JP5259663B2 - 計測装置およびプログラム - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、計測装置およびプログラムに関する。
変電所は、電力を需要家に届ける役割を持つと同時に、漏電、地絡、機器の故障といった異常が起きた箇所を即時に遮断する保護システムを備える。異常を検知するために、変電所に備えられた多くの保護リレーが電力線に通る電気の電流、電圧値などの物理量を多数の箇所で頻繁に計測する。典型的な変電所における保護リレーは、建屋内に設置され、屋外に敷設された電力線の計測地点と複数のアナログケーブルで接続される。そのため、変電所には長距離で大量のケーブルが敷設される。
一方、従来、ディジタルネットワークを活用して変電所における大量のケーブルを削減する送電線保護システムが提案されている。このような送電線保護システムでは、電力線近くに設置される計測装置（マージングユニットやブリック）が、複数のアナログケーブルで入力された物理量をディジタル化して、例えばイーサネット（登録商標）などのディジタルネットワークによる少量のケーブルを介して保護リレーへ送信する。ディジタルネットワークを利用した保護システムは、ケーブル量を低減できるという利点がある。
米国特許第７６９３６０７号明細書
J.-C. Tournier, K. Weber, and C. Hoga, "Precise Time Synchronization on a High Available Redundant Ring Protocol," in Proc. IEEE International Symopsium on Precision Clock Synchronization for Measurement, Control and Communication(ISPCS 2009), Brescia, Italy, Oct. 2009.
一般に、１台の保護リレーは、複数地点における物理量の時系列データを解析して送電線などの異常を検知するため、測定タイミングを高精度に把握する必要がある。また、系統保護システム内における個々の保護リレーは、電力系統内の異なるエリアを監視するため、１箇所のエリアを管轄する保護リレーや計測装置に異常が起きても、他のエリアを管轄する機器はそれとは関係なく正常に動作することが望まれる。そこで、同様の考えから、時刻同期機能の障害が影響する可能性のある範囲を限定できることが望ましい。
一方、保護リレーと計測装置とをケーブルで直接接続し、保護リレーからの信号を受信したタイミングで計測装置が物理量を計測する方法は、一台の保護リレーの時刻同期機能に障害が起きても他の保護リレーに影響が及ばない。しかしながら、通信しあう１台の保護リレーと１台の計測装置につき１本のケーブルを必要とする。また、伝送遅延を一定に保つためリングやスター型といったネットワークを構成できないため、大量のケーブルを必要とする。
本発明は、時刻同期システムの高信頼性とネットワーク構成の柔軟性を兼ね備えた保護システムを提供することを目的とする。
第１の実施形態の計測装置は、物理量を入力する入力部と、クロックを発生しクロックを計数したカウント値を出力するクロック出力部と、時刻情報を含む第１のメッセージを受信する受信部と、第１のメッセージに含まれる時刻情報と、第１のメッセージを受信した際にクロック出力部から出力されたカウント値とに基づいて、物理量を入力部から取得するタイミングを調整する調整部と、調整部で調整されたタイミングで物理量の値を取得し、取得した物理量の値を含む第２のメッセージを生成する生成部と、第２のメッセージを第１のメッセージの送信元の機器に送信する送信部とを備え、調整部は、複数の機器に対するタイミングをそれぞれ求め、求められたタイミングのうち最も時刻の早いタイミングを次に物理量を取得するタイミングとすることを特徴とする。
第１の実施形態に係る計測装置を適用可能な送電線保護システムを示す図。 各計測装置と各保護リレーとの関係を示す図。 第１の実施形態に係る計測装置の構成を示すブロック図。 第１の実施形態によるテーブルのデータを示す図。 第１の実施形態に適用可能な保護リレーの構成を示す図。 物理量データフレームの送信処理を示すシーケンス図。 第１の実施形態の物理量データフレーム送信処理を示すフローチャート。 値I＿samplingと値I＿correctionとの関係を示す図。 各装置毎に次回の計測までのクロック数が異なることを説明する図。 第１の実施形態の第１の変形例による送電線保護システムを示す図。 第１の実施形態の第２の変形例による送電線保護システムを示す図。 第１の実施形態の第３の変形例による計測装置の構成を示す図。 第１の実施形態の第４の変形例による計測装置の構成を示す図。 第１の実施形態の第４の変形例による計測装置の構成を示す図。 ２の計測装置の計測タイミングが異なることを説明する図。 第２の実施形態に係る保護リレーの構成を示すブロック図。 第２の実施形態によるテーブルのデータを示す図。 物理量の時系列データの例を示す図。 第２の実施形態に適用可能な計測装置の構成を示す図。 物理量データフレームの送信処理を示すシーケンス図。 物理量データフレームに基づく送電線異常の検証処理のフローチャート。 第２の実施形態の第１の変形例による保護リレーの構成を示す図。 第２の実施形態の第２の変形例による保護リレーの構成を示す図。 第２の実施形態の第２の変形例による保護リレーの構成を示す図。 第２の実施形態の第３の変形例による保護リレーの構成を示す図。 第２の実施形態の第３の変形例による保護リレーの構成を示す図。
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る計測装置は、物理量の送信先となる全ての保護リレーの時刻を把握する。また、保護リレー同士は、互いの時刻を同期しない。計測装置は、物理量を計測するタイミングを、物理量の送信先である保護リレーの時刻に従って決定する。つまり、複数の計測装置が同じ保護リレーへ物理量を送信する場合、各計測装置は、保護リレーの時刻に基づき同じタイミングで物理量を計測する。また、１台の計測装置が複数の保護リレーへ物理量を送信する場合、計測装置は、各保護リレー毎に異なるタイミングで物理量を計測する。
このように構成された本第１の実施形態によれば、ある保護リレーの時刻に障害が発生した場合であっても、他の保護リレーに送信する物理量の計測タイミングが影響されないため、障害の波及を防止できる。
以下では、第１の実施形態における計測タイミングの決定方法を詳細に説明する。図１に例示する送電線保護システムは、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、遮断器１１０〜１１２、開閉器１１３〜１１５、送電線１１６〜１１８、母線保護リレー１３０を含む。
保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０は、例えばイーサネット（登録商標）などのディジタルネットワークに接続される。図１における保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、遮断器コントローラ１１９〜１２１、ならびに、母線保護リレー１３０は、リング型のネットワークを構成する。リング型のネットワークは、例えば国際標準規格ＩＥＣ６２４３９−３(International Electrotechnical Commission 62439-3)が規定するHighly Availablity Seamless Ringでもよいし、ＩＥＥＥ ８０２．５(Institute of Electrical and Electronics Engineers 802.5)、ＩＥＥＥ８０２．４、ＦＤＤＩ(Fiber Distributed Data Interface)といったＭＡＣ(Media Access Control)方式に対応したネットワークでもよい。
計測装置１０４〜１０９は、それぞれ対応する送電線１１６〜１１８に関する物理量を計測する。この例では、計測装置１０４および１０５が送電線１１６に関する物理量を計測し、計測装置１０６および１０７が送電線１１７に関する物理量を計測する。また、計測装置１０８および１０９が送電線１１８に関する物理量を計測する。
計測装置１０４〜１０９に計測される物理量は、例えば送電線１１６〜１１８により送電される電流の電流値および電圧値である。当該電流の交流周波数を物理量としてさらに計測してもよい。これに限らず、計測装置１０４〜１０９は、計測ポイントにおける温度、湿度、圧力、風力量、水流量といった情報を物理量としてさらに測定してもよい。
典型的な変電所では、通常、１つの計測装置が故障しても保護リレーが同じ位置の物理量を取得できるよう、それぞれ２箇所の物理量を計測する計測装置を２台設置し、物理量の計測手段を冗長化する。例えば、図１の例では、計測装置１０４、１０６および１０８が、それぞれ計測装置１０５、１０７および１０９と略同じ位置の物理量を計測する。なお、本第１の実施形態の実施に当たっては、このように計測装置を冗長化しなくてもよい。
計測装置１０４〜１０９は、図２に示す関係に従い、保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０から、時刻を示す時刻情報を含むメッセージ（以下では、Syncメッセージと呼ぶ）をネットワークを介して受信する。保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０は、Syncメッセージを送信する時刻を示す時刻情報を、当該Syncメッセージに対して記述する。
例えば、計測装置１０４〜１０９は、保護リレー１０１〜１０３のうち対応する保護リレーから送信されたSyncメッセージを受信する。各計測装置１０４〜１０９は、さらに、母線保護リレー１３０から送信されたSyncメッセージを受信する。すなわち、計測装置１０４〜１０９は、複数の送信元からSyncメッセージを受信できる。また、保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０は、それぞれ複数の送信先に対してSyncメッセージを送信できる。
そして、計測装置１０４〜１０９は、Syncメッセージに含まれる時刻情報を利用して計測タイミングを調整して物理量を計測し、図２に示す関係に従って保護リレー１０１〜１０３および母線保護リレー１３０に対して物理量の値を含むメッセージ（以下では、物理量データフレームと呼ぶ）を送信する。
ここで、計測装置１０４〜１０９は、物理量を計測する計測タイミングを、送信先の保護リレーの時刻に換算したときに当該計測タイミングが等間隔になるように調整する。なお、計測装置１０４〜１０９は、異なる保護リレー（例えば保護リレー１０１と母線保護リレー１３０）に対して送信する物理量の計測タイミングの間隔が予め決められた時間内であった場合、計測を一度で済ませてもよい。
計測装置１０４および１０５は、保護リレー１０１に対して、計測装置１０６および１０７は保護リレー１０２に対して、計測装置１０８および１０９は保護リレー１０３に対して、それぞれ物理量データフレームを送信する。また、計測装置１０４〜１０９は、それぞれ母線保護リレー１０３に対して物理量データフレームを送信する。計測装置１０４〜１０９は、物理量データフレームをユニキャストで送信してもよいし、マルチキャストで送信してもよい。
保護リレー１０１〜１０３は、計測装置１０４〜１０９から受信した物理量データフレームに含まれる物理量を解析し、送電線における異常を検知する。異常を検知した場合、保護リレー１０１〜１０３は、ネットワークを介してそれぞれ遮断器コントローラ１１９〜１２１に遮断指令を送信する。また、典型的な変電所に本第１の実施形態を適用する場合、保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０は、自身の時刻が記されたSyncメッセージをマルチキャストで定期的に送信する。この例に限らず、保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０は、ユニキャストを用いてSyncメッセージを計測装置１０４〜１０９に対し、図２に示す関係に従い定期的に送信してもよい。
なお、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０の対応関係は、図２に示す関係に限られるものではなく、他の組み合わせであってもよい。特に、各計測装置１０４〜１０９が物理量データフレームを送信する送信先の保護リレー数は、異なっていてもよい。この場合であっても、本第１の実施形態においては、各計測装置１０４〜１０９は、少なくとも、物理量データフレームの送信先である装置からSyncメッセージを受信する。
遮断器コントローラ１１９〜１２１は、それぞれ対応する保護リレー１０１〜１０３から遮断指令を受信すると、それぞれ対応する遮断器１１０〜１１２に対して遮断信号を送る。遮断器コントローラ１１９〜１２１と遮断器１１０〜１１２との間は、それぞれアナログの制御ケーブルで接続される。遮断器１１０〜１１２は、それぞれ送電線１１６、１１７および１１８を遮断する機能を備える。開閉器１１３〜１１５は、保守などのために必要に応じて送電線１１６〜１１８をそれぞれ開閉する機能を備える。
図１における計測装置１０４〜１０９が保護リレー１０１〜１０３および母線保護リレー１３０の時刻を取得する方法は、特に限定されない。例えば、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０は、ＩＥＥＥ１５８８またはＮＴＰ(Network Time Protocol)に準拠した機能を備えてもよい。第１の実施形態では、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０がＩＥＥＥ１５８８の１ｓｔｅｐ方式およびＰｅｅｒ ｄｅｌａｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍと呼ばれる方式に準拠する場合の例を説明する。
