(57)【要約】【課題】単一故障が発生した場合でも、不適切な操作指令の出力や保護・制御機能の停止がないディジタル保護・制御装置を提供する。【解決手段】電力系統１０１からのアナログ入力信号と上位コンピュータ１０３からのディジタル信号と外部機器１０２の情報とに基づいて所定の保護・制御演算アルゴリズムに従って保護・制御演算を実行しディジタル保護・制御データを出力する保護・制御演算部１ａ，１ｂ，１ｃを３系列並列に設け、３系列の保護・制御演算部１ａ，１ｂ，１ｃからの操作指令出力の多数決をとり多数側の操作指令出力を選択する多数決回路１ｄを備えたディジタル保護・制御装置。ディジタル保護・制御演算部１ａ，１ｂ，１ｃのいずれかに単一故障が発生した場合でも、電力系統１０１に対して適切な操作指令を出力でき、機能を停止することなく、運用を継続できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統からのアナログ入力信号と上位コンピュータからのディジタル信号と外部機器の情報とに基づいて所定の保護・制御演算アルゴリズムに従って保護・制御演算を実行しディジタル保護・制御データを出力する保護・制御演算部を３系列並列に設け、
前記３系列の保護・制御演算部からの操作指令出力の多数決をとり多数側の操作指令出力を選択する多数決回路を備えた
ことを特徴とするディジタル保護・制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディジタル保護・制御装置において、
前記保護・制御演算部が、
前記電力系統からのアナログ入力信号をディジタル信号に変換しディジタルフィルタ処理しディジタル信号を出力するアナログ入力ユニットと、
前記上位コンピュータが接続された通信網と前記保護・制御演算部とを通信可能に接続する通信ユニットと、
前記外部機器の情報を取り込むディジタル入力ユニットと、
前記アナログ入力ユニットからのディジタル信号と前記通信ユニットからのディジタル信号と前記ディジタル入力ユニットからの外部機器の情報とに基づいて所定の保護・制御演算アルゴリズムに従って保護・制御演算を実行しディジタル保護・制御データを前記多数決回路に出力する演算処理部とを含む
ことを特徴とするディジタル保護・制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のディジタル保護・制御装置において、
前記多数決回路が、
第１保護・制御演算部の演算結果と第２保護・制御演算部の演算結果との論理積を算出する第１ＡＮＤ論理演算と、
第１保護・制御演算部の演算結果と第３保護・制御演算部の演算結果との論理積を算出する第２ＡＮＤ論理演算と、
第２保護・制御演算部の演算結果と第３保護・制御演算部の演算結果との論理積を算出する第３ＡＮＤ論理演算と、
前記第１，第２，第３ＡＮＤ論理演算の演算結果の論理和を算出し、多数側の操作指令出力を選択するＯＲ論理演算とからなる
ことを特徴とするディジタル保護・制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタル保護・制御装置に係り、特に、不適切な操作指令の出力や機能停止を防止する手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のディジタル保護・制御装置としては、第二世代ディジタルリレーといわれるディジタル保護リレーが知られている。このディジタル保護リレーは、アナログ入力部，ディジタル入力部，演算処理部，ディジタル出力部を備えている。これらアナログ入力部，ディジタル入力部，演算処理部，ディジタル出力部は、並列に２系列化されており，それぞれ主検出リレー，事故検出リレーと呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
主検出リレーにおいて、アナログ入力部は、アナログ入力値をサンプリングし、ディジタルフィルタ処理し、ディジタル信号を演算処理部に出力する。演算処理部は、主検出保護・制御演算アルゴリズムに従い、ディジタル演算処理し、演算結果をディジタル出力部から外部機器に操作指令として出力する。
【０００４】
