JP6638212B2

JP6638212B2 - 監視制御システム

Info

Publication number: JP6638212B2
Application number: JP2015089879A
Authority: JP
Inventors: 朋宏久保; 知酒井; 龍也窪坂; 花渕　良太郎; 良太郎花渕; 繁樹高木; 丸山　浩司; 浩司丸山; 実大塚; 幸司佐野; 史夫小林; 知久石渡; 亮才川
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2020-01-29
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: JP2016208750A

Description

本発明は、電力系統を監視制御する監視制御システムに関する。

電力系統は、発電所で発電された電力が一次送電線に供給され、一次送電線で送電された電力が送電用変電所で降圧されて二次送電線に供給され、さらに配電用変電所で降圧されて配電線に供給される。このような電力系統を監視制御するシステムとして監視制御システムが知られている。この監視制御システムは、複数の変電所などの設備を監視し制御するシステム端末と、複数の変電所などの設備とシステム端末との間の情報の伝送を行う遠方監視制御装置（ＴＣ：テレコントロールユニット）とを備えている。この監視制御システムは、インターネット技術が発達する前から設けられているので、システム端末と遠方監視制御装置とが非インターネット回線で接続された監視制御システムが存在する。そのような監視制御システムでは、非インターネット回線を通じて情報の伝送が行われている。

下記特許文献１には、インターネット技術を用いて情報の伝送が可能な監視制御システムが開示されている。この監視制御システムは、監視制御サーバと遠方監視制御装置親局（ＴＣ親局）とがイントラネットで接続され、遠方監視制御装置親局と遠方監視制御装置子局（ＴＣ子局）とが伝送路で接続されている。

特開２００２−３００７３６号公報

上記特許文献１には、インターネットプロトコルと非インターネットプロトコルのデータ変換を行うことについて開示されていない。従って、上記特許文献１に記載された監視制御システムの伝送路は、インターネットプロトコルに準拠した情報（信号）を伝送する伝送路であると考えられる。この場合、非インターネット回線を通じて設備を監視制御する監視制御システムに適用することが困難である。すなわち、多数の変電所などの設備に対応して設けられるすべての遠方監視制御装置などをインターネット回線用の新たな装置に置き換える必要があり、膨大なコストがかかってしまう。

また、既存の監視制御システムでは、非インターネットプロトコルとしてＣＤＴ（Cyclic Data Transfer）やＨＤＬＣ（High Level Data Link Control）といった複数種類の通信プロトコル（通信規約）が使用されている。この場合、通信プロトコルごとにデータ形式や伝送手順などが異なり、システム端末における監視制御が煩雑となるとともに、システムの開発コストも増加してしまう。

本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、既存のシステムを利用することができ、システム端末が複数種類の非インターネットプロトコルを意識せずに監視制御を行うことができる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に、本発明は、電力系統における機器を監視し制御する監視制御システムであって、送電系統における複数の変電所側機器を監視制御する第１システム端末と、配電系統における複数の変電所側機器を監視制御する第２システム端末と、通信回線のうちのインターネットプロトコルに準拠した第１通信回線で第１システム端末及び第２システム端末と接続されるとともに、通信回線のうちの複数種類の非インターネットプロトコルに準拠した複数種類の第２通信回線で複数の変電所側機器と接続され、第１通信回線の情報と第２通信回線の情報とを相互に変換する情報変換装置と、を備える。

また、複数の変電所側機器からの情報を取得して集約する情報取得装置を備え、情報変換装置は、情報取得装置で取得された非インターネットプロトコルのデータ形式の情報をインターネットプロトコルのデータ形式の情報に変換する構成でもよい。また、インターネットプロトコルのデータ形式の情報は、統一されたフォーマットの情報であってもよい。また、複数種類の非インターネットプロトコルは、ＣＤＴとＨＤＬＣを含む構成でもよい。

また、送電系統及び配電系統における変電所側機器を監視制御する第３システム端末を備える構成でもよい。

本発明では、通信回線を通じて複数の変電所側機器との間で情報を送受信することにより、複数の変電所側機器を監視制御するシステム端末と、通信回線のうちのインターネットプロトコルに準拠した第１通信回線でシステム端末と接続されるとともに、通信回線のうちの複数種類の非インターネットプロトコルに準拠した複数種類の第２通信回線で複数の変電所側機器と接続され、第１通信回線の情報と第２通信回線の情報とを相互に変換する情報変換装置と、を備える。このような構成によれば、既存のシステムを利用することができるとともに、システム端末が複数種類の非インターネットプロトコルを意識せずに監視制御を行うことができる。

