CN1272680C - 数字式保护控制装置 - Google Patents

Abstract

一种数字式保护控制装置，将与传感器组件和通信部连接的数字数据汇总装置、保护控制装置、与设备控制装置和通信部连接的设备控制装置用通信装置、处理总线通信装置的至少一部分以并行传输媒体方式进行连接，并且以多主控方式发送接收至少一部分数据。通过进行多主控方式的传输，各装置可以单独发送接收数据，可以降低通信负载的不平衡。其结果，可以降低在特定的装置中偏于数据总线处理，使作为数字式保护控制装置整体的动作时间响应性下降的危险。

Description

数字式保护控制装置

技术领域

本发明涉及检测变电设备本体的交流电量，将以数字值进行输出的数字式传感器组件和操作变电设备本体的设备控制装置由通信装置进行连接的数字式保护控制装置。

背景技术

现有的变电站内保护系统示于图1。随着近年来通信和数字技术的发展，在变电站的保护控制系统中，也部分使用数字运算处理器和通信部的装置。

在图1中，用点划线的框表示的Z1是变电站的控制主楼。在控制主楼Z1中，用变电站总线Z7(LAN等的串行传输总线)连接进行与远程控制站的信息中继的远程监控装置Z2、进行变电站整体的监视控制的集中监控装置Z3、以及按输电线等线路单位设置的线路控制装置Z5-1～Z5-n。在各线路控制装置Z5-1～Z5-n中，连接用于进行后述的各变电设备本体Z8-1～Z8-n保护的保护装置Z6-1～Z6-n。再有，为方便起见，将远程监控装置Z2和集中监控装置Z3合并称为监控装置Z4。

变电设备本体Z8-1～Z8-n和线路控制装置Z5-1～Z5-n及保护装置Z6-1～Z6-n通过现场控制装置Z9-1～Z9-n来连接。变电设备本体Z8-1是一种输电线设备，由电流变换器Z10、电压变换器Z11、切断器、断路开关等开关Z12、母线Z13和输电线Z14构成。

电流变换器Z10、电压变换器Z11、开关Z12和现场控制装置Z9-1是采用模拟技术的装置。变电设备本体Z8-1与现场控制装置Z9-1间的连接和现场控制装置Z9-1与线路控制装置Z5-1或保护装置Z6-1间的连接，使用对应于被传输的信息量的电缆Z15、Z16。

在远程监控装置Z2、集中监控装置Z3、线路控制装置Z5-1～Z5-n和保护装置Z6-1～Z6-n中，利用使用了数字运算处理器的数字式装置。在监控装置Z4(远程监控装置Z2、集中监控装置Z3)和线路控制装置Z5-14间的信息传输中，使用变电站总线Z7作为通信部。另一方面，线路控制装置Z5-1和保护装置Z6-1间，以接点作为接口，由对应于传输的信息量的电缆Z17进行连接的情况居多。

线路控制装置Z5-1～Z5-n由输入变换器组件、输入组件、输出组件、模拟输入组件、运算组件、通信组件、以及电源组件构成。输入变换器组件取入电流或电压的交流电量，由进行模拟输入的滤波处理和A/D变换的电子电路变换成可直接使用的电平电压值和电流值。在输入组件中，封装接点输入电路。在输出组件中，封装接点输出电路。模拟输入组件进行交流电量的数字变换等处理。运算组件进行用于实现控制功能的处理。通信组件进行传输处理。电源组件向各组件供给电源。

保护装置Z6-1～Z6-n同样也由输入变换器组件、输入组件、输出组件、模拟输入组件、运算组件、通信组件、以及电源组件构成。输入变换器组件取入电流或电压的交流电量，由电子电路变换成可直接使用的电压值和电流值。在输入组件中，封装接点输入电路。在输出组件中，封装接点输出电路。模拟输入组件进行交流电量的数字变换等处理。运算组件进行用于实现保护功能的处理。通信部进行传输处理。电源组件向各组件供给电源。

在线路控制装置Z5-1～Z5-n和保护装置Z6-1～Z6-n中，根据需要封装多个输入组件和输出组件。因此，线路控制装置Z5和保护装置Z6成为输入输出有关的组件占大半的结构。

在现有的保护控制系统中，在变电设备本体和对其进行保护-控制的保护控制装置间的信息传输中使用电缆，采用模拟信息，所以需要使用比较大的电压、电流的接点输入电路、接点输出电路。而且，需要对大量电缆进行处理的空间，需要向专用的独立的框体容纳保护和控制组件，所以成为装置的设置空间增大的主要原因。

此外，在变电站内保护控制系统中，为了提高其保护控制性能，需要具体的各种功能和处理结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数字式保护控制装置，通过对装置进行数字化来降低其设置空间，同时通过高效率地进行装置内的数据发送接收，提高保护控制性能。

为了解决上述课题，本发明的数字式保护控制装置包括：数字数据汇总部，经由第一串行总线输入检测变电设备本体的主电路的交流电量的来自一个或多个传感器组件的输出，作为数字数据进行汇总；保护/控制部，根据从所述数字数据汇总部输出的数字数据，输出进行所述变电设备本体的、至少保护和控制之一的控制信号；设备控制装置通信部，经由第二串行总线输入从控制所述变电设备本体的一个或多个设备控制装置输出的设备监视数据，并将该设备监视数据向所述保护/控制部输出，并且，输入从所述保护/控制部输出的控制信号，将该控制信号经由所述第二串行总线向所述设备控制装置发送；处理总线通信部，经由第三串行总线来中继在所述保护/控制部、所述设备控制装置通信部、所述数字数据汇总部的至少一部分和所述数字式保护/控制装置外部之间进行的数据传送；以及并行传输媒体，将所述数字数据汇总部、所述保护/控制部、所述设备控制装置通信部、所述处理总线通信部间的至少一部分进行连接；其中，以多主控方式进行所述数字数据汇总部、所述保护/控制部、所述设备控制装置通信部、所述处理总线通信部间的至少一部分中的数据发送接收。

附图说明

图1是表示现有的变电站内的变电设备保护控制系统构成例的方框图。

图2是表示用通信部连接的变电设备保护控制系统的构成例的方框图。

图3是表示第1实施方式的功能构成和系统构成例的方框图。

图4是表示变电设备和设置方式一例的方框模式图。

图5是表示多主控传输方式的第1具体例的模式图。

图6是表示多主控传输方式的第2具体例的模式图。

图7是表示保护控制装置的功能分配例的方框图。

图8是表示第1实施方式的功能构成的第1变形例的方框图。

图9是表示第1实施方式的功能构成的第2变形例的方框图。

图10是表示数字式保护控制装置的第1构成方式的模式图。

图11是表示数字式保护控制装置的第2构成方式的模式图。

图12是表示第2实施方式的单主控传输方式的第1具体例的模式图。

图13是表示第2实施方式的单主控传输方式的第2具体例的模式图。

图14是表示第3实施方式的功能构成一例的方框图。

图15是表示第4实施方式的功能构成一例的方框图。

图16是表示第5实施方式的功能构成一例的方框图。

图17是表示第5实施方式的同步信号生成例的图。

图18是表示第6实施方式的功能构成例的方框图。

图19是表示第7实施方式的方法的模式图。

图20是表示第8实施方式的方法的模式图。

图21是表示第9实施方式的第1功能构成例的方框图。

图22是表示第9实施方式的第2功能构成的方框图。

图23是表示第10实施方式的功能构成一例的方框图。

图24是表示第11实施方式的构成和方法的图。

图25是说明第12实施方式的控制指令的传输线路的图。

图26是说明第13实施方式的控制指令的传输线路的图。

具体实施方式

首先，为了理解本发明的实施方式，说明作为参考的参考例。

本申请人提出了将图2所示的系统构成和其构成单元装入变电设备本体中或设置在其附近的构成(日本专利申请：特许愿2001年第033833号)。再有，该构成在本发明的日本国申请时未公开，因而不是本发明的现有技术。

在该图中，Z1表示变电站等的控制主楼，在其内部设置监控装置Z4，它由与远程控制所进行信息中继的远程监控装置Z2，以及进行变电站整体的监视控制的集中监控装置Z3构成。

而且，这些远程监控装置Z2和集中监控装置Z3通过站总线Z7来连接，同时与变电设备保护控制系统Z20-1～Z20-n内的保护控制单元Z23-1相连接。保护控制单元Z23-1由分别连接到站总线Z7的线路控制单元Z21-1和保护单元Z22-1构成。

将变电设备保护控制系统Z20-1～Z20-n分别配置在变电站内输电线的线路单位或未图示的母线联络线路、母线区分线路、或未图示的变压器线路的1次、2次、3次侧等。此外，变电设备保护控制系统Z20-1～Z20-n由以下所述的变电设备本体(也称为主电路设备)、作为电量检测器的计量用变换器和其他各种主要部件构成。

作为变电设备本体的例子，示出气体绝缘开闭装置(GIS)的输电线线路。再有，变电设备保护控制系统的构成是各线路都相似的构成，所以使用变电设备保护控制系统Z20-1来说明该构成，省略其他单元的图示和说明。

变电设备本体由母线Z24、断路器、断路开关、接地开关等开关Z25和输电线Z26构成。由设置在预定的部位的用于计量器的变换器(或称为电量检测器)Z27提取各变电设备本体中流过的交流电流和施加的交流电压，将该提取的模拟电量输入到传感器组件(SU)Z28并进行模拟/数字变换后，作为数字数据输出。

通常，传感器组件Z28有多个，从它们输出的多个数字数据被数字数据汇总单元(MU)Z31汇总，根据需要进行校正处理等。然后，数字数据被发送到处理总线(LAN等的串行传输总线)Z29，而且被所述线路控制单元Z21-1和保护单元Z22-1取入，用于变电设备本体的监视、控制和保护的运算。

从线路控制组件Z21-1和保护单元Z22-1或控制主楼的集中监视装置Z3对变电设备本体的控制指令(以下称为下行信息)分别经由处理总线Z29被设备控制装置(CMU)Z30接收。根据接收到的控制指令，由设备控制装置Z30进行变电设备本体的监视、控制和对开关Z25的切断指令的发送等。

在该系统构成中，废弃现场控制装置(图1的标号Z9-1～Z9-n)，将其功能分散到线路控制组件Z21-1、传感器组件Z28和数字数据汇总单元Z31、以及设备控制装置Z30等。

在以上系统中，包含变电设备本体的驱动电路和电流、电压变换器电路，可以将构成系统的几乎所有电路、装置进行数字化。因此，与模拟技术的情况相比，可以用大幅度削减了电缆的通信部连接。此外，可以减小系统，可以直接装入变电设备本体或设置在其附近。

此外，为了容易确保保护控制功能，在图2的标号ZZ所示的部分中将所述通信部Z29的一部分或全部进行并行总线化，可以将数字数据汇总单元Z31(或传感器组件Z28)、保护控制单元Z23-1、以及设备控制装置Z30的通信部相连接。

以上是为了便于理解本发明的实施方式的参考例。

这里，为了进一步提高变电站内保护控制系统的保护控制性能，需要具体的各种功能和处理构成。

在以下所示的本发明的实施方式中，可高效率地进行装置内的数据发送接收，可进一步提高数字式保护控制系统的保护控制性能。

(第1实施方式的构成)

