JP2011036018A

JP2011036018A - 保護制御監視装置

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Publication number: JP2011036018A
Application number: JP2009178958A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Kawasaki; 智之川崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-17
Also published as: US8604948B2; WO2011013265A1; US20120176257A1; CN102474092A; CN102474092B; BR112012002262A2

Abstract

【課題】情報の再現性と，保存する情報量の削減との両立が図られた保護制御監視装置を提供する。
【解決手段】保護制御監視装置が，電力系統の電気量に対応するアナログデータをデジタルデータに順次に変換し，データ列として出力する変換部と，前記データ列中の隣接するデータ間の差分を表す差分データを順次に算出し，差分データ列として出力する算出部と，前記差分データ列中の複数の差分データそれぞれを複数の部分データに分割し，対応する複数の部分データからデータブロックを生成し，データブロック列として出力するデータブロック生成部と，前記データブロック列を可逆圧縮する圧縮部と，前記可逆圧縮されたデータブロック列を記憶する記憶部と，を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は，保護制御監視装置に関する。

保護制御監視装置は，外部からアナログ入力を取り込み，デジタルデータに変換した後，各種処理を行い，保護制御監視機能を実現する。また，保護制御監視装置は，事象発生時の動作状態や外部入力のデータを保存する機能を持ち，事象発生時の電力系統や装置の状態の解析を可能としている。（例えば，特許文献１参照）。このため，事象発生時の動作状態や外部入力のデータを保存する際には，演算処理に使用したデータをそのまま保存することが望ましい。

特開平４−６９００８号公報

長時間のアナログ入力データを保存する場合，多くの保存用のメモリが必要となる。特に母線保護リレー装置のようにアナログ入力データの数が多いものでは，入力データ数に比例して必要な容量が大きくなる。一方で，保護制御監視装置のような組込みシステムではデータ保存用のメモリは容量が限られており，そのまま保存するのは不可能な場合が出てくる。

このような場合，一般的には可逆圧縮を適用することでデータ量の圧縮することが考えられる。しかし，アナログ入力データの場合はランダムノイズによる値のゆれが存在するため，圧縮がほとんどできないことがある。また，非可逆圧縮によって，ランダムノイズの情報を削減することで，大幅なデータ量の削減が可能である。しかし，非可逆圧縮では，ランダムノイズ以外にも本来必要な情報が削減され，保持した情報の再現性が失われる可能性がある。

本発明は，情報の再現性と，保存する情報量の削減との両立が図られた保護制御監視装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る保護制御監視装置は，電力系統の電気量に対応するアナログデータをデジタルデータに順次に変換し，データ列として出力する変換部と，前記データ列中の隣接するデータ間の差分を表す差分データを順次に算出し，差分データ列として出力する算出部と，前記差分データ列中の複数の差分データそれぞれを複数の部分データに分割し，対応する複数の部分データからデータブロックを生成し，データブロック列として出力するデータブロック生成部と，前記データブロック列を可逆圧縮する圧縮部と，前記可逆圧縮されたデータブロック列を記憶する記憶部と，を具備する。

本発明によれば，情報の再現性と，保存する情報量の削減との両立が図られた保護制御監視装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る保護制御監視装置を表すブロック図である。ビットスライス処理の一例を表す模式図である。ビットスライス逆処理の一例を表す模式図である。保護制御監視装置の動作手順を表すフロー図である。データ表示装置の動作手順を表すフロー図である。

以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は，本発明の第１の実施形態に係る保護制御監視システム１００を表すブロック図である。保護制御監視システム１００は，保護制御監視装置（データ収集記録装置）１１０，データ表示装置１５０を有し，電力系統における事象発生時の情報を収集，表示する。

電力系統とは、電力を需要者に供給するための発電・変電・送電・配電のシステムである。ここでは，電力系統として送電線Ｌ１〜Ｌ３を保護制御監視システム１００による保護制御監視の対象とする。

