(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統からの電圧・電流信号を取込むアナログ入力手段と、外部機器情報を取込むディジタル入力手段と、前記アナログ入力手段への入力データに対し、所定の演算プログラムを実行する演算処理部と、該演算処理部の演算結果を出力するディジタル出力部と、通信網に接続する通信接続手段とを備え、所定の保護・制御演算に従い処理を実行し外部機器に操作指令を発するディジタル制御・保護装置において、
前記アナログ入力データと演算処理部の演算結果のデータを記憶するランダムアクセスメモリと、該ランダムアクセスメモリに所定のデータの書込み読み出しを実施し、データが一致しているか否かを比較し、チェック結果とその結果の反転データをランダムアクセスメモリに記憶する監視手段と、該監視手段の監視結果データと該監視手段の監視結果データの反転データにて排他論理和演算を実行して不一致を監視する手段と、該不一致を監視する手段の監視結果を外部機器へ出力する手段とを備えたことを特徴とするディジタル制御・保護装置。
【請求項２】
前記ランダムアクセスメモリを内蔵したマイクロコンピュータを演算処理部に用いることを特徴とする請求項１記載のディジタル制御・保護装置。
【請求項３】
電力系統からの電圧・電流信号を取込むアナログ入力手段と、外部機器情報を取込むディジタル入力手段と、前記アナログ入力手段への入力データに対し、所定の演算プログラムを実行する演算処理部と、該演算処理部の演算結果を出力するディジタル出力部と、通信網に接続する通信接続手段とを備え、所定の保護・制御演算に従い処理を実行し外部機器に操作指令を発するディジタル制御・保護装置において、
前記アナログ入力データと演算処理部の演算結果のデータを記憶するランダムアクセスメモリと、該ランダムアクセスメモリに所定のデータの書込み読み出しを実施し、データが一致しているか否かを比較し、チェック結果とその結果の反転データをランダムアクセスメモリに記憶する監視手段と、該監視手段の監視結果データと該監視手段の監視結果データの反転データにて排他論理和演算を実行して不一致を監視する手段と、前記ランダムアクセスメモリに障害が発生したときに演算部をリセットする手段と、リスタート後の障害復旧を確認する手段と、復旧失敗したとき監視結果を外部機器へ出力する手段とを更に含むことを特徴とするディジタル制御・保護装置。
【請求項４】
前記ランダムアクセスメモリを内蔵したマイクロコンピュータを演算処理部に用いることを特徴とする請求項３記載のディジタル制御・保護装置。
【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、アナログ入力データと保護・制御演算結果のデータを格納するランダムアクセスメモリ対し障害の監視を実行し、監視結果を外部へ出力するに好適なディジタル制御・保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の装置としては、例えば、電気協同研究第５０巻第１号に記載されているディジタル保護リレー（第二世代ディジタルリレー）が知られている。
【０００３】
この装置はアナログ入力部，ディジタル入力部，演算処理部，ディジタル出力部を備え、この演算処理部に保護・制御演算処理を実行するマイクロコンピュータ，データ格納用のランダムアクセスメモリ，保護・制御演算プログラム格納用のリードオンリーメモリが設けられている。しかも、この装置は、まず、高速サンプリングデータを用いたディジタルフィルタ処理用の入力基板と保護制御演算用の演算基板に分けて構成されており、主に、入力基板はサンプリングしディジタルフィルタ演算を実行しアナログ入力値を保護演算部に渡している。保護演算基板は、上記のデータをランダムアクセスメモリに入力し、リードオンリーメモリに格納された保護・制御演算プログラムをマイクロコンピュータで電気角30°に１回実行し、演算処理を実行している。
【０００４】
そして、この装置では、マイクロコンピュータを有したプリント基板毎に、ランダムアクセスメモリの全領域に所定のデータを書込み、読み出しを行い、データが一致していることをチェックすることで、障害監視を電気角３０°に１回実行し、最終的には異常情報をパネル表示，ＬＥＤ表示、又は外部機器へ出力する構成としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術（電気協同研究第５０巻第１号）を適用した場合、以下のような課題が生じる。
【０００６】
即ち、ランダムアクセスメモリの全領域に所定のデータを書込み、読み出しを行い、データが一致していることをチェックするリード・ライトチェックのみでは、監視結果を格納するランダムアクセスメモリの領域に単一障害があった場合、監視結果を正しく記憶できなくなるため、正しい結果を外部機器へ出力することができない。つまり、リード・ライトチェックは、監視結果を格納するメモリ領域に対しては、監視の盲点が生じてしまっていた。
