(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不良種別の異なる複数種の故障が想定されるディジタル保護リレー装置に電力を供給する電源装置であって、
前記ディジタル保護リレー装置は、
電力系統の電圧値や電流値を含む各種電気諸量であるアナログ入力信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換部を含むアナログ入力部と、
当該ディジタル保護リレー装置の制御対象機器の状態を示す制御対象機器状態信号が入力される機器状態入力部、および前記制御対象機器を制御するための制御対象機器制御信号を出力する機器制御信号出力部を含むディジタル入出力部と、
前記アナログディジタル変換部および機器状態入力部から入力されたディジタル信号に基づいてリレー演算を行い、当該演算結果から前記電力系統の事故を検出した場合に、前記機器制御信号出力部を介して前記制御対象機器制御信号を出力するリレー演算部、および当該ディジタル保護リレー装置を構成する各構成要素を監視して前記各故障を検出し、前記各故障に応じた複数種の故障検出信号を出力する故障監視部を含む演算処理部と、を備え、
前記電源装置は、
前記ディジタル保護リレー装置への電源電圧の出力を制御する電源電圧出力制御部と、
複数種の前記故障を検出し、前記不良種別毎に定められた故障度合いに応じて、前記電源電圧の活殺処理を実施するか否かを判定する電源活殺要否判定部と、を備え、
前記電源装置には、複数種の前記故障毎に、前記故障度合いに応じた故障発生上限回数が設定され、
前記電源装置の前記電源活殺要否判定部は、
前記故障の検出回数が当該故障の前記故障発生上限回数以下である場合に、前記電源電圧出力制御部に前記電源電圧の活殺処理を実施させ、
前記故障の検出回数が当該故障の前記故障発生上限回数を超えた場合に、前記電源電圧の活殺処理を実施させず、前記電源電圧出力制御部に前記電源電圧の出力を停止させ、
前記ディジタル保護リレー装置の前記故障監視部は、
前記演算処理部を構成するＣＰＵのＷＤＴ信号を故障発生信号として前記電源装置に出力し、当該ＷＤＴ信号の状態変化により前記ＣＰＵの停止を検出可能とすると共に、前記ＣＰＵの停止を除く前記演算処理部の故障を検出した場合に状態が変化する演算処理部故障発生信号を前記故障発生信号として前記電源装置に出力し、当該演算処理部故障発生信号の状態変化により前記ＣＰＵの停止を除く前記演算処理部の故障を検出するように構成され、
前記電源装置には、前記ＣＰＵの停止を検出した場合の故障発生上限回数と、前記ＣＰＵの停止を除く前記演算処理部の故障を検出した場合の故障発生上限回数とが個別に設定され、
前記ＣＰＵの停止を検出した場合の前記故障発生上限回数が、前記演算処理部の故障を検出した場合の前記故障発生上限回数よりも少ない回数に設定されている
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電源活殺要否判定部は、前記故障を検出して前記電源電圧出力制御部に前記電源電圧の活殺処理を実施させてから所定時間が経過するまでに当該故障を検出しなかった場合に、当該故障の検出回数をクリアすることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記電源活殺要否判定部は、前記電源電圧の活殺処理の実施、および、前記電源電圧の出力停止を報知することを特徴とする請求項１または２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記電源電圧の活殺処理の実施、および、前記電源電圧の出力停止を報知するための表示部をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
