CN101383495A - 广域保护控制测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及广域保护控制测量系统和方法，提供一种不追加、变更设置在电站中的电力监视终端，能够自如地追加、变更保护、控制、测量用的应用运算功能的、经济性、可靠性、扩展性良好的广域保护控制测量系统和方法。广域保护控制测量系统由设置在对象范围内的电站中的N台电力监视终端(1)、与这些电力监视终端(1)经由通信网络(2)连接的1台电量集成装置(3)、和与该电量集成装置(3)装置间连接的M台应用运算装置(4)构成。各电力监视终端(1)将电量数据经由通信网络(2)发送给电量集成装置(3)。电量集成装置(3)将从N台电力监视终端(1)接收到的电量数据集成而生成集成电量数据，输出给各应用运算装置(4)。各应用运算装置(4)利用从电量集成装置(3)取得的集成电量数据，进行保护用、控制用或测量用的应用运算。

Description

广域保护控制测量系统和方法

技术领域

本发明涉及进行电力系统的保护、控制及测量的广域保护控制测量系统和方法。

背景技术

在送配电领域中，为了进行电力的稳定供给，以广域的电力系统为对象进行包含在其中的多个电站、各种机器及设备等的电力系统整体的保护、控制及测量是不可或缺的，以往提出了用于此的各种技术。

例如，在专利文献1中，记载有通过设置在变电站中的各种装置取得电力系统的电压、电流，将取得的信息经由广域数据网传送给中央处理装置，并且通过中央处理装置利用运算对象区间的各电流信息进行电流差动运算、判断系统事故的有无的广域保护技术。

此外，在专利文献2中，记载有将在保护各电站及送电线时需要的信息集中到共通的运算处理装置中、统一监视在各电站及送电线中发生的事故、进行统一保护的广域保护技术。

【专利文献1】日本特开2001-45645

【专利文献2】日本特开2004-64974

在上述专利文献1、2中记载的以往的广域保护技术中，都是设置在各电站中的电力监视终端与设置在控制侧的具备保护运算功能的应用运算装置经由通信网络直接连接。在控制侧的应用运算装置中实施的具体的保护运算在专利文献1的技术中是广域的电流差动运算、在专利文献2的技术中是称作统一保护运算的运算。在这些以往技术中，都通过在广域保护系统的构建时预先在控制侧的应用运算装置中预先组装单一的保护运算功能、在广域保护系统的运用开始后分别实施单一的保护运算。

另一方面，期待有通过使用在电力系统的大范围中测量的电量实施包括多种保护运算、控制运算、以及测量运算的多种应用运算、多方面地实现电力系统的保护、控制、测量的技术。作为为了实现这样的多方面的保护、控制、测量而在上述以往技术中追加的其他具体的应用运算，例如可以考虑使用送电线的两端的电压、电流信息的送电线的事故时的事故点标定、或者送电线的线路常数的计算、失调中继运算等。

但是，在专利文献1、2中，如上所述，作为组装到控制侧的应用运算装置中的保护、控制、测量用的应用运算功能，都仅设想了作为单一的应用运算功能的单一的保护运算功能，所以为了追加新的应用运算功能而多方面地实现电力系统的保护、控制、测量的广域保护控制测量系统，需要重新审视广域保护系统整体。这里，所谓的“广域保护系统整体的重新审视”，是指对各个应用功能，进行(1)收集怎样的信息、(2)怎样决定电量收集的传送周期等的研究，根据其研究结果变更广域保护系统整体的结构来构建广域保护控制测量系统。

这样的广域保护系统整体的结构变更，一般通过变更设置在各电站中的所有的电力监视终端的数据传送用软件、并且制造组装了实现追加的应用运算功能的软件的新的应用运算装置硬件来进行。但是，在这样变更所有的电力监视终端的数据传送用软件的方法中，与电力监视终端的数量成比例地成本增大，所以在经济性的方面存在问题。

即，一般，在广域保护控制测量系统中，为了提高应用运算的精度而需要在电力系统整体中设置很多的电力监视终端来收集电量，所以电力监视终端的数量必然增加。如果在该状况下需要应用运算功能的追加，则在专利文献1、2记载的以往技术中，产生包括所有的电力监视终端的传送控制部的软件的变更的庞大的改造，此外，关于已有的应用运算功能的变更也同样有产生庞大的改造的情况。进而，在电力监视终端的新设时，在已有的应用运算装置侧，也需要用来接收来自新设的电力监视终端的数据的改造。

相对于此，作为在避免广域保护系统的重新审视的同时、多方面地实现电力系统的保护、控制、测量的方法，也考虑在广域保护系统构建阶段的初期时预先设想可实现的所有的应用运算功能、预先组装用来实现设想的所有的功能来构建广域保护控制测量系统的方法。

但是在采用该方法的情况下，有可能产生相当大数量的虽然组装在广域保护控制测量系统中但没有被运用的浪费的应用运算功能。结果，可以容易地预测到分别与电站的数量和组装的应用运算功能的数量成比例而广域保护控制测量系统构建时的初期成本显著地增大、另一方面实际运用的有效的应用运算功能相对于组装的应用运算功能整体的比例较低的经济性问题的发生。

进而，作为在避免广域保护系统的重新审视的同时、多方面地实现电力系统的保护、控制、测量的其他方法，也考虑例如按照追加的各个应用功能、设置与专利文献1、2同样的单一的应用运算功能用的结构的方法、即分别制造设置在各电站中的各电力监视终端及进行应用运算的控制侧的应用运算装置并设置的方法。但是，在此情况下，对于追加的每个应用运算功能需要单独的硬件，与电站的数量成比例而成本增大，所以在经济性的方面存在问题。

另外，伴随着以上那样的新的应用运算功能的追加的问题，是在应用运算功能的算法的变更及在应用运算中使用的电量种类变更等的已有的应用运算功能的功能变更时也同样发生的问题。

发明内容

本发明是为了解决以上那样的以往技术的问题而提出的，其目的是提供一种不追加、变更设置在电站中的电力监视终端、能够自如地追加、变更保护、控制、测量用的应用运算功能的、经济性、可靠性、扩展性良好的广域保护控制测量系统和方法。

本发明的广域保护控制测量系统，是进行对象范围内的电力系统的保护、控制及测量的广域保护控制测量系统，其特征在于，具备设置在上述对象范围内的电站中的多个电力监视终端、与这些电力监视终端经由通信网络连接的1个以上的电量集成装置、和与该电量集成装置间连接的1个以上的应用运算装置，电力监视终端、电量集成装置及应用运算装置如下这样构成。

首先，构成上述多个电力监视终端的各电力监视终端具备：通过取得电力系统的电量而生成表示有关电量的信息的电量数据的数据生成机构、和经由通信网络发送所生成的电量数据的数据传送机构。此外，构成上述1个以上的电量集成装置的各电量集成装置具备：经由上述通信网络接收从1个以上的上述电力监视终端发送的电量数据的数据传送机构、将接收到的电量数据集成而生成集成电量数据的数据集成机构、和将生成的集成电量数据输出的1个以上的装置间连接用的接口。此外，构成上述1个以上应用运算装置的各应用运算装置具备取得从上述电量集成装置输出的集成电量数据的装置间连接用的接口、和利用所取得的集成电量数据进行保护用、控制用或测量用的应用运算的应用运算机构。

此外，本发明的广域保护控制测量方法从方法的观点来掌握上述系统的特征。

以上，本发明是通过电量集成装置接收来自设在电站中的所有的电力监视终端的电量数据并集成、变换为容易处理的形式的集成电量数据后发送给各应用运算装置。

在这样的本发明中，不需要在电站中设置各个应用运算功能的终端，而由电量集成装置生成包括所有在应用运算中需要的信息的数据，以容易处理的形式发送给应用运算装置侧。因此，应用运算功能的追加、变更不对设置在电站中的终端进行任何追加、变更，而仅通过制造组装有该功能的应用运算装置并连接到电量集成装置上、或者变更组装在已有的应用运算装置中的软件，能够容易地实施。

此外，各个应用运算装置取得电量数据的数据取得目标只是装置间连接的电量集成装置，不需要应用运算装置从电力监视终端直接接收数据，所以在包括软件开发的新的应用运算装置的制造及变更时，一点也不需要考虑已有的系统结构。进而，由于将来自各电力监视终端的电量数据经由通信网络上的不同的传送路径发送，所以传送延迟也相互不同的情况较多，但在不从各个电力监视终端经由通信网络接收数据的本发明的应用运算装置的制造及变更中，对于传送路径的差异带来的传送延迟也不需要进行任何考虑。

因而，与本发明不同，通过系统整体的重新审视来变更所有的终端的软件的情况、或将各个应用运算功能的终端设在每个电站中的情况相比，在本发明中，能够很容易且灵活地实施应用运算功能的追加、变更，还能够大幅地削减成本，所以能够实现经济性、可靠性、扩展性良好的系统。

此外，如上所述，由于本发明的各个应用运算终端取得电量数据的数据取得目标只是装置间连接的电量集成装置，所以与从设置在每个电站中的各个电力监视终端经由通信网络直接取得电量数据的情况相比，还有能够使系统整体的数据传送结构简单化的优点。以下，对这一点进行说明。

