专利名称：配电盘开关装置及具有配电盘开关装置的监控系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种配电盘开关装置及具有配电盘开关装置的监控系统，特别是涉及到适用于对各种专用装置的操作和监视进行控制的配电盘开关装置及具有配电盘开关装置的监控系统，这些专用装置是用于水电厂、火电厂和核电厂的。
在一个核电厂内，一个对各种专用装置进行操作的系统是根据命令而构成的，该命令从主控制盘输出。例如，有一篇文章，题目为“热电厂的仪器控制和自动化”，刊登在“热力及核能发电”1993年7月。
该文中，一个主控制盘和一台机组主计算机布置在中央控制室，一个辅助设备程序控制器通过网络与该机组主计算机相连接。此外，一个辅助设备联锁继电器盘与该辅助设备程序控制器连接，一个配电盘开关装置(一种开关装置)与该辅助设备联锁继电器盘连接。
该辅助设备程序控制器包括一个CPU，以进行程序控制，除上述CPU外，还有一个数字输出装置，该装置输出命令以对辅助设备进行起动和停止的操作。辅助设备联锁继电器盘由一个专用装置保护回路和一个专用装置联锁回路组成，这些回路根据继电器而构成。
此外，上述配电盘开关装置由各种专用装置和多个开关组成，这些开关与诸如电动阀、泵等设备相连。开关执行开启和闭合操作，以响应来自辅助设备联锁继电器盘的信号，并为指定的专用装置提供动力。
即，当位于辅助设备联锁继电器盘中的继电器动作以响应来自于辅助设备程序控制器的一个起动信号等，安放在配电盘开关装置中的多个开关的某一指定开关就闭合，并给电动阀等提供动力。
上述现有技术中，辅助设备联锁继电器盘的继电器通过电缆与配电盘开关装置的一些开关各自独立相连，而且，发送给泵的起动命令和停令止命令的信号和发送给电动阀的阀门开启和关闭命令的信号经各电缆线传送。
因此，基于上述原因，由于一些辅助设备有待操作，故对应于来自专用继电器的一些命令，必须连接一些电缆线，从而因需用大量的装置，便产生了问题。
本发明目的在于提供一种配电盘开关装置及具有配电盘开关装置的监控系统，其中，装置的构造可得以简化。
根据本发明的配电盘开关装置包括多个控制装置，以供用于各自相应的多个待操作的辅助设备，以及用于对待操作的多个辅助设备中的每一个设备的驱动进行控制，以响应控制命令；多个条件输入装置，用于各自输入一个信号，以响应每一个待操作的辅助设备的一个条件；一个监视信息生成装置，用于生成监视信息，根据每一个条件输入信息的输入，该监视信息至少包括与每一个待操作的辅助设备的保护和联锁相关的信息中的一侧信息；一个控制命令输出装置，根据在监视信息生成装置中生成的监视信息，将控制命令输出至多个控制装置中的某一指定控制装置。
为构成上述配电盘开关装置，有必要以冗余的方式构造监视信息生成装置和控制命令输出装置。由此，配电盘开关装置的可靠性能获得提高，且该装置的安全性也能确保。
根据本发明，具有配电盘开关装置的监视和控制系统包括操作和监视命令输出装置，用于输出命令，该命令与多个待操作的辅助设备的操作和监视有关；多个控制装置，以供用于各自与多个待操作的辅助设备相对应，以及用于对多个待操作的辅助设备中的每一个设备的驱动进行控制，以响应控制命令；多个条件输入装置，用于各自输入信号以响应每一个待操作的辅助设备的一个条件；一个监视信息生成装置，用于生成监视信息，根据每一个条件输入信息的输入，该监视信息至少包括输入信息中的一侧信息，这是通过在操作和监视命令输出装置的信息和与每一个待操作的辅助设备的保护和联锁有关的信息之间进行信息传递而获得的；一个控制命令输出装置，根据在监视信息生成装置中生成的监视信息，将控制命令输出至多个控制装置的某一指定控制装置；操作和监视命令输出装置与具有监视信息生成装置的配电盘开关装置，通过一串行传输系统而相连接。
