JP2013169059A - 保護継電装置及び保護継電システム - Google Patents

Abstract

【課題】常時の伝送データ量とデータの送信回数を削減でき、もって、伝送遅延時間変動を抑制する。
【解決手段】実施形態の保護継電装置は、電力系統の対向する各端子にそれぞれ設けられている。前記保護継電装置は、取得手段及び伝送手段を備えている。前記取得手段は、前記電力系統から電気量データをサンプリング周期ｔ毎に取得する。前記伝送手段は、前記サンプリング周期ｔのＮ倍の送信周期ｔＮ毎に、前記サンプリング周期ｔ毎に取得された電気量データのうちのＭ個の電気量データ（但し、２≦Ｍ≦Ｎ）を相手端子の保護継電装置に伝送する。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、保護継電装置及び保護継電システムに関する。

保護継電装置は、母線、変圧器、送電線、その他の電力系統設備に発生した事故を検出すると、当該事故設備を健全な電力系統から切り離すことによって、電力系統の安全運用を維持するために設置されている。

電力系統設備が重要な系統である場合は、保護継電装置としては、事故区間判別性能に優れた電流差動保護継電装置を適用することが多い。

電流差動保護継電装置は、図１５に示すように、保護対象設備の両端に流れる電流を導入して差動演算を行い、保護範囲内部の事故判定を行う。電流差動保護継電装置は、送電線保護用として適用された場合、物理的な距離の離隔があるため、送電線の両端（送電線端子間）にて同一時刻に取得された電流瞬時値データを、伝送路を用いて相互に送信し、自端電流の瞬時値データと伝送されてきた相手端電流の瞬時値データを用いて差動演算し、動作判定を行う。送電線用の電流差動保護継電装置がディジタル形である場合には、電流の瞬時値データの伝送方式としては、ＰＣＭ伝送方式を使用しているため、一般的に「ＰＣＭリレー」と呼称される。

ＰＣＭリレーにおける差動演算は、動作量としての各端の電流のベクトル和として得られる差動電流（Ｉｄ）、抑制量（Σ｜Ｉ｜）、最小動作感度（Ｉｄｋ）を用い、例えば、次の比較式が成立する場合に保護区間内部に事故が存在すると判別される。

従来のＰＣＭ伝送方式における系統電気量のサンプリング周波数と演算間隔は、図１６に示すように、電気角３０度に基づいて決定されているため、商用周波数が５０Ｈｚ系の場合には６００Ｈｚ、６０Ｈｚ系の場合には７２０Ｈｚとなっている。

また、電流差動保護継電装置では、各端子でのデータのサンプリングタイミングを同期化する手段として、上り下り伝送路の伝送遅延時間が同一であることを利用しているため、伝送路の伝送遅延時間変動があると電力系統事故検出手段の誤差として生じることになる。

このため、ＰＣＭリレーで使用されている伝送路は、所定の範囲の伝送遅延時間とすることが可能な方式が採用されており、伝送速度としては、５４ｋｂｐｓ、１．５Ｍｂｐｓなどが使用されている。しかし、これらの伝送方式は、事実上、電力独自の規格となっており高価であることから、高速イーサネット（登録商標）など、大容量かつ安価で入手性の高い汎用伝送方式を用いることが検討されている。

"系統保護継電方式の標準的な考え方（ディジタル編）"，電気事業連合会工務部 保護制御担当課長会議，平成４年３月，ｐ３１，１１６，２２４−２２５

しかしながら以上のような保護継電装置においては、電流の瞬時値データを汎用伝送方式を用いて伝送する際に、複数ルートの保護継電装置やその他のアプリケーションがネットワークを共用する場合、伝送データが輻輳して伝送遅延時間変動が生じることが予想される。このため、大容量の汎用伝送技術を適用しても、伝送情報量を増やすことができないという不都合がある。

従って、上述した伝送遅延時間変動を抑制する観点から、常時の伝送データ量とデータの送信回数を削減することが求められている。

本発明が解決しようとする課題は、常時の伝送データ量とデータの送信回数を削減でき、もって、伝送遅延時間変動を抑制し得る保護継電装置及び保護継電システムを提供することである。

実施形態の保護継電装置は、電力系統の対向する各端子にそれぞれ設けられている。

前記保護継電装置は、取得手段及び伝送手段を備えている。

前記取得手段は、前記電力系統から電気量データをサンプリング周期ｔ毎に取得する。

前記伝送手段は、前記サンプリング周期ｔのＮ倍の送信周期ｔＮ毎に、前記サンプリング周期ｔ毎に取得された電気量データのうちのＭ個の電気量データ（但し、２≦Ｍ≦Ｎ）を相手端子の保護継電装置に伝送する。

