JP2006333618A

JP2006333618A - 配電網の監視制御用通信ネットワーク

Info

Publication number: JP2006333618A
Application number: JP2005153199A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Koda; 賀之幸田; Tetsuo Otani; 哲夫大谷
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 2005-05-25
Filing date: 2005-05-25
Publication date: 2006-12-07
Anticipated expiration: 2025-05-25
Also published as: JP4656639B2

Abstract

【課題】信頼性が高く配電網の安定的な運用を可能にすると共にネットワークの効率的な拡張を可能とする配電網の監視制御用通信ネットワークを提供する。
【解決手段】運用管理システム１１、系統監視制御機器８２ａ，８２ｂ及び系統制御機器８３の各々に接続するイーサネットスイッチ１４ａ，…，１４ｄを設け、運用管理サブシステム１２とオプティカルラインターミナル１３のいずれか一方または両方をイーサネットスイッチ１４ｂ，…，１４ｄに接続し、イーサネットスイッチ同士を順次接続したループ構成のイーサネットＡＤＳ方式の通信ネットワークによって幹線の通信ネットワークを構成し、オプティカルラインターミナル１３と、需給インターフェイス２３が接続されたオプティカルネットワークユニット２１が光受動素子２２を介して接続したイーサネットＰＯＮ方式の通信ネットワークによって支線の通信ネットワークを構成するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電網の監視制御用通信ネットワークに関する。さらに詳述すると、本発明は、分散型電源が連系する配電網の監視制御用通信ネットワークに関する。

国内電力事業においては規制緩和に伴って分散型電源の導入が行われている。この分散型電源について現在はガイドラインの運用により品質等が保証されている。

しかしながら、今後一層の規制緩和により太陽光発電や燃料電池等の小規模電源を含む多数の分散型電源が配電系統に連系されることが想定される。更に、ガイドラインの緩和や撤廃がされた場合には電圧が規定値に収まらないなどの電源としての品質が不安定な分散型電源が連系されることが想定される。その際、それら多数且つ品質の不安定な分散型電源を含む配電系統を安定的に運用するために、監視制御用の通信ネットワークを通じて制御指令を伝送して配電設備の制御を行う必要がある。

従来の分散型電源が連系した配電系統の制御システムとしては、例えば配電系統における電力品質維持支援システムがある（特許文献１）。

この配電系統における電力品質維持支援システムは、複数の分散型電源が連系している配電系統において、分散型電源の運転データと配電系統の系統状態データをオンラインで入手し、電圧管理値を逸脱している場合には該当する系統制御機器や需要家の分散型電源を選択し、それらを協調させてそれぞれの制御値を演算し、分散型電源の出力制御指令を需要家に、系統制御機器の制御指令を配電変電所制御システムにそれぞれ伝送するようにしている。

図４に示すように、このシステムのデータ伝送系統は品質管理センタ１１０の通信制御装置１１１と配電変電所制御システム１３０及び需要家１５０の通信制御端末１５１が通信回線１４０で接続されている。更に、配電変電所制御システム１３０と配電線２１０に配設された連系装置２２０並びにセンサ付き開閉器２３１及び線路用電圧調整器２３２が通信回線１４０で接続されている。

品質管理センタ１１０は、配電系統の系統状態データとしてセンサ付開閉器２３１の計測データ及び連系装置２２０の開閉状態等を通信回線１４０を通じて収集する。また、需要家１５０の分散型電源のデータを収集する。更に、収集した系統状態データ及び分散型電源データを基に電圧逸脱箇所の探索を行う。そして、電圧逸脱区間が検出された場合には線路用電圧調整器２３２及び連系装置２２０に対して通信回線１４０を通じて制御指令を伝送する。

特開２００４−２７４８１２号広報

しかしながら、特許文献１の配電系統における電力品質維持支援システムでは、配電設備の監視制御用の通信系統が単一の階層で構成されている。即ち、品質管理センタの通信制御装置に接続している一本の通信回線が枝分かれして各需要家の通信制御端末と接続している。

したがって、通信回線の幹となる部分で切断等により通信不能となる障害が発生した場合にはその障害箇所から先に接続している各需要家の通信制御端末に対して制御指令を伝送することができない。また、需要家の分散型電源のデータを収集することもできない。したがって、品質管理センタの近傍で通信回線に障害が発生した場合には、一切の配電設備の制御を行うことができず配電系統の運用を停止することも考えられる。