【０００７】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、ランダムアクセスメモリの障害監視を盲点なく実行するしくみを有したディジタル制御・保護装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明では、以下に示す手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
即ち、アナログ入力手段と、外部機器情報を取込むディジタル入力手段と、前記アナログ入力手段への入力データに対し、所定の演算プログラムを実行する演算処理部と、該演算処理部の演算結果を出力するディジタル出力部と、通信網に接続する通信接続手段とを備え、所定の保護・制御演算に従い処理を実行し外部機器に操作指令を発するディジタル制御・保護装置であって、
前記演算処理部に、プログラムを実行するマイクロコンピュータ，データ格納用のランダムアクセスメモリ，プログラム格納用のリードオンリーメモリ、及びランダムアクセスメモリに対して所定のデータを書込み、読み出しを実施して、書込んだデータと読み出したデータを比較するリード・ライトチェックプログラムを設け、リード・ライトチェックの結果を外部機器へ出力するとき、リード・ライトチェックの結果データと、その結果を反転したデータとで排他論理和（ＥＯＲ）演算を実行して真（１）・偽（０）の判定をし、負（０）の判定の場合に外部機器へ異常を出力するプログラムを設け、リード・ライトチェックと、排他論理演和演算による盲点検出を付加した外部機器への異常出力と、保護・制御演算処理と、外部機器への操作指令出力を各々電気角３０°に一度のタイミングで時分割に多重処理したものである。
【００１０】
このようにすることにより、ディジタル保護・制御装置の演算処理部は、保護・制御演算処理と、その結果を外部機器への操作指令出力と、ランダムアクセスメモリのリード・ライトチェックと、リード・ライトチェックの結果を排他論理和演算後、外部機器への出力を各々時分割に電気角３０°で一度実行し、マイクロコンピュータは、リード・ライトチェックをランダムアクセスメモリに対して、１回の処理で一定量の領域を順に、全領域に対して実施し、障害を検出する。リード・ライトチェックの結果が異常の場合、外部機器へ異常出力する。そして、リード・ライトチェックの結果と、その結果を反転したデータとで、排他論理和演算を実行し、偽（０）の判定の場合、外部機器へ異常を出力する。この場合、リード・ライトチェックの結果を格納する領域が障害の場合でも、外部機器へ異常が発生したことを知らしめることが出来る。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のディジタル制御・保護装置の一実施例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１に本発明のブロック構成図を示す。該図において、１００はディジタル保護制御ユニットであり、このディジタル保護制御ユニット１００は上位系にあたる通信機能を有した上位コンピュータ１０１と通信網１０２を介して接続され、ディジタル保護制御ユニット１００による保護・制御演算結果で制御される外部機器１０３へ連絡される。
【００１３】
上記のディジタル保護制御ユニット１００は、保護・制御対象の電力系統１ａからの電圧，電流信号を電子回路レベル（±１０Ｖ以内）に変換する入力変成器１ｂ，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演算を行うアナログ入力ユニット１ｃ，表示器１ｄ，人間と会話形式で保護・制御演算の整定値や設定値を設定するヒューマンインタフェイスユニット１ｅ，通信網１０２との接続を可能とするモデムとのインタフェイスを行うネットワークインタフェイスユニット１ｆ，通信網１０２と本ディジタル保護・制御装置と接続するためのネットワークケーブル１ｇ，保護・制御シーケンス演算を行い、ディジタル入力ユニット１ｉ，ディジタル出力ユニット１ｊに対しデータ転送を行う保護・制御シーケンス演算ユニット１ｈ、及び保護・制御シーケンス演算ユニット１ｈ，アナログ入力ユニット１ｃ，ネットワークインタフェイスユニット１ｆ，ディジタル入力ユニット１ｉ，ディジタル出力ユニット１ｊ及びヒューマンインタフェイスユニット１ｅとバス接続するためのシステムバス１ｋを備えている。
【００１４】
図２は上述した保護・制御シーケンス演算ユニット１ｈの内部構成を示すブロック図である。
【００１５】