本発明の監視制御システムの構成を示すブロック図である。直接制御回線網で伝送される情報のフォーマット構成の一例を示す図である。システム側と変電所側との間の情報の伝送制御手順を示すシーケンス図である。標準ＴＣＩＦ装置及びＴＣ子局が実行する情報変換処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現する場合がある。

図１は、本発明の監視制御システムＳＹＳの構成を示すブロック図である。図１に示す監視制御システムＳＹＳは、電力系統を監視し制御するシステムである。図１に示すように、系統制御システム１１、ＤＸ−ＧＷ装置１２、配電制御システム３１、設備状態監視システム３２、標準ＴＣＩＦ装置３３、ＴＣ親局３４（ＴＣ：テレコントロールユニット、遠方監視制御装置）、及びＴＣ子局５１を備えている。

電力系統は、給電所１０（支店給電所ともいう。）及び制御所３０で監視制御される。給電所１０は例えば１０箇所程度設けられ、制御所３０は例えば５０箇所程度設けられている。図１に示す例では、給電所１０には、系統制御システム１１及びＤＸ−ＧＷ装置１２が設けられている。制御所３０には、配電制御システム３１、設備状態監視システム３２、標準ＴＣＩＦ装置３３及びＴＣ親局３４が設けられている。変電所には、ＴＣ子局５１及び変電所設備５２が設けられている。変電所５０は例えば１５００箇所程度設けられる。

系統制御システム１１（システム端末）は、電力系統の中の送電系統（例えば６万６千Ｖ以上の系統）における変電所開閉設備などを監視し制御するシステムである。この系統制御システム１１は、１台又は複数台のサーバやコンピュータで構成される。また、系統制御システム１１は、インターネットプロトコル（ＩＰ）に準拠した通信回線である直接制御回線網２０に接続されている。

ＤＸ−ＧＷ装置１２は、非インターネットプロトコルに準拠した通信回線である不図示のＤＸ網（ＤＸ：Data Exchanger）と直接制御回線網２０との間の情報（信号）の伝送を実現する装置である。すなわち、ＤＸ−ＧＷ装置１２は、ＤＸ網の情報を直接制御通信回線網２０に伝送可能な情報に変換するとともに、直接制御通信回線２０の情報をＤＸ網に伝送可能な情報に変換する。

配電制御システム３１（システム端末）は、電力系統の中の配電系統（例えば２万２千Ｖや６千Ｖの系統）の変電所や配電線の開閉設備などを監視し制御するシステムである。この配電制御システム３１も、１台又は複数台のサーバやコンピュータで構成される。また、配電制御システム３１も、インターネットプロトコルに準拠した通信回線である直接制御回線網２０に接続されている。設備状態監視システム３２（システム端末）は、無人化率が１００％に近い変電所５０の設備保全のため、送配電系統（送電系統、配電系統）の変電所設備５２の状態を監視し、保守業務を支援するシステム（保全システム）である。この設備状態監視システム３２も、１台又は複数台のサーバやコンピュータで構成される。また、設備状態監視システム３２も、インターネットプロトコルに準拠した通信回線である直接制御回線網２０に接続されている。

標準ＴＣＩＦ装置３３（情報変換装置、）は、直接制御回線網２０と接続され、例えばシステムバスなどでＴＣ親局３４と接続されている。この標準ＴＣＩＦ装置３３は、直接制御回線網２０の情報をＴＣ親局３４に伝送可能な非インターネットプロトコルであるＣＤＴ（Cyclic Data Transfer）やＨＤＬＣ（High Level Data Link Control）の情報に変換するとともに、ＴＣ親局３４からの非インターネットプロトコルであるＣＤＴやＨＤＬＣの情報を直接制御回線網２０に伝送可能な情報（インターネットプロトコルの情報）に変換する。

ＴＣ親局３４（情報取得装置）は、例えばシステムバスなどで標準ＴＣＩＦ装置３３と接続され、ＴＣ回線４０で複数のＴＣ子局５１と接続されている。ＴＣ親局３４は、標準ＴＣＩＦ装置３３から送信される情報をＴＣ子局５１に送信する。ここで、ＴＣ回線４０は、非インターネットプロトコルであるＣＤＴに準拠した通信回線（ＣＤＴ回線）や、非インターネットプロトコルであるＨＤＬＣに準拠した通信回線（ＨＤＬＣ回線）を含む。また、ＴＣ親局３４は、複数のＴＣ子局５１から送信されるＴＣ回線４０の情報を集約し、標準ＴＣＩＦ装置３３に送信する。本実施形態では、標準ＴＣＩＦ装置３３が情報変換装置を構成する。