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图3是表示本发明的数字式保护控制系统的第1实施方式的构成图。

图3所示的数字式保护控制装置1由处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14构成。将这些处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14间的全部由并行传输介质P-BUS连接，这些部件11～14间的数字数据发送接收的全部或一部分按多主控(マルチマスタ一)方式进行。

在多主控方式中，在连接到数据总线的装置为两个以上时，两个部件都可获得总线控制权，获得总线控制权的一方为通信的主局(主控局)，没有获得总线控制权的通信对方为从属局(子局)。此时，主局侧可以对从属局侧进行数据发送接收(数据的写存取及读存取)，但限制或禁止从从属局侧向主局侧进行数据发送接收。

通过在发送接收需要保护和控制的实时性能的数据部分(例如，发送接收变电设备本体的主电路交流电量的瞬时值数据的部分或对基于保护中继(relay)的事故检测时的开关的开关指令的传输线路等)上使用并行总线，可以确保时间性能。也可以将装置内的所有部件11～14以并行总线方式连接。

数字数据汇总装置13通过一对一传输线路SC来输入、汇总来自传感器组件2-1～2-n的数字数据输出。传感器组件2-1～2-n输入设置于电站中的具有母线X11的变电设备本体X1的主电路交流电量，变换成数字数据并输出。

这里，符号a1表示由输电线X13设置的电流变换器X13a提取的电量，符号a2表示由输电线X12设置的电流变换器X13b提取的电量。该符号本来是a1～an，但在图3中为了便于说明，仅示出符号a1、a2。传输线路SC例如是在用一条通信线路进行串行发送接收的半双工通信线路或在发送和接收时分别分配一条专用线的全双工通信线路。

此外，符号b1意味着对断路器X14进行控制的控制输出(下行信号)和设备状态(上行信号)。以下，将符号b1称为‘数据b1’。因断路器X14、断路开关和接地开关等有多个，数据b1原来是数据b1～bn，但在图3中为了便于说明，仅图示数据b1。

保护控制装置12输入从数字数据汇总部13输出的数字数据，进行变电设备本体X1的监视、控制、及保护，同时通过变电站总线S-N，与更上级的监控装置进行通信。

设备控制装置通信部14从进行变电设备本体X1的设备控制装置3-1～3-n通过一对一的传输线路CC输入设备监视数据b1并发送到保护控制装置12，同时对来自保护控制装置12的控制信号进行中继，通过一对一的传输线路CC发送到设备控制装置3-1～3-n。

一对一的传输线路CC例如是用一条通信线路进行串行发送接收的半双工通信线路或在发送和接收上各自分配一条专用线路的全双工通信线路。

处理总线通信装置11对在保护控制装置12、数字数据汇总部13、设备控制装置通信部14中的全部或一部分和所述电站内部铺设的处理总线P-NET之间发送接收的数字数据进行中继。

在电流变换器X13a、X13b中，为了用具有电子电路的传感器组件将电量变换成非常弱的电信号(模拟信号)或光信号，例如可使用劳高斯基线圈(ロゴスキコイル)或光电变换器。这样可实现传感器组件的小型化、简单化。但是，本实施方式不限于这些电流变换器。此外，也可以将电流变换器X13a、X13b变更为电压变换器。

下面，示出数字式保护控制装置的设置例。

图4是表示在GIS中配置了各变电设备本体时的配置(配置关系)一例的图。在该图中，表示相对于CIS的传感器组件2-1、2-2、设备控制装置3-1～3-4、数字式保护控制装置1的配置、它们与LAN(内部网络)等的串行传输的处理总线P-NET及变电站总线S-NET的连接关系。

将容纳了断路器(CB)、断路开关(DS)、接地开关(ES)、母线(BUS)等主电路设备和绝缘气体的金属容器(以下，将该金属容器称为‘箱’)TA设置在基座B上。在所述各箱TA内，设置检测主电路设备电量的计量器用变换器。此外，在该信号取出部附近设置将模拟输出信号变换成数字数据的传感器组件2-1、2-2(图4中的电压变换器VT、电流变换器CT部分)。

断路器(CB)、断路开关(DS)、接地开关(ES)等开关的开关信息(接通、断开信息)和气体的密度、油压等信息同样也通过其他的设备控制装置3-1～3-4变换成容易进行数字处理的信号。

将这些传感器组件2-1、2-2的输出端子连接到数字式保护控制装置1内的数字数据汇总部13。将该数字式保护控制装置1容纳与处理控制箱7内。而且，数字式保护控制装置1与从控制主楼(主控房)延长的变电站总线S-NET连接。

在图4中，将所述处理控制箱7一体地设置在载置了所述GIS的箱TA的基座B上，但也可以直接封装在所述箱TA的外周部上。这样，可以将处理控制箱7设置在GIS的基座B或箱TA上。也可将处理控制箱7设置与所述GIS的基座B分离的场所、即以往的比控制主楼靠近变电设备的场所。无论如何，由于不将处理控制箱7设置在控制主楼中，所以可以极大地减小控制主楼。但是，也可以将数字式保护控制装置设置在控制主楼中。

再有，作为变电设备本体的例子，列举了GIS，但如后述那样，也可以用带有抽头的变压器、其他电力设备来取代GIS。

这里，补充说明图3记载的各装置。

·处理总线通信装置11

处理总线通信装置11是保护控制装置12、数字数据汇总部13、设备控制装置通信部14和处理总线P-NET之间的接口。变电站内的内部传输有国际标准化的趋势。在内部传输已标准化时，在数字式保护控制装置1的各装置和处理总线P-NET之间，设置按标准化的内部传输方式和数字式保护控制装置1内部的传输方式对协议和格式进行变换的中继部。由此，在标准化的处理总线P-NET上连接本实施方式的数字式保护控制装置1，可进行不同厂商的装置间的传输(多厂家化)。再有，在不进行多厂家化时，也可对协议和格式不进行变换，按原来的协议进行传输中继。

处理总线通信装置11作为并行总线给导入到数字式保护控制装置1内，所以在处理总线P-NET是LAN等串行总线时，具备将串行数据变换成并行数据的功能。

通过处理总线P-NET发送接收的信号这样是从用于母线或变压器保护的其他机架(变电设备本体(包含输电线))提取的交流电量的数字数据或对其他机架(bay)输出的断路信号。

·保护控制装置12

保护控制装置12根据变电设备本体的主电路交流电量的时间序列数字数据的保护中继运算，进行保护区间的事故判别，在检测出事故的情况下向该断路器输出断开指令(控制指令)。再有，将时间序列数据从数字数据汇总部13取入到保护控制装置12中。

此外，保护控制装置12对来自上级系统的设备的选择和控制指令进行中继处理，将该选择和控制指令输出到断路器和断路开关。该控制指令通过经设备控制装置通信部14的通信线路被传输到设备控制装置3-1～3-n中的相应装置。

而且，保护控制装置12将设备控制装置3-1～3-n的设备状态事件信息作为设备监视数据经由设备控制装置通信部14取入，根据需要传输到上级系统。设备状态事件也称为‘设备状态变化’，指变电设备的油压、气压、断路器等开关的事件。在设备监视数据中，根据需要来附加对应于状态变化的时刻信息。在与上级系统的传输中，通常使用处理总线P-NET和与数据传输上分离的变电站总线S-NET。

·数字数据汇总部13

数字数据汇总部13使用通信部信部从传感器组件2-1～2-n中取入交流电量的数字数据。作为通信部信部，例如可以按一对一的串行传输线路方式使用全双工通信或半双工通信。在将传感器组件2靠近变电设备本体设置的情况下，最好使用光通信作为通信部。在通信部中使用电缆的情况下，采用曼彻斯特传输等，可提高抗噪声性。

该电量数据是电流和电压的数字数据信号，以保护控制对象为单位进行汇总，并被发送到保护控制装置12。这里，考虑将用于保护和控制的模拟滤波器电路设置在传感器组件2内的情况。这种情况下，从每次对数据进行采样时接收的电量的数字数据中，取出用于控制的电量数据(通过控制滤波器的电量)和用于保护中继运算的电量数据(通过保护滤波器的电量)，分别作为控制用电量和保护用电量来汇总。

如后所述，在将保护控制装置12分为保护装置121和控制部件122时，将保护上汇总的数据发送到保护装置121，将控制上汇总的数据发送到控制部件122。可以将来自多个传感器组件2的电量数据以保护控制的对象为单位进行汇总。再有，也可以汇总涉及多个保护控制对象的数据。

而且，对于电流和电压的数字信号，进行灵敏度校正和相位校正处理，也可实施保护控制装置12的前处理。再有，在数字数据汇总部13中，也可以附加对应于电量的时刻信息。

·设备控制装置通信部14

设备控制装置通信部14对在设备控制装置3-1～3-n、保护控制装置12及处理总线P-NET上的设备间发送接收的数据进行中继。再有，设备控制装置通信部14通过处理总线P-NET和处理总线通信装置11来连接。在从保护控制装置12向设备控制装置3-1～3-n发送接收的数据中，例如可列举控制指令(事故检测及基于选择控制开关的开关指令等)或经由处理总线P-NET的来自主局的断开信号。在该反方向上发送接收的数据，例如可列举设备控制装置3-1～3-n的设备监视数据。

通过设备控制装置通信部14，还可附加设备的同步开关、连锁等对应于设备状态变化的时刻信息。

再有，设备控制装置3-1～3-n和设备控制装置通信部14由通信部来连接。在通信部中，例如可以使用基于一对一的串行传输线路的全双工通信或半双工通信方式。在将传感器组件2靠近变电设备本体设置时，作为通信部，最好使用光通信方式。在通信部中使用电缆等时，采用曼彻斯特传输等，可提高抗噪声性。

·传感器组件2

在抗噪声性能上，传感器组件2最好与电流检测部件或电压检测部件靠近设置。这在将传感器组件与二次输出微小的电流检测部件或电压检测部件相连接时特别有效。

作为电流检测部件，例如可使用劳高斯基线圈或铁心核式变换器、基于法拉第效应的光变换型电流传感器。而作为电压检测部件，可使用电容分压式或绕组式计量器用变压器、基于玻克尔斯效应的光变换型电场传感器等。

在传感器组件中，通过预定的模拟滤波器，从电流检测部件或电压检测部件输入的变电设备本体的主电路交流电量的模拟数据中除去高次谐波分量。然后，将模拟数据进行A/D变换，通过通信部按预定的周期发送到数字数据汇总部13。再有，为了除去保护和控制上无用的频率分量和除去A/D变换数据的循环误差，而进行高次谐波的除去。

·设备控制装置3

设备控制装置3取入开关等的模板(pallet)接点信息(例如，断路器的情况下，为开关状态或油压开关、气体密度开关等的接点信息)和监视传感器的模拟输出，将它们作为设备监视数据，发送到设备控制装置通信部14。

此外，设备控制装置通过通信部对经由设备控制装置通信部14接收的控制信号进行解码，作为控制信号输出到开关设备的驱动部。以断路器为例时，在控制信号中，包含对切断线圈、投入线圈的驱动信号、对油压泵的电机的驱动信号。

·并行总线P-BUS

如图2所示，变电站内传输系统的LAN主体的串行传输是有力的。有内部网络LAN等业界的标准，采用国际上标准化的通用LAN，多厂家化容易，并且系统架构的成本低廉，追加、变更的自由度高(硬件和应用的标准化都已确立)。

