JP4349264B2 - Digital protection controller - Google Patents
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Description
本発明はディジタル保護制御装置に係り、特に、保護制御装置を構成する構成要素をシリアルバス結合し、各要素毎の拡張及び監視機構を容易とするために好適なディジタル保護制御装置に関する。 The present invention relates to a digital protection control device, and more particularly, to a digital protection control device suitable for connecting components constituting the protection control device through a serial bus and facilitating an expansion and monitoring mechanism for each element.
従来のディジタル保護制御装置としては、例えば、『平成14年電気学会電力・エネルギー部門大会』講演番号215に記載されているディジタル保護リレーが知られている。この種の装置は、アナログ入力部,ヒューマンインタフェース部を備えたディジタル演算処理部,入出力部,事故検出部,PCM通信などの通信インタフェースを備えている。 As a conventional digital protection control device, for example, a digital protection relay described in a lecture number 215 of “2002 IEEJ Power and Energy Division Conference” is known. This type of apparatus includes a communication interface such as an analog input unit, a digital arithmetic processing unit including a human interface unit, an input / output unit, an accident detection unit, and PCM communication.
従来の装置は、ヒューマンインタフェース部を備えたディジタル演算処理部からのシステムバスにアナログ入力部及びPCM通信インタフェース部が並列に接続(パラレル接続)され、また、入出力部はI/Oバスにパラレル接続されて構成されている。 In the conventional apparatus, an analog input unit and a PCM communication interface unit are connected in parallel (parallel connection) to a system bus from a digital arithmetic processing unit having a human interface unit, and an input / output unit is connected in parallel to an I / O bus. Connected and configured.
これらのバスは、ディジタル演算処理部がバスマスタとなり、各要素間のデータの転送を行っている。 In these buses, the digital arithmetic processing unit serves as a bus master and transfers data between the elements.
パラレルバスのため、信号線の数が多くなると共に、インタフェース回路も多く、信号終端のための抵抗等による発熱が大きいなどの課題があった。 Due to the parallel bus, the number of signal lines is increased and the number of interface circuits is increased, which causes problems such as large heat generation due to resistance for signal termination.
また、各要素に故障発生した場合、バスマスタであるディジタル演算処理部がデータを読み出して確認し、最終的には、出力部に異常出力を出力するようにしているため、各要素が自発的に装置異常出力ができないなどの制約があった。さらに、機能拡張するために、各プリント基板をパラレルバスに接続する必要があり、ユニットサイズ以上の拡張は困難であり、別ユニットとして構成する必要があり、システム拡張の柔軟性に制約があった。 In addition, when a failure occurs in each element, the digital arithmetic processing unit, which is a bus master, reads and confirms the data, and finally outputs an abnormal output to the output unit. There were restrictions such as the device abnormal output being impossible. Furthermore, in order to expand the functions, it is necessary to connect each printed circuit board to the parallel bus, and it is difficult to expand beyond the unit size, and it is necessary to configure it as a separate unit, which limits the flexibility of system expansion. .
解決しようとする問題点は、バスマスタが介在しないと各構成要素間のデータを転送できない点である。 The problem to be solved is that data between each component cannot be transferred unless a bus master is interposed.
そのため、従来はバスマスタの転送処理に処理の多くの時間を割いており、処理負担にアンバランスが生じていた。また、各構成要素が異常の場合、構成要素自ら異常情報を発信することができず全て、バスマスタが対処していた。さらに、システム拡張する場合、ユニットサイズ(実装可能な基板枚数)に制約されるため、バス拡張に制約があり、柔軟なシステム構成が困難であった。 For this reason, conventionally, a lot of processing time has been devoted to the transfer processing of the bus master, and the processing load has been unbalanced. Further, when each component is abnormal, the component master itself cannot transmit the abnormality information, and the bus master has dealt with everything. Furthermore, in the case of system expansion, since the unit size (the number of boards that can be mounted) is limited, bus expansion is limited, and a flexible system configuration is difficult.
本発明は上記した課題を解決するものであり、その目的は、機能の拡張・集約を容易に行えるディジタル保護制御装置を提供するにある。 The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a digital protection control apparatus capable of easily expanding and consolidating functions.
