JP6858660B2 - 保護制御装置 - Google Patents

Description

本開示は、保護制御装置に関し、特に、２つの送電線を保護するための保護制御装置に関する。

従来、電力系統で発生した事故または異常を検出するディジタル保護継電装置が使用されている。ディジタル保護継電装置は、電力系統から電流および電圧などの電気量（系統電気量）を収集することにより、事故等による過電圧、電圧の不足、または過電流などが発生したことを検出し、遮断器へ制御信号を送出する。高信頼性が要求されるディジタル保護継電装置は、主検出リレー要素と事故検出リレー要素とを組み合わせた二重化構成にされる場合が多い。

例えば、特開２０１２−１２０２８１号公報（特許文献１）は、保護継電装置を開示している。この保護継電装置は、主検出保護継電要素を構成する回路部分を収納する第１の基板と、事故検出保護継電要素を構成する回路部分を収納する第２の基板と、主検出保護継電要素が保護対象の故障検出したときに閉成する第１の接点と事故検出保護継電要素が保護対象の故障検出したときに閉成する第２の接点からなり、遮断器の操作信号を与える第１の直列回路と、第１の基板内に設けられ保護対象における状態変化を検知する第１の状態変化検知回路と、第２の基板内に設けられ保護対象における状態変化を検知する第２の状態変化検知回路を備え、正常時は第１の状態変化検知回路を、第１の基板における基板異常発生時には第２の状態変化検知回路を選択して外部出力する信号送出部を備える。

特開２０１２−１２０２８１号公報

特許文献１に係る保護継電装置は、単独の送電線を保護対象として想定した構成となっており、２つの送電線を保護対象とする技術については何ら教示ないし示唆していない。

本開示のある局面における目的は、２つの送電線を保護対象とする場合に、信頼性の向上を図ることが可能な保護制御装置を提供することである。

ある実施の形態に従うと、母線に接続された第１送電線および第２送電線を保護する保護制御装置が提供される。保護制御装置は、複数の機能部をそれぞれ含む主検出部および事故検出部と、複数の接点を有する直列回路とを備える。主検出部および事故検出部の各々は、母線の電圧と第１送電線の電流とを用いて第１送電線を保護するための第１保護演算を行ない、母線の電圧と第２送電線の電流とを用いて第２送電線を保護するための第２保護演算を行なう。直列回路は、直列接続された第１接点および第２接点が閉成状態である場合に第１送電線に設けられた第１遮断器を開放するための操作信号を与え、直列接続された第３接点および第４接点が閉成状態である場合に第２送電線に設けられた第２遮断器を開放するための操作信号を与えるように構成されている。主検出部は、第１保護演算により第１送電線の事故を検出した場合には第１接点を閉成するように動作し、第２保護演算により第２送電線の事故を検出した場合には第３接点を閉成するように動作する。事故検出部は、第１保護演算により第１送電線の事故を検出した場合には第２接点を閉成するように動作し、第２保護演算により第２送電線の事故を検出した場合には第４接点を閉成するように動作する。

本開示によると、２つの送電線を保護対象とする場合に、信頼性の向上を図ることが可能となる。

保護制御システムの構成例を示す図である。 主検出部および事故検出部のハードウェア構成の一例を示す図である。 各機能部において想定される異常内容と、異常内容の検出方式とを説明するための図である。 ＤＩ回路の構成を説明するための模式図である。 主検出部による制御信号の出力処理手順の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。

＜システム構成＞
図１は、保護制御システム１０００の構成例を示す図である。保護制御システム１０００は、１つの保護制御装置１０を用いて、母線２に接続された２つ送電線５１，５２を保護するためのシステムである。例えば、保護制御装置１０は、母線２を含む電気所に配置される。

図１を参照して、保護制御システム１０００は、保護制御装置１０と、母線２と、送電線５１，５２と、遮断器６１，６２と、電流検出器７１，７２と、電圧検出器８０と、電源８２，８４とを含む。保護制御装置１０は、主検出部１００Ａと事故検出部１００Ｂとを含む検出部１００と、直列回路９０とを含む。保護制御装置１０は、主検出部１００Ａと事故検出部１００Ｂとを組み合わせた二重化構成を採用している。

遮断器６１は送電線５１に設けられ、遮断器６２は送電線５２に設けられる。遮断器６１は、電源８２から電圧入力を受けることにより開放（ＯＦＦ状態に制御）される。すなわち、電源８２からの電圧入力は、遮断器６１を開放するための操作信号（トリップ指令）に相当する。遮断器６２は、電源８４から電圧入力を受けることにより開放される。すなわち、電源８４からの電圧入力は、遮断器６２を開放するための操作信号に相当する。