すなわち、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０がSyncメッセージを送信または転送する際に、推定される転送処理時間を示す情報をSyncメッセージに含める。また、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０は、隣接する機器へPdelay＿Reqメッセージを送信する機能、および隣接機器からPdelay＿Reqメッセージを受信し、Pdelay＿Responseメッセージを返送する機能、およびPdelay＿Responseメッセージを受信し、隣接機器との間のケーブル中の伝送遅延時間を計算する機能を備える。
Pdelay＿Reqメッセージは、Pdelay＿Reqメッセージ送信時の時刻を示す情報が含まれる。また、Pdelay＿Responseメッセージには、Pdelay＿Reqメッセージ受信時の時刻およびPdelay＿Responseメッセージ送信時の時刻を示す情報が含まれる。
図３において、計測装置５００は、図１における計測装置１０４〜１０９に該当する。本第１の実施形態に係る計測装置５００は、通信インタフェース５０１および５０２、ネットワーク処理部５０３、ＭＵＸ（マルチプレクサ）５０５、ＤＥＭＵＸ（デマルチプレクサ）５０６、ＣＰＵ(Central Processing Unit)５１２、時刻計算部５１３、記憶部５１４、ＤＭＡ(Direct Memory Access)コントローラ５１６、水晶発振器５１５、タイミング調整部５１７、フレーム生成部５１８、ならびに、Ａ／Ｄ変換部５１９を備える。
ＣＰＵ５１２は、例えば汎用のプロセッサであり、記憶部５１４に記憶されたプログラムに従い、図示されないＲＡＭ(Random Access Memory)をワークメモリとして、この計測装置５００の全体の動作を制御する。バス５３０は、ＣＰＵ５１２、時刻計算部５１３、記憶部５１４、ＤＭＡコントローラ５１６、タイミング調整部５１７およびフレーム生成部５１８を、互いに通信可能にするために接続する。
水晶発振器５１５は、水晶を利用した、所定の周波数で発振する発振器と、当該発振器で発生した発振信号の発振数をカウントするクロックカウンタを含む。水晶発振器５１５から出力されるクロックカウンタの値から求めた時刻は、当該計測装置５００における時刻を示す時刻情報に相当する。クロックカウンタは、ネットワーク処理部５０３、時刻計算部５１３およびタイミング調整部５１７に供給される。
通信インタフェース５０１および５０２は、例えばイーサネット（登録商標）、無線ＬＡＮ(Local Area Network)といった通信方式に対応したインタフェースである。ネットワーク処理部５０３は、通信方式に対応したＭＡＣ(Media Access Control)処理を行い、入力されたフレームを適切な出力先のモジュールへ出力する。ネットワーク処理部５０３は、フレームの宛先およびフレームの入力元のモジュールに応じて、出力先のモジュールを選択する。より具体的には、ネットワーク処理部５０３は、ＭＵＸ５０５から入力されたフレームを通信インタフェース５０１および５０２のうち少なくとも一方に出力する。
また、ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０１または５０２から入力された、宛先アドレスが計測装置５００であるフレームをＤＥＭＵＸ５０６に対して出力する。ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０１から入力された、宛先アドレスがユニキャストアドレスであり且つ宛先アドレスが計測装置５００ではないフレームを、通信インタフェース５０２へ出力する。同様に、ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０２から入力された、宛先アドレスがユニキャストアドレスであり且つ宛先アドレスが計測装置５００ではないフレームを通信インタフェース５０１へ出力する。
さらに、ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０１から入力された、宛先アドレスがマルチキャストアドレスであるフレームを、通信インタフェース５０２およびＤＥＭＵＸ５０６に対して出力する。同様に、ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０２から入力された、宛先アドレスがマルチキャストアドレスであるフレームを、通信インタフェース５０１およびＤＥＭＵＸ５０６に対して出力する。
なお、ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０１または５０２から入力されたフレームのうち、一度受信した同一のフレームを破棄することができる。
ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０１または５０２におけるフレームの入出力時に、水晶発振器５１５のクロックカウンタを、当該入出力時の時刻を示すタイムスタンプとして保持する。ＭＵＸ５０５は、複数のモジュールの何れかからフレームを取得し、転送する。ＤＥＭＵＸ５０６は、Syncメッセージを時刻計算部５１３へ出力すると共に、少なくともSyncメッセージ以外のフレームをＤＭＡコントローラ５１６に転送する。
これに限らず、ＤＥＭＵＸ５０６は、Syncメッセージを時刻計算部５１３およびＤＭＡコントローラ５１６へ出力してもよい。また、ＤＥＭＵＸ５０６は、Pdelay＿ReqメッセージおよびPdelay＿Responseメッセージを、時刻計算部５１３およびＤＭＡコントローラ５１６の少なくとも一方に出力してもよい。
時刻計算部５１３は、入力されたSyncメッセージに含まれる、Syncメッセージを送信した時刻を示す時刻情報を利用して、Syncメッセージの送信元である保護リレーのクロックによる時刻を計算する。また、時刻計算部５１３は、記憶部５１４に、保護リレーの時刻を水晶発振器５１５のクロックカウンタの値に変換するためのパラメータ（以下では、変換パラメータと呼ぶ）を保存する。
記憶部５１４は、例えば不揮発性の半導体メモリやハードディスクドライブなどからなり、ＣＰＵ５１２が動作するためのプログラムが記憶される。記憶部５１４は、さらに、当該計測装置５００の通信先の保護リレーのアドレスと、上述の変換パラメータと、物理量の計測頻度と、計測開始時のクロックカウンタの値とで構成されるレコードを、少なくとも１つ以上含むテーブルを保持する。
図４に例示するデータは、保護リレーまたは母線保護リレー毎のレコードからなるテーブルとして記憶部５１４に保存される。各レコードは、インデックスで識別される。保護リレーのアドレスは、当該計測装置５００が保護リレーにアクセスする際に用いるアドレスであって、例えばイーサネット（登録商標）のＭＡＣアドレスを用いることができる。これに限らず、保護リレーのアドレスとして、保護リレーのＩＰ(Internet Protocol)アドレスを用いてもよい。
変換パラメータは、例えば、保護リレーの時刻で換算した水晶発振器５１５の周波数（換算周波数と呼ぶ）、Syncメッセージ受信時における保護リレーの推定時刻、ならびに、Syncメッセージ受信時における水晶発振器５１５のクロックカウンタの値である。換算周波数は、例えば、２のSyncメッセージに含まれる時刻情報の差分と、当該２のSyncメッセージを通信インタフェース５０１または５０２で受信した際にネットワーク処理部５０３に保持されたタイムスタンプの差分との比に基づき算出することができる。
なお、換算周波数は、保護リレーにおける時刻の進行速度と、計測装置５００における時刻の進行速度との違いを表す。換言すれば、換算周波数と水晶発振器５１５に規定の発振周波数とを比較することで、保護リレーにおいて時刻を計測するクロックにより規定される１秒と、計測装置５００における水晶発振器５１５から出力されるクロックカウンタにより規定される１秒との違いを知ることができる。
図４の例では、変換パラメータとして、さらに物理量の計測頻度と計測開始時のクロックカウンタとが含められている。物理量の計測頻度は、例えば保護リレーの時刻で換算した１秒当たりに、当該計測装置５００が物理量を計測する回数である。計測開始時のクロックカウンタは、予め設定されるかまたは保護リレーから通知された、保護リレーの時刻を水晶発振器５１５のクロックカウンタに変換した値である。計測装置５００は、クロックカウンタの値がこの計測開始時のクロックカウンタで指定された値になると、計測動作を開始する。
ＤＭＡコントローラ５１６は、ＣＰＵ５１２が生成したフレームをＭＵＸ５０５に対して出力すると共に、ＤＥＭＵＸ５０６から入力されたフレームを記憶部５１４に記憶させる。タイミング調整部５１７は、当該計測装置５００における物理量の計測タイミングを決定する。また、タイミング調整部５１７は、内部に次の物理量の計測タイミングまでのクロック数を保持するカウンタを備える。
Ａ／Ｄ変換部５１９は、外部の装置で計測された物理量のアナログ信号（物理量信号）を、ディジタルデータによる物理量に変換する。このＡ／Ｄ変換部５１９は、本第１の実施形態における計測部に該当する。フレーム生成部５１８は、タイミング調整部５１７から計測タイミングを示す信号を受けたときに、Ａ／Ｄ変換部５１９からディジタル化された物理量を取得し、この物理量の値を含む物理量データフレームを生成する。生成された物理量データフレームは、ＭＵＸ５０５に対して出力される。
図５に示される保護リレー１４００’は、図１で示した保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０に相当する。保護リレー１４００’は、通信インタフェース１４０１および１４０２、ネットワーク処理部１４０３、水晶発振器１４０４、ＤＥＭＵＸ１４０５、ＭＵＸ１４０６、ＣＰＵ１４０７、ＤＭＡコントローラ１４０８、時刻提供部２２０９、リレー演算部１４１１、ならびに、記憶部１４１２を備える。
ＣＰＵ１４０７は、例えば汎用のプロセッサであり、記憶部１４１２に記憶されたプログラムに従い、同じく図示されないＲＡＭをワークメモリとして、この保護リレー１４００’の全体の動作を制御する。バス１４３０は、ＣＰＵ１４０７、時刻提供部２２０９、記憶部１４１２、ＤＭＡコントローラ１４０８およびリレー演算部１４１１を、互いに通信可能に接続する。
なお、通信インタフェース１４０１および１４０２、ネットワーク処理部１４０３、水晶発振器１４０４およびＤＭＡコントローラ１４０８は、図３を用いて説明した計測装置５００における通信インターフェイス５０１および５０２、ネットワーク処理部５０３、水晶発振器５１５およびＤＭＡコントローラ５１６それぞれのモジュールと同等であるので、ここでの詳細な説明を省略する。
保護リレー１４００’において、ＤＥＭＵＸ１４０５は、通信インターフェイス１４０１または１４０２で受信したPdeley＿ResponseメッセージおよびPdeley＿Reqメッセージを時刻提供部２２０９に転送する。また、ＤＥＭＵＸ１４０５は、通信インターフェイス１４０１または１４０２で受信した物理量データフレームを、ＤＭＡコントローラ１４０８に転送する。ＤＭＡコントローラ１４０８は、ＤＥＭＵＸ１４０５から転送された物理量データフレームをＣＰＵ１４０７およびリレー演算部１４１１に転送する。
ＭＵＸ１４０６は、ＤＭＡコントローラ１４０８、時刻提供部２２０９およびリレー演算部１４１１からフレームを取得し、ネットワーク処理部１４０３に転送する。
時刻提供部２２０９は、水晶発振器１４０４から出力されるクロックカウンタに基づき、定期的にSyncメッセージを生成する。生成されたSyncメッセージは、ＭＵＸ１４０６を介してネットワーク処理部１４０３に転送され、通信インタフェース１４０１または１４０２により送信される。
また、時刻提供部２２０９は、Pdeley＿ReqメッセージおよびPdeley＿Responseメッセージを生成する。生成されたPdeley＿ReqメッセージおよびPdeley＿Responseメッセージは、ＭＵＸ１４０６を介してネットワーク処理部１４０３に転送され、通信インタフェース１４０１または１４０２により送信される。さらに、時刻提供部２２０９は、通信インタフェース１４０１または１４０２により受信され、ネットワーク処理部１４０３およびＤＥＭＵＸ１４０５を介して転送されたPdeley＿ReqメッセージおよびPdeley＿Responseメッセージを処理する。
記憶部１４１２は、例えばハードディスクドライブや不揮発性の半導体メモリからなり、ＣＰＵ１４０７が動作するためのプログラムが記憶される。記憶部１４１２は、さらに、送信先の計測装置それぞれに対する計測装置のアドレスを保持すると共に、通信インタフェース１４０１または１４０２で、複数の計測装置からそれぞれ受信した物理量データフレームに含まれる物理量の値を保持する。リレー演算部１４１１は、記憶部１４１２に保持した複数の物理量情報を用いて、送電線における異常を検証する。
次に、本第１の実施形態に係る計測装置の処理を説明する。図６は、計測装置１０４が保護リレー１０１に物理量の値を記述した物理量データフレームを送信する際の一例の処理を示す。図１の例では、計測装置１０４から出力された物理量データフレームは、計測装置１０５を介して保護リレー１０１に受信されることになる。
図６に示すシーケンスは、第１、第２および第３の、３のシーケンスに分類される。第１のシーケンスは、保護リレー１０１が定期的に送信したSyncメッセージを計測装置１０４が受信し、計測装置１０４は、受信したSyncメッセージに基づき保護リレー１０１の時刻を把握する。第２のシーケンスは、計測装置１０５および計測装置１０４が隣接する機器との間のケーブル中における通信遅延を定期的に測定する。第３のシーケンスは、計測装置１０４が保護リレー１０１に対し、物理量データフレームを定期的に送信する。
なお、これら第１〜第３のシーケンスは、それぞれ独立したタイミングで実行されてもよく、第１〜第３のシーケンスがどのような順番で行われてもよい。また、本第１の実施形態では、第２のシーケンスの実行を省略することができる。第２のシーケンスは、Syncメッセージの通信遅延を高精度に計測するために実行される。高精度に通信遅延を計測することで、計測装置は、保護リレー側の時刻を高精度に把握することができる。高精度が必要ない場合、計測装置は、第２のシーケンスの実行を省略可能である。
先ず、第１のシーケンスについて説明する。保護リレー１０１は、Syncメッセージ７０１をネットワークに対して送信する（ステップＳ７５１）。このSyncメッセージ７０１の宛先アドレスは、計測装置１０４のアドレス若しくはマルチキャストアドレスである。このSyncメッセージ７０１は、ステップＳ７５２で計測装置１０５に受信される。
