JP6833537B2 - 保護継電装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、保護継電装置に関する。

発電所で発電された電力が需要家に供給される電力系統には、様々な箇所を保護するための遮断器が設けられている。遮断器は、保護継電装置によって制御される。従来の技術では、複数箇所の電力に基づいて統合的に遮断器の制御が行われていなかった。

特開２０１６−６３５８６号公報

本発明が解決しようとする課題は、送電設備を統合的に監視して遮断器を制御することができる保護継電装置を提供することである。

実施形態の保護継電装置は、ベースユニットと増設ユニットとを持つ。保護継電装置は、電力を送電する送電設備の複数の箇所にそれぞれ設けられた複数の遮断器をそれぞれ制御する。前記ベースユニットは、第１電力情報入力部と、制御部と、第１制御情報出力部と、第１通信部とを持つ。前記増設ユニットは、第２電力情報入力部と、第２制御情報出力部と、第２通信部とを持つ。第１電力情報入力部は、前記複数の遮断器に含まれる第１遮断器に対応する箇所で測定された電力に関する第１電力情報が入力される。制御部は、前記複数の遮断器のそれぞれに対する制御情報を生成する。第１制御情報出力部は、前記制御情報のうち、前記第１遮断器に対する第１制御情報を前記第１遮断器に出力する。第１通信部は、前記増設ユニットと通信する。第２電力情報入力部は、前記複数の遮断器に含まれる第２遮断器に対応する箇所で測定された電力に関する第２電力情報が入力される。第２制御情報出力部は、前記制御情報のうち、前記第２遮断器に対する第２制御情報を前記第２遮断器に出力する。第２通信部は、前記ベースユニットと通信し、前記第２電力情報入力部に入力された前記第２電力情報を前記ベースユニットに送信する。前記ベースユニットの制御部は、前記第１電力情報入力部に入力された前記第１電力情報と前記第１通信部により受信された前記第２電力情報とに基づいて、前記第１制御情報出力部に出力する第１制御情報を生成して前記第１制御情報出力部に出力させると共に、前記第２制御情報出力部に出力する第２制御情報を生成して前記第１通信部を用いて前記増設ユニットに送信し、前記第１電力情報入力部および前記第２電力情報入力部は、それぞれ信号線が接続される複数の入力端子を備え、前記測定部は、複数種類の前記電力情報を測定すると共に、前記電力情報の種類ごとに設けられた信号線によって前記電力情報を出力し、一つの測定部からの複数の信号線のうち一部が前記第１電力情報入力部の入力端子に接続され、前記一つの測定部からの複数の信号線のうち他の一部が前記第２電力情報入力部の入力端子に接続される。

第１の実施形態の保護継電装置１０が用いられる電力系統システム１の構成図。 第１の実施形態の保護継電装置１０の構成図。 第１の実施形態の保護継電装置１０の制御部１０５を示す構成図。 第１の実施形態の保護継電装置１０の制御部１０５が行う処理の流れを示すフローチャート。 第２の実施形態の保護継電装置１０Ａを示す構成図。 第３の実施形態の保護継電装置１０Ｂを示す構成図。 第４の実施形態の保護継電装置１０Ｃを示す構成図。 第５の実施形態の保護継電装置１０Ｄを示す構成図。

以下、実施形態の保護継電装置を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の保護継電装置１０が用いられる電力系統システム１の構成図である。電力系統システム１は、例えば発電装置２と、変圧装置３と、複数の遮断器４−１〜４−３（図１において「ＣＢ」と記載する）と、複数の計器用変成部５−１〜５−３（測定部の一例）（図１において「ＣＴ・ＶＴ」と記載する）と、保護継電装置１０と、送電線ＳＬ０〜ＳＬ３とを含む。電力系統システム１は、発電装置２により発電された電力を需要家の受電設備５０Ａ〜５０Ｃに供給する。なお、以下の説明において、複数の遮断器を互いに区別しない場合は単に「遮断器４」と記載する。また、複数の計器用変成部５−１〜５−３を互いに区別しない場合は単に「計器用変成部５」と記載する。また、送電線ＳＬ０〜ＳＬ２を互いに区別しない場合は単に「送電線ＳＬ」と記載する。また、電力系統システム１において、発電設備２に近い側を「上流側」、受電設備５０Ａ〜Ｃに近い側を「下流側」として説明する。

発電装置２は、火力、水力、原子力などにより発電する。発電装置２により発電された電力は、送電線ＳＬを介して送電される。一般に、経路損失を抑制するために、高い電圧（例えば２７５[ｋＶ]や５００［ｋＶ］など）の電力が、発電装置２がある山間部などから需要家の受電設備５０Ａ〜５０Ｃのそれぞれが設置された場所の近くまで送電される。変圧装置３は、需要家の近くまで送電された電力を、需要家の受電設備５０Ａ〜５０Ｃのそれぞれに適した電圧に変換する。

