JP4751295B2 - ディジタル形保護制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統を保護するディジタル形保護制御装置に関する。

電力系統を保護するディジタル形保護制御装置は、電力系統の電気量や状態量を入力してディジタル量に変換し、このディジタル量を用いて所定の保護制御演算を行い、この演算結果に応じて遮断器等を制御することにより、電力系統の保護制御を行うものである。

一般にディジタル形保護制御装置には、自動監視機能が組み込まれている。この自動監視機能は、ディジタル形保護制御装置の責務である系統の保護制御機能が正常に働くように装置の状態を監視し、異常があれば警報を出力するものである。この自動監視機能については周知（例えば、非特許文献１）なので、その詳細な説明は省略する。

ところで、従来のディジタル形保護制御装置において、自動監視機能で保護制御機能の不良を検出すると、監視不良発生時刻を明確にするために、自動監視機能で検出した監視不良情報に時刻を付加して不揮発性メモリやバックアップメモリに保存しておき、その後運用者によりこの保存情報を表示操作手段や解析ツールで読み出せるように構成したものがある（例えば、特許文献１）。

また、これらの保護制御システムの規模が大きい場合、又は処理量の多い保護制御演算を行う場合には、演算処理基板を複数使用し、各々が保護制御機能、監視不良検出手段を分割して処理するマルチＣＰＵを構成したものがある（例えば、特許文献２）。

図７は、一般的なマルチＣＰＵを構成したディジタル形保護制御装置の一例を示すブロック構成図である。なお、このディジタル形保護制御装置１には、図示していない保護制御機能部を当然有しているが、ここではその説明を省略する。

図７において、保護制御装置１は、電力系統の電気量を入力し、ディジタル量に変換するアナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２、電力機器のＯＮ−ＯＦＦ情報を入力するための入力回路（ＤＩ）３、保護制御演算結果を外部機器へ出力する出力回路（ＤＯ）４、複数の演算処理基板５−１〜５−ｎから構成され、これらの演算処理基板５−１〜５−ｎには、保護制御装置内外の複数の各種監視対象６−１〜６−ｎの不良を検出する監視不良検出手段７−１〜７−ｎを備え、これら各演算処理基板５−１〜５−ｎ間はデータの受け渡しを行うシステムバス８により接続されている。

上記演算処理基板５−１〜５−ｎの内の少なくとも１つ、ここでは演算処理基板５−ｎに時計用ＩＣ回路等を用いた現在時刻取得手段９と、各演算処理基板６−１〜６−ｎ内の監視不良検出手段７−１〜７−ｎにて検出した監視不良情報をシステムバス８を用いて収集する不良情報収集手段１０と、収集した監視不良情報に現在時刻取得手段９から与えられる現在時刻を付加する時刻付加手段１１と、時刻を付加した不良情報を不揮発性メモリやバックアップメモリなどに記録する不良情報記録手段１２とを設け、この不良情報記録手段１２に記録した不良の発生内容、時刻等の情報を外部の表示手段１３に表示するように構成している。

この場合、表示手段１３としては、保護制御装置に表示デバイスを装着して実現する場合や、パソコンをＲＳ２３２Ｃやイーサネット（登録商標）等で保護制御装置と接続して実現する場合がある。
特開平０９−０５６０５１号公報 特開平０８−１６３７６６号公報 昭和６１年１月 社団法人 電気協同研究会発行 「電気協同研究」第４１巻 第４号 第５章（第５９頁）

ところで、上記のような保護制御装置において、監視不良検出手段７−１〜７−ｎで検出している保護制御装置内外の代表的な監視対象としては、図８に示すような項目が挙げられる。

図８に示すようにアナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）の精度監視、計器用変圧器（ＰＴ）の監視、計器用変流器（ＣＴ）の監視、ＲＡＭの監視、ＲＯＭの監視、出力回路の監視などである。

各監視項目にはノイズによる誤検出を防止するために、図９に示す如く、不良が発生したことを所定時間確認する目的で確認タイマを設けている。ここでは、「Ａ／Ｄ精度監視」確認タイマの時限Ｔａｄと「出力回路監視」の確認タイマの時限Ｔｏｔが、Ｔａｄ＜Ｔｏｔの関係にあるものと仮定する。