同様に、品質管理センタの通信制御装置に接続している一本の通信回線が枝分かれして連系装置、センサ付開閉器及び線路用電圧調整器と接続しているので、通信回線の幹となる部分で切断等により通信不能となる障害が発生した場合にはその障害箇所から先に接続している配電設備に対して制御指令を伝送することができない。また、配電系統の系統データを収集することもできない。したがって、品質管理センタの近傍で通信回線に障害が発生した場合には、一切の配電設備の制御を行うことができず配電系統の運用を停止することも考えられる。

このため、分散型電源を含む配電網を安定的に運用する上で重要な配電設備相互の情報交換の確保について信頼性が高い通信ネットワークであるとは言い難い。

また、特許文献１の配電系統における電力品質維持支援システムでは、分散型電源が増加した場合には、品質管理センタの通信制御装置とすべての分散型電源の通信制御端末を同一階層のネットワークとして通信回線で直接接続する必要があり、多数の分散型電源が連系した場合には通信の遅延の問題が生じる可能性がある。配電系統の監視制御は迅速な対応が要求されるものであり、分散型電源の増加への対応という拡張性の高い通信ネットワークであるとは言い難い。

そこで、本発明は、信頼性が高く配電網の安定的な運用を可能とし、尚且つネットワークの効率的な拡張を可能とする配電網の監視制御用通信ネットワークを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、請求項１記載の配電網の監視制御用通信ネットワークは、配電変電設備及び配電線を有すると共に分散型電源が連系している配電網に対し、配電線障害を検出可能な系統監視制御機器、配電線の障害検出を行わない系統制御機器、前記配電網の運用を統括する運用管理システム並びに前記系統監視制御機器及び前記系統制御機器に制御指令を発する運用管理サブシステムを設け、前記運用管理システム、前記系統監視制御機器及び前記系統制御機器の各々に接続するイーサネットスイッチを設け、前記運用管理サブシステムとオプティカルラインターミナルのいずれか一方または両方を前記イーサネットスイッチに接続し、前記イーサネットスイッチ同士を順次接続したループ構成の通信路を構築するイーサネット−アクティブダブルスター方式の通信ネットワークによって幹線の通信ネットワークを構成し、前記オプティカルラインターミナルと、需給インターフェイスが接続されたオプティカルネットワークユニットとを有し、前記オプティカルラインターミナルと前記オプティカルネットワークユニットが光受動素子を介して接続したイーサネット−パッシブオプティカルネットワーク方式の通信ネットワークによって支線の通信ネットワークを構成するようにしている。

したがって、この配電網の監視制御用通信ネットワークによると、配電網を運用する運用管理システム、運用管理サブシステム、系統監視制御機器及び系統制御機器等が各々備えられたイーサネットスイッチを介してループ構成の通信路を構築していることから、系統制御イーサネットスイッチ相互を接続する通信回線に部分的な障害が発生しても、障害発生区間を迂回して正常な通信回線のみを接続して通信網を構築することができるので、配電網の運用に必要とされる主要な配電設備への通信の代替路を構築することが可能である。それにより、通信ネットワーク全体としては制御指令の伝送を中止することなく配電網の運用を継続することが可能である。また、配電線が冗長的に拡張されたり、複雑な形態を有する網として拡張されたりした場合であってもそれに対応した通信ネットワークの拡張を効率的且つ容易に行うことが可能である。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の配電網の監視制御用通信ネットワークにおいて、イーサネットスイッチを接続する通信回線が配電線と一緒に布設されているようにしている。この場合には、配電線を新たに布設する際に同時に通信回線も布設することにより通信ネットワーク構築の工事の効率化を図ることができる。また、配電線と共に既に布設されている通信回線を用いる場合には新たな通信回線を布設することなく経済的に通信ネットワークを構築することが可能である。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の配電網の監視制御用通信ネットワークにおいて、運用管理システムを配電変電設備が設置されている電気所内に設置するようにしている。この場合には、配電変電設備の監視制御に加えて上位電力系統の監視制御システムとの連携及び配電網の配電設備の運用管理を集約することができ、事故時等緊急性が要請される場合にもそれぞれへの対応を迅速に処理することが可能となる。

また、請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１つに記載の配電網の監視制御用通信ネットワークにおいて、ネットワーク制御プロトコルが高速スパニングツリープロトコルであるようにしている。この場合には、通信回線のルートの切り替えを短時間で行うことができ、通信の代替路を迅速に構築することが可能となる。