但是，将图3的数字保护控制装置10内的处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、以及设备控制装置通信机构14间用LAN等串行媒体连接，不损失传输的实时性，并且传输质量超规格，系统的成本可能上升。LAN中采用的协议(例如，TCP/IP或UDP)的开销(overhead)大。即，传输帧中协议上的分层的确定被小盒化并作为标记构成，所以控制数据量大，而且应用的负载也大。

在LAN等中，假设某个一定以上的传输距离，使用差动信号等或曼彻斯特传输等抗噪声强的传输方式，而在输入输出中实施由脉冲变压器进行绝缘等的抗噪声对策。在可将所有的功能容纳在本来相邻的装置或一个装置内时，采用LAN，将因协议的处理而导致开销或因抗噪声对策等而导致装置的大型化，成为成本上升的主要因素。

因此，在本实施方式中，在不需要LAN等串行媒体的装置间采用并行总线，不使用特殊的协议来进行传输。因此，可实现数据传输的高速化，提高保护和控制上必要的实时性能。

(第1实施方式的动作)

在第1实施方式中，以多主控方式控制并行总线P-BUS上的各装置间的全部或一部分间的总线传输。

以多主控方式传输的概念图示于图5、图6。

图5、图6的传输方向(A1～A4、B1、B2)表示主控和从属的关系。

·传输方向A1(主控侧：数字数据汇总装置13、从属侧：保护控制装置)

数字数据汇总装置13根据需要对从传感器组件2输入的电量瞬时值的数字数据(将变电设备本体的主电路交流电量数字化后的数据)进行校正处理，附加时间的数据，并发送到保护控制装置12。再有，作为该校正处理的例子，可列举传感器组件侧的A/D采样时的多路转换器产生的切换时间偏差的校正和包含电流变换器的温度变动部分的校正。

瞬时值的数据具有实时性，所以无论保护控制装置12的工作状态如何，都需要被优先接收。因此，在该瞬时值数据的传输中，数字数据汇总装置13适合成为主控(マスタ一)，保护控制装置12为从属。

·传输方向A2(主控侧：数字数据汇总装置13、从属侧：设备控制装置通信机构14)

在设备控制装置通信机构14进行变电设备侧的同步开关控制时，需要主电路交流电量的数据。为了确保该数据的实时性，由设备控制装置通信机构14优先接收处理来自数字数据汇总装置13的数据。因此，在该瞬时值数据的传输中，数字数据汇总装置13适合做为主控，设备控制装置通信机构14为从属。

·传输方向A4(主控侧：数字数据汇总装置13、从属侧：处理总线通信装置11)

在母线保护的情况下，在图3的例子中，需要将输电线X13的电量数字数据经由处理总线P-NET发送到变电站内的母线保护装置。这种情况下也重视实时性，所以由处理总线通信装置11优先接收处理从数字数据汇总装置13发送的数据。因此，在该数据传输中，数字数据汇总装置13适合成为主控，处理总线通信装置11为从属。

·传输方向A3(主控侧：处理总线通信装置11、从属侧：保护控制装置12)

在保护变压器的情况下，对变压器的初级侧、次级侧各自的交流电量进行差动运算来判定是否产生事故。这种情况下，设置在变压器的初级侧的数字式保护控制装置1经由处理总线P-NET取入变压器次级侧的电量。此时，在图5中，从确保实时性的观点来说，由保护控制装置12优先接收处理处理总线通信装置11接收的电量数字数据。因此，在该数据传输中，处理总线通信装置11适合成为主控，保护控制装置12为从属。

·传输方向B1(主控侧：保护控制装置12、从属侧：设备控制装置通信机构14)

在保护控制装置12中，进行保护中继运算，对变电设备本体(包含母线、输电线)中发生的事故进行判定。此外，保护控制装置12具有控制功能，对从上级系统的监控装置发送的开关器的开关指令(控制信号)进行中继。即，经由设备控制装置通信机构14，将开关器的开关指令(控制信号)发送到设备控制装置3-1～3-n。从对于事故的保护、控制的观点来看，该控制信号是最优先的指令，由设备控制装置通信机构14优先接收处理。因此，该控制信号(指令)的传输适合将保护控制装置12作为主控，将设备控制装置通信机构14作为从属。

·传输方向B2(主控侧：保护控制装置12、从属侧：处理总线通信装置11)

为了母线保护(主局)，将断路(trip)信号(断路指令)经由处理总线P-NET传输到各线路的设备控制装置。从保护的观点来说，断路信号是最优先的信号，最好由处理总线通信装置11从保护控制装置12最优先地接收，向处理总线P-NET上传输。因此，该断路信号的传输适合将保护控制装置12作为主控，处理总线通信装置11作为从属。

如以上例子所述，成为主控的装置不是固定的，根据传输数据，成为最合适的主控的装置不断变化。实时性在保护中继处理和控制性能(特别是远程控制时的传输时间性能)上十分重要，最好是多主控方式。

在该多主控方式中，在连接于同一总线上的多个部件中，通常不容许在同一时刻存在两个主控。这是因为在两个主控在同一总线上进行存取时会产生数据的冲突。

这种情况下，需要总线调解功能，以连接在同一总线上的一个部件作为代表而具备总线调解功能就可以。再有，如果成本上容许，也可以将仅进行总线调解的装置连接到同一总线上。

在连接到同一总线的一个部件成为主控时，向具有总线调解功能的装置请求总线控制权，在获得总线控制权后，作为主控，在总线上进行存取。该请求和许可信息通常使用同一总线上的专用信号线路来获取。但是，在总线上采用串行总线时，利用总线冲突，通过在冲突检测时保存固定的等待时间，并进行重发，可以不使用总线控制权请求、容许的总线调解功能而实现多主控。

再有，本实施方式的并行总线P-BUS不是串行通信，而是并行总线方式，一次可传输多比特的数据。因此，可进行高速的传输，在确保实时性上具有极大的效果。在上述主控、从属的关系中，以共用的并行总线P-BUS传输进行数据传输，但也可以将并行总线分割成多个，例如两个部件间的专用总线、三个部件间的共用总线的组合。

在数字式保护控制装置1内可由串行媒体发送接收不需要高速性的数据(例如，设备控制装置的低周期的监视数据等)。

这里，对保护控制装置12进行补充。保护控制装置12的内部结构例示于图7。

在图7中，保护控制装置12由保护装置(PU)121和控制部件(CU)122构成。再有，省略图示电源等。保护装置121和控制部件122为相互独立的结构，在数字式保护控制装置1内，被分别连接到并行总线P-BUS和变电站总线S-NET。

这意味着在保护装置121和控制部件122中功能是分离的。具有各自独立的数字运算处理器、程序存储部、输入输出接口部等的结果，可提高可靠性。如果保护装置121和控制部件122共用这些数据运算处理器等，则在共用部分中产生不良时，有保护功能和控制功能同时损失的危险性。在本实施方式中，可以避免这样的事态。

这种情况下，可以在印刷电路板上分离保护装置121和控制部件122。此时，可用功能不同的多个电路板构成保护装置121或控制部件122。此外，也可以按容纳机架等级来分离保护装置121和控制部件122，将机架间用并行总线P-BUS或串行传输总线进行连接。

如果将保护装置121和控制部件122相互独立，则可靠性提高，但其反面造成成本上升，根据采用的电压等级和规模，需要获得可靠性和成本的平衡。在重视成本的情况下，可以通过增加共用部来对应。

对于图3示出的数字式保护控制装置1内的连接例，其他实施例示于图8和图9。

在图8中，与图3的数字式保护控制装置1比较，不是用共用的并行总线P-BUS，而是用保护控制装置12和专用的并行总线P-BUS1或专用的串行总线S-BUS来连接设备控制装置通信机构14。

这里，由并行总线P-BUS传输从数字数据汇总装置13向保护控制装置12的主电路交流电量数据，由专用总线P-BUS1传输对设备控制装置3-1～3-n的控制指令(基于事故检测和选择控制的开关器的开关指令等)。由此，在电量数据的传输中总线被占有，在控制指令的传输中不进入等待状态，所以可提高时间性能(保护中继的事故时的响应性能和选择控制的时间性能等)。

在图9中，对于图8的结构，为了提高保护和控制的独立性，在信息传输上分离保护装置121和控制部件122。即，保护装置121通过专用并行总线P-BUS11或专用串行总线S-BUS1与保护专用的设备控制装置通信机构14a连接。另一方面，控制部件122通过专用并行总线P-BUS12或专用串行总线S-BUS2与控制专用的设备控制装置通信机构14b连接。在保护装置和控制部件中，将输出控制信号的路径进行分离，所以即使在共用部发生不良时，也可以防止在保护功能和控制功能双方中产生不能输出的情况。

与图3比较，图8的结构的可靠性高，但另一方面，需要两条总线，结构和应用稍稍复杂。而在图9的结构中，可靠性非常高，但需要三条总线，而且，为了在设备控制装置侧设置用于保护和控制的通信线路而增加电缆数。因此，图9的结构的硬件规模增大，与图3的结构相比，成本容易上升。

可根据采用的变电设备的电压级别(通常，越是高压的基干系统，与成本相比，越重视可靠性)和用户的要求来适当选择图3、图8和图9的结构。

下面，数字式保护控制装置的装置构成例示于图10和图11。

在图10中，示出在一台容纳机架10C中，容纳数字式保护控制装置的情况，该数字式保护控制装置由处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13以及设备控制装置通信机构14构成。将具有处理总线通信装置11功能的印刷电路板、具有保护控制装置12功能的印刷电路板、具有数字数据汇总装置13功能的印刷电路板、具有设备控制装置通信机构14功能的印刷电路板、以及将它们作为总线连接的底板来构成的并行总线P-BUS容纳在容纳机架10C中。再有，省略图示电源。

但是，图10不是特定容纳在容纳机架10C中的印刷电路板的张数的图，这些部件11～14也可以用多张印刷电路板构成。此外，在容纳机架10C中也可以容纳多个具有相同功能的装置。例如，在容纳机架10C中，可以容纳距离继电器用保护控制装置、PCM用保护控制装置这样的不同用途的多张印刷电路板。而且，各装置也可以不分别在电路板上进行分离，例如，在一张印刷电路板上容纳具有各装置的功能的多个电路。这种情况下，在同一电路板上，配有并行总线P-BUS。如果可实现图3中记载的数字式保护控制装置1的功能，则物理的结构和电路板的个数没有限定。

将各装置的全部或一部分容纳在一个定制模块或LSI中，将LSI内布线图形等构成的并行总线设置在该定制模块或LSI内部也没有问题。

在目前的电子电路、高密度封装技术中，可在一个小型的容纳机架中容纳数字式保护控制功能，并容纳在图4所示的变电设备本体的处理控制箱7中。

此外，也可以作为保护控制盘设置在其附近的房间或其他楼的控制室中，而不装入变电设备本体。在图10中，在数字式保护控制盘DX-A中容纳数字式保护控制装置1a～1f(台数上没有限制)。在不将数字式保护控制装置1装入变电设备本体的情况下，可以将保护控制其他机架的变电设备本体的各个数字式保护控制装置集中容纳在一个数字式保护控制盘DX-A中。

