JP2003009395A - 変電所自動化システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 変電所スペースの効率的な活用、および主機
と入出力部を接続する電気ケーブルの大幅な削減を可能
とする。 【解決手段】 入出力部５の処理を行う電子機器部分
に、外来ノイズによるソフトウェア暴走が発生した場
合、入出力情報をデータ取得制御装置３に通知できない
ため、入出力部５の電子機器に、自動的にハードウェア
リセットを行う機能を設け、データ取得制御装置３は、
入出力部５の電子機器が自動的にハードウェアリセット
を行ったこと、および正常な状態になったことを検出
し、ハードウェアリセット直後のある一定時間、データ
取得制御装置３内でシステム上擬似的に正常であるよう
に見せかけるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統におけ
る変電所と遠隔運用拠点とを高度に情報結合する変電所
の監視を行なうに際し、変電所内の各種情報をディジタ
ル化することにより、電力系統の遠隔運用の高度化と容
易化を実現することを目的とした変電所自動化システム
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】変電所自動化システムは、広域化・複雑
化する電力系統（電力流通網）の遠隔運用の高度化と容
易化を目的としたものである。特長は、制御所などの上
位システムが変電所をインテリジェントな現地処理機能
を持つ小型変電所自動化サーバとして扱うことができる
ことであり、各種高度化と自動化機能に関する上位系〜
変電所のトータルコーディネーションを図り、国際レベ
ルの仕様に準拠したものである。この特長を実現するた
めに、変電所自動化システムは、マルチポイント／マル
チプロトコル通信機能と小型変電所自動化サーバ機能を
具備し、さらに、変電所構内でのディジタル情報化に対
応してフィールドソリューション技術を適用している。

【０００３】フィールドソリューションにおいては、超
小型インテリジェントＲＩＯ（リモート入出力モジュー
ル）と高速なフィールドネットワークを適用することに
より、リアルタイムな情報収集はもとより、変電所構内
におけるスペースの効率的な活用と従来のメタルケーブ
ルの大幅な削減を図ることを可能としている。変電所自
動化システムは、上記特長をもっているため、遠隔運用
における監視制御のみならず、多様な変電所情報を活用
した各種自動化・支援システムへの応用が可能である。

【０００４】電力は、発電所から変電所と送電線などで
構成される電力流通網を経由して家庭や工場等へ供給さ
れており、社会的にもその供給信頼性は高いものが要求
されている。一方、電力流通網は広域化・複雑化してい
るため、その運用に関する業務がますます高度化する動
向にある。この高度化する運用を容易かつ迅速に実施す
るためには、電力流通網の高度な情報を基とする自動化
と支援等のシステムが重要となる。

【０００５】電力流通網の運用で必要とする監視制御
は、変電所の監視制御機能を通じて遠隔で行なう。した
がって、遠隔運用の高度化・容易化のためには、変電所
をディジタル化し、遠隔運用拠点と高度に情報結合する
ことが重要となる。さらに、遠隔運用拠点に高度な処理
が集中すると、遠隔側システムが必要以上に大きなもの
となることを防止するため、自動化処理機能等を最適な
形で変電所側に分散させることが必要となる。

【０００６】変電所自動化システムは、上記の動向に対
応するものであり、変電所の高度なインテリジェント
化、多様な遠隔通信インターフェース、変電所構内の各
種主機・装置のディジタルネットワーク化により、高度
な遠隔運用システムをコストメリットのある形で構築す
ることを目指すシステムである。

【０００７】図６は従来の変電所自動化システムを示す
構成図であり、図において、２１はデータ取得制御装置
｛以下、ＤＡＣ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ
ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装置と略す｝であり、監視制
御機能を処理するサーバ機能を組み込む装置である。こ
のＤＡＣ装置２１への搭載機能の例としては、選択制御
等の各種制御，計測表示，ＳＶ／状変，ＳＯＥ（Ｓｅｑ
ｕｅｎｃｅ Ｏｆ Ｅｖｅｎｔ）等が搭載可能である。
ＤＡＣ装置２１は、システムＬＡＮ２２，フィールドネ
ットワーク（電気）２３，上位システム２４との通信イ
ンターフェースを備え、システムＬＡＮ２２には変電所
のヒューマンマシンインタフェースであるＨＭＩ装置２
５，変電所機能拡充に対応するための変電所サーバ装置
２６が接続可能な構成となっている。

