(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の状態量を入力しディジタルデータに変換して電力系統の保護制御を行なう複数の保護制御装置と、前記保護制御装置と通信ネットワークを介して接続され同装置上で稼動が可能なプログラムモジュールを格納するプログラム格納装置とからなる電力系統保護制御システムにおいて、前記プログラム格納装置にて、保護制御装置の必要とするプログラム仕様に基づいて、前記ネットワークを介して、指定された保護制御装置に対して該当するプログラムを送出するプログラムモジュール送信手段と、保護制御装置にて、前記プログラムモジュールを受信する受信手段と、プログラム格納装置から送信されたプログラムモジュールに所定の試験入力を与える試験入力印加手段と、前記試験入力による前記プログラムモジュールの実行結果が予め定められた結果となることを判定する試験実行結果判定手段と、前記試験実行結果判定手段の判定結果が良好な場合は今まで実行中の旧プログラムモジュールを、又、良好でない場合は送信されてきた新プログラムモジュールをプログラム格納装置に返送するか又は破棄などして実行結果を返送するプログラムモジュール返送手段と、前記判定結果が良好な場合前記受信したプログラムモジュールに切替えて実行するプログラムモジュール実行手段とを備えたことを特徴とする電力系統保護制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の電気量を入力し、ディジタルデータに変換して電力系統の保護制御、制御演算を行なう保護制御装置、特に同装置上で実行されるソフトウェアを変更するようにした電力系統保護制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル形保護制御装置は電力系統電気量を入力してアナログ量からディジタル量に変換する入力回路・マイクロプロセッサを中心とするディジタル回路等のハードウェア、及びマイクロプロセッサに載せて装置の特性を実現するソフトウェアから構成される装置である。
【０００３】
ディジタル形保護制御装置の基本的構成を図１３に示す。図１３において、１は電力系統を、２はディジタル形保護制御装置を表す。ディジタル形保護制御装置は各部がシステムバス２１上に接続されている。保護制御装置を機能させる各種プログラムはプログラム記憶部であるＲＯＭ２２に格納されている。
【０００４】
各種データはＲＡＭ２３に格納されている。電力系統１から入力回路２４を介して入力される電気量をもとに、ＲＯＭ２２より取り出されたプログラムモジュールは演算処理部であるＣＰＵ２５で実行され、実行結果を外部出力回路２６から電力系統へ出力する。
【０００５】
ディジタル形保護制御装置に組み込まれるソフトウェアの役割は、システムの高度化，多様化するニーズにより、年々大きくなっている。これに伴ないソフトウェアの全体量は勿論のこと、ソフトウェアの変更回数は増加傾向にある。ディジタル形保護制御装置のソフトウェアの変更は、次のような手順でプログラム記憶部のＲＯＭの取換えを行なっていた。
【０００６】
先ず、新ソフトウェアの作成が完了すると、装置に組み込まれるＲＯＭにその新ソフトウェアが書き込まれる。次に、該当する装置が設置されている電力系統と装置の稼働を一旦停止する。
【０００７】
この状態で旧ソフトウェアが書き込まれたＲＯＭと引換えに、新ソフトウェアが書き込まれたＲＯＭを装置にセットして装置を稼働させる。更に、装置が異常なく動作することを試験して確認後、電力系統を生かして新しいソフトウェアの組み込まれた装置を実運用する。
【０００８】
この方法では新ソフトウェアをＲＯＭに載せた形に変換しなければならないこと、ソフトウェア変更を行なうために電力系統を停止させなければならないこと、ソフトウェア変更に多くの時間を要すること、遠方にある装置へ出向く必要があること、又、装置毎に組み込まれたＲＯＭの中の履歴管理（ソフトウェアのレビジョン，バージョン更新の管理）が容易でない、などの問題点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
最近、ディジタル形保護制御装置と同装置上で動作するソフトウェアを格納しておくソフトウェア格納装置をネットワークで接続し、ネットワークを介してディジタル形保護制御装置のソフトウェア変更を行なうディジタル形保護制御システムが提案されている。
【００１０】
図１４は同システムの基本構成を示す。本図において、７は生産されたプログラムモジュールを格納するプログラム格納装置を、２ａ，２ｂはディジタル形保護制御装置を夫々表し、これらは通信ネットワーク８で接続されている。
【００１１】