本実施形態では、標準ＴＣＩＦ装置３３およびＤＸ−ＧＷ装置１２を設け、ＤＸ−ＧＷ装置１２が直接制御回線網２０の情報をＤＸ網の情報に相互に変換することで、ＤＸ網内の他システムと連係することができる。また標準ＴＣＩＦ装置３３が直接制御回線網２０の情報と非インターネットプロトコル（ＣＤＴまたはＨＤＬＣ）とを相互に変換する。これにより、システム端末（系統制御システム１１、配電制御システム３１、設備状態監視システム３２）が直接制御回線網２０を通じてＴＣ親局３４，ＴＣ子局５１と情報の送受信を行うことで、変電所５０の変電所設備５２の監視制御を行うことができる

複数のＴＣ子局５１（変電所側機器）は、それぞれ、ＴＣ回線４０でＴＣ親局３４と接続され、配線で変電所設備５２と接続されている。複数のＴＣ子局５１は、変電所設備５２の情報（アナログ情報）を収集し、収集した情報をＴＣ回線４０で伝送可能な情報（デジタル情報）に変換する。また、複数のＴＣ子局５１は、ＴＣ親局３４から送信されるＴＣ回線４０の情報（デジタル情報）を変電所設備５２に対応した情報（アナログ情報）に変換して変電所設備５２に出力する。ＴＣ親局３４及びＴＣ子局５１がＴＣ（遠方監視制御装置）を構成する。ＴＣ子局５１は例えば２５００から２６００程度設けられる。

変電所設備５２は、変電所５０の構内に設けられた設備であって、変圧器や遮断器などの機器を含む。変電所設備５２の情報としては、変圧器や遮断器のオン・オフ情報や接点情報（開閉器の入切情報）などがある。本実施形態では、ＴＣ子局５１及び変電所設備５２が変電所側機器を構成する。

次に、直接制御回線網２０上で送受信される情報について説明する。直接制御回線網２０上で送受信される情報として、監視制御情報、運用情報及びその他の情報がある。監視制御情報は、変電所５０の構内の設備５２や配電線の設備の状況を取得し、それらの設備を制御するための情報であり、系統監視情報と制御情報がある。

系統監視情報は、変電所５０内で計測されるＴＭ情報、変電所５０内の変電所設備５２の状態（例えば故障、状態変化など）を監視するためのＳＶ情報などがある。制御情報には、変電機器制御情報（直接制御回線網２０で接続されたシステム端末と変電所５０との間で遠方制御可能な開閉器の入切情報やリレーの使用／ロックの情報など）、配電機器監視制御情報（直接制御回線網２０で接続された各配電制御システム３１から対象の遠方監視制御可能な開閉器の入切情報など）、変電機器状態設定情報（直接制御回線網２０で接続されたシステム端末から対象の変電所５０に対して状態設定を行うための情報）、変電機器状態要求情報（直接制御回線網２０で接続されたシステム端末から対象の変電所５０に対して監視情報や状態設定の状況を要求するための情報）などを含む。

運用情報は、システム端末間で連系するための情報などである。その他の情報は、監視制御情報及び運用情報以外の情報であって、システム起動時のイニシャル処理の情報や、情報送信元への受信確認情報などである。

次に、直接制御回線網２０内で送受信される情報のフォーマット構成について説明する。図２は、直接制御回線網２０で伝送される情報のフォーマット構成の一例を示す図である。図２に示すように、情報は、伝送ヘッダ部、データ部、認証部及びＦＣＳ（Frame Check Sequence）で構成される。伝送ヘッダ部の構成は、ＵＤＰ／ＩＰのプロトコルに準拠する。データ部のデータは最大１２６６バイトである。認証部には認証用データが格納される。ＦＣＳはフレームのエラーを検出するためのデータである。

次に、システム側と変電所５０側との間の情報の伝送制御手順について説明する。図３は、システム側（システム端末）と変電所５０側との間の情報の伝送制御手順を示すシーケンス図である。図３に示す処理において、システム端末は、制御対象の選択を指令する制御情報（選択指令）を変電所５０側に送信すると（ステップＳ１）、標準ＴＣＩＦ装置３３は、制御情報を正常に受信した場合は、制御情報の受信を確認したことを示す受信確認情報（Ｏｋ−Ａｃｋ）をシステム端末に返信する（ステップＳ２）。なお、標準ＴＣＩＦ装置３３は、受信した制御情報をデータ変換した後、その情報をＴＣ親局３４に送信する。