電流検出器７１は、送電線５１に流れる電流を検出し、その電流の電流値Ｉａを主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂに入力する。電流検出器７２は、送電線５２に流れる電流を検出し、その電流の電流値Ｉｂを主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂに入力する。

電圧検出器８０は、母線２の電圧（以下「母線電圧」とも称する。）を検出し、その電圧の電圧値Ｖを主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂに入力する。

保護制御装置１０では、ハードウェアを主検出部１００Ａと事故検出部１００Ｂとに分離している。主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂの各々は、電流検出器７１，７２からそれぞれ電流値Ｉａ，Ｉｂを取り込み、電圧検出器８０から電圧値Ｖを取り込む。そして、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂの各々は、これらの電気量を用いて保護演算を行ない、保護対象の送電線５１，５２において事故が発生したと判定した場合、直列回路９０の各接点に制御信号を出力する。具体的な保護制御装置１０の動作については後述する。

直列回路９０は、複数の常開接点を含み、遮断器６１，６２に操作信号を与える。直列回路９０には、電源８２，８４が接続されている。具体的には、直列回路９０は、直列接続された接点ＸＭ１ａおよび接点ＸＦ１ａが閉成状態（ＯＮ状態）である場合に遮断器６１を開放するための操作信号を与える。直列回路９０は、直列接続された接点ＸＭ１ｂおよび接点ＹＦ１ａが閉成状態である場合に遮断器６１を開放するための操作信号を与える。直列回路９０は、直列接続された接点ＹＭ１ａおよび接点ＸＦ１ｂが閉成状態である場合に遮断器６１を開放するための操作信号を与える。

直列回路９０は、直列接続された接点ＸＭ２ａおよび接点ＸＦ２ａが閉成状態である場合に遮断器６２を開放するための操作信号を与える。直列回路９０は、直列接続された接点ＸＭ２ｂおよび接点ＹＦ２ａが閉成状態である場合に遮断器６２を開放するための操作信号を与える。直列回路９０は、直列接続された接点ＹＭ２ａおよび接点ＸＦ２ｂが閉成状態である場合に遮断器６２を開放するための操作信号を与える。

直列回路９０は、接点ＹＦ１ｂが閉成状態である場合、事故検出部１００Ｂの一部（具体的には、送電線５１を保護するための機能部）に異常が発生したことを示す通知信号を給電制御所（図示しない）に与える。直列回路９０は、接点ＹＭ１ｂが閉成状態である場合、主検出部１００Ａの一部（具体的には、送電線５１を保護するための機能部）に異常が発生したことを示す通知信号を給電制御所に与える。

直列回路９０は、接点ＹＭ２ｂが閉成状態である場合、主検出部１００Ａの一部（具体的には、送電線５２を保護するための機能部）に異常が発生したことを示す通知信号を給電制御所に与える。直列回路９０は、接点ＹＦ２ｂが閉成状態である場合、事故検出部１００Ｂの一部（具体的には、送電線５２を保護するための機能部）に異常が発生したことを示す通知信号を給電制御所に与える。

＜ハードウェア構成＞
主検出部１００Ａのハードウェア構成について説明する。なお、事故検出部１００Ｂのハードウェア構成は、主検出部１００Ａのハードウェア構成と同様であるため、ここでは、その詳細な説明は行なわない。

図２は、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂのハードウェア構成の一例を示す図である。図２を参照して、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂの各々は、ＡＤ（Analog to Digital）変換部２０と、演算部３０と、ＤＩ部３６と、ＤＯ部３７とを含む。補助変成器４０は、電流検出器７１，７２および電圧検出器８０から取り込んだ電気量を、より小さな電気量に変換して、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂに出力する。

ＡＤ変換部２０は、補助変成器４０から出力される電気量（アナログ量）を取り込んでディジタルデータに変換する。具体的には、ＡＤ変換部２０は、フィルタ２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、ＳＨ回路（サンプルホールド回路）２２ａ〜２２ｃと、マルチプレクサ２６と、ＡＤ変換器２７と、高調波発生回路２８とを含む。

フィルタ２１ａ〜２１ｃは、アナログフィルタであり、補助変成器４０から出力される電流および電圧の波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。具体的には、フィルタ２１ａは、電流値Ｉａを示す信号のノイズ成分を除去して、ＳＨ回路２２ａに出力する。フィルタ２１ｂは、電流値Ｉｂを示す信号のノイズ成分を除去して、ＳＨ回路２２ｂに出力する。フィルタ２１ｃは、電圧値Ｖを示す信号のノイズ成分を除去して、ＳＨ回路２２ｃに出力する。

ＳＨ回路２２ａ〜２２ｃは、それぞれフィルタ２１ａ〜２１ｃから出力された電流および電圧の波形信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングする。マルチプレクサ２６は、演算部３０から入力されるタイミング信号に基づいて、ＳＨ回路２２ａ〜２２ｃから入力される波形信号を時系列で順次切り替えてＡＤ変換器２７に入力する。

