保護制御装置
【課題】ＣＰＵカードに実装されるバックアップ回路面積を低減可能な保護制御装置を得る。
【解決手段】ＣＰＵカード１００が保護制御装置から取り外された後にＣＰＵカード１００に装着される外付け電源１１を備え、ＣＰＵカード１００は、ＡＤ変換されたディジタルデータと保護制御装置より供給されるカード電源７ａ、７ｂと外付け電源１１より供給されるバックアップ電源８ｂとを取り込むコネクタ５ａと、リレー演算を行うＣＰＵ１と、ディジタルデータを保持する揮発性メモリ３と、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止したときでも揮発性メモリ３への電源電圧の供給を継続可能に配設されると共に、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止してからバックアップ電源８ｂの供給が開始されるまでの間、揮発性メモリ３内のデータを保持可能な容量に設定されたキャパシタ９と、を備える。
【解決手段】ＣＰＵカード１００が保護制御装置から取り外された後にＣＰＵカード１００に装着される外付け電源１１を備え、ＣＰＵカード１００は、ＡＤ変換されたディジタルデータと保護制御装置より供給されるカード電源７ａ、７ｂと外付け電源１１より供給されるバックアップ電源８ｂとを取り込むコネクタ５ａと、リレー演算を行うＣＰＵ１と、ディジタルデータを保持する揮発性メモリ３と、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止したときでも揮発性メモリ３への電源電圧の供給を継続可能に配設されると共に、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止してからバックアップ電源８ｂの供給が開始されるまでの間、揮発性メモリ３内のデータを保持可能な容量に設定されたキャパシタ９と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータや電力系統事故発生における接点ＯＮ／ＯＦＦ情報等（以下「電力系統からの入力情報」と称する）を、揮発性メモリに保管するデータセーブ機能を有する保護制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の保護制御装置においては、電力系統からの入力情報を保管するＣＰＵカードが搭載されているのが一般的である。このＣＰＵカードには、例えば、電力系統からの入力情報に基づいてリレー演算を行う演算部や、電力系統からの入力情報を保持するための揮発性メモリなどが実装されている。この揮発性メモリは、一般的に不揮発性メモリよりも書き込み時間が早いため電力系統からの入力情報を保管するには適している。なお、電力系統からの入力情報を揮発性メモリに保持させる機能を「データセーブ機能」と称する。
【０００３】
ただし、揮発性メモリは、公知の通り電源を供給しないと記録を保持することができない。したがって、例えば、保護制御装置から取り外されたＣＰＵカードを所定の場所に持ち帰った上で電力系統からの入力情報を解析するような場合には、ＣＰＵカードを保護制御装置から取り外してからデータの解析を開始するまで揮発性メモリ内のデータを保持可能な電源（バックアップ回路）を用意して、この電源によって揮発性メモリ内のデータを保持することが必要となる。
【０００４】
下記特許文献１に代表される従来技術では、ＣＰＵカードにバックアップ回路を実装することで、揮発性メモリ内のデータを所定時間保持可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１７２２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に代表される従来技術は、ＣＰＵカードに実装されたバックアップ回路によって、リレー回路などの実装面積が減少するだけではなく、バックアップ回路分のコストアップを招くという課題があった。
【０００７】
一方、従来の保護制御装置におけるバックアップ回路は、キャパシタによるバックアップ方式をとっている場合が多い。キャパシタバックアップ方式では、製品稼働年数が長くなるとキャパシタの容量抜けが起こり、バックアップ時間が少なくなるため、このキャパシタ抜けを考慮した大容量のキャパシタが必要となる。従って、キャパシタバックアップ方式を採用した従来の保護制御装置においては、キャパシタ抜けを考慮しつつも、バックアップ回路の規模を出来る限り最小にしたいというニーズに対応するためにバックアップ時間を犠牲にすることになり、その結果、保護制御装置の設置場所から情報解析場所までの間に不測の事態が発生した場合、揮発性メモリの内容が消えてしまう虞があるという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＣＰＵカードに実装されるバックアップ回路面積を低減可能な保護制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電力系統からの系統電気量を用いてリレー演算を行う演算ユニットを備える保護制御装置であって、前記演算ユニットが前記保護制御装置から取り外された後に前記演算ユニットに装着される電源ユニットを備え、前記演算ユニットは、前記保護制御装置にてＡＤ変換されたディジタルデータと、演算ユニットが前記保護制御装置に装着されているときに保護制御装置より供給される第１の電源電圧と、前記電源ユニットより供給される第２の電源電圧と、を取り込む第１の端子部と、前記ディジタルデータを用いてリレー演算を行う演算部と、前記第１の電源電圧または前記第２の電源電圧の供給を受けて前記ディジタルデータを保持する揮発性メモリと、前記第１の電源電圧の供給が停止したときでも前記揮発性メモリへの電源電圧の供給を継続可能に配設されると共に、前記第１の電源電圧の供給が停止してから前記第２の電源電圧の供給が開始されるまでの間、前記揮発性メモリ内のデータを保持可能な容量に設定されたキャパシタと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、揮発性メモリへの電源をバックアップ可能な電源をＣＰＵカードに装着するようにしたので、ＣＰＵカードに実装されるバックアップ回路面積を低減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカードの構成図である。
【図２】図２は、ＣＰＵカードに接続される外付け電源の構成図である。
【図３】図３は、図１に示されるＣＰＵカードと図２に示される外付け電源とを接続した状態を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる保護制御装置のＣＰＵカードと外付け電源との間における電源経路を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカードの構成図である。
【図６】図６は、図５に示されるＣＰＵカードと図２に示される外付け電源とを接続した状態を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２にかかる保護制御装置のＣＰＵカードと外付け電源との間における電源経路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる保護制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカード１００（演算ユニット）の構成図であり、図２は、ＣＰＵカード１００に接続される外付け電源１１（電源ユニット）の構成図である。また、図３は、図１に示されるＣＰＵカード１００と図２に示される外付け電源１１とを接続した状態を示す図であり、図４は、本発明の実施の形態１にかかる保護制御装置のＣＰＵカード１００と外付け電源１１との間における電源経路を説明するための図である。
【００１４】
以下、説明の順としては、まず図１と図２を用いて、本実施の形態にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカード１００の構成と、ＣＰＵカード１００に接続される外付け電源１１の構成とを説明し、その後に図３と図４を用いてＣＰＵカード１００と外付け電源１１の動作を説明する。
【００１５】
図１に示されるＣＰＵカード１００は、図示しない保護制御装置に装着され、その主たる機能は、保護制御装置の基本的な動作を行わせるものであって、例えば、電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータや接点ＯＮ／ＯＦＦ情報等（電力系統からの入力情報）に基づいて、短絡などの事故判定処理（リレー演算処理）を実施して、その演算結果に基づいて送電線に繋がる遮断器等へのトリップ指令を出力することである。その他の機能としては、電力系統からの入力情報を保管するデータセーブ機能などがある。なお、電力系統からの入力情報は、ＡＩデータ（Analog Input data）とも称し、保護制御装置内のＡＤ変換部（図示せず）にて変換されたディジタルデータであり、ＣＰＵカード１００は、このディジタルデータを保管すると共に、ディジタルデータを用いてリレー演算を行う。
【００１６】
