JP2005027464A - 変電機器保護制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】変電機器本体の保護および制御をディジタル技術および通信技術を用いて行ない得る変電機器保護制御システムおよび変電機器保護制御装置において、ディジタル、通信特有の特性を活かした簡易な通信形態で、電気量情報や機器制御指令を伝送させ、変電所内の保護制御性能を確保させること。
【解決手段】変電機器本体から検出した電気量および／または外部からの情報に基づいて前記変電機器本体の制御もしくは保護をそれぞれ行なう複数の変電機器保護制御装置と、前記複数の変電機器保護制御装置間の前記情報の伝送に供せられる複数の通信路とを具備し、前記複数の変電機器保護制御装置それぞれは、前記複数の通信路のうち一部のものに接続され、前記複数の変電機器保護制御装置の一部のものは、前記複数の通信路間の前記情報通信の仲介機能を有する
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変電機器本体の保護もしくは制御を行なう変電機器保護制御システムおよび変電機器保護制御装置に係り、特に、変電機器保護制御装置間の情報のやり取りに専用の通信路を用いる変電機器保護制御システムおよびこのシステムに用いられる変電機器保護制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変電機器保護制御システムの従来例として下記特許文献１記載のものがある。変電機器保護制御システムは、保護および制御の対象である電力系統の諸量がアナログ量であり以前は制御手法もアナログが中心であったが、この文献に記載のようにディジタル技術および通信技術を採り入れた保護・制御も一般的に用いられつつある。
【０００３】
このようなディジタル技術および通信技術を用いたことにより、大容量、多数の電気ケーブルや接点機器（メカニカルなリレー機器）の削減が図られ、ハードウエアの小型化により変電所建設コストの低減などをもたらす利点がある。しかしながら、ディジタル技術および通信技術を用いた保護および制御では、変電機器本体から検出した電気量の大容量伝送や事故検出時の遮断器トリップ指令伝送など、効率的伝送を実現できるシステム構築を行うことが常に重要である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３１５２３３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の観点を考慮してなされたもので、変電機器本体の主回路機器などの保護および制御をディジタル技術および通信技術を用いて行ない得る変電機器保護制御システムおよび変電機器保護制御装置において、変電機器本体から検出した電気量の大容量伝送や事故検出時の遮断器トリップ指令伝送など、保護および制御性能のために必要な効率的伝送を実現できる変電機器保護制御システムおよびこのシステムに用いられる変電機器保護制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明に係る変電機器保護制御システムは、変電機器本体から検出した電気量および／または外部からの情報に基づいて前記変電機器本体の制御もしくは保護をそれぞれ行なう複数の変電機器保護制御装置と、前記複数の変電機器保護制御装置間の前記情報の伝送に供せられる複数の通信路とを具備し、前記複数の変電機器保護制御装置それぞれは、前記複数の通信路のうち一部のものに接続され、前記複数の変電機器保護制御装置の一部のものは、前記複数の通信路間の前記情報通信の仲介機能を有することを特徴とする。
【０００７】
すなわち、通信路を設けることにより、各回線に設けた変電機器保護制御装置間での各回線電気量情報の受け渡しは、前記通信路を介して、実現される。
【０００８】
この電気量情報の受け渡しは、他回線電気量情報から保護を実現する場合に必要になる。例えば、１次、２次側回線電気量の差動演算により事故検出する変圧器保護方式や各送電線電気量から事故検出する母線保護方式などである。
【０００９】
上記変圧器保護や母線保護では、事故検出時にその事故を除去するため、該当回線を遮断するように、前記該当回線の変電機器保護制御装置へ遮断機トリップ指令を伝える。このトリップ指令も前記通信路を介して通信が可能である。
【００１０】
前記通信路は複数あり、それらの通信路の一部に各変電機器保護制御装置が接続される。よって、通信すべき情報が分散されて通信路に乗せられるのでそれぞれ十分な容量の通信資源として提供される。また、通信路間で必要な情報転送には、仲介機能を有する変電機器保護制御装置を利用できる。換言すると、特別な通信処理装置（ルーティング機能を有する専用の中継装置等）を必要としないため、通信設備・構成のスリム化がはかられ、容易な構成により効率的な情報通信が実現できる。
【００１１】
なお、本発明では、変電機器本体とは、電力系統において、電力を通過させ、または変換するすべての電力設備の総称としており、例えば回線（送電線、母線、配電線など）、開閉器、変圧器、蓄電器などをいう。
【００１２】
また、本発明に係る変電機器保護制御装置は、変電機器本体から電気量を検出するセンサ部と、前記検出された電気量または外部からの情報に基づいて前記変電機器本体の制御を行なう機器制御部と、複数の通信路に接続を有し、前記接続された複数の通信路を介して前記外部から情報を受け取りまたは外部へ情報を発信する通信路連結部とを具備し、前記通信路連結部は、前記複数の通信路間の情報通信の仲介機能をさらに有することを特徴とする。
【００１３】
この変電機器制御装置は、上記の変電機器保護制御システムの構成要素として用いることができるものである。
【００１４】