計測装置１０５は、ステップＳ７５２で受信したSyncメッセージ７０１を、計測装置１０４に転送する。ステップＳ７５２におけるSyncメッセージ７０１の転送処理を、図３を参照しながら説明する。計測装置１０５（計測装置５００）において、通信インタフェース５０１がSyncメッセージ７０１を受信したと想定する。通信インタフェース５０１は、受信したSyncメッセージ７０１をネットワーク処理部５０３に対して出力する。ネットワーク処理部５０３は、水晶発振器５１５から出力されたクロックカウンタの値を、タイムスタンプとして取得する。
Syncメッセージ７０１の宛先アドレスは、計測装置１０４のアドレス若しくはマルチキャストアドレスであるため、ネットワーク処理部５０３は、Syncメッセージ７０１を通信インタフェース５０２へ出力する。Syncメッセージ７０１の宛先アドレスがマルチキャストアドレスの場合、ネットワーク処理部５０３は、さらにＤＥＭＵＸ５０６に対してSyncメッセージ７０１を出力する。通信インタフェース５０２は、ネットワーク処理部５０３から受け取ったSyncメッセージ７０１を、ネットワークに対して出力する。
なお、ネットワーク処理部５０３は、Syncメッセージ７０１の推定される転送処理時間D＿transと、Syncメッセージ７０１のCorrectionフィールドに記載された値D＿old＿correctionと、計測装置１０５と保護リレー１０１との間の通信遅延D＿pdelayとを用いて、下記の式（１）に従い値D＿new＿correctionを計算し、結果をSyncメッセージ７０１のCorrectionフィールドに含めてもよい。なお、転送処理時間D＿transは、予め決められた値を用いてもよい。
D＿new＿correction＝D＿trans＋D＿old＿correction＋D＿pdelay …（１）
また、ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０２にフレームを出力する直前且つ転送処理時間を計算する際に、水晶発振器５１５のクロックカウンタC＿transを取得し、通信インタフェース５０１からフレームが入力されたときのタイムスタンプC＿inと、予め決められたCorrectionフィールドの処理時間D＿proc＿correction、予め決められた水晶発振器５１５の周波数ｆを用いて、下記の式（２）を用いて転送処理時間D＿transを計算してもよい。
D＿trans＝ｆ×(C＿trans−C＿in＋D＿proc＿correction) …（２）
以上がステップＳ７５２における計測装置１０５の処理である。
計測装置１０４は、ステップＳ７５３でSyncメッセージ７０１を受信する。ステップＳ７５３におけるSyncメッセージ７０１の受信処理を、図３を参照しながら説明する。計測装置１０４（計測装置５００）において、通信インタフェース５０１がSyncメッセージ７０１を受信したと想定する。通信インタフェース５０１は、Syncメッセージ７０１をネットワーク処理部５０３に対して出力する。ネットワーク処理部５０３は、水晶発振器５１５から出力されるクロックカウンタを、タイムスタンプとして取得する。
Syncメッセージ７０１の宛先アドレスは、計測装置１０４のアドレス若しくはマルチキャストアドレスであるため、ネットワーク処理部５０３は、Syncメッセージ７０１をＤＥＭＵＸ５０６に対して出力する。Syncメッセージ７０１の宛先アドレスがマルチキャストアドレスの場合、ネットワーク処理部５０３は、さらに通信インタフェース５０２に対してSyncメッセージ７０１を出力する。その後の処理は、上述したステップＳ７５２における処理と同様である。
次に、ＤＥＭＵＸ５０６は、Syncメッセージ７０１の出力先を決定する。ＤＥＭＵＸ５０６は、入力されたフレームがSyncメッセージ７０１である場合に、当該フレームを時刻計算部５１３に出力し、それ以外のフレームを全てＤＭＡコントローラ５１６へ出力する。この場合は、入力されたフレームがSyncメッセージ７０１であるため、ＤＥＭＵＸ５０６は、当該Syncメッセージ７０１を時刻計算部５１３に対して出力する。
時刻計算部５１３は、ネットワーク処理部５０３から、Syncメッセージ７０１受信時のクロックカウンタを取得する。そして、時刻計算部５１３は、水晶発振器５１５の発振周波数を保護リレー１０１のクロックで換算した換算周波数を計算する。より具体的には、時刻計算部５１３は、Syncメッセージ７０１に記述されるSyncメッセージ７０１の送信時刻T＿sync＿send、記憶部５１４に保存していた前回受信したSyncメッセージの送信時刻、Syncメッセージ７０１受信時にネットワーク処理部５０３にタイムスタンプとして保持されたクロックカウンタ、ならびに、前回のSyncメッセージ受信時にタイムスタンプとして保持したクロックカウンタを用い、さらにSyncメッセージ７０１の通信遅延D＿syncを用いて換算周波数を計算する。
なお、Syncメッセージ７０１の通信遅延D＿syncは、予め決められた値でもよい。これに限らず、Syncメッセージ７０１の通信遅延D＿syncは、Syncメッセージ７０１のCorrectionフィールドに記された値でもよい。さらに、Syncメッセージ７０１の通信遅延D＿syncは、Syncメッセージ７０１のCorrectionフィールドに記された値に、第２のシーケンスで計測した計測装置１０５と計測装置１０４との間の通信遅延を加えた値でもよい。
時刻計算部５１３は、保護リレー１０１のクロックで換算した換算周波数を、例えばＰＩ(Proportional-Integral)制御、回帰解析、線形計画法などの方法で計算することができる。なお、時刻計算部５１３は、換算周波数を計算するために、今回および前回のSyncメッセージ受信時のSyncメッセージの受信時刻およびクロックカウンタだけでなく、それ以前に受信した１以上のSyncメッセージの受信時刻およびクロックカウンタの値を記憶部５１４に保存し、利用してもよい。これにより回帰解析、線形計画法などの方法を用いる場合に、換算周波数を精度良く推測できる。
時刻計算部５１３は、水晶発振器５１５の発振周波数を保護リレー１０１のクロックで換算した換算周波数を、記憶部５１４に保存する。
また、時刻計算部５１３は、下記の式（３）を用いてSyncメッセージ７０１受信時の保護リレー１０１の時刻T＿sync＿est＿recvを計算し、記憶部５１４に保存する。
T＿sync＿est＿recv＝T＿sync＿send＋D＿sync …（３）
さらに、時刻計算部５１３は、Syncメッセージ７０１受信時のクロックカウンタを、記憶部５１４に保存する。以上が、ステップＳ７５３における計測装置１０４の処理である。
次に、第２のシーケンスについて説明する。第２のシーケンスでは、隣接機器間の遅延を測定する。計測装置１０５および計測装置１０４は、定期的にPdelay＿Reqメッセージを隣接する機器に送信し、隣接する機器から送信されたPdelay＿Responseメッセージを受信する。図６では、計測装置１０４が計測装置１０５との間の通信遅延を計測し、計測装置１０５が保護リレー１０１との間の通信遅延を計測する様子が示されている。何れも処理方法は同じであるため、ここでは、計測装置１０４と計測装置１０５との間の通信遅延を計測する方法について説明する。
計測装置１０４は、ステップＳ７５４でPdelay＿Reqメッセージ７０５を送信する。このステップＳ７５４における処理を、図３を参照しながら説明する。計測装置１０４（計測装置５００）の時刻計算部５１３は、Pdelay＿Reqメッセージ７０５を生成する。ＭＵＸ５０５は、時刻計算部５１３からPdelay＿Reqメッセージ７０５を取得し、ネットワーク処理部５０３に対して出力する。ネットワーク処理部５０３は、Pdelay＿Reqメッセージ７０５の推定される送信時刻を、水晶発振器５１５のクロックカウンタの値を用いて計算し、当該送信時刻を示す推定送信時刻情報をPdelay＿Reqメッセージ７０５に記述する。
ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０１および通信インタフェース５０２のうち少なくとも一方に対してPdelay＿Reqメッセージ７０５を出力する。通信インタフェース５０１および／または通信インタフェース５０２は、Pdelay＿Reqメッセージ７０５をネットワークに対して出力する。以上がステップＳ７５４における計測装置１０４の処理である。
計測装置１０５は、ステップＳ７５５で、Pdelay＿Reqメッセージ７０５を受信する。ステップＳ７５５における計測装置１０５の処理を、図３を参照しながら説明する。なお、計測装置１０５は、通信インタフェース５０２でPdelay＿Reqメッセージ７０５を受信したと想定する。通信インタフェース５０２は、受信したPdelay＿Reqメッセージ７０５を、ネットワーク処理部５０３に対して出力する。
次に、ネットワーク処理部５０３は、Pdelay＿Reqメッセージ７０５が入力されたときのクロックカウンタを、水晶発振器５１５から取得する。ネットワーク処理部５０３は、ＤＥＭＵＸ５０６に対してPdelay＿Reqメッセージ７０５を出力する。ＤＥＭＵＸ５０６は、このPdelay＿Reqメッセージ７０５を、時刻計算部５１３に対して出力する。時刻計算部５１３は、Pdelay＿Reqメッセージ７０５に応じて、Pdelay＿Responseメッセージ７０６を生成する。そして、時刻計算部５１３は、Pdelay＿Reqメッセージ７０５受信時のクロックカウンタをネットワーク処理部５０３から取得する。
次に、時刻計算部５１３は、Pdelay＿Responseメッセージ７０６に対し、Pdelay＿Reqメッセージ７０５に記述された、Pdelay＿Reqメッセージ７０５の送信時刻およびPdelay＿Reqメッセージ７０５の受信時刻を記述する。時刻計算部５１３は、Pdelay＿Responseメッセージ７０６をＭＵＸ５０５に対して出力する。
ＭＵＸ５０５は、時刻計算部５１３から出力されたPdelay＿Responseメッセージ７０６を取得し、ネットワーク処理部５０３に対して出力する。ネットワーク処理部５０３は、Pdelay＿Responseメッセージ７０６の推定される送信時刻を、Pdelay＿Responseメッセージ７０６に対して記述する。ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０２に対してPdelay＿Responseメッセージ７０６を出力する。通信インタフェース５０２は、Pdelay＿Responseメッセージ７０６を送信する。以上が、ステップＳ７５５における処理である。
計測装置１０４は、ステップＳ７５６で、Pdelay＿Responseメッセージ７０６を受信する。ステップＳ７５６における計測装置１０４の処理を、図３を参照しながら説明する。なお、計測装置１０４は、Pdelay＿Responseメッセージ７０６を通信インタフェース５０１で受信したものと想定する。通信インタフェース５０１は、受信したPdelay＿Responseメッセージ７０６を、ネットワーク処理部５０３に対して出力する。ネットワーク処理部５０３は、Pdelay＿Responseメッセージ７０６が入力されたときの水晶発振器５１５のクロックカウンタを取得する。そして、ネットワーク処理部５０３はＤＥＭＵＸ５０６に対してPdelay＿Responseメッセージ７０６を出力する。
ＤＥＭＵＸ５０６は、時刻計算部５１３に対してPdelay＿Responseメッセージ７０６を出力する。時刻計算部５１３は、Pdelay＿Reqメッセージ７０５の送信時刻Pd＿req＿sendと、Pdelay＿Reqメッセージ７０５の受信時刻Pd＿req＿recvと、Pdelay＿Responseメッセージ７０６の送信時刻Pd＿resp＿sendと、Pdelay＿Responseメッセージ７０６の受信時刻Pd＿resp＿recvとを用いて、通信遅延Pd＿delayを、例えば下記の式（４）を用いて計算する。
Pd＿delay＝｛(Pd＿req＿recv−Pd＿req＿send)＋(Pd＿resp＿recv−Pd＿resp＿send)｝／２ …（４）
時刻計算部５１３は、ステップＳ７５３において換算周波数を計算するとき、計測装置１０４と計測装置１０５との間の通信遅延D＿pdelayとして、通信遅延Pd＿delayを使用してよい。これに限らず、時刻計算部５１３は、過去に計算した１以上のPd＿delayの値を用いて通信遅延Pd＿delay、ならびに、計測装置１０４と計測装置１０５との間の通信遅延D＿pdelayを求めてもよい。例えば、過去に計算した１以上の通信遅延Pd＿delayの平均値を利用する方法がある。以上が、ステップＳ７５６における処理である。
次に、第３のシーケンスについて説明する。第３のシーケンスでは、計測装置１０４が物理量の値を保護リレー１０１へ送信する。先ず、計測装置１０４は、ステップＳ７５７で、物理量データフレーム７０７をネットワークに対して送信する。
ステップＳ７５７における計測装置１０４（計測装置５００）の処理を、図３および図７を用いて説明する。タイミング調整部５１７は、内部に物理量の計測タイミングまでのクロック数を保持するダウンカウンタを備える（図示しない）。また、タイミング調整部５１７は、次に計測する物理量の送信先である装置（保護リレー）のレコードを指し示すインデックスを保持する。
図７に示すステップＳ１２０１において、タイミング調整部５１７は、記憶部５１４に保存されたテーブルにおける、計測開始時のクロックカウンタの値から、現在の水晶発振器５１５のクロックカウンタの値を減じた値を、ダウンカウンタに設定する（ステップＳ１２０１）。
タイミング調整部５１７は、ステップＳ１２０２で、水晶発振器５１５からクロックカウンタ信号を受信すると、ダウンカウンタの値が「０」であるか否かを判定する。判定の結果、若し、値が「０」より大きければ、処理をステップＳ１２０３に移行させてダウンカウンタの値を１だけ減じる。そして、当該計測装置１０４の動作が停止されていなければ（ステップＳ１２０８）、処理をステップＳ１２０２に戻す。
なお、計測装置１０４の動作の停止は、例えば作業員が当該計測装置１０４の動作を停止するなどの操作を表す。なお、この図７では、ステップＳ１２０８において計測装置１０４の動作が停止されているか否かを判定するように示されているが、動作停止の方法が電源ＯＦＦの場合、ここでの判定処理は行われない。