本実施の形態にかかるＣＰＵカード１００は、このような機能を実現するため、電力系統からの入力情報に基づいてリレー演算を行うＣＰＵ１（演算部）と、揮発性メモリ３と、バックアップ回路４と、コネクタ５ａ（第１の端子部）と、逆流防止回路１０とを有して構成されている。
【００１７】
コネクタ５ａは、保護制御装置のマザーボード（図示せず）とＣＰＵカード１００とを接続可能にＣＰＵカード１００に配設され、マザーボードに接続可能に、かつ、後述する外付け電源１１を接続可能に形成されている。コネクタ５ａには、外付け電源１１より供給されるバックアップ電源８ｂ（第２の電源電圧）を揮発性メモリ３に供給する電源ピン６ａ（第１の電源ピン）が形成されると共に、ＣＰＵカード１００が保護制御装置に装着されているときに保護制御装置より供給されるカード電源７ａ、７ｂ（第１の電源電圧）を供給するためのピン（図示せず）が配設されている。
【００１８】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、記号７ａ、７ｂを「カード電源」と称しているが、これは保護制御装置内の所定の電源ユニットから供給される電源電圧を示す。
【００１９】
図１において、電源ピン６ａは、逆流防止回路１０とバックアップ回路４との接続端に接続されているが、これに限定されるものではなく、キャパシタ９から揮発性メモリ３に至るまでの区間に接続する態様でもよい。
【００２０】
揮発性メモリ３は、揮発性メモリ３には、電力系統からの入力情報だけでなく、保護制御装置自体が故障した際の故障データがログとして格納される。電力系統からの入力情報は、上述したように、電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータや接点ＯＮ／ＯＦＦ情報等である。
【００２１】
電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータは、例えば、電力系統事故が発生した時点よりも数サイクル前から、電力系統事故が発生した時点よりも数サイクル後までのデータ（以下「事故データ」と称する）である。揮発性メモリ３には、電力系統事故が発生したタイミング毎にこの事故データが記録され、電力系統事故が複数回発生した場合にはそのタイミング毎に事故データが記録される。その結果、揮発性メモリ３には、少なくとも２セット以上の事故データ（例えば、数時間前に発生した事故データと数分前に発生した事故データ）が記録されているものとする。
【００２２】
カード電源７ａ、７ｂは、コネクタ５ａに配設されたピン（図示せず）を通じてマザーボードから供給される電源である。コネクタ５ａが保護制御装置のマザーボードに接続されている間、カード電源７ａがＣＰＵ１に供給され、カード電源７ｂが逆流防止回路１０を通じて揮発性メモリ３およびキャパシタ９に供給される。逆流防止回路１０に関しては後述する。従って、キャパシタ９には、カード電源７ｂによって所定の電荷が蓄電される。他方、ＣＰＵカード１００が保護制御装置から抜き取られたとき、カード電源７ｂから揮発性メモリ３およびキャパシタ９への電源供給は停止することとなる。
【００２３】
バックアップ回路４は、バックアップ電源８ａとキャパシタ９とから成り、カード電源７ｂの供給が停止した直後に、揮発性メモリ３へ一時的に電源を供給するためのものである。
【００２４】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、記号８ａを「バックアップ電源」と称しているが、これはカード電源７ｂの供給が停止した際にキャパシタ９から揮発性メモリ３に供給される電源電圧を示す。
【００２５】
キャパシタ９の容量を説明する。キャパシタ９は、ＣＰＵカード１００が保護制御装置から抜き取られてから、ＣＰＵカード１００が外付け電源１１に接続されるまでの時間（以下「第１の時間」と称する）に、揮発性メモリ３のデータを保持可能な容量を有している。第１の時間は、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード１００に外付け電源１１を即座に接続可能であれば数秒〜数十秒程度である。
【００２６】
なお、上記説明では、ＣＰＵカード１００が保護制御装置から抜き取られてから外付け電源１１に接続されるまでの間を「第１の時間」と定義しているが、保護制御装置の電源をＯＦＦにしてから、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード１００を外付け電源１１に接続するまでの時間を「第１の時間」と定義してもよい。換言すれば、第１の時間は、カード電源７ｂの供給が停止してから外付け電源１１からの電源供給が開始されるまでの時間、と言える。
【００２７】
逆流防止回路１０は、２つのトランジスタと２つの抵抗とを有して構成されている。ＣＰＵカード１００が保護制御装置に装着されている場合、カード電源７ｂの供給によってこれらのトランジスタがＯＮ状態となり、揮発性メモリ３およびキャパシタ９にはカード電源７ｂが供給される。一方、ＣＰＵカード１００が保護制御装置から抜き取られたとき、カード電源７ｂの供給が断となることによってこれらのトランジスタがＯＦＦ状態となるため、キャパシタ９の電荷が各トランジスタに流入することはない。従って、キャパシタ９の電荷は揮発性メモリ３に供給され、揮発性メモリ３はキャパシタ９内の電荷量に略比例した時間だけデータを保持することが可能である。なお、図１に示される逆流防止回路１０は、一例としてトランジスタと抵抗を組み合わせて構成されているが、これに限定されるものではなく、キャパシタ９の電荷が出力（キャパシタ９および揮発性メモリ３）側から入力（カード電源７ｂ）側へ逆流することを阻止でき、かつ、キャパシタ９の電荷を消費しないものであれば、公知の技術を用いてもよい。
【００２８】
次に、図２に示される外付け電源１１に関して説明する。
【００２９】
図２に示される外付け電源１１は、外付け電源用コネクタ５ｂ（第２の端子部、以下単に「コネクタ５ｂ」と称する）と、蓄電部２０と、コネクタ５ｂと蓄電部２０との間に介在するスイッチ部１６とを有して構成されている。
【００３０】
コネクタ５ｂは、コネクタ５ａとの接続が可能なように、外付け電源１１の所定箇所に設置されている。このコネクタ５ｂには、スイッチ部１６を介して蓄電部２０の出力を揮発性メモリ３に供給すべく電源ピン６ａと接触可能に形成された電源ピン６ｂ（第２の電源ピン）が形成されている。この電源ピン６ｂは、スイッチ部１６の一端に接続されている。
【００３１】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、記号８ｂを「バックアップ電源」と称しているが、これは蓄電部２０より供給される電源電圧を示している。
【００３２】
蓄電部２０は、電池１３および大容量キャパシタ１４（以下単に「キャパシタ１４」と称する）から成る。電池１３の出力端とスイッチ部１６の他端との間には、電池１３からの電源電圧を揮発性メモリ３が駆動可能な電圧へ降圧させる降圧回路１５が接続されている。なお、図２に示される蓄電部２０は、一例として電池１３およびキャパシタ１４で構成されているが、これに限定されるものではなく、電池１３またはキャパシタ１４の何れか一方のみで構成してもよい。
【００３３】
蓄電部２０の容量を説明する。蓄電部２０は、ＣＰＵカード１００へのバックアップ電源８ｂの供給が開始された時から、揮発性メモリ３内のデータが読み出されるまでの時間（以下、「第２の時間」）に、揮発性メモリ３内のデータを保持可能な容量を有している。より厳密には、第２の時間は、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード１００がコネクタ５ｂに接続され、かつ、外付け電源１１のスイッチ部１６がＯＮになったときから、揮発性メモリ３内のデータが読み出されるまでの時間である。
【００３４】
蓄電部２０の容量の選定に際しては、例えば、電池１３またはキャパシタ１４の充電完了からＣＰＵカード１００を接続するまでの期間における自己放電量や、第２の時間を見込んだ放電量などを考慮することが重要である。電池１３またはキャパシタ１４の容量を小さくすれば外付け電源１１の持ち運びが容易であるものの、不測の事態が発生した場合（持ち運び時間が遅延した場合など）でも揮発性メモリ３内のデータを解析可能とするためである。
【００３５】
スイッチ部１６は、電源ピン６ａと電源ピン６ｂとの接続を検知する検知回路（図示せず）からの検知信号に応じて動作するものである。スイッチ部１６の一端は、電源ピン６ｂに接続され、スイッチ部１６の他端は、降圧回路１５の出力とキャパシタ１４の出力との接続端に接続されている。なお、上述したように降圧回路１５が不要である場合には、スイッチ部１６の他端は電池１３に直接接続される。
【００３６】
ここで、スイッチ部１６の動作を簡単に説明する。電源ピン６ａと電源ピン６ｂとが接続された場合、電源ピン６ａと電源ピン６ｂとが接続されたことを示す検知信号が検知回路から出力される。この検知信号が出力されたとき、スイッチ部１６の接点がＯＮとなるため、電池１３またはキャパシタ１４からの電源が電源ピン６ｂに供給される。
【００３７】
