(57)【要約】【課題】ハード配線の信頼性を担保しつつ、使用するハード配線数を削減することで、製造や現地配線作業工数を削減し、コスト低減を図る信号変換装置及び監視盤を提供する。【解決手段】それぞれに２値の信号が入力可能な複数の入力ポート１と、各入力ポート１に信号が入力された場合に、当該入力ポート１の識別情報に対応する２進数を生成する生成部２と、生成部２により生成された２進数の各桁の信号を出力する複数の出力ポート３とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれに２値の信号が入力可能な複数の入力ポートと、
各入力ポートに信号が入力された場合に、各入力ポートの識別情報に対応する２進数を生成する生成部と、
前記生成部により生成された前記２進数の各桁の信号を出力する複数の出力ポートと、
を有することを特徴とする信号変換装置。
【請求項２】
各出力ポートは、それぞれが前記２進数の各桁の情報を分担して出力することを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
【請求項３】
前記出力ポート毎に、前記２進数の各桁の情報を出力することを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
【請求項４】
前記入力ポートへ複数の信号の入力があった場合に、
前記入力ポートへの信号の入力、前記生成部による２進数の生成及び前記出力ポートからの信号の出力の少なくとも２つの処理を時間的に並行に行うことを特徴とする請求項２記載の信号変換装置。
【請求項５】
前記入力ポート毎に、前記出力ポートから出力する優先順位が設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の信号変換装置。
【請求項６】
前記信号に応じて、前記出力ポートから出力する優先順位を識別する識別部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の信号変換装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載の信号変換装置を有することを特徴とする監視盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ハード配線を集約するための信号変換装置及び監視盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視盤は変電所内に設置され、受変電系統に存在する機器の状態を一括監視し、異常があれば警報を出して設備管理者に知らせる役割を担っている。監視盤は、受変電設備を構成する機器間をケーブル等のハード配線にて接続し、アナログ電気信号を送受信することで、各機器の状態監視を行っている。以下、遮断器や断路器、変圧器などの機器、他の監視盤等を総称して、「他設備」とする。
【０００３】
このような信号の送受信方式は、従来から採用されており、１本のハード配線で１つの信号を送受信するため信頼性が高く、断線があった場合も発見しやすいというメリットがある。
【０００４】
しかし、例えば、従来のハード配線による信号の送受信方式では、ＰＬＣ（programmable logic controller）のＤＯ（デジタル出力）基板等に１６点分の信号が入力され、ＯＮ／ＯＦＦの２値の信号が、電気信号として他設備に出力される。各２値の信号は、１本当たり２芯のケーブルを接続することで伝達するため、１６点分の信号を送受信するのに１６×２芯＝３２芯の電線が必要であった。
【０００５】
そして、現状、他設備へ送受信する信号は、監視盤内のハード配線を介して一点毎に信号送信側端子台に接続され、取り合い先に実装された信号受信側端子台に、ハード外線にて接続している。監視盤内の配線は製造部門にて行い、外線は工事部門で敷設している。このため、信号毎にハード配線を個別に敷設するための広いスペースが必要であるというデメリットもあり、さらに製造やハード配線敷設工事に膨大な時間を要していた。
【０００６】