即，在与本发明不同、做成了从电站的电力监视终端直接取得电量数据的应用运算装置的情况下，在该应用运算装置中，为了经由通信网络接收数据而需要对应于数据取得目标的所有的电力监视终端的数量的多个数据传送机构。在此情况下，与应用运算装置的数量的增加成比例，系统整体的数据传送机构的数量增加，随之系统整体的数据传送路径的数量也增加，所以系统整体的数据传送结构复杂化。

相对于此，在取得从电量集成装置集成的电量数据的本发明的应用运算装置的情况下，作为应用运算装置的数据取得用的结构，不需要设置进行经由通信网络的数据传送的多个数据传送机构，只要仅设置与数据取得目标的1个或两个左右的电量集成装置进行装置间连接的接口就可以。在这样的本发明中，即使应用运算装置的数量增加，系统内的数据传送机构或数据传送路径的数量也不会增加，与从电力监视终端直接取得电量数据的情况相比，能够使系统整体的数据传送结构简单化，这也带来经济性及可靠性的提高。这样的系统整体的数据传送结构的简单化的效果与电力监视终端和应用运算装置两者的增加成比例地增大。

根据本发明，能够提供不追加、变更设置在电站中的终端，能够自如地追加、变更保护、控制、测量用的应用运算功能的、经济性、可靠性、扩展性良好的广域保护控制测量系统和方法。

附图说明

图1是表示应用了本发明的有关第1实施方式的广域保护控制测量系统的主要结构的框图。

图2是表示第1实施方式的各电力监视终端的硬件结构的一例的图。

图3是说明通过第1实施方式的各电力监视终端进行的同步相量运算的图。

图4是表示第1实施方式的电量集成装置的电量数据的具体的处理例的图。

图5是表示在第1实施方式中、进行电压下降和相位差的事故监视用的应用运算的情况下的应用运算装置的具体的运算处理流程的一例的图。

图6是表示在发电机因事故等而脱落的情况下的、多个变电站的频率的时间变化的例子的图。

图7是表示第1实施方式的系统整体的数据传送结构的简单化的效果的图，图7(a)是以往的结构例，图7(b)是本发明的结构例。

图8是表示第1实施方式的变形例的框图。

图9是表示第1实施方式的另一变形例的框图。

图10是表示作为第1实施方式的另一变形例而使用包括电压瞬时值、电流瞬时值的电量数据的情况下的、电量集成装置的具体的处理例的图。

图11是表示应用了本发明的有关第2实施方式的广域保护控制测量系统的主要结构的框图。

图12是表示从第2实施方式的应用运算装置输出到电量集成装置中的需要信息要求的具体的帧结构的图。

图13是表示从第2实施方式的电量集成装置经由通信网络对电力监视终端发送的数据传送要求的具体的帧结构的图。

图14是表示应用了本发明的有关第3实施方式的广域保护控制测量系统的主要结构的框图。

图15是表示应用了本发明的有关第4实施方式的广域保护控制测量系统的主要结构的框图。

图16是表示应用了本发明的有关第5实施方式的各电力监视终端的硬件结构的一例的图。

图17是表示应用了本发明的有关第6实施方式的时刻同步用的结构例的图。

符号说明

1：电力监视终端、11：数据生成机构、112：信息种类选择机构、12：传送控制部、121：数据传送机构、122：传送周期调节机构、16：时刻同步部、17：GPS接收机、18：原子时钟、2：通信网络、3：电量集成装置、31：传送控制部、311：数据传送机构、312：传送质量测量机构、32：运算处理部、321：数据集成机构、322：数据传送要求机构、323：决定结果通知机构、324：传送周期决定机构、33：接口(IF)、4：应用运算装置、41：接口(IF)、42：运算处理部、421：应用运算机构、422：必要信息要求机构、423：运算算法变更机构、5：电站、51共通原子时钟、6：时刻数据源。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的广域保护控制测量系统的多个实施方式具体地说明。另外，在本说明书中，“电力系统”是包含构成电力系统的送配电线及发变电站、构成它们的各种机器及设备的广义的概念。“电站”是包含发变电站或其他设置有电力监视终端的各种电设施的广义的概念。

[第1实施方式]

[结构的概况]

图1是表示应用了本发明的有关第1实施方式的广域保护控制测量系统的主要结构的框图。

如图1所示，本实施方式的广域保护控制测量系统由设置在对象范围内的电站中的N台电力监视终端1-1～1-N(N是2≤N的任意的整数)、经由通信网络2与这些电力监视终端1-1～1-N连接的1台电量集成装置3、和与该电量集成装置3装置间连接的M台应用运算装置4-1～4-M(M是1≤M的任意的整数)构成。

这里，各电力监视终端1-1～1-N具备实现生成表示从电力系统取得的电压、电流等的电量的电量数据的数据生成机构111的运算处理部11、和实现将生成的电量数据经由通信网络2发送给电量集成装置3的数据传送机构121的传送控制部12。

电量集成装置3具备实现分别接收来自N台电力监视终端1-1～1-N的电量数据的数据传送机构311的N个传送控制部31-1～31-N、实现将接收到的电量数据集成而生成集成电量数据的数据集成机构321的运算处理部32、和将生成的集成电量数据向M台应用运算装置4-1～4-M分别输出的M个装置间连接用的接口(IF)33-1～33-M。

各应用运算装置4-1～4-M具备取得来自电量集成装置3的集成电量数据的装置间连接用的接口(IF)41、和实现利用所取得的集成电量数据、进行控制用、或者测量用的应用运算的应用运算机构421的运算处理部42。

以下，对构成本实施方式的广域保护控制测量系统的电力监视终端1-1～1-N、通信网络2、电量集成装置3、应用运算装置4-1～4-M的详细情况依次进行说明。另外，“电力监视终端1-1～1-N”和“应用运算装置4-1～4-M”的连字符以后的符号不过是用来明示各个要素的附带的符号，所以，在以后的说明中，在不需要指定各个要素的情况下，简略地表示为“电力监视终端1”和“应用运算装置4”。

[电力监视终端的结构]

图2是表示各电力监视终端1的硬件结构的一例的图，各电力监视终端1除了图1所示的运算处理部11和传送控制部12以外，还具备输入变换部13、模拟过滤器14、模拟/数字(A/D)变换器15、时刻同步部16、GPS接收机17。

这里，在输入变换部13中，输入电力系统的电压、电流等的电量，将输入值变换为规定的大小的电量。模拟过滤器14从输入变换部13的输出电量中除去规定的频率成分。在A/D变换器15中，进行用来将模拟量变换为数字量的取样及模拟/数字变换。

在该A/D变换器15中取样的定时例如以从GPS(Global PositioningSystem，全球定位系统)卫星接收到的UTC(Coordinated Universal Time，协定世界时间)同步的定时进行。这通过利用由GPS接收机17接收到的时刻数据，由时刻同步部16在规定时刻产生定时信号，将其传递给A/D变换器15来实现。

各电力监视终端1的运算处理部11由微处理器构成，通过该微处理器与数据生成用的软件的组合，实现作为电信息而求出同步相量的数据生成机构111。

各电力监视终端1的传送控制部12由通信控制装置构成，通过该通信控制装置与数据传送用的软件的组合，实现经由通信网络2在与电量集成装置3的对应的传送控制部31之间进行数据的发送及接收的数据传送机构121。即，在图1中，各电力监视终端1-1～1-N及其传送控制部12分别对应于电量集成装置2的各传送控制部31-1～31-N，各电力监视终端1-1～1-N的传送控制部12在电量集成装置2的对应的(即连字符以后的符号与本终端相同的)各传送控制部31-1～31-N之间经由通信网络2进行数据的发送及接收。

另外，在以上那样的电力监视终端1中，处理数字数据的运算处理部11、传送控制部12及A/D变换器15之间用总线连接，能够进行这些要素11、12、15之间的数字数据的交换。

[通信网络的结构]

作为图1所示的通信网络2的具体的结构，例如可以考虑有线线缆、光纤、无线LAN、微波、电力线输送等。此外，也可以设想在电气厂商内封闭的内部网络或将多个厂商间连接的VPN或一般的因特网利用。进而，也可以将从这些通信网络之中选择的多个种类的网络组合。

[电量集成装置的结构]

在图1所示的电量集成装置3中，N个传送控制部31-1～31-N由通信控制装置构成，通过该通信控制装置与数据传送用的软件的组合，分别实现经由通信网络2在与N台电力监视终端1-1～1-N之间进行数据的发送及接收的数据传送机构311。各传送控制部31-1～31-N分别对应于各电力监视终端1-1～1-N及其传送控制部12，在对应的(即连字符以下的符号相同的)各电力监视终端1-1～1-N的传送控制部12之间经由通信网络2进行数据的发送及接收。

电量集成装置3的运算处理部32由微处理器构成，通过该微处理器与数据集成用的软件的组合，实现将接收到的电量数据集成而生成集成电量数据的数据集成机构321。如上所述，在各电力监视终端1中作为电量信息而求出同步相量，所以数据集成机构321具体而言进行提取从多个电力监视终端1分别发送的电量数据的各帧内的同一时刻的同步相量、排列在相同的帧内的处理。