事象の発生とは，保護制御監視の対象（例えば，送電線Ｌ１〜Ｌ３）が標準的な状態から逸脱することを言い，例えば，短絡，地絡（落雷による地絡を含む）により，送電線Ｌ１〜Ｌ３の電流，電圧が標準的な範囲から外れることをいう。例えば，送電線に落雷が有れば，その送電線の電圧は通常より低下し，電流は通常より増加する。

保護制御監視装置（データ収集記録装置）１１０は，センサＳＥＮ，遮断器ＣＢに接続され，電力系統（ここでは，送電線Ｌ１〜Ｌ３）の保護，制御，および監視を行い，事象の発生時における電力系統のデータを蓄積する。保護制御監視装置１１０の例として，保護リレー（保護継電器）を挙げることができる。保護リレーは、電力系統に発生した短絡，地絡（落雷）を検出し、影響の波及を抑えるため、故障区間を選択し速やかに電力系統より切り離すよう遮断器へ制御信号を送出する。

保護制御監視装置１１０は，ＡＤ変換器１１１，ＣＰＵ１１２，ＲＡＭ１１３，ＲＯＭ１１４，ＮＶメモリ１１５，Ｉ／Ｏ１１６，遮断指示部１１７を有する。

ＡＤ（Analog-Digital）変換部１１１は，センサＳＥＮから系統電気量（アナログデータ）を時系列に入力し，アナログデジタル変換して固定ビット数（例えば，１６ビット）のデジタルデータに変換し，データ列として出力する。系統電気量は，電力系統の状態を表すアナログ量であり，送電線Ｌ１〜Ｌ３の電流，電圧を挙げることができる。このように，ＡＤ変換器１１１は，電力系統の電気量に対応するアナログデータをデジタルデータに順次に変換し，データ列として出力する変換部として機能する。

なお，種類，測定箇所が異なる系統電気量は互いに別個にＡＤ変換されるのが原則である。これは，後の差分処理，ビットスライス処理，圧縮処理においても同様である。

ＣＰＵ(Central Processing Unit)１１２は，ＲＯＭ１１４に格納されたプログラムに従い，次の各種処理を行う。

（１）系統電気量の振幅値の算出
データ列は，系統電気量（例えば，送電線Ｌ１〜Ｌ３の電流，電圧）を表すことから，所定周波数（例えば，５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）の正弦波の時系列的変化を表す。このため，正弦波の１周期あるいはその一部（例えば，１／４周期）に亘って，データ列を積算することで，系統電気量の振幅値（正弦波の振幅）を算出することができる。なお，この振幅値の算出に先立って，デジタルフィルタ処理によりデータ列の時間的変動が平滑化され，ノイズが除去される。以上のように，ＣＰＵ１１２は，データ列（例えば，電流，電圧等の系統電気量）の振幅値を算出する算出部として機能する。

（２）事象の検出（リレー動作判定）
ＣＰＵ１１２は，電力系統（例えば，送電線Ｌ１〜Ｌ３）での事象の発生を検知する。例えば，系統電気量の振幅値が所定値を越えていることに基づいて，事象の発生が検出される。事象が検出された場合，遮断器ＣＢのトリップ指令の発行やＮＶメモリ１１５への系統電気量のデータの保存等が行われる。

但し，トリップ指令の発行とデータの保存の双方を一律に実行する必要はない。即ち，トリップ指令の発行とデータの保存それぞれの条件を異ならせることができる。例えば，系統電気量の振幅値が第１の値を超えたときにデータを保存し，系統電気量の振幅値が第１の値より大きい第２の値を超えたときにトリップ指令を発行することが考えられる。

（３）リレー動作
事象が発生したとき，ＣＰＵ１１２は遮断指示部１１７にトリップ指令を発行することで遮断器ＣＢを動作させ，送電線Ｌ１〜Ｌ３を電気的に切断する（リレー動作）。この結果，落雷等の事象が発生した送電線Ｌ１〜Ｌ３による送電が停止される。

（４）系統電気量のデータの保存
事象が発生したとき，ＣＰＵ１１２はＮＶメモリ１１５に系統電気量のデータを保存する。このデータの保存に先立って，前処理（差分処理，ビットスライス処理）およびデータ圧縮処理が実行される。データ圧縮処理の前に前処理を行うことで，データの圧縮効率が向上し，情報の再現性と，保存する情報量の削減との両立が図られる。