また、請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１つに記載の配電網の監視制御用通信ネットワークにおいて、イーサネットルートスイッチを配電変電設備が設置されている電気所内に設置するようにしている。この場合には、配電線上に設置したイーサネットスイッチをイーサネットルートスイッチとする場合と比較して耐障害性を向上することができる。

また、請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１つに記載の配電網の監視制御用通信ネットワークにおいて、運用管理サブシステムが接続しているイーサネットスイッチのスイッチプライオリティが、運用管理サブシステムが接続していないイーサネットスイッチのスイッチプライオリティよりも高いようにしている。この場合には、事故時等に通信の代替路を構築する場合に、配電網の運用上より重要な配電設備に接続する通信制御装置と優先的に接続することにより通信ネットワークの信頼性を向上することが可能となる。

また、請求項７記載の発明は、請求項１から３または５のいずれか１つに記載の配電網の監視制御用通信ネットワークにおいて、ネットワーク制御プロトコルが多重スパニングツリープロトコルであるようにしている。この場合には、事故時の制御を更に迅速化することが可能となる。

以上説明したように、本発明の配電網の監視制御用通信ネットワークによれば、イーサネットスイッチ相互を接続する通信回線に部分的な障害が発生しても、障害発生区間を迂回して正常な通信回線のみを接続して通信網を構築することができるので、配電網の運用に必要とされる主要な配電設備への通信の代替路を構築することが可能である。それにより、通信ネットワーク全体としては制御指令の伝送を中止することなく配電網の運用を継続することが可能である。また、配電線が冗長的に拡張されたり、複雑な形態を有する網として拡張されたりした場合であってもそれに対応した通信ネットワークの拡張を効率的且つ容易に行うことが可能である。

また、配電線を新たに布設する際に同時に通信回線も布設することにより通信ネットワーク構築の工事の効率化を図ることができる。また、配電線と共に既に布設されている通信回線を用いる場合には新たな通信回線を布設することなく経済的に通信ネットワークを構築することが可能である。

加えて、配電変電設備の監視制御に加えて上位電力系統の監視制御システムとの連携及び配電網の配電設備の運用管理を集約することができ、事故時等緊急性が要請される場合にもそれぞれへの対応を迅速に処理することが可能となる。また、通信回線のルートの切り替えを短時間で行うことができ、通信の代替路を迅速に構築することが可能となる。また、事故時等に通信の代替路を構築する場合に、配電網の運用上より重要な配電設備に接続する通信制御装置と優先的に接続することにより通信ネットワークの信頼性を向上することが可能となる。

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。

図１から図３に、本発明の配電網の監視制御用通信ネットワークの一実施形態を示す。この配電網１の監視制御用通信ネットワークは、分散型電源（図示省略）が連系している配電網１を監視制御するためのものである。

監視制御用通信ネットワークは、ループ構成となるイーサネット（登録商標）−アクティブダブルスター方式（以下、単にイーサネット−ＡＤＳ方式と表記する）の通信ネットワークにより幹線の通信ネットワークを構成し、イーサネット−パッシブオプティカルネットワーク方式（以下、イーサネット−ＰＯＮ方式と表記する）により支線の通信ネットワークを構成するものである。

イーサネット−ＡＤＳ方式の通信ネットワークは、運用管理システム１１、系統監視制御機器８２ａ及び８２ｂ並びに系統制御機器８３の各々に接続するイーサネットスイッチ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄを設け、運用管理サブシステム１２とオプティカルラインターミナル１３のいずれか一方または両方をイーサネットスイッチ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄに接続し、イーサネットスイッチ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄ同士を接続することにより構成されている。

イーサネット−ＰＯＮ方式の通信ネットワークは、オプティカルラインターミナル１３と、需給インターフェイス２３が接続されたオプティカルネットワークユニット２１とを有し、オプティカルラインターミナル１３とオプティカルネットワークユニット２１を光受動素子２２を介して接続することにより構成されている。

ここで、配電網１は、配電変電設備８１と需要家との間を配電線８４で繋ぐと共に分散型電源を連系させている。また、配電線８４上に、配電線障害を検出可能な系統監視制御機器８２ａ及び８２ｂ並びに配電線の障害検出を行わない系統制御機器８３が設けられている。更に、配電網１の運用を統括する運用管理システム１１並びに系統監視制御機器８２ａ及び８２ｂ並びに系統制御機器８３に制御指令を発する運用管理サブシステム１２が設けられている。