送電線ＳＬは、例えば、上流側から下流側にかけて分岐する構造を有する送電設備の一例である。図１の例では、送電線ＳＬ０により発電装置２と変圧装置３とが接続され、発電装置２により発電された電力が変圧装置３まで送電される。また、送電線ＳＬ１により変圧装置３と需要家の受電設備５０Ａとが接続され、変圧装置３により変圧された電力が受電設備５０Ａまで送電される。また、送電線ＳＬ２により変圧装置３と受電設備５０Ｂとが接続され、変圧装置３により変圧された電力が受電設備５０Ｂまで送電される。また、送電線ＳＬ３により変圧装置３と受電設備５０Ｃとが接続され、変圧装置３により変圧された電力が受電設備５０Ｃまで送電される。

また、送電線ＳＬにより送電される電力は、例えば三相交流である。送電線ＳＬは三相交流電力の各相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）をそれぞれ送電するための三本の電力線を備え、各相の電力を送電する。

遮断器４は、送電線ＳＬにおける複数の箇所に設けられる。図１の例では、遮断器４−１が変圧装置３と受電設備５０Ａとの間に、遮断器４−２が変圧装置３と受電設備５０Ｂとの間に、遮断器４−３が変圧装置３と受電設備５０Ｃとの間にそれぞれ設けられる。これらの遮断器４は、例えば三相交流の各相に設けられる。遮断器４は、保護継電装置１０からの制御情報に基づき、送電線における遮断器４が設置されている箇所を、相ごとに、或いは三相まとめて遮断状態または通電状態とすることができる。遮断器４が遮断状態となった場合、送電線における遮断器４が設置されている箇所から下流側の設備は、電力が供給されない状態となる。一方で、遮断器４が通電状態となった場合、送電線における遮断器４が設置されている箇所から下流側の設備に電力が供給される。

計器用変成部５は、送電線ＳＬの遮断器４が設置されている付近（遮断器４に対応する箇所の一例）における電圧値および電流値を取得し、取得した電圧値および電流値を示す情報を、保護継電装置１０の対応するユニットに出力する。計器用変成部５は、遮断器４に対応する箇所における電力の電圧を、図示しない計器用変圧器により降圧させて計測を行う。一般に送電線ＳＬにより送電される電力の電圧は、そのまま計測するのに適さない程大きいからである。また、計器用変成部５は、遮断器４に対応する箇所における電力の電流を、図示しない計器用変流器により小電流に変換させて計測を行う。一般に送電線ＳＬにより送電される電力の電流は、電圧の場合と同様に、そのまま計測するのに適さない程大きいからである。なお、計器用変成部５は、取得した電圧値および電流値に対し、必要に応じてアナログ−デジタル（ＡＤ）変換を行う。計器用変成部５により取得される電圧値および電流値は、「電力に関する電力情報」の一例である。

保護継電装置１０は、複数の遮断器４をそれぞれ制御する。保護継電装置１０は、ベースユニット１００と、増設ユニット２００−１、２００−２とを備える。以下の説明において、増設ユニット２００−１、２００−２を互いに区別しない場合は単に「増設ユニット２００」と記載する。図１の例では、保護継電装置１０は、複数の増設ユニット２００−１、２００−２を備えているが、これに限定されることはない。保護継電装置１０は、ベースユニット１００と、少なくとも一つの増設ユニット２００とを備えていればよい。

保護継電装置１０には、計器用変成部５により取得された電力情報が入力される。計器用変成部５により取得された電力情報の一部は、ベースユニット１００に入力される。また、計器用変成部５により取得された電力情報のうち、ベースユニット１００に入力されない残りの電力情報は、増設ユニット２００−１または２００−２に入力される。計器用変成部５により取得された電力情報のうち、どの電力情報をどのユニットに入力させるかは、各ユニットの設置位置や各ユニットに入力可能な電力情報の本数などに応じて任意に決定されてよい。

ベースユニット１００は、増設ユニット２００と通信を行い、増設ユニット２００に入力された電力情報を受信する。ベースユニット１００は、ベースユニット１００自身に入力された電力情報と、増設ユニット２００から受信した電力情報とに基づいて、複数の遮断器４のそれぞれの制御情報を生成する。例えば、ベースユニット１００は、ある遮断器４（例えば、遮断器４−１）を制御する制御情報を生成するために、遮断器４−１に対応する計器用変成部５−１からの電力情報と、遮断器４−１よりも下流側に設置された遮断器４（例えば、遮断器４−２）に対応する計器用変成部５−２からの電力情報を用いる。なお、ある遮断器４に対する制御情報を生成する場合に必要な電力情報の処理単位を「ベイ」ともいう。なお、計器用変成部５は、遮断器４に対応する箇所ではなく、ベイに対応する箇所（すなわち二つの遮断器４の中間など）に設けられてもよい。