第１の実施形態に係る保護継電装置が適用された系統を示す模式図である。 同実施形態における保護継電装置及びその周辺構成を示す模式図である。 同実施形態における伝送フレームの例を示す模式図である。 同実施形態におけるサンプリングタイミングと伝送タイミングの例を示す模式図である。 同実施形態におけるサンプリングタイミングと伝送タイミングの例を示す模式図である。 第２の実施形態に係る保護継電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 同実施形態におけるサンプリングタイミングと伝送タイミングの例を示す模式図である。 同実施形態におけるサンプリングタイミングと伝送タイミングの例を示す模式図である。 第３の実施形態に係る保護継電システムにおける拡大差動演算方式を説明するための模式図である。 同実施形態における保護継電システムの構成を示す模式図である。 同実施形態における保護継電装置及びその周辺構成を示す模式図である。 第４の実施形態に係る保護継電システムの運用状態の例を示す模式図である。 同実施形態における保護継電システム内の保護継電装置の構成を示す模式図である。 第５の実施形態に係る保護継電システム内の保護継電装置の構成を示す模式図である。 従来の系統を示す模式図である。 従来のサンプリングタイミングと伝送タイミングを示す模式図である。

以下、各実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の各装置は、装置毎に、ハードウェア構成、又はハードウェア資源とソフトウェアとの組合せ構成のいずれでも実施可能となっている。組合せ構成のソフトウェアとしては、予めネットワーク又は記憶媒体から対応する装置のコンピュータにインストールされ、対応する装置の機能を実現させるためのプログラムが用いられる。

＜第１の実施形態＞
図１は第１の実施形態に係る保護継電装置が適用された系統を示す模式図である。
本実施形態は、常時の伝送データ量とデータの送信回数を削減する観点から、図１５に示した保護継電装置Ａ−１’，Ｂ−１’に代えて、電力系統の対向する各端子にそれぞれ設けられた保護継電装置Ａ−１，Ｂ−１を備えている。保護継電装置Ａ−１，Ｂ−１は、互いに同一構成のため、本明細書中では、一方の保護継電装置Ａ−１を代表例に挙げて説明する。なお、「保護継電装置」の用語は「送電線保護継電装置」又は「電力系統保護継電装置」等と読み替えてもよい。

保護継電装置Ａ−１は、図２に示すように、取得部１０１、伝送部１０２、演算部１０３及び出力部１０４を備えている。

ここで、取得部１０１は、電力系統から電気量データをサンプリング周期ｔ毎に取得する取得機能をもっている。なお、取得部１０１としては、例えば、電流変成器（ＣＴ）によって取得された自端電流の電気量をアナログディジタル変換部内の入力変換器及びアナログフィルタを通過させ、当該通過させた電気量をサンプルホールド手段によってサンプリングし、アナログディジタル変換手段によって、ディジタルデータとしての電気量データ（電流瞬時値データ）に変換して伝送部１０２に出力するように構成されている。また、取得部１０１は、電流変成器（ＣＴ）を用いて電流瞬時値データを取得する構成に限らず、電圧変成器（ＶＴ）を用いて電圧瞬時値データを取得する構成としてもよい。

伝送部１０２は、当該サンプリング周期ｔのＮ倍の送信周期ｔＮ毎に、当該サンプリング周期ｔ毎に取得された電気量データのうちのＭ個の電気量データ（但し、２≦Ｍ≦Ｎ）を相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する伝送機能をもっている。また、伝送部１０２は、相手端子の保護継電装置Ｂ−１から伝送された電気量データを受信して演算部１０３に送出する機能をもっている。

演算部１０３は、伝送部１０２から保護継電装置Ｂ−１に伝送された電気量データと、保護継電装置Ｂ−１から伝送部１０２が受信した電気量データとに基づいて、前述した差動演算と動作判定とを実行する機能をもっている。

出力部１０４は、動作判定の結果、事故が存在すると判定されたとき、自装置Ａ−１の制御対象の遮断器ＣＢにトリップ指令を出力する機能をもっている。

次に、以上のように構成された保護継電装置の動作について図３〜図５を参照して説明する。

保護継電装置Ａ−１においては、取得部１０１が、電力系統から電気量データをサンプリング周期ｔ毎に取得する。

伝送部１０２は、当該サンプリング周期ｔのＮ倍の送信周期ｔＮ毎に、当該サンプリング周期ｔ毎に取得された電気量データのうちのＭ個の電気量データ（但し、２≦Ｍ≦Ｎ）を相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する。

このように、保護継電装置Ａ−１においては、事故検出で使用される電気量データの送信間隔を、サンプリング周期ｔのＮ倍とし、Ｍサンプリング分のデータを送信し、汎用伝送方式で用いられる伝送フォーマットのヘッダ・フッタ部の伝送回数を削減することにより、全体の伝送データ量を抑制している。