配電変電設備８１は電気所８０に設置され、電気所８０まで送られてきた電力を配電線８４の電圧に変圧した上で配電網１に配電する。また、状況によっては配電網１から網内の余剰の電力を上位電力系統に送る。

配電線障害を検出可能な系統監視制御機器８２ａ及び８２ｂは配電線８４の接続と切断を行うと共に配電線８４の事故検出を行う。この系統監視制御機器８２ａ及び８２ｂとしては例えばセンサ付き区分開閉器が用いられる。

配電線の障害検出を行わない系統制御機器８３は、配電線路をループ化する地点に設置され、事故が発生していない正常時にはそのまま送電を行い、事故発生時にはそれ自体が端点となって配電線路のループ運用を可能にして需要地系統の安定な運用を可能としている。この系統制御機器８３としては例えばループコントローラを用いることができるが、ループコントローラの詳細については既に公知であるのでここでは省略する（財団法人電力中央研究所報告Ｔ０２０４６，２００３年４月）。

系統監視制御機器と系統制御機器の設置の仕方としては、本実施形態のように二つの系統監視制御機器８２ａ及び８２ｂの間に一つの系統制御機器８３を設置する場合や、或いは二つ以上の系統制御機器を設置する場合がある。また、三つ以上の系統監視制御機器が設置されている区間のいずれかに一つの系統制御機器を設置する場合もある。

なお、一つの配電網に対して設置する系統監視制御機器及び系統制御機器の数に制限はない。したがって、系統監視制御機器や系統制御機器を多数設置することにより配電線に障害が発生した場合に配電網から切り離して配電を停止する区間を小さく抑えることができる。しかしながら、その分コストがかかるため、障害時の被害を小さく抑えることとコストのバランスとを勘案して設置数や設置地点を設定する。

ここで、系統監視制御機器と系統監視制御機器、系統監視制御機器と系統制御機器、及び系統制御機器と系統制御機器に囲まれた配電線の各区間のことを区間と呼ぶ。本実施形態では、系統監視制御機器８２ａと系統制御機器８３に囲まれた部分、系統監視制御機器８２ｂと系統制御機器８３に囲まれた部分、及び系統監視制御機器８２ａと系統監視制御機器８２ｂに囲まれた部分がそれぞれ区間となるので、三区間となる。しかしながら、前記の通り、一つの配電網に対して設置する系統監視制御機器及び系統制御機器の数に制限はないので、区間の数もこれより多くなる場合がある。

また、系統監視制御機器と系統監視制御機器、系統監視制御機器と系統制御機器、及び系統制御機器と系統制御器の配電線路上での設置間隔を区間間隔と呼ぶ。即ち、この区間間隔は配電線８４の区間長と同じとなる。区間間隔は例えば１km程度が考えられるがそれより短くても長くても構わない。

運用管理システム１１は複数の運用管理サブシステム１２を束ねる役割を持ち、配電網１の運用を統括する。また、運用管理システム１１は上位電力系統の監視制御システム（図示省略）との連携の役割を持つ。具体的には、運用管理サブシステム１２を通じて配電網１の状況を把握し、上位電力系統の監視制御システムとの情報交換を実施し、配電網１の安定・適切な運用のための制御指令を運用管理サブシステム１２に発する。

本実施形態では、上位電力系統の監視制御システムからの指令が伝送される電気所８０内の制御所１０に運用管理システム１１を設置する。この場合には、上位電力系統の監視制御システムとの連携、配電変電設備８１の監視制御及び配電網１の配電設備の運用管理を集約することができ、事故時等緊急性が要請される場合にもそれぞれへの対応を迅速に処理することが可能となる。

運用管理サブシステム１２は各区間に１つずつ設置する。そして、区間端の系統監視制御機器８２ａ及び８２ｂ並びに系統制御機器８３、更に区間内に複数設置される需給インターフェイス２３と通信を行うと共にそれらの制御を行う。また、障害時など必要な場合には運用管理サブシステム１２同士で通信を行い、障害の状況等の情報交換を行う。なお、本実施形態は前述の通り三区間であるので、三つの運用管理サブシステム１２が設置されている。

運用管理サブシステム１２は、区間端となる系統監視制御機器８２ａ、８２ｂまたは系統制御機器８３と接続するイーサネットスイッチ１４ｂ、１４ｄまたは１４ｃ（詳細については後述する）に接続すると共に、この区間端で配電線８４から給電を受けるようにしている。したがってこの場合には、系統監視制御機器８２ａ、８２ｂまたは系統制御機器８３が区間端となっている区間のどちらかの側で配電線事故が発生した場合でもそれと異なる区間の配電線８４から給電が継続される。これにより、運用管理サブシステム１２が停止してしまうことはなく、配電網１の運用を継続して行うことができる。

