JP3773784B2 - ディジタル形保護制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電力系統設備の保護及び監視制御を行うディジタル形保護制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から採用されている監視制御装置及び保護継電装置について図１０を用いて説明する。
ディジタル形保護継電装置Ａ１、Ａ２、…は、それぞれ変電所機器保護用、母線保護用、送電線保護用といった具合に回線単位の保護対象毎に設けられているが、そのハードウエア構成はほぼ同様に、入力変換器、アナログ入力器（Ａ／Ｄ変換等）、制御電源、リレー演算基板、シーケンス演算基板、入出力基板、伝送基板、操作パネルなどをラックに収納し、装置盤に取り付けられている。
【０００３】
また、電力系統設備（変電所の機器、母線、送電線、配電線など）の監視および制御を行う監視制御装置Ｂ１は、主に直接制御手段Ｂ１１と遠方制御手段Ｂ１２から構成される。直接制御手段Ｂ１１は現場に設置した制御装置盤Ｂの操作パネルから、直接、監視制御を行う機器である。また、遠方制御手段Ｂ１２は遠方の制御所に設置した監視制御システムサーバと、監視制御装置及び保護継電装置間の情報（ｂ１）を伝送制御する。監視制御装置と保護継電装置間の伝送はメタルケーブル、光ファイバーケーブルなどを引き回して使用されている。
【０００４】
遠方制御手段Ｂ１２と制御所間の伝送において、遠方制御手段Ｂ１２は通常、テレコンまでの伝送であり、テレコンから制御所間は公衆回線網等となる。この遠方制御手段Ｂ１２は、監視制御装置Ｂ１と保護継電装置Ａ１間の保護情報（ａ）と情報（ｂ１）の伝送プロトコル変換も行っている。
【０００５】
尚、情報（ａ、ｂ１）は、ＳＶ状変、１配電用変圧器の電力、変圧器タップ値、電圧、無効電力、電気量、センサ情報（油温等）、リレー情報（電力系統の電気量、整定値等）である。
そしてこれらディジタル形保護継電装置Ａ１、Ａ２、…、監視制御装置Ｂ１は図示の通り、独立した装置盤Ａ、Ｂに収納されている。
【０００６】
このように、保護盤と制御盤とを分離している理由は、一方の装置の故障若しくは異常が他方の装置に波及せずに、互いの独立性が確保できるようにするためである。この保護、制御の独立性は、保護と制御に係わる重要なコンセプトである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来の互いに独立した保護継電装置および監視制御装置は、以下の解決しなければならない課題がある。
▲１▼．保護継電装置盤Ａと制御装置盤Ｂの上り情報・下り情報（ｂ）を伝送するケーブルの本数が多いこと、また、引き回しも複雑である。伝送に長いケーブルを使用するため、ケーブルの品質、引き回しが前記情報（ａ）のデータ品質に影響する。
【０００８】
▲２▼．保護継電装置盤Ａ、制御装置盤Ｂともに伝送制御機能を装備し、さらにプロトコル変換を必要とするなど、冗長的であり、かつ、データの品質に影響する。また、冗長であるということは、コスト高とも言える。
▲３▼．保護と制御とで２種類の装置盤を設置する必要があり、狭い現場（例えばしゃ断器室等）に設置する場合、設置スペースがネックになることが多い。
【０００９】
本発明は、以上の従来技術の課題に鑑み、保護機能と制御機能とを１装置で構成したうえで、保護機能および制御機能の一方に発生した異常が他方の機能に波及しないように情報伝送系を構成したディジタル形保護制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係わる発明は、電力系統から抽出された電気量をディジタルデータに変換して取り込む第一のアナログ情報入力部および前記第一のアナログ情報入力部のディジタルデータを入力し所定のプログラムに基づいてリレー演算を実施して前記電力系統の事故を判別する演算処理部を備えた保護継電手段と、前記電力系統から抽出された電気量をディジタルデータに変換して取り込む第二のアナログ情報入力部および前記第二のアナログ情報入力部のディジタルデータを入力すると共に電力系統を構成する電力設備の状態情報を取り込み、電力設備を監視制御する演算処理部を備えた監視制御手段と、前記監視制御手段及び前記保護継電手段を介して前記電力系統を監視制御する監視制御システムサーバとの間でのデータ送受信を行うネットワークインターフェース手段とから成り、前記監視制御手段の前記演算処理部および前記保護継電手段の前記演算処理部にそれぞれ前記ネットワークインターフェース手段との間で送受信するデータを格納する記憶領域を設け、前記ネットワークインターフェース手段に演算処理部を設け、前記ネットワークインターフェース手段に設けられた演算処理部と前記監視制御手段および前記保護継電手段に設けられた前記記憶領域との間をバスにより接続すると共に、前記ネットワークインターフェース手段に設けられた演算処理部をマスタとし、前記監視制御手段の前記演算処理部および前記保護継電手段の前記演算処理部をスレーブとし、前記ネットワークインターフェース手段の演算処理部と前記監視制御手段の前記演算処理部の間でマスタ・スレーブ方式により前記バスを介してデータ伝送を行い、前記ネットワークインターフェース手段の演算処理部と前記保護継電手段の前記演算処理部の間でマスタ・スレーブ方式により前記バスを介してデータ伝送を行うことを特徴とするものである。
