロール処理の手順を示すフローチャ
ートである。まず、ＭＭＩハードアクセスの禁止中であ
るか否かを判定し、禁止中であればこの処理を終了す
る。禁止中でなければ、ＭＭＩのチェックコードを読み
出し、そのチェックコードがＭＭＩ正常を示しているか
否かを判定する。正常を示していれば、チェックコード
異常カウンタをクリアすると共にＭＭＩ切り離しフラグ
をクリアし、ＭＭＩへのその他のアクセス処理を行う。
チェックコードの判定が異常を示した場合には、チェッ
クコード異常カウンタをカウントアップし、次にそのカ
ウンタの値が設定回数を超過した否かを判定する。超過
していない場合には未だ正常状態であるとしてＭＭＩへ
のその他のアクセス処理を行い、超過したときはＭＭＩ
切り離しフラグをセットしてＭＭＩを切り離す。

【００３５】以上述べた実施例によれば、システム動作
中において、ＭＭＩが何等かの要因で動作不能に陥って
も、ＭＭＩを論理的に切離し、装置本来の保護あるいは
制御機能を喪失させないことが可能となる。しかも、シ
ステムイニシャル時点あるいはシステム動作中におい
て、ＭＭＩが正常動作できていないと判断された後も、
周期的にＭＭＩの動作を再確認し、正常動作に戻ったと
きは論理的な切離しを止めてシステムに復帰させ、より
完全な状態へ復帰することができる。さらにまた、ＭＭ
Ｉに対するハードアクセス上の不良が発生しても、ハー
ドアクセスそのものを止め、ハード的なデットロック状
態を回避することができる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、保護機能，制御機能と
いう基本機能に直結しないＭＭＩ部の不良によってディ
ジタル保護・制御装置全体が影響を受けることが回避で
き、装置の稼働信頼性を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るディジタル保護・制御
装置の全体回路構成図である。

【図２】図１に示すディジタル保護・制御装置の概略の
機能ブロック図である。

【図３】システムイニシャル処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図４】システム管理処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図５】システム管理処理部によるＭＭＩへのアクセス
コントロール処理の手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１…補助変流器、２…補助変圧器、３…フィルタ、４…
サンプルホールド回路、５…マルチプレクサ、６…Ａ／
Ｄ変換器、７…システムバス、８ａ…ＲＯＭ，ＲＡＭ、
８ｂ…ＣＰＵ、１１…マン・マシン・インターフェー
ス、１２…フラットディスプレイ、１３…通信インタフ
ェース、１４…不揮発性メモリ、１５…ＤＩ／Ｏ、１６
…Ｄ／Ｉ、１７…電源装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02H 3/05 H02H 3/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統の保護・制御を行うディジタル
   保護・制御装置において、電力系統の運用に用いられる整定値データの入力や状態
   表示を行うマン・マシン・インターフェースユニット
   と、 該マン・マシン・インターフェースユニットとシステム
   バスを介して接続され、該マン・マシン・インターフェ
   ースユニットからの整定値データ を記憶する第１のメモ
   リと、 前記マン・マシン・インターフェースユニットとシステ
   ムバスを介して接続され、前記電力系統の保護・制御を
   行う演算処理ユニットと、該演算処理ユニット内に設けられ、前記第１のメモリの
   整定値データが記憶される第２のメモリと、 を備え、 前記マン・マシン・インターフェースユニットの機能不
   全状態には、該マン・マシン・インターフェースユニッ
   トを論理的に切り離して、システムの動作を続行するよ
   う構成したことを特徴とするディジタル保護・制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記マン・マシン・インターフェースユ
   ニットの切り離しとして、該マン・マシン・インターフ
   ェースユニットに関係する操作を無効にすることを特徴
   とする請求項１記載のディジタル保護・制御装置。
3. 【請求項３】 前記マン・マシン・インターフェースユ
   ニットの切り離しとして、該マン・マシン・インターフ
   ェースユニットへのアクセスをバイパスすることを特徴
   とする請求項１記載のディジタル保護・制御装置。
4. 【請求項４】 前記マン・マシン・インターフェースユ
   ニットの状態を管理するＣＰＵを有するシステム管理処
   理手段を設け、 前記マン・マシン・インターフェースユニットが切り離
   されたときに、周期的に当該マン・マシン・インターフ
   ェースユニットの動作の機能状態を監視し、正常に回復
   したときには当該マン・マシン・インターフェースユニ
   ットを論理的に接続することを特徴とする請求項１記載
   のディジタル保護・制御装置。
5. 【請求項５】 前記マン・マシン・インターフェースユ
   ニットの状態を管理するＣＰＵを有するシステム管理処
   理手段を設け、 このシステム管理処理手段のＣＰＵは、前記マン・マシ
   ン・インターフェースユニットが有するＣＰＵに対して
   アクセスを行うことにより、該マン・マシン・インター
   フェースユニットの機能状態を判断することを特徴とす
   る請求項１記載のディジタル保護・制御装置。
6. 【請求項６】 前記システム管理処理手段のＣＰＵは、
   前記マン・マシン・インターフェースユニットが有する
   ＣＰＵとコードをやり取りすることにより、該マン・マ
   シン・インターフェースユニットの機能状態を判断する
   ことを特徴とする請求項５記載のディジタル保護・制御
   装置。