また、監視項目による監視結果の表示例を図１０に示す。運用者はこの監視結果を確認後、不良が発生している部分を特定し交換していた。

上述したマルチＣＰＵにより構成したディジタル形保護制御装置においては、上記監視項目の内「ＲＡＭ監視」や「ＲＯＭ監視」等の各演算処理基板内の不良を監視する監視項目以外は、各演算基板で分担して構成する。この例を図１１に示す。

このような構成の場合、単純な障害、たとえばＲＡＭの不良により「ＲＡＭ不良」が表示された場合は、運用者は検出した演算処理基板のＲＡＭの不良であることを特定でき、交換が行える。しかしながら、複雑な故障様相、例えばＡ／Ｄ変換器が不良となると「Ａ／Ｄ精度監視」不良を検出するが、アナログ入力が不正となり、リレーが誤動作して「出力回路監視」不良も検出する可能性があり、このような場合は不良部位の特定が難しいが、不良発生の時間関係から以下のように故障部位を推定することが可能である。

例えばＡ／Ｄ変換器の不良が発生した場合、上記確認タイマの関係から「Ａ／Ｄ精度監視」不良を検出した後に、「出力回路監視」不良を検出すれば、「出力回路監視」不良はＡ／Ｄ変換器の不良により発生したものと特定し、「出力回路監視」不良を検出後に「Ａ／Ｄ精度監視」不良を検出した場合はＡ／Ｄ変換器のみではなく、出力回路にも何らかの不良が発生しているものと特定することができる。

しかしながら、表示操作用の演算処理基板５−ｎにおいて、他の演算処理基板のデータを収集する不良情報収集手段１０は、各演算処理基板及び、表示操作用演算基板の故障状態を図１２に示す如く時系列的に入力するため、図１３で示すタイミングで、例えば演算処理基板５―１の読み込み処理後にこの演算処理基板５―１に不良１が発生し、続いて演算処理基板５―２に不良２が発生すると、演算処理基板５―２の読み込み処理により不良２に現在時刻をつけて保存した後に演算処理基板５―１の読み込み処理により不良１に現在時刻をつけて保存するというように、不良情報の収集は必ずしも不良の発生した順序にはならず、正確な不良発生時刻を付加することができないため、不良発生の時間関係を正確に把握することがでない。このため、不良原因の特定が難しくなるという問題があった。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、複数の演算処理部が同様な時刻に複数の不良を検出した場合でも、不良発生の時間関係を正確に把握し、不良の発生状態を正確に特定することが可能なマルチＣＰＵ構成の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。

本発明は上記の目的を達成するため、電力系統の保護制御を分割して処理する複数の演算処理部で構成されるディジタル形保護制御装置において、前記各演算処理部は、各種監視対象の不良を検出する監視不良検出手段と、時計手段と、前記監視不良検出手段により検出した監視不良情報に前記時計手段による現在時刻を付加する現在時刻付加手段を備え、且つ複数の前記演算処理部の少なくとも1つにシステムバスを用いて各演算処理部の時刻付加手段にて時刻を付加した不良情報を収集する不良情報収集手段と、この不良情報収集手段により収集した不良情報を記録する不良情報記録手段と、前記各演算処理部により時刻付加された監視不良情報を記録する記録手段と、この記録手段により記録された監視不良情報を読み出す不良情報読み出し手段とを設ける。
また、本発明は上記の目的を達成するため、電力系統の保護制御を分割して処理する複数の演算処理部で構成されるディジタル形保護制御装置において、前記各演算処理部は、各種監視対象の不良を検出する監視不良検出手段と、時計手段と、前記監視不良検出手段により検出した監視不良情報に前記時計手段による現在時刻を付加する現在時刻付加手段を備え、且つ複数の前記演算処理部の少なくとも1つにシステムバスを用いて各演算処理部の時刻付加手段にて時刻を付加した不良情報を収集する不良情報収集手段と、この不良情報収集手段により収集した不良情報を記録する不良情報記録手段と、前記時計手段の時刻に同期させる時刻同期手段とを設け、これら演算処理部の中から時刻基準とする演算処理部を割当て、この時刻基準の演算処理部の前記時計手段より得られる時刻に他の前記演算処理部の前記時計手段より得られる時刻を同期させる。