プログラム格納装置７に格納されたプログラムモジュール７１は、送信手段７２によって通信ネットワーク８を介してディジタル形保護制御装置に送信される。ディジタル形保護制御装置では受信手段２１ａ  によって受信されたプログラムモジュールは、実行手段２２ａ  によって実行され、電力系統１に外部出力する。
【００１２】
このようなディジタル形保護制御システムでは、電力系統やディジタル形保護制御装置の稼働を停止することなく、生産されたソフトウェアをソフトウェア格納装置に格納するだけで、遠方にある複数のディジタル形保護制御装置のソフトウェア変更を可能にした。
【００１３】
この場合、重要なのはソフトウェア変更時の安全性，信頼性の確保である。即ち、前記システムでは電力系統設備の保護制御を行なうディジタル形保護制御装置のソフトウェア変更を、無人の状態で遠方より行なうことになるが、この際、電力系統への誤出力等なしに安全確実にソフトウェア変更する必要がある。
【００１４】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ソフトウェアの変更が容易なディジタル形保護制御システムを提供することを目的としている。又、装置仕様の変更に伴なうソフトウェアの変更，追加に柔軟に対応すべく装置毎に組み込まれたソフトウェアの履歴管理を容易にするようにした。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る電力系統保護制御システムは、電力系統の状態量を入力しディジタルデータに変換して電力系統の保護制御を行なう複数の保護制御装置と、前記保護制御装置と通信ネットワークを介して接続され同装置上で稼動が可能なプログラムモジュールを格納するプログラム格納装置とからなる電力系統保護制御システムにおいて、前記プログラム格納装置にて、保護制御装置の必要とするプログラム仕様に基づいて、前記ネットワークを介して、指定された保護制御装置に対して該当するプログラムを送出するプログラムモジュール送信手段と、保護制御装置にて、前記プログラムモジュールを受信する受信手段と、プログラム格納装置から送信されたプログラムモジュールに所定の試験入力を与える試験入力印加手段と、前記試験入力による前記プログラムモジュールの実行結果が予め定められた結果となることを判定する試験実行結果判定手段と、前記試験実行結果判定手段の判定結果が良好な場合は今まで実行中の旧プログラムモジュールを、又、良好でない場合は送信されてきた新プログラムモジュールをプログラム格納装置に返送するか又は破棄などして実行結果を返送するプログラムモジュール返送手段と、前記判定結果が良好な場合前記受信したプログラムモジュールに切替えて実行するプログラムモジュール実行手段とを備えた。
【００１６】
請求項１の電力系統電力系統保護制御システムは、プログラム格納装置から送信されたプログラムモジュールに所定の試験入力を与える試験入力印加手段を設けたことにより、プログラムモジュールの試験実行を可能にし、前記試験入力によるプログラムモジュールの実行結果をプログラム格納装置に返送する返送手段を設けたことにより、プログラム格納装置で送信したプログラムモジュールの妥当性を知る。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るディジタル形保護制御システムの実施の形態を図１から図１２を参照して説明する。図１はディジタル形保護制御システムの第１の実施の形態を示す構成図である。図１において、図１４と同一機能部分については同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態の特徴点はディジタル形保護制御装置２ａに対して制御手段２７を付加して装置２０を構成したものである。なお、制御手段２７はノット回路２７１とアンド回路２７２とからなり、前記ディジタル形保護制御装置２ａからソフトウェア変更中の信号１１とプログラムモジュールの実行結果の外部出力信号１２とを入力している。
【００２８】
図１において、プログラム格納装置７より送信されたプログラムモジュールは、通信ネットワーク８を介してディジタル形保護制御装置２０で受信実行される。本システムにて使用される通信ネットワークについては、例えば、平成８年電気学会全国大会「１５２９  ディジタルリレー遠隔運用監視システムの開発」に記述される形態がある。
【００２９】
ディジタル形保護制御装置の外部出力１３はソフトウェアの実行結果であるが、このようなシステムにおいては、ディジタル形保護制御装置では無人で自動的にソフトウェアの変更（プログラムモジュールの受信）が行なわれるため、プログラムモジュールの受信中の不要な信号が出ないように外部出力をロックする必要がある。
