JPH0472242B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は信号２重化装置に係り、特に自動制御
装置の信頼性向上のため、フイードバツク信号系
を２重化するに好適な信号２重化装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 火力発電所の発電機出力制御を例にとり、第１
図を参照して、フイードバツク系を２重化した自
動制御装置について説明する。

第１図において、１は発電力出力をいくらにす
るかを決める設定部であり、指令値V_Sを出力す
る。２は減算器であり、前述指令V_Sと後述する
フイードバツク量V_Pの差をとり、この差を偏差
V_Eとして出力する。３は制御器であり、偏差V_E
を受け、偏差の極正（正、負）と大きさにより、
制御出力V_Mを変化させるものである。４は加減
弁であり、ボイラ５で発生する蒸気を蒸気タービ
ン６にどの程度流し込むかを加減する調整弁であ
る。７は発電機であり、蒸気タービン６に構成的
に直結し、蒸気タービンにて発生する機械出力
（トルク）を電力に変換するもので、この電力を
検出するのが電力検出部８である。この電力検出
部の出力信号は同一機械の電力変換器９および１
０に入力される。電力変換器９および１０は、電
力検出信号（PT、CT信号）を前述減算器２にて
演算可能な信号V₁およびV₂に変換するものであ
る。１１は信号２重化装置であり、信号V₁ある
いはV₂のいずれかを選択し、減算器２にフイー
ドバツク量V_Pとして出力するものである。この
信号２重化装置１１としては従来一般に第２図お
よび第３図に示すようにスイツチ１１１あるいは
高値優先器１１２が適用されている。高値優先器
１１２は入力のうち高値側を出力するものであ
る。この高値優先器は一般に普及しているので、
ここではその詳細は省略する。

以上の構成で、指令値V_Sに対しフイードバツ
ク量が大きければ、偏差V_Eは負極性となり、制
御系３は制御出力V_Mを減少させ、タービン流入
蒸気量を減らし、発電機出力を減少せしめ、結果
的にフイードバツク量V_Pを減少させ、指令値V_S
と同じ値になるよう制御することになる。また、
フイードバツク量V_Pが指令値より小さければ、
偏差V_Eは正極性となり、上述の逆動作で、フイ
ードバツク量V_Pが指令値V_Sと同じ値となるよう
制御する。

ここで、電力変換器９，１０は、制御系の最も
重量なフイードバツク量を検出、変換するもので
あり、システムの信頼性および稼動率を上げると
いう意味で２重化するものであるが、この２つの
信号をどう使うかということになると、従来は、
第２図あるいは第３図で示したようにスイツチま
たは高値優先のいずれかにより選択使用するもの
であつた。スイツチの場合には、ユーザーが任意
に選択使用し、選択使用側の電子変換器が不良と
なつた場合にはもう一方の電力変換器側にて切替
使用し、不良となつた電力変換器を修理する間も
継続して自動制御が可能なようにする目的である
が、この方式では実際に自動制御運転をしている
最中に故障が発生すると、制御に外乱を与え、且
つ、異常な制御出力を与えてしまうことになる。
また、別途異常検出機能を備え、異常時は自動制
御を除外したとしても、スイツチ１１１を切替え
再度自動にするまでの間は、システムの運転は運
転員が行なわなければならない。

いずれにしても正常な自動運転は望めない訳で
あり、このような不具合点を除いたのが、第３図
に示す高値優先器を使用したものである。即ち、
信号切替を高値優先器で行なうということは、信
号切替の自動化を行なうということであり、電力
変換器が異常となつた場合には自動的に正常な信
号側に切替ることとなる。

しかし、この高値優先器の場合には、フイード
バツク量の高い側の値を使用するということであ
り、常に高値側が優先されてしまうため、電力変
換器の故障のし方によつては異常時変換出力が高
い側に出てしまつた場合には、当然、異常な信号
を選択してしまうことになる。

従来、このような高値優先方式を取り入れるに
際しては、一般に電力変換器は高い値となるよう
な故障のし方は少ない、また仮に、高い値となる
ような故障となつても制御系としては発電機出力
を下げる方向、即ち、安全側に動作するというこ
とで割り切つた考え方ができる場合に限つて使用
していた。しかし、実際的にはこのような割り切
り方はなかなかできないことが多い。

