JP5968193B2 - マージングユニットおよび解析システム - Google Patents

Description

本発明は、電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットおよびそのマージングユニットに向けられた解析システムに関する。

電力系統から電流や電圧などの情報を収集するとともに、電力系統や電力設備に故障が発生した場合に、当該故障を検知するとともに、当該故障を電力系統から切り離すために、保護リレー装置が用いられている。

このような保護リレー装置において何らかの故障が発生したと判断されたときに、その判断されたタイミングを含む所定期間に亘って、監視対象の信号波形を記録する機能（ログ機能）が搭載されているものが知られている。例えば、特開平０３−１５９５１５号公報（特許文献１）に開示されている、波形記録機能を具備したデジタル制御・保護リレー解析保守支援装置は、系統事故発生あるいは装置不良発生などをトリガーとして、上記トリガーがかかった場合、そのデータを自動的に転送するなどの機能を搭載している（［課題を解決するための手段］の欄の第３段落などを参照）。

ところで、近年の情報通信技術の進歩に伴って、電力系統に係る設備についてもネットワーク化が進んでいる。このようなネットワーク化の一つとして、分散型の保護制御システムが実用化されている。分散型の保護制御システムは、従来の保護リレー装置を機能的に分散させたものであり、典型的には、電力系統から電流や電圧などの情報を収集する１または複数のマージングユニットと、これらのマージングユニットからの情報に基づいて、電力系統を保護、制御、監視するための１つまたは複数の演算装置とからなる。

特開平０３−１５９５１５号公報

上述のような分散型の保護制御システムは、冗長性、拡張性、保守性などの観点からは優れているが、それぞれ異なる機能を提供する複数の装置で構成されているので、何らかの異常が発生した場合に、いずれの装置がその異常の原因であるかを特定することが難しい。

例えば、従来のデジタル型の保護リレー装置は、入力される電流信号や電圧信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換：Analog to Digital）した上で、それによって生成されたデジタル波形データを用いて保護リレー演算などの必要な演算を実行し、系統事故の発生を検出する。このような系統事故の発生の検出をトリガーとして、その検出前後の信号波形を記録することは比較的容易である。

これに対して、マージングユニットは、入力される電流信号や電圧信号（アナログ信号）からＡ／Ｄ変換によりデジタル信号を生成し、さらに生成されたデジタル信号をシリアルデータに変換して、通信回線を介して出力する。系統事故の発生などの判定は、その通信回線を介して接続された演算装置が、そのシリアルデータに基づいて実行する。そのため、系統事故の発生前後における電流信号や電圧信号などの信号波形の記録は、系統事故の発生を判定する機能を搭載しないマージングユニットではなく、演算装置で行なわれる。

このような構成を採用した場合、マージングユニットへ入力されるアナログ信号と、マージングユニットから通信回線を介して出力されるシリアルデータを演算装置で受信して得られるデジタル信号とが一致している場合には問題はないが、実際には、マージングユニットの入出力または内部に異常が発生する場合もあり、このような場合には、その異常の原因を特定することが難しい。すなわち、マージングユニットへの入力、マージングユニット内での処理、およびマージングユニットからの出力などの信号波形については記録されない。そのため、演算装置側でデータが異常であると判断された場合、その異常になった原因としては、以下のようなものが想定されるが、いずれが本来の原因であるかを特定することは容易ではない。

（１）マージングユニットへ入力される電流信号または電圧信号（アナログ信号）自体に異常がある
（２）マージングユニットを構成する内部のハードウェアに異常がある
（３）通信回線に異常がある
（４）演算装置の受信回路に異常がある
このように、従来のマージングユニットおよびマージングユニットを含む分散型の保護制御システムでは、何らかの異常が発生した場合に、その原因を特定することが難しく、その発生した異常を除去するために多大な労力を要するという課題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、マージングユニットおよび演算装置を含む分散型の保護制御システムにおいて、何らかの異常が発生した場合に、その異常原因をより容易に特定できるマージングユニットおよびそれに向けられた解析システムを提供することである。

本発明のある局面に従えば、電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットが提供される。マージングユニットは、電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する入力処理部と、デジタルデータを通信回線を介して演算装置へ送信する送信処理部とを含む。演算装置は、デジタルデータが予め定められた第１の条件を満たすと、電力系統に異常が発生していると判断するように構成される。マージングユニットは、デジタルデータが予め定められた第２の条件を満たすか否かを判断し、第２の条件が満たされると、その満たされたタイミングを基準とする所定期間に亘ってデジタルデータを格納するとともに、デジタルデータを格納したことを通知する判断部とを含む。

本発明の別の局面に従えば、電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットが提供される。マージングユニットは、電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する入力処理部と、デジタルデータが予め定められた第２の条件を満たすか否かを判断し、の第２の条件が満たされると満たされたタイミングを基準とする所定期間に亘ってデジタルデータを格納するとともに、デジタルデータを格納したことを通知する判断部とを含む。

本発明のさらに別の局面に従う解析システムは、電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットと、マージングユニットと通信回線を介して接続される演算装置と、マージングユニットおよび演算装置と通信可能な解析装置とを含む。マージングユニットは、電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する入力処理部と、デジタルデータを演算装置へ送信する送信処理部とを含む。演算装置は、デジタルデータが予め定められた第１の条件を満たすか否かを判断し、第１の条件が満たされると、電力系統に異常が発生していると判断する第１の判断部を含む。マージングユニットは、さらに、デジタルデータが予め定められた第２の条件を満たすか否かを判断し、第２の条件が満たされると、その満たされたタイミングを基準とする所定期間に亘ってデジタルデータを格納するとともに、デジタルデータを格納したことを通知する第２の判断部を含む。第１の判断部は、さらに、マージングユニットにおいてデジタルデータが格納されたことが通知されることに応答して、その通知されたタイミングを基準とする所定期間に亘ってデジタルデータを格納する。解析装置は、マージングユニットおよび演算装置のそれぞれから格納されているデジタルデータを取得するとともに、取得されたデジタルデータに対して解析を実行する解析部を含む。

本発明によれば、マージングユニットおよび演算装置を含む分散型の保護制御システムにおいて、何らかの異常が発生した場合に、その異常原因をより容易に特定できる。

本実施の形態に従うマージングユニットを含む保護制御システムの全体構成を示す模式図である。 本実施の形態に従う解析システムのシステム構成を示す模式図である。 本実施の形態に従う解析システムにおいて格納されるログデータの一例を示す図である。 本実施の形態に従う解析システムが提供する解析結果の一例を示す図である。 本実施の形態に従う解析システムが提供する解析結果の一例を示す図である。 本実施の形態に従う解析システムにおいて実行される処理手順を示すシーケンス図である。 本実施の形態に従うマージングユニットの構成を示す模式図である。 本実施の形態に従うマージングユニットから出力されるシリアルデータのデータ構造例を示す模式図である。 本実施の形態に従うＩＥＤの構成を示す模式図である。 本実施の形態に従う解析装置の構成を示す模式図である。 本実施の形態に従うマージングユニットの別構成を示す模式図である。 本実施の形態に従うマージングユニットの別構成を示す模式図である。

本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
［Ａ．全体システム］
まず、本実施の形態に従うマージングユニット（Merging Unit：以下「ＭＵ」とも記す。）を含む保護制御システムの全体構成について説明する。

図１は、本実施の形態に従うマージングユニットを含む保護制御システムの全体構成を示す模式図である。図１を参照して、保護制御システム１は、変電所や配電所等に設けられ、電力系統の情報を収集するとともに、収集した情報に基づいて、電力系統の保護、制御、監視等の処理を実行する。より具体的には、保護制御システム１は、電力系統から電流や電圧などの情報を収集する複数のマージングユニット１０−１〜１０−５（以下、「マージングユニット１０」と総称する場合もある。）と、電力系統の保護、制御、監視するための複数の演算装置（Intelligent Electric Device：以下「ＩＥＤ」とも称す。）２０−１〜２０−Ｎ（以下、「ＩＥＤ２０」と総称する場合もある。）とを含む。マージングユニット１０−１〜１０−５とＩＥＤ２０−１〜２０−Ｎとの間は、プロセスバス３２を介して、互いにデータ通信可能になっている。一般的な保護制御システムでは、用途（例えば、保護の対象や制御の対象毎）に応じて複数のＩＥＤ２０が配置される。このような用途別のＩＥＤとしては、例えば、保護機能を実現する保護ＩＥＤや、制御機能を実現する制御ＩＥＤが挙げられる。