ＣＰＵ１１２は，次のように機能する。なお，この詳細は後述する。
・データ列中の隣接するデータ間の差分を表す差分データを順次に算出し，差分データ列として出力する算出部
・差分データ列中の複数の差分データそれぞれを複数の部分データに分割し，対応する複数の部分データからデータブロックを生成し，データブロック列として出力するデータブロック生成部
・データブロック列を可逆圧縮する圧縮部

ＲＡＭ（Random Access Memory）１１３は，ＣＰＵ１１２での演算結果や演算途上のデータを格納する。
ＲＯＭ（Read Only Memory）１１４は，ＣＰＵ１１２を動作させるプログラムを格納する。

ＮＶ（不揮発性）メモリ１１５は，動作前後のリレー動作判定等に使用したアナログ入力データ等を装置の電源が切られた場合でも情報を保持可能に保存する。

Ｉ／Ｏ（Input/Output）１１６は，外部（外部装置や装置内のユニット）とデータを入出力する入出力インタフェースである。Ｉ／Ｏ１１６は，ＮＶメモリ１１５に保存されたデータをデータ表示装置１５０に出力する。

遮断指示部１１７は，ＣＰＵ１１２からの指示により，遮断器ＣＢをＯＮ／ＯＦＦする。

データ表示装置１５０は，保護制御監視装置１１０からＮＶメモリ１１５に保存されたデータを入力し，解析，表示する。

データ表示装置１５０は，ＣＰＵ１５１，ＲＡＭ１５２，ＲＯＭ１５３，Ｉ／Ｏ１５４，表示装置１５５を有する。

ＣＰＵ(Central Processing Unit)１５１は，ＲＯＭ１５３に格納されたプログラムに従い，データの復元（データの伸張処理，ビットスライス逆処理，和処理），データの解析処理，表示装置１５５への表示を行う。なお，データの復元の詳細は後述する。

ＲＡＭ（Random Access Memory）１５２は，ＣＰＵ１１２での演算結果や演算途上のデータを格納する。
ＲＯＭ（Read Only Memory）１５３は，ＣＰＵ１５１を動作させるプログラムを格納する。

Ｉ／Ｏ１５４は，外部（外部装置や装置内のユニット）とデータを入出力する入出力インタフェースである。
表示装置１５５は，解析結果を表示する装置，例えば，液晶表示装置である。

（系統電気量データの保存の詳細）
Ａ．データ圧縮の必要性
保護制御監視装置１１０が備えているＮＶメモリ１１５の容量がデータ解析に十分であれば，アナログ入力データをそのまま保存することが可能である。しかし，動作時間が長期化した場合やアナログ入力数が多い機種に適用した場合，保存すべきデータ量がＮＶメモリ１１５の容量を超えてしまうことがあり，そのまま保存するのは困難なことがある。例えば，保護制御監視装置１１０が事象発生時での電流，電圧波形を記録しようとする場合，記録に必要な容量Ｍは次の式（１）のようになる。

Ｍ＝Ｖａ＊Ｖｂ＊Ｖｃ＊Ｖｄ …… 式（１）
Ｖａ：一秒当たりのデータ数
Ｖｂ：保存時間
Ｖｃ：保存するデータ数
Ｖｄ：保存回数

ここで，Ｖａ＝２８８０Ｂ（ｂｙｔｅ），Ｖｂ＝３．３秒，Ｖｃ＝２０４量，Ｖｄ＝１回とすると，Ｍ＝１．８ＭＢとなり，ＮＶメモリ１１５の容量が１ＭＢの場合，１回の事象に対応するデータでも保存できないことになる。

このように，記録に必要な容量とＮＶメモリ１１５の容量が対応しない場合，一般的には可逆圧縮を適用することでデータ量の圧縮することが考えられる。しかし，アナログ入力データの場合はランダムノイズによる値のゆれが存在するため，圧縮がほとんどできないことがある。非可逆圧縮によって，ランダムノイズの情報を削減することで，大幅なデータ量の削減が可能である。しかし，非可逆圧縮では，ランダムノイズ以外にも本来必要な情報が削減され，保持した情報の再現性が失われる可能性がある。