ベースユニット１００は、生成した制御情報の一部を、自身の制御情報入出力部１０２から遮断器４に出力する。また、ベースユニット１００は、生成した制御情報のうち自身の制御情報入出力部１０２から出力しない制御情報を、増設ユニット２００に送信する。増設ユニット２００は、ベースユニット１００から受信した制御情報を、自身の制御情報入出力部２０２から遮断器４に出力する。図１の例では、ベースユニット１００からは遮断器４−１に与える制御情報が、増設ユニット２００−１からは遮断器４−２に与える制御情報が、増設ユニット２００−２からは遮断器４−３に与える制御情報が、それぞれ出力される。

図２は、第１の実施形態の保護継電装置１０の構成図である。図２に示すように、ベースユニット１００は、例えば、電力情報入力部１０１（第１電力情報入力部の一例）、制御情報入出力部１０２（第１制御情報出力部の一例）、通信部１０３（第１通信部の一例）、および制御部１０５を有する。

電力情報入力部１０１は、複数の（例えば十の）入力端子を有する。複数の入力端子のうち六つの入力端子には、計器用変成部５−１からの三相分の電圧値および電流値が六本の信号線を介して入力される。残りの四つの入力端子には、計器用変成部５−２からの三相分の電圧値および電流値のうち四つの情報が４本の信号線を介して入力される。電力情報入力部１０１は、電力情報入力部１０１に入力された電力情報を制御部１０５に出力する。

増設ユニット２００−１は、例えば、電力情報入力部２０１−１（第２電力情報入力部の一例）、制御情報入出力部２０２−１（第２制御情報出力部の一例）、および通信部２０３−１（第２通信部の一例）を有する。

電力情報入力部２０１−１は、複数の（例えば５つの）入力端子を有し、計器用変成部５−２からの三相分の電圧値および電流値のうち、電力情報入力部１０１に入力されない二つの情報と、計器用変成部５−３からの三相分の電圧値と電流値のうち三つの情報とが入力される。電力情報入力部２０１−１は、入力された電力情報を制御部２０５−１に出力する。

増設ユニット２００−２は、例えば、電力情報入力部２０１−２（第２電力情報入力部の一例）、制御情報入出力部２０２−２（第２制御情報出力部の一例）、および通信部２０３−２（第２通信部の一例）を有する。

電力情報入力部２０１−２は、複数の（例えば五つの）入力端子を有し、計器用変成部５−３から電力情報入力部２０１−１に入力されない残りの三つの情報が入力され、二つの入力端子が使用されず残される。電力情報入力部２０１−２は、入力された電力情報を制御部２０５−２に出力する。なお、以下の説明においては、電力情報入力部２０１−１と、２０１−２とを区別しない場合には、単に「電力情報入力部２０１」と記載する。制御情報入出力部２０２−１と、２０２−２とを区別しない場合には、単に「制御情報入出力部２０２」と記載する。また、通信部２０３−１と、２０３−２とを区別しない場合には、単に「通信部２０３」と記載する。

以下、各ユニットの制御情報入出力部について説明する。制御情報入出力部１０２は、遮断器４−１に対する制御情報を出力し、制御部１０５から入力された制御情報を遮断器４−１に出力する。制御情報には、通電状態の遮断器４を遮断状態とする遮断制御情報と、遮断状態の遮断器４を通電状態とする通電制御情報とが含まれる。また、制御情報入出力部１０２は、遮断器４−１の状態情報（通電状態か遮断状態かを示す情報）が入力される入力端子を有し、入力された遮断器４−１の状態情報を制御部１０５に出力する。

制御情報入出力部２０２−１は、遮断器４−２に対する制御情報を出力し、通信部２０３−１から入力された制御情報を遮断器４−２に出力する。また、制御情報入出力部２０２−１は、遮断器４−２の状態情報が入力される入力端子を有し、入力された遮断器４−２の状態情報を通信部２０３−１に出力する。

制御情報入出力部２０２−２は、遮断器４−３に対する制御情報を出力し、通信部２０３−２から入力された制御情報を遮断器４−３に出力する。また、制御情報入出力部２０２−２は、遮断器４−３の状態情報が入力される入力端子を有し、入力された遮断器４−３の状態情報を通信部２０３−２に出力する。