各マージングユニット１０は、収集した電力系統からの情報を対応のＩＥＤ２０へ送出する。ＩＥＤ２０は、それぞれのマージングユニット１０からの情報に基づいて、電力系統の保護、制御、監視等の処理を実行する。例えば、保護機能を提供するＩＥＤ２０は、予め定められたリレー演算ロジックが成立するかを所定周期毎に判断するとともに、リレー演算ロジックが成立すると、対応する遮断器に対してトリップ信号を出力する。このトリップ信号は、プロセスバス３２を介して伝送されてもよい。ＩＥＤ２０は、制御機能の一例として、電力系統における開閉器の投入／開放などの指令を出力することもできる。さらに、ＩＥＤ２０は、監視機能の一例として、電力系統や電力設備に何らかの故障が発生した場合に、その発生前後における電力系統の情報の波形記録（ロギング）を行なうこともでき、また、電力系統の状態をリアルタイムで出力することもできる。例えば、ＩＥＤ２０は、ステーションバス３４を介して、変電所自動化システム（Substation Automation System：ＳＡＳ）３６および遠方監視制御装置２６と接続される。ＩＥＤ２０は、変電所自動化システム３６へ電力系統の情報を出力することもでき、また、遠方監視制御装置２６を介して、対象の電力設備から離れた遠方制御所２８へ電力系統の情報を出力することもできる。さらに、ＩＥＤ２０には、上述した処理以外の任意の処理を実装することもできる。例えば、ＩＥＤ２０を用いて、変電所自動化システム３６に相当する機能を実現してもよい。

図１には、電力設備の一例として、電力系統を構成する電力送電線２を介して変圧器３の一次側へ電力が供給され、変圧器３によって電圧変換（降圧）されて得られた電力が供給線４を介して、母線５へ供給される構成を示す。母線５には、複数の配電線が接続されており、それぞれの配電線を介して負荷へ電力が供給される。保護制御システム１は、このような電力設備を保護、制御、監視する。

具体的には、電力送電線２には、遮断器６−１が設けられるとともに、変流器（Current Transformer：ＣＴ）７−１および計器用変圧器（Potential Transformer：ＰＴ／Voltage Transformer：ＶＴ）８−１が設けられている。変流器７−１は、電力送電線２を流れる電流の情報（電流波形）を測定する。計器用変圧器８−１は、電力送電線２に生じる電圧の情報（電圧波形）を測定する。説明の便宜上図示していないが、三相交流の場合には、各相について、計器用変圧器を設けてもよい。変流器７−１および計器用変圧器８−１のそれぞれが測定した情報は、マージングユニット１０−１へ入力される。すなわち、マージングユニット１０−１は、電力送電線２を流れる電流の情報および電力送電線２に生じる電圧の情報を収集する。

同様に、供給線４には、遮断器６−２が設けられるとともに、変流器７−２および計器用変圧器８−２が設けられている。変流器７−２および計器用変圧器８−２のそれぞれが測定した情報は、マージングユニット１０−２へ入力される。

母線５には、複数の配電線が接続されており、それぞれの配電線には、遮断器６−３，６−４，６−５が設けられるとともに、対応する負荷または途中の配電経路での故障を検知できるように、変流器７−３，７−４，７−５および計器用変圧器８−３，８−４，８−５がそれぞれ設けられている。変流器７−３，７−４，７−５および計器用変圧器８−３，８−４，８−５の各々が測定した情報は、マージングユニット１０−３〜１０−５へそれぞれ入力される。すなわち、マージングユニット１０−３〜１０−５は、母線５に接続される各配電線を流れる電流の情報および各配電線に生じる電圧の情報を収集する。

以下に説明するように、本実施の形態に従うマージングユニット１０は、電力系統から収集される電流や電圧などの情報に基づいて、何らかの異常が発生しているか否かを所定周期毎に判断しており、異常が発生したと判断した場合には、その発生前後における電力系統の情報の波形記録を行なうことができる。この記録された情報は、ステーションバス３４を介して、変電所自動化システム３６に接続された解析装置３０へ送信される。解析装置３０は、ＩＥＤ２０からも記録された情報を収集し、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０のそれぞれで収集された情報に基づいて、何らかの異常が発生した場合に、その原因を特定することを支援する。

このように、保護制御システム１は、マージングユニット１０、ＩＥＤ２０および解析装置３０からなる解析システムを含む。以下、本実施の形態に従う解析システムについて説明する。
［Ｂ．解析システム］
まず、本実施の形態に従う解析システム１００の概要について説明する。

（ｂ１：概要）
図２は、本実施の形態に従う解析システム１００のシステム構成を示す模式図である。図２を参照して、解析システム１００は、主として、マージングユニット１０、ＩＥＤ２０および解析装置３０からなる。

マージングユニット１０は、電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するとともに、当該収集した電力系統からの情報が予め定められた条件に合致するか否かを所定周期毎に監視する。この予め定められた条件は、電力系統や電力設備に何らかの異常が発生したか否かを判断するためのものであり、ＩＥＤ２０の監視機能が用いるリレー演算ロジックに類似した条件を含む。但し、マージングユニット１０は、基本的に、電力系統からの情報を収集するためのものであり、演算処理の能力はそれほど高くない。そのため、ＩＥＤ２０の監視機能において用いられる条件（リレー演算ロジック）に比較して、より簡素化された条件が用いられる。

マージングユニット１０は、電力系統や電力設備に何らかの異常が発生したと判断すると、その発生前後における電力系統の情報の波形を記録することができる。後述するように、マージングユニット１０は、所定のサンプリング周期毎に電力系統からの情報を収集しており、この収集した情報を所定期間に亘ってバッファリングしている。電力系統や電力設備に何らかの異常が発生した場合に、その原因を特定するためには、その異常発生の直前の情報も必要である。そこで、マージングユニット１０は、電力系統や電力設備に何らかの異常が発生したと判断されたタイミングを基準とする所定期間に亘って、電力系統からの情報を格納する。このとき、バッファリングしているデータのうち、必要な期間のデータを格納することになり、このデータの格納に係る動作／処理を、以下では「データフリーズ」とも称す。また、このデータフリーズによって格納されるデータを、以下では「ログデータ」とも称す。

例えば、データフリーズの実行によって、異常発生時を基準として、その前０．２ｓｅｃからその後１．８ｓｅｃの計２．０ｓｅｃ分のログデータが格納される。このデータフリーズされる区間（ログデータの長さおよびオフセット）は任意に設定できる。

本実施の形態に従う解析システム１００においては、ＩＥＤ２０も電力系統の情報をデータフリーズできる。マージングユニット１０と同様に、ＩＥＤ２０は、電力系統からの情報に基づいて、予め定められた条件（リレー演算ロジック）が成立するかを所定周期毎に判断するとともに、リレー演算ロジックが成立すると、対応する遮断器に対してトリップ信号を出力する。併せて、予め定められた条件が成立すると判断されたタイミングを基準とする所定期間に亘って、電力系統からの情報を格納する。また、ＩＥＤ２０には、遮断器に対してトリップ信号を出力はしないが、電力系統や電力設備に何らかの異常が発生したことを検出するための条件が設定されている場合もあり、この条件が成立したときも、その発生タイミングを基準とする所定期間に亘って、電力系統からの情報を格納する。

このように、解析システム１００においては、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０がそれぞれ波形記録機能を有している。何らかの異常が発生した場合に、その異常発生の原因を特定するためには、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０が格納したログデータを比較することが有効である。この比較を行なうためには、対象のログデータ間で時間的な対応付けを行なう必要がある。

そこで、本実施の形態に従う解析システム１００においては、マージングユニット１０がデータフリーズを行なうと、データフリーズが実行されたことがＩＥＤ２０へ通知される。以下では、この通知を「フリーズ信号」とも称す。ＩＥＤ２０は、マージングユニット１０からフリーズ信号を受信すると、当該フリーズ信号を受信したタイミングを基準とする所定期間に亘って、データフリーズを行なう。このような構成を採用することによって、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０は、共通のトリガーが生じたタイミングに関連付けて、それぞれログデータを格納できる。これによって、ログデータ間の関連付け（すなわち、レコードの同期）を容易に行なうことができる。

