JP3869616B2

JP3869616B2 - 監視システム

Info

Publication number: JP3869616B2
Application number: JP2000081679A
Authority: JP
Inventors: 直大高鴨; 寿子木村
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2000-03-17
Filing date: 2000-03-17
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2020-03-17
Also published as: JP2001264356A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電用変電所の系統の各種電気量の計測・計量あるいは、機器状態を監視し、これらの情報を上位装置に伝送し、上位装置は所定の処理を行う監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
配電用変電所の受配電監視システムでは、系統内に多くの計測用センサやメータ類を用いて電気諸量を計測・計量あるいはオン・オフ情報などの監視または制御を行うと共に計測・計量結果、監視情報結果さらに制御結果などを記録・保存することにより情報管理を行っている。
【０００３】
図７は、従来の配電用変電所の受配電監視システムの一例を示す。１は受配電系統の受電側幹線、２は変圧器、３は配電側の幹線、４は配電側母線、５は開閉器、６は負荷である。受配電系統の受電側幹線１には、電流信号を取り込むためのセンサで変流器（ＣＴセンサ）２０および電圧信号を取り込む為のセンサで変成器（ＶＴセンサ）２１が設けられて、電源監視装置１１に接続される。電源監視装置１１には通信部を備える。なお、２２は電流計である。各負荷６の開閉器５では、負荷の電気量を計測・計量するとともに、通信部を備える。通信線１３を設けて、上記各通信部をカスケード接続して、それぞれの計測結果を上位装置１０へ伝送する。なお、１４は信号変換器である。このように、同一構内ではあっても、遠隔部所に設置された電気量の計測や回路の開閉状態を検知する電源監視装置１１および開閉器５が多数設置され通信線１３で上位装置１０と結ばれ監視システムを構成している。また、開閉器５は、たとえば、過電流に対応して回路を自動遮断する機能をも備えるものとされる。
【０００４】
このような監視システムにおいては、構成する各装置、機器、などを接続するための配線が多くなり、施工性が悪く不経済となる問題がある。
【０００５】
近年ではこの種の問題を解決するための提案がなされており、例えば、特開平０５−１７４６９３号公報、特開平８−２２６９４０号公報はセンサとデータ伝送回路を内蔵し、通信線で上位装置に情報伝達し配線数を低減している。
【０００６】
また、前記のような通信線を無くするために配電線を利用し電力線搬送技術を用いてさらに配線工数を低減する方法があるが、このような電力線搬送技術を用いると、配電系統内の変圧器で通信信号が阻害あるいは遮断される問題があり、これを解決する公知例として、特開昭６２−３５７２４号公報、特開平１−２７６９３３号公報などが提案され、変圧器間をバイパスさせる装置により解決している。
【０００７】
また、特開昭６２−１０４２３１号公報は、バイパスさせる装置（子局）が端末装置を監視する機能を有している例である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記電力線搬送技術を用いた例は、いずれも変圧器の部分での通信信号をバイパスさせるものであって、変圧器まわりの諸電気量を計測・計量するにはさらに端末装置を設置しなければならず、不経済であると言う問題点がある。
【０００９】