なお、本発明の変電機器保護制御装置は保護のみに用いる場合、制御のみに用いる場合、保護と制御を合わせもつ場合があるが、これらのどの場合においても、以下の「発明の実施の形態」に記載文書以外では、本明細書において、用語として“変電機器保護制御装置”と呼称している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態として、変電所保護システムにおける最適な前記通信の形態を説明する。
【００１６】
保護リレー方式として、特定の変電機器本体を保護するために、他の変電機器本体から検出された電気量情報を必要とする場合（１次側、２次側回線の電気量情報の差動演算により事故検出する変圧器保護方式など）、すくなくとも前記電気量情報を受け渡す専用の前記通信路を具備し、さらに前記専用の通信路を変電機器本体の保護区分ごとに設けることで、不要な情報の通信で伝送効率を脅かされることなく、必要な前記電気量情報の効率的な伝送が可能となる。
【００１７】
また、他の複数の変電機器本体から検出された電気量情報が必要な場合（各回線の電気量情報から事故検出する母線保護方式など）には、前記変電機器保護制御装置は複数の前記専用の通信路間を経由して、前記電気量情報を収集する通信形態とすることで、他の専用の通信路を利用できることになるため、本来必要な通信路の本数を削減できることになる。
【００１８】
また、実施態様として、前記仲介機能を有する変電機器保護制御装置は、前記情報通信に際し、該情報に含まれる発信元ノード情報に応じて転送先となる通信路を前記複数の通信路の中から選択するようにすることができる。発信元ノード情報によれば発信先ノードが特定され得るので、それに接続される通信路を選択する。
【００１９】
また、実施態様として、前記仲介機能を有する変電機器保護制御装置は、前記情報通信に際し、該情報に含まれるデータ種別情報に応じて転送先となる通信路を前記複数の通信路の中から選択するようにすることができる。データ種別情報によれば発信先ノードが特定され得るので、それに接続される通信路を選択する。
【００２０】
また、実施態様として、前記複数の変電機器保護制御装置に接続を有するステーションバスと、前記ステーションバスを介して前記複数の変電機器保護制御装置に前記変電機器本体の制御に必要な情報を送りおよび／または前記複数の変電機器保護制御装置から保護・制御の結果情報を受け取る集中監視制御装置とをさらに具備するようにしてもよい。このようなステーションバスと集中監視制御装置とを備えることで変電所などの電気所としての保護制御の機能全部をほぼ有することができる。
【００２１】
また、変電機器保護制御装置としての実施態様として、前記通信路連結部は、前記情報通信に際し、該情報に含まれる発信元ノード情報に応じて転送先となる通信路を前記複数の通信路の中から選択するようにすることができる。
【００２２】
また、同じく実施態様として、前記通信路連結部は、前記情報通信に際し、該情報に含まれるデータ種別情報に応じて転送先となる通信路を前記複数の通信路の中から選択するようにすることができる。
【００２３】
これらの変電機器保護制御装置としての実施態様は、上記の変電機器保護制御システムにおける実施態様での変電機器保護制御装置の態様と同様である。
【００２４】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る変電機器保護制御システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、この変電機器保護制御システムは、監視制御装置４、ステーションバス７、変電機器保護制御装置２０−１、２０−２、２０−４、２０−６、変電機器制御装置２０−３、２０−５、変電機器保護制御装置または変電機器制御装置間バス１７−１、１７−２、１７−３を有する。なお、以下の本文においては、この変電機器保護制御装置または変電機器制御装置間バスは単に、“装置間バス”と略して記載する。
【００２５】
監視制御装置４は、遠方監視制御装置２と集中監視制御装置３とからなる。遠方監視制御装置２は、図示しない遠方の制御所との情報通信の中継を行なうものであり、中継された情報は、ステーションバス７を介して集中監視制御装置３などとやり取りされる。集中監視制御装置３は、ステーションバス７を介して制御情報などの情報を変電機器保護制御装置２０−１等に発信し、またステーションバス７を介して各種の制御や保護の結果情報を収集する。これらにより、この変電機器保護制御システムを含め変電所全体（図示せず）を制御するものである。
【００２６】
なお、監視制御装置４は、通常、例えば監視員が詰める制御本館に設置され、制御本館からステーションバス７が各変電機器保護制御装置２０−１等に向けて敷設される。各変電機器保護制御装置２０−１等は、変電機器本体である主回路機器に付帯して設けられる。主回路機器は、図１に示すように、送電線２６、開閉器２５、母線２４、２４−１、変圧器９などからなる。これらの主回路機器は、電力を通過させまたは変換する機器、設備である。
【００２７】
ステーションバス７には、遠方監視制御装置２、集中監視制御装置３、各変電機器保護制御装置２０−１等が接続され、これにより、上記のように、遠方監視制御装置２と集中監視制御装置３との間や、集中監視制御装置３と各変電機器保護制御装置等との間の情報のやり取りを媒介する。
【００２８】
各変電機器保護制御装置２０−１等は、ステーションバス７との接続を有し、これにより、集中監視制御装置３から制御のための信号を受け、また制御や保護の結果情報を送り返す。制御のための信号を受けると機器制御器（機器制御ユニット３０：後述）により上記主回路機器の制御を行なう。また、制御の結果も機器制御器等のモニタリング機能により検出し、これをステーションバス７を介して集中監視制御装置３に送る。なお、各変電機器保護制御装置２０−１等は、図示するように主回路機器の回線ごとに設けられる。
【００２９】