この請求項１に係る発明によれば、マスタ・スレーブ方式でデータの送受信を行うため、監視制御手段と保護継電手段及びネットワークインターフェース手段間における３者間の伝送アクセスの調停が不要となり、保護制御装置の信頼性を向上させることができる。しかも、監視制御手段と保護継電手段及びネットワークインターフェース手段間における高速伝送（ネットワークインターフェース手段における制御部のアクセスサイクルに同期した高速伝送）が可能になる。
【００１３】
また、請求項２の記載に係わる発明は、請求項１記載のディジタル形保護制御装置において、前記保護継電手段を含む保護側、監視制御手段を含む制御側の異常及び故障を検出する検出部を設け、前記検出部で検出した結果、前記制御側の異常及び故障で、前記保護側の動作が阻害される場合、前記阻害を引き起こす前記保護側への信号をロックし、前記保護側の異常及び故障で、前記制御側の動作が阻害される場合、前記阻害を引き起こす前記制御側への信号をロックすることを特徴とするものである。
この発明によれば、制御側の異常及び故障で、前記保護側の動作が阻害される場合、前記阻害を引き起こす前記保護側への信号をロックし、前記保護側の異常及び故障で、前記制御側の動作が阻害される場合、前記阻害を引き起こす前記制御側への信号をロックするため、一方の手段の異常、故障が他方の手段の動作に影響を与えることはない。
【００１４】
更に、請求項３に係わる発明は、請求項１記載のディジタル形保護制御装置において、前記電力設備へ情報を出力し、前記電力設備の状態を入力する入出力手段を、前記監視制御手段及び前記保護継電手段に対して個別に設けることを特徴とするものである。
この発明によれば、制御、保護側で入出力点数を増やすことが可能になる。また、入出力手段を制御、保護で個別に専用とすることができるため、制御側占有の入出力手段が故障等しても保護側に影響を与えることを防止できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、各実施の形態中同一部分にはそれぞれ同一符号を付けることにより重複した説明は避けるものとする。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態を示すブロック図である。図１において、ディジタル保護制御装置盤１は複数個のディジタル保護制御装置１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・を収納しており、それぞれのディジタル保護制御装置１ａ、１ｂ、１ｃ、・・・は、変電所の変圧器等の機器、母線、送電線、配電線その他電力系統を構成する設備・機器を１回線単位で保護・制御するものである。
【００１８】
そして、これらのディジタル保護制御装置は、電力系統設備・機器を監視制御する監視制御手段１２と、電力系統を構成する設備・機器を保護する保護制御手段１３およびこれら監視制御手段１２、保護制御手段１３とデータの送受信を行うネットワークインターフェース手段１１とを主な要素として構成されており、この他にも共通バス１４、アナログバスＬ等を備えている。
【００１９】
前記監視制御手段１２および保護制御手段１３の詳細は図２で説明するが、両手段１２，１３とも略同一ハードウエアで構成されており、相違するのは両手段１２，１３の制御部で走行する実行プログラムである。
【００２０】
前記共通バス１４は、ネットワークインターフェース手段１１と前記監視制御手段１２および保護継電手段１３間を接続する共通の伝送媒体であり、監視制御手段１２及び保護継電手段１３で共通化できるデータバス、アドレスバス、制御信号バスから構成されている。
【００２１】
但し、共通バス１４の構成として、共通化できるものを伝送アクセスの品質上、あえて個別にしてもよい。監視制御手段１２及び保護継電手段１３で共通化した信号を含んでいれば、個別に分けた信号を含んでいても、本実施の形態では、共通バス１４と定義する。また、共通化できない信号を含めることは差し支えない。例えば、監視制御手段１２及び保護継電手段１３を選択する選択系の制御信号等（監視制御手段１２及び保護継電手段１３の伝送部を選択するチップセレクト信号等）である。
【００２２】
１５は入力変換手段であり、電圧変換器、電流変換器等の計器用変成器を搭載し、これらの計器用変成器で抽出した系統電気量を電子回路にて処理できるレベルの電気量に変換するものである。なお、この実施形態では、ディジタル保護制御装置としての小型化を図るために、入力変換手段１５を保護側および制御側で共用している。この抽出したアナログ電気量はアナログデータバスLを通して前記監視制御手段１２および保護継電手段１３に入力される。１０は監視制御システムサーバと呼ばれ、前記監視制御手段１２および保護継電手段１３を介して電力系統および電力系統を構成する設備や機器の管理、制御、監視および保護制御情報の表示、保守、操作、解析、分析、評価等を行う設備である。なお、監視および保護制御情報を表示する場合、LAN２およびネットワークインターフェース手段１１を介して前記監視制御手段１２および保護継電手段１３の保護制御情報を取り込むことによって、サーバ近傍に設置されているモニタリング端末に表示することができる。