【０００８】入出力部２７は、ディジタル入力情報を収
集するＲｌＯ（リモート入出力モジュール）ーＤＩ２７
ａ，ディジタル出力を行うＲＩＯーＤＯ２７ｂ，アナロ
グ情報を収集するＲＩＯーＡＩ２７ｃから構成され、Ｄ
ＡＣ装置２１とフィールドネットワーク２３経由で入出
力情報の送受信を行う。図７は、入出力部２７の構成の
詳細を示したものである。ＲＩＯーＤＩ２７ａは通信部
２８ａとＤＩ部２９ａから構成され、通信部２８ａ内に
は、Ｄｌ部２９ａで収集した情報をＤＡＣ装置２１に送
信するための処理部３０ａが搭載されている。ＲＩＯー
ＤＯ２７ｂ，ＲＩＯーＡＩ２７ｃは、ＲＩＯーＤＩ２７
ａと同様に通信部３０ｂ，３０ｃを搭載している。

【０００９】従来の変電所自動化システムでは、図６に
示すように、各装置はすべて変電所制御室側に配置され
ており、現場スイッチヤードにある主機３１とは電気ケ
ーブル３２にて変電所制御室にある入出力部２７と接続
される。図８は図６とは別の変電所自動化システムを示
す構成図であり、図において、３３は光によるフィール
ドネットワーク、３４は電気ー光変換器である。図８に
おいては、入出力部２７を主機３１近傍の現場スイッチ
ヤードに配置することにより、変電所スペースの効率的
な活用、および主機３１と入出力部２７を接続する電気
ケーブルの大幅な削減が可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の変電所自動化シ
ステムは以上のように構成されており、現場スイッチヤ
ードでは、文献「ケーブル系ＧｌＳの開閉サージによる
エレクトロニクス機器への誘導障害」（電気学会論文，
１１１巻３号，平成３年，Ｐ３１４）に示されているよ
うに、主機開閉時に発生する開閉サージにより、大きな
ノイズが発生することが分かっており、電子機器が搭載
された入出力部を現場スイッチヤードに配置するために
は、耐ノイズ性を考慮しなければならないという問題点
があった。

【００１１】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、入出力部を現場スイッチヤ
ードに配置可能とするために、耐ノイズ性を向上させた
変電所自動化システムを提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る変電所自動化システムは、監視制御機能を有するデー
タ取得制御装置と、このデータ取得制御装置と入出力情
報の送受信を行なう入出力部と、この入出力部内に設け
られ、主機から収集した情報をデータ取得制御装置に送
信するための処理部が搭載された通信部とから構成され
たものであって、処理部のソフトウェアが暴走した場合
に、処理部に対してリセット信号を出力するハードウェ
アリセット回路を通信部内に設けたものである。

【００１３】この発明の請求項２に係る変電所自動化シ
ステムは、入出力部を複数の主機毎に設け、各主機毎の
動作時間をデータ取得制御装置内に設定することによ
り、入出力部が初期化され、正常に復帰するまでの時間
を予測可能としたものである。

【００１４】この発明の請求項３に係る変電所自動化シ
ステムは、各主機の動作速度を計測することができるト
ラベルセンサ情報入力部を入出力部内に設けたものであ
る。

【００１５】この発明の請求項４に係る変電所自動化シ
ステムは、データ取得制御装置内及び通信部内に試験モ
ードスイッチを設けることにより、主機動作から入出力
部の入出力機能が停止する時間を試験的に計測するもの
である。

【００１６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の
実施の形態１による変電所自動化システムを示す構成図
であり、図において、１は上位システム、２は主機、３
は監視制御機能を処理するサーバ機能を組み込むユニッ
トであるデータ取得制御装置｛以下ＤＡＣ（Ｄａｔａ
Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ）装
置と略す｝である。ここで、ＤＡＣ装置３は、汎用アー
キテクチュア技術を応用した電力用としての高い耐環境
性を備えた小型リアルタイム計算装置（サーバ）であ
り、システムＬＡＮ，フィールドネットワーク４，上位
系との通信インターフェースを具備可能である。ＤＡＣ
装置搭載機能の例として、選択制御等の各種制御，計測
表示，ＳＶ／状変，ＳＯＥ，制御用リレー等の各種演算
機能，マクロ指令など対応の各種自動化機能，冗長系対
応の構成制御機能などが搭載可能である。また、汎用ア
ーキテクチャ技術と多様なネットワークインタフェース
を活用して、保全系機能への対応も可能である。

