JP4534995B2 - ディジタル形保護継電装置のリスタート方式 - Google Patents

Description

本発明は、ディジタル形保護継電装置に係り、特に装置の自己監視におけるリスタート方式に関する。

ディジタル形保護継電装置は、各種検出信号をディジタル情報として取り込み、そのディジタル保護演算によって遮断器のトリップなどの保護出力を得る。この装置において、信頼性の向上、フリーメンテナンス化（定期的な点検業務の簡素化）を図るため、監視機能により自己診断および装置保護を行うようにしている。

図４は、ディジタル形保護継電装置の構成と、これに対する自己監視範囲を示す。装置構成は、主保護になるリレーユニットＭと後備保護になるリレーユニットＦＳ共に、保護対象系統の電圧Ｖや電流Ｉをフィルタ１，２で取り込み、これら信号をサンプルホールド回路３，４とマルチプレクサ５によりサンプリングし、さらにＡ／Ｄ変換器６によりディジタル信号に変換し、この情報と保護対象範囲の接点情報や整定値からマイクロコンピュータ７により保護演算を行い、演算結果が保護を必要とするときにトリップ指令等の保護出力を得る。

この装置構成に対して、監視機能は、アナログ入力データには常時監視と点検監視の両方を行い、マイクロコンピュータ7における動作および各種データには常時監視を行い、入出力回路とトリップ回路には点検監視を行う。

このような自己監視で異常が検出されたときに、装置が自己修復を試みる、リスタート（再スタート）機能を設ける場合がある（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このリスタート機能は、データ異常等により、装置の保護継電機能に影響が予想される場合、装置をリスタートさせることにより、一過性の異常については正常動作に戻すもので、正常動作に戻すことで保護対象の無保護状態を回避することができる。

図５は、従来のリスタート回路を示し、異常が発生した場合、最初の１回目はリスタートをかけて機能回復を図り、一定時間の間に２回目の異常が発生した場合は警報等を行う。また、１回目の異常が発生し、２回目の異常が一定時間の間に発生しなければ、再度リスタート可能な状態に戻す。

Ｈ／Ｗ（ハードウェア）検出異常信号は、例えば、アナログ入力回路の電圧低下を検出する電圧監視回路から与えられる。Ｓ／Ｗ（ソフトウェア）異常信号は、例えば、保護演算の実行におけるウオッチドッグタイマによる異常検出や入出力データ異常があったときに与えられる。

異常カウンタ１１は、Ｈ／Ｗ検出異常信号が発生した回数をカウントし、初期状態ではカウント「０」とする。一定時間カウンタ１２は、Ｈ／Ｗ検出異常信号が発生したときにタイマ動作を開始し、一定時間（例えば、３０分）経過したときに異常カウンタ１１をリセットする。

判定回路１３は、Ｈ／Ｗ検出異常信号が発生し、かつ異常カウンタ１１のカウント値が「０」回目のときにリセット信号を発生する。リセット回路１４は、判定回路１３がリセット信号を発生したときに装置立ち上げ時と同じ初期化リセットを行い、保護演算動作をリスタートさせる。

判定回路１５は、Ｈ／Ｗ検出異常信号が発生し、かつ異常カウンタ１１のカウント値が「１」回目以上のときに異常信号を発生する。異常出力回路１６は、判定回路１５が異常出力を発生したとき、またはＳ／Ｗ異常信号が発生したときに、異常警報出力や異常検出データの記憶保持（揮発性メモリへの退避）を行う。
特開平１１−５５８４５号公報 特開平５−３５７５号公報

従来のリスタート回路は、装置本体のリセットにも動作を継続できるよう、マイクロコンピュータ等とは独立させたハードウェアで構成される。例えば、カウンタ１１，１２は、フリップフロップの縦続接続とクロック信号源で構成され、判定回路１３，１５は論理回路で構成され、リセット回路１４と異常出力回路１６は信号保持回路とレジスタで構成される。