电量集成装置3的接口(IF)33-1～33-M由包括装置间连接用的连接端口及连接端子的连接装置构成。各接口(IF)33-1～33-M分别对应于各应用运算装置4-1～4-M及其接口(IF)41，与对应的(即连字符以下的符号相同的)应用运算装置4-1～4-M的接口(IF)41一起构成装置间接口，进行装置间的数据的直接的输入。

另外，在以上那样的电量集成装置3中，处理数字数据的传送控制部31、运算处理部32、以及接口(IF)33之间用总线连接，能够进行这些要素31～33之间的数字数据的交换。此外，电量集成装置3的硬件能够通过将多个一般的通信控制装置、以及多个一般的连接装置组合来实现。

[应用运算装置的结构]

图1所示的各应用运算装置4-1～4-M的接口(IF)41由包括装置间连接用的连接端口及连接端子的连接装置构成。各应用运算装置4-1～4-M及接口(IF)41分别对应于电量集成装置3的各接口(IF)33-1～33-M，电量集成装置3的对应的(即连字符以下的符号与本装置相同的)各接口(IF)33-1～33-M一起构成装置间接口而进行装置间的数据的直接的输入输出。

各应用运算装置4-1～4-M的运算处理部42由微处理器构成，通过该微处理器与应用运算用的软件的组合，实现使用输入的集成电量数据进行保护用、控制用或测量用的应用运算的应用运算机构421。如上所述，在本实施方式中，由于作为电量信息的表现形态而处理同步相量，所以应用运算机构42进行使用同步相量的应用运算。

另外，在以上那样的应用运算装置4中，处理数字数据的接口(IF)41与运算处理部42之间用总线连接，能够进行这些要素41～42之间的数字数据的交换。此外，各应用运算装置4-1～4-M的硬件能够通过包括微处理器及连接装置的一般的服务器实现。

[作用]

接着，对具有以上那样的结构的第1实施方式的广域保护控制测量系统的作用进行说明。

[电力监视终端的作用]

首先，如上所述，在各电力监视终端1-1～1-N中，通过以与由GPS接收机17从GPS卫星接收到的UTC时刻数据同步的定时，由时刻同步部16产生定时信号，由A/D变换器15在相同时刻将模拟量取样并A/D变换，得到同步的数字量的电量数据。并且，将这样同步的数字量的电量数据如上述那样通过数据生成机构111变换为同步相量，与取样时刻一起作为该时刻的电量数据合成为1个帧。

通过数据生成机构111作为同步相量而输出大小X和相位φ，这里，相位φ是相对于从GPS接收机17输出的1PPS(pulse per second)信号得到的UTC(协定世界时间)定时的余弦函数上的瞬间相位角。

【公式1】

$x\left(t\right)=\sqrt{2}X\cos (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\φ})$

中表示的信号x(t)的相量表现由下式(1)表示的复数量给出。

【公式2】

X＝X_real+jX_imaginary

 ＝Xε^jφ

 ＝X(cosφ+jsinφ)          (1)

图3是说明由数据生成机构111进行的同步相量运算的图。图3(a)表示同步相量(大小X和相位φ)与实际的交流波形x(t)的关系。从余弦波形的顶点偏差φ的相位的时点是1PPS信号进入的定时。此外，表示该交流波形的实效值是大小X。图3(b)将交流波形的实效值的大小X用极坐标表现。

这样，在作为表示电量的电量信息的表现形态而使用同步相量的情况下，具有如下的优点。

·是容易掌握信息、容易处理的表现形态。

·即使是低速传送路径也能够使用。

·由于不需要装置间的特别的同步机构，所以广域的系统构建较容易。

以上，在各电力监视终端1-1～1-N中，由数据生成机构111得到的包括各取样时刻的同步相量的电量数据的帧在被附加该取样时刻、表示作为发送源的本终端的发送源ID、以及数据检验用的检验数据后，通过数据传送机构121，经由通信网络2被发送给电量集成装置3。

[电量集成装置的作用]

在电量集成装置3中，如果由对应的各数据传送机构311分别接收到来自各电力监视终端1-1～1-N的电量数据的各帧，则通过数据集成机构321将这些帧集成，生成包括N台电力监视终端的该取样时刻的电量信息的集成电量数据的1个帧。

这里，来自各电力监视终端1的电量数据的各帧作为电量信息而包含有同步相量，所以数据集成机构321进行提取接收到的电量数据的各帧内的同一取样时刻的同步相量、排列到相同的帧内的处理。

图4是表示这样的电量集成装置3的电量数据的具体的处理例的图，分别表示电量集成装置3从各电力监视终端1接收的电量数据的具体的帧结构、和通过将该帧结构的电量数据用电量集成装置3集成而生成、发送给各应用运算装置的集成电量数据的具体的帧结构。

在该图4的例子中，表示各电力监视终端1取得表示变电站的3相各相的母线电压的3个电量e1～e3(电量e1：a相电压，电量e2：b相电压，电量e3：c相电压)、表示两线路的3相各相的送电线电流的6个电量e4～e9(电量e4：第1线路的a相电流，电量e5：第1线路的b相电流，电量e6：第1线路的c相电流，电量e7：第2线路的a相电流，电量e8：第2线路的b相电流，电量e9：第2线路的c相电流)的合计9个电量、将这些电量e1～e9的电压相量的大小和相位按照取样时刻(t1、t2、……)周期性地发送的状况。

在图4的例子中，在第n个电力监视终端1-n(n是1≤n≤N的任意的整数)中，表示在第s次的取样时刻ts(s是1≤s的任意的整数)取样、数字变换的电量的信息的移相量以电量e1的电压相量的大小和相位为开始，依次排列到最后的电量e9的电压相量的大小和相位，作为该电力监视终端1-n的该时刻ts的同步相量而合成为1个帧Dnts。

在该帧Dnts的最初，作为表示发送源的各电力监视终端的发送源ID，附加表示该第n个(n是1≤n≤N的任意的整数)的电力监视终端的终端号码[1-n]和取样时刻[ts]，在帧Dnts的最后，附加用来通过CRC(CyclicRedundancy Check，循环冗余检验)等进行数据检验的检验数据。在图4中，作为一例，例示了将第1个电力监视终端1-1的时刻t1的同步相量合成的电量数据的帧Dltl的结构，但其他电量数据的帧Dnts也具有同样的结构。

此外，附加在电量数据的帧中的上述附加信息中的取样时刻在将同步相量合成为1个帧时通过数据生成机构111附加。发送源ID和检验数据在由电力监视终端1的数据生成机构111将同步相量合成为1个帧后，对于该帧通过电力监视终端1的数据生成机构111或数据传送机构121附加。

通过图4所示那样的帧结构发送的来自各电力监视终端1的电量数据经由通信网络上的不同的传送路径被发送给电量集成装置3，所以传送延迟也相互不同的情况较多。因此，在多个电力监视终端1中在相同的时刻被变换为数字数据的多个帧到达电量集成装置3的时刻都并不一定为相同的定时。

相对于此，如图4所示，通过在帧中附加取样时刻ts(s是1≤s的任意的整数)，电量集成装置3的数据集成机构321能够利用该帧中的时刻，从来自N台电力监视终端1的接收帧中容易且可靠地提取同一时刻ts的N台的同步相量。电量集成装置3的数据集成机构321使所提取的同一时刻ts的N台的同步相量以规定的条件排列，再构成为适合于应用运算装置4中的应用运算的形式的集成电量数据的帧DAts，通过各接口33输出到各应用运算装置4中。

在图4的例子中，同一时刻ts的N台的同步相量从第1个电力监视终端1-1的电量e1～e9的电压相量的大小和相位、到第N个电力监视终端1-N的电量e1～e9的电压相量的大小和相位，按照终端依次排列，作为该时刻ts的N台的同步相量而合成为1个帧DAmts。

在该帧DAmts的最开头，作为表示输出目标的各应用运算装置的输出目标ID而附加表示该第m个(m是1≤m≤M的任意的整数)的应用运算装置的装置号码“4-m”和取样时刻“ts”，在帧DAmts的最后，附加通过CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余检验)等进行数据检验的检验数据。在图4中，作为一例，例示了以第M个(m＝M)的应用运算装置4-M为输出目标的取样时刻t1的集成电力量数据的帧DAMt1的结构，但其他集成电量数据的帧Damts也具有同样的结构。

此外，附加在集成电量数据的帧中的上述附加信息中的取样时刻在将来自多个电力监视终端的同步相量合成为1个帧时由数据集成机构321附加。输出目标ID和检验数据在由电量集成装置3的数据集成机构321将来自多个电力监视终端的同步相量合成为1个帧后，对于该帧，通过电量集成装置3的数据集成机构321或对应于输出目标的应用运算装置4的各接口33附加。

[应用运算装置的作用]

在各应用运算装置4-1～4-M中，如果通过接口41输入来自电量集成装置3的集成电量数据的帧，则利用输入的帧，通过应用运算机构421，基于预先设定的运算算法，进行保护用、控制用、或者测量用的应用运算。

以下，对于各应用运算装置4作为N台电力监视终端的同步相量、作为电量集成装置3的处理例而对图4所示那样的9个电量e1～e9、即表示变电站的3相各相的母线电压和两个线路的3相各相的送电线电流的各电量、从电量集成装置3获取包括其电压相量的大小和相位的集成电量数据的帧的情况下的具体的应用运算例进行说明。

[电压下降和相位差的应用运算例]