前記電源電圧の活殺処理の実施、および、前記電源電圧の出力停止を報知するための警報出力部をさらに備えたことを特徴とする請求項３または４に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置およびディジタル保護リレー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のディジタル保護リレー装置として、自己の装置異常を監視する機能を備えたディジタル保護リレー装置が存在する。このようなディジタル保護リレー装置としては、例えば、装置異常を検知して故障発生と判断した場合、異常が発生した箇所の演算処理部をリセットして故障からの復帰を試みるものが存在する（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、ディジタル保護リレー装置の故障に関しては、演算処理部のリセットでは復帰せず、現地調査等において手動で装置の電源活殺を実行することにより復帰し、その後、故障が再現しないケースが報告されている。このようなケースに対応するため、リスタート処理の実施対象を異常が発生した箇所の演算処理部のリセット処理だけでなく、例えば、全ての演算処理部やシステムバスなどを含めてリセットする処理、装置電源を自動活殺する処理、といった複数のリスタート処理を実施し、故障から自動復帰を試みる手段が提案されている（例えば、非特許文献１）。
【０００４】
また、例えば、故障から復帰させるためのリスタート処理を遠隔操作によって実施する技術も提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
また、例えば、故障が過去に何回発生しているかを検索し、所定の回数以内であれば、故障は単なる一過性の故障と判断して、その故障部位が制御系であれば制待切り替え処理を行って待機系として待機させる技術が開示されている（例えば、特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−０５１９１１号公報
【特許文献２】特開２００８−１１８７８１号公報
【特許文献３】特開２００１−３３７１８９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】社団法人電気協同研究会、「電気協同研究  第６５巻第２号」、ｐ．８６〜８８（６−１−２  自動監視機能向上策）、平成２１年１０月発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、故障発生時において、演算処理部のリセットや装置電源の活殺を実行することにより復帰が見込めるケースが存在するため、演算処理部のリセットや装置電源の活殺処理を、人の手によらず、故障を検出した装置が自ら実行して復帰を試みることが有効と考えられる。しかしながら、例えば、上記従来技術を用いて、演算処理部のリセットでは復帰しない故障が発生した際に、装置電源の自動活殺を行うように構成すると、電源活殺を実行しても復帰が見込めない重故障が発生した場合、複数回に亘り装置電源の自動活殺を実施することとなり、故障発生の警報を出力するタイミングやリレー機能をロック（停止）するタイミングに遅延が生じる等、適切な処置を実施できない場合がある、という問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、機器や装置の故障発生時において、故障度合いに応じた適切な処置を実施することが可能な電源装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電源装置は、不良種別の異なる複数種の故障が想定される機器に電力を供給する電源装置であって、前記機器への電源電圧の出力を制御する電源電圧出力制御部と、複数種の前記故障を検出し、前記不良種別毎に定められた故障度合いに応じて、前記電源電圧の活殺処理を実施するか否かを判定する電源活殺要否判定部と、を備え、前記電源活殺要否判定部は、複数種の前記故障毎に、前記故障度合いに応じた故障発生上限回数が設定され、前記故障の検出回数が当該故障の前記故障発生上限回数以下である場合に、前記電源電圧出力制御部に前記電源電圧の活殺処理を実施させ、前記故障の検出回数が当該故障の前記故障発生上限回数を超えた場合に、前記電源電圧の活殺処理を実施させず、前記電源電圧出力制御部に前記電源電圧の出力を停