基本的には、マージングユニット１０に設定されるロギングの開始条件は、ＩＥＤ２０に設定されるロギングの開始条件に比較して緩和されており、同一の電力系統からの情報に対して、マージングユニット１０の方がより高い感度でデータフリーズを行なうことが想定されている。すなわち、多くの場合、ＩＥＤ２０がデータフリーズを行なう際には、マージングユニット１０もデータフリーズを行なうと想定されるので、マージングユニット１０からＩＥＤ２０に対して、フリーズ信号を出力すれば、多くの場合、発生した異常の解析には十分である。

但し、マージングユニット１０に設定される開始条件と、ＩＥＤ２０に設定される開始条件とは、同一ではないので、ＩＥＤ２０がデータフリーズを行なったにもかかわらず、マージングユニット１０がデータフリーズを行なわない可能性もある。このような場合には、ＩＥＤ２０がデータフリーズを行なったことをマージングユニット１０へ通知することが好ましい。このとき、マージングユニット１０は、ＩＥＤ２０が遮断器に対して出力するトリップ信号に基づいてデータフリーズを行なってもよいし、ＩＥＤ２０が出力するフリーズ信号に基づいてデータフリーズを行なってもよい。

解析装置３０は、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０からログデータをそれぞれ取得し、データ解析を実行する。このデータ解析の詳細については、後述する。

（ｂ２：システム構成）
次に、図２を参照して、解析システム１００を構成する各部位の機能構成について説明する。

マージングユニット１０は、その機能構成として、入力処理部１１と、送信処理部１２と、判断部１３とを含む。

入力処理部１１は、電力系統から収集される電流信号や電圧信号（アナログ信号）を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータ（典型的には、電流データや電圧データ）を出力する。より具体的には、入力処理部１１は、予め定められたサンプリング周期毎にアナログ信号をサンプリングして量子化する。入力処理部１１に含まれるＡ／Ｄ変換部のサンプリングタイミングおよび／またはサンプリング周期については、ＩＥＤ２０からの同期信号によって制御される。

また、入力処理部１１は、ＩＥＤ２０からのフリーズ信号およびトリップ信号を受信し、それぞれの信号の受信を判断部１３へ通知する。

送信処理部１２は、入力処理部１１から出力されるデジタルデータを通信回線（図１に示すプロセスバス３２）を介してＩＥＤ２０へ送信する。送信処理部１２から送信されるデジタルデータとしては、典型的には、測定値をサンプリング周期毎に時系列に並べたシリアルデータが用いられる。プロセスバス３２は、電気信号の形でデータを伝送する構成であってもよいが、本実施の形態においては、光ファイバを用いて光信号の形でデータを伝送する構成であるとする。

判断部１３は、入力処理部１１から出力されるデジタルデータが予め定められた条件１４を満たすか否かを判断し、条件１４が満たされると、その条件１４が満たされたタイミングを基準とする所定期間に亘ってデジタルデータをログデータ１６として格納部１５に格納する。この条件１４は、電力系統や電力設備に何らかの異常が発生したことを検出するためのフリーズ条件を含む。併せて、判断部１３は、デジタルデータを格納したことをＩＥＤ２０へ通知する。すなわち、判断部１３は、送信処理部１２から通信回線を介してフリーズ信号をＩＥＤ２０へ送信する。

また、判断部１３は、ＩＥＤ２０からトリップ信号またはフリーズ信号を受信すると、すなわち、ＩＥＤ２０においてデジタルデータが格納されたことが通知されると、その通知タイミングを基準とする所定期間に亘ってデジタルデータをログデータ１６として格納部１５に格納する。このとき、判断部１３は、デジタルデータとともに、ＩＥＤ２０から通知されたタイミングを示す情報を格納する。

ＩＥＤ２０は、その機能構成として、判断部２１を含む。判断部２１は、マージングユニット１０から送信されたデジタルデータ（電流データや電圧データ）が予め定められた条件２２−１，２２−２を満たすか否かを判断し、条件２２−１または２２−２が満たされると、電力系統に異常が発生していると判断する。そして、ＩＥＤ２０は、条件２２−１または２２−２が満たされたタイミングを基準とする所定期間に亘ってデジタルデータをログデータ２４として格納部２３に格納する。また、判断部２１は、デジタルデータを格納したことをマージングユニット１０へ通知する。

条件２２−１は、電力系統に生じた故障を除去するための機構（典型的には、遮断器）を作動させるための条件が想定されている。すなわち、条件２２−１は、トリップ信号を出力するためのトリップ条件を含む。また、条件２２−２は、電力系統に生じた故障を除去するための機構（典型的には、遮断器）を作動させないが、電力系統に故障が生じたことを検出するための条件が想定されている。すなわち、条件２２−２は、電力系統や電力設備に何らかの異常が発生したことを検出するためのフリーズ条件を含む。

但し、条件２２−２については、ＩＥＤ２０の監視機能の観点からは必ずしも必要ではない。そのため、使用状況に応じて、条件２２−１、すなわちトリップ条件のみが実装される場合もある。

このように、判断部２１は、データフリーズを行なったことの通知として、トリップ信号および／またはフリーズ信号をマージングユニット１０へ送信する。

基本的には、マージングユニット１０に設定されるロギングの開始条件（条件１４）は、ＩＥＤ２０に設定されるロギングの開始条件（条件２２−１，２２−２）に比較して緩和されている。すなわち、条件１４は、条件２２−１，２２−２に比較して、より簡素化された条件を含む。例えば、条件１４は、デジタルデータが示す値の時間的変化が予め定められた度合いを越えることを含む。より具体的には、条件１４は、電力系統から収集された電流信号または電圧信号を時間について１次微分（差分）値が予め定められたしきい範囲を超えるか否か、あるいは、電力系統から収集された電流信号または電圧信号を時間について２次微分（差分）値が予め定められたしきい範囲を超えるか否かといった条件を含む。このような条件を用いることで、電力系統において、定常状態とは異なる値が生じていることを検出できる。

解析装置３０は、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０と通信可能に構成される。解析装置３０は、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０のそれぞれから格納されているデジタルデータ（ログデータ１６およびログデータ２４）を取得するとともに、取得されたデジタルデータに対してデータ解析を実行する。

（ｂ３：ログデータの例）
次に、解析システム１００において格納されるログデータについて説明する。

図３は、本実施の形態に従う解析システム１００において格納されるログデータの一例を示す図である。図３（ａ）には、マージングユニット１０において格納されたログデータ１６の一例を示し、図３（ｂ）には、ＩＥＤ２０において格納されたログデータ２４の一例を示す。

図３（ａ）に示すログデータ１６は、電力系統から収集されたデジタルデータが条件１４（フリーズ条件）を満たすとマージングユニット１０が判断したことをトリガーとして格納されたものであり、このトリガーとなった、マージングユニット１０が出力したフリーズ信号とともに、電力系統から収集された信号波形（この例では、電圧波形）が格納される。ログデータ１６には、ＩＥＤ２０からのトリップ信号およびフリーズ信号も併せて格納される。

図３（ａ）には、何らかの異常が発生したと判断されたタイミングの前の（時間Ｔ２−時間Ｔ１）分と、何らかの異常が発生したと判断されたタイミングの後の時間Ｔ１分とを、ログデータ（全体として時間Ｔ２）として格納する例を示す。このようなログデータの格納に係る実装形態としては、電力系統から収集されるデジタルデータを時間Ｔ２に亘ってバッファリングできるバッファメモリを用意しておき、ログデータのトリガータイミングから時間Ｔ１後に、当該バッファメモリの内容を出力（フリーズ）することで、トリガータイミングから時間Ｔ１が経過するまでの内容（合計として時間Ｔ２分）をログデータとして格納できる。なお、典型的には、時間Ｔ１は、数１００ｍｓｅｃ（場合により、数秒）程度に設定され、時間Ｔ２は、時間Ｔ１＋数１００ｍｓｅｃ程度に設定される。

図３（ｂ）に示すログデータ２４は、マージングユニット１０からのフリーズ信号をトリガーとして格納されたものであり、このトリガーとなった、マージングユニット１０からのフリーズ信号とともに、電力系統から収集された信号波形（この例では、電圧波形）が格納される。ログデータ２４には、ＩＥＤ２０が出力するトリップ信号およびフリーズ信号も併せて格納される。図３（ｂ）には、何らかの異常が発生したと判断されたタイミングの前の（時間Ｔ２’−時間Ｔ１’）分と、何らかの異常が発生したと判断されたタイミングの後の時間Ｔ２’分とを、ログデータ（全体として時間Ｔ２’）として格納する例を示す。ログデータ２４に含まれる信号波形の長さとログデータ１６に含まれる信号波形の長さとは、必ずしも同一にする必要はなく、利用できるリソースに応じて適宜設計すればよい。