標準ＴＣＩＦ装置３３は、ＴＣ親局３４から制御対象の選択完了を指令する制御情報（選択完了）を受信すると、制御情報（選択指令）を送信したシステム端末に制御情報（選択完了）を送信する（ステップＳ３）。システム端末は、制御情報を正常に受信した場合は、制御情報の受信を確認したことを示す受信確認情報（Ｏｋ−Ａｃｋ）を標準ＴＣＩＦ装置３３に返信する（ステップＳ４）。

標準ＴＣＩＦ装置３３は、ＴＣ親局３４から送信される系統監視情報（ＳＶ情報；変電所設備５２から送信される情報）を受信すると、その系統監視情報（ＳＶ情報）を対象のシステム端末に送信する（ステップＳ５）。また、標準ＴＣＩＦ装置３３は、ＴＣ親局３４から送信される系統監視情報（ＴＭ情報；変電所設備５２から送信される情報）を受信すると、その系統監視情報（ＴＭ情報）を対象のシステム端末に送信する（ステップＳ６）。なお、システム端末は、系統監視情報を受信した場合は、受信確認情報を返信しない。

なお、標準ＴＣＩＦ装置３３及びシステム端末は、制御情報を正常に受信できなかった場合は、受信確認情報を送信しない。この場合、標準ＴＣＩＦ装置３３及びシステム端末は、制御情報を送信してから所定時間経過しても受信確認情報を受信しない場合は、再度、制御情報を送信する。

次に、標準ＴＣＩＦ装置３３、ＴＣ親局３４及びＴＣ子局５１の動作について説明する。図４は、標準ＴＣＩＦ装置３３及びＴＣ子局５１が実行する情報変換処理を示すフローチャートである。なお、図４に示す処理は、変電所５０側からシステム側に系統監視情報が送信される場合の処理である。まず、ＴＣ子局５１は、例えば定期的に変電所設備５２から系統監視情報を収集する（ステップＳ１１）。次に、ＴＣ子局５１は、収集した系統監視情報をＴＣ回線４０に伝送可能な情報（ＣＤＴ又はＨＤＬＣのデータ形式の情報）に変換する（ステップＳ１２）。このとき、ＴＣ子局５１がＣＤＴに対応する装置であればＣＤＴのデータ形式に変換し、ＴＣ子局５１がＨＤＬＣに対応する装置であればＨＤＬＣのデータ形式に変換する。そして、ＴＣ子局５１は、データ変換した系統監視情報をＴＣ回線４０を介してＴＣ親局３４に送信する。

ＴＣ親局３４は、ＴＣ子局５１から送信されたＣＤＴ又はＨＤＬＣのデータ形式の系統監視情報を受信すると、受信した系統監視情報を集約してシステムバスなどを介して標準ＴＣＩＦ装置３３に送信する（ステップＳ１３）。標準ＴＣＩＦ装置３３は、ＴＣ親局３４から送信されたＣＤＴまたはＨＤＬＣのデータ形式の系統監視情報を受信すると、受信した系統監視情報をインターネットプロトコルのデータ形式の情報に変換する（ステップＳ１４）。そして、標準ＴＣＩＦ装置３３は、データ変換した系統監視情報を直接制御回線網２０を介して対象のシステム端末に送信する。

なお、システム側から変電所５０側に制御情報が送信される場合は、図４に示す情報変換処理と逆の処理が行われる。つまり、標準ＴＣＩＦ装置３３がインターネットプロトコルのデータ形式の制御情報をＣＤＴまたはＨＤＬＣのデータ形式の情報に変換し、ＴＣ子局５１がＴＣ回線４０のデータ形式（ＣＤＴ又はＨＤＬＣのデータ形式）の制御情報を変電所設備５２の制御用の情報に変換する。

以上に説明したように、本実施形態では、通信回線２０，４０を通じて複数の変電所側機器５１，５２との間で情報を送受信することにより、複数の変電所側機器５１，５２を監視制御するシステム端末１１，３１，３２と、通信回線２０，４０のうちのインターネットプロトコルに準拠した第１通信回線２０でシステム端末と接続されるとともに、通信回線２０，４０のうちの複数種類の非インターネットプロトコル（例えばＣＤＴ、ＨＤＬＣ）に準拠した複数種類の第２通信回線４０で複数の変電所側機器５１，５２と接続され、第１通信回線２０の情報と第２通信回線４０の情報とを相互に変換する情報変換装置３３と、を備える。このような構成によれば、既存のシステムを利用することができるとともに、システム端末１１，３１，３２が複数種類の非インターネットプロトコルを意識せずに監視制御を行うことができる。このように、既存のシステムを利用することができるので、インターネット技術を利用したシステムを構築する場合においてもコストを抑制することができる。また、システム端末１１，３１，３２が複数種類の非インターネットプロトコルを意識せずに監視制御を行うことができるので、システム端末が通信プロトコルごとのデータ形式や伝送手順などを認識する必要がなくなり、監視制御が簡略化されるとともに、システムの開発コストを抑制することができる。