【００２３】
ＰＷ１、ＰＷ２はそれぞれこのディジタル保護制御装置のための電源装置であり、保護継電手段１３と監視制御手段１２との独立性を確保するために、即ち電源の不具合によって一方の手段の機能が停止しても他方の手段が動作できるように、二つに分離独立させている。一方の電源装置ＰＷ１は監視制御手段１２とネットワークインターフェース手段１１に電力を供給し、他方の電源装置ＰＷ２は保護継電手段１３に電力を供給するように接続されている。
【００２４】
次に図２のブロック構成図を参照して、監視制御手段１２及び保護継電手段１３の有する機能の一例について説明する。図２は１枚の基板上に次の４つの手段を実装した状態を示している。ＡＩはアナログ情報入力手段であり、図１に示した入力変換器１５から入力した複数チャネルの電圧、電流あるいは電力潮流等のアナログ電気量をフィルタリングし、サンプルホールドし、マルチプレクサにより時系列に並び替えた後、Ａ／Ｄ変換器によりディジタルデータ（ｍ）に変換し、後述するシーケンス／リレー演算手段ＳＲに出力するように機能する。
【００２５】
ＤＩはオン・オフ信号を入力するオン・オフ情報入力手段であって、外部機器と絶縁を図るために通常フォトカプラにより構成されており、電力系統を構成する各設備および機器（例えばしゃ断器）のオン、オフ等の状態情報を入力し、シーケンス／リレー演算手段ＳＲへ情報（ｎ）として出力するように機能する。
【００２６】
ＳＲはシーケンス部とリレー演算部とが一つに構成されたシーケンス／リレー演算手段であり、通常ＣＰＵ、プログラム格納メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリ等）、プログラム走行メモリ（スタティックＲＡＭ、ダイナミックＲＡＭ等）、時計機能（ＲＴＣ等）、ＧＰＳ受信時刻を入力するインターフェース部等から構成され、前記アナログ情報入力手段ＡＩから出力されたディジタルデータ（ｍ）を入力して、予め定められたリレー演算プログラムに基づいてレベル検出とか、位相検出とかあるいは振幅値等を演算して求め、この演算結果および前記オン、オフ入力手段ＤＩの出力情報（ｎ）を組み合わせたシーケンス演算に従って処理し、保護継電手段または監視制御手段としての出力するものである。
【００２７】
ＤＯはシーケンス／リレー演算手段ＳＲからの接点制御信号（O）を入力し、接点出力（しゃ断断指令など）するオン・オフ情報出力手段であり、接点機構部で構成する。
【００２８】
なお、このシーケンス／リレー演算手段ＳＲの出力は、前記監視制御サーバ１０が必要に応じてネットワークインターフェース手段１１、共通バス１４を介して吸い上げてモニタリング端末等に表示する。
【００２９】
なお、図２では、上記4つの手段を１枚の基板上に実装した例であるが、これら手段のうち手段ＤＩ、手段ＤＯを監視制御手段１２、保護継電手段１３の外部手段として分離しても良いし、アナログ情報入力手段ＡＩを分離して別置きとする形態でも良い。例えば、アナログ情報入力手段ＡＩを共通バス１４に接続した形態（保護、制御で共用とする方法もある）又は、ディジタル形保護制御装置内ではなく、保護又は制御対象となる電力系統側（機器、母線、配電線など）にアナログ情報入力手段を設置する形態も本発明の実施形態に含められる。
また、シーケンス演算部と保護継電演算部とを個別の手段（例えば別基板等）で実施する形態としても良い。
【００３０】
次に示す図３は、ネットワークインターフェース手段１１と監視制御手段１２更に保護継電手段１３間の情報伝送アクセス形態を説明するための図である。図において、ネットワークインターフェース手段１１は、監視制御手段１２、保護継電手段１３への伝送構成、監視制御システムサーバ１０との伝送部及びこれらを駆動、制御する制御部から構成されており、主要部であるＣＰＵ１１１と、ＬＡＮインターフェース手段１１２のみ図示し、制御部内の周辺機能を省略している。
【００３１】
前記ＬＡＮインターフェース手段１１２は監視制御システムサーバ１０との通信網をＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）ＬＡＮ２とした場合の伝送制御手段の一例を示しており、監視制御システムサーバ１０の通信網（又は通信プロトコル）に応じて伝送制御手段は異なってよい。
【００３２】
前記ＬＡＮインターフェース手段１１２は、２重化したＬＡＮ２対して２ポートのＬＡＮ接続ポートを備えている。従来の監視制御では、直接制御と遠方制御（図１０参照）に分かれていたが、この方式を保護制御一体形で置き換えると、２重化したＬＡＮ２の一方は遠方用２２、他方が直接用２１として使える。
遠方用ＬＡＮ２２には図示しないが中継ルータ等を備えており、遠隔の制御所内の監視制御システムサーバ１０と通信できるように構成されている。
【００３３】
一方、直接用ＬＡＮ２１は、直接に監視制御システムサーバ１０を接続することで、変電所内のローカルエリアからディジタル形保護制御装置にアクセスできるように構成されている。
【００３４】
