JP2008054389A

JP2008054389A - 配電線遠方監視制御システム、バッテリ劣化診断装置及び方法

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Publication number: JP2008054389A
Application number: JP2006226443A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamaoka; 博山岡; Yukita Iwato; 志多岩戸; Yoshizumi Masui; 良純枡井; Shigenori Okino; 重則沖野
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2006-08-23
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2026-08-23
Also published as: JP4969179B2

Abstract

【課題】子局のバッテリの劣化を容易に精度良く判定することができる配電線遠方監視制御システム、バッテリ劣化診断装置及び方法を提供する。
【解決手段】バッテリ劣化診断装置は、バッテリ１０ａ〜１０ｄの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段２４と、バッテリ電圧検出手段２４により検出された電圧が所定値以下となったときから、少なくとも所定期間が経過するまでの間、配電線６から供給される電力でバッテリ１０ａ〜１０ｄを充電する処理を実行するバッテリ充電手段２３と、バッテリ充電手段２３によりバッテリ１０ａ〜１０ｄを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータを所定周期毎に親局１で取得し、当該取得されたデータの時系列を収集するバッテリデータ収集手段１７と、バッテリデータ収集手段１７により収集されたデータの時系列に基づいて、バッテリ１０ａ〜１０ｄの劣化を判定する劣化判定手段１８とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば変電所から需要者に電力を供給する配電線系統において子局のバッテリの劣化を診断するための技術に関する。

従来、変電所から需要者に電力を供給する配電線遠方監視制御システムでは、配電線の経路上の開閉器（遠制開閉器）に対応して、配電線の経路上に子局が設けられ、子局により開閉器の開状態と閉状態の切替制御、開閉器の開閉状態の監視、及び配電線の電流・電圧の監視等が行われる。そして、子局と電力会社の営業所等に設けられた親局との間で監視制御情報を送受信することにより、親局から子局を介して配電線の遠方監視制御が行われる。

このような配電線遠方監視制御システムにおいて、子局を動作させる電力は、通常時には配電線から供給されるが、停電時に子局を動作させる電力（バックアップ電力）を供給するためにバッテリが備えられている。このバッテリとしては、一般に、充放電が繰り返し可能で比較的大電力を発生する安価な鉛蓄電池が使用される。このようなバッテリは、経年変化で劣化するため、停電時に子局に十分な電力を供給できないほど劣化する前に交換する必要がある。

この交換に際し、バッテリの劣化は設置環境により異なるため、例えばバッテリの設置経過年数に応じて一律にバッテリを交換すると、バッテリによっては交換時期が遅すぎて停電時に十分な電力を供給できなかったり、逆に交換時期が早すぎてまだ十分に使用できるバッテリも交換することとなって無駄になったりする。このため、バッテリの劣化を判定してバッテリの交換を適切な時期に行う必要がある。また、バッテリの劣化の判定は、遠方監視制御システムの効率を低下させないように簡易な処理で行われることが望ましい。

そこで、配電線遠方制御監視システムの子局にバッテリの寿命を判定する回路を備え、判定結果を親局に通知するようにしたバッテリー管理方式が提案されている（下記特許文献１）。このバッテリー管理方式では、バッテリー寿命判定回路により、バッテリーの満充電状態で内部インピーダンス値を計測し、その値が所定値より大きい場合には、バッテリーが不良品（劣化している）と判定する。そして、良品／不良品判定結果は、親局に通知されるので、親局で子局のバッテリーの劣化が容易に把握され、バッテリーの交換が適切な時期に行われる。
特開２００６−６０７４号公報

しかしながら、バッテリの内部インピーダンスは、バッテリの性能を示す指標の一つではあるものの、必ずしもバッテリの劣化を直接的に示すものではないため、場合によってはバッテリの寿命が適切に判定されない可能性がある。このため、バッテリの劣化をより適切に判定し得る技術が望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑み、子局のバッテリの劣化を容易に精度良く判定することができる配電線遠方監視制御システム、バッテリ劣化診断装置及び方法を提供することを目的とする。

本発明の配電線遠方監視制御システムは、配電線の経路上に設けられ該配電線から電力を供給される子局と、該子局を介して該配電線の遠方監視制御を行う親局とを有する配電線遠方監視制御システムであって、前記配電線からの電力の供給が停止されたときに前記子局に電力を供給するバッテリと、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が所定値以下となったときから、少なくとも所定期間が経過するまでの間、前記配電線から供給される電力で前記バッテリを充電する処理を実行するバッテリ充電手段と、前記バッテリ充電手段により前記バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータを所定周期毎に前記親局で取得し、当該取得されたデータの時系列を収集するバッテリデータ収集手段と、前記バッテリデータ収集手段により収集された前記データの時系列に基づいて、前記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明の配電線遠方監視制御システムによれば、前記バッテリ充電手段は、バッテリの電圧が所定値以下となると、配電線から供給される電力でバッテリを充電する処理を開始し、所定期間が経過すると、バッテリを充電する処理を終了する。充電処理が開始されるとバッテリの電圧は充電されて増加し、充電処理が終了するとバッテリの電圧は自己放電により低下していく。そして、バッテリの電圧が再び所定値以下となると、バッテリ充電手段は、次の充電処理を開始する。

このとき、劣化したバッテリでは、一般に、充電されて満充電となったときの電圧が低くなると共に自己放電が早くなる。よって、バッテリの充電処理が終了したときから次の充電処理が開始されるまでの期間の長さで、バッテリの劣化の度合が示される。

前記バッテリ充電手段によりバッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータは、所定周期毎に親局で取得される。そのようなデータは一般に容量が小さく、また、データの検出は簡易な処理で行えるので、上記データは親局で容易に取得される。なお、前記所定周期は、親局と子局との通信の負荷を過剰に増大させない周期であり、例えば、配電線の監視の際に監視情報を取得する周期と同じ周期とすることができる。