なお、汎用伝送方式の例として、イーサネット上でＵＤＰ／ＩＰを用いた場合の伝送フォーマットを図３に示す。図示するように、一回の伝送におけるヘッダ・フッタのデータ量はイーサネットだけを用いた場合で１８バイトとなり、ＵＤＰ／ＩＰをイーサネット上で使用した場合には４６バイトとなる。

ここで、図４に示すように、Ｎ＝４、Ｍ＝４とした場合、従来方式と同等の情報を使用でき、ＰＣＭリレー（従来方式）で用いられている、二値加算法（非特許文献１の第３１頁目参照）を用いて、振幅を算出することが可能であるが、伝送回数が減じた分、ヘッダ・フッタの情報が減じられて、全体として、伝送情報量が削減されることが分かる。

また、図５に示すように、Ｎ＝６、Ｍ＝２とした場合でも、振幅二乗法（非特許文献１の第３１頁に記載）を適用することにより、振幅を算出することが可能であり、ＮとＭの値が等しくなくても、保護継電装置として機能させることが可能であることが分かる。

上述したように本実施形態によれば、サンプリング周期ｔのＮ倍の送信周期ｔＮ毎に、取得された電気量データのうちのＭ個の電気量データ（但し、２≦Ｍ≦Ｎ）を相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する構成により、常時の伝送データ量とデータの送信回数を削減でき、もって、伝送遅延時間変動を抑制することができる。

補足すると、複数のサンプリングデータを集約して伝送することにより、伝送回数を減じ、伝送データ量を削減する効果を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る保護継電装置について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の変形例であり、事故検出後に伝送部１２が詳細データを伝送する形態である。

具体的には、伝送部１２は、前述した機能に加え、電力系統に設けられた事故検出手段（図示せず）から事故検出信号を受信すると、前記取得された電気量データのうちの送信されなかった少なくともＮ−Ｍ個の電気量データを相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する機能を備えている。

ここで、事故検出手段としては、例えば、差動ＯＣや自端の過電流リレー、保護リレーの誤動作率を低減するために設けられている事故検出（ＦＤ）リレーなどの簡易で高感度な事故判別演算により、事故発生を検出する装置が、適宜、使用可能となっている。

次に、以上のように構成された保護継電装置の動作を図６〜図８を用いて説明する。

保護継電装置Ａ−１の取得部１１及び伝送部１２は、図６に示すように、第１の実施形態と同様に動作する（ＳＴ１）。また、図示しない事故検出手段は、簡易事故判定を行う（ＳＴ２）。簡易事故判定の結果、事故が検出されなければ（ＳＴ３；Ｎ）、保護継電装置Ａ−１は、ステップＳＴ１の動作を継続する。

簡易事故判定の結果、事故が検出されると（ＳＴ３；Ｙ）、事故検出手段は、事故検出信号を保護継電装置Ａ−１に送信する。

保護継電装置Ａ−１の伝送部１２は、この事故検出信号を受信すると、取得部１１により取得された電気量データのうちの送信されなかった少なくともＮ−Ｍ個の電気量データ（詳細データ）を相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する（ＳＴ４）。この送信されなかった少なくともＮ−Ｍ個の電気量データは、保護継電装置Ｂ−１の演算部１３において、高精度な演算を伴う詳細事故判定に用いられる（ＳＴ５）。

例えば、図７にＮ＝４、Ｍ＝２の場合を示すように、Ａ６のタイミングで事故が発生し、Ａ１０のタイミングで事故を検出した場合、所定のサンプリング数をさかのぼった時点からの詳細データを相手端に伝送することにより、詳細事故判定を行う。また、事故検出してからは、図８に示すように、所定の期間、Ｎ＝１、Ｍ＝１として、逐次伝送を行い、継続して詳細事故判定を行うようにしてもよい。また、詳細データとして相手端に伝送する情報と、すでに送信しているデータが同一の精度である場合は、過去に伝送していない情報を選択的に送信することにより、事故時においても必要以上に伝送データ量を増やさない方式も考えられる。

いずれにしても、詳細事故判定の結果、事故ありと判定されると（ＳＴ６；Ｙ）、保護継電装置Ｂ−１の出力部１４は、トリップ指令を遮断器ＣＢに出力する（ＳＴ７）。遮断器ＣＢは、トリップ指令により、開状態となって電力系統の事故除去を行う。

なお、一般的にディジタルリレーでは前述した実行値を算出する演算のための窓長があり、また、高調波成分の影響を除去するためのディジタルフィルタが設けられていることから、事故発生から事故検出するまで遅れ時間がある。