次に、監視制御手段１２および保護継電手段１３には、ネットワークインターフェース手段１１との伝送形態を説明するために必要な最小限の機能ブロック（ＣＰＵ１２１、ＣＰＵ１３１、メモリ１２２、メモリ１３２）を図示している。本実施形態では、ネットワークインターフェース手段１１、監視制御手段１２、保護継電手段１３間の伝送アクセス形態をマスタ・スレーブ方式としている。
【００３５】
マスタ・スレーブ方式とは、スレーブに対してマスタ側はデータを読み書きするアクセスが可能であるが、スレーブからマスタ側へデータを読み書きするアクセスを不可とする方式である。本実施形態では、ネットワークインターフェース手段１１をマスタとし、監視制御手段１２及び保護継電手段１３を共にスレーブとする。
【００３６】
このマスタ・スレーブ構成を実現する方法の一つは、スレーブ側にマスタからのデータを記憶する記憶デバイスをデータのインターフェースとすることである。記憶デバイスとしてはメモリ（デュアルポートＲＡＭ等）、内部にバッファを構築できるＬＳＩ（プログラマブルロジック等）、バッファ、ラッチＩＣ等で構築したロジック回路等がある。
【００３７】
記憶デバイスをデータインターフェースとすることで、マスタはスレーブの記憶デバイスを読み書きし、スレーブは自身の記憶デバイスを内部で読み書きすることでデータ送受が可能になる。
【００３８】
図３は、マスタ・スレーブ構成の一例を示すもので、ネットワークインターフェース手段１１内のＣＰＵ１１１から直接、共通バス１４を介して監視制御手段１２のメモリ１２２へアクセス（ｃ４）し、また、保護継電手段１３のメモリ１３２へもアクセス（ｃ５）する様子を示している。ネットワークインターフェース手段１１とのデータ送受を監視制御手段１２のＣＰＵ１２１は同手段のメモリ１２２へのアクセスで実現する。保護継電手段１３においてもネットワークインターフェース手段１１とのデータ送受をＣＰＵ１３１から同手段のメモリ１３２へのアクセスで実現する。
【００３９】
次に、図４はネットワークインターフェース１１内のＣＰＵ１１１から、直接メモリアクセスする様子を詳細に示した図である。
ネットワークインターフェース手段１１のＣＰＵ１１１から送受データ（ｅ）が監視制御手段１２のメモリ１２２及び保護継電手段１３のメモリ１３２へ直接、入出力（勿論、バッファなどを介しても良い）する。
【００４０】
また、ＣＰＵ１１１からメモリをアクセスするためのアドレスおよび制御信号（ｆ）をメモリ１２２，１３２へ出力する。これらのデータ（ｅ）、アドレスおよび制御信号（ｆ）はメモリ１２２、１３２に共通の信号であるため、共通化できる。しかし、アドレス（ｇ）をデコードするデコーダ１３３から出力する両メモリへのチップセレクト信号（ｈ１、ｈ２）のみが共通化できない信号であり、個別入力となる。
以上のデータ（ｅ）、アドレス及び制御信号（ｆ）およびチップセレクト信号（ｈ１、ｈ２）は共通バス１４を経由して伝送される。
【００４１】
このように、ネットワークインターフェース１１と監視制御手段１２および保護制御手段１３とをマスタ・スレーブ方式とすることで、 ネットワークインターフェース手段１１、監視制御手段１２、保護継電手段１３間のデータ伝送の調停が不要となり、故障時の影響を小さくし、データ伝送の信頼性を上げることができる。
【００４２】
調停機能は通常、複雑であり、片方の故障（例えば監視制御手段１２の故障）により、残りの２者間（例えばネットワークインターフェース手段１１と保護継電手段１３間）の伝送が不良となる危険性が高い。
【００４３】
また、ネットワークインターフェース手段１１は、監視制御手段１２と保護継電手段１３とのデータ伝送を行う専用の伝送制御部を備えず、ＣＰＵ１１１から直接メモリ１２２、１３２へアクセスするため、ＣＰＵ１１１の高速動作によるアクセスサイクル（ＣＰＵの動作に同期した高速アクセス）でデータ送受することができる。
【００４４】
保護制御装置では、制御側、保護側が一方の故障等により、他方の動作に影響を与えないことが要求される。そこで、装置内に保護側、制御側の異常及び故障を検出する検出部を備え、前記検出部で検出した結果、前記制御側の前記異常及び故障で、前記保護側の動作が阻害される場合、前記阻害を引き起こす前記保護側への信号をロックし、 前記保護側の前記異常及び故障で、前記制御側の動作が阻害される場合、前記阻害を引き起こす前記制御側への信号をロックする機能を設ける。
【００４５】
以下、具体例で説明する。故障又は異常の波及については、例えば、監視制御手段１２と保護制御手段１３の共通インターフェースであるネットワークインターフェース手段１１に異常（故障、停止も含む）が生じた場合の影響が問題となる。
【００４６】
すなわち、ネットワークインターフェース手段１１は監視制御手段１２と保護継電手段１３へアクセスする場合、このアクセスする制御信号はネットワークインターフェース手段１１から出力した信号であり、この信号が不良動作（又は不良状態）した場合、制御側、保護側共に影響を受ける。ネットワークインターフェース手段１１とデータ伝送を行う監視制御手段１２と保護継電手段１３の伝送部（図３に示す記憶デバイス等も含む）は、ネットワークインターフェース手段１１側からのアクセスと監視制御手段１２と保護継電手段１３内の制御部からのアクセスを調停する必要がある。
【００４７】