そして、前記バッテリデータ収集手段は、前記データの時系列を収集し、前記劣化判定手段は、当該データの時系列に基づいて、バッテリの劣化を判定する。このとき、データの時系列から、バッテリの充電処理が終了したときから次の充電処理が開始されるまでの期間が判るので、バッテリの劣化が精度良く判定される。従って、子局に電力を供給するバッテリの劣化を容易に精度良く判定することができる。

次に、本発明のバッテリ劣化診断装置は、配電線の経路上に設けられ該配電線から電力を供給される子局と、該子局を介して該配電線の遠方監視制御を行う親局とを有する配電線遠方監視制御システムにおいて、配電線からの電力の供給が停止されたときに子局に電力を供給するバッテリの劣化を診断するバッテリ劣化診断装置であって、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が所定値以下となったときから、少なくとも所定期間が経過するまでの間、前記配電線から供給される電力でバッテリを充電する処理を実行するバッテリ充電手段と、前記バッテリ充電手段によりバッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータを所定周期毎に親局で取得し、当該取得されたデータの時系列を収集するバッテリデータ収集手段と、前記バッテリデータ収集手段により収集されたデータの時系列に基づいて前記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段とを備えることを特徴とする。

上記バッテリ劣化診断装置によれば、配電線遠方監視制御システムに関して説明したように、バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータは、親局で容易に取得されるものである。そして、前記データの時系列から、バッテリの充電処理が終了したときから次の充電処理が開始されるまでの期間が判るので、バッテリの劣化が精度良く判定される。従って、本発明によれば、劣化判定手段で、前記データの時系列に基づいてバッテリの劣化を判定することにより、子局に電力を供給するバッテリの劣化を容易に精度良く判定することができる。

本発明の第２態様のバッテリ劣化診断装置は、配電線の経路上に設けられ該配電線から電力を供給される子局と、該子局を介して該配電線の遠方監視制御を行う親局とを有する配電線遠方監視制御システムにおいて、該配電線からの電力の供給が停止されたときに該子局に電力を供給するバッテリに対し、その電圧に応じて充電する処理が繰り返し実行される場合、当該バッテリの劣化を診断するバッテリ劣化診断装置であって、前記バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータを所定周期毎に親局で取得し、当該取得されたデータの時系列を収集するバッテリデータ収集手段と、前記バッテリデータ収集手段により収集されたデータの時系列に基づいて、バッテリの劣化を判定する劣化判定手段とを備えることを特徴とする。

上記第２態様のバッテリ劣化診断装置によれば、前述のように、バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータは、親局で容易に取得されるものである。そして、前記データの時系列から、バッテリの充電処理が終了したときから次の充電処理が開始されるまでの期間が判るので、バッテリの劣化が精度良く判定される。従って、本発明によれば、前記劣化判定手段で、前記データの時系列に基づいてバッテリの劣化を判定することにより、子局に電力を供給するバッテリの劣化を容易に精度良く判定することができる。

本発明のバッテリ劣化診断装置において、前記劣化判定手段は、前記バッテリデータ収集手段により収集されたデータの時系列を用いて、バッテリを充電する処理の実行中であることを連続して示す連続回数を算出する手段を備え、少なくとも所定の判定期間内で算出された該連続回数に基づいてバッテリの劣化を判定することが好ましい。

すなわち、バッテリが劣化していくと、充電されて満充電となったときのバッテリ電圧が低くなると共にバッテリの自己放電が早くなるので、バッテリの充電処理が終了したときから次の充電処理が開始されるまでの期間が短くなっていく。そして、バッテリが劣化していき、バッテリの充電処理が終了したときから次の充電処理が開始されるまでの期間が、親局でデータを取得する所定周期より十分に短くなると、前記データの時系列では、該データがバッテリを充電する処理の実行中であることを示す状態が連続することとなる。従って、前記劣化判定手段により、前記連続回数に応じてバッテリの劣化を判定することで、バッテリの劣化を容易に精度良く判定することができる。

或いは、前記劣化判定手段は、前記バッテリデータ収集手段により収集された前記データの時系列を用いて、該データがバッテリを充電する処理の実行中でなくなったことを示すときから、次にバッテリを充電する処理の実行中となったことを示すまでの期間を、放電期間として算出する手段を備え、少なくとも所定の判定期間内で算出された放電期間に基づいて、バッテリの劣化を判定することが好ましい。

すなわち、バッテリが劣化していくと、充電されて満充電となったときのバッテリの電圧が低くなると共にバッテリの自己放電が早くなるので、前記放電期間が短くなる。従って、前記劣化判定手段により、前記放電期間に応じてバッテリの劣化を判定することで、バッテリの劣化を容易に精度良く判定することができる。

また、前記劣化判定手段は、前記バッテリデータ収集手段により収集されたデータの時系列を用いて、該データがバッテリを充電する処理の実行中でなくなったことを示すときから、次にバッテリを充電する処理の実行中となったことを示すまでの期間を１回の放電の期間として、所定の判定期間内における放電の回数を算出する手段を備え、少なくとも算出された放電の回数に基づいてバッテリの劣化を判定することが好ましい。

すなわち、バッテリが劣化していくと、充電されて満充電となったときのバッテリの電圧が低くなると共にバッテリの自己放電が早くなるので、バッテリが劣化していくと、所定の判定期間内の放電回数が、劣化していない状態より多くなる。従って、前記劣化判定手段により、放電回数に応じてバッテリの劣化を判定することで、子局のバッテリの劣化を容易に精度良く判定することができる。