該図において、２ａは保護・制御演算プログラムやリード・ライトチェックを実行するマイクロコンピュータであり、このマイクロコンピュータ２ａは、アナログ入力データを保護・制御演算アルゴリズムに従い実行する手段２ｂ，ランダムアクセスメモリの全領域に所定のデータを書込み，読み出しを行い、データが一致していることをチェックするリード・ライトチェック２ｃ，リード・ライトチェック結果データと、リード・ライトチェック結果の反転データとの排他論理和演算する手段２ｄ，保護・制御演算の結果をシステムインタフェイスとディジタル出力部を介して外部機器へ出力する手段２ｅを備えており、システムバス２ｍへ接続されている。２ｆはシステムバスインタフェイス、２ｇはマイクロコンピュータ２ａを動作させるための保護・制御演算プログラムやリード・ライトチェックプログラムを格納するリードオンリーメモリ、２ｈはランダムアクセスメモリであり、これらはいずれもシステムバス２ｍへ接続されている。
【００１６】
上述したランダムアクセスメモリ２ｈは、リード・ライトチェック２ｃの結果を格納するデータ領域２ｉ，リード・ライトチェック２ｃの結果の反転データを格納するデータ領域２ｊ，保護・制御演算に使用するアナログ入力データを格納する領域２ｋ，保護・制御演算結果を格納する領域２ｌから成っている。
【００１７】
次に、図２に示した保護・制御シーケンス演算ユニット１ｈにおける回路の信号の流れを示す。
【００１８】
マイクロコンピュータ２ａは、電力系統から取り込んだ電圧・電流信号であるアナログ入力データ２ｋを用いて、保護制御演算２ｂを実行し結果を保護・制御演算結果を格納する領域２ｌに出力する。
【００１９】
マイクロコンピュータ２ａは、ランダムアクセスメモリ２ｈに対して所定のデータを書込み、読み出しを実施して、書込んだデータと読み出したデータを比較するリード・ライトチェック２ｃを実施し、その結果と結果の反転データを出力する、保護・制御演算の結果を外部へ出力するとき、リード・ライトチェックの結果データと、その結果を反転したデータとで、排他論理和（ＥＯＲ）演算を実行して真（１）・偽（０）の判定をし、負（０）の判定の場合に外部機器へ異常を出力する。
【００２０】
図３はリード・ライトチェック２ｃの処理フロー図を示す。
【００２１】
該図に示す如く、リード・ライトチェック処理が起動されると、ランダムアクセスメモリのうちでチェックを実施する領域のアドレスを取得する（ステップ３ａ）。次にチェック領域のメモリに格納されているデータの退避（ステップ３ｂ）して、チェックのための所定データ（コード）の書込みを実施し（ステップ３ｃ）、同領域のデータの読み出しを実施する（ステップ３ｄ）。次に書込んだデータ（コード）と読み出したデータが一致しているかを比較し（３ｅ）、一致していればランダムアクセスメモリは正常(３ｆ)、不一致であれば異常(３ｇ)と判断し、退避したデータを回復させて、次回チェックする領域へアドレスを更新し（ステップ３ｈ，３ｉ）、チェックの結果とその結果の反転データをランダムアクセスメモリのそれぞれ別の領域へ書込む（ステップ３ｊ，３ｋ）。
【００２２】
このリード・ライトチェック２ｃを１回に所定のエリア毎、順に全領域に対して実施する。上記の所定のデータ（コード）は、例えば５５とＡＡを交互に用いて、０と１の両面で、各ビット単位で障害を監視する。
【００２３】
図４は排他論理和演算の処理フローを示す。
【００２４】
排他論理和演算が起動されると、リード・ライトチェックの結果が異常か判定する（ステップ４ａ）。異常があった場合は、ディジタル出力部へ異常警報を出力する（ステップ４ｄ）。つぎにリード・ライトチェックの結果データと、その結果を反転したデータとで、排他論理和（ＥＯＲ）演算（ステップ４ｂ）を実行して真（１）・偽（０）の判定をし、偽（０）の判定の場合に外部機器へ異常を出力する（ステップ４ｄ）。
【００２５】
そして、リード・ライトチェックの結果に異常が無く、かつ排他論理和が真（１）であることを確かめた場合には、異常警報出力の復帰をする（ステップ４ｃ）。
【００２６】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に排他論理和処理の判定の例を示す。図５（ａ）の如く、２つのデータが異なる場合には真（１），図５（ｂ）の如く、同一の場合には偽（０）と判断する。そして、問題が起きていないメモリであれば、排他論理和が偽（０）となることが無いので、偽（０）の結果が出た場合にはメモリに欠損、又は電荷の異常等が発生したことを知ることが出来るようになる。
【００２７】
図６にマイクロコンピュータの時分割多重処理の状況を示す。
【００２８】
該図に示す如く、マイクロコンピュータは、データ入力処理▲１▼，リード・ライトチェックなどの障害監視処理▲２▼，保護・制御演算処理▲３▼，シーケンス制御処理▲４▼，機器制御指令と異常警報の出力処理を▲５▼，電気角３０°に１回の割合で処理し連続していく。