また、開閉器に於いては伝送部など電子回路を有すると電源供給が必須であるが、開閉器の性質、即ち開閉機構部の後段で過電流などが発生した場合遮断することを考慮すると、開閉機構部の後段から電源供給しなければならないため、遮断された後は通信ができず、直前の通信情報が途切れる、あるいは誤った情報になると言う問題点がある。本発明はこれらを解決することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、各機器間の信号伝送は電力線搬送による通信により行うとともに、各機器には必要な処理プログラムを持つＣＰＵと必要なメモリーを備えた小型の計算機を配置して、各機器に要求される信号はこの計算機により統括的に処理するものとする。さらに、電源遮断があっても短時間は信号授受ができるように、計算機には電路から電源を供給するための電源部を備えるものとするとともに、配電側母線に接続された開閉器の開閉制御部は、前記開閉器から負荷に流れる電流の大きさに対して所定の限時特性により前記開閉器を遮断するものとし、この限時特性を上位装置から電力線搬送により制御可能とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１〜図６により説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施例に係る監視システムの構成図を示す。１は受配電系統の受電側幹線、２は変圧器、３は配電側の幹線、４は配電側母線、５は後述するところの本発明に係わる開閉器である。６は負荷であり開閉器５を通して設けられる配電線に接続される負荷を模式的に示す。７，８は電源監視装置であり、それぞれ負荷側および電源側に設けられている。１０は上位装置であり、必要な処理プログラムを持つ汎用パソコンが使用される。９は信号変換器であり、後述するように、電源監視装置７，８および各開閉器５からの信号を上位装置１０に伝え、あるいは逆に、上位装置１０からの信号を電源監視装置７，８および各開閉器５に伝えるために設けられる。前記汎用パソコン１０は、通信としてＲＳ−２３２Ｃが一般的であり、上記信号変換器９とはＲＳ２３２Ｃケーブルで結ばれる。
【００１３】
７−１、８−１は電流信号を取り込むためのセンサで変流器（ＣＴセンサ）、７−２、８−２は電圧信号を取り込む為のセンサで変成器（ＶＴセンサ）であり、それぞれ電源監視装置７，８が設けられた負荷側および電源側の電流、電圧信号を電源監視装置７，８に導入するために設けられる。７−１１は電力線搬送信号を注入及び抽出するための搬送部であり、後述するように、負荷側と電源側とを信号で結合するために設けれる。
【００１４】
図２は、本発明の実施例の開閉器５の具体的な構成の一例を示すブロック図である。５−２は受電側即ち母線４から分岐する各支線に接続するための端子台、５−３は負荷側の端子台である。５−１は開閉制御部、５−１００は開閉機構部である。５−１０１は複数のＣＴセンサ、５−１０２は電流信号を整流する整流回路部、５−１０３は過電流を検出するとともに開閉制御部５−１内に必要な電源を供給する電流・電源回路、５−１０４は所定の過電流を検出したとき開閉機構部５−１００を瞬時引き外しするための引外し装置を駆動する瞬時引き外し回路部、５−１０５は引外し装置、５−１０６は前記所定の過電流よりは小さいが予め設定された過電流を越えた電流が検出されたとき所定の時限特性により開閉機構部５−１００を引き外しするための引外し装置を駆動する限時引き外し回路部、５−１０７は限時特性を設定する限時特性設定部、５−１０８は過電流などが発生時に外部に知らせるための警報表示部である。さらに、５−４は計測用の複数のＶＴセンサ、５−５は計測用の複数のＣＴセンサ、５−６は電源回路部である。５−７は電流・電圧計測回路部であり、上記ＣＴセンサ５−５からの電流信号、上記変成器５−４からの電圧信号をもとに電流・電圧を計測する。５−１５は開閉器監視装置である。５−８は必要な処理プログラムを持つＣＰＵ部であり、開閉器監視装置５−１５の中心機能を持つものであり、以下のような機能を持つ。上記電流・電圧計測回路部５−７の計測した値から電力・電力量の演算、前記警報表示部５−１０８の出力する信号の取り込み、前記瞬時引き外し回路部５−１０４および前記限時引き外し回路部５−１０７の出力した信号の取り込み、後述する電力線搬送信号を内部電子回路に適した信号に変える送受信部５−１２との信号の交換、限時特性設定部５−１０７への信号の付与、等である。ＣＰＵ部５−８は記憶部５−２０を備え、電力および電力量等の必要なデータを保存することができるものとされる。また、ＣＰＵ部５−８は、電源回路５−６より必要な電源が供給される。電源回路５−６はスーパコンデンサ５−９を備え、開閉機構部５−１００が遮断された時、内部電源をバックアップできるものとされている。バックアップする時間は少なくとも電源断直前の通信情報と通信障害が発生したときの再送情報と電源断情報を上位装置１０と通信できる時間があればよい。当然のことながら、各開閉器のＣＰＵ部５−８には、固有アドレスが設定されており、このアドレスを使用して上位装置１０と各開閉器のＣＰＵ部５−８とが通信する。なお、この固有アドレスの設定は、上位装置１０から行うことができるものであるとともに、必要なら、開閉器５に設けられた設定部５−２１によって現場でも行うことができる。この設定部５−２１を設けたときは、限時特性設定部５−１０７の設定も現場で行うことが可能となる。