本発明は、電力系統のアナログ交流電気量を取り込み、該アナログ交流電気量をディジタル量に変換するアナログ入力手段と、系統機器からの状態情報を取り込むディジタル入力及び前記系統機器に対する操作出力を出力するディジタル出力を行うディジタルI/O手段と、保護制御演算を行う保護制御演算手段と、事故検出手段と、装置の整定・設定操作及び状態表示を行うヒューマンインターフェイス手段とを備えたディジタル保護制御装置において、
前記アナログ入力手段,ディジタルI/O手段,保護制御演算手段,事故検出手段及びヒューマンインターフェイス手段の各手段毎に保護制御機能を分割すると共にシリアルバスにて接続し、前記各手段間のデータ転送手段をシリアル通信にてデータ送受信すると共に、前記各手段毎にタイムスロットを割り当て、該タイムスロットをレギュラスロットと予備スロットに分け、予め、各スロットを規定の時間ごとに分割しておくことを特徴とする。
The present invention takes in an analog AC electricity quantity of a power system, converts the analog AC electricity quantity into a digital quantity, outputs a digital input for taking in status information from the system equipment, and outputs an operation output to the system equipment. In a digital protection control apparatus comprising digital I / O means for performing digital output, protection control calculation means for performing protection control calculation, accident detection means, and human interface means for setting / setting operation of the apparatus and status display ,
A protection control function is divided for each of the analog input means, digital I / O means, protection control calculation means, accident detection means, and human interface means, and connected by a serial bus, and data transfer means between the means In addition, the time slot is assigned to each means, the time slot is divided into a regular slot and a spare slot, and each slot is divided in advance at a predetermined time. To do.
本発明のディジタル保護制御装置は、装置を構成する各要素が共通のシリアルバスインタフェースを備え、それぞれが、定周期にてデータを送信でき、また、受信できるので、要素毎の組み合わせの自由度が増し、装置構成の拡張、または集約が容易にできるという利点がある。 In the digital protection control apparatus of the present invention, each element constituting the apparatus has a common serial bus interface, and each can transmit and receive data at a fixed period, so that the degree of freedom of combination for each element is increased. In addition, there is an advantage that the device configuration can be easily expanded or consolidated.
さらに、シリアルバス上には全てのデータが流れるため、各要素が共有情報としてそのデータを入手できるので、相互監視が容易かつ精度よくできるという監視上の利点がある。 Furthermore, since all data flows on the serial bus, each element can obtain the data as shared information, and thus there is a monitoring advantage that mutual monitoring can be performed easily and accurately.
また、シリアルバスを多重化することで、伝送チャンネルを多重に持つことができるので高信頼度通信が容易に達成できる利点がある。 Also, by multiplexing the serial bus, it is possible to have multiple transmission channels, so that there is an advantage that highly reliable communication can be easily achieved.
ディジタル保護・制御装置の各構成要素毎の入出力情報を共有するという目的を最小の部品点数で、シリアルバス結合により要素毎の組み合わせで構築できるような構成を実現した。 A configuration has been realized in which the purpose of sharing input / output information for each component of the digital protection / control device can be constructed with a minimum number of parts and by combination of components by serial bus connection.
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明のディジタル保護・制御装置の第1の実施例を示す構成図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the digital protection / control apparatus of the present invention.
図1に示すディジタル保護制御装置1は、電力系統からの系統入力信号を取り込むアナログ入力手段1a,機器の接点情報を取り込むと共に機器に対し操作出力信号を与えるディジタル入力/出力手段1b,系統事故の有無の判定をする保護制御演算手段1cから構成される主検出手段1000aと、アナログ入力手段1g,ディジタル入力/出力手段
1f,保護制御演算手段1e,通信インタフェース手段100aから構成される事故検出手段1000bと通信インタフェース手段100a,パネルインタフェース手段100b,LANインタフェース手段100cから構成されるヒューマンマシンインタフェース
(HMI)手段1000cのそれぞれをシリアルバス1iにてシリアル結合して構成される。
The digital
なお、ヒューマンマシンインタフェース(HMI)手段1000cには表示パネル1jが接続され、各種の情報を表示すると共に、設定操作が行えるようにしている。 A display panel 1j is connected to the human machine interface (HMI) means 1000c so that various information can be displayed and a setting operation can be performed.