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電源装置を適用する機器や装置の故障発生時において、故障度合いに応じた適切な処置を実施することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施の形態にかかる電源装置とディジタル保護リレー装置とを組み合わせた構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、ディジタル保護リレー装置の故障発生時における実施の形態にかかる電源装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態にかかる電源装置における正常動作時間カウンタのタイマルーチンの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる電源装置およびディジタル保護リレー装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる電源装置とディジタル保護リレー装置とを組み合わせた構成の一例を示す図である。図１に示す例において、ディジタル保護リレー装置１００は、電力系統の電圧値や電流値等の電気諸量であるアナログ入力信号をディジタル信号に変換するアナログディジタル変換部２１を含み構成されるアナログ入力部２０と、故障監視部１２およびリレー演算部１１を含み構成される演算処理部１０と、演算処理部１０以外の故障発生を外部に報知する第１警報出力信号を出力する第１警報出力部（ＤＯ部）３１、当該ディジタル保護リレー装置１００の制御対象機器である図示しない遮断器や断路器の状態（開閉状態）を示す制御対象機器状態信号が入力される機器状態入力部（ＤＩ部）３２、および制御対象機器である遮断器や断路器のトリップ信号等を含む制御対象機器制御信号を出力する機器制御信号出力部（ＤＯ部）３３を含み構成されるディジタル入出力部３０とを備えている。
【００１５】
リレー演算部１１は、アナログディジタル変換部２１および機器状態入力部（ＤＩ部）３２から入力されたディジタル信号に基づいてリレー演算を行い、その演算結果から電力系統の事故を検出した場合に、機器制御信号出力部（ＤＯ部）３３を介してトリップ信号（制御対象機器制御信号）を出力することにより制御対象機器である遮断器や断路器のトリップ操作を行う。
【００１６】
故障監視部１２は、ディジタル保護リレー装置１００を構成する各ハードウェア（ディジタル保護リレー装置の各構成要素）のうち、監視対象としてあらかじめ設定されているハードウェアを監視して故障を検出する。この監視対象としては、例えば、演算処理部１０の他、アナログ入力部２０やディジタル入出力部３０の各構成要素を含んでいる。
【００１７】
故障監視部１２は、演算処理部１０の故障を検出した場合に状態を変化させる演算処理部故障発生信号を故障発生信号として出力し、この演算処理部故障発生信号の状態変化により演算処理部１０の故障を検出可能としている。なお、演算処理部１０以外（アナログ入力部２０およびディジタル入出力部３０等を含む演算処理部１０以外の各構成要素）の故障を検出した場合には、第１警報出力部（ＤＯ部）３１を介して演算処理部１０以外の故障発生を外部に報知する。
【００１８】
ここで、演算処理部１０を構成するＣＰＵが停止した場合には、故障監視部１２による監視自体ができない。したがって、本実施の形態では、ソフトウェアで定期的にリセットしているＷＤＴ（ｗａｔｃｈｄｏｇ  ｔｉｍｅｒ）信号を故障発生信号として出力し、このＷＤＴ信号の状態変化によりＣＰＵの停止を検出可能としている。
【００１９】
つまり、本実施の形態では、ディジタル保護リレー装置１００は、故障監視部１２が演算処理部１０の故障を検出した場合と、演算処理部１０を構成するＣＰＵが停止した場合との２種類の故障発生信号を出力する構成としている。
【００２０】
なお、演算処理部１０を構成するＣＰＵが停止した場合には、故障監視部１２による故障の検出が不可能であるばかりか、上述したリレー演算や制御対象機器である遮断器や断路器の制御も不可能な状態となる。この場合、つまり、ＷＤＴ信号が変化してＣＰＵが停止したことを示した場合には、故障監視部１２が演算処理部１０の故障を検出した場合よりも、故障度合いがより重度の故障である。このように、不良種別の異なる各故障毎に、故障度合いが異なっている。