次に、本発明のバッテリ劣化診断方法は、配電線の経路上に設けられ該配電線から電力を供給される子局と、該子局を介して該配電線の遠方監視制御を行う親局とを有する配電線遠方監視制御システムにおいて、配電線からの電力の供給が停止されたときに子局に電力を供給するバッテリの劣化を診断するバッテリ劣化診断方法であって、前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出ステップと、前記バッテリ電圧検出ステップで検出された電圧が所定値以下となったときから少なくとも所定期間が経過するまでの間、配電線から供給される電力で前記バッテリを充電する処理を実行するバッテリ充電ステップと、前記バッテリ充電ステップにより前記バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータを、所定周期毎に親局で取得するデータ取得ステップと、前記データ取得ステップで取得されたデータの時系列を収集するバッテリデータ収集ステップと、前記バッテリデータ収集ステップで収集されたデータの時系列に基づいて、前記バッテリの劣化を判定する劣化判定ステップとを含むことを特徴とする。

本発明のバッテリ劣化診断方法によれば、配電線遠方監視制御システムに関して説明したように、バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータは、前記データ取得ステップで、親局で容易に取得されるものである。そして、前記データの時系列から、バッテリの充電処理が終了したときから次の充電処理が開始されるまでの期間が判るので、バッテリの劣化が精度良く判定される。従って、本発明によれば、前記劣化判定ステップで、前記データの時系列に基づいてバッテリの劣化を判定することにより、子局に電力を供給するバッテリの劣化を容易に精度良く判定することができる。

図１及び図２に示す実施形態の配電線遠方監視制御システムは、配電線６の経路上に設けられた子局８ａ〜８ｄと、これらの子局を介して配電線６の遠方監視制御を行う親局１とを備えている。配電線６は、変電所４ａ，４ｂと需要者とを接続し、需要者に電力を供給するためのものである。変電所４ａ，４ｂの遮断器５ａ，５ｂが接続状態にされると、配電線６を介して需要者に電力が供給される。また、配電線６の経路上には、配電線６の経路の接続状態（閉）と遮断状態（開）とを切り替える開閉器（遠制開閉器）７ａ〜７ｄが設けられている。開閉器７ａ〜７ｄには、配電線６の電流、電圧等を計測するセンサが内蔵されている。また、開閉器７ａ〜７ｄは、配電線６から供給される電力により動作される。

子局８ａ〜８ｄは、開閉器７ａ〜７ｄにそれぞれ対応して設けられている。なお、配電線６は、変電所４ａ，４ｂからの電力を複数の需要者に供給するために分岐しており、開閉器７ａ〜７ｄ，子局８ａ〜８ｄは、例えば、配電線６の各分岐点の上位や各需要者の上位に配置される。

また、子局８ａ〜８ｄの近傍には、それぞれ、配電線６から子局８ａ〜８ｄに電力を供給するための変圧器９ａ〜９ｄが備えられている。変圧器９ａ〜９ｄは、配電線６に接続され、配電線６の電圧を１１０Ｖに降圧して、子局８ａ〜８ｄの電源として供給する。また、子局８ａ〜８ｄの近傍には、配電線６からの電力の供給が停止されたときに、子局８ａ〜８ｄに電力を供給するバッテリ１０ａ〜１０ｄが備えられている。バッテリ１０ａ〜１０ｄには、例えば鉛蓄電池が用いられている。

子局８ａ〜８ｄは、開閉器７ａ〜７ｄの開閉状態の切替制御、開閉器７ａ〜７ｄの開閉状態の監視、配電線６の電流・電圧情報の監視等を行う。また、子局８ａ〜８ｄは、バッテリ１０ａ〜１０ｄの充電や、バッテリ１０ａ〜１０ｄの電圧等を行う。また、子局８ａ〜８ｄは、伝送路３を介して、電力会社の営業所に設けられた親局１と、監視制御情報の送受信を行う。伝送路３は、電力会社が有する専用の通信線であり、例えば架空地線、メタル通信ケーブル、光通信ケーブル等が用いられる。

親局１８ａ〜８ｄは、子局８ａ〜８ｄとの通信を管理する通信管理ユニット１５と、配電を制御するシステム管理ユニット１６とを備えている。また、親局１には、営業所のオペレータに情報を提示し或いはオペレータが入力操作するための操作卓２が接続されている。通信管理ユニット１５は、常時監視ポーリングを行い、開閉器７ａ〜７ｄの開閉状態やバッテリ１０ａ〜１０ｄの電圧等の監視情報を子局８ａ〜８ｄから取得する。システム管理ユニット１６は、定常時の配電の監視制御や、停電時の復旧等を行う。また、システム管理ユニット１６は、通信管理ユニット１５により取得された子局８ａ〜８ｄの監視情報が格納される子局状態データベース（図示せず）を管理する機能や、送信要求に応じてバッテリ１０ａ〜１０ｄの電圧等のバッテリデータを送信する機能（バッテリデータ送信機能）を備えている。

さらに、親局１には、バッテリデータを収集して解析するためのコンピュータ（バッテリデータ収集パソコン）１１が、シリアル通信ケーブル１１ａを介して接続されている。コンピュータ１１には、親局１のシステム管理ユニット１６に送信要求をして子局８ａ〜８ｄのバッテリデータの時系列を収集するバッテリデータ収集ユニット１７と、収集したバッテリデータの時系列を用いてバッテリ１０ａ〜１０ｄの劣化を判定するバッテリ劣化判定ユニット１８とが備えられている。

次に、一の子局８ａについて、より詳細に説明する。なお、他の子局８ｂ〜８ｄも同じ構成である。

子局８ａは、マイコン等からなる電子ユニットであり、子局ユニット１２と、開閉器制御用リレーユニット１３と、計測箱ユニット１４とを備えている。子局ユニット１２は、親局１と監視制御情報の送受信を行う上位通信部１９と、コントロール部２０と、リレー部２１と、各部１９，２０，２１に電源を供給する電源部２２とを備えている。