ＡＤ変換器２７は、マルチプレクサ２６から入力される波形信号をアナログデータからディジタルデータに変換する。ＡＤ変換器２７は、ディジタル変換した波形信号（ディジタルデータ）を演算部３０へ出力する。

高調波発生回路２８は、高調波の監視用信号を発生する。高調波発生回路２８は、補助変成器４０から出力される電気量に重畳する形で、高調波の監視用信号をフィルタ２１ａ〜２１ｃに対して出力する。そのため、フィルタ２１ａ〜２１ｃには電気量と、高調波発生回路２８からの監視用信号とが重畳入力される。

演算部３０は、マイクロコンピュータを主体として構成される。具体的には、演算部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）３３と、ＲＡＭ（Random access memory）３４と、ウォッチドックタイマ（ＷＤＴ）３５とを含む。

ＣＰＵ３２は、制御部として、予めＲＯＭ３３に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、主検出部１００Ａ（または事故検出部１００Ｂ）の動作を制御する。ＣＰＵ３２は、たとえば、マイクロプロセッサである。なお、当該ハードウェアは、ＣＰＵ以外のＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。

具体的には、ＣＰＵ３２は、バス３１を介して、ＡＤ変換部２０からディジタルデータを取り込む。ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３３に格納されているプログラムに従って、取り込んだディジタルデータを用いて保護演算を実行する。ＣＰＵ３２は、保護演算結果に基づいて、保護区間（送電線５１および送電線５２）の事故の有無を判定する。ＣＰＵ３２は、事故を検出した場合（たとえば、演算値が整定値を上回っている場合）には、ＤＯ部３７を介して、送電線５１，５２を保護するために直列回路９０の接点に対して制御信号を出力する。

ＷＤＴ３５は、ＣＰＵ３２が正常に稼働しているか否かを定期的に監視する。典型的には、ＣＰＵ３２が故障等により暴走すると，ＣＰＵ３２はＷＤＴ３５に対して定期的にリセット信号を送信しなくなる。そのため、ＷＤＴ３５は，リセット信号が所定時間受信されなかった時点で，ＣＰＵ３２について制御不能状態の異常が発生したと判断し、ＤＯ部３７にエラー信号を出力する。

ＤＩ部３６は、ＤＩ回路３６ａと、ＤＩ回路３６ｂとを含む。ＤＩ回路３６ａは、遮断器６１の開閉状態を示す信号Ｓａの入力を受ける。ＤＩ回路３６ａは、遮断器６２の開閉状態を示す信号Ｓｂの入力を受ける。

ＤＯ部３７は、ＤＯ回路３７ａ〜３７ｄを含む。具体的には、主検出部１００ＡのＤＯ回路３７ａは、接点ＹＭ１ａ，ＹＭ１ｂ（以下、接点「ＹＭ１」とも総称する。）を閉成するための制御信号Ｄ１を当該各接点に与える（出力する）。主検出部１００ＡのＤＯ回路３７ｂは、接点ＹＭ２ａ，ＹＭ２ｂ（以下、接点「ＹＭ２」とも総称する。）を閉成するための制御信号Ｄ２を当該各接点に与える。主検出部１００ＡのＤＯ回路３７ｃは、接点ＸＭ１ａ，ＸＭ１ｂ（以下、接点「ＸＭ１」とも総称する。）を閉成するための制御信号Ｄ３を当該各接点に与える。主検出部１００ＡのＤＯ回路３７ｄは、接点ＸＭ２ａ，ＸＭ２ｂ（以下、接点「ＸＭ２」とも総称する。）を閉成するための制御信号Ｄ４を当該各接点に与える。

事故検出部１００ＢのＤＯ回路３７ａは、接点ＹＦ１ａ，ＹＦ１ｂ（以下、接点「ＹＦ１」とも総称する。）を閉成するための制御信号Ｄ５を当該各接点に与える。事故検出部１００ＢのＤＯ回路３７ｂは、接点ＹＦ２ａ，ＹＦ２ｂ（以下、接点「ＹＦ２」とも総称する。）を閉成するための制御信号Ｄ６を当該各接点に与える。事故検出部１００ＢのＤＯ回路３７ｃは、接点ＸＦ１ａ，ＸＦ１ｂ（以下、接点「ＸＦ１」とも総称する。）を閉成するための制御信号Ｄ７を当該各接点に与える。事故検出部１００ＢのＤＯ回路３７ｄは、接点ＸＦ２ａ，ＸＦ２ｂ（以下、接点「ＸＦ２」とも総称する。）を閉成するための制御信号Ｄ８を当該各接点に与える。