他方、電源ピン６ａと電源ピン６ｂとの接続が解除された場合、前記検知信号の出力が停止するため、スイッチ部１６の接点はＯＦＦとなる。スイッチ部１６の接点がＯＦＦとなったとき、電池１３またはキャパシタ１４からの電源は断となる。
【００３８】
このように、外付け電源１１は、コネクタ５ａに接続可能に形成されたコネクタ５ｂと、バックアップ電源８ｂの供給元であって、コネクタ５ｂがコネクタ５ａに接続されたときから揮発性メモリ３内のデータが読み出されるまでの間、揮発性メモリ３内のデータを保持可能な容量に設定された蓄電部２０と、コネクタ５ｂと蓄電部２０との間に介在し、コネクタ５ｂがコネクタ５ａに接続されたことを検知して蓄電部２０の出力端とコネクタ５ｂとを導通させるスイッチ部１６とを有して構成されている。さらに、コネクタ５ａには、外付け電源１１から供給されるバックアップ電源８ｂを揮発性メモリ３に供給する電源ピン６ａ（第１の電源ピン）が形成され、コネクタ５ｂには、スイッチ部１６を介して蓄電部２０の出力を揮発性メモリ３に供給すべく電源ピン６ａと接触可能に形成された電源ピン６ｂ（第２の電源ピン）が形成されている。
【００３９】
次に、図３および図４を用いて、ＣＰＵカード１００および外付け電源１１の動作を説明する。
【００４０】
図３には、コネクタ５ａとコネクタ５ｂとが接続された状態が示されており、図３に示される電源ピン６は、図１に示した電源ピン６ａと図２に示した電源ピン６ｂとが接続された後のピンを模式的に示したものである。図４には、第１の時間における揮発性メモリ３への電源供給フロー（１〜２）と、第２の時間における揮発性メモリ３への電源供給フロー（３）とが示されている。
【００４１】
保護制御装置からＣＰＵカード１００を取り外す場合、まず保護制御装置の電源をＯＦＦにするのが一般的である。保護制御装置の電源がＯＦＦされたことによりカード電源７ｂから揮発性メモリ３への電源供給が停止する（フロー１）。
【００４２】
なお、上記説明では、説明の便宜上、保護制御装置の電源がＯＦＦされたことによりカード電源７ａおよびカード電源７ｂが断となった状態を説明しているが、カード電源７ａおよびカード電源７ｂが断となる状況としては、保護制御装置からＣＰＵカード１００が取り外された場合も同様である。
【００４３】
ただし、この場合でも、キャパシタ９の電圧が揮発性メモリ３に印加されているため、バックアップ電源８ａが揮発性メモリ３へ供給される（フロー２）。すなわち、揮発性メモリ３へのカード電源７ｂの供給が断となった時、キャパシタ９は、揮発性メモリ３内のデータを保持するためのバックアップ電源８ａとして機能する。従って、第１の時間の間、揮発性メモリ３は、キャパシタ９から供給される電源（バックアップ電源８ａ）によってバックアップされることとなる。
【００４４】
続いて、コネクタ５ａに外付け電源１１のコネクタ５ｂを接続したとき、スイッチ部１６がＯＮとなり、バックアップ電源８ｂが電源ピン６を介して揮発性メモリ３に供給される（フロー３）。このバックアップ電源８ｂの供給は、揮発性メモリ３内のデータが読み出されるまでの間継続する。
【００４５】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる保護制御装置は、ＣＰＵカード１００（演算ユニット）が保護制御装置から取り外された後にＣＰＵカード１００に装着される外付け電源１１（電源ユニット）を備え、ＣＰＵカード１００は、保護制御装置にてＡＤ変換されたディジタルデータと、ＣＰＵカード１００が保護制御装置に装着されているときに保護制御装置より供給されるカード電源７ａ、７ｂ（第１の電源）と、外付け電源１１より供給されるバックアップ電源８ｂ（第２の電源電圧）と、を取り込むコネクタ５ａ（第１の端子部）と、ディジタルデータを用いてリレー演算を行うＣＰＵ１（演算部）と、カード電源７ａ、７ｂまたはバックアップ電源８ｂの供給を受けてディジタルデータを保持する揮発性メモリ３と、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止したときでも揮発性メモリ３への電源電圧の供給を継続可能に配設されると共に、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止してからバックアップ電源８ｂの供給が開始されるまでの間、揮発性メモリ３内のデータを保持可能な容量に設定されたキャパシタ９と、を備えるようにしたので、キャパシタ９の小型化を図ることが可能である。従来の保護制御装置に装着されていたＣＰＵカードは、本実施の形態にかかる外付け電源１１を接続可能な態様ではないため、そのＣＰＵカードに実装されているキャパシタは、上述した第１の時間と第２の時間とを合算した時間を見込む容量を有するものであった。本実施の形態にかかるＣＰＵカード１００によれば、キャパシタ９は第１の時間を見込む容量のみ有していればよいため、ＣＰＵカード１００におけるバックアップ回路４の占有面積を低減可能である。その結果、ＣＰＵカード１００の設計上の制約が緩和されると共に、ＣＰＵカード１００の製作コストを低減することが可能である。さらに、ＣＰＵカード１００に外付け電源１１を装着することにより、従来のキャパシタのみの方式に比べて揮発性メモリ３のバックアップ時間が大幅に延びるため、現地派遣員の作業時間の制約やＣＰＵカード１００の持ち運び時間の制約などが軽減され、現地派遣員の心理的な負担を減らすことができる。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる保護制御装置は、キャパシタの小型化を図ると共に、重要度が高いデータを保持可能に構成されている。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４７】
図５は、本発明の実施の形態２にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカード２００（演算ユニット）の構成図であり、図６は、図５に示されるＣＰＵカード２００と図２に示される外付け電源１１とを接続した状態を示す図であり、図７は、本発明の実施の形態２にかかる保護制御装置のＣＰＵカード２００と外付け電源１１との間における電源経路を説明するための図である。
【００４８】
図５に示されるＣＰＵカード２００は、ＣＰＵ１７（演算部）と、揮発性メモリ３と、バックアップ回路２１と、コネクタ５ａと、逆流防止回路１０と、不揮発性メモリ２とを有して構成されている。実施の形態１にかかるＣＰＵカード１００と異なる点は、揮発性メモリ３に不揮発性メモリ２が接続され、バックアップ電源８ａが揮発性メモリ３だけでなくＣＰＵ１７にも供給されている点である。
【００４９】
カード電源７ａ、７ｂは、コネクタ５ａに配設されたピン（図示せず）を通じてマザーボードから供給される電源である。コネクタ５ａが保護制御装置のマザーボードに接続されている間、カード電源７ａがＣＰＵ１７に供給され、カード電源７ｂが逆流防止回路１０を通じて揮発性メモリ３およびキャパシタ１９に供給される。逆流防止回路１０に関しては後述する。従って、キャパシタ１９には、カード電源７ｂによって所定の電荷が蓄電される。他方、ＣＰＵカード２００が保護制御装置から抜き取られたとき、カード電源７ｂから揮発性メモリ３およびキャパシタ１９への電源供給は停止することとなる。
【００５０】
バックアップ回路２１は、バックアップ電源８ａとキャパシタ１９とから成り、カード電源７ｂの供給が停止した直後に、揮発性メモリ３およびＣＰＵ１７へ一時的に電源を供給するためのものである。このバックアップ電源８ａは、カード電源７ｂの供給が停止した際にキャパシタ１９から供給される電源を示している。
【００５１】
逆流防止回路１０は、２つのトランジスタと２つの抵抗とを有して構成されている。ＣＰＵカード２００が保護制御装置に装着されている場合、カード電源７ｂの供給によってこれらのトランジスタがＯＮ状態となり、揮発性メモリ３およびキャパシタ１９にはカード電源７ｂが供給される。一方、ＣＰＵカード２００が保護制御装置から抜き取られたとき、カード電源７ｂの供給が断となるためこれらのトランジスタがＯＦＦ状態となるため、キャパシタ１９の電荷が各トランジスタに流入することはない。従って、キャパシタ１９の電荷は揮発性メモリ３およびＣＰＵ１７に供給され、揮発性メモリ３はキャパシタ１９内の電荷量に略比例した時間だけデータを保持することが可能である。なお、図１に示される逆流防止回路１０は、一例としてトランジスタと抵抗を組み合わせて構成されているが、これに限定されるものではなく、出力（キャパシタ１９および揮発性メモリ３）側から入力（カード電源７ｂ）側への逆流電流を防止でき、かつ、キャパシタ１９の電荷を消費することがないものであれば、公知の技術を用いてもよい。
【００５２】
ＣＰＵ１７は、電力系統からの入力情報に基づいてリレー演算を行うと共に、カード電源７ａの供給が断となったときにバックアップ電源８ａの供給により、揮発性メモリ３内の一部のデータを不揮発性メモリ２に記録する。
【００５３】
より具体的に説明すると以下の通りである。揮発性メモリ３には、上述したように、例えば、電力系統事故が発生した時点よりも数サイクル前から電力系統事故が発生した時点よりも数サイクル後までのデータ（事故データ）が少なくとも２セット以上記録されている。ＣＰＵ１７は、複数の事故データの中から重要度が高いデータ（例えば最新の事故データ）を不揮発性メモリ２へ移動させる。このＣＰＵ１７の記録動作により、バックアップ電源８ａ（すなわちキャパシタ１９の電荷）が消費されるものの、重要度が高いデータは不揮発性メモリ２に保持される。