【００２１】
実施の形態にかかる電源装置１は、１次側電源電圧のオン／オフを切り替える電源スイッチ２と、電源スイッチ２を介して１次側電源電圧が入力される１次側電源電圧入力部３と、１次側電源電圧入力部３より入力された１次側電源電圧を所定の２次側電源電圧に変換してディジタル保護リレー装置１００の各構成要素への電源電圧の出力を制御する２次側電源電圧出力制御部（電源電圧出力制御部）４と、ディジタル保護リレー装置１００からの複数種の故障発生信号（ここでは、ＷＤＴ信号および演算処理部故障発生信号）に基づいて、ディジタル保護リレー装置１００の故障を検出し、２次側電源電圧の活殺処理（以下、「電源活殺処理」という）を実施するか否かを判定する電源活殺要否判定部５と、故障発生および故障発生回数、電源活殺処理による復帰成否等を表示する表示部６と、故障発生および故障発生回数、電源活殺処理による復帰成否等を外部に報知する第２警報出力信号を出力する第２警報出力部（ＤＯ部）７と、外部から故障発生回数や電源活殺処理による復帰成否等の情報をクリアするリセット信号が入力されるリセット信号入力部（ＤＩ部）８と、各故障発生信号が入力される各故障発生信号入力部９ａ，９ｂとを備えている。
【００２２】
また、電源活殺要否判定部５は、ディジタル保護リレー装置１００からの複数種の故障発生信号の受信回数をそれぞれカウントする故障発生回数カウンタ５１と、各故障発生信号を受信していない時間をカウントする正常動作時間カウンタ５２とを備えている。
【００２３】
つぎに、実施の形態にかかる電源装置１の動作について説明する。電源活殺要否判定部５には、各故障発生信号により検出される故障毎の各故障発生上限回数と、各故障発生信号を受信（つまり、各故障を検出）して電源活殺処理を実施してから故障発生回数をクリアするまでの各所定時間とがあらかじめ設定されている。
【００２４】
上述したように、演算処理部１０を構成するＣＰＵが停止した場合、つまり、ＷＤＴ信号が変化した場合には、故障監視部１２による故障の検出が不可能であるばかりか、上述したリレー演算や制御対象機器である遮断器や断路器の制御も不可能な状態となる。したがって、本実施の形態では、故障監視部１２が演算処理部１０の故障を検出（演算処理部故障発生信号の状態変化を検出）した場合の故障発生上限回数を、例えば５回とし、ＣＰＵが停止したことを示すＷＤＴ信号の状態変化を検出した場合の故障発生上限回数を、例えば２回とする。つまり、故障度合いがより重度である故障（ここでは、ＣＰＵの停止）を検出した場合の故障発生上限回数をより少ない回数とする。
【００２５】
また、各故障発生信号を受信して電源活殺処理を実施することにより故障から復帰し、その後の所定時間、同一の故障発生信号を受信しなかった場合、同様の一過性故障が再発する可能性は低いものと考えられる。したがって、本実施の形態では、故障発生信号を受信して電源活殺処理を実施してから故障発生回数をクリアするまでの所定時間（例えば、７２時間）をあらかじめ設定し、各故障発生信号毎に、故障発生信号を受信して電源活殺処理を実施してから、あらかじめ設定した所定時間が経過するまで同一の故障発生信号を受信しなかった場合には、故障発生回数カウンタ５１をクリアする。
【００２６】
一方、あらかじめ設定した所定時間（例えば、７２時間）を経ず、同一の故障発生信号を受信してその検出回数がその故障の故障発生上限回数を超えた場合には、電源活殺処理を実施せず、２次側電源電圧出力制御部４からディジタル保護リレー装置１００への電源供給を停止する（電源供給停止処理）と共に、電源活殺処理による復帰ができなかった旨を、表示部６に表示する、あるいは、第２警報出力部（ＤＯ部）７を介して第２警報出力信号として外部に出力する等の警報報知処理を行う。
【００２７】