＜保護制御装置１０の動作＞
保護制御装置１０は、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂを有しており、各部は独立して予め定められた処理を実行する。主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂの各々は、送電線５１の事故検出機能と、送電線５２の事故検出機能と、内部の異常検出機能とを有している。以下、図１および図２を参照しながら、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂの具体的な動作について説明する。

（通常時の動作）
まず、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂに内部異常が発生していない通常時の動作について説明する。

主検出部１００Ａは、母線２の電圧値Ｖと送電線５１の電流値Ｉａとを用いて、送電線５１を保護するための保護演算を行なう。主検出部１００Ａは、当該保護演算結果により送電線５１の事故を検出した場合には接点ＸＭ１を閉成するように動作する。具体的には、主検出部１００Ａは、制御信号Ｄ３を接点ＸＭ１に出力する。

主検出部１００Ａは、母線２の電圧値Ｖと送電線５２の電流値Ｉｂとを用いて、送電線５２を保護するための保護演算を行なう。主検出部１００Ａは、当該保護演算結果により送電線５２の事故を検出した場合には接点ＸＭ２を閉成するように動作する。具体的には、主検出部１００Ａは、制御信号Ｄ４を接点ＸＭ２に出力する。

事故検出部１００Ｂは、母線２の電圧値Ｖと送電線５１の電流値Ｉａとを用いて、送電線５１を保護するための保護演算を行なう。事故検出部１００Ｂは、当該保護演算結果により送電線５１の事故を検出した場合には接点ＸＦ１を閉成するように動作する。具体的には、事故検出部１００Ｂは、制御信号Ｄ７を接点ＸＦ１に出力する。

事故検出部１００Ｂは、母線２の電圧値Ｖと送電線５２の電流値Ｉｂとを用いて、送電線５２を保護するための保護演算を行なう。事故検出部１００Ｂは、当該保護演算結果により送電線５２の事故を検出した場合には接点ＸＦ２を閉成するように動作する。具体的には、事故検出部１００Ｂは、制御信号Ｄ８を接点ＸＦ２に出力する。

これにより、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂの両方が送電線５１の事故を検出した場合には、接点ＸＭ１および接点ＸＦ１が閉成されるため、電源８２からの電圧入力を受けて遮断器６１が開放される。また、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂの両方が送電線５２の事故を検出した場合には、接点ＸＭ２および接点ＸＦ２が閉成されるため、電源８４からの電圧入力を受けて遮断器６２が開放される。

なお、主検出部１００Ａによる送電線５１を保護するための保護演算と、事故検出部１００Ｂによる当該保護演算とは同じ演算原理であってもよいし、異なる演算原理であってもよい。同様に、主検出部１００Ａによる送電線５２を保護するための保護演算と、事故検出部１００Ｂによる当該保護演算とは同じ演算原理であってもよいし、異なる演算原理であってもよい。

（異常発生時の動作）
次に、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂに内部異常が発生する場合の動作について説明する。

主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂは、複数の機能部を含んでおり、各機能部の異常を検出できる。具体的には、複数の機能部は、アナログ信号の電気量をディジタル信号に変換する機能を有するＡＤ変換部２０と、各種演算機能を有する演算部３０と、遮断器６１，６２の開閉状態を受信する機能を有するＤＩ部３６と、各接点に制御信号を出力する機能を有するＤＯ部３７とを含む。

主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂの各々は、機能部に発生した異常内容が送電線５１の保護のみに影響を与えるものなのか、送電線５２の保護のみに影響を与えるものなのか、送電線５１，５２の両方の保護に影響を与えるものなのかを判断する。

図３は、各機能部において想定される異常内容と、異常内容の検出方式とを説明するための図である。図３を参照して、ＡＤ変換部２０の異常内容としては、電流値Ｉａ，Ｉｂおよび電圧値Ｖを取り込む（入力を受ける）ための回路（例えば、オペアンプ）の故障が想定される。

具体的には、電流値Ｉａの入力を受ける回路（以下、「電流入力回路Ｅａ」とも称する。）は、フィルタ２１ａおよびＳＨ回路２２ａに相当する。電流値Ｉｂの入力を受ける回路（以下、「電流入力回路Ｅｂ」とも称する。）は、フィルタ２１ｂおよびＳＨ回路２２ｂに相当する。電圧値Ｖの入力を受ける回路（以下、「電圧入力回路Ｅｃ」とも称する。）は、フィルタ２１ｃおよびＳＨ回路２２ｃに相当する。