【００１５】
受電側の端子台５−２の直後に搬送部５−１３が設けられが、この搬送部５−１３は前記開閉機構部５−１００よりも端子台５−２の側に設けられる。したがって、開閉機構部５−１００が断となっても負荷側の電源監視装置７と通信は行える。搬送部５−１３は送受信部５−１２と結合されている。送受信部５−１２では電力線搬送信号をＣＰＵ部に適した信号に変えてＣＰＵ部に導入し、あるいは、ＣＰＵ部の信号を電力線搬送信号に適した信号に変換して搬送部５−１３に送り出す。
【００１６】
尚、本実施例では、ＣＴセンサ５−１０１を所定の過電流領域での特性を良いものとし、ＣＴセンサ５−５を負荷の定格電流以下の領域での特性を良いものとした。こうすることにより、開閉制御部５−１による保護動作を高精度に行い、負荷の計測を高精度に行うものとすることができる。
【００１７】
図３は本発明の実施例の負荷側の電源監視装置７の具体的な構成と幹線１，３および変圧器２との接続関係の一例を示すブロック図である。
【００１８】
７は電源監視装置本体、７−１はＣＴセンサ、７−２はＶＴセンサ、７−３は電源部、７−４は上記ＣＴセンサ、ＶＴセンサからの信号から電流・電圧を計測する電流・電圧計測部、７−５はＣＰＵ部、７−６は記憶部、７−７は設定部、７−９は幹線１側の送受信部、７−１１は幹線１側で電力線搬送信号を注入及び抽出するための搬送部、７−１２は負荷側の幹線３の送受信部、７−１４は負荷側の幹線３側で電力線搬送信号を注入及び抽出するための搬送部、７−１５はスーパコンデンサで遮断器７−１６、７−１７が遮断された時、内部電源をバックアップするためのものである。なお、図1では、遮断器７−１６、７−１７は表示しなかったが、一般には、変圧器自体の内部事故から変圧器を保護するために、図示しない変圧器の保護継電器が設けられることが行われ、これが働いたときは、遮断器７−１６、７−１７は遮断される。
【００１９】
図３に示す電源監視装置７の各構成ブロックの機能は、変圧器２の負荷側での電流・電圧を計測し、開閉器５と同じように、ＣＰＵ部７−５にデータを渡す点では、図２に示すものと本質的に変わるものではない。しかし、電源監視装置７は幹線１、変圧器３および負荷側の幹線３にまたがって設けられ、幹線１側からの信号を開閉器５に転送し、開閉器５側からの信号を幹線１側に転送する機能を持つ点において開閉器５と本質的に異なる。搬送部７−１１,７−１４に接続された送受信部７−９,７−１２はその為に設けられる。図の実施例では、送受信部７−９,７−１２の受信した信号は、一旦、ＣＰＵ部７−５に送られて信号内容を判断された後、あらためて送出されるものとして示したが、送受信部７−９,７−１２を一体化して、幹線１側および負荷側の幹線３の信号を受信に応じて、相互に転送するものとしながら、ＣＰＵ部７−５で、転送されている信号に対する必要な処理をするものとしても良い。もっとも、こうすると、幹線１側および負荷側の幹線３の信号とが、同時に送受信部に到達して信号の衝突を起こす可能性があるから、幹線１側および負荷側の幹線３の信号のそれぞれを受信するレジスタは独立させた方が良い。そして、そのときはＣＰＵ部７−５が、その状況を判定して、必要な転送の制御をすれば良い。
【００２０】
図１に示す電源監視装置８は、上記電源監視装置７と本質的に同じであるが、幹線１側と上位装置１０とを結ぶ機能を持つ必要がある。したがって、信号変換器９に結合できる搬送部７−１１を持つようにする工夫が必要である。このため、幹線１側に接続された搬送部７−１４を備えるとともに、搬送部７−１１を上位装置１０の交流電源である電源線に設ける。そして、信号変換器９に搬送部、送受信部を内蔵させて、信号変換器９をこの電源線に接続することによって信号の授受を行うのが簡便である。
【００２１】
ここで監視システムの動作を図４〜図６により説明する。以下の説明では、予め、各開閉器５および電源監視装置７，８にアドレスが設定されているものとして説明する。システムが初期状態にあるなら、各開閉器５および電源監視装置７，８の設定部を利用して設定するか、それぞれが持つＣＰＵ部の設定機能を利用して上位装置１０から設定すれば良い。
【００２２】