Ｂ．データ圧縮の手法
ここで，保護制御監視装置１１０へのアナログ入力は系統周波数に応じた正弦波が主成分であることを利用し，可逆圧縮の前処理として差分処理とビットスライス処理を組み合わせることで情報密度を変更し，データ圧縮効率の改善を図ることが可能である。以下，この詳細を説明する。

（１）差分処理
保護制御監視装置１１０へのアナログ入力の主な成分は系統周波数に応じた正弦波であり，隣接するサンプリングデータ間のデータの変動は表現可能なデータの範囲に比べると小さく，差分をとることで有効ビット長の短縮が期待できる。具体例をアナログ入力が単一の正弦波の場合について示す。

最新のサンプリングデータＸ（ｎ）および直前のサンプリングデータＸ（ｎ−１）は次の式（２）のように表される。
Ｘ（ｎ）＝Ａ＊ｓｉｎ（ωｎ＋θ）
Ｘ（ｎ−１）＝Ａ＊ｓｉｎ（ω（ｎ−１）＋θ） …… 式（２）
Ａ：振幅値，ω：サンプリング角，θ：位相，ｎ：サンプリング番号

最新のサンプリングデータＸ（ｎ）および直前のサンプリングデータＸ（ｎ−１）の差分をとると次の式（３）になる。
Ｘ（ｎ）−Ｘ（ｎ−１）
＝Ａ＊ｓｉｎ（ωｎ＋θ）−Ａ＊ｓｉｎ（ω（ｎ−１）＋θ）
＝２Ａ＊ｓｉｎ（ω／２）＊ｃｏｓ（ωｎ＋θ＋ω／２） …… 式（３）

差分を取った後の振幅値Ａ１と差分を取る前の振幅値Ａの比Ｒは次の式（４）で表される。
Ｒ
＝Ａ１／Ａ
＝２Ａ＊ｓｉｎ（ω／２）／Ａ
＝２ｓｉｎ（ω／２）
≒ω …… 式（４）
（ωが十分小さいとき，ｓｉｎ（ω）＝ωの近似が成り立つ）

この式（４）により，サンプリング角ωに応じて，差分を取った後の振幅値Ａ１（振幅値の比Ｒ）が小さくなることがわかる。サンプリング角ωがπ／４８のデータの差分の振幅値Ａ１は，差分をとる前の振幅値Ａに比べ約１／１５の大きさになる。これは，差分をとった後の上位ビットには符号をあらわす情報しかないことを示す。このように差分データの上位ビットには大きなデータ変化が保持され，より下位のビットにはより細かいデータ変化が現れる。つまり上位ビットのデータは情報密度が相対的に低くなる。したがって，後述のように，差分データをいくつかのビットの単位で分割して，上位ビットの部分を集めることにより，一般的な圧縮アルゴリズムでの高効率的な圧縮が可能となる。

サンプリングデータ（波形データ）は，例えば，１６ビットのバイナリデータである。既述のように，サンプリングデータは，正弦波に微細なノイズが重複しているのが大まかなパターンである。即ち，サンプリングデータには正弦波の大まかな特徴を表す部分とデータの微細構造を表す部分が含まれる。サンプリングデータの差分を取ることで，大まかな特徴を表す部分と，微細構造を表す部分とをより明確に区分することができる。即ち，差分データの上位部分，下位部分それぞれが，正弦波の大まかな特徴を表す部分とデータの微細構造を表す部分により明確に対応するようになる。

差分をとるときに，必ずしも直前のサンプリングデータである必要はないが，式（４）が示すとおり振幅値が小さくなる程度は低くなる。系統電気量の周波数と装置のサンプリングタイミングが完全に一致していれば，電気角にして３６０度前にあたるデータの差分をとるか，もしくは１８０度前にあたるデータとの和をとることで，理論的には結果は０となり情報量は最小となる。しかし，実際には系統電気量の周波数と装置のサンプリングタイミングが一致することはなく，また系統周波数は系統状態により変動する。このため，結果として直前のサンプリングデータと差分をとるほうがより確実にデータの圧縮が可能である。