ＰＣＭリレーの場合、事故電流の大きさや事故発生位相にもよるものの、伝送遅延時間を考慮外とすれば、事故発生から事故検出まで２０ｍｓ程度を要している。このため、高感度な事故判別方式を用いて１０〜１５ｍｓで事故検出し、残りの５〜１０ｍｓで詳細データの伝送と、詳細データを用いた事故判別演算を行うことが出来れば、事故除去までの時間を従来方式と同等とすることが可能となる。

汎用伝送方式の伝送容量は、ＰＣＭリレーが用いている伝送方式に比べて、数十倍〜数千倍となっている。このため、詳細データを事故検出後に伝送したとしても、詳細データの伝送に要する時間が十分に短くなることから、事故検出から事故除去までの時間を維持することが可能である。

本明細書では、サンプリング周波数と演算間隔が一致している場合を記載したが、最近のディジタル形保護継電装置では、演算間隔に比べて数倍のサンプリング周波数で電気量データを取得し、平均化処理など行い、取得部１０１の誤差を圧縮してから伝送する方式が一般的になっている。このため、事故時に伝送する電気量データを演算間隔のｎ倍とすることも可能である。この場合、送電線保護継電装置の付加機能として、事故記録機能や故障点標定機能を有していれば、これらの機能に用いる情報を、常時の伝送負荷を上げずに伝送することが可能となる。

上述したように本実施形態によれば、事故検出信号を受信すると、取得された電気量データのうちの送信されなかった少なくともＮ−Ｍ個の電気量データ（詳細データ）を相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する構成により、第１の実施形態の効果に加え、事故検出後に、詳細データを相手端子側の保護継電装置Ｂ−１に伝送することができる。

補足すると、常時の伝送データ量を間引き伝送により削減することができる。また、相手端子側の保護継電装置Ｂ−１は、事故検出後に伝送される詳細データを用いて事故判別を行うため、演算精度の低下は無い。さらに、高感度なリレー要素で行うことにより、事故発生から事故検出までを短時間とすることができる。その後に詳細データを伝送し、差動演算を行っても、事故除去までに要する時間は従来方式と変わらない。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係る保護継電システムについて説明するが、その前に、本実施形態の概要を述べる。

ＰＣＭリレーでは、通常、保護継電装置Ａ−１と保護継電装置Ｂ−１とでサンプリングした電気量データを伝送しあって、差動演算を行い、事故判別を行っている。

図９に示す差動拡大演算方式の系統において、保護継電装置Ａ−１が検出する電流Ia-1は、保護継電装置Ａ−２が検出する電流Ia-2と保護継電装置Ａ−３が検出する電流Ia-3の和と等しいことは自明である。

したがって、保護継電装置Ａ−１で不良があった場合、Ia-2、Ia-3と、保護継電装置Ｂ−１で検出される電流Ib-1を用いて差動演算を行うことにより、保護継電装置Ａ−１〜保護継電装置Ｂ−１間の保護機能を継続することが可能となる。これを拡大差動演算方式と称す。

図１０に示すように、保護継電装置Ａ−２、Ａ−３の電流データを伝送機器２００経由で保護継電装置Ｂ−１に伝送し、差動演算を行う。このとき、保護継電装置Ａ−２〜保護継電装置Ｂ−１、保護継電装置Ａ−３〜保護継電装置Ｂ−１、保護継電装置Ａ−２〜保護継電装置Ａ−３間で伝送が行われるため、Ａ変電所〜Ｂ変電所間の伝送データ量が増すことになる。

伝送系の制約は、通常、変電所内で緩く、変電所間では厳しくなるため、比較的伝送データ量の制約の少ない変電所内の第１伝送網ＮＷ１を用いて、保護継電装置Ａ−２に保護継電装置Ａ−３の電流値を伝送し、Ａ−２でＡ−２とＡ−３の差動電流（Ｉｄ）と抑制量（Σ｜Ｉ｜）を演算してから、伝送データ量の制約の比較的厳しい第２伝送網ＮＷ２を介してＢ変電所との伝送を行う。これによって伝送は保護継電装置Ａ−２〜保護継電装置Ｂ−１間のみとすることが可能となる。

その際、変電所内の電気量の演算を行っている保護継電装置Ａ−２を代表装置と呼ぶ。

以上が本実施形態の概要である。続いて、代表装置としての保護継電装置Ａ−２の構成について図１１を用いて説明する。なお、代表装置は、保護継電システム内の複数の保護継電装置Ａ−１〜Ａ−３，Ｂ−１のうち、電気量データの伝送量の制約がある第１伝送網ＮＷ１に接続されたいずれかの保護継電装置（例、Ａ−２）である。