開閉器制御用リレーユニット１３は、計測箱ユニット１４とリレー部２１と電源部２２と開閉器７ａと変圧器９ａとに接続されている。また、開閉器制御用リレーユニット１３には、開閉器１０ａの開閉状態を手動で切り替えるためのカムスイッチ２５が備えられている。開閉器制御用リレーユニット１３は、リレー部２１から出力される制御情報やカムスイッチ２５の操作に応じて開閉器１０ａの開閉状態を切り替える。また、開閉器制御用リレーユニット１３は、開閉器１０ａから、パレット情報やセンサ情報等の開閉器７ａの状態を取得する。また、開閉器制御用リレーユニット１３は、変圧器９ａから出力される交流電圧（１００Ｖ）を、開閉器制御用リレーユニット１３の電源として用いる。また、開閉器制御用リレーユニット１３は、変圧器９ａから出力される交流電圧（１００Ｖ）を、電源部２２に供給する。

計測箱ユニット１４は、開閉器制御用リレーユニット１３に接続されており、開閉器制御用リレーユニット１３を介して、開閉器１０ａのセンサ情報を取得し、配電線６の電圧、電流、電力等を計測する。また、計測箱ユニット１４は保護機能を有し、異常を検知して開閉器制御用リレーユニット１３から自断する。

コントロール部２０は、子局ユニット１２の各部１９，２１，２２に制御指令を出力する。また、コントロール部２０は、計測箱ユニット１４と光通信して、配電線６の計測データを取得する。また、コントロール部２０は、開閉器制御用リレーユニット１３と光通信して、開閉器１０ａのセンサ情報を取得する。また、コントロール部２０は、リレー部２１を介して、開閉器制御用リレーユニット１３に開閉器７ａの制御情報を出力する。また、コントロール部２０は、リレー部２１を介して、開閉器制御用リレーユニット１３の状態と、開閉器７ａの状態とを取得する。また、コントロール部２０は、上位通信部１９と、親局1からの制御情報や親局１への監視情報の通信を行う。

電源部２２は、通常時にバッテリ１０ａの充電を行い、停電時にバッテリ１０ａをユニットの電源との切り替えを行う停電バックアップ回路２３と、バッテリ１０ａの電圧、バッテリ１０ａの温度、電源部２２が実装された基板の温度とを計測する内部計測部２４とを備えている。

次に図３を参照して、停電バックアップ回路２３について説明する。停電バックアップ回路２３は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６と、充電回路２７と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６と充電回路２７との接続をオン・オフするための接点スイッチ２８と、バッテリ１０ａと内部計測部２４との接続をオン・オフするための接点スイッチ２９と、バッテリ１０ａと子局の各部１９，２０，２１との接続をオン・オフするための接点スイッチ３０と、整流用のダイオード３１，３２，３３とを備えている。

ＡＣ／ＤＣコンバータ２６の入力側は、開閉器制御用リレーユニット１３に接続されており、変圧器９ａから出力された交流電圧が、開閉器制御用リレーユニット１３を介して印加される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２６の出力側は、ダイオード３１を介して、子局ユニット１２の各部１９，２０，２１に接続されており、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６から出力された直流電圧が、子局の各部１９，２０，２１に供給される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６の出力側は、接点スイッチ２８の一端に接続されている。接点スイッチ２８の他端は、充電回路２７の入力側に接続されている。また、充電回路２７の出力側は、ダイオード３２を介して、バッテリ１０ａに接続されている。

接点スイッチ２８，２９，３０は、それぞれ、コントロール部２０からの制御指令によりオン・オフされる。接点スイッチ２８がオン状態になると、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６から直流電圧が印加されて、充電回路２７によりバッテリ１０ａが充電される。また、接点スイッチ２９がオン状態になると、バッテリ１０ａと内部計測部２４とが接続され、バッテリ１０ａの電圧値が計測される。また、接点スイッチ３０がオン状態にされると、バッテリ１０ａから出力される直流電圧が、ダイオード３３を介して、子局ユニット１２の各部１９，２０，２１に供給される。なお、接点スイッチ２８は、内部計測部２４により計測されたバッテリ１０ａの電圧値が所定電圧以下になったときから、所定期間の間、オン状態にされる。また、接点スイッチ３０は、停電時にオン状態にされる。

なお、内部計測部２４は、本発明のバッテリ電圧検出手段に相当する。また、停電バックアップ回路２３は、本発明のバッテリ充電手段に相当する。また、バッテリデータ収集ユニット１７は、本発明のバッテリデータ収集手段に相当する。また、バッテリ劣化判定ユニット１８は、本発明の劣化判定手段に相当する。

次に、本実施形態のバッテリ劣化診断装置の作動を説明する。

まず、全体の作動の概要について、バッテリ劣化診断装置では、子局８ａ〜８ｄで行われるバッテリ充電処理と、親局１で行われるデータ取得処理と、コンピュータ１１で行われるバッテリ劣化判定処理とが、それぞれ所定周期で繰り返し実行される。

バッテリ充電処理では、内部計測部２３により、バッテリ電圧Ｖb，バッテリ温度Ｔb，基板温度Ｔuが計測される。そして、停電時でなく、且つバッテリを充電する処理が実行されていないときに、バッテリ電圧Ｖbが所定電圧Ｖ_th以下の場合には、充電が開始される。なお、所定電圧Ｖ_thは、例えば、停電時に子局８ａ〜８ｄを所定期間（例えば１時間）動作させるのに必要とする最低限の電圧よりも若干高い電圧である。また、充電を開始してから、所定期間Ｔ_th経過した場合には、充電が停止される。また、所定期間Ｔ_th中に、バッテリ温度Ｔb，基板温度Ｔuが所定値以上であるときには、充電が中断され、バッテリ温度Ｔb，基板温度Ｔuが所定値未満となったときに再開される。

