JP2013243576A - 変電所自動化システムおよび変電所自動化方法 - Google Patents

変電所自動化システムおよび変電所自動化方法 Download PDF

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Abstract

【課題】変電所自動化システムの運用上、製造上の性能、効率を向上させる。
【解決手段】実施形態によれば、変電所自動化システムは、サーバー装置と、前記サーバー装置が属するLANに接続される電子機器と、電子機器からサーバー装置が属するLANへの伝送路に設けられ、電子機器から伝送路を介してサーバー装置が属するLANに伝送されるデータを、サーバー装置が属するLANとは分離された別系統のLANへ伝送する信号処理装置とをもつ。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、変電所内の一次機器およびそれらの制御機器、所内設備等の二次機器を監視制御する変電所自動化システムに関する。
従来、現在の一般的な変電所自動化システム60は、図27に示すように、サーバーコンピュータ63、その他のステーションレベル(Station level)機器(HMI(Human Machine Interface)、サーバーコンピュータ、ゲートウェイ、プリンタ、GPSレシーバ等)64とベイレベル(Bay level)機器であるIED(Intelligent Electronic Device)65およびこれらを接続する全二重通信方式LANで構成されている。
ステーションレベル機器64が接続されているLANをステーションLAN62と称する。また、ベイレベル機器が接続されているLANをベイLANと称する。ステーションLAN62内には、複数のLANスイッチ53が設けられ、これらのLANスイッチ53のそれぞれがサーバーコンピュータ63やステーションレベル機器64に接続される。
そして、ステーションLAN62内の所定のLANスイッチ53は、ベイLANにおける、IED側からみた送信線55aおよびIED側からみた受信線56aを介してIED65に接続される。図27に示した例では、1つのLANスイッチ53に2つのIED65が接続される。
前述したHMIとは、変電所自動化システム60のサーバーコンピュータ63上、或いはこれに接続される図示しないワークステーション上でオペレータが所内機器の監視制御作業を行なうための装置である。
IED65は、変電所内の一次機器67や設備近傍の二次側に設置され、監視制御対象となる一次機器や設備の状態把握と操作指令出力の為のインターフェース装置である。尚、保護リレー等もIEDの範囲に含まれる。図27に示した例では、IED65は、制御ケーブル68を介して一次機器67に接続される。
前述したゲートウェイは通信装置の一種で、遠方の広域監視制御装置(SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)等)と通信して連携して変電所内機器の遠方からの監視制御を行なう為の装置である。
次に、変電所の敷地内に送変電電圧クラスの設備と配電電圧クラスの設備とがそれぞれ設置される例について説明する。ここでは、図27に示した例の変形例として図28に示した例について説明する。この例では、設備管理組織が変電部門と配電部門に分かれる事から、それらに個別の変電所自動化システムが、図28に示すように、変電所自動化システム60や第2の変電所自動化システム61として設置される。
図28に示した例では、図27に示した変電所自動化システム60のサーバーコンピュータ63に直接接続されるLANスイッチ53にはルーター70が接続される。
また、この例では、第2の変電所自動化システム61は、変電所自動化システム60と同様にステーションLANを有し、このステーションLAN内には複数のLANスイッチ53が設けられる。このLANスイッチ53には、第2の変電所自動化システム61のサーバーコンピュータ66、IED65、ルーター70が接続される。このルーター70は、変電所自動化システム60のルーター70に接続される。
また、変電所自動化システム60や内の第2の変電所自動化システム61のIED15は、制御ケーブル8を介して、システム内の所定の一次機器67の近傍に接続される。
また、この例では、送変電電圧クラスの一次機器67と配電電圧クラスの一次機器67との連結部分71では、2つの変電所自動化システムの監視制御範囲が重なる領域72が発生する。
この領域に対して、典型的な例では、第一の従来例として、双方の変電所自動化システムサーバーコンピュータ同士が通信を行ない、限定された範囲で相手側の変電所自動化システムを介して、境界領域にある機器に対する協調した監視制御を行なう機能が組み込まれる方式がある。
更に、第二の従来例として、SCADAの管理組織が変電所管理部門と分かれている場合、ゲートウェイを変電所自動化システムから分離した構成として、管理組織による管理を行ない易くする。ゲートウェイによる変電所内の情報を取得する方式は、サーバーコンピュータから取得する方式や、或いは独自にIEDから取得する方式がある。
一方、工場試験に目を向けると、通常、この変電所自動化システムは出荷前に工場においてシステム全体を現地同様に構築して総合組合せ試験を行なう。この時、大量のIEDを変電所自動化システムへ接続するために大量の光ケーブル、LANケーブル等の配線接続が必要となり、試験前のシステム据付、据付後の確認、試験後の分解に要するリソースはシステム製作コスト上軽視できないものとなっている。
特開2008−300942号公報
例えば、前述した第一の従来例では、相手側の変電所自動化システムの故障や停止に影響されずに、境界領域にある一次機器を監視制御したいニーズが有る。しかし、相手側の変電所自動化システムを介した監視制御を行なう限り、このニーズを満足できない。
また、前述した第二の従来例では、変電所自動化システムが故障や停止している場合でも、ゲートウェイを介して遠方から変電所内機器・設備を監視制御したいニーズが有る。しかし、ゲートウェイが変電所自動化システムのサーバーコンピュータから変電所機器・設備の情報を取得するシステムでは、このニーズを満足できない。
一方、ゲートウェイがIEDから独自に情報を取得する構成では、IEDが変電所自動化サーバーとゲートウェイの両者との間で個別に情報伝送する必要が有り、IEDの処理負荷とLANトラフィックの増大を招き、IED単体やLANの伝送帯域の余裕度が低下する。或いは、これらに必要なIEDやLANの性能向上のためのコスト増大に繋がる。加えて、LANスイッチを変電所自動化システムのサーバーコンピュータとゲートウェイが共有しているため、ゲートウェイにとっては変電所自動化システムの故障の影響は大である。
近年では2つの通信ポートを持つIEDが一般的になり、この機能を利用してIEDを2つの変電所自動化システムに接続する方法も考えられるが、このような多ポート化は、通信路の冗長化を主目的とするものなので、複数の変電所自動化システムとの間の通信に適用できる設計になっていない場合もある。
更に、変電所自動化システムは、基本的に一次機器側が停止しない限りシステムを停止できない。システムの運用中に不審動作が発生した事により、LAN上のトラフィックを調査したい場合には、システムの全体或いは一部を停止するか、一次機器を生かしたまま変電所自動化システムを停止するリスクを冒してLANアナライザ等を設置して不良データを分析する必要が有る。
その他、工場試験にかかるリソースを削減して、システムの製造コストを下げる事で製品の競争力を強化したいニーズは全ての装置メーカーに共通である。
本発明が解決しようとする課題は、運用上、製造上の性能、効率を向上させることが可能になる変電所自動化システムおよび変電所自動化方法を提供することにある。
実施形態によれば、変電所自動化システムは、サーバー装置と、前記サーバー装置が属するLANに接続される電子機器と、前記電子機器から前記サーバー装置が属するLANへの伝送路に設けられ、前記電子機器から伝送路を介して前記サーバー装置が属するLANに伝送されるデータを、前記サーバー装置が属するLANとは分離された別系統のLANへ伝送する信号処理装置とをもつ。
本発明によれば、変電所自動化システムの運用上、製造上の性能、効率を向上させることが可能になる。
第1の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図。 第1の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャート。 第2の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図。 第2の実施形態における変電所自動化システムAによる伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 第2の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。 第3の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図。 第3の実施形態における変電所自動化システムAによる伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 第3の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 第4の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図。 第4の実施形態における変電所自動化システムによる処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャート。 第4の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 第5の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。 第5の実施形態における変電所自動化システムAによる伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 第5の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 第6の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図。 