【００５４】
なお、不揮発性メモリ２に記録されるデータ（重要度が高いデータ）は、最新の事故データに限定されるものではなく、例えば、過去数回〜数十回分の事故データであってもよい。また、例えば、事故データが所定の期間以内に所定回数以上記録されているような場合（すなわち事故発生の頻度が高いとき）には、その期間における事故データのみ不揮発性メモリ２に記録するように構成してもよい。
【００５５】
キャパシタ１９の容量を説明する。キャパシタ１９は、ＣＰＵカード２００が保護制御装置から抜き取られてから、ＣＰＵカード２００が外付け電源１１に接続されるまでの時間（第１の時間）に、揮発性メモリ３のデータを保持可能な容量を有している。第１の時間は、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード２００に外付け電源１１を即座に接続可能であれば数秒〜数十秒程度である。
【００５６】
なお、上記説明では、ＣＰＵカード２００が保護制御装置から抜き取られてから外付け電源１１に接続されるまでの間を「第１の時間」と定義しているが、保護制御装置の電源をＯＦＦにしてから、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード２００を外付け電源１１に接続するまでの時間を「第１の時間」と定義してもよい。換言すれば、第１の時間は、カード電源７ｂが断となってから外付け電源１１からの電源供給が開始されるまでの時間、と言える。
【００５７】
次に、図６および図７を用いて、ＣＰＵカード２００および外付け電源１１の動作を説明する。
【００５８】
図６には、図３と同様にコネクタ５ａとコネクタ５ｂとが接続された状態が示されている。また、図７には、上記第１の時間における揮発性メモリ３への電源供給フロー（１、２ａ、２ｂ）と、上記第２の時間における揮発性メモリ３への電源供給フロー（３）と、が示されている。なお、図４と図７の相違点は、フロー２がフロー２ａに変更され、かつ、フロー２ｂおよびフロー２ｃが追加されている点である。
【００５９】
保護制御装置からＣＰＵカード２００を取り外す場合、まず保護制御装置の電源をＯＦＦにするのが一般的である。保護制御装置の電源がＯＦＦされたことにより揮発性メモリ３へのカード電源７ｂの供給が停止する（フロー１）。なお、上記説明では、説明の便宜上、保護制御装置の電源がＯＦＦされたことによりカード電源７ａ、７ｂが断となった状態を説明しているが、カード電源７ａ、７ｂが断となる状況としては、保護制御装置からＣＰＵカード２００が取り外された場合も同様である。
【００６０】
ただし、この場合でも、キャパシタ１９の電圧が揮発性メモリ３に印加されているため、バックアップ電源８ａが揮発性メモリ３へ供給される（フロー２ａ）。また、キャパシタ１９の電圧がＣＰＵ１７にも印加されているため、バックアップ電源８ａがＣＰＵ１へ供給される（フロー２ｂ）。すなわち、カード電源７ｂから揮発性メモリ３への電源が断となった時、キャパシタ１９は、揮発性メモリ３内のデータを保持するためのバックアップ電源８ａとして機能する。従って、第１の時間の間、揮発性メモリ３は、キャパシタ１９から供給される電源（バックアップ電源８ａ）によってバックアップされることとなる。
【００６１】
一方、ＣＰＵ１は、フロー２ｂと平行して、バックアップ電源８ａを受けて揮発性メモリ３内の重要度が高いデータを不揮発性メモリ２に記録する（フロー２ｃ）。ＣＰＵ１は、この記録動作が完了した時点で、バックアップ電源８ａからの供給をカットする。このことによりキャパシタ１９の電荷の消費を抑制する。
【００６２】
続いて、コネクタ５ａに外付け電源１１のコネクタ５ｂを接続したとき、スイッチ部１６がＯＮとなり、バックアップ電源８ｂが電源ピン６を介して揮発性メモリ３に供給される（フロー３）。
【００６３】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる保護制御装置によれば、ＣＰＵカード２００（演算ユニット）は不揮発性メモリ２を備え、ＣＰＵ１（演算部）は、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止したとき、キャパシタ１９からの電源電圧の供給を受けて揮発性メモリ３内に保持されている複数のデータの中から重要度の高いデータを読み出して不揮発性メモリ２へ転送し、当該データの転送後にキャパシタ１９からの電源電圧の供給を絶つようにしたので、キャパシタ１９を小型化すると共に、重要度が高いデータを確実に保持することが可能である。その結果、実施の形態１にかかる保護制御装置と同様の効果に加えて、外付け電源１１からの電源が供給される前にキャパシタ１９の電荷が無くなった場合でも重要度が高いデータを解析することが可能である。
【００６４】
なお、実施の形態１および２において、外付け電源１１が装着されたＣＰＵカード（１００、２００）を運搬する際、衝撃などによってコネクタ５ｂがコネクタ５ａから外れる虞があるため、外付け電源１１とＣＰＵカード（１００、２００）との電気的な接続を維持可能に形状された枠材を内包する専用ケースを用いることが望ましい。より望ましくは、この枠材は、外付け電源１１およびＣＰＵカード（１００、２００）において発生する虞のある短絡を防止可能な絶縁性能や、外部からの衝撃によって外付け電源１１およびＣＰＵカード（１００、２００）が破損することを防止可能な緩衝性能を有するものであるほうがよい。
【００６５】
なお、上記説明では、一例として、バックアップ電源８ｂを用いて揮発性メモリ３のデータをバックアップする方法を保護制御装置のＣＰＵ１に適用した場合に関して説明したが、当該バックアップ方法は、揮発性メモリを用いて一定の期間データを保持する情報処理装置にも適用可能である。
【００６６】
なお、実施の形態１および２に示した保護制御装置は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明は、電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータや接点ＯＮ／ＯＦＦ情報等のデータセーブ機能を有するディジタル保護制御装置に適用可能であり、特に、ＣＰＵカードに実装されるバックアップ回路面積を低減可能な発明として有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１７ ＣＰＵ（演算部）
２ 不揮発性メモリ
３ 揮発性メモリ
４、２１ バックアップ回路
５ａ コネクタ（第１端子部）
５ｂ 外付け電源用コネクタ（第２端子部）
６ａ 電源ピン（第１の電源ピン）
６ｂ 電源ピン（第２の電源ピン）
７ａ、７ｂ カード電源（第１の電源電圧）
８ａ バックアップ電源
８ｂ バックアップ電源（第２の電源電圧）
９、１９ キャパシタ
１０ 逆流防止回路
１１ 外付け電源（電源ユニット）
１３ 電池
１４ 大容量キャパシタ
１５ 降圧回路
１６ スイッチ部
２０ 蓄電部
１００、２００ ＣＰＵカード（演算ユニット）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータや電力系統事故発生における接点ＯＮ／ＯＦＦ情報等（以下「電力系統からの入力情報」と称する）を、揮発性メモリに保管するデータセーブ機能を有する保護制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の保護制御装置においては、電力系統からの入力情報を保管するＣＰＵカードが搭載されているのが一般的である。このＣＰＵカードには、例えば、電力系統からの入力情報に基づいてリレー演算を行う演算部や、電力系統からの入力情報を保持するための揮発性メモリなどが実装されている。この揮発性メモリは、一般的に不揮発性メモリよりも書き込み時間が早いため電力系統からの入力情報を保管するには適している。なお、電力系統からの入力情報を揮発性メモリに保持させる機能を「データセーブ機能」と称する。
【０００３】
ただし、揮発性メモリは、公知の通り電源を供給しないと記録を保持することができない。したがって、例えば、保護制御装置から取り外されたＣＰＵカードを所定の場所に持ち帰った上で電力系統からの入力情報を解析するような場合には、ＣＰＵカードを保護制御装置から取り外してからデータの解析を開始するまで揮発性メモリ内のデータを保持可能な電源（バックアップ回路）を用意して、この電源によって揮発性メモリ内のデータを保持することが必要となる。
【０００４】
下記特許文献１に代表される従来技術では、ＣＰＵカードにバックアップ回路を実装することで、揮発性メモリ内のデータを所定時間保持可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−１７２２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に代表される従来技術は、ＣＰＵカードに実装されたバックアップ回路によって、リレー回路などの実装面積が減少するだけではなく、バックアップ回路分のコストアップを招くという課題があった。