これに対処するため、近年では、イーサネット（登録商標）などのＬＡＮケーブルを利用した伝送路を構築し、伝送路上でデジタル処理された信号の送受信を行う方式が採用されることもある。この方式は、ハード配線の代わりに、多数の信号をパケット化して送信するＬＡＮケーブルを使用することで、ハード配線を削減可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３３６０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、屋外などの過酷な環境下におけるＬＡＮ通信の信頼性は、まだ十分とは言えない。このため、前述のハード配線による信号送受信が望まれる場合もある。以上のように、ハード配線接続やＬＡＮケーブルによる信号送受信の特性が一長一短であることや、どちらの方式を採用するかによってシステム構成が大きく変わるため、都度検討する必要があり、設計に多くの時間を要している。
【０００９】
本発明の実施形態は、ハード配線の信頼性を担保しつつ、使用するハード配線数を削減することで、製造や現地配線作業工数を削減し、コスト低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態の信号変換装置は、それぞれに２値の信号が入力可能な複数の入力ポートと、各入力ポートに信号が入力された場合に、各入力ポートの識別情報に対応する２進数の各桁の情報を出力する複数の出力ポートと、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の信号変換装置を示す構成図
【図２】実施形態の監視盤と他設備との接続構成図
【図３】実施形態の信号処理を示す構成図
【図４】実施形態において入出力される信号のタイミングチャート
【図５】比較例の監視盤と他設備との接続構成図
【図６】比較例の信号変換装置を示す構成図
【図７】変形例の信号処理を示す構成図
【図８】変形例において入出力される信号のタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施形態の信号変換装置を、図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
［構成］
図１に示すように、本実施形態の信号変換装置１０は、入力ポート１、生成部２、出力ポート３を有する。入力ポート１は、それぞれに２値の信号が入力可能な複数のポートである。生成部２は、各入力ポート１に信号が入力された場合に、各入力ポート１の識別情報に対応する２進数を生成する。出力ポート３は、生成部２により生成された２進数の各桁の信号を出力する複数のポートである。
【００１３】
また、信号変換装置１０から出力された信号が入力された信号変換装置２０は、入力ポート２１、生成部２２、出力ポート２３を有する。入力ポート２１は、それぞれに２値の信号が入力可能な複数のポートである。生成部２２は、各入力ポート２１に信号が入力された場合に、複数の出力ポート２３の識別情報を生成する。出力ポート２３は、生成部２２により生成された識別情報に対応するポートが、２値の信号を出力する。
【００１４】
より具体的には、図２に示すように、信号変換装置１０は、監視盤１００に実装されたＰＬＣ１０１（programmable logic controller）に構成されている。監視盤１００は、電力設備を監視するための各種の機器及びこれを収容した筐体である。ＰＬＣ１０１は、監視盤１００に収容され、電力設備の監視に必要な情報を収集、保存、演算、表示等させるＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータである。生成部２は、ＰＬＣ１０１の演算部の一部として構成される。入力ポート１は、ＰＬＣ１０１のＤＩ（デジタル入力）のポートであり、出力ポート３は、ＰＬＣ１０１のＤＯ（デジタル出力）のポートである。本実施形態では、入力ポート１は１６個、出力ポート３は４個設けられている。
【００１５】
なお、入力ポート１には、信号発信元からの信号が入力される配線ｃ１が接続されている。出力ポート３は、監視盤１００の配線を介して、送信側端子台１０２に接続されている。送信側端子台１０２は、監視盤１００内の配線ｃ２と外部のケーブルＣ１とを接続する端子が、少なくとも出力ポート３の数に対応して設けられた台である。