第6の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの制御指令の伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャート。 第6の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 第7の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図。 第7の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの制御指令の伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャート。 第7の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 第8の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図。 第8の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの制御指令の伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャート。 第8の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 第9の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図。 第9の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの制御指令の伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャート。 第9の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャート。 一般的な変電所自動化システムの構成例を示す図。 複数の変電所自動化システムの構成例を示す図。 LANスイッチとIED間に適用される全二重通信方式の接続の概念を示す図。
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
まず、第1の実施形態について説明する。
本実施形態は、サーバーコンピュータと、全二重通信方式LAN伝送路を介して、サーバーコンピュータが属するステーションLANに接続されるIEDと、IEDからのデータをステーションLANに伝送するための伝送線に設けられるネットワークタップを備え、IEDから伝送線を介してステーションLANに伝送されるデータを、ネットワークタップを介して、ステーションLANとは分離された別系統のLANへも伝送することを特徴とする。
通常、社会インフラとして重要な機能を持つ電力システムの設備では、例えば1つの機器の故障でシステムが機能喪失に陥る事を防ぐ冗長化設計がなされているが、構成図にこの様な詳細を含む精確性を期すると複雑になる為、説明に支障の無い類の部分の詳細表現は割愛し、また、ステーションLANにIEDが直接接続される最も簡便な構成のシステムとした。
図1は、第1の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。
本実施形態では、変電所の本来の変電所自動化システムである第1の変電所自動化システム10、および同変電所の一次機器にアクセスしようとする別系統の代表システムである第2の変電所自動化システム11との間の伝送を行なう。以後、第1の変電所自動化システム10を変電所自動化システムAと称し、第2の変電所自動化システム11を変電所自動化システムBと称して説明する。ただし、変電所自動化システムBは、RTU(Remote Terminal Unit)やゲートウェイであってもよい。
図1に示すように、変電所自動化システムAはリング型のステーションLAN12を有する。ここでは、ステーションLAN12はリング型であり、伝送路には光ファイバーが用いられる。このステーションLAN12には、サーバーコンピュータ13、このサーバーコンピュータ13以外のステーションレベル機器14がそれぞれ属する。このステーションレベル機器14は、例えばワークステーション(HMI)、プリンタ等である。
また、このステーションLAN12内には、ステーションLAN12内の信号処理装置である複数のLANスイッチ(Local Area Network switch)3が設けられる。これらのLANスイッチ3を介してサーバーコンピュータ13、ステーションレベル機器14がステーションLAN12の伝送路に接続される。
また、変電所自動化システムA内には、ベイレベル機器である複数のIED15が設置される。これらのIED15は、制御ケーブル8を介して、開閉器等の変電所内一次機器17の近傍に接続される。
また、これらのIED15は、当該IED15からみた送信用の伝送路である送信線5a、および当該IED15からみた受信用の伝送路である受信線6aを介して、ステーションLAN12内のLANスイッチ3に接続される。図1に示した例では、2つずつのIED15に対して1つのLANスイッチ3が接続される。本実施形態では、ステーションLAN12に接続された機器間でデータを伝送し、監視制御処理が行われる。
本実施形態では、ステーションLAN12は、5つのLANスイッチを設け、1つはサーバーコンピュータ13に、他の1つはステーションレベル機器14に、他の3つはIED15に接続される。図1に示した例では、ステーションLAN12に属するステーションレベル機器14は1つであるが、この数は特に限られない。
また、変電所自動化システムBは、変電所自動化システムAと同様にリング型のLANを有し、このLAN内には複数のLANスイッチ3が設けられる。このLANスイッチ3には、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16やIED15などが接続される。また、変電所自動化システムB内のIED15は、制御ケーブル8を介して所定の一次機器17の近傍に接続される。
図29は、LANスイッチとIED間に適用される全二重通信方式の接続の概念を示す図である。
変電所自動化システム内のLANはリアルタイム性を要求されるため、全二重通信方式が用いられるのが一般的である。全二重通信方式LANでは、送信データ用の伝送路と受信データ用の伝送路は分離されており、1つの伝送路上では、データは一方向にのみ伝送される。
図29に示した例では、LANスイッチ83および電子機器84は、送信ポート81および受信ポート82を有する。図29に示したLANスイッチ83は図1に示したLANスイッチ3が該当する。また、図29に示した電子機器84は図1に示したIED15やサーバーコンピュータ13やステーションレベル機器14が該当する。
そして、LANスイッチ83の送信ポート81は、第1の伝送路85を介して電子機器84の受信ポート82に接続される。また、電子機器84の送信ポート81は、第2の伝送路86を介してLANスイッチ83の受信ポート82に接続される。
図1に示したIED15からサーバーコンピュータ13やステーションレベル機器14へデータを伝送する時は、IED15の送信ポートからの送信用の伝送路を用い、データ受信側の機器のMACアドレスおよびIPアドレスを設定したデータフレームを送信する。一方、IED15が受け取るデータは、IED15自身のMACアドレスおよびIPアドレスが設定されたデータフレームで伝送されて来るので、当該IED15の受信ポートにより受信する。
図1に示したシステムの説明に戻る。本実施形態では、変電所自動化システムAのIED15からステーションLAN12への送信線5aにネットワークタップ7が挿入される。このネットワークタップ7は、データフレームの分岐伝送の機能を有する。このネットワークタップ7には、変電所自動化システムBへのデータフレームの分岐伝送路であるネットワークタップ分岐線9が設けられる。このネットワークタップ分岐線9は、変電所自動化システムBの所定のLANスイッチ3に接続される。
図1に示した例では、変電所自動化システムAの3つのIED15のそれぞれについて、送信線5aにネットワークタップ7が挿入されており、それぞれのネットワークタップ7がネットワークタップ分岐線9を介して、変電所自動化システムBの前述した所定のLANスイッチ3に接続される。
変電所内は電磁ノイズが強い環境のため、本実施形態では、変電所自動化システムのネットワークタップ分岐線9として光ファイバーが一般的に採用されている。この場合、ネットワークタップ7は光分岐カプラで実現可能である。ネットワークタップ分岐線9として電気ケーブルが使われている場合でも分岐線で実現可能である。説明の為、図1では、1つのネットワークタップ7からのネットワークタップ分岐線9は1本であるが、このネットワークタップ分岐線9が光分岐カプラであっても電気的カプラであっても必要に応じて、1つのネットワークタップ7に複数本のネットワークタップ分岐線9を取り付けることも可能である。
次に、図1に示した構成の変電所自動化システムの動作について説明する。図2は、第1の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムAのIED15のうち、ネットワークタップ7が挿入される送信線5aに接続されるIED15は、当該システム内のステーションLAN12に属する機器であるサーバーコンピュータ13やステーションレベル機器14へ向けてデータフレームを送信する(ステップS1)。このように伝送されるデータフレームは、送信元のIED15に接続されるIED側送信線5aに挿入されるネットワークタップ7からネットワークタップ分岐線9により分岐した先の変電所自動化システムBのLANスイッチ3にも、ステーションLAN12に属する機器への伝送タイミングと同じタイミングで伝送される(ステップS2)。
このデータフレームには、本来の宛先である変電所自動化システムAのステーションLAN12に属する機器のアドレスが設定されている。変電所自動化システムBの受信口に有るLANスイッチ3は、このアドレスを認識して受信し、データフレームを変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16へ取り込めるようになっている(ステップS3)。同様の仕組みはLANアナライザ等で実現される。したがって、第1の実施形態と同様に、変電所自動化システムBと一次機器17との間の監視機能用の制御ケーブル8を設ける必要なしに、変電所自動化システムBは一次機器17の監視制御情報を得ることができる。