また、LANインタフェース手段100cにより、ディジタル保護・制御装置外のネットワークに接続できるようにしてある。このネットワークは一般的なオープンなネットワークである通信網等を指す。
The
図1において、ディジタル保護制御装置1を構成する各要素であるアナログ入力手段
1a,ディジタル入力/出力手段1b,保護制御演算手段1e,事故検出手段1000b,ヒューマンマシンインタフェース(HMI)手段1000cの各手段毎に保護制御機能を分割し、各要素内に備えた通信インタフェース手段を介してシリアル接続するようにしている。
In FIG. 1, each means of analog input means 1a, digital input / output means 1b, protection control calculation means 1e, accident detection means 1000b, and human machine interface (HMI) means 1000c, which are components constituting the digital
主検出手段1000aは電力用保護・制御アプリケーションに応じた入出力点数に対応できるようにするため、アナログ入力手段1a及びディジタル入力/出力手段1fにそれぞれに通信インタフェース手段100aをシリアル接続してある。 The main detection means 1000a is serially connected with the communication interface means 100a to the analog input means 1a and the digital input / output means 1f in order to be able to cope with the number of input / output points according to the power protection / control application.
事故検出手段1000bは特殊な装置を除くと、アプリケーションによらずにおのおの1ユニット(基板)で構成されるため、通信インタフェース手段100aはアナログ入力手段1g,ディジタルI/O手段1fの部分でシリアル接続せず、保護制御演算手段1eの後段でシリアル接続するようにする。 Since the accident detection means 1000b is composed of one unit (board) regardless of the application, excluding special devices, the communication interface means 100a is serially connected at the analog input means 1g and digital I / O means 1f. Instead, serial connection is made after the protection control calculation unit 1e.
同様に、ヒューマンマシンインタフェース(HMI)手段1000cもアプリケーションによらずにおのおの1ユニット(基板)で構成されるため、図1に示すようにヒューマンマシンインタフェース(HMI)手段1000c内に通信インタフェース手段100aを備える構成とする。 Similarly, since the human machine interface (HMI) means 1000c is composed of one unit (substrate) regardless of the application, the communication interface means 100a is provided in the human machine interface (HMI) means 1000c as shown in FIG. It is set as the structure provided.
次に、各構成要素の詳細な説明を図面を参照して説明する。 Next, a detailed description of each component will be described with reference to the drawings.
図2は図1内に示したアナログ入力手段1aのブロック図を示す。 FIG. 2 is a block diagram of the analog input means 1a shown in FIG.
図2において、アナログ入力手段1aは電力系統からの入力信号(系統入力)を取り込み、入力変換器2aにて電子回路で扱える電圧信号(ア10V以下)に変換する。そのあと、サンプリングによる折返し誤差を防止するためのアナログフィルタ2bによりフィルタリングする。A/D変換手段2cにより、アナログフィルタ2bの出力信号を順次切替えて、A/D変換器にてディジタル信号に変換しディジタル信号を出力する。A/D変換した後、マイクロコントローラ2dにて、系統事故時に発生する低次高調波成分を除去するディジタルフィルタ処理を実行する。
In FIG. 2, an analog input means 1a takes in an input signal (system input) from an electric power system and converts it into a voltage signal (A 10 V or less) that can be handled by an electronic circuit by an input converter 2a. Thereafter, filtering is performed by the analog filter 2b for preventing aliasing errors due to sampling. The output signal of the analog filter 2b is sequentially switched by the A / D conversion means 2c, converted into a digital signal by the A / D converter, and the digital signal is output. After A / D conversion, the
マイクロコントローラ2d内には、上記したようなフィルタ演算プログラム及び通信処理プログラムを予め格納しておく。
The above-described filter calculation program and communication processing program are stored in advance in the
時刻管理手段2eは、定周期毎の通信周期を管理するものである。例えば、電気角30°毎の通信周期を管理するため、コントローラがタイマ設定し、該当の時間が経過するとコントローラに対し、割込み信号を発行するものである。 The time management means 2e manages the communication cycle for every fixed cycle. For example, in order to manage the communication cycle for every electrical angle of 30 °, the controller sets a timer, and issues an interrupt signal to the controller when the corresponding time has elapsed.
通信インタフェース手段100aは上記したマイクロコントローラ2dとシリアルバス1iとのインタフェースを取り持つものであり、シリアルバス1i上での送信権の調停,シリアルバス1i上から取り込んだデータの検定等を行うものである。この通信インタフェースを経由して、ディジタルフィルタ処理した演算結果データ及に相対時刻データを付加してシリアルバス上にデータを出力する。
The communication interface means 100a has an interface between the
上記した、A/D変換手段2c,時刻管理手段2e,通信インタフェース手段100aが、マイクロコントローラ2dからのバス(コントローラバス2f)に接続されている。
The A / D conversion means 2c, time management means 2e, and communication interface means 100a described above are connected to a bus (
これらの操作を予め定めた演算周期(例えば電気角7.5° )毎に繰返し実行する。 These operations are repeatedly executed every predetermined calculation cycle (for example, electrical angle 7.5 °).