通信部１０３は、増設ユニット２００と通信を行う。通信部１０３は、計器用変成部５−２からの三相交流の電圧値および電流値のうち二つの電力情報と、計器用変成部５−３からの三相分の電圧値と電流値とのうち三つの電力情報を含む五つの電力情報を、増設ユニット２００−１から受信する。また、通信部１０３は、計器用変成部５−３からの三相分の電圧値と電流値のうち、増設ユニット２００−１に入力されない残りの三つの電力情報を、増設ユニット２００−２から受信する。通信部１０３は、増設ユニット２００−１、２００−２から受信した電力情報を、制御部１０５に出力する。また、通信部１０３は、制御部１０５によって生成された遮断器４−２に対する制御信号を増設ユニット２００−１に、遮断器４−３に対する制御信号を増設ユニット２００−２に、それぞれ送信する。

通信部２０３−１は、ベースユニット１００と通信を行う。通信部２０３−１は、電力情報入力部２０１−１から入力された電力情報を、ベースユニット１００に送信する。また、通信部２０３−１は、ベースユニット１００から遮断器４−２に対する制御信号を受信し、受信した制御信号を制御情報入出力部２０２−１に出力する。

通信部２０３−２は、ベースユニット１００と通信を行う。通信部２０３−２は、電力情報入力部２０１−２から入力した電力情報を、ベースユニット１００に送信する。また、通信部２０３−２は、ベースユニット１００から遮断器４−３に対する制御信号を受信し、受信した制御信号を制御情報入出力部２０２−２に出力する。

なお、通信部１０３と通信部２０３との間の通信は、例えば４００［ＭＨｚ］帯の特定小電力無線局や、２．４［ＧＨｚ］帯の小電力データ通信システムなどの無線通信で行われてもよいし、光ファイバーケーブルなどを用いた有線通信で行われてもよい。

図３は、実施形態における制御部１０５の構成図である。図３に示すように、制御部１０５は、例えば適用ベイ識別部１０５１と保護機能部１０５２とを有する。

適用ベイ識別部１０５１は、電力情報入力部１０１に入力された電力情報および通信部１０３を介して受信した増設ユニット２００−１、２００−２に入力された電力情報を、制御対象（ベイ）ごとに再編成する。例えば、適用ベイ識別部１０５１は、電力情報入力部１０１に入力された電力情報について、入力端子に応じて、どの遮断器４のどの相の電圧値または電流値であるかを判別する。また、例えば、増設ユニット２００の通信部２０３からは、入力端子に応じた識別情報（どの遮断器４のどの相の電圧値または電流値であるかを示す情報）が付与された電力情報がベースユニット１００に送信される。適用ベイ識別部１０５１は、電力情報に付与された識別情報に基づいて、通信部１０３から受信された電力情報が、どの遮断器４のどの相の電圧値または電流値であるかを判別する。そして、適用ベイ識別部１０５１は、制御対象（ベイ）の上流側と下流側の電力情報を抽出し、保護機能部１０５２に出力する。

保護機能部１０５２は、適用ベイ識別部１０５１から入力されるベイ毎の電力情報に基づいて、各遮断器４を制御する制御情報を生成する。保護機能部１０５２には、適用ベイ識別部１０５１から、制御対象（ベイ）の上流側と下流側の三相分の電圧値と電流値がそれぞれ入力される。例えば、保護機能部１０５２は、上流側と下流側の同相における電流値を比較し、比較した電流値の差が予め設定された閾値を超える場合、例えば上流側の遮断器４を遮断状態とする制御信号を生成する。

上流側と下流側における電流値の差が大きい場合、上流側と下流側との間の送電区間において、何らかの異常（例えば、落雷など）が発生したと考えられる。送電区間において何らかの異常が発生した場合に、送電区間の上流側の遮断器４を遮断状態することにより、事故が発生した箇所を電力系統システム１から切り離し、送電線ＳＬにおける他の区間に事故が拡大しないように制御することができる。なお、保護機能部１０５２は、異常が発生した送電区間において、異常が発生した送電区間の上流側の遮断器のみを遮断状態としてもよいし、上流側と下流側の両方の遮断器４を遮断状態としてもよい。また、保護機能部１０５２は、異常が発生した相のみを遮断状態としてもよいし、異常が発生した送電区間における三相全てを遮断状態としてもよい。また、上記においては電流値を比較する場合について説明したが、電流値に加えて、或いは電流値に代えて電圧値を用いてもよい。