（２）ビットスライス処理
差分データの上位部分を寄せ集めることで（ビットスライス処理），同一のパターン（０，１）の連続性をより高め，より高能率の圧縮が可能となる。

図２は，ビットスライス処理の一例を表す模式図である。
この例では，連続する１６ビットのデータ列Ａ１〜Ａ４から１６ビットのデータブロック列Ｂ１〜Ｂ４が生成される。データ列Ａ１〜Ａ４はそれぞれ，系統電気量のサンプリングデータの差分データである。

データ列Ａ１〜Ａ４それぞれが，４ビットの４つの部分データ列Ａ１１〜Ａ１４，Ａ２１〜Ａ２４，Ａ３１〜Ａ３４，Ａ４１〜Ａ４４に分割される。データ列Ａ１〜Ａ４それぞれの上位４ビットの部分データ列Ａ１１〜Ａ４１は１の１６ビットのデータブロックＢ１としてまとめられ，再構築される。同様に中上位の部分データ列Ａ２１〜Ａ２１，中下位の部分データ列Ａ３１〜Ａ３１，下位の部分データ列Ａ３１〜Ａ３１についても，１６ビットのデータブロックＢ２〜Ｂ４として再構築される。この処理により，全体のデータ量は変えることなく，情報密度の異なる４つの大きなブロックＢ１〜Ｂ４に再構築できる。

データ列のデータ長は１６ビットでなくてもよく，また分割数は４でなくてもよい。たとえば，分割数を８にした場合には，２ビット単位の部分データ列で８サンプリング毎にデータブロックが再構築され，情報密度の異なる８つのデータブロックに再構築される。さらに分割単位は均等である必要もなく，例えば１６ビットデータを上位ビットから４，４，８と分割してもよい。

このように，圧縮処理の前に，前処理（差分処理およびビットスライス処理）を加えることで，圧縮アルゴリズム自体には手を加えず，汎用性が高い圧縮処理が可能となる。

（３）圧縮処理
差分処理とビットスライス処理後の圧縮アルゴリズムとして汎用性のあるデフレート法（可逆圧縮処理の一種）を用いることができる。この方法はＬＺ７７アルゴリズムなどに代表されるランレングス符号化により重複するパターンを符号化し，符号化されたデータをハフマン符号で符号化するものである。

０または１が継続するデータ列の場合，データパターンの符号化において大幅な圧縮効率を期待できる。差分処理とビットスライス処理を行った後の上位データのブロックは，ほとんど符号情報しかないため，結果的に０または１が継続するデータ列となりやすい。したがって，上記ランレングス符号化に適したデータとなるため高い圧縮効率が可能となる。

ここで，差分処理とビットスライス処理を行った後の下位ビットのデータはランダムデータの影響を大きく受けるため，圧縮処理を行ってもほとんどデータ圧縮は望めない。このため，演算処理量や演算に使用するＲＡＭ１１３の容量の削減を図るため，差分処理とビットスライス処理を行った後の下位ビットのデータブロックについては圧縮処理を行わないことが考えられる。

具体的には，データブロックＢ１〜Ｂ３を可逆圧縮処理し，データブロックＢ４を圧縮処理しないことが考えられる。また，データブロックＢ１，Ｂ２を可逆圧縮処理し，データブロックＢ３，Ｂ４を圧縮処理しないことも考えられる。さらに，データブロックＢ１のみを可逆圧縮処理し，データブロックＢ２〜Ｂ４を圧縮処理しないことも考えられる。一般的に，上位のデータブロックであればあるほど，０または１が継続するデータ列となり易く,圧縮効率が高い。

圧縮アルゴリズムに関する参考文献： “A Universal Algorithm for Sequential Data Compression”, JACOB ZIV, FELLOW, IEEE, AND ABRAHAM LEMPEL, MEMBER, IEEE, IEEE TRANSACTIONS ON INFORMATION THEORY, VOL. IT-23, NO. 3, MAY 1977, PP337-343

