JP2007116897A - 変電機器保護制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】変電機器本体の駆動回路及び電流、電圧変成器回路を含め、システムを構成するほとんど全ての回路、装置をディジタル化し、アナログ技術の場合よりも電気ケーブルを削減した通信手段で結合する。
【解決手段】変電機器本体２５の主回路交流電気量をディジタルデータ出力手段３９に入力してサンプリング同期を行い、サンプリングデータを保護制御手段に入力して変電機器本体の監視、制御および保護を行い、保護制御手段２３、監視制御装置４からの指令を機器制御手段３０に入力して変電機器本体２５の監視、制御の少なくとも１機能を行い、ディジタルデータ出力手段３９、保護制御手段２３、機器制御手段３０および監視制御装置４間に情報伝送路２９で接続し、かつ、前記手段３９，２３，３０の少なくとも一部を変電機器本体またはその近傍に設置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、変電機器本体の交流電気量の検出およびディジタル変換を行い、ディジタル値で出力を行うディジタル形変成器と保護制御システムとを通信手段により結合した変電機器保護制御システムに関する。

以下従来の技術について、変電所内の変電機器保護制御システムを例にして説明する。近年の通信およびディジタル技術の発展に伴い、変電所における保護制御システムにおいても、ディジタル演算プロセッサおよび通信手段を適用した装置が、一部に適用されている。図５３に従来の保護制御システムの構成図を示す。

図５３において、一点鎖線の枠で示す１は変電所の制御本館であり、この制御本館１の内部では図示しない遠方制御所との情報の中継を行う遠方監視制御装置２、変電所全体の監視制御を行う集中監視制御装置３および送電線等の回線単位に設置される回線制御装置５−１〜５−ｎがステーションバス７で結合されており、更に各回線制御装置５−１〜５−ｎには、後述する各変電機器本体８−１〜８−ｎの保護を行うための保護装置６−１〜６−ｎが接続される構成となっている。なお、便宜上、遠方監視制御装置２および集中監視制御装置３を合わせて単に監視制御装置４と呼ぶことにする。

変電機器本体８−１〜８−ｎと回線制御装置５−１〜５−ｎおよび保護装置６−１〜６−ｎとは現場制御装置９−１〜９−ｎを介して接続される。変電機器本体８−１は送電線設備の例であり、電流変成器１０、電圧変成器１１、遮断器、断路器等の開閉器１２、母線１３および送電線１４から構成されている。

電流変成器１０、電圧変成器１１、開閉器１２および現場制御装置９−１は、アナログ技術を適用した装置であり、変電機器本体８−１と現場制御装置９−１間の接続および現場制御装置９−１と回線制御装置５−１あるいは保護装置６−１間の接続は、情報量に応じた電気ケーブル１５、１６が使用されている。

遠方監視制御装置２、集中監視制御装置３、回線制御装置５−１〜５−ｎおよび保護装置６−１〜６−ｎには、ディジタル演算プロセッサを適用したディジタル形装置が適用されており、各装置間の情報伝送には通信手段を適用したステーションバス７を使用しているが、回線制御装置５−１と保護装置６−１間の接続は、接点によるインターフェース方式が多く、接続媒体としては情報量に応じた電気ケーブル１７が使用される場合が多い。

次に、図５４で従来の回線制御装置５−１〜５−ｎのハードウェア構成を示す。図５４に示す通り、それぞれの回線制御装置５−１〜５−ｎは、電流または電圧の交流電気量を取り込み、アナログ入力のフィルタ処理およびＡ／Ｄ変換する電子回路で直接扱えるレベルの電圧値および電流値へ変成する入力変換器ユニット（略称、入変）５０１、接点入力回路を実装する入力ユニット（略称、ＤＩ）５０２、接点出力を実装する出力ユニット（略称、ＤＯ）５０３、交流電気量のディジタル変換等の処理を行うアナログ入力ユニット（略称ＡＩ）５０４、制御機能の処理を行う演算ユニット（略称、ＣＰＵ）５０５、伝送処理を行う通信ユニット（略称、通信）５０６および各ユニットへ電源を供給する電源ユニット（略称、電源）５０７から構成されている。

保護装置６−１〜６−ｎについても同様にして電流または電圧の交流電気量を取り込み、電子回路で直接扱えるレベルの電圧値および電流値へ変成する入力変換器ユニット（入変）５０１、接点入力回路を実装する入力ユニット（ＤＩ）５０２、接点出力を実装する出力ユニット（ＤＯ）５０３、交流電気量のディジタル変換等の処理を行うアナログ入力ユニット（ＡＩ）５０４、保護機能の処理を行う演算ユニット（ＣＰＵ）５０５、伝送処理を行う通信ユニット（通信）５０６および各ユニットへ電源を供給する電源ユニット（電源）５０７から構成されている。

また、入力ユニット（ＤＩ）５０２および出力ユニット（ＤＯ）５０３は必要点数に応じて複数ユニットを実装する方式としている。従って、入出力にかかわるユニットが大半を占める構成となっている。

なお、図５３および図５４で示した従来技術とは別に、電流、電圧情報や機器情報などの上り情報及び保護リレーや制御システムからの機器制御指令などの下り情報を情報処理装置を介して伝送する発明も知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６０−７４９１７号公報

保護制御装置のディジタル化により、装置の小形化、低コスト化が実現され、自己診断機能実装により保守の省力化が実現され、更に装置間の情報伝送への通信手段の適用による電気ケーブルの削減が実現されているが、変電機器本体の駆動回路および電流、電圧変成器回路にアナログ技術を適用していることから、まだ下記の課題が残っている。

（１）変電機器本体およびこれを保護・制御する保護制御装置間の情報伝送に、電気ケーブルを使用したアナログ情報を適用していることから、保護制御装置に入出力回路として、ディジタル回路と比べ大きな電圧、電流を扱う接点入力回路、接点出力回路、電流、電圧を扱い易い値へ変成する入力変換器ユニットおよびアナログ量をディジタル変換するアナログ入力回路を全ての保護制御装置に実装する必要があり、このため装置の大形化、経済性低下を招いていた。

（２）各保護制御装置の保護または制御機能の処理を行う演算処理部はディジタル化により小形になっているが、上記（１）の理由により入出力回路のハードウェア量が多いこと、変電機器本体との絶縁を図るためこれらの入出力回路が大形化していることおよび多量の電気ケーブルを処理するスペースが必要なことなどから、保護および制御ユニットを専用の独立した筐体へ収納し、回線単位に保護装置および制御装置を独立に構成する必要があり、装置の設置スペース増大の要因となっていた。

（３）変電機器本体および保護制御装置間は、アナログ情報によるパラレル接続方式であり、伝送媒体として電気ケーブルを使用していることから、信号点数に応じた多量のケーブルが必要である。このため、ケーブル費用、ケーブルピット等の工事費、敷設費等のケーブルにかかわる高額な費用が発生し、変電所建設コスト増を招いていた。

（４）変電機器本体の駆動回路および電流、電圧の変成器回路にアナログ技術を適用していることから、ハードウェアが大形なものとなり、変電機器本体の大形化の要因となっていた。また、工場、現地据付においてメーカの作業員が実施する各回路の組立て、接続作業にも多大な時間を要していた。

（５）上記（４）と同様な理由により、変電機器本体の常時監視および自動診断が困難であり、保守にかかわる必要な診断情報が十分得られないことから、保守の合理化、省力化の阻害要因となっていた。

（６）システムを構成する全ての回路、装置がディジタル化されていないこと、および、全装置が通信手段により結合されていないため、情報量に制約が生じ、機能拡張が容易に実施できない構成となっていた。また、各装置が持つデータの有効活用による最適なシステム構築が困難となっていた。

（発明の目的）
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、変電機器本体の駆動回路および電流、電圧変成器回路を含め、システムを構成するほとんど全ての回路、装置をディジタル化することにより、アナログ技術よりも電気ケーブルを削減した通信手段で結合するようにした変電機器保護制御システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、電気所に設置された変電機器本体と、この変電機器本体を監視、制御および保護する装置と、前記変電機器本体を含めた電気所全体の監視制御や、遠方制御所との情報中継等を行う監視制御装置とから構成される変電機器保護制御システムにおいて、前記変電機器本体の主回路交流電気量を入力し、共通基準信号を入力してサンプリング同期を行い、前記電気量のディジタルデータを出力するディジタルデータ出力手段と、このディジタルデータ出力手段から出力されるディジタルデータを入力して前記変電機器本体の監視、制御および保護を行う保護制御手段と、前記保護制御手段あるいは前記監視制御装置からの指令を受けると共に、前記変電機器本体の監視および制御を行う機器制御手段と、前記ディジタルデータ出力手段、前記保護制御手段、前記機器制御手段および前記監視制御装置間に情報伝送路を形成する通信手段とから構成され、前記ディジタルデータ出力手段、前記保護制御手段および前記機器制御手段の全てまたは一部を前記変電機器本体に組み込むかまたは前記変電機器本体の近傍に設置するようにしたことを特徴とするものである。

これにより、装置の小形化、電気ケーブルの大幅削減が可能となる。また、従来、保護制御装置に実装していた変電機器本体間との入出力回路が削除でき、且つ、入出力が全て通信経由となり、大電圧、大電流を扱う回路が存在しなくなるため、ハードウェア構成としては、保護制御機能を処理するためのディジタル演算処理部と通信処理を行う通信部のみで構成でき、大幅にハードウェア削減が可能となる。また、変電機器本体への組込みも可能となる。

更に、各手段から出力された情報のサンプリング同期をとってディジタル化することにより、各手段および変電機器本体自身の自己診断が可能となる。また、各手段を通信手段で結合したことによりさまざまな情報の有効活用も可能となり、保守運用性および経済性を大きく向上させることが可能となる。

また、請求項２に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、電気所に設置された変電機器本体と、この変電機器本体を含めた電気所全体の監視制御や、遠方制御所との情報中継等を行う監視制御装置と、前記変電機器本体の主回路交流電気量を入力し、ディジタルデータに変換して出力する複数のセンサーユニットと、この複数のセンサーユニットから入力したディジタルデータを統合してディジタルデータで送信する機能を備えた統合ユニットと、この統合ユニットから出力されるディジタルデータを入力して前記変電機器本体の監視、制御および保護を行う保護制御手段と、前記保護制御手段あるいは前記監視制御装置からの指令を受けると共に、前記変電機器本体の監視および制御を行う機器制御手段と、前記統合ユニット、前記保護制御手段、前記機器制御手段および前記監視制御装置間に情報伝送路を形成する通信手段とから構成される変電機器保護制御システムにおいて、前記保護制御手段、前記統合ユニット、前記機器制御手段からの機器制御監視データを中継して前記保護制御手段に送信すると共に前記保護制御手段からの制御信号を中継して前記機器制御手段へ送信する機器制御手段用通信手段、およびシリアル伝送媒体であるプロセスバスと前記保護制御手段又は前記機器制御手段との間で送受するデータを中継するプロセスバス通信手段、をパラレル伝送媒体に結合した手段間で、パラレル伝送を行うことを特徴とするものである。

これにより、プロセスバスに接続する統合ユニットのバス接続用通信手段およびプロセスバス接続ケーブルを削除することができると共に、保護制御ユニットの機能を有する保護制御手段と統合ユニットの機能を有する統合手段との間で送受信するデータをパラレル伝送とすること、および本構成によりプロセスバスの通信負荷が小さくなることから、変電機器本体の保護および監視制御のリアルタイム性を確保することができる。

また、プロセスバス通信手段と保護制御手段間のパラレル伝送により、保護制御手段はプロセスバスに接続した独立した機能として動作でき、従来のプロセスバスに直接接続した保護制御ユニットと入出力および動作は同等なものとして取り扱うことができる。統合ユニットについても、プロセスバス通信手段と統合ユニット間のパラレル伝送により、従来のプロセスバスに直接接続した統合ユニットと入出力および動作は同等なものとして取り扱うことができる。更に、本プロセスバス接続機能により、プロセスバス直接接続用保護制御ユニット、統合ユニット、機器制御手段等とプロセスバスを介したデータ送受信が可能となる。

請求項３に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、前記変電機器本体の所定の検出部位に設けた電気量検出手段から出力された複数の交流電気量をアナログ信号の状態で入力し、それぞれをディジタルデータに変換し、統合して送信するセンサーユニットにより、前記ディジタルデータ出力手段を構成するようにしたものである。

これらにより、ノードの数を必要最小限にすることができ、且つ、ベイ内の複数の電気量を必要最小限の伝送フレームで送信することができるので、通信手段を効率よく構成することができる。また、センサーユニットを各電流検出手段と各電圧検出手段の近傍に配置して、電流検出手段と電圧検出手段の近傍で電気量をデジタル値に変換できるので、２次出力が微少な電流検出手段と電圧検出手段を使用した場合でも、ノイズの影響を受けることなく高品質な電気量を機器制御ユニット、保護制御手段に伝送することができる特長がある。

また、請求項４に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、前記通信手段の一部または全部を無線通信手段で構成するようにしたものである。これにより、機器と監視制御装置の間に通信線の敷設が不要となる特長がある。

また、請求項５に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、前記ディジタルデータ出力手段、前記機器制御手段および前記保護制御手段の全部またはその一部に対し電力線を通して制御電源からの電力を供給すると共に、この電力線と前記各手段間を電力線通信インターフェースを介して結合し、この電力線を情報伝送路として併用するようにしたものである。これにより、機器ユニットと監視制御装置の間は電源線の他に通信線の敷設を必要としない特長がある。

また、請求項６に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、前記保護制御手段を、前記変電機器本体の監視、制御演算を行う制御用ディジタル演算プロセッサおよび制御用通信手段を備えた回線制御手段と、前記変電機器本体の保護演算を行う保護用ディジタル演算プロセッサおよび保護用通信手段を備えた保護手段とから構成し、特に前記回線制御手段と前記保護手段とをハードウェア的に分離したことを特徴とするものである。この発明は、保護手段と回線制御手段の演算手段として、ディジタル演算プロセッサを採用したので、入力手段および通信手段を一元化することができ、大幅にハードウェア削減が可能となる。

また、請求項７に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明を、前記変電機器本体の監視、制御演算を行う制御用ディジタル演算プロセッサおよび制御用通信手段を備えた回線制御手段と、前記変電機器本体の保護演算を行う保護用ディジタル演算プロセッサおよび保護用通信手段を備えた保護手段とから構成し、前記回線制御手段および前記保護手段のディジタル演算プロセッサと通信手段とをそれぞれ共通のハードウェアで構成したことを特徴とするものである。

この構成を採用することにより、制御手段と保護手段とのハードウェアを分離する請求項６記載の保護制御ユニット構成に対し、保護制御手段が一体化するため、ハードウェアを削減ができ、その結果保護制御ユニットの小型化、低コスト化が可能となる。

また、請求項８に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、前記変電機器本体の監視、制御演算を行う制御用ディジタル演算プロセッサおよび制御用通信手段を備えた回線制御手段と、前記変電機器本体の保護演算を行う保護用ディジタル演算プロセッサおよび保護用通信手段を備えた保護手段とから構成し、前記回線制御手段および前記保護手段のディジタル演算プロセッサ又は通信手段の少なくとも一部を共通のハードウェアで構成したことを特徴とするものである。

この構成を採用することにより、信頼性とコストのバランスを考慮した保護制御ユニット構成できる。高い信頼性を要求する部分は保護用および制御用にてハード分離するが、故障率が低い部分および特に保護性能が著しく阻害されないような部分は、コスト削減のため、ハードを共通化する。

また、請求項９に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、変電機器本体の主回路交流電気量を検出する電流検出手段および電圧検出手段を遮断器の両端に各１組配置したことを特徴とするものである。これにより、ベイ毎に、線路保護、母線保護、遮断器の同期開閉に必要な全ての電気量を得ることができる最適構成となり、これらの電気量をプロセスバスを介して機器制御ユニット、保護制御ユニットに伝送することができる。また、母線側にも電圧検出手段を配置するので、母線電圧情報の分配を不要にできる。また、甲乙２重母線構成の電気所においては、母線電圧情報の甲乙切換が不要となる特長がある。

また、請求項１０に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、各ベイ毎に設けられた前記デジタルデータ出力手段と、前記機器制御手段および前記保護制御手段間の通信を行うための機器ユニット内通信バスと、この機器ユニット内通信バス相互間の通信を行うための機器ユニット間通信バスと、保護制御手段は機器ユニット内通信バスおよび機器ユニット間通信バスを通して制御保護に必要な開閉等のデータの送受信を行うことを特徴とするものである。

これにより、機器毎に通信バスを備えることができるため、機器から単一の通信線を機器間通信バスに接続するだけで変電所全体の通信が可能となり、ハードウェアの削減、設置コストの削減が可能となる。

また、請求項１１に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、前記通信手段を光ファイバおよび光ファイバ用のハブで構成したことを特徴とするものである。これにより、電磁ノイズに強い通信バスを実現できる。

また、請求項１２に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、前記機器ユニット内通信バスを銅線あるいはプリント基板による複数ビットデータ通信用バックプレーンバスで構成し、機器ユニット間通信バスをシリアルデータを通信する光ファイバおよび光ファイバ用のハブで構成したことを特徴とするものである。これにより、機器内通信バスは高速で低コスト、機器間通信バスは電磁ノイズに強い通信手段が実現できる。

また、請求項１３に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、複数のベイ内のセンサーユニットまたは統合ユニット、機器制御手段および保護制御手段を接続する通信バスを設け、この通信バスは通信線およびデータ交換機能を持つスイッチングハブを備え、前記スイッチングハブのデータ交換によりそれぞれの機器ユニット相互間および機器ユニットと監視制御装置との通信を行うことを特徴とするものである。これにより、単純構成による通信バスの設計コスト低減、データ交換によるそれぞれの通信線の通信データ量最小化，更に低コスト化が実現できる。

また、請求項１４に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、前記通信手段にゲートウェイを介してイントラネットまたはインターネットを接続し、更にこのイントラネットまたはインターネットにブラウザを接続すると共に、センサーユニット、機器制御手段、保護制御手段の各ユニット，手段および監視制御装置の少なくとも一箇所以上にウェブサーバを組み込むことを特徴とするものである。

これによりインターネットで使われている汎用通信手順を利用し、変電所全体あるいは個々の装置、機器の、遠隔のブラウザからからの監視制御が可能となるため、変電所の無人化が可能となり大幅な省力化が図れる。また更に、変電所装置、機器の遠隔からの保守が可能となり、異常時および事故時の迅速な対応が可能となる。

また、請求項１５に記載の変電機器保護制御システムに係わる発明は、前記ウェブサーバは、前記ゲートウェイあるいはパーソナルコンピュータとの無線通信手段を持ち，前記ゲートウェイあるいはパーソナルコンピュータのいずれか一方に無線通信手段を備え、前記ウェブサーバのデータをゲートウェイあるいはパーソナルコンピュータに無線伝送することを特徴とするものである。

これにより、ウェブサーバのデータは無線通信手段により直接ゲートウェイに伝送することが可能となるため、ウェブサーバのデータをプロセスバス経由で伝送する方式に比べ、プロセスバスの伝送情報量を削減でき、よりコストを低減した合理的なプロセスバスを適用することができる。また機器監視装置で設置しているセンサ情報をウェブサーバ経由でパーソナルコンピュータに取り込めるので、センサを試験用センサとして使用することができる。このため工場試験、現地据付試験で試験用のセンサと測定器を取り付けることが不要となる。

更に機器監視装置のインターフェース端末としてパーソナルコンピュータを用い、パーソナルコンピュータからの指令によりデータを取り込むことで、自動試験機能、自動点検機能、自動記録機能を実現できる。従って、工場試験、現地据付試験における試験員の省力化、試験コストの低減を図ることができる。また、機器制御監視データとして、工場試験時に取得したデータ、および現地据付試験時に取得したデータをデータベースとしてデータ記憶手段に保存することにより、現在の機器の状態を、工場出荷時、現地据付試験時の状態と比較することを容易にし、機器の保守、点検の効率を向上できる。