在应用运算装置4从电量集成装置3获取包括上述那样的9个电量e1～e9的电压相量的大小和相位的集成电量数据的帧的情况下，能够进行以下的式(2)、(3)所示那样的电压下降和相位差的事故监视用的应用运算。

|φi—φj|<φk         (2)

|Vi|<Vk，|Vj|<Vk     (3)

这里，φ是各电站的代表相，例如对应于电力监视终端1的同步电压相量。将来自任意的电力监视终端I及J(这里，I≥1，J≥1，I不等于J)的同步电压移相分别表现为φi、φj。

如果假设该应用运算在例如图1所示的第1个应用运算装置4-1中进行，则该应用运算装置4-1按照上述式(2)，周期性地总是监视来自不同的电力监视终端的电压相位差是否是规定值φk以上。这相当于总是监视不同的变电站的母线电压的相位差。

已知在电力系统内发生了某种事故的情况下、与发生了事故的机器或送电线连接的变电站的母线电压的相位会变动。因而，通过利用上述式(2)总是监视相位差，能够确定系统事故的发生的有无及系统事故的发生部位。作为一般的顺序，在通过式(3)检测到电压的大小某种程度地变低的情况下，可以考虑接受该电压条件的成立，计算式(2)。

图5是表示进行该应用运算的情况下的应用运算装置4-1的应用运算机构421的具体的运算处理流程的一例的图。应用运算机构421在S1中确认是否接收到新的集成电量数据的帧，在接收到的情况下(S1的YES)，在S2中从接收到的帧读入电压相量。为了监视来自不同的电力监视终端的相位差，在S4中依次更新电力监视终端的索引(i，j)。在S5中实施上述式(3)，在S6中实施上述式(2)，在式(2)成立的情况下(S6的YES)，在S7中判断在电力系统中发生了事故。在S3中确认是否结束了所有的母线电压的确认，如果结束了确认(S3的YES)，则回到S1，确认新的接收数据的到达。

[频率的应用运算例]

应用运算装置4在从电量集成装置3获取了包括上述那样的9个电量e1～e9的电压相量的大小和相位的集成电量数据的帧的情况下，如以下的式(4)、(5)所示，通过将电压相量的相位φ用时间微分，能够求出电力系统中的各电力监视终端设置部位的频率。

【公式3】

$2\mathrm{\&pi;\&Delta;f}=\frac{\mathrm{d\&phi;}}{\mathrm{dt}}---\left(4\right)$

f(Hz)＝60+Δf    (5)

如果假设该应用运算例如在图1所示的第2个应用运算装置4-2中进行，则该应用运算装置4-2的应用运算机构421确认是否从电量集成装置3接收到了新的集成电量数据，在接收到的情况下，从接收到的帧读出电压相量的相位φ，通过上述式(4)、(5)进行取出频率f的运算。

图6是表示在发电机因事故等而脱落的情况下的、多个变电站的频率的时间变化的例子的图，这里，分别表示7处变电站的频率的时间变化。在该图6中，如果着眼于用59.98Hz表示的部分，则可知从接近于脱落的发电机的变电站开始，频率依次变化为59.98Hz。这是定性地知道的现象。

并且，利用这样频率的变化从系统扰乱的地点向周边传播的现象，根据作为频率的观测点的各电力监视终端设置部位，能够推测扰乱发生地点。此外，根据频率的时间变化，能够进行发电量的变化的推测。

[效果]

以上，第1实施方式的广域保护控制测量系统是通过电量集成装置3接收来自设在电站中的所有的电力监视终端1-1～1-N的电量数据并集成、变换为容易处理的形式的集成电量数据后、发送给各应用运算装置4-1～4-M的结构。根据这样的第1实施方式的广域保护控制测量系统，能够得到如下的效果。

首先，如上所述，一般，在广域保护控制测量系统中，为了提高应用运算的精度而电力监视终端的数量必然增加，但如果在该状况下需要进行应用运算功能的追加，则在专利文献1、2所述的以往技术中，产生了包括所有的电力监视终端的传送控制部的软件的变更的庞大的改造，此外，对于应用运算功能的变更也同样有产生庞大的改造的情况。相对于此，在本实施方式的广域保护控制测量系统中，在产生了应用运算功能的追加的情况下需要的改造只是电量集成装置和新的应用运算装置间的接口。

即，在本实施方式中，不需要在电站中设置各个应用运算功能的终端，在电量集成装置中生成包括所有应用运算所需要的信息的数据，以容易处理的形式发送给应用运算装置侧。因此，在本实施方式的广域保护控制测量系统中，应用运算功能的追加不对设置在电站中的电力监视终端进行任何追加、变更，而仅通过制造组装有该功能的应用运算装置、改造与电量集成装置之间的接口而进行装置间连接就能够容易地实施，此外，应用运算功能的变更仅通过变更组装在已有的应用运算装置中的软件就能够容易地实施。

此外，如上所述，在专利文献1、2所述的以往技术中，在电力监视终端的新设时，在已有的应用运算装置侧也需要进行用来从新设的电力监视终端接收数据的改造。相对于此，在本实施方式中，各个应用运算装置的电量数据取得目标只是装置间连接的电量集成装置，应用运算装置不需要从各个电力监视终端经由通信网络接收数据，所以在包括软件开发的新的应用运算装置的制造及已有的应用运算装置的变更中，不需要考虑任何已有的系统结构。特别是，在开发并实用化新的应用运算功能时，根据本实施方式，能够不考虑任何已有的系统结构而开发应用运算功能、并能够与已有系统连接，所以能够构建在应用运算功能的开发效率、经济性的方面更好的系统。

进而，由于将来自各电力监视终端的电量数据经由通信网络上的不同的传送路径发送，所以传送延迟也相互不同的情况较多，所以在从各个电力监视终端经由通信网络接收数据的以往技术的应用运算装置的制造及变更中，需要考虑这样的传送路径的差异带来的传送延迟。相对于此，在没有从各个电力监视终端经由通信网络接收数据的情况下的本实施方式的应用运算装置的制造及变更中，对于传送路径的差异带来的传送延迟不需要进行任何考虑。

因而，与如专利文献1、2所述的以往技术那样、通过系统整体的重新审视来变更所有的终端的软件的情况、及在每个电站中设置各个应用运算功能的终端的情况相比，在本实施方式中，能够很容易且灵活地实施应用运算功能的追加、变更，还能够大幅地削减成本，所以能够实现经济性、可靠性、扩展性良好的系统。

此外，如上所述，由于本发明的各个应用运算装置取得电量数据的数据取得目标只是装置间连接的电量集成装置，所以与从设在每个电站中的各个电力监视终端经由通信网络直接取得电量数据的情况相比，还具有能够使系统整体的数据传送结构简单化的优点。以下，对这一点进行说明。

即，在如专利文献1、2所述的以往技术那样、做成了从电站的电力监视终端直接取得电量数据的应用运算装置的情况下，在该应用运算装置中，为了经由通信网络接收数据，需要用来实现对应于数据取得目标的所有电力监视终端的数量的多个数据传送机构的多个传送控制部。在此情况下，与应用运算装置的数量的增加成比例，系统整体的传送控制部的数量增加，随之系统整体的数据传送路径的数量也增加，所以系统整体的数据传送结构复杂化。

相对于此，从电量集成装置取得集成的电量数据的本实施方式的应用运算装置的情况下，作为应用运算装置的数据取得用的结构，不需要设置进行经由通信网络的数据传送的多个传送控制部，只要仅设置与数据取得目标的1个电量集成装置间连接的1个接口就可以。在这样的本实施方式中，即使应用运算装置的数量增加，系统内的数据传送机构及数据传送路径的数量也不会增加，与从电力监视终端直接取得电量数据的情况相比，能够使系统整体的数据传送结构简单化，这也带来经济性及可靠性的提高。这样的系统整体的数据传送结构的简单化的效果与电力监视终端和应用运算终端装置两者的增加成比例而增加。

图7是表示这样的本实施方式的系统整体的系统传送结构的简单化的效果的图，图7(a)是以往的结构例，图7(b)是本发明的结构例。如该图7所示，例如在设有40台电力监视终端、设有5台进行各应用运算的应用运算装置的情况下，在(a)的以往例中，由于在5台应用运算装置4a-1～4a-5中分别设有各40个传送控制部41a-1～41a-40，所以5台应用运算装置4a-1～4a-5整体的传送控制部41a的数量为200个(＝40个×5)。

相对于此，在通过电量集成装置3统一接收所有的电力监视终端1的电量数据的(b)的本发明的结构例中，在来自电量集成装置3的电量数据的接收中需要的传送控制部只是在电量集成装置3中用来接收来自40台电力监视终端1-1～1-40的数据的40个传送控制部31-1～31-40，在5台应用运算装置4-1～4-5中只要各设置1个与电量集成装置3的接口41就可以。

[变形例]