这种情况下，铺设将数字式保护控制盘DX-A、设置于各机架的变电设备本体中的设备控制装置3-1～3-n及传感器组件2-1～2-n连接的传输媒体。就传输媒体来说，例如，为了削减电缆数，最好采用串行方式的传输媒体。在传输媒体方面，可以使用光缆或电缆。考虑到来自环境的噪声，传输媒体最好使用光缆，而如果在抗噪声环境上被容许，也可以使用电缆。

在该方式中，将数字式保护控制装置1与变电设备本体分离，在耐环境性能(温度、湿度、噪声等)上，可以设置在不严格的清洁场所。其结果，可以提高数字装置的数字式保护控制装置1a～1f的质量、寿命。

在数字式保护控制装置1的耐环境性能上可容许的情况下，形成装入本体的形态。可以省去制造其他保护控制盘的时间、成本和现场试验，所以通过装入本体，可以降低总成本。

上述保护控制盘的结构变形例示于图11。在该图的标号CASE-A部分中，将数字式保护控制装置1内的各装置分别容纳设置在独立的容纳盒中。这种情况下，也可将各机架间的全部或一部分用保护控制盘内的并行总线P-BUS连接。

这里，如标号CASE-B1部分那样，将保护控制装置12区分成保护装置121和控制部件122，也可以将它们容纳在独立的机架中。

此外，在该图的标号CASE-B2中，将数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14、处理总线通信装置11和连接它们的并行总线P-BUS容纳在单一的机架中。这里，CASE-B1部分和CASE-B2部分用机架外部的保护控制盘内的并行总线或串行总线来连接。该串行总线也可以共用变电站内部的处理总线P-NET，但与变电站内部的处理总线P-NET分离，或由不同的专用串行总线构成的方式在总线业务量负载上是有利的。

此外，虽未图示，但也可以仅将处理总线通信装置11和数字数据汇总装置13容纳在同一机架中，将处理总线通信装置11、保护控制装置12和设备控制装置通信机构14容纳在另一机架中。这种情况下，两方的机架间由保护控制盘内的串行总线或并行总线连接。其结果，两方的机架配有处理总线通信装置11。第1实施方式不限定各装置的物理性台数，所以这样的方式也包含于本实施方式中。

(第1实施方式的特征)

通过在需要实时性能的保护和控制数据的发送接收部分(例如变电设备本体的主电路交流电量的瞬时值数据的发送接收部分和保护中继的事故检测时的切断器开关指令等的传输线路等)采用并行总线P-BUS，可以确保时间性能。

这里，如果在装置11～14内的指定装置中偏于数据总线处理(主控处理)，则总线处理的负载变大，不能保证整体的时间性能，而且在装置发生故障时，有使装置整体的数据发送接收受到损害的危险性。通过形成多主控方式，可使各装置独立并可发送接收数据，可以避免上述问题。

本实施方式的功能构成，大的方面可由保护控制盘方式、小的方面可通过定制模块等多种物理方式来实现。它们的具体例如上述那样。

(第1实施方式的变形例)

图11表示第1实施方式的变形例。

在该图中，保护功能(PU)和控制功能(CU)分别分离在CASE-D和CASE-C中，分别构成数字式保护装置和数字式控制装置。

这里，图的记号如下对应。

PCU：保护控制装置12、PBCU：处理总线通信装置11、CMCU：设备控制装置通信机构14、CU：控制装置122、MU：数字数据汇总装置13、PU：保护装置121

如图11所示，数字式保护装置是处理总线通信装置11、保护装置121、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14、以及将它们中全部或一部分用并行总线P-BUS连接的保护专用结构。而数字式控制装置是处理总线通信装置11、控制装置122、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14、以及将它们中全部或一部分用并行总线P-BUS连接的保护专用结构。

以该结构为基础，可以采用第1实施方式特征的多主控方式。而且，在以下说明的其他所有实施方式中，也可以采用本结构。

本变形例的特征在于保护和控制是独立的。这两者间的通信经由处理总线P-NET进行。将装置以保护和控制进行分离，所以可以与电源容易地分离(分割)，可靠性高。在超高压系的变电系统中，重视可靠性在成本之上，所以本方式适合。

而且，在由主检测继电器和事故检测继电器(故障保护中继)构成保护功能时，最好将装置分成主检测继电器保护装置、事故检测继电器保护装置。进而可以提高可靠性。这种情况，各个装置内的功能构成也可与CASE-D相同。

(第2实施方式)

下面用图12和图13来说明第2实施方式。这里，仅图示数字式保护控制装置1。设备控制装置3-1～3-n和传感器组件2-1～2-n与第1实施方式相同，所以省略图示。

在第2实施方式中，使处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14间的数据传输为单主控方式。

在单主控方式中，总线控制权被固定。即，它是主控和从属的关系固定的传输方式。例如，处理总线通信装置11、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14的其中一个成为主控，其他都为从属。

主控控制上述装置间的各数据发送接收，从属间的数据发送接收也由主控一次取入后被从属发送接收。

单主控方式只要总线处理负载在作为主控的装置处理能力上没有问题就可以使用。通过采用单主控方式，时间协调稳定。在单主控方式中，将作为从属的装置固定，所以各装置间的数据总线控制简单，不需要总线调解。作为主控的装置独自承担数据传输的管理，所以数据发送接收的应用简单。简化在提高装置的质量上是有效的。而且，总线的不良模式也变得简单，所以总线的监视也容易。

在该方式中，在主控装置不良时，甚至不能进行完好的装置间的数据发送接收，不良时的影响容易增大。而在从属间的数据发送接收中，由于插入作为主控的装置，所以该部分容易影响数据交换的实时性。

实时性的要求可以用并行总线P-BUS的高速化来补偿。

有在保护和控制时不继续进行动作，优先进行防止继电器动作和控制动作时的误动作的安全侧的方法。如果该方法成立，则将作为主控的装置不良作为装置整体的不良，第2实施方式中的主控固定的考虑就没有什么问题。

另一方面，还有在变电设备本体的设备保护上设置加权的方法。如果该方法成立，则即使在一个结构元件不良时，也可以由其他完好的结构元件继续保持保护或控制功能(可动作的情况)。

根据电力公司和一般产业用户的想法，这两者的方法都不能说是最好的。再有，在第1实施方式中，无论哪种想法都可应对。

下面，通过图12和图13来说明单主控方式的具体例。

图12和图13表示主控和从属的关系。在图12中，主控为处理总线通信装置11，保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14都为从属。

对处理总线P-NET和数字式保护控制装置1的并行总线P-BUS进行中继的装置是处理总线通信装置11。此时，处理总线P-NET的发送接收数据和并行总线P-BUS内的保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14间的总线数据混合，需要对数据的中继进行控制，使数字式保护控制装置1内的总线业务量不恶化。处理总线通信装置11是数字式保护控制装置1内的总线控制的关键，在单主控方式中，最好作为主控来固定。

将母线保护的主局作为数字式保护控制装置1，通过从分散在各线路中的其他数字式保护控制装置输入变电设备本体的主电路交流电量(数字数据)，可以实现母线保护中继。这种情况下，经由处理总线P-NET的主电路交流电量(数字数据)的取入成为关键。因此，数字式保护控制装置1内的处理总线通信装置11不仅控制其外部的总线，而且还控制其内部的总线的方法容易控制数据的流动。

在变压器保护用的数字式保护中继中，在对变压器的初级侧和次级侧等间的电量进行差动运算来判别事故时，将次级侧电量经由处理总线P-NET发送到初级侧设置的数字式保护控制装置1。

这种情况下，保护控制装置12需要变压器次级侧数据和数字数据汇总装置13的变压器的初级侧数据双方。处理总线通信装置11为主控，由从属的保护控制装置12优先接收处理该次级侧数据和初级侧数据。

再有，图12所示的传输方向C1表示从数字数据汇总装置13取出初级侧数据，并发送到保护控制装置12的情况。

在图13中，作为处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14以外的第2装置，总线主控装置16被连接在相同的并行总线P-BUS上。

如图12所示，如果处理总线通信装置11为总线主控，则该总线处理的负载增大，可能对处理总线通信装置11处理的协议变换等的运算处理负载产生影响。这可以通过在处理总线通信装置11中采用高速数字运算处理器来解决。但是，在不需要高速化运算处理的情况下，作为第2装置，最好设置总线主控装置16，使数字式保护控制装置1内的处理负载均衡。

图13所示的传输方向C2表示总线主控装置16取入从数字数据汇总装置13发送的变电设备本体的主电路交流电量的数据(数字数据)，发送到作为从属的保护控制装置12的情况。

以上，用图12、图13说明了具体例。在确定作为主控的装置时，可考虑以下因素。要考虑的因素有数字式保护控制装置1的保护中继的方式(母线保护、变压器保护、输电线保护[距离中继、PCM中继等])、系统构成上的数据发送接收关系(形成线路单位的控制、还是汇总多个线路进行集中控制等)、装置内的数据发送接收的关系、采用的各装置的硬件性能、进行装置内不良监视的容易性等。

再有，本实施方式不受限于图12和图13的单主控方式。

(第2实施方式的特征)

如果数字式保护控制装置内的总线处理负载在作为主控的装置的处理能力上没有问题，则可以采用本实施方式。使时间性能和时间重要性稳定。由于在一处进行总线控制，所以不需要总线调解功能，可以简化硬件。而且，由于总线的不良模式也简单，所以总线监视也容易。

(第3实施方式)

下面用图14来说明第3实施方式。这里，仅图示数字式保护控制装置1。设备控制装置3-1～3-n和传感器组件2-1～2-n与第1实施方式相同，所以省略图示。

在该图中，在第1和第2实施方式中，将处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14用共用的并行总线P-BUS连接。

第3实施方式的特征在于对处理总线通信装置11内的传输数据进行处理的功能结构。在该图中，为了便于说明，仅图示必要的功能。处理总线通信装置11内的传输数据的处理主要由连接通信控制部件111和并行总线P-BUS2间的电桥112来进行。该电桥112还与数字式保护控制装置1内的并行总线P-BUS连接。

这里，处理数据是变电设备本体X1的主电路交流电量、控制信号、监视信息等，数字式保护控制装置1所需要的数据仅有该装置的保护区间及控制-监视区间的处理数据。因此，通过在处理总线通信装置11内设置电桥112，可以防止无用的数据流入保护控制装置12、数字数据汇总装置13和设备控制装置通信机构14间的传输总线(并行总线P-BUS)，可以防止装置内的总线业务量的恶化。

此外，由外部路由器等将处理总线P-NET上的数据传输进行桥接，与仅读取数字式保护控制装置1所需的保护区间和控制-监视区间的处理数据(处理总线上流动的数据)的方式相比，不需要上述路由器等外部设备。其结果，关系到削减系统构架的总成本。

并行总线P-BUS和并行总线P-BUS2采用同一传输方式的总线。例如，这表示在并行总线P-BUS上采用PCI总线时，并行总线P-BUS2也采用PCI总线。由于这两者是同一方式的总线，电桥112的桥接控制容易，不需要传输存取的复杂调解。因此，可以将硬件简化。

基本上将发送接收数据以垂直流动方式进行中继就可以，但也具有选择要中继的数据的功能。利用该功能，并行总线P-BUS和并行总线P-BUS2一方的数据被传送到不需要该数据的另一方，可以避免业务量恶化。再有，该并行总线P-BUS2是发送接收处理数据的总线。

