JP5213374B2 - Ｉｐ式遠隔監視制御装置および監視制御システム - Google Patents

Description

本発明は、ＩＰ網を介して接続される被制御所を複数の制御所から監視制御するシステムに係り、被制御所の機器に対して制御指令を出力することのできる制御所を制御権によって管理するＩＰ式遠隔監視制御装置および監視制御システムに関する。

従来、インターネットを代表とするインターネット・プロトコル（ＩＰ）方式の伝送技術によるＩＰ網を介した監視制御システムが提案されている。特許文献１には、ＩＰ方式を使用した被制御所遠隔監視制御装置とワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を介して複数のサーバに通信用系統データを入力して必要なコンテンツを作成記憶し、同じくＷＡＮに接続された複数の監視クライアントが、サーバのコンテンツにアクセスして監視制御する技術が提案されている。

特許文献２には、複数の監視制御対象施設が、各対象施設に対応した複数の管理責任の事業体とインターネットで接続され、監視制御されているシステムを、同じくインターネットで接続された一カ所のサービスセンターで各事業体の監視制御の代行を行う技術が提案されている。

また、特許文献３では、上位集中監視制御装置、監視制御卓装置および遠隔監視制御装置親局をネットワークに接続し、制御権を有する上位集中監視制御装置又は監視制御卓装置のいずれかから制御指令を送信し遠隔監視制御装置を介して被制御所の機器を制御する分散型監視制御システムが提案されている。

以下、従来技術による監視制御システムの制御権の管理方式について、図７〜図９を用いて、さらに具体的に説明する。

図７は従来の監視制御システムの構成図であり、図８は、このシステム構成における遠隔監視制御装置の機能ブロック図である。これらの図において、複数の制御所として、上位の制御所２０ａと通常の制御所２０ｂとバックアップ制御所２０ｃとを有し、変電所に設置された遠隔監視制御装置（以下、「ＴＣ」と略す）１０Ｘに、１：１の伝送網３０Ｘで接続されている。

ＴＣ１０Ｘは、各制御所との伝送回線と接続するモデム８ａ，８ｂ，８ｃとがあり、その下に伝送制御部１１がある。この伝送制御部１１に監視制御される電圧階級毎の機器６０ａ，６０ｂ，６０ｃがインタフェースされる入出力器（ＰＩ／Ｏ）６ａ，６ｂ，６ｃを介して接続されている。

また、伝送制御部１１には、電圧階級毎にバックアップ制御所２０ｃか、他の制御所２０ａ，２０ｂから制御されるかを決める制御権スイッチ１４が設けられている。そして伝送制御部１１内には、制御所毎，電圧階級毎に複数のワード番号を割り当てられたワード単位に制御可能な範囲を決める図９に示す制御権テーブル２ａが設けられている。

この制御権テーブル２ａにより、制御権スイッチ１４が上位制御所２０ａと制御所２０ｂ側に切り替わっている通常時においては、上位制御所２０ａはワード番号１から４に割り当てられた電圧階級１を、制御所２０ｂは、電圧階級１の一部であるワード番号３，４、および、それ以外のワード番号に対応する電圧階級２，３を制御することができる。バックアップ制御所２０ｃからは全てのワード番号の電圧階級を制御権スイッチ１４の切替により制御できるようにしている。たとえば、ＴＣ１０Ｘが、上位制御所２０ａから制御情報を受信すると、モデム８ａを介して伝送制御部１１にこの制御情報が入力され、この制御情報の制御所方向や制御情報内の制御所名情報により制御権スイッチ１４がバックアップ制御所２０ｃ側なら入力を拒否し、制御所側の状態なら次の処理を行う。次の処理として、制御権テーブル２ａにより制御情報内のワード番号を制御権テーブル２ａで制御権をチェックし、制御権あり（図中「○」）の場合は入出力器６ａ他に出力し、制御権なし（図中「×」）の場合は出力をロックする。この処理は、制御所２０ｂの制御情報受信時にも行う。バックアップ制御所２０ｃは、制御権テーブル２ａでは全てのワード番号の制御が可能なため、制御権スイッチ１４の状態のみをチェックし、バックアップ側の状態なら受信した全ての制御情報の出力処理を行う。