典型的には、ＣＰＵ３２は、ＡＤ変換部２０から受信した電流値Ｉａに重畳入力された監視用信号を抽出し、当該抽出された監視用信号の振幅値と、規定値（例えば、高調波発生回路２８から出力された監視用信号の振幅値）とを比較する。ＣＰＵ３２は、当該抽出された監視用信号の振幅値と規定値との差分が予め定められた範囲内である場合には、電流入力回路Ｅａは正常であると判断し、当該差分が予め定められた範囲外である場合には電流入力回路Ｅａに異常が発生していると判断する。ＣＰＵ３２は、同様の方式により、電流入力回路Ｅｂおよび電圧入力回路Ｅｃの異常を検出する。

電流値Ｉａは送電線５１の保護演算に用いられ、電流値Ｉｂは送電線５２の保護演算に用いられ、電圧値Ｖは送電線５１，５２の両方の保護演算に用いられる。そのため、ＡＤ変換部２０のうちの電流入力回路Ｅａは、送電線５１を保護するための（送電線５１の保護に必要な）機能部に対応する。電流入力回路Ｅｂは、送電線５２を保護するための機能部に対応する。電圧入力回路Ｅｃは、送電線５１，５２を保護するための機能部に対応する。換言すると、電圧入力回路Ｅｃは、送電線５１を保護するための機能部であり、かつ送電線５２を保護するための機能部である。

したがって、電流入力回路Ｅａの異常は送電線５１の保護のみに影響を与え、電流入力回路Ｅｂの異常は送電線５２の保護のみに影響を与え、電圧入力回路Ｅｃの異常は送電線５１，５２の両方の保護に影響を与える。

演算部３０の異常内容としては、ＣＰＵ３２の故障が想定される。例えば、ＣＰＵ３２の健全性は、ＷＤＴ３５により確認できる。送電線５１，５２の保護演算を実行する主体であるＣＰＵ３２は、送電線５１，５２を保護するための機能部に対応する。具体的には、ＣＰＵ３２の異常は、送電線５１，５２の両方の保護に影響を与える。

ＤＩ部３６の異常内容としては、フォトカプラの故障が想定される。図４は、ＤＩ回路の構成を説明するための模式図である。図４を参照して、ＤＩ回路３６ａは、２つのフォトカプラ３７１，３７２を含む。具体的には、各フォトカプラ３７１，３７２は、遮断器６１の開閉状態を示す信号Ｓａの入力を受けて、当該信号ＳａをＣＰＵ３２に対して出力する。

典型的には、ＣＰＵ３２は、フォトカプラ３７１から受信した信号Ｓａと、フォトカプラ３７２から受信した信号Ｓａとを比較して、これらが一致するか否かを判定する。ＣＰＵ３２は、これらが一致する場合にはＤＩ回路３６ａが正常であると判断し、これらが一致しない場合にはＤＩ回路３６ａが異常であると判断する。ＤＩ回路３６ｂも２つのフォトカプラ３７１，３７２を含んでいるため、ＣＰＵ３２は、上述した方式によりＤＩ回路３６ｂが異常か否かを判断できる。

ＤＩ回路３６ａは送電線５１の保護に用いられ、ＤＩ回路３６ｂは送電線５２の保護に用いられる。そのため、ＤＩ回路３６ａは、送電線５１を保護するための機能部に対応し、ＤＩ回路３６ｂは、送電線５２を保護するための機能部に対応する。具体的には、ＤＩ回路３６ａの異常は、送電線５１の保護のみに影響を与え、ＤＩ回路３６ｂの異常は、送電線５２の保護のみに影響を与える。

ＤＯ部３７の異常内容としては、ＤＯ回路内の部品（例えば、出力リレーのドライバ回路）の故障が想定される。事故検出の際に用いられるＤＯ回路（例えば、ＤＯ回路３７ｃ，３７ｄ）は、ＣＰＵ３２の指示に従う信号を各接点に出力する一方で、当該信号をＣＰＵ３２に入力するように構成される。

典型的には、ＣＰＵ３２は、出力点検時（例えば、１週間に１回）に、点検用のパルスを各ＤＯ回路３７ｃ，３７ｄを介して出力する。なお、パルス信号の出力レベルは、各接点を閉成させないレベルに設定されている。例えば、ＣＰＵ３２は、各ＤＯ回路３７ｃを介して出力されたパルス信号と、自身に入力されたパルス信号とを比較して、これらが一致するか否かを判定する。ＣＰＵ３２は、これらが一致する場合にはＤＯ回路３７ｃが正常であると判断し、これらが一致しない場合にはＤＯ回路３７ｃが異常であると判断する。ＣＰＵ３２は、上述した方式によりＤＯ回路３７ｄが異常か否かを判断できる。

ＤＯ回路３７ｃは送電線５１の保護に用いられ、ＤＯ回路３７ｄは送電線５２の保護に用いられる。そのため、ＤＯ回路３７ｃは、送電線５１を保護するための機能部に対応し、ＤＯ回路３７ｄは、送電線５２を保護するための機能部に対応する。具体的には、ＤＯ回路３７ｃの異常は、送電線５１の保護のみに影響を与え、ＤＯ回路３７ｄの異常は、送電線５２の保護のみに影響を与える。

