DE3010356A1 - Schutz-steuergeraet - Google Patents

Schutz-steuergeraet

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Description

Firma TOKYO SHIBAURA DENKI KABUSHIKI KAISHA, 72, Horikawa-Cho, Saiwai-Ku, Kawasaki-Shi, Kanagawa-Ken, Japan
Schutz-Steuergerät
Die Erfindung betrifft ein Schutz-Steuergerät für eine elektrische Kraftanlage, in welchem eine digitale Verarbeitungseinrichtung, wie ein Mikrocomputer, eingesetzt ist und in das verschiedene für den Schutz und die Steuerung des Systems erforderliche Daten leicht eingesetzt werden können.
In einem normalen Schutz-Steuergerät für die Steuerung und den Schutz einer elektrischen Kraftanlage sind die für die Steuerung und den Schutz erforderlichen verschiedenen Daten vorher mit Hilfe von Einrichtungen mit Einstell-Abgriffen, Drehschaltern, veränderbaren Widerständen und dergleichen eingestellt worden. Im einzelnen besteht ein Distanzrelais für den Schutz einer übertragungsleitung aus einer Kombination aus einem oder mehreren Überstromrelais, Unterspannungsrelais, Unterstromrelais, mho-Relais, Reaktanzrelais, Überspannungsrelais, Richtungsrelais und dergleichen, die für ihre Operation jeweils verschiedene Daten benötigen. Infolgedessen ist die Gesamtzahl der Dateneinstelleinrichtungen, die für das Distanzrelais erforderlich sind, extrem groß. Da ferner die für den Schutz und die Steuerung der übertragungsleitungen
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für die elektrische Leistung durch die Arten der Übertragungsleitungen differenziert werden, müssen die Daten durch einen Operator besonders errechnet und eingestellt werden.
In letzter Zeit wird infolge des erheblichen Fortschrittes in der digitalen Verarbeitungstechnik eine digitale Verarbeitungseinrichtung, wie ein Mikrocomputer, in großem Umfange für den Schutz und die Steuerung der Kraftubertragungsanlage und dergleichen verwendet.
Eines der vorteilhaften Merkmale eines solchen digitalen Schutz-Steuer-Gerätes besteht darin, daß die Funktionen der verschiedenen Komponenten der Schutzrelais, wie oben beschrieben, durch eine einzige digitale Verarbeitungseinrichtung erreicht werden können, die auf einer Anzahl von Programmen betätigt werden, weshalb die Größe des Schutz-Steuer-Gerätes wesentliche verringert werden kann.
Wenn aber in dem Schutz-Steuer-Gerät die oben erwähnte große Anzahl von Dateneinstellvorrichtungen verwendet werden, wird das vorteilhafte Merkmal der Verringerung der Größe des Gerätes wesentlich vermindert.
Dieser Schwierigkeit kann begegnet werden durch Speicherung der großen Anzahl erforderlicher Daten in einer Speichereinrichtung mit Hilfe eines einzigen Eingabebauteils. Es gibt zwei Verfahrensarten zur Verwirklichung dieses Merkmals, wobei eine einen Schreib-/Lese-Speicher bzw. Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) verwendet, der sowohl in der Schreib-Betriebsart als auch in der Lese-Betriebsart betriebsfähig ist, während die andere
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einen Festwertspeicher oder Nur-Lese-Speicher (ROM) verwendet.
Die Verwendung eines Schreib-VLese-Speichers (RAM) ist aber nicht anwendbar, weil die in dem RAM gespeicherten Daten verlorengehen, wenn eine Stromquelle für das Schutz-Steuergerät ausfällt. Die Verwendung eines ROM ist auch nicht vorteilhaft, weil ein ROM in Form einer integrierten Schaltung (IC) eine besondere Schreibeinrichtung, genannt "ROM-Schreiber" erfordert, dessen Arbeitsweise äußerst kompliziert ist und weil die Verwendung des "ROM-Schreibers", der jederzeit den ROM wieder neu einschreibt, äußerst störanfällig ist.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schutz-Steuergeräts für eine elektrische Kraftübertragungsleitung oder dergleichen, in das die für die Operation erforderlichen Daten leicht eingesetzt werden können und bei dem die oben beschriebenen. Schwierigkeiten der bekannten Schutz-Steuergeräte im wesentlichen vermieden sind.