この場合、例えば、ネットワークインターフェース手段１１のアクセスが常時アクティブ（アクセスＯＮ状態）状態となる故障を起こすと、他方のアクセスは待ち状態となり、タイムアウトに至る。
【００４８】
タイムアウトした場合、ＣＰＵのプログラム走行を監視するウオッチドックタイマなどでタイムアウトを検出し、リスタートさせることになるが、相手側の故障が継続している場合、常時リスタートを繰り返し、本来の監視制御、保護継電機能を維持できない。
よって、このような場合、故障等した手段から他手段へのアクセスをロックする必要が生じる。このロック構成の例を図５に示す。
【００４９】
図５は、ネットワークインターフェース手段１１、監視制御手段１２、保護継電手段１３間を図３のマスタ・スレーブ構成とし、データインターフェースとなる記憶デバイスをメモリ１２２、１３２とした場合である。
【００５０】
ネットワークインターフェース手段１１は自手段内に異常検出手段１１４を備える。尚、この説明に不要な機能部は図５において省略している。また、保護継電手段１３と監視制御手段１２は図５において、内部ハード機能が略同じであるため、監視制御１２内の機能部記載も省略している。
【００５１】
マスタであるネットワークインターフェース手段１１のデコーダ１１３から送信する各メモリ１３２、１２２へのチップセレクト信号（ｈ２、ｈ１）がマスタの故障等により常時アクティブ（アクセスＯＮ状態）になると、両メモリ１３２、１２２への常時選択が継続する。
【００５２】
この場合、保護継電手段１３内の制御部（ＣＰＵ等）から自身のメモリへ行うアクセスは所定のアドレスにおいて、待ち状態となり、タイムアウトに至る。監視制御手段１２においても同様である。これを回避するために、異常検出手段１１４が異常検出時にこれらのチップセレクト信号（ｈ２、ｈ１）をロックする。尚、異常検出手段１１４は専用ＩＣ、ＬＳＩを使用してもよく、本実施の形態では制約しない。
【００５３】
図５の説明では、保護制御手段１３にチップセレクト制御手段１３３を設け、このチップセレクト制御手段１３３を介してメモリ１３２と接続する。異常検出手段１１４からの異常検出信号（ｉ）により、チップセレクト制御手段１３３の出力制御を行い、チップセレクト信号（ｈ２）を制御する。異常時は、チップセレクト制御手段１３３の出力をＯＦＦし、チップセレクト信号（ｈ２）が直接、メモリ１３２に入力されることを防止する。
この構成により、ネットワークインターフェース手段１１の故障が保護継電手段１３に波及しない。監視制御手段１２においても同様である。
【００５４】
尚、図５では、異常検出手段１１４をネットワークインターフェース手段１１内に装備した例を示しているが、故障波及の形態により、保護継電手段１３及び監視制御手段１２に装備してもよい。また、ディジタル形保護制御装置の故障検出及び波及をロックする専用の手段をユニット内に独立して装備させてもよい。
【００５５】
次に、故障の一例を挙げて説明する。電源構成が図１の場合、制御側制御電源ＰＷ１の出力電圧（Ｐ１）に著しいレベル低下異常（若しくは停止）が生じたとする。この電源ＰＷ１で駆動する回路の出力（図５ではデコーダ１１３の信号（ｈ２））もレベル低下（負論理の制御信号がディジタル的にアクティブを見なされるレベルと想定）する。つまり、チップセレクト信号（ｈ２）を負論理信号とすると、常時アクティブが継続することになる。
【００５６】
出力電圧（Ｐ１）のレベル低下を異常検出手段１１４が検出した場合、異常状態を示す信号（ｉ）（例えばディジタル信号の論理１又は０）を保護継電手段１３のチップセレクト制御手段１３３へ出力する。これにより、チップセレクト制御手段１３３はチップセレクト信号（ｈ２）がメモリ１３２への出力されることをロックする。
【００５７】
尚、異常検出手段１１４の電源もネットワークインターフェース手段１１から供給を受ける場合は、異常時においても異常検出手段１１４は正常動作しなければならないので、この場合異常検出手段１１４は低レベル電圧でも異常検出信号を出力できる回路（又は専用電圧監視ＩＣなど）を採用する必要がある。
【００５８】
以上説明した第１の実施形態の効果を挙げれば以下の通りである。
(i)制御、保護機能をコンパクトな同一装置内に収納することが可能になる。
(ii)従来の制御装置盤、保護継電装置盤間の多くのケーブル引き回しが不要になる。また、これらのケーブルは装置内で小さな伝送媒体に置き換えることができ、信号品質を確保できる。
【００５９】
(iii)また、前記監視制御手段と前記保護継電手段と前記ネットワークインターフェース手段を、共通の伝送媒体で接続するため、伝送に必要な伝送媒体の物理的体積を小さくすることができ、制御・保護機能を収納する装置の小型化に有利となる。
【００６０】
(iv)監視制御手段と保護継電手段及びネットワークインターフェース手段間における３者間の伝送アクセスの調停が不要となり、ディジタル形保護制御装置の信頼性を向上させることができる。
【００６１】
(v)監視制御手段と保護継電手段及びネットワークインターフェース手段間における高速伝送（ネットワークインターフェース手段における制御部のアクセスサイクルに同期した高速伝送）が可能になる。
【００６２】