以下にディジタルフィルタの伝達関数の一例(再帰形フィルタ)を示す。 An example (recursive filter) of the transfer function of a digital filter is shown below.
保護・制御演算に使用するアナログデータはリアルタイム性を保証する必要があるため、上記したマイクロコントローラ2dにて時間管理し、定周期にディジタルフィルタ演算処理データをシリアルバスに送信するようにする。
Since the analog data used for the protection / control calculation needs to guarantee the real-time property, the above-described
図3は図1内に示したディジタル入力/出力手段1bのブロック図を示す。 FIG. 3 shows a block diagram of the digital input / output means 1b shown in FIG.
図3において、ディジタル入力/出力手段1bは外部機器からの接点入力信号を入力回路3aにて取り込み、絶縁回路3bにて装置内部との信号絶縁を図る。
In FIG. 3, a digital input / output means 1b takes in a contact input signal from an external device by an input circuit 3a and insulates the signal from the inside of the apparatus by an
また、外部機器への操作信号は、マイクロコントローラ3eからの動作信号により、出力回路3dを経由し、補助リレー3cを介して装置外部に接点出力を出力する。マイクロコントローラ内には入力/出力処理及び通信処理プログラムを予め格納しておく。
In addition, an operation signal to an external device outputs a contact output to the outside of the apparatus via the
さらに、時刻管理手段3fはアナログ入力手段1aと同様に、定周期毎の通信周期を管理するものであり、タイマ動作させて、該当の時間が経過するとコントローラに対し、割込み信号を発行するものである。
Further, like the
上記した、絶縁回路3b,出力回路3d,時刻管理手段3f及び通信インタフェース手段100aが、マイクロコントローラ3eからのバス(コントローラバス2g)に接続されている。
The
図4は図1内に示した保護制御演算手段1cのブロック構成を示す。 FIG. 4 shows a block configuration of the protection control calculation means 1c shown in FIG.
図4において、保護制御演算手段1cはマイクロコントローラ4b,データセーブメモリ4d,時刻管理手段4c及びシリアルバス通信インタフェース手段4aから構成し、それぞれがマイクロコントローラ4bのコントローラバス4eに接続されている。マイクロコントローラでは、系統事故の有無を判定する保護演算をはじめ、シーケンス処理,データセーブ処理、及びシリアル通信処理を実行する。
In FIG. 4, the protection control calculation means 1c comprises a
それぞれの処理プログラムはマイクロコントローラ4b内に予め格納しておき、これらの処理を予め定めた定周期毎に演算実行する。
Each processing program is stored in advance in the
詳細は後述するが、保護演算に必要な入力データ及び整定データと保護シーケンス処理結果の出力データは全てシリアルバスを経由して通信する。 Although details will be described later, all input data and settling data necessary for the protection operation and output data of the protection sequence processing result are communicated via the serial bus.
保護演算では予め定めた周期で演算する必要があるため、このシリアルバスを経由して通信する処理は定周期毎に行い、リアルタイム性を保証する必要がある。そのため、送信処理はマイクロコントローラ内で時間管理し、定周期毎に送信するように構成しておく。 Since the protection calculation needs to be performed at a predetermined cycle, it is necessary to perform processing for communication via the serial bus at regular intervals to ensure real-time performance. For this reason, the transmission processing is time-managed in the microcontroller and is configured to transmit at regular intervals.
図5はヒューマンマシンインタフェース(HMI)手段1000cのブロック図を示す。 FIG. 5 shows a block diagram of human machine interface (HMI) means 1000c.
図5において、ヒューマンマシンインタフェース(HMI)手段1000cはマイクロコントローラ5b,データセーブメモリ5d,時刻管理手段5c,通信インタフェース手段5a,パネルインタフェース手段100b及びLANインタフェース手段100cにて構成する。それぞれが、マイクロコントローラ5bからのバス(コントローラバス)に接続されている。
In FIG. 5, a human machine interface (HMI) means 1000c comprises a
マイクロコントローラ5b内には、整定処理などのヒューマンインタフェース処理(パネルインタフェース処理),データセーブ処理,ネット経由でのネットワーク通信処理,シリアルバス通信処理、及び時刻更新処理の各プログラムを格納しておく。
In the
図6は事故検出手段1000bのブロック構成を示す。 FIG. 6 shows a block configuration of the accident detection means 1000b.