在图2说明的结构中，处理总线P-NET(在图2中用标号Z29表示)跨接在变电站内的其他线路间，所以在其外部需要对总线业务量进行调整的设备(例如路由器和HUB等)。设置路由器的原因在于，将处理总线P-NET的业务量进行分离，确保总线传输的实时性。在没有路由器等情况下，有时传输的实时性受到损害。

下面说明这种情况。为了保护变电设备本体(包含输电线)，就保护母线和变压器来说，需要其他机架(或其他线路)的变电设备本体的主电路交流电量。但是，在不需要其他机架的电量时，在仅保护自端部部分就可以的输电线保护的距离中继和过电流保护、接地保护等中，在保护中继运算上仅需要自端的流过输电线的交流电量。这样，在多个线路构成的变电站系统中，根据其保护方式，在与其他机架之间有需要电量信息的处理总线传输的情况和不需要传输的情况。在不需要其他机架的电量信息时，如果变压器保护和母线保护上使用的庞大的电量数据流入本机架内的处理总线P-NET，则业务量不不要地恶化，传输的实时性被损害。

根据以上的理由，需要在外部设置路由器等，但在本实施方式中，由于具有简单的电桥功能，所以在外部不需要路由器等。但是，设置还是不设置外部路由器，都不限制本实施方式。

再有，本实施方式可应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第3实施方式的特征)

处理总线通信装置11内的处理数据发送接收总线(并行总线P-BUS2)成为与数字式保护控制装置1内的并行总线P-BUS共用的总线，所以不需要变换传输定时等的特殊电路，可以用简单的硬件实现电桥功能。此外，与用外部路由器等来桥接处理总线上的数据传输的情况比较，可削减系统构架的总成本。

(第4实施方式)

下面用图15来说明第4实施方式。这里，仅图示数字式保护控制装置1。设备控制装置3-1～3-n和传感器组件2-1～2-n的连接方式与第1实施方式相同，所以省略图示。

该图表示在第1实施方式和第2实施方式中，用共用的并行总线P-BUS连接数字数据汇总装置13、保护控制装置12、设备控制装置通信机构14、处理总线通信装置11的结构。第1实施方式的多主控方式和第2实施方式的单主控方式的任何一个方式都可采用本实施方式。

数字数据汇总装置13、保护控制装置12、设备控制装置通信机构14、处理总线通信装置11分别配有存储并行总线P-BUS上发送接收的数据的存储部。该存储部在处理总线通信装置11中是存储部110，在保护控制装置12中是存储部120，在数字数据汇总装置13中是存储部130，在设备控制装置通信机构14中是存储部140。

这些存储部110、120、130、140被预先分配在并行总线P-BUS的存储空间上，根据该分配，保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14间的数据发送接收在存储部交换中受到限制。

(第4实施方式的动作)

在本实施方式的存储部中，可以使用半导体存储器。该存储器的种类没有限定。根据采用的存储器，存储器控制电路有所不同。例如，在存储器中，可采用在不同的总线间的数据交换上有效的双端口存储器等。这种情况下，可以将并行总线P-BUS和各装置内的电路的主总线进行分离，不需要特殊的数据发送接收电路和调解电路，容易确保功能的质量。

在本实施方式中，具有将数字式保护控制装置1内的各装置间的数据发送接收预先分配在并行总线P-BUS的存储空间上的特征。利用并行总线上的地址总线，来确定被分配在总线上的地址空间。在该地址空间中，由硬件的解码电路来分配各装置的存储部110、120、130、140的地址范围。

该解码电路被配置在各存储部的控制电路内，判断对存储部的存取是否在指定地址范围内，并控制对存储部的存取。再有，在不同的存储部重复地址范围的分配时，通过其他控制信号(选择存储器的信号等)来控制对本存储器的存取。由应用软件向数字式保护控制装置1内的处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14的数据交换表示存储分配了地址空间的存储部的数据。应用软件根据发送接收数据的种类来确定存储数据的存储器区域，从存储器区域取出发送接收数据，并进行写入就可以。即，应用的编程容易。

例如，在图2的方式等中，通常由串行总线的处理总线将各装置间连接。因此，采用具有独特协议(TCP/IP、UDP等)的内部网络LAN技术的情况居多。

这种情况下，由IP地址管理各装置间的数据发送接收。发送端根据规定的协约组成数据帧，接收端进行相反地分解，存储在由自身管理的存储器等中。而在帧结构的生成等上，有时使用专用的LAN控制电路。

在本实施方式中，由全部共用的并行总线P-NET来连接处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14。也可以将特定的装置间仅由并行总线连接，在各装置间连接多个并行总线，从而取代上述连接。在总线特定的装置间，可以在存储部交换中发送接收数据，这也是本实施方式的变形例。

本实施方式可应用于不是并行总线P-BUS、而是串行总线连接的情况。本实施方式不需要通过具有独特协议的LAN将各装置间进行连接，所以可以非常有效地使用。

再有，本实施方式可应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第4实施方式的特征)

数字式保护控制装置1内的各装置的应用软件不意识到将各装置间连接的传输总线的存在，可进行存储空间(所谓的存储映射)上的数据交换。其结果，可以简化各装置间的与数据发送接收有关的应用软件，还可提高软件质量。

(第5实施方式)

下面用图16来说明第5实施方式。这里，仅图示数字式保护控制装置1。设备控制装置3-1～3-n和传感器组件2-1～2-n的连接方式与第1实施方式相同，所以省略图示。此外，为了便于说明本实施方式，仅图示必要的装置，省略其他记载。

图16所示的数字式保护控制装置1在数字数据汇总装置13内具有同步信号生成部件131和分频部件132。同步生成部件131从多个数字式保护控制装置共用的外部采样主控装置4中取入基准信号SS，向传感器组件2-1～2-n几乎同时分配采样信号SC1-SP。分频部件132对该采样信号SC1-SP进行N分频(N：整数)，分配给保护控制装置12。

该图表示以下具体例：在第1实施方式和第2实施方式的数字式保护控制装置1中，由共用的并行总线P-BUS连接处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14。

再有，采样主控装置4将同一基准信号分配给多个数字式保护控制装置1。例如，采样主控装置4以从其内部配置的时钟振荡器输出的时钟信号为基础来生成脉冲信号，通过信号驱动电路进行分配。

在基准信号的分配中，也可以利用GPS(Global PositioningSystem；全球定位系统)卫星。具体地说，由从GPS卫星接收的电波来生成1秒间隔的脉冲信号，将该1秒间隔的脉冲信号作为基准信号SS进行分配。这是将所谓的GPS接收组件用作采样主控装置4。这种情况下，不依赖于场所，可以生成高精度的1秒间隔的脉冲信号，所以在变电站内外的数字式保护控制装置之间容易获得采样同步。利用输电线的PCM中继等，对置端之间的采样同步容易进行。在需要附带时间信息时，可以由采样主控装置4分配从GPS的接收信号获得的时间。

(第5实施方式的动作)

图17表示基准信号SS和由该信号生成的采样信号SC1-SP的定时的关系。其中，图17表示将基准信号SS进行四分频来生成采样信号SC1-SP的例子。在该图的例子中，将基准信号SS的下降沿E11和采样信号SC1-SP的下降沿E12的偏差量EW用规定的周期计数器进行计测，对该偏差量EW进行校正。其结果，使偏差在理论上为“0”(实际上，容易进行硬件控制，通过使偏差为“0”而在规定的范围以内就可以)。在基准信号SS的每个周期中逐一进行偏差量的检测和校正，保证两信号的同步。

传感器组件2-1对接收的采样信号SC1-SP中包含的脉冲信号的上升沿或下降沿进行检测，与该检测同步，进行变电设备本体的多个电量的A/D变换处理(即，多路转换器的转换处理、A/D变换的一系列处理)。即，按采样信号SC1-SP的周期来采样主电路交流电量。此时，将被采样的数字数据SC1-DT逐一发送到数字数据汇总装置13。再有，在下一个采样开始(直至下一个边沿检测)前，将所有被采样的数字数据SC1-DT发送到数字数据汇总装置13。

以上的处理由所有的数字式保护控制装置和传感器组件的组合来进行，并且这些处理与共用的采样主控装置4的基准信号同步进行。其结果，在变电站内，实现与电量的采样同步的保护控制。在保护中继运算方式中，在母线和变压器的保护时，需要由处理总线那样的通信部来取入其他端的电量。因此，在保护中继运算方式中，在保护性能的精度确保上，需要使线路间的电量取入同步(采样同步)。在第5实施方式中，可容易地实现这种同步。

此外，在数字式保护控制装置1内，可以将同步于采样信号SC1-SP的N分频信号用作保护控制装置12的保护中继运算的基准信号SSP。

保护中继运算根据电量的采样数据(通常为时间序列数据)来实施，但保护中继运算周期和上述采样周期不一定相同。例如，设采样周期为7.5°电角度，运算周期为30°电角度。通过使采样相对于运算周期为过采样，可提高中继性能的情况居多。这种情况下，在本实施方式中，相对于采样周期，设运算周期为同步的N倍(N：整数)周期。在上述例子中，对于7.5°电角度，运算周期为30°电角度，所以如果将采样信号进行四分频，可以获得中继运算周期信号SSP。

如果中继运算周期信号SSP和采样信号SC1-SP不同步，则从传感器组件通过数字数据汇总装置13向保护控制装置12发送电量数据的定时和保护控制装置12的保护中继运算的定时产生偏差。此时，必要的时间序列的电量取入被延迟，产生取入损失，保护中继性能难以稳定。

在中继运算的周期不是采样周期的整数倍时，在中继运算时产生插补处理等，所以运算的负担容易增大。

如以上那样，通过使保护中继运算周期与采样周期同步，并且为采样周期的整数倍，可以确保保护中继的性能。

再有，在本实施方式的数字式保护控制装置1中，可以由1台容纳机架或盘构成，所以基准信号SSP的分配距离短。因此，不需要特殊的噪声对策，可以容易地分配。在图10所示的数字式保护控制装置1a那样构成的情况下，利用背板上的并行总线P-BUS以图形布线进行分配，所以非常安全。但是，如果在同一机架内，在装置内用专用布线进行布线就可以。此外，在图11所示的盘结构情况下，即使盘内布线增长，在1m以内的情况是通例，使用带有屏蔽的电缆就足够了。

本实施方式可应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第5实施方式的特征)

在分别用处理总线连接保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置3-1～3-n的情况下，处理总线通常成为LAN(Local AreaNetwork；局域网)方式，各装置和各装置的动作相互不同步。这种情况下，各装置和各装置间的协调困难，有时在作为变电设备系统的保护和控制的时间性能确保(对保护中继和变电设备的状态值的时间信息的赋予和对上级系统的有关信息传输的时间性能等)上产生障碍。

在本实施方式的数字式保护控制装置中，在一个装置内容纳保护控制装置12、数字数据汇总装置13、处理总线通信装置11和设备控制装置通信机构14，并且将必要的装置间用并行总线P-BUS连接。因此，在用并行总线P-BUS连接的装置间，容易实现数据取入和运算定时的协调。可容易分配用于管理保护运算时间所需的保护中继运算周期信号(与传感器组件的采样同步，并为其周期的整数倍的基准信号)，并进行共用。

(第6实施方式)

