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公開番号2025041465
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2023148784
出願日2023-09-13
発明の名称保護制御システムおよび保護制御方法
出願人株式会社日立製作所
代理人藤央弁理士法人
主分類H02H 3/05 20060101AFI20250318BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】一台の集約型IEDにおいて単一故障による不要動作を防止する。
【解決手段】保護制御装置と、MUと、を有する保護制御システムであって、保護制御装置は、複数のコアを含む演算部と、メモリと、を有し、第1のコアによって実行される入出力処理部は、MUから受信したデータのうち第1及び第2の検出要素のデータを、それぞれ、メモリの第1及び第2の領域に書き込み、複第2のコアによって実行される第1の保護制御処理部は、第1の領域に書き込まれた第1の検出要素のデータに基づいて保護制御演算を実行して、その結果を含む第1の保護制御データを出力し、第3のコアによって実行される第2の保護制御処理部は、第2の領域に書き込まれた第2の検出要素のデータに基づいて保護制御演算を実行して、その結果を含む第2の保護制御データを出力し、MUは、第1及び第2の保護制御データに基づいて、保護制御のための機器の操作指令を出力する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
保護制御装置と、マージングユニットと、を有する保護制御システムであって、
前記保護制御装置は、複数のプロセッサコアを含む演算部と、メモリと、を有し、
前記複数のプロセッサコアのうち第１のプロセッサコアによって実行される入出力処理部は、前記マージングユニットから受信したデータのうち第１の検出要素のデータ及び第２の検出要素のデータを、それぞれ、前記メモリの第１の領域及び第２の領域に書き込み、
前記複数のプロセッサコアのうち第２のプロセッサコアによって実行される第１の保護制御処理部は、前記第１の領域に書き込まれた前記第１の検出要素のデータに基づいて保護制御演算を実行して、その結果を含む第１の保護制御データを出力し、
前記複数のプロセッサコアのうち第３のプロセッサコアによって実行される第２の保護制御処理部は、前記第２の領域に書き込まれた前記第２の検出要素のデータに基づいて保護制御演算を実行して、その結果を含む第２の保護制御データを出力し、
前記マージングユニットは、前記第１の保護制御データ及び前記第２の保護制御データに基づいて、保護制御のための機器の操作指令を出力することを特徴とする保護制御システム。
続きを表示（約 2,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の保護制御システムであって、
前記メモリは、誤り検出機能を有することを特徴とする保護制御システム。
【請求項３】
請求項２に記載の保護制御システムであって、
前記保護制御装置は、前記メモリに書き込まれたデータを保護するための保護回路をさらに有し、
前記保護回路は、前記メモリへのアクセスの要求があった場合に、前記アクセスの対象のデータに付加された情報が予め設定された情報と整合するかを判定し、整合する場合に前記アクセスを実行し、整合しない場合に異常と判定して異常内容を出力することを特徴とする保護制御システム。
【請求項４】
請求項３に記載の保護制御システムであって、
前記アクセスの対象のデータに付加された情報は、前記アクセスの対象のデータの種別及び前記アクセスの対象のアドレスを含み、
前記アクセスの対象のアドレスが予め設定された範囲内であるか、前記アクセスの対象のデータの種別があらかじめ設定された種別と一致するか、前記アクセスが書き込みである場合に前記アクセスの対象のアドレスへの書き込みが許可されているか、及び、前記アクセスが読み出しである場合に前記アクセスの対象のアドレスからの読み出しが許可されているか、を判定し、
前記いずれの判定の条件も満たされる場合に、前記アクセスの対象のデータに付加された情報が予め設定された情報と整合すると判定することを特徴とする保護制御システム。
【請求項５】
請求項１に記載の保護制御システムであって、
前記マージングユニットは、電力系統において計測された電圧要素の計測値をディジタルデータに変換する第１のアナログ／ディジタル変換器と、前記電力系統において計測された電流要素の計測値をディジタルデータに変換する第２のアナログ／ディジタル変換器と、を有し、
前記電圧要素のディジタルデータは、前記第１の検出要素のデータ及び前記第２の検出要素のデータの少なくとも一方に含まれ、
前記電流要素のディジタルデータは、前記第１の検出要素のデータ及び前記第２の検出要素のデータの少なくとも一方に含まれ、
前記保護制御のための機器は、前記電力系統を保護するための遮断器であることを特徴とする保護制御システム。
【請求項６】
請求項５に記載の保護制御システムであって、
前記マージングユニットは、
前記第１の保護制御データに基づいて前記保護制御のための機器を動作させる第１のリレーと、前記第２の保護制御データに基づいて前記保護制御のための機器を動作させる第２のリレーとを有し、