LANに標準的に使用される伝送プロトコルであるTCPでは、データを送受信する機器間で1対1の接続を確立する。変電所自動化システムAのIED15が当該システム内のサーバーコンピュータ13との間で送受信するデータは、1対1で接続が確立された、IED15とステーションLAN12側の機器との間で送受信されるため、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16では、このデータを観測する事しかできない。
よって、変電所自動化システムAのIED15とサーバーコンピュータ13間の接続がステーションLAN12を介して確立している間は、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのIED15から観測できるデータの中から変電所の監視制御情報のみを抽出して活用する(ステップS4)。したがって、変電所自動化システムBと一次機器17との間の監視機能用の制御ケーブル8を設ける必要なしに、変電所自動化システムBは一次機器17の監視制御情報を得ることができる。
以下、変電所自動化システムA内の通信異常に伴う処理動作について説明する。変電所自動化システムAに不良が発生し、変電所自動化システムA内のIED15とサーバーコンピュータ13との間の通信異常が発生すると(ステップS6)、変電所自動化システムAのIED15は同システム内のサーバーコンピュータ13間との接続を切断する(ステップS7)。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、ステップS4で観測している伝送データから、変電所自動化システムAの不良を検出し(ステップS8)、その時には変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのネットワークタップ7を介して、このネットワークタップ7に接続される、変電所自動化システムA内の所定のIED15と新たな1対1接続を確立して、このIED15との通信を行なう(ステップS9)。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムA内の全てのIED15との接続を確立する必要は無く、必要な範囲に限定する事でシステム間の余分な切替えや処理負担を軽減できる。或いは、変電所自動化システムAおよびBのサーバーコンピュータ同士が監視情報を別ルートで伝送して不良を検出する方法も適用可能である。
また、変電所自動化システムBから、変電所自動化システムAに属する一次機器17を制御するには、別制御システムからの通信による制御の信頼性やセキュリティの観点からユーザーに受け入れられない可能性も考慮し、図1に示すように、旧来の制御ケーブル8により、変電所自動化システムBのIED15と変電所自動化システムAの一次機器17との間を接続して、変電所自動化システムAとはハードウェア的に分離された回路で一次機器17を直接制御する。
変電所自動化システムA,B間の制御権の切替えは、図示しないHMI画面上或いはローカル操作盤の切替えスイッチで行なうのが一般的である。
図1に示した例では、変電所自動化システムAのIED15とLANスイッチ3との間の接続線に挿入されるネットワークタップ7は1個であるが、このネットワークタップ7を接続線に複数挿入し、その各々に独立した変電所自動化システムを接続する事も考えられる。
以上のように、第1の実施形態によれば、独立した複数の変電所自動化システムが、アクセス先の変電所自動化システムの不良の影響を受けずに,そのアクセス先の変電所自動化システムの配下の特定のIED15からの情報を取得できる。
従来は、変電所自動化システムAにより監視制御する一次機器17へ、別系統の変電所自動化システムBがアクセスする場合、変電所自動化システムAの干渉を完全に回避するには、変電所自動化システムAの一次機器17と変電所自動化システムBのIED15との間を多数の制御ケーブル8で直接接続する必要が有り、各々の変電所自動化システムへの状態表示の為の無電圧との接点等を個別に装備する等の必要があり、一次機器17のコスト高の原因となっていた。しかし、この実施形態によれば、各々の変電所自動化システムとの間の制御機能用のみの制御ケーブル8は個別に敷設しなければならないものの、監視機能用の制御ケーブル8は不要となるので、制御ケーブル8の数量は少なく見積もって、従来の接続に使用する時の60%を削減でき、変電所自動化シスレムA内の一次機器17の情報出力用接点も最小限の数量とできる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。なお、以下の各実施形態における変電所自動化システムの構成のうちは図1に示した同一部分の説明は省略する。
図3は、第2の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。
この実施形態では、第1の実施形態で説明した構成に加えて、変電所自動化システムAのIED15とLANスイッチ3間の接続線のうち、IED15からみた受信線6a側にもネットワークタップ7を挿入する事で、変電所自動化システムAの機器からのみでなく、変電所自動化システムBからも変電所自動化システムA内のIED15への制御指令出力をデータ伝送で行なう構成としている。
また、この実施形態では、第1の実施形態と異なり、変電所自動化システムB内のIED15と変電所自動化システムA内の一次機器17との間は接続されておらず、これらの間の制御ケーブル8も不要である。
この場合、変電所自動化システムA、B間で無協調の状態では、両システムから変電所自動化システムAのIED15へ伝送されるデータフレーム同士が、伝送先のIED15に対応するネットワークタップ7上で衝突する可能性が出てくる。
この対策として、本実施形態では、変電所自動化システムAの一次機器17の操作に関する制御権を有する変電所自動化システムが変電所自動化システムA,Bのいずれであるかを変電所自動化システムA,Bの間で、ネットワークタップ分岐線9とは別系統、例えば無電圧接点あるいはルーターを介した通信等で相互に常時監視しておき、制御権を参照したデータ送信許可制御の仕組みを組み込む事で前述した衝突を回避する方法を用いている。
或いは、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのIED15へ制御指令を発しようとする際、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13に制御権要求を発する事で、他系統である変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13に対して制御指令禁止を要求し、制御権を取得後に変電所自動化システムAのIED15に、ネットワークタップ分岐線9およびネットワークタップ7を介して制御指令を出力する事で、前述した衝突を回避する方法を用いてもよい。
変電所自動化システムA,Bの一方のサーバーコンピュータは、相手システムへの制御権要求に対して当該相手システムからの応答が無い場合は、この相手システムは停止状態に有るとみなし、制御権取得可能と判断してもよい。また、制御権を持たない変電所自動化システムのサーバーコンピュータから制御指令を発していない時に、一次機器17が原因不明の状態変化となった場合については、このサーバーコンピュータは、一次機器17の状態変化は他系統の変電所自動化システムからの制御指令とみなす規則を設ける事で正しい認識が可能である。
次に、図3に示した構成の変電所自動化システムの動作について説明する。変電所自動化システムAのIED15からのデータフレームの送信については、第1の実施形態と同様である。図4は、第2の実施形態における変電所自動化システムAによる制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。この処理動作は、第2の実施形態では、変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへネットワークタップ7を介した伝送が行われるので、変電所自動化システムA,Bのそれぞれからの伝送が同一のネットワークタップ7で衝突しないようにするための動作である。以下、変電所自動化システムAの送信元機器がサーバーコンピュータ13であるとして説明するが、この送信元機器がステーションレベル機器14であってもよいのはもちろんである。
本実施形態では、前述したように、変電所自動化システムBからも変電所自動化システムAへネットワークタップ7を介した伝送が行われるので、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13は、ネットワークタップ分岐線9とは別系統の接続線を介して変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16にアクセスすることで、一次機器17の操作に関する制御権を参照する(ステップS11)。
この結果、変電所自動化システムA側が制御権を有する事をサーバーコンピュータ13が確認した場合は、このサーバーコンピュータ13は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を、変電所自動化システムA内のLANスイッチ3を介して出力する(ステップS12)。
この出力された制御指令は、変電所自動化システムA内のネットワークタップ7のうち、前述した制御対象のIED15に接続されるIED側受信線6aに挿入されるネットワークタップ7を介して、接続先である制御対象のIED15に伝送される(ステップS13)。
図5は、第2の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、ネットワークタップ分岐線9とは別系統の接続線を介して変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13にアクセスすることで、一次機器17の操作に関する制御権を参照する(ステップS21)。
この結果、変電所自動化システムB側が制御権を有する事をサーバーコンピュータ16が確認した場合は、このサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を、変電所自動化システムB内のLANスイッチ3を介して出力する(ステップS22)。