Durch die Erfindung wird auch ein Schutz-Steuergerät für eine elektrische Kraftübertragungsleitung und dergleichen geschaffen, in das die erforderlichen Daten elektrisch eingestellt und zurückgesetzt bzw. gelöscht werden können.
Durch die Erfindung wird auch ein Schutz-Steuergerät geschaffen, in welchem die einmal eingesetzten (eingeschriebenen) erforderlichen Daten nicht flüchtig sind (oder verlorengehen), und zwar auch im Falle eines Fehlers der Stromquelle.
Durch die Erfindung wird ferner ein Schutz-Steuergerät für eine
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elektrische Kraftübertragungsleitung und dergleichen geschaffen, bei welchem die Größen der für die Einstellung verschiedener Daten benötigten Teile wesentlich verringert werden können.
Diese und weitere Vorteile der Erfindung werden erreicht durch eine Schutz-Steuerschaltung für eine elektrische Kraftanlage, die gekennzeichnet ist durch eine nicht flüchtige Speicheranordnung, in die Daten elektrisch eingeschrieben werden können, durch einen Eingangs-Bauteil für die Bestimmung von Adressen und die Einstellung von Daten in die bezeichneten Adressen in der nicht flüchtigen Speicheranordnung, durch eine Steuerschaltung für die Steuerung der Speicheranordnung und des Eingangs-Bauteils in der Daten-Einstelloperation und durch eine digitale Verarbeitungsvorrichtung zur Ausführung von Schutz- und Steueroperationen für die elektrische Kraftanlage, und zwar aufgrund der so in die nicht flüchtige Speicheranordnung eingestellten Daten.
Die digitale Verarbeitungsanordnung ist vorzugsweise als Mikrocomputer mit einer flüchtigen Daten-Speicheranordnung ausgebildet, und es werden die Inhalte der nicht flüchtigen Speicheranordnung vorzugsweise periodisch von der nicht flüchtigen Speicheranordnung zur flüchtigen Speicheranordnung übertragen, und zwar unter Benutzung einer anderen Zeitperiode als die Einstellzeit der Daten in die nicht flüchtige Speicheranordnung, so daß die so übertragenen Daten für den Schutz und die Steuerung der elektrischen Kraftanlage verwendet werden.
Vorzugsweise besitzt die nicht flüchtige Speicheranordnung eine Anzahl von Speicherzellen, die je einen nicht flüchtigen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MNOS FET) und eine Metalloxid-Halbleiter (MOS)-Flip-Flop-Schaltung enthalten, die in ei-
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nem einzigen Paar miteinander kombiniert sind.
Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,
Fig. 2 ein Diagramm, welches die Steuerung einer üblichen, nicht flüchtigen Speicheranordnung zeigt, die elektrisch eingeschrieben werden kann,
Fig. 3 ein Diagramm, welches die Steuerung einer nicht flüchtigen Speicheranordnung zeigt, das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird und das auch elektrisch eingeschrieben werden kann, und
Fig. 4 ein Schaltbild, welches eine Speicherzelle in der nicht flüchtigen Speicheranordnung zeigt.
Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes ein Schutz-Steuergerät, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.