データ取得処理では、通信管理ユニット１５は、常時監視ポーリングにより子局８ａ〜８ｄから開閉器７ａ〜７ｄの開閉状態、配電線６の電流・電圧、バッテリデータ等の監視情報を取得し、取得されたデータをシステム管理ユニット１６の子局状態データベースに格納する。バッテリデータには、バッテリ電圧Ｖb，バッテリ温度Ｔb，基板温度Ｔu，充電監視中フラグ，充電印加中フラグ，ＡＣ断フラグが含まれる。

充電監視中フラグは、バッテリ１０ａ〜１０ｄを充電する処理が開始された状態であるか否かを示すフラグである。充電監視中フラグは、充電処理が開始されている場合には１に設定され、それ以外では０に設定される。また、充電印加中フラグは、実際に充電が実行されている（ＡＣ／ＤＣコンバータ２６の出力する直流電圧が充電回路２７に印加されている）か否かを示すフラグである。充電印加中フラグは、実際に充電が実行されているとき（充電する処理が開始されてから所定期間Ｔ_th内で、且つバッテリ温度Ｔb，基板温度Ｔuが所定値未満のとき）には１に設定され、それ以外では０に設定される。また、ＡＣ断フラグは、停電時（配電線６からの電力の供給が停止されているとき）であるか否かを示すフラグである。ＡＣ断フラグは、停電時には１に設定され、それ以外では０に設定される。

バッテリ劣化判定処理では、バッテリデータ収集ユニット１７により、親局１のシステム管理ユニット１６のバッテリデータ送信機能を用いて、子局８ａ〜８ｄのバッテリデータの時系列が収集される。そして、バッテリ劣化判定ユニット１８により、収集したバッテリデータの時系列に基づいて、バッテリ１０ａ〜１０ｄの劣化が判定される。このとき、バッテリ劣化判定ユニット１８は、充電監視中フラグの時系列データを用いて、充電状態の連続性や放電期間や放電回数を算出し、バッテリ１０ａ〜１０ｄの劣化を判定する。

次に、本実施形態のバッテリ劣化判定処理の詳細な動作を説明する。

図４は、バッテリ充電処理を示す。バッテリ充電処理では、ＳＴＥＰ１〜８の処理が、第１制御周期（例えば５分程度）で繰り返し実行される。各子局８ａ〜８ｄで、それぞれ同様にバッテリ充電処理が実行される。以下の説明では、一の子局８ａにおけるバッテリ充電処理について説明する。

まず、ＳＴＥＰ１で、内部計測部２３は、バッテリ１０ａのバッテリ電圧Ｖbを計測する。具体的には、コントロール部２０からの電圧計測許可指令により、接点スイッチ２９がオン状態にされて、バッテリ電圧Ｖbが計測される。このとき、内部計測部２３は、バッテリ１０ａのバッテリ温度Ｔb，基板温度Ｔuも計測する。

次に、ＳＴＥＰ２で、コントロール部２０は、バッテリ１０ａを充電する処理が開始されている状態である（充電監視中である）か否かを確認する。充電する処理が開始されていない場合（ＳＴＥＰ２の判断結果がＮＯ）には、コントロール部２０は、ＳＴＥＰ３に進み、停電中であるか否かを判断する。具体的には、コントロール部２０は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２６から出力される直流電圧が所定値未満である場合に、停電中であると判断する。ＳＴＥＰ３の判断結果がＹＥＳ（停電中である）場合には、そのままバッテリ充電処理は終了される。

ＳＴＥＰ３の判断結果がＮＯの場合（停電中でない）には、ＳＴＥＰ４に進み、コントロール部２０は、バッテリ電圧Ｖbが所定電圧Ｖ_th（例えば１２．５Ｖ）以下であるか否かを判断する。ＳＴＥＰ４の判断結果がＮＯ（Ｖb＞Ｖ_th）の場合には、そのままバッテリ充電処理は終了される。

ＳＴＥＰ４の判断結果がＹＥＳの場合（Ｖb≦Ｖ_th）には、バッテリ１０ａを充電する処理が開始され、バッテリ充電処理は終了される。具体的には、コントロール部２０の充電指令により、接点スイッチ２８がオン状態にされ、充電回路２７によりバッテリ１０ａが充電される。

ＳＴＥＰ２の判断結果がＹＥＳの場合（充電監視中である）には、ＳＴＥＰ６に進み、コントロール部２０は、充電する処理を開始してから所定期間Ｔ_th（例えば２４時間）内であるか否かを判断する。

ＳＴＥＰ６の判断結果がＮＯの場合（充電する処理を開始してから所定期間Ｔ_thを経過している）には、ＳＴＥＰ７に進み、バッテリ１０ａを充電する処理が停止され、バッテリ充電処理は終了される。具体的には、コントロール部２０の充電停止指令により、接点スイッチ２８がオフ状態にされ、充電回路２７がバッテリ１０ａから遮断される。

ＳＴＥＰ６の判断結果がＹＥＳの場合（充電する処理を開始してから所定期間Ｔ_th内である）には、ＳＴＥＰ８に進み、コントロール部２０は、バッテリ１０ａのバッテリ温度Ｔb，基板温度Ｔuに応じて、バッテリ１０ａの充電を中断又は再開する処理を実行する。そして、バッテリ充電処理を終了する。具体的には、コントロール部２０は、充電印加中（接点スイッチ２８がオン状態である）に、バッテリ温度Ｔbが所定温度Ｔb_th（例えば５０℃）以上であるか、又は基板温度Ｔuが所定温度Ｔu_th（例えば５０℃）以上である場合には、接点スイッチ２８をオフ状態にして、充電を中断する。また、充電が中断されているときに、バッテリ温度Ｔbが所定温度Ｔb_th未満で、且つ基板温度Ｔuが所定温度Ｔu_th未満となった場合には、コントロール部２０は、接点スイッチ２８をオン状態にして、充電を再開する。なお、ＳＴＥＰ６での所定期間Ｔ_thを経過したか否かの判断は、ＳＴＥＰ５で充電を開始した時刻を基準として判断される。