このように、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂの各々に含まれる複数の機能部は、送電線５１の保護のみに影響を与える機能部と、送電線５２の保護のみに影響を与える機能部と、送電線５１および送電線５２の両方の保護に影響を与える機能部とに分類される。

主検出部１００Ａは、送電線５１を保護するための機能部（例えば、電流入力回路Ｅａ、電圧入力回路Ｅｃ、ＤＩ回路３６ａ、ＤＯ回路３７ｃ、ＣＰＵ３２）の異常を検出した場合、接点ＹＭ１を閉成するように動作する。具体的には、主検出部１００ＡのＣＰＵ３２は、ＤＯ回路３７ａを介して制御信号Ｄ１を接点ＹＭ１ａ，ＹＭ１ｂに出力する。接点ＹＭ１ａは接点ＸＦ１ｂと直列接続されている。そのため、事故検出部１００Ｂに内部異常が発生していない場合には、送電線５１の保護は事故検出部１００Ｂにより行なわれる。送電線５２の保護は、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂにより行なわれる。なお、接点ＹＭ１ｂが閉成されることにより、主検出部１００Ａにおける、送電線５１を保護するための機能部に異常が発生していることを示す通知信号Ｋ１が給電制御所に与えられる。

事故検出部１００Ｂが、送電線５１を保護するための機能部の異常を検出した場合、接点ＹＦ１を閉成するように動作する。具体的には、事故検出部１００ＢのＣＰＵ３２は、ＤＯ回路３７ａを介して制御信号Ｄ５を接点ＹＦ１ａ，ＹＦ１ｂに出力する。接点ＹＦ１ａは接点ＸＭ１ｂと直列接続されている。そのため、主検出部１００Ａに内部異常が発生していない場合には、送電線５１の保護は主検出部１００Ａより行われる。送電線５２の保護は、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂにより行われる。なお、接点ＹＦ１ｂが閉成されることにより、事故検出部１００Ｂにおける、送電線５１を保護するための機能部に異常が発生していること示す通知信号Ｋ２が給電制御所に与えられる。

これにより、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂのうちの一方において、送電線５１を保護するための機能部に異常が発生した場合、他方の保護機能が有効であるため送電線５１の運用を継続できる。送電線５２に関しては、両方の保護機能が有効であるため、通常時と同じ信頼性を確保しつつ運用を継続できる。

また、主検出部１００Ａは、送電線５２を保護するための機能部（例えば、電流入力回路Ｅｂ、電圧入力回路Ｅｃ、ＤＩ回路３６ｂ、ＤＯ回路３７ｄ、ＣＰＵ３２）の異常を検出した場合、接点ＹＭ２を閉成するように動作する。具体的には、主検出部１００ＡのＣＰＵ３２は、ＤＯ回路３７ｂを介して制御信号Ｄ２を接点ＹＭ２ａ，ＹＭ２ｂに出力する。接点ＹＭ２ａは接点ＸＦ２ｂと直列接続されている。そのため、事故検出部１００Ｂに内部異常が発生していない場合には、送電線５２の保護は事故検出部１００Ｂにより継続される。送電線５１の保護は、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂにより行われる。なお、接点ＹＭ２ｂが閉成されることにより、主検出部１００Ａにおける、送電線５２を保護するための機能部に異常が発生していることを示す通知信号Ｋ３が給電制御所に与えられる。

事故検出部１００Ｂが、送電線５２を保護するための機能部の異常を検出した場合、接点ＹＦ２を閉成するように動作する。具体的には、事故検出部１００ＢのＣＰＵ３２は、ＤＯ回路３７ｂを介して制御信号Ｄ６を接点ＹＦ２ａ，ＹＦ２ｂに出力する。接点ＹＦ２ａは接点ＸＭ２ｂと直列接続されている。そのため、主検出部１００Ａに内部異常が発生していない場合には、送電線５２の保護は主検出部１００Ａより行われる。送電線５１の保護は、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂにより行われる。なお、接点ＹＦ２ｂが閉成されることにより、事故検出部１００Ｂにおける、送電線５２を保護するための機能部に異常が発生していることを示す通知信号Ｋ４が給電制御所に与えられる。

これにより、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂのうちの一方において、送電線５２を保護するための機能部に異常が発生した場合には、他方の保護機能が有効であるため送電線５２の運用を継続できる。送電線５１に関しては、両方の保護機能が有効であるため、通常時と同じ信頼性を確保しつつ運用を継続できる。