事故検出リレーにおいて、アナログ入力部は、アナログ入力値をサンプリングし、ディジタルフィルタ処理し、ディジタル信号を演算処理部に出力する。演算処理部は、事故検出保護・制御演算アルゴリズムに従い、ディジタル演算処理し、演算結果をディジタル出力部から外部機器に操作指令として出力する。
【０００５】
主検出リレーと事故検出リレーとは、アナログ入力部，ディジタル入力部，演算処理部，ディジタル出力部を別々のハードウェアで構成してあり、主検出リレーの操作指令出力（Ａ）と事故検出リレーの操作指令出力（Ｂ）との論理積（Ｘ＝Ａ×Ｂ）を演算し、外部機器に出力する。すなわち、主検出または事故検出のどちらか一方の故障で誤った操作指令を出力しないよう二重化されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平０５−３３６６４８号公報（第２〜３頁  図１，図３）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術を採用した場合、次の問題がある。
【０００８】
主検出リレーからの操作指令出力（Ａ）と事故検出リレーからの操作指令出力（Ｂ）との論理積（Ｘ＝Ａ×Ｂ）を演算して外部に出力すると、主検出リレー部または事故検出リレー部に障害があった場合、例えば、演算処理部が処理停止し、保護・制御演算結果が得られなくなり、外部機器に操作指令を出力できない状態となってしまう。
【０００９】
主検出リレーの操作指令（Ａ）と事故検出リレーの操作出力（Ｂ）との論理積（Ｘ＝Ａ×Ｂ）を演算して外部に出力するだけでは、単一故障が発生した場合、ディジタル保護・制御装置は、機能停止の状態となってしまう。
【００１０】
本発明の目的は、単一故障が発生した場合でも、不適切な操作指令の出力や保護・制御機能の停止がないディジタル保護・制御装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、電力系統からのアナログ入力信号と上位コンピュータからのディジタル信号と外部機器の情報とに基づいて所定の保護・制御演算アルゴリズムに従って保護・制御演算を実行しディジタル保護・制御データを出力する保護・制御演算部を３系列並列に設け、３系列の保護・制御演算部からの操作指令出力の多数決をとり多数側の操作指令出力を選択する多数決回路を備えたディジタル保護・制御装置を提案する。
【００１２】
前記保護・制御演算部は、電力系統からのアナログ入力信号をディジタル信号に変換しディジタルフィルタ処理しディジタル信号を出力するアナログ入力ユニットと、上位コンピュータが接続された通信網と保護・制御演算部とを通信可能に接続する通信ユニットと、外部機器の情報を取り込むディジタル入力ユニットと、アナログ入力ユニットからのディジタル信号と通信ユニットからのディジタル信号とディジタル入力ユニットからの外部機器の情報とに基づいて所定の保護・制御演算アルゴリズムに従って保護・制御演算を実行しディジタル保護・制御データを多数決回路に出力する演算処理部とを含む。
【００１３】
前記多数決回路は、第１保護・制御演算部の演算結果と第２保護・制御演算部の演算結果との論理積を算出する第１ＡＮＤ論理演算と、第１保護・制御演算部の演算結果と第３保護・制御演算部の演算結果との論理積を算出する第２ＡＮＤ論理演算と、第２保護・制御演算部の演算結果と第３保護・制御演算部の演算結果との論理積を算出する第３ＡＮＤ論理演算と、第１，第２，第３ＡＮＤ論理演算の演算結果の論理和を算出し、多数側の操作指令出力を選択するＯＲ論理演算とからなる。
【００１４】
本発明においては、多数決回路が、保護・制御演算結果Ａ，Ｂ，Ｃについて、多数決（Ｘ＝Ａ・Ｂ＋Ｂ・Ｃ＋Ｃ・Ａ）を実施し、３つの演算結果内で２つの同一な演算結果Ｘを外部機器に出力するので、保護・制御演算部のＡ系，Ｂ系，Ｃ系のいずれかに障害が発生した場合であっても、残りの２つの系列の演算結果に基づいて、外部機器に対して適切な操作指令を出力できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図１〜図５を参照して、本発明によるディジタル保護・制御装置の実施形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるディジタル保護・制御装置の一実施形態の系統構成を示すブロック図である。