【００１６】
信号変換装置２０は、監視盤１００の取り合い先の他設備２００に実装されたＰＬＣ２０１に構成されている。生成部２２は、ＰＬＣ２０１の演算部の一部として構成される。入力ポート２１は、ＰＬＣ２０１のＤＩ（デジタル入力）のポートであり、出力ポート２３は、ＰＬＣ２０１のＤＯ（デジタル出力）のポートである。本実施形態では、入力ポート２１は４個、出力ポート２３は１６個設けられている。
【００１７】
なお、入力ポート２１は、他設備２００の配線ｃ３を介して、受信側端子台２０２に接続されている。受信側端子台２０２は、ケーブルＣ１を介して、監視盤１００の送信側端子台１０２に接続されている。出力ポート２３は、配線ｃ４を介して、信号受信の装置に接続されている。受信側端子台２０２は、他設備２００内の配線ｃ３と外部のケーブルＣ１とを接続する端子が、少なくとも入力ポート２１の数に対応して設けられた台である。
【００１８】
入力ポート１は、図１に示すように、識別情報として１６進数の数字であるＮｏ．０〜Ｆが割り当てられた１６個のポートを有し、各ポートに配線ｃ１が接続されることで、１６点分の２値の信号を取り込むことが可能である。生成部２は、１６点分の入力信号を任意の１６個の領域に格納する。この領域は、ＰＬＣ１０１のレジスタ、メモリ等の記憶領域を利用できる。１６個の領域は各々区別されて、１６個の入力ポート１に対応するＮｏ．０〜Ｆの番号が割り当てられているため、どのポートからの信号が入力されたかを識別可能である。
【００１９】
生成部２は、入力ポート１のいずれかに信号が入力されると、Ｎｏ．０〜Ｆのいずれかの番号のポートに信号が入力されたかを認識し、そのポート番号を２進数に変換する。入力ポート１は全部で１６個であるため、全ての番号を４桁の２進数で表現できる。
【００２０】
複数の出力ポート３は、それぞれが２進数の各桁の情報を分担して出力する。つまり、出力ポート３は、２進数の４桁に対応して、Ｎｏ．１〜４の４個設けられているため、各桁の出力ポート３は、２進数で表現した入力ポートの番号の各桁を出力できる。但し、一度に出力できる信号は、１点分のみであり、同時に何点かの信号が入力された場合は待ち行列を作ることになる。
【００２１】
他設備２００の信号変換装置２０は、出力ポート３からの４点分の信号を、１６点分の信号に変換する。つまり、信号変換装置２０においては、入力ポート２１が４桁に対応してＮｏ．１〜４の４個設けられ、出力ポート２３が１６点に対応して、Ｎｏ．０〜Ｆの１６個設けられている。生成部２２は、４桁の入力信号を１６進数の番号に変換し、１６個の出力ポート２３のうち、変換された番号に対応するポートに出力する。これにより、他設備２００において、１６点分の情報を利用することができる。
【００２２】
なお、監視盤１００、他設備２００にＰＬＣ１０１、２０２が実装されない場合には、上記のような信号変換装置１０、２０の処理を行うコンピュータ又は専用の回路を実装すればよい。
【００２３】
［動作］
以上のような本実施形態の動作例を、図３及び図４を参照して説明する。まず、Ｎо．０の入力ポート１に入力信号があった場合、生成部２が「０００１」という信号を生成する。この４桁を４つに分けて、４桁目「０」は出力ポート３のＮｏ．１から出力し、３桁目「０」は出力ポート３のＮｏ．２から出力し、２桁目「０」は出力ポート３のＮｏ．３から出力し、１桁目「１」は出力ポート３のＮｏ．４から出力する。
【００２４】
出力ポート３から出力された信号は、ケーブルＣ１を介して、入力ポート２１のＮｏ．１〜４に入力される。生成部２２では、入力ポート２１のＮｏ．１〜４に入力された信号を並べて、４桁の２進数を復元し、１６進数に再変換する。そして、変換された１６進数に対応する出力ポート２３であるＮｏ．１に信号が送信され、Ｎｏ．１の出力ポート２３から信号が出力される。
【００２５】