次に図５を参照して、親局１で行われるデータ取得処理について説明する。データ取得処理で、通信管理ユニット１５は、通信回線単位に所定周期Ｔp（例えば３秒）で順次ポーリングを行う（常時監視ポーリング）。常時監視ポーリングでは、常時監視ポーリングテーブルの内容に従って、子局８ａ〜８ｄからデータが取得される。常時監視ポーリングテーブルには、所定数Ｎ（例えば７個）のテーブル（テーブル１〜テーブル７）が予め設定されており、各テーブルには、取得するデータを指定する要求ワードが予め登録されている。この要求ワードには、開閉器７ａ〜７ｄの開閉状態、配電線６の電流・電圧を取得するための要求ワードや、バッテリデータ（バッテリ電圧Ｖb，バッテリ温度Ｔb，基板温度Ｔu，充電監視中フラグ，充電印加中フラグ，ＡＣ断フラグ）を取得するための要求ワードが含まれている。

まず、１巡目のポーリングで、通信管理ユニット１５は、テーブル１で指定されたデータを取得する。具体的には、まず、通信管理ユニット１５は、子局８ａに、テーブル１の要求ワードを送信する。子局８ａでは、上位通信部１９により、テーブル１の要求ワードが受信され、受信された要求ワードに応じて、データがコントロール部２０から上位通信部１９に送られ、上位通信部１９から通信管理ユニット１５にデータが送信される。このデータは周期Ｔp内に通信管理ユニット１５で受信され、受信されたデータは、子局状態データベースに格納される。次に、通信管理ユニット１５は、周期Ｔp後に、子局８ａと同様に、子局８ｂにテーブル１の要求ワードを送信し、データを受信する。以下同様に、通信管理ユニット１５は、子局８ｃ，８ｄにテーブル１の要求ワードを送信し、データを受信する。

１巡目のポーリングが完了すると、通信管理ユニット１５は、２巡目のポーリングを行い、テーブル２で指定されたデータを取得する。以下同様に、通信管理ユニット１５は、３巡目〜７巡目のポーリングを行い、テーブル３〜７で指定されたデータを取得する。

以上が、データ取得処理の詳細である。なお、データ取得処理の全体の監視周期（データ取得周期）は、ポーリング周期Ｔp×子局総数×テーブル数で定まる。これにより、バッテリ１０ａ〜１０ｄの状態を示すデータが親局１で容易に取得される。

次に、コンピュータ１１でのバッテリ劣化判定処理について説明する。

図６に示すように、まず、バッテリデータ収集ユニット１７は、システム管理ユニット１６にバッテリデータ送信機能の起動命令を送る。この送信機能は、予め実装されたバッテリデータ送信プログラムをシステム管理ユニット１６により実行することにより実現される。このバッテリデータ送信機能は、通常時は停止しており、コンピュータからの起動命令によって起動される。バッテリデータ送信機能が起動されると、システム管理ユニット１６からコンピュータ１１に、起動応答が送信される。次に、バッテリデータ収集ユニット１６は、バッテリデータ送信機能に全子局８ａ〜８ｄのバッテリデータ収集要求を送信する。

バッテリデータ収集要求では、収集するデータの条件（収集するデータの期間や内容）が指定される。収集するデータの期間としては、例えば、データの取得開始日時、データの取得終了日時、データの取得間隔（例えば、１５分，２０分，３０分等）を指定する。なお、収集するデータの期間（取得開始日時から取得終了日時までの期間）は、例えば、２週間程度とする。また、収集するデータの内容としては、例えば、各データの取得日時，バッテリ電圧Ｖb，バッテリ温度Ｔb，基板温度Ｔu，充電監視中フラグ，充電印加中フラグ，ＡＣ断フラグ，通信異常フラグと指定する。なお、通信異常フラグは、子局８ａ〜８ｄの通信異常が発生している状態を示すフラグである。通信異常フラグは、通信異常発生中は１に設定され、それ以外は０に設定される。

次に、バッテリデータ送信機能は、子局状態データベースを参照し、コンピュータ１１から受信したバッテリデータ収集要求に指定された条件に応じて、子局８ａのデータをコンピュータ１１に送信する。バッテリデータ収集ユニット１７は、データを受信すると、受信確認応答（ＡＣＫ）を送信する。受信確認応答を受信すると、バッテリデータ送信機能は、次の子局８ｂのデータをコンピュータ１１に送信する。以下、子局８ｃ，８ｄについて同様にデータが送信される。要求された全データの送信を終了すると、バッテリデータ送信機能は停止する。

次に、バッテリ劣化判定ユニット１８は、収集されたデータに基づいて、バッテリ１０ａ〜１０ｄの劣化を判定する。なお、バッテリ１０ａ〜１０ｄについて、それぞれ同様に劣化を判定する処理が実行される。以下では、バッテリ１０ａを例として説明する。