図6において、電力系統からの入力信号(系統入力)を取り込み、入力変換器6aにて電子回路で扱える電圧信号(10V以下)に変換する。
In FIG. 6, an input signal (system input) from the power system is taken in and converted into a voltage signal (10 V or less) that can be handled by an electronic circuit by the
そのあと、サンプリングによる折返し誤差を防止するためのアナログフィルタ6bによりフィルタリングする。A/D変換手段6cにより、アナログフィルタの出力信号を順次切替えて、A/D変換器にてディジタル信号に変換し、ディジタル信号を出力する。 Thereafter, filtering is performed by an analog filter 6b for preventing a folding error due to sampling. The output signal of the analog filter is sequentially switched by the A / D conversion means 6c, converted into a digital signal by the A / D converter, and the digital signal is output.
マイクロコントローラ6dでは低次高調波成分を除去するディジタルフィルタ処理,系統事故の有無や制御量を演算する保護制御演算,外部機器からのディジタル入力処理,外部機器への出力処理,データセーブ処理、及びシリアルバスでの通信処理を実行する。これらのプログラムは予め、マイクロコントローラ6d内に格納しておく。 In the microcontroller 6d, digital filter processing for removing low-order harmonic components, protection control computation for calculating the presence or absence of a system fault and control amount, digital input processing from an external device, output processing to an external device, data saving processing, Executes communication processing on the serial bus. These programs are stored in advance in the microcontroller 6d.
図6において、入力回路6f,絶縁回路6g,補助リレー6h及び出力回路6iについては主検出手段1000a内の回路と同様の機能を有し、動作においても同様であるため詳細な説明は省略する。
In FIG. 6, an input circuit 6f, an insulating
上記図2から図6に示した各マイクロコントローラの処理は、予め定めた周期毎、例えば、電気角30°毎に繰返し実行するように動作する。 The processing of each microcontroller shown in FIGS. 2 to 6 operates so as to be repeatedly executed every predetermined period, for example, every 30 ° electrical angle.
本実施例では、ディジタル保護制御装置を構成する各構成要素は、シリアルバスに対して全てがバス駆動ができる機能を有することを特徴としている。そのため、送信する際には特定の送信先にデータ送信するのではなく、全てのノードに対し、出力するようにする。各構成要素のノードでは送信されたデータを一斉に受信することができ、自ノードに必要なデータのみを取り込むようにして入力する。 This embodiment is characterized in that each component constituting the digital protection control device has a function capable of bus driving with respect to the serial bus. Therefore, at the time of transmission, data is not transmitted to a specific transmission destination but output to all nodes. Each component node can receive the transmitted data all at once, and inputs only necessary data to its own node.
リアルタイム性を保証するために、予め定めたタイミングで各ノードに送信権を与え、送信権を持ったノードが全てのノードに対し、データを送信するように動作させる。このようにすることで、バス権の調停に係る時間を少なくできる。 In order to guarantee the real-time property, a transmission right is given to each node at a predetermined timing, and a node having the transmission right is operated so as to transmit data to all nodes. By doing in this way, the time concerning the arbitration of the bus right can be reduced.
図7は、上記した内容をタイミングチャートとして表した図である。図7を用いて具体的な動作の説明をする。 FIG. 7 is a diagram showing the above contents as a timing chart. A specific operation will be described with reference to FIG.
タイムスロットをレギュラースロットと予備スロットに分け、予め、各スロットを規定の時間ごとに分割しておく。本実施例では、T1〜T8をレギュラー、T9〜TNを予備スロットとして分けておく。
(1)T1 スロット時にアナログ入力手段がバス権を取得し、ディジタルフィルタ演算処理結果のデータをシリアルバス上に出力する。
The time slot is divided into a regular slot and a spare slot, and each slot is divided in advance at a predetermined time. In this embodiment, T 1 to T 8 are divided as regular, and T 9 to T N are divided as spare slots.
(1) The analog input means obtains the bus right at the time of T 1 slot, and outputs the data of the digital filter calculation processing result on the serial bus.
この時、保護制御演算手段とヒューマンインタフェース手段がデータ取得する。(その他のノードは受信したデータは不使用)
(2)T2 スロット時にディジタルI/O手段がバス権を取得し、外部機器の接点情報の入力データをシリアルバス上に出力する。
At this time, the protection control calculation means and the human interface means acquire data. (Other nodes do not use the received data)
(2) T 2 slots digital I / O unit during acquires the bus right, and outputs the input data of the contact information of the external device on the serial bus.