本発明によれば、複数の演算処理部が同様な時刻に複数の不良を検出した場合で、かつ不良状態の収集ができなくなるような不良が発生した場合でも、不良発生の時間関係を正確に把握し、不良の発生状態を正確に特定することができる。
また、本発明によれば、複数の演算処理基板内のそれぞれの時計回路の誤差による時刻のずれを防止でき、不良発生時に不良データと共に保存される不良発生時の時刻情報の同期が各演算処理基板間で取れるので、別々の演算処理基板で発生した複数の不良の時系列的把握が可能となり、複数発生した事象の時間的関係を容易に判断することができる。

（第１の実施形態）
以下本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本発明によるディジタル形保護制御装置の第１の実施形態を示すブロック構成図で、図７と同一部品には同一符号を付して説明する。なお、保護制御機能部は当然有しているが、本発明に直接関与しないので、その記載及び説明は省略する。

図1において、保護制御装置１は、電力系統の電気量を入力し、ディジタル量に変換するアナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２、電力機器のＯＮ−ＯＦＦ情報を入力するための入力回路（ＤＩ）３、保護制御演算結果を外部機器へ出力する出力回路（ＤＯ）４、複数の演算処理基板５−１〜５−ｎから構成され、これらの演算処理基板５−１〜５−ｎには、保護制御装置内外の複数の各種監視対象６−１〜６−ｎの不良を検出する監視不良検出手段７−１〜７−ｎを備え、これら各演算処理基板５−１〜５−ｎ間はデータの受け渡しを行うシステムバス８により接続されている。

また、各演算処理基板５−１〜５−ｎには、時計用ＩＣ回路等を用いた現在時刻取得手段９−１〜９−ｎと時刻付加手段１１−１〜１１−ｎとを設け、各演算処理基板内の時刻付加手段１１−１〜１１−ｎにより監視不良検出手段７−１〜７―ｎにて検出した監視不良情報に、現在時刻取得手段９−１〜９−ｎにより取得した現在時刻を付与する。この場合、時計用ＩＣ回路の時刻は、予め運用者が各基板個別に設定するか又は一括して設定するよう構成しておく。

また、演算処理基板５−１〜５−ｎの内の少なくとも1つに、ここでは演算処理基板５−ｎにシステムバスを用いて各演算処理基板の時刻付加手段１１−１〜１１−ｎにて時刻を付加した不良情報を収集する不良情報収集手段１０と、収集した不良情報を不揮発性メモリやバックアップメモリなどに記録する不良情報記録手段１２を設け、この不良情報記録手段１２に記録した不良の発生内容、時刻等の情報を外部の表示手段１３に表示するように構成している。

この場合、表示手段１３としては、保護制御装置に表示デバイスを装着して実現する場合や、パソコンをＲＳ２３２Ｃやイーサネット等で保護制御装置と接続して実現する場合がある。

このような構成のディジタル形保護制御装置とすれば、各演算処理基板５−１〜５−ｎに設けられた監視不良検出手段７−１〜７−ｎで検出された不良情報に現在時刻取得手段９−１〜９−ｎより与えられる不良発生時点の時刻が時刻付加手段１１−１〜１１−ｎにより付加されるので、図２に示すタイミングで、例えば演算処理基板５―１の読み込み処理後にこの演算処理基板５―１に不良１が発生し、続いて演算処理基板５―２に不良２が発生しても、演算処理基板５−ｎ内の不良情報収集手段１０による不良情報の収集タイミングによらず、不良情報に対して不良の発生した順番で時刻づけが実施できる。

従って、マルチＣＰＵ構成のディジタル形保護制御装置において、複数の基板が同様な時刻に複数の不良を検出した場合でも、不良発生の時間関係を正確に把握することが可能となり、不良の発生原因の解析が容易となる。