解析装置３０は、ログデータ１６およびログデータ２４に共通に含まれているタイミングを示す情報、例えば、（１）マージングユニット１０から出力されるフリーズ信号、（２）ＩＥＤ２０から出力されるトリップ信号、（３）ＩＥＤ２０から出力されるフリーズ信号、および、（４）それぞれのログデータに含まれる時刻データ（タイムスタンプ）、のうち１つまたは複数を用いて、ログデータ間の関連付け（すなわち、レコードの同期）を行なう。言い換えれば、解析装置３０は、ログデータ１６およびログデータ２４に共通に含まれている情報に基づいて、同期タイミングを取得する。

（ｂ４：解析結果の例）
次に、解析システム１００において提供される解析結果について説明する。

図４および図５は、本実施の形態に従う解析システム１００が提供する解析結果の一例を示す図である。典型的に、解析装置３０によるデータ解析の結果、そのディスプレイなどに図４および図５に示す解析結果が表示される。あるいは、図４および図５に示す解析結果をプリントアウトするようにしてもよい。

図４には、保護制御システム１の全体として正常動作している場合の解析結果を示し、図５には、デジタルデータがマージングユニット１０から送信されＩＥＤ２０で受信されるまでの経路上に不具合がある場合の解析結果を示す。

図４に示す解析結果３５０では、マージングユニット１０において電力系統から収集された信号の時間波形（この例では、電圧波形）３５２と、ＩＥＤ２０がマージングユニット１０から受信したデジタルデータの時間波形３５４と、ＩＥＤ２０が出力するトリップ信号の時間波形３５６と、マージングユニット１０が出力するフリーズ信号の時間波形３５８と、ＩＥＤ２０が出力するフリーズ信号（実装によっては、フリーズ信号とトリップ信号とが同一の信号になっている場合もある）の時間波形３６０とが、共通の時間軸に関して表示されている。また、時間波形３５２と時間波形３５４とが不一致になった時刻を示す表示機能が実装されてもよい。この波形不一致の表示機能は、各時刻における時間波形３５２と時間波形３５４との差分の算出結果に基づいて実現される。

図４に示す解析結果３５０では、時間波形３５２と時間波形３５４との時間波形が一致しており、また、時間波形３５６からトリップ信号も正常に出力されているので、ＩＥＤ２０では、マージングユニット１０からの送信データに基づいて、保護機能が正しく実行されたことを検証できる。

これに対して、図５に示す解析結果３７０においても、マージングユニット１０において電力系統から収集された信号の時間波形３７２と、ＩＥＤ２０がマージングユニット１０から受信したデジタルデータの時間波形３７４と、ＩＥＤ２０が出力するトリップ信号の時間波形３７６と、マージングユニット１０が出力するフリーズ信号の時間波形３７８と、ＩＥＤ２０が出力するフリーズ信号の時間波形３８０とが、共通の時間軸に関して表示されている。

解析結果３７０においては、時間波形３７２と時間波形３７４との波形一致率３７３が悪化していることがわかる。図５に示す時間波形３７４では、正弦波の波形に対して瞬時的電圧低下３７５が生じていることがわかる。そして、この瞬時的電圧低下３７５によって、時間波形３７６に示すトリップ信号が出力されていることがわかる。これに対して、時間波形３７２では、このような瞬時的電圧低下３７５が生じていないので、マージングユニット１０から送出され、ＩＥＤ２０で受信されるまでの経路において、不具合があることが特定できる。

図５に示す解析結果３７０に示すように、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０がそれぞれ格納したログデータを互いに比較することで、何らかの異常が発生した場合に、保護制御システム１を構成するいずれの装置がその異常の原因であるかを容易に特定できる。

（ｂ５：処理手順）
次に、解析システム１００において実行される処理手順について説明する。解析システム１００を構成するマージングユニット１０およびＩＥＤ２０の各々は、少なくとも２つのメモリ領域（バッファメモリ）を有しているとする。一方のメモリ領域は、データフリーズの実行にかかわりなく、データ送信や保護機能などに用いられる。他方のメモリ領域では、フリーズ条件が成立すると最新データから一定期間に亘ってデータがさらに蓄積されるとともに、そのフリーズ条件が成立してから時間Ｔ１（図３参照）後に当該データの蓄積が停止される。その蓄積されたデータは、保存のためセーブ用エリアへ転送される。そして、再度データの蓄積が開始される。

図６は、本実施の形態に従う解析システム１００において実行される処理手順を示すシーケンス図である。図６を参照して、解析システム１００においては、マージングユニット１０、ＩＥＤ２０および解析装置３０の間で、各種情報が遣り取りされる。

まず、マージングユニット１０は、電力系統から電流や電圧などの情報を収集し（シーケンスＳＱ１００）、この収集した情報をデジタルデータへ変換した上で、所定期間に亘ってバッファリングする（シーケンスＳＱ１０２）。並行して、マージングユニット１０は、電力系統から収集した電流や電圧などの情報を示すデジタルデータをＩＥＤ２０へ送信する（シーケンスＳＱ１０４）。マージングユニット１０からデジタルデータを受信したＩＥＤ２０は、受信したデジタルデータを復号の上、所定期間に亘ってバッファリング（バッファメモリにデータ蓄積）する（シーケンスＳＱ１０６）。

また、マージングユニット１０は、バッファリングされた電力系統からの情報に基づいて、予め定められた条件（フリーズ条件）の成立／非成立を判定する（シーケンスＳＱ１０８）。フリーズ条件が成立していれば（シーケンスＳＱ１０８において「成立」）、マージングユニット１０は、自装置にてフリーズ条件が成立したことを通知するためのフリーズ信号をＩＥＤ２０へ送信する（シーケンスＳＱ１１２）。フリーズ条件が成立していなければ（シーケンスＳＱ１０８において「非成立」）、以降の処理はスキップされる。そして、シーケンスＳＱ１００以下の処理が繰り返される。

並行して、ＩＥＤ２０は、バッファリングされた電力系統からの情報に基づいて、予め定められた条件（フリーズ条件）の成立／非成立を判定するとともに、トリップ条件の成立／非成立を判定する（シーケンスＳＱ１１０）。フリーズ条件が成立していれば（シーケンスＳＱ１１０においてフリーズ条件「成立」）、ＩＥＤ２０は、自装置にてフリーズ条件が成立したことを通知するためのフリーズ信号をマージングユニット１０へ送信する（シーケンスＳＱ１１４）。また、トリップ条件が成立していれば（シーケンスＳＱ１１０においてトリップ条件「成立」）、ＩＥＤ２０は、自装置にてトリップ条件が成立したことを通知するためのトリップ信号をマージングユニット１０へ送信する（シーケンスＳＱ１１６）。

フリーズ条件が成立していなければ（シーケンスＳＱ１１０においてフリーズ条件「非成立」）、あるいは、トリップ条件が成立していなければ（シーケンスＳＱ１１０においてトリップ条件「非成立」）、シーケンスＳＱ１３０以下の処理はスキップされる。そして、シーケンスＳＱ１０６以下の処理が繰り返される。

一方、マージングユニット１０は、フリーズ条件が成立していれば（シーケンスＳＱ１２０に到達の場合）、データフリーズ開始を指示する（シーケンスＳＱ１２２）。このデータフリーズの指示によって、デジタルデータの蓄積を継続し、ログデータが格納される（シーケンスＳＱ１２４）。これと並行して、フリーズ条件が成立してから所定時間（時間Ｔ１）が経過すると、マージングユニット１０は、データフリーズ解除を指示する（シーケンスＳＱ１２６）。そして、シーケンスＳＱ１００以下の処理が繰り返される。

また、ＩＥＤ２０は、フリーズ条件が成立していれば（シーケンスＳＱ１３０に到達の場合）、データフリーズ開始を指示する（シーケンスＳＱ１３２）。このデータフリーズの指示によって、デジタルデータの蓄積を継続し、ログデータが格納される（シーケンスＳＱ１３４）。これと並行して、フリーズ条件が成立してから所定時間（時間Ｔ１）が経過すると、ＩＥＤ２０は、データフリーズ解除を指示する（シーケンスＳＱ１３６）。

ユーザなどからの操作に応答して、解析装置３０は、マージングユニット１０に格納されているログデータ１６およびＩＥＤ２０に格納されているログデータ２４を取得し（シーケンスＳＱ１４０）、データ解析を実行する（シーケンスＳＱ１４２）。