また、本実施形態では、情報変換装置３３は、インターネットプロトコルのデータ形式の情報と複数種類の非インターネットプロトコル（例えばＣＤＴ、ＨＤＬＣ）のデータ形式の情報とを相互に変換する。このような構成によれば、非インターネットプロトコルを利用していた既存のシステムの構成を大幅に変更することなく、インターネット技術を利用したシステムを構築することができる。また、本実施形態では、複数の変電所側機器５１，５２からの情報を取得して集約する情報取得装置３４を備え、情報変換装置３３は、情報取得装置３４で取得された非インターネットプロトコルのデータ形式の情報をインターネットプロトコルのデータ形式の情報に変換するので、複数の変電所側機器５１，５２からの情報を取得し、効率良くデータ変換を行うことができる。

また、本実施形態では、インターネットプロトコルのデータ形式の情報は、統一されたフォーマットの情報（図２参照）であるので、より一層、監視制御システムＳＹＳの監視制御を簡略化することができ、またシステムの開発コストを抑制することができる。さらに、本実施形態では、複数種類の非インターネットプロトコルは、既存の監視制御システムＳＹＳで一般に用いられるＣＤＴとＨＤＬＣを含むので、そのような通信プロトコルを使用したシステムを利用して、インターネット技術を用いたシステムを構築することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることが可能である。また、上記の実施形態で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。そのような変更又は改良、省略した形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記した実施形態を適宜組み合わせて適用することも可能である。

例えば、標準ＴＣＩＦ装置３３とＴＣ親局３４は１つの装置（情報変換装置）で構成されてもよい。この場合、１つの情報変換装置は、複数のＴＣ子局５１から送信されるＴＣ回線４０の情報を集約し、直接制御回線網２０のデータ形式の情報とＴＣ回線４０のデータ形式の情報とを相互に変換する構成でもよい。

また、系統制御システム１１及びＤＸ−ＧＷ装置１２は給電所１０に設けられ、配電制御システム３１、設備状態監視システム３２、標準ＴＣＩＦ装置３３及びＴＣ親局３４は制御所３０に設けられていたが、このような構成に限定されず、各構成の配置はシステムに応じて適宜変更可能である。

また、図２に示した情報のフォーマット構成や図３に示した伝送手順も一例であって、他のフォーマット構成や伝送手順であってもよい。

ＳＹＳ監視制御システム
１０給電所
１１系統制御システム（システム端末）
２０直接制御回線網（通信回線、第１通信回線）
３０制御所
３１配電制御システム（システム端末）
３２設備状態監視システム（システム端末）
３３標準ＴＣＩＦ装置（情報変換装置）
３４ＴＣ親局（情報取得装置）
４０ＴＣ回線（通信回線、第２通信回線）
５０変電所
５１ＴＣ子局（変電所側機器）
５２変電所設備（変電所側機器）

Claims

電力系統における機器を監視し制御する監視制御システムであって、
送電系統における複数の変電所側機器を監視制御する第１システム端末と、
配電系統における複数の変電所側機器を監視制御する第２システム端末と、
通信回線のうちのインターネットプロトコルに準拠した第１通信回線で前記第１システム端末及び前記第２システム端末と接続されるとともに、前記通信回線のうちの複数種類の非インターネットプロトコルに準拠した複数種類の第２通信回線で前記複数の変電所側機器と接続され、前記第１通信回線の情報と前記第２通信回線の情報とを相互に変換する情報変換装置と、を備える監視制御システム。
前記複数の変電所側機器からの情報を取得して集約する情報取得装置を備え、
前記情報変換装置は、前記情報取得装置で取得された前記非インターネットプロトコルのデータ形式の情報を前記インターネットプロトコルのデータ形式の情報に変換する請求項１に記載の監視制御システム。
前記インターネットプロトコルのデータ形式の情報は、統一されたフォーマットの情報である請求項１または請求項２に記載の監視制御システム。
前記複数種類の非インターネットプロトコルは、ＣＤＴとＨＤＬＣとを含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の監視制御システム。
送電系統及び配電系統における変電所側機器を監視制御する第３システム端末を備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の監視制御システム。