下面用图18来说明第6实施方式。这里，仅图示数字式保护控制装置1。设备控制装置3-1～3-n和传感器组件2-1～2-n的连接方式与第1实施方式相同，所以省略图示。此外，为了便于说明本实施方式，仅图示必要的装置，省略其他记载。

如图18所示，数字数据汇总装置13从外部的采样主控装置4取入基准信号SS，将必要的采样信号SC1-SP几乎同时地分配到传感器组件2-1～2-n。此外，数字数据汇总装置13对采样信号SC1-SP进行N分频(N：整数)，将N分频的信号SSP分配给保护控制装置12内的保护装置121。设备控制装置通信机构14内的同步信号生成部件141从采样主控装置4取入基准信号SS，生成与该基准信号SS同步的时间同步基准信号PPS，并几乎同时地分配给设备控制装置3-1～3-n和保护控制装置12内的控制部件122。

该图表示在第1实施方式和第2实施方式的数字式保护控制装置1中，由共用的并行总线P-BUS连接处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、设备控制装置通信机构14的例子。

(第6实施方式的动作)

确定保护功能的中继运算周期的信号SSP的处理与第5实施方式相同，所以省略说明。以下，仅说明控制部件122侧的处理。

控制部件122输入时间同步基准信号PPS。在图18中，该信号PPS经由装置内的并行总线P-BUS来发送，但也可以使用装置内专用线或印刷电路板上的布线图形。按与图17相同的方法进行由基准信号SS生成时间同步基准信号PPS。

用于装置控制的时间与用于变电设备本体侧的状态事件的采样时间同步。该时间的同步通常以1毫秒的精度(分辨率)来进行。在该精度下，请求进行状态事件的采样和时间信息的赋予。

因此，为了满足该控制规格，需要将用于时间同步的基准信号形成为至少1毫秒间隔的脉冲信号。而且，该1毫秒间隔的脉冲信号PPS被设备控制装置3-1～3-n、控制部件122共用。根据该信号的周期，在检测的状态事件上附加时间信息，所以按1毫秒的精度进行控制部件122的控制。此外，即使是设备控制装置3-1～3-n，也可按1毫秒的精度进行设备状态(油压、气压、切断器开关等)的采样、以及时间信息的赋予。再有，设备控制装置3-1～3-n在时间信息附加在采样信息中的情况下，需要将时间数据分配给设备控制装置3。

作为图18的变形例，也可以通过1毫秒以上的过采样来进行设备控制装置3-1～3-n的采样，取入该过采样数据CC1-DT的设备控制装置通信机构14将时间信息附加在该数据中。这种情况下，设备控制装置3-1～3-n不需要用于时间同步的基准信号PPS。设备控制装置通信机构14将接收的过采样数据进行间断，在该数据中附加根据接收到它的时刻的时间信息。再有，时间信息的附加也可以利用部件自身的实时时钟，也可以利用精度高并且不需要时间一致的GPS接收数据。

在图18中，示出了将保护控制装置12分成保护装置121、控制部件122的例子。另一方面，即使是将硬件完全共用的情况(即，用同一运算处理部实施保护和控制两运算的情况)，也可以采用本实施方式。这是因为同一运算部利用两个运算周期信号(保护中继运算、对状态变化的时间附加的运算)，可实现根据各个信号而使不同的程序任务工作。

再有，本实施方式可应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第6实施方式的特征)

对于同步定时不同的保护功能和控制功能双方，可用一个装置进行时间同步。而且，可以在一个装置内分配、共用保护功能上所需的用于同步的基准信号和控制功能上所需的用于同步的基准信号，确保保护和控制的时间性能，并且可独立工作。

因此，例如，即使是万一保护功能不良、不能维持功能的情况，也不丧失独立工作的控制功能。相反的情况也是如此。

(第7实施方式)

下面用图19来说明第7实施方式。这里，仅图示数字式保护控制装置1。设备控制装置3-1～3-n和传感器组件2-1～2-n的连接方式与第1实施方式相同，所以省略图示。此外，为了便于说明本实施方式，仅图示必要的装置，省略其他记载。

在图19中，示出在第1实施方式和第2实施方式中，由共用的并行总线P-BUS连接处理总线通信装置11、保护控制装置12、数字数据汇总装置13、以及设备控制装置通信机构14的情况。

而且，在该图中，示出从设备控制装置通信机构14将表示控制指令的控制信号CC1-DT输出到(一对一的传输)设备控制装置3-1。再有，设备控制装置3-2～3-n同样以一对一进行传输，但省略了图示。作为设备控制装置3-1～3-n的代表，用设备控制装置3-1表示。

(第7实施方式的动作)

设备控制装置通信机构14例如按与时间同步的周期巡回式地将表示控制指令的控制信号CC1-DT传输到设备控制装置3-1。在设备控制装置3-1中，根据接收控制信号CC1-DT的定时，取得变电设备的状态事件(油压、气压、切断器开关等现象)的时间同步。

在设备控制装置3-1～3-n中，需要表示用于时间同步的定时(对状态变化事件的时间信息赋予的精度需要1毫秒的情况居多，这种情况下为1毫秒的定时)信号。设备控制装置3-1～3-n从数字式保护控制装置1输入该定时信号(即时间同步基准信号)和包含控制指令(事故检测和选择控制的切断器开关指令等)的信号CC1-DT。这表示从数字式保护控制装置1向设备控制装置3-1～3-n下行方向的信号有两种。上行方向的信号是设备监视数据。

这种情况下，下行信号需要2条传输电缆，上行信号需要1条电缆，此外，在变电站内设置多个数字式保护控制装置。如果要在1台数字式保护控制装置上连接多个设备控制装置，则从变电站整体来看，传输电缆的数目增多。而且，设备控制装置侧也与2条接收电缆连接，所以该部分的硬件增大。

在本实施方式中，通过使下行传输为1条电缆，可以削减电缆数，并且可以削减设备控制装置的接收端口。

即，用1条电缆向设备控制装置3-1发送时间同步定时和控制指令。这种状况用图19的粗线框TSS表示。

表示控制指令的控制信号(由多个比特构成)，作为最小限度的结构，由表示数据开始的起始比特ST(或起始标记序列)和控制指令DATA构成。按与时间同步的定时(例如1毫秒)巡回式地发送该控制信号。与该时间同步的定时信号为高频(短周期)，可达到需要之上的精度。这种情况下，根据需要，设备控制装置将高频的定时信号进行分频，复原为必要的时间同步定时信号就可以。

此外，无论有无指令，都按上述周期发送控制指令。在没有指令时，可以附加表示‘没有指令’的信号，也可以发送保持前面的信号的控制指令。

在图示的TSS部分，表示设备控制装置3-1内的信号的接收处理。根据控制信号CC1-DT的各起始比特ST的开始定时(TA1、TA2、TA3)，生成周期信号(时间同步信号)TSS-A。这里，也可以在识别出不是起始比特ST的开始定时，而起始比特ST为正常的起始比特(或起始标记序列)的时刻获得定时(TB1、TB2、TB3)，生成周期信号(时间同步信号)TSS-B。后者的方法可确认起始比特的健全性，所以可靠性更高。

再有，起始比特ST可以使用由1比特表示的二进制数“0”、“1”。也可以使用多个比特的起始标记序列来取代起始比特，例如，也可以用“0001010101”这样的二进制数列来表示信号的开始。而且，在信号中，如果以从“0”到“1”、从“1”到“0”的切换方向，使用表示“1”、“0”的曼彻斯特传输，则传输质量进一步提高。再有，可以用电缆、光缆的任何一个来进行信息的传输。

如上所述，使用一对一的1条电缆，按与时间同步的定时巡回式地发送控制信号CC1-DT，可以将与接收到该控制信号CC1-DT的时间同步的定时信息传送到设备控制装置3-1。

再有，本实施方式可应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第7实施方式的特征)

即使是数字式保护控制装置和设备控制装置分离的情况，也可以在两者间获得同步。此外，在数字式保护控制装置和设备控制装置间还不需要设置仅分配同步信号的专用电缆。

(第8实施方式)

下面用图20来说明第8实施方式。再有，数字式保护控制装置1、设备控制装置3-2～3-n和传感器组件2-2～2-n与其他实施方式相同，所以省略。仅示出与其他实施方式不同的控制信号CC1-DTX和设备控制装置3-1的接收处理方式。

该图表示控制信号CC1-DTX，即与时间同步的定时(例如周期为1毫秒)相比，按过采样的周期巡回式地发送从设备控制装置通信机构14发送到外部的表示控制指令(事故检测和选择控制的切断器开关指令等)的控制信号。

设备控制装置3-1根据该高周期接收的定时来复原时间同步定时。

下面说明复原方法的具体例。如图所示，控制信号包含起始符号ST-1(可以是比特，也可以是标记序列)、时间同步标记F1及控制指令数据DATA1、下一个定时的起始符号ST-2、时间同步标记F2和控制指令数据DATA2。

与原来的时间同步定时相比，按过采样定时来发送控制信号，所以在时间同步定时的情况下，在时间同步标记F1和F2中，例如设置比特“1”，除此以外的情况设置比特“0”。标记也可由多个比特构成。设备控制装置3-1检测并确认接收到的控制信号的时间同步标记F1(＝“1”)和F2(＝“0”)，只在时间同步定时(在上述例中，为比特“1”)中，按该定时TC1来变化同步信号的脉冲。由此生成同步信号TSS-C。

在该方式中，可用时间同步标记来识别时间同步的定时(开始点)，可进行过采样的控制信号的传输和时间同步定时的转换。即，过采样的控制信号的传输表示控制指令的高速传输。

再有，本实施方式可应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第8实施方式的特征)

数字式保护控制装置1产生与时间同步周期相比过采样的巡回式的控制信号，并且在巡回式控制信号上按与时间同步的每个周期来附加并输出识别数据。接收到该信号的设备控制装置3-1按巡回式控制信号的接收定时来判别识别数据，获得与变电设备状态事件的时间同步。

由此，不仅具有与第7实施方式同样的特征，而且用与时间同步相比以过采样方式巡回式地将控制指令发送到设备控制装置3-1，所以可以高速地传输控制指令。因此，在事故检测时，可进行开关等的高速通断指令，并且可以在设备控制装置3-1中获得时间的同步。

(第9实施方式)

下面用图21来说明第9实施方式。再有，传感器组件2-1～2-n的连接方式与第1实施方式相同，所以省略图示。此外，为了便于说明本实施方式，仅图示必要的装置，省略其他的记载。

在图21中，示出在第1实施方式和第2实施方式中，将设备控制装置通信机构14置换为输入输出部件17的情况。输入输出部件17通过共用并行总线P-BUS与处理总线通信装置11、保护控制装置12、以及数字数据汇总装置13连接。

输入输出部件17通过金属线M，由可动式或静止式继电器部将对设备控制装置3A的控制指令进行通/断输出，由绝缘式输入部将来自设备控制装置3A的数据输入进行通/断输入。这种情况下的设备控制装置3A相当于现有形式的现场控制装置(图1的符号9-1)。

(第9实施方式的动作)