一方、タイミング調整部５１７は、ステップＳ１２０２でダウンカウンタの値が「０」であると判定した場合、図７に示すステップＳ１２０４を実行する。ステップＳ１２０４において、タイミング調整部５１７は、フレーム生成部５１８に対してインデックスを出力する。フレーム生成部５１８は、タイミング制御部５１７からインデックスを入力されると、Ａ／Ｄ変換部５１９からディジタル化された物理量を取得する。次に、フレーム生成部５１８は、物理量の値を記述した物理量データフレーム７０７を生成する（ステップＳ１２０５）。なお、フレーム生成部５１８は物理量データフレーム７０７の宛先アドレスを、インデックスが指し示すレコードが保持する保護リレーのアドレスに設定してもよい。ＭＵＸ５０５は、フレーム生成部５１８から物理量データフレーム７０７を取得し、ネットワーク処理部５０３に対して出力する。
なお、フレーム生成部５１８は、物理量データフレーム７０７に物理量の計測タイミングを示す情報を記述することができる。この計測タイミングを示す情報は、例えばネットワークに送信されるメッセージの順番を示すシーケンスナンバであってよい。クロックカウンタに基づく時刻情報（タイムスタンプ）を、当該計測タイミングを示す情報として用いることも可能である。計測タイミングを示す情報を物理量データフレーム７０７に記述することで、複数の計測装置から物理データフレームを受信した保護リレーは、それぞれの物理データフレームに記載された物理量が計測されたタイミングの関係を把握できるため、計測装置は同一時刻における複数地点の物理量を比較できる。
次のステップＳ１２０６で、ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０１および通信インタフェース５０２のうち少なくとも一方に対して、物理量データフレーム７０７を出力する。通信インタフェース５０１および／または通信インタフェース５０２は、この物理量データフレーム７０７を、ネットワークに対して送信する。
タイミング調整部５１７は、インデックスをフレーム生成部５１８に対して出力した後、次回物理量を計測するタイミングを決定する（ステップＳ１２０７）。ステップＳ１２０７において、タイミング調整部５１７は、記憶部５１４に記憶されたそれぞれの保護リレーのレコードについて、対象となる保護リレー（例えば保護リレー１０１）のクロックで換算した水晶発振器５１５の周波数である換算周波数F＿oscillatorと、１秒間当たりの計測回数を示す計測頻度F＿samplingとを用いて、下記の式（５）〜（７）により以下の値I＿sampling、値N＿correctionおよび値I＿correctionを計算する。なお、関数Floor(ｘ)は、値ｘを越えない最大の整数を返す関数とする。
I＿sampling＝Floor(F＿oscillator／F＿sampling) …（５）
N＿correction＝F＿oscillator−I＿sampling×F＿sampling …（６）
I＿correction＝Floor(N＿correction／I＿sampling) …（７）
値I＿samplingは、計測タイミングの間隔を水晶発振器５１５のクロック数で表した値である。ただし、値I＿samplingは、クロック単位の値であって、関数Floor()で少数点以下を切り落とされた値である。そのため、水晶発振器５１５が値I＿samplingの間隔で値F＿samplingの回数計測する時間は、若干１秒に満たない可能性がある。そこで、タイミング調整部５１７は、所定の割合で計測タイミングの間隔を１クロック分補正する。値N＿correctionは、１秒当たりの補正回数を表す。値I＿correctionは、何回計測する毎に補正するかを表す。
図８に値I＿samplingおよび値I＿correctionの関係を示す。基本的に、計測タイミングの間隔は値I＿correctionである。しかし、値I＿correctionで示す回数計測する毎に、計測タイミングの間隔は値I＿sampling＋１に補正される。
タイミング調整部５１７は、送信先の装置（例えば保護リレー１０１および１３０）のそれぞれについて、次回の計測タイミングまでのクロック数C＿next＿samplingを、値N＿correctionおよび値I＿correctionを用いて計算する。そして、タイミング調整部５１７は、各送信先の装置に対するクロック数C＿next＿samplingのうち最も値が小さいクロック数C＿next＿sampling＿minを求め、下記の式（８）を用いて、次回の計測タイミングまでのクロック数C＿samplingを決定する。
C＿sampling＝C＿next＿sampling＿min−(T＿current−T＿prev＿sampling) …（８）
なお、式（８）において、値T＿currentは、現在の水晶発振器５１５のクロックカウンタである。また、値T＿prev＿samplingは、タイミング調整部５１７がフレーム生成部５１８へインデックスを出力した時点での水晶発振器５１５のクロックカウンタである。つまり、値(T＿current−T＿prev＿sampling)は、タイミング調整部５１７が演算に要する時間を表す。
値C＿samplingが予め決められた時間よりも短い場合、タイミング調整部５１７は次の計測タイミングと今回の計測タイミングを統合してもよい。
図９を用いてタイミング調整部５１７が計測タイミングを統合してもよい場合を説明する。図９（ａ）および図９（ｂ）は、例えば、それぞれ保護リレー１０１および母線保護リレー１３０に対して送信する物理量を計測する計測タイミングを示すものとする。保護リレー１０１および母線保護リレー１３０それぞれに搭載される水晶発振器１４０４や、計測装置１０４に搭載される水晶発振器５１５の発振周波数は、周辺温度などの変化により、誤差を含む可能性がある。また、保護リレー１０１および母線保護リレー１３０が要求する物理量の計測間隔が異なる可能性がある。
この例では、図９（ａ）に例示する保護リレー１０１に対する計測タイミングの方が、図９（ｂ）に例示する母線保護リレー１３０に対する計測タイミングよりも間隔が長くなっている。また、図９（ａ）および図９（ｂ）において、各計測タイミングの間隔は補正される場合があるので、必ずしも一定になっていない。
そのため、保護リレー１０１および母線保護リレー１３０へ送信する物理量の計測間隔を、計測装置１０４の水晶発振器５１５のクロック数で表した値は、図９（ｃ）に例示するように、互いに異なる可能性がある。一方で、図９（ｃ）に統合箇所として例示するように、保護リレー１０１に対する測定タイミング１０と、母線保護リレー１３０に対する測定タイミング１１との間隔が極めて短くなる場合が発生する可能性がある。このような、測定タイミングの間隔が短い部分において、タイミング調整部５１７の演算時間が測定タイミングの間隔よりも長い場合、近接する測定タイミングにおける後側の測定が間に合わなくなるおそれがある。
そこで、タイミング調整部５１７は、保護リレー１０１に対して求められた次回の測定タイミング１０と、母線保護リレー１３０に対して求められた測定タイミング１１とを比較する。そして、測定タイミング１０と測定タイミング１１との間隔が予め決められた時間よりも短い場合、測定タイミング１０においてインデックスをフレーム生成部５１８に出力した直後、母線保護リレー１３０のレコードのインデックスをフレーム生成部５１８へ出力してもよい。
また、物理量データフレーム７０７の宛先アドレスをマルチキャストアドレスに設定するシステムにおいて本第１の実施形態による計測装置を利用する場合、タイミング調整部５１７は、測定タイミング１１と測定タイミング１０との間隔が予め決められた時間よりも短い場合、測定タイミング１１におけるインデックスのフレーム生成部５１８への出力を省略することができる。この場合、物理量データフレーム７０７の宛先アドレスがマルチキャストアドレスであれば、複数の機器が物理量データフレーム７０７を受信できる。上述の例では、保護リレー１０１および母線保護リレー１３０が同じ物理量データフレーム７０７を受信できる。
以上が、ステップＳ７５７における計測装置１０４の処理である。
次に、図６に示すように、計測装置１０５が物理量データフレーム７０７を保護リレー１０１に対して転送する（ステップＳ７５８）。例えば、図３を参照し、計測装置１０５（計測装置５００）が通信インタフェース５０２で物理量データフレーム７０７を受信したと想定した場合、通信インタフェース５０２は、ネットワーク処理部５０３に対して物理量データフレーム７０７を出力する。ネットワーク処理部５０３は、通信インタフェース５０１に対して物理量データフレーム７０７を出力する。通信インタフェース５０１は物理量データフレーム７０７をネットワークに対して送信する。
保護リレー１０１は、計測装置１０５から送信された物理量データフレーム７０７を受信する（ステップＳ７５９）。図２を用いて説明したように、計測装置１０４および計測装置１０５は、略同じタイミングで、保護リレー１０１に対して物理量データフレームを送信する。図６の例では、計測装置１０４で計測された物理量の値が記述された物理量データフレーム７０７が送信されるタイミングと略同一のタイミングで、計測装置１０５から、当該計測装置１０５で計測された物理量の値が記述された物理量データフレーム７０８が送信される。以上が、第３のシーケンスの処理である。
保護リレー１０１は、物理量データフレーム７０７および７０８を受信すると、受信した物理量データフレーム７０７および７０８に記述された物理量を比較することで、異常の有無を検査する。異常を検知した場合、保護リレー１０１は、遮断器コントローラ１１９に対して遮断指令を送信する。遮断器コントローラ１１９は、この遮断指令を受信すると、遮断器１１０に対して遮断信号を送出する。遮断器１１０は、この遮断信号を受信すると、送電線１１６の電流を遮断する。
以上のように、本第１の実施形態によれば、同じ保護リレーに物理量データフレームを送信する複数の計測装置は、同じ保護リレーの時刻を基にして物理量の計測タイミングを決定するため、同じタイミングで物理量を計測することができる。
また、本第１の実施形態の計測装置によれば、タイミング調整部５１７が例えば保護リレー１０１および母線保護リレー１３０といった複数の装置宛に送信する物理量の計測タイミングを決定できるため、変電所に時刻サーバを設置しなくてもよい。また、例えば保護リレー１０１が故障した場合、また、保護リレー１０１の時刻に異常が生じた場合であっても、計測装置１０４および計測装置１０５は、母線保護リレー１３０へ送信する物理量を測定するタイミングを正しく決定できる。したがって、本第１の実施形態に係る計測装置は、変電所の信頼性を向上できる。
さらに、本第１の実施形態に係る計測装置は、物理量データフレームの送信先であるそれぞれの保護リレー毎にＰＬＬ(Phase Locked Loop)を備える必要がない。記憶部５１４の記憶領域に余裕がある限り、物理量データフレームの送信先の保護リレー数を柔軟に変更できる。本第１の実施形態の構成に対して、特許文献１が開示する、物理量の送信先の保護リレー毎に１のＰＬＬを備えることで計測タイミングを決定する構成は、送信先の保護リレーの数がＰＬＬの数に制限されてしまい、柔軟性に欠ける。
典型的な変電所では、計測タイミングを調節する頻度は物理量を送信する頻度よりも低い。そこで、本第１の実施形態に係る保護リレーは、時刻に関するデータの送受信量を低減できる。なお、本第１の実施形態に係る計測装置は、複数の物理量を計測可能とするよう、物理量が入力されるＡ／Ｄ変換部を複数備えることができる。
さらに、本第１の実施形態に係る計測装置は、物理量の入力信号がディジタル信号であっても物理量を計測可能とするよう、Ａ／Ｄ変換部５１９の代わりにディジタル化された物理量の値を保持するための他の記憶部を備えていてもよい。この他の記憶部は、ディジタル化された物理量の値が入力される度に、保持している過去の値を、新たな値で上書きしてよい。また、この他の記憶部に保持された物理量の値は、フレーム生成部５１８に取得される。
また、本第１の実施形態に係る計測装置の時刻計算部５１３は、通信インタフェース５０１と通信インタフェース５０２との間で転送されるSyncメッセージを処理してもよい。この場合、Syncメッセージは、ネットワーク処理部５０３およびＤＥＭＵＸ５０６を経由して時刻計算部５１３に転送される。時刻計算部５１３は、推定される転送処理時間を計算し、その値をSyncメッセージに対して記述する。そして、時刻計算部５１３は、Syncメッセージを、図示されない送信キューからＭＵＸ５０５を介してネットワーク処理部５０３に転送する。
ネットワーク処理部５０３は、このようにして転送されたSyncメッセージを、Syncメッセージを受信した通信インタフェースとは別の通信インタフェースから出力する。時刻計算部５１３にSyncメッセージの処理を全て集約することで、回路規模を低減できる。計測装置１０５は、計測装置１０４との間の通信遅延を計測してもよい。これにより、リング上のネットワークの何方の方向にSyncメッセージを転送する場合でも、Syncメッセージを受信した通信インタフェースに繋がった隣接する装置との間の通信遅延を、SyncメッセージのCorrectionフィールドに記述できる。
（第１の実施形態の第１の変形例）
次に、本第１の実施形態の第１の変形例について説明する。本第１の実施形態による送電線保護システムは、図１０に例示されるように、ダブルスター型のネットワークを用いても構成可能である。なお、図１０において、上述した図１と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
図１０の構成によれば、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、遮断器コントローラ１１９〜１２１、ならびに、母線保護リレー１３０は、それぞれ２の通信ポートを備え（例えば通信インタフェース５０１および５０２、ならびに、通信インタフェース１４０１および１４０２）、図の上側に示されるスター型ネットワークと、図の下側に示されるスター型ネットワークとによる、２の冗長化されたスター型のネットワークにそれぞれ接続される。図の上側のスター型ネットワークにおいては、保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０がスイッチ（ＳＷ）１２２に接続される。同様に、計測装置１０４〜１０９、ならびに、遮断機コントローラ１１９〜１２１がスイッチ１２３に接続される。図の下側のスター型ネットワークにおけるスイッチ１２４および１２５についても、同様である。