装置間バス１７−１、１７−２、１７−３は、それぞれ、上記各変電機器保護制御装置２０−１等の一部との接続を有する。このような接続により、変電機器保護制御装置２０−１等間の情報伝送を媒介する通信路として機能する。この情報通信により、各変電機器保護制御装置を超えて必要な情報のやり取りを行なう。特にこの実施形態では、他回線の電気量情報を必要とし、また、遮断器トリップ指令等の伝送が必要な変電機器保護制御装置間および変電機器制御装置との間で、専用の装置間バスを設けるようにしている。また、図示するように、ひとつの変電機器保護制御装置や変電機器制御装置が複数の装置間バスに接続される場合もある。この場合には、その変電機器保護制御装置や変電機器制御装置は装置間バス同士の間の情報通信の仲介機能も発揮する。
【００３０】
変電機器保護制御装置間バス１７−１は、主回路機器の高圧側に位置する変電機器保護制御装置２０−１、２０−２に接続を有する。変電機器保護制御装置間バス１７−２は、主回路機器のうち変圧器およびその周りに位置する変電機器制御装置２０−３、２０−５、変電機器保護制御装置２０−４に接続を有する。装置間バス１７−３は、主回路機器の低圧側に位置する変電機器保護制御装置２０−５、２０−６に接続を有する。
【００３１】
次に、この変電機器保護制御システムで制御される主回路機器について補足する。主回路機器は、上述のように、送電線２６、開閉器２５、母線２４、２４−１、変圧器９などからなる。この実施形態では、送電線２６が上流側であり、送電線２６から開閉器２５などを経て高圧側の母線２４−１に至っている。高圧側の母線２４−１は、母線保護の開閉器２５などを経てさらに他の回線（図右の点線）に至る。また、母線２４−１から、１次側の開閉器２５など、変圧器９、２次側の開閉器２５などを順に経て低圧側の母線２４に至っている。低圧側の母線２４は、開閉器２５などを経てさらに他の回線（図右の点線）に至る。
【００３２】
開閉器２５には、遮断器や断路器設置開閉器を用いることができる。これらの開閉器２５や変圧器９のロードタップチェンジャー９ａ（タップ位置の制御器）を直接制御するのは、上述のように、各変電機器保護制御装置２０−２の機器制御ユニット３０である。この制御のため、主回路機器には、図示するように、基本的な電気量の検出を行なう計器用変成器２７−２が設けられており、計器用変成器機２７−２で検出された電気量はさらに変電機器保護制御装置２０−２のセンサユニット２８によりディジタル量に変換される。なお、計器用変成器２７−２には、電圧型と電流型とがあり、主回路機器の電圧や電流を小さい電気量に変成して検出する。
【００３３】
次に、各変電機器保護制御装置２０−１等の内部構成について説明する。なお、これらの内部構成に付与された参照符号の枝番は、各変電機器保護制御装置の参照符号の枝番と等しく付与されているが、特に特定することが必要な場合を除いて枝番なしで参照する場合があることにあらかじめ注意を喚起しておく。
【００３４】
変電機器保護制御装置２０−１等は、センサユニット２８、統合ユニット３９、機器制御ユニット３０、変電機器保護制御装置内部バス２９、回線制御ユニット２１、保護ユニット２２、バス間インターフェース１８の全部または一部を有する。
【００３５】
センサユニット２８は、計器用変成器２７と接続して変電機器本体の電気量を検知し、検知された電気量をディジタル量に変換するものである。得られたディジタル量は統合ユニット３９を介してまたは直接に内部バス２９に出力される。統合ユニット３９は、複数のセンサユニット２８で得られたディジタル量を収集し、必要に応じて各種の補正（感度補正、位相補正など）を施して内部バス２９に出力するものである。また、複数のセンサユニット２８に対してこれらが動作するための基準信号（Ａ／Ｄ変換サンプリング信号の基準となる信号）の分配も行なう。
【００３６】
機器制御ユニット３０は、開閉器２５を制御、または変圧器９のロードタップチェンジャー９ａを制御するものである。制御および保護するための情報は、回線制御ユニット２１、保護ユニット２２から変電機器保護制御装置内部バス２９を介して送られるほか、開閉器２５などに備えられている監視センサなどの検出出力を直接取り込んで得られたディジタル化信号も保護または制御に必要な情報となる。
【００３７】
変電機器保護制御装置内部バス２９は、センサユニット２８（または統合ユニット３９を介したセンサユニット２８）、機器制御ユニット３０、回線制御ユニット２１、保護ユニット２２、バス間インターフェース１８を接続する、これらの情報伝送を行なうための伝送路である。
【００３８】
回線制御ユニット２１は、変電機器保護制御装置内部バス２９に接続されており、また、外部側にはステーションバス７にも接続される。これにより集中監視制御装置３とも情報のやり取りを行なう。集中監視制御装置３から指令を受け取り、生成した制御信号（前記指令より、制御する機器（開閉機器など）を選択制御するための指令信号）や、センサユニット２８から得られるディジタル量から保護リレー演算を行なって制御信号（すなわち、トリップ信号）を生成し、このトリップ信号を内部バス２９を介して機器制御ユニット３０へ送る。
【００３９】
なお、必要に応じて、バス間インターフェース１８を介して他の変電機器保護制御装置が送り出す情報を受け取り、これを変電機器保護制御装置内部バス２９を介して取得することも上記制御信号生成および保護リレー演算（他回線電気量情報を必要とする保護リレー方式の場合）のため行なう。また、センサユニット２８や機器制御ユニット３０から得られるディジタル量を、制御結果や監視結果を示す情報としてステーションバス７を介して集中監視制御装置３に送る。
【００４０】
保護ユニット２２は、変電機器保護制御装置内部バス２９に接続されており、また、外部側にはステーションバス７にも接続される。これにより集中監視制御装置３にも情報を出力する。保護ユニット２２は、センサユニット２８から得られるディジタル量により保護のための制御信号（トリップ信号など）を生成し、生成された信号を変電機器保護制御装置内部バス２９を介して機器制御ユニット３０へ送る。また、トランス保護や母線保護の場合には、変電機器保護制御装置内部バス２９、バス間インターフェース１８を介して他の変電機器保護制御装置にも保護信号（トリップ信号など）を送る。