また、記憶デバイスを備えることで、保護継電手段及び監視制御手段における各々の制御部とネットワークインターフェース手段からの伝送アクセスをハード分離するため、保護継電手段及び監視制御手段における各々の制御部の動作信頼性を向上させることができる。
【００６３】
(vi)駆動電源の故障で、制御機能、保護機能が共倒れすることを防止できる。
(vii)制御側の異常・故障が保護側の動作に影響を与えない。また、保護側の異常・故障が制御側の動作に影響を与えない。
【００６４】
(viii)本実施の形態のディジタル形保護制御装置により、従来の制御装置盤、保護装置盤は１つの盤（保護制御装置盤）に置き換えることができ、盤数、装置数が削減できる。よって、低コストで小スペース設置が実現できる。
【００６５】
（第２の実施形態）
次に、図６を参照して電源構成を一部変形した第２の実施形態について説明する。本発明のディジタル形保護制御装置では、装置内の一部機能の喪失により、監視制御手段１２と保護継電手段１３が共倒れすることを回避し信頼性を向上させるようにしたものであるが、この実施形態は更に信頼性を向上させるために、監視制御手段１２と保護制御手段１３は独立した個別の制御電源で駆動させるようにしたものである。
尚、制御電源は基本的にディジタル形保護制御装置１に収納するが、装置外に置く形態でも良い。
【００６６】
図６において、ＰＷ１、ＰＷ２はそれぞれ監視制御手段１２、保護継電手段１３に制御電力を供給すると共に、電源切換手段ＳＰに接続されている。ネットワークインターフェース手段１１には、この電源切換手段ＳＰを通して常時いずれかの制御電源から電力が供給されるように構成されている。制御側の制御電源ＰＷ１、保護側の制御電源ＰＷ２の片方の電源が故障しても、残りの正常な制御電源により保護継電手段１３あるいは監視制御手段１２のどちらか一方は正常動作をしているため、少なくとも保護継電手段１３あるいは監視制御手段１２の一方と上位系との通信を継続できることができ、システムの信頼性としてはもっとも高い。
【００６７】
なお、図６では、制御側、保護側には個別の制御電源から電力を供給しているが、それぞれに２系統の制御電源から電力を供給するようにしても良いし、制御電源の信頼性が高ければ一つの制御電源装置を制御側および保護側で共用する形態としても良い。
【００６８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図７に示す。図７は、図１に示す監視制御手段１２及び保護継電手段１３の入出力点数を拡張するようにした実施形態を示すブロック図である。具体的には、監視制御手段１２の入出力（図２における手段ＤＩ、ＤＯ）の入出力点数を拡張し、監視制御手段１２からの専用バスｊを介して入出力データを入出力する入出力手段１６ａ〜１６ｃを設け、また保護継電手段１３の入出力（図２における手段ＤＩ、ＤＯ）の入出力点数を拡張し、保護継電手段１３からの専用バスｋを介して入出力データを入出力する入出力手段１７ａ〜１７ｃを設けるようにしたものである。図７では便宜上、監視制御手段１２、専用バスｊおよよび入出力手段１６ａ〜１６ｃからなる部分および保護継電手段１３、専用バスｋおよび入出力手段１７ａ〜１７ｃから成る部分をそれぞれ拡張監視制御部ＣＵ，拡張保護継電部ＰＵと呼ぶ。
【００６９】
本実施の形態では、ディジタル形保護制御装置の但し、入力変換手段１５を制御側、保護側で個別に独立して占有する形態も本発明の実施形態の一つであることは言うまでもない。また、本実施の形態では、入力変換手段１５をディジタル形保護制御装置に収納する形態であるが、同装置の外部に備えてもよい。
【００７０】
次に、制御側、保護側に拡張した入出力手段（１６ａ〜１６ｃ、１７ａ〜１７ｃ）について述べる。入出力手段（１６ａ〜１６ｃ）は監視制御手段１２のシーケンス／リレー演算手段ＳＲから制御されるように構成されており、入出力データ及び制御信号は制御側専用のバスｊにて送受する。
【００７１】
保護継電手段１３においても同様であり、入出力手段（１７ａ〜１７ｃ）への入出力データ及び制御信号は保護側専用のバスｋにて送受する。
尚、本実施の形態では、入出力手段を拡張させた場合を示しているが、入力手段、出力手段に分離させた形態でも良いことは言うまでもない。
【００７２】
以上述べた第３の実施形態の効果を挙げれば以下に記載したとおりである。
▲１▼入力変換手段を制御側、保護側にて共用としても保護制御装置の信頼性を低下させることがない。
▲２▼制御側、保護側にて入出力手段を増設することができ、入出力点数を増やすことができる。
▲３▼制御側、保護側にて個別の独立した入出力手段とするため、制御側の異常及び故障等により、保護側への異常波及を防止できる。その逆も然りである。
【００７３】
（第４の実施形態）
図８は本発明の第４の実施形態について示す図である。この実施形態は、図７の実施形態の一部を変形したもので、監視制御手段１２、保護制御手段１３を制御室内に設置し、入出力手段１６、１７を離れた場所例えば現場の主機の近傍の設置し、両者間を専用のバスｊ、ｋで接続するように構成したものである。
ＰＷ３，ＰＷ４は入出力手段１６、１７に電力を供給する制御電源である。