为构成上述监视和控制系统，除上述部件外，该装置还包括多个辅助设备条件输入装置，用于各自输出信号以响应每一个待操作的辅助设备的一个条件；一个辅助设备操作和监视命令输出装置，用于根据多个辅助设备操作条件输入装置中的每一个的输入，输出一个命令，该命令是与每一个待操作的辅助设备的操作和监视有关；有可能按照串行传输系统，将辅助设备操作和监视信息输入装置与具有监视信息生成设备的配电盘开关设备相连接。
此外，为构成每一个系统，有可能增加下列部件。
(1)有可能以冗余形式来构造串行传输系统，以执行操作和监视命令输出装置和配电盘开关装置中的监视信息生成装置间的信息传递。
换言之，为提高系统的可靠性，有可能在安装于操作和监视命令输出装置上的通信模块和安装于配电盘开关装置上的通信模块之间，以冗余的方式来进行构造。
(2)为替代来自操作和监视命令输出装置的命令，有可能构造一个维护信息输入装置，用于将有关维护的信息输入至监视信息生成装置。
(3)为替代来自操作和监视命令输出装置的命令，有可能构造一个操作和监视信息输入装置，用于将与待操作的每一个辅助设备的操作和监视有关的信息，输入至监视信息生成装置。
根据上述各种装置，由于与待操作的多个辅助设备的保护和联锁有关的控制是按照单配电盘开关装置而执行的，因而可获得装置结构的简化。
此外，由于操作和监视命令输出装置同监视信息生成装置是通过串行传输系统相连的，因此，根据操作和监视命令输出装置输出的命令，当与待操作的多个辅助设备的保护和联锁有关的控制执行时，命令的传递可以按串行传输系统来进行。
因此，无必要将待操作的辅助设备与电缆线一一对应起来，由此可获得装置构造的简化。
如上所述，根据本发明，由于与待操作的多个辅助设备有关的操作控制和监视控制是按照单配电盘进行的，故可获得装置构造的简化。
此外，由于操作和监视命令输出装置同监视信息生成装置是按照串行传输系统相连接的，因此无必要提供一种传输系统以响应命令的数目，从而可获得装置结构的简化和系统规模的紧凑化。
图1为基本结构方框图，示出了根据本发明的具有配电盘开关装置的监控系统的第一种实施方式；图2为总体结构图，示出了根据本发明的监视和控制系统；图3为流程图，用于解释根据本发明的开关装置的操作；图4为基本结构方框图，示出了根据本发明的现场专用输入装置。
所选实施方式的详细描述以下参照图纸，对根据本发明的配电盘开关装置和具有配电盘开关装置的监控系统的一种实施方式进行解释。
图1为基本结构方框图，示出了根据本发明的具有配电盘开关装置的监控系统的一种实施方式，图2为总体结构图，示出了根据本发明的监控系统。
图2中，计算机16、网络18及多个控制器20安装在中央控制室12。计算机16通过网络18与多控制器20的每一个相连，还与主控制盘10相连。
主控制盘10输入命令，这些命令是与运行人员的监视和控制相伴随的，已输入的命令被传送到计算机16。基于已输入的命令，计算机16生成与操作和监视相伴随的各种控制命令，这些生成的命令再通过网络18传送至多控制器20的每一个。
如图1所示，控制器20为一个操作和监视命令输出装置，用于输出与多个操作和监视命令有关的命令，该控制器20由CPU20、模拟输入单元(回路)(AI)24、通信模块26、母线28、存储器30组成。
如图1与图2所示，控制器20通过串行传输电缆(串行传输系统)与多个开关装置34相连。即，控制器20通过网络18执行与计算机16之间的命令传送(命令发出和命令接收)。控制器20通过串行传输电缆32，也执行与开关装置34之间的命令传送(发出和接收)。串行传输为信号冗余式传输，并执行数字信号的传输。
每一个开关装置34，其作用有如配电盘开关装置，由CPU36、通信模块38、随机存取存储器(RAM)40、模拟输入单元(回路)(AI)42、数字输入/输出单元(回路)(DI/O)44、电源回路46、母线48和存储器50组成。
模拟输入单元(AI)42通过专用电缆52与传感器54相连，电源回路46经专用电缆56与马达58、60和62相连。通信模块38由发送单元和接收单元组成，根据来自CPU36的命令，通信模块38执行命令的传递，该命令是伴随着操作和监视，在与通信模块26间，经由串行传输电缆32而传递的。