この図１０に例示される構成では、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、遮断器コントローラ１１９〜１２１、ならびに、母線保護リレー１３０は、受信したフレームの宛先アドレスがマルチキャストアドレスである場合に、または自分のアドレスでない場合に、そのフレームを他の装置に転送しない。計測装置１０４〜１０９は、送電線に接続された変流器（図示しない）および電圧計測用変圧器（図示しない）などから物理量を取得してその値をディジタル化し、保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０の何れかに送信する。
その他の動作に関しては、図１を用いて説明した第１の実施形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
（第１の実施形態の第２の変形例）
次に、本第１の実施形態の第２の変形例について説明する。本第１の実施形態による送電線保護システムは、図１１に例示されるように、上述した図１０の構成から冗長性を省いた、シングルスター型のネットワークを用いても構成可能である。なお、図１１において、上述した図１および図１０と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
図１１の構成によれば、保護リレー１０１’〜１０３’、計測装置１０４’〜１０９’、遮断器コントローラ１１９’〜１２１’、ならびに、母線保護リレー１３０’は、それぞれ１の通信ポートを備えていればよい。メッセージやデータフレームの転送方法は、上述した第１の変形例と同様なので、詳細な説明を省略する。
（第１の実施形態の第３の変形例）
次に、本第１の実施形態の第３の変形例について説明する。図１２に例示される計測装置６００は、図３を用いて説明した第１の実施形態による計測装置５００から通信インタフェース５０２を省き、通信インタフェースを１個のみにした例である。なお、図１２において、上述の図３と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
計測装置６００は、通信インタフェース５０１が受信したフレームをＤＥＭＵＸ５０６に対して出力すると共に、ＭＵＸ５０５に入力されたフレームを通信インタフェース５０１に出力する点が、図３に例示した計測装置５００と異なる。また、計測装置６００は、受信したフレームの宛先アドレスがマルチキャストアドレスである場合に、そのフレームを転送しない。
この第３の変形例による計測装置６００は、図１１を用いて説明した、第２の変形例によるシングルスター型のネットワークで構成された送電線保護システムにおける計測装置１０４’〜１０９’として用いることができる。
（第１の実施形態の第４の変形例）
次に、本第１の実施形態の第４の変形例について説明する。図１３−１に例示される計測装置７００は、図３を用いて説明した第１の実施形態による計測装置５００における一部の構成を、ＣＰＵ５１２上で動作するソフトウェアで実現した例である。なお、図１３−１および図１３−２において、上述の図３と機能が共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
この例では、計測装置７００は、図１３−１に示されるように、ハードウェアとしては通信インタフェース５０１および５０２、ネットワーク処理部５０３、ＣＰＵ５１２、記憶部５１４、水晶発振器５１５、ＤＭＡコントローラ５１６、Ａ／Ｄ変換部５１９、ならびに、バス５３０を備える。ＣＰＵ５１２、記憶部５１４、ＤＭＡコントローラ５１６およびＡ／Ｄ変換部５１９は、バス５３０により互いに通信可能に接続される。
そして、計測装置７００は、図１３−２に示されるように、ＭＵＸ５０５’、ＤＥＭＵＸ５０６’、時刻計算部５１３’、タイミング調整部５１７’およびフレーム生成部５１８’が、ＣＰＵ５１２上で実行される図示されないＯＳ(Operating System)上で動作するソフトウェアとしてそれぞれ構成される。これらＭＵＸ５０５’、ＤＥＭＵＸ５０６’、時刻計算部５１３’、タイミング調整部５１７’およびフレーム生成部５１８’は、それぞれ、図３のハードウェアとしてのＭＵＸ５０５、ＤＥＭＵＸ５０６、時刻計算部５１３、タイミング調整部５１７およびフレーム生成部５１８と同等の機能を実現する、ＣＰＵ５１２上で動作されるソフトウェアのモジュールとして構成される。
ＭＵＸ５０５’およびＤＥＭＵＸ５０６’は、ＤＭＡコントローラ５１６にアクセスし、各種フレームの転送などを行う。フレーム生成部５１８’は、Ａ／Ｄ変換部５１９にアクセスし、計測された物理量がディジタルデータとされた値を取り込む。
例えば、ＭＵＸ５０５’、ＤＥＭＵＸ５０６’、時刻計算部５１３’、タイミング調整部５１７’およびフレーム生成部５１８’を構成するためのプログラムは、記憶部５１４記憶される。計測装置７００の起動に伴い、ＣＰＵ５１２は、ＲＯＭからプログラムを読み込んで実行することにより、各モジュールが図示されないＲＡＭ上に展開され、ＭＵＸ５０５’、ＤＥＭＵＸ５０６’、時刻計算部５１３’、タイミング調整部５１７’およびフレーム生成部５１８’がＲＡＭ上に構成される。
本第４の変形例の計測装置７００で実行されるプログラムは、例えば記憶部５１４に予め記憶されて提供される。これに限らず、当該プログラムを、ネットワークを介して計測装置７００に対して提供してもよい。この場合、例えば、プログラムを含むフレームが通信インタフェース５０１または５０２に受信され、ネットワーク処理部５０３およびＤＭＡコントローラ５１６を介して記憶部５１４に記憶される。
これに限らず、当該プログラムを、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ(Compact Disk)、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されるようにもできる。この場合、バス５３０に対して記録媒体を読み取り可能なドライブ装置を接続する。そして、プログラムが記録された記録媒体をこのドライブ装置に装着し、記録媒体からプログラムを読み出して記憶部５１４に記憶させる。
このように、計測装置７００が有する一部の機能をＣＰＵ５１２上で動作するソフトウェアとして実装することで、ハードウェアで全てが構成される計測装置５００に対し、回路規模を削減することができる。なお、本第４の変形例による計測装置７００は、計測タイミングの調節と物理量の送信を別々のタイミングで行うことができる。これは、上述した第１の実施形態による計測装置５００および第３の変形例による計測装置６００においても同様である。
さらに、本第４の変形例による計測装置７００において、上述の第３の変形例による計測装置６００の如く、通信インタフェース５０２を省略し１の通信インタフェース５０１のみを備える構成とすることもできる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態における計測装置は、計測装置に搭載された水晶発振器に従って定期的に物理量を計測し、物理量の値を記述したフレーム（物理量データフレーム）を、保護リレーおよび母線保護リレーに対して送信する。本第２の実施形態では、第１の実施形態における計測装置とは異なり、保護リレーの時刻に従った計測タイミングを調整しない。したがって、複数の計測装置から同じ保護リレーに送信される物理量は、同じタイミングで計測されない可能性がある。
そこで、本第２の実施形態では、計測装置が、保護リレーおよび母線保護リレーに対し、計測装置の時刻を記述したフレーム（以下では、SyncメッセージＢと呼ぶ）を定期的に送信する。また、計測装置は、物理量データフレームに物理量の計測時刻を記述する。そして第２の実施形態に係る保護リレーおよび母線保護リレーは、それぞれの計測装置から受信したSyncメッセージＢに記述された時刻を用いて、物理量データフレームの送信元である全ての計測装置の時刻を把握する。また、保護リレーおよび母線保護リレーは、物理量データフレームに記述された物理量の計測時刻を自身の時刻に変換する。
以上により、本第２の実施形態による保護リレーおよび母線保護リレーは、複数の計測装置が物理量を計測した時刻の関係を把握する。例えば、１の保護リレーに物理量データフレームを送信する２の計測装置Ａおよび計測装置Ｂを考える。この場合、図１４に示すように、計測装置Ａにおける計測タイミングｔ1、ｔ2、…と、計測装置Ｂにおける計測タイミングｔ’1、ｔ’2、…とが互いに異なることが考えられる。
計測装置Ａおよび計測装置Ｂそれぞれから、計測装置Ａと計測装置Ｂとで異なるタイミングで計測された物理量の値が記述された物理量データフレームが保護リレーに受信される。保護リレーは、計測装置Ａにおける計測タイミングｔ1、ｔ2、…と、計測装置Ｂにおける計測タイミングｔ’1、ｔ’2、…とを、それぞれ保護リレーの時刻に換算することで、計測装置Ａおよび計測装置Ｂそれぞれの計測タイミングの関係を把握することができる。そこで、保護リレーは、計測装置Ａおよび計測装置Ｂそれぞれの物理量の値による時系列データを比較することで、過電流等の異常の有無を検証できる。
以下、第２の実施形態における送電線保護システムについて、より詳細に説明する。なお、本第２の実施形態に対し、上述した第１の実施形態における図１、図１０および図１１を用いて説明したシステム構成をそのまま適用できるので、システム構成の説明を省略する。以下では、図１で示したリング型ネットワークを本第２の実施形態に適用したものとして説明を行う。すなわち、第２の実施形態による送電線保護システムは、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、遮断器１１０〜１１２、開閉器１１３〜１１５、送電線１１６〜１１８、母線保護リレー１３０、ならびに、遮断器コントローラ１１９〜１２１を含む。また、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、母線保護リレー１３０、ならびに、遮断器コントローラ１１９〜１２１は、リング型ネットワークを構成する。
本第２の実施形態における計測装置１０４〜１０９は、例えば図２に示す関係に従い、保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０に対して、物理量データフレームをネットワークを介して送信する。また、上述した第１の実施形態とは異なり、本第２の実施形態における計測装置１０４〜１０９は、例えば図２に示す関係に従い、保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０に対して、時刻を記したSyncメッセージＢをネットワークを介して送信する。また、本第２の実施形態においては、上述した第１の実施形態とは異なり、保護リレー１０１〜１０３および母線保護リレー１３０は、時刻を記述したSyncメッセージを計測装置１０４〜１０９に対して送信しなくてもよい。
計測装置１０４〜１０９が物理量データフレームを送信する間隔は、それぞれの計測装置に搭載された水晶発振器に従った一定時間間隔であってもよいし、可変でもよい。ただし、送信先の保護リレーが物理量の変化を十分に把握できるよう、計測装置１０４〜１０９は、十分な頻度で物理量を計測し、物理量データフレームを保護リレーへ送信する。また、計測装置１０４〜１０９がSyncメッセージＢを送信する間隔は、それぞれの計測装置に搭載された水晶発振器に従った一定時間間隔であってもよいし、可変でもよい。
また、典型的な変電所に本第２の実施形態を適用する場合、計測装置は、自身の時刻をマルチキャストで定期的に送信する。これに限らず、計測装置１０４〜１０９は、ユニキャストを用いて自身の時刻を、図２に示す関係に従った保護リレーまたは母線保護リレーに対して定期的に送信してもよい。
なお、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０の対応関係は、図２に示す関係に限られるものではなく、他の組み合わせであってもよい。特に、各計測装置１０４〜１０９が物理量データフレームを送信する送信先の保護リレー数は、異なっていてもよい。この場合であっても、本第２の実施形態においては、各計測装置１０４〜１０９は、少なくとも、物理量データフレームの送信先である保護リレー１０１〜１０３、または、母線保護リレー１３０に対してSyncメッセージＢを送信する。
本第２の実施形態においては、保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０が計測装置１０４〜１０９の時刻を取得する方法は、特に限定されない。例えば、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０は、ＩＥＥＥ１５８８またはＮＴＰに準拠した機能を備えてもよい。第２の実施形態では、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０がＩＥＥＥ１５８８の１ｓｔｅｐ方式およびＰｅｅｒ ｄｅｌａｙ ｍｅｃｈａｎｉｓｍと呼ばれる方式に準拠する場合の例を説明する。
すなわち、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０がSyncメッセージＢを送信または転送するとき、転送処理にかかる推定時間をSyncメッセージＢに記述する。また、保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０は、隣接する機器へPdelay＿Reqメッセージを送信する機能、および隣接機器からPdelay＿Reqメッセージを受信し、Pdelay＿Responseメッセージを返送する機能、およびPdelay＿Responseメッセージを受信し、隣接機器との間のケーブル中の伝送遅延時間を計算する機能を備える。