【００４１】
バス間インターフェース１８を介して他の変電機器保護制御装置が送り出す情報（回線電気量情報やトリップ信号など）を受け取った変電機器保護制御装置は、受け取った他回線電気量と自回線から検出した電気量（センサユニット２８から内部バス２９を介して取得した電気量）の差動演算等を行い、事故検出し、変圧器保護や母線保護を実施する。また、トリップ信号を受けた場合は、自身の内部バス２９経由で機器制御ユニット３０に制御信号（開閉指令信号等）を出力する。また、事故検出し、保護リレー動作させた場合には、動作情報などの保護の結果情報をステーションバス７を介して集中監視制御装置３に送る。
【００４２】
バス間インターフェース１８は、変電機器保護制御装置内部バス２９と少なくともひとつの装置間バス（１７−１、１７−２、１７−３）とに接続される。このような接続により、他の変電機器変電機器保護制御装置で必要とする情報（回線電気量情報やトリップ信号など）の出力と、他の変電機器保護制御装置が出力する情報（回線電気量情報やトリップ信号など）のうち必要なものの取り込みとを行なう。これら情報の出力は、変電機器保護制御装置内部バス２９側からバス間インターフェース１８を介して行なわれ、これら情報の取り込みは、装置間バス側からバス間インターフェース１８を介して行なわれる。また、接続される装置間バスが複数の場合には、これらの装置間バスをまたがる情報通信の仲介も行なう。
【００４３】
次に、図１中に示したセンサユニット２８、統合ユニット３９、回線制御ユニット２１、保護ユニット２２、機器制御ユニット３０、バス間インターフェース１８の各内部構成例について図２ないし図７を参照して説明する。
【００４４】
まず、図２は、図１中に示したセンサユニット２８の内部構成例を示すブロック図であり、図１で示した構成要素と同一のものには同一の符号を付してある。このセンサユニット２８は、図示するように、ディジタル化部２８ｄ、出力部２８ｆ、同期部２８ａ、電源部２８ｈを有する。ディジタル化部２８ｄは、アナログ入力部２８ｂとＡ／Ｄ変換部２８ｃとからなる。
【００４５】
アナログ入力部２８ｂには、計器用変成器２７から例えば多チャンネルのケーブル２７Ｉを伝送路に用いて、変電機器本体の交流電流または交流電圧に対応するアナログ量が入力される。アナログ入力部２８ｂでは、入力されたアナログ信号から不要な高域成分を除去しこれをＡ／Ｄ変換部２８ｃに供給する。Ａ／Ｄ変換部２８ｃでは、供給されたアナログ信号に対して、同期部２８ａからのサンプリング信号により、Ａ／Ｄ変換を行なう。Ａ／Ｄ変換された信号は、出力部２８ｆに導かれ、これによりディジタル信号が出力部２８ｆから統合ユニット３９に向けて、シリアル伝送で送り出される。出力部２８ｆは、統合ユニット３９への通信路３９Ｍにディジタル信号を出力するための伝送回路である。
【００４６】
なお、ディジタル技術、通信技術を導入した保護制御システムでは、計器用変成器に従来の鉄心巻線型だけでなく、ＣＴ２次出力が弱電回路（電子回路）で処理可能な電気量であるロゴスキーコイルや光ＣＴを用い、本センサユニットでＡ／Ｄ変換して、ディジタル出力とできるため、保護制御本体ユニット（統合ユニット、保護ユニット、回線制御ユニット等）にディジタル値で回線電気量を通信により受け渡すことが可能になる。この変電機器本体に設置する計器用変成器とセンサユニット間は多数のアナログ電気量をケーブルで受け渡することになるため、この間を短くすることは、ケーブル敷設およびノイズ耐量に関し有利になる。このことは、センサユニットを計器用変成器に近接して設置することを意味する。このケースでは、センサユニットは変電機器本体の強電側に配置されるが、弱電側ユニット（ディジタル演算ユニットである保護制御本体ユニット）は耐環境性能上、十分に離して配置させることも重要になる。センサユニットと保護制御本体ユニット間は通信でのデータ伝送であるため、これが可能になる。
【００４７】
このような形態は、従来構成（鉄心巻線型の計器用変成器と保護制御装置内の補助計器用変成器間を多数のアナログケーブルで接続する構成）では耐環境性能上採用できない。しかし、上記センサユニットを導入した変電機器保護制御装置の構成を適用することで、ディジタル通信で、回線電気量を送受できるため、光ケーブルの採用も容易になり、従来形態では採用できなかった形態も容易にとり得る。このことは、アナログケーブル削減、ケーブル敷設工事の軽減、保護制御本体の耐ノイズ性能向上等にも効果がある。これが、ディジタル技術および通信技術を導入した保護制御システムにおける一つの特徴になる。
【００４８】
統合ユニット３９からは通信路３９Ｍを介して基準信号が送られており、送られた基準信号に同期するように同期部２８ａはサンプリング信号を生成する。なお、電源部２８ｈは、上記各内部構成に電力を供給するものである。
【００４９】
図３は、図１中に示した統合ユニット３９の内部構成例を示すブロック図であり、図１で示した構成要素と同一のものには同一の符号を付してある。この統合ユニット３９は、図示するように、変電機器保護制御装置内部バス連結部３９ａ、ＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｕｎｉｔ）３９ｂ、基準信号分配部３９ｃ、基準信号入力部３９ｄ、センサユニットデータ統合部３９ｅを有する。
【００５０】
センサユニットデータ統合部３９ｅでは、通信路３８Ｍを介して接続されたセンサユニット２８からの各ディジタル信号（電気量情報）を統合する。統合された信号は、ＣＰＵ３９ｂで時刻付けなど必要な処理が施され伝送フレーム（後述）に仕立てられる。伝送フレーム化されたデータは、変電機器保護制御装置内部バス連結部３９ａにより変電機器保護制御装置内部バス２９に出力される。なお、ＣＰＵ３９ｂでは、これらディジタル信号（電気量情報）のデータに対して感度補正処理や位相補正処理などの演算も必要に応じて行なわれる。