そして、適用ベイ識別部１０５１は、保護機能部１０５２から入力された制御情報が、遮断器４−１に対する制御情報である場合、制御情報を制御情報入出力部１０２に出力する。また、適用ベイ識別部１０５１は、保護機能部１０５２から入力された制御情報が、遮断器４−２に対する制御情報である場合、制御情報を通信部１０３へ出力し、制御信号を増設ユニット２００−１に送信する。また、適用ベイ識別部１０５１は、保護機能部１０５２から入力された制御情報が、遮断器４−３に対する制御情報である場合、制御情報を通信部１０３へ出力し、制御信号を増設ユニット２００−２に送信する。

図４は、実施形態の制御部１０５により行われる処理の流れを示すフローチャートの一例である。まず、制御部１０５は、電力情報入力部１０１に入力された電力情報を取得する（ステップＳ１）。また、制御部１０５は、通信部１０３を介して、電力情報入力部２０１に入力された電力情報を取得する（ステップＳ２）。これにより、制御部１０５は、複数の遮断器４のそれぞれに対する制御信号を生成するために必要な電力情報を取得する。そして、制御部１０５は、取得した電力情報に基づいて、制御対象である複数の遮断器４それぞれの制御信号を生成するために用いる電力情報を検出し、検出した電力情報を用いて制御信号を生成する（ステップＳ３）。そして制御部１０５は、制御情報入出力部１０２から出力させる遮断器４−１に対する制御信号を制御情報入出力部１０２に出力する。そして、制御情報入出力部１０２に入力された遮断器４−１に対する制御情報が制御情報入出力部１０２から遮断器４−１に出力される（ステップＳ４）。また、制御部１０５は、制御情報入出力部２０２−１から出力させる遮断器４−２に対する制御信号を通信部１０３に出力する。通信部１０３は、遮断器４−２に対する制御信号を通信部２０３−１に送信する。そして、通信部２０３−１に受信された遮断器４−２に対する制御信号が、制御情報入出力部２０２−１から遮断器４−２に出力される（ステップＳ５）。また、制御部１０５は、制御情報入出力部２０２−２から出力させる遮断器４−３に対する制御信号を通信部１０３に出力する。通信部１０３は、遮断器４−３に対する制御信号を通信部２０３−２に送信する。そして、通信部２０３−２に受信された遮断器４−３に対する制御信号が、制御情報入出力部２０２−２から遮断器４−３に出力される（ステップＳ６）。

なお、送電線ＳＬにおける変電設備には遮断器４の他に、断路器（不図示）がある。断路器は、送電線ＳＬ上に設けられ、断路器が設けられた箇所における電気的な接続を通電状態または遮断状態とするスイッチである。断路器は、遮断器４のように送電線ＳＬに送電電流が流れている状態ではスイッチの開閉をすることができないものであり、遮断器４等の変電設備の点検や工事などにおいて、送電停止区間を設定する場合等に用いられる。断路器は、遮断器４と同様に、保護継電装置１０によって制御される。

以上説明したように、第１の実施形態の保護継電装置１０においては、ある遮断器４に対応する制御信号を生成するために必要な電力情報が、ベースユニット１００と増設ユニット２００とに別々に入力された場合であっても、通信部１０３および通信部２０３を介して必要な電力情報を制御部１０５に集約させることができる。そして、制御部１０５は、集約された電力情報に基づいて、複数の遮断器４のそれぞれにおける制御信号を生成し、ユニット間通信によって制御信号の出力元のユニットに制御信号を送信する。これによって、本実施形態の保護継電装置１０は、送電設備を統合的に監視して遮断器を制御することができる。

従来の保護継電装置においては、ユニット間で通信する機能を有していないため、ある遮断器を制御しようとした場合、その制御情報を生成するために用いられる全ての電力情報を同一のユニットに入力させる必要があった。このため、従来の保護継電装置では、各ユニットにおいて十分な数の入力端子を備えている必要があり、使用されない入力端子が残るため、装置を効率良く使用することができない場合があった。入力される電力情報の数に合わせて入力端子の数を設定すればそのような問題は生じないが、現場ごとに装置のハードウェアを設計しなければならず、また入力される電力情報の増減にも対応するのが困難である。これに対し、本実施形態の保護継電装置１０は、ユニット間通信によって電力情報の送受信を行うため、各ユニットにおいて入力端子を効率良く使用することができる。つまり、本実施形態の保護継電装置１０は、仮想的に一群の入力端子とみなすことができ、無駄なく使用できる複数の入力端子に、複数の計器用変成部５の出力端子を端から順に詰めて接続することができるため、効率良く装置を運用することができる。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態の保護継電装置１０Ａの構成図である。以下の説明において、第１の実施形態と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。第２の実施形態の保護継電装置１０Ａでは、ベースユニット１００Ａに、ＨＭＩ（Human Machine Interface）機能部１０６（入出力部の一例）が追加されている。ＨＭＩ機能部１０６は、ベースユニット１００Ａおよび増設ユニット２００に入力される電力情報を表示させる表示部を有する。また、ＨＭＩ機能部１０６は、制御部１０５が制御信号を生成する場合に用いる制御基準など、ユーザによる設定を受け付けるための入力部を有する。制御基準とは、例えば、遮断器４を遮断状態とする判定を行う際に用いられる閾値である。制御部１０５は、ユーザがＨＭＩ機能部１０６に対して設定を行った場合、ユーザが設定した制御基準を用いて遮断器４に対する制御情報を生成する。