上記のような信号の処理は、入力ポート１に入力された順に従って行われる。但し、複数の信号が同時に入力ポート１に入力される場合もある。この場合には、入力ポート１の番号の順に処理する。同時か否かを判断するために、信号の入力の時間差が、所定のしきい値以内か否かで判断する判断部を有する。例えば、図３及び図４に示すように、信号［１］と信号［４］が、同時に入力ポート１に入力された場合に、生成部２は、まず、信号［１］を変換して、信号［１］を出力ポート３から出力する。この出力と時間的に並行に、生成部２は、信号［４］を変換する。そして、変換された信号［４］が出力ポート３から出力される。時間的に並行にとは、同時を含むが、両処理の開始時又は終了時にずれがあってもよい。
【００２６】
出力ポート３から出力された信号［１］は、入力ポート２１に入力される。生成部２２は、入力ポート２１に入力された信号［１］を変換して、対応する出力ポート２３から出力する。信号［１］の変換と時間的に並行に、信号［４］が入力ポート２１に入力され、信号［１］の出力中に、信号［４］が生成部２２によって変換される。そして、変換された信号［４］が出力ポート２３から出力される。
【００２７】
［作用効果］
本実施形態は、それぞれに２値の信号が入力可能な複数の入力ポート１と、各入力ポート１に信号が入力された場合に、当該入力ポート１の識別情報に対応する２進数を生成する生成部２と、生成部２により生成された２進数の各桁の信号を出力する複数の出力ポート３とを有する。
【００２８】
このため、ハード配線の信頼性を担保しつつ、使用するケーブル数を削減することで、製造や現地配線作業工数を削減し、コスト低減を図ることができる。より具体的には、監視盤内のＰＬＣに構成された、又は独立に構成された生成部２を実装し、その内部処理により、監視盤からの出力信号を４点に絞る。この４点を組み合わせることによって、他設備に対して１６点分の信号を１点ずつ送信する。
【００２９】
これにより、図５及び図６に示すように、通常のＰＬＣ３０１を有する監視盤３００からＰＬＣ４０１を有する他設備４００との間においては、送信側端子台３０２から受信側端子台４０２との間に接続するケーブルＣｘが、信号の１点につき１本必要としていたために１６本必要となっていたが、４本にまで削減可能となる。このため、盤内配線数及びケーブル数を削減することができ、製造にかかる時間が短縮可能となる。
【００３０】
また、現地工事では、監視盤内の信号送信側端子台と他設備の信号受信側端子台を外線ケーブルにて配線するが、その配線本数が４本にまで削減可能となるため、現地における配線作業工程を簡略化でき、作業時間を短縮できる。
【００３１】
また、ＬＡＮ等のように、１本のＬＡＮケーブルである伝送線で全ての情報を送受信する伝送方式では、断線が発生すると、全ての情報送受信が不可能となるだけでなく、どこで伝送異常が発生したか特定するのに時間がかかってしまう。本実施形態では、各出力ポート３は、それぞれが２進数の各桁の情報を分担して出力するので、どこで異常が発生したか容易に特定することが可能となる。
【００３２】
また、入力ポート１へ複数の信号の入力があった場合に、入力ポート１への信号の入力、生成部２による２進数の生成及び出力ポート３からの信号の出力の少なくとも２つの処理を時間的に並行に行う。このため、入力された信号を出力するまでにかかる時間の遅延を抑制できる。
【００３３】
［変形例］
（１）上記の態様では、複数の信号の処理は待ち行列を含むことになるため、時間がかかる場合が生じる。これに対処するため、以下のような変形例も構成可能である。本実施形態は、出力ポート３毎に２進数の各桁の情報を出力する。「出力ポート３毎に」とは、いずれか一つの出力ポート３が、一つの入力ポート１の２進数の各桁の情報をまとめて出力することをいう。但し、出力ポート３と入力ポート１の関係が一対一で固定的に定まっているわけではなく、出力処理を行っていない出力ポート３が選択的に出力する。
【００３４】
まず、図７及び図８に示すように、入力ポート１に信号［１］、信号［４］が同時に入力されたとき、生成部２は両者について時間的に並行に変換処理を開始する。変換された２進数は、Ｎｏ．１の出力ポート３とＮｏ．２の出力ポート３から時間的に並行に、それぞれの桁の信号が順次まとめて出力される。例えば、信号［１］は「００００」と変換され、Ｎｏ．１の出力ポート３から信号［１］の４桁目「０」が３００ｍｓ出力、２００ｍｓ間隔で３桁目「０」が３００ｍｓ出力、２００ｍｓ間隔で２桁目「０」が３００ｍｓ出力、２００ｍｓ間隔で１桁目「０」が３００ｍｓ出力される。