本発明によれば、従来、保護制御装置に実装していた変電機器本体間とのアナログ入出力回路が削除でき、且つ、入出力が全て通信手段経由となり、大電圧、大電流を扱う回路が存在しなくなるため、ハードウェア構成としては、保護制御機能を処理するためのディジタル演算処理部と通信処理を行う通信部のみで構成することができ、大幅にハードウェアの削減が可能となり、装置の小形化および電気ケーブルの大幅削減が可能となる。

また、装置の小型化により、変電機器本体への組込みも可能となる。更に、各ユニットにディジタル演算プロセッサを備えてディジタル化を図ったので、各ユニットおよび変電機器本体の自己診断が可能となる。また、各ユニットを通信手段で結合したことにより様々な情報の有効活用も可能となり、保守運用性および経済性を大きく向上させることが可能となる。

また、別の発明によれば、保護制御ユニットと、統合ユニット、機器制御手段の通信手段およびプロセスバス通信手段とをパラレル伝送媒体で結合したので、プロセスバスの通信負荷が小さくなることから、変電機器本体の保護および監視制御のリアルタイム性を確保することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明の図面中、従来の技術と対応する部分には同一符号を付けて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明に係わる変電機器保護制御システムの第１の実施形態を示すシステム構成図である。
図１において、１は変電所等電気所の制御本館を示し、その内部には図示しない遠方制御所との情報の中継を行う遠方監視制御装置２と変電所全体の監視制御を行う集中監視制御装置３から構成される監視制御装置４を設置している。

そしてこれら遠方監視制御装置２および集中監視制御装置３はステーションバス７により結合されると共に、後述する変電機器ユニット２０−１〜２０−ｎ内の保護制御ユニット（図中ＰＣＵと表示する）２３−１と結合するように構成されている。保護制御ユニット２３−１は回線制御ユニット２１−１と保護ユニット２２−１から構成され、より詳細には、回線制御ユニット２１−１と保護ユニット２２−１がそれぞれステーションバス７に接続している。

変電機器ユニット２０−１〜２０−ｎはそれぞれ変電所内で送電線の回線単位もしくは図示していない母線連絡回線、母線区分回線、もしくは図示していない変圧器回線の１次、２次、３次側などに設置されており、以下述べるような変電機器本体（主回路機器とも言う）、電気量検出器としての計器用変成器およびその他各種要素から構成されている。

本実施の形態では変電機器本体として、ガス絶縁開閉装置（ＧＩＳ）の送電線回線を例示して説明する。なお、変電機器ユニットの構成は各回線とも類似の構成なので、変電機器ユニット２０−１を用いて当該構成を説明し、他のユニットの説明を省略する。

変電機器本体は、母線２４、遮断器、断路器、接地開閉器等の開閉器２５および送電線２６から構成されている。この各変電機器本体に流れる交流電流および印加されている交流電圧は所定の部位に設置された計器用変成器（または電気量検出器と呼ぶ）２７により抽出され、この抽出されたアナログ電気量はセンサーユニット（図中、ＳＵと表示する）２８に入力されてアナログ／ディジタル変換された後、ディジタルデータとして出力される。

このセンサーユニット２８から出力されたディジタルデータは直接にあるいは後述する統合ユニットを介して機器ユニット内通信バス（プロセスバスとも言う）２９に送信され、更に前記回線制御ユニット２１−１および保護ユニット２２−１に取り込まれ、ここで変電機器本体の監視、制御および保護の演算に用いられる。なお、本実施の形態では、変電機器本体の電気量検出器２７からアナログ電気量を入力した後、直接あるいは間接に前記プロセスバス２９にディジタルデータを送信する手段をディジタルデータ出力手段と称する。

これら回線制御ユニット２１−１および保護ユニット２２−１あるいは制御本館の集中監視装置３から変電機器本体に対する制御指令（いわゆる下り情報）や変電機器本体からの監視情報等（いわゆる上り情報）は、それぞれプロセスバス２９を経由して機器制御ユニット（図中、ＣＭＵと表示する）３０で授受され、この機器制御ユニット３０によって変電機器本体の監視、制御および開閉器２５に対する遮断指令等が出される。

図２は、ＧＩＳの各変電機器本体のレイアウト（配置関係）の一例を示す図である。同図において、ＧＩＳに対するセンサーユニット２８、機器制御ユニット３０、保護制御ユニット２３の配置と、それらユニットとプロセスバス２９、およびステーションバス７との接続関係の一例を示している。

図２において、遮断器（ＣＢ）、断路器（ＤＳ）、接地開閉器（ＥＳ）、母線（ＢＵＳ）等の主回路機器を絶縁ガスと共に収納した金属容器（以下、タンクと称する）ＴＡを、ベースＢ上に設置し、そして前記各タンクＴＡ内の主回路機器の電気量検出部（図２では示されていない）として計器用変成器を設け、アナログ出力信号を信号取り出し部近傍に設けたセンサーユニット（図２中のＶＴ，ＣＴ部分）２８により、ディジタルデータに変換するようにしている。

同様に、遮断器（ＣＢ）、断路器（ＤＳ）、接地開閉器（ＥＳ）等開閉器の開閉情報（ｏｎ、ｏｆｆ情報）やガス密度、油圧等も別の機器制御ユニット３０により、ディジタル処理し易い信号に変換するようにしている。

そして、これらのセンサーユニット２８の出力端子は、後述する統合ユニット（ＭＵと表示）に接続され、プロセスバス２９を介してプロセス制御箱３１内に収納されている保護制御ユニット（ＰＣＵ）２３や機器制御ユニット３０と結合し、更に保護制御ユニット２３は制御本館１から延在するステーションバス７と結合するように構成されている。なお、統合ユニットを用いない構成では、センサーユニット２８の出力端子は、直接プロセスバス２９に結合される。

なお、図２では前記プロセス制御箱３１を、前記ＧＩＳのタンクＴＡを載置するベースＢ上に一体的に設けているが、前記タンクＴＡ外周部に直接取り付けるようにしてもよい。このように、ＧＩＳのベースＢやタンクＴＡにプロセス制御箱３１を設置する形態を組込み形と称する。

これに対して、プロセス制御箱３１を前記ＧＩＳのベースＢから離れた場所、すなわち、従来の制御本館よりも変電機器に近い場所に設置する形態を近傍形と称する。本発明では組込み形、近傍形のどちらの形態にも適用できる。また、変電機器本体の例としてＧＩＳを挙げたが、後述するように、タップ付き変圧器、その他電力機器であっても構わない。

なお、本実施形態では、従来技術における現場制御装置（図５３の符号９）を廃止したので、それに伴い現場制御装置に実装されていた機能を、回線制御ユニット２１−１、センサーユニット２８および機器制御ユニット３０等へ分散させている。

図３は前記センサ―ユニット（ＳＵ）２８の一例を示す図であって、図３（ａ）は、前記センサ―ユニット（ＳＵ）２８の一例を示すハードウェア構成図、図３（ｂ）はセンサーユニット２８における同期および時刻付けの処理手順の例を示すフローチャートである。

図３（ａ）において、２８ｂはアナログ入力手段であり、変電機器本体の主回路交流電流又は電圧のアナログ電気量を多チャンネルの伝送路２７Ｉから入力し、Ａ／Ｄ変換する前段で折り返し誤差を低減させる目的で高調波をカットオフするアナログフィルタおよび多チャンネル選択できるアナログマルチプレクサから構成されている。２８ｃはこのアナログ入力手段２８ｂの出力をアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換手段である。

そして、これらアナログ入力手段２８ｂおよびＡ／Ｄ変換手段２８ｃとからなる回路をサンプリング同期入力回路２８ｄと称する。このサンプリング同期入力回路２８ｄによって、前記主回路機器の電気量に対応するディジタルデータは内部バス２８ｅに取り込まれる。

また、２８ａは後述する統合ユニットＭＵ３９から時刻同期用基準信号と基準時刻データを１対１対向（Point―To−Point、１：１対向とも言う）の通信路４０ａより受信し、前記サンプリング同期入力回路２８ｄのサンプリングと時刻同期用基準信号のズレを補正する同期手段である。出力手段２８ｇは同期および時刻付けした電気量のディジタル値を１対１対向の通信路３８−１へ送信する。

そして、２８ｆは、これらサンプリング同期入力回路２８ｄ、同期手段２８ａ、出力手段２８ｇを内部バス２８ｅを介して制御するディジタル演算処理部（ＣＰＵと表示）であり、２８ｈは各回路および手段に電力を供給するための電源である。

図３（ｂ）のフローチャートについて説明する。ここでは、センサーユニット２８での同期および時刻付けであるので、手順S1はスキップする。ここで手順S1をスキップする理由は、本実施形態の場合、複数のセンサーユニットは共通のサンプリング信号を使って「サンプリング」を行うため、手順S1の補間処理が不用となるからである。また補間処理とは、サンプリングが同期していないデータに対し、補間によりサンプリングデータを加工して合わせることである。共通のサンプリング信号でサンプリングする場合は、同期しているため、補間処理は不要となる。

まず、センサーユニット２８内に装備されたクロック発振器等を基準に分周して生成したアナログ電気量のサンプリング信号と時刻同期用基準信号と比較し、時刻同期基準信号とサンプリング信号の偏差（ずれ）を検出し（手順S2）、この偏差に相当する位相分から該当電気量を位相シフトすることで、偏差が０（ゼロ）になるようにあわせ込む。又は、このずれ分、サンプリング信号を補正する（手順S3）。

また、時刻同期用基準信号の高精度な一定周期内にて、カウンタを走行させ、カウンタ値が示す電気量に対し、基準時刻（１秒単位）＋カウンタ値で時刻付けする。又は、このカウンタ値から時間を計算し、基準時刻に加算することで時刻（タイムスタンプ）を直接付与する（手順S4）。

プロセスバス２９で統合ユニット３９と結合した保護制御ユニット２３では、統合ユニット３９から、同期をとった時刻付き電気量（ディジタル値）を取り込み、変電機器本体の監視、制御および保護を行う。

なお、図３（ｂ）のフローチャートでは、時刻同期（サンプリング同期とサンプリングデータへの時刻付けとを合わせて、時刻同期と呼ぶ）の手順を示しているが、サンプリング同期と時刻付けの機能分担には、次に説明する様にいくつかのパターンがある。表１では、サンプリング同期と時刻付けの機能分担について５パターン（パターン１〜５）の例を示す。この表１中に記載の符号（Ａ，Ｂ）が実施する機能を示す。

パターン１では統合ユニット３９でサンプリング同期および時刻付けを行う。パターン２ではセンサーユニット２８でサンプリング同期を行い、統合ユニット３９で時刻付けを行う。パターン３では、センサーユニット２８でサンプリング同期および時刻付けを行う。パターン４では、センサーユニット２８でサンプリング同期を行い、保護制御ユニット２３で時刻付けを行う。パターン５では、統合ユニット３９でサンプリング同期を行い、保護制御ユニット２３で時刻付けを行う。

そして、パターン１に係わる実施の形態については後述する第７の実施形態で説明し、パターン２に係わる実施の形態については後述する第７の実施形態の変形例および第８の実施形態例で説明し、パターン３に係わる実施の形態については後述する第９の実施形態で説明する。

なお、パターン４は前記パターン２におけるセンサーユニット２８と統合ユニット３９の関係において、統合ユニット３９の時刻付け機能を保護制御ユニット２３へ組替えることで実施できる。また、パターン５は、パターン１における統合ユニット３９の時刻付け機能を保護制御ユニット２３へ組替えることで実施できる。

以下、パターン４およびパターン５について説明する。
サンプリングデータは、センサーユニット２８から統合ユニット３９を経由して、通信手段により保護制御ユニット２３へ送信されるため、伝送に時間を要し、サンプリング時刻と時刻付けした時刻に遅れが生じる。この遅れは、計測、状変データへの時刻付け精度および保護精度（特に、対抗端とサンプリング同期が必要なＰＣＭリレー保護方式等）上、許容範囲内にあればパターン４およびパターン５でも実施可能である。

また、図３（ａ）におけるディジタル演算処理部（ＣＰＵと表示）２８ｆについて補足すると、ＣＰＵ２８ｆは必ずしも必須機能ではない。表１に示した時刻同期の機能分担でパターン１、パターン２、パターン４およびパターン５では、時刻同期機能無し又はサンプリング同期機能だけのパターンであるため、センサーユニット内の回路制御を論理回路の組合せだけで実現できる場合もある。この場合は、ＣＰＵ２８ｆが不用であることは言うまでもない。

図４は保護制御ユニット２３の一例を示すハードウェア構成図である。回線制御ユニット２１−１および保護ユニット２２−１は、それぞれディジタル演算処理部（ＣＰＵ）２１ａ、２２ａ、通信部（通信）２１ｂ、２２ｂおよびこれらに電力を供給するための電源部（電源）２１ｃ、２２ｃから構成されている。

図５は、機器制御ユニット３０の一例を示すハードウェア構成図である。この機器制御ユニット３０はディジタル入力手段３０ａと、アナログ入力回路とアナログ／ディジタル変換回路から成るアナログ入力手段３０ｂと、制御・監視演算を行うディジタル演算処理部（ＣＰＵ）３０ｃと、半導体スイッチから成る駆動回路３０ｄと、制御・監視データを機器制御ユニットに蓄積するデータ記憶手段３０ｅと、プロセスバス通信手段３０ｆ等から構成され、これらは内部バス３０ｇで結合されている。

開閉器２５のパレット接点２５ａおよび監視センサ２５ｂの出力は、信号線２５Ｉを介してそれぞれディジタル入力手段３０ａおよびアナログ入力手段３０ｂから機器制御ユニット３０に入力される。パレット接点２５ａの出力とは、遮断器を例に取ると、遮断器の開閉ステータス情報や油圧スイッチ、ガス密度スイッチなどの接点情報である。

そして、機器制御ユニット３０の駆動回路３０ｄの出力は、信号線２５Ｉを介して、開閉機器２５の駆動部２５ｃに入力される。駆動部２５ｃに入力する信号とは、遮断器を例に取ると、遮断コイル、投入コイル駆動信号、油圧ポンプのモータ駆動信号などである。

なお、図３、図４および図５に図示した各回路をカスタムＬＳＩ化すれば、一層の小形化を図ることができることは言うまでもない。

次に本実施形態の作用および効果について説明する。
本実施形態は上述したように、ＧＩＳの所定の部位から抽出した交流電気量のディジタル変換をセンサーユニット２８で行い、ディジタル化された情報をプロセスバス２９を経由して回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎおよび保護ユニット２２−１〜２２−ｎに供給するようにし、且つ回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎおよび保護ユニット２２−１〜２２−ｎからの変電機器本体に対する制御指令および変電機器本体の監視情報を、プロセスバス２９経由機器制御ユニット３０で授受するように構成したので、センサーユニット２８からの情報を回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎおよび保護ユニット２２−１〜２２−ｎで共有することが可能となる。

この結果、回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎおよび保護ユニット２２−１〜２２−ｎでは、従来、交流電気量を処理するために使用されているアナログ入力回路および大電流の流れる電気ケーブルが不要となり、従来技術に比べ大幅にハードウェアの小形化を図ることができる。

従って、本実施形態によれば、機器の駆動回路、交流電気量のディジタル変換部および保護制御部を変電機器本体へ組み込むことが可能となり、電気ケーブルの大幅削減、制御本館のスペース削減、変電機器本体の小形化、変電所敷地面積の削減、変電所建設工期の短縮等の効果があり、変電所建設コストの削減を図ることができる。更に、各ユニットはディジタル化すなわち、ディジタル演算プロセッサを内蔵しているので、各ユニットおよび変電機器本体の自己診断が可能となる。

（第２の実施形態）
図６および図８は、本発明に係わる保護制御システムの第２の実施形態を示すシステム構成図である。本実施形態は通信手段の一部を有線から無線に置き換えたものであり、このうち図６は本発明の第２の実施形態を示す保護制御システムのシステム構成図を示し、図８は図６の一部を変形して示す図である。

図６の実施形態は、図１におけるプロセスバス２９とステーションバス７とを無線ユニットで結合したことを特徴とするものである。すなわち、図６において、前記ステーションバス７に無線通信ユニット３３を、またプロセスバス２９に無線通信ユニット３２−１〜３２−ｎを接続することにより、センサーユニット２８から出力された電流および電圧に対応するディジタルデータをプロセスバス２９に伝送するようにし、回線制御ユニット２１および保護ユニット２２はプロセスバス２９から必要なデータを取り込むと共に、遮断指令などをプロセスバス２９を経由して機器制御ユニット３０に送信する。

そして、ステーションバス７には無線通信ユニット３３、３２を経由して遠方監視制御装置２および集中監視制御装置３と変電機器本体ユニット２０間との情報を伝送する。また、変電機器本体ユニット２０−１〜２０−ｎ相互間の情報についても無線ユニット３３、３２を通して伝送する。

回線制御ユニット２１−１、保護ユニット２２−１、ＳＵ２８、ＣＭＵ３０は、変電機器本体に組み込まれるので、通信距離の短い機器内プロセスバスは有線にて通信し、通信距離の長い機器と本館や機器と機器の通信は無線で行う。

図７は、前記無線通信ユニット３２のブロック構成図である。なお、無線通信ユニット３３も同様な構成なので、ここでは無線通信ユニット３２を例にして説明する。無線通信ユニット３２は、ディジタル演算処理部３２ａ、電源部分３２ｂ、有線通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３２ｃ、無線通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３２ｄおよびアンテナ３２ｅを備え、プロセスバス２９の情報を無線通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３２ｄにより無線にして前記無線通信ユニット３３経由ステーションバス７に送信し、逆に前記無線通信ユニット３３から送信されてきたステーションバス７からの無線の情報を受信し、プロセスバス２９に伝送する。

図８は、図６の実施形態に一部を変形して表したものであり、図６における有線のプロセスバス２９を撤去し、その代わりにセンサーユニット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のそれぞれに無線通信ユニット３２を直接接続し、変電機器ユニット内でのセンサーユニット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間の通信、変電機器ユニット２０と制御本館１間の通信および変電機器ユニット相互間の通信を無線で行ようにしたものである。この変形例で用いる無線通信ユニットは図７で示したものとほぼ同じ構成、機能を有している。

変電機器本体が大きい場合や、各相ごとに変電機器本体が分離している場合（いわゆるＡ相，Ｂ相，Ｃ相が各相分離構成となる単相ＧＩＳやＡＩＳ（気中絶縁開閉装置）の場合）や、また３相一括構成のＧＩＳの場合でも変電機器本体が大きい場合は、回線制御ユニット２１−１、保護ユニット２２−１、ＳＵ２８、ＣＭＵ３０間の通信距離が長いので、無線通信による通信ケーブル削減の効果がある。

以上述べたように、第２の実施形態（変形例を含む）によれば、変電機器ユニットと制御本館１３内の監視制御装置との間の通信線の敷設および変電機器ユニット内のプロセスバスの敷設を不要にするという効果を奏することができる。また、既設の変電機器にプロセスバスを敷設する場合、無線を用いることにより、新たな通信ケーブル敷設の必要がないという効果を奏することができる。

（第３の実施形態）
図９は、本発明に係わる保護制御システムの第３の実施形態を示すシステム構成図である。
この実施形態は、センサーユニット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に電力を供給する制御電源３４の電力線（制御母線）３５をデータ通信線として利用しようとするものである。

このために、センサーユニット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にそれぞれ電力線通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３６を設け、各電力線通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３６相互間を電力線３５で結合している。そして、制御本館１内でこの電力線３５に電力を供給する制御電源３４を接続し、更にこの電力線３５とステーションバス７との間で情報のみを通過させるための電力線−ステーションバスブリッジ３７を結合する。

これにより、センサーユニット２８は、電流および電圧のデータを電力線３５に送信し、回線制御ユニット２１および保護ユニット２２は電力線３５から必要なデータを取り込み、遮断指令などを電力線３５を通して機器制御ユニット３０に送信する。

そして監視制御装置３に接続されるステーションバス７と、変電機器ユニット内のプロセスバス２９との間は、電力線−ステーションバスブリッジ３７、電力線３５、電力線通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）部３６により必要な情報を授受する。同様に、変電機器ユニット２０−１〜２０−ｎ相互間の情報についても電力線３５およびステーションバス７を通して授受する。