上記の如く制御権情報を用いることによって、制御権を有する制御箇所からの制御のみを受け付けて監視制御を行っている。
特開２００２−２３８１５８号公報 特開２００４−１９９２１１号公報 特開平１１−０３２４４９号公報

しかしながら、上記の方式は常にワードを意識して切り替えるため、予め切り替えを考慮したポジション表を作成する必要があり、そのための労力が過大となる。またワード単位に整理することにより、各ワードに不使用なポジションが発生するため、遠隔監視制御装置の入出力器の使用効率が低下することになる。

一方、ＩＰ網の普及に伴い、被制御所と制御所間を従来の専用回線からＩＰ網に変更しただけでは、従来と同程度の監視制御しかできない。効率のよい監視制御を行うためには、制御権データや系統データ等をどのように管理するかが問題となる。

本発明は上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、ＩＰ網を介して複数の制御箇所から制御される被制御所の機器に対して機器毎および制御所毎に制御の可否を判定して、利便性・保守性に優れたＩＰ式遠隔監視制御装置および監視制御システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係わるＩＰ式遠隔監視制御装置は、被制御所に設置され、ＩＰ網を介して複数の制御所装置から監視制御されるＩＰ式遠隔監視制御装置にあって、被制御所の機器毎に該機器を制御可能な制御所を特定するための制御権設定情報を保存する制御権テーブルと、前記制御権テーブルの制御権設定情報に基づいて前記制御所装置から送られてくる前記機器に対する制御情報の出力の可否を判定する制御権判定手段と、該制御権判定手段の判定結果により前記制御情報の出力を行う制御出力手段と、を備えたこと特徴とする。

本発明では、ワード毎、すなわち、グループ毎に複数の制御所からの制御の可否を設定するのではなく、機器毎、すなわち、ポジション毎に制御の可否を設定する。機器ごとに整理したポジション表をもとに機器毎に各制御箇所の制御の可否を関連付けた制御権テーブルを構築し、ワード、ビットで特定されるポジションをキーとして、機器に対する制御権あるいは機器の状態や故障情報などを管理することによって、設計時や保守時のポジション表の作成・変更が容易になる。

ここで、「制御所装置」とは、特に断らない限り、いわゆる制御所のほか、制御中継所、電力センター、電力所等の監視制御装置を含み、その名称には限定されない。

本発明に係わるＩＰ式遠隔監視制御装置は、さらに、現地または遠方の制御所装置からのダウン・ライン・ローディングによって制御権テーブルの制御権設定情報を変更するダウン・ライン・ローディング手段を備えたことを特徴とする。

本発明では、各機器の作業や保守が頻繁に実施されるため、現地またはいずれかの制御所からの伝送によって、各制御所からの制御の可否を容易に変更できるため、作業の効率が向上する。

本発明に係わるＩＰ式遠隔監視制御装置は、さらに、系統構成データおよび各機器の状態データを保存する手段と、前記系統構成データおよび前記状態データをもとに監視制御のためのＷＥＢ画面を生成しＩＰ網を通してアクセス可能に保存する手段とを備え、前記制御所装置から前記ＷＥＢ画面を通して被制御所の機器の監視制御を可能にすることを特徴とする。

ＩＰ式遠隔監視制御装置をサーバとして構築し、制御所装置はこのＩＰ式遠隔監視制御装置にアクセスしてＷＥＢ表示されたスケルトン画面を通して機器を監視制御することによって、ＩＰ網を通してどの場所からでも監視制御でき、また現地の系統構成や機器の変更時は被制御所に設置されているＩＰ式遠隔監視制御装置のデータを変更するのみで対応できるため、利便性が向上する。なお、セキュリティ強化のために，ＶＰＮ等暗号化の機能を付加するのが好ましい。