以上説明したように、第２の実施形態の保護継電装置１０Ａによれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する他、作業員等がＨＭＩ機能部１０６を介して、制御情報の生成に必要な設定値を設定することができる。また、ベースユニット１００ＡのみがＨＭＩ機能部１０６を有することにより、ベースユニット１００Ａ及び増設ユニット２００のそれぞれに、逐一似通った設定値を設定する必要がなく、制御部１０５への設定値を一括して設定することができる。

（第３の実施形態）
次に第３の実施形態について説明する。図６は、第３の実施形態の保護継電装置１０Ｂの構成図である。以下の説明において、第１の実施形態の構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。第３の実施形態の保護継電装置１０Ｂでは、ベースユニット１００Ｂに増設入出力部１０７が、増設ユニット２００Ｂ−１に増設入出力部２０７−１が、増設ユニット２００Ｂ−２に増設入出力部２０７−２が、それぞれ追加されている。以下の説明において、増設入出力部２０７−１と増設入出力部２０７−２を区別しない場合には、単に「増設入出力部２０７」と記載する。なお、第３の実施形態においては、保護継電装置Ｂ１０が備える全てのユニットが、増設入出力部１０７、２０７を有する必要はなく、保護継電装置１０Ｂに含まれる少なくとも一つのユニットが増設入出力部を備えていればよい。

増設入出力部１０７は、例えば、複数の端子を有する。増設入出力部１０７の端子は、入力端子として機能してもよいし、出力端子として機能してもよい共用端子である。増設入出力部１０７が有する各端子を入力端子として機能させるか出力端子として機能させるかを示す設定情報は、例えば、制御部１０５の図示しない記憶部に格納される。なお、増設入出力部１０７は、予めユニットの内部に組み込まれていてもよいし、ユニットとば別体であって、必要に応じてユニットに接続可能な外付け回路等であってもよい。

増設入出力部１０７の端子が入力端子として機能する場合、増設入出力部１０７はその入力端子に入力された情報を制御部１０５に出力する。また、増設入出力部１０７が有する端子が出力端子として機能する場合、増設入出力部１０７は、制御部１０５から入力されたその出力端子から出力させる情報を、当該出力端子から出力させる。

増設入出力部２０７の機能は、増設入出力部１０７と同様である。

以上説明したように、第３の実施形態の保護継電装置１０Ｂによれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する他、各ユニットの役割の変化に対して柔軟に対応することができる。

（第４の実施形態）
次に第４の実施形態について説明する。図７は、第４の実施形態の保護継電装置１０Ｃの構成図である。以下の説明において、前述の構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。第４の実施形態の保護継電装置１０Ｃでは、ベースユニット１００Ｃに増設ユニット検出部１０８が追加されている。

増設ユニット検出部１０８は、通信部１０３により受信される情報に基づき、保護継電装置１０における増設ユニット２００の個数を検出する。例えば、予め増設ユニット２００のそれぞれには、固有のアドレスを設定する。そして、増設ユニット２００のそれぞれは、その固有のアドレスを付して、電力情報などの情報をベースユニット１００Ｃに送信する。すると、増設ユニット検出部１０８には、増設ユニット２００の固有のアドレスが付された情報が、通信部２０３および通信部１０３を介して受信される。これにより、増設ユニット検出部１０８は、通信部１０３が受信した情報が、どの増設ユニット２００から送信されたものかを検出することができ、保護継電装置１０において増設ユニット２００が増設された場合にも、増設された増設ユニット２００を検出することができる。増設ユニット検出部１０８は、検出した増設された増設ユニット２００に関する情報を、制御部１０５に出力する。

以上説明したように、第４の実施形態の保護継電装置１０Ｃによれば、第１の実施形態と同様の効果を奏する他、増設ユニット２００が増設された場合にも、特別な初期設定などをすることなく、増設された増設ユニット２００を自動的に検出（プラグアンドプレイ）することができる。