このようなハードウェア構成のリスタート回路では、機能上で柔軟性に欠ける問題がある。

例えば、一定時間カウンタ１２は固定値が設定、設計され、その変更ができない。

また、一定時間カウンタ１２は、３０分などのタイマ動作を得るには多数桁のカウンタ構成になり、ハードウェア構成としては大きなものになる。

また、一定時間カウンタ１２に要求されるカウント値は、保護継電装置の設置目的によって大きく異なり、各種の保護継電装置に適用可能とする場合は一定時間カウンタ１２の最大カウント値を大きくした構成とすることになり、これでは無駄なカウント機能をもつ回路構成になる。

また、異常出力回路１６は、ハードウェア異常の発生に際してその異常検出データを取得できない。

また、ハードウェア異常にはリスタート機能があるが、ソフトウェア異常にはリスタート機能がなく、ソフトウェア異常が発生したまま誤った保護動作が行われるおそれがある。

本発明の目的は、回路構成を簡略化しながら柔軟性を持たせたリスタート機能をもつディジタル形保護継電装置のリスタート方式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、リセット回路によるリスタート動作および異常出力回路による異常出力に際してはマイクロコンピュータの処理機能が確保されていることに着目し、一定時間カウンタをソフトウェア構成とし、さらに異常出力ラッチ回路による異常出力の喪失防止、ソフトウェア異常の発生にもリスタート動作させるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）マイクロコンピュータと入出力回路によって保護継電処理を実行し、この保護継電処理におけるソフトウェア異常とハードウェア異常の監視を行うディジタル形保護継電装置のリスタート方式であって、
ハードウェア異常が発生した回数をカウントする異常カウンタと、
ハードウェア異常が発生し、かつ前記異常カウンタのカウント値が「０」回目のときにリセット信号を発生する第１の判定回路と、
前記判定回路がリセット信号を発生したときに装置の初期化リセットを行い、保護演算動作をリスタートさせるリセット回路と、
ハードウェア異常が発生し、かつ前記異常カウンタのカウント値が「１」回目以上のときに異常信号を発生する第２の判定回路と、
前記第２の判定回路が異常出力を発生したとき、またはソフトウェア異常が発生したときに、異常警報出力や異常検出データの記憶保持を行う異常出力回路と、
前記第２の判定回路からの異常出力をラッチして前記異常出力回路に異常出力し、前記第１の判定回路がリセット出力したときにラッチ内容をリセットする異常出力ラッチ回路と、
前記マイクロコンピュータのソフトウェア構成にされ、定期的に前記異常カウンタのカウント値を読み込み、このカウント値が１回目を示している場合に一定時間のカウントを開始し、一定時間に達したときに前記異常カウンタをリセットする一定時間カウント手段を備えたことを特徴とする。

（２）前記リセット回路は、ソフトウェア異常の発生でリセット信号を発生する構成にしたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、一定時間カウンタをソフトウェア構成とし、さらに異常出力ラッチ回路による異常出力の喪失防止、ソフトウェア異常の発生にもリスタート動作させるようにしたため、回路構成を簡略化しながら柔軟性を持たせたリスタート機能を実現できる効果がある。具体的には、
・一定時間カウンタは、少しのソフトウェア処理を追加するのみで済む。

・一定時間カウンタによるカウンタ時間は任意に変更でき、各種の保護継電装置に共通のものとして適用できる。

・ハードウェア異常の発生に際してその異常検出データの喪失を防止できる。

・ソフトウェア異常が発生したときに誤った保護動作が行われることがない。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態を示す機能構成図である。同図が図５と異なる部分は、一定時間カウンタ１２に代えて、マイクロコンピュータのソフトウェア処理機能として追加した一定時間カウンタ手段１２Ａとする点にある。

一定時間カウンタ手段１２Ａは、定期的に異常カウンタ１１のカウント値を読み込み、このカウント値が１回目を示している場合に一定時間のカウントを開始し、一定時間に達したときに異常カウンタ１１をリセットする。

本実施形態によるリスタート動作を説明する。１回目のハードウェア異常が発生した時点では、異常カウンタ１１はカウント値が「０」であり、判定回路１３によりリセット信号を発生し、リセット回路１４によるリセットがかかる。

このリセットにより、マイクロコンピュータは一旦停止し、この後のリセット解除で起動する。この起動により、一定時間カウンタ手段１２Ａも実行され、異常カウンタ１１のカウント値を読み込む。このとき、異常カウンタ１１は１回目の異常をカウントしているため、一定時間カウンタ手段１２Ａは一定時間カウントを開始し、一定時間後に異常カウンタ１１をリセットする。