以上述べたように、この実施形態によれば変電機器ユニット２０と監視制御装置４との間に、電力線３５を敷設すればよく、通信専用の線を敷設する必要がないという効果を奏することができる。

（第４の実施形態）
図１０は、本発明に係わる変電機器保護制御システムの第４の実施形態を示す図であり、特に、保護制御ユニット２３のハードウェア構成を示す図である。

本実施形態は、ハードウェアとして別個のユニットに構成されていた回線制御ユニット２１および保護ユニット２２を、一つの保護制御ユニット２３として構成したものである。前述した図３（ａ）で示した回線制御ユニット２１−１および保護ユニット２２−１は、アプリケーションソフトで実現する機能に制御と保護の違いはあるものの、ハードウェアは略同等（同一でも良い）なので、共通のハードウェアに保護および制御のアプリケーションソフトをインストールすることによって実現するようにしたものである。

この場合、保護、制御の両機能を動作させる処理負荷以上の処理能力をもつディジタル演算処理手段（ＣＰＵ）を適用すれば可能である。このハードウェアは、ＬＳＩ等で容易に構築することができる。ＬＳＩを組み込んだ保護、制御の両機能を処理するディジタル演算処理手段（以後、共通ＣＰＵと呼ぶ）２３ａにより機能実現上、保護と制御をハード分離する必要性がなくなる。同様の理由で制御用通信手段２１ｃと保護用通信手段２２ｃも共通化でき、制御側、保護側の両通信を処理する通信手段（以後、共通通信手段と呼ぶ）２３ｃに置き換えることができる。

また、共通ＣＰＵ２３ａ、共通通信手段２３ｃを保護制御ユニット２３に適用する場合、電源も一つの電源（以後、共通電源と呼ぶ）２３ｂに置き換えることができる。

以上は、ＣＰＵ等のハードウェア性能向上により、保護と制御を一つのＣＰＵ２３ａで処理することができるため、回線制御ユニット２１と保護ユニット２２とを一体化できるという説明を行ったが、本実施形態の構成を適用できる理由はハードウェア性能の向上だけでない。本実施形態をプロセスバス対応の変電機器保護制御システムに構成し、通信プロトコルを共通にしたことが、保護および制御を一体化ハードウェアで実現できる主要な理由の一つである。

すなわち、プロセスバス構成を採用していない従来の保護制御装置では、変電機器本体の主回路交流の電気量を取り込み、入力変換器にて、例えばＡＣ１６３．８４Ｖの電圧を７Ｖ程度に変換し、また、ＡＣ１６３．８４Ａ前後の電流を４７ｍＡ程度に変換し、アナログ入力器にて、この電気量を取り込みフィルタリングし、所定のサンプリング間隔でＡ／Ｄ変換して、ディジタル回路で処理できるディジタル値に変換し、制御又は保護演算器にて、前記ディジタル値をもとに変電機器本体の監視制御および内外事故判定を行い遮断器トリップ指令を補助接点等で遮断器の制御装置へ出力する構成となっている。

この場合、制御と保護は別ユニットに分かれ、制御ユニットが監視制御情報および保護ユニットの情報を中継して総合電気所等と通信するような変電機器保護制御システム構成となっている。

このような従来構成では、保護ユニットは制御ユニットとの通信に専用のプロトコル通信を行い、制御ユニットは総合電気所等と通信を行うテレコンと専用のプロトコル通信を行うなど保護ユニットと制御ユニットで上位系との通信インターフェースも異なっている場合が多い。

また、制御ユニットから変電機器本体の制御装置を操作する場合および保護ユニットから変電機器本体の遮断器等の制御装置にトリップ指令を出す場合等各々独立した１対１対向の接点情報渡しにより操作している。

これに対し、本発明のプロセスバス構成では、前記アナログ入力器等がセンサーユニットに置き換わり、変電機器本体の制御装置に制御指令を出力し、保護ユニットからの指示により、遮断器を遮断する指令を出力する部分等が機器制御ユニット３０となり、前記保護演算器が保護制御ユニット２３の保護ユニット２２となり、前記制御演算器が保護制御ユニット２３の制御ユニット２１となる。

これらのユニットがプロセスバス２９に接続され、共通の通信プロトコルで相互通信を行う。また、上位系のステーションバス７と接続する制御ユニット２１および保護ユニット２２は当然、共通の通信プロトコルで通信を行うことになる。

つまり、プロセスバス構成とすることで、保護制御ユニット２３内の制御ユニット２１および保護ユニット２２はステーションバス７と共通の通信プロトコルで通信し、プロセスバス２９とも互いに共通の通信プロトコルで通信することができ、更に、従来、保護および制御で独立していた１対１対向方式による接点情報の伝送もプロセスバス２９を共用することにより、同一通信プロトコルで送信することができる。

このように、通信手段の標準化を図ることができるため、保護ユニット２２および制御ユニット２１の通信手段２２ｃと通信手段２１ｃとを共用化でき、また通信手段も共用化できるため、ＣＰＵおよび電源を分離する必要性もなくなり、通信手段、ＣＰＵおよび電源を保護および制御で共通化（一体化）することができる。

以上述べたように大きくは２つの理由から、保護制御ユニット２３は変電機器本体の監視、制御、保護の演算を行う共通ＣＰＵ２３ａと、ステーションバス７およびプロセスバス２９と通信を行う共通通信手段２３ｃと、共通ＣＰＵ２３ａと共通通信手段２３ｃを動作させる共通電源２３ｂとから構成することができる。このように構成した保護制御ユニット２３は、所定の演算周期にて保護および制御処理を逐次行う。

なお、保護制御ユニット２３は、センサーユニット２８で処理されたディジタル電気量（変電機器本体の主回路交流量の同期のとれた時刻付きディジタル電気量）をプロセスバス２９から取り込むため、プロセスバス２９の性能によっては、データ取り込み時間が保証できない場合もある。このような場合、演算周期はデータ取り込み時間のバラツキ、最大遅延、電力系統事故時の事故検出から変電機器本体へのトリップまでの許容時間等を考慮して最適値を決めればよい。

以上述べた、本実施形態によれば、制御と保護でハードウェアを分離する保護制御ユニット構成と比べ保護制御が一体化するため、ハードウェアを削減できると共に、保護制御ユニットの装置の小型化も実現し、装置の低コスト化が可能となる。

なお、制御ユニットと保護ユニットのハードウェアを一体化したことにより、故障に対する冗長性が低くなるが、これが許容できない場合、本保護制御ユニットを２重化して使用すればよい。本保護制御ユニットを２重化した場合、コストメリットがなくなるが、保護と制御とを分離した構成の保護制御ユニットと比較し、片方が故障してももう一方で保護および制御が可能であるため、システムの信頼性は高くなる。

（第４の実施形態の変形例）
この変形例の保護制御ユニット２３内のＣＰＵ、通信手段、電源の主機能は既に説明した実施形態と同じであるので、以下、この変形例での機能を中心に説明する。

図１１に保護制御ユニット２３の変形例の構成を示す。この変形例はＣＰＵのハードウェアを、変電器機本体の監視および制御を行う制御用ＣＰＵ２１ａと、電力系統の内外部事故を判定する保護演算を行う保護用ＣＰＵ２２ａとに分離すると共に、ステーションバス７との通信を行うステーションバス通信手段２３ｃ−１、プロセスバス２９と通信を行う制御用プロセスバス通信手段２３ｃ−３および保護用プロセスバス通信手段２３ｃ−２を設け、更に保護用ＣＰＵ２２ａ、制御用ＣＰＵ２１ａの共通電源２３ｂを設けるようにしたものである。なお、この場合ハードウェアにはＣＰＵ、電源、通信手段以外の図示しない周辺回路を有していることは言うまでもない。

図１１の構成では、ステーションバス通信手段２３ｃ−１と電源２３ｂとが保護用および制御用に共通するハードウェアであるが、ＣＰＵとプロセスバス通信手段とは保護用および制御用とも別個のハードウェアとして構成している。

このように保護用ＣＰＵおよび制御用ＣＰＵのハードウェアを分離する理由は、ＣＰＵ故障時に保護機能と制御機能が共に動作不能になることを回避して高信頼性の要求に応えるためである。

また、プロセスバス通信手段を保護用と制御用とでハードウェア分離する理由は、もし、プロセスバス通信手段に故障が発生した場合、図１や後述する図３４等に示すＣＭＵ３０、センサーユニット２８又は統合ユニット３９との通信機能が喪失し、変電機器の制御と保護の両方が実施不可能になるからである。

しかし本発明では、プロセスバス通信手段を保護用、制御用でハードウェアを分離するようにしたので、２重故障が起こらないかぎり、保護および制御の両機能が喪失することを回避することができる。

ステーションバス通信は、ＣＰＵやプロセスバス通信と比べて、不良時に上位系から変電機器を制御することはできないが、保護機能が喪失しないという利点がある。なお、コスト削減のためにステーションバス通信は制御用ＣＰＵ２１ａおよび保護用ＣＰＵ２２ａとで共通化しても良い。

また、電源については、保護用、制御用でハードウェアを分離させると一方の電源故障でも他方の動作が可能でるため、信頼性が高くなる。しかし、電源は発熱体であること、および占有スペースも大きくなるため、共通化する方が耐環境性能および小型化に有利である。耐環境性能および小型化を優先する場合は、電源は共通化しても良い。

次に、以上述べた変形例の作用について説明する。この変形例における通信形態は、例えば、ステーションバス通信手段２３ｃ−１を通信マスターとし、制御用ＣＰＵ２１ａ、保護用ＣＰＵ２２ａを通信スレーブとするマスター・スレーブ通信方式とすることができる。

マスター・スレーブ通信方式の具体例としては、例えば、マスター・スレーブ間をメモリによるデータ渡しとし、スレーブ側にメモリを搭載し、マスター側のみが、マスター、スレーブ間の伝送路を占有して、スレーブのメモリにリード／ライトアクセスできる形態とするなどである。この場合、メモリはスレーブ自身とマスター側からの両方向からアクセス可能なデュアルポートメモリ等を使用する方が送受信制御に調停機能が不要となる。

図１１はステーションバス通信手段２３ｃ−１と制御用ＣＰＵ２１ａ、保護用ＣＰＵ２２ａはバス形の通信媒体２３ｄで接続する構成例であるため、マスター・スレーブ通信方式とすることで、制御用ＣＰＵ２１ａ、保護用ＣＰＵ２２ａ、ステーションバス通信手段２３ｃ−１との間でバス占有権の調停が不要となり、通信処理の簡素化が可能になる。また、片方のＣＰＵ不良の影響で、不要にバス２３ｄを占有して、他方のＣＰＵ側の通信に支障が出ることを回避することができる。

但し、図１１は保護と制御でハードウェアを部分共通する場合の通信構成の一例であり、バス形接続だけに限定されるものではない。また、図１１は機能構成図であるが、物理的な構成を示すものではない。物理的な構成としては、例えば、保護機能部（保護用ＣＰＵ２２ａと保護用プロセスバス通信手段２３ｃ−２を実装した基板）、制御機能部（制御用ＣＰＵ２１ａと制御用プロセスバス通信手段２３ｃ−３を実装した基板）、ステーションバス通信部（同手段を実装した基板）、共通電源部（同電源を実装した基板又はユニュト）、バス部２３ｄ（バッグプレーン又はケーブル等）で機能毎に構成および接続する。

更に、本変形例を後述する第１２の実施形態へ適用した場合、図１１の制御用プロセスバス通信手段２３ｃ−３と、保護用プロセスバス通信手段２３ｃ−２は、プロセスバス２９ではなく、パラレスバス（内部バス）４５との通信手段（保護用、制御用でハードウェア分離）になることは言うまでもない。

（第５の実施形態）
図１２および図１４は、本発明に係わる保護制御システムの第５の実施形態を示す図であり、特に保護制御ユニットの構成および機能を説明するためのハードウェア構成図である。

この第５の実施形態は、前述の実施形態とは異なり、保護制御ユニット２３を回線制御ユニット２１−１と、保護ユニット２２−１とを別個のハードウェアで構成し、それぞれのユニットには自ユニットの機能の他に相手側のユニットの機能についても行えるようにソフトウェアをインストールしておき、一方のユニットが正常に動作できない場合、他方のユニットによって代行処理できるようにしたものである。

なお、図１２は保護ユニット２２−１側に不具合が生じ、回線制御ユニット２１−１側でバックアップ処理する場合を、また図１４は回線制御ユニット２１−１側に不具合が生じ、保護ユニット２２−１側でバックアップする場合を示している。

以下、図１２を参照して、保護ユニット２２−１側に故障が生じた場合から具体的に説明する。保護制御ユニットは、変電機器本体の監視、制御演算を行う回線制御用ＣＰＵ２１ａ、ステーションバス７、プロセスバス２９間の通信を行う制御用通信手段２１ｃ、制御用電源２１ｂからなる制御ユニット２１と、前記変電機器本体の保護演算を行う保護用ＣＰＵ２２ａ、ステーションバス７、プロセスバス２９間の通信を行う保護用通信手段２２ｃ、保護用電源２２ｂとからなる保護ユニット２２とから構成されている。

保護ユニット２２が故障（保護ユニット２２が正常に動作しない場合でリレー要素が誤動作、誤不動作する可能性がある場合も含む）した場合、この故障を制御ユニット２１−１に通知する（これを故障通知ANと呼ぶ）。この故障通知ANにより、制御ユニット２１−１は保護機能を代行する。

なお、保護ユニット２２−１が故障を自己検出でき、且つステーションバス７へ通信できるように構成してある場合は、保護ユニット２２−１から故障通知ANをステーションバス７に送信する。この故障通知ANの送信先として、直接、制御ユニット２１−１を指定するか、又は上位の集中監視制御装置３へ送信し、この集中監視制御装置３から折り返し、ステーションバス７を介して制御ユニット２１−１へ通信方法があるがこのうちのいずれでもよいし、また両者を併用して２重通信して故障通知の信頼度を高めても良い。更に、ブロードキャスト通信（同じネットワーク内に接続した装置は、全て受信処理しなければならない通信）で故障通知させる方法でもよい。

なお、保護ユニット２２−１が故障を自己検出できない場合（保護ユニットの停止など）、を想定して、他の装置でも保護ユニット２２−１の故障を検出するように、保護ユニット２２−１の動作確認をステーションバス７上の他装置が行うように講じておく。例えば、一定周期で制御ユニット２１−１と保護ユニット２２−１間の動作確認（相互の走行監視）をステーションバス７を介して行わせる監視機能を組み込むようにしておけば、保護ユニット２２−１の停止を制御ユニット２１−１が検出できる。

この場合、回線制御ユニット２１−１が直接検出するため、故障通知は不要である。また、保護ユニット２２−１からステーションバス７を介して、集中監視制御装置３に定期的に動作確認信号を送信し、この動作確認信号が途絶えた場合、保護ユニット２２−１の故障と判定する方法もある。集中監視制御装置３はこの故障を検出した場合、ステーションバス７を介して、回線制御ユニット２１−１に故障通信ＡＮを送信する。

以上述べたいずれかの方法により、故障通知ANを受けたか、あるいは故障を検出した回線制御ユニット２１−１は、保護機能を代行するために必要に応じて監視および制御処理を縮退し、制御用ＣＰＵ２１ａが保護機能を処理するための空き時間を確保する。監視および制御処理の縮退例の様子を図１３（ａ）、（ｂ）に示す。

同図（ａ）は、制御用ＣＰＵ２１ａの処理時間軸ｔに対し、一定の演算間隔（t1〜t7）を図示している。演算間隔内の時間tzは、計測、監視等の制御処理時間tx1と、空き時間tx2の合計となる。この状態で、保護機能を代行するためには、同図（ｂ）に示す通り制御機能を限定し、制御処理時間ty2（ty2≦tx1）を少なくすることで、保護リレー演算処理の時間ty1を確保している。但し、空き時間tx2内で保護機能が代行できる場合、制御処理の縮退が必要でないことは言うまでもない。

なお、回線制御ユニット２１−１で保護機能を代行する場合で、縮退等させた制御演算処理の渋滞で保護機能が実行できないときは、制御演算処理と保護演算処理にタスク優先度（優先度の高いタスクが発生した場合、優先度の低いタスクは実行を中断し、優先度の高いタスクを実行する）を設け、保護演算処理を制御演算処理より高い優先度のタスクとすればよい。このようにすることで制御演算処理に渋滞が起こっても保護演算処理には何ら悪影響を与えることはない。

また、ここで述べる縮退処理とは、制御演算処理の中で、重要度の低い演算処理を中断する方法とする他、タスク優先度管理と称し、保護機能を制御機能よりも高い優先度タスクとし、次に制御機能を多重優先度のタスクで構成し、最重要な保護機能、次に重要な制御機能、低い優先度の制御機能の順で限られた制御用ＣＰＵ２１ａの演算および処理時間を割り当てる方法等がある。

次に、図１４を参照して保護ユニット側で、回線制御ユニットをバックアップする場合について説明する。なお、図１２と同一部分には同一符号を付けて説明を省略する。

図１４において、回線制御ユニット２１−１が故障した場合、この故障を保護ユニットに故障通知AN1するか保護ユニット側で検出することにより、保護ユニット２２−１が制御機能を代行する。なお、故障通知の方法あるいは検出の方法は図１２の場合と同様なので説明を省略する。

この故障通知AN１を受けたか、あるいは故障を検出した保護ユニット２２−１は、保護用ＣＰＵの空き時間等（必要に応じて保護機能を縮退させる）を使って、保護用ＣＰＵ２２ａが回線制御および監視機能を処理する。

保護用ＣＰＵ２２ａの演算処理時間の割り当ての一例を図１５に示す。
同図では、保護用ＣＰＵ２２ａの処理時間軸t1に対し、一定の演算間隔（t11〜t17）を図示している。演算間隔内の時間tz1は、保護リレーに関する処理時間tx11と空き時間tx12となる。

この状態で、制御および監視機能を代行するために、同図に示す通り、空き時間tx12を使って制御機能の処理を行う。同図では、tx12＝ty12となっている。

なお、保護ユニット２２で回線制御機能を代行する場合、保護に関する演算処理の渋滞により、回線制御機能が実行できない場合は、回線制御演算処理と保護演算処理にタスク優先度を設け、回線制御演算処理は一部の保護演算処理より高い優先度のタスクとすればよい。このようにすることで保護演算処理に渋滞が起こっても制御演算処理に何ら悪影響を与えることはない。

従って、本実施形態によれば、変電機器本体を監視、制御する回線制御ユニットあるいは保護ユニットのいずれか一方が故障した場合でも、他のユニットが重要度の高い制御および監視機能を代行するため、電力系統システムの制御および監視機能喪失を回避でき、信頼性の高い制御を実現できる。

また、本実施形態のバックアップ（代行）が容易かつ有効に適用できる理由は、従来の１対１対向方式による接点情報渡しで制御および保護動作指令（遮断指令）等を出力させていた形態と比較し、プロセスバス構成とする本実施形態では通信手段がプロセスバスで標準化されている点にある。

１対１対向方式では、保護ユニット側の接点構成を制御代行できるようにハードウェア切替え等の仕組みを考慮する必要が生じコストアップにつながると共に、構成も複雑となり故障率も悪くなる。しかし、プロセスバス構成の本実施形態では、代行処理時はプロセスバスに送信するデータの宛先情報および処理内容等をソフトウェア処理で変更するだけで対応でき、特別なハードを考慮する必要がない。よって、代行は容易かつ有効に行える。

（第６の実施形態）
図１６は、本発明の第６の実施形態の主要部特に、統合ユニットとセンサーユニットとの結合関係を示す図である。
図１６は、同一電気所内の保護制御単位であるベイＢａｙが、単母線構成の電気所の線路回線とした場合の実施例であり、単相結線図で示している。母線２４より分岐する送電線２６の端子部分には、遮断器２５ＣＢの他に図示していないが断路器や接地開閉器を設置している。更に遮断器２５ＣＢの母線２４側および送電線２６側にはそれぞれ電流検出手段（ＣＴ）２７−１、２７−２を配置すると共に、送電線２６側に電圧検出手段（ＶＴ）２７−３を配置している。