ここで、運用管理サブシステム１２は、１区間に対して１つずつ設置されていれば、系統監視制御機器８２ａ、８２ｂまたは系統制御機器８３と接続するイーサネットスイッチ１４ｂ、１４ｄまたは１４ｃのいずれに接続しても構わないが、事故情報を早期且つ確実に受信するという観点からは、配電線障害を検出可能で事故情報を発信する系統監視制御機器８２ａ及び８２ｂと接続するイーサネットスイッチ１４ｂ及び１４ｄに優先的に接続することがより好ましい。

そこで、本実施形態では、イーサネットスイッチ１４ｂ及び１４ｄに優先的に運用管理サブシステム１２を接続するようにしている。更に、本実施形態においては、管理のしやすさも考慮して、運用管理システム１１が設置されている制御所１０内のイーサネットスイッチ１４ａに運用管理サブシステム１２を接続するようにしている。

また、上述の配電網を運用する運用管理システム１１、運用管理サブシステム１２、系統監視制御機器８２ａ，８２ｂ及び系統制御機器８３等は各々備えられたイーサネットスイッチ１４ａ，…，１４ｄを介してループ構成の通信路であるイーサネット−ＡＤＳ方式の通信ネットワークを構築している。

イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）；米国電気電子学会規格ＩＥＥＥ８０２．３）とは米国のゼロックス社、ディジタルイクイップメント社、インテル社が共同で開発した技術を基にしたローカルエリアネットワークのデータ交換技術である。イーサネット自体は周知の技術であるのでここでは詳細については省略する。

また、現在ではイーサネットとしていくつかのバージョンが開発されているが、いずれのバージョンであっても構わない。

イーサネットスイッチ１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄはイーサネットのスイッチングハブであり、データフレームの中の相手先アドレスを読み取り、該当するポートにだけデータフレームを転送するものである。

イーサネットスイッチは、運用管理システム１１、系統監視制御機器８２ａ及び８２ｂ並びに系統制御機器８３のそれぞれに１つずつ接続させる。また、本実施形態では、電気所８０内に設置され運用管理システム１１に接続しているイーサネットスイッチ１４ａをイーサネットルートスイッチとしている。

イーサネットルートスイッチは、ネットワーク制御の中心となるものである。具体的には、ループ状の構成の通信ネットワークにおいてデータを伝送する経路をツリー状になるように設定するものである。

イーサネット−ＡＤＳ方式の通信を行う通信回線１５は電気信号や光信号等を伝送可能なものであって、例えばメタル線や光ファイバーケーブル等が挙げられる。

また、オプティカルラインターミナル１３（詳細については後述する）がイーサネットスイッチ１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄのそれぞれに接続している。

図１に示すように、運用管理システム１１に接続していると共に運用管理サブシステム１２が接続されたイーサネットスイッチ１４ａ、系統監視制御機器８２ａに接続していると共に運用管理サブシステム１２及びオプティカルラインターミナル１３が接続されたイーサネットスイッチ１４ｂ、系統制御機器８３に接続していると共にオプティカルラインターミナル１３が接続されたイーサネットスイッチ１４ｃ、及び系統監視制御機器８２ｂに接続していると共に運用管理サブシステム１２及びオプティカルラインターミナル１３が接続されたイーサネットスイッチ１４ｄを通信回線１５で接続してイーサネット−ＡＤＳ方式のデータ伝送を行う。

イーサネット−ＡＤＳ方式の通信方式は、一本の通信回線で束ねて送った信号を複数の端末等に送る通信方式である。

また、イーサネット−ＡＤＳ方式の通信方式は、イーサネットスイッチ間の通信回線に障害が発生した場合であっても、障害発生区間を避け、障害のない通信回線で接続されているイーサネットスイッチを順次結ぶことにより通信の代替路を構築することができるものである。

したがって、イーサネット−ＡＤＳ方式の通信ネットワークを介した運用管理システム１１との通信により、配電網１の配電システムの中核であると共に運用管理サブシステム１２を束ねる役割を有するものであって配電網１の安定的な運用のために非常に重要な役割を担う運用管理システム１１の通信ネットワークへのアクセス性が確保されると共に信頼性が高まる。