In dem Schutz-Steuergerät sind eine nicht flüchtige Speichereinrichtung 1, die elektrisch eingeschrieben werden kann und Eingangs-Bauteil 2 vorgesehen, welches Adressen bestimmt und die für den Schutz und die Steuerung, beispielsweise einer elektrischen Kraftübertragungsanlage, erforderlichen Daten in die bezeichneten Adressen einspeichert. Eine Steuerschaltung 3 ist ferner in dem Gerät zur Steuerung der Speicheranordnung 1 und des Eingangs-Bauteils 2 unter den Instruktionen von außerhalb vorgesehen. Die in die Speicheranordnung 1 eingeschriebenen Da-
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ten werden wahlweise ausgelesen und in einer digitalen Verarbeitungseinrichtung 4, wie z.B. einem Mikrocomputer, für den Schutz und die Steuerung einer elektrischen Kraftanlage oder dergleichen verwendet, die durch ein Bezugszeichen 5 in Fig. 1 bezeichnet ist.
Die digitale Verarbeitungseinrichtung 4, z.B. ein Mikrocomputer, enthält, wie es an sich bekannt ist, eine Zentraleinheit (CPU) 41, einen Eingangs-/Ausgangs-Bauteil (I/O) 42, eine Programm-Speicheranordnung 43 und eine Daten-Speichereinrichtung (DM) Durch die Eingangs-/Ausgangs-Einrichtung 42 können verschiedene andere Daten, die für die Steuerung des Systems 5 erforderlich sind, eingeführt werden, während der Ausgang der digitalen Verarbeitungseinrichtung dadurch abgegeben wird. Die nicht flüchtige Speichereinrichtung 1 und die Daten-Speichereinrichtung werden im folgenden erste Speichereinrichtung bzw. zweite Speichereinrichtung- genannt. Da die digitale Verarbeitungseinrichtung keine Hauptkomponente in der Daten-Einstelloperation für das Schutz-Steuergerät ist, soll sie nicht näher beschrieben werden.
Die nicht flüchtige Speicheranordnung 1 benutzt beispielsweise MNOS-Elemente. Im einzelnen kann eine Speicherzelle der Speichereinrichtung 1 eine flüchtige MOS-Flip-Flop-Schaltung und nicht flüchtige MNOS-Feldeffekttransistoren enthalten, die miteinander kombiniert sind, wie es in Fig. 4 gezeigt ist. Da eine in den MNOS-Feldeffekttransistoren gespeicherte Information auch nach einem Fehler der arbeitenden Leistungsquelle zurückgehalten werden kann, kann die Reproduktion der Information durch Übertragung der zurückgehaltenen Information in die MOS-Flip-Flop-Schal-
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tungen verwirklicht werden, nachdem die Spannung bzw. der Strom wieder eingeschaltet worden ist.
Bisher hat man die oben beschriebene, nicht flüchtige Speichereinrichtung (NVRAM), z.B. der Art TMM 142 der Anmelderin, in die Daten elektrisch eingeschrieben werden können, in einer normalen Datenverarbeitungstechnik verwendet, um bei Auftreten eines Fehlers der Betriebsleistung einen Schutzraum vorzusehen. Wenn z.B. in der Berechnung einer Gleichung X-A+B+C ein Fehler einer Spannungsquelle auftritt, und zwar in dem Augenblick, in welchem die Berechnung von A+B fertiggestellt ist, sind die Summe A+B und die Daten C in der nicht flüchtigen Speichereinrichtung (NVRAM) gespeichert worden, so daß der verbleibende Teil der Berechnung leicht wieder aufgenommen werden kann, wenn die Speisespannung wiederkehrt. In einem anderen Beispiel der üblichen Anwendung sind verschiedene Programme für die Datenverarbeitungstechnik anstatt der oben beschriebenen Daten in der nicht flüchtigen Speichereinrichtung gespeichert worden.
Fig. 2 ist ein Diagramm zur Erläuterung des üblichen Vorganges der Steuerung der NVRAM.
In Fig. 2 bezeichnet ein Symbol I 1J eine Operation, in der Daten in die MOS-Flip-Flop-Schaltungen eingeschrieben oder aus diesen ausgelesen werden, und zwar während die Leistungszuführung richtig ist, während das Symbolf 2J eine Operation für die Übertragung der Inhalte der MOS-Flip-Flop-Schaltungen in die MNOS-FeIdeffekttransistoren während eines frühen Teiles dos Spannungsquellenfehlers bezeichnet. Das Symbol ( 3J andererseits bezeichnet einen Zustand der Operation für die Rückbringung der Daten
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von den MNOS-Feldeffekttransistoren in die MOS-Flip-Flop-Schaltungen, wenn die Operations-Spannungsquelle wiederkehrt.