前記電流検出手段２７−１、２７−２は、例えばロゴウスキーコイルや鉄芯コアの変流器、ファラデー効果による光変換型電流センサなどを使用する。また、電圧検出手段２７−３は、例えば容量分圧形の計器用変圧器や巻線型の計器用変圧器、ポッケルス効果による光変換型電界センサなどを使用する。なお、使用する電流検出手段、電圧検出手段の検出方式に応じて、センサーユニット２８のアナログ入力部を変更する。

センサーユニット２８は既に図２で説明したように、電流検出手段、電圧検出手段毎にその近傍例えばＧＩＳタンクの外周部に設置され、その出力端子は１：１対向の通信手段３８を介して統合ユニット（図中、ＭＵと表示する）３９に接続される。この統合ユニット（ＭＵ）３９は、図２に示したプロセス制御箱３１内に保護制御ユニット２３と一緒に収納される。

なお、ここで言う電流または電圧検出手段の近傍にセンサーユニットを配置するという意味は、電流または電圧検出手段とセンサーユニットの間を接続する電線が可能な限り短くなるようにセンサーユニットを配置するということである。

すなわち、電流または電圧検出手段の近傍に配置するとは、電流または電圧検出手段を収納するケースとセンサーユニットを収納するケースとその他の変電機器の位置関係が互いに干渉しない構造上取付けが可能な互いの位置関係において、可能な限り電線を短くする配置という意味である。

そしてこの統合ユニット（ＭＵ）３９は後述する図１８、図２０、図２４で示すように、内部に演算用ＣＰＵを備えており、各センサーユニット２８−１〜２８−３から送信されてきた各電流、各電圧のディジタル信号を例えば保護制御単位毎に伝送フレームに統合し、時刻付けをした後、プロセスバス２９を介して保護制御ユニット２３や監視制御装置４へ伝送する他、各センサーユニット２８−１〜２８−３から送信されてきたディジタル信号の感度補正演算を行ったり、位相補正演算を行うことができるように構成されている。

なお、各電流、各電圧のディジタル信号の統合は、保護制御単位毎に伝送フレームに統合することに限定されるものではなく、必要に応じて保護制御単位間にまたがって伝送フレームを統合するなど、臨機応変に組合せを選定できる。

また、保護制御単位毎に統合する場合であっても、１つの保護制御単位に対して１つのフレームに統合することに限定されるものではなく、１つの保護制御単位に対して２つ以上のフレームに統合して伝送しても良い。

例えば、図示していないが、変圧器回線では、変圧器の高圧側と低圧側を合わせて一つの保護制御単位とみなすが、高圧側の開閉装置と低圧側の開閉装置は必ずしも近接していない。このような場合、例えば、高圧側の電流、電圧のディジタル信号を一つの伝送フレームに統合し、一方、低圧側の電流、電圧のディジタル信号を別の一つの伝送フレームに統合してプロセスバスに接続する構成が考えられる。

なお、ここで述べた統合ユニット（ＭＵ）３９による各電流、各電圧のディジタル信号の統合に関する補足説明は、本明細書で説明するあらゆる実施の形態において適用されることは言うまでもない。

前記通信手段３８はディジタル通信線なのでノイズの影響を受けにくいが、耐ノイズ性を向上させる観点から光ファイバを採用する。統合ユニット３９と保護制御ユニット２３と機器制御ユニット３０は、プロセスバス２９で接続される。なお、機器制御ユニット３０の動作は第１の実施形態で説明した動作と同じである。
以上のような構成を有する本発明の第６の実施形態によれば、次の作用効果を奏することができる。

ベイ（Ｂａｙ）内には通常複数の電流検出手段、電圧検出手段およびそれぞれに対応するセンサーユニットが設置され、各センサーユニットの出力はプロセスバスを介して保護制御ユニット、機器制御ユニットと接続する必要があるわけである。ここで、各センサーユニットの出力を直接プロセスバスに接続する代わりに、統合ユニットで必要最小限の伝送フレームに統合することにより、プロセスバスのノードの数を必要最小限にすることができ、且つ、ベイ内の複数の電気量を必要最小限の伝送フレームで送信することができるので、プロセスバスを効率よく構成することができる。

また、センサーユニットを各電流検出手段と各電圧検出手段の近傍に配置して、電流検出手段と電圧検出手段の近傍で電気量をディジタル値に変換するので、２次出力が微少な電流検出手段と電圧検出手段を使用した場合でも、ノイズの影響を受けることなく高品質な電気量を機器制御ユニット、保護制御ユニットに伝送することができる。

なお、ベイ内の保護対象機器が三相一括構成の機器である場合、例えば図１６の各相の電流検出手段２７−１に対応するセンサーユニット２８−１を三相共通のセンサーユニットとして構成しても良い。電流検出手段２７−２、電圧検出手段２７−３についても同様に三相共通のセンサーユニットで構成しても良い。

この場合、当然のことながら、センサーユニットは３つ以上の入力端子を有し、センサーユニットは３相分以上の交流電気量をそれぞれディジタル変換し、３相分以上のディジタル値を統合して、統合ユニット３９へ送信する。

また、可能であれば、センサーユニット２８−２とセンサーユニット２８−３を統合して一つのセンサーユニットで構成しても良い。また、単相構成の機器であっても、可能であれば各相の電流検出手段に対応するセンサーユニットを三相共通のセンサーユニットとして構成しても良い。

以上に述べたように、各電流検出手段、各電圧検出手段毎に一つのセンサーユニットを対応させることは必ずしも必要ではなく、可能であれば複数の電流検出手段、電圧検出手段に対応するセンサーユニットでシステム構成しても良い。

（第７の実施形態）
図１７は、本発明の第７の実施形態の主要部を示し、特に統合ユニットとセンサーユニットの結合関係を示す図である。

図１７中、保護制御ユニット２３、統合ユニット３９−１およびセンサーユニット２８−１〜２８−ｎの主機能については既に説明済みなので、本実施形態ではセンサーユニットにおけるサンプリング同期および時刻付けの機能を中心に説明する。

統合ユニット３９−１はセンサーユニット２８−１〜２８−ｎから出力された変電機器本体の抽出電流又は電圧に対応するディジタルデータを、１対１対向方式の通信路３８−１〜３８−ｎを介して取り込み、例えば保護制御単位毎に伝送フレームに統合した上で、時刻付けをしてプロセスバス２９へ送信する機能を備えていることについては前述した通りである。

そして本実施形態ではこの機能を実現するために、統合ユニット３９−１はＧＰＳ受信機４１（ＧＰＳ：Global Positioning System：全地球測位システム）で受信したＧＰＳ信号を入力し、このＧＰＳ信号から時刻同期用基準信号および基準時刻データを抽出および生成する。

そしてこの時刻同期用基準信号および基準時刻データを専用の１対１対向方式の通信路４０を介して前記センサーユニット２８−１〜２８−ｎに送信する。センサーユニット２８−１〜２８−ｎは、１対１通信路４０から取り込んだ時刻同期用基準信号および基準時刻データにより、変電機器本体主回路から抽出された交流電気量の時刻同期（サンプリング同期および時刻付け）を行うように構成している。

次に示す図１８は統合ユニット３９−１の構成の一例を示す図である。図１８において、３９ｅは前記複数のセンサーユニット２８−１〜２８−ｎとの１対１対向通信によりデータを取り込むセンサーユニットデータ統合手段であり、３９ａは上位の保護制御ユニット２３と通信するプロセスバス通信手段である。

前述したＧＰＳ受信機４１の出力信号（一例を後述する図２８の波形WV1で示す）は、基準信号入力手段３９ｄに入力され処理される。この基準信号入力手段３９ｄの受信処理により抽出した時刻同期用基準信号（高精度な１秒パルス信号）と１秒パルス毎の基準時刻データ（絶対時刻）とを伝送路３９ｇを介して基準信号分配手段３９ｃ入力する。

この基準信号分配手段３９ｃは、専用の１対１通信路４０を介して前述のセンサーユニット２８−１〜２８−ｎに時刻同期用基準信号と１秒パルス毎の基準時刻データとを分配送信する。ＣＰＵ３９ｂは、プロセスバス通信手段３９ａ、センサーユニットデータ統合手段３９ｅ、分配手段３９ｃを内部バス３９ｆを介して制御し、センサーユニット２８−１〜２８−ｎから保護制御ユニット２３への通信プロトコル変換を実施する。

本実施形態では、このように複数のセンサーユニット２８−１〜２８−ｎで取り込んでディジタル値に変換する電気量の同期および時刻付けは各センサーユニット２８−１〜２８−ｎ毎に行う。これにより、各センサーユニット２８−１〜２８−ｎ間で同期のとれたディジタルデータ（時刻付き）を提供できる。なお、センサーユニットの自体の構成例は既に図３（ａ）で示した通りである。

次に、上述した実施形態に対し、１対１対向の通信路４０を省いた変形例を図１９で説明する。この実施形態の場合、統合ユニット３９−２と、センサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎとは次のような関係になっている。

すなわち、統合ユニット３９−２は、ｎ台のセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎのディジタル出力を１対１対向方式の通信路３８を経由して受信すると共に、ＧＰＳ受信機４１からの出力信号（ＧＰＳ信号）を入力してこれのＧＰＳ信号から時刻同期用基準信号および基準時刻データを抽出する基準信号入力機能を備え、さらにこの抽出した時刻同期用基準信号および基準時刻データを前記１対１対向方式の通信路３８を介して前記センサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎへ送信する。

これにより、変電機器本体内主回路交流の電気量に対し、センサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎで時刻同期（サンプリング同期および時刻付け）を行う。なお、ＧＰＳ受信データの利用は本発明を限定するものではなく、あくまでも一例である。

次に、図１９の特徴について説明する。なお、本図は図１７に対し、統合ユニット３９−２とセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎ間の送受信を１経路の通信路３８で行う点が相違し、これ以外の機能および作用は図１７の場合と同様であるので、相違する部分のみ説明する。

この図１９の実施形態では、１対１対向通信路３８によりセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎから統合ユニット３９−２へのディジタルデータを送信し、また同通信路３８により統合ユニット３９−２からセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎへの時刻同期用基準信号および基準時刻データを送信するので、通信路３８はシリアル通信路とすることでケーブル配線スペースを小さくすることができる。

この場合、通信路３８上のデータ送受信は双方向通信となる。いわゆる半２重通信等である。シリアル媒体で双方向通信する場合、送受信データの衝突を避けるため、データ通信をアービトレーションする必要がある。

本実施形態の場合、センサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎにて変電機器本体の電気量のサンプリング同期および時刻付けを行うために、時刻同期用基準信号および基準時刻データを、確実に所定のタイミングで遅れなく統合ユニット３９−２からセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎへ送信することが必須である。

このため、統合ユニット３９−２が本通信路３８の送受信する優先権を有する必要がある。例えば、統合ユニット３９−２をマスター（親局）とし、センサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎをスレーブ（子局）とする。このマスター・スレーブ方式では、マスター側がスレーブ側にポーリングして、スレーブ側から送信要求があるか問い合わせ、マスター側が受信してよい場合にスレーブ側に送信許可信号を送信し、この送信許可信号を送信後、マスターは受信待ち状態になる。

この送信許可信号を受信したスレーブ側は送信権を得たため、マスターへ変電機器本体の電気量のディジタル値をシリアル送信する。逆にマスター側は受信待ち以外では、常にスレーブに対し、データ送信できる方式とする。これにより、統合ユニット３９−２は確実に遅れなくセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎに時刻同期用基準信号および基準時刻データを送信でき、この送信間隔の空き時間に所定の周期でポーリングしてセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎから変電機器本体の電気量のディジタルデータを受信する。

ＧＰＳ受信機４１を用いた場合、時刻同期用基準信号および基準時刻データは１秒周期でよい。これは、センサーユニット２８ｂ−１〜センサーユニット２８ｂ−ｎにて変電機器本体の電気量をサンプリングする周期（例えば2400Hz、2880Hz等の電気角７．５度等）より、十分長く、前記電気量のディジタルデータを統合ユニット３９−２が受信することに支障はない。

また、ポーリング方式ではなく、スレーブ側のセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎにデュアルポートメモリ等を備え、このメモリをインターフェースとして、センサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎは自身のユニット内部で前記メモリをアクセスするようにすると共に、マスター側の統合ユニット３９−２は通信路３８を独占使用して前記メモリ上のデータを読み込むようにすることで、変電機器本体の電気量のディジタルデータを取り込むことができる。

また、統合ユニット３９−２からセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎに時刻同期用基準信号および基準時刻データを送信し、このデータを受信したセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎは時刻同期用基準信号を割込み信号とし、基準時刻信号はシリアル受信データとして処理する方法等もある。

この方法はマスターである統合ユニット３９−２が送信および受信共に通信路３８を占有することによって達成できる。なお、図１９の実施形態で採用する統合ユニット３９−２の詳細構成は例えば図２０に示す構成である。

この図２０で示した統合ユニット３９−２と図１８との相違点は、基準時刻分配手段３９ｃ−１から１対１対向通信路４０を無くすことにより、時刻同期用基準信号および基準時刻データを統合ユニット３９−２内部で伝送路４０−１経由にて、センサーユニットデータ統合手段３９ｅ−１に出力する点にある。センサーユニットデータ統合手段３９ｅ−１は先に説明した通信アービトレーション機能を装備している。

また、この実施形態で採用するセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎの構成は例えば図２１に示す構成となる。図３（ａ）との相違点は、時刻同期用基準信号および基準時刻データを取り込んでいた１対１対向通信路４０ａを無くし、入出力手段が一つの通信路３８−１である半２重シリアル通信の送受信を行う入出力手段２８ｂ−ｇとなる点にある。なお、電源は図示を省略してある。この場合、内部バス２８ｅを介して、サンプリング同期入力回路２８ｄ、同期手段２８ｂ−ａおよびＣＰＵ２８ｆ間でサンプリング同期および時刻付けを制御する。

以上述べた２つの実施形態によれば、従来の回線制御装置および保護装置から、アナログ入力回路を分離した本発明の構成においても、アナログ入力の時刻同期が可能になり、特に高い精度が要求される保護リレー演算が可能になる。また、アナログ入力回路を備えたセンサーユニットにて、時刻同期（サンプリング同期および時刻付け）を行うため、最も安定した時刻同期を実現することができる。

更に、時刻付き同期データをセンサーユニットで処理するため、統合ユニットと保護制御ユニット間では、多少の遅延は許容でき、通信速度がトラフィックの状態により影響を受ける汎用イーサネット等を用いても、プロセスバス２９を構成でき、プロセスレベル、ベイレベル間の装置の拡張等の柔軟性も高くなる。

また、ＧＰＳデータを変電所内又は変電所間で基準とするため、変電所内又は変電所間で同一の時刻、同一の基準信号が扱える。よって、変電所内又は変電所間の時刻同期が高精度かつ容易に行える。

なお、本実施形態では、ＧＰＳデータを図１６に示した第６の実施形態のシステムにおける共通基準信号として、時刻同期に使用する例であるが、ＧＰＳデータを利用する形態でなく、例えば、基準信号および時刻発生器を設け、これを本システムや変電所間の共通基準信号として扱ってもよいことは言うまでもない。

また、統合ユニットとセンサーユニット間の通信を共通のシリアルケーブルにて半２重シリアル通信で接続することもでき、この場合、送信、受信を分けるいわゆる全２重通信としなくてもよく、通信ケーブルを半減させることができ、コストおよびケーブル配線スペースの縮小に効果がある。

なお、本実施形態はすべての請求項に記載している内容の実施形態の統合ユニットとセンサーユニットの時刻同期（サンプリング同期と時刻付け）について、適用できることは言うまでもない。

（第７の実施形態の変形例）
保護制御ユニット、統合ユニット、センサーユニットの主機能は既に説明した実施形態態で説明済みなので、この変形例での機能を中心に以下、説明する。

この変形例と第７の実施形態（システム構成）および統合ユニットの構成（ＧＰＳ等のデータを利用する点も含めて）は同じである。

異なる点は、統合ユニット３９とセンサーユニット２８−１〜２８−ｎにおける変電機器本体の主回路交流の電気量に対するサンプリング同期および時刻付けの機能分担である。よって、異なる部分のみ説明する。

統合ユニット３９からセンサーユニット２８−１〜２８−ｎへは通信路４０を介して時刻同期用基準信号のみ送信する。この時刻同期用基準信号の具体例は図２８記載の信号SPTである。

また、この信号SPTの元になる信号の具体例は図２８記載の波形WV1である。これら信号SPTおよび波形WV1の詳細については、第１０の実施形態の該当部分で説明済みである。

センサーユニット側２８−１〜２８−ｎの処理は図３（ｂ）に示す手順S2、手順S3のサンプリング同期に限る。このサンプリング同期により各センサーユニット２８−１〜２８−ｎ間でサンプリング同期のとれた変電機器本体の主回路交流の電気量（電流又は電圧）のディジタル値データを統合ユニット３９へ送信する。
統合ユニット側の処理は、図３（ｂ）に示す時刻付け処理S4である。

以上の通り、センサーユニットと統合ユニットはサンプリング同期と時刻付けを機能分担する。

プロセスバス２９で統合ユニット３９と結合した保護制御ユニット２３では、統合ユニット３９から、サンプリング同期をとった時刻付き電気量（ディジタル値）を取り込み、変電機器本体の監視、制御および保護を行う。

なお、この変形例においても、第７の実施形態で挙げた他の実施形態同様、統合ユニット３９とセンサーユニット２８ｂ−１〜２８ｂ−ｎ間のPoint−To−Point通信路４０を削除し、図１９の通信路３８で全て送受信データを共通の通信媒体（シリアルバス）で行うこともこの変形例の他の実施例に当たる。

この変形例によれば、従来の回線制御装置および保護装置から分離したアナログ入力の時刻同期が可能になる。これにより、特に、高い精度が要求される保護リレー演算が可能になる。また、アナログ入力回路を備えたセンサーユニットにて、サンプリング同期を行うため、最も安定したサンプリング同期を実現する。

時刻付けに関しては、統合ユニットで処理する。よって、統合ユニットと保護制御ユニット間では、多少の遅延は許容でき、通信速度がトラフィックの状態により影響を受ける汎用イーサネット等を用いても、プロセスバス２９を構成でき、プロセスレベル、ベイレベル間の装置の拡張等の柔軟性も高くなる。また、センサーユニットで時刻付けが不要になるため、システム構成上、装置台数が多くなる各センサーユニットの処理負荷および統合ユニットへの伝送量を抑えることが可能となる。

更に、ＧＰＳデータを変電所内又は変電所間で基準とするため、変電所内又は変電所間で同一の時刻、同一の基準信号が扱える。よって、変電所内又は変電所間の時刻同期が高精度かつ容易に行える。

なお、この変形例では、ＧＰＳデータを請求項１記載のシステムの共通基準信号として、時刻同期に使用する例であるが、ＧＰＳデータを利用する形態でなく、例えば、基準信号および時刻発生器を設け、これを本システムや変電所間の共通基準信号として扱ってもよいことは言うまでもない。

また、統合ユニットとセンサーユニット間の通信を共通のシリアルケーブルにて半２重シリアル通信で接続することもでき、この場合、送信、受信を分けるいわゆる全２重通信としなくてもよく、通信ケーブルを半減させることができ、コストおよびケーブル配線スペースの縮小に効果がある。

なお、この変形例はすべての請求項に記載している内容の実施形態の統合ユニットとセンサーユニットの時刻同期（位相同期と時刻付け）について、適用できることは言うまでもない。

（第８の実施形態）
図２２は、本発明に係わる保護制御システムの第８の実施形態を示す図であり、特に主要部の構成を示す図である。

図２２において、保護制御ユニット２３、統合ユニット３９−３、センサーユニット２８ｃ−１〜２８ｃ−ｎの主機能は既に説明した実施形態とほぼ同じなので、実施形態で特徴ある機能を中心に説明する。