【００２９】
図７及び図８は排他論理和演算の処理をブロック構成図により具体的に表したものである。
【００３０】
図７において、ランダムアクセスメモリ２ｄのリードライト演算結果が異常
（１）であることから、システムバスインタフェイス２ｂとディジタル出力ユニット１ｊの出力回路６ａを介して、外部へ異常出力を実施する。このケースの場合には、リード・ライトチェックの結果を格納する領域以外のメモリに故障が発生したことを示している。
【００３１】
図８において、ランダムアクセスメモリ２ｄのリードライト演算結果と、反転データの排他論理和の結果が偽（０）であることから、システムバスインタフェイス２ｂとディジタル出力ユニット１ｊの出力回路６ａを介して、外部へ異常出力を実施する。このケースの場合には、リード・ライトチェックの結果または、反転データを格納するメモリ領域に故障が発生したことになる。更に、リード・ライトチェックの結果信号、そして、反転データを格納するメモリ領域の排他論理和の結果信号をそれぞれ別個にマイクロコンピュータ２ａが判定することによりリード・ライトチェックにより異常が発生したのか、または、反転データを格納するメモリ領域に故障が発生したのかを確認することが出来るようになる。
【００３２】
図９にランダムアクセスメモリとリードオンリーメモリを内蔵した、ワンチップ型マイクロコンピュータを適用した場合の、演算保護制御の演算処理のブロックの構成を示す。
【００３３】
図２に示す実施例とは、ランダムアクセスメモリとリードオンリーメモリを内蔵したワンチップ型マイクロコンピュータを適用した点において主に相違する。図２の実施例では、マイクロコンピュータはバスを介して接続されたランダムアクセスメモリの障害監視をしているが、図９の実施例では、マイクロコンピュータに内蔵のランダムアクセスメモリの障害監視を実施している点に主たる相違があり、このようなワンチップ型マイクロコンピュータを適用したシステムであっても前述のランダムアクセスメモリのリードライト演算結果と、反転データの排他論理和演算を行って測定データ等の処理に用いられるメモリ領域と、反転データ及び非反転データが収められるメモリ領域の故障発生の有無を確認することが出来るようになる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、ランダムアクセスメモリの障害監視の盲点である監視結果を格納する領域まで含めた異常の検出が可能となり、その結果、ランダムアクセスメモリの障害が内在したままでディジタル保護・制御ユニットが運用されるケースがなくなり、電力系統の保護・制御に対し誤動作，誤不動作がなくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のディジタル制御・保護装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例における保護・制御シーケンス演算を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施例におけるリード・ライトチェックの処理を示すフロー図である。
【図４】本発明の一実施例における排他論理和演算の処理を示すフロー図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例における排他論理和処理の判定の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施例におけるマイクロコンピュータ時分割多重処理を示す図である。
【図７】本発明の一実施例における排他論理和演算処理の具体例を示すブロック図である。
【図８】本発明の一実施例における排他論理和演算処理の具体例を示すブロック図である。
【図９】ワンチップ型マイクロコンピュータへの適用例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ａ…電力系統、１ｂ…入力変成器、１ｃ…アナログ入力ユニット、１ｄ…表示器、１ｅ…ヒューマンインタフェイスユニット、１ｆ…ネットワークヒューマンインタフェイスユニット、１ｇ…ネットワークケーブル、１ｈ…保護・制御シーケンス演算ユニット、１ｉ…ディジタル入力ユニット、１ｊ…ディジタル出力ユニット、１ｋ…システムバス、２ａ…マイクロコンピュータ、２ｆ…システムバスインタフェイス、２ｇ…リードオンリーメモリ、２ｈ…ランダムアクセスメモリ。
【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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【図９】
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