まず、バッテリ劣化判定ユニット１８は、バッテリ１０ａの充電監視中フラグの時系列データから、劣化判定用の特徴量を算出する。具体的には、バッテリ劣化判定ユニット１８は、充電監視中フラグの時系列データのうちの、充電監視中フラグが１であるデータの連続回数Ｎumを算出する。次に、バッテリ劣化判定ユニット１８は、算出した連続回数Ｎumが、所定閾値Ｎum_th以上であるか否かを判断して、バッテリ１０ａの劣化を判定する。連続回数Ｎumが閾値Ｎum_th以上である場合には、バッテリ１０ａが劣化していないと判定される。連続回数Ｎumが閾値Ｎum_th未満の場合には、バッテリ１０ａが劣化していると判定される。

ここで、上述のバッテリ１０ａの劣化の判定について説明する。

図７（ａ）（ｂ）には、子局８ａのバッテリ電圧Ｖbと、充電監視中フラグとの経時変化の様子が上段側からそれぞれ例示されている。図７（ａ）（ｂ）の上段のＶmax，Ｖmax’は、それぞれ、満充電状態でのバッテリ電圧Ｖbを示す。また、図７（ａ）（ｂ）の下段には、それぞれ２０個の時系列データＤ１〜Ｄ２０，Ｄ１’〜Ｄ２０’が模式的に示されている。なお、図７（ａ）の例は、バッテリ１０ａが劣化していない例を示し、図７（ｂ）の例は、バッテリ１０ａが劣化している例を示す。

まず、図７（ａ）に示すように、時刻ｔ１前では、バッテリ１０ａの充電の処理は停止されており、バッテリ１０ａは自己放電している。時刻ｔ１で、電圧ＶbがＶ_th以下となって、バッテリ１０ａの充電の処理が開始される。時刻ｔ１〜ｔ２で、充電の処理が継続されて期間Ｔ_thが経過し、時刻ｔ２で、バッテリ１０ａの充電の処理が停止される。時刻ｔ２〜ｔ３では、バッテリ１０ａは自己放電しており、時刻ｔ３で、電圧ＶbがＶ_th以下となって、バッテリ１０ａの充電の処理が開始される。以下、時刻ｔ１〜ｔ３と同様に、バッテリ１０ａの充電が繰り返される。このとき、電圧監視中フラグが１である連続したデータＤ１〜Ｄ５，Ｄ１１〜Ｄ１５のうち、最大の連続回数５が、電圧監視中フラグの連続回数Ｎumとされる。

次に、図７（ｂ）に示すように、時刻ｔ１’前では、バッテリ１０ａの充電の処理が継続されている。時刻ｔ１’で、期間Ｔ_thが経過し、バッテリ１０ａの充電の処理が停止される。時刻ｔ１’〜ｔ２’では、バッテリ１０ａは自己放電しており、時刻ｔ２’で、電圧ＶbがＶ_th以下となって、バッテリ１０ａの充電の処理が開始される。時刻ｔ２’〜ｔ３’で、充電の処理が継続されて期間Ｔ_thが経過し、時刻ｔ３’で、バッテリ１０ａの充電の処理が停止される。時刻ｔ３’〜ｔ４’では、バッテリ１０ａは自己放電しており、時刻ｔ４’で、電圧ＶbがＶ_th以下となって、バッテリ１０ａの充電の処理が開始される。以下、時刻ｔ２’〜ｔ４’と同様に、バッテリ１０ａの充電が繰り返される。

このとき、電圧監視中フラグが１である連続したデータＤ１’〜Ｄ２０’の連続回数２０が、電圧監視中フラグの連続回数Ｎumとされる。すなわち、図７（ｂ）に示したように、バッテリ１０ａが劣化している状態では、満充電状態のバッテリ電圧Ｖmax’は、劣化していない状態の満充電状態のバッテリ電圧Ｖmaxより低く、また、自己放電の速度が早いため、放電期間が短くなる。そして、放電時間が、電圧監視中フラグを取得する周期（データ取得周期）に比べて短いために、電圧監視中フラグが１である状態が継続する。

そして、バッテリ劣化判定ユニット１８は、算出した連続回数Ｎumが、閾値Ｎum_th（例えば１０回）以上であるか否かを判断して、バッテリ１０ａの劣化を判定する。図７（ａ）に示した例では、連続回数Ｎumが閾値Ｎum_th以上であるので、バッテリ１０ａが劣化していないと判定される。また、図７（ｂ）に示した例では、連続回数Ｎumが閾値Ｎum_th未満であるので、バッテリ１０ａが劣化していると判定される。以上の処理により、本実施形態のバッテリ劣化診断装置によれば、子局８ａのバッテリ１０ａの劣化を容易に精度良く判定することができる。

なお、本実施形態では、バッテリ劣化判定ユニット１８は、劣化判定用の特徴量として、充電監視中フラグが１であるデータの連続回数を用いたが、他の実施形態として、劣化判定用の特徴量として、例えば、充電監視中フラグから放電期間を算出して用いてもよい。具体的には、図７（ａ）の例では、充電監視中データＤ７〜Ｄ９、Ｄ１７〜Ｄ２１について、それぞれ放電期間が１．５時間，２時間と算出される。また、図７（ｂ）の例では、充電期間が０時間と算出される。そして、バッテリ劣化判定ユニット１８は、例えば、各放電期間のうちの最大値が所定の閾値以下の場合に、バッテリ１０ａが劣化していると判定する。すなわち、バッテリ１０ａが劣化している場合には、放電期間が短くなるので、このように放電期間に応じて判定することで、バッテリ１０ａの劣化を容易に精度良く判定することができる。

また、バッテリ劣化判定ユニット１８は、劣化判定用の特徴量として、例えば、充電監視中フラグの時系列データから、データ収集期間中の放電回数又は充電回数を算出して用いてもよい。さらに、バッテリ劣化判定ユニット１８は、劣化判定用の特徴量として、上述の連続回数Ｎum、放電期間、放電回数又は充電回数を組み合わせて用いてもよい。