【００３０】
このため、本実施の形態では制御手段２７を付加した。ディジタル形保護制御装置において、この外部出力信号とは例えば、しゃ断器に引外し又は投入指令を与えるしゃ断器制御信号などがある。プログラムモジュール受信中には、プログラムの実行処理全体が不安定になり、ＣＰＵが誤ったコードを解釈する可能性があるなどの理由により、不要な外部出力信号を外部出力する恐れがある。
【００３１】
そこで既に説明した通り制御手段２７を設けてプログラムモジュール受信中に不要な出力の送出を阻止した。図２のタイムチャートを用いて作用を説明する。図２において、横軸は時間の経過を表す。平常時（Ｔ＝０〜ｔ１  ）、外部出力信号、ソフトウェア変更中信号は論理０であるため、装置の外部出力は論理０となる。Ｔ＝ｔ１  〜ｔ２  は、ソフトウェア演算の結果として外部出力信号が論理１となった場合である。
【００３２】
この時はいまだソフトウェア変更中でないのでソフトウェア変更中信号１１が論理０でノット回路２７１  の出力が論理１となるため、アンド回路２７２  の出力は論理１となって、装置２０は外部出力する。
【００３３】
Ｔ＝ｔ３  〜ｔ４  は、ソフトウェア変更中の場合で、ソフトウェア変更中信号が論理１となるためノット回路２７１  の出力が論理０となり、たとえ外部出力信号が論理１となったとしてもアンド回路２７２  の出力は論理０となって、装置の外部出力はロックされる。
【００３４】
このようなディジタル形保護制御システムを実現するディジタル形保護制御装置の具体的構成を図３に示す。図３において、新たに付加したものは通信インターフェイス２８である。そしてリレー演算モジュール，監視モジュールなどのディジタル形保護制御装置上で稼働が可能なプログラムモジュールを、プログラム格納装置７より送信する。
【００３５】
これらのプログラムモジュールは、通信ネットワーク８を介して通信インターフェイス２８で受信し、システムバス上よりＲＡＭ２３上に送られ実行される。従来では、ＲＯＭに全てのプログラムを格納していたが、本実施の形態によれば、変更追加するプログラムモジュールをＲＡＭ２３上で動かすことになる。この場合に、不要出力が発生する可能性が生ずるがこれを防止し、安全な状態でプログラム変更ができることになる。
【００３６】
図４はディジタル形保護制御装置の第２の実施の形態を示す構成図である。図４において、図１と同様な個所は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、２つのプログラム格納エリア２９３，２９４を備え、エリア切換手段２９によって受信手段２１ａと実行手段２２ａを切換えるものである。即ち、２２９により実行手段にどちらかのプログラム格納エリアを選択指定し、実行手段は指定されたプログラム格納領域に対して実行指令２９６を出す。
【００３７】
実行指令を発行されたプログラム格納エリアは実行中となって、外部出力１３を行なう。又、エリア切換手段は実行指令を発行しなかった（実行中でない）エリアへの格納エリア指定指令２９１  を受信手段２１ａ  に発行する。通信ネットワーク８を介して伝送された新プログラムモジュールは、受信手段２１ａ  によって受信され、エリア切換手段２９より指定されたエリアへの２９７  によるプログラム格納処理を行なう。
【００３８】
受信が完了して指定されたプログラム格納エリアに、新プログラムモジュールが格納されると、受信手段２１ａ  はエリア切換手段に受信完了信号２９５  を発行する。エリア切換手段は受信完了信号を受け取ると、現在、新プログラムモジュールの格納されたエリアに実行指令を発行して実行中とする。
【００３９】
本実施の形態の作用を図５のタイムチャートを用いて説明する。本図において、横軸は時間の経過を表す。30は実際に実行し外部出力するプログラム格納エリアを、31はプログラム格納装置より送信されてきた新プログラムモジュールを受信するプログラム格納エリアを示す。
【００４０】
Ｔ＝０〜Ｔ＝ｔ２の時点では、エリア切換手段29より、プログラムモジュールを実行するエリアとしてプログラムエリア格納エリア１が、又、プログラムモジュールを受信して格納するエリアとしてプログラム格納エリア２が夫々指定されているので、プログラム格納エリア１のプログラムモジュールが実行されて外部出力される。
【００４１】
Ｔ＝ｔ１  になったとき、新プログラムモジュールが受信されるとすると、指定されたプログラム格納エリア２に新プログラムモジュールを格納する。
【００４２】
Ｔ＝ｔ２  に新プログラムモジュールの受信が完了すると、エリア切換手段２９に受信完了２９５  が知らされ、エリア切換手段は実行指定をプログラム格納エリア２に、受信指定をプログラム格納エリア１に移し、新プログラムモジュールが格納されたプログラム格納エリア２が実行し外部出力する。