このように、複数種の故障発生信号に基づいて不良種別の異なる複数種の故障を検出し、故障度合いがより重度の故障である場合（ここでは、ＣＰＵが停止したことを示すＷＤＴ信号の変化を検出した場合）の故障発生上限回数を少ない回数とすることにより、故障度合いがより重度の故障である場合に、早期にディジタル保護リレー装置１００への電源供給停止処理や警報報知処理等の適切な処置を実施することが可能となる。
【００２８】
なお、故障発生回数カウンタ５１および正常動作時間カウンタ５２は、図２に示すように、手動で電源スイッチ２をオン操作して１次側電源電圧を２次側電源電圧出力制御部４に供給する際にクリアするように構成してもよいし、外部からリセット信号入力部（ＤＩ部）８を介して入力されるリセット信号によりクリアするように構成してもよい。
【００２９】
つぎに、ディジタル保護リレー装置１００の故障発生時における実施の形態にかかる電源装置の処理について、図２および図３を参照して説明する。図２は、ディジタル保護リレー装置の故障発生時における実施の形態にかかる電源装置の処理の一例を示すフローチャートである。また、図３は、実施の形態にかかる電源装置における正常動作時間カウンタのタイマルーチンの一例を示すフローチャートである。
【００３０】
電源スイッチ２が操作され、２次側電源電圧出力制御部４からディジタル保護リレー装置１００への電源供給を開始すると、故障発生回数カウンタ５１をクリアし（ステップＳＴ１０１）、図３に示す正常動作時間カウンタ５２のタイマルーチンを開始する（ステップＳＴ１０２）。このタイマルーチンでは、図３に示すように、例えば、１秒毎に正常動作時間カウンタ５２をカウントアップし（ステップＳＴ２０１）、正常動作時間カウンタ５２のカウンタ値があらかじめ設定された所定時間（ここでは、例えば７２時間）を超えるまで（ステップＳＴ２０２；Ｎｏ）、正常動作時間カウンタ５２をカウントアップし続ける。正常動作時間カウンタ５２のカウント値が所定時間を超えた場合には（ステップＳＴ２０２；Ｙｅｓ）、故障発生回数カウンタ５１のカウント値をクリアする（ステップＳＴ２０３）。なお、正常動作時間カウンタ５２のカウント値は、ステップＳＴ２０１において所定時間以上の任意値でクリップするようにすればよい。
【００３１】
ディジタル保護リレー１００において、故障監視部１２は、演算処理部１０の故障を検出すると、故障発生信号として演算処理部故障発生信号を出力する。また、故障監視部１２は、ＷＤＴ信号を故障発生信号として出力し、このＷＤＴ信号の変化によりＣＰＵの停止を検出可能としている。
【００３２】
電源活殺要否判定部５は、故障発生信号を検出すると（ステップＳＴ１０３）、故障発生回数カウンタ５１をカウントアップする（ステップＳＴ１０４）。ここでは、故障発生信号入力部９ａを介してＷＤＴ信号の変化を検出した場合と、故障発生信号入力部９ｂを介して演算処理部故障発生信号を検出した場合とでは、異なるカウント値とする。以下の説明では、ＷＤＴ信号の変化を検出した場合のカウント値を第１故障発生回数カウント値とし、演算処理部故障発生信号を検出した場合のカウント値を第２故障発生回数カウント値として説明する。
【００３３】
続いて、電源活殺要否判定部５は、故障発生回数があらかじめ設定された故障発生上限回数未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ１０５）。ここでは、第１故障発生回数カウント値の故障発生上限回数を、例えば２回とし、第２故障発生回数カウント値の故障発生上限回数を、例えば５回とする。
【００３４】
故障発生回数があらかじめ設定された故障発生上限回数以下である場合、つまり、第１故障発生回数カウント値の場合には２回以下、第２故障発生回数カウント値の場合には５回以下である場合には（ステップＳＴ１０５；Ｙｅｓ）、電源活殺要否判定部５は、２次側電源電圧出力制御部４に電源活殺処理を実施させ（ステップＳＴ１０６）、電源活殺処理を実施した回数（つまり、第１故障発生回数カウント値あるいは第２故障発生回数カウント値）を表示部６に表示させる、あるいは第２警報出力部（ＤＯ部）７を介して、第２警報出力信号として外部に出力させる等の警報報知処理を実施し（ステップＳＴ１０７）、正常動作時間カウンタ５２をクリアして（ステップＳＴ１０８）、ステップＳＴ１０３の処理に戻る。