代表装置の保護継電装置Ａ−２は、前述した各部１０１〜１０４に加え、算出部１０５及び算出データ伝送部１０６を備えている。

算出部１０５は、第１伝送網ＮＷ１に接続された他の保護継電装置Ａ−１，Ａ−３のいずれか（例、Ａ−１）から不良が検出された場合、第１伝送網ＮＷ１に接続された更に他の保護継電装置Ａ−３から伝送された電気量データと、自装置の取得部１０１が取得した電気量データとに基づいて、不良が検出された保護継電装置Ａ−１に当該不良が生じなかった場合に取得されたと推測される電気量データを算出する算出機能をもっている。

算出データ伝送部１０６は、算出部１０５により算出された電気量データを、第１伝送網ＮＷ１よりも制約が厳しい第２伝送網ＮＷ２を介して相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する算出データ伝送機能をもっている。

次に、以上のように構成された保護継電システムの動作を説明する。

保護継電装置Ａ−１は、第１の実施形態と同様に動作する。

続いて、この保護継電装置Ａ−１に不良が検出されたとする。

代表装置の保護継電装置Ａ−２内の算出部１０５は、保護継電装置Ａ−１から不良が検出された場合、第１伝送網ＮＷ１に接続された更に他の保護継電装置Ａ−３から伝送された電気量データ（電流Ia-3瞬時値データ）と、自装置の取得部１０１が取得した電気量データ（電流Ia-2瞬時値データ）とに基づいて、不良が検出された保護継電装置Ａ−１に当該不良が生じなかった場合に取得されたと推測される電気量データ（電流Ia-1瞬時値データ＝電流Ia-2瞬時値データ＋電流Ia-3瞬時値データ）を算出する。

算出データ伝送部１０６は、当該算出された電気量データを、第１伝送網ＮＷ１よりも制約が厳しい第２伝送網ＮＷ２を介して相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する。

上述したように本実施形態によれば、電気量データの伝送量の制約がある第１伝送網ＮＷ１に接続されたいずれかの保護継電装置（例、Ａ−２）が、不良が検出された保護継電装置Ａ−１に取得されたと推測される電気量データを算出し、当該電気量データを、第１伝送網ＮＷ１よりも制約が厳しい第２伝送網ＮＷ２を介して相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する構成により、第２の実施形態の効果に加え、制約が厳しい第２伝送網ＮＷ２の伝送データ量を低減することができる。

補足すると、例えば、伝送制約の緩い第１伝送網ＮＷ１の保護継電装置Ａ−２，Ａ−３間で差動電流と抑制量を算出してから、伝送データ量の制約が厳しい区間（第２伝送網ＮＷ２）を介して電気量データを伝送することにより、伝送データ量の制約が厳しい区間における伝送データ量を削減することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態に係る保護継電システムについて説明するが、その前に、本実施形態の概要を述べる。

本実施形態は、代表装置を固定とした第３の実施形態とは異なり、代表装置を切替え可能な構成となっている。補足すると、第４の実施形態は、第３の実施形態において、拡大差動演算に用いられるべき電気量が系統の運用状態によって異なることから、電気量演算を行うのに適する代表装置を系統の運用状態によって変化させる形態となっている。

例えば、図１２（ａ）に示す運用情報のように、母線連絡の遮断器が閉路している場合、保護継電装置Ａ-２，Ａ-３の電流を用いて拡大差動演算の代表装置を保護継電装置Ａ−２としていたとする。ここで、図１２（ｂ）に示す運用状態のように、母線連絡の遮断器が開路した場合、保護継電装置Ａ−２が取得している電気量データは拡大差動演算に不要となる。また保護継電装置Ａ−２の制御対象の遮断器ＣＢが開路されていることから、保護継電装置Ａ−２を停止することも可能である。このため、代表装置を保護継電装置Ａ−３に切り替える。

また、図１２（ｃ）に示す運用状態の場合、使用していない母線側の保護継電装置Ａ−３を停止することも可能である。そのため、代表装置をＡ−２又はＡ−４に切り替える。

また、代表装置の運用状態を設定するスイッチ（設定部）の状態が除外となる時や、試験設定された場合にも、代表装置を他の装置に切り替えられる機能を持たせている。

以上が本実施形態の概要である。続いて、代表装置に切替え可能な保護継電装置Ａ−１〜Ａ−４の構成について図１３を用いて説明する。なお、各保護継電装置Ａ−１〜Ａ−４は、保護継電システム内の複数の保護継電装置Ａ−１〜Ａ−４，Ｂ−１のうち、電気量データの伝送量の制約がある第１伝送網ＮＷ１に接続されている。また、各保護継電装置Ａ−１〜Ａ−４は互いに同一構成のため、ここでは、保護継電装置Ａ−２を代表例として述べる。