（第２の実施形態）
図３は本発明によるディジタル形保護制御装置の第２の実施形態を示すブロック構成図で、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは相違する部分について説明する。

第２の実施形態では、図３に示すように各演算処理基板５−１〜５−ｎに時刻付加手段１１−１〜１１−ｎにより時刻が付加された不良情報を記録する不揮発性メモリなどを用いた記録手段１２−１〜１２−ｎと、各演算処理基板５−１〜５−ｎの記録手段１２−１〜１２−ｎに保存された不良情報をＲＳ２３２Ｃ等で外部に接続したパソコン１４に読み出す不良情報読み出し手段１５−１〜１５−ｎとを追加した構成とするものである。

このような構成のディジタル保護制御装置とすれば、各演算処理基板の記録手段１２−１〜１２−ｎに時刻が付加された不良情報が保存されているので、当該基板にパソコン等を接続することにより、不良データの読み出しが可能となる。

従って、第１の実施形態と同様の作用効果が得られることに加え、システムバス８に故障が発生し、不良状態の収集ができなくなるようなモードの不良が発生した場合でも、運用者による不良情報の読み出しが可能となり、不良発生の時間的因果関係を正確に把握し、不良の発生状態を正確に特定することができる。

（第３の実施形態）
図４は本発明によるディジタル形保護制御装置の第３の実施形態を示すブロック構成図で、図1又は図３と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは相違する部分について説明する。

第３の実施形態では、図４に示すように保護制御装置１に実装する複数の演算処理基板５―１〜５−ｎの中で、時刻基準とする演算処理基板を割当て、ここでは演算処理基板５−ｎに時刻基準を割当て、各演算処理基板５−１〜５−ｎには各演算基板間の時計回路の時刻同期をとる時刻同期手段１６を設ける構成とするものである。

なお、演算処理基板５―１〜５−ｎにおいて、図１及び図３に示す監視不良検出手段７−１〜７−ｎ、時刻付加手段１１−１〜１１−ｎ、演算処理基板５−ｎにおいては不良情報収集手段１０及び記録手段１２などの各構成要素については図示及び説明の簡略化のため、省略してある。

ここで、上記時刻基準とする演算処理基板５−ｎの時刻同期手段１６の構成としては、予め設定した時刻（時分秒）に現在時刻取得手段９−ｎから取得した現在の日付（年月日）を付加した補正時刻を出力する補正時刻出力手段１６ａと、この補正時刻出力手段１６ａが出力する補正時刻と現在時刻取得手段９−ｎの現在時刻を比較し、一致した時に補正トリガを出力するトリガ出力手段１６ｂを備え、また演算処理基板５−１〜５−(ｎ−１)の時刻同期手段１６の構成としては、演算処理基板５−ｎの時刻同期手段１６の補正時刻出力手段１６ａより出力される補正時刻を入力する補正時刻入力手段１６ｃと、演算処理基板５−ｎの時刻同期手段１６のトリガ出力手段１６ｂより出力される補正トリガを入力し、時刻補正のタイミングを検出するトリガ検出手段１６ｄを備えている。

図５は時刻基準の演算処理基板５−ｎから各演算処理基板５−１〜５−（ｎ−１）のデータの流れを示す図であり、図６は時刻補正処理のフローチャートを示す図である。

ここで、時刻補正を実施するタイミング及び周期は、予め設定した任意のタイミングと周期で実施される。また、トリガ検出手段１６ｄはトリガ出力手段１６ｂが出力するトリガを検出したタイミングで時計回路の時刻が補正時刻入力手段にて入力した時刻に設定される。

このような構成のディジタル形保護制御装置によれば、時刻基準する演算処理基板（時刻基準ユニット）５−ｎを割り当てると共に、各演算処理基板５−１〜５−ｎ（各ユニット）に時刻同期手段１６を設けて、時刻基準ユニットから他のユニットに補正時刻出力手段１６ａが出力する補正時刻と現在時刻取得手段９−ｎの現在時刻を比較し、一致した時にトリガ出力手段１６ｂより補正トリガを出力し、他のユニットの時刻同期手段１６でトリガ検出手段１６ｄによりトリガを検出したタイミングで時計回路の時刻を補正時刻入力手段１６ｃにて入力した時刻に設定するようにしたので、演算処理基板５−１〜５−ｎ毎に時計回路の誤差を補正することができる。

