JP2014217123A

JP2014217123A - ディジタル形保護継電器

Info

Publication number: JP2014217123A
Application number: JP2013090856A
Authority: JP
Inventors: 幸彦笹谷; Yukihiko Sasatani
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2013-04-24
Filing date: 2013-04-24
Publication date: 2014-11-17

Abstract

【課題】確実な選択と故障個所の早期発見が容易なディジタル形保護継電器を提供する。【解決手段】ディジタル形保護継電器は、継電器本体の設定や整定等を行う外部の可搬型操作手段と遠隔操作手段とに各々第１インターフェイスと第２インターフェイスを介して接続する通信ユニットと、前記通信ユニットの通信端子と前記第１インターフェイス間に配置される第１スイッチと、前記通信ユニットの前記通信端子と前記第２インターフェイス間に配置される第２スイッチと、を備え、前記第１スイッチと前記第２スイッチはそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ可能である。【選択図】図１

Description

この発明は、電力系統内の故障検出を行うディジタル形保護継電器に関する。

ディジタル形保護継電器のパラメータ設定、各種整定や状態表示を行うために、同継電器に遠隔操作手段と可搬型操作手段を選択的に接続し、この操作手段のいずれかで上記設定・整定・表示等を行う方法がある。

第１の方法は次のように構成される。

ＬＡＮケーブルが接続されているコネクタ端子と継電器本体が接続されているコネクタ端子間を曲げられた形状の中継ケーブルで接続しておく。この状態では、ＬＡＮケーブルと中継ケーブルを介して遠隔操作手段と継電器本体が接続されている。中継ケーブルを外すことにより、遠隔操作手段と継電器本体との接続状態が解除され、代わって可搬型操作手段をコネクタ端子を介して継電器本体に接続することが可能になる（特許文献１）。

第２の方法では、継電機本体内に通信ユニットと、遠隔操作手段が接続される第１インターフェイス部と、可搬型操作手段が接続される第２インターフェイス部とを設ける。通信ユニットと第１、第２インターフェイス部間に接続切り替え装置を配置する。手動または自動で接続切り替え装置を操作し、通信ユニットに接続する装置を遠隔操作手段と可搬型操作手段のいずれかに選択的に切り替える（特許文献２）。

特開２００１−３０９５４５号公報特開２００７−１０４８０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のディジタル形保護継電器では、中継ケーブルの繰り返し挿抜や経年変化によりコネクタ部の破損や接続不良が生じる可能性があった。また、特許文献２に記載のディジタル形保護継電器では、ＬＡＮ接続不具合が発生した場合に不具合箇所の特定が困難であったり、切り替えが手動の場合、切り替えタイミングと通信制御の同期がとれないため、通信ラインの混線が生じ、異常となる問題があった。また、いずれの特許文献でも、ＬＡＮを含む通信部での故障個所の早期発見が難しい問題があった。

そこで、この発明は、通信ユニットに接続する装置の確実な選択と故障個所の早期発見が容易なディジタル形保護継電器を提供することを目的とする。

この発明は、電力系統内の故障検出を行うディジタル形保護継電器において、
継電器本体の設定や整定等を行う外部の可搬型操作手段と遠隔操作手段とに各々第１インターフェイスと第２インターフェイスを介して接続する通信ユニットと、
前記通信ユニットの通信端子と前記第１インターフェイス間に配置される第１スイッチと、
前記通信ユニットの前記通信端子と前記第２インターフェイス間に配置される第２スイッチと、
を備え、
前記第１スイッチと前記第２スイッチがそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ可能となっている。

本発明では、第１スイッチと第２スイッチがそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ出来るため、
（１）第１スイッチがＯＮで第２スイッチがＯＦＦの第１モード
（２）第１スイッチがＯＦＦで第２スイッチがＯＮの第２モード
（３）両方のスイッチがＯＦＦの第３モード
の３つのモードの選択が可能である。

通信ユニットに接続する外部装置として可搬型操作手段と遠隔操作手段のいずれかを選択するときは、（１）→（３）→（２）か、（２）→（３）→（１）のように遷移させる。この遷移において一旦（３）のように第１、第２スイッチをＯＦＦすることで、通信ユニットと外部装置との接続状態が全部切れるため、その段階で通信ラインの混線を防止できる。

この発明の別の態様では、前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続部と、前記通信ユニットの通信端子との間に第３スイッチが配置される。この第３スイッチは、第１・第２スイッチと独立にＯＮ／ＯＦＦ可能である。

この第３スイッチを設けることで、（４）第３スイッチＯＦＦで、第１、第２スイッチＯＮの第４モードが可能である。第４モードでは、可搬型操作手段と遠隔操作手段間で通信が可能となるため、これらの装置間の不良の有無、例えば、継電器内の第１、第２インターフェイス間の不良の有無が検出可能である。

第１スイッチ〜第３スイッチは、ハードスイッチ、アナログスイッチで構成出来、また、通信ユニットに設けたＬＡＮコントローラ内のＰＨＹ部やＭＡＣ部で構成することも出来る。