（第４の実施形態の変形例）
また、第４の実施形態の変形例として、増設ユニット検出部１０８は、第３の実施形態における外付け可能な増設入出力部１０７がユニットに接続された場合に、接続された増設入出力部１０７の入出力端子の数や構成、入出力信号の電圧範囲等の仕様などを、検出するようにしてもよい。これにより、本実施形態の保護継電装置１０は、ユニットにおいて、増設入出力部１０７が接続された場合にも、特別な初期設定などをすることなく、接続された増設入出力部１０７を自動的に検出（プラグアンドプレイ）することができる。

（第５の実施形態）
次に第５の実施形態について説明する。図８は、第５の実施形態の保護継電装置１０Ｄについて説明するための図である。以下の説明において、前述の構成と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。第５の実施形態の保護継電装置１０Ｄでは、増設ユニット２００Ｄ−１に保護機能部２５０２−１が、増設ユニット２００Ｄ−２に保護機能部２５０２−２が、それぞれ追加されている。以下の説明において、保護機能部２５０２−１と保護機能部２５０２−２とを区別しない場合には、単に「保護機能部２５０２」と記載する。なお、保護継電装置１０Ｄにおける全ての増設ユニット２００Ｄが、保護機能部２５０２を有していなくともよく、保護継電装置１０Ｄのうち少なくとも一つの増設ユニット２００Ｄが、保護機能部２５０２を有していればよい。

第５の実施形態では、保護機能部２５０２が、自身の増設ユニット２００Ｄより出力させる制御信号を生成する。このため、第５の実施形態では、ユニット間において制御情報が送受信されない。第５の実施形態では、ユニット間において保護機能部２５０２が制御情報を生成するために必要な電力情報ＣＴＶＴが送受信される。

保護機能部２５０２−１は、例えば、遮断器４−２に対応する計器用変成部５−２により計測された電圧値および電流値に基づいて、遮断器４−２に対する制御情報を生成する。計器用変成部５−２により計測された電圧値および電流値の一部の電力情報ＣＴＶＴ２−２は、電力情報入力部２０１−１に入力される。しかし、残りの電力情報ＣＴＶＴ２−１は、電力情報入力部１０１に入力される。このため、保護機能部２５０２−１は、通信部２０３−１を介して、ベースユニット１００から電力情報ＣＴＶＴ２−１を取得する。これにより、保護機能部２５０２−１は、遮断器４−２の制御情報を生成するために必要な電力情報ＣＴＶＴ２−１、ＣＴＶＴ２−２を取得することができ、これらに基づいて、遮断器４−２に対する制御情報を生成することができる。

保護機能部２５０２−２は、例えば、遮断器４−３に対応する計器用変成部５−３により計測された電圧値および電流値に基づいて、遮断器４−３に対する制御情報を生成する。計器用変成部５−３により計測された電圧値および電流値の一部の電力情報ＣＴＶＴ３−２は、電力情報入力部２０１−２に入力される。しかし、残りの電力情報ＣＴＶＴ３−１は、電力情報入力部２０１−１に入力される。このため、保護機能部２５０２−１は、増設ユニット２００Ｄ−１に入力された電力情報ＣＴＶＴ３−１を、ベースユニット１００を経由して取得する。これにより、保護機能部２５０２−２は、遮断器４−３の制御情報を生成するために必要な電力情報ＣＴＶＴ３−１、ＣＴＶＴ３−２を取得することができ、これらに基づいて、遮断器４−３に対する制御情報を生成することができる。

以上説明したように、第５の実施形態の保護継電装置１０Ｄによれば、増設ユニット２００Ｄの保護機能部２５０２は、自身の増設ユニット２００Ｄの電力情報入力部２０１からの電力情報と、通信部２０３により他のユニットから受信した電力情報とに基づいて、自身と接続される遮断器４に対する制御情報を生成する。これにより、第１の実施形態と比較すると、保護機能部２５０２を設けるコストは生じるものの、ユニット間通信の負荷を低減することができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ある遮断器４に対応する制御信号を生成するために必要な電力情報が、ベースユニット１００と増設ユニット２００とに別々に入力された場合であっても、通信部１０３および通信部２０３を介して必要な電力情報を制御部１０５に集約させることができる。そして、制御部１０５は、集約された電力情報に基づいて、複数の遮断器４のそれぞれにおける制御信号を生成し、ユニット間通信によって制御信号の出力元のユニットに制御信号を送信する。これによって、送電設備を統合的に監視して遮断器を制御することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０、１０Ａ〜１０Ｄ…保護継電装置、１００、１００Ａ〜１００Ｃ…ベースユニット、２００、２００Ｂ、２００Ｄ…増設ユニット、１０１、２０１…電力情報入力部、１０２、２０２…制御情報入出力部、１０３、２０３…通信部、１０５…制御部、１０６…ＨＭＩ機能部、１０７…増設入出力部、１０８…増設ユニット検出部、１０５１…適用ベイ識別部、１０５２…保護機能部。