【０００７】
一方、従来の保護制御装置におけるバックアップ回路は、キャパシタによるバックアップ方式をとっている場合が多い。キャパシタバックアップ方式では、製品稼働年数が長くなるとキャパシタの容量抜けが起こり、バックアップ時間が少なくなるため、このキャパシタ抜けを考慮した大容量のキャパシタが必要となる。従って、キャパシタバックアップ方式を採用した従来の保護制御装置においては、キャパシタ抜けを考慮しつつも、バックアップ回路の規模を出来る限り最小にしたいというニーズに対応するためにバックアップ時間を犠牲にすることになり、その結果、保護制御装置の設置場所から情報解析場所までの間に不測の事態が発生した場合、揮発性メモリの内容が消えてしまう虞があるという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＣＰＵカードに実装されるバックアップ回路面積を低減可能な保護制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電力系統からの系統電気量を用いてリレー演算を行う演算ユニットを備える保護制御装置であって、前記演算ユニットが前記保護制御装置から取り外された後に前記演算ユニットに装着される電源ユニットを備え、前記演算ユニットは、前記保護制御装置にてＡＤ変換されたディジタルデータと、演算ユニットが前記保護制御装置に装着されているときに保護制御装置より供給される第１の電源電圧と、前記電源ユニットより供給される第２の電源電圧と、を取り込む第１の端子部と、前記ディジタルデータを用いてリレー演算を行う演算部と、前記第１の電源電圧または前記第２の電源電圧の供給を受けて前記ディジタルデータを保持する揮発性メモリと、前記第１の電源電圧の供給が停止したときでも前記揮発性メモリへの電源電圧の供給を継続可能に配設されると共に、前記第１の電源電圧の供給が停止してから前記第２の電源電圧の供給が開始されるまでの間、前記揮発性メモリ内のデータを保持可能な容量に設定されたキャパシタと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、揮発性メモリへの電源をバックアップ可能な電源をＣＰＵカードに装着するようにしたので、ＣＰＵカードに実装されるバックアップ回路面積を低減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカードの構成図である。
【図２】図２は、ＣＰＵカードに接続される外付け電源の構成図である。
【図３】図３は、図１に示されるＣＰＵカードと図２に示される外付け電源とを接続した状態を示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１にかかる保護制御装置のＣＰＵカードと外付け電源との間における電源経路を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカードの構成図である。
【図６】図６は、図５に示されるＣＰＵカードと図２に示される外付け電源とを接続した状態を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２にかかる保護制御装置のＣＰＵカードと外付け電源との間における電源経路を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる保護制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカード１００（演算ユニット）の構成図であり、図２は、ＣＰＵカード１００に接続される外付け電源１１（電源ユニット）の構成図である。また、図３は、図１に示されるＣＰＵカード１００と図２に示される外付け電源１１とを接続した状態を示す図であり、図４は、本発明の実施の形態１にかかる保護制御装置のＣＰＵカード１００と外付け電源１１との間における電源経路を説明するための図である。
【００１４】
以下、説明の順としては、まず図１と図２を用いて、本実施の形態にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカード１００の構成と、ＣＰＵカード１００に接続される外付け電源１１の構成とを説明し、その後に図３と図４を用いてＣＰＵカード１００と外付け電源１１の動作を説明する。
【００１５】
図１に示されるＣＰＵカード１００は、図示しない保護制御装置に装着され、その主たる機能は、保護制御装置の基本的な動作を行わせるものであって、例えば、電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータや接点ＯＮ／ＯＦＦ情報等（電力系統からの入力情報）に基づいて、短絡などの事故判定処理（リレー演算処理）を実施して、その演算結果に基づいて送電線に繋がる遮断器等へのトリップ指令を出力することである。その他の機能としては、電力系統からの入力情報を保管するデータセーブ機能などがある。なお、電力系統からの入力情報は、ＡＩデータ（Analog Input data）とも称し、保護制御装置内のＡＤ変換部（図示せず）にて変換されたディジタルデータであり、ＣＰＵカード１００は、このディジタルデータを保管すると共に、ディジタルデータを用いてリレー演算を行う。
【００１６】
本実施の形態にかかるＣＰＵカード１００は、このような機能を実現するため、電力系統からの入力情報に基づいてリレー演算を行うＣＰＵ１（演算部）と、揮発性メモリ３と、バックアップ回路４と、コネクタ５ａ（第１の端子部）と、逆流防止回路１０とを有して構成されている。
【００１７】
コネクタ５ａは、保護制御装置のマザーボード（図示せず）とＣＰＵカード１００とを接続可能にＣＰＵカード１００に配設され、マザーボードに接続可能に、かつ、後述する外付け電源１１を接続可能に形成されている。コネクタ５ａには、外付け電源１１より供給されるバックアップ電源８ｂ（第２の電源電圧）を揮発性メモリ３に供給する電源ピン６ａ（第１の電源ピン）が形成されると共に、ＣＰＵカード１００が保護制御装置に装着されているときに保護制御装置より供給されるカード電源７ａ、７ｂ（第１の電源電圧）を供給するためのピン（図示せず）が配設されている。
【００１８】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、記号７ａ、７ｂを「カード電源」と称しているが、これは保護制御装置内の所定の電源ユニットから供給される電源電圧を示す。
【００１９】
図１において、電源ピン６ａは、逆流防止回路１０とバックアップ回路４との接続端に接続されているが、これに限定されるものではなく、キャパシタ９から揮発性メモリ３に至るまでの区間に接続する態様でもよい。
【００２０】
揮発性メモリ３は、揮発性メモリ３には、電力系統からの入力情報だけでなく、保護制御装置自体が故障した際の故障データがログとして格納される。電力系統からの入力情報は、上述したように、電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータや接点ＯＮ／ＯＦＦ情報等である。
【００２１】
電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータは、例えば、電力系統事故が発生した時点よりも数サイクル前から、電力系統事故が発生した時点よりも数サイクル後までのデータ（以下「事故データ」と称する）である。揮発性メモリ３には、電力系統事故が発生したタイミング毎にこの事故データが記録され、電力系統事故が複数回発生した場合にはそのタイミング毎に事故データが記録される。その結果、揮発性メモリ３には、少なくとも２セット以上の事故データ（例えば、数時間前に発生した事故データと数分前に発生した事故データ）が記録されているものとする。
【００２２】
カード電源７ａ、７ｂは、コネクタ５ａに配設されたピン（図示せず）を通じてマザーボードから供給される電源である。コネクタ５ａが保護制御装置のマザーボードに接続されている間、カード電源７ａがＣＰＵ１に供給され、カード電源７ｂが逆流防止回路１０を通じて揮発性メモリ３およびキャパシタ９に供給される。逆流防止回路１０に関しては後述する。従って、キャパシタ９には、カード電源７ｂによって所定の電荷が蓄電される。他方、ＣＰＵカード１００が保護制御装置から抜き取られたとき、カード電源７ｂから揮発性メモリ３およびキャパシタ９への電源供給は停止することとなる。
【００２３】
バックアップ回路４は、バックアップ電源８ａとキャパシタ９とから成り、カード電源７ｂの供給が停止した直後に、揮発性メモリ３へ一時的に電源を供給するためのものである。
【００２４】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、記号８ａを「バックアップ電源」と称しているが、これはカード電源７ｂの供給が停止した際にキャパシタ９から揮発性メモリ３に供給される電源電圧を示す。
【００２５】