この発明によれば、ディジタル保護継電器の通信不具合を低減出来、また、外部装置選択時に通信ラインの混線を回避出来る。

本発明の第１実施形態に係るディジタル形継電器の構成図である。電源投入時のフローチャートを示す。モード変更のフローチャートを示す。本発明の第２実施形態に係るディジタル形継電器の構成図である。スイッチの他の実施例を示す。

図１は、本発明の第１実施形態に係るディジタル形継電器の構成図である。

ディジタル形継電器は、公知のように、電力系統等から電流値や電圧値等の電気量を入力し、この電気量に基づいて系統の事故を判定し、遮断指令などを出力するリレー演算ユニットＲＹと、リレー演算ユニットＲＹ内に設けられＲＹの制御を行う制御部１と、制御部１に接続される操作部２とを備える。

リレー演算ユニットＲＹは、さらに、内部に通信ユニット３、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２を備える。通信ユニット３の通信端子には、第１スイッチＳＷ１、第１インターフェイス４が接続され、第１インターフェイス４には遠隔操作手段５が接続され、また、通信ユニット３の通信端子には、第２スイッチＳＷ２、第２インターフェイス６が接続され、第２インターフェイス６には可搬型操作手段７が接続される。

遠隔操作手段５、可搬型操作手段７は、いずれもリレー演算ユニットＲＹのパラメータ設定や各種整定等を行い、いずれかが、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２を介して排他的に通信ユニット３に接続される。遠隔操作手段５、可搬型操作手段７は、いずれもリレー演算ユニットＲＹのパラメータ設定や各種整定等を行うための入力機能と表示機能、及び通信機能を持てばよく、例えばＰＣで構成することが出来る。

通信ラインは、ＥｔｈｅｒＮｅｔ（登録商標）で構成され、図の接続点（第１スイッチＳＷ１と第２スイッチＳＷ２の接続点）８には単なる信号線の接続部、または図示しないハブ又は同等の機能を持つ集線部が設けられている。通信ラインをＥｔｈｅｒＮｅｔ以外の規格で構成することも可能である。

第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２は、独立してＯＮ／ＯＦＦが可能であり、操作部２の操作に基づいて制御部１によりモード設定される。モードには次の３つのモードがある。

（１）第１モード
第１スイッチＳＷ１がＯＮ、第２スイッチＳＷ２がＯＦＦ
（２）第２モード
第１スイッチＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチＳＷ２がＯＮ
（３）第３モード
第１スイッチＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチＳＷ２がＯＦＦ
上記のように、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２は排他的にどちらかがＯＮであり、両方がＯＮとなることはない。また、第３モードのように、両方が共にＯＦＦとなることがある。デフォルトは（１）の第１モードか（２）の第２モードに設定されていて、電源オン時等では第１モード又は第２モードとなる。

第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ制御は制御部１で行われる。制御部１は、手動スイッチの操作に基づいて、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うが、両方のスイッチが同時にＯＮすることを禁止する。また、リレー演算ユニットＲＹは自動監視機能を備えていて、これらのスイッチ操作に基づく第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦもこの自動監視機能の条件により制御される。なお、第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２を制御する制御機能は通信ユニット内に設けても良い。

図２は、モード変更のフローチャートを示す。

電源が投入されたり、リセット等でイニシャライズされると、図２の制御に入り、自動監視機能が異常でないこと条件に第１モードが設定される（ＳＴ１→ＳＴ２）。つまり、第１モードがデフォルト設定される。なお、自動監視機能は、ウオッチドッグタイマ等で制御部１や通信ユニット３を監視する機能も備えていて、この機能は、図２、及び図３とは独立して実行されている。第１モードでは、リレー演算ユニットＲＹの通信ユニット１と遠隔操作手段５とがＬＡＮ接続され、遠隔操作手段５においてリレー演算ユニットＲＹに対する設定などが可能となる。自動監視機能が異常であれば、第３モードが設定される（ＳＴ１→ＳＴ３）。

図３は、モード変更のフローチャートを示す。

制御部は、例えば、５０ｍｓ周期で図３の制御を実行する。この制御があると、まず自動監視機能が異常であるか否かが判断される（ＳＴ４）。自動監視機能が異常であれば第３モードが設定され（ＳＴ１１）、第１スイッチＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチＳＷ２がＯＦＦされる。すなわち、遠隔操作手段５及び可搬型操作手段７が通信ユニット５から切り離される。自動監視機能が正常であると、接続先の診断が行われる（ＳＴ５）。このステップでは、モード変更後の戻し忘れを回避するために設定されている接続先が診断される。診断は、例えば、第２モードまたは第３モードが３０分以上において設定し続けている場合にＮＧと判断する。ＮＧであれば、デフォルトの第１モードに戻し、ＯＫであれば、操作部２のモード設定（外部装置の選択）のための操作内容に応じて第１モード〜第３モードのいずれかが設定される（ＳＴ６〜ＳＴ１１）
既に述べたように、第１モードは、デフォルト設定されている状態、すなわち、第１スイッチＳＷ１がＯＮ、第２スイッチＳＷ２がＯＦＦの状態であり、第２モードは、第１スイッチＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチＳＷ２がＯＮ、第３モードは、第１スイッチＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチＳＷ２がＯＦＦとなる。