【００７４】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態の構成図を図９に示す。図９は、図１のように共通バス１４を設ける代わりに、ネットワークインターフェース手段１１と監視制御手段１２間、ネットワークインターフェース手段１１と保護継電手段１３間にそれぞれ制御単独バス１４ｂ、保護単独バス１４ａを設ける構成としたものである。
【００７５】
この第５の実施形態の場合、データ、アドレスなどのバス信号（パラレル信号）をシリアル信号とすることで、伝送媒体の占有体積を減らすことができる。この場合、ネットワークインターフェース手段１１及び監視制御手段１２、保護継電手段１３に各々、パラレル→シリアル信号変換、シリアル→パラレル信号変換を行う伝送機能を設ける必要がある。
【００７６】
なお、この実施形態によれば、制御側のデータ伝送ライン（制御単独バス１４ｂ）、保護側のデータ伝送ライン（保護単独バス１４ａ）が、片方の故障で共倒れすることを回避できるという特長がある。
【００７７】
（その他変形例）
本発明は以上図示し説明した実施形態に限定されるものではなく、以下のように適宜変形して実施することができる。これらはいずれも本発明の要旨に含まれる技術内容である。
【００７８】
▲１▼．上記各実施形態において、保護継電手段１３の機能を主リレー演算・処理手段（通称メインリレー）および事故検出リレー演算・処理手段（通称ＦＤリレー）とに分け、それぞれの手段をディジタル形保護制御装置内に個別に収納する形態としてもよい。
【００７９】
メインリレー、ＦＤリレーを分離しても、保護継電手段１３と略同ハード構成の手段が共通伝送媒体（共通バス１４）又は個別の独立した伝送媒体（保護単独バス１４ａを２本に分離、独立としたもの）に接続する。ディジタル形保護制御装置の第１〜３の実施の形態における保護継電手段１３をもう１台増設しただけの形態であり、メイン、ＦＤのハードウエアを略同一構成とした場合、メイン、ＦＤの機能相違は実行するプログラムによる処理内容である。本発明は、ディジタル形保護制御装置のハードに関するものであるため、プログラム処理については省略する。以上、メインとＦＤを分離することで、保護機能の信頼性が向上することは言うまでもない。
【００８０】
▲２▼．本発明は必ずしも一つの装置盤にディジタル形保護と制御の機能を収納したものに限定されるものではない。
▲３▼．上記各実施形態におけるネットワークインターフェース手段、監視制御手段、保護継電手段、電源手段等は、図示の構成を限定するものではない。すなわち、各手段は実装基板で構成する場合、ユニットで構成する場合等、物理的に独立させた物理構成が基本であるが、あくまで機能構成が特徴である。したがって、以下の（イ）〜（ニ）の場合に対しても本発明の要旨に含まれる。
【００８１】
（イ）同一ハードウエア（例えば、同一基板内、同一ユニット内）に監視制御手段と保護継電手段を回路的に収納した場合でも、同一ハードウエア内において、監視制御手段と保護継電手段を略機能分離又は回路分離した実施形態。
【００８２】
（ロ）同一ハードウエア（例えば、同一基板内、同一ユニット内）に監視制御手段又は保護継電手段とネットワークインターフェース手段を回路的に収納した実施形態。但し、この場合は、かならずしも回路分離する必要はない。
【００８３】
（ハ）電源手段を監視制御手段、保護継電手段内及びネットワークインターフェース手段等にハード的に収納した実施形態。または、保護制御装置内の他の手段内（例えば、入出力手段、操作パネル等）にハード的に収納させた実施形態。
【００８４】
（ニ）電源２重化において、電源手段を別基板若しくは別ユニットとして物理構成する場合だけではない。同一ハードウエア（例えば、同一基板内、同一ユニット内）に制御側用電源手段、保護側用電源手段を回路的に収納した場合でも、同一ハードウエア内において、制御側用電源手段、保護側用電源手段を略機能分離又は回路分離（信号用グランド、フレームグランドなどを、機能上、独立動作に略影響ない部分は共用化しても良い。）した実施形態。
【００８５】
【発明の効果】
(i) ．本発明によれば、従来の制御装置盤、保護継電装置盤間の多くのケーブル引き回しが不要になり、これらのケーブルが、ユニット内で小さい伝送媒体に置き換えられ、信号品質を確保できる。また、請求項１に記載の発明によれば、監視制御手段と保護継電手段及びネットワークインターフェース手段間における３者間の伝送アクセスの調停が不要となり、ディジタル形保護制御装置の信頼性が向上する。
【００８６】
(ii) ．また、本発明によれば、監視制御手段と保護継電手段及びネットワークインターフェース手段間における高速伝送（ネットワークインターフェース手段における制御部のアクセスサイクルに同期した高速伝送）が可能になる。また、記憶デバイスを備えることで、保護継電手段及び監視制御手段における各々の制御部とネットワークインターフェース手段からの伝送アクセスをハード分離するため、保護継電手段及び監視制御手段における各々の制御部の動作信頼性が向上する。
【００８７】
(iii) ．また、本発明によれば電源の２重化により、駆動電源の故障で、制御機能、保護機能が共倒れすることを防止できる。
(iv) ．また、本発明によれば、制御側の異常、故障が保護側の動作に影響を与えない。また、保護側の異常、故障が制御側の動作に影響を与えない。