通信模块38也进行与其他开关装置34上的通信模块38间的命令和信息传递。输入至通信模块38的命令和经CPU38处理的信息在RAM40中存储一次。
模拟输入单元(AI)42以一种条件输入装置而构成，它从传感器54输入与待操作的辅助设备的某一条件有关的信号。在输入信号转换成数字信号后，已被转换的信号经母线48传至CPU36。
在存储器50中，信息是与马达58、60和62等的待操作的辅助设备的保护和联锁有关，例如，信息与保护和联锁等的整定值有关。
CPU36的结构由一个监视信息生成装置组成，该装置根据存储在RAM40和存储器50的信息以及由模拟输入单元(AI)42输入的信息，生成与待操作的辅助设备的保护和联锁有关的信息。
此外，在所生成的监视信息基础上，CPU36生成一个控制命令，该生成的控制命令经数字输入/输出单元(DI/O)44输出至电源回路46。数字输入/输出单元44(DI/O)的结构中包括一条件输入装置，用于输入与待保护的辅助设备有关的条件信号，还包括一控制命令输出装置，用于将控制命令输出至电源回路46。
电源回路46布置在开关装置34上，并包括开关元件，这些开关元件与马达58、60和62相连，且其中每一个与电源相连。当开关元件处于“合”状态，以响应来自数字输入/输出单元(DI/O)44的控制命令时，电源电力就供给马达58、60和62。
即，电源回路46以控制装置的方式构成，用于控制马达58、60和62，这些马达与二个电动阀64和66以及一台泵68相连。
换言之，作为开关装置34，由于该装置具有条件输入装置和监视信息生成装置，故有可能由开关装置34本身生成控制命令。此外，在开关装置34中，由于应用了数字信号，因而可能在开关装置34与控制器20之间传递信号，另外，也有可能在开关装置34和控制器20间制造一功能性负载以作为监控系统。
以下，根据本发明，对具有配电盘开关装置的监控系统的上述实施方式中通信模块的予以解释。
首先，当来自于控制器20的、与待操作的辅助设备(待操作的辅助设备64、66、68)相关的起动和停止命令经由串行传输电缆32传送时，通信模块38会接收到上述命令。此后，该收到的命令存储在RAM中，RAM的内容经母线48输出至CPU36。
该装置中所用的通信模块38包括一个大规模集成电路(LSI)等，例如，最好选用一个反向双次传输系统，当信号〔1010〕和〔0101〕传送时，信号便得以校核。
根据本发明，在上述监控系统的实施方式中，当CPU22输出与操作和监视相伴随的命令时，其作用如同命令生成单元，用于生成与操作和监视相伴随的命令，该命令经由通信模块26和串行传输电缆32，串行地传输至每一个开关装置34。
由此，无必要将每一个控制器20和每一个开关装置34用独立的电缆线连接起来，因此装置结构便可简化。
此外，在通信模块26和通信模块38间发出和接收的命令中，主要利用不包括联锁的信息，例如利用来自运行人员的手动操作命令信息。然而，需要紧急操作的信息，例如与待操作的辅助设备的保护和联锁相关的信息，在CPU36中生成。
因此，在通信模块26和通信模块38之间所发出的和接收的命令的通信速度与执行度比较相对较慢，因此，即使通信速度为100ms甚至几秒，均不会有任何妨碍。
此外，图中也未示出，在各个控制器20中均提供了一个信号发生装置，该信号发生装置是一个条件判断信号发生装置，它产生一个条件判断信号，以表明在各个控制器20中是否出现不正常情况。其结果为有可能应用一种结构，其中，信号生成装置经一不同于上述串行传输电缆32的传输系统，与通信模块38相连。
以下，参考图3中的流程图，对带有CPU36并以它作为主要元件的开关装置34的操作予以解释。