【００１７】又、５は入出力情報を得るための入出力部
であり、この入出力部５は、ディジタル入力情報を収集
するＲＩＯ（リモート入出力モジュール）−ＤＩ６ａ，
ディジタル出力を行うＲＩＯ−ＤＯ６ｂ，アナログ情報
を収集するＲＩＯ−ＡＩ６ｃから構成され、主機２と電
気ケーブル９にて接続される。ここで、ＲＩＯ（リモー
ト入出力モジュール）は、主機２近傍に配置可能な小型
インテリジェントなものであり、電力用／現場置きとし
ての高い耐環境性を持ち、データ取得制御装置３と高速
ディジタルネットワーク（プロセスレベルのフィールド
ネットワーク）で結合する。主機２の情報収集の大幅な
向上が図れるとともに、変電所スペースの効率的な活用
及び従来のメタルケーブルの大幅な削減を図ることが可
能であり、例えば５０パーセント以上の削減効果も期待
できる。

【００１８】ＲＩＯ−ＤＩ６ａ，ＲｌＯ−ＤＯ６ｂ，Ｒ
ＩＯ−ＡＩ６ｃは、それぞれＤＡＣ装置３との通信を行
うための通信部８ａ，８ｂ，８ｃがあり、各処理部９
ａ，９ｂ，９ｃとＳ／Ｗ（ソフトウェア）には依存しな
いで動作することのできるＨ／Ｗ（ハードウェア）リセ
ット回路１０ａ，１０ｂ，１０ｃを搭載している。又、
１１ａはＤＩ（ディジタルインプット）部、１１ｂはＤ
Ｏ（ディジタルアウトプット）部、１１ｃはＡＩ（アナ
ログインプット）部である。

【００１９】図２は上記図１における通信部８ａ，８
ｂ，８ｃの詳細を示す構成図であり、通信部８が外来ノ
イズによりＳ／Ｗ（ソフトウェア）暴走した場合に、自
動的に処理部９を初期化し、正常に戻すための機構を示
したものである。Ｈ／Ｗリセット回路１０は、発信器１
２とカウンタ１３から構成され、Ｓ／Ｗには依存しない
で動作することのできるものであり、カウンタ１３があ
る一定値を超えると、処理部９に対してリセット信号を
出力するものである。

【００２０】処理部９のＳ／Ｗが正常に動作中は、処理
部９からＨ／Ｗリセット回路１０にカウンタリセット信
号が送信されることにより、Ｈ／Ｗリセット回路１０の
カウンタ１３を定期的にリセットし、処理部９に対して
リセット信号を出力することはない。しかし、外来ノイ
ズにより処理部９のＳ／Ｗが暴走した場合には、Ｈ／Ｗ
リセット回路１０のカウンタ１３をリセットすることが
できず、処理部９に対してリセット信号が出力され、処
理部９は初期化後正常に復帰する。

【００２１】次に通信部８が外来ノイズによりＳ／Ｗ暴
走し、リセット後正常に戻るまでのシステムの動きにつ
いて説明する。先ず、上位システム１より変電所自動化
システムに対し、主機２の制御命令が出力される。次
に、ＤＡＣ装置３からＲＩＯ−ＤＯ６ｂヘ主機２の制御
出力要求を発行し、ＲＩＯ−ＤＯ６ｂは、通信部８ｂを
経由して、ＤＯ部１１ｂから主機２に対して、制御出力
を行う。

【００２２】主機２が開閉動作することにより、開閉サ
ージが発生し、入出力部５の通信部８に開閉サージによ
る外来ノイズが加わり、通信部８内の処理部９で動作し
ているＳ／Ｗが暴走する。この場合、通信部８内のＨ／
Ｗリセット回路１０から処理部９に対してリセット信号
が出力され、処理部９は初期化後、正常に復帰する。

【００２３】ＤＡＣ装置３は、入出力部５から定期的に
情報を収集しているが、入出力部５でＳ／Ｗ暴走により
初期化処理が行われているものに対しては、情報の収集
ができない。ＤＡＣ装置３は、初期化処理が行われてい
る通信部８の情報については、初期化が完了するまで前
回の収集データをシステム処理としては利用し、変電所
自動化システムとしては、問題なく動作させる。以上の
ような処理を行うことにより、変電所自動化システムと
して、入出力部５の耐ノイズ性を向上させることができ
る。

【００２４】以上のように、この発明における変電所自
動化システムは、入出力部５の処理を行う電子機器部分
に、外来ノイズによるＳ／Ｗ暴走が発生した場合、入出
力情報をＤＡＣ装置３に通知できないため、入出力部５
の電子機器に自動的にＨ／Ｗリセットを行う機能を設
け、ＤＡＣ装置３は入出力部５の電子機器が自動的にＨ
／Ｗリセットを行ったこと、および正常な状態になった
ことを検出し、Ｈ／Ｗリセット直後の入出力部５の電子
機器初期化中のある一定時間、ＤＡＣ装置３内でシステ
ム上擬似的に正常であるように見せかけるものである。
これにより、耐ノイズ性を向上させ、入出力部５を現場
スイッチヤードに配置可能とすることで、変電所スペー
スの効率的な活用、および主機２と入出力部５を接続す
る電気ケーブル７の大幅な削減が可能となる。