（４）データの受け渡し，復元
ＮＶメモリ１１５に保存したデータ圧縮データそのものをデータ表示装置１５０に渡して，データ表示装置１５０側で展開することができる。また，圧縮したデータを保護制御監視装置１１０内で展開してもとのデータに戻した後で，データ表示装置１５０に渡すことができる。

データの復元は，データの伸張処理，ビットスライス逆処理，和処理を順に実行することで行える。

データの伸張処理は，データの圧縮処理の逆処理である。圧縮されたデータを伸張処理することで圧縮前のデータが復元される。

ビットスライス逆処理は，ビットスライス処理の逆処理である。図３に示すように，ビットスライス処理されたブロックデータＢ１〜Ｂ４を再度ビットスライス処理することで，元のデータ列Ａ１〜Ａ４が復元される。即ち，この例では，ビットスライス逆処理は，ビットスライス処理そのものである。

和処理は，隣接するブロックデータ間での和を算出する処理であり，差分処理の逆処理である。

以上の伸張処理，ビットスライス逆処理，和処理によって，サンプリングデータ（系統電気量のデータ）を再生できる。

（保護制御監視システム１００の動作）
保護制御監視システム１００の動作を説明する。
図４，図５はそれぞれ，保護制御監視装置１１０およびデータ表示装置１５０の動作手順を表すフロー図である。

Ａ．保護制御監視装置１１０の動作
（１）電力系統データの取り込み（ステップＳ１１）
センサＳＥＮからの系統電気量のデータがＡＤ変換器１１１に順次取り込まれ，ＡＤ変換されることで，系統電気量の時系列変化を表すデータ列が生成される。既述のように，種別，測定箇所が異なる系統電気量は別個にＡＤ変換される。

（２）事象の検出（ステップＳ１２）
ＣＰＵ１１２が事象の変化を検出する。即ち，系統電気量の振幅値を所定の基準値と比較し，振幅値が基準値より大きいときに，事象が発生したと判断される。次に示すように，事象の発生に対応して，系統電気量のデータがＮＶメモリ１１５に書き込まれる。この書込に先立って，系統電気量のデータに対して，差分処理，ビットスライス処理，データ圧縮処理が実行される。

（３）差分処理（ステップＳ１３）
隣接する系統電気量のデータ列の差が算出され差分データ列が生成される。

（４）ビットスライス処理（ステップＳ１４）
差分データ列に対して，ビットスライス処理が実行される。即ち，差分データ列それぞれが複数の部分データ（ビット）に分割され，並べ替えられることで（合成），データブロック列が生成される。

（５）データ圧縮処理・書き込み（ステップＳ１５，Ｓ１６）
生成されたデータブロック列に対して，可逆圧縮処理が実行され，ＮＶメモリ１１５に書き込まれる。

Ｂ．データ表示装置１５０の動作
（１）データの読み出し（ステップＳ２１）
データ表示装置１５０は，Ｉ／Ｏ１１６，１５４を介して，ＮＶメモリ１１５に書き込まれたデータブロック列を読み出す。

（２）データ伸張処理（ステップＳ２２）
ＣＰＵ１５１は，読み出したデータブロック列を伸張処理することで，可逆圧縮処理前のデータブロック列を再生する。

（３）ビットスライス逆処理（ステップＳ２３）
ＣＰＵ１５１は，伸張処理されたデータブロック列をビットスライス逆処理することで，差分データ列を再生する。即ち，データブロック列それぞれが複数の部分データ（ビット）に分割され，並べ替えられることで（合成），差分データ列が再生される。

（４）和処理（ステップＳ２４）
ＣＰＵ１５１は，伸張処理されたデータブロック列中の隣接するデータブロック列の和を算出することで，系統電気量の時系列変化を表すデータ列（電力系統データ）を再生する。