Claims (5)

1. ベースユニットと増設ユニットとを備え、電力を送電する送電設備の複数の箇所にそれぞれ設けられた複数の遮断器をそれぞれ制御する保護継電装置であって、
   前記ベースユニットは、
   少なくとも前記複数の遮断器のうち一部に対応する箇所に取り付けられた測定部により測定された電力に関する電力情報が入力される第１電力情報入力部と、
   前記複数の遮断器のそれぞれに対する制御情報を生成する制御部と、
   前記制御情報のうち、前記複数の遮断器に含まれる第１遮断器に対する第１制御情報を前記第１遮断器に出力する第１制御情報出力部と、
   前記増設ユニットと通信する第１通信部と、を有し、
   前記増設ユニットは、
   少なくとも前記複数の遮断器のうち他の一部に対応する箇所に取り付けられた測定部により測定された電力に関する電力情報が入力される第２電力情報入力部と、
   前記制御情報のうち、前記複数の遮断器に含まれ前記第１遮断器と異なる第２遮断器に対する第２制御情報を前記第２遮断器に出力する第２制御情報出力部と、
   前記ベースユニットと通信し、前記第２電力情報入力部に入力された電力情報を前記ベースユニットに送信する第２通信部と、を有し
   前記ベースユニットの制御部は、
   前記第１電力情報入力部に入力された前記電力情報と前記第１通信部により受信された前記電力情報とに基づいて、前記第１制御情報出力部に出力する第１制御情報を生成して前記第１制御情報出力部に出力させると共に、前記第２制御情報出力部に出力する第２制御情報を生成して前記第１通信部を用いて前記増設ユニットに送信し、
   前記第１電力情報入力部および前記第２電力情報入力部は、それぞれ信号線が接続される複数の入力端子を備え、
   前記測定部は、複数種類の前記電力情報を測定すると共に、前記電力情報の種類ごとに設けられた信号線によって前記電力情報を出力し、
   一つの測定部からの複数の信号線のうち一部が前記第１電力情報入力部の入力端子に接続され、前記一つの測定部からの複数の信号線のうち他の一部が前記第２電力情報入力部の入力端子に接続される、
   保護継電装置。
2. 前記ベースユニットは、
   前記ベースユニット及び前記増設ユニットに入力された前記電力情報に基づく画像を表示させると共に、ユーザによる設定操作を受け付ける入出力部を、さらに有し、
   前記制御部は、前記入出力部に対してなされたユーザの設定操作に基づいて、前記第１制御情報または前記第２制御情報を生成する、
   請求項１に記載の保護継電装置。
3. 前記ベースユニットと前記増設ユニットとのうち一方または双方は、測定された電力に関する情報が入力されると共に、遮断器に対する制御情報を前記遮断器に出力する増設入出力部を備える、
   請求項１又は請求項２に記載の保護継電装置。
4. 前記増設ユニットを複数備え、
   前記ベースユニットは、前記第１通信部から入力される情報に基づき、前記増設ユニットの数を検出する増設ユニット検出部、をさらに有する、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の保護継電装置。
5. ベースユニットと増設ユニットとを備え、電力を送電する送電設備の複数の箇所にそれぞれ設けられた複数の遮断器をそれぞれ制御する保護継電装置であって、
   前記ベースユニットは、
   少なくとも前記複数の遮断器のうち一部に対応する箇所に取り付けられた測定部により測定された電力に関する電力情報が入力される第１電力情報入力部と、
   前記複数の遮断器に含まれる第１遮断器に対する第１制御情報を生成する制御部と、
   前記制御部が生成した第１制御情報を前記第１遮断器に出力する第１制御情報出力部と、
   前記増設ユニットと通信する第１通信部と、を有し、
   前記増設ユニットは、
   少なくとも前記複数の遮断器のうち他の一部に対応する箇所に取り付けられた測定部により測定された電力に関する電力情報が入力される第２電力情報入力部と、
   前記複数の遮断器に含まれ前記第１遮断器と異なる第２遮断器に対する第２制御情報を生成する保護機能部と、
   前記保護機能部が生成した第２制御情報を前記第２遮断器に出力する第２制御情報出力部と、
   前記ベースユニットと通信し、前記保護機能部が前記第２制御情報を生成するために用いる電力情報のうち前記第２電力情報入力部に入力された電力情報にない電力情報を前記ベースユニットから受信する第２通信部と、を有する、
   保護継電装置。

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