【００８８】
(v) ．さらに、本発明によれば、入力変換手段を保護、制御において共用し、ユニットの小型化に有利になる。また、制御側、保護側とで入出力点数を増やすことが可能になる。さらに、入出力手段を制御側、保護とで個別に専用とすることができるため、制御側占有の入出力手段が故障等しても保護側に影響を与えることを防止できる。この逆も然りである。
【００８９】
(vi) ．さらにまた、本発明によれば、従来の制御装置盤、保護継電装置盤を共通の盤（保護制御装置盤）に置き換えることができ、盤数、装置数が削減できるため、低コストで小スペース設置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施形態の概念ブロック図。
【図２】本発明による第１実施形態の監視制御手段の詳細ブロック図。
【図３】本発明による第１実施形態のマスタ・スレーブ構成の説明図。
【図４】本発明による第１実施形態のメモリアクセスの様子を示す図。
【図５】本発明による第１実施形態の故障のアクセスロックを説明する図。
【図６】本発明による第２実施形態における電源構成例を示す図。
【図７】本発明による第３実施形態のブロック図。
【図８】本発明による第４実施形態のブロック図。
【図９】本発明による第５実施形態のブロック図。
【図１０】従来装置を示す図。
【符号の説明】
１…保護制御装置盤、１ａ〜１ｆ…デジタル形保護制御装置、２…ＬＡＮ(ローカルエリアネットワーク)、１０…監視制御システムサーバ、１１…ネットワークインターフェイス手段、１１１…ネットワークインターフェイス手段１１のＣＰＵ、１１２…ＬＡＮインターフェイス手段、１１３…手段１１のデコーダ、１１４…手段１１の異常検出手段、１２…監視制御手段、１２１…監視制御手段のＣＰＵ、１２２…監視制御手段１２のメモリ、１３…保護継電手段、１３１…保護継電手段のＣＰＵ、１３２…保護継電手段、１３のメモリ、１３３…チップセレクト制御手段、１４…共通バス、１４ａ…制御単独バス、１４ｂ…保護単独バス、１５…入力変換手段、１６ａ〜１６ｃ…制御側入出力手段、１７ａ〜１７ｃ…保護側入出力手段、２１…遠方用ＬＡＮ、２２…直接用ＬＡＮ、ＡＩ…アナログ情報入力手段、ＣＵ…拡張した監視制御手段、ＤＩ…オン・オフ情報入力手段、ＤＯ…オン・オフ情報出力手段、ＰＵ…拡張した保護継電手段、ＰＷ１…制御側制御電源、ＰＷ２…保護側制御電源、ＳＰ…電源切換手段、ＳＲ…シーケンス/リレー演算手段。

Claims (3)

1. 電力系統から抽出された電気量をディジタルデータに変換して取り込む第一のアナログ情報入力部および前記第一のアナログ情報入力部のディジタルデータを入力し所定のプログラムに基づいてリレー演算を実施して前記電力系統の事故を判別する演算処理部を備えた保護継電手段と、
   前記電力系統から抽出された電気量をディジタルデータに変換して取り込む第二のアナログ情報入力部および前記第二のアナログ情報入力部のディジタルデータを入力すると共に電力系統を構成する電力設備の状態情報を取り込み、電力設備を監視制御する演算処理部を備えた監視制御手段と、
   前記監視制御手段及び前記保護継電手段を介して前記電力系統を監視制御する監視制御システムサーバとの間でのデータ送受信を行うネットワークインターフェース手段とから成り、
   前記監視制御手段の前記演算処理部および前記保護継電手段の前記演算処理部にそれぞれ前記ネットワークインターフェース手段との間で送受信するデータを格納する記憶領域を設け、前記ネットワークインターフェース手段に演算処理部を設け、前記ネットワークインターフェース手段に設けられた演算処理部と前記監視制御手段および前記保護継電手段に設けられた前記記憶領域との間をバスにより接続すると共に、前記ネットワークインターフェース手段に設けられた演算処理部をマスタとし、前記監視制御手段の前記演算処理部および前記保護継電手段の前記演算処理部をスレーブとし、
   前記ネットワークインターフェース手段の演算処理部と前記監視制御手段の前記演算処理部の間でマスタ・スレーブ方式により前記バスを介してデータ伝送を行い、前記ネットワークインターフェース手段の演算処理部と前記保護継電手段の前記演算処理部の間でマスタ・スレーブ方式により前記バスを介してデータ伝送を行うことを特徴とするディジタル形保護制御装置。
2. 請求項１記載のディジタル形保護制御装置において、前記保護継電手段を含む保護側、監視制御手段を含む制御側の異常及び故障を検出する検出部を設け、前記検出部で検出した結果、前記制御側の異常及び故障で、前記保護側の動作が阻害される場合、前記阻害を引き起こす前記保護側への信号をロックし、前記保護側の異常及び故障で、前記制御側の動作が阻害される場合、前記阻害を引き起こす前記制御側への信号をロックすることを特徴とするディジタル形保護制御装置。
3. 請求項１記載のディジタル形保護制御装置において、前記電力設備へ情報を出力し、前記電力設備の状態を入力する入出力手段を、前記監視制御手段及び前記保護継電手段に対して個別に設けることを特徴とするディジタル形保護制御装置。

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