また、イーサネット−ＡＤＳ方式の通信ネットワークを介した運用管理サブシステム１２との通信により、系統監視制御機器８２及び系統制御機器８３並びに需給インターフェイス２３に対して制御指令を伝送するものであって配電網１の安定的な運用のために非常に重要な役割を担う運用管理サブシステム１２への通信路が確保されると共に信頼性が高まる。

更に、イーサネット−ＡＤＳ方式の通信ネットワークを介した系統監視制御機器８２との通信により、事故区間を分離して配電網１全体としての運用の確保を図るものであって配電網１の安定的な運用のために非常に重要な役割を担う系統監視制御機器８２への通信路が確保されると共に信頼性が高まる。

更にまた、イーサネット−ＡＤＳ方式の通信ネットワークによって系統制御機器８３と通信を行うようにすることにより、事故が発生した場合に配電のループ化を可能にして配電網１全体としての運用の確保を図るものであって配電網１の安定的な運用のために非常に重要な役割を担う系統制御機器８３への通信路が確保されると共に信頼性が高まる。

このように、配電網１の運用上重要な機器と通信を行う通信回線の幹線部分をイーサネット−ＡＤＳ方式とすることにより、通信障害に対して柔軟な代替性を有し、結果として配電網１の安定的な運用が可能となる。

ここで、本実施形態では、イーサネット−ＡＤＳ方式の通信を行う通信回線１５を配電線８４と一緒に布設するようにしている。これにより、配電線８４の布設と通信回線１５の布設を同時に行うことができ、また配電線８４上に設置される系統監視制御機器８２や系統制御機器８３と接続するイーサネットスイッチ１４相互を接続するための通信回線１５の延長の無駄を省くことができ、更に配電線８４の設置のための新たなスペースを確保する必要がないため、配電線８４の布設を効率的に行うことができる。更にまた、配電線８４と通信回線１５の保守点検作業を一緒に行うことが可能となる。

また、本実施形態では、運用管理サブシステム１２が接続しているイーサネットスイッチ１４ａ、１４ｂ及び１４ｄのスイッチプライオリティを運用管理サブシステム１２が接続していないイーサネットスイッチ１４ｃのスイッチプライオリティよりも高く設定している。

スイッチプライオリティとは、イーサネットのデータ伝送の特徴を踏まえ、イーサネットルートスイッチを起点にイーサネットスイッチを順に接続してデータ伝送路をツリー状に構成する際の接続優先順位の指標である。即ち、スイッチプライオリティが高いイーサネットスイッチほど優先的に接続されることになる。

したがって、運用管理サブシステム１２が接続しているイーサネットスイッチ１４ａ、ｂ及びｃのスイッチプライオリティを高くすることは区間の運用を統括する運用管理サブシステム１２との情報交換を優先的に継続することとなる。これにより、配電網１のできる限り多くの区間での運用を継続することが可能となる。

さらに、このイーサネット−ＡＤＳ方式による基幹通信ネットワークに対し、各イーサネットスイッチ１４ａ，…，１４ｄを介して需要家設備あるいは分散型電源との通信を行う支線通信ネットワークがイーサネット−ＰＯＮ方式によって構築されている。

オプティカルラインターミナル１３は、イーサネット−ＡＤＳ方式基幹通信ネットワークのターミナル機器であり、同時にイーサネット−ＰＯＮ方式の通信ネットワークを構成する分散型電源及び需要家側端末としてのターミナル機器である。

オプティカルネットワークユニット２１は分散型電源等に設置されるデータ伝送装置であって、オプティカルラインターミナル１３から伝送された情報を受け取って需給インターフェイス２３に伝送したり、需給インターフェイス２３の情報をオプティカルラインターミナル１３に伝送したりする。

イーサネット−ＰＯＮ方式の通信を行う通信回線２４は光ファイバーケーブルである。

光受動素子２２は通信回線２４によってオプティカルラインターミナル１３とオプティカルネットワークユニット２１の間を伝送される信号を分岐する分岐装置であり、例えば光カプラ（光スターカプラまたは光スターカップラとも呼ばれる）を用いることができる。

需給インターフェイス２３は設置されている区間を管理する運用管理サブシステムと分散型電源等の間で通信を行うための分散型電源等側のインターフェイス機器である。

オプティカルラインターミナル１３及びオプティカルネットワークユニット２１を光受動素子２２を介して通信回線２４で接続することによりイーサネット−ＰＯＮ方式のデータ伝送を行う。