（５）電力系統データの解析，表示（ステップＳ２５）
ＣＰＵ１５１は，再生された電力系統データを解析し，その解析結果を表示装置１５５に表示させる。

以上のように，可逆圧縮処理のみではデータの圧縮が困難であったデータに対して，可逆圧縮処理に前処理（差分処理とビットスライス処理）を追加することで圧縮効率が改善される。

この結果，ＮＶメモリ１１５自体の容量を変えることなく，従来では保存が不可能であった時間分の情報をＮＶメモリ１１５に保存できるようになる。また，長時間のデータが不要な場合であっても，一回のあたりの保存すべきデータサイズを小さくでき，記録回数を増やすことができる。記録回数が増えることで，短期間に複数の記録すべき事象が発生しても全ての事象に関するデータが保持することが可能となり，装置の動作解析や系統の動作状態の検証をしやすくなる。

（第２の実施形態）
データのＳ／Ｎ比が良くない場合（例えば，アナログ入力がない場合）には，系統周波数に応じた正弦波のデータが少ないため，基本的には０近傍のランダムデータ列となる。このような入力データの場合，差分をとることによりデータの分布が広がってしまい，データ圧縮効率を落としてしまう。これを防ぐために，装置動作時点または保護制御監視装置１１０の構成要素の出力データの変化時点でのアナログ入力データの大きさ（振幅値）を求めて，一定値（所定値）以下の場合には差分処理およびビットスライス処理を省略することにより圧縮効率の悪化を防ぐことができる。

具体的には，ＣＰＵ１１２によって算出されたデータ列の振幅値が所定値以下の場合に，ＣＰＵ１１２が次のような制御を行う。即ち，ＣＰＵ１１２が，このデータ列を可逆圧縮し，可逆圧縮されたデータ列をＮＶメモリ１１５に記憶させる。

（第３の実施形態）
事象発生と前処理の有無とを対応させることができる。
事象（系統事故）の発生とデータとが対応関係を有する場合がある。例えば，落雷により，電流は大きく，電圧は小さくなる。このため，事象発生に対応して，電流は前処理無しから前処理有りに，電圧は前処理有りから前処理無しに切り替える。

保護制御監視装置１１０の動作により，アナログ入力が無入力状態になるケースが多いため，装置動作前後でそのまま可逆圧縮を適用するか，前処理を適用するかを切り替えることでデータ圧縮の効率を高めることが可能となる。

具体的には，ＣＰＵ１１２が次のような処理を行う。
・データ列を複数の部分データ列に分割する。
・複数の部分データ列それぞれの振幅値を算出する。
・算出される振幅値が所定値以下の場合に，部分データ列を可逆圧縮し，可逆圧縮された部分データ列をＮＶメモリ１１５に記憶させる。
このようにすると，電流，電圧それぞれに対して，可逆圧縮を適用するか，前処理を適用するかを別個に切り替えることが容易となる。

（第４の実施形態）
差分処理とビットスライス処理を行ったことにより，全体のデータの分布が拡散してしまうような特殊なアナログ入力データに対処するため，差分処理とビットスライス処理を行ったあとに可逆圧縮処理を行うものと，単純に可逆圧縮処理だけを行うものを同時に実施して，結果的にデータ量が小さいほうを選択することで，差分処理とビットスライス処理が適さない入力であってもデータが圧縮されることを実現する。

具体的には，ＣＰＵ１１２が次のような処理を行う。
・前処理後（前処理有り）の差分データ列を可逆圧縮する。
・前処理前（前処理無し）の差分データ列を可逆圧縮する。
・前処理前後の可逆圧縮の結果を比較する。
・この比較の結果に基づき，前処理前後いずれかの差分データ列を可逆圧縮し，可逆圧縮された部分データ列をＮＶメモリ１１５に記憶させる。

（第５の実施形態）
隣接するデータの差分を取り，結果が負になったときに，符号をあらわす最上位ビット以外のビットで不要に１が立つことで情報量が増えてしまうことに対処するものである。アナログ入力に正弦波を想定した場合，差分をとることで振幅値は２ｓｉｎ（ω／２）に圧縮されるが，圧縮された情報長より上位のビット全てが符号に応じて変化してしまう。符号情報としては１ビット分あればよく，この分が冗長な情報となる。