この時、保護制御演算手段とヒューマンインタフェース手段がデータ取得する。
(3)T3 スロット時に保護制御演算手段がバス権を取得し、演算結果(トリップ指令,監視結果出力)をシリアルバス上に出力する。
At this time, the protection control calculation means and the human interface means acquire data.
(3) T 3 acquires the protective control operation unit bus when the slot, and outputs the operation result (trip command, monitoring result output) the on to the serial bus.
この時、ディジタルI/O手段とヒューマンインタフェース手段がデータ取得する。 At this time, digital I / O means and human interface means acquire data.
(4)T4 スロット時にFD手段がバス権を取得し、監視結果をシリアルバス上に出力する。トリップ出力はFD手段内のディジタル出力部より直接出力する。
(4)
この時、ヒューマンインタフェース手段がデータ取得する。
(5)T5 スロット時にヒューマンインタフェース手段がバス権を取得し、相互監視のための監視データをシリアルバス上に出力する。
At this time, the human interface means acquires data.
(5) Human interface means when T 5 slots acquires the bus right, and outputs the monitoring data for mutual monitoring on the serial bus.
この時、ヒューマンインタフェース手段以外の全てのノードがデータ取得する。 At this time, all nodes other than the human interface means acquire data.
上記の(1)〜(5)はレギュラースロットにて割当てられており、毎演算周期Tごとに動作する。 The above (1) to (5) are assigned in regular slots and operate every calculation cycle T.
T9スロット以降は予備タイムスロットとして割当て、毎演算周期ごとに実行しなくても良い処理用に割当てる。例えば、整定変更処理等である。図中の設定・整定データがHI手段より保護制御演算手段とFD手段にデータを送信すると、該当する保護制御演算手段とFD手段がデータを取り込み、新整定値,設定値として使用する。 T 9 slots later assigned as a spare time slot is allocated for a good process without running into every calculation cycle. For example, settling change processing or the like. When the setting / setting data in the figure is transmitted from the HI means to the protection control calculating means and the FD means, the corresponding protection control calculating means and the FD means take in the data and use them as new setting values and setting values.
次の演算周期でも上記した(1)〜(5)の処理を実行する。予備スロットでは、前周期に取り込んだ整定値,設定値を再度、シリアルバス上に出力し、HI手段が取り込み、整定値及び設定値を読み出し、送信したデータとの照合をとることで確実な整定・設定変更処理を行うことができる。 The processes (1) to (5) described above are also executed in the next calculation cycle. In the spare slot, the settling value and setting value captured in the previous cycle are output to the serial bus again, the HI means captures, reads the settling value and setting value, and compares them with the transmitted data for reliable settling.・ Setting change processing can be performed.
このように、予備タイムスロットを有効に使用することで、リアルタイム性が要求されない複数種類のデータの送受信ができる。 In this way, by effectively using the spare time slot, it is possible to transmit and receive a plurality of types of data that do not require real-time performance.
図8は送信データの構成例を示すものである。データとしては、フレームの先頭を表すフレームヘッダ,送信ノードのIDデータ,制御データ,時刻データ,実際のアプリケーションのデータ,CRC等の検定データ,フレームの終了を表すEOFで構成される。 FIG. 8 shows a configuration example of transmission data. The data includes a frame header that represents the beginning of the frame, ID data of the transmission node, control data, time data, actual application data, test data such as CRC, and EOF that represents the end of the frame.
IDデータにはバス権を取得する優先度に対応するIDコードをつけておくことで、バス権の調停を高速に確実に行うことが可能である。 By attaching an ID code corresponding to the priority for acquiring the bus right to the ID data, it is possible to perform arbitration of the bus right reliably at high speed.
優先度が低いノードでは、バス権を獲得できなかった場合、すぐにバススレーブとしてデータを受信できるように動作する。 The node having a low priority operates so that data can be received immediately as a bus slave when the bus right cannot be acquired.
以上、示したこれらの処理を周期Tの中で全て終了するように予め、シリアルバスを占有する時間を予め各ノード毎に割当てておくことで、ディジタル保護・制御装置として最も重要なリアルタイム性を保証するということが可能である。 By allocating the time for occupying the serial bus in advance for each node in advance so that all of the above-described processes are completed in the period T, the most important real-time property as a digital protection / control device is obtained. It can be guaranteed.
このようなディジタル保護・制御装置によると、次に示すような応用展開が可能となる。 According to such a digital protection / control device, the following application development is possible.