このカウントの間にハードウェア異常が再度検出されたときは、判定回路１５により異常出力がなされ、異常出力回路１６による異常出力処理がなされる。一定時間カウンタ手段１２Ａが一定時間カウントを終了したときに、ハードウェア異常が解消されていれば、異常カウンタ１１が「０」にリセットされ、マイクロコンピュータは通常の保護制御に戻る。

したがって、本実施形態によれば、従来のハードウェア構成の一定時間カウンタ１２が不要になり、ハードウェア構成を大幅に簡略化できる。また、一定時間カウンタ手段１２Ａはソフトウェア構成になるため、そのカウント時間を任意に変更でき、設置目的が異なる保護継電装置への適用にも同じリスタート回路構成のものを使用することができる。

（実施形態２）
図２は、本発明の実施形態を示す機能構成図である。同図が図１と異なる部分は、判定回路１５の異常出力をラッチできる異常出力ラッチ回路１７を追加した点にある。

異常出力ラッチ回路１７は、判定回路１５からの異常出力をラッチ（一時記憶）し、異常出力回路１６に異常出力する。この異常出力ラッチ回路１７は、判定回路１３がリセット出力したとき、すなわちリスタートさせたときにラッチ内容をリセットする。

この構成により、一定時間カウンタ手段１２Ａが一定時間カウンタ後に異常カウンタ１１をリセットしたときにハードウェア異常検出出力があった場合に、それを異常出力ラッチ回路１７がラッチしておくことで異常出力を発生することができる。

本実施形態によれば、実施形態１の作用効果に加えて、異常継続中で一定時間カウントに達し、異常カウンタ１１がリセットされた場合にも異常出力を維持できる。

（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態を示す機能構成図である。同図が図２と異なる部分は、ソフトウェア異常の発生でリセット回路１４にリセット信号を与え、リスタートを行う点にある。

本実施形態によれば、実施形態１および２の作用効果に加えて、ソフトウェア異常の発生時にリスタートさせることで、誤った保護演算データによる誤った保護演算が行われるのを防止できる。

本発明の実施形態１を示すリスタート方式の機能構成図。 本発明の実施形態２を示すリスタート方式の機能構成図。 本発明の実施形態３を示すリスタート方式の機能構成図。 ディジタル形保護継電装置の構成図。 従来のリスタート回路の構成図。

符号の説明

１１ 異常カウンタ
１２ 一定時間カウンタ
１２Ａ 一定時間カウンタ手段
１３ 判定回路
１４ リセット回路
１５ 判定回路
１６ 異常出力回路
１７ 異常出力ラッチ回路

Claims (2)

1. マイクロコンピュータと入出力回路によって保護継電処理を実行し、この保護継電処理におけるソフトウェア異常とハードウェア異常の監視を行うディジタル形保護継電装置のリスタート方式であって、
   ハードウェア異常が発生した回数をカウントする異常カウンタと、
   ハードウェア異常が発生し、かつ前記異常カウンタのカウント値が「０」回目のときにリセット信号を発生する第１の判定回路と、
   前記判定回路がリセット信号を発生したときに装置の初期化リセットを行い、保護演算動作をリスタートさせるリセット回路と、
   ハードウェア異常が発生し、かつ前記異常カウンタのカウント値が「１」回目以上のときに異常信号を発生する第２の判定回路と、
   前記第２の判定回路が異常出力を発生したとき、またはソフトウェア異常が発生したときに、異常警報出力や異常検出データの記憶保持を行う異常出力回路と、
   前記第２の判定回路からの異常出力をラッチして前記異常出力回路に異常出力し、前記第１の判定回路がリセット出力したときにラッチ内容をリセットする異常出力ラッチ回路と、
   前記マイクロコンピュータのソフトウェア構成にされ、定期的に前記異常カウンタのカウント値を読み込み、このカウント値が１回目を示している場合に一定時間のカウントを開始し、一定時間に達したときに前記異常カウンタをリセットする一定時間カウント手段を備えたことを特徴とするディジタル形保護継電装置のリスタート方式。
2. 前記リセット回路は、ソフトウェア異常の発生でリセット信号を発生する構成に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継電装置のリスタート方式。

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