上記より、主検出部１００Ａは、送電線５１および送電線５２を保護するための機能部（例えば、電圧入力回路Ｅｃ、ＣＰＵ３２）の異常を検出した場合、接点ＹＭ１と接点ＹＭ２とを閉成するように動作することがわかる。具体的には、主検出部１００ＡのＣＰＵ３２は、電圧入力回路Ｅｃの異常を検出した場合、ＤＯ回路３７ａ，３７ｂを介して、制御信号Ｄ１，Ｄ２を出力する。また、主検出部１００ＡのＷＤＴ３５は、ＣＰＵ３２の異常を検出した場合、ＤＯ回路３７ａ，３７ｂにエラー信号を出力する。これにより、ＤＯ回路３７ａ，３７ｂから制御信号Ｄ１，Ｄ２が出力される。

この場合には、主検出部１００Ａによる送電線５１および送電線５２の保護機能は停止する。そのため、事故検出部１００Ｂに内部異常が発生していない場合には、送電線５１および送電線５２の保護は、事故検出部１００Ｂにより行われる。

事故検出部１００Ｂは、送電線５１および送電線５２を保護するための機能部の異常を検出した場合、接点ＹＦ１と接点ＹＦ２とを閉成するように動作する。この場合には、事故検出部１００Ｂによる送電線５１および送電線５２の保護機能は停止する。そのため、主検出部１００Ａに内部異常が発生していない場合には、送電線５１および送電線５２の保護は、主検出部１００Ａにより行われる。

これにより、主検出部１００Ａおよび事故検出部１００Ｂのうちの一方において、送電線５１および送電線５２の両方を保護するための機能部に異常が発生した場合には、他方の保護機能により送電線５１，５２の運用が継続される。

給電制御所は、通知信号Ｋ１のみの入力を受けた場合には、主検出部１００Ａにおける送電線５１のみを保護するための機能部（例えば、電流入力回路Ｅａ、ＤＩ回路３６ａ、ＤＯ回路３７ｃ）に異常が発生していると判断し、通知信号Ｋ３のみの入力を受けた場合には、主検出部１００Ａにおける送電線５２のみを保護するための機能部（例えば、電流入力回路Ｅｂ、ＤＩ回路３６ｂ、ＤＯ回路３７ｄ）に異常が発生していると判断する。

また、給電制御所は、通知信号Ｋ１およびＫ３の入力を受けた場合には、主検出部１００Ａにおける送電線５１および送電線５２を保護するための機能部（例えば、電圧入力回路Ｅｃ、ＣＰＵ３２、各電流入力回路Ｅａ，Ｅｂ、各ＤＩ回路３６ａ，３６ｂ、各ＤＯ回路３７ｃ，３７ｄ）に異常が発生していると判断できる。給電制御部では、通知信号Ｋ２，Ｋ４を受けることにより、事故検出部１００Ｂにおける機能部の異常についても同様の判断が可能である。

＜処理手順＞
図５は、主検出部１００Ａによる制御信号の出力処理手順の一例を示すフローチャートである。典型的には、図５に示す主検出部１００Ａの各ステップは、主検出部１００ＡのＣＰＵ３２により実行される。ここでは、ＣＰＵ３２の異常は発生していないとする。

図５を参照して、主検出部１００Ａは、内部異常が発生しているか否かを判断する（ステップＳ１０）。内部異常が発生している場合には（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、主検出部１００Ａは後述するステップＳ２０の処理を実行する。

内部異常が発生していない場合には（ステップＳ１０においてＮＯ）、主検出部１００Ａは、取得した電気量（電流値Ｉａおよび電圧値Ｖ）を用いて、送電線５１を保護するための保護演算を実行し、送電線５１に事故が発生しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。

送電線５１に事故が発生している場合には（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、主検出部１００Ａは、制御信号Ｄ３を接点ＸＭ１に出力して（ステップＳ１４）、処理を終了する。送電線５１に事故が発生していない場合には（ステップＳ１２においてＮＯ）、主検出部１００Ａは、取得した電気量（電流値Ｉｂおよび電圧値Ｖ）を用いて、送電線５２を保護するための保護演算を実行し、送電線５２に事故が発生しているか否かを判断する（ステップＳ１６）。

送電線５２に事故が発生している場合には（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、主検出部１００Ａは、制御信号Ｄ４を接点ＸＭ２に出力して（ステップＳ１８）、処理を終了する。送電線５２に事故が発生していない場合には（ステップＳ１６においてＮＯ）、主検出部１００Ａは、制御信号を出力することなく処理を終了する。

次に、ステップＳ２０からの処理について説明する。主検出部１００Ａは、発生している内部異常が送電線５１および送電線５２の保護に影響を与える異常であるか否かを判断する（ステップＳ２０）。例えば、主検出部１００Ａは、内部異常が電流入力回路Ｅａ，Ｅｂの両方の異常、電圧入力回路Ｅｃの異常、ＤＩ回路３６ａ，３６ｂの両方の異常、およびＤＯ回路３７ｃ，３７ｄの両方の異常のいずれかであるか否かを判断する。