【００５１】
基準信号入力部３９ｄでは、時刻の基準となる信号を例えばＧＰＳ衛星（図示せず）から受け取りこれを基準信号分配部３９ｃに供給する。基準信号分配部３９ｃでは必要な数の基準信号を生成し、これを通信路３９Ｍを介して各センサユニット２８に供給する。また、基準信号分配部３９ｃは、時刻付けなどの処理に必要な情報をＣＰＵ３９ｂに対して供給も行なう。
【００５２】
図４は、図１中に示したセンサユニット２８−６の内部構成例を示すブロック図であり、図１で示した構成要素と同一のものには同一の符号を付してある。このセンサユニット２８−６は、統合ユニット３９を介さずに直接、変電機器保護制御装置内部バス２９に接続されるものであり、図示するように、ディジタル化部２８ｄ、同期部２８ａ、ＣＰＵ２８ｇ、変電機器保護制御装置内部バス連結部３９ａ、電源部２８ｈを有する。ディジタル化部２８ｄは、アナログ入力部２８ｂとＡ／Ｄ変換部２８ｃとからなる。これらの内部構成のうち、図２に示したものと同一機能のものには同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。
【００５３】
ディジタル化部２８ｄ、同期部２８ａ、ＣＰＵ２８ｇ、変電機器保護制御装置内部バス連結部３９ａは、バス形式で相互に接続されており、ＣＰＵ２８ｇでは、図３におけるＣＰＵ３９ｂと同様に、ディジタル化部２８ｄが出力するディジタル信号に対して伝送フレーム化が行なわれる。また、これらディジタル信号（電気量情報）のデータに対して感度補正処理や位相補正処理などの演算も必要に応じて行なわれる。伝送フレーム化されたデータは変電機器保護制御装置内部バス連結部３９ａにより変電機器保護制御装置内部バス２９に出力される。
【００５４】
図５は、図１中に示した回線制御ユニット２１および保護ユニット２２の内部構成例を示すブロック図であり、図１に示した構成要素と同一のものには同一の符号を付してある。図示するように、回線制御ユニット２１は、ＣＰＵ２１ａ、通信部２１ｂ、電源部２１ｃを有する。また、保護ユニット２２は、ＣＰＵ２２ａ、通信部２２ｂ、電源部２２ｃを有する。
【００５５】
通信部２１ｂ、２２ｂは、ステーションバス７との間でやり取りされるディジタル情報、および変電機器保護制御装置内部バス２９との間でやり取りされるディジタル情報を入出力制御するものである。通信部２１ｂ、２２ｂを介して入力または出力されるディジタル情報は、ＣＰＵ２１ａ、２２ａに取り込まれまたはＣＰＵ２１ａ、２２ａから発信される。ＣＰＵ２１ａ、２２ａでは、すでに述べたように信号（ディジタル形式）を生成する。電源部２１ｃ、２２ｃは、これらの内部構成に電力を供給するものである。
【００５６】
なお、同図の通信部２１ｂ、２２ｂは、ステーションバス７との通信部、内部バス２９との通信部に分割してもよい。このように通信部を分けることで、ステーションバス７と内部バス２９に各々異なる伝送方式を用いることが可能になる。
【００５７】
変電所内に敷設するステーションバス７はケーブル長が長いこと、および敷設コストの軽減を目的とする場合、シリアルバス（例えば伝送速度が早いイーサーネットＬＡＮ等、１０ＢＡＳＥ−ＴＸや１０ＢＡＳＥ−ＦＬ、または１００ＢＡＳＥ−ＴＸ、１００ＢＡＳＥ−ＦＸまたはこれ以上の伝送速度を有するシリアルバス等、ただし高速シリアルバスの種別を本実施形態が限定するものではない）が第一の選定候補となる。また、装置内の内部バスを短いの伝送長とし、高速処理を考慮する場合、パラレルバス（ＶＭＥバス、ＰＣＩバス等の高速パラレルバス等、ただし高速パラレルバスの種別を本実施形態が限定するものではない）が第１の選定候補となる。
【００５８】
ただし、上記シリアルバスとパラレルバスの選定は、伝送距離、伝送速度、伝送量、耐環境性能の条件下で選定されるもので、第一の選択候補にのみ限定されるものではない。シリアルバスをパラレルバスとすること、その逆もでもよいことは言うまでもない。
【００５９】
なお、装置間バス１７−１、１７−２、１７−３なども、ステーションバス７と同様に、シリアルバスが第一の選定候補となる。また、上記バスはシリアルバスを選定した場合は、長い伝送距離におけるノイズ耐量を向上させるため、電気ケーブルではなく、光ケーブルとする場合もある。
【００６０】
図６は、図１中に示した機器制御ユニット３０の内部構成例を示すブロック図であり、図１に示した構成要素と同一のものには同一の符号を付してある。図示するように、この機器制御ユニット３０は、接点情報入力インターフェース３０ａ、アナログ情報入力インターフェース３０ｂ、ＣＰＵ３０ｃ、駆動回路３０ｄ、変電機器ユニット内部バス連結部３０ｆ、データ記憶部３０ｅ、内部バス３０ｇを有する。
【００６１】
接点情報入力インターフェース３０ａは、開閉器２５内の一つ以上の接点２５ａの位置情報をケーブル３０Ｍを介して得、これを内部バス３０ｇに出力するものである。アナログ情報入力インターフェース３０ｂは、開閉器２５内の一つ以上の監視センサ２５ｂのアナログ出力をケーブル３０Ｍを介して得、これをディジタル信号に変換の上内部バス３０ｇに出力するものである。
【００６２】
一方ＣＰＵ３０ｃでは、変電機器保護制御装置内部バス２９から入力され、変電機器保護制御装置内部バス連結部３０ｆ、内部バス３０ｇを介して得られるデータと、上記の接点情報入力インターフェース３０ａおよびアナログ情報入力インターフェース３０ｂの出力とを用いて演算を行ない、開閉器２５内の駆動部２５ｃを駆動するための指令信号を生成する。生成された指令信号は駆動回路３０ｄに供給され、駆動回路３０ｄではこれにより駆動信号を発生する。駆動信号は、ケーブル３０Ｍを介して駆動部２５ｃに導かれる。なお、データ記憶部３０ｅは、必要に応じて変電機器ユニット内部バス２９から入力され、変電機器保護制御装置内部バス連結部３０ｆ、内部バス３０ｇを介して得られるデータを蓄積しておく。