Pdelay＿Reqメッセージは、Pdelay＿Reqメッセージ送信時の時刻を示す情報が記述される。また、Pdelay＿Responseメッセージには、Pdelay＿Reqメッセージ受信時の時刻およびPdelay＿Responseメッセージ送信時の時刻を示す情報が記述される。
なお、第２の実施形態において、図１の保護リレー１０１〜１０３、計測装置１０４〜１０９、ならびに、母線保護リレー１３０以外の動作は、上述した第１の実施形態における動作と同様であるので、ここでの詳細な説明を省略する。
図１５において、保護リレー１４００は、例えば図１に示した保護リレー１０１〜１０３、ならびに、母線保護リレー１３０に該当する。本第２の実施形態に係る保護リレー１４００は、通信インタフェース１４０１および１４０２、ネットワーク処理部１４０３、ＭＵＸ１４０６、ＤＥＭＵＸ１４０５、ＣＰＵ１４０７、時刻計算部１４０９、記憶部１４１２、ＤＭＡコントローラ１４０８、水晶発振器１４０４、タイムスタンプ補正部１４１０、ならびに、リレー演算部１４１１を備える。
ＣＰＵ１４０７は、例えば汎用のプロセッサであり、記憶部１４１２に記憶されたプログラムに従い、同じく図示されないＲＡＭをワークメモリとして、この保護リレー１４００の全体の動作を制御する。バス１４３０は、ＣＰＵ１４０７、時刻計算部１４０９、記憶部１４１２、ＤＭＡコントローラ１４０８、タイムスタンプ補正部１４１０およびリレー演算部１４１１を接続することで、互いに通信可能にする。
図１５に示される通信インタフェース１４０１および１４０２、ネットワーク処理部１４０３、水晶発振器１４０４、ＣＰＵ１４０７、ならびに、ＤＭＡコントローラ１４０８の動作は、例えば図３に示した計測装置５００における通信インタフェース５０１および５０２、ネットワーク処理部５０３、水晶発振器５１５、ＣＰＵ５１２、ならびに、ＤＭＡコントローラ５１６と同等であるので、ここでの詳細な説明を省略する。
ＤＥＭＵＸ１４０５は、ネットワーク処理部１４０３から出力されたSyncメッセージＢを、時刻計算部１４０９に転送する。また、ＤＥＭＵＸ１４０５は、ネットワーク処理部１４０３から出力された物理量データフレームを、タイムスタンプ補正部１４１０に転送する。さらに、ＤＥＭＵＸ１４０５は、ネットワーク処理部１４０３から出力された他のメッセージを、ＤＭＡコントローラ１４０８に転送する。これに限らず、ＤＥＭＵＸ１４０５は、SyncメッセージＢおよび物理量データフレームのうち少なくとも一方を、さらにＤＭＡコントローラ１４１６に対して出力してもよい。
ＭＵＸ１４０６は、ＤＭＡコントローラ１４０８、時刻計算部１４０９およびリレー演算部１４１１の何れかからフレームを取得し、ネットワーク処理部５０３に対して転送する。時刻計算部１４０９は、入力されたSyncメッセージＢに記述されたSyncメッセージＢの送信時刻を利用して、SyncメッセージＢの送信元である計測装置のクロックの時刻を計算する。また、時刻計算部１４０９は、記憶部１４１２に対し、計測装置の時刻を保護リレー１４００の時刻に変換するためのパラメータ（以下、変換パラメータＢと呼ぶ）を保存する。
タイムスタンプ補正部１４１０は、計測装置から受信した物理量データフレームに記述された計測時刻を、保護リレー１４００の時刻に変換する。
リレー演算部１４１１は、記憶部１４１２に保存した物理量の時系列データと、計測装置から受信した最新の物理量データフレームに記述された物理量と、当該物理量の計測時刻を保護リレー１４００の時刻に変換した値とを用いて、送電線における異常を検証する。記憶部１４１２は、送信先の計測装置それぞれに対する計測装置のアドレス、変換パラメータＢおよび物理量の時系列データを保持する。
図１６および図１７は、記憶部１４１２が保持するデータの例を示す。図１６は、計測装置の時刻を保護リレー１４００の時刻に変換するために必要なデータの例を示す。このデータは、送信元の計測装置毎のレコードからなるテーブルとして記憶部１４１２に保存される。各レコードは、インデックスで識別される。計測装置のアドレスは、当該保護リレー１４００が計測装置にアクセスする際に用いるアドレスであって、例えばイーサネット（登録商標）のＭＡＣアドレスや、ＩＰアドレスを用いることができる。
変換パラメータＢは、例えばクロックレート、SyncメッセージＢ受信時の計測装置の時刻およびSyncメッセージＢ受信時のリレー１４００の時刻を含む。クロックレートは、保護リレー１４００における時刻の進行速度と、計測装置における時刻の進行速度との違いを表す。換言すれば、保護リレー１４００における水晶発振器１４０４から出力されるクロックカウンタにより規定される例えば１秒と、計測装置において時刻を計測するクロックにより規定される１秒との違いを知ることができる。
例えば、クロックレートC＿rateは、SyncメッセージＢの送信元の計測装置における１秒の長さSecond＿mに対する保護リレー１４００における１秒の長さSecond＿rの割合を求め、スケールを調整した値であり、下記の式（９）により計算される。
C＿rate＝Second＿r／Second＿m×scale …（９）
なお、値scaleは、予め決められた値であり、整数演算で計算が容易なようにクロックレートC＿rateのスケールを調整するために用いられる。
図１７は、物理量の時系列データの例を示す。保護リレー１４００の時刻に換算した計測時刻と、当該計測時刻に計測された物理量の値とが対応付けられて、計測時刻保持される。この時系列データが、当該保護リレー１４００に対する物理量データフレームの転送元の計測装置Ａ、Ｂなどそれぞれについて、保持される。
図１８は、本第２の実施形態に適用可能な計測装置８００の一例の構成を示す。なお、図１８において、上述した図３の計測装置５００と共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下では、図１８について、上述の図３の構成と異なる部分についてのみ、説明する。この図１８に示される計測装置８００は、上述した図１の計測装置１０４〜１０９に対応する。
図１８に示される計測装置８００は、図３に示した計測装置５００と比較して、時刻計算部５１３およびタイミング調整部５１７が削除されている代わりに、時刻提供部２３１３が備えられている。時刻提供部２３１３は、水晶発振器５１５から出力されるクロックカウンタに基づき、定期的にSyncメッセージＢを生成する。生成されたSyncメッセージＢは、ＭＵＸ５０５を介してネットワーク処理部５０３に転送され、通信インタフェース５０１により送信される。
また、時刻提供部２３１３は、Pdeley＿ReqメッセージおよびPdeley＿Responseメッセージを生成する。生成されたPdeley＿ReqメッセージおよびPdeley＿Responseメッセージは、ＭＵＸ５０５を介してネットワーク処理部５０３に転送され、通信インタフェース５０１または５０２により送信される。さらに、時刻提供部２３１３は、通信インタフェース５０１または５０２により受信され且つネットワーク処理部５０３およびＤＥＭＵＸ５０６を介して転送されたPdeley＿ReqメッセージおよびPdeley＿Responseメッセージを、処理する。
次に、本第２の実施形態に係る保護リレーの処理を説明する。図１９は、計測装置１０７が保護リレー１０２に対して物理量データフレームを送信する際の一例の処理を示すシーケンス図である。上述の図１を参照し、計測装置１０７から出力された物理量データフレームは、計測装置１０４および１０５を介して保護リレー１０１に転送され、さらに、保護リレー１０１から保護リレー１０２に対して転送される。なお、途中の計測装置１０４および１０５における処理は、上述した計測装置１０５における処理と同等なので、ここでの説明を省略する。
図１９に示すシーケンスは、第１、第２および第３の、３のシーケンスに分類される。第１のシーケンスは、計測装置１０７が送信したSyncメッセージＢを保護リレー１０２が受信し、保護リレー１０２が計測装置１０７の時刻を把握する。第２のシーケンスは、保護リレー１０２が隣接する機器との間のネットワーク上における通信遅延を定期的に測定する。第３のシーケンスは、計測装置１０７が保護リレー１０２に対して物理量データフレームを送信する。
なお、これら第１〜第３のシーケンスは、それぞれ独立したタイミングで実行されてもよく、第１〜第３のシーケンスがどのような順番で行われてもよい。また、本第２の実施形態では、第２のシーケンスを必ずしも実行する必要はない。第２のシーケンスは、SyncメッセージＢの転送遅延時間を高精度に計測するために実行されるもので、第２のシーケンスを実行することで、保護リレーが計測装置の時刻を高精度に把握することができる。高精度が必要ない場合は、第２のシーケンスの実行を省略可能である。
先ず、第１のシーケンスについて説明する。計測装置１０７は、SyncメッセージＢ２００１を送信する（ステップＳ２０５１）。SyncメッセージＢ２００１の宛先アドレスは、保護リレー１０２のアドレス若しくはマルチキャストアドレスである。このSyncメッセージＢ２００１は、遮断器コントローラ１１９、計測装置１０４および計測装置１０５それぞれにより順次転送され（図示しない）、保護リレー１０１に受信される。
遮断器コントローラ１１９、計測装置１０４および計測装置１０５は、SyncメッセージＢ２００１を転送する際に、SyncメッセージＢ２００１に含まれるCorrectionフィールドの値を、下記の式（１０）で計算される値D＿new＿correctionで置き換えてもよい。
D＿new＿correction＝D＿trans＋D＿old＿correction＋D＿pdelay …（１０）
なお、式（１０）において、値D＿transは、SyncメッセージＢ２００１の転送処理時間を示す。値D＿old＿correctionは、元のSyncメッセージＢ２００１のCorrectionフィールドに記述されていた値を示す。値D＿pdelayは、SyncメッセージＢ２００１を受信した通信インタフェースと、ケーブルで接続された隣接装置との間の通信遅延を示す。
保護リレー１０１は、ステップＳ２０５２で、SyncメッセージＢ２００１を保護リレー１０２に転送する。ステップＳ２０５２における保護リレー１０１における転送処理は、図６のステップＳ７５２で説明した、第１の実施形態の計測装置１０５における処理と同様にして行われる。ステップＳ２０５２において、保護リレー１０１は、値D＿new＿correctionの値を計算し、Correctionフィールドに記述してもよい。
保護リレー１０２は、保護リレー１０１から転送されたSyncメッセージＢ２００１を受信する（ステップＳ２０５３）。そして、保護リレー１０１は、受信したSyncメッセージＢ２００１から、計測装置１０７の時刻およびクロックレートを把握する。
ステップＳ２０５３における保護リレー１０２の動作を、図１５を参照しながら説明する。保護リレー１０２（保護リレー１４００）において、通信インタフェース１４０１がSyncメッセージＢ２００１を受信したと想定する。通信インタフェース１４０１は、SyncメッセージＢ２００１をネットワーク処理部１４０３に対して出力する。ネットワーク処理部１４０３は、水晶発振器１４０４から出力されたクロックカウンタを、タイムスタンプとして取得する。
SyncメッセージＢ２００１の宛先アドレスはリレー１４００のアドレスか、またはマルチキャストアドレスであるため、ネットワーク処理部１４０３は、SyncメッセージＢ２００１をＤＥＭＵＸ１４０５に対して出力する。SyncメッセージＢ２００１の宛先アドレスがマルチキャストアドレスの場合、ネットワーク処理部１４０３は、さらに通信インタフェース１４０２に対してSyncメッセージＢ２００１を出力する。その後の処理は、図６のステップ７５２における処理と同様であるので、ここでの説明を省略する。
次に、ＤＥＭＵＸ１４０５は、SyncメッセージＢ２００１の出力先を決定する。ＤＥＭＵＸ１４０５は、入力されたフレームがSyncメッセージＢ、Pdelay＿Reqメッセ０時またはPdelay＿Responseメッセージである場合に、当該フレームを時刻計算部１４０９に対して出力し、ＤＥＭＵＸ１４０５は、入力されたフレームが物理量データフレームであれば、当該フレームをタイムスタンプ補正部１４１０へ出力し、それら以外のフレームを全てＤＭＡコントローラ１４０８に対して出力する。ここでは、SyncメッセージＢ２００１のフレームが入力されたため、ＤＥＭＵＸ１４０５は、入力されたSyncメッセージＢ２００１を、時刻計算部１４０９に対して出力する。
時刻計算部１４０９は、ネットワーク処理部１４０３から、SyncメッセージＢ２００１受信時の時刻を示すクロックカウンタを取得する。そして、時刻計算部１４０９は、SyncメッセージＢ２００１に記載されたSyncメッセージＢ２００１の送信時刻T＿sync＿sendとすると、SyncメッセージＢ２００１受信時のクロックカウンタC＿sync＿recvと、SyncメッセージＢ２００１の通信遅延D＿syncと、記憶部１４１２に保存していた、前回SyncメッセージＢを受信した際の計測装置の時刻と、保護リレー１０２の時刻とを用いて、クロックレートを計算する。
なお、通信遅延D＿syncは、予め決められた値を用いてもよい。また、通信遅延D＿syncは、SyncメッセージＢ２００１のCorrectionフィールドに記された値を用いてもよい。さらに、通信遅延D＿syncは、SyncメッセージＢ２００１のCorrectionフィールドに記された値に、後述する第２のシーケンスで計測した、保護リレー１０２と保護リレー１０１との間の通信遅延を加えた値を用いてもよい。
時刻計算部１４０９は、クロックレートを例えばＰＩ制御、回帰解析、線形計画法などの方法で計算することができる。なお、時刻計算部１４０９は、前回のSyncメッセージＢを受信した以前に受信した、１以上のSyncメッセージＢを受信した際の計測装置および保護リレー１４００の時刻を記憶部１４１２に保存しておくことができる。時刻計算部１４０９は、前回のSyncメッセージＢを受信した際の計測装置および保護リレー１４００の時刻を用いると共に、記憶部１４１２に保存されたこれら１以上の計測装置および保護リレー１４００の時刻を用いて、クロックレートを計算してもよい。これにより、回帰解析、線形計画法などの方法を用いる場合に、クロックレートを精度良く推測できる。
時刻計算部１４０９は、算出されたクロックレートを、記憶部１４１２に保存する（図１６参照）。また、時刻計算部１４０９は、下記の式（１１）により、SyncメッセージＢ２００１の受信時における計測装置１０７の時刻T＿sync＿est＿recvを計算し、記憶部１４１２に保存する（図１６参照）。