また、本発明に係わる監視制御システムは、夫々ＩＰ網に繋がり、被制御所に設置されるＩＰ式遠隔監視制御装置と、前記被制御所の機器を監視制御する制御所装置と、前記制御所装置から送信される前記被制御所の機器への制御情報を中継する制御中継所装置とを有する監視制御システムであって、前記制御中継所装置は、被制御所の機器毎に該機器を制御可能な制御所を特定するための制御権設定情報を保存する制御権テーブルと、前記制御権テーブルの制御権設定情報に基づいて前記制御所装置から送られてくる前記機器に対する制御情報の出力の可否を判定する制御権判定手段と、該制御権判定手段の判定結果に基づいて前記機器を管理するＩＰ式遠隔監視制御装置へ制御情報を送信する手段と、を備えたこと特徴とする。

本発明では、ＩＰ網を利用して監視制御システムを構築する場合でも、制御中継所装置を設け、制御権の判定を制御中継所装置で実行し、制御可の場合のみＩＰ式遠隔監視制御装置へ制御情報を送信することによって、ＩＰ式遠隔監視制御装置の負荷を軽減することができる。また、制御中継装置にサーバとしての機能を集約することによって、ＩＰ式遠隔監視制御装置をマイクロプロセッサや静止型のメモリで実現できるため、無人の変電所等への設置や、自然空冷などの要請にも応えることができる。

本発明に係わる監視制御システムは、さらに、ＩＰ式遠隔監視制御装置に、系統構成データおよび各機器の状態データを保存する手段と、前記制御中継所装置の要求に応じて前記系統構成データを該制御中継所装置へ送信する一方、機器の状態変化を検出することによって該機器の状態データを制御中継所装置へ送信する手段とを設け、前記制御中継所装置に、前記ＩＰ式遠隔監視制御装置から送られてきた前記系統構成データおよび前記状態データをもとに監視制御のためのＷＥＢ画面を生成しＩＰ網を通してアクセス可能に保存する手段を設け、前記制御所装置から前記制御中継所装置へアクセスすることによって前記ＷＥＢ画面を通して被制御所の機器の監視制御を可能にすることを特徴とする。

本発明では、制御中継所装置にＷＥＢ機能を設け、ＩＰ式遠隔監視制御装置から送られてくる系統構成データや機器の状態データをもとにスケルトン画面を作成し、制御箇所からこのスケルトン画面を通して監視制御することによって、さらに利便性が向上する。

本発明によれば、ポジション毎、すなわち機器毎に複数の制御箇所からの制御の可否をそれぞれ設定する制御権テーブルを設けることによって、機器毎の保守や作業が容易になる。

また、この制御権テーブルを用いてＩＰ式遠隔監視制御装置または制御中継所装置で制御可否の判定を行うことによってバックアップや管轄の変更に対する融通性が向上する。

さらに、ＷＥＢ機能を設けることによりＩＰ網に繋がるどの制御箇所からでも端末によって監視制御を行うことができ、利便性が飛躍的に向上する。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、一実施の形態によるＩＰ式遠隔監視制御装置の機能構成図である。図２は、この装置を使用した監視制御システムの構成例である。

図２のシステム構成において、監視制御システム５０は、上位制御所装置２０ａ、制御中継所装置２０ｂ、電力センター装置２０ｃ、電力所装置２０ｄおよび被制御所である変電所１００に設置されるＩＰ式遠隔監視制御装置（以下、「ＩＰＴＣ」と略す）１０が、インターネット・プロトコル（以下、「ＩＰ」と略す）により伝送できるＩＰ網３０によって接続されている。各装置２０ａ〜２０ｄ，１０は、それぞれ必要により複数設けられる。制御所装置２０ａ，制御中継所装置２０ｂ，電力センター装置２０ｃ，および電力所装置２０ｄは、それぞれ制御所，制御中継所，電力センター，電力所に設置され計算機によって実現される監視制御装置であり、ＩＰＴＣ１０に対して監視制御するための情報の伝送を行う。以下の説明において、装置２０ａ〜２０ｄを総称して制御箇所装置２０という。

図１に示すように、上記したＩＰＴＣ１０は、上記複数の制御箇所装置２０とＩＰ網３０を介して接続される。ＩＰＴＣ１０は、全体の処理を行う伝送制御手段１１と入出力手段６ｘ、６ｙ、６ｚとで構成される。伝送制御手段１１は、制御箇所装置２０との間で制御情報の送受信を行うＩＰ送受信手段１と、制御情報処理としての制御権有無の判定を行う制御権判定手段２と，制御権の設定データを格納する制御権テーブル（ＴＢ）２ａを含むデータベース（以下、「変電所ＤＢ」という）１２と、制御権判定手段２から出力された判定情報に基づいて出力手段６ｘに制御信号を出力する制御出力手段３と、表示情報処理用の表示入力手段４と、計測情報処理用の計測入力手段５とで構成される。