この出力された制御指令は、ネットワークタップ分岐線9を介して、変電所自動化システムA内のネットワークタップ7のうち、前述した制御対象のIED15に接続されるIED側受信線6aに挿入されるネットワークタップ7が受信する。この受信したネットワークタップ7は、接続先である制御対象のIED15に制御指令を伝送する(ステップS23)。
以上のように、第2の実施形態によれば、変電所自動化システムA内の特定のIED15と、別系統である変電所自動化システムBとの間で、協調の取れた監視制御データの送受信が可能となり、変電所自動化システムAの不良の影響を受けずに変電所自動化システムBから一次機器17への監視制御が行える。
また、この実施形態によれば、変電所自動化システムAのIED15からみた受信線6a側にもネットワークタップ7を挿入して、変電所自動化システムBからも変電所自動化システムA内のIED15への制御指令出力をデータ伝送で行なう構成としたので、第1の実施形態の構成では削減できなかった、変電所自動化システムBから一次機器17への制御機能用の制御ケーブル8も不要となり、変電所自動化システムAの配下の一次機器17と他系統の変電所自動化システムBとを接続するための制御ケーブル8は完全に不要となる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。
図6は、第3の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。
この実施形態では、第2の実施形態で説明した変電所自動化システムAの所定のIED15に接続されるIED側送信線5aに挿入されるネットワークタップ7の傍、および同じIED15に接続されるIED側受信線6aに挿入されるネットワークタップ7の傍に無線LAN子機19を設け、また、第2の実施形態で説明した変電所自動化システムB側のLAN内の所定の1つのLANスイッチ3を無線LAN親機18に置き換えて設置する事により、変電所自動化システムBのLANと変電所自動化システムAのIED15との間の通信を無線方式に置き換えたものである。
この無線LANは、第1および第2の実施形態における目的、つまり、変電所自動化システムBによる、変電所自動化システムAのIED15からステーションLAN12に属する機器へ伝送されるデータフレームの監視制御、および変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ13から変電所自動化システムAのIED15への制御指令に使用できるが、必要に応じてLANアナライザ等の監視装置も接続できる。
図6に示した例では、変電所自動化システムAの一部のIED15に接続されるIED側送信線5aやIED側受信線6aにネットワークタップ7を挿入し、このネットワークタップ7の傍に無線LAN子機19を設け、他のIED15については変電所自動化システムBとの間の通信を行なわない構成としている。しかし、このような構成に限らず、変電所自動化システムBによる、変電所自動化システムAのIED15からサーバーコンピュータ13やステーションレベル機器14へ伝送されるデータフレームの監視制御の要否に関わらず、変電所自動化システムA内の全てのIED15からの送信線5aや受信線6aにネットワークタップ7を挿入し、このネットワークタップ7の傍らに無線LAN子機19を設ける構成としてもよい。このような構成とすれば、後出の説明に有るようにシステムの工場試験や運用中の点検監視に活用ができる。
次に、図6に示した構成の変電所自動化システムの動作について説明する。変電所自動化システムAによる同システムのIED15への制御指令の伝送は、第2の実施形態と同様である。図7は、第3の実施形態における変電所自動化システムAによる伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムAのIED15のうち、ネットワークタップ7が挿入される送信線5aに接続されるIED15は、当該システム内のステーションLAN12に属する機器へ向けてデータフレームを送信する(ステップS31)。このように伝送されるデータフレームは、送信元のIED15に接続されるIED側送信線5aに挿入されるネットワークタップ7の傍に設置される無線LAN子機19から変電所自動化システムBにも同時に伝送される(ステップS32)。
このデータフレームには、本来の宛先である変電所自動化システムAのステーションLAN12に属する機器のアドレスが設定されている。変電所自動化システムBの受信口に有る無線LAN親機18は、このアドレスを認識して受信し、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16へデータフレームを取り込めるようになっている(ステップS33,S34)。したがって、第1の実施形態と同様に、変電所自動化システムBと一次機器17との間の監視機能用の制御ケーブル8を設ける必要なしに、変電所自動化システムBは一次機器17の監視制御情報を得ることができる。
第1の実施形態でも説明したように、変電所自動化システムAのIED15とサーバーコンピュータ13間の接続が確立している間は、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのIED15からの観測できるデータの中から変電所の監視制御情報のみを抽出して活用する(ステップS35)。
次に、通信異常に伴う処理動作は、第1の実施形態で説明したステップS6からS9までと同じである。
図8は、第3の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、無線LAN親機18や無線LAN子機19とは別系統の接続線を介して変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13にアクセスすることで、一次機器17の操作に関する制御権を参照する(ステップS41)。
この結果、変電所自動化システムB側が制御権を有する事をサーバーコンピュータ16が確認した場合は、このサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を出力する(ステップS42)。この出力された制御指令は、変電所自動化システムB内の無線LAN親機18が変電所自動化システムAに伝送する(ステップS43)。
この伝送された制御指令は、変電所自動化システムA内の無線LAN子機19のうち、前述した制御対象のIED15に接続されるIED側受信線6aに挿入されるネットワークタップ7の傍に設置される無線LAN子機19が受信する。この受信した無線LAN子機19は、傍のネットワークタップ7を介して、制御対象のIED15に制御指令を伝送する(ステップS44)。
以上のように、第3の実施形態によれば、第1および第2の実施形態で説明した、変電所自動化システムBと一次機器17の近傍に設置されるネットワークタップ7との間のネットワークタップ分岐線9を設ける必要が無いので、通信ケーブルを削減できる。また、変電所自動化システムBは、無線LANを介して変電所自動化システムAのIED15が通信するデータの監視を行えるため、システムの運用への影響を与えずに点検、問題点調査等が可能となる。また、変電所自動化システムAとBは制御権の取得に関して対等になっており、変電所自動化システムB側の分岐へ本来の上位系システムである変電所自動化システムAを接続しても同等な機能が得られる。
また、工場試験では変電所自動化システムAのIED15とステーションLAN12とを光コードで接続する本来のシステムを構築せずに、無線LANを介して変電所自動化システムAのIED15とステーションLAN12とを接続するようにしてもよい。この事により、変電所自動化システムAのIED15をステーションLAN12のLANスイッチ3に接続する光コード類が不要となり、システムの工場試験時のリソース削減が可能となる。またサイトへ据付後のコミッショニング試験においても光ケーブル接続前にシステムの動作確認を行なう事ができる。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。
本実施形態における変電所自動化システムA,BのLANスイッチとサーバーコンピュータ間の接続方式は、第1の実施形態で説明したように全二重通信方式のLANであり、概念図は図29に示す電子機器84をサーバーコンピュータとして用いた場合に対応する。
つまり、サーバーコンピュータである電子機器84から他機器へデータを伝送する時は、伝送路86を用い、データ受信側機器のMACアドレスおよびIPアドレスを設定したデータフレームをLANスイッチ83へ送信し、このLANスイッチ83を介して他機器へ伝送する。
一方、サーバーコンピュータである電子機器84が他機器から受け取るデータは、この他機器からLANスイッチ83および伝送路85を介して電子機器84自身のMACアドレスおよびIPアドレスが設定されたデータフレームで伝送されて来るので、電子機器84の受信ポート82により受信することになる。
図9は、第4の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。
前述した第1の実施形態では、変電所自動化システムAのIED15とステーションLAN12との間にネットワークタップ7を挿入し、このネットワークタップ7を用いて変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの伝送を行なったが、第4の実施形態では、変電所自動化システムAのIED15とステーションLAN12との間にネットワークタップ7を挿入する代わりに、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13とステーションLAN12との間にネットワークタップ7を挿入し、このネットワークタップ7を用いて変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの伝送を行なう。
具体的には、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13は、サーバーコンピュータ13からみた送信線5bおよびサーバーコンピュータ13からみた受信線6bを介してステーションLAN12内の所定のLANスイッチ3に接続される。そして、本実施形態では、この受信線6bに単一のネットワークタップ7が挿入される。このネットワークタップ7は、ネットワークタップ分岐線9を介して変電所自動化システムBの所定のLANスイッチ3に接続される。接続線として電気ケーブルが使われている場合でも分岐線で実現可能である。