保護継電装置Ａ−２は、第２の実施形態に述べた各部１０１〜１０４に加え、設定部１０７、記憶部１０８、更新部１０９、算出部１１０及び算出データ伝送部１１１を備えている。

設定部１０７は、自装置Ａ−２が第１伝送網ＮＷ１に接続された各保護継電装置Ａ−１〜Ａ−４を代表する代表装置か否かを設定する設定機能をもっている。

記憶部１０８は、予め不良が検出された保護継電装置を識別する保護継電装置識別情報と、代表装置となる保護継電装置を識別する代表装置識別情報とを関連付けて記憶している。なお、記憶部１０８は、不良が検出された保護継電装置を識別する保護継電装置識別情報に代えて、開路した遮断器を識別する遮断器識別情報を記憶した形態としてもよい。すなわち、記憶部１０８は、系統や装置の運用状態を示す情報（例、不良が検出された保護継電装置を識別する保護継電装置識別情報や、開路した遮断器を識別する遮断器識別情報）と、代表装置識別情報とを関連付けて記憶する形態であればよい。

更新部１０９は、第１伝送網ＮＷ１に接続された他の保護継電装置Ａ−１，Ａ−３，Ａ−４のいずれか（例、Ａ−１）から不良が検出された場合、当該不良が検出された保護継電装置Ａ−１を識別する保護継電装置識別情報に基づいて記憶部１０８を検索し、この検索結果に基づいて、設定部１０７の設定内容を更新する更新機能をもっている。

算出部１１０は、更新された設定部１０７に自装置Ａ−２が代表装置である旨が設定されているとき、第１伝送網ＮＷ１に配置された更に他の保護継電装置（例、Ａ−３）から伝送された電気量データと、自装置Ａ−２の取得部１０１が取得した電気量データとに基づいて、不良が検出された保護継電装置Ａ−１に当該不良が生じなかった場合に取得されたと推測される電気量データを算出する算出機能をもっている。

算出データ伝送部１１１は、更新された設定部１０７に自装置Ａ−２が代表装置である旨が設定されているとき、算出部１１０に算出された電気量データを、第１伝送網ＮＷ１よりも制約が厳しい第２伝送網ＮＷ２を介して相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する算出データ伝送機能をもっている。

次に、以上のように構成された保護継電システムの動作を説明する。

始めに、代表装置は保護継電装置Ａ−２であるとする。また、記憶部１０８は、予め不良が検出された保護継電装置Ａ−１を識別する保護継電装置識別情報と、代表装置となる保護継電装置Ａ−３を識別する代表装置識別情報とを関連付けて記憶しているとする。

続いて、保護継電装置Ａ−１に不良が検出されたとする。

保護継電装置Ａ−２，Ａ−３の更新部１０９は、第１伝送網ＮＷ１に接続された他の保護継電装置Ａ−１から不良が検出された場合、当該不良が検出された保護継電装置Ａ−１を識別する保護継電装置識別情報に基づいて記憶部１０８を検索し、この検索結果に基づいて、自装置Ａ−２，Ａ−３の設定部１０７の設定内容を更新する。

これに伴い、保護継電装置Ａ−２の設定部１０７は、自装置Ａ−２が代表装置ではない旨に設定内容が更新される。また、保護継電装置Ａ−３の設定部１０７は、自装置Ａ−３が代表装置である旨に設定内容が更新される。

保護継電装置Ａ−３の算出部１１０は、更新された設定部１０７に自装置Ａ−３が代表装置である旨が設定されているとき、第１伝送網ＮＷ１に配置された更に他の保護継電装置Ａ−４から伝送された電気量データと、自装置Ａ−３の取得部１０１が取得した電気量データとに基づいて、不良が検出された保護継電装置Ａ−１に当該不良が生じなかった場合に取得されたと推測される電気量データを算出する。

算出データ伝送部１１１は、更新された設定部１０７に自装置Ａ−３が代表装置である旨が設定されているとき、算出部１１０に算出された電気量データを、第１伝送網ＮＷ１よりも制約が厳しい第２伝送網ＮＷ２を介して相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する。

上述したように本実施形態によれば、不良が検出された保護継電装置Ａ−１を識別する保護継電装置識別情報に基づいて記憶部１０８を検索し、この検索結果に基づいて、設定部１０７の設定内容を更新する構成により、第２の実施形態の効果に加え、代表装置を切り替えることができる。

補足すると、系統や装置の運用状態が変化しても、代表装置が自動的に切り替わる機能を持たせることで、保護継電システムの機能維持を容易化することができる。

＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態に係る保護継電システムについて説明するが、その前に、本実施形態の概要を述べる。