イーサネット−ＰＯＮ方式の通信方式は、オプティカルラインターミナル１３とオプティカルネットワークユニット２１の間に光受動素子２２を配置した光アクセスネットワークである。

また、イーサネット−ＰＯＮ方式は信号分岐装置である光受動素子２２から分岐させた通信回線２４を設けることにより容易に回線を増設することが可能である。

ここで、需給インターフェイス２３は分散型電源の普及にあわせて広く分布し、普及の度合いによっては一般家庭内への設置も想定される。

したがって、分散型電源等との支線部分の通信ネットワークをイーサネット−ＰＯＮ方式とすることにより、分散型電源等が増加した場合でも光受動素子２２とオプティカルネットワークユニット２１とを結ぶ通信回線２４を追加的に設置するだけで分散型電源等のオプティカルネットワークユニット２１及び需給インターフェイス２３を配電網１の監視制御用通信ネットワークに組み込むことが可能となる。

また、光カプラは電源が不要の信号分岐装置である。したがって、イーサネット−ＰＯＮ方式の光受動素子２２として光カプラを用いた場合には、中継装置の給電設備を確保することなく通信ネットワークを拡大することが可能である。したがって、分散型電源が増加した場合でも、中継装置の給電可能性に影響を受けずに分散型電源のオプティカルネットワークユニット２１を配電網１の監視制御用通信ネットワークに組み込むことが可能となる。

更に、光カプラは小型であり設置のために大きなスペースを必要としない。また、設置が容易であり回線の増設が容易に行える。

以上のように、分散型電源等との通信を行う支線部分の通信ネットワークをイーサネット−ＰＯＮ方式とすることにより、分散型電源の増加に効率的且つ経済的に対応することが可能となる。

ここで、ネットワーク制御プロトコルとして通常のスパニングツリープロトコルを用いた場合には、ネットワークの障害発生時に、通信回路を切り替えて代替路を構築する処理に１分以上かかる場合がある。

そこで、本実施形態では、ネットワーク制御プロトコルとして高速スパニングツリープロトコル（米国電気電子学会規格ＩＥＥＥ８０２．１ｗ）を用いることが好ましい。これにより、通信回路の切り替えを数秒以内に行って、通信の代替路の確保を迅速に行うことが可能となり通信ネットワークの信頼性が高まる。

更に、ネットワーク制御プロトコルとして多重スパニングツリープロトコル（米国電気電子学会規格ＩＥＥＥ８０２．１ｓ）を用いることもできる。この場合には、ネットワーク障害時の通信途絶に起因するデータの再送処理待ち時間を短縮することができ、データの伝送処理を迅速に行うことが可能となり通信ネットワークの信頼性が更に高まる。

以下に、図３を用いて、配電線８４に事故が発生した場合の運用管理システム１１や運用管理サブシステム１２等の情報交換の一例について説明する。

配電線８４に事故が発生した場合には（Ｓ１）、系統監視制御機器８２ａまたは８２ｂが配電線８４の事故電流の電流の絶対値と方向性から事故を検出する（Ｓ２）。

運用管理サブシステム１２が系統監視制御機器８２ａまたは８２ｂからの事故情報を受け取り、内部事故と判定する（Ｓ３）。そして、隣接区間の運用管理サブシステム１２に事故情報を伝送する（Ｓ４）。このとき、配電網１４から電源の供給を受けているイーサネット−ＡＤＳ方式基幹通信ネットワークのイーサネットスイッチは、作動不能となるため、該当区間において通信障害が発生する。

続いて、運用管理サブシステム１２は区間内の系統制御機器８３に機能停止の指令を伝送し（Ｓ５）、系統制御機器８３はその指令に基づいて一旦その機能を停止する（Ｓ６）。更に、系統監視制御機器８２ａまたは８２ｂに開放指令を伝送し（Ｓ７）、系統監視制御機器８２ａまたは８２ｂはその指令に基づいて配電線８４の切断を行う（Ｓ８）。また更に、需給インターフェイス２３に分散型電源の解列指令を伝送し（Ｓ９）、需給インターフェイス２３はその指令に基づいて分散型電源を解列する（Ｓ１０）。

続いて、運用管理サブシステム１２は系統制御機器８３に無効電力の注入指令を伝送する（Ｓ１１）。

なお、必要な場合には、運用管理サブシステム１２は運用管理システム１１に事故情報を通知する。そして、通知を受けた運用管理システム１１が予め与えられた基準に基づいて処置方法を決定し、運用管理システム１１がこの決定を運用管理サブシステム１２に制御指令として通知する場合もある。