【００２５】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２による変電所自動化システムを示す構成図であり、
複数台の主機２ａ，２ｂ，２ｃに対して接続される入出
力部５ａ，５ｂ，５ｃを主機毎にグループ化し、各主機
毎の主機動作時間をＤＡＣ装置３内に設定できるように
したものである。入出力部５ａ，５ｂ，５ｃに加わる外
来ノイズの主要因である主機開閉サージ発生時間は、主
機動作時間ごとにほぼ決まった数値となる。

【００２６】ＤＡＣ装置３は、各主機２ａ，２ｂ，２ｃ
ごとの主機動作時間設定値２Ａ，２Ｂ，２Ｃを用いるこ
とにより、各入出力部５ａ，５ｂ，５ｃに加わる外来ノ
イズ発生時間を算出することが可能となり、入出力部５
ａ，５ｂ，５ｃ内の通信部８ａ，８ｂで動作しているＳ
／Ｗ暴走により、入出力部５ａ，５ｂ，５ｃが初期化さ
れ、正常に復帰するまでの時間が予測可能となる。これ
により、入出力部５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかが正常に
復帰すると、ＤＡＣ装置３は優先して当該入出力部の情
報を収集することで、入出力部初期化中にＤＡＣ装置３
が入出力部５から情報収集できない時間を最短にするこ
とが可能となる。

【００２７】以上のように本実施形態によれば、入出力
部５ａ，５ｂ，５ｃの電子機器に加わる外来ノイズは、
主機動作時間に関係しており、主機動作は各主機２ａ，
２ｂ，２ｃごとに異なることを利用して、各主機２ａ，
２ｂ，２ｃごとの動作時間から、入出力部５の電子機器
に加わる外来ノイズ発生時間を予測し、その予測値から
ＤＡＣ装置３内で、システム上擬似的に正常であるよう
に見せかける時間を主機２ごとに個別に決定し、設定で
きる機能を設けたものである。

【００２８】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３による変電所自動化システムを示す構成図であり、
図において、主機２ａ，２ｂ毎にグループ化された入出
力部５ａ，５ｂに、主機２ａ，２ｂの動作速度を計測可
能なように、トラベルセンサ情報入力部１４ａ，１４ｂ
を設け、主機２ａ，２ｂが動作するたびに主機動作速度
を計測し、その情報から入出力部５ａ，５ｂに加わる外
来ノイズ発生時間をより正確に算出するものである。こ
れにより、入出力部５ａ，５ｂ内の通信部８ａ，８ｂで
動作しているＳ／Ｗ暴走により、入出力部５ａ，５ｂが
初期化され正常に復帰するまでの時間がより正確に予測
可能となる。

【００２９】以上のように本実施形態によれば、主機動
作時間について、主機２ａ，２ｂの動作速度情報を計測
する機能を設け、その情報をシステム内に取り込むこと
により、その情報から入出力部５ａ，５ｂの電子機器に
加わる外来ノイズ発生時間を予測し、その予測値からＤ
ＡＣ装置３内で、システム上擬似的に正常であるように
見せかける時間を決定するようにしたものである。

【００３０】実施の形態４．図５は、この発明の実施の
形態４による変電所自動化システムを示す構成図であ
り、図において、ＤＡＣ装置３内に試験モードスイッチ
１５を設けるとともに、入出力部５ａ，５ｂの通信部８
ａ，８ｂに試験モードスイッチ１６ａ，１６ｂを設けた
ものである。本システムの現地調整試験時には、ＤＡＣ
装置３，入出力部５ａ，５ｂの各試験モードスイッチ１
５，１６ａ，１６ｂをｏｎにすることで、ＤＡＣ装置３
上のＳ／Ｗは試験モードとなり、入出力部５ａ，５ｂは
通信部８ａ，８ｂのＨ／Ｗリセット回路１０ｂ，１０ｂ
の機能を無効とする。

【００３１】これにより、入出力部５ａ，５ｂは主機動
作による外来ノイズで、Ｓ／Ｗが暴走し、入出力機能が
停止する。ＤＡＣ装置３は、試験モード時には、主機動
作から入出力部５ａ，５ｂの入出力機能が停止する時間
を計測することで、通常運用時（試験モードスイッチ１
５，１６ａ，１６ｂをＯＦＦにしたとき）には、試験モ
ードにて測定した計測値を、入出力部５ａ，５ｂがＳ／
Ｗ暴走し、正常な状態になるまでの間、ＤＡＣ装置３内
でシステム上擬似的に正常であるように見せかける時間
とするものである。