【００３５】
故障発生回数があらかじめ設定された故障発生上限回数を超えた場合、つまり、第１故障発生回数カウント値の場合には３回、第２故障発生回数カウント値の場合には６回である場合には（ステップＳＴ１０５；Ｎｏ）、電源活殺要否判定部５は、２次側電源電圧出力制御部４に電源供給停止処理を実施させ（ステップＳＴ１０９）、電源活殺処理による復帰ができなかった旨を表示部６に表示させる、あるいは第２警報出力部（ＤＯ部）７を介して、第２警報出力信号として外部に出力させる等の警報報知処理を実施し（ステップＳＴ１１０）、正常動作時間カウンタ５２のタイマルーチン（図３）を停止させ（ステップＳＴ１１１）、正常動作時間カウンタ５２をクリアして（ステップＳＴ１１２）、処理を終了する。
【００３６】
なお、上記説明では、実施の形態にかかる電源装置１をディジタル保護リレー装置１００と組み合わせた構成例において、ＷＤＴ信号および演算処理部故障発生信号を２つの故障発生信号として不良種別が異なる２つの故障を検出し、演算処理部１０を構成するＣＰＵが停止したことを示すＷＤＴ信号の変化を検出した場合には、故障度合いがより重度であるものとして、故障発生上限回数を少なく設定し、早期にディジタル保護リレー装置１００への電源供給停止処理や警報報知処理等の適切な処置を実施する例について説明したが、実施の形態にかかる電源装置１を適用可能な装置や検出する故障の数はこれに限らない。例えば、不良種別が異なる３以上の複数種の故障が想定される機器や装置に適用し、各故障毎の故障度合いに応じて故障発生上限回数を設定することも可能である。この場合は、複数種の各故障の故障発生上限回数のうち、故障度合いがより重度である故障の故障発生上限回数を最も少ない回数とすればよい。
【００３７】
また、上記説明では、電源活殺処理を実施してから故障発生回数をクリアするまでの所定時間を同一の時間（７２時間）として説明したが、各故障毎にそれぞれ異なる所定値を設定することも可能である。
【００３８】
以上説明したように、実施の形態の電源装置によれば、電源装置が適用される機器や装置への電源電圧の出力を制御する２次側電源電圧出力制御部と、電源装置が適用される機器や装置の不良種別の異なる複数種の故障を検出し、その故障の不良種別毎に定められた故障度合いに応じて、電源電圧の活殺処理を実施するか否かを判定する電源活殺要否判定部とを備え、各故障毎に、故障度合いに応じた故障発生上限回数を設定しておき、故障の検出回数がその故障の故障発生上限回数以下である場合に、電源活殺処理を実施し、あらかじめ設定した所定時間を経ず、同一の故障を検出してその検出回数がその故障の故障発生上限回数を超えた場合に、電源活殺処理を実施せず、電源装置が適用される機器や装置への電源電圧の供給を停止するようにしたので、複数種の各故障の故障発生上限回数のうち、故障度合いがより重度である故障の故障発生上限回数を最も少ない回数とすることにより、故障度合いがより重度である故障である場合に、早期に電源装置が適用される機器や装置への電源供給停止処理や警報報知処理等の適切な処置を実施することが可能となる。
【００３９】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４０】
１  電源装置
２  電源スイッチ
３  １次側電源電圧入力部
４  ２次側電源電圧出力制御部（電源電圧出力制御部）
５  電源活殺要否判定部
６  表示部
７  第２警報出力部（ＤＯ部）
８  リセット信号入力部（ＤＩ部）
９ａ，９ｂ  故障発生信号入力部
１０  演算処理部
１１  リレー演算部
１２  故障監視部
２０  アナログ入力部
２１  アナログディジタル変換部
３０  ディジタル入出力部
３１  第１警報出力部（ＤＯ部）
３２  機器状態入力部（ＤＩ部）
３３  機器制御信号出力部（ＤＯ部）
５１  故障発生回数カウンタ
５２  正常動作時間カウンタ
１００  ディジタル保護リレー装置
【図１】
0005943706.tif 000002
【図２】
0005943706.tif 000003
【図３】
0005943706.tif 000004