図9はシリアルバス上のアナログ入力手段及びディジタル出力手段の員数が多くなり、かつ、FD手段が削除された場合の構成を示す。 FIG. 9 shows the configuration when the number of analog input means and digital output means on the serial bus is increased and the FD means is deleted.
それぞれのノードにはバス権優先度に対応したID番号を与えることのみで、大幅なシステム変更せずに、拡張が容易にできる。また、削除についても、該当するデータパケットが流れないだけで、大きな影響はないため、これもシステム変更が容易にできるものである。 Each node is simply given an ID number corresponding to the priority of the bus right, and can be easily expanded without making a significant system change. In addition, since the deletion does not have a significant effect, only the corresponding data packet does not flow, so that the system can be easily changed.
従って、必要なI/Oを必要な分のみ追加することで実現できるため、コスト的にも有利である。 Therefore, since it can be realized by adding only necessary I / O, it is advantageous in terms of cost.
図10は、各構成要素がハイム間に渡る場合の実施例である。10aはアナログ入力手段のみを実装したハイム1、10bはディジタル入手力手段のみを実装したハイム3、
10cは保護演算手段とヒューマンインタフェース手段のみを実装したハイム2であり、ハイム間はシリアルバスにて接続されてある。
FIG. 10 shows an embodiment in which each constituent element extends between the heims. 10a is
このように、システム構成上、どうしても、実装位置を分ける必要が生じる場合があるが、このような場合においても、システム構成的には同じであるため、ハイム間に渡っても、システム変更する必要がない。当然ながら、I/Oの拡張も柔軟に行える。 In this way, it may be necessary to divide the mounting position due to the system configuration. In such a case, the system configuration is the same, so it is necessary to change the system even between heims. There is no. Of course, I / O expansion can be performed flexibly.
図11は本発明の実施例2を表すブロック図である。 FIG. 11 is a block diagram showing Embodiment 2 of the present invention.
図11において、本発明の実施例2のディジタル保護制御装置11は、アナログ入力手段11a,ディジタルI/O手段11b,保護制御演算手段11cからなる主検出手段
11gと、事故検出手段11d,パネルインタフェース手段100b,LANインタフェース手段100cを含むヒューマンマシンインタフェース手段11h及び表示パネル1j,二重化したシリアルバス11i,11jから構成する。
In FIG. 11, the digital
それぞれ二重化したシリアルバス11i,11jに対応した通信インタフェース手段
111aを備えていることを特徴としている。
The communication interface means 111a corresponding to the duplex
シリアルバス及びシリアルバスに接続された各要素の主要な動作は前記した通りである。 The main operation of each element connected to the serial bus and the serial bus is as described above.
次に、図12及び図13を用いて本発明の特徴のシリアルバス二重化を適用した動作について説明する。 Next, the operation of applying the serial bus duplex feature of the present invention will be described with reference to FIGS.
図12において、通常時のデータの流れを12a,12b,12cで表す。12aはアナログ入力手段がシリアルバスに送信したユニット内の状態を示すデータを表す。12bは保護制御演算手段がシリアルバスに送信したユニット内の状態を示すデータを表す。
12cはヒューマンインタフェース手段がシリアルバスに送信したユニット内の状態を示すデータを表す。各信号がディジタルI/O手段にて受信され、ディジタルI/O手段から装置の状態を外部に出力する。
In FIG. 12, the normal data flow is represented by 12a, 12b, and 12c.
この時、シリアルバス11iに関連するディジタルI/O手段の部位で不良が発生した場合、該シリアルバス11iを経由してのデータ受信ができなくなる。このような状況で、シリアルバス11jを利用することで情報伝達が可能となり、頑健性を高めることができ、高信頼性が図れる。
At this time, if a failure occurs in the digital I / O means related to the
データのシリアルバスへの出力方法としては、毎回、シリアルバス11i及び11jに出力しても実現できるが、各要素の処理負担を軽減するため、通常はシリアルバス11iに出力し、不良検出時にバスを切替える方法をとることができる。
As a method for outputting data to the serial bus, it can be realized by outputting to the
このように構成することで、高信頼度化が達成できる。 By configuring in this way, high reliability can be achieved.
外部からセンシングしたアナログ入力情報及びディジタル信号として取り込んだ機器情報をシリアルバス経由で取り込むことができるので、演算部位と入力部および出力部位が同一ユニット内でなく、離れた位置においても装置構成ができるため、分散配置したI/O機器制御用途にも適用できる。 Since the analog input information sensed from the outside and the device information taken in as digital signals can be taken in via the serial bus, the device can be configured even if the calculation part, the input part, and the output part are not in the same unit but apart from each other. Therefore, the present invention can be applied to I / O device control applications that are distributed.