【００３２】以上のように本実施形態によれば、システ
ム動作状態に試験モード状態を設け、試験モード時には
入出力部５の電子機器が自動的にＨ／Ｗリセットする機
能を無効にし、外来ノイズによりＳ／Ｗ暴走する状態
で、主機を動作させることにより外来ノイズを発生させ
る。そして、入出力部５のＳ／Ｗ暴走タイミングを、Ｄ
ＡＣ装置３にて検出し、主機動作から入出力部５のＳ／
Ｗ暴走までの時間を計測する。この計測時間を、通常運
用時にはＤＡＣ装置３内でシステム上擬似的に正常であ
るように見せかける時間とするものである。

【００３３】

【発明の効果】この発明の請求項１に係る変電所自動化
システムによれば、監視制御機能を有するデータ取得制
御装置と、このデータ取得制御装置と入出力情報の送受
信を行なう入出力部と、この入出力部内に設けられ、主
機から収集した情報をデータ取得制御装置に送信するた
めの処理部が搭載された通信部とから構成されたもので
あって、処理部のソフトウェアが暴走した場合に、処理
部に対してリセット信号を出力するハードウェアリセッ
ト回路を通信部内に設けたので、入出力部の耐ノイズ性
を向上させることができる。

【００３４】この発明の請求項２に係る変電所自動化シ
ステムによれば、入出力部を複数の主機毎に設け、各主
機毎の動作時間をデータ取得制御装置内に設定すること
により、入出力部が初期化され、正常に復帰するまでの
時間を予測可能としたので、入出力部初期化中にデータ
取得制御装置が入出力部から情報収集できない時間を最
短にすることができる。

【００３５】この発明の請求項３に係る変電所自動化シ
ステムによれば、各主機の動作速度を計測することがで
きるトラベルセンサ情報入力部を入出力部内に設けたの
で、入出力部が初期化され正常に復帰するまでの時間が
より正確に予測可能となる。

【００３６】この発明の請求項４に係る変電所自動化シ
ステムによれば、データ取得制御装置内及び通信部内に
試験モードスイッチを設けることにより、主機動作から
入出力部の入出力機能が停止する時間を試験的に計測す
るので、入出力部が初期化され正常に復帰するまでの時
間がより正確に予測可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による変電所自動化
システムを示す構成図である。

【図２】 図１の通信部を示す構成図である。

【図３】 この発明の実施の形態２による変電所自動化
システムを示す構成図である。

【図４】 この発明の実施の形態３による変電所自動化
システムを示す構成図である。

【図５】 この発明の実施の形態４による変電所自動化
システムを示す構成図である。

【図６】 従来の変電所自動化システムを示す構成図で
ある。

【図７】 従来の入出力部を示す構成図である。

【図８】 従来の変電所自動化システムを示す構成図で
ある。

【符号の説明】

２ 主機、３ データ取得制御装置、５ 入出力部、８
通信部、９ 処理部、１０ Ｈ／Ｗリセット回路、１
４ トラベルセンサ情報入力部、１５，１６試験モード
スイッチ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視制御機能を有するデータ取得制御装
   置と、このデータ取得制御装置と入出力情報の送受信を
   行なう入出力部と、この入出力部内に設けられ、主機か
   ら収集した情報を上記データ取得制御装置に送信するた
   めの処理部が搭載された通信部とから構成された変電所
   自動化システムであって、上記処理部のソフトウェアが
   暴走した場合に、上記処理部に対してリセット信号を出
   力するハードウェアリセット回路を上記通信部内に設け
   たことを特徴とする変電所自動化システム。
2. 【請求項２】 入出力部を複数の主機毎に設け、各主機
   毎の動作時間をデータ取得制御装置内に設定することに
   より、上記入出力部が初期化され、正常に復帰するまで
   の時間を予測可能としたことを特徴とする請求項１又は
   請求項２記載の変電所自動化システム。
3. 【請求項３】 各主機の動作速度を計測することができ
   るトラベルセンサ情報入力部を入出力部内に設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の変電所自動化システム。
4. 【請求項４】 データ取得制御装置内及び通信部内に試
   験モードスイッチを設けることにより、主機動作から入
   出力部の入出力機能が停止する時間を試験的に計測する
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項
   に記載の変電所自動化システム。