キャパシタ９の容量を説明する。キャパシタ９は、ＣＰＵカード１００が保護制御装置から抜き取られてから、ＣＰＵカード１００が外付け電源１１に接続されるまでの時間（以下「第１の時間」と称する）に、揮発性メモリ３のデータを保持可能な容量を有している。第１の時間は、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード１００に外付け電源１１を即座に接続可能であれば数秒〜数十秒程度である。
【００２６】
なお、上記説明では、ＣＰＵカード１００が保護制御装置から抜き取られてから外付け電源１１に接続されるまでの間を「第１の時間」と定義しているが、保護制御装置の電源をＯＦＦにしてから、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード１００を外付け電源１１に接続するまでの時間を「第１の時間」と定義してもよい。換言すれば、第１の時間は、カード電源７ｂの供給が停止してから外付け電源１１からの電源供給が開始されるまでの時間、と言える。
【００２７】
逆流防止回路１０は、２つのトランジスタと２つの抵抗とを有して構成されている。ＣＰＵカード１００が保護制御装置に装着されている場合、カード電源７ｂの供給によってこれらのトランジスタがＯＮ状態となり、揮発性メモリ３およびキャパシタ９にはカード電源７ｂが供給される。一方、ＣＰＵカード１００が保護制御装置から抜き取られたとき、カード電源７ｂの供給が断となることによってこれらのトランジスタがＯＦＦ状態となるため、キャパシタ９の電荷が各トランジスタに流入することはない。従って、キャパシタ９の電荷は揮発性メモリ３に供給され、揮発性メモリ３はキャパシタ９内の電荷量に略比例した時間だけデータを保持することが可能である。なお、図１に示される逆流防止回路１０は、一例としてトランジスタと抵抗を組み合わせて構成されているが、これに限定されるものではなく、キャパシタ９の電荷が出力（キャパシタ９および揮発性メモリ３）側から入力（カード電源７ｂ）側へ逆流することを阻止でき、かつ、キャパシタ９の電荷を消費しないものであれば、公知の技術を用いてもよい。
【００２８】
次に、図２に示される外付け電源１１に関して説明する。
【００２９】
図２に示される外付け電源１１は、外付け電源用コネクタ５ｂ（第２の端子部、以下単に「コネクタ５ｂ」と称する）と、蓄電部２０と、コネクタ５ｂと蓄電部２０との間に介在するスイッチ部１６とを有して構成されている。
【００３０】
コネクタ５ｂは、コネクタ５ａとの接続が可能なように、外付け電源１１の所定箇所に設置されている。このコネクタ５ｂには、スイッチ部１６を介して蓄電部２０の出力を揮発性メモリ３に供給すべく電源ピン６ａと接触可能に形成された電源ピン６ｂ（第２の電源ピン）が形成されている。この電源ピン６ｂは、スイッチ部１６の一端に接続されている。
【００３１】
なお、本実施の形態では、説明の便宜上、記号８ｂを「バックアップ電源」と称しているが、これは蓄電部２０より供給される電源電圧を示している。
【００３２】
蓄電部２０は、電池１３および大容量キャパシタ１４（以下単に「キャパシタ１４」と称する）から成る。電池１３の出力端とスイッチ部１６の他端との間には、電池１３からの電源電圧を揮発性メモリ３が駆動可能な電圧へ降圧させる降圧回路１５が接続されている。なお、図２に示される蓄電部２０は、一例として電池１３およびキャパシタ１４で構成されているが、これに限定されるものではなく、電池１３またはキャパシタ１４の何れか一方のみで構成してもよい。
【００３３】
蓄電部２０の容量を説明する。蓄電部２０は、ＣＰＵカード１００へのバックアップ電源８ｂの供給が開始された時から、揮発性メモリ３内のデータが読み出されるまでの時間（以下、「第２の時間」）に、揮発性メモリ３内のデータを保持可能な容量を有している。より厳密には、第２の時間は、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード１００がコネクタ５ｂに接続され、かつ、外付け電源１１のスイッチ部１６がＯＮになったときから、揮発性メモリ３内のデータが読み出されるまでの時間である。
【００３４】
蓄電部２０の容量の選定に際しては、例えば、電池１３またはキャパシタ１４の充電完了からＣＰＵカード１００を接続するまでの期間における自己放電量や、第２の時間を見込んだ放電量などを考慮することが重要である。電池１３またはキャパシタ１４の容量を小さくすれば外付け電源１１の持ち運びが容易であるものの、不測の事態が発生した場合（持ち運び時間が遅延した場合など）でも揮発性メモリ３内のデータを解析可能とするためである。
【００３５】
スイッチ部１６は、電源ピン６ａと電源ピン６ｂとの接続を検知する検知回路（図示せず）からの検知信号に応じて動作するものである。スイッチ部１６の一端は、電源ピン６ｂに接続され、スイッチ部１６の他端は、降圧回路１５の出力とキャパシタ１４の出力との接続端に接続されている。なお、上述したように降圧回路１５が不要である場合には、スイッチ部１６の他端は電池１３に直接接続される。
【００３６】
ここで、スイッチ部１６の動作を簡単に説明する。電源ピン６ａと電源ピン６ｂとが接続された場合、電源ピン６ａと電源ピン６ｂとが接続されたことを示す検知信号が検知回路から出力される。この検知信号が出力されたとき、スイッチ部１６の接点がＯＮとなるため、電池１３またはキャパシタ１４からの電源が電源ピン６ｂに供給される。
【００３７】
他方、電源ピン６ａと電源ピン６ｂとの接続が解除された場合、前記検知信号の出力が停止するため、スイッチ部１６の接点はＯＦＦとなる。スイッチ部１６の接点がＯＦＦとなったとき、電池１３またはキャパシタ１４からの電源は断となる。
【００３８】
このように、外付け電源１１は、コネクタ５ａに接続可能に形成されたコネクタ５ｂと、バックアップ電源８ｂの供給元であって、コネクタ５ｂがコネクタ５ａに接続されたときから揮発性メモリ３内のデータが読み出されるまでの間、揮発性メモリ３内のデータを保持可能な容量に設定された蓄電部２０と、コネクタ５ｂと蓄電部２０との間に介在し、コネクタ５ｂがコネクタ５ａに接続されたことを検知して蓄電部２０の出力端とコネクタ５ｂとを導通させるスイッチ部１６とを有して構成されている。さらに、コネクタ５ａには、外付け電源１１から供給されるバックアップ電源８ｂを揮発性メモリ３に供給する電源ピン６ａ（第１の電源ピン）が形成され、コネクタ５ｂには、スイッチ部１６を介して蓄電部２０の出力を揮発性メモリ３に供給すべく電源ピン６ａと接触可能に形成された電源ピン６ｂ（第２の電源ピン）が形成されている。
【００３９】
次に、図３および図４を用いて、ＣＰＵカード１００および外付け電源１１の動作を説明する。
【００４０】
図３には、コネクタ５ａとコネクタ５ｂとが接続された状態が示されており、図３に示される電源ピン６は、図１に示した電源ピン６ａと図２に示した電源ピン６ｂとが接続された後のピンを模式的に示したものである。図４には、第１の時間における揮発性メモリ３への電源供給フロー（１〜２）と、第２の時間における揮発性メモリ３への電源供給フロー（３）とが示されている。
【００４１】
保護制御装置からＣＰＵカード１００を取り外す場合、まず保護制御装置の電源をＯＦＦにするのが一般的である。保護制御装置の電源がＯＦＦされたことによりカード電源７ｂから揮発性メモリ３への電源供給が停止する（フロー１）。
【００４２】
なお、上記説明では、説明の便宜上、保護制御装置の電源がＯＦＦされたことによりカード電源７ａおよびカード電源７ｂが断となった状態を説明しているが、カード電源７ａおよびカード電源７ｂが断となる状況としては、保護制御装置からＣＰＵカード１００が取り外された場合も同様である。
【００４３】
ただし、この場合でも、キャパシタ９の電圧が揮発性メモリ３に印加されているため、バックアップ電源８ａが揮発性メモリ３へ供給される（フロー２）。すなわち、揮発性メモリ３へのカード電源７ｂの供給が断となった時、キャパシタ９は、揮発性メモリ３内のデータを保持するためのバックアップ電源８ａとして機能する。従って、第１の時間の間、揮発性メモリ３は、キャパシタ９から供給される電源（バックアップ電源８ａ）によってバックアップされることとなる。
【００４４】
続いて、コネクタ５ａに外付け電源１１のコネクタ５ｂを接続したとき、スイッチ部１６がＯＮとなり、バックアップ電源８ｂが電源ピン６を介して揮発性メモリ３に供給される（フロー３）。このバックアップ電源８ｂの供給は、揮発性メモリ３内のデータが読み出されるまでの間継続する。