作为以上那样的第1实施方式的变形例，例如可以考虑以下这样的各种变形例。

首先，在第1实施方式中，为了进行系统内的广域的同步而利用了GPS，但也可以不利用GPS，而以各电力监视终端1具有的时钟的定时进行电量的取样。

此外，在第1实施方式中，对于通过1台电量集成装置接收来自所有的电力监视终端的电量数据的情况进行了说明，而作为变形例，如图8所示，也可以构成为，设置两台电量集成装置3-1、3-2而将各电力监视终端1分配给任一个电量集成装置3，从各电力监视终端1对各分配目标的电量集成装置3(3-1或3-2)发送电量数据。在图8中，作为一例，表示将2N台电力监视终端1-1～1-2N中的、第1个到第N个的电力监视终端1-1～1-N分配给一个电量集成装置3-1、将第(N+1)个到第2N个的电力监视终端1-(N+1)～1-2N分配给另一个电量集成装置3-2的情况。

根据图8所示的该变形例，由于能够在两台电量集成装置之间分散处理负担，所以特别在电力监视终端非常多地增加的情况等、电量集成装置的处理负担变重的情况下，能够大幅减轻每1台电量集成装置的处理负担。此外，也可以是设置3台以上的电量集成装置而分散处理负担的结构，根据电量集成装置的数量，能够进一步减轻每1台电量集成装置的处理负担。

此外，作为另一变形例，如图9所示，也可以构成为，设置两个系列的电量集成装置3A、3B，从各电力监视终端1对两个系列的电量集成装置3A、3B两者发送电量数据。根据图9所示的该变形例，即使在两个系列的电量集成装置3A、3B的任一个中发生了故障的情况下，也能够不使系统整体停止、而通过没有发生故障的另一个电量集成装置继续系统的运行，所以能够提高系统整体的可靠性。

此外，在第1实施方式中，作为在从电力监视终端对电量集成装置发送的电量数据中使用的电量信息的表现形态，使用了同步相量的大小和相位，但在本发明的电量数据中使用的电量信息的表现形态并不限于此，也可以使用电压、电流的瞬时值。

图10是表示使用这样的包括电压瞬时值、电流瞬时值的电量数据的情况下的、电量集成装置3的具体的处理例的图，分别表示电量集成装置3从各电力监视终端1接收的电量数据的具体的帧结构、和通过电量集成装置3集成而生成该帧结构的电量数据、发送给各应用运算装置的集成电量数据的具体的帧结构。

如该图10所示，作为传送电压瞬时值、电流瞬时值作为电量数据的情况、和传送图4那样的同步相量的情况的差异点，是在同步相量的情况下将大小和相位成对传送、而在瞬时值的情况下传送各取样时点的瞬时值量这一点。

相量在电力监视终端中能够变换取样的电量瞬时值而得到，但在作为电量数据而传送该相量的情况下，有在利用由电量集成装置集成的相量在应用运算装置中进行各种应用运算时容易处理的优点。另一方面，如图10所示，在作为电量数据而传送瞬时值的情况下，在应用运算装置中处理没有被加工的、更原始的数据，所以有能够通过应用运算的努力而提高运算精度的优点。

此外，作为与这样的电量数据的变形例相关联的另一变形例，也可以是设置从同一电力监视终端传送相量还是传送瞬时值的选择功能、从电量集成装置进行该选择指示等的结构。在该变形例中，电量集成装置将相量与瞬时值混合处理，但在此情况下，能够得到上述那样的相量的使用和瞬时值的使用带来的两者的效果。

进而，在从各电力监视终端进行瞬时值传送的情况下，也可以是将各电力监视终端的模拟过滤功能(增益、频率)为函数传送给电量集成装置、在电量集成装置中利用该函数进行变换以使各个电力监视终端的过渡响应特性在应用运算装置中的运算上相等的变形例。在此情况下的电量集成装置中的变换例如如以下这样进行。

f1*g1＝F1

f2*g2＝F2

   …

fn*gn＝Fn

这里，f1、f2、……、fn是表示电力监视终端1～n的模拟过滤特性的函数，g1、g2、……、gn是电量集成装置中的变换函数，F1、F2、……、Fn是通过变换得到的对应于各电力监视终端的应用运算侧的过滤特性。如果变换函数是适当的，则F1、F2、……、Fn的特性是相同的。

通过将这样的对应于电力监视终端的应用运算侧的过滤特性F1、F2、……、Fn从电力集成装置预先传送给各应用运算装置，在各应用运算装置中，不需要将各电力监视终端的过滤特性的差异的影响独立地消除，能够利用过滤特性F1、F2、……、Fn进行高精度的应用运算。即，能够防止例如因各电力监视终端的过滤特性产生的电力系统的过渡的变化的检测的差异的发生，所以能够实现高精度的应用运算。

[第2实施方式]

[结构]

图11是表示应用了本发明的有关第2实施方式的广域保护控制系统的主要结构的框图。

如图11所示，本实施方式的广域保护控制测量系统是在图1所示的第1实施方式的系统中、在应用运算装置4中追加了需要信息要求机构422、在电量集成装置3中追加了数据传送要求机构322、并且在电力监视终端1中追加信息种类选择机构112和传送周期调节机构122的结构。

这里，应用运算装置4的需要信息要求机构422是对电量集成装置3要求应用运算所需要的信息种类和传送周期的机构，通过与运算处理部42软件的组合来实现。

电量集成装置3的数据传送要求机构322是将包含在来自多个应用运算装置4的多个要求中的信息种类和传送周期比较整理、决定满足各要求的信息种类和传送周期、对电力监视终端1要求所决定的信息种类和传送周期的数据传送的机构。数据传送要求机构322通过与运算处理部32软件的组合来实现。

电力监视终端1的信息种类选择机构112是按照来自电量集成装置3的要求选择信息种类的机构，传送周期调节机构122是按照来自电量集成装置3的要求调节数据传送机构121的电量数据的传送周期的机构。信息种类选择机构112通过与运算处理部11的软件的组合来实现，传送周期调节机构122通过与传送控制部12的软件的组合来实现。电力监视终端1通过数据生成机构111生成包括由信息种类选择机构112选择的信息种类的电量数据，将生成的电量数据以由传送周期调节机构122调节的传送周期通过数据传送机构121发送。

[作用]

具有以上那样的结构的第2实施方式的广域保护控制测量系统具有与第1实施方式同样的作用，但除此以外，通过在本实施方式中追加的多个机构，具有如下的作用。

首先，在由各应用运算装置4进行的应用运算中，根据应用运算的内容，所需要的来自电力监视终端1的信息一般不同。例如，在由上述式(2)、(3)所示的变电站间的相位差及大小的运算中需要的信息种类是任意的变电站的母线电压相量的大小和相位，在该运算中需要的电力监视终端的传送周期是100ms左右。此外，在由上述式(4)所示的各变电站的母线电压的频率运算中需要的信息种类只是任意的变电站的母线电压相量的相位，在该运算中需要的传送周期是40ms(在50Hz系统中相当于两个周期)。这样，各应用运算装置4需要的电力监视终端1的信息种类和传送周期根据应用运算的内容而不同。

在本实施方式中，根据各应用运算装置4的应用运算机构421的应用运算的内容，通过需要信息要求机构422，生成表示以怎样的传送周期需要怎样的信息种类的需要信息要求，将生成的需要信息要求通过接口(IF)41输出给电量集成装置3。图12是表示此时通过应用运算装置4的需要信息要求机构422从接口41输出给电量集成装置3的需要信息要求的具体的帧结构的图。

在该图12的例子中，在帧的最开头，作为表示要求源的应用运算装置的要求源ID，附加表示第m个(m是1≤m≤M的任意的整数)的应用运算装置的装置号码“4-m”(在图中是表示第1个应用运算装置的装置号码“4-1”)，接着该要求源ID，作为需要信息而记述有该应用运算装置4在应用运算中需要的信息。

在图12的需要信息要求中，对于每个作为对象的电力监视终端1-1～1-N，接着表示该第n个(n是1≤n≤N的任意的整数)的电力监视终端的终端号码“1-n”，指定通过由该对象终端测量的电量信息种类(例如母线a相电压、送电线的第1线路a相电流等)、以及对于该电量信息种类的电量需要的传送周期(例如两个周期1次1移相量、10个周期1次1移相量等)的组合构成的1个需要信息“dn-1”。同样，重复进行通过由相同的电力监视对象终端“1-n”测量的其他电量信息种类及传送周期的组合构成的需要信息“dn-p”(p是1≤p的任意的整数)的指定。

这样，在要从作为对象的所有的电力监视终端取得的需要信息都被指定后，通过在帧的最后附加用来由CRC等进行数据检验的检验数据，完成需要信息要求。

在电量集成装置3中，经由对应的各接口33取得从各应用运算装置4输出的各需要信息要求，集中多个需要信息要求。通过数据传送要求机构322，将包含在集中的这些需要信息要求中的信息种类和传送周期比较整理，决定满足各需要信息要求的信息种类和传送周期，生成对电力监视终端要求所决定的信息种类和传送周期的数据传送的数据传送要求，将生成的数据传送要求通过数据传送机构311经由通信网络2发送给作为对象的电力监视终端1。

这样，在将从各应用运算装置4输出的各需要信息要求集中的情况下，包含有重复的需要信息的情况较多。数据传送要求机构322按照规定的规则整理这样重复的需要信息。作为由数据传送要求机构322使用的规定的规则，例如可以考虑以下所示那样的规则。