また、本実施形態では、第1の実施形態と同様に、変電所自動化システムB内のIED15は、制御ケーブル8を介して所定の一次機器17の近傍に接続される。
次に、図9に示した構成の変電所自動化システムの動作について説明する。図10は、第4の実施形態における変電所自動化システムによる処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムAのIED15は、当該システム内のサーバーコンピュータ13へ向けてデータフレームを送信する(ステップS51)。このように伝送されるデータフレームは、サーバーコンピュータ13とステーションLAN12内のLANスイッチ3との間に接続されるサーバーコンピュータ側受信線6bに挿入されるネットワークタップ7から分岐した先の変電所自動化システムBにも同時に伝送される(ステップS52)。
このデータフレームには、本来の宛先である変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13のアドレスが設定されている。変電所自動化システムBの受信口に有るLANスイッチ3は、このアドレスを認識して受信し、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16へデータフレームを取り込めるようになっている(ステップS53,S54)。同様の仕組みはLANアナライザ等でも実現される。したがって、第1の実施形態と同様に、変電所自動化システムBと一次機器17との間の監視機能用の制御ケーブル8を設ける必要なしに、変電所自動化システムBは一次機器17の監視制御情報を得ることができる。
また、第1の実施形態で説明したように、変電所自動化システムAのIED15とサーバーコンピュータ13間の接続が確立している間は、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのIED15からの観測できるデータの中から変電所の監視制御情報のみを抽出して活用する(ステップS55)。
ただし、この構成では、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13へ伝送される全情報が変電所自動化システムB側へ漏洩する事になる。この事がセキュリティ上問題となる場合は、変電所自動化システムBとネットワークタップ7との間の接続線上にデータの送信元のIED15を判別してフィルタをかける装置を挿入する事で、必要なIED15からのデータのみを通過させる事ができる。
次に、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13の停止に伴う動作について説明する。変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13が停止し、IED15とサーバーコンピュータ13間の通信異常が発生すると(ステップS56)、変電所自動化システムAのIED15は同システム内のサーバーコンピュータ13間との接続を切断する(ステップS57)。
このサーバーコンピュータ13と1対1での通信接続を確立していた機器は全て通信異常を検出するため、変電所内機器情報を含むIED15からのデータフレームは、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13宛に適切に伝送されて来なくなる。
本実施形態では、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、観測している伝送データに基づいて、この通信異常を検出し(ステップS58)、その際は変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのネットワークタップ7を介して当該変電所自動化システムA内のIED15と1対1での新たな接続を確立して、このIED15との通信を行なって情報を取得する(ステップS59)。
図11は、第4の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を、変電所自動化システムB内のLANスイッチ3を介して出力する(ステップS61)。
この出力された制御指令は、変電所自動化システムBのIED15から制御ケーブル8を介して制御対象のIED15に伝送される(ステップS62)。つまり、第4の実施形態では、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、制御ケーブル8を介して所定の一次機器17を制御する。なお、本実施形態では、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、ネットワークタップ7を経由せずに、制御ケーブル8を介して所定の一次機器17を制御するので、第2の実施形態で説明したような、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16による制御権情報の参照は行わない。
以上のように、第4の実施形態によれば、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13へ伝送されてくる情報は、全て、別系統の変電所自動化システムBにも伝送されるため、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13が故障・停止していても、変電所自動化システムAのステーションLANが使用可能であれば、別系統の変電所自動化システムBから一次機器17の監視制御が可能となる。また、第1の実施形態と同様に、変電所自動化システムBによる、一次機器17の監視機能用の制御ケーブル8は不要である。
また、本実施形態では、変電所自動化システムAのIED15の個数に関わらず、変電所自動化システムAと変電所自動化システムBとの間は、変電所自動化システムAとLANスイッチ3との接続線上にネットワークタップ7を1個挿入し、1本のネットワークタップ分岐線9を設ける構成とすればよいので、第1の実施形態と比較してネットワークタップ7やネットワークタップ分岐線9の個数を削減できる効果を得ることができ、この効果は、変電所自動化システムAのIED15の個数が多いほど顕著となる。
また、この第4の実施形態において、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13とLANスイッチ3との間から変電所自動化システムBへの通信方式を、第3の実施形態で説明したように無線方式に置き換えてもよい。
(第5の実施形態)
次に、第5の実施形態について説明する。
図12は、第5の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。
この実施形態では、第4の実施形態で説明した構成に加えて、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13からみた送信線5bにもネットワークタップ7を挿入し、このネットワークタップ7と変電所自動化システムBの、第4の実施形態で説明した所定のLANスイッチ3とをネットワークタップ分岐線9により接続する事で、変電所自動化システムAの機器からのみでなく、変電所自動化システムBからも変電所自動化システムA内のIED15への制御指令出力をデータ伝送で行なう構成としている。
また、この実施形態では、第4の実施形態と異なり、変電所自動化システムB内のIED15と一次機器17との間は直接接続されておらず、これらの間の制御ケーブル8も不要である。
変電所自動化システムBの機能を考慮すると、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAの特定のIED15のみに制御指令出力できれば良い。よって、必要に応じて変電所自動化システムAの特定のIED15宛のデータフレーム(制御指令)のみを通過させる装置を、例えば変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16側に挿入する事でセキュリティ性を向上させる事ができる。
本実施形態では、変電所自動化システムA,B間で無協調の状態では、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13から当該変電所自動化システムAのIED15やステーションレベル機器14へ送信されるデータフレームと変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16から変電所自動化システムAのIED15へ伝送されるデータフレームとが、サーバーコンピュータ13側のネットワークタップ7上で衝突する可能性が出てくる。
そこで、本実施形態では、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13に対してネットワークタップ分岐線9を介して制御信号を送信する前に、ネットワークタップ分岐線9とは別系統で変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13に対して制御権要求を発する事で、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13からのデータフレームの送信禁止を要求し、制御権を取得後に制御指令を変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13に出力する。このようにして、サーバーコンピュータ13側のネットワークタップ7上でのデータフレームの衝突を回避できる。
通常、変電所自動化システムA,Bから一次機器17への制御指令は、事故時の遮断器開放指令のような緊急信号では無いため、制御権の授受は変電所自動化システム間で無電圧接点あるいはルーターを介した通信で行なっても応答時間にかかる問題は無い。
次に、図12に示した構成の変電所自動化システムの動作について説明する。変電所自動化システムAのIED15からのデータフレームの送信については、第4の実施形態と同様である。図13は、第5の実施形態における変電所自動化システムAによる制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13は、ネットワークタップ分岐線9とは別系統の接続線を介して変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16にアクセスすることで、一次機器17の操作に関する制御権を参照する(ステップS71)。