【００１７】
本実施形態のディジタル保護・制御ユニット１００は、並列配置された３系列の保護・制御演算部１ａ，保護・制御演算部１ｂ，保護・制御演算部１ｃと、多数決回路１ｄとを含んでいる。
【００１８】
保護・制御演算部１ａは、所定の保護・制御演算アルゴリズムに従い、保護・制御対象の電力系統１０１からのアナログ入力データすなわち電圧信号および電流信号と、外部機器１０２の情報と、通信網１０４を介して上位コンピュータ１０３から得られる情報とを演算処理し、例えば電気角３０度ごとに演算結果１ｅを多数決回路１ｄに出力する。
【００１９】
保護・制御演算部１ｂは、所定の保護・制御演算アルゴリズムに従い、保護・制御対象の電力系統１０１からのアナログ入力データすなわち電圧信号および電流信号と、外部機器１０２の情報と、通信網１０４を介して上位コンピュータ１０３から得られる情報とを演算処理し、例えば電気角３０度ごとに演算結果１ｆを多数決回路１ｄに出力する。
【００２０】
保護・制御演算部１ｃは、所定の保護・制御演算アルゴリズムに従い、保護・制御対象の電力系統１０１からのアナログ入力データすなわち電圧信号および電流信号と、外部機器１０２の情報と、通信網１０４を介して上位コンピュータ１０３から得られる情報とを演算処理し、例えば電気角３０度ごとに演算結果１ｇを多数決回路１ｄに出力する。
【００２１】
多数決回路１ｄは、３系列の保護・制御演算部１ａ，１ｂ，１ｃの演算結果１ｅ，１ｆ，１ｇの多数決をとり、その結果を外部機器に出力する。
【００２２】
図２は、保護・制御演算部１ａの内部構成の一例をより詳細に示すブロック図である。
【００２３】
保護・制御演算部１ａは、入力変成器２ａと、アナログ入力ユニット２ｂと、演算処理部２ｃと、システムバス２ｄと、通信ユニット２ｅと、ディジタル入力ユニット２ｆと、ディジタル出力ユニット２ｇとからなる。
【００２４】
システムバス２ｄは、アナログ入力ユニット２ｂと、演算処理部２ｃと、通信ユニット２ｅと、ディジタル入力ユニット２ｆと、ディジタル出力ユニット２ｇとを接続する。
【００２５】
入力変成器２ａは、電力系統１０１からの電圧信号および電流信号をアナログ入力ユニット２ｂで取り扱えるレベル例えば±１０Ｖ以内の信号に変換する。
【００２６】
アナログ入力ユニット２ｂは、アナログ入力信号をディジタル信号に変換し、ディジタルフィルタ処理し、ディジタル信号を演算処理部２ｃに出力する。
【００２７】
通信ユニット２ｅは、上位コンピュータが接続された通信網１０４と保護・制御演算部１ａとを通信可能に接続する。
【００２８】
ディジタル入力ユニット２ｆは、外部機器１０２の情報を取り込む。
【００２９】
演算処理部２ｃは、アナログ入力ユニット２ｂからのディジタル信号と通信ユニット２ｅからのディジタル信号とディジタル入力ユニット２ｆからの外部機器１０２の情報とに基づいて、所定の保護・制御演算アルゴリズムに従って保護・制御演算を実行し、ディジタル出力ユニット２ｇにディジタル保護・制御データを出力する。
【００３０】
ディジタル出力ユニット２ｇは、保護・制御演算部１ａの演算結果１ｅを多数決回路１ｄに出力する。
【００３１】
図３は、演算処理部２ｃの内部構成の一例をより詳細に示すブロック図である。
【００３２】
演算処理部２ｃは、マイクロコンピュータ３ａと、リードオンリーメモリ３ｇと、ランダムアクセスメモリ３ｈと、システムバスインタフェイス３ｍと、バス３ｎとを含んでいる。
【００３３】
リードオンリーメモリ３ｇは、マイクロコンピュータ３ａが使用する主検出保護リレープログラム，事故検出保護リレープログラム，機器制御プログラムを格納する。
【００３４】
ランダムアクセスメモリ３ｈは、アナログ入力ユニット２ｂより転送されたアナログデータ３ｉ，通信ユニット２ｅから取り込んだ通信情報３ｊ，ディジタル入力ユニット２ｆから取り込んだ外部機器情報３ｋ，マイクロコンピュータ３ａの演算結果３ｌを格納する。
【００３５】
システムバスインタフェイス３ｍは、バス３ｎと図２のシステムバス２ｄとを接続する。
【００３６】