1,11…ディジタル保護制御装置、1a,1g…アナログ入力手段、1b,1f…ディジタル入力/出力手段、1c,1e,11c…保護制御演算手段、1i,11i,11j…シリアルバス、1j…表示パネル、2a,6a…入力変換器、2b,6b…アナログフィルタ、2c,6c…A/D変換手段、2d,3e,4b,5b,6d…マイクロコントローラ、2e,3f,4c,5c…時刻管理手段、2f,2g,4e…コントローラバス、3a,6f…入力回路、3b,6g…絶縁回路、3c,6h…補助リレー、3d,
6i…出力回路、4a,5a,100a,111a…通信インタフェース手段、4d,
5d…データセーブメモリ、10a…ハイム1、10b…ハイム2、10c…ハイム3、11a…アナログ入力手段、11b…ディジタルI/O手段、11d,1000b…事故検出手段、11g,1000a…主検出手段、11h,1000c…ヒューマンマシンインタフェース手段、100b…パネルインタフェース手段、100c…LANインタフェース手段。
DESCRIPTION OF
6i ... output circuit, 4a, 5a, 100a, 111a ... communication interface means, 4d,
5d ... Data save memory, 10a ...
Claims (2)
前記アナログ入力手段,ディジタルI/O手段,保護制御演算手段,事故検出手段及びヒューマンインターフェイス手段の各手段毎に保護制御機能を分割すると共にシリアルバスにて接続し、前記各手段間のデータ転送手段をシリアル通信にてデータ送受信すると共に、前記データ送受信を周期的に行うタイムスロットを設け、該タイムスロットをレギュラスロットと予備スロットに分け、予め、各スロットを規定の時間ごとに分割し、分割された前記レギュラスロットを前記各手段毎に割り当て、
前記アナログ入力手段は前記アナログ交流電気量から変換したディジタル量を自身に割り当てられた前記レギュラスロットを介して前記保護制御手段へ出力し、前記保護制御手段は前記アナログ入力手段から出力された前記ディジタル量に基づいて保護制御演算を行い該演算結果を自身に割り当てられた前記レギュラスロットを介して前記ディジタルI/O手段へ出力し、
前記ヒューマンインターフェイス手段は、前記保護制御演算手段の設定変更のための設定・整定データを一の周期の前記予備スロットを介して前記保護制御演算手段へ出力し、前記一の周期より後の前記予備スロットを介して前記保護制御演算手段から返信された前記設定・整定データと自身が送信した前記設定・整定データを照合することを特徴とするディジタル保護制御装置。 An analog input means for taking in the analog AC electricity quantity of the power system and converting the analog AC electricity quantity into a digital quantity, a digital input for taking in status information from the system equipment, and a digital output for outputting an operation output to the system equipment In a digital protection control device comprising digital I / O means, protection control calculation means for performing protection control calculation, accident detection means, and human interface means for setting / setting operation and status display of the apparatus,
A protection control function is divided for each of the analog input means, digital I / O means, protection control calculation means, accident detection means, and human interface means, and connected by a serial bus, and data transfer means between the means with data transmitted and received by serial communication, the data transmission and reception periodically the time slot provided for performing divide the time slots to regular slot and spare slot in advance, divided into each time define each slot being divided The regular slot is assigned to each means,
The analog input means outputs a digital quantity converted from the analog AC electric quantity to the protection control means via the regular slot assigned to the analog input means, and the protection control means outputs the digital quantity output from the analog input means. The protection control calculation is performed based on the amount, and the calculation result is output to the digital I / O means via the regular slot assigned to itself.
The human interface means outputs setting / setting data for changing the setting of the protection control calculation means to the protection control calculation means via the spare slot of one cycle, and the spare interface after the one cycle A digital protection control device, wherein the setting / setting data returned from the protection control calculation means via a slot is collated with the setting / setting data transmitted by itself.
前記アナログ入力手段,ディジタルI/O手段,保護制御演算手段,事故検出手段及びヒューマンインターフェイス手段とを分散配置し、入力点数の拡張及びディジタルI/Oを任意に拡張するようにしたことを特徴とするディジタル保護制御装置。 The digital protection control device according to claim 1, wherein
The analog input means, digital I / O means, protection control calculation means, accident detection means and human interface means are distributedly arranged so that the number of input points and the digital I / O are arbitrarily expanded. Digital protection controller.
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