この結果、変電所自動化システムA側が制御権を有する事をサーバーコンピュータ13が確認した場合は、このサーバーコンピュータ13は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を、サーバーコンピュータ側送信線5bを介して出力する(ステップS72)。
この出力された制御指令は、この送信線5bの接続先のステーションLAN12内のLANスイッチ3、および、当該ステーションLAN12内の前述した制御対象のIED15に接続されるLANスイッチ3を介して、当該LANスイッチ3に接続される制御対象のIED15に伝送される(ステップS73)。
図14は、第5の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、ネットワークタップ分岐線9とは別系統の接続線を介して変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13にアクセスすることで、一次機器17の操作に関する制御権を参照する(ステップS81)。
この結果、変電所自動化システムB側が制御権を有する事をサーバーコンピュータ16が確認した場合は、このサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を、変電所自動化システムB内のLANスイッチ3を介して出力する(ステップS82)。
この出力された制御指令は、ネットワークタップ分岐線9を介して、サーバーコンピュータ側送信線5bに挿入されるネットワークタップ7が受信する。この受信したネットワークタップ7は、サーバーコンピュータ側送信線5bに接続されるLANスイッチ3、制御対象のIED15に接続されるLANスイッチ3を介して、接続先である制御対象のIED15に制御指令を伝送する(ステップS83)。
以上のように、第5の実施形態によれば、第2の実施形態と比較して、1個のネットワークタップ7を変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13とLANスイッチ3との間に挿入すれば、変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令を伝送する事ができるので、ネットワークタップ7およびネットワークタップ分岐線9の個数を削減した上で、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、変電所自動化システムAのステーションLAN12内の装置は使用可能でなければならない。また、第2の実施形態と同じく、変電所自動化システムBから変電所自動化システムAのIED15との間の制御ケーブル8は不要である。
また、この第5の実施形態において、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13とLANスイッチ3との間から変電所自動化システムBへの通信方式を、第3の実施形態で説明したように無線方式に置き換えてもよい。
(第6の実施形態)
次に、第6の実施形態について説明する。
図15は、第6の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。
この実施形態は、第3の実施形態における変電所自動化システムAで用いたネットワークタップ7を、ポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aで置き換えたものである。このLANスイッチ3aは、ある宛先を有するポートを通過する全てのデータフレームを同じデータを生成して、この生成したデータを、ミラーポート3bから先の別の機器へも出力するもので、通常、LANスイッチを通過するトラフィックの監視に使用される。
本実施形態では、IED15からステーションLAN12のLANスイッチ3までの間の送信線5aおよび受信線6aにポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aを挿入しており、このポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bから変電所自動化システムBへの接続線を引き出す構成としている。
このような構成とする事により、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのIED15が当該変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13やステーションレベル機器14との間で伝送している情報を受信する事が可能である。
また、変電所自動化システムBのLANスイッチ3は、ポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bからのデータフレームを受信する機能のみでなく、ポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bからデータフレームを伝送出来る設定機能を持つLANスイッチ3を適用するか、或いは、LANスイッチ3に変電所自動化システムBからの制御コマンドを接続するポートを設ける構成としている。このような構成とすることで、変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令などを伝送する事ができる。
また、LANスイッチ3aの内部では、接続先のIED15へのデータフレームが同時に複数到着しても衝突が発生しないように制御されるため、第2の実施形態で説明したような制御指令送出タイミングでの変電所自動化システムA,B間のクリティカルな協調制御は不要となる。
ただし、IED15は複数の変電所自動化システムから受信する制御コマンドを実行する事ができるタイプとしている。具体的には、IED15は、複数のサーバーコンピュータのそれぞれに相当するIPアドレスを認識する機能を有する。
次に、図15に示した構成の変電所自動化システムの動作について説明する。図16は、第6の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムAのIED15のうち、ミラーリング機能付きのLANスイッチ3aに接続されるIED15は、当該システム内のステーションLAN12に属する機器へ向けてデータフレームを送信する(ステップS91)。このように伝送されるデータフレームは、送信元のIED15からステーションLAN12のLANスイッチ3までの間の送信線5aおよび受信線6aに挿入される、ミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bから分岐した先の変電所自動化システムBにも同時に伝送される(ステップS92)。
このデータフレームには、本来の宛先である変電所自動化システムAのステーションLAN12に属する機器のアドレスが設定されている。変電所自動化システムBの受信口に有るLANスイッチ3は、このアドレスを認識して受信し、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16へデータフレームを取り込めるようになっている(ステップS93,S94)。同様の仕組みはLANアナライザ等で実現される。したがって、第1の実施形態と同様に、変電所自動化システムBと一次機器17との間の監視機能用の制御ケーブル8を設ける必要なしに、変電所自動化システムBは一次機器17の監視制御情報を得ることができる。
そして、変電所自動化システムAのIED15とサーバーコンピュータ13間の接続が確立している間は、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのIED15からの観測できるデータの中から変電所の監視制御情報のみを抽出して活用する(ステップS95)。通信異常に伴う処理動作は、第1の実施形態で説明したステップS6からS9と同様である。
図17は、第6の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を、変電所自動化システムB内のLANスイッチ3を介して出力する(ステップS101)。なお、第2の実施形態で説明したような、サーバーコンピュータ16による、一次機器17の操作のための制御指令の出力タイミングに関する制御権の参照は不要である。
この出力された制御指令は、変電所自動化システムB,A間のLAN伝送路を介して、制御対象のIED15とステーションLAN12のLANスイッチ3との間の送信線5aおよび受信線6aに挿入される、ミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bが受信する。この受信したLANスイッチ3aは、接続先である制御対象のIED15に制御指令を伝送する(ステップS102)。
以上のように、第6の実施形態によれば、第2の実施形態で得られた効果と同等の効果が得られる。また、複数の変電所自動化システム間の伝送データフレームのタイミング協調をミラーポート3b付きLANスイッチ3が制御するため、第2の実施形態で説明したような、変電所自動化システムA,B間での制御指令の出力タイミングに関する協調制御を軽減でき、高精度の制御権の相互監視等は不要となる。
(第7の実施形態)
次に、第7の実施形態について説明する。
図18は、第7の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。
第6の実施形態では、ポートミラーリング機能を有するLANスイッチ3aを変電所自動化システムAのIED15とステーションLAN12のLANスイッチ3との間に設ける構成としたが、本実施形態では、変電所自動化システムAのIED15とステーションLAN12のLANスイッチ3との間にはLANスイッチ3aを設けず、その代わりに、ステーションLAN12内のLANスイッチ3のうち、変電所自動化システムAのIED15と接続するためのLANスイッチ3を、ポートミラーリング機能を有するLANスイッチ3aに置き換えて、このLANスイッチ3aのミラーポート3bから変電所自動化システムBへの接続線を引き出す事により、変電所自動化システムBへ変電所自動化システムAのIED15の情報を伝送する構成としている。