规则(I)：关于从不同的应用运算装置要求的对相同的电力监视终端的由相同的信息种类和相同传送周期构成的需要信息，由于重复，所以将这些需要信息统一而生成对该电力监视终端的数据传送要求。关于不同的信息种类的需要信息，以包含这些所有的信息种类的形式生成数据传送要求。规则(II)：关于从不同的应用运算装置要求的对相同的电力监视终端的由相同的信息种类和不同的传送周期构成的需要信息，将信息种类统一、将传送周期统一为更短的周期，生成对该电力监视终端的数据传送要求。

如上所述，在由上述式(2)、(3)表示的变电站间的相位差及大小的运算中需要的信息种类是任意的变电站的母线电压相量的大小和相位，在该运算中需要的电力监视终端的传送周期是100ms左右。此外，在由上述式(4)表示的各变电站的母线电压的频率运算中需要的信息种类只是任意的变电站的母线电压相量的相位，在该运算中需要的传送周期是40ms(在50Hz系统中相当于两个周期)。

例如，在有用来进行这两种应用运算的两个请求的情况下，通过数据传送要求机构322按照上述规则(I)，作为包含这些要求的信息种类而决定母线电压相量的大小和相位，并且按照上述规则(II)，作为传送周期而决定作为更短的周期的40ms。通过数据传送要求机构323，生成所决定的信息种类和传送周期的数据传送的要求的帧，将生成的数据传送要求的帧通过数据传送机构311经由通信网络2发送给作为对象的电力监视终端1。

图13是表示按照上述规则(I)、(II)、通过电量集成装置3的数据传送要求机构322从数据传送机构311经由通信网络2发送给电力监视终端1的数据传送要求的具体的帧结构的图。在该图13的例子中，在帧的最开头，接着表示作为对象的第n个电力监视终端的终端号码“1-n”，全部指定所有通过由该电力监视终端测量的电量信息种类和其传送周期的组合构成的需要信息“d′n-1”～“d′n-p”(p是1≤p的任意的整数)后，通过在帧的最后附加用来由CRC等进行数据检验的检验数据，完成数据传送要求。

在电力监视终端1中，如果通过数据传送机构121接收到从电量集成装置3发送的数据传送要求，则通过信息种类选择机构112按照来自电量集成装置3的该数据传送要求选择信息种类，并且通过传送周期调节机构122按照来自电量集成装置3的要求调节数据传送机构121的电量数据的传送周期。如果通过信息种类选择机构112选择了信息种类，则通过数据生成机构111生成包含所选择的信息种类的电量数据，将生成的电量数据以由传送周期调节机构122调节的传送周期通过数据传送机构121经由网络2发送。另外，这样从电力监视终端1发送的电量数据的具体的帧结构与例如图4、图10所示的上述帧结构相同，所以省略这里的说明。

[效果]

以上，第2实施方式的广域保护控制测量系统通过将来自多个应用运算装置4-1～4-M的有关信息种类和传送周期的多个要求由电量集成装置3比较整理并将重复的请求合成，决定满足各要求的信息种类和传送周期，对各电力监视终端1-1～1-N要求所决定的信息种类和传送周期的数据传送。根据这样的第2实施方式的广域保护控制测量系统，除了第1实施方式的效果以外，能够得到如下的效果。

首先，由于在各应用运算装置中有进行各种应用运算的可能性，所以在各应用运算装置中需要的信息种类和传送周期相互不同的情况较多。在本实施方式中，在电量集成装置中，将来自多个应用运算装置的有关信息种类和传送周期的多个要求先比较整理，通过将重复的请求合成，对各电力监视终端要求满足各要求的数据传送。因此，在对于来自电量集成装置的数据传送请求而从各电力监视终端数据传送的电量数据中不再有浪费的重复，能够以所需最小限度的数据量仅高效率地传送需要的信息。由此，能够使来自各电力监视终端的电量数据的数据传送的通信网络的负荷变得最小，所以能够进一步提高系统的经济性、可靠性。

此外，在产生了包括新的应用运算装置的追加、或者已有的应用运算装置的去除的各种变更的情况下，也通过将包括来自新的应用运算的要求、或者来自产生了变更的应用运算装置的要求的多个要求在电量集成装置内合成，也能够选择对应于这样的应用运算装置的追加、变更的最适合且所需最小限度的信息种类，所以不需要各电力监视终端及其他应用装置的变更作业。因而，在应用运算功能的追加、变更时，也使从电力监视终端数据传送的电量数据的数据量成为所需最小限度，能够将通信网络的负荷抑制为所需最小限度，所以能够进一步提高系统的经济性、可靠性。

[变形例]

作为以上那样的第2实施方式的变形例，例如可以考虑如以下这样的各种变形例。

例如，在上述第2实施方式中，作为从应用运算装置要求的信息种类，可以举出电压、电流等的电量信息种类，但在实施应用运算时，有需要在变电站等的电站中得到的其他附带信息种类的情况。这样的附带信息种类具体而言是截断器或断路器等的各种开闭机器的开闭信息、保护继电器的动作回位信息、或者其他电力设备的ON/OFF信息等。

在应用运算装置需要这些附带信息种类的情况下，也通过对图12所示那样的需要信息要求的要求帧同样指定由需要的附带信息种类和传送周期构成的需要信息，在电量集成装置中，按照上述需要信息的整理规则，进行需要信息的整理而决定适当的附带信息种类，向各电力监视终端进行数据传送要求。在此情况下，在各电力监视终端中，将所要求的附带信息种类以图4、图10所示那样的帧结构(将电量信息种类替换为附带信息种类)周期性地传送。

进而，在应用运算装置需要电量信息种类和附带信息种类的两者的情况下，在电量集成装置中，决定适当的电量信息种类和适当的附带信息种类，向各电力监视终端进行数据传送要求。在此情况下，在各电力监视终端中，将所要求的电量信息种类和附带信息种类以图4、图10所示那样的帧结构(在电量信息种类中追加附带信息种类)周期性地传送。

[第3实施方式]

[结构]

图14是表示应用了本发明的有关第3实施方式的广域保护控制系统的主要结构的框图。

如图14所示，本实施方式的广域保护控制测量系统是在图11所示的第2实施方式中、在电量集成装置3中追加了决定结果通知机构323、并且在应用运算装置4中追加了运算算法变更机构423的结构。

这里，电量集成装置3的决定通知机构323是将由数据传送要求机构322决定的信息种类和传送周期作为决定结果而通知给要求源的各应用运算装置4的机构，通过与运算处理部32软件的组合来实现。此外，应用运算装置4的运算算法变更机构423是基于从电量集成装置3通知的信息种类和传送周期变更应用运算的算法的机构，通过与运算处理部42软件的组合来实现。

[作用]

具有以上那样的结构的第3实施方式的广域保护控制测量系统具有与第2实施方式同样的作用，但除此以外，通过在本实施方式中追加的多个机构，具有如下的作用。

在本实施方式中，将来自多个应用运算装置4的多个需要信息要求用电量集成装置3的数据传送要求机构322整理、决定从电力监视终端发送的适合的信息种类及传送周期的作用与第2实施方式同样。在本实施方式中，还具有通过由电量集成装置3的决定结果通知机构323将所决定的信息种类及传送周期通知给要求源的各应用运算装置4、由应用运算装置4的运算算法变更机构423根据所决定的信息种类及传送周期变更应用运算算法的作用。

例如，如对第2实施方式说明那样，在由上述式(2)、(3)所示的变电站间的相位差及大小的运算中需要的信息种类是任意的变电站的母线电压相量的大小和相位，在该运算中需要的电力监视终端的传送周期是100ms左右。此外，在由上述式(4)表示的各变电站的母线电压的频率运算中，需要的信息种类只是任意的变电站的母线电压相量的相位，在该运算中需要的传送周期是40ms(在50Hz系统中相当于两个循环)。

因而，在有用来进行这两种应用运算的两个需要信息要求的情况下，通过电量集成装置3的数据传送要求机构322，按照在第2实施方式中所述的上述规则(I)，作为包含这些要求的信息种类，决定母线电压相量的大小和相位，并且按照上述规则(II)，作为传送周期而决定更短的周期即40ms。

这样由数据传送要求机构322决定的适当的信息种类(在该例中是母线电压相量的大小和相位)及传送周期(在该例中是40ms)通过决定结果通知机构323发送给要求源的应用运算装置4。应用运算装置4如果获取了这样的决定结果，则通过运算算法变更机构423变更应用运算算法。在上述的例子中，进行如以下这样的算法变更。

在上述式(2)、(3)中，相对于只要在100ms左右能够取得1次移相量就足够的传送周期，能够在40ms取得1次移相量，所以运算算法变更机构423与其配合而变更应用运算算法。具体而言，代替100ms中1次的电压移相，而取与40ms中1次的电压移相的大小和相位的连续3次的值的平均，作为式(2)、(3)的运算量使用。由此，成为120ms中1次的运算，但运算精度通过平均化处理而提高。另外，这样的应用运算算法的变更例如在制作运算算法变更用的程序时，通过预先编程根据传送周期进行移相量的平均化处理，能够容易地实现。

此外，在上述(4)、(5)中，为了得到频率而进行了微分运算，但由于只要是相位的微分就可以，所以作为需要的信息种类而仅使用母线电压移相的相位。如上所述，也能够取得母线电压相量的大小，所以运算算法变更机构423追加执行以下的式(6)的运算，仅在该式(6)成立时执行上述式(4)、(5)的运算。

|Vi|<Vk         (6)