【００４３】
これにより、稼動中のプログラムモジュール実行中に新プログラムモジュールを受信し、ソフトウェア変更が完了してから新プログラムモジュール実行に移すことができるので、ソフトウェア変更中の不正な出力なく、プログラムモジュールを続けて実行できる。即ち、ソフトウェアを変更中も、図１のように外部出力をロックする必要なく、かつ安全にソフトウェアの変更が行なえる。
【００４４】
図６は第３の実施の形態を示す構成図である。図６において、図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。図６において、３２は試験入力印加手段、３３は試験実行手段、３４は試験実行結果判定手段、３５はプログラムモジュール返送手段である。
【００４５】
各構成要素の動作を説明すると、試験入力印加手段３２は受信したプログラムモジュールに所定の試験入力を印加することにより、試験実行手段３３により試験実行させることができる。所定の試験入力に対して、期待される試験実行出力があるかどうかを試験実行結果判定手段３４により判定する。プログラムモジュール返送手段３５は前記試験実行結果判定手段の判定結果が良好な場合、プログラム格納装置に対して旧プログラムモジュールを返送し、判定結果が良好でない場合、前記同様、受信した新しいプログラムモジュールを返送する。
【００４６】
図７のフローチャート例にて本実施の形態の作用を説明する。先ず、Ｓ３４により新プログラムモジュールを受信する。受信完了するとＳ３５により所定の試験入力を印加し、Ｓ３６により試験実行の出力結果が良好と判定されると、Ｓ３７にて元の旧プログラムモジュールを返送し、Ｓ３８によって新プログラムモジュール実行に切替わる。
【００４７】
Ｓ３６によって試験実行結果が不良とされた場合には、Ｓ３９によりプログラム格納装置に対して受信した新プログラムモジュールを返送し、Ｓ４０により元のプログラムモジュールの実行処理に戻る。
【００４８】
演算モジュールが更新される場合を例にとると、動作が期待されるような電気量データ，整定データを受信した新プログラムモジュールに入力し、出力が所定の結果であることによって、新プログラムモジュールの妥当性を確認することができる。
【００４９】
このように、通信ネットワークより誤ったプログラムモジュールが送られてきた場合も、これをチェックする機能を設けたので安全なディジタル形保護制御システムを提供できる。なお、上記において、プログラムモジュールを返送せず破棄して実行結果を返送しても同様の効果が得られる。
【００５０】
図８は第４の実施の形態を示す構成図である。図８において、図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。図８では、プログラムモジュールを実行する実行手段４１ａと、プログラムモジュール４１ｂを試験実行させる試験実行手段４２とを平行実行させている。
【００５１】
例えば、図９に示すように、並行実行手段４３を設け、この並行実行手段によって実行手段と試験実行手段との切換処理を行なうことで実現できる。本実施の形態を図１０のタイムチャート例を用いて説明する。４４に示す横軸で時間の経過を表し、通常実行は４５の一定周期Ｐ毎に行なわれる。又、通常実行の１回の処理時間は４６の時間Ｑを要する。
【００５２】
現在、実行されているプログラムモジュールの実行期間を４７，４８の時点で受信完了した新プログラムモジュールの試験実行期間を４９とし、５０の時点で、現在、実行されているプログラムモジュールから切換えて５１で新プログラムモジュールが実行される。
【００５３】
これにより、ソフトウェア実行中にその処理の空き時間を用い、新プログラムモジュールの試験実行が可能であり、５０の時点で装置の稼働が途絶えることなく、試験実行された安全な新プログラムモジュールの実行に移すことができる。
【００５４】
図１１は第５のディジタル形保護制御システムの実施の形態を示す構成図である。図１１において、図１と同一部分については同一符号を付して説明を省略する。プログラム格納装置に格納されたプログラムモジュール７１は、履歴管理手段５２によって各ディジタル形保護制御装置については、必要に応じて必要なプログラムモジュールを選択し、送信手段により送信される。
【００５５】
ディジタル形保護制御装置では通信ネットワークを介して伝送されたプログラムモジュールが、受信，実行され、その実行結果が返送される。プログラム格納装置９では履歴管理手段５２によって、通信ネットワークに接続された各ディジタル形保護制御装置より返送されてきたデータより、各ディジタル形保護制御装置のプログラムモジュールの履歴（装置種別，変更年月日，プログラムモジュール種別，バージョン，レビジョンなど）を管理し、履歴管理データ５３として蓄積され、プログラム格納装置と接続された表示装置５４より参照することができる。