また、ＩＰＴＣ１０の外部に装置を保守、試験するための保守ツール４０が必要時に接続される。ＩＰ送受信手段１は、ＩＰ網３０から受信される情報の宛先アドレスがＩＰＴＣ１０のアドレスの場合、その情報を入力し、また、ＩＰＴＣ１０の情報を必要な制御所などに宛先アドレスと送信元アドレスを付けてＩＰ網３０に送信するものである。制御権判定手段２は、受信した情報が制御情報であれば、その送信元アドレスより送信した制御箇所を確認し、制御情報内の制御対象機器のアドレス、いわゆる、ポジション番号より制御権テーブル２ａを参照し、該当するポジションの制御の可否（制御権）を判定する。

制御出力手段３は、制御権がある制御情報より該当するポジションの機器とインタフェースしている出力用入出力手段６ｘを駆動するものである。表示入力手段４は、機器の状態を表す接点などの表示情報を入力する表示用入出力手段６ｙから出力される「１」，「０」情報を入力して、その状態や変化した表示情報をＩＰ送受信手段１からＩＰ網３０を介して必要な制御箇所装置２０へ送信するための処理を行うものである。計測入力手段５は、アナログ値やデジタル値の計測情報を計測用入出力手段６ｚより入力し、計測情報として制御箇所装置２０へ送信する処理を実行する。

図３は、制御権テーブル２ａを含む変電所ＤＢ１２の構成の一例である。変電所ＤＢ１２は、監視制御される機器や故障情報を項目として、図４に示すような系統構成データを項目毎にその接続先などの情報や、各機器の遮断容量などの定格などの情報を記憶している。また、ＩＰＴＣ１０に必要な項目毎のＩＤであるワードとビットで表すポジション番号が、項目毎に割り当てられている。そして、このポジション毎および制御箇所毎の制御の可否を表す制御権の情報が設定されている。制御権テーブル２ａを含む変電所ＤＢ１２のデータは、パーソナルコンピュータなどで構成された外部の保守ツール４０、または、後述する制御箇所の装置から伝送で設定変更、いわゆるダウン・ライン・ローディング（以下、「ＤＬＬ」と略す）機能で変更することができる。

本一実施の形態の作用を図１の機能構成図と、図３の変電所ＤＢ表と、図５の制御権処理フローチャートを用いて説明する。いま、制御所２０ａが○○ＣＢ６３を制御するとき、制御所装置２０ａは、ＩＰＴＣ１０のＩＰアドレスと、○○ＣＢ６３のポジション番号１１（ワード番号：１，ビット：１）を付加した制御情報をＩＰ網３０に送出する。ＩＰＴＣ１０は、この送出された制御情報の宛先アドレスが自身のＩＰアドレスと一致するため、これをＩＰ送受信手段１で受信し（Ｓ１０１）、制御情報であるため制御権判定手段２に入力する。この制御権判定手段２は、この制御情報内のポジション番号をもとに変電所ＤＢ１２内の制御権テーブル２ａを参照する（Ｓ１０２）。図３に示すように制御所装置２０ａの制御権は有り（○）のためこの制御情報は、次の制御出力手段３に渡され（Ｓ１０３）、この制御出力手段３は、制御情報に従って該当するポジションの入出力手段６ｘを駆動して出力させる（Ｓ１０４）。

いま、この同じポジション番号１１の○○ＣＢ６３を制御中継所装置２０ｂが、同じく制御情報をＩＰＴＣ１０に送信したとする。ＩＰＴＣ１０は、上記の処理によって制御権テーブル２ａを参照する（Ｓ１０２）。この場合は、制御中継所装置２０ｂは制御権なし（×）のため制御権判定手段２はこの制御情報をロックし、出力しない（Ｓ１０３）。同様に電力センター装置２０ｃが○○ＣＢ６３の制御情報を送信した場合は、制御権テーブル２ａにおいて制御権ありが（○）のため、ＩＰＴＣ１０は、制御情報と同じ処理で制御出力する。