这样，通过追加执行式(6)的运算，不进行系统事故以外的原因(例如人员系统中的运行操作、一时性噪音等)带来的频率变动中的应用运算，而仅在因系统事故的发生而电压下降为规定值以下时进行式(4)、(5)的频率运算就可以，能够提高运算效率。这样的式(6)的运算的追加执行只要例如在制作运算算法变更用程序时预先组装对应于式(6)的内置程序、在接收到电压的大小时驱动内置程序，就能够容易地实现。

[效果]

以上，第3实施方式的广域保护控制测量系统决定满足来自多个应用运算装置4-1～4-M的多个要求的信息种类和传送周期，在对各电力监视终端1-1～1-N要求所决定的信息种类和传送周期的数据传送时，将该决定内容也通知给要求源的应用运算装置，根据决定的信息种类和传送周期变更应用运算算法。根据这样的第3实施方式的广域保护控制测量系统，除了第2实施方式的效果以外，还能够得到如下的效果。

即，通过将根据来自各运算装置的要求决定的信息种类和传送周期反映到要求源的各应用运算装置中的应用运算中，在各应用运算装置中能够高效率地、最大限度地利用所取得的信息，所以能够更高效率、高精度地实现高可靠性的应用运算。

[实施方式4]

[结构]

图15是表示应用了本发明的有关第4实施方式的广域保护控制系统的主要结构的框图。

如图15所示，本实施方式的广域保护控制测量系统是在图1所示的第1实施方式的系统中在电量集成装置3中追加传送质量测量机构312和传送周期决定机构324、并且在电力监视终端1中追加了传送周期调节机构122的结构。

这里，电量集成装置3的传送质量测量机构312是基于由数据传送机构311接收到的电量数据测量发送源的各电力监视终端1与电量集成装置3之间的传送质量的机构，通过与传送控制部31软件的组合来实现。传送周期决定机构324是基于测量的传送质量和预先设定的传送周期变更条件决定来自发送源的电力监视终端1的电量数据的传送周期、对发送源的电力监视终端1要求向所决定的传送周期的调节的机构，通过与运算处理部32的软件的组合来实现。另外，传送周期决定机构324也可以通过与传送控制部31软件的组合来实现。

电力监视终端1的传送周期调节机构122是按照来自电量集成装置的要求调节数据传送机构121的电量数据的传送周期的机构，通过与传送控制部12软件的组合来实现。电力监视终端1以由传送周期调节机构122调节的传送周期通过数据传送机构121发送由数据生成机构111生成的电量数据。

[作用]

具有以上那样的结构的第4实施方式的广域保护控制测量系统具有与第1实施方式同样的作用，但除此以外，通过在本实施方式中追加的多个机构，具有如下的作用。

在本实施方式中，经由通信网络2通过电量集成装置3的数据传送机构311接收来自电力监视终端1的电量数据这一点与第1实施方式同样。在本实施方式中，通过电量集成装置3的传送质量测量机构312，基于接收到的电量数据测量发送源的各电力监视终端1与电量集成装置3之间的传送质量。这里，作为测量的传送质量的具体的内容，例如可以考虑以下的3个项目。

·响应的下降，在规定周期内来自电力监视终端的电量数据没有到达的情况

·数据错误：通过CRC检验检测到传送数据的错误的情况

·通信断开：不能接收数据帧自身的情况

这些项目中的“通信断开”是因通信线缆断开等的物理通信故障而数据自身不能到达的状况，是本实施例的对象之外。因而，在本实施方式中作为传送质量的测量对象的是“响应的下降”和“数据错误”。在产生了“响应的下降”的情况下，发生比使用的通信网络的带宽多的通信吞吐量的可能性较高。此外，“数据错误”因通信线缆或通信机器等的一时性不良或向传送路径的噪音而使数据的一部分错误的可能性较高。

传送质量测量机构312为了检测“响应的下降”，测量“设想的传送周期+边际时间<数据接收间隔”是否成立，并且，为了检测“数据错误”，通过CRC检验检测数据错误。并且，在通过这些方法进行传送质量的测量的时点，将其结果传递给传送周期决定机构324。

在传送周期决定机构324中，根据由传送质量测量机构312获取的传送质量，例如基于以下的规则(i)、(ii)，决定来自发送源的电力监视终端1的电量数据的传送周期。

规则(i)：在传送质量为规定值以上的情况下，以现状的传送周期接收。

规则(ii)：在传送质量为规定值以下而较差的情况下，使传送周期降低，调节到对应于规则(i)的状态。

如果基于这些规则(i)、(ii)决定传送周期，则通过传送周期决定机构324对电力监视终端1发送调节为该决定的传送周期的要求。

在电力监视终端1中，如果由数据传送机构121接收到来自电量集成装置3的传送周期调节要求，则通过传送周期调节机构122按照该要求调节数据传送机构121的电量数据的传送周期。结果，将由数据生成机构111生成的电量数据以由传送周期调节机构122调节的传送周期通过数据传送机构121发送给电量集成装置3。

[效果]

以上，第4实施方式的广域保护控制测量系统测量电力监视终端1与电量集成装置3之间的传送质量，根据测量的传送质量决定从电力监视终端的数据传送的传送周期，对电力监视终端1要求决定的传送周期的数据传送。根据这样的第4实施方式的广域保护控制测量系统，除了第1实施方式的效果以外，能够得到如下的效果。

首先，通信网络的品质有可能因各种原因而降低，但在这样的传送质量降低时，能够根据传送质量变更从电力监视终端的电量数据的传送周期，所以能够避免通信吞吐量的增加或一时性发生的噪音，能够将正确的电量数据从电力监视终端向电量集成装置发送。

进一步讲，由于在系统构建时点预测通信网络的将来的状态而决定传送周期是很困难的，所以与本实施方式不同，在设为固定的传送周期的情况下，有可能随着通信网络的传送质量的下降而发生电量数据的到达延迟变得显著、或者完全中断等的状况。在此情况下，不能以在应用运算中需要的定时得到规定的电量数据，所以不能得到对系统整体要求的性能。相对于此，根据本实施方式，由于能够根据通信网络的状况适当地调节传送周期，所以电量数据的到达不会中断，并且还能够将到达延迟抑制在最小时间，能够构建可靠性较高的系统。

[变形例]

作为以上那样的第4实施方式的变形例，例如可以考虑如以下那样的各种变形例。

例如，在第4实施方式中，对于基于根据电量集成装置接收到的电量数据测量的电力监视终端与电量集成装置之间的传送质量调节发送源的电力监视终端的传送周期的情况进行了说明，但在通信吞吐量使传送质量下降的情况下(响应的下降)，除了测量到传送质量的下降的发送源的电力监视终端以外，同时也调节其他电力监视终端的传送周期是有效的。

这样，在通过特定的传送控制部的数据传送机构检测到响应的下降的情况下，通过运算处理部的传送周期决定机构决定连接在特定的传送控制部上的电力监视终端的传送周期，并且也同时决定连接在其他传送控制部上的电力监视终端的传送周期，通过对各电力监视终端要求向所决定的传送周期的调节，消除通信吞吐量的问题。

此外，作为将第4实施方式与第3实施方式组合的变形例，也可以考虑将由电量集成装置决定的电力监视终端的传送周期通知给应用运算装置、变更应用运算算法的结构。在此情况下，由于能够根据电力监视终端与电量集成装置之间的传送质量适当地变更应用运算算法，所以在各应用运算装置中，能够高效地利用取得的信息。

[第5实施方式]

[结构]

图16是表示应用了本发明的有关第5实施方式的各电力监视终端1的硬件结构的一例的图。如该图16所示，本实施方式在图2所示的第1实施方式的电力监视终端1中，代替时刻同步部16和GPS接收机17而具备铯或铷等的原子时钟18。各电力监视终端1利用本终端具有的原子时钟18的时刻，通过运算处理部11的数据生成机构111(图1)，生成带有时刻的电量数据。其他结构与第1实施方式同样。

[作用]

具有以上那样的结构的第5实施方式的广域保护控制测量系统具有与第1实施方式同样的作用，但除此以外，在本实施方式中，通过电力监视终端1具备的原子时钟18，具有如下的作用。

即，在上述第1实施方式中，为了取得广域的时刻同步而使用来自GPS的接收数据，但在本实施方式中，代替它而使用原子时钟18，使用由原子时钟18在一定时刻产生的信号脉冲，进行电量的取样及模拟/数字变换，对该数字化的电量赋予原子时钟18的绝对时刻。通过这样使用原子时钟18的绝对时刻，将来自多个电力监视终端的电量数据在同一时刻取样，成为正确的同步数据。在电量集成装置3中，将这些正确的同步数据集成，发送给各应用终端装置4，所以在各应用终端装置4中，利用这些正确的同步数据实施高精度的应用运算。

[效果]