Gemäß der Erfindung wird die Fähigkeit der nicht flüchtigen Speicheranordnung der oben genannten Art, Daten zu bewahren, allein für die Einstellung von Daten, die für die Operation des Gerätes zum Schutz und zum Steuern einer elektrischen Kraftübertragungsanlage und dergleichen benötigt werden, ohne daß übliche Dateneinstellvorrichtungen verwendet werden.
Das neue Verfahren der Verwendung der nicht flüchtigen Speichereinrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser Figur bezeichnet das Symbol (\\ eine Betriebsart ähnlich derjenigen, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, jedoch mit der Ausnahme, daß die Daten aus den Flip-Flop-Schaltungen nur ausgelesen werden, und es bezeichnet das Symbol ( 21 eine ähnliche Operation, wie sie oben beschrieben ist, wobei die Inhalte der MOS-Flip-Flop-Schaltungen in die MNOS-Feldeffekttransistoren eingeschrieben werden, mit der Ausnahme, daß gemäß der Erfindung die Inhalte geschrieben werden, während die Quelle der Operationsleistung arbeitet. Das Symbol ( 3J bezeichnet eine Betriebsart, die sehr ähnlich derjenigen ist, wie sie in Fig. 2 durch das Symbol Γ 3J bezeichnet ist, wobei die in den MNOS-Feldeffekttransistoren eingeschriebenen Inhalte zu den MOS-Flip-Flop-Schaltungen übertragen werden, nachdem die Leistungsquelle wieder hergestellt worden ist.
Das Symbol/4) bezeichnet einen Zustand, in welchem die Inhalte der MOS-Flip-Flop-Schaltungen aufgrund des Fehlers der Leistungsquelle verlorengegangen sind, während die Inhalte der MNOS-Feldeffekttransistoren aufrechterhalten sind.
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Nach dem oben beschriebenen Steuerverfahren der MNOS-Feldeffekttransistoren und der MOS-Flip-Flop-Schaltungen werden die dem Eingangs-Bauelement 2 in Fig. 1 zugeführten Daten elektrisch in die nicht flüchtige Speichereinrichtung 1 eingeschrieben, und zwar unter der Steuerung einer Instruktion, die der Steuereinrichtung 3, z.B. des Typs T-3541 der Anmelderin, gegeben ist, und es werden die so in die Speichereinrichtung 1 eingeschriebenen Daten unabhängig von einem Fehler der Spannungsquelle beibehalten. Aus diesem Grunde können die Daten in das Gerät eingestellt werden, und zwar durch eine einzige fortlaufende Einstelloperation, und es werden die so in der Speichereinrichtung 1 gespeicherten Daten ausgelesen, wenn es erforderlich ist, und zwar durch die Einrichtung 4, die für den Schutz und die Steuerung der elektrischen Kraftübertragungsleitung oder dergleichen verwendet wird.
Obwohl in der Schutz-Steuerschaltung nach Fig. 1 die eingestellten, für die Operation erforderlichen Daten direkt von der nicht flüchtigen Speichereinrichtung 1 ausgelesen worden sind, kann das Gerät folgendermaßen abgewandelt werden, wenn die Ansprechgeschwindigkeit der nicht flüchtigen Speichereinrichtung 1, das ist die Auslesegeschwindigkeit der Einrichtung 1, viel langsamer ist als die Prozeßgeschwindigkeit der digitalen Verarbeitungseinrichtung 4.