更に、電力変換器が完全なる故障ではなく、信
号ラインにランダムに乗る誘導ノイズ等による高
値側のズレ等に到つては、高値優先方式では、そ
のままこれを取り込んでしまうため、安定した制
御を望むことができなかつた。

以上はフイードバツク信号V₁，V₂を２重化す
る場合について説明したが、制御器３を２個設け
て制御出力信号を２重化する等の場合も同様であ
る。

［発明の目的］ 本発明は常に正常な方の信号を自動的に選択し
て出力することができる信頼性の高い信号２重化
装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ このため、本発明は同一内容を表わす２つの信
号を入力し、通常時は高値を優先的に出力する
が、２つの信号に不一致が生じたときは、変化の
少ない方の信号を選択し、不一致が解消されるま
で、この信号を出力するようにしたことを特徴と
している。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例について説明するが、そ
の具体例を説明する前に予め信号の挙動について
考察を加えておく。

２つの信号のうち片側のみの異常を想定した場
合、その挙動は第４図に示すモードが代表的なも
のとして考えられる。このような場合、どちらの
信号が正常であるかは一目瞭然である。即ち、変
化していない側が正常である訳であるが、前述し
たように、２つの信号を選択切替するのに高値優
先器を使用した場合には、正しい側の信号を選択
するのは第４図ｂと第４図ｄのみである。他のケ
ースでは異常な信号がそのまま選択されることに
なる。このように高値優先器のみでは種々の信号
異常モードは判断できないが、第４図ａ〜ｆによ
れば、異常な信号の挙動ははつきりしている。反
ち、急激な変化をしていることが特徴である。こ
の信号変化を捕え、これを判断要素の１つとして
信号切替に用いることがまず第１に考えられる。
しかし、急激な信号変化があつたら異常であると
決めつけることはできない。例えば、第４図ａ〜
ｄで、急激な変化が生じた後の状態のみを見る
と、これも変化していない一定値であることか
ら、既に異常であるにもかかわらず、異常ではな
いということになる。このような状態において、
正常側の信号にひげ状ノイズ等が乗ると、もとも
と異常側（このときは一定値となつている）の信
号を選択してしまうことになるからである。

よつて、これらいずれのケースにおいても正常
なる信号を選択することができるようにする必要
がある。

以下、この要件を満足する本発明の一実施例に
係る信号２値化装置を第５図により説明する。第
５図において、１１０１は信号比較器であり、信
号V₁とV₂を比較し、その差（V₁−V₂）の絶対値
が設定器１１００によつて設定された設定値αよ
り大きくなつたとき、接点１１０１ａを閉じ、接
点１１０１ｂを開く。１１０２および１１０３は
微分器であり、信号V₁，V₂の変化率の絶対値を
演算し、結果をV₃，V₄として出力する。１１０
４および１１０５は変化率信号比較器であり、変
化率信号V₃とV₄を比較し、V₃＞V₄のとき接点１
１０４ａを閉じ、Ｖ４＞V₃のとき接点１１０５
ａを閉じる。１１０６は高値優先器であり、入力
信号のうち高値の信号を出力する。１１０７およ
び１１０８はキープリレーであり、動作させる場
合は〓Ｓ”側、復帰させる場合には“Ｒ”側に信
号を与える。このキープリレー１１０７，１１０
８はそれぞれ、動作したとき閉じる接点「１１０
７ａ」，「１１０８」および開く接点「１１０７
b₁，１１０７b₂」，「１１０８b₁，１１０８b₂」を
有する。

以上の構成で、入力信号V₁，V₂が共に正常な
場合は、｜V₁−V₂｜≦ａで信号比較器１１０１は
動作せず、従つて、接点１１０１ａは開、接点１
１０１ｂは閉状態にある。また、このときは変化
率信号比較器１１０４，１１０５も動作せず、従
つて、接点１１０４ａ，１１０５ａは共に開状態
にある。これにより、キープリレー１１０７，１
１０８は共にリセツトされ、従つて、接点１１０
７b₁，１１０７b₂，１１０８b₁，１１０８b₂は
閉、接点１１０７ａ，１１０８ａは共に開状態に
ある。この結果、入力信号V₁，V₂は高値優先器
１１０６により高値が選択されて出力される。