また、本実施形態では、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16から変電所自動化システムAのIED15への制御指令を伝送するために、変電所自動化システムAのステーションLAN12内のポートミラーリング機能を有するLANスイッチ3aのミラーポート3bを介してデータフレームをIED15に伝送する設定機能を有する構成とするか、前述したLANスイッチ3aに変電所自動化システムBからの制御指令を受信するためのポートを別途設ける構成としている。
また、変電所自動化システムBに対するセキュリティ性を考慮する場合、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16からのアクセス対象である、変電所自動化システムAのIED15が接続されるLANスイッチ3における、当該IED15が接続されるポートに限定してモニターポートを設定する。
次に、図18に示した構成の変電所自動化システムの動作について説明する。図19は、第7の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムAのIED15のうち、ミラーリング機能付きのLANスイッチ3aに接続されるIED15は、当該システム内のステーションLAN12に属する機器へ向けてデータフレームを送信する(ステップS111)。このように伝送されるデータフレームは、送信元のIED15に接続される、ステーションLAN12内のミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bから分岐した先の変電所自動化システムBにも同時に伝送される(ステップS112)。
このデータフレームには、本来の宛先である変電所自動化システムAのステーションLAN12に属する機器のアドレスが設定されている。変電所自動化システムBの受信口に有るLANスイッチ3は、このアドレスを認識して受信し、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16へデータフレームを取り込めるようになっている(ステップS113,S114)。同様の仕組みはLANアナライザ等で実現される。したがって、第1の実施形態と同様に、変電所自動化システムBと一次機器17との間の監視機能用の制御ケーブル8を設ける必要なしに、変電所自動化システムBは一次機器17の監視制御情報を得ることができる。
そして、変電所自動化システムAのIED15とサーバーコンピュータ13間の接続が確立している間は、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのIED15からの観測できるデータの中から変電所の監視制御情報のみを抽出して活用する(ステップS115)。通信異常に伴う処理動作は、第1の実施形態で説明したステップS6からS9と同様である。
図20は、第7の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を、変電所自動化システムB内のLANスイッチ3を介して出力する(ステップS121)。なお、第2の実施形態で説明したような、サーバーコンピュータ16による、一次機器17の操作に関する制御権の参照は不要である。
この出力された制御指令は、LANケーブルを介して、制御対象のIED15に接続される、ステーションLAN12内のミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bが受信する。この受信したLANスイッチ3aは、接続先である制御対象のIED15に制御指令を伝送する(ステップS122)。
以上のように、第7の実施形態によれば、変電所自動化システムAのIED15が接続されるLANスイッチは使用可能としておく必要が有り、変電所自動化システムAへの依存度は高くなっているが、変電所自動化システムAのIED15とLANスイッチとの間に追加のハードウェアを挿入する事無く、第6の実施形態と同等の効果が得られるので、第6の実施形態と比較して、効果を損なわずにハードウェアの個数を削減する事ができる。
(第8の実施形態)
次に、第8の実施形態について説明する。
図21は、第8の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。
本実施形態では、第5の実施形態で説明した、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13からみた送信線5bや受信線6bにネットワークタップ7を挿入する代わりに、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13とステーションLAN12内の所定のLANスイッチ3との間にポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aを挿入した構成としている。
このLANスイッチ3aのミラーポート3bは、変電所自動化システムA,B間のLAN伝送路を介して、変電所自動化システムBの所定のLANスイッチ3に接続される。このような構成とする事で、第5の実施形態と同様に、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13に伝送されてくる全てのデータフレームを受信する事ができる。
また、このLANスイッチ3aを介して変電所自動化システムBからの制御指令を変電所自動化システムA内に伝送するには、第7の実施形態で説明したように、変電所自動化システムAのステーションLAN12内のポートミラーリング機能を有するLANスイッチ3aのミラーポート3bを介してデータフレームをIED15に伝送する設定機能を有する構成とするか、前述したLANスイッチ3aに変電所自動化システムBからの制御指令を受信するためのポートを別途設ける構成とする。
次に、図21に示した構成の変電所自動化システムの動作について説明する。図22は、第8の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムAのIED15は、当該システム内のサーバーコンピュータ13へ向けてデータフレームを送信する(ステップS131)。このように伝送されるデータフレームは、サーバーコンピュータ13とステーションLAN12内の所定のLANスイッチ3との間に挿入される、ポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bから分岐した先の変電所自動化システムBにも同時に伝送される(ステップS132)。
このデータフレームには、本来の宛先である変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13のアドレスが設定されている。変電所自動化システムBの受信口に有るLANスイッチ3は、このアドレスを認識して受信し、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16へデータフレームを取り込めるようになっている(ステップS133,S134)。同様の仕組みはLANアナライザ等で実現される。したがって、第1の実施形態と同様に、変電所自動化システムBと一次機器17との間の監視機能用の制御ケーブル8を設ける必要なしに、変電所自動化システムBは一次機器17の監視制御情報を得ることができる。
また、第1の実施形態で説明したように、変電所自動化システムAのIED15とサーバーコンピュータ13間の接続が確立している間は、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのIED15からの観測できるデータの中から変電所の監視制御情報のみを抽出して活用する(ステップS135)。通信異常に伴う処理動作は、第1の実施形態で説明したステップS6からS9と同様である。
図23は、第8の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を、変電所自動化システムB内のLANスイッチ3を介して出力する(ステップS141)。なお、第5の実施形態で説明したような、サーバーコンピュータ16による、一次機器17の操作に関する制御権の参照は不要である。
この出力された制御指令は、変電所自動化システムA,B間の接続線を介して、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13−LANスイッチ3間のポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bが受信する。このLANスイッチ3aは、受信した制御指令を、接続先のLANスイッチ、制御対象のIED15に接続されるLANスイッチ3を介して、接続先である制御対象のIED15に伝送する(ステップS142)。
以上のように、第8の実施形態によれば、ミラーリング機能付きのLANスイッチ3aを変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13とステーションLAN12との間に設けたので、第6の実施形態と同等の効果が得られるようにした上で、変電所自動化システムAのIED15の個数に関わらず、ミラーリング機能付きのLANスイッチ3aの数を1つにすることができ、ハードウェアの個数を削減できる。この効果は、変電所自動化システムAのIED15の個数が多いほど顕著となる。また、複数の変電所自動化システム間の伝送データフレームのタイミング協調をミラーポート3b付きLANスイッチ3が制御するため、第6、第7の実施形態と同様に、変電所自動化システムA、B間での制御指令の出力タイミングに関する協調を軽減でき、高精度の制御権の相互監視は不要となる。
(第9の実施形態)
次に、第9の実施形態について説明する。
図24は、第9の実施形態における変電所自動化システムの構成例を示す図である。
第8の実施形態では、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13とLANスイッチ3と間のポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aを挿入する構成としたが、本実施形態では、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13とLANスイッチ3と間にポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aを設ける代わりに、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13に直接接続されるLANスイッチ3をポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aに置き換えて、このLANスイッチ3aのミラーポート3bから変電所自動化システムBへの接続線を引き出す構成としている。