送電線５１および送電線５２の保護に影響を与える異常が発生している場合には（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、主検出部１００Ａは、制御信号Ｄ１を接点ＹＭ１に出力するとともに、制御信号Ｄ２を接点ＹＭ２に出力して（ステップＳ２２）、処理を終了する。そうではない場合には（ステップＳ２０においてＮＯ）、主検出部１００Ａは、内部異常が送電線５１の保護のみに影響を与える異常であるか否かを判断する（ステップＳ２４）。例えば、主検出部１００Ａは、内部異常が電流入力回路Ｅａの異常、ＤＩ回路３６ａの異常、およびＤＯ回路３７ｃの異常のいずれかであるか否かを判断する。

送電線５１の保護のみに影響を与える異常が発生している場合には（ステップＳ２４においてＹＥＳ）、主検出部１００Ａは、制御信号Ｄ１を接点ＹＭ１に出力して（ステップＳ２６）、処理を終了する。そうではない場合（すなわち、送電線５２の保護のみに影響を与える異常）には、主検出部１００Ａは、制御信号Ｄ２を接点ＹＭ２に出力して（ステップＳ２８）、処理を終了する。

なお、事故検出部１００Ｂによる制御信号の出力処理手順は、図５の処理手順と同様である。具体的には、ステップＳ１４においては、制御信号Ｄ７が接点ＸＦ１に出力される。ステップＳ１８においては、制御信号Ｄ８が接点ＸＦ２に出力される。ステップＳ２２においては、制御信号Ｄ５，Ｄ６がそれぞれ接点ＹＦ１，ＹＦ２に出力される。ステップＳ２６においては、制御信号Ｄ５が接点ＹＦ１に出力される。ステップＳ２８においては、制御信号Ｄ６が接点ＹＦ２に出力される。

＜利点＞
本実施の形態によると、２つの送電線５１，５２の事故検出を１つの保護制御装置により実現することができる。また、保護制御装置は、主検出部および事故検出部を組み合わせて二重化構成を採用しているため信頼性を高めることもできる。

本実施の形態によると、主検出部および事故検出部の内部異常が、送電線５１の保護のみに影響を与える異常と、送電線５２の保護のみに影響を与える異常と、送電線５１および送電線５２の保護に影響を与える異常とに分類されるため、信頼性を確保しつつ各送電線の運用をできるだけ継続することができる。

具体的には、異常内容を分類せずに一律に各送電線５１，５２の保護機能を停止する構成においては、例えば、主検出部で送電線５１の保護に影響しない異常が発生した場合であっても、主検出部における送電線５１の保護機能が停止される。そのため、事故検出部で内部異常が発生していなければ、送電線５１については主検出部および事故検出部の二重化構成により保護することが可能であるにも関わらず、不要に信頼性を低下させてしまう。本実施の形態では、例えば、主検出部において、送電線５１の保護のみに影響を与える異常が発生した場合、送電線５２の保護機能は有効のままであるため、送電線５２に関しては主検出部および事故検出部の二重化構成により保護できる。

本実施の形態では、主検出部および事故検出部の一方において、各送電線５１，５２の保護に影響を与える異常が発生した場合、一方による各送電線５１，５２の保護機能は停止されるが、他方により各送電線５１，５２の保護を継続できる。

［その他の実施の形態］
上述した実施の形態において、直列回路９０の構成は図１のような回路構成に限られない。例えば、接点ＸＭ１ａを除去し、接点ＸＭ１ｂの下端側と接点ＸＦ１ａの上端側とを接続する構成であってもよい。接点ＸＭ１ｂを除去し、接点ＸＭ１ａの下端側と接点ＹＦ１ａの上端側とを接続する構成であってもよい。接点ＸＦ１ａを除去し、接点ＸＭ１ａの下端側と接点ＸＦ１ｂの上端側とを接続する構成であってもよい。接点ＸＦ１ｂを除去し、接点ＹＭ１ａの下端側と接点ＸＦ１ａの上端側とを接続する構成であってもよい。すなわち、接点ＸＭ１および接点ＸＦ１が直列接続され、接点ＸＭ１および接点ＹＦ１ａが直列接続され、かつ接点ＹＭ１ａおよび接点ＸＦ１が直列接続される構成であればよい。

同様に、接点ＸＭ２ａを除去し、接点ＸＭ２ｂの下端側と接点ＸＦ２ａの上端側とを接続する構成であってもよい。接点ＸＭ２ｂを除去し、接点ＸＭ２ａの下端側と接点ＹＦ２