Bei der Abwandlung wird insbesondere die bekannte direkte Speicherzugriff (DMA)-Funktion der digitalen Verarbeitungseinrichtung 4 für die Ausgabe der Inhalte der Speichereinrichtung 1 in einen Datenspeicher (DM) verwendet, der in der Verarbeitungseinrichtung 4 vorgesehen ist, und zwar unter Verwendung einer freien Periode in der Operation der gleichen Einrichtung 4. Die
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so in die Datenspeichereinrichtung (DM) übertragenen Daten können dann in der Schutz-/Steueroperation des erfindungsgemäßen Gerätes beliebig verwendet werden, und es kann auf diese Weise die durch das langsame Ansprechen der nicht flüchtigen Speichereinrichtung 1 hervorgerufene Schwierigkeit ausgeschaltet werden. Ferner kann, um die Zuverlässigkeit der Daten-Übertragungsoperation zu verbessern, die Übertragung der die DMA-Funktion der Einrichtung 4 verwendenden Daten unter Verwendung der Leerlaufperioden der digitalen Verarbeitungseinrichtung 4 periodisch ausgeführt werden.
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Claims (5)

DIPL. ING KLAUS BEHN DIPL. PHYS. ROBERT MUNZHUBER ΡΛ rENTANWALTE WiDENMAYERSTRASSE ü D 8000 MÜNCHEN 22 TEi. -089i 22253O 295192 BEIM EUROPAISCHEt-i PATENTAMT ZUGELASSENE VERTRETER 18. März 1980 A 3480 B/ib PATENTANSPRÜCHE
1.1 Schutz-Steuergerät für eine elektrische Kraftanlage, ^gekennzeichnet durch eine schreibbare, nicht flüchtige Speicheranordnung (1), durch einen Eingabebauteil (2) zum Bestimmen von Adressen und zum Setzen von Daten in bestimmte Adressen in der nicht flüchtigen Speicheranordnung (1), durch eine Steuerschaltung (3) zur Steuerung der Speicheranordnung (1) und des Eingabebauteils (2) in einer Dateneinstelloperation und durch eine digitale Verarbeitungseinrichtung (4) zur Durchführung von Schutz- und Steueroperationen für die elektrische Kraftanlage aufgrund der so in die nicht flüchtige Speicheranordnung eingesetzten Daten.
2. Schutz-Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Verarbeitungseinrichtung (4) eine Speicheranordnung (44) mit wahlfreiem Zugriff enthält und periodisch Inhalte der nicht flüchtigen Speicheranordnung (1) in die Speicheranordnung (44) mit wahlfreiem Zugriff überträgt, und zwar durch Benutzung einer anderen Zeitperiode als eine Einstellzeit der Daten in die erstgenannte Speicheranordnung, wobei die so in
Bankhaus Merck. Finck & Co. München bQiI^Q Q ^'Q^Q^QicjeQ Postscheck München
(BLZ 70030400) Konto Nr 254649 (BLZ 70O3O60O) Konto Nr 261300 (BLZ 70010080) Konto Nr 20904
TELEGR /CABLE PATENTSENIOR
die Speicheranordnung mit wahlfreiem Zugriff übertragenen Daten für den Schutz und die Steuerung der elektrischen Kraftanlage verwendet werden.
3. Schutz-Steuergerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Verarbeitungseinrichtung (4) ein Mikroprozessor mit einer Zentraleinheit (41), einem Ein-/Ausgabebauteil (42), einem Programmspeicher (43) und der Speicheranordnung (44) mit wahlfreiem Zugriff ist.
4. Schutz-Steuergerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung (44) mit wahlfreiem Zugriff mehrere Speicherzellen enthält, die je einen nicht flüchtigen Metall-Nitrid-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MNOS FET) und eine Metall-Oxid-Halbleiter (MOS) Flip-Flop-Schaltung enthält, die paarweise miteinander kombiniert sind.
5. Schutz-Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten in den MNOS FET 1S durch die MOS-Flip-Flop-Schaltungen der Speicherzellen nach Zuführung einer Spannung zu dem Schutz-Steuergerät gespeichert werden.
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