この状態で、入力信号V₁が異常となり、第４
図のａ，ｂ，ｅに示すように変化したものとする
と、｜V₁−V₂｜＞αで信号比較器１１０１が動作
し、接点１１０１ａが閉、接点１１０１ｂが開と
なる。同時にV₃＞V₄即ち｜dV₁／dt｜＞｜dV₂／
dt｜となつて、変化率信号比較器１１０４が動作
し、接点１１０４ａが閉となる。これにより、キ
ープリレー１１０７がセツトされて接点１１０７
b₁が開放され、正常な入力信号V₂が高値優先器
１１０６を介して出力される。このとき同時に、
接点１１０７ａが閉となることにより、警報表示
信号が出力され、オペレータに信号系の一方が異
常になつたことを知らせる。また、接点１１０７
b₂が開となることにより、キープリレー１１０８
側の誤動作が防止される。

一方、入力信号V₁の代りにV₂異常となり、第
４図のｃ，ｄ，ｆに示すように変化した場合は、
｜V₁−V₂｜＞αとなつて、上述同様、信号比較
器１１０１が動作すると共に、今度はV₄＞V₃即
ち｜dV₂／dt｜＞｜dV₁／dt｜となつて、変化率
信号比較器１１０５が動作する。これにより、接
点１１０１ａ，１１０５ａが閉となつてキープリ
レー１１０８が動作し、接点１１０８b₁を開く。
この結果、正常な入力信号V₁が高値優先器１１
０６を介して出力されることとなる。また、接点
１１０８b₂が開となつて、キープリレー１１０７
の誤動作を防止すると共に、接点１１０８ａが閉
となつて警報表示信号を出力する。

次に、一旦いずれかのキープリレーが動作した
場合のリセツトのタイミングは、接点１１０１ｂ
が閉じた時、即ち信号比較器１１０１が復帰した
ときであり、信号比較器１１０１が復帰するとい
うことは、２つの入力信号V₁とV₂はほぼ同一信
号レベルとなつたときであり、異常が復旧したと
きということである。

このように、｜V₁−V₂｜＞αかつ｜dV₁／dt｜
＞｜dV₂／dt｜でキープリレー１１０７を動作さ
せて接点１１０７b₁を開く一方、｜V₁−V₂｜＞α
かつ｜dV₁／dt｜＜｜dV₂／dt｜でキープリレー
１１０８を動作させて接点１１０８b₁を開くこと
により、２入力信号V₁，V₂の一方が第４図に示
す如き異常状態となつてもこれを確実に検知して
切り離し、常に正常な方の信号を高値優先器１０
６を介して取り出すことができるようになる。従
つて、このように構成した信号２値化装置１１を
例えば第１図のような制御系に取り込むことによ
り、システムは異常な信号を取り込むことなく、
常に正常な自動運転が継続維持できるようにな
る。

尚、上記実施例では信号２値化装置をリレー、
接点等を用いて構成したが、半導体素子を用いて
無接点化し得ることは言う迄もない。

［発明の効果］ 従来方式の２値化信号選択は、運転保守員の判
断によるスイツチ切替または高値優先等の単純な
判断回路であり、信号の異常方向と、優先方向が
一致したような場合等を含め、制御に支障をきた
す事態はまぬがれなく、少なくとも自動運転を継
続できるような信号選択は不可能であつたが、本
発明によれば、異常時の信号突変方向に左右され
ることなく、常に正常な信号を取り出すことが可
能となる。

また、正常側が判断できるということはそのま
ま異常側を判断しているということであり、異常
となつた信号を警報表示することによつて、故障
発見、修理復旧の対応が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は閉ループ自動制御系の一例を示すター
ビン発電機出力制御系のブロツク図、第２図およ
び第３図は従来の信号２値化装置の構成説明図、
第４図は２重化信号の異常状態説明図、第５図は
本発明の一実施例に係る信号２値化装置のブロツ
ク構成図である。 １１０１……信号比較器、１１０２，１１０３
……微分器、１１０４，１１０５……変化率信号
比較器、１１０６……高値優先器、１１０７，１
１０８……キープリレー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同一内容を表わす２信号を入力して正常な方
   の信号を選択出力する信号２重化装置において、
   前記２入力信号の差が所定値以上あるか否か比較
   判定する信号比較手段と、前記２入力信号の変化
   率をそれぞれ算出する変化率算出手段と、前記算
   出された変化率の絶対値の大小を比較判定する変
   化率信号比較手段と、前記信号比較手段および変
   化率信号比較手段での判定結果に基づいて変化の
   少ない方の信号を選択して出力する出力手段とを
   備えていることを特徴とする信号２重化装置。