上記の実施形態では、遠隔操作手段５が選択されている状態から可搬型操作手段７に切り替え選択するときに、設定モードを第１モードから第２モードに直ちに切り替えることなく、第１モード→第３モード→第２モードと、第３モード中継を行ってから第２モードを設定する。第３モード中継を行うことで、第１モードにおいて遠隔操作手段５へ送信すべきデータが、第３モードが設定されたときに何処にも送信出来なくなるため、この段階で通信ユニット３がエラーとなってエラー処理を行う。よって、可搬型操作手段７に送信すべきデータが、モード変更時に可搬型操作手段７に送信されてしまうことがない。このため、通信ラインの混線が防がれる。通信ユニット３によるデータ通信は、図３のモード設定動作と非同期であるため、この第３モード中継が不可能であると混線が生じる可能性が高いが、本実施例では、混線防止が確実に防がれる。

また、リレー演算ユニットＲＹが異常状態になった場合、第３モードを設定することで、遠隔操作手段５や可搬型操作手段７が影響を受けることがなくなり、異常原因部位をリレー演算ユニットＲＹ内に限定して、その原因を調べることが出来る。

図３は、本発明の第２実施形態に係るディジタル形継電器の構成図である。

構成において、第１実施形態と相違する点は、通信ユニット３と接続点８間に第３スイッチＳＷ３を配置した点である。

第１スイッチＳＷ１、第２スイッチＳＷ２、第３スイッチＳＷ３は、制御部１によりＯＮ／ＯＦＦ制御が可能である。次の４つのモードを設定することが出来る。

（１）第１モード
第１スイッチＳＷ１がＯＮ、第２スイッチＳＷ２がＯＦＦ、第３スイッチＳＷ３がＯＮ
（２）第２モード
第１スイッチＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチＳＷ２がＯＮ、第３スイッチＳＷ３がＯＮ
（３）第３モード
第１スイッチＳＷ１がＯＦＦ、第２スイッチＳＷ２がＯＦＦ、第３スイッチＳＷ３がＯＮまたはＯＦＦ
（４）第４モード
第１スイッチＳＷ１がＯＮ、第２スイッチＳＷ２がＯＮ、第３スイッチＳＷ３がＯＦＦ
第１モード〜第３モードは第１実施形態と同じであり、第２実施形態では、これに第４モードが追加的に設定可能となっている。第４モードでは、通信ユニット３がネットワークから切り離されるとともに、第１インターフェイス４と第２インターフェイス６間が接続される。その結果、遠隔操作手段５と可搬型操作手段７とが通信可能となる。

第２実施形態では、通信トラブルが発生した時に、第４モードに設定すると、遠隔操作手段５−第１インターフェイス４−第１スイッチＳＷ１−第２スイッチＳＷ２−第２インターフェイス６−可搬型操作手段７のルートで通信が可能となるため、遠隔操作手段５と可搬型操作手段７間でのｐｉｎｇの送受信等により、この区間の故障有無を判断出来る。仮にこの区間で問題がなければ、通信トラブルの原因は通信ユニット３にあると判断出来る。

このように、第４モードの設定を可能にすることで、故障部位のより早期の発見を可能にする。

図４は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３に代えて、ＬＡＮコントローラ３０を設けた実施例を示す。ＬＡＮコントローラ３０により、ＯＳＩ参照モデルの物理層（ＰＨＹ）レベルのＰＨＹ部や、データリンク層（ＭＡＣ）レベルのＭＡＣ部でモード設定を行うことが出来る。機能的には、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を設ける場合と同じである。

なお、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３はハードウエアスイッチで構成することも可能であるが、アナログスイッチで構成することも可能である。

１−制御部
２−操作部
３−通信ユニット
４−第１インターフェイス
５−遠隔操作手段
６−第２インターフェイス
７−可搬型操作手段

Claims

電力系統内の故障検出を行うディジタル形保護継電器において、
継電器本体の設定や整定等を行う外部の可搬型操作手段と遠隔操作手段とに各々第１インターフェイスと第２インターフェイスを介して接続する通信ユニットと、
前記通信ユニットの通信端子と前記第１インターフェイス間に配置される第１スイッチと、
前記通信ユニットの前記通信端子と前記第２インターフェイス間に配置される第２スイッチと、
を備え、
前記第１スイッチと前記第２スイッチはそれぞれ独立してＯＮ／ＯＦＦ可能なディジタル形保護継電器。
前記第１スイッチと前記第２スイッチの接続部と、前記通信ユニットの通信端子間に配置される第３スイッチを備えた請求項１記載のディジタル形保護継電器。
前記第１スイッチと前記第２スイッチはＯＳＩ参照モデルの物理層（ＰＨＹ）レベルでＯＮ／ＯＦＦするＹ部で構成される請求項１又は２に記載のディジタル形保護継電器。
前記第１スイッチと前記第２スイッチはＯＳＩ参照モデルのデータリンク層（ＭＡＣ）レベルで切り替えるＭＡＣ部で構成される請求項１又は２に記載のディジタル形保護継電器。