従って、第１又は第２の実施形態と同様な作用効果が得られることに加えて、保護制御装置に実装されている複数の演算処理基板内のそれぞれの時計回路の誤差による時刻のずれを防止でき、不良発生時に不良データと共に保存される不良発生時の時刻情報の同期が各演算処理基板間で取れるので、別々の演算処理基板で発生した複数の不良の時系列的把握が可能となり、複数発生した事象の時間的関係を容易に判断することができる。

なお、時刻基準とする演算処理基板には、他の演算処理基板に割り当ててもよい。

本発明によるディジタル形保護制御装置の第１の実施形態を示すシステム構成図。 同実施形態における不良発生から保存までの流れを示す図。 本発明によるディジタル形保護制御装置の第２の実施形態を示すシステム構成図。 本発明によるディジタル形保護制御装置の第３の実施形態を示すシステム構成図。 同実施形態におけるデータの流れを示す図。 同実施形態の時刻補正処理を示すフローチャート。 従来のディジタル形保護制御装置を示すシステム構成図。 ディジタルリレーで行っている代表的な監視項目を示す図。 監視項目における確認処理を示す図。 監視結果の表示例を示す図。 マルチＣＰＵ構成での監視項目の分担例を示す図。 不良情報収集処理を示すフローチャート。 従来の不良発生から保存までの流れを示す図。

符号の説明

１…保護制御装置、２…アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）、３…入力回路（ＤＩ）、４…出力回路（ＤＯ）、５−１〜５−ｎ…演算処理基板、６−１〜６−ｎ…各種監視対象、７−１〜７−ｎ…監視不良検出手段、８…システムバス、９，９−１〜９−ｎ…現在時刻取得手段、１０…不良情報収集手段、１１，１１−１〜１１−ｎ…現在時刻付加手段、１２，１２−１〜１２−ｎ…記録手段、１３…表示手段、１４…外部接続のパソコン、１５−１〜１５−ｎ…不良情報読み出し手段、１６…時刻同期手段、１６ａ…補正時刻出力手段、１６ｂ…トリガ出力手段、１６ｃ…補正時刻入力手段、１６ｄ…トリガ検出手段

Claims (2)

1. 電力系統の保護制御を分割して処理する複数の演算処理部で構成されるディジタル形保護制御装置において、
   前記各演算処理部は、各種監視対象の不良を検出する監視不良検出手段と、時計手段と、前記監視不良検出手段により検出した監視不良情報に前記時計手段による現在時刻を付加する現在時刻付加手段を備え、且つ複数の前記演算処理部の少なくとも1つにシステムバスを用いて各演算処理部の時刻付加手段にて時刻を付加した不良情報を収集する不良情報収集手段と、この不良情報収集手段により収集した不良情報を記録する不良情報記録手段と、前記各演算処理部により時刻付加された監視不良情報を記録する記録手段と、この記録手段により記録された監視不良情報を読み出す不良情報読み出し手段とを設けたことを特徴とするディジタル形保護制御装置。
2. 電力系統の保護制御を分割して処理する複数の演算処理部で構成されるディジタル形保護制御装置において、
   前記各演算処理部は、各種監視対象の不良を検出する監視不良検出手段と、時計手段と、前記監視不良検出手段により検出した監視不良情報に前記時計手段による現在時刻を付加する現在時刻付加手段を備え、且つ複数の前記演算処理部の少なくとも1つにシステムバスを用いて各演算処理部の時刻付加手段にて時刻を付加した不良情報を収集する不良情報収集手段と、この不良情報収集手段により収集した不良情報を記録する不良情報記録手段と、前記時計手段の時刻に同期させる時刻同期手段とを設け、これら演算処理部の中から時刻基準とする演算処理部を割当て、この時刻基準の演算処理部の前記時計手段より得られる時刻に他の前記演算処理部の前記時計手段より得られる時刻を同期させることを特徴とするディジタル形保護制御装置。

Images