本実施形態は、第４の実施形態において、伝送データ量の制約の厳しさを、伝送遅延時間の履歴から自動判別する形態となっている。

例えば、伝送系の制約は、伝送遅延時間により判別することが考えられる。伝送遅延時間は、物理的な距離による遅延時間、伝送機器の処理遅延時間によって決定する。伝送機器の処理遅延時間は、伝送機器が複数ある場合、個々の機器での処理遅延時間を累積した時間となる。

ＩＰネットワークを使用する場合、ＩＣＭＰパケットによって伝送経路を走査することにより、ホップ数を検出することが可能であるため、伝送経路に幾つの伝送機器（ルータ）が介在しているかを判断することが可能である。変電所構内ネットワークであれば、ルータは存在しないか、ごく少数であると想定されるため、複数のルータが介在する伝送経路は、伝送制約が大きいと判断することが可能である。

また、ＩＰを使用せず、イーサネットのみで構成されたネットワークは、伝送機器毎の遅延時間は極めて短時間となる傾向となるが、伝送制約が厳しい低速の伝送路の場合、データの衝突などによって伝送遅延時間に変動（ジッタ）が生じる確率が高くなるものと考えられる。

伝送フレームの到着時刻が、自装置内のクロックによる計測において、一定の間隔とならない確率が高い場合、伝送制約の厳しい伝送路を経由して、情報授受が行われていると判別可能である。この場合、第４の実施形態に述べた方法を利用して、伝送制約の厳しいネットワークで伝送を行うデータ量を削減することが好ましい。

以上が本実施形態の概要である。続いて、各保護継電装置Ａ−１〜Ａ−４の構成について図１４を用いて説明する。なお、各保護継電装置Ａ−１〜Ａ−４は互いに同一構成のため、ここでは、保護継電装置Ａ−２を代表例として述べる。

保護継電装置Ａ−２は、第４の実施形態に述べた各部１０１〜１１１に加え、計測部１１２、判別部１１３及び制御部１１４を備えている。

計測部１１２は、他の保護継電装置Ａ−１，Ａ−３から電気量データが伝送部１０２に到着する毎に、当該電気量データの到着時刻を計測する計測機能をもっている。

判別部１１３は、所定の期間中、計測部１１２に計測された各々の到着時刻の間隔が一定の間隔とならない確率が高い場合に、当該到着時刻に到着した電気量データが第２伝送網ＮＷ２を介して伝送されたことを判別する判別機能をもっている。

制御部１１４は、第２伝送網ＮＷ２を介して伝送されたことが判別された場合、当該第２伝送網ＮＷ２を介して伝送された電気量データの伝送元の保護継電装置に対して設定部１０７に自装置Ａ−２が代表装置である旨が設定されている保護継電装置以外は電気量データを伝送しないように、伝送部１０２を制御する制御機能をもっている。

次に、以上のように構成された保護継電システムの動作を説明する。

始めに、各保護継電装置Ａ−ｉ（但し、ｉ＝１，２，３，４）の計測部１１２は、他の保護継電装置Ａ−ｊ（但し、ｊ＝１，２，３，４、ｊ≠ｉ），Ｂ−１から電気量データが伝送部１０２に到着する毎に、当該電気量データの到着時刻を計測する。

各保護継電装置Ａ−ｉの判別部１１３は、所定の期間中、計測された各々の到着時刻の間隔が一定の間隔とならない確率が基準値よりも高い場合に、当該到着時刻に到着した電気量データが第２伝送網ＮＷ２を介して伝送されたことを判別する。

各保護継電装置Ａ−ｉの制御部１１４は、第２伝送網ＮＷ２を介して伝送されたことが判別された場合、当該第２伝送網ＮＷ２を介して伝送された電気量データの伝送元の保護継電装置Ｂ−１に対して設定部１０７に自装置Ａ−２が代表装置である旨が設定されている保護継電装置Ａ−２以外は電気量データを伝送しないように、伝送部１０２を制御する。

上述したように本実施形態によれば、伝送量の制約の厳しい第２伝送網ＮＷ２を介して伝送された電気量データの伝送元の保護継電装置に対して設定部１０７に自装置Ａ−２が代表装置である旨が設定されている保護継電装置以外は電気量データを伝送しないように、伝送部１０２を制御する構成により、第４の実施形態の効果に加え、代表装置のみが、制約の厳しい伝送を行うようにすることができる。