下面根据图示于图21的虚线框内的功能说明图(仅图示说明上需要的输入输出部)来说明输入输出部件17的动作。

在输出部D0中，通过来自装置内部驱动器DR的输出“0”，由直流电源P5对可动式继电器RY1的线圈进行激励，使接点闭合，对继电器RY1进行驱动。如果接点闭合，则从装置外引入的变电站内直流电源P110通过金属线M与设备控制装置3A电连接。在该继电器RY1中采用微型继电器，通过用继电器开口容量大的电力继电器RY2进行一次接收，也可以电连接直流电源P110。该电力继电器(也称为转换继电器)RY2与电子电路比较，使用大容量电流(几安培至几十安培)，所以装配在数字式保护控制装置1的外部，也可以与弱电部的数字组件分离。

这里，也可以不使用可动式继电器，而通过静止式的功率场效应晶体管(也称为功率FET)或可控硅元件来电连接直流电源P110。

此外，在输入部DI中，为了通过与外部输入的电绝缘来实现抗噪声，也可以使用光电连接器PH等，通过施加于其上的电压(直流电源P110和地N间电压)来输入外部信息。光电连接器PH大多以电阻R的分压来确定其输入灵敏度。通过调节光电连接器PH的灵敏度，确定成为通/断边界的输入电压。然后，通过数字式保护控制装置1内的电源P5的提升和地GND，以容易使用电子电路的电压，光电连接器PH取入二进制状态“0”、“1”。

输入为电压时，在外部金属线的引回下产生抗噪声和电压下降的问题。此时，也可以由继电器接收一次来自金属线M的信号，通过该继电器接点的通断来输入电压。

根据以上的结构，输入输出部件17可以将从保护控制装置12经由并行总线P-BUS接收的控制指令输出到设备控制装置3A。此外，可以输入设备控制装置3A的设备信息。

在图21中，将输入输出部件17连接到共用的并行总线P-BUS。也可以用专用的并行总线P-BUS3或串行总线S-BUS3与保护控制装置12连接来取代上述连接，并与共用并行总线P-BUS分离。这种情况示于图22。

图22所示的结构的优点在于，通过将控制指令的传输线路P-BUS3和并行总线P-BUS进行分离，控制指令的传输不受并行总线P-BUS上的传输的影响。例如，有从数字数据汇总装置13向保护控制装置12的交流电量数据的传输等影响。因此，可以提高控制指令的时间性能(例如，传输选择控制的时间和对事故的显影时间)。

再有，本实施方式仅将设备控制装置通信机构14置换为输入输出部件17，可以应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第9实施方式的特征)

即使在设备控制装置的接口与通信部的数字化不对应的情况下(现有的设备控制装置)，通过与金属线等与本发明的数字式保护控制装置相连接，也可以传输信息(包含控制指令)。再有，该通/断信息的输入输出是使用标准的站内直流电源、即DC110V。但是，也可以使用非标准电压。

第1或第2实施方式的数字式保护控制装置原来可应用于以通信部连接的数字系统(变电设备系统)。但是，实际上，变电站(或电站)内部传输在成为全部用通信部连接的数字通信时有转换期间，假设因变电设备的增设或替换等而逐渐进行对应于数字传输的置换。这种情况下，本实施方式可与现有设备控制装置连接，所以在这样的转换时，可有效地利用。

(第10实施方式)

下面用图23说明第10实施方式。再有，传感器组件2-1～2-n的连接方式与第1实施方式相同，所以省略图示。此外，为了便于说明本实施方式，仅图示必要的装置，省略其他的记载。

在图23中，示出在第1实施方式和第2实施方式中，用共用的并行总线P-BUS连接设备控制装置通信机构14、处理总线通信装置11、保护控制装置12、以及数字数据汇总装置13的情况。

而且，本实施方式的设备控制装置通信机构14通过通信部CC1(例如，一对一的下行专用串行传输路径)与外部的输入输出部件17A连接。该输入输出部件17A还通过金属线M与设备控制装置3A连接。设备控制装置3A对应于现有形式的现场控制装置(图1的符号Z9-1)。输入输出部件17A和设备控制装置3A间的输入输出结构和动作与第9实施方式相同，所以省略说明。

再有，输入输出部件17A的输出部D0和输入部DI的结构与图21相同。

(第10实施方式的动作)

本实施方式与第9实施方式的不同点在于，在数字式保护控制装置1内配有设备控制装置通信机构14，将外部的输入输出部件17A用作中继部，实现与现有形式的设备控制装置3A的接口。即，从数字式保护控制装置1对设备控制装置3A的控制指令(事故检测及选择控制中的对开关的通断指令等)是使用通信部的数字信号，所以由输入输出部件17A内的通信控制部接收，对控制指令的类别进行解码。然后，通过将施加在一个对应的输出部的金属线M上的电压进行通/断，将指令传送到设备控制装置3A。

此外，设备控制装置3A的上行信息(设备状态变化等)也被对应的金属线M传送，以通/断方式输入到输入输出部件17A。输入的信息通过通信控制部，作为设备监视数字数据由通信部CC1(例如一对一的上行专用串行传输路径)发送到数字式保护控制装置1。

再有，本实施方式可应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第10实施方式的特征)

可以由外部输入输出部件17A对现有形式的设备控制装置3A和数字式保护控制装置1间的信息传输进行中继连接。在向数字化转换的过度期中，设备控制装置大多为现有方式。这种情况下，形成用输入输出部件17A进行中继连接的系统结构，在数字化的转换结束时，仅拆下该输入输出部件17A，进行再连接即可。

通/断输入输出部是DC110V级的强电部，所以在浪涌耐压等关系上，不得不变得大型。在本实施方式中，将外部输入输出部件17A与数字式保护控制装置1分离，所以对数字式保护控制装置1的大小不产生影响。此外，即使输入输出部件17A大型化，由于与数字式保护控制装置1分离，所以也可将其设置在可确保空间的部位。

(第11实施方式)

下面用图24来说明第11实施方式。再有，传感器组件2-1～2-n、设备控制装置3-1～3-n的连接方式和数字式保护控制装置1内的装置11～14与第1实施方式相同，所以省略图示。此外，为了便于说明本实施方式，仅图示必要的结构。

在该图中，示出配有上表面通风孔UH和底面通风孔LH的数字式保护控制装置的容纳机架10F、送风部件6、连接到送风部件6的温度传感器HE。W1～W4表示送风的流向。

作为送风部件6，由电机使扇叶旋转进行送风，从底面通风孔LH吸入空气，强制性地从上表面通风孔UH排出。由于使用该强制空气冷却方式，所以可确保对装配在机架10F内的光部件的通风路径。其结果，可抑制对于温度的光部件的恶化，可以延长寿命。

送风部件6通常为轴承式的风扇，被认为会产生磨损恶化。为了抑制这种恶化，用温度传感器HE等监视机架10F的周围温度，通过仅在规定温度时进行送风，可以节省送风部件6的总运行时间。此外，无论传感器如何，也可以以时间为基准有计划地进行送风和停止送风。也可以仅白天送风，夜间不送风等。

数字式保护控制装置1通常被连续使用几十年以上，所以需要避免降低装置的故障率。光部件与其他电子部件比较，故障率低一个数量级(大约几百Fit)。光部件以发光部的电流方式进行消耗。而且，电流依赖于温度，在高温状态下，消耗电流也增加，促进了发光部的消耗。

在对系统进行数字化，以通信部连接的变电站内保护控制系统中，为了确保通信质量，与电缆相比，大多使用光缆。因此，在光传输部中使用很多光部件，存在装置的故障率恶化的倾向。

在大多使用这样的光通信的保护控制系统中，光部件的恶化导致系统的恶化，成为系统的MTBF(平均故障间隔)长期化的瓶颈。因此，需要抑制光部件的恶化，改善装置的故障率。因此，最好对光部件强制地进行空气冷却，降低其温度。

(第11实施方式的动作)

图24的引出的图示部XE1表示容纳机架10F内的一部分硬件。它表示在印刷电路板B1上封装了光部件P1，在印刷电路板B2上封装了部件Y1X、Y2X的例子，但这种情况下，部件Y1X、Y2X成为障碍，来自底面的送风W2妨碍对光部件P1的送风。

相反，在图示部XE2中，对印刷电路板B2的装置封装位置为Y10、Y20，可确保对光部件P1的通风路径，送风W3从底面无阻抗地流到上面。

而且，如引出的图示部XE3所示，也可以按规定角度α来设置送风的转向板，使送风部FAN1的送风W4高效率地流过印刷电路板B1和印刷电路板B2之间。

如以上那样，通过搭载送风部件6，确保对光部件P1的通风路径，可改善数字式保护控制装置1的故障率。

再有，本实施方式可应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第11实施方式的特征)

与电气部件和电子部件比较，可降低故障率高的光传输部件的故障率。在将数字式保护控制装置1装配在变电设备本体或其附近的情况下，以及装配在室外等情况下，或设置在与变电设备分离的室内控制室等中，而没有空调设施的情况下，特别有效。这里，设置于有所述空调的室内也有效。仅存在设置环境造成的相对效果的差异。

此外，根据设置环境的周围温度，为了控制送风，可避开送风部件6的常时间连续运转，抑制送风部件6的可动部分的恶化。而且，通过确保通风路径，可以不损害通风效果，以便对光传输部高效率地进行强制空气冷却。

通过采用本实施方式，可改善作为光通信系统构成的变电站内保护控制系统整体的MTBF。

(第12实施方式)

下面用图25来说明第12实施方式。再有，数字式保护控制装置1内的处理总线通信装置11和数字数据汇总装置13、以及设备控制装置3-2～3-n和传感器组件2-1～2-n的连接方式与第1实施方式相同，所以省略图示。此外，为了便于说明本实施方式，仅图示必要的装置，省略其他记载。

图25表示对变电设备的控制指令(根据事故检测及选择控制，对开关的通断指令等)的传输路径。在数字式保护控制装置1的保护控制装置12中，利用经由数字数据汇总装置13取入的变电设备本体的主电路交流电量进行保护中继运算，事故检测时对开关输出通断指令(包含再闭路)此外，经由变电站总线S-BUS接收来自上级系统的设备选择控制指令，将选择和控制指令输出到变电设备。

由保护控制装置12的运算部124(如图7所示，也可以分成保护和控制)处理这些指令，从并行总线P-BUS的传输控制部125输出到设备控制装置通信机构14。表示该控制指令的控制信号由总线传输部件143接收，并被运算部144进行中继处理。然后，控制信号经由内部总线146、串行传输部件145、一对一串行传输路径CC1，被设备控制装置3-1的串行传输部311接收处理。

再有，传输的控制信号例如是由多个比特的二进制序列构成的命令。该命令由串行传输部311变换成并行数据，经由内部总线PD转送到驱动控制部件312。在驱动控制部件312中，对于该命令，进行差错检查。没有差错时，将驱动信号SD输出到驱动器313，通过功率继电部件314成为最终级的控制输出Y。在该图中，表示通过设备控制装置内的电源P5和驱动器313来激励线圈，将接点闭合，与电源P110进行电连接的可动式电力继电器。也可以利用静止式的半导体开关元件或功率FET来取代可动式电力继电器。

根据该控制输出Y，对断路器、断路开关进行通断控制。

(第12实施方式的动作)