たとえば，８ビットデータで２と−２を一般的な数値表現である２の補数で表現した場合はそれぞれ［００００００１０］と［１１１１１１１０］となるが，符号と絶対値で表現した場合には，［０］＋［００００１０］，［１］＋［００００１０］と符号情報の相違だけとなる。入力データが正弦波だけからなる場合，第１の実施形態で示したとおり，サンプリングデータの差分は，２Ａ＊ｓｉｎ（ω／２）ｃｏｓ（ωｎ＋θ＋ω／２）となり，ここでωはサンプリング角を表す定数であるため正弦波となる。つまり，原点を挟んで正負対称のデータであるため，２と−２の例で示したとおり，符号ビット（差分データの符号を表す１ビットデータ）＋絶対値データ（差分データの絶対値を表す複数ビットデータ）の表現とすることで情報の削減が可能となる。

この場合，ビットスライス処理において，符号ビットと絶対値データとを異なる部分データ列に区分することが好ましい。即ち，差分データを符号ビットのみの部分データ列と，絶対値データに対応する１または複数の部分データ列に分割し，対応する複数の部分データからデータブロックを生成する。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。上記実施形態では，事象の発生に対応して，系統データを保存しているが，系統データを常時保存しても良い。

１００…保護制御監視システム，１１０…保護制御監視装置，１１１…ＡＤ変換器，１１２…ＣＰＵ，１１３…ＲＡＭ，１１４…ＲＯＭ，１１５…ＮＶメモリ，１１６…Ｉ／Ｏ，１１７…遮断指示部，１５０…データ表示装置，１５１…ＣＰＵ，１５２…ＲＡＭ，１５３…ＲＯＭ，１５４…Ｉ／Ｏ，１５５…表示装置

Claims

電力系統の電気量に対応するアナログデータをデジタルデータに順次に変換し，データ列として出力する変換部と，
前記データ列中の隣接するデータ間の差分を表す差分データを順次に算出し，差分データ列として出力する算出部と，
前記差分データ列中の複数の差分データそれぞれを複数の部分データに分割し，対応する複数の部分データからデータブロックを生成し，データブロック列として出力するデータブロック生成部と，
前記データブロック列を可逆圧縮する圧縮部と，
前記可逆圧縮されたデータブロック列を記憶する記憶部と，
を具備することを特徴とする保護制御監視装置。
前記記憶部が，前記複数の部分データ中の下位ビットの１または複数の部分データに対応する１または複数のデータブロックを可逆圧縮しないで保存する
ことを特徴とする請求項１記載の保護制御監視装置。
前記データ列の振幅値を算出する第２の算出部と，
前記算出される振幅値が所定値以下の場合に，前記圧縮部に前記データ列を可逆圧縮させ，前記記憶部に前記可逆圧縮されたデータ列を記憶させる制御部と，
をさらに具備することを特徴とする請求項１または２に記載の保護制御監視装置。
前記データ列を複数の部分データ列に分割する分割部と，
前記複数の部分データ列それぞれの振幅値を算出する第３の算出部と，
前記算出される振幅値が所定値以下の場合に，前記圧縮部に前記部分データ列を可逆圧縮させ，前記記憶部に前記可逆圧縮された部分データ列を記憶させる制御部と，をさらに具備する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の保護制御監視装置。
前記差分データ列を可逆圧縮する第２の圧縮部と，
前記第１，第２の圧縮部での可逆圧縮の結果を比較する比較部と，をさらに具備し，
前記比較の結果に基づき，前記記憶部が前記可逆圧縮されたデータブロック列または前記可逆圧縮されたデータ列のいずれかを保存する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の保護制御監視装置。
前記差分データが，この差分データの符号を表す１ビットデータと，この差分データの絶対値を表す複数ビットデータと，に区分される，
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の保護制御監視装置。
前記圧縮部が，デフレートアルゴリズムに基づいて，前記データブロック列を可逆圧縮する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の保護制御監視装置。