補足すると、保護継電装置Ａ−１〜Ａ−４に伝送路の制約を自動検出させることにより、伝送データ量の削減を適切に行わせる機能を持たせることにより、伝送機器の故障などで、伝送ルートが切り替わった場合においても、迅速に伝送方式を切り替え、保護機能の維持を図ることが可能となる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、サンプリング周期ｔのＮ倍の送信周期ｔＮ毎に、取得された電気量データのうちのＭ個の電気量データ（但し、２≦Ｍ≦Ｎ）を相手端子の保護継電装置Ｂ−１に伝送する構成により、常時の伝送データ量とデータの送信回数を削減でき、もって、伝送遅延時間変動を抑制することができる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Ａ−１〜Ａ−４，Ｂ−１…保護継電装置、１０１…取得部、１０２…伝送部、１０３…演算部、１０４…出力部、１０５，１１０…算出部、１０６，１１１…算出データ伝送部、１０７…設定部、１０８…記憶部、１０９…更新部、１１２…計測部、１１３…判別部、１１４…制御部。

Claims (5)

1. 電力系統の対向する各端子にそれぞれ設けられた保護継電装置であって、
   前記電力系統から電気量データをサンプリング周期ｔ毎に取得する取得手段と、
   前記サンプリング周期ｔのＮ倍の送信周期ｔＮ毎に、前記サンプリング周期ｔ毎に取得された電気量データのうちのＭ個の電気量データ（但し、２≦Ｍ≦Ｎ）を相手端子の保護継電装置に伝送する伝送手段と
   を備えたことを特徴とした保護継電装置。
2. 請求項１に記載の保護継電装置において、
   前記伝送手段は、
   前記電力系統に設けられた事故検出手段から事故検出信号を受信すると、前記取得された電気量データのうちの送信されなかった少なくともＮ−Ｍ個の電気量データを前記相手端子の保護継電装置に伝送する手段を備えたことを特徴とする保護継電装置。
3. 請求項２に記載の保護継電装置を複数用いた保護継電システムであって、
   前記複数の保護継電装置のうち、前記電気量データの伝送量の制約がある第１伝送網に接続されたいずれかの保護継電装置は、
   前記第１伝送網に接続された他の保護継電装置のいずれかから不良が検出された場合、前記第１伝送網に接続された更に他の保護継電装置から伝送された電気量データと、自装置の取得手段が取得した電気量データとに基づいて、前記不良が検出された保護継電装置に当該不良が生じなかった場合に取得されたと推測される電気量データを算出する算出手段と、
   前記算出された電気量データを、前記第１伝送網よりも前記制約が厳しい第２伝送網を介して前記相手端子の保護継電装置に伝送する算出データ伝送手段と
   を更に備えたことを特徴とする保護継電システム。
4. 請求項２に記載の保護継電装置を複数用いた保護継電システムであって、
   前記複数の保護継電装置のうち、前記電気量データの伝送量の制約がある第１伝送網に接続された各保護継電装置は、
   自装置が前記第１伝送網に接続された各保護継電装置を代表する代表装置か否かを設定する設定手段と、
   予め不良が検出された保護継電装置を識別する保護継電装置識別情報と、前記代表装置となる保護継電装置を識別する代表装置識別情報とを関連付けて記憶した記憶手段と、
   前記第１伝送網に接続された他の保護継電装置のいずれかから不良が検出された場合、当該不良が検出された保護継電装置を識別する保護継電装置識別情報に基づいて前記記憶手段を検索し、この検索結果に基づいて、前記設定手段の設定内容を更新する更新手段と、
   前記更新された設定手段に自装置が代表装置である旨が設定されているとき、前記第１伝送網に配置された更に他の保護継電装置から伝送された電気量データと、自装置の取得手段が取得した電気量データとに基づいて、前記不良が検出された保護継電装置に当該不良が生じなかった場合に取得されたと推測される電気量データを算出する算出手段と、
   前記更新された設定手段に自装置が代表装置である旨が設定されているとき、前記算出された電気量データを、前記第１伝送網よりも前記制約が厳しい第２伝送網を介して前記相手端子の保護継電装置に伝送する算出データ伝送手段と
   を更に備えたことを特徴とする保護継電システム。
5. 請求項４に記載の保護継電システムにおいて、
   前記各保護継電装置は、
   他の保護継電装置から電気量データが到着する毎に、当該電気量データの到着時刻を計測する計測手段と、
   所定の期間中、前記計測された各々の到着時刻の間隔が一定の間隔とならない確率が高い場合に、当該到着時刻に到着した電気量データが前記第２伝送網を介して伝送されたことを判別する判別手段と、
   前記第２伝送網を介して伝送されたことが判別された場合、当該第２伝送網を介して伝送された電気量データの伝送元の保護継電装置に対して前記設定手段に自装置が代表装置である旨が設定されている保護継電装置以外は電気量データを伝送しないように、前記伝送手段を制御する制御手段と
   を更に備えたことを特徴とする保護継電システム。

Images