この解析装置３０によるデータ解析（シーケンスＳＱ１４０およびＳＱ１４２）については、いずれのタイミングで実行されてもよい。
［Ｃ．マージングユニット］
次に、本実施の形態に従うマージングユニット１０についてより詳細に説明する。図７は、本実施の形態に従うマージングユニット１０の構成を示す模式図である。

（ｃ１：構成）
再度図１を参照して、電力送電線や母線などに設けられた変流器７および／または計器用変圧器８からの測定値（アナログ信号）がマージングユニット１０へ入力される。マージングユニット１０（通常、Ｂａｙ単位に設置される）は、電力系統の電流情報および／または電圧情報を収集し、収集した情報を示すデジタルデータをＩＥＤ２０へ外部出力する。このデジタルデータとしては、典型的には、測定値をサンプリング周期毎に時系列に並べたシリアルデータが用いられる。言い換えれば、マージングユニット１０は、電力系統の電流波形信号および／または電圧波形信号を入力とし、Ａ／Ｄ変換後にシリアルデータとして通信回線（プロセスバス３２）を介して出力する。

図７を参照して、マージングユニット１０は、入力変換部１２１と、アナログフィルター１２２と、Ａ／Ｄ変換部１２３と、データ処理部１２４と、Ｅ／Ｏ変換部１２５と、通信インターフェイス１２６と、受信部１２７とを含む。データ処理部１２４は、バッファメモリ１２４１と、制御部１２４２と、変化検出部１２４３と、データ格納部１２４４と、サンプリング制御部１２４５とを含む。

データ処理部１２４は、典型的には、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのプログラマブルなハードウェアデバイスを用いて実現される。あるいは、プロセッサがプログラムを実行することで実現してもよい。その他のコンポーネントは、基本的には、ハードウェア回路で実現されるが、その一部をソフトウェア処理してもよい。また、図７は、マージングユニットの機能構成に着目した模式図であり、複数のコンポーネントが単一の回路（あるいは、デバイス）として実装される場合もある。

図２の入力処理部１１は、入力変換部１２１、アナログフィルター１２２、Ａ／Ｄ変換部１２３、通信インターフェイス１２６、および、受信部１２７に対応し、送信処理部１２は、データ処理部１２４およびＥ／Ｏ変換部１２５に対応し、判断部１３は、変化検出部１２４３およびデータ格納部１２４４に対応する。

入力変換部１２１は、変流器７（図１）により測定された電流信号および／または計器用変圧器８（図１）により測定された電圧信号を、内部回路を外部から絶縁するとともに、所定範囲内の内部電圧信号に変換して出力する。アナログフィルター１２２は、入力変換部１２１により出力される内部電圧信号から不要な周波数成分（典型的には、高調波成分）を除去する。Ａ／Ｄ変換部１２３は、アナログフィルター１２２で不要な周波数成分が除去された後の内部電圧信号をデジタル信号に変換して出力する。

説明の便宜上、図７には明示していないが、入力変換部１２１およびアナログフィルター１２２については、マージングユニット１０に入力されるアナログ信号の数だけ設けてもよい。その上で、複数のアナログフィルター１２２からそれぞれ出力される複数の内部電圧信号に対して、マルチプレクサ回路（図示せず）などによって所定順序で１つの内部電圧信号を順次選択してＡ／Ｄ変換部１２３へ出力するようにしてもよい。このような構成を採用することで、単一のＡ／Ｄ変換部１２３を用いて、複数のアナログ信号に対応するそれぞれのデジタル信号を得ることができる。

また、Ａ／Ｄ変換部１２３には、ＩＥＤ２０からのトリップ信号および／またはフリーズ信号が入力されてもよい。

データ処理部１２４は、この入力処理部からのデジタル信号を信号処理する。より具体的には、Ａ／Ｄ変換部１２３から出力されるデジタル信号は、バッファメモリ１２４１に一旦格納される。このバッファメモリ１２４１への格納と並行して、データ格納部１２４４へもデータが連続的に格納される。制御部１２４２は、バッファメモリ１２４１に格納されるデジタル信号から、プロセスバス３２として規定されるプロトコルに従うデジタルデータ（例えば、上述したようなシリアルデータ）を生成する。具体的には、電流信号および／または電圧信号をサンプリング順に一列に並べたデータ構造を有している。デジタルデータとして格納される値は、実際の電力系統の１次値（例えば、電流では単位［ｍＡ］、電圧では単位［１０ｍＶ］）であってもよいし、２次値、または、任意の単位でもよい。さらに、１つのデジタルデータには１つのアナログ信号の情報を含めるようにしてもよいし、複数のアナログ信号の情報を１つのデジタルデータに格納するようにしてもよい。

図８は、本実施の形態に従うマージングユニット１０から出力されるシリアルデータのデータ構造例を示す模式図（但し、この模式図では、プロセスバス通信に必要なデータを含まず、アナログデータ部のみを示す）である。図８に示すシリアルデータでは、単位時間（例えば、１秒）毎にサンプリングの順番を示すサンプリング番号が先頭に付与され、対応するサンプリングタイミングにおいて収集された情報を示す値が続くフレームに格納されている。このサンプリング番号は、単位時間当たりのサンプリング数（例えば、サンプリング周波数が４ｋＨｚであれば、０〜３９９９）が格納される。

再度図７を参照して、Ｅ／Ｏ変換部１２５は、データ処理部１２４（制御部１２４２）により生成されるシリアルデータをＩＥＤ２０へ送信する。すなわち、Ｅ／Ｏ変換部１２５は、データ処理部１２４（制御部１２４２）が生成したデジタルデータを伝送信号（光信号）に変換し、変換によって得られる光信号を、通信回線（プロセスバス３２）を介して送出する。

Ａ／Ｄ変換部１２３でのＡ／Ｄ変換タイミングは、ＩＥＤ２０からの同期信号、または、外部からの時刻同期信号に基づいて制御される。但し、複数のマージングユニット間でサンプリング同期を必要としない場合には、内部クロック信号によって制御可能な場合がある。ここでは、例として、ＩＥＤ２０からの同期信号による方式で説明する。すなわち、受信部１２７は、ＩＥＤ２０からの同期信号を受信し、当該受信した同期信号をデータ処理部１２４（サンプリング制御部１２４５）へ出力する。データ処理部１２４のサンプリング制御部１２４５は、ＩＥＤ２０からの同期信号によって指定されるタイミングに基づいて、Ａ／Ｄ変換の開始やリセットなどの指令、マルチプレクサ回路がある場合にはその入力切替順序を決めるマルチプレクサ用切替制御信号など、すなわちサンプリング制御信号を、Ａ／Ｄ変換部１２３へ与える。ＩＥＤ２０からの同期信号には、Ａ／Ｄ変換部１２３におけるサンプリング周期などの指令を含めてもよい。

バッファメモリ１２４１に格納されたデジタル信号は、サンプリング制御部１２４５からの指令に従って、制御部１２４２および変化検出部１２４３へ供給される。制御部１２４２はシリアルデータを生成し、変化検出部１２４３は、予め定められた条件に合致するか否かを所定周期毎に監視する。より具体的には、変化検出部１２４３は、供給されるデジタル信号の時間的変化が予め定められた度合いを越えるか否かを所定周期毎に判断する。言い換えれば、変化検出部１２４３は、マージングユニット１０へ入力される時間波形データが急変したことを検出する。変化検出部１２４３における検出ロジックについては、後述する。

入力される時間波形が急変したと判断されると、変化検出部１２４３は、バッファメモリ１２４１と同様にＡ／Ｄ変換部１２３から出力されるデジタル信号が格納されるデータ格納部１２４４に対して、その急変したと判断されたタイミングから時間Ｔ１後に、そのデータ更新を停止させる。データ格納部１２４４は、時間Ｔ２（但し、Ｔ２＞Ｔ１）分のデジタル信号を格納することが可能であるとすると、時間波形の急変の検出前として（時間Ｔ２−時間Ｔ１）分、および、時間波形の急変の検出後として、時間Ｔ１分の合計、時間Ｔ２の時間波形データが格納されることになる。この格納される時間波形データが上述のログデータ１６となる。

