JP5404490B2 - ディジタル保護制御装置 - Google Patents

Description

本発明はディジタル保護制御装置に係り、特にディジタル保護制御装置内がシリアルバス結合されたディジタル保護制御装置に関する。

ディジタル保護制御装置は、電力系統機器からの状態情報を取込み、これらの情報から電力系統機器の事故判定を行い、電力系統の遮断器の開放指令を与える。その保護対象は、変圧器や発電機といった電力機器であり、あるいは送電線であることから、ディジタル保護制御装置の保護動作原理や、保護対象などで分類すると多くの形式のものがある。

このため、ディジタル保護制御装置としては、標準化された構成とするのが有利である。つまり、ディジタル保護制御装置のハード構成としては、極力標準化構成を採用し、保護対象ごとの対策としては事故判定演算部分のソフトを動作原理などに応じて変更し、外部接続を変更することで対応する方式としている。

標準化構成として、具体的には、入力、出力、事故判定といったディジタル保護制御装置内の各種機能単位に基板を構成し、基板間を通信手段により結合することで、標準化を達成している。なお、基板間通信手段としては、パラレルバス結合方式、あるいはシリアルバス結合方式が採用される。

特許文献１には、各基板間がシリアルバス結合方式とされたディジタル保護制御装置が記載されている。

特開２００７−２０３２９号公報

上記のように、ディジタル保護制御装置内のハード構成は標準化構成とされているが、このことは逆の意味では拡張性にかけることを意味する。如何なる機種の場合にも対応できる標準化構成装置とすることには意味があるが、個別に機能拡張をしたいという事情があるときに標準化のためにできないということであってはならない。

例えば、パラレルバス結合方式で機能拡張する場合、従来のディジタル保護制御装置の入出力部は、入力／出力バスにパラレルに接続されている。これらの入力／出力バスはバックボードを用いて接続されて、バックボードにて終端されて入出力部の拡張を行っている。

このため、各ディジタル入力／出力手段をパラレルバスに接続する必要があり、基板サイズ（実装可能な基板枚数）が制限されるため、バス拡張に制約がありバックボードのスロット以上は各構成要素を拡張できない。その為、拡張性に制約があり、柔軟なシステム拡張に困難があった。

また、主検出の保護制御演算を行う保護演算手段と、事故検出の保護演算を行う事故検出手段に対応するディジタル入力／出力手段を多重に接続する為、主検出の保護制御演算の行う保護演算手段と、事故検出の保護演算を行う事故検出手段について、ディジタル入力／出力手段を各々備える必要があった。

以上のような拡張時の障害は、シリアルバス結合方式であっても生じ得、各種の機能拡張に対応できる方式であることが望ましい。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、各構成要素の拡張性を容易に可能とし、主検出の保護制御演算を行う保護演算手段と、事故検出の保護演算を行う事故検出手段をシリアルバス結合において、多重化を容易に可能とするディジタル保護制御装置の終端方法を提供することにある。

本発明の保護制御装置においては、シリアルバスの一方端に事故検出演算を行う事故検出演算用基板を、シリアルバスの他方端に折り返し用基板を、事故検出演算用基板と折り返し用基板の間のシリアルバス上に中間基板を配置し、事故検出演算用基板に隣接する中間基板を終端基板とするとともに、シリアルバスは事故検出演算用基板から終端基板、中間基板を経由して折り返し用基板に至る第１の伝送路と、折り返し用基板で折り返した後に中間基板を経由して終端基板の終端処理部に至る第２の伝送路から構成される。