図２２に示す通り、本実施形態では、統合ユニット３９−３からセンサーユニット２８ｃ−１〜２８ｃ−ｎへ時刻同期用基準信号を送信する１対１対向通信路４０を省いている。その代わりに、センサーユニット２８ｃ−１〜２８ｃ−ｎの特定のセンサーユニット（例えばセンサーユニット２８ｃ−１）から、他のセンサーユニット（例えばセンサーユニット２８ｃ−２〜センサーユニット２８ｃ−ｎ）に対し共通の専用通信路４０−２を介して同期用基準信号を配信する。

すべてのセンサーユニット２８ｃ−１〜２８ｃ−ｎは、この同期用基準信号（一定周期を通知するパルス信号等）を共有し、図３（ａ）に示す同期手段２８ａ（但し、本実施形態では通信路４０ａが通信路４０−２に変わる）にて、センサーユニット内に装備したクロック発振周波数を分周して生成したサンプリング信号と同期用基準信号を使って、図３（ｂ）の手順S２，S３相当の処理を行う。

なお、同期用基準信号は例えば、後述する図２８に記載の信号SPT相当がその一例となる。信号SPTの説明は第１０の実施形態の該当説明文に記す。

統合ユニット３９−３側の処理は、図３（ｂ）に示す時刻付け処理S4と同じである。統合ユニット３９−３の構成は図２０において、通信路４０−１、基準信号分配手段３９ｃ−１、伝送路３９ｇを取り除き、内部バス３９ｆと基準信号入力手段３９ｄを接続した構成と同じである。

この場合、ＧＰＳ受信機４１から入力した信号から、基準信号入力手段で抽出した時刻同期用基準信号と基準時刻データ（基準信号入力手段が入力する信号の具体例は図２８記載の波形WV1相当である。WV1の説明は第１０の実施形態の該当説明文に記す。）をＣＰＵ３９ｂで処理して、センサーユニットデータ統合手段３９ｅ−１からセンサーユニット２８ｃ−１〜２８ｃ−ｎの同期した「変電機器本体の主回路交流の電気量（ディジタル値）」を取り込み、時刻付けを行う。時刻付け方法は図３（ｂ）の処理S4である。

以上述べた通り、サンプリング同期と時刻付けを統合ユニット３９−３とセンサーユニット２８ｃ−１〜２８ｃ−ｎで機能分担する。

プロセスバス２９で統合ユニット３９−３と結合した保護制御ユニット２３では、統合ユニット３９−３からのサンプリング同期をとった時刻付付き「変電機器本体の主回路交流の電気量（ディジタル値）」を取り込み、変電機器本体の監視、制御および保護を行う。

上記説明では、センサーユニットでのサンプリング同期用基準信号を特定のセンサーユニットから、他のセンサーユニットに分配する例を説明したが、変形例として、変電所内又は変電所間で共通の信号発生器を設け、この信号発生器で生成した同期用基準信号を各センサーユニットに送信する構成でもよい。この信号発生器にＧＰＳ受信機を利用しても良いことは言うまでもない。本実施形態によれば、従来の回線制御装置および保護装置から、アナログ入力回路を分離した本発明の構成においても、アナログ入力の時刻同期が可能になる。

これにより、特に、高い精度が要求される保護リレー演算が可能になる。また、アナログ入力回路を備えたセンサーユニットにて、サンプリング同期を行うため、最も安定したサンプリング同期を実現する。

時刻付けに関しては、統合ユニットで処理するので、統合ユニットと保護制御ユニット間では多少の遅延は許容でき、通信速度がトラフィックの状態により影響を受ける汎用イーサネット等を用いても、プロセスバス２９を構成でき、プロセスレベル、ベイレベル間の装置の拡張等の柔軟性も高くなる。

また、センサーユニットで時刻付けが不要になるため、システム構成上、装置台数が多くなる各センサーユニットの処理負荷および統合ユニットへの伝送量を抑えることが可能となる。

また、統合ユニットからセンサーユニットへサンプリング同期に必要な信号を配信する専用の通信手段が不要になり、センサーユニットと統合ユニット間の多数の前記専用ケーブルを削減できる。

更に、本実施形態においても、第７の実施形態と同様に統合ユニットでの時刻付けは、ＧＰＳデータを変電所内又は変電所間で基準とするため、変電所内又は変電所間で同一の時刻が扱える。よって、変電所内又は変電所間の時刻付けが高精度かつ容易に行える。

なお、本実施形態では、ＧＰＳデータを変電機器保護制御システムに共通の基準時刻データとして、時刻付けに使用する例であるが、ＧＰＳデータを利用する形態でなく、例えば基準信号および時刻発生器を設け、これを本システムや変電所間の共通基準信号として扱ってもよいことは言うまでもない。また、本実施形態は上述した他の実施形態の統合ユニットとセンサーユニットの時刻同期（位相同期と時刻付け）について、適用できることは言うまでもない。

（第９の実施形態）
本発明の第９の実施形態について図２３から図２６を参照して説明する。図２３は、本発明に係わるの変電機器保護制御システムの第９の実施形態を示す図であり、特に主要部を説明する構成図である。

なお、保護制御ユニット２３、統合ユニット３９−４、センサーユニット２８ｄ−１〜２８ｄ−ｎは既出の実施形態で、その主要機能は説明済みであるので、本実施形態特有な機能を中心に説明する。

図２３から判るように、第８の実施形態の図２２に示すセンサーユニット間で同期用基準信号を送信していた伝送路４０−２を、本実施形態では削除している。本実施形態では、統合ユニット３９−４は図２４に示す構成例を採用する。

図２４は図２０と比較し、統合ユニット３９−４に同期手段３９ｈを装備させ、ＣＰＵ３９ｂと内部バス３９ｆで結合している。つまり、変電機器本体主回路の電気量のサンプリング同期および時刻付けは全て統合ユニット３９−４にて行うように構成されている。

このため、統合ユニット３９−４と接続するｎ台のセンサーユニット２８ｄ−１〜２８ｄ−ｎには、各センサーユニット間の同期を必須条件とせず、各センサーユニットでサンプリングした電気量のＡ／Ｄ変換データ（ディジタル値）を１対１通信路３８へ送信することになる。

すなわち、本実施形態のセンサーユニット２８ｄ−１〜２８ｄ−ｎは、変電機器本体主回路の電気量のＡ／Ｄ変換データを送信するだけの機能を持てば良いので、図３（ａ）に示す構成回路の同期手段２８ａおよびＣＰＵ２８ｆを削除することができる。従って、センサーユニットの構成は極めてシンプルなハード構成となる。

なお、ＣＰＵ２８ｆは高精度なＣＰＵ相当の制御ＬＳＩが不用という意味であり、サンプリング同期入力回路２８ｄと出力手段２８ｇを制御する最小限の制御手段の実装は必要になる場合もある。

次に、統合ユニット３９−４でサンプリング同期および時刻付けを行う方法の具体例を説明する。第一の方法としては、センサーユニット２８ｄ−１〜２８ｄ−ｎの特定のセンサーユニットからサンプリングする電気量のＡ／Ｄ変換データ（ディジタル値）に同期用基準信号を追加し、１対１対向通信路３８へ送信する。この同期用基準信号に基づき、センサーユニット２８ｄ−１〜２８ｄ−ｎのディジタル出力の同期補正を行う。

この同期用基準信号を取り込んだ統合ユニット３９−４では、この信号をセンサーユニット２８ｄ−１〜２８ｄ−ｎからのディジタルデータに対する同期用の基準信号として、図３（ｂ）に示す手順S2、S3の時刻同期用基準信号の代用として使用する。手順S4はＧＰＳ等のデータから抽出した時刻同期用基準信号を使用することは言うまでもない。

なお、統合ユニット３９−４でＧＰＳ受信機から取り込む時刻同期用基準信号および基準時刻信号の具体例は図２８記載の波形WV1である。波形WV1の説明は第１０の実施形態の該当説明文に記す。また、本実施形態では、センサーユニットからのディジタルデータは非同期でサンプリングしたものであるので、図３（ｂ）に示す補完処理の手順S1も必要に応じて実施する。

以上述べた第一の方法の特徴は、センサーユニット２８ｄ−１〜２８ｄ−ｎから統合ユニット３９−４へ送信する電気量のディジタルデータに同期用基準信号を追加する点にある。この同期用基準信号は正弦波、矩形波、周波数を特に制限するものではない。

この同期用基準信号の一例として、変電機器本体内主回路交流の電流又は電圧のアナログ電気量に対する基本波とした場合について述べる。図３（ａ）に示すアナログ入力手段２８ｂに、基本波入力用チャネルを１ポート（基本波入力専用チャネル）設ける。この基本波も他のアナログ電気量と同様にサンプリング同期入力回路２８ｄで処理し、出力手段２８ｇにて１対１対向通信路３８へ送信する。なお、本実施形態では、各センサーユニットに図３（ａ）の同期手段２８ａは必要ない。

シリアルリンクで構成した１対１対向通信の場合、図２５で示すように、各チャネル（チャネル１：CH１、チャネル２：CH2…チャネルｎ：CHｎにおいて、例えば、チャネルｎを基本波チャネルとする等）のディジタルデータが逐次出力される。このデータを統合ユニット３９ｄが取り込み、基本波を基準として、全センサーユニット２８ｄ−１〜センサーユニット２８ｄ−ｎから取り込んだ全チャネルの電気量（ディジタル値）の同期処理を行う。

図２６は、統合ユニット３９−４が取り込んだセンサーユニットの各チャネルの電気量を示す波形図であり、このうちセンサーユニット２８ｄ−１の任意チャネルの電気量を示す波形をSf100とし、センサーユニット２８ｄ−２の任意チャネルの電気量を示す波形をSf101とし、センサーユニット２８ｄ−ｎの基本波チャネルの電気量（同期用基準信号）を示す波形をSf10nと仮定している。

波形Sf100、波形Sf101は、同期用基準信号である波形Sf10nの位相にあわせ込む（同図において、波形Sf100のSf10nへのあわせ込み矢印SY100、波形Sf101のSf10nへのあわせ込み矢印SY101をあわせ込みの概念図として図示）ことで、波形Sf100、波形Sf101の電気量データを位相補正する。位相補正した電気量に対する時刻付けは図３（ｂ）の手順S4に従う。

なお、第１の方法では、特定のセンサーユニットから同期用基準信号を付加しているが、この同期用基準信号を付加するセンサーユニットが複数になることを許容する。複数になれば、１装置のセンサーユニットが故障しても、他のセンサーユニットからの同期用基準信号で再位相補正できる。

第２の方法としては、センサーユニット２８ｄ−１〜２８ｄ−ｎのディジタル出力の中で、最も位相遅れの大きい電気量の波形を基準にして、他の電気量の位相を合わせ込む方法もある。以上の具体例でサンプリング同期させ、ＧＰＳ信号等から抽出した時刻同期用基準信号および基準時刻データに基づき、図３（ｂ）の手順S４で時刻付けを行う。

プロセスバス２９で統合ユニット３９−４と結合した保護制御ユニット２３では、サンプリング同期をとった時刻付き電気量（ディジタル値）を取り込み、変電機器本体の監視、制御および保護を行う。

従って、本実施形態によれば、従来の回線制御装置および保護装置から、アナログ入力回路を分離した構成ではあるが、アナログ入力の時刻同期が可能になる。これにより、特に、高い精度が要求される保護リレー演算が可能になる。

時刻付けは、統合ユニットで処理する。よって、統合ユニットと保護制御ユニット間では、多少の遅延は許容でき、通信速度がトラフィックの状態により影響を受ける汎用イーサネット等を用いても、プロセスバス２９を構成でき、プロセスレベル、ベイレベル間の装置の拡張等の柔軟性も高くなる。

また、サンプリング同期処理も統合ユニットで行うため、センサーユニットにサンプリング同期のための回路、高速演算を行うＣＰＵ等が不要になり、センサーユニットはアナログデータをディジタル値に変換し、統合ユニットへ垂れ流すだけで良く、センサーユニットのハード規模を小さくできる。

センサーユニットは本システム構成では、保護制御ユニット、統合ユニットに対し、多数、変電機器本体又は本体近傍に設置する場合が多い。センサーユニットのハード規模が小さくなることで、センサーユニットおよびシステムの故障率を抑え、低コスト化することが可能になる。

また、センサーユニットで時刻付けが不要になるため、システム構成上、装置台数が多くなる各センサーユニットの処理負荷および統合ユニットへの伝送量を抑えることが可能となる。更に、ＧＰＳデータ等を変電所内又は変電所間で基準とするため、変電所内又は変電所間で同一の時刻が扱え、変電所内又は変電所間の時刻同期が高精度かつ容易に行える。

なお、本実施形態では、ＧＰＳデータを請求項１記載のシステムの共通基準信号として、時刻同期に使用する例であるが、ＧＰＳデータを利用する形態でなく、例えば、基準信号および時刻発生器を設け、これを本システムや変電所間の共通基準信号として扱ってもよいことは言うまでもない。

更に、本実施形態は上述した他の実施形態の統合ユニットとセンサーユニットの時刻同期（位相同期と時刻付け）について、適用できることは言うまでもない。

（第１０の実施形態）
次に、本発明の第１０の実施形態について、図２７および図２８を参照して説明する。図２７は、本発明に係わる変電機器保護制御システムの第１０の実施形態を示す主要部構成図である。

保護制御ユニット、統合ユニット、センサーユニット、機器制御ユニットは既出の実施形態で、その主機能を説明してあるので、ここでは本実施形態特有の機能を中心に説明する。

図２７において、統合ユニット３９はＧＰＳ受信機４１から時刻同期のための基準信号を入力し、信号SPT（変電機器本体の主回路交流の電気量のサンプリング同期および高精度な時刻付け（１マイクロ秒程度の精度等）用信号）をセンサーユニット２８−１〜２８−ｎへ配信すると共に、ＧＰＳ受信機４１の前記基準信号から変電機器本体の状態イベントに対する時刻付け用基準信号SOEを機器制御ユニット３０−１〜３０−ｎへプロセスバス２９経由で保護制御ユニット２３、機器制御ユニット３０−１〜３０−ｎに配信するように構成されている。

変電機器本体の状態イベントとは、例えばガス遮断器等では、ガス圧力、温度、油圧、開閉器の開閉状態、開閉動作、機器故障（油圧用ポンプ等のアラーム等）等である。これらは、監視制御対象項目ではあるが、変電機器本体主回路電気量から事故判定等を行う保護機能と比較すると、監視制御用状態（状態イベント）への時刻付けは高精度な時刻付けを必要としない。

事故判定等の保護機能では、電気量の時刻同期は通常１マイクロ秒程度の精度が必要とされるが、変電機器本体の監視制御用状態イベント（主機動作状態等）は１ミリ秒の精度で十分とされている。プロセスバス２９をＬＡＮ等の双方向通信とすると、プロセスバス２９に保護制御ユニット２３、統合ユニット３９、機器制御ユニット３０−１〜３０−ｎが接続されることで、プロセスバス２９のトラフィック状態により、通信時間にばらつきがあり、一定時間が保証されない。そのため、１マイクロ秒の時刻データ配信には適さないが、１ミリ秒オーダであれば通信遅延およびばらつきを考慮しても可能な仕様である。

この１ミリ秒の時刻付けの基準となる信号SOEを統合ユニット３９からプロセスバス２９経由で機器制御ユニット３０−１〜３０−ｎへ送信する。機器制御ユニット３０−１〜３０−ｎでは、この基準信号SOEにより変電機器本体の状態イベントの時刻付けを行う。

図２８は時刻同期用基準信号と時刻データの関係の一例を示す図である。ＧＰＳ受信機４１から統合ユニット３９へ送信される基準信号WV1は、例えば、１秒毎のパルス信号に時刻データTIMEが重畳した信号である。パルス間隔TI1（TP1トリガからTP1-1まで）は高精度な１秒周期である。この１秒パルス間にＧＰＳ絶対時刻等の時刻データTIMEが重畳しており、統合ユニット３９では、この基準信号WV1から高精度１秒割込みを生成し、且つ、時刻シリアルデータTIMEを抽出する。

前述した第７の実施形態では、基準信号WV1をそのままセンサーユニット２８−１〜２８−ｎへ配信する方法等がとられ、前述した第７の実施形態の変形例では、時刻データTIMEを取り去った高精度１秒割込み信号（基準信号）SPTをセンサーユニット２８−１〜２８−ｎへ配信する方法等がとられる。

統合ユニット３９からセンサーユニット２８−１〜２８−ｎ間を１対１対向伝送のシリアル伝送等とすると、信号衝突もなく、高速に基準信号SPTの配信ができ、配信時間のバラツキも少ない。

この場合、シリアル通信時間の遅れ（固定時間）はTD2（＝TD2-1）であり、この遅れのバラツキは１マイクロ秒より小さいものであり、保護演算用の電気量への時刻付けおよびサンプリング同期用基準信号として精度上、問題ない。

次に、基準信号SOEについて述べる。プロセスバス２９を、例えばパケット送信の双方向シリアルバス（ＬＡＮ等）とした場合、プロセスバス２９経由で時刻付きパケット信号SOEは、TP1およびTP1-1のタイミングで統合ユニット３９から機器制御ユニット３０−１〜３０−ｎへ配信される。ＬＡＮ等のパケット送信ではパケットデータの衝突が発生するため、トラフィックによっては、時刻付きパケットSOEの配信時間の遅れおよびばらつきが発生する。

この場合、プロセスバス２９配信の遅れ時間はパケットSOEのSOE1およびSOE1-1受信タイミングとタイミングTP1およびTP1-1間の時間はTD3（≠TD3-1）とばらつき、データ衝突が多発すると、１秒周期TI1と機器制御ユニット３０−１〜３０−ｎで受信した１秒周期TI3は数百マイクロ秒程度の精度低下が予想される。しかし、この程度の精度低下は、状態イベントの時刻付けには精度上問題ないレベルである。

本実施形態により、プロセスバスをＬＡＮ等の双方向シリアルバスで構成しても、状態イベントの時刻付けは本構成で可能となる。また、複数の機器制御ユニットへ統合ユニットから共通プロセスバス経由で状態イベント用時刻基準信号を配信する場合、配信用通信ケーブル等を複数敷設する必要もなく、低コストで状態イベントの時刻付けシステムが構成できる。

なお、本実施形態で説明した統合ユニットから機器制御ユニットへ状態イベント用基準信号を配信し、機器制御ユニットにて状態イベントに時刻付けする技術は、他の実施形態の統合ユニットと機器制御ユニットに対しても適用できることは言うまでもない。

（第１１の実施形態）
図２９は、本発明に係わる変電機器保護制御システムの第１１の実施形態を示す図であり、特に変電機器本体とセンサーユニットとの関係を示す図である。本実施形態は、図１６の実施形態を一部変更したものであり、図１６と大きく異なる点は、図１６が各センサーユニット２８の出力を統合する統合ユニット３９を設けたのに対し、本実施形態では、電流検出手段２７−１、２７−２、電圧検出手段２７−３から検出されたアナログデータをアナログ回路３８´を通して共通のセンサーユニット２８´に導き、このセンサーユニット２８´でディジタルデータに変換し、プロセスバス２９に伝送するようにした点にある。

この実施形態の場合、センサーユニット２８´は、例えばプロセス制御箱３１内で保護制御ユニット２３と共に収納する。各電流検出手段、各電圧検出手段とセンサーユニット２８の間は前述のようにアナログ回路３８´で接続され、センサーユニット２８と保護制御ユニット２３と機器制御ユニット３０は、プロセスバス２９で接続される。

以上のような構成を有する第１１の実施形態の変電機器保護制御システムは、次の動作を行う。電流検出手段２７−１，２７−２、電圧検出手段２７−３の出力は、保護制御ユニット２３近傍に設置されたセンサーユニット２８にアナログ電気信号として送信される。

センサーユニット２８は入力した各電流、各電圧のアナログ電気信号をディジタル値に変換し、これらを例えば保護制御単位毎に伝送フレームに統合し、且つ時刻付けをしてプロセスバス２９を介して保護制御ユニット２３へ伝送する。なお、センサーユニットに演算用ＣＰＵを組み込むことにより、ディジタル値に変換した電流、電圧情報の感度補正演算を行ったり、位相補正演算を行うこともあり得る。