【００３５】
これと時間的に並行に、Ｎｏ．２の出力ポート３からは、信号［１］と同じタイミングで暗号化された信号［４］について、４桁目「０」が３００ｍｓ出力され、２００ｍｓ間隔で３桁目「１」が３００ｍｓ出力され、２００ｍｓ間隔で２桁目「０」が３００ｍｓ出力され、２００ｍｓ間隔で１桁目「０」が３００ｍｓ出力される。
【００３６】
信号取り合い先の入力ポート２１では３００ｍｓ間送信された４つの信号が入力され、生成部２２は、それぞれの４桁を並べて、信号［１］、［４］に対応する２進数に復元し、１６進数に再変換する。変換された１６進数に対応する出力ポート２３から、それぞれ信号が出力される。
【００３７】
このように、４つの信号を時間的に並行に入力、変換、出力することが可能となるので、情報伝達に要する時間を短縮することができる。なお、本実施形態では、同時に入力、変換、出力することになる信号数が少なければ、ケーブル数も削減できる。つまり、最低４芯あれば、時間的に並行に２つの信号を送信できるので、２芯ケーブル２本でも、４芯ケーブル１本でもよい。
【００３８】
（２）信号変換装置１０、２０は、基本的には、信号が入力ポート１に入力された順に処理をすればよい。入力ポート１毎に、出力ポート３から出力する優先順位が設定されていてもよい。例えば、優先順位はメモリに設定し、これに従って生成部２が変換等の処理を行う。この場合、同時に来た信号がある場合には、優先順位にしたがって処理する。優先順位は、入力ポート１に付された番号順、出力ポート３に付された番号順であってもよい。複数の入力ポート１をグループ化して、グループ毎に優先順位を設定してもよい。入力ポート１又は出力ポート３に接続された機器の種類、同じ機器の重要度の高い順に優先度を設定してもよい。入力された信号の種類に応じて、優先度を設定してもよい。例えば、系統のフィーダ毎にグループ化して、優先順位を設定してもよいし、フィーダ内の機器に優先順位を設定してもよい。
【００３９】
本実施形態は、瞬時に情報を伝達する必要のある制御、保護情報よりも、監視情報に適している。但し、監視の信号よりも、制御や保護の信号を優先して処理するようにすることもできる。信号に応じて、出力ポートから出力する優先順位を識別する識別部を有してもよい。例えば、信号の種類の区別を、電気信号のパルス波の高さで表される電圧の相違によって行い、識別部が電圧の相違に応じて優先順位を識別する。より具体的には、直流の１００Ｖと２４Ｖとに区別される信号を用いてもよい。これにより同時に送信できる情報の点数を増やすことができる。
【００４０】
（３）入力ポート１、２１、出力ポート３、２３の数は、上記の態様よりも多くても少なくてもよい。２進数との相互変換ができる数とすることが好ましい。また、生成部２は、入力ポート１に設定された識別情報から２進数を生成し、生成部２２は、２進数から出力ポート２３に設定された識別情報を生成できればよい。このため、識別情報に対応する２進数があらかじめ記憶部に記憶されていて、生成部２が、信号の入力があった入力ポート１に設定された２進数を読み出すこと、２進数に対応する識別情報を読み出すことも、生成することに含まれる。識別情報は数字でなくても、数字、文字若しくは記号又はこれらのいずれかの組み合わせ等であってもよい。
【００４１】
［他の実施形態］
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４２】
１、２１  入力ポート
２、２２  生成部
３、２３  出力ポート
１０  ２０  信号変換装置
１００、３００  監視盤
２００、４００  他設備
１０１、２０１、３０１、４０１  ＰＬＣ
１０２、３０２  送信側端子台
２０２、４０２  受信側端子台
Ｃ１  Ｃｘ  ケーブル
ｃ１  ｃ２  ｃ３  ｃ４  配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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