【００６３】
ちなみに、開閉器２５の接点２５ａの位置情報には、遮断器を例に述べると、遮断器の開閉ステータス、油圧スイッチの状態、ガス密度スイッチの状態などがある。また、開閉器２５の監視センサ２５ｂのアナログ出力には、ガス密度値、油圧値などがある。また、開閉器２５の駆動部２５ｃにより駆動される部位には、遮断器を例に述べると、遮断コイル、投入コイル、油圧ポンプのモータなどがある。
【００６４】
図７は、図１中に示したバス間インターフェース１８−３の内部構成例を示すブロック図であり、図１に示した構成要素と同一のものには同一の符号を付してある。図示するように、このバス間インターフェース１８−３は、ＣＰＵ１８ａ、メモリ１８ｂ、変電機器保護制御装置内部バス連結部１８ａ、変電機器保護制御装置間バス連結部１８ｄ、１８ｅを有する。
【００６５】
これらの構成要素は、バス形式で相互に接続されており、変電機器保護制御装置内部バス連結部１８ｃは、バス間インターフェース１８−３内部バスと変電機器保護制御装置内バス２９との連結を、変電機器保護制御装置間バス連結部１８ｄ、１８ｅは、バス間インターフェース１８−３内部バスと変電機器保護制御装置間バス１７−１、１７−２との連結を、それぞれ担当する。すなわち、これらのバス間でのデータの出入りを制御する。
【００６６】
メモリ１８ｂは、転送データテーブルを備えており、この転送データテーブルは、バス間インターフェース１８−３に入来したデータ（伝送フレーム化されたデータ）をどのバスに出力するかの参照に用いられる。ＣＰＵ１８ａは、このデータの内容一部を読み取り、メモリ１８ｂに備えられた転送データテーブルを参照て必要なバス（変電機器保護制御装置内バス２９、装置間バス１７−１、または装置間バス１７−２）にそのデータを転送する。
【００６７】
なお、バス間インターフェース１８−５は、上記同１８−３と同様の構成である。バス間インターフェース１８−１、１８−２、１８−４、１８−６は、装置間バスへの接続が複数ではない点で異なるが、一方の装置間バス連結部を未接続にするのみで同様のものを用いることができる。
【００６８】
次に、図１に示す電力系統保護制御システムの中での情報の流れを例を挙げて説明する。
【００６９】
まず、事故検出して母線２４−１に対し保護動作が生じた場合を説明する。保護ユニット２２−２は、自身が属する変電機器保護制御装置２０−２におけるセンサユニット２８のほか、他の変電機器保護制御装置内のセンサユニット２８（または統合ユニット３９）から各回線の電気量データを収集する。そして、リレー演算を行ない、事故検出した場合、母線２４−１保護のためのトリップ信号を発生する。トリップ信号は、自身が属する変電機器保護制御装置２０−２における機器制御ユニット３０に供給されるほか、他の変電機器保護制御装置２０−１や変電機器制御装置２０−３内の機器制御ユニット３０にも伝送される。以上の収集、伝送において、装置間バス１７−１が使用される。
【００７０】
他の例として、事故検出により、変圧器９の保護動作が生じた場合を説明する。保護ユニット２２−４は、変圧器９周りの電気量データを、他の変電機器制御装置２０−３、２０−５内のセンサユニット２８（または統合ユニット３９）から収集する。そして、リレー演算を行ない、事故検出した場合、変圧器９保護のためのトリップ信号を発生する。トリップ信号は、変圧器９周りの回線に関わる他の変電機器制御装置２０−３または２０−５内の機器制御ユニット３０に伝送される。以上の収集、伝送において、装置間バス１７−２が使用される。
【００７１】
なお、以上二つの例は、使用される装置間バスが一つで済む場合である。これら装置間バス１７−１、１７−２は保護方式上、情報伝送が必要なグループ（保護区分、すなわち、最初の例では母線保護区分、２番目の例では変圧器保護区分）ごとに設けられている。装置間バスのこのような分割構成により、各バスは、単一構成の場合より、それぞれ十分な容量の通信資源として提供される。
【００７２】
装置間バス１７−１、１７−２、１７−３をすべて用いる場合の例についても以下述べる。例えば、変電機器保護制御装置２０−４内の回線制御ユニット２１−４が変圧器９のＬＴＣ９ａを制御する場合には、変圧器９の１次側電圧と２次側電圧とを必要とする場合がある。１次側電圧は、変電機器保護制御装置２０−２内のセンサユニット２８で、２次側電圧は、変電機器保護制御装置２０−６内のセンサユニット２８−６で、それぞれ得ることができる。
【００７３】
そこで、１次側電圧については、変電機器保護制御装置２０−２内のセンサユニット２８、同内の統合ユニット３９−２、同内の変電機器保護制御装置内部バス２９、同内のバス間インターフェース１８−２、装置間バス１７−１、変電機器制御装置２０−３内のバス間インターフェース１８−３、装置間バス１７−２、変電機器保護制御装置２０−４内のバス間インターフェース１８−４、同内の変電機器保護制御装置内部バス２９、同内の回線制御ユニット２１−４の伝送順路により、これを得る。
【００７４】
また、２次側電圧については、変電機器保護制御装置２０−６内のセンサユニット２８−６、同内の変電機器保護制御装置内部バス２９、同内のバス間インターフェース１８−６、装置間バス１７−３、変電機器制御装置２０−５内のバス間インターフェース１８−５、装置間バス１７−２、変電機器保護制御装置２０−４内のバス間インターフェース１８−４、同内の変電機器保護制御装置内部バス２９、同内の回線制御ユニット２１−４の伝送順路により、これを得る。
【００７５】
すなわち、このような情報通信が必要な場合であっても、バス間インターフェース１８−３、１８−５が有する仲介機能により滞りなく伝送が完了する。このバス間インターフェースの仲介機能は、具体的には、例えば以下のように実現する。
【００７６】