なお、本実施形態で説明したセンサーユニットによるデータ統合に関しても、第６の実施形態の説明で述べた統合ユニット（ＭＵ）によるデータ統合の補足説明の内容が適用できることは言うまでもない。すなわち、センサーユニットによるデータ統合は、保護制御単位毎に伝送フレームに統合することに限定するものではない。

以上のような構成を有する第１１の実施形態の変電機器保護制御システムによれば、次の効果を奏することができる。

この構成の適用は、例えば鉄心コアの変流器を使用するなど、電流検出手段と電圧検出手段の２次出力が比較的大きく、ノイズの影響を受けることなく比較的長い距離をアナログ電気量で伝送できる場合に限られるが、ベイ毎に少なくとも１組のセンサーユニットを配置すれば良い（なお、変圧器回線など必要に応じて２台以上のセンサーユニットを配置することが望ましい場合もある。）。

この結果、ベイ内のセンサーユニットと機器制御ユニットと保護制御ユニットを結合するプロセスバスにおいて、ノードの数を必要最小限にすることができるので、統合ユニットを適用した場合よりもより経済的なシステムを構築できる。かつ、ベイ内の複数の電気量を必要最小限の伝送フレームで送信するので、プロセスバスを効率よく構成することができることは第６の実施形態と同じである。

（第１２の実施形態）
次に、図３０および図３１を参照して本発明に係わる変電機器保護制御システムの第１２の実施形態について説明する。

図３０は、前述した保護制御ユニット（ＰＣＵ）２３、統合ユニット（ＭＵ）３９および新たに設けた機器制御ユニット通信手段（ＣＭＵ通信手段）４２、プロセスバス通信手段４３のそれぞれの機能をプリント基板に実装し、これらのプリント基板を集合ケース４４の背面にてバックボードに設けたパラレルバス（内部バス）４５で接続する構成としたものである。

図３１は、集合ケース４４内に保護制御ユニット（ＰＣＵ）２３、統合ユニット（ＭＵ）３９および機器制御ユニット通信手段（ＣＭＵ通信手段）４２、プロセスバス通信手段４３の各プリント基板を１枚づつ収納した様子を示す斜視図である。なお、この集合ケース４４は、前記プロセス制御箱３１の中に収納するようにしても良く、プロセス制御箱３１自体を集合ケース４４としてもよい。

図３０に戻って、機器制御ユニット通信手段（ＣＭＵ通信手段）４２は、機器制御ユニット（ＣＭＵ）３０ａ−１〜３０ａ−ｎから保護制御ユニット（ＰＣＵ）２３へ通信する上がり信号である機器制御監視データ（例えば、機器制御ユニットが取り込む監視制御対象機器にて制御する系統の電気量データおよび監視制御対象機器の運転状態データ、監視制御対象機器に取り付けられたセンサ出力信号等）および下り信号である保護制御ユニット２３から機器制御ユニット３０ａ−１〜３０ａ−ｎへ通信する制御信号（遮断器への遮断指令等）を中継するものである。

統合ユニット（ＭＵ）３９は各センサーユニット（ＳＵ）２８−１〜２８−ｎから上がってくる電気量を例えば保護制御単位毎にフレームに統合し、パラレルバス４５に送信する機能を有する。

一方、プロセスバス通信手段４３は、パラレルバス４５とプロセスバス２９間の通信を中継することおよび通信プロトコルの変換を行うものであり、必要に応じてスイッチングハブ２９−２等のバス調停装置を介して、下位に位置する統合ユニット３９や機器制御ユニット３０−１〜３０−ｎに接続され、更に図示していない他ベイにある統合ユニットや、機器制御ユニットあるいは保護制御ユニット等と接続される。母線保護を行う場合には他ベイの電気量情報が必要であり、プロセスバス２９経由で他ベイとのデータ送受を行うことになる。

なお、保護制御ユニット、統合ユニット、機器制御ユニット等とデータ送受信を行うためには宛先指定を行う必要があるが、この場合は送信データの所定のフラグビット等で指定すれば良い。なお、機器制御ユニット３０ａ−１〜３０ａ−ｎへの送受信制御は機器制御ユニット通信手段４２が行う。

このように、本実施形態は、保護制御ユニットＰＣＵ２３、統合ユニットＭＵ３９、機器制御ユニット通信手段４２およびプロセスバス通信手段４３を一つの集合ケース４４内でバックボードによって、パラレルバス４５と接続するように構成したので、プロセスバス構成規模を小さくでき、集合ケース４４にコンパクトに納めることができるため、集合ケース４４の設置スペース確保等も容易になり、変電機器本体又は本体近傍に設置する形態に最も適していると言える。

この他、保護制御ユニット２３、統合ユニット３９、機器制御ユニット通信手段４２、プロセスバス通信手段４３を基板で構成する場合、各基板の故障時に該当基板のみ交換できる保守上の利点がある。また、同一基板内に複数のユニットの機能を実装する場合は、基板の枚数が少なくなると共に、回路部品点数を削減することもでき、故障率低減、コスト低下、小型化が実現できる利点がある。

また、保護制御ユニットＰＣＵ２３、統合ユニット３９、機器制御ユニット通信手段４２およびプロセスバス通信手段４３をパラレルバス４５に接続する構成とすることにより、保護制御ユニット２３が監視、制御および保護のために統合ユニット３９からディジタルデータを取り込む際、パラレルバス４５のみを使用し、プロセスバス２９一切を使用しない。この結果、プロセスバス２９の通信トラフィック負荷を非常に小さくすることができる。

もし、パラレルバスを採用せずに、統合ユニット３９と保護制御ユニット２３間の全ての情報の授受をプロセスバス（双方向バス：CSMA／ＣＤ方式のＬＡＮのシリアル伝送路等）を通して行う場合、プロセスバスのトラフィック負荷が大きくなり、変電機器本体の事故により保護制御ユニット２３が遮断器のトリップ指令をプロセスバス２９経由機器制御ユニットへ出したとしても、プロセスバスのトラフィック負荷が大きいためにプロセスバス経由では所定の時間内に遮断器トリップさせることができなくなる可能性がある。

しかし、本実施形態では、保護制御ユニット２３と機器制御ユニット３０ａ−１〜３０ａ−ｎ間の送受信をプロセスバス２９を介さないで、パラレルバス４５、機器制御ユニット通信手段４２経由で行うため、リアルタイム性（特に遮断器トリップ指令等、保護機能上必要とされるリアルタイム性等）が確保できる。

また、機器制御ユニット通信手段４２と機器制御ユニット３０ａ−１〜３０ａ−ｎ間は１対１対向通信等とし、機器制御ユニット３０ａ−１〜３０ａ−ｎ間でデータ衝突がない形態である。この通信はシリアルリンク等とすることで、ケーブル配線スペースを小さくできる。

なお、以上説明した実施形態では、集合ケース内４４にプロセスバス通信手段４３、統合ユニットＭＵ３９および機器制御ユニット通信手段４２の全ての要素を設けなければならないわけではなく、場合によっては統合ユニットＭＵを省いたり、あるいはプロセスバス通信手段４３を省いたりまたは、機器制御ユニット通信手段４２を省いたりするようにしても良い。

また、集合ケース４４内の要素を保護制御ユニット、統合ユニット、機器制御ユニット通信手段、プロセスバス通信手段のユニット（又はプリント基板）間を内部パラレルバス（バックボード、ケーブル等）４５で結合するようにしたが、ユニット間のパラレルバス結合形態ではなく、電気あるいは電子回路レベルでの接続をパラレルバス結合としてもよい。

更に、保護制御ユニット２３、統合ユニット３９、機器制御ユニット通信手段４２、プロセスバス通信手段４３をそれぞれ１枚の基板（ユニット）で構成しても、組合せで一部は同一基板内の電子回路部として、他の一部は単独基板（ユニット）として構成してもよい。

（第１３の実施形態）
次に、図３２を参照して本発明の第１３の実施形態について説明する。図３２は第１３の実施形態の主要部の構成を示し、ステーションバス７、遠方監視装置２、集中監視装置３は説明上不要であるので図には示していない。

図３２において、Ｂａｙは同一電気所内の保護制御単位であるベイを表す。図示の電気所は単母線構成であって、しかも３相結線図で示してあり、送電線路２６を遮断器２５ＣＢと図示していない断路器／接地開閉器等を介して母線２４より分岐する構成としている。

遮断器２５ＣＢの母線２４側には、各相に電流検出手段２７−１を少なくとも１コアづつ配置し、１相に電圧検出手段２７−４を少なくとも１コア配置しており、また、遮断器２５ＣＢの送電線２６側には、各相に電流検出手段２７−２を少なくとも１コアづつ配置し、各相に電圧検出手段２７−３を少なくとも１コアづつ配置している。

各電流検出手段、各電圧検出手段の近傍にはセンサーユニット２８が配置され、各センサーユニット２８と統合ユニット３９の間は１対１の通信手段３８で接続される。一般には耐ノイズ性の観点から光通信で接続する。統合ユニット３９と保護制御ユニット２３と図示していない機器制御ユニットは、プロセスバス２９で接続される。

なお、保護制御ユニットと統合ユニットと機器制御ユニット通信手段との間をパラレル伝送にて接続する組込み型装置を採用して、各電流検出手段、各電圧検出手段の出力を組込み型装置内の統合ユニットに入力する構成としても良い。

また、統合ユニットを使用しないで、各電流検出手段、各電圧検出手段の出力を一つのセンサーユニットに入力して、センサーユニットと保護制御ユニットと機器制御ユニットの間をプロセスバスで接続する構成としても良い。

また、保護制御ユニットとセンサーユニットと機器制御ユニット通信手段との間をパラレル伝送にて接続する組込み型装置を採用し、統合ユニットを使用しないで、各電流検出手段、各電圧検出手段の出力を組込み型装置内のセンサーユニットに入力する構成としても良い。

以上のような構成を有する第１３の実施形態の変電機器保護制御システムによれば、ベイ毎に、線路保護、母線保護、遮断器の同期開閉に必要な全ての電気量を得ることができる最適構成であり、これらの電気量をプロセスバス２９を介して機器制御ユニット、保護制御ユニットに伝送することができる。また、母線側にも電圧検出手段を配置するので、母線電圧情報の分配を不要にできる。また、２重母線構成の電気所においては、母線電圧情報の甲乙切換が不要となる。

（第１４の実施形態）
図３３は、本発明の第１４の実施形態を示す図である。
本図と、図３０の実施形態との違いは、パラレルバス４５に接続される統合ユニット３９の代わりに、図２９で示したセンサーユニット２８´と置き換えたものである。

すなわち、図３３では、変電機器本体の監視、制御を行う保護制御ユニット２３と、センサーユニット２８と、機器制御ユニット３０ａ〜３０ｎと通信する機器制御ユニット通信手段４２と、第１の実施形態で説明したプロセスバス２９と通信するプロセスバス通信手段４３とが集合ケースに収納され、パラレルバス４５で互いに結合されている。

パラレルバス４５は、例えばＶＭＥバス、ＰＣＩバス、コンパクトＰＣＩバス等であり、本実施形態ではパラレルバスを具体的に制限はしない。

この構成を採用することができる条件は、電流検出手段と電圧検出手段の２次出力が比較的大きく、ノイズの影響を受けることなく比較的長い距離をアナログ電気量で伝送できる場合に限られるが、ベイ毎に必要なセンサーユニットは少なくとも１組であり、統合ユニットは不要となる。

更に、図３０同様、本プロセスバス接続機能により、プロセスバス直接接続用の保護制御ユニット、センサーユニット、機器制御ユニット等とプロセスバスを介したデータの送受が可能となる。

（第１５の実施形態）
図３４は本発明の第１５の形態を示す保護制御システムのシステム構成図である。
本実施形態の特徴は、プロセスバス２９とステーションバス７間にリピータ４６を設け伝送信号を増幅して変電所全体に伝送するものである。すなわち、図３３において、統合ユニット３９は電流電圧のデータをプロセスバス２９に伝送し、更にリピータ４６を通して変電所全体に伝送する。

保護制御ユニット２３はプロセスバス（機器内バス）２９およびステーションバス（機器間バス）７から電流電圧データを取り込み保護制御を行う。遮断が必要な場合、保護制御ユニット２３は遮断命令を機器制御ユニット３０に伝送し、遮断器を動作させる。

本実施形態によれば、リピータによってプロセスバスからの伝送信号増幅することができるので、変電機器本体の設置場所から制御本館までの距離が長く、信号が減衰するような場合に好適である。

（第１６の実施形態）
図３５は本発明の第１６の形態を示す保護制御システムのシステム構成図である。本実施形態は、既に説明した図３４のリピータ４６に代えてルータ４７を設けたものである。このルータ４７は、通信データの宛先アドレスなどから通信データの宛先を判断し、宛先の装置が接続されたネットワークへ通信データを中継する。

すなわち、図３５において、統合ユニット３９は電流電圧のデータを機器内バス２９に伝送し、更にルータ４７を通して変電所全体に伝送する。ルータ４７は前記リピータ４６とは違い当該機器だけに関係するデータは機器間バス２９に送出しない。これにより、機器内バス、機器間バスには、必要最小限データが伝送されることになる。

（第１７の実施形態）
図３６は本発明の第１７の形態を示す保護制御システムのシステム構成図である。
図３６において、統合ユニット３９、機器制御ユニット３０、保護制御ユニット２３は光ファイバ４８によってハブ４９に接続され、機器内バスを形成する。複数の機器内バスのハブ４９は、光ファイバ４８により機器間バスのハブ４９に接続され、機器間バスを形成する。

なお、機器間バスのハブ４９は光ファイバを介して保護制御ユニットに接続される。ハブ４９は、光ファイバから入力した光信号を他の光ファイバに送信する機能を持つ。

本実施形態によれば、光ファイバにより装置間を接続するので、電磁ノイズに影響されない機器内バスおよび機器間バスが形成できる。

（第１８の実施形態）
図３７は本発明の第１８の形態を示す保護制御システムのシステム構成図である。
図３７において、統合ユニット３９、機器制御ユニット３０、保護制御ユニット２３は光ファイバ４８によってハブ４９に接続され、機器内バスを形成する。複数の機器内バスのハブ４９は、ルータ４７を通して光ファイバ４８により機器間バスのハブ４９に接続され、機器間バスを形成する。なお、機器間バスのハブ４９は光ファイバを介して保護制御ユニットに接続される。

本実施形態によれば、光ファイバにより装置間を接続するので、電磁ノイズに影響されない機器内バスおよび機器間バスを形成することができる。また、機器内バスと機器間バスの間にルータを設置したので、それぞれの機器内バス固有データが機器間バスへ送出されず、必要最小限のデータが伝送される。

（第１９の実施形態）
図３８は本発明の第１９の形態を示す保護制御システムのシステム構成図である。図３８において、統合ユニット３９、機器制御ユニット３０および保護制御ユニット２３を接続する機器内部バスとして、シリアル伝送を行うプロセスバスに代えて複数ビットを同時に伝送できるパラレルバス５０によって接続される。

そして更に、パラレルバス５０にシリアル通信インターフェース５１を接続し、このシリアル通信インターフェース５１を、光ファイバ４８により機器間バスのハブ４９に接続し、機器間バスを形成する。

本実施形態では、統合ユニット３９、機器制御ユニット３０、保護制御ユニット２３をパラレルバス５０で接続したので、容易に高速な機器内バスを形成することができる。また、光ファイバにより機器間を接続するので、電磁ノイズに影響されないシステムを構築できる。

（第２０の実施形態）
図３９は本発明の第２０の形態を示す保護制御システムのシステム構成図である。図３９において、本実施形態は統合ユニット３９、機器制御ユニット３０、保護制御ユニット２３を光ファイバ４８によって、複数のベイ間を接続するスイッチングハブ４９に接続するように構成したものである。

このスイッチングハブは、通信データの宛先アドレスなどから、その通信データ宛先を判定し、その宛先の装置が接続される光ファイバのみに通信データを出力する。

本実施の形態では、多数の装置が接続された場合でもスイッチングハブ４９によってデータ交換を行うことで、それぞれの統合ユニット、保護制御ユニット間の個別の通信帯域を十分確保することができる。また、スイッチングハブ４９および保護制御ユニット２３を、環境の良い制御室（すなわち、ノイズの影響が少ない、空調設備で室温コントロールさせている等、ノイズ、温湿度、振動等が少ない環境の制御室）などに設置することが可能となり、保守を極めて容易に行うことができる。

更に、保護制御ユニットと任意の統合ユニットおよび機器制御ユニット間にはスイッチングハブが一つしか介在しないので、高速な通信が可能である。

（第２１の実施形態）
図４０は本発明の第２１の形態を示す保護制御システムのシステム構成図である。図４０において、本実施形態は、統合ユニット３９、機器制御ユニット３０、保護制御ユニット２３、および、リピータ４６またはルータ４７をＡ，Ｂの２系統設置したものである。また、当然に機器内バス、機器間バスについても、それぞれＡ、Ｂ２系統分設置している。

この結果、瞬時データを伝送する統合ユニットからトリップコイルを駆動する機器制御ユニットまで、Ａ，Ｂ系統は独立に動作するので、どちらかの系統に故障が生じ片系の機能が停止しても、正常な系によりトリップコイルの動作が可能である。

なお、センサーユニット２８を計器用変成器２７の近傍等電子部品にとって環境的に厳しい場所に設置する場合は、センサーユニット２８を２重化することにより信頼性向上を図るようにしてもよい。

（第２２の実施形態）
図４１は、本発明の第２２の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図である。図４１において、本実施形態は、ステーションバス７にゲートウェイ５２を介してイントラネット５３を接続し、更にこのイントラネット５３にブラウザ５４−１〜５４−ｎを接続したものである。また、集中監視制御装置３、回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎ、保護ユニット２２−１〜２２−ｎ、センサーユニット２８、機器制御ユニット３０にはそれぞれウェブサーバ５５を組み込むようにしている。

本実施形態は、このように構成したので、集中監視制御装置３、回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎ、保護ユニット２２−１〜２２−ｎそれぞれのウェブサーバ５５に監視情報を集め、各ウェブサーバ５５から制御指令を出すことにより、イントラネット５３に接続された遠隔のブラウザ５４−１〜５４−ｎからの監視制御が可能となる。

また、センサーユニット２８、機器制御ユニット３０についてもプロセスバス２９を介して回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎ、保護ユニット２２−１〜２２−ｎに接続し、そこから更にステーションバス７ステーションバス７およびゲートウェイ５２を介してイントラネット５３に接続しており、同様にイントラネット５３に接続された遠隔のブラウザ５４−１〜５４−ｎからの監視制御が可能となる。

更に、それぞれのウェブサーバを連携させることで、集中監視制御装置３、回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎ、保護ユニット２２−１〜２２−ｎ、センサーユニット２８、機器制御ユニット３０を連携させた監視制御が可能となる。例えば、通常はブラウザ５４−１で変電所全体の監視を行っており、異常が合った場合、該当する回線制御ユニット２１−１、保護ユニット２２−１、センサーユニット２８、機器制御ユニット３０に関係する情報の詳細な監視も同時に行うことなどである。

（第２３の実施形態）
図４２は、本発明の第２３の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図である。
図４２において、集中監視制御装置３、回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎおよび保護ユニット２２−１〜２２−ｎはステーションバス７に接続されたゲートウェイ９ｘ０１を介してイントラネット９ｘ０２に接続され、更にイントラネットにはブラウザ９ｘ０３−１〜９ｘ０３−ｎが接続されている。

また、集中監視制御装置３、回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎ、保護ユニット２２−１〜２２−ｎ、センサーユニット２８および機器制御ユニット３０にはそれぞれウェブサーバを組み込んでおり、これらのウェブサーバには前記ゲートウェイ５２あるいはパーソナルコンピュータ５７との間で無線通信ができるように、無線通信手段５６を備えており、前記ウェブサーバーデータをゲートウェイ５２あるいはパーソナルコンピュータ５７に送信する機能を有する。