また、中間基板並びに折り返し用基板は、第１の伝送路または、第２の伝送路のいずれかに、事故検出演算用基板との間の信号伝送を行なう通信処理部を備えるのがよい。

また、２組の事故検出演算用基板を備え、シリアルバスは、２組の事故検出演算用基板の高速通信線と低速通信線の合計４つの信号線から構成されるのがよい。

また、事故検出演算用基板の追加を行うときに、終端基板の終端処理部に新しい事故検出演算用基板を備えるのがよい。

また、基板の追加を行うときに、終端基板と折り返し用基板の間に新しい基板を備えるのがよい。

本発明のディジタル保護制御装置は、各要素を拡張する場合において、終端基板と折り返し基板を変更することなく、基板を容易に拡張できる効果がある。

本発明のディジタル保護制御装置の詳細構成を示すブロック構成図。 ディジタル保護制御装置の各種基板とシリアルバスの接続を示す図。

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２は、ディジタル保護制御装置を構成する各種基板がシリアルバス１ｆに接続されている様子を示す。図示から明らかなように、シリアルバス１ｆには、予め定めた演算処理に基づき主検出演算処理を施す保護演算手段１ａ、機器の接点情報を取込むと共に機器に対して、操作出力信号を与える主検出側及び、事故検出側の複数のディジタル入力／出力手段１ｂ、予め定めた演算処理に基づきフェールセーフ用途の事故検出演算処理を施す保護演算手段１ｃ、ディジタル入力／出力手段１ｅが接続されている。

ここで、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅが基板で構成されている。この構成において、保護演算手段１ａと１ｃは端部に設置される。そして、保護演算手段１ａと１ｃ以外の複数の基板は、どのような順序で配置されてもよいが、本発明においては右端の基板１ｅと左端の基板１ｄが重要である。本発明のディジタル保護制御装置では、シリアルバス結合された保護演算手段１ａと１ｃに近い側の基板を終端基板とし、保護演算手段１ａと１ｃに最も遠い側の基板を折り返し基板とする。

次に、図２のシステム構成のディジタル保護制御装置の動作を説明する。まず、主検出演算処理を施す保護演算手段１ａと事故検出演算処理を施す保護演算手段１ｃは、ディジタル入力／出力手段１ｂ、１ｅ、１ｄから遮断器接点情報を入力している。また、適宜電力系統の電流や電圧の情報を入力して、電力系統の事故を検出する。この判断結果は、シリアルバス１ｆを経由して、ディジタル入力／出力手段１ｂ、１ｅ、１ｄに与えられ、遮断出力及び外部機器への動作指令出力となる。

図１は、概略構成を示す図２の構成を詳細に示したものである。この図で明らかなように、保護演算手段１ａと、各入力／出力基板１ｂ、１ｅ、１ｄ間には、２種類の信号線、高速信号線１００と低速信号線１０１が配置されている。また、保護演算手段１ｃと、各入力／出力基板１ｂ、１ｅ、１ｄ間には、２種類の信号線、高速信号線１０２と低速信号線１０３が配置されている。高速信号線１００，１０２は、電流、電圧の検出信号、遮断器の接点情報、遮断器の操作信号などの伝送に使用され、低速信号線１０１、１０３は監視・表示用などに使用される。これらの高速、低速の信号線がシリアルバス１ｆによるシリアル伝送路を形成している。

また、各入力／出力基板１ｂ、１ｅには、通信制御部１２０が設けられていて、シリアルバス１ｆを形成する高速、低速の信号線１００−１０３を介して、保護演算手段１ａ、１ｃと各基板内での信号伝送を実現する。

本発明の図１の構成の特徴の第１点は、保護演算手段１ａと１ｃに最も遠い側の基板１ｅを折り返し基板としていることにある。つまり、本来基板１ｅ側で終端処理すべきところ、終端処理をせずに折り返し処理をしている。

本発明の構成の特徴の第２点としては、折り返し信号線が中間の基板１ｂを経由して、保護演算手段１ａと１ｃに近い側の基板１ｄを終端基板としたことである。３００は、終端基板１ｄの終端処理部である。

この結果として、保護演算手段１ａ、１ｃと、他の基板との間の接続は、終端基板１ｄから始まり、複数の中間基板１ｂを経由して折り返し基板１ｅに至り、再度折り返し基板から複数の中間基板１ｂを経由して終端基板１ｄで終端する形となっている。