図８は、バス間インタフェース１８−３のメモリ１８ｂが備える転送データテーブルの一例を示す構成図である。図９は、伝送される転送フレームデータ形式の一例を示す構成図である。すなわち、転送フレームデータの入来口と、図９に示すように転送フレームデータに含まれた発信元ノードの情報とにより、図８の右欄に示すように転送先バスが決定される。これは、システムの構成上発信元ノードが特定されればその発信先が特定されるので、それに従って転送先バスを特定しテーブル化したものだからである。このような転送先の制御により各装置間バスの混雑を抑制することができる。
【００７７】
なお、図９に示す転送フレームデータは、イーサネット（登録商標）のＭＡＣ（ｍｅｄｉａ ａｃｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ）フレームを用いている。ＭＡＣフレームを用いる場合には、発信元ノードは発信元ＭＡＣアドレスによっても特定は可能である。
【００７８】
図１０は、バス間インタフェース１８−３のメモリ１８ｂが備える転送データテーブルの他の例を示す構成図である。図１１は、伝送される転送フレームデータ形式の他の例を示す構成図である。すなわち、転送フレームデータの入来口と、図１１に示すように転送フレームデータに含まれたデータ種別の情報とにより、図１０の右欄に示すように転送先バスが決定される。これは、システムの構成上データ種別が特定されればその発信先が特定されるので、それに従って転送先バスを特定しテーブル化したものだからである。このような転送先の制御により各装置間バスの混雑を抑制することができる。
【００７９】
また、この例の場合には、データ種別に応じて転送データテーブルが作られているので、データを発信するノードが変わっても転送データテーブルを変更する必要がなくメンテナンスの負担が小さくなる。
【００８０】
仲介機能を有するバス間インターフェース１８−３、１８−５によれば、例えば、ある母線を保護するため必要なすべての電気量データを、グループ化された変電機器保護制御装置の枠を超えて得ることができる。また、例えば、ある機器制御ユニット３０が、インターロックのために他の機器制御ユニット３０のデータを必要とする場合や、他の保護区分に属する変電機器保護制御装置の保護ユニット２２からデータを必要とする場合にも対応できる。
【００８１】
変電機器保護制御装置および変電機器制御装置の物理形態の実施例について補足する。図１に示したように、変電機器保護制御装置は、回線制御ユニット、保護ユニット、統合ユニット、バス間インターフェース、機器制御ユニット、センサユニットから構成される。装置構成の実施形態例を以下にあげる。
【００８２】
以下の実施形態例は、本発明の変電機器装置保護制御装置または変電機器制御装置の装置概念として含まれているものである。すなわち、装置内部の物理構成、配置で本実施形態が限定されるものではない。
・各ユニットの集合化装置形態（直立盤や共通筐体に各ユニットを実装させるような形態）
・センサユニットおよび／または機器制御ユニットと他のユニットを物理的に分け、各々専用盤や筐体に収納させた形態（センサユニットや機器制御ユニットは変電機器本体またはこれらに装備させた機器に直接接続するため、変電機器本体に組みこむか隣接配置させ、他のユニットは内部バス２９接続であるため、離して配置してもよい。この形態では、センサユニットと統合ユニット間は専用シリアルバスで接続し、機器制御ユニットと内部バス２９間との接続では、実際には通信インターフェースを設けて、シリアルバスで接続し、前記通信インターフェースと内部バス２９を接続させることも可能。この場合、内部バス２９と機器制御ユニットのシリアルバス間では異なる伝送方法を用いることも可能になる。）
・回線制御ユニット、保護ユニット、統合ユニット、センサユニット、機器制御ユニット、バス間インターフェースをすべて独立した個別の筐体に分離してもよい。また、これらの組み合わせで、筐体に２種類のユニットを収納し、別の筐体に残りの種類のユニットを収納するなど、すべてのバリエーションが可能である
・図１の実施形態は機能構成であり、構成するユニット台数を限定するものではない。同じユニットが複数台あってもよいことは言うまでもない。
・一部のユニット間を統合して、例えば１枚のプリント基板に回路として実装してもよい。具体的には、保護ユニットと制御ユニットを統合して保護制御機能を１枚のプリント基板上に回路として実装するなど。これらの組み合わせのすべてのバリエーションが可能である。
・上記において、プリント基板でなく、専用のカスタムＬＳＩで各ユニット相当の機能を実現させても、図１の実施形態の機能構成を実現できる。
・上記、種々の物理形態の組み合わせも同様に可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、通信路を設けることにより、複数の変電機器保護制御装置または変電機器制御装置が有する大容量な情報量（回線電気量情報やトリップ信号等）の変電所内通信が複数の変電機器保護制御装置間で効率的に実現できる。通信路は複数あり、それらの通信路の一部に各変電機器保護制御装置が接続される。よって、通信すべき情報が分散されて通信路に乗せられるのでそれぞれ十分な容量の通信資源として提供される。また、通信路間で必要な情報転送には、仲介機能を有する変電機器保護制御装置を利用できる。換言すると、特別な通信処理装置（ルーティング機能を備えた専用の中継装置等）を設けることなく、変電機器保護制御装置を分割した装置間バスと接続させたネットワーク構成とすることで、容易に、かつ効率的な情報通信が可能になる。これは、変電所内の保護制御システムにおいて、母線保護や変圧器保護など、保護性能上、他回線の大容量な電気量情報を高速で取得する必要がある場合に、最大の効果を発揮する。また、事故検出時の高速な事故除去（保護）のためのトリップ信号伝送をネットワーク通信で伝送する上で、時間性能の面からも、最大の効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る変電機器保護制御システムの構成を示すブロック図。