変化検出部１２４３は、時間波形の急変を検出したことを制御部１２４２へ通知する。制御部１２４２は、Ｅ／Ｏ変換部１２５を通じて、フリーズ信号をＩＥＤ２０へ送信する。

（ｃ２：フリーズ条件）
次に、変化検出部１２４３における検出ロジック（フリーズ条件）の一例について説明する。上述したように、マージングユニット１０におけるフリーズ条件は、電力系統や電力設備に何らかの異常が発生したことを検出するためのものであり、基本的には、ＩＥＤ２０におけるトリップ条件に比較して緩和されている。このようなトリップ条件としては、例えば、以下のような判定方法を用いて、デジタル信号の時間的変化が予め定められた度合いを越えるか否かを周期的に判断する。

（ｉ）１次の時間微分（時間差分）を用いる方法
例えば、バッファメモリ１２４１に格納されるデジタル信号の数をｎとすると、デジタル信号の振幅値は、時系列に、Ｖ（ｔ），Ｖ（ｔ−１），Ｖ（ｔ−２），…，Ｖ（ｔ−（ｎ−１））と並ぶ。ここで、Ｖ（ｔ）は、最新値であり、Ｖ（ｔ−（ｎ−１））が（ｎ−１）回分のサンプリング前の値である。また、入力される交流信号の１サイクルのサンプリング数がｍ（ｍ≦ｎ）であれば、１サイクル前の振幅値は、Ｖ（ｔ−（ｍ−１））となる。

一般的に、系統事故や遮断器の動作が生じない限り、電力系統の電流および電圧は、１サイクル程度ではほぼ同じ瞬時値と考えられるので、例えば、以下のような式を用いて、電力系統や電力設備での異常の発生を検出できる。

Ｖｄ（ｔ）＝｜Ｖ（ｔ）−Ｖ（ｔ−（ｍ−１））｜≧α１
但し、α１は、検出しきい値である。

なお、上記のＶｄ（ｔ）は、電圧の１次時間微分（δＶ（ｔ）／δｔ））に比例する。
検出しきい値α１は、通常の交流信号による変化より大きく、かつ、系統事故時に生じる変化のうち最も少ない変化（例えば、抵抗性事故における変化）より小さくなるように設定される。

（ｉｉ）２次の時間微分を用いる方法
電力系統内に周波数変動が予想される場合には、上記のＶｄ（ｔ）を用いた場合には、その周波数変動によって１サイクル前の瞬時値も比較的大きな値が生じるため、誤検知する可能性がある。このような誤検知を回避する方法として、以下に示すような、Ｖ（ｔ）の２次の時間微分を用いて判断してもよい。

Ｖｄｄ（ｔ）＝｜Ｖｄ（ｔ）−Ｖｄ（ｔ−（ｍ−１））｜≧α２
但し、α２は、検出しきい値である。

なお、上記のＶｄｄ（ｔ）は、電圧の２次の時間微分（δ（δＶ（ｔ）／δｔ）／δｔ）に比例する。

電力系統が正常である場合には、電力系統に生じる周波数変動も非常にゆっくりであるので、このような２階微分を用いることで、周波数変動に影響されず、マージングユニット１０へ入力される時間波形データの急変を検出できる。

（ｉｉｉ）その他の方法
電力系統から収集されるデジタル信号が複数のある場合には、各デジタル信号における急変の有無をＯＲ演算（論理和）を用いて一つの結果に統合すればよい。なお、マージングユニット１０へ入力される信号が電力系統の３相分である場合には、対称座標法における非平衡合成量である零相入力、あるいは、逆相入力のレベルに基づいて判定してもよい。

（ｃ３：利点）
図７に示すマージングユニット１０は、電力系統の電流信号および／または電圧信号を入力とし、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号からシリアルデータを生成して、通信回線（図１に示すプロセスバス３２）を介して出力する。マージングユニット１０は、デジタル信号が急変時に、電流信号または電圧信号から生成されるデジタル信号を順次格納するデータ格納部１２４４をフリーズする。これによって、何らかの異常が発生した場合に原因を特定するためのログデータ１６を取得できる。

すなわち、マージングユニット１０は、波形記録機能として、変化検出部１２４３と波形記録用のデータ格納部１２４４とを有している。Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に通常の交流信号の入力とは異なる急激な変化を検出すると、それがデータ格納部１２４４へのデータ格納のトリガーとなり、トリガー前後の所定期間に亘って波形データが格納される。

本実施の形態に従うマージングユニット１０は、電力系統の電流信号および／または電圧信号をＡ／Ｄ変換して得られるデジタル信号の時間的変化が予め定められた度合いを越えるか否かを所定周期毎に判断する。そして、時間的変化が予め定められた度合いを越えた場合には、データ格納部１２４４を所定時間後にフリーズし、そのフリーズしたタイミングでデータ格納部１２４４に格納されているデジタル信号をログデータとして取得する。この取得されたログデータは、外部の解析装置３０などから読み出し可能になっている。そのため、ＩＥＤ２０におけるトリップ条件やフリーズ条件の判断とは独立して、独自の判断基準で、波形記録（ロギング）が可能である。

また、フリーズした際には、ログデータに付随している時刻データにより同期をとったり、フリーズ信号によって時刻同期をとったりして、解析装置３０において、マージングユニット１０に格納されるログデータと、ＩＥＤ２０に格納されるログデータとの間を同期させることが容易になる。
［Ｄ．演算装置（ＩＥＤ２０）］
次に、本実施の形態に従うＩＥＤ２０についてより詳細に説明する。図９は、本実施の形態に従うＩＥＤ２０の構成を示す模式図である。図９には、プロセッサベースの構成による実装例を示す。但し、その全部または一部を、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのプログラマブルなハードウェアデバイスを用いて実装してもよいし、ＬＳＩ（Large Scale Integration）などで実現される専用回路を用いて実装してもよい。

ＩＥＤ２０は、プロセッサ２０２と、ＲＡＭ２０４と、Ｅ／Ｏ変換部２０６と、信号生成部２０８と、通信インターフェイス２１０と、データ保持部２２０とを含む。これらの各コンポーネントは、バス２３０を介して互いにデータ通信可能に接続されている。データ保持部２２０は、電力系統からの情報が予め定められた条件に合致するか否かを判断するための判断プログラム２２２と、トリップさせるべき条件を記述したトリップ条件２２４と、データフリーズを実行すべき条件を記述したフリーズ条件２２６と、格納されたログデータ２２８とを含む。

プロセッサ２０２は、データ保持部２２０から判断プログラム２２２を読み出して、ＲＡＭ２０４に展開しつつ実行する。判断プログラム２２２がプロセッサ２０２により実行されることで、電力系統からの情報がトリップ条件２２４およびフリーズ条件２２６のいずれかを満たすか否かが所定周期毎にされる。なお、判断プログラム２２２は、その実行に必要な処理をオペレーティングシステム（Operating System：ＯＳ）が提供する共通モジュールを用いて実現する場合もある。すなわち、本実施の形態に従うプログラムとオペレーティングシステムとが協働して本実施の形態に従う処理を実現する場合であっても、本発明の技術的範囲に含まれ得る。

Ｅ／Ｏ変換部２０６は、プロセスバス３２と接続するためのインターフェイスであり、マージングユニット１０および／または他のＩＥＤ２０との間で必要なデータを遣り取りする。信号生成部２０８は、遮断器に対してトリップ信号を出力するためのインターフェイスであり、プロセッサ２０２によってトリップ信号の出力が指示されると、所定電圧のトリップ信号を生成して出力する。典型的には、信号生成部２０８は、Ｄ／Ａ変換部を含む。

通信インターフェイス２１０は、ステーションバス３４を介して、他の装置と接続するためのインターフェイスであり、マージングユニット１０、他のＩＥＤ２０、および変電所自動化システム３６（あるいは、それに接続される解析装置３０）との間で、必要なデータを遣り取りする。データ保持部２２０に格納されたログデータ２２８については、通信インターフェイス２１０を介して、解析装置３０へ送信される。
［Ｅ．解析装置３０］
次に、本実施の形態に従う解析装置３０についてより詳細に説明する。図１０は、本実施の形態に従う解析装置３０の構成を示す模式図である。図１０を参照して、解析装置３０は、基本的には、汎用パーソナルコンピュータで構成される。但し、専用のハードウェアとして実装してもよい。

解析装置３０は、プロセッサ３０２と、ＲＡＭ３０４と、通信インターフェイス３０６と、ディスプレイ３０８と、入力部３１０と、データ保持部３２０とを含む。これらの各コンポーネントは、バス３３０を介して互いにデータ通信可能に接続されている。データ保持部３２０は、上述したようなデータ解析を実現するための解析プログラム３２２と、解析プログラム３２２の実行により得られた解析結果３２４とを含む。