マイクロコンピュータ３ａは、主検出保護リレー演算３ｂ，事故検出保護リレー演算３ｃ，機器制御演算３ｄ，外部出力３ｅ，外部入力３ｆなどのプログラムを実行し、演算結果３ｌを格納する。
【００３７】
外部入力３ｆは、システムバスインタフェイス３ｍを介して、アナログ入力データ３ｉ，通信情報３ｊ，外部機器情報３ｋを取り込み、ランダムアクセスメモリ３ｈに転送する。
【００３８】
主検出保護リレー演算３ｂは、主検出保護演算アルゴリズムに従い、アナログ入力データ３ｉ，通信情報３ｊ，外部機器情報３ｋに基づいて、主検出保護演算を実行し、演算結果３ｌをランダムアクセスメモリ３ｈに格納する。
【００３９】
事故検出保護リレー演算３ｃは、事故検出保護演算アルゴリズムに従い、アナログ入力データ３ｉ，通信情報３ｊ，外部機器情報３ｋに基づいて、事故検出保護演算を実行し、演算結果３ｌをランダムアクセスメモリ３ｈに格納する。
【００４０】
機器制御演算３ｄは、機器制御演算アルゴリズムに従い、アナログ入力データ３ｉ，通信情報３ｊ，外部機器情報３ｋに基づいて、機器制御演算を実行し、演算結果３ｌをランダムアクセスメモリ３ｈに格納する。
【００４１】
外部出力３ｅは、システムバスインタフェイス３ｍを介して、演算結果３ｌを図２のディジタル出力２ｇに転送する。
【００４２】
図４は、多数決回路１ｄの内部論理を示すロジック回路図である。
【００４３】
多数決回路１ｄは、ＡＮＤ論理演算４ａと、ＡＮＤ論理演算４ｂと、ＡＮＤ論理演算４ｃと、ＯＲ論理演算４ｄとからなる。
【００４４】
ＡＮＤ論理演算４ａは、保護・制御演算部１ａの演算結果１ｅと保護・制御演算部１ｂの演算結果１ｆとの論理積を算出する。
【００４５】
ＡＮＤ論理演算４ｂは、保護・制御演算部１ａの演算結果１ｅと保護・制御演算部１ｃの演算結果１ｇとの論理積を算出する。
【００４６】
ＡＮＤ論理演算４ｃは、保護・制御演算部１ｂの演算結果１ｆと保護・制御演算部１ｃの演算結果１ｇとの論理積を算出する。
【００４７】
ＯＲ論理演算４ｄは、３つのＡＮＤ論理演算４ａ，４ｂ，４ｃの演算結果の論理和を算出し、演算結果１ｈを外部機器１０２に出力する。
【００４８】
図５は、多数決回路１ｄの真理値を示す図表である。
【００４９】
本実施形態においては、少なくとも２つの保護・制御演算部１ａ，１ｂ，１ｃの一致する演算結果１ｈが、外部機器１０２に出力される。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、保護・制御演算部に単一故障が発生した場合でも、電力系統の保護・制御に際して正しい指令を出力できる。
【００５１】
また、ディジタル保護・制御ユニットは、単一故障が発生した場合でも、不適切な操作指令を出力することも保護・制御機能が停止することもなく、運用を継続できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディジタル保護・制御装置の一実施形態の系統構成を示すブロック図である。
【図２】保護・制御演算部１ａの内部構成の一例をより詳細に示すブロック図である。
【図３】演算処理部２ｃの内部構成の一例をより詳細に示すブロック図である。
【図４】多数決回路１ｄの内部論理を示すロジック回路図である。
【図５】多数決回路１ｄの真理値を示す図表である。
【符号の説明】
１００  ディジタル保護・制御ユニット
１０１  電力系統
１０２  外部機器
１０３  上位コンピュータ
１０４  通信網
１ａ  保護・制御演算部
１ｂ  保護・制御演算部
１ｃ  保護・制御演算部
１ｄ  多数決回路
２ａ  入力変成器
２ｂ  アナログ入力
２ｃ  演算処理部
２ｄ  システムバス
２ｅ  通信
２ｆ  ディジタル入力
２ｇ  ディジタル出力
３ａ  マイクロコンピュータ
３ｇ  リードオンリメモリ
３ｈ  ランダムアクセスメモリ
３ｍ  システムインタフェイスバス
３ｎ  バス
４ａ  ＡＮＤ論理演算
４ｂ  ＡＮＤ論理演算
４ｃ  ＡＮＤ論理演算
４ｄ  ＯＲ論理演算
【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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