【００４５】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる保護制御装置は、ＣＰＵカード１００（演算ユニット）が保護制御装置から取り外された後にＣＰＵカード１００に装着される外付け電源１１（電源ユニット）を備え、ＣＰＵカード１００は、保護制御装置にてＡＤ変換されたディジタルデータと、ＣＰＵカード１００が保護制御装置に装着されているときに保護制御装置より供給されるカード電源７ａ、７ｂ（第１の電源）と、外付け電源１１より供給されるバックアップ電源８ｂ（第２の電源電圧）と、を取り込むコネクタ５ａ（第１の端子部）と、ディジタルデータを用いてリレー演算を行うＣＰＵ１（演算部）と、カード電源７ａ、７ｂまたはバックアップ電源８ｂの供給を受けてディジタルデータを保持する揮発性メモリ３と、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止したときでも揮発性メモリ３への電源電圧の供給を継続可能に配設されると共に、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止してからバックアップ電源８ｂの供給が開始されるまでの間、揮発性メモリ３内のデータを保持可能な容量に設定されたキャパシタ９と、を備えるようにしたので、キャパシタ９の小型化を図ることが可能である。従来の保護制御装置に装着されていたＣＰＵカードは、本実施の形態にかかる外付け電源１１を接続可能な態様ではないため、そのＣＰＵカードに実装されているキャパシタは、上述した第１の時間と第２の時間とを合算した時間を見込む容量を有するものであった。本実施の形態にかかるＣＰＵカード１００によれば、キャパシタ９は第１の時間を見込む容量のみ有していればよいため、ＣＰＵカード１００におけるバックアップ回路４の占有面積を低減可能である。その結果、ＣＰＵカード１００の設計上の制約が緩和されると共に、ＣＰＵカード１００の製作コストを低減することが可能である。さらに、ＣＰＵカード１００に外付け電源１１を装着することにより、従来のキャパシタのみの方式に比べて揮発性メモリ３のバックアップ時間が大幅に延びるため、現地派遣員の作業時間の制約やＣＰＵカード１００の持ち運び時間の制約などが軽減され、現地派遣員の心理的な負担を減らすことができる。
【００４６】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる保護制御装置は、キャパシタの小型化を図ると共に、重要度が高いデータを保持可能に構成されている。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４７】
図５は、本発明の実施の形態２にかかる保護制御装置に搭載されるＣＰＵカード２００（演算ユニット）の構成図であり、図６は、図５に示されるＣＰＵカード２００と図２に示される外付け電源１１とを接続した状態を示す図であり、図７は、本発明の実施の形態２にかかる保護制御装置のＣＰＵカード２００と外付け電源１１との間における電源経路を説明するための図である。
【００４８】
図５に示されるＣＰＵカード２００は、ＣＰＵ１７（演算部）と、揮発性メモリ３と、バックアップ回路２１と、コネクタ５ａと、逆流防止回路１０と、不揮発性メモリ２とを有して構成されている。実施の形態１にかかるＣＰＵカード１００と異なる点は、揮発性メモリ３に不揮発性メモリ２が接続され、バックアップ電源８ａが揮発性メモリ３だけでなくＣＰＵ１７にも供給されている点である。
【００４９】
カード電源７ａ、７ｂは、コネクタ５ａに配設されたピン（図示せず）を通じてマザーボードから供給される電源である。コネクタ５ａが保護制御装置のマザーボードに接続されている間、カード電源７ａがＣＰＵ１７に供給され、カード電源７ｂが逆流防止回路１０を通じて揮発性メモリ３およびキャパシタ１９に供給される。逆流防止回路１０に関しては後述する。従って、キャパシタ１９には、カード電源７ｂによって所定の電荷が蓄電される。他方、ＣＰＵカード２００が保護制御装置から抜き取られたとき、カード電源７ｂから揮発性メモリ３およびキャパシタ１９への電源供給は停止することとなる。
【００５０】
バックアップ回路２１は、バックアップ電源８ａとキャパシタ１９とから成り、カード電源７ｂの供給が停止した直後に、揮発性メモリ３およびＣＰＵ１７へ一時的に電源を供給するためのものである。このバックアップ電源８ａは、カード電源７ｂの供給が停止した際にキャパシタ１９から供給される電源を示している。
【００５１】
逆流防止回路１０は、２つのトランジスタと２つの抵抗とを有して構成されている。ＣＰＵカード２００が保護制御装置に装着されている場合、カード電源７ｂの供給によってこれらのトランジスタがＯＮ状態となり、揮発性メモリ３およびキャパシタ１９にはカード電源７ｂが供給される。一方、ＣＰＵカード２００が保護制御装置から抜き取られたとき、カード電源７ｂの供給が断となるためこれらのトランジスタがＯＦＦ状態となるため、キャパシタ１９の電荷が各トランジスタに流入することはない。従って、キャパシタ１９の電荷は揮発性メモリ３およびＣＰＵ１７に供給され、揮発性メモリ３はキャパシタ１９内の電荷量に略比例した時間だけデータを保持することが可能である。なお、図１に示される逆流防止回路１０は、一例としてトランジスタと抵抗を組み合わせて構成されているが、これに限定されるものではなく、出力（キャパシタ１９および揮発性メモリ３）側から入力（カード電源７ｂ）側への逆流電流を防止でき、かつ、キャパシタ１９の電荷を消費することがないものであれば、公知の技術を用いてもよい。
【００５２】
ＣＰＵ１７は、電力系統からの入力情報に基づいてリレー演算を行うと共に、カード電源７ａの供給が断となったときにバックアップ電源８ａの供給により、揮発性メモリ３内の一部のデータを不揮発性メモリ２に記録する。
【００５３】
より具体的に説明すると以下の通りである。揮発性メモリ３には、上述したように、例えば、電力系統事故が発生した時点よりも数サイクル前から電力系統事故が発生した時点よりも数サイクル後までのデータ（事故データ）が少なくとも２セット以上記録されている。ＣＰＵ１７は、複数の事故データの中から重要度が高いデータ（例えば最新の事故データ）を不揮発性メモリ２へ移動させる。このＣＰＵ１７の記録動作により、バックアップ電源８ａ（すなわちキャパシタ１９の電荷）が消費されるものの、重要度が高いデータは不揮発性メモリ２に保持される。
【００５４】
なお、不揮発性メモリ２に記録されるデータ（重要度が高いデータ）は、最新の事故データに限定されるものではなく、例えば、過去数回〜数十回分の事故データであってもよい。また、例えば、事故データが所定の期間以内に所定回数以上記録されているような場合（すなわち事故発生の頻度が高いとき）には、その期間における事故データのみ不揮発性メモリ２に記録するように構成してもよい。
【００５５】
キャパシタ１９の容量を説明する。キャパシタ１９は、ＣＰＵカード２００が保護制御装置から抜き取られてから、ＣＰＵカード２００が外付け電源１１に接続されるまでの時間（第１の時間）に、揮発性メモリ３のデータを保持可能な容量を有している。第１の時間は、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード２００に外付け電源１１を即座に接続可能であれば数秒〜数十秒程度である。
【００５６】
なお、上記説明では、ＣＰＵカード２００が保護制御装置から抜き取られてから外付け電源１１に接続されるまでの間を「第１の時間」と定義しているが、保護制御装置の電源をＯＦＦにしてから、保護制御装置から抜き取られたＣＰＵカード２００を外付け電源１１に接続するまでの時間を「第１の時間」と定義してもよい。換言すれば、第１の時間は、カード電源７ｂが断となってから外付け電源１１からの電源供給が開始されるまでの時間、と言える。
【００５７】
次に、図６および図７を用いて、ＣＰＵカード２００および外付け電源１１の動作を説明する。
【００５８】
図６には、図３と同様にコネクタ５ａとコネクタ５ｂとが接続された状態が示されている。また、図７には、上記第１の時間における揮発性メモリ３への電源供給フロー（１、２ａ、２ｂ）と、上記第２の時間における揮発性メモリ３への電源供給フロー（３）と、が示されている。なお、図４と図７の相違点は、フロー２がフロー２ａに変更され、かつ、フロー２ｂおよびフロー２ｃが追加されている点である。
【００５９】
保護制御装置からＣＰＵカード２００を取り外す場合、まず保護制御装置の電源をＯＦＦにするのが一般的である。保護制御装置の電源がＯＦＦされたことにより揮発性メモリ３へのカード電源７ｂの供給が停止する（フロー１）。なお、上記説明では、説明の便宜上、保護制御装置の電源がＯＦＦされたことによりカード電源７ａ、７ｂが断となった状態を説明しているが、カード電源７ａ、７ｂが断となる状況としては、保護制御装置からＣＰＵカード２００が取り外された場合も同様である。
【００６０】
ただし、この場合でも、キャパシタ１９の電圧が揮発性メモリ３に印加されているため、バックアップ電源８ａが揮発性メモリ３へ供給される（フロー２ａ）。また、キャパシタ１９の電圧がＣＰＵ１７にも印加されているため、バックアップ電源８ａがＣＰＵ１へ供給される（フロー２ｂ）。すなわち、カード電源７ｂから揮発性メモリ３への電源が断となった時、キャパシタ１９は、揮発性メモリ３内のデータを保持するためのバックアップ電源８ａとして機能する。従って、第１の時間の間、揮発性メモリ３は、キャパシタ１９から供給される電源（バックアップ電源８ａ）によってバックアップされることとなる。
【００６１】
一方、ＣＰＵ１は、フロー２ｂと平行して、バックアップ電源８ａを受けて揮発性メモリ３内の重要度が高いデータを不揮発性メモリ２に記録する（フロー２ｃ）。ＣＰＵ１は、この記録動作が完了した時点で、バックアップ電源８ａからの供給をカットする。このことによりキャパシタ１９の電荷の消費を抑制する。
【００６２】
続いて、コネクタ５ａに外付け電源１１のコネクタ５ｂを接続したとき、スイッチ部１６がＯＮとなり、バックアップ電源８ｂが電源ピン６を介して揮発性メモリ３に供給される（フロー３）。