以上、本実施の形態によれば、ＩＰＴＣ１０の変電所ＤＢ１２に、制御項目単位に複数の制御所毎の制御の可否の制御権テーブル２ａを持つことによって、従来制御所毎に同じ制御権テーブルを持ち、別々に管理していたものを、ＩＰＴＣ１０のみでの単純な管理でよくなり、しかも機器毎の作業や保守が監視制御運用中にも容易にできる。

なお、現地の監視・制御には、受電盤等の制御装置が必要となるため、この機能をＩＰＴＣ１０内に設けることによって受電盤が削減できコスト低減が期待できる。

上記は、制御権判定手段２や制御権テーブル２ａをＩＰＴＣ１０に備えるようにしたが、制御中継所装置２０ｂに設けるようにしても良い。この場合、他の制御箇所の装置（たとえば制御所装置２０ａは、宛先アドレスを制御中継所装置２０ｂのＩＰアドレスに設定して、制御対象機器の制御情報を送信する。この制御情報は、制御中継所装置２０ｂによって受信され、制御権判定手段２によって送信元の制御箇所装置が当該機器に対する制御権を有しているか否かを判定する。そして、制御権を有している場合は、その機器を管理するＩＰＴＣ１０のＩＰアドレスを宛先アドレスとして、制御情報を送信する。なおＩＰＴＣのアドレスは、上位の制御箇所で管理するようにしても良い。

次に、本実施の形態の応用例を説明する。
図６は、図１の機能構成に加えて、変電所ＤＢ１２およびその中の制御権テーブル２ａの内容を、ダウン・ライン・ローディングによって現地，制御箇所あるいはＩＰ網に接続された別の箇所から設定変更するＤＬＬ手段１３を設けた点で上記一実施の形態と構成を異にし、その他の構成においては一実施の形態と実質的に同じ構成である。

以下、このＤＬＬ手段１３の作用を説明する。
制御権テーブル２ａを制御所装置２０ａから変更する場合、制御所装置２０ａは、制御権テーブル２ａの制御権設定データを事前または直前に読み出し、その制御権設定データを制御所装置２０ａの画面などに表示し、必要な手順に従って変更処理を実行する。この操作により制御権設定データの変更情報がＩＰＴＣ１０に送信され、ＩＰ送受信手段１で受信される。受信した情報はＤＬＬ情報のためＤＬＬ手段１３は、変電所ＤＢ１２内の制御権テーブル２ａを受信されたＤＬＬ情報に従って変更する。この機能は、制御権と同様、特定の制御箇所または別の箇所からのみ変更できるようにしてもよい。また、同じ手順により、パソコンなどで構成された保守ツール４０を、ＩＰ送受信手段１を介して、またはＤＬＬ手段１３に直接アクセスできる別の手段を介して接続し、この保守ツールによって制御権テーブル２ａを現地で変更設定ができる。

以上、本実施の形態によれば、制御所や他のＩＰ網に接続されている遠方の箇所から各機器の、しかも制御所毎の制御権を設定変更できるとともに、現地でも簡単な保守ツールにより同じ制御権を変更できることによって、各機器への作業や保守などの効率が向上する。

本発明は、上述の実施の形態に限定されること無く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。たとえば、ＩＰＴＣ１０をサーバとして構築し、系統構成データおよび機器の状態データをもとに監視制御のためのスケルトン画面を生成し、制御箇所の装置からＩＰ網を通してアクセスできるように保存するようにしても良い。

ＩＰＴＣにＷＥＢ機能を付加することによって、ＩＰ網内の電力所や電力センター（維持担当箇所）など任意な箇所から監視・制御が可能となり、この場合、制御中継所等のバックアップ装置が不要になる。

また、監視・制御に必要な情報は各制御箇所に必要で設備変更時には、合わせて全ての制御箇所の監視制御装置でデータ修正が必要なため、費用および手間がかかっているが、ＩＰＴＣ内にスケルトン画面など監視制御に必要なデータを保存し、そのデータを各装置で共有することによってデータの一元化が行えるため、設備変更時に各装置でのデータ修正が不要となり費用および手間が削減できる。