プロセッサ３０２は、データ保持部３２０から解析プログラム３２２を読み出して、ＲＡＭ３０４に展開しつつ実行する。解析プログラム３２２がプロセッサ３０２により実行されることで、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０のそれぞれから格納されているログデータを取得し、取得されたログデータを用いたデータ解析が実現される。なお、解析プログラム３２２は、その実行に必要な処理をオペレーティングシステムが提供する共通モジュールを用いて実現する場合もある。すなわち、本実施の形態に従うプログラムとオペレーティングシステムとが協働して本実施の形態に従う処理を実現する場合であっても、本発明の技術的範囲に含まれ得る。

通信インターフェイス３０６は、ステーションバス３４を介して、他の装置と接続するためのインターフェイスであり、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０との間で、必要なデータを遣り取りする。

ディスプレイ３０８は、解析プログラム３２２の実行により得られた解析結果３２４をユーザへ表示する表示デバイスである。入力部３１０は、キーボードやマウスなどを含み、ユーザからの操作を受け付ける。さらに、解析結果３２４をプリントアウトするためのプリンターが装着されていてもよい。
［Ｆ．マージングユニットの別構成（その１）］
次に、図７に示すマージングユニット１０に関連した別構成について説明する。図７に示すマージングユニット１０では、Ａ／Ｄ変換部１２３から出力されるデジタル信号がバッファメモリ１２４１に格納され、このバッファメモリ１２４１に格納されたデジタル信号に基づいて、マージングユニット１０へ入力される時間波形データが急変したことを検出する構成について例示した。また、マージングユニット１０では、Ａ／Ｄ変換部１２３から出力されるデジタル信号をそのままデータ格納部１２４４でログデータとして格納する。

これに対して、以下に説明する構成においては、制御部１２４２が生成する所定のプロトコルに従うデジタルデータ（シリアルデータ）を、元のデジタル信号に復元して、マージングユニット１０へ入力される時間波形データが急変したことを検出するように構成したものである。また、復元されたデジタル信号と、Ａ／Ｄ変換部１２３から出力されるデジタル信号との両方がログデータとして出力される。すなわち、波形記録のデータとしては、これらの２つのデジタル信号が保存される。このような構成を採用することで、マージングユニット１０から通信回線を介して出力される最終のデジタルデータ（シリアルデータ）に基づいて、入力される時間波形データの急変を検出できるので、例えば、マージングユニットにおいて、Ａ／Ｄ変換部１２３は正常であるが、制御部１２４２に不具合があるような場合であっても、ログデータを取得することができる。また、このような場合に、異常部位を特定することもできる。

図１１は、本実施の形態に従うマージングユニットの別構成を示す模式図である。図１１に示すマージングユニット１０Ａは、図７に示すマージングユニット１０に比較して、復元部１２４６がさらに追加されるとともに、データ格納部１２４４に復元部１２４６から出力されるデジタル信号が入力されるようになっている。

より具体的には、制御部１２４２から出力されるデジタルデータ（シリアルデータ）は、Ｅ／Ｏ変換部１２５へ出力されるとともに、復元部１２４６へ出力される。復元部１２４６は、制御部１２４２から出力されるシリアルデータを元のデジタル信号に復元する。そして、その復元されたデジタル信号は、変化検出部１２４３およびデータ格納部１２４４へ出力される。変化検出部１２４３は、その復元されたデジタル信号に基づいて、マージングユニット１０へ入力される時間波形データが急変したことを検出する。

入力される時間波形が急変したと判断されると、変化検出部１２４３は、その復元されたデジタル信号をデータ格納部１２４４へ出力する。そして、変化検出部１２４３は、Ａ／Ｄ変換部１２３から出力されるデジタル信号、および、復元されたデジタル信号を格納が格納されるデータ格納部１２４４に対して、その急変したと判断されたタイミングから時間Ｔ１後に、そのデータ更新を停止させる。データ格納部１２４４は、時間Ｔ２（但し、Ｔ２＞Ｔ１）分のデジタル信号を格納することが可能であるとすると、時間波形の急変の検出前として（時間Ｔ２−時間Ｔ１）分、および、時間波形の急変の検出後として、時間Ｔ１分の合計、時間Ｔ２の時間波形データが格納されることになる。これらの格納される時間波形データが上述のログデータ１６となる。

変化検出部１２４３は、時間波形の急変を検出したことを制御部１２４２へ通知する。制御部１２４２は、Ｅ／Ｏ変換部１２５を通じて、フリーズ信号をＩＥＤ２０へ送信する。

すなわち、マージングユニット１０Ａは、波形記録機能として、制御部１２４２から出力されるデジタルデータ（シリアルデータ）を元のデジタル信号に復元し、その復元したデジタル信号に通常の交流信号の入力とは異なる急激な変化を検出すると、それがデータ格納部１２４４へのデータ格納のトリガーとなり、トリガー前後の所定期間に亘って波形データが格納される。このとき、復元されたデジタル信号とともに、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号がログデータとして格納される。

本実施の形態に従うマージングユニット１０は、電力系統の電流信号および／または電圧信号をＡ／Ｄ変換して得られるデジタル信号をシリアルデータに変換して、通信回線を介して出力する。マージングユニット１０は、シリアルデータを元のデジタル信号に復元し、その復元したデジタル信号の時間的変化が予め定められた度合いを越えるか否かを所定周期毎に判断する。そして、時間的変化が予め定められた度合いを越えた場合には、データ格納部１２４４を所定時間後にフリーズし、そのフリーズしたタイミングでデータ格納部１２４４に格納されているデジタル信号および復元されたデジタル信号をログデータとして取得する。この取得されたログデータは、外部の解析装置３０などから読み出し可能になっている。そのため、ＩＥＤ２０におけるトリップ条件やフリーズ条件の判断とは独立して、独自の判断基準で、波形記録（ロギング）が可能である。さらに、マージングユニット１０内部で異常が発生した場合に、その不具合箇所をより詳細に特定できる。
［Ｇ．マージングユニットの別構成（その２）］
次に、図７に示すマージングユニット１０に関連したさらに別構成について説明する。図７に示すマージングユニット１０では、マージングユニット１０へ入力される時間波形データが急変したことが検出されると、データフリーズが実行される構成について例示した。

これに対して、以下に説明する構成においては、ＩＥＤ２０からのトリップ信号および／またはフリーズ信号をトリガー信号として、データフリーズが実行される構成について例示する。

図１２は、本実施の形態に従うマージングユニットの別構成を示す模式図である。図１２に示すマージングユニット１０Ｂは、図７に示すマージングユニット１０に比較して、受信部１２８がさらに追加されるとともに、データ処理部１２４が条件監視部１２４７をさらに含むようになっている。

より具体的には、受信部１２８は、いずれかのバスまたはネットワークを介して、ＩＥＤ２０からのトリップ信号および／またはフリーズ信号を受信する。受信部１２８は、ＩＥＤ２０からのトリップ信号および／またはフリーズ信号を受信すると、トリガー信号を条件監視部１２４７へ出力する。条件監視部１２４７は、ＯＲ（論理和）回路を含み、変化検出部１２４３および受信部１２８からのトリガー信号をその入力として受け付ける。すなわち、条件監視部１２４７は、変化検出部１２４３がマージングユニット１０Ｂへ入力される時間波形データが急変したことを検出した場合、または、受信部１２８がＩＥＤ２０からのトリップ信号および／またはフリーズ信号を受信した場合に活性化される。そして、条件監視部１２４７は、Ａ／Ｄ変換部１２３から出力されるデジタル信号が格納されるデータ格納部１２４４に対して、その活性化されたタイミングから時間Ｔ１後に、そのデータ更新を停止させる。データ格納部１２４４は、時間Ｔ２（但し、Ｔ２＞Ｔ１）分のデジタル信号を格納することが可能であるとすると、時間波形の急変の検出前として（時間Ｔ２−時間Ｔ１）分、および、時間波形の急変の検出後として、時間Ｔ１分の合計、時間Ｔ２の時間波形データが格納されることになる。この格納される時間波形データが上述のログデータ１６となる。

すなわち、マージングユニット１０Ｂは、波形記録機能として、変化検出部１２４３と、波形記録用のデータ格納部１２４４と、ＩＥＤ２０からのトリップ信号および／またはフリーズ信号を受信するための受信部１２８を有している。Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号に通常の交流信号の入力とは異なる急激な変化を検出した場合に加えて、ＩＥＤ２０からの信号を受信した場合には、いずれかのイベントがトリガーとなり、そのトリガー前後の所定期間に亘って波形データが格納される。