首先，CPU36输入RAM40的内容，并输入来自模拟输入单元(AI)42的信息和来自数字输入/输出单元(DI/O)44的信息(第S11步)。在输入信息的基础上，CPU36(注原文为CPU34)进行保护、联锁和报警等的实施，与保护和监视有关的信息便生成了(第S12步)。
此后，所生成的信息与有关保护和联锁的整定值进行比较，上述整定值是事先储存在存储器50中的，再进行判断，以确定保护操作和联锁操作是否有必要(第S13步)。
在有必要进行保护和联锁操作时，与保护操作、联锁操作和/或报警有关的信息便储存在RAM40中(第S14步)，响应上述信息的控制命令经数字输入/输出单元(DI/O)44，也输出至电源回路46(第S15步)。
相应地，电源回路46的一个指定开关元件处于“合”状态，如此，待操作的辅助设备的保护操作和联锁操作便得以执行(第S16步)。
另一方面，当保护操作和联锁操作不必要时，则在RAM40和数字输入、输出单元(DI/O)44中，与保护操作和联锁操作有关的部分将执行复位，该程序中的处理过程便结束了。
由于与保护和联锁有关的操作须进行紧急操作，因此有必要按执行速度来进行操作，例如1ms至100ms。在开关装置34的内部，处理过程是以上述执行速度实施的。
基于上述理由，当根据传感器54检测出待操作的辅助设备的不正常状况时，待操作的辅助设备应立即予以保护。换言之，当与保护和联锁有关的操作执行时，控制命令在开关装置34的内部生成。由于有可能不通过控制器20而生成施于待操作辅助设备的控制命令，则装置可得到即时的控制。
如上所述，在根据本发明的实施方式中，由于与待操作的每一个辅助设备的保护和联锁有关的控制，均利用开关装置34一次全部地得以执行，因而装置的构造便可简化。
即无必要按照与泵68、电动阀64和66等的操作有关的一些命令来连接电缆，因而对待操作的多个辅助设备的控制可一次全部地予以执行。
此外，与保护有关的控制显示出这样一种控制即可使待操作的辅助设备的误动作得以予防。与联锁有关的控制表明了所谓的程序控制即使待操作的辅助设备通过操作而在一起工作。
此外，当待操作的辅助设备增加时，有可能再增加一个开关装置34，以响应所增加的待操作之辅助设备。还可能将新增的开关装置34，经串行传输电缆线32再连接到其他开关装置34，由此，装置的系统构成能容易地得以实施。
此外，有可能以冗余的形式构成通信模块26、串行传输电缆线32、通信模块38。同样也可能构成冗余的RAM40、CPU36、存储器50、母线48和数字输入/输出单元(DI/O)44。由此，装置的传输等的可靠性可获提高。
此外，该装置可以安装一个维护工具70，作为维护信息输入装置，以及安装一个操作和监视仪器装置72，作为操作和监视命令输入装置。
维护工具70及操作和监视仪器装置72经串行传输电缆32与切换装置74相连，切换装置74的输出经串行传输电缆线32与通信模块38相连。即，控制器20的输出经切换装置74与通信模块38相连。
在装置中提供有维护工具70以及操作和装置视仪器装置72的情况下，当监视的运行人员利用维护工具70输入与存储器50的内容的增加、改变、删除有关的信息时，上述信息作为与维护有关的信息，经通信模块38而被输入。因此，与存储器50有关的维护可以进行。
这种情况下，根据切换装置74，串行传输电缆32的传输通路已被切换，因此，不可能将来自控制器20的信息输入至开关装置34。此外，在维护信息从控制器20输入的情况下，有可能执行存储器50的信息的维护。
此外，根据监视运行人员的操作，有可能从操作和监视仪器装置72，输入与开关装置34的操作和监视有关的命令。此时，当操作和监视仪器装置72以及控制器20通过切换装置74，与通信模块38相连时，有可能按照操作和监视仪器72和控制器20两者中的一个来进行操作和监视。
另一方面，当切换装置74与控制器20相连时，同时，操作和监视仪器装置72与通信模块38直接相连，此时有可能利用操作和监视仪器装置72和控制器20这两者，同时执行操作和监视。