勿論、ＷＥＢ機能を制御中継所装置側に設け、制御中継所装置の要求に応じてＩＰＴＣから制御中継所装置へ系統構成データと機器の状態データを送り制御中継所装置においてスケルトン画面を作成するようにしてもよい。これにより、多数の変電所等に設置されるＩＰＴＣを小型安価に構築することができ、システム全体のコストダウンを図ることができる。

本発明は、電力系統の監視制御のほか、ガス・水道等の設備の監視制御、プラントの監視制御に利用することができる。

本発明の一実施の形態による遠隔監視制御装置の機能構成図である。 図１の遠隔監視制御装置のシステム構成図である。 図１の遠隔監視制御装置の制御権テーブルを含む変電所データベースである。 図３の変電所データベースの元となる変電所の単線結線図である。 一実施の形態による遠隔監視制御装置の制御権処理方法の手順を説明するためのフローチャートである。 一実施の形態の応用による機能構成図である。 従来の監視制御システムの構成図である。 従来の遠隔監視制御装置の構成図である。 図７の遠隔監視制御装置の制御権テーブルである。

符号の説明

１ ＩＰ送受信手段
２ 制御権判定手段
２ａ 制御権テーブル
３ 制御出力手段
４ 表示入力手段
５ 計測入力手段
６ｚ、６ｙ、６ｚ６ａ，６ｂ，６ｃ 入出力手段
８ａ、８ｂ、８ｃ モデム
１０ ＩＰ式遠隔監視制御装置（ＩＰＴＣ）
１０Ｘ 遠隔監視制御装置
１１ 伝送制御部（手段）
１２ 変電所データベース
１３ ダウン・ライン・ローディング（ＤＬＬ）手段
１４ 制御権スイッチ
２０ 制御箇所装置
２０ａ 制御所装置
２０ｂ 制御中継所装置
２０ｃ 電力センター装置
２０ｄ 電力所装置
３０ ＩＰ網
３０Ｘ １：１通信網
４０ 保守ツール
５０ 監視制御システム
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ 電圧階級毎の配電盤と機器群
１００ 変電所

Claims (2)

1. 夫々ＩＰ網に繋がり、被制御所の機器を監視制御する制御所装置と、前記制御所装置から送信される前記被制御所の機器への制御情報を中継する制御中継所装置と、前記被制御所に設置されるＩＰ式遠隔監視制御装置と、を有する監視制御システムであって、
   前記制御所装置には、前記被制御所の機器を監視制御する制御情報を、前記制御中継所装置の宛先アドレスに送信する手段を備え、
   前記制御中継所装置には、被制御所の機器毎に該機器を制御可能な制御所を特定するための制御権設定情報を保存する制御権テーブルと、前記制御権テーブルの制御権設定情報に基づいて、前記制御所装置から送られてくる前記機器に対する制御情報の出力の可否を判定する制御権判定手段と、該制御権判定手段の判定結果が「可」である場合にのみ、該制御情報を、前記機器を管理するＩＰ式遠隔監視制御装置の宛先アドレスへ送信する手段と、を備え、
   前記ＩＰ式遠隔監視制御装置は、前記制御中継所装置から送信された制御情報に基づき、前記機器を制御すること特徴とする監視制御システム。
2. 請求項１記載の監視制御システムにおいて、
   前記ＩＰ式遠隔監視制御装置は、系統構成データおよび各機器の状態データを保存する手段と、前記制御中継所装置の要求に応じて前記系統構成データを該制御中継所装置へ送信する一方、機器の状態変化を検出することによって該機器の状態データを制御中継所装置へ送信する手段と、を備え、
   前記制御中継所装置は、前記ＩＰ式遠隔監視制御装置から送られてきた前記系統構成データおよび前記状態データをもとに監視制御のためのＷＥＢ画面を生成しＩＰ網を通してアクセス可能に保存する手段を備え、
   前記制御所装置から前記制御中継所装置へアクセスすることによって前記ＷＥＢ画面を通して被制御所の機器の監視制御を可能にすることを特徴とする監視制御システム。

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