本実施形態は、上記のように構成したので、集中監視制御装置３、回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎ、保護ユニット２２−１〜２２−ｎはそれぞれのウェブサーバ５５に監視情報を集めておき、ブラウザ５４側からウェブサーバ５５に接続された無線通信手段５６によりゲートウェイ５２に制御指令を出すことにより、イントラネット５３に接続された遠隔のブラウザ５４−１〜５４−ｎからの監視制御が可能となる。

また、センサーユニット２８、機器制御ユニット３０についても、ウェブサーバに接続された無線通信手段５６によりゲートウェイ５２に制御指令を出すことができるため、センサーユニット２８、機器制御ユニット３０はゲートウェイ５２を介してイントラネット５３に接続しており、同様にイントラネット５３に接続された遠隔のブラウザ５４−１〜５４−ｎからの監視制御が可能となる。

更に、それぞれのウェブサーバを連携させることで、集中監視制御装置３、回線制御ユニット２１−１〜２１−ｎ、保護ユニット２２−１〜２２−ｎ、センサーユニット２８、機器制御ユニット３０を連携させた監視制御が可能となる。

例えば、通常はブラウザ５４−１で変電所全体の監視を行っており、異常があった場合、該当する回線制御ユニット２１−１、保護ユニット２２−１、センサーユニット２８、機器制御ユニット３０に関係する情報の詳細な監視も同時に行うことができる。

（第２４の実施形態）
図４３は、本発明の第２４の実施形態を示す保護制御システムのシステム構成図である。但し、図１に示す遠方監視装置２と集中監視装置３をまとめて、監視制御装置４として示している。

図４３は、同一電気所内の保護制御単位であるベイＢａｙ−ａ〜Ｂａｙ−ｎを、単母線構成の電気所の線路回線とした場合の主要部を示す図である。母線２４より分岐する線路回線（ここではベイＢａｙ−ａを使って説明する）は遮断器２５ＣＢａと、断路器／接地開閉器２５Ｄａ１、２５Ｄａ２と、電流または電圧検出手段２７ａ１、２７ａ２から構成されている。

電流または電圧検出手段２７ａ１、２７ａ２の近傍には図示していないが、センサーユニットがそれぞれ配置されており、各センサーユニットと統合ユニット３９ａ間はそれぞれ１対１対向の通信路で接続されている。遮断器２５ＣＢａ、断路器／接地開閉器２５Ｄａ１、２５Ｄａ２の近傍には、それぞれ対応する機器制御ユニット３０ａ１〜３０ａ３が設置されている。

そして、機器制御ユニット３０ａ１〜３０ａ３、保護制御ユニット２３ａおよび統合ユニット３９ａは、プロセスバス２９ａで接続されている。他の線路回線（ベイＢａｙ−ｎ）も同様の構成である。また、図示していないが、変圧器回線、母線連絡回線、母線区分回線なども機器制御ユニット、統合ユニット、保護制御ユニット、プロセスバスを配置した類似の構成である。

各ベイＢａｙ−ａ〜Ｂａｙ−ｎ毎の保護制御ユニット２３−１〜２３−ｎは、ステーションバス７で監視制御装置４と接続されている。各ベイＢａｙ−ａ〜Ｂａｙ−ｎ間の通信は、各プロセスバス２９ａ〜２９ｎをルータ４７を介して接続することによって行う。更に、このルータ４７に通信手段４７ｘを介して携帯端末５８を接続する。この携帯端末には、ＬＡＮインターフェースを備えた携帯端末接続手段５８ａが内蔵されている。なお、携帯端末接続手段５８ａは、携帯端末５８から取り外し可能なものでも良い。

かくして、携帯端末５８は、ルータ４７を介してベイ毎のプロセスバス２９ａ〜２９ｎと接続され、機器制御ユニット３０ａ〜３０ｎや保護制御ユニット２３ａ〜２３ｎなどにアクセスすることができるようになっている。

これにより、携帯端末５８は携帯端末接続手段５８ａと通信手段４７ｘとルータ４７を介して、ベイＢａｙ−ａ〜Ｂａｙ−ｎ毎のプロセスバス２９ａ〜２９ｎと接続し、機器制御ユニット３０ａ〜３０ｎや保護制御ユニット２３ａ〜２３ｎなどにアクセスすることができる。

以上述べた本実施形態によれば、プロセスバスにルータ等の接続装置を介して携帯端末を接続するようにしたので、変電所においてアクセスしたい機器から遠く離れた位置にいる場合でも、プロセスバスを介してその機器の情報を容易に得ることが可能になる。なお、ルータと携帯端末との接続には、図４３のように有線で行う代わりに、無線で行うようにしても良い。携帯端末５８には、例えば携帯型パソコンや、ＰＤＡ、もしくは専用端末を使用する。前記通信手段４７ｘとしては、例えばＲＳ２３２ＣやＧＰＩＢやＬＡＮを使用し、有線（電気又は光伝送）でも無線でも良い。

（第２５の実施形態）
次に、図４４および図４５を用いて第２５の実施形態について説明する。
この実施形態の特徴の一つは、図５で説明した機器制御ユニット３０の内部バス３０ｇに携帯端末接続手段３０ｈを設け、この接続手段３０ｈに通信手段３０ｉを介してパーソナルコンピュータやＰＤＡもしくは専用携帯端末などの携帯端末５８を着脱自在に接続したというハードウェア上の特徴である。

もう一つの特徴は、特定機器監視制御データに関しては、前記保護制御装置ＰＣＵまたは前記監視制御装置からデータ要求信号を受信したとき、および変電機器本体に異常が発生したときに直ちに前記保護制御装置ＰＣＵまたは前記監視制御装置に送信し、それ以外の機器監視データに関しては規定された周期で前記保護制御装置ＰＣＵまたは前記監視制御装置に送信するようにした点である。

まず、図４４を参照してハードウェア上の特徴から述べる。
携帯端末５８より機器制御ユニット３０に機器制御監視データに関する要求指令があったときには、機器制御ユニット３０は要求された機器制御監視データをデータ記憶手段３０ｅから読み出し、携帯端末５８に伝送する。要求された情報が機器の制御や状態表示に関わるものであるときは、その情報を携帯端末５８上に表示することができる。

また、要求された情報が機器の監視に関わるものであるときは、波形情報だけでなく監視判定結果や開閉時間などの演算結果も同時に伝送する。携帯端末５８が要求できるデータは、データ要求時点での当該機器のリアルタイム情報の他に、データ記憶手段３０ｅに蓄積されたデータについても要求できる。

また、携帯端末５８は、機器制御ユニット３０とプロセスバス２９を介して、保護制御ユニット２３や監視制御装置４の記憶装置にデータベースとして蓄積されている情報や、保護制御ユニット２３や監視制御装置４で表示されている情報を要求し、その情報を携帯端末５８上で表示することができる。

更に、携帯端末５８から機器制御ユニット３０に対し変電機器本体２５の駆動に関する要求指令があった時、機器制御ユニット３０は、ＣＰＵ３０ｃでインターロック条件や保護制御ユニット２３と監視制御装置４からの制御指令の比較・判定を行い、その判定結果に基づいて駆動回路３０ｄから駆動信号を出力する。つまり、携帯端末５８を操作することにより、変電機器本体２５を操作することができる。

また、携帯端末５８で適当なプログラムを走らせることにより、試験結果の良否判定、試験成績書の作成といった、試験・点検に付随する作業の自動化も可能となる。

以上のような構成を有する実施形態は次の効果を備えている。すなわち、現場制御盤を設けなくても、機器の制御や機器状態の表示が、現場にて携帯端末を通して可能になり、且つ現場にいながら保護制御ユニットや監視制御装置の情報を確認することができる。

また、機器監視装置に設置しているセンサを試験用センサとして使用することで、工場試験、現地据付試験において試験用のセンサと測定器とを取り付けることを不要とし、更に機器監視装置のインターフェース端末として携帯端末を用い、携帯端末からの指令によりデータを取り込んだり、主器を操作することにより、自動試験機能、自動点検機能、自動記録機能を実現できる。

遮断器を例に取ると、機器制御ユニットの入出力構成を後述の図４６に示す構成とした場合、開閉試験（指令電流、動作時間、ストローク、制御電圧、油圧力、ガス圧力）、インターロック試験などの項目について自動化が可能となる。

従って、工場試験、現地据付試験における試験員の省力化、試験コストの低減を図ることができる。特に、携帯端末として無線端末を用い、無線通信により機器制御ユニットと接続する場合は、機器制御ユニットと携帯端末とのケーブル接続も不要となり、試験員の省力化、試験コストの低減を更に図ることができる。

また、機器制御ユニットがデータベースとして保存している工場試験時に取得したデータ、現地据付試験時に取得したデータ、運転時の制御監視データを携帯端末から参照することができるので、現在の機器の状態を、工場出荷時、現地据付試験時、過去の運転時の状態と比較することを容易にし、機器の保守、点検の効率を向上できる。

次に、図４５を参照してソフトウェア上の特徴を述べる。図４５において、機器制御ユニット３０が、遮断器、断路器／接地開閉器などの変電機器本体に取り付けてある補助接点、監視センサから監視データを取り込むと、ＣＰＵ３０ｃはこれらの監視データについて演算を行い、変電機器本体の異常の有無を判定する。

ところで、機器制御ユニットＣＭＵ３０が取り込む監視データには大きく分けて２種類あり、一方は電力系統監視システムが常時情報を把握すべきデータであり、もう一方は常時は必要としないが、異常が発生したときや機器状態の経年変化などを把握したいときなど、上位から要求があったときに必要となるデータである。

常時把握すべきデータは直ちに保護制御ユニット内の回線制御ユニットに入力され、非常時監視データはデータ記憶手段３０ｅに一時記憶され、回線制御ユニット２１等からの上位からのデータ参照要求時、当該上位システムに送信する。

遮断器２５を例に挙げると、前者の常時把握すべきデータとしては、遮断器の開閉状態、油圧の異常有無（ＣＰＵで正常／異常判定した結果）、ガス圧力の異常有無（ＣＰＵで正常／異常判定した結果）など、遮断器の開閉制御やインターロックの構成に必要な情報であり、比較的短い間隔で周期的に回線制御ユニットなどの上位システムに伝送する必要がある。

後者の非常時監視データとしては、遮断器開閉操作時のストロークカーブ波形、指令電流波形、あるいは油圧力やガス圧力のアナログ値などで、これらは、遮断器に異常が発生したときに原因究明のためのデータの一つとして活用したり、また、これらデータの経年変化の傾向を把握することで、機器の点検時期や寿命の判断に活用できる。

これらデータの上位装置への伝送は、前者については比較的短時間で周期的に伝送する。後者は周期的に伝送する必要がなく、しかもデータ量が巨大で周期的に伝送することは非効率であり、非経済的であるため、機器制御ユニット内のデータ記憶手段に保存しておき、上位装置からデータの参照要求があったときに、被参照要求データを伝送する。

（第２６の実施形態）
図４６から図４８は、それぞれ機器制御ユニットを遮断器、断路器／接地開閉器、負荷時タップ切換器に適用する場合の実施形態の構成例を示す図であり、また図５０は遮断器、断路器／接地開閉器のインターロックを説明するための図である。

図４６は、遮断器用機器制御ユニット３０ＣＢの場合の入出力信号として、「遮断コイル（ＴＣ）」、「投入コイル（ＣＣ）」、「補助接点（ａ接点）」、「補助接点（ｂ接点）」、「油圧ポンプのモータ駆動制御」、「ストローク波形」、「指令電流波形」、「制御電圧波形」、「ガス圧力」、「油圧力」、「温度」、「コイル電流波形」を示す。なお、ここに挙げた監視センサで取得するデータは遮断器の開閉特性を診断する上で特に重要な監視データである。

また、遮断器用の機器制御ユニット３０ＣＢでは、緊急時に遮断コイルを直接駆動できる遮断スイッチを持っている。この「緊急時遮断スイッチ」は、機器制御ユニットのユニットに設置しても、遮断器の駆動部近傍に設置しても良い。

図４７は、断路器／接地開閉器用機器制御ユニット３０ＤＥの場合の入出力信号として、「補助接点（ａ接点）」、「補助接点（ｂ接点）」、「モータの駆動制御」、「ストローク波形」、「モータ電流波形」、「制御電圧波形」、「ガス圧力」、「手動ハンドル挿入」を示す。なお、ここに挙げた監視センサで取得するデータは断路器／接地開閉器の開閉特性を診断する上で特に重要な監視データである。

図４８は、負荷時タップ切換器用機器制御ユニット３０ＴＲの場合の入出力信号として、「切換接点」、「タイミング接点」、「モータの駆動制御」、「タップ位置」、「モータ電流波形」、「制御電圧波形」を示す。ここに挙げた監視センサで取得するデータは負荷時タップ切換器の切換特性を診断する上で特に重要な監視データである。

以上のような構成を有する第２６の実施形態は、次の動作を行う。電流または電圧検出手段２７で検出した事故電流、電圧情報を統合ユニット３９とプロセスバス２９を介して保護制御ユニット２３に伝送する。保護制御ユニット２３は保護演算を行い、プロセスバス２９を介して当該回線の遮断器２５ＣＢの機器制御ユニット３０に対して遮断指令を出す。機器制御ユニット３０はＣＰＵ３０ｃで受信した遮断指令の判定を行い、判定結果に基づいて駆動回路３０ｄから当該遮断器の遮断コイル２５ｃに駆動信号を送信する。

また、変電機器本体２５を制御する場合も同様に、保護制御ユニット２３又は監視制御装置４からの制御信号（遮断器なら開／閉指令、断路器／接地開閉器なら入／切指令、負荷時タップ切換器ならタップ切換指令）と機器の運転状態データ、インターロック条件等をＣＰＵ３０ｃが比較・判定し、その判定結果に基づいて駆動回路３０ｄから当該変電機器本体２５の駆動部２５ｃに駆動信号を送信する。

ここで、機器制御ユニット３０のＣＰＵ３０ｃが演算する制御項目は、例えば変電機器本体２５が遮断器ＣＢである場合は、１．投入／遮断コイルの駆動制御、２．ポンピング防止制御、３．操作ロック制御、４．欠相保護制御、５．油圧ポンプ駆動制御、６．インターロック制御、７．イベントの時刻付けなどである。また、８．同期開閉制御などの機能を追加する場合は、ソフトウェアの変更により対応する。

また、保護制御ユニット２３又は監視制御装置４が機器の制御・監視するために常時必要な機器制御監視データ（例えば開閉ステータス、ガス圧警報、油圧警報など）は、プロセスバス２９を介して、一定の周期で保護制御ユニット２３又は監視制御装置４へ送信する。この時、ガス圧や油圧などの異常判定はＣＰＵ３０ｃが行い、その結果のみを常時は送信する構成とすることもできる。

また、遮断器のストローク波形など、常時は必要としないデータについては、保護制御ユニット２３又は監視制御装置４から要求指令があったときだけ送信する。この時、波形データをデータ記憶手段３０ｅに保存することができ、必要に応じていつでもこのデータを呼び出すことができる。従って、工場試験や現地試験時のデータを機器制御ユニット３０にデータベースとして蓄積しておくことができる。

また、機器制御ユニット３０が変電機器本体２５を制御する上で必要となる系統の電気量（通電電流、課電電圧）などは、プロセスバス２９を介して参照することができる。

また、機器制御ユニット３０は、プロセスバス２９とルータ４７を介してベイ内、およびベイ間の各機器制御ユニットの状態データを参照して、ＣＰＵ３０ｃでインターロック条件を算出して、当該操作機構のベイ内インターロック、または当該操作機構のベイ間インターロックを構成する。

また、変電機器本体２５に「手動ハンドル」を挿入して、機器側で手動で制御できる状態にあるときは、保護制御ユニット２３、監視制御装置４からの当該操作機構の制御操作を不能にするインターロックを構成する。

以上のような構成を有する第２６の実施形態の変電機器保護制御システムは次のような特徴を有する。

すなわち、従来の現場制御盤で補助リレーやタイマーリレーなどを組み合わせて実現していた変電機器本体の駆動制御や監視を、制御・監視ＣＰＵ上で走るソフトウェアにより実現し、また、操作機構部の駆動は、駆動回路の半導体スイッチにより行うので、現場制御盤と同等の機能を１枚、もしくは複数の基板回路で実現することができる。

また、制御回路の基板化により、制御部品の取付工数や電気配線工数を大幅に削減でき、従来の現場制御盤９を廃止して、機器制御ユニットを変電機器本体に組み込むことが可能になるので、変電機器本体のコンパクト化、トータルのコストダウン、主器と保護・制御の保守・メンテナンスの一体化が可能になる。

更に、機器の制御・監視をソフトウェアで実現するので、インターロック条件など、機種や運用形態毎に異なる制御・監視条件の変更や、制御・監視機能の拡張を、ハードウェアの設計変更をすることなく、ソフトウェアの変更により容易に実現することができる。

また、常時監視が必要なデータと、常時監視が不要なデータを分けて送信するので、効率的で高品質のデータ伝送が図れる。つまり、遮断器のストローク波形など、通信手段に過大な負荷をかける巨大なデータについては、それが要求された場合、または変電機器本体に異常が発生した場合にのみ送信するので、常時監視データの通信状況と協調を採りながら送信することが可能であり、通信手段の伝送データ量に配慮してデータ品質を落とす必要がない。

従って、試験で要求されるレベルの品質で各種データを機器制御ユニットと通信手段を介して取得することができる。これにより、特に定期点検については、通信手段を介して自動試験、自動点検、自動記録機能を実現する、リモートメンテナンス機能で代用することができる。

また、インターロックの状態を監視制御装置などの上位系から監視、制御することに加えて、複数の機器制御ユニットが互いに監視、制御することができるので、インターロックの信頼性を向上できる。また、機器の点検中などの間に、誤って上位系からの指令でインターロックが解除されることを防止できるので、機器の点検時の安全性を向上させることができる。

また、遮断器用の機器制御ユニットは緊急時遮断スイッチを有しているので、プロセスバスに何らかの異常が生じた場合にも、プロセスバスを経由せずに最終バックアップの形で遮断器の遮断が可能になる。

（インターロック条件の詳細）
インターロック条件の概要については、既に説明したが、以下、図４９を用いて各ベイ（Ｂａｙ）間における遮断器、断路器／接地開閉器等の開閉器のインターロック条件について詳しく説明する。

図４９において、各ベイの遮断器２５ＣＢ、断路器／接地開閉器２５Ｄ等の開閉器に取り付けた機器制御ユニットＣＭＵ３０は、開閉器の操作機構のステータス情報を取り込む。

ステータス情報とは遮断器２５ＣＢならば開閉状態、ガス圧力状態、油圧状態などであり、断路器／接地開閉器２５Ｄなら開閉状態、ガス圧力状態、手動ハンドル挿入状態などである。遮断器２５ＣＢ、断路器／接地開閉器２５Ｄの各々のステータス情報はプロセスバス２９を介して、互いの機器制御ユニットＣＭＵ３０間で参照できる。また、機器制御ユニットＣＭＵ３０は主回路の電流・電圧情報をセンサーユニット又は統合ユニット（図中ＭＵ３９と表示）よりプロセスバス２９を介して参照できる。

例えば遮断器２５ＣＢの機器制御ユニットＣＭＵ３０は、当該遮断器２５ＣＢの操作機構のステータス情報を直接取り込むと共に、プロセスバス２９を介して、断路器／接地開閉器２５Ｄのステータス情報、主回路電流・電圧情報を取り込み、この情報からＣＰＵ３０ｃでインターロック条件を演算する。

このインターロック条件演算結果に基づいて、機器制御ユニットＣＭＵ３０は当該操作機構のインターロックを構成する。ＣＰＵ３０ｃは駆動回路（半導体スイッチ）３０ｄにインターロック指令、もしくは投入／遮断指令をおくる。断路器／接地開閉器２５Ｄの機器制御ユニットＣＭＵ３０も同様に当該操作機構のインターロック条件の演算を行う。このようにして機器制御ユニットＣＭＵ３０により、ベイ（Ｂａｙ）内インターロックを構成することができる。

一方、各ベイ（Ｂａｙ）の開閉装置の上記ステータス情報、電流・電圧情報、ベイ内インターロック条件は、プロセスバスとルータを介して、異なるベイの機器制御ユニット間でも参照できる。従って、上記と同様の動作により、機器制御ユニットＣＭＵ３０はベイ間のインターロック条件の演算も構成することができる。