【００５６】
本実施の形態を図１２のプログラム格納装置のフローチャート例により説明する。先ず、必要に応じてＳ５５にて新プログラムモジュールをディジタル形保護制御装置に送信する。次に、Ｓ５６によりディジタル形保護制御装置より返送されて実行結果を受信する。
【００５７】
このとき、Ｓ５７により旧プログラムモジュールが送られてきたときは、ディジタル形保護制御装置のソフトウェアの変更が完了していると判断できるので、Ｓ５８により履歴管理データを更新して保存する。これによいり、各ディジタル形保護制御装置のもれのないソフトウェア変更と履歴管理データの自動保存が可能となる。
【００５８】
なお、本発明は電力系統システムに限定されるものでなく、制御対象となる機器から状態量を取込み当該機器を制御する複数の分散制御装置と、これら分散制御装置と通信ネットワークを介して接続され各分散制御装置の動作や状態の運用監視のための表示操作を行なう表示操作装置（あるいは各分散制御装置上で稼働が可能なプログラムモジュールを格納するプログラム格納装置）とからなる分散制御システムにも実施可能である。この場合、上記実施の形態において、保護制御装置を分散制御と読み替えればよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によればソフトウェアの変更を無人の状態で遠方より行なっても電力系統への誤出力がなく、安全に行なえる。第１の実施の形態によれば、ソフトウェア変更中に外部出力がロックされているので、電力系統を停止せずに変更しても、ディジタル形保護制御装置が誤動作することはない。従って、電力系統稼動中でも安全にソフトウェア変更が可能となる。又、本発明の第２の実施の形態によれば、既に実行中であった実績あるソフトウェアを実行させたままソフトウェア変更を行なえるので、電力系統稼動中も安全かつ短時間にソフトウェア変更が可能となる。又、本発明の第３，第４の実施の形態によれば、更新されたソフトウェアを試験実行させてから、実運用に移すことができるので、無人の遠方にあるディジタル形保護制御装置のソフトウェア変更を安全かつ確実に行なえる。又、本発明の第５の実施の形態によれば、ネットワークを介して各所に点在するデジジタル形保護制御装置に組み込まれたソフトウェアの履歴を管理するので、保守の省力化ができる。又、第６の実施の形態によれば、保護制御装置のみならず、分散型制御装置に対しても適用できる。以上のように、経済性，信頼性が向上するシステムがこの発明により提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるディジタル形保護制御システムの構成図。
【図２】図１の動作を説明するタイムチャート。
【図３】図１を実現するディジタル形保護制御装置の具体的な構成図。
【図４】本発明の第２の実施の形態であるディジタル形保護制御システムの構成図。
【図５】図４の動作を説明するタイムチャート。
【図６】本発明の第３の実施の形態であるディジタル形保護制御システムの構成図。
【図７】図６の実施の形態の処理内容を示すフローチャート。
【図８】本発明の第４の実施の形態であるディジタル形保護制御システムの構成図。
【図９】図８の並行実行手段の例。
【図１０】図８の実施の形態のプログラムモジュール実行のタイムチャート。
【図１１】本発明の他の実施の形態であるディジタル形保護制御システムの構成図。
【図１２】図１１の実施の形態を示すプログラム格納装置の処理内容を示すフローチャート。
【図１３】従来のディジタル形保護制御装置の基本構成図。
【図１４】最近提案されているディジタル形保護制御システムの基本構成図。
【図１】
0003573891.tif 000002
【図２】
0003573891.tif 000003
【図３】
0003573891.tif 000004
【図４】
0003573891.tif 000005
【図５】
0003573891.tif 000006
【図６】
0003573891.tif 000007
【図７】
0003573891.tif 000008
【図８】
0003573891.tif 000009
【図９】
0003573891.tif 000010
【図１０】
0003573891.tif 000011
【図１１】
0003573891.tif 000012
【図１２】
0003573891.tif 000013
【図１３】
0003573891.tif 000014
【図１４】
0003573891.tif 000015