当在通信模块39上提供有一个输入单元，用于输入与操作和监视有关的命令，同时，还提供了一个接收单元，用于通过无线电通信将命令和信息输出到维护工具70和控制器20时，有可能在操作和监视仪器装置72和开关装置34间执行命令和信息的传递。
存在这样一种情况，即在开关装置34上提供有切换装置74，此外，该切换装置与维护工具70以及操作和监视仪器装置72相连。这种情况下，在安装控制器20和电缆连接之前，该电缆连接是用作控制器20和开关装置34之间有串行传输电缆32，有可能执行存储器中的维持和对待操作的辅助设备进行操作试验。由此，可缩短安装建设和试验过程。
如图1和图4中所示，根据本发明的这种实施方式，有可能提供一个现场专用输入装置(电路)76，作为每一个开关装置34的公共控制器。在提供了上述的现场专用输入装置76的情况下，便可能从装置结构中取消模拟输入单元(AI)42。
如图4所示，该现场专用输入装置76由CPU78、存储器80、通信模块82和模拟输入单元(电路)(AI)86组成。通信模块82经串行传输电缆32与开关装置34的通信模块38相连，模拟输入单元(AI)86经专用电缆52与多个传感器54相连。该现场专用输入装置76输入与待操作的辅助设备有关的条件，这是从每一个传感器54经由模拟输入单元(AI)86而获得的。
在信息输入的基础下，与待操作的辅助设备有关的保护和联锁信息便生成了，该生成的信息经通信模块82(注原文为34)，传送到开关装置34。这种情况下，通过将现场专用输入装置76布置在靠近待操作的辅助设备，就有可能在待操作的辅助设备旁进行操作控制和监视控制。
如上所述，当装置的规模扩展时，每个装置构成时的安装费用并不增加，也几乎不会造成长时间的安装和试验过程。
即，由于控制器并不安装在中央控制室，因而无必要用专用电缆线经长距离将专用装置接至中央控制室。随着电厂规模变大，装置的控制系统性能提高，即使输入装置和输出装置的数目会增加，但装置的安装费用几乎不增加。
此外，根据控制内容的高性能的特点，伴随着控制器的规模增大，控制机房的规模也将很大，即使如此，装置的安装费用也几乎不增。
此外，根据运行人员的操作，由于伴随专用机器的起动和停止操作的命令并不经辅助设备程序控制器输出，因而不会造成以下的问题，即除非在整个装置、配电盘和专用电缆线连接的安装工作全部完成后，否则，专用机器的试验是无法进行的。
权利要求
1.一种配电盘开关装置，包括多个控制装置，提供用于各自相应的多个待操作的辅助设备，并用于对所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的驱动进行控制，以响应控制命令；多个条件输入装置，用于分别输入一个信号，以响应所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的条件；一个监视信息生成装置，用于生成监视信息，根据所述的条件输入信息中的每一个信息的输入，该监视信息至少包括与所述的多个待操作的辅助设备的每一个设备的保护和联锁有关信息的一侧信息；一个控制命令输出装置，用于根据监视信息将控制命令输出至所述的多个控制装置中的某一指定控制装置，该监视信息是在所述的监视信息生成装置中生成的。
2.根据权利要求1所述的配电盘开关装置，其中，所述的监视信息生成装置和所述的控制命令输出装置中的每一个，均以冗余的形式构成。
3.一种具有配电盘开关装置的监控系统，包括；一个操作和监视命令输出装置，用于输出命令，该命令与多个待操作的辅助设备的操作和监视有关；多个控制装置，提供用于各自相应的所述的多个待操作的辅助设备，并用于对所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的驱动进行控制，以响应控制命令；多个条件输入装置，用于分别输入一个信号，以响应所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的条件；一个监视信息生成装置，用于生成监视信息