図４は、開閉器５のアドレス０３の計測・計量データを取得する場合の情報の流れを示すものである。まず、上位装置１０はデータを要求（コマンド）する。この際、アドレス０３を含めたデータの要求コマンドを発行する。すなわち、データの要求と、アドレス０３に向けられた要求であることを意味するコマンドである。このコマンドは図に太線で示すように、全ての電源監視装置７，８と各開閉器５に伝えられる。このコマンドを受けた電源監視装置７，８と各開閉器５では、コマンドに含まれたアドレスが自身のアドレスかどうかをチェックし、自身のアドレスならば計測・計量値を応答データ（レスポンス）として上位装置１０に返す。この様子を図５に示す。
【００２３】
次に電源監視装置７の計測・計量データを取得する場合を考える。電源監視装置７は固有アドレスが０２のためコマンドにＯ２を含めてコマンドを発行し全機器に伝えられる。この流れは前記図４と同様である。電源監視装置７は、コマンドに含まれたアドレスが自身の固有アドレスと一致するため、計測・計量データをレスポンスとして上位装置１０に返す。この様子を図６に示す。
【００２４】
ここで応答データ（レスポンス）について考えると、上記説明では計測・計量データについて説明したが、開閉器５の接点（開閉機構部５−１００）のＯＮ／ＯＦＦ情報や、開閉制御部５−１で取得出来る情報、例えば過電流に至る経過値、そして過電流値等もレスポンスとして上位に送ることができる。
【００２５】
また、電源監視装置７等では、変圧器の温度なども測定すればレスポンスとして上位装置１０に送ることが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明では、幹線回路が遮断機を介して切り離される場合でも、電力線搬送技術により上位装置１０と電源監視装置７，８と各開閉器５との信号の連係が切れることが無いから、システムの監視に万全を期すことができる。また、各機器間を通信線で結ぶ必要がないので施工が極めて簡単になる等、監視システムを経済的に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る監視システムの構成を示す図。
【図２】本発明の実施例の開閉器の具体的な構成の一例を示すブロック図。
【図３】本発明の実施例の負荷側の電源監視装置の具体的な構成と幹線および変圧器との接続関係の一例を示すブロック図。
【図４】開閉器のアドレス０３の計測・計量データを取得する場合の情報の流れを示す図。
【図５】図４の応答データの流れを示す図。
【図６】電源監視装置の応答データの流れを示す図。
【図７】従来技術を説明するための監視システム構成図。
【符号の説明】
１：幹線、２：変圧器、３：負荷側の幹線、４：配電線、５：開閉器、５−１：開閉制御部、５−２：端子台、５−３：端子台、５−４：ＶＴセンサ、５−５：ＣＴセンサ、５−６：電源回路、５−７：電流・電圧計測回路部、５−８：ＣＰＵ部、５−１２：送受信部、５−１３：搬送部、５−１５：開閉器監視装置、５−２０：記憶部、５−２１:設定部、７，８：電源監視装置、７−３：電源部、７−４：電流・電圧計測部、７−５：ＣＰＵ部、７−６：記憶部、７−７：設定部、７−９：送受信部、７−１１,７−１４：搬送部、７−１２：送受信部、７−１６，７−１７：遮断器、１０：上位装置。

Claims

受電側幹線と、該受電側幹線に接続された変圧器と、該変圧器に接続された配電側の幹線と、該配電側の幹線に接続された配電側母線および該配電側母線に接続された開閉器よりなる受配電系統の監視システムであって、
前記受電側幹線に設けられた第１の電源監視装置と、前記配電側の幹線に設けられた第２の電源監視装置と、前記開閉器及びこれらの各監視装置を統括するための上位装置とを備え、
前記開閉器は、前記配電側母線と前記開閉器から給電される負荷との間のオン、オフを行う開閉機構部と、該開閉機構部を制御する開閉制御部と、前記開閉器の状況を監視する開閉器監視装置とよりなり、
前記開閉制御部は、前記負荷に流れる電流の大きさに対して所定の限時特性により前記開閉機構部を引き外しするための引き外し装置を駆動する限時引き外し回路部と、前記限時特性を設定する限時特性設定部とよりなり、
前記開閉器監視装置は、前記上位装置から電力線搬送により前記第１の電源監視装置及び前記第２の電源監視装置を介して伝送される限時特性を前記限時特性設定部に出力することを特徴とする監視システム。
前記開閉器監視装置は前記上位装置から伝送される限時特性に代えて、前記開閉器監視装置に備えられる設定部の操作によって前記開閉制御部の前記限時特性設定部に前記限時特性を付与すること請求項１記載の監視システム。