对以上的处理流程进行小结，从控制指令的发送元至最终的接收元为以下的路径。

·从运算部124至总线传输部件125：箭头TR1

·从总线传输部件125至总线传输部件143：箭头TR2

·从总线传输部件143至运算部144：箭头TR3

·从运算部144至串行传输部件145：箭头TR4

·从串行传输部件145至串行传输部件311：箭头TR5

·从串行传输部件311至驱动控制部件312：箭头TR6

以上，从TR1至TR6，经由几个部件和传输路径，所以用多个比特表现控制指令的命令的数据质量非常重要。从发送元至最终接收元，在有几个部件和传输路径的情况下，因这些部件或传输路径的部分不良(包含一过性不良)，在命令中产生比特差错的比例增大。其结果，因包含错误比特的命令，最终级中成为错误的控制输出信号Y的比例增大。

为了避免这种情况，采用以下方法是有效的：数字式保护控制装置1内根据规定的规则来构成命令，最终级的驱动控制部件312根据所述规则进行差错检测。

作为规定的规则，例如，在用8比特的二进制数构成控制指令时，可以使用附加1比特作为奇偶比特进行差错检测的方法或将纠错码(ECC码)附加在控制指令中进行差错检测的方法。此外，还有在命令中附加规定的标记序列，由驱动控制部件312确认该标记序列没有被破坏，并判断为正常的方法。而且，还有在控制指令的比特串中附加反转比特串，由驱动控制部件312检查是否为控制指令和反转比特串的排列的方法。再有，本实施方式不限定于以上的差错检查方法。

有各种检测传输路径上的传输差错的技术。在本实施方式中，在控制指令的发送元(或数字式保护控制装置1内的规定部件)中，按规定规则进行命令化。因此，可以由最终级的驱动控制部件312检测命令的差错，而不依赖于不良发生在哪个部件或传输路径中。

再有，在驱动控制部件312检测出差错时，废弃该命令，也不执行命令。然后，将检测出差错的情况经由一对一串行传输路径CC1对数字式保护控制装置1进行应答。通过接收该应答，数字式保护控制装置1监视命令的重发或差错通知的频度。此外，数字式保护控制装置1锁定对该设备控制装置3-1的控制指令发送，将产生不良的情况通知变电站总线S-NET的监视服务器(图2的Z4)。

再有，本实施方式可应用于第1实施方式和第2实施方式中例示的所有方式。

(第12实施方式的特征)

在不基于现有的通信部的方式(图1)中，如第10实施方式和第11实施方式所述那样，数字式保护控制装置和设备控制装置间通过将一对一的金属线的电压进行通/断(ON/OFF)来传输信息。这种情况下，控制指令通过将金属线的电压进行通/断来传输，所以需要控制指令数目的电压通/断部及金属线。但是，在本实施方式中，可使用通信部以多个比特将所有的控制指令作为命令来表现，所以可用一条发送通信线路将信息传输给设备控制装置。

这里，信息传输从向一对一的金属线的电压施加被置换为通信，所以可传输大量的信息，但相反地，保证通信质量就变得更重要。关于通信媒体的质量，可用抗噪声强的曼彻斯特码传输或差错检测码或设置序列等对策来处理。

但是，在生成差错检测码之前的阶段产生信号质量不良的情况下，不良信号被原样传输到设备控制装置，在接收端不能检查信号的不良。因此，存在控制输出的误动作、与误动作相关联的危险。

为了防止这种情况，可采用以下方法：来自数字式保护控制装置的控制指令形成基于规定的规则的命令，作为终端的接收端的设备控制装置确认基于该规则的命令，判定命令中是否没有错误。通过这一系列的处理，可以保证控制指令传输的数据质量。

(第13实施方式)

下面用图26来说明第13实施方式。再有，省略传感器组件、数字数据汇总部的图示。

在该图中，示出在将多个数字数据汇总装置、多个设备控制装置和多个保护控制装置用处理总线P-NET1连接的变电设备系统中，将控制信号从连接到处理总线P-NET1的数字式保护控制装置1E传输到设备控制装置3-1-P的路径。

在数字式保护控制装置1E中，将保护控制装置12和处理总线通信装置11用并行总线P-BUS连接，不包括设备控制装置通信机构14和数字数据汇总装置13。这样的数字式保护控制装置1E的情况下，经由处理总线P-NET1与设备控制装置3-1-P相连接。这与图2所示的方式相同。

这里，处理总线P-NET1由连接总线的HUB(HR)、根据目的地地址控制传输方向的路由器等(HR)、以及传输电缆构成。

此外，在设备控制装置3-1-P中，将处理总线通信装置315和驱动控制部件312用内部总线PD连接。从驱动控制部件312至控制输出Y的结构和动作与第12实施方式相同。

该处理总线通信装置315有与数字式保护控制装置1E的处理总线通信装置11大致相同的结构。

(第13实施方式的动作)

图26的情况与图25有所不同，控制指令(基于事故检测和选择控制的断路器通断指令等)的传送路径经由处理总线P-NET1。将路径归纳如下。

·从保护控制装置12至处理总线通信装置11：箭头TR11

·从处理总线通信装置11至处理总线P-NET1：箭头TR12

·处理总线P-NET1内：箭头TR13

·从处理总线通信装置315至驱动控制部件312：箭头TR14

以上，从TR11至TR14，经由几个部件和传输路径，所以用多个比特表现控制指令的命令的数据质量非常重要。从发送元至最终接收元，在有几个部件和传输路径时，因这些部件或传输路径的部分不良(包含一过性不良)，在命令中产生比特差错的比例增大。其结果，因包含错误比特的命令，最终级成为错误的控制输出信号Y的比例也增大。

为了避免这种情况，可采用以下方法：数字式保护控制装置1E内的例如保护控制装置12根据规定的规则来构成命令，最终级的驱动控制部件312根据所述规则进行差错检测。差错检测和处理方法与第12实施方式相同。再有，在本实施方式中，经由处理总线P-NET1，将命令的差错通知数字式保护控制装置1E。

(第13实施方式的特征)

具有与第12实施方式相同的特征，特别是将从控制装置向设备控制装置的控制指令通过处理总线P-NET1来传输。在它们之间还存在路由器或HUB等通信中继设备。因此，根据本实施方式，从控制指令的发送元至最终终端的接收元(设备控制装置)，可保证作为一环的控制指令的数据质量。

(第1～第13实施方式的特征小结)

根据上述实施方式，可以消除以往封装于保护控制装置中的变电设备本体间的模拟输入输出电路，并且输入输出全部经由通信部。因此，不存在使用大电压、大电流的电路，作为硬件构成，可仅用处理保护控制功能的数字运算处理部和进行通信处理的通信部来构成。其结果，可进行硬件的大幅度削减，即可进行装置的小型化和电缆的大幅度削减。

此外，通过装置的小型化，变电设备本体的组装也容易。而且，通过在各组件中配有数字运算处理器进行数字化，可进行各组件和变电设备本体的自我诊断。此外，通过用通信部连接各组件，可以有效地灵活使用各种信息，极大地提高稳定运行性和经济性。

而且，通过共用或以单独的并行传输媒体来连接保护控制装置、数字数据汇总装置、设备控制装置通信机构和处理总线通信装置的一部分或全部，可进行数字式保护控制装置内的信息传输的高速化。因此，容易确保变电设备本体的保护和监视控制的实时性。

此外，在配有保护控制装置、数字数据汇总装置、设备控制装置通信机构和处理总线通信装置的数字式保护控制装置中，可以提高作为保护控制的时间性能和事故响应动作等装置所必需的性能规格。

Claims (13)

1.一种数字式保护/控制装置，包括：

数字数据汇总部，经由第一串行总线输入检测变电设备本体的主电路的交流电量的来自一个或多个传感器组件的输出，作为数字数据进行汇总；

保护/控制部，根据从所述数字数据汇总部输出的数字数据，输出进行所述变电设备本体的、至少保护和控制之一的控制信号；

设备控制装置通信部，经由第二串行总线输入从控制所述变电设备本体的一个或多个设备控制装置输出的设备监视数据，并将该设备监视数据向所述保护/控制部输出，并且，输入从所述保护/控制部输出的控制信号，将该控制信号经由所述第二串行总线向所述设备控制装置发送；

处理总线通信部，经由第三串行总线来中继在所述保护/控制部、所述设备控制装置通信部、所述数字数据汇总部的至少一部分和所述数字式保护/控制装置外部之间进行的数据传送；以及

并行传输媒体，将所述数字数据汇总部、所述保护/控制部、所述设备控制装置通信部、所述处理总线通信部间的至少一部分进行连接；

其中，以多主控方式进行所述数字数据汇总部、所述保护/控制部、所述设备控制装置通信部、所述处理总线通信部间的至少一部分中的数据发送接收。

2.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其中，将所述数字数据汇总部、所述保护/控制部、所述设备控制装置通信部、所述处理总线通信部间的至少一部分的数据发送接收变换成所述多主方式，并以单主控方式进行。

3.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其中，将所述数字数据汇总部、所述保护/控制部、所述设备控制装置通信部、所述处理总线通信部间及该处理总线通信部内的传输总线作为共用传输方式的总线，所述总线包括电桥。

4.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其中，所述数字数据汇总部、所述保护/控制部、所述设备控制装置通信部、所述处理总线通信部的至少一部分是存储数据的存储部，包括分配了所述至少一部分的装置间的总线存储空间的存储部，并且根据所述分配，在该存储部交换中进行所述至少一部分部件间的数据发送接收。

5.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其中，根据所述传感器组件中用于进行交流电量的采样检测的采样信号的整数倍周期的保护中继运算基准信号，所述保护/控制部进行保护中继运算。

6.如权利要求5所述的数字式保护/控制装置，其中，数字式保护/控制装置还包括生成与用于生成所述采样信号的基准信号同步的时刻同步基准信号和保护中继运算基准信号的装置；

所述变电设备本体控制的至少一部分与所述时刻同步基准信号同步，所述变电设备本体保护的至少一部分与所述保护中继运算基准信号同步。

7.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其中，所述保护/控制部以规定的周期发送所述控制信号，所述设备控制装置根据接收所述控制信号的定时进行所述变电设备本体的监视。

8.如权利要求7所述的数字式保护/控制装置，其中，所述保护/控制部在按所述规定周期发送的所述控制信号中周期性地附加识别数据，所述设备控制装置对应于有无对接收的所述控制信号的附加识别数据而生成定时，根据所述定时控制所述变电设备本体。

9.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其中，所述数字式保护/控制装置由可动式或静止式中继部通/断输出对所述设备控制装置的控制信号，在绝缘式输入部件中通/断输入来自所述设备控制装置的数据输入。

10.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其通过所述第二串行总线同外部的输入输出装置连接，并经由所述输入输出装置和所述第二串行总线，与所述设备控制装置进行数据的发送接收，所述外部的输入输出装置是由可动式或静止式中继部通/断输出对所述设备控制装置的控制指令，并由绝缘式输入部通/断输入来自所述设备控制装置的数据输入。

11.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其中，将数字式保护/控制装置的传输路径的至少一部分用光传输部件构成，数字式保护/控制装置还包括根据预定的条件向所述光传输部件送风的送风部件。

12.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其中，将从所述数字式保护/控制装置对所述设备控制装置的控制信号作为由多位构成的基于预定的规则的命令，接收了所述命令的所述设备控制装置检测所述命令的差错。

13.如权利要求1所述的数字式保护/控制装置，其中，所述保护/控制装置具有保护功能和控制功能两者。

Images