根据以上那样的第5实施方式的广域保护控制测量系统，除了第1实施方式的效果以外，还能够得到如下的效果。

即，在如第1实施方式那样使用GPS的接收信号的情况下，能够将时刻同步误差抑制到1μ秒左右。但是，在GPS卫星自身中万一发生故障的情况下，有利用该GPS卫星的所有的电力监视终端受到影响的问题。此外，在不能进行来自GPS卫星的电波的接收的地方(例如地下的变电站等)中，还有不能进行时刻同步的问题。进而，还有需要进行从GPS接收机(GPS接收天线)17到电力监视终端1的信号线缆的铺设的经济性的问题。相对于此，根据本实施方式，通过使用具有与GPS接收相同程度的时刻精度的铯或铷等的电子时钟18作为时刻同步用，解决了上述GPS利用的问题，能够提供经济性、可靠性较高的系统。

[第6实施方式]

[结构]

图17是表示应用了本发明的有关第6实施方式的时刻同步用的结构例的图。如该图17所示，在本实施方式中，在对象范围内的多个电站(发变电站)5-1～5-N(N是2≤N的任意的整数)中，为了修正各电力监视终端1所具有的各个原子时钟18的时刻而分别设有共通原子时钟51-1～51-N。这些共通原子时钟51-1～51-N经由通信网络2连接在时刻数据源6上。作为该时刻数据源6，例如可以使用设置在电力公司内的本店、支店、控制站等的原子时钟。

[作用]

在多个电站5-1～5-N中，通过从时刻数据源6经由通信网络2共通地分发时刻，进行各电站的共通原子时钟51-1～51-N的时刻匹配。通过这些共通原子时钟51-1～51-N的每一个，进行相同电站5内的各电力监视终端1的原子时钟18的时刻匹配。在此情况下，由于原子时钟18与共通原子时钟51之间、以及共通原子时钟51与时刻数据源6之间都用通信网络2连结，所以需要其之间的同步匹配。该同步匹配可以通过在PCM(脉冲编码调制，pulse code modulation)电流差动中继中一般使用的乒乓传送进行传送延迟时间测量和修正运算来实现。另外，所谓的乒乓传送，是将反方向的信号交替地传送来实现双向传送的方式，也有用时分割方向控制传送方式等的别名称呼的情况。

[效果]

根据以上那样的第6实施方式的广域保护控制测量系统，除了第5实施方式的效果以外，能够得到如下的效果。

即，在电力监视终端1中使用原子时钟的情况下，也有可能在长时间运行的期间中发生时刻偏差。在此情况下，成为多个电力监视终端1之间的时刻偏差，所以上述式(2)、(3)所示那样的应用运算的误差增加，结果，保护控制的精度变差。相对于此，根据本实施方式，通过在各电站5中设置共通原子时钟51、使相同的电站5内的各电力监视终端的原子时钟18的时刻与该共通原子时钟51的时刻一致，能够使电站5内的所有的原子时钟18的时刻一致。此外，对于多个电站5间，也能够使时刻与共通的时刻数据源6一致，所以能够在所有的各电站5的所有的电力监视终端1之间高精度地取得同步。

[变形例]

作为以上那样的第6实施方式的变形例，例如可以考虑如下的变形例。

首先，在第6实施方式中，对于使用原子时钟作为时刻数据源6的情况进行了说明，但也可以使用GPS作为时刻数据源6。此外，也可以在各电站5中不设置单独的共通原子时钟51，而将各电力监视终端1与单一的时刻数据源6经由通信网络2直接连接、通过时刻数据源6直接进行各电力监视终端1的原子时钟18的时刻匹配。

[其他实施方式]

另外，本发明并不限于上述实施方式，在本发明的范围内除此以外还能够实施各种各样的变形例。即，附图所示的硬件结构及软件结构不过是一例，具体的系统结构、硬件结构及软件结构可以适当地选择。此外，附图所示的电量数据及各种要求的帧结构也不过是一例，具体的帧结构可以适当地变更。

Claims (13)

1、一种广域保护控制测量系统，进行对象范围内的电力系统的保护、控制及测量，其特征在于，

具备：设置在上述对象范围内的电站中的多个电力监视终端、与这些电力监视终端经由通信网络连接的1个以上的电量集成装置、和与该电量集成装置间连接的1个以上的应用运算装置；

构成上述多个电力监视终端的各电力监视终端具备：通过取得电力系统的电量而生成表示有关电量的信息的电量数据的数据生成机构、和经由通信网络发送所生成的电量数据的数据传送机构；

构成上述1个以上的电量集成装置的各电量集成装置具备：经由上述通信网络接收从1个以上的上述电力监视终端发送的电量数据的数据传送机构、将接收到的电量数据集成而生成集成电量数据的数据集成机构、和将生成的集成电量数据输出的1个以上的装置间连接用的接口；

构成上述1个以上应用运算装置的各应用运算装置具备：取得从上述电量集成装置输出的集成电量数据的装置间连接用的接口、和利用所取得的集成电量数据进行保护用、控制用或测量用的应用运算的应用运算机构。

2、如权利要求1所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，从上述各电力监视终端发送的电量数据包括作为电量信息种类的同步相量或用瞬时值的表现形态表示的母线电压和送电线电流。

3、如权利要求1或2所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，从上述各电力监视终端发送的电量数据包括作为附带信息种类的从开闭机器的开闭信息，保护继电器的动作、回位信息，或者其他电力设备的开启/关闭信息之中选择的1个以上的种类。

4、如权利要求1～3中任一项所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，上述各电力监视终端具备选择同步相量及瞬时值的任一个作为在发送的电量数据中使用的电量信息的表现形态的机构。

5、如权利要求1～3中任一项所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，

上述各电力监视终端构成为，在发送的电量数据使用瞬时值的情况下，以本电力监视终端的模拟过滤特性为函数，通过上述数据传送机构发送给上述电量集成装置；

上述各电量集成装置具备在由数据传送机构接收到从上述各电力监视终端发送的函数的情况下、利用接收到的函数进行变换以使各个电力监视终端的过渡响应特性在各应用运算装置的运算中相等的机构。

6、如权利要求1～3中任一项所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，

上述各应用运算装置具备对上述电量集成装置要求在应用运算中需要的信息种类和传送周期的需要信息要求机构；

上述各电量集成装置具备通过比较整理包含在来自多个上述应用运算装置的多个要求中的信息种类和传送周期，将重复的要求汇总，决定满足各要求的信息种类和传送周期，对上述电力监视终端要求决定的信息种类和传送周期的数据传送的数据传送要求机构；

上述电力监视终端具备：按照来自上述电量集成装置的要求选择信息种类的信息种类选择机构、和按照该要求调节上述数据传送机构的电量数据的传送周期的传送周期调节机构，构成为，通过上述数据生成机构生成包括由上述信息种类选择机构选择的信息种类的电量数据、将生成的电量数据以由上述传送周期调节机构调节的传送周期通过上述数据传送机构发送。

7、如权利要求6所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，

上述各电量集成装置具备将由上述数据传送要求机构决定的信息种类和传送周期作为决定结果而通知给要求源的各应用运算装置的决定结果通知机构；

上述各应用运算装置具备基于从上述电量集成装置通知的信息种类和传送周期变更应用运算的算法的运算算法变更机构。

8、如权利要求1所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，

上述各电量集成装置具备：基于由上述数据传送机构接收到的电量数据测量发送源的各电力监视终端与本装置之间的传送质量的传送质量测量机构，和基于测量的传送质量和预先设定的传送周期变更条件决定来自该电力监视终端的电量数据的传送周期、对该电力监视终端要求对所决定的传送周期的调节的传送周期决定机构；

上述各电力监视终端具备按照来自上述电量集成装置的要求调节上述数据传送机构的电量数据的传送周期的传送周期调节机构，构成为，以由上述传送周期调节机构调节的传送周期通过上述数据传送机构发送由上述数据生成机构生成的电量数据。

9、如权利要求1所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，上述各电力监视终端具备原子时钟，构成为，利用该原子时钟的时刻通过上述数据生成机构生成附有时刻的电量数据。

10、如权利要求1所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，在上述对象范围内的各电站中，设有修正设置在该电站中的上述电力监视终端的原子时钟的时刻的共通原子时钟，各共通原子时钟构成为，利用从同一时刻数据源经由上述通信网络共通分发的时刻数据进行时刻匹配。

11、如权利要求1所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，

在上述对象范围内设有多个上述电量集成装置；

构成为，上述多个电力监视终端分别被分配给上述多个电量集成装置的任一个，向分配目标的电量集成装置发送电量数据。

12、如权利要求1所述的广域保护控制测量系统，其特征在于，

在上述对象范围内设有两个系列的上述电量集成装置；

构成为，上述多个电力监视终端分别对上述两个系列的电量集成装置的两者发送电量数据。

13、一种广域保护控制测量方法，进行对象范围内的电力系统的保护、控制及测量，其特征在于，

利用设置在上述对象范围内的电站中的多个电力监视终端、与这些电力监视终端经由通信网络连接的1个以上的电量集成装置、和与该电量集成装置间连接的1个以上的应用运算装置；

具有：

通过上述电力监视终端取得电力系统的电量而生成表示有关电量的信息的电量数据，经由通信网络发送所生成的电量数据的步骤；

通过上述电量集成装置，经由上述通信网络接收从1个以上的上述电力监视终端发送的电量数据，将接收到的电量数据集成而生成集成电量数据，将生成的集成电量数据输出的步骤；

通过上述应用运算装置，取得从上述电量集成装置输出的集成电量数据，利用所取得的集成电量数据进行保护用、控制用或测量用的应用运算的步骤。

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