T＿sync＿est＿recv＝T＿sync＿send＋D＿sync …（１１）
さらに、時刻計算部１４０９は、下記の式（１２）により、SyncメッセージＢ２００１の受信時における保護リレー１４００の時刻T＿sync＿recv＿rを計算し、記憶部１４１２に保存する（図１６参照）。
T＿sync＿recv＿r＝T＿origin＋C＿sync＿recv×ｆ …（１２）
なお、値T＿originは前回SyncメッセージＢを計測装置１０７から受信したときに計算した値T＿sync＿recv＿rである。但し、SynｃメッセージＢ２００１が保護リレー１０７から初めて受信したSyncメッセージＢである場合、T＿originは例えばクロックカウンタが「０」のときの保護リレーの時刻である。以上が、ステップＳ２０５３における保護リレー１０２の処理である。
次に、第２のシーケンスについて説明する。第２のシーケンスでは、隣接機器間の遅延を測定する。保護リレー１０２は、定期的にPdelay＿Reqメッセージを隣接する保護リレー１０１に送信し、保護リレー１０１からPdelay＿Responseメッセージを受信する。
図１９において、ステップＳ２０５４で保護リレー１０２から保護リレー１０１に対してPdelay＿Reqメッセージ２００２が送信され、このPdelay＿Reqメッセージ２００２に応じて、ステップＳ２０５５で、保護リレー１０１からPdelay＿Reqメッセージ２００３が返され、ステップＳ２０５６で保護リレー１０２に受信される。このステップＳ２０５４〜ステップＳ２０５６の処理は、それぞれ図６に示す第１の実施形態におけるステップＳ７５４〜ステップＳ７５６における処理と同様であるので、ここでの詳細な説明を省略する。なお、隣接機器間の遅延測定は、任意の隣接機器間で計測してもよい。
次に、第３のシーケンスについて説明する。第３のシーケンスでは、保護リレー１０２が計測装置１０７から物理量データフレームを受信する。先ず、計測装置１０７は、物理量データフレーム２００７を送信する（ステップＳ２０５７）。この物理量データフレームは、遮断器コントローラ１１９、計測装置１０４、および計測装置１０５により順次転送されて、保護リレー１０１に受信される。保護リレー１０１は、受信した物理量データフレームを、保護リレー１０２に対して転送する（ステップＳ２０５８）。このステップＳ２０５８での保護リレー１０１における処理は、上述の第１の実施形態による、図６のステップＳ７５８での計測装置１０５における処理と同様なので、ここでの詳細な説明を省略する。
ステップＳ２０５９で、保護リレー１０２は、物理量データフレーム２００７を受信し、送電線１１７における異常の有無を検証する。このステップＳ２０５９における保護リレー１０２の動作を、図１５および図２０を用いて説明する。
先ず、図２０に示すように保護リレー１０２（保護リレー１４００）は物理量データフレーム２００７を受信する（ステップＳ２１０１）。ここでは、通信インタフェース１４０１が物理量データフレーム２００７を受信したと想定する。通信インタフェース１４０１は、受信した物理量データフレーム２００７を、ネットワーク処理部１４０３に対して出力する、物理量データフレーム２００７の宛先アドレスは、保護リレー１０２のアドレス若しくはマルチキャストアドレスである。そのため、ネットワーク処理部１４０３は、物理量データフレーム２００７を、ＤＥＭＵＸ１４０５に対して出力する。
なお、物理量データフレーム２００７の宛先アドレスがマルチキャストアドレスの場合、ネットワーク処理部１４０３は、物理量データフレーム２００７を通信インタフェース１４０２に対して出力する。そして通信インタフェース１４０２は物理量データフレーム２００７をネットワークへ送信する。ら出力された物理量データフレーム２００７をネットワークに対して送信する。
次に、ＤＥＭＵＸ１４０５は物理量データフレーム２００７をタイムスタンプ補正部１４１０に対して出力する（ステップＳ２１０２）。タイムスタンプ補正部１４１０は、物理量データフレーム２００７に記述された時刻を、リレー１４００の時刻に変換する。
ステップＳ２１０２における時刻の変換処理方法を以下で詳しく説明する。先ず、タイムスタンプ補正部１４１０は、物理量データフレーム２００７の送信元アドレスに一致するレコードを、図１７に示すテーブルから検索する。タイムスタンプ補正部１４１０は、テーブルから検索されたレコードから、クロックレートC＿rateと、前回Syncメッセージ２００７を受信したときの計測装置１０７の時刻で換算した時刻T＿sync＿est＿recvと、保護リレー１４００の時刻T＿sync＿recv＿rとを取得する。
次に、タイムスタンプ補正部１４１０は、スケール値scaleと、クロックレートC＿rateと、時刻T＿sync＿est＿recvと、時刻T＿sync＿recv＿rとを用いて、下記の式（１３）および式（１４）により、物理量データフレーム２００７に記載された計測時刻T＿measured＿mを保護リレー１４００の時刻T＿measured＿rに変換し、記憶部１４１２に保存する。
D＿from＿sync＝(T＿measured＿m−T＿sync＿est＿recv)×C＿rate／scale …（１３）
T＿measured＿r＝T＿sync＿recv＿r＋D＿from＿sync …（１４）
なお、値D＿from＿syncは、以前のSyncメッセージＢ２００１の受信時から物理量データフレーム２００７送信時までの時間を、保護リレー１４００の時刻に換算した時間である。
次に、リレー演算部１４１１は、記憶部１４１２に保存された時系列データを用いて送電線１１７における異常の有無を検証する（ステップＳ２１０３）。記憶部１４１２に保存された時系列データの計測時刻は、全て保護リレー１４００の時刻で換算した時刻である。そのため、リレー演算部１４１１は、複数の計測装置から得た時系列データ同士を比較可能である。異常検知に用いるアルゴリズムは、特に限定されない。例えば、リレー演算部１４１１は計測装置１０６から得た時系列データと計測装置１０７から得た時系列データとの間に大きな差があるとき、送電線１１７に異常があると判断することができる。
次に、ステップＳ２１０４においてリレー演算部１４１１の処理はステップＳ２１０３の検証結果に基づき分岐する。若し、ステップＳ２１０３で、リレー演算部１４１１が送電線１１７に異常がないと判定した場合、この図２０のフローチャートによる一連の処理が終了され、保護リレー１４００は、第３のシーケンスにおける処理を終える。
一方、ステップＳ２１０３において、リレー演算部１４１１が送電線１１７に異常があると判定した場合、保護リレー１４００は、遮断指令メッセージを遮断器コントローラ１２０に対して送信する（ステップＳ２１０５）。より詳細には、ステップＳ２１０５において、リレー演算部１４１１は、ＣＰＵ１４０７に対して割り込みをかける。この割り込みに応じて、ＣＰＵ１４０７は、記憶部１４１２に記憶されたプログラムに従い、遮断を指令するためのメッセージ（以下、遮断指令メッセージと呼ぶ）を生成する。
次に、ＣＰＵ１４０７は、ＤＭＡコントローラ１４０８に、遮断指令メッセージを送信するよう指令する。ＭＵＸ１４０６は、ＤＭＡコントローラ１４０８から遮断指令メッセージを取得し、ネットワーク処理部１４０３に対して出力する。ネットワーク処理部１４０３は、ＭＡＣ処理を行い、通信インタフェース１４０１および通信インタフェース１４０２に対して遮断指令メッセージを出力する。通信インタフェース１４０１および通信インタフェース１４０２は、遮断指令メッセージを遮断器コントローラ１２０に対して送信する。遮断器コントローラ１２０は、遮断指令メッセージを受信すると、遮断器１１１に対して遮断信号を送出する。遮断器１１１は、遮断信号を受信すると、送電線１１７の電気を遮断する。
以上のように、本第２の実施形態によれば、異なる計測装置が異なるタイミングで物理量を計測しても、物理量データフレームを受信する保護リレーは、計測時刻を保護リレーの時刻に換算するため、時系列データ同士を比較できる。そのため、システム内の全ての機器に時刻を配信する時刻サーバが必要ないという利点がある。
また、例えば保護リレー１０２が故障するか、保護リレー１０２の時刻に異常が生じても、母線保護リレー１３０に影響を及ぼさないため、母線保護リレー１３０は、複数の計測装置から得た物理量の時系列データを正しく比較できる。そのため、本第２の実施形態に係る保護リレーおよび母線保護リレーを用いることで、変電所の信頼性を向上できる。
さらに、本第２の実施形態に係る保護リレーおよび母線保護リレーを送電線保護システムに導入することによって、計測装置は、物理量の送信先であるそれぞれの保護リレーおよび母線保護リレー毎にＰＬＬを備える必要がない。そのため、システムの拡張が容易である。これに対して、物理量データフレームの送信先の装置毎に１のＰＬＬを計測装置に備えることで計測タイミングを決定する方法では、計測装置が備えるＰＬＬの数に送信先の装置数が制限されてしまい、拡張性に欠ける。
また、本第２の実施形態では、保護リレーや母線保護リレーと、計測装置とを１対１で接続する必要がない。そのため変電所の要件に応じて柔軟なネットワークを構成可能である。例えば、本第２の実施形態による送電線保護システムは、図１０を用いて説明した、ダブルスター型のネットワークにより構成することができる。この場合、本第２の実施形態に係る保護リレーおよび母線保護リレーの動作は、受信したフレームの宛先アドレスがマルチキャストアドレスであるか自身のアドレスでない場合にそのフレームを転送しないこと以外、本第２の実施形態と同様である。また、本第２の実施形態による送電線保護システムは、図１１を用いて説明したシングルスター型のネットワークによっても構成可能である。
なお、本第２の実施形態に係る送電線保護システムは、時刻に関するデータの送受信量を低減できる。典型的な変電所では、時刻を把握する頻度は、物理量を送信する頻度よりも低い。一方、第２の実施形態に係る保護リレーおよび母線保護リレーは、計測装置の時刻の把握と送電線における異常の検証とを、別のシーケンスで行うため、時刻に関するデータの送受信量を低減できる。
これに限らず、本第２の実施形態に係る保護リレーおよび母線保護リレーは、SyncメッセージＢと物理量データフレームとを１のメッセージに纏めた統合メッセージを処理してもよい。統合メッセージは、物理量の値と、統合メッセージの送信時刻と、Correctionフィールドとを含む。保護リレー１４００の時刻計算部１４０９は、統合メッセージの送信時刻およびCorrectionフィールドの値をSyncメッセージＢによる送信時刻およびCorrectionフィールドの値の代わりに利用して、計測装置の時刻を把握する。また、保護リレー１４００のタイムスタンプ補正部１４１０は、統合メッセージの送信時刻および物理量の値を、物理量データフレームの代わりに利用する。
また、本第２の実施形態に係る保護リレー１４００の時刻計算部１４０９は、通信インタフェース１４０１と通信インタフェース１４０２との間で転送されるSyncメッセージＢを処理してもよい。この場合、SyncメッセージＢは、ネットワーク処理部１４０３およびＤＥＭＵＸ１４０５を経由して、時刻計算部１４０９に転送される。時刻計算部１４０９は、推定される転送処理時間を計算し、その値をSyncメッセージＢに対して記述する。
そして、時刻計算部１４０９は、SyncメッセージＢを、ＭＵＸ１４０６およびネットワーク処理部１４０３を介して、当該SyncメッセージＢを受信した通信インタフェースとは別の通信インタフェースから出力する。SyncメッセージＢの処理を時刻計算部１４０９に全て集約することで、保護リレーおよび母線保護リレーの回路規模を低減できる。
（第２の実施形態の第１の変形例）
次に、本第２の実施形態の第１の変形例について説明する。この図２１に例示される保護リレー１５００は、図１５を用いて説明した第２の実施形態による保護リレー１４００から通信インタフェース１４０２を省き、通信インタフェースを１個のみにした例である。なお、図２１において、上述の図１５と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。
保護リレー１５００は、通信インタフェース１４０１が受信したフレームをＤＥＭＵＸ１４０５に出力すると共に、ＭＵＸ１４０６に入力されたフレームを通信インタフェース１４０１に出力する点が、図１５に例示した保護リレー１４００と異なる。また、保護リレー１５００は、通信インタフェース１４０１が受信したフレームの宛先アドレスがマルチキャストアドレスである場合に、そのフレームを転送しない。
本第２の実施形態の第１の変形例による保護リレー１５００は、図１１を用いて説明した、シングルスター型のネットワークで構成された送電線保護システムにおける保護リレー１０１’〜１０３’、ならびに、母線保護リレー１３０’として用いることができる。
（第２の実施形態の第２の変形例）
次に、本第２の実施形態の第２の変形例について説明する。図２２−１に例示される保護リレー１６００は、図１５を用いて説明した第２の実施形態による保護リレー１４００における一部の構成を、ＣＰＵ１４０７上で動作するソフトウェアで実現した例である。なお、図２２−１および図２２−２において、上述の図１５と機能が共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
この例では、保護リレー１６００は、ハードウェアとしては、通信インタフェース１４０１および１４０２、ネットワーク処理部１４０３、水晶発振器１４０４、ＤＥＭＵＸ１４０５、ＭＵＸ１４０６、ＣＰＵ１４０７、ＤＭＡコントローラ１４０８、タイムスタンプ補正部１４１０、リレー演算部１４１１、記憶部１４１２、ならびに、バス１４３０を備える。ＣＰＵ１４０７、ＤＭＡコントローラ１４０８、タイムスタンプ補正部１４１０、リレー演算部１４１１および記憶部１４１２は、バス１４３０により互いに通信可能に接続される。
そして、保護リレー１６００は、図２２−２に示されるように、時刻計算部１４０９’がＣＰＵ１４０７上で実行されるＯＳ(Operating System)１６１３上で動作するソフトウェアとして構成される。時刻計算部１４０９’は、図１５のハードウェアとしての時刻計算部１４０９と同等の機能を実現する。時刻計算部１４０９’は、ＯＳ１６１３を介して、ＤＭＡコントローラ１４０８や記憶部１４１２などにアクセスする。