以下に、図２を用いて、通信障害が発生した場合の対応の例について説明する。

図２に示すように、イーサネットスイッチ１４ｂと１４ｃを接続する通信回線１５ｂ上の×印（符号５０）の箇所において通信障害が発生した場合を考える。

この場合、イーサネットスイッチ１４ｂと１４ｃの区間は通信不能となるが、系統監視制御機器８２ａに対しては通信回線１５ａ及びイーサネットスイッチ１４ｂを介して制御指令を伝送することが可能である。

また、系統監視制御機器８２ｂに対しては通信回線１５ｄ及びイーサネットスイッチ１４ｄを介して制御指令を伝送することが可能である。

更に系統制御機器８３に対しては通信回線１５ｄ及びイーサネットスイッチ１４ｄ並びに通信回線１５ｃ及びイーサネットスイッチ１４ｃを介して制御指令を伝送することが可能である。

以上のように、通信障害が発生した場合であっても、次世代配電網１の配電設備のいずれに対しても引き続き制御指令を伝送することが可能である。

このように、次世代配電網１の安定的な運用のために重要な設備を結ぶ通信ネットワークをイーサネット−ＡＤＳ方式とすることにより、全体として信頼性の高い通信ネットワークを構築することが可能となる。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では通信回線路が一つのループを構成しているがこれに限られず、網の目状のネットワークを構成していても良い。

本発明の配電網の監視制御用通信ネットワークの実施形態の一例を示す構成図である。本実施形態の通信障害発生時の対応の一例を説明する図である。本実施形態の配電線事故発生時の対応の一例を説明する図である。従来の配電系統における電力品質維持支援システムの構成図である。

符号の説明

１配電網
１１運用管理システム
１２運用管理サブシステム
１３オプティカルラインターミナル
１４イーサネットスイッチ
１５通信回線
２１オプティカルネットワークユニット
２２光受動素子
２３需給インターフェイス
８０電気所
８１配電変電設備
８２系統監視制御機器
８３系統制御機器
８４配電線

Claims

配電変電設備及び配電線を有すると共に分散型電源が連系している配電網に対し、配電線障害を検出可能な系統監視制御機器、配電線の障害検出を行わない系統制御機器、前記配電網の運用を統括する運用管理システム並びに前記系統監視制御機器及び前記系統制御機器に制御指令を発する運用管理サブシステムを設け、
前記運用管理システム、前記系統監視制御機器及び前記系統制御機器の各々に接続するイーサネットスイッチを設け、前記運用管理サブシステムとオプティカルラインターミナルのいずれか一方または両方を前記イーサネットスイッチに接続し、前記イーサネットスイッチ同士を順次接続したループ構成の通信路を構築するイーサネット−アクティブダブルスター方式の通信ネットワークによって幹線の通信ネットワークを構成し、
前記オプティカルラインターミナルと、需給インターフェイスが接続されたオプティカルネットワークユニットとを有し、前記オプティカルラインターミナルと前記オプティカルネットワークユニットが光受動素子を介して接続したイーサネット−パッシブオプティカルネットワーク方式の通信ネットワークによって支線の通信ネットワークを構成する
ことを特徴とする配電網の監視制御用通信ネットワーク。
前記イーサネットスイッチを接続する通信回線が前記配電線と一緒に布設されていることを特徴とする請求項１記載の配電網の監視制御用通信ネットワーク。
前記運用管理システムを前記配電変電設備が設置されている電気所内に設置することを特徴とする請求項１または２記載の配電網の監視制御用通信ネットワーク。
ネットワーク制御プロトコルが高速スパニングツリープロトコルであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の配電網の監視制御用通信ネットワーク。
イーサネットルートスイッチを前記配電変電設備が設置されている電気所内に設置することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の配電網の監視制御用通信ネットワーク。
前記運用管理サブシステムが接続している前記イーサネットスイッチのスイッチプライオリティが、前記運用管理サブシステムが接続していない前記イーサネットスイッチのスイッチプライオリティよりも高いことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の配電網の監視制御用通信ネットワーク。
ネットワーク制御プロトコルが多重スパニングツリープロトコルであることを特徴とする請求項１から３または５のいずれか１つに記載の配電網の監視制御用通信ネットワーク。