（第２６の実施形態の変形例）
この変形例は、ベイ内インターロック条件演算、およびベイ間インターロック条件の演算を保護制御ユニットで実施するように構成したものである。

この変形例においても、保護制御ユニット、遮断器、断路器／接地開閉器の機器制御ユニットの機器構成は、第２６の実施形態における構成と略同一である。実装するソフトウェアの変更により、本実施形態の機能を実現できる。

保護制御ユニット２３は、インターロック演算に必要な機器制御監視データと主回路電流・電圧情報を、プロセスバス２９とルータ４７を介して、機器制御ユニット（ＣＭＵ）３０とセンサーユニットもしくは統合ユニット（ＭＵ）３９から受信して、ＣＰＵ３０ｃでインターロック条件を演算して、当該操作機構のベイ内インターロック、または当該操作機構のベイ間インターロックを構成する。インターロック指令は、プロセスバス２９とルータ４７を介して、当該操作機構の機器制御ユニットＣＭＵ３０に送信され、機器制御ユニットＣＭＵ３０は当該開閉装置のインターロック、もしくは操作を行う。

（変形例のインターロック条件の詳細）
図５０を用いて、変形例の各ベイ間における遮断器、断路器／接地開閉器等の開閉器のインターロック条件を詳しく説明する。図５０において、各ベイの遮断器、断路器／接地開閉器等の開閉器に取り付けた機器制御ユニットＣＭＵ３０は、開閉器の操作機構のステータス情報を取り込む。

ステータス情報とは遮断器なら開閉状態、ガス圧力状態、油圧状態などであり、断路器／接地開閉器なら開閉状態、ガス圧力状態、手動ハンドル挿入状態などである。遮断器、断路器／接地開閉器の各々のステータス情報はプロセスバスを介して、保護制御ユニット（図中、ＰＣＵ）で参照できる。また、保護制御ユニットＰＣＵ２３は、主回路の電流・電圧情報もセンサーユニット、又は統合ユニット（図中ＭＵ）よりプロセスバス２９を介して参照できる。

保護制御ユニットＰＣＵ２３は、当該操作機構の遮断器、断路器／接地開閉器のステータス情報と主回路の電流・電圧情報をプロセスバス２９（プロセスバス通信手段２３ｃ）を介して取り込み、この情報からＣＰＵ２３ａでインターロック条件を演算する。このインターロック演算結果に基づいて、保護制御ユニットＰＣＵ２３は当該操作機構のインターロックを構成する。

例えば、保護制御ユニットＰＣＵ２３は、インターロック条件を、プロセスバス２９を介して遮断器２５ＣＢ用の機器制御ユニットＣＭＵ３０に送信する。遮断器用の機器制御ユニットＣＭＵ３０は、受信したインターロック条件に基づき、駆動回路（半導体スイッチ）３０ｄにインターロック指令、もしくは投入／遮断指令をおくる。

同様に、保護制御ユニットＰＣＵ２３は、断路器／接地開閉器２５Ｄ用の機器制御ユニットＣＭＵ３０にもインターロック条件を送信する。このようにして、保護制御ユニットでインターロック条件を演算して、ベイ内インターロックを構成することができる。

一方、各ベイの開閉装置の上記ステータス情報、電流・電圧情報、ベイ内インターロック条件は、プロセスバス２９とルータ４７を介して、異なるベイの保護制御ユニット、および機器制御ユニット間でも参照できる。従って、上記と同様の動作により、保護制御ユニットはベイ間のインターロック条件の演算も構成することができ、且つ、ベイ間インターロックを構成することができる。

以上説明した変形例によれば、第２６の実施形態の変電機器保護制御システムの効果に加えて、次の効果が得られる。

通常ベイ内には機器制御ユニットを複数台設置するが、個々の機器制御ユニットがインターロック演算を実施する代わりに、通常ベイ内に１台以上設置される保護制御ユニットで一括してインターロック演算を行うので、インターロック演算のためのソフトウェアは、１ベイに対して、保護制御ユニット１台に組み込めばよく、又、ソフトウェアは遮断器用、断路器／接地開閉器用に個々に開発する必要がないので、ソフトウェア開発の負担を軽減できる。

次に、この第２６の実施形態の変形例は、次のように更に変形することができる。第１２の実施形態で図３０を用いて説明したような、パラレルバス（内部バス）とプロセスバスと機器制御ユニット通信手段（図中ＣＭＵ通信手段）を用いて、保護制御ユニット、機器制御ユニット、ＭＵなどを互いに接続する変電機器保護制御システムにおいても、本実施形態のインターロック構成を適応できることは明らかである。

また、図３０に示すような変電機器保護制御システムにおいては、インターロック条件の演算を、ＣＭＵ通信手段内に設けたＣＰＵで演算しても良い。このような構成においても、本実施形態と同様の効果が得られることは明らかである。

更に、第２６の実施形態で説明した、機器制御ユニットＣＭＵが行う機器監視の判定等の演算を、インターロックの演算と同様に、保護制御装置、もしくはＣＭＵ通信手段のＣＰＵで演算する構成も可能である。このような形態においても、第２６の実施形態の効果が得られることは明らかである。

加えて、このような実施形態では、機器制御ユニットＣＭＵは、変電機器本体の監視情報のＡ／Ｄ変換データの送信（接点情報の場合は単に送信のみでよい）、および駆動回路のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う機能を持てばよいので、機器制御ユニットＣＭＵ内のＣＰＵ（図５の３０ｃ）を削除することができる。従って、機器制御ユニットの構成は、極めてシンプルなハード構成となる。

なお、図５のＣＰＵ３０ｃが不要とは高精度なＣＰＵ相当の制御ＬＳＩが不要という意味であり、プロセスバス通信手段と駆動回路などを制御する最低限の制御手段の実装は必要になる場合もある。

（第２７の実施形態）
図５１は、本発明の第２７の実施形態を示す保護制御システムのシステム構成図である、図５２は一部を詳細にして示す図である。

本実施形態は、第６の実施形態（図１６）の変形例であり、統合ユニットから保護制御ユニット間の１対１の通信手段５９および保護制御ユニットから機器制御ユニット間の１対１の通信手段６０を図１６の構成要素に追加したものである。これら１対１の通信手段はプロセスバス２９とは独立した通信手段であって、通常は光通信を用いる。

その他の構成要素は図１６と同じである。なお、同様の考えを図２９で示す第１１実施形態に適用することもできる。この場合、図２９において、センサーユニットから保護制御ユニット間と保護制御ユニットから機器制御ユニット間にそれぞれ１対１の通信手段を設ける。

図５２は、図５１の保護制御ユニット２３と機器制御ユニット３０間の通信手段６０による接続関係を詳細に示した構成図である。機器制御ユニットの構成要素については既に図５で説明したが、本実施形態は、保護制御ユニット２３と機器制御ユニット３０間の１対１対向の通信手段６０用のインターフェース３０ｊと、これに接続する第２の内部バス３０ｋと、この内部バス３０ｋに接続する第２の遮断器駆動回路３０ｍを追加したものである。なお、内部バス３０ｋを省略して、遮断器駆動回路３０ｍに直接遮断指令を伝送する構成としても良い。

以上のような構成を有する第２８の実施形態の変電機器保護制御システムは、次のように動作する。

まず、電流検出手段２７−１、２７−２、電圧検出手段２７−３の出力は、近傍に設置されたセンサーユニット２８ａ，ｂ，ｃでディジタル値に変換され、それぞれが１対１の通信手段５０５で統合ユニット３９に送信される。統合ユニット３９は、センサーユニット２８ａ〜ｃから送信された各電流、各電圧のディジタル信号を例えば保護制御単位毎に伝送フレームに統合して、時刻付けをして、統合ユニットから保護制御ユニット間の１対１の通信手段５９を介して保護制御ユニット２３へ伝送する。

保護制御ユニット２３は保護演算を行い、保護制御ユニットから機器制御ユニット間の１対１の通信手段６０を介して当該回線の遮断器２５ＣＢの機器制御ユニット３０に対して遮断指令を出す。機器制御ユニット３０は、１対１の通信手段のインターフェース３０ｊと内部バス３０ｋと遮断器用駆動回路３０ｍを介して、当該遮断器の遮断コイルに駆動信号を送信する。

統合ユニットから出力される電流・電圧情報は、上記と平行してプロセスバス２９を介して当該保護制御ユニット２３以外の機器へも分配される。

通常、遮断器の保護遮断の用途以外では、高速の応答や高い信頼性を求められることはないので、保護制御ユニット２３から機器制御ユニット３０間の１対１の通信手段６０は、遮断器用の機器制御ユニット３０に対してのみ設け、保護遮断の用途以外の遮断器の制御指令に関しては、プロセスバス２９を介して伝送する。

以上のような構成を有する第２７の実施形態の変電機器保護制御システムによれば、次の作用効果を奏する。

本実施形態では、トリップ指令の伝送路を２重化したので、プロセスバスに不具合が発生した場合でも、事故時の保護遮断が可能であり、信頼性の高い保護制御システムを構築できる。また、更に信頼性の高いフェールセーフシステムを志向する場合は、機器制御ユニット内の内部バスと遮断器ドライブユニット等を２重化して、保護に関わる信号の伝送路をセンサーユニット（又は統合ユニット）から遮断器用機器制御ユニットまで完全に２重化することもでき、プロセスバス、もしくは１対１の通信手段のいずれか一方を主保護とし、もう一方をバックアップとすることもできる。

また、統合ユニットまたはセンサーユニットと保護制御ユニットと機器制御ユニットを結合する通信手段を経由する処理のオーバーヘッドがないので、特に高速な応答を要求される保護システムへの適用が容易である。

本発明の第１の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第１の実施形態における変電機器等配置図。 本発明の第１の実施形態のセンサーユニットの一例を示す図であり、図３（ａ）は構成図、図３（ｂ）はフローチャート。 本発明の第１の実施形態の保護制御ユニットの一例を示す構成図。 本発明の第１の実施形態の機器制御ユニットの一例を示す構成図。 本発明の第２の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第２の実施形態で用いる無線通信ユニットの一例を示す構成図。 本発明の第２の実施形態の変形例を示す構成図。 本発明の第３の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第４の実施形態の保護制御ユニットの一例を示す構成図。 本発明の第４の実施形態の変形例の保護制御ユニットの一例を示す構成図。 本発明の第５の実施形態の保護制御ユニットの構成および応動の一例を示す図。 図１２の保護制御ユニットの動作を説明するタイムチャート。 本発明の第５の実施形態に係わる保護制御ユニットの構成および他の応動例を示す図。 図１４の保護制御ユニットの動作を説明するタイムチャート。 本発明の第６の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第７の実施形態の結合ユニットとセンサーユニットの関係を示す構成図。 本発明の第７の実施形態の結合ユニットの一例を示す構成図。 本発明の第７の実施形態の変形例を示す構成図。 本発明の第７の実施形態の変形例の統合ユニットの一例を示す構成図。 本発明の第７の実施形態の変形例のセンサーユニットの一例を示す構成図。 本発明の第８の実施形態の結合ユニットとセンサーユニットの関係を示す構成図。 本発明の第９の実施形態の結合ユニットとセンサーユニットの関係を示す構成図。 本発明の第９の実施形態の統合ユニットの一例を示す構成図。 本発明の第９の実施形態のセンサーユニット出力データ例を示す図。 本発明の第９の実施形態のセンサーユニット出力波形図。 本発明の第１０の実施形態の要部示す構成図。 時刻同期用基準信号を示す図。 本発明の第１１の実施形態の要部を示す構成図。 本発明の第１２の実施形態の要部を示す構成図。 本発明の第１２の実施形態の集合ケースの一例を示す図。 本発明の第１３の実施形態の要部を示す構成図。 本発明の第１４の実施形態の要部を示す構成図。 本発明の第１５の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第１６の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第１７の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第１８の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第１９の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第２０の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第２１の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第２２の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第２３の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第２４の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第２５の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第２５の実施形態を説明するためのソフトウェア図。 本発明の第２６の実施形態に用いる遮断器用機器制御ユニットを示す図。 本発明の第２６の実施形態に用いる断路器、接地開閉器用機器制御ユニットを示す図。 本発明の第２６の実施形態に用いる負荷時タップ切換器用機器制御ユニットを示す図。 本発明の第２６の実施形態における開閉器のインターロック条件の説明図。 本発明の第２６の実施形態の変形例における開閉器のインターロック条件の説明図。 本発明の第２７の実施形態を示す変電機器保護制御システムの構成図。 本発明の第２７の実施形態の要部を示す構成図。 従来技術による変電機器保護制御システムの構成図。 従来技術の回線制御装置のハードウェア構成図。

符号の説明

１…制御本館、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、２０−１〜２０−ｎ…変電機器ユニット、２１−１〜２１−ｎ…回線制御ユニット、２２−１〜２２−ｎ…保護ユニット、２３…保護制御ユニット、２５…開閉器、２４…母線、２６…送電線、２７…電気量検出器、２８…センサーユニット、２９…プロセスバス、３０…機器制御ユニット、３１…プロセス制御箱、３９…統合ユニット、１８２…機器間バス、４６…リピータ、４７…ルータ、４９…集線装置（ハブ）、４８…光ファイバ、４５…パラレルバス、５１…シリアル通信ユニット、５２…ゲートウェイ、５３…イントラネットあるいはインターネット、５４−１〜ｎ…ブラウザ、５５…集中監視制御ウェブサーバ。

Claims (15)

1. 電気所に設置された変電機器本体と、
   この変電機器本体を監視、制御および保護する装置と、
   前記変電機器本体を含めた電気所全体の監視制御や、遠方制御所との情報中継等を行う監視制御装置とから構成される変電機器保護制御システムにおいて、
   前記変電機器本体の主回路交流電気量を入力し、共通基準信号を入力してサンプリング同期を行い、前記電気量のディジタルデータを出力するディジタルデータ出力手段と、
   このディジタルデータ出力手段から出力されるディジタルデータを入力して前記変電機器本体の監視、制御および保護を行う保護制御手段と、前記保護制御手段あるいは前記監視制御装置からの指令を受けると共に、前記変電機器本体の監視、制御の少なくとも１機能を行う機器制御手段と、
   前記ディジタルデータ出力手段、前記保護制御手段、前記機器制御手段および前記監視制御装置間に情報伝送路を形成する通信手段とから構成され、
   前記ディジタルデータ出力手段、前記保護制御手段および前記機器制御手段の少なくとも一部を前記変電機器本体に組み込むかまたは前記変電機器本体の近傍に設置することを特徴とする変電機器保護制御システム。
2. 電気所に設置された変電機器本体と、この変電機器本体を含めた電気所全体の監視制御や、遠方制御所との情報中継等を行う監視制御装置と、
   前記変電機器本体の主回路交流電気量を入力し、ディジタルデータに変換して出力する複数のセンサーユニットと、
   この複数のセンサーユニットから入力したディジタルデータを統合してディジタルデータで送信する機能を備えた統合ユニットと、
   この統合ユニットから出力されるディジタルデータを入力して前記変電機器本体の監視、制御および保護を行う保護制御手段と、
   前記保護制御手段あるいは前記監視制御装置からの指令を受けると共に、前記変電機器本体の監視および制御を行う機器制御手段と、
   前記統合ユニット、前記保護制御手段、前記機器制御手段および前記監視制御装置間に情報伝送路を形成する通信手段とから構成される変電機器保護制御システムにおいて、
   前記保護制御手段、前記統合ユニット、前記機器制御手段からの機器制御監視データを中継して前記保護制御手段に送信すると共に前記保護制御手段からの制御信号を中継して前記機器制御手段へ送信する機器制御手段用通信手段、およびシリアル伝送媒体であるプロセスバスと前記保護制御手段又は前記機器制御手段との間で送受するデータを中継するプロセスバス通信手段、とをパラレル伝送媒体に結合したことを特徴とする変電機器保護制御システム。
3. 前記ディジタルデータ出力手段は、前記変電機器本体の所定の検出部位に設けた電気量検出手段から抽出した複数の交流電気量をアナログ信号の状態で入力し、それぞれをディジタルデータに変換して統合し送信するセンサーユニットにより構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変電機器保護制御システム。
4. 前記通信手段の一部または全部を無線通信手段で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変電機器保護制御システム。
5. 前記ディジタルデータ出力手段、前記機器制御手段および前記保護制御手段の少なくとも一部に対し電力線を通して制御電源からの電力を供給すると共に、この電力線と前記各手段間を電力線通信インターフェースを介して結合し、この電力線を情報伝送路として併用することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変電機器保護制御システム。
6. 前記保護制御手段は、前記変電機器本体の監視、制御演算を行う制御用ディジタル演算プロセッサおよび制御用通信手段を備えた回線制御手段と、前記変電機器本体の保護演算を行う保護用ディジタル演算プロセッサおよび保護用通信手段を備えた保護手段とから構成され、前記回線制御手段と前記保護手段とをハードウェア的に分離したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変電機器保護制御システム。
7. 前記保護制御手段は、前記変電機器本体の監視、制御演算を行う制御用ディジタル演算プロセッサおよび制御用通信手段を備えた回線制御手段と、前記変電機器本体の保護演算を行う保護用ディジタル演算プロセッサおよび保護用通信手段を備えた保護手段とから構成され、前記回線制御手段および前記保護手段のディジタル演算プロセッサと通信手段とを共通のハードウェアで構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変電機器保護制御システム。
8. 前記保護制御手段は、前記変電機器本体の監視、制御演算を行う制御用ディジタル演算プロセッサおよび制御用通信手段を備えた回線制御手段と、前記変電機器本体の保護演算を行う保護用ディジタル演算プロセッサおよび保護用通信手段を備えた保護手段とから構成され、前記回線制御手段および前記保護手段のディジタル演算プロセッサ又は通信手段の少なくとも一部を共通のハードウェアで構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変電機器保護制御システム。
9. 前記変電機器本体の交流電気量を検出する電流検出手段および電圧検出手段を遮断器の両端に各１組配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変電機器保護制御システム。
10. 各ベイ毎に設けられた前記機器制御手段、前記ディジタルデータ出力手段、および前記保護制御手段間の通信を行うための機器ユニット内通信バスと、この機器ユニット内通信バス相互間の通信を行うための機器ユニット間通信バスと、これら機器ユニット内通信バスおよび機器ユニット間通信バス間を接続するリピータとから成り、前記保護制御手段は前記機器ユニット内通信バスおよび前記機器ユニット間通信バスを通して制御保護に必要なデータ送受信を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変電機器保護制御システム。
11. 前記通信手段を光ファイバおよび光ファイバ用のハブで構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の変電機器保護制御システム。
12. 前記機器ユニット内通信バスを銅線あるいはプリント基板による複数ビットデータ通信用バックプレーンバスで構成し、機器ユニット間通信バスをシリアルデータを通信する光ファイバおよび光ファイバ用のハブで構成したことを特徴とする請求項１０記載の変電機器保護制御システム。
13. 複数のベイ内のセンサーユニットまたは統合ユニット、機器制御手段および保護制御手段を接続する通信バスを設け、この通信バスは通信線およびデータ交換機能を持つスイッチングハブを備え、前記スイッチングハブのデータ交換によりそれぞれの機器ユニット相互間および機器ユニットと監視制御装置との通信を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変電機器保護制御システム。
14. 前記通信手段にゲートウェイを介してイントラネットまたはインターネットを接続し、更にこのイントラネットまたはインターネットにブラウザを接続すると共に、センサーユニット、機器制御手段、保護制御手段の各ユニット，手段および監視制御装置の少なくとも一箇所以上にウェブサーバを組み込むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の変電機器保護制御システム。
15. 前記ウェブサーバは、前記ゲートウェイあるいはパーソナルコンピュータとの無線通信手段を持ち、前記ゲートウェイあるいはパーソナルコンピュータのいずれか一方に前記無線通信手段を備え、前記ウェブサーバのデータをゲートウェイあるいはパーソナルコンピュータに無線伝送することを特徴とする請求項１４記載の変電機器保護制御システム。

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