本発明の実施形態の配電線遠方監視制御システムの構成図。図１の遠方監視制御システムにおける子局とバッテリの構成図。図１の配電線遠方監視制御システムにおける子局とバッテリの回路図。図１の配電線遠方監視制御システムにおけるバッテリ充電処理を示すフローチャート。図１のバッテリ劣化診断装置におけるデータ取得処理のシーケンス図。図１のバッテリ劣化診断装置におけるバッテリデータ収集処理のシーケンス図。図１のバッテリ劣化診断装置におけるバッテリ劣化判定処理に関する説明図。

符号の説明

１…親局、６…配電線、８ａ〜８ｄ…子局、１０ａ〜１０ｄ…バッテリ、１７…バッテリデータ収集ユニット（バッテリデータ収集手段）、１８…バッテリ劣化判定ユニット（劣化判定手段）２３…停電バックアップ回路（バッテリ充電手段）、２４…内部計測部（バッテリ電圧検出手段）。

Claims

配電線の経路上に設けられ該配電線から電力を供給される子局と、該子局を介して該配電線の遠方監視制御を行う親局とを有する配電線遠方監視制御システムにおいて、
前記配電線からの電力の供給が停止されたときに前記子局に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が所定値以下となったときから、少なくとも所定期間が経過するまでの間、前記配電線から供給される電力で前記バッテリを充電する処理を実行するバッテリ充電手段と、
前記バッテリ充電手段により前記バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータを所定周期毎に前記親局で取得し、当該取得されたデータの時系列を収集するバッテリデータ収集手段と、
前記バッテリデータ収集手段により収集された前記データの時系列に基づいて、前記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段と
を備えることを特徴とする配電線遠方監視制御システム。
配電線の経路上に設けられ該配電線から電力を供給される子局と、該子局を介して該配電線の遠方監視制御を行う親局とを有する配電線遠方監視制御システムにおいて、該配電線からの電力の供給が停止されたときに該子局に電力を供給するバッテリの劣化を診断するバッテリ劣化診断装置であって、
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
前記バッテリ電圧検出手段により検出された電圧が所定値以下となったときから、少なくとも所定期間が経過するまでの間、前記配電線から供給される電力で前記バッテリを充電する処理を実行するバッテリ充電手段と、
前記バッテリ充電手段により前記バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータを所定周期毎に前記親局で取得し、当該取得されたデータの時系列を収集するバッテリデータ収集手段と、
前記バッテリデータ収集手段により収集された前記データの時系列に基づいて、前記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段と
を備えたことを特徴とするバッテリ劣化診断装置。
配電線の経路上に設けられ該配電線から電力を供給される子局と、該子局を介して該配電線の遠方監視制御を行う親局とを有する配電線遠方監視制御システムにおいて、該配電線からの電力の供給が停止されたときに該子局に電力を供給するバッテリに対し、その電圧に応じて充電する処理が繰返し実行される場合、当該バッテリの劣化を診断するバッテリ劣化診断装置であって、
前記バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータを所定周期毎に前記親局で取得し、当該取得されたデータの時系列を収集するバッテリデータ収集手段と、
前記バッテリデータ収集手段により収集された前記データの時系列に基づいて、前記バッテリの劣化を判定する劣化判定手段と
を備えたことを特徴とするバッテリ劣化診断装置。
請求項２又は３記載のバッテリ劣化診断装置において、
前記劣化判定手段は、前記バッテリデータ収集手段により収集された前記データの時系列を用いて、前記バッテリを充電する処理の実行中であることを連続して示す連続回数を算出する手段を備え、少なくとも所定の判定期間内で算出された連続回数に基づいて、前記バッテリの劣化を判定することを特徴とするバッテリ劣化診断装置。
請求項２又は３記載のバッテリ劣化診断装置において、
前記劣化判定手段は、前記バッテリデータ収集手段により収集された前記データの時系列を用いて、該データが前記バッテリを充電する処理の実行中でなくなったことを示すときから、次に前記バッテリを充電する処理の実行中となったことを示すまでの期間を放電期間として算出する手段を備え、少なくとも所定の判定期間内で算出された放電期間に基づいて、前記バッテリの劣化を判定することを特徴とするバッテリ劣化診断装置。
請求項２又は３記載のバッテリ劣化診断装置において、
前記劣化判定手段は、前記バッテリデータ収集手段により収集された前記データの時系列を用いて、該データが前記バッテリを充電する処理の実行中でなくなったことを示すときから、次に前記バッテリを充電する処理の実行中となったことを示すまでの期間を１回の放電の期間として、所定の判定期間内における放電の回数を算出する手段を備え、少なくとも算出された放電回数に基づいて前記バッテリの劣化を判定することを特徴とするバッテリ劣化診断装置。
配電線の経路上に設けられ該配電線から電力を供給される子局と、該子局を介して該配電線の遠方監視制御を行う親局とを有する配電線遠方監視制御システムにおいて、該配電線からの電力の供給が停止されたときに該子局に電力を供給するバッテリの劣化を診断するバッテリ劣化診断方法であって、
前記バッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出ステップと、
前記バッテリ電圧検出ステップで検出された電圧が所定値以下となったときから、少なくとも所定期間が経過するまでの間、前記配電線から供給される電力で前記バッテリを充電する処理を実行するバッテリ充電ステップと、
前記バッテリ充電ステップにより前記バッテリを充電する処理の実行中であるか否かを示すデータを、所定周期毎に前記親局で取得するデータ取得ステップと、
前記データ取得ステップで取得された前記データの時系列を収集するバッテリデータ収集ステップと、
前記バッテリデータ収集ステップで収集された前記データの時系列に基づいて、前記バッテリの劣化を判定する劣化判定ステップと
を含むことを特徴とするバッテリ劣化診断方法。