前記第１のリレー及び前記第２のリレーの両方が動作した場合に前記保護制御のための機器が動作することを特徴とする保護制御システム。
【請求項７】
請求項６に記載の保護制御システムであって、
前記保護制御装置は、
前記第１の保護制御データ及び前記第２の保護制御データを格納する共有メモリを有し、
前記共有メモリから読み出した前記第１の保護制御データ及び前記第２の保護制御データをそれぞれ別のデータフレームに含めて、同一の経路を介して前記マージングユニットに送信し、
前記マージングユニットは、受信したデータフレームが前記第１の保護制御データを含む場合に、当該第１の保護制御データに基づいて前記第１のリレーが動作し、受信したデータフレームが前記第２の保護制御データを含む場合に、当該第２の保護制御データに基づいて前記第２のリレーが動作することを特徴とする保護制御システム。
【請求項８】
請求項１に記載の保護制御システムであって、
前記第１の保護制御処理部は、前記第２のプロセッサコアに実装された第１のオペレーティングシステム上で実行され、
前記第１の保護制御処理部は、前記第３のプロセッサコアに実装された第２のオペレーティングシステム上で実行されることを特徴とする保護制御システム。
【請求項９】
保護制御システムが実行する保護制御方法であって、
前記保護制御システムは、保護制御装置と、マージングユニットと、を有し、
前記保護制御装置は、複数のプロセッサコアを含む演算部と、メモリと、を有し、
前記保護制御方法は、
前記複数のプロセッサコアのうち第１のプロセッサコアによって実行される入出力処理部が、前記マージングユニットから受信したデータのうち第１の検出要素のデータ及び第２の検出要素のデータを、それぞれ、前記メモリの第１の領域及び第２の領域に書き込む手順と、
前記複数のプロセッサコアのうち第２のプロセッサコアによって実行される第１の保護制御処理部が、前記第１の領域に書き込まれた前記第１の検出要素のデータに基づいて保護制御演算を実行して、その結果を含む第１の保護制御データを出力する手順と、
前記複数のプロセッサコアのうち第３のプロセッサコアによって実行される第２の保護制御処理部が、前記第２の領域に書き込まれた前記第２の検出要素のデータに基づいて保護制御演算を実行して、その結果を含む第２の保護制御データを出力する手順と、
前記マージングユニットが、前記第１の保護制御データ及び前記第２の保護制御データに基づいて、保護制御のための機器の操作指令を出力する手順と、を含むことを特徴とする保護制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の演算用プロセッサを備えたディジタル保護制御装置のシステム構成技術に監視、特に、部品の単一不良による不要動作を防止する集約型ディジタル保護制御装置およびシステムに関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統を構成する送電線、母線、変圧器、発電機に発生する短絡、地絡故障等の故障の除去をそれぞれの要素毎に設置した保護装置が、守備範囲内に発生した故障に対して動作して、故障点を含む電力系統の区間を遮断器にて切り離している。
【０００３】
現在は、系統の状態を示す電圧、電流信号を取り込み、ディジタル値に変換した後に、ディジタル演算機能を使ってソフトウェア処理で系統の故障を判別している。このため、保護装置にはハードウェアの１故障で不要動作を許容しないことから、主検出（Ｍ要素）と事故検出（Fault Detect：ＦＤ要素）をそれぞれ別々のハードウェアで構成し、其々の出力のＡＮＤ条件で最終出力させるように構成されている。
【０００４】
現状の装置構成としては、主検出要素と事故検出要素を其々個別のハードウェアとするため、其々の演算部を別基板（別ハードウェア）に実装して構成されている。
【０００５】
また、事故検出要素の機能を有しない海外仕様製品を適用して保護制御システムを構成する際には、２台の保護制御装置で其々主検出要素と事故検出要素に分けて構成しなければならず、コスト面やスペース面で課題がある。
【０００６】
このようなことから、非特許文献１及び２では、これまでの運用実績から主検出要素と事故検出要素のＡＮＤ条件をソフトウェアの処理で実施するソフトＦＤの概念を取り入れて、１台のハードウェアで実施している。すなわち、単一の演算機能（ＣＰＵ）で保護リレーの演算処理を実行するように構成されている。
【０００７】
また、特許文献１では、保護継電機能と監視制御機能を一体化する際に、ハードウェア内に複数の部品からなる２つの演算機能を実装した形態で保護制御システムを構成し、一方の機能故障や共有部分の故障が互いの機能に影響を及ぼさないように構成されている。
【０００８】
ＣＰＵ演算機能としては、メモリを含め２回路分の演算機能（２ＣＰＵ分）を実装して信頼性を担保している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１２―２７９４２６号公報
【非特許文献】
【００１０】
電力用規格Ｂ－４０２ディジタル保護リレーおよびディジタル保護継電装置
電気学会保護リレーシステム研究会ＰＰＲ－２１－０１１「基幹系／地方系両用可能なＩＥＤを用いた統合型母線分離リレー装置の開発適用」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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