JPS60252904A - 信号２重化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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、フィードバック信号系を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、フィードバック系を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、■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Ｖｓを出力する。

２は減算器であり、前述指令Ｖｓと後述するフィードバ
ック量Ｖｐの差をとり、この差を偏差ＶＥとして出力す
る。３は制＃器であり、偏差ｖＥを受け、偏差の極圧（
正、負）と大きさにより、制御出力ｖＭ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に機械的
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構
成の電力変換器９および１０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倍信号を前
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■１
あるいは■２のいずれかを選択し、減算器２にフィード
バック量Ｖｐ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
すようにスイッチ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Ｖｓに対しフィードバック量が大
きければ、偏差ＶＥは負極性となり、制御系３は制御出
力ｖＭ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、結果的にフィードバック量１／ｐ
を減少させ、指令値Ｖｓと同じ値になるよう制御するこ
とになる。また、フィードバック量Ｖｐが指令値より小
さければ、偏差ＶＥは正極性となり、上述の逆動作で、
フィードバック量Ｖｐが指令値Ｖｓ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
ィードバック量を検出、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
にスイッチまたは高値優先のいずれかにより選択使用す
るものであった。

スイッチの場合には、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った場合にはもう一方
の電力変換器側にて切替使用し、不良となった電力変換
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、スイッチ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った場合には自動
的に正常な信号側に切替ることとなる。

しかし、この高値優先の場合には、フィードバック量の
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っ
ては異常時変換出力が高い側に出てしまった場合には、
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っても
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った考え方ができる場合
に限って使用していた。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
到っては、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った
。

以上はフィードバック信号Ｖｌ、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っきりしている。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っ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っている
）の信号を選択してしまうことになるからである。

よって、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（Ｖｌ　−Ｖ２）の絶対値が設定器１１００に
よって設定された設定値αより大きくなったとき、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Ｖｌ、Ｖ
２の変化率の絶対値を演算し、結果をＶａ、Ｖ４として
出力する。１１０４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、Ｖａ＞Ｖａの
とき接点１１０４ａを閉じ、Ｖ＜＞Ｖａのとき接点１１
０５ａ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１１０
８はキープリレーであり、動作させる場合はｒｒ　Ｓ　
Ｈ側、復帰させる場合は”Ｒ″′側に信号を与える。こ
のキープリレー１１０７．１１０８はそれぞれ、動作し
たとき閉じる接点ｒｌ１０７ａＪ、ｒｌ１０８ａＪおよ
び開く接点ｒｌ１０７ｂ　Ｉ。

１１０７ｂ　２　Ｊ、ｌ１１０８ｂ　ｒ　、１１０８ｂ
　２　Ｊヲ有する。

以上の構成で、入力信号Ｖ１．Ｖ２が共に正常な場合は
、１Ｖｌ−Ｖ２＋≦αで信号比較器１１０１は動作せず
、従って、接点１１０１ａは開、接点１１０１ｂ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、従って、接点１１０４ａ、１１
０５ａは共に開状態にある。これにより、キープリレー
１１０７．１１０８は共にリセットされ、従って、接点
１１０７ｂ　ｓ　、１１０７ｂ　２．１１０８ｂ　１，
１１０８ｂ　２は閉、接点１１０７ａ、１１０８ａは共
に開状態にある。この結果、入力信号ＶＩＩＶ２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Ｖ＋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、ＩＶＩ−Ｖ２１＞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Ｖａ＞Ｖ＜即ちｌｄＶ＋／ｄｔｌ　＞　Ｉｄ
Ｖ２／ｄｔｌとなッテ、変化率信号比較器１１０４が動
作し、接点１］、０４ａが閉となる。これにより、キー
プリレー１１０７がセットされて接点１１０７ｂ　１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ったことを知らせる。ま
た、接点１１０７ｂ　２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ν】の代りに■２が異常となり、第４図
の（ｃ）　、　（ｄ）　、（ｆ）　Ｌこ示すように変化
した場合は。

ＩＶ】−Ｖ２＋＞αとなって、上述同様、信号比較器１
１０１が動作すると共に、今度はＶ４＞Ｖ３即ちＩｄＶ
２／ｄｔｌ＞ｌｄＶ＋／ｄｔｌとなッテ、変化率信号比
較器１１０５が動作する。これにより、接点１］、０１
ａ。

１１０５ａが閉となってキープリレー１１０８が動作し
、接点１１０８ｂ　＋を開く。この結果、正常な入力信
号Ｖ＋が高値優先器１１０６を介して出力されることと
なる、また、接点１１０８ｂ　２が開となって、キープ
リレー１１０７の誤動作を防止すると共に、接点１１０
８ａが閉となっ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
セットのタイミングは、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■
１とｖ２はほぼ同一信号レベルとなったときであり、異
常が復旧したときということである。

このように、ＩＶＩ−Ｖ２＋＞αかつ ＩｄＶ＋／ｄｔｌ　＞　１ｄＶ２／ｄｔ、Ｉ　テキープ
ＩＪＬ／−１１０７を動作させて接点１１０７ｂ　１を
開く一方、ＩＶＩ　−Ｖｘ　ｌ　＞ａかつ１ｄＶ１／ｄ
ｔｌ　＜　１ｄＶ２／ｄｔｌでキープリレー１１０８を
動作させて接点１１０８ｂ　１を開くことにより、２人
力信号Ｖ　ｒ　ｒ　Ｖ　２の一方が第４図に示す如き異
常状態となっ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１０６を介して取り出すこ
とができるようになる。

従って、このように構成した信号２値化装！！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
スイッ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
あったが、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、異常となった信号を
警報表示することによって、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ック図、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値化装置のブロック構成図である。 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、１１０７．１１０８・・・
キープリレー。 第１ｒｌ！Ｊ 第２図　第３図 第４図 第５図 １１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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人力信号の
   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人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ｔＪｚ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。