【００６３】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる保護制御装置によれば、ＣＰＵカード２００（演算ユニット）は不揮発性メモリ２を備え、ＣＰＵ１（演算部）は、カード電源７ａ、７ｂの供給が停止したとき、キャパシタ１９からの電源電圧の供給を受けて揮発性メモリ３内に保持されている複数のデータの中から重要度の高いデータを読み出して不揮発性メモリ２へ転送し、当該データの転送後にキャパシタ１９からの電源電圧の供給を絶つようにしたので、キャパシタ１９を小型化すると共に、重要度が高いデータを確実に保持することが可能である。その結果、実施の形態１にかかる保護制御装置と同様の効果に加えて、外付け電源１１からの電源が供給される前にキャパシタ１９の電荷が無くなった場合でも重要度が高いデータを解析することが可能である。
【００６４】
なお、実施の形態１および２において、外付け電源１１が装着されたＣＰＵカード（１００、２００）を運搬する際、衝撃などによってコネクタ５ｂがコネクタ５ａから外れる虞があるため、外付け電源１１とＣＰＵカード（１００、２００）との電気的な接続を維持可能に形状された枠材を内包する専用ケースを用いることが望ましい。より望ましくは、この枠材は、外付け電源１１およびＣＰＵカード（１００、２００）において発生する虞のある短絡を防止可能な絶縁性能や、外部からの衝撃によって外付け電源１１およびＣＰＵカード（１００、２００）が破損することを防止可能な緩衝性能を有するものであるほうがよい。
【００６５】
なお、上記説明では、一例として、バックアップ電源８ｂを用いて揮発性メモリ３のデータをバックアップする方法を保護制御装置のＣＰＵ１に適用した場合に関して説明したが、当該バックアップ方法は、揮発性メモリを用いて一定の期間データを保持する情報処理装置にも適用可能である。
【００６６】
なお、実施の形態１および２に示した保護制御装置は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上のように、本発明は、電力系統事故発生における系統電圧および系統電流に関するデータや接点ＯＮ／ＯＦＦ情報等のデータセーブ機能を有するディジタル保護制御装置に適用可能であり、特に、ＣＰＵカードに実装されるバックアップ回路面積を低減可能な発明として有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１、１７ ＣＰＵ（演算部）
２ 不揮発性メモリ
３ 揮発性メモリ
４、２１ バックアップ回路
５ａ コネクタ（第１端子部）
５ｂ 外付け電源用コネクタ（第２端子部）
６ａ 電源ピン（第１の電源ピン）
６ｂ 電源ピン（第２の電源ピン）
７ａ、７ｂ カード電源（第１の電源電圧）
８ａ バックアップ電源
８ｂ バックアップ電源（第２の電源電圧）
９、１９ キャパシタ
１０ 逆流防止回路
１１ 外付け電源（電源ユニット）
１３ 電池
１４ 大容量キャパシタ
１５ 降圧回路
１６ スイッチ部
２０ 蓄電部
１００、２００ ＣＰＵカード（演算ユニット）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統からの系統電気量を用いてリレー演算を行う演算ユニットを備える保護制御装置であって、
前記演算ユニットが前記保護制御装置から取り外された後に前記演算ユニットに装着される電源ユニットを備え、
前記演算ユニットは、
前記保護制御装置にてＡＤ変換されたディジタルデータと、演算ユニットが前記保護制御装置に装着されているときに保護制御装置より供給される第１の電源電圧と、前記電源ユニットより供給される第２の電源電圧と、を取り込む第１の端子部と、
前記ディジタルデータを用いてリレー演算を行う演算部と、
前記第１の電源電圧または前記第２の電源電圧の供給を受けて前記ディジタルデータを保持する揮発性メモリと、
前記第１の電源電圧の供給が停止したときでも前記揮発性メモリへの電源電圧の供給を継続可能に配設されると共に、前記第１の電源電圧の供給が停止してから前記第２の電源電圧の供給が開始されるまでの間、前記揮発性メモリ内のデータを保持可能な容量に設定されたキャパシタと、
を備えたことを特徴とする保護制御装置。
【請求項２】
前記演算ユニットは、不揮発性メモリを備え、
前記演算部は、前記第１の電源電圧の供給が停止したとき、前記キャパシタからの電源電圧の供給を受けて前記揮発性メモリ内に保持されている複数のデータの中から重要度の高いデータを読み出して前記不揮発性メモリへ転送し、当該データの転送後に前記キャパシタからの電源電圧の供給を絶つことを特徴とする請求項１に記載の保護制御装置。
【請求項３】
前記電源ユニットは、
前記第１の端子部に接続可能に形成された第２の端子部と、
前記第２の電源電圧の供給元であって、前記第２の端子部が前記第１の端子部に接続されたときから前記揮発性メモリ内のデータが読み出されるまでの間、前記揮発性メモリ内のデータを保持可能な容量に設定された蓄電部と、
前記第２の端子部と前記蓄電部との間に介在し、前記第２の端子部が前記第１の端子部に接続されたことを検知して前記蓄電部の出力端と前記第２の端子部とを導通させるスイッチ部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の保護制御装置。
【請求項４】
前記蓄電部は、電池または大容量キャパシタにて構成されていることを特徴とする請求項３に記載の保護制御装置。
【請求項５】
前記第１の端子部には、前記電源ユニットより供給される前記第２の電源電圧を前記揮発性メモリに供給する第１の電源ピンが形成され、
前記第２の端子部には、前記スイッチ部を介して前記蓄電部の出力を前記揮発性メモリに供給すべく前記第１の電源ピンと接触可能に形成された第２の電源ピンが形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の保護制御装置。
【請求項１】
電力系統からの系統電気量を用いてリレー演算を行う演算ユニットを備える保護制御装置であって、
前記演算ユニットが前記保護制御装置から取り外された後に前記演算ユニットに装着される電源ユニットを備え、
前記演算ユニットは、
前記保護制御装置にてＡＤ変換されたディジタルデータと、演算ユニットが前記保護制御装置に装着されているときに保護制御装置より供給される第１の電源電圧と、前記電源ユニットより供給される第２の電源電圧と、を取り込む第１の端子部と、
前記ディジタルデータを用いてリレー演算を行う演算部と、
前記第１の電源電圧または前記第２の電源電圧の供給を受けて前記ディジタルデータを保持する揮発性メモリと、
前記第１の電源電圧の供給が停止したときでも前記揮発性メモリへの電源電圧の供給を継続可能に配設されると共に、前記第１の電源電圧の供給が停止してから前記第２の電源電圧の供給が開始されるまでの間、前記揮発性メモリ内のデータを保持可能な容量に設定されたキャパシタと、
を備えたことを特徴とする保護制御装置。
【請求項２】
前記演算ユニットは、不揮発性メモリを備え、
前記演算部は、前記第１の電源電圧の供給が停止したとき、前記キャパシタからの電源電圧の供給を受けて前記揮発性メモリ内に保持されている複数のデータの中から重要度の高いデータを読み出して前記不揮発性メモリへ転送し、当該データの転送後に前記キャパシタからの電源電圧の供給を絶つことを特徴とする請求項１に記載の保護制御装置。
【請求項３】
前記電源ユニットは、
前記第１の端子部に接続可能に形成された第２の端子部と、
前記第２の電源電圧の供給元であって、前記第２の端子部が前記第１の端子部に接続されたときから前記揮発性メモリ内のデータが読み出されるまでの間、前記揮発性メモリ内のデータを保持可能な容量に設定された蓄電部と、
前記第２の端子部と前記蓄電部との間に介在し、前記第２の端子部が前記第１の端子部に接続されたことを検知して前記蓄電部の出力端と前記第２の端子部とを導通させるスイッチ部と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の保護制御装置。
【請求項４】
前記蓄電部は、電池または大容量キャパシタにて構成されていることを特徴とする請求項３に記載の保護制御装置。
【請求項５】
前記第１の端子部には、前記電源ユニットより供給される前記第２の電源電圧を前記揮発性メモリに供給する第１の電源ピンが形成され、
前記第２の端子部には、前記スイッチ部を介して前記蓄電部の出力を前記揮発性メモリに供給すべく前記第１の電源ピンと接触可能に形成された第２の電源ピンが形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の保護制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６０８６８（Ｐ２０１２−６０８６８Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０４７０８（Ｐ２０１０−２０４７０８）
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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