次に、図24に示した構成の変電所自動化システムの動作について説明する。図25は、第9の実施形態における変電所自動化システムAから変電所自動化システムBへの伝送のための処理動作および通信異常に伴う処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムAのIED15は、当該システム内のサーバーコンピュータ13へ向けてデータフレームを送信する(ステップS151)。このように伝送されるデータフレームは、サーバーコンピュータ13に直接接続される、ポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bから分岐した先の変電所自動化システムBにも同時に伝送される(ステップS152)。
このデータフレームには、本来の宛先である変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13のアドレスが設定されている。変電所自動化システムBの受信口に有るLANスイッチ3は、このアドレスを認識して受信し、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16へデータフレームを取り込めるようになっている(ステップS153,S154)。同様の仕組みはLANアナライザ等で実現される。したがって、第1の実施形態と同様に、変電所自動化システムBと一次機器17との間の監視機能用の制御ケーブル8を設ける必要なしに、変電所自動化システムBは一次機器17の監視制御情報を得ることができる。
また、第1の実施形態で説明したように、変電所自動化システムAのIED15とサーバーコンピュータ13間の接続が確立している間は、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAのIED15からの観測できるデータの中から変電所の監視制御情報のみを抽出して活用する(ステップS155)。通信異常に伴う処理動作は、第1の実施形態で説明したステップS6からS9と同様である。
このような動作により、第8の実施形態と同様に、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13に伝送されてくる全てのデータフレームを変電所自動化システムB側で受信する事が出来る。
図26は、第9の実施形態における変電所自動化システムBから変電所自動化システムAへの制御指令の伝送のための処理動作の一例を示すフローチャートである。
変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16は、変電所自動化システムAの制御対象のIED15への制御指令を、変電所自動化システムB内のLANスイッチ3を介して出力する(ステップS161)。なお、第5の実施形態で説明したような、サーバーコンピュータ16による、一次機器17の操作に関する制御権の参照は不要である。
この出力された制御指令は、変電所自動化システムA,B間の接続線を介して、変電所自動化システムAのサーバーコンピュータ13に直接接続される、ポートミラーリング機能付きのLANスイッチ3aのミラーポート3bが受信する。このLANスイッチ3aは、受信した制御指令を、制御対象のIED15に接続されるLANスイッチ3を介して、接続先である制御対象のIED15に伝送する(ステップS162)。
また、第7の実施形態と同様に、変電所自動化システムBに対するセキュリティ性を考慮する場合、変電所自動化システムBのサーバーコンピュータ16からのアクセス対象である、変電所自動化システムAのIED15の接続されているLANスイッチ3における、IED15の接続されているポートに限定してモニターポートを設定する。
以上のように、第9の実施形態によれば、変電所自動化システムAのIED15が接続されるLANスイッチ3は使用可能としておく必要が有り、第7の実施形態と同様に変電所自動化システムAへの依存度が高くなるが、サーバーコンピュータとLANスイッチ3間に追加のハードウェアを挿入する事無く、第8の実施形態と同等の効果が得られるので、第8の実施形態と比較して、ハードウェアの個数をさらに削減する事ができる。
これらの各実施形態によれば、運用上、製造上の性能、効率を向上させることが可能になる変電所自動化システムおよび変電所自動化方法を提供することができる。
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、変更を行なうことができる。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。
3…LANスイッチ、3a…LANスイッチ(ポートミラーリング機能付き)、3b…ミラーポート、5a…全二重通信方式LAN伝送路(IED側送信線)、6a…全二重通信方式LAN伝送路(IED側受信線)、5b…全二重通信方式LAN伝送路(サーバーコンピュータ側送信線)、6b…全二重通信方式LAN伝送路(サーバーコンピュータ側受信線)、7…ネットワークタップ、8…制御ケーブル、9…ネットワークタップ分岐線、10…第1の変電所自動化システム、11…第2の変電所自動化システム、12…ステーションLAN、13…変電所自動化システムA内のサーバーコンピュータ、14…変電所自動化システムA内のステーションレベル機器、15…IED、16…変電所自動化システムB内のサーバーコンピュータ、17…一次機器(開閉装置)、18…無線LAN親機、19…無線LAN子機、20…ルーター、71…一次機器(変圧器)、72…監視制御境界領域。

Claims (11)

  1. サーバー装置と、
    前記サーバー装置が属するLANに接続される電子機器と、
    前記電子機器から前記サーバー装置が属するLANへの伝送路に設けられ、前記電子機器から前記伝送路を介して前記サーバー装置が属するLANに伝送されるデータを、前記サーバー装置が属するLANとは分離された別系統のLANへ伝送する信号処理装置と
    を備えたことを特徴とする変電所自動化システム。
  2. 前記サーバー装置が属するLANから前記電子機器への伝送路に設けられ、前記別系統のLANに属する機器から前記電子機器への制御指令データを受信して前記電子機器へ伝送する第2の信号処理装置をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項1に記載の変電所自動化システム。
  3. 前記信号処理装置は、
    無線通信方式により、前記別系統のLANとの間でデータを伝送する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の変電所自動化システム。
  4. サーバー装置と、
    前記サーバー装置が属するLANに接続される電子機器と、
    前記サーバー装置が属するLANから前記サーバー装置への伝送路に設けられ、前記電子機器から前記伝送路を介して前記サーバー装置に伝送されるデータを、前記サーバー装置が属するLANとは分離された別系統のLANへ伝送する信号処理装置と
    を備えたことを特徴とする変電所自動化システム。
  5. 前記サーバー装置から前記サーバー装置が属するLANへの伝送路に設けられ、前記別系統のLANに属する機器から前記電子機器への制御指令データを受信して前記電子機器へ伝送する第2の信号処理装置をさらに備えた
    ことを特徴とする請求項4に記載の変電所自動化システム。
  6. サーバー装置と、
    前記サーバー装置が属するLANに接続される電子機器と、
    前記電子機器から前記サーバー装置が属するLANへの伝送路に設けられ、前記電子機器から前記伝送路を介して前記LAN内の機器を宛先として伝送されるデータと同じデータを生成して、このデータを前記サーバー装置が属するLANとは分離された別系統のLAN内の機器を宛先として伝送する信号処理装置と
    を備えたことを特徴とする変電所自動化システム。
  7. サーバー装置と、
    前記サーバー装置が属するLANに接続される電子機器と、
    前記電子機器と接続されて前記サーバー装置が属するLAN内に設けられ、前記電子機器から前記LAN内の機器を宛先として伝送されるデータと同じデータを生成して、このデータを前記サーバー装置が属するLANとは分離された別系統のLAN内の機器を宛先としてさらに伝送する信号処理装置と
    を備えたことを特徴とする変電所自動化システム。
  8. サーバー装置と、
    前記サーバー装置が属するLANに接続される電子機器と、
    前記サーバー装置と前記サーバー装置が属するLANと間の伝送路に設けられ、前記電子機器から前記LAN内の機器を宛先として伝送されるデータと同じデータを生成して、このデータを前記サーバー装置が属するLANとは分離された別系統のLAN内の機器を宛先として伝送する信号処理装置と
    を備えたことを特徴とする変電所自動化システム。
  9. サーバー装置と、
    前記サーバー装置が属するLANに接続される電子機器と、
    前記サーバー装置と接続されて前記サーバー装置が属するLAN内に設けられ、前記電子機器から前記LAN内の機器を宛先として伝送されるデータと同じデータを生成して、このデータを前記サーバー装置が属するLANとは分離された別系統のLAN内の機器を宛先として伝送する信号処理装置と
    を備えたことを特徴とする変電所自動化システム。
  10. 前記信号処理装置は、
    前記別系統のLANに属する機器から前記電子機器を宛先として伝送される制御指令データを受信して前記電子機器へ伝送する
    ことを特徴とする請求項6乃至9の何れかに記載の変電所自動化システム。
  11. サーバー装置と、前記サーバー装置が属するLANに接続される電子機器とによって構成されるシステムによる変電所自動化方法であって、
    前記電子機器から前記サーバー装置が属するLANへの伝送路に設けられ、前記電子機器から前記伝送路を介して前記サーバー装置が属するLANに伝送されるデータを、前記サーバー装置が属するLANとは分離された別系統のLANへ伝送する
    ことを特徴とする変電所自動化方法。
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