保護演算手段１ａ、１ｃから折り返し基板１ｅまでの伝送路を第１の伝送路、折り返し基板１ｅから終端処理部３００までの伝送路を第２の伝送路とするなら、第２の伝送路は、通常の信号伝送には寄与しない。

本発明の構成の特徴の第３点としては、保護演算手段の拡張時に、終端処理部３００を拡張接続部として使用することである。つまり、保護演算手段１１ａと１１ｃを、保護演算手段１ａと１ｃに追加して、シリアルバス１ｆによる信号伝送を行ないたいときに、終端基板１ｄの終端処理部３００を拡張接続部として使用し、追加した保護演算手段１１ａと１１ｃから第２の伝送路、折り返し基板１ｅに至り、第１の伝送路上の各基板に設けられた通信制御部１２０との間での交信を可能とする。

保護演算手段１１ａと１１ｃを追加する場合には、既存のシリアルバス１ｆを使用するが、シリアルバス１ｆを構成する高速、低速の信号線がそのまま、追加した保護演算手段１１ａ、１１ｃの高速、低速の信号線として利用できるために、拡張の際に格別の対策を必要としない。そのうえ、主検出の保護制御演算を行う保護演算手段と、事故検出の保護演算を行う事故検出手段の信号をディジタル入出力手段に４系統で制御することで、主検出及び事故検出のディジタル入出力手段を容易に多重化できる効果がある。

なお、図示の終端基板１ｄは、通信制御部１２０を備えておらず、終端処理、あるいは拡張接続のための専用基板のような使用法としているが、これは通信制御部１２０を備えて通常の基板と同じ使用法とすることができる。

以上の説明においては、保護演算手段の拡張の場合の取り扱いについて述べたが、入出力用の基板の増設もありえる。この場合には、終端手段と折り返し手段の間で拡張（中間基盤を追設する）することで、容易に機能拡張することができるため、実装の自由度を大幅に増すことができる。

本発明によれば、標準化と、拡張性の両立を図ることができるために、多くの保護制御装置に適用することができる。

１ａ：保護演算手段（主検出側）
１ｂ：ディジタル入力／出力手段
１ｃ：保護演算手段（事故検出側）
１ｄ：インタフェース手段
１ｅ：ディジタル入力
１ｆ：シリアルバス
１２０：通信制御部
１００，１０２：高速通信線
１０１，１０３：低速通信線
３００：終端処理部

Claims (5)

1. 少なくとも２組の信号線を備えるシリアルバスと、該シリアルバスの一方端の各組の信号線に事故検出演算を行う事故検出演算用基板と主検出保護制御演算を行う主検出演算用基板を接続し、前記シリアルバス上に折り返し用基板と複数の中間基板を配置し、前記事故検出演算用基板および主検出演算用基板に隣接する前記中間基板を終端基板とするとともに、前記シリアルバスは前記事故検出演算用基板および主検出演算用基板から前記終端基板、前記中間基板を経由して前記折り返し用基板に至る第１の伝送路と、前記折り返し用基板で折り返した後に前記中間基板を経由して前記終端基板の終端処理部に至る第２の伝送路から構成されることを特徴とする保護制御装置。
2. 請求項１記載の保護制御装置において、
   前記中間基板並びに前記折り返し用基板は、前記第１の伝送路に前記事故検出演算用基板および主検出演算用基板との間の信号伝送を行なう通信処理部を備えることを特徴とする保護制御装置。
3. 請求項１記載の保護制御装置において、
   前記シリアルバスは、事故検出演算用基板および主検出演算用基板の高速通信線と低速通信線の合計４つの信号線から構成されることを特徴とする保護制御装置。
4. 請求項１記載の保護制御装置において、
   事故検出演算用基板および主検出演算用基板の追加を行うときに、前記終端基板の終端処理部に新しい事故検出演算用基板および主検出演算用基板を備えることを特徴とする保護制御装置。
5. 請求項１記載の保護制御装置において、
   基板の追加を行うときに、前記終端基板と前記折り返し用基板の間に新しい基板を備えることを特徴とする保護制御装置。

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