例えば、時刻計算部１４０９’を構成するためのプログラムは、記憶部１４１２に対して予め記憶される。保護リレー１６００の起動に伴い、ＣＰＵ１４０７は、記憶部１４１２からプログラムを読み込んで実行することにより、各モジュールが図示されないＲＡＭ上に展開され、時刻計算部１４０９’がＲＡＭ上に構成される。
このように、保護リレー１６００が有する一部の機能をＣＰＵ１４０７上で動作するソフトウェアとして実装することで、保護リレー１６００の回路規模を削減することができる。さらに、本第２の実施形態の第２の変形例による保護リレー１６００において、上述の第２の実施形態の第１の変形例による保護リレー１５００の如く、通信インタフェース１４０２を省略し１の通信インタフェース１４０１のみを備える構成とすることもできる。
（第２の実施形態の第３の変形例）
次に、本第２の実施形態の第３の変形例について説明する。図２３−１に例示される保護リレー１７００は、図１５を用いて説明した第２の実施形態による保護リレー１４００における、さらに多くの部分の構成を、ＣＰＵ１４０７上で動作するソフトウェアで実現した例である。なお、図２３−１および図２３−２において、上述の図１５、ならびに、図２２−１および図２２−２と機能が共通する部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
この例では、保護リレー１７００は、図２３−１に示されるように、ハードウェアとしては通信インターフェイス１４０１および１４０２、ネットワーク処理部１４０３、水晶発振器１４０４、ＣＰＵ１４０７、ＤＭＡコントローラ１４０８、記憶部１４１２、ならびに、バス１４３０を備える。ＣＰＵ１４０７、ＤＭＡコントローラ１４０８および記憶部１４１２は、バス１４３０により互いに通信可能に接続される。
そして、保護リレー１７００は、図２３−２に示されるように、時刻計算部１４０９’、タイムスタンプ補正部１４１０’およびリレー演算部１４１１’が、ＣＰＵ１４０７上で実行されるＯＳ(Operating System)１６１３上で動作するソフトウェアとしてそれぞれ構成される。時刻計算部１４０９’、タイムスタンプ補正部１４１０’およびリレー演算部１４１１’は、それぞれ、図１５のハードウェアとしての時刻計算部１４０９、タイムスタンプ補正部１４１０およびリレー演算部１４１１と同等の機能を実現する。時刻計算部１４０９’、タイムスタンプ補正部１４１０’およびリレー演算部１４１１’は、ＯＳ１６１３を介して、ＤＭＡコントローラ１４０８や記憶部１４１２などにアクセスする。
このように、保護リレー１７００が有するより多くの部分の機能をＣＰＵ１４０７上で動作するソフトウェアとして実装することで、保護リレー１７００の回路規模を大幅に削減することができる。例えば、本第２の実施形態の第３の変形例によれば、上述した第２の実施形態の第２の変形例よりも、さらに回路規模を削減することが可能である。さらに、本第２の実施形態の第３の変形例による保護リレー１７００において、上述の第２の実施形態の第１の変形例による保護リレー１５００の如く、通信インタフェース１４０２を省略し１の通信インタフェース１４０１のみを備える構成とすることもできる。
第２の実施形態の第２および第３の変形例による保護リレー１６００または１７００で実行されるプログラムは、例えば記憶部１４１２に予め記憶されて提供される。これに限らず、当該プログラムを、ネットワークを介して保護リレー１６００または１７００に対して提供してもよい。この場合、例えば、プログラムを含むフレームが通信インタフェース１４０１または１４０２に受信され、ネットワーク処理部１４０３およびＤＭＡコントローラ１４０８を介して記憶部１４１２に記憶される。
これに限らず、当該プログラムを、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ(Compact Disk)、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disk)などのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供されるようにもできる。この場合、バス１４３０に対して記録媒体を読み取り可能なドライブ装置を接続する。そして、プログラムが記録された記録媒体をこのドライブ装置に装着し、記録媒体からプログラムを読み出して記憶部１４１２に記憶させる。
各実施形態および各実施形態の各変形例は、変電所における保護システム以外のシステムにも適用できる。例えば、工場、自動車、航空機、列車、船、発電所などにおけるオートメーションシステム、センサネットワーク、またはアドホックネットワークにおいて、複数個所における計測装置が計測したそれぞれの物理量を用いて外部の装置を制御する制御装置が利用されている。そこで、制御装置は各実施形態における保護リレーと同様の動作を行い、計測装置は各実施形態における計測装置と同様の動作を行うことで、信頼性が高くネットワークの柔軟性を兼ね備えた同期システムを構築可能である。なお、制御装置は遮断指令の代わりに外部の装置を制御する制御量を記述したメッセージを外部の装置へ送信してもよい。
（公知例との比較）
各実施形態による計測装置は、物理量の送信先である保護リレーや母線保護リレーと１対１で接続する必要がない。そのため、変電所において長距離で大量のケーブルを敷設する必要が無いと共に、変電所の要件に応じて柔軟なネットワークを構成可能である。
これに対し、公知例である特許文献１および非特許文献１は、ディジタルネットワークを活用して変電所における大量のケーブルを削減する保護システムを開示している。何れの保護システムにおいても、電力線近くに設置される計測装置が複数のアナログケーブルで入力された物理量をディジタル化して１本ケーブルを介して保護リレーへ送信する。これら特許文献１および非特許文献１には、複数の計測装置が物理量の計測タイミングを同期する方法を開示している。
しかしながら、特許文献１および非特許文献１の何方の方法も、ネットワーク構成の柔軟性と障害波及の防止を兼ね備えていない。例えば、非特許文献１は、イーサネット（登録商標）を用いて構成した変電所における系統保護システムを開示している。このシステムは、複数の保護リレーおよび計測装置をイーサネット（登録商標）を用いてリング状に接続する。各機器は、一方に隣接して接続される機器から受信したデータを、他方に隣接して接続される機器へと転送する。非特許文献１が開示するシステムは、ディジタルネットワークとしてイーサネット（登録商標）を利用するため、機器の転送時間が転送のたびに異なる。
そこで、非特許文献１のシステムは、時刻同期プロトコルＩＥＥＥ１５８８を利用して、イーサネット（登録商標）で構築されたネットワークでも高精度に伝送遅延を測定可能としている。すなわち、非特許文献１が開示するシステムでは、グランドマスタクロックと呼ばれる時刻サーバが時刻を配信し、複数の装置が自身の時刻をグランドマスタクロックの時刻に同期することで、複数の装置同士が時刻を同期する。
しかしながら、非特許文献１に記される系統保護システムにおいて、グランドマスタクロックに異常が起きると、系統保護システム内の全ての保護リレーが電力系統を保護できなくなる。
一般に、系統保護システム内における個々の保護リレーは、電力系統内の異なるエリアを監視する。例え、１箇所のエリアを管轄する保護リレーや計測装置に異常が起きても、他のエリアを管轄する機器は関係なく正常に動作することが望まれる。
これに対し、非特許文献１が開示する系統保護システムでは、全ての機器がグランドマスタクロックの信頼性に影響を受けるため、系統保護システムの信頼性が著しく低下するおそれがある。グランドマスタクロックを冗長化しても、グランドマスタクロックの障害が系統保護システム全体に波及する可能性がある状況に変わりない。これは、システムがリング型ネットワークではなくスター型のネットワークで構成された場合でも、同様の問題が存在する。
上述した第１の実施形態および第１の実施形態の各変形例では、同じ保護リレーに物理量データフレームを送信する複数の計測装置は、同じ保護リレーの時刻を基にして物理量の計測タイミングを決定するため、同じタイミングで物理量を計測することができる。そして、たとえ一台の保護リレーが故障しても、他の保護リレーに送信するための物理量の計測タイミングに影響しない。また、上述した第２の実施形態および第２の実施形態の各変形例では、保護リレーは、異なる計測装置から送信された物理量の計測時刻を、自身の時刻に変換しているため、異なる計測装置それぞれの計測タイミングの関係を把握することができ、各計測装置の物理量の値による時系列データを比較することで、過電流等の異常の有無を検証できる。そして、たとえ一台の保護リレーが故障しても、他の保護リレーにおける時刻の変換処理に影響しない。そのため、各実施形態および各実施形態の各変形例は、非特許文献１において起こり得る、広範囲への障害波及を防ぐことができる。
また、特許文献１には、１組の保護リレーと計測装置を１本の光ファイバケーブルで接続する保護システムが開示されている。特許文献１が開示するシステムは、保護リレーと計測装置との間に転送装置が存在しないため、伝送遅延を略一定に維持可能である。特許文献１が開示する計測装置は、保護リレーからクロック信号を受信したタイミングで、ディジタル化した物理量を保護リレーへ送信する。保護リレーは、複数の計測装置へクロック信号を送信するタイミングを合わせることで、複数の地点の物理量の測定タイミングを同期する。
しかしながら、特許文献１が開示するシステムは、通信する１台の保護リレーと１台の計測装置につき１本のケーブルを必要とする。特許文献１が開示するシステムは、伝送遅延を一定に保つためリングやスター型といったネットワークを構成できないため、大量のケーブルを必要とする。
これに対して、各実施形態による計測装置は、既に説明したように、物理量の送信先である保護リレーや母線保護リレーと１対１で接続する必要がない。そのため、変電所において長距離で大量のケーブルを敷設する必要が無いと共に、変電所の要件に応じて柔軟なネットワークを構成可能である。
以上説明したように、第１および第２の実施形態、ならびに、各実施形態それぞれの各変形例は、時刻同期システムの高信頼性とネットワーク構成の柔軟性を兼ね備えた保護システムを構成することができる。
なお、本発明は、上記各実施形態および各実施形態の各変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記各実施形態および各実施形態の各変形例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
１０１〜１０３，１４００，１４００’，１５００，１６００，１７００ 保護リレー
１０４〜１０９，５００，６００，７００，８００ 計測装置
１３０ 母線保護リレー
１１６〜１１８ 送電線
５０１，５０２，１４０１，１４０２ 通信インタフェース
５０３，１４０３ ネットワーク処理部
５０５，１４０６ ＭＵＸ
５０６，１４０５ ＤＥＭＵＸ
５１２，１４０７ ＣＰＵ
５１３ 時刻計算部
５１４，１４１２ 記憶部
５１５，１４０４ 水晶発振器
５１７ タイミング調整部
５１８ フレーム生成部
１４１０ タイムスタンプ補正部
１４１１ リレー演算部
２２０９ 時刻提供部

Claims (4)

  1. 物理量を入力する入力部と、
    クロックを発生し該クロックを計数したカウント値を出力するクロック出力部と、
    時刻情報を含む第１のメッセージを受信する受信部と、
    前記第１のメッセージに含まれる前記時刻情報と、該第１のメッセージを受信した際に前記クロック出力部から出力された前記カウント値とに基づいて、前記物理量を前記入力部から取得するタイミングを調整する調整部と、
    前記調整部で調整された前記タイミングで前記物理量の値を取得し、取得した前記物理量の値を含む第２のメッセージを生成する生成部と、
    前記第２のメッセージを前記第１のメッセージの送信元の機器に送信する送信部と
    を備え、
    前記調整部は、
    複数の前記機器に対する前記タイミングをそれぞれ求め、求められた該タイミングのうち最も時刻の早いタイミングを次に前記物理量を取得するタイミングとする
    ことを特徴とする計測装置。
  2. 前記調整部は、
    前記タイミングが示す間隔が、前記機器から送信された前記第１のメッセージに含まれる前記時刻情報が示す時刻に換算して略一定間隔になるように調整する
    ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
  3. 前記調整部は、
    複数の機器それぞれに対する前記タイミングの間隔が予め決められた時間よりも短い場合に、該複数の機器それぞれに対するタイミングのうち何れか１を、前記物理量の値を取得するタイミングとする
    ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
  4. 計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
    前記計測方法は、
    物理量を入力する入力ステップと、
    クロックを発生し該クロックを計数したカウント値を出力するクロック出力ステップと、
    時刻情報を含む第１のメッセージを受信する受信ステップと、
    前記第１のメッセージに含まれる前記時刻情報と、該第１のメッセージを受信した際に前記クロック出力部から出力された前記カウント値とに基づいて、前記物理量を前記入力ステップにより取得するタイミングを調整する調整ステップと、
    前記調整ステップで調整された前記タイミングで前記物理量の値を取得し、取得した前記物理量の値を含む第２のメッセージを生成する生成ステップと、
    前記第２のメッセージを前記第１のメッセージの送信元の機器に送信する送信ステップと
    を備え、
    前記調整ステップは、
    複数の前記機器に対する前記タイミングをそれぞれ求め、求められた該タイミングのうち最も時刻の早いタイミングを次に前記物理量を取得するタイミングとするプログラム。
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