，根据所述的条件输入信息中每一个信息的输入，通过执行信息的传递，该监视信息至少包括已输入信息中的一侧信息，而信息的传递是指在所述的操作和监视命令输出装置的信息和与所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的保护和联锁有关的信息间的传递；一个控制命令输出装置，根据在所述的监视信息生成装置中生成的监视信息，该输出装置用于将控制命令输出至与所述的多个控制装置中的某一个指定的控制装置；所述的操作和监视命令输出装置和具有所述的监视信息生成装置的配电盘开关装置，径一串行传输系统相连接。
4.一种具有配电盘开关装置的监控系统，包括一个操作和监视命令输出装置，用于输出命令，该命令与多个待操作的辅助设备的操作和监视有关；多个控制装置，提供用于各自相应的所述的多个待操作的辅助设备，并用于对所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的驱动进行控制，以响应控制命令；多个条件输入装置，用于分别输入一个信号，以响应所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的条件；一个监视信息生成装置，用于生成监视信息，根据所述的条件输入信息中每一个信息的输入，通过执行信息的传递，该监视信息至少包括已输入信息中的一侧信息，而信息的传递是指在所述的操作和监视命令输出装置的信息和与所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的保护和联锁有关的信息间的传递；一个控制命令输出装置，根据在所述的监视信息生成装置中生成的监视信息，该输出装置用于将控制命令输出至所述的多个控制装置中的某一个指定的控制装置；多个辅助设备条件输入装置，用于分别输出一个信号，以响应所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的一个条件；一个辅助设备操作和监视命令输出装置，根据所述的多个辅助设备操作条件输入装置中的每一个装置的输入，输出一个命令，该命令与多个待操作的辅助设备的每一个设备的操作和监视有关；所述的操作和监视命令输出装置和具有所述的监视信息生成装置的配电盘开关装置，经一串行传输系统相连接；所述的多个辅助设备条件输入装置和具有所述的辅助设备操作和监视命令输出装置的所述的配电盘开关装置，经串行传输系统而相连接。
5.根据权利要求3所述的一种监控系统，其中用于执行信息传递的串行传输系统以冗余的形式构成，所传递的信息是指在所述的操作和监视命令输出装置和具有所述的监视信息生成装置的所述的配电盘开关装置之间的信息。
6.根据权利要求3所述的一种监控系统，其中一个维护信息输入装置，用于将与维护有关的信息输入到所述的监视信息生成装置，而不是从所述的操作和监视命令输出装置输入所述的命令。
7.根据权利要求3所述的一种监控系统，其中一个操作和监视信息输入装置，用于将与所述的多个待操作的辅助设备中的每一个设备的操作和监视有关的信息，输入至所述的监视信息生成装置，而不是从所述的操作和监视命令输出装置输入所述的命令。
全文摘要
一个控制器的通信模块,其用于输出与待操作的辅助设备的操作和监视有关的命令,和一个开关装置的通信模块,其用于生成与待操作的辅助设备的保护和联锁有关的信息,是经串行传输电缆线而相互连接的。这些开关装置中的每一个均经串行传输电缆而互相连接。通过控制开关装置中的CPU,与电源回路相连并待保护的辅助设备接收到一个起动命令,待操作的辅助设备的保护操作和联锁操作便得以实施。可获得一小规模的装置,接线电缆也可减少。
文档编号H02B1/24GK1183585SQ9712291
公开日1998年6月3日 申请日期1997年11月25日 优先权日1996年11月26日
发明者杉原雅, 深井雅元, 伊藤明男, 清水胜人 申请人:株式会社日立制作所