本実施の形態に従うマージングユニット１０Ｂは、ＩＥＤ２０からのトリップ信号および／またはフリーズ信号をトリガーとして、データフリーズを実行できる。すなわち、
ＩＥＤ２０からの信号に関連付けて、マージングユニット１０が処理するデジタル信号を格納できるので、例えば、マージングユニット１０Ｂへ入力される時間波形データが急変したとは検出されていないが、ＩＥＤ２０において系統事故の発生と判断された場合などにおいて、マージングユニット１０への入力は正常であり、それ以降の経路において何らかの不具合があることを特定できるエビデンスを提供できる。

さらに、図１２に示すマージングユニット１０Ｂに対して、図１１に示すマージングユニット１０Ａに含まれる復元部１２４６をさらに追加することで、復元されたデジタル信号における急変を検出するようにしてもよい。

さらに、マージングユニット１０へ入力される時間波形データが急変したことを検出した場合、および、ＩＥＤ２０からのトリップ信号および／またはフリーズ信号を受信した場合に加えて、Ａ／Ｄ変換部１２３の故障やバッファメモリ１２４１の故障といった、マージングユニット１０に内蔵されている監視機能による内部回路の不具合が発生した場合にも、データフリーズを行なうようにしてもよい。
［Ｈ．利点］
本実施の形態によれば、マージングユニット１０がデータフリーズを行なうと、データフリーズが実行されたこと（フリーズ信号）がＩＥＤ２０へ通知される。そして、ＩＥＤ２０は、マージングユニット１０からのフリーズ信号を受信すると、データフリーズを実行する。このような共通のトリガーが生じたタイミングに関連付けて、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０は、ログデータをそれぞれ格納できる。これによって、ログデータ間の関連付け（すなわち、レコードの同期）を容易に行なうことができる。このようなログデータの関連付けを行なうことで、ログデータ間の比較を容易に行なうことができ、これによって、何らかの異常が発生した場合に、その異常の原因を容易に特定できる。

また、マージングユニット１０に搭載される波形記録の機能において、通常の交流信号の入力とは異なる急激な変化がデジタル信号に生じると、当該急激な変化が生じたタイミングを基準とする所定期間に亘ってログデータが格納される。このように、マージングユニット１０においてＩＥＤ２０とは異なる独自の条件を設定して、データフリーズを行なうことができる。

例えば、通常の系統事故が発生した場合などには、マージングユニット１０およびＩＥＤ２０のそれぞれにおいてデータフリーズが行なわれるので、それぞれで取得されたログデータを容易に比較できる。あるいは、マージングユニット１０ではデジタル信号に急激な変化は生じていないが、ＩＥＤ２０では電力系統に何らかの異常が発生していると判断した場合などには、デジタル信号を誤認識した可能性が高いと判断できる。あるいは、ＩＥＤ２０では電力系統に何らかの異常が発生していると判断していないが、マージングユニット１０ではデジタル信号に急激な変化は生じたと判断した場合などには、対象の電力系統における電流信号および／または電圧信号に対するＩＥＤ２０における事故検出用の設定値が低すぎるか、もしくは、マージングユニット１０の入力処理に異常が発生している可能性が高いと判断できる。

このように、マージングユニット１０において、デジタル信号に生じる急激な変化を検出するための条件は、ＩＥＤ２０において系統事故などを検出するための条件に比較して、より高感度に設定される。これにより、マージングユニット１０では急激な変化を検出していないが、ＩＥＤ２０が系統事故の発生を検出した場合などには、その発生原因をおおよそ特定することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 保護制御システム、２ 電力送電線、３ 変圧器、４ 供給線、５ 母線、６ 遮断器、７ 変流器、８ 計器用変圧器、１０，１０Ａ，１０Ｂ マージングユニット、１１ 入力処理部、１２ 送信処理部、１３，２１ 判断部、１４，２２ 条件、１５，２３ 格納部、１６，２４，２２８ ログデータ、２０ ＩＥＤ、２６ 遠方監視制御装置、２８ 遠方制御所、３０ 解析装置、３２ プロセスバス、３４ ステーションバス、３６ 変電所自動化システム（ＳＡＳ）、１００ 解析システム、１２１ 入力変換部、１２２ アナログフィルター、１２３ Ａ／Ｄ変換部、１２４ データ処理部、１２５，２０６ Ｅ／Ｏ変換部、１２６，２１０，３０６ 通信インターフェイス、１２７，１２８ 受信部、２０２，３０２ プロセッサ、２０４，３０４ ＲＡＭ、２０８ 信号生成部、２２０，３２０ データ保持部、２２２ 判断プログラム、２２４ トリップ条件、２２６ フリーズ条件、２３０，３３０ バス、３０８ ディスプレイ、３１０ 入力部、３２２ 解析プログラム、１２４１ バッファメモリ、１２４２ 制御部、１２４３ 変化検出部、１２４４ データ格納部、１２４５ サンプリング制御部、１２４６ 復元部、１２４７ 条件監視部。

Claims (9)

1. 電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットであって、
   前記電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する入力処理部と、
   前記デジタルデータを通信回線を介して演算装置へ送信する送信処理部とを備え、前記演算装置は、前記デジタルデータが予め定められた第１の条件を満たすと、前記電力系統に異常が発生していると判断するように構成され、
   前記デジタルデータが予め定められた第２の条件を満たすか否かを判断し、前記第２の条件が満たされると、その満たされたタイミングを基準とする所定期間に亘って前記デジタルデータを格納するとともに、前記デジタルデータを格納したことを前記演算装置へ通知する判断部とを備える、マージングユニット。
2. 電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットであって、
   前記電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する入力処理部と、
   前記デジタルデータが予め定められた第２の条件を満たすか否かを判断し、前記第２の条件が満たされると満たされたタイミングを基準とする所定期間に亘って前記デジタルデータを格納するとともに、前記デジタルデータを格納したことを演算装置へ通知する判断部とを備える、マージングユニット。
3. 前記第２の条件は、前記デジタルデータが示す値の時間的変化が予め定められた度合いを越えることを含む、請求項１または２に記載のマージングユニット。
4. 前記判断部は、さらに、前記演算装置において前記第１の条件が満たされたことが通知されることに応答して、その通知されたタイミングを基準とする所定期間に亘って前記デジタルデータを格納する、請求項１に記載のマージングユニット。
5. 前記判断部は、前記デジタルデータとともに、前記演算装置から通知されたタイミングを示す情報を格納する、請求項４に記載のマージングユニット。
6. 前記第１の条件は、前記電力系統に生じた故障を除去するための機構を作動させるための条件を含む、請求項５に記載のマージングユニット。
7. 前記第２の条件は、前記除去するための機構を作動させないが、前記電力系統に故障が生じたことを検出するための条件を含む、請求項６に記載のマージングユニット。
8. 前記第２の条件は、前記第１の条件に比較して、より簡素化された条件を含む、請求項１，４〜７のいずれか１項に記載のマージングユニット。
9. 解析システムであって、
   電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットと、
   前記マージングユニットと通信回線を介して接続される演算装置と、
   前記マージングユニットおよび前記演算装置と通信可能な解析装置とを備え、
   前記マージングユニットは、
   前記電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する入力処理部と、
   前記デジタルデータを前記演算装置へ送信する送信処理部とを含み、
   前記演算装置は、前記デジタルデータが予め定められた第１の条件を満たすか否かを判断し、前記第１の条件が満たされると、前記電力系統に異常が発生していると判断する第１の判断部を含み、
   前記マージングユニットは、さらに、前記デジタルデータが予め定められた第２の条件を満たすか否かを判断し、前記第２の条件が満たされると、その満たされたタイミングを基準とする所定期間に亘って前記デジタルデータを格納するとともに、前記デジタルデータを格納したことを通知する第２の判断部を含み、
   前記第１の判断部は、さらに、前記マージングユニットにおいて前記デジタルデータが格納されたことが通知されることに応答して、その通知されたタイミングを基準とする所定期間に亘って前記デジタルデータを格納し、
   前記解析装置は、前記マージングユニットおよび前記演算装置のそれぞれから格納されているデジタルデータを取得するとともに、取得されたデジタルデータに対して解析を実行する解析部を含む、解析システム。

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