【図２】図１中に示したセンサユニット２８の内部構成例を示すブロック図。
【図３】図１中に示した統合ユニット３９の内部構成例を示すブロック図。
【図４】図１中に示したセンサユニット２８−６の内部構成例を示すブロック図。
【図５】図１中に示した回線制御ユニット２１および保護ユニット２２の内部構成例を示すブロック図。
【図６】図１中に示した機器制御ユニット３０の内部構成例を示すブロック図。
【図７】図１中に示したバス間インターフェース１８−３の内部構成例を示すブロック図。
【図８】図７に示したバス間インタフェース１８−３のメモリ１８ｂが備える転送データテーブルの一例を示す構成図。
【図９】変電機器保護制御装置間バス１７−１などで伝送される転送フレームデータ形式の一例を示す構成図。
【図１０】図７に示したバス間インタフェース１８−３のメモリ１８ｂが備える転送データテーブルの他の例を示す構成図。
【図１１】変電機器保護制御装置間バス１７−１などで伝送される転送フレームデータ形式の他の例を示す構成図。
【符号の説明】
２…遠方監視制御装置 ３…集中監視制御装置 ４…監視制御装置 ７…ステーションバス ９…変圧器 ９ａ…ロードタップチェンジャー １７−１、１７−２、１７−３…変電機器保護制御装置または変電機器制御装置間バス １８−１、１８−２、１８−３、１８−４、１８−５、１８−６…バス間インターフェース １８ａ…ＣＰＵ １８ｂ…メモリ １８ｃ…変電機器ユニット内部バス連結部 １８ｄ、１８ｅ…変電機器保護制御装置間バス連結部 ２０−１、２０−２、２０−４、２０−６…変電機器保護制御装置 ２０−３、２０−５…変電機器制御装置 ２１、２１−１、２１−２、２１−３、２１−４、２１−５…回線制御ユニット ２１ａ…ＣＰＵ ２１ｂ…通信部 ２１ｃ…電源部 ２２、２２−１、２２−２、２２−４…保護ユニット ２２ａ…ＣＰＵ ２２ｂ…通信部 ２２ｃ…電源部 ２４、２４−１…母線 ２５…開閉器 ２６…送電線 ２７、２７−２、２７−６…計器用変成器 ２７Ｉ…ケーブル ２８、２８−６…センサユニット ２８ａ…同期部 ２８ｂ…アナログ入力部 ２８ｃ…Ａ／Ｄ変換部２８ｄ…ディジタル化部 ２８ｆ…出力部 ２８ｇ…ＣＰＵ ２８ｈ…電源部２９…変電機器保護制御装置内部バス ３０…機器制御ユニット ３０ａ…接点情報入力インターフェース ３０ｂ…アナログ情報入力インターフェース ３０ｃ…ＣＰＵ ３０ｄ…駆動回路 ３０ｅ…データ記憶部 ３０ｆ…変電機器保護制御装置内部バス連結部 ３０ｇ…内部バス ３９…統合ユニット ３９Ｍ…通信路 ３９ａ…変電機器保護制御装置内部バス連結部 ３９ｂ…ＣＰＵ ３９ｃ…基準信号分配部 ３９ｄ…基準信号入力部 ３９ｅ…センサユニット統合部

Claims (8)

1. 変電機器本体から検出した電気量および／または外部からの情報に基づいて前記変電機器本体の制御もしくは保護をそれぞれ行なう複数の変電機器保護制御装置と、
   前記複数の変電機器保護制御装置間の前記情報の伝送に供せられる複数の通信路とを具備し、
   前記複数の変電機器保護制御装置それぞれは、前記複数の通信路のうち一部のものに接続され、
   前記複数の変電機器保護制御装置の一部のものは、前記複数の通信路間の前記情報通信の仲介機能を有する
   ことを特徴とする変電機器保護制御システム。
2. 変電機器本体を保護するために、他の変電機器本体から検出された電気量情報を必要とする保護リレー方式において、すくなくとも前記電気量情報を受け渡す専用の前記通信路を具備し、さらに前記専用の通信路を変電機器本体の保護区分ごとに設け、他の複数の変電機器本体から検出された電気量情報が必要な場合には、前記変電機器保護制御装置は複数の前記専用の通信路間を経由して、前記電気量情報を収集し、前記変電機器本体の保護もしくは制御を実現することを特徴とする変電機器保護制御システム。
3. 前記仲介機能を有する変電機器保護制御装置は、前記情報通信に際し、該情報に含まれる発信元ノード情報に応じて転送先となる通信路を前記複数の通信路の中から選択することを特徴とする請求項１記載の変電機器保護制御システム。
4. 前記仲介機能を有する変電機器保護制御装置は、前記情報通信に際し、該情報に含まれるデータ種別情報に応じて転送先となる通信路を前記複数の通信路の中から選択することを特徴とする請求項１記載の変電機器保護制御システム。
5. 前記複数の変電機器保護制御装置に接続を有するステーションバスと、
   前記ステーションバスを介して前記複数の変電機器保護制御装置に前記変電機器本体の制御に必要な情報を送りおよび／または前記複数の変電機器保護制御装置から保護・制御の結果情報を受け取る集中監視制御装置と
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の変電機器保護制御システム。
6. 変電機器本体から電気量を検出するセンサ部と、
   前記検出された電気量または外部からの情報に基づいて前記変電機器本体の制御を行なう機器制御部と、
   複数の通信路に接続を有し、前記接続された複数の通信路を介して前記外部から情報を受け取りまたは外部へ情報を発信する通信路連結部とを具備し、
   前記通信路連結部は、前記複数の通信路間の情報通信の仲介機能をさらに有し、保護もしくは制御を行う
   ことを特徴とする変電機器保護制御装置。
7. 前記通信路連結部は、前記情報通信に際し、該情報に含まれる発信元ノード情報に応じて転送先となる通信路を前記複数の通信路の中から選択することを特徴とする請求項６記載の変電機器保護制御装置。
8. 前記通信路連結部は、前記情報通信に際し、該情報に含まれるデータ種別情報に応じて転送先となる通信路を前記複数の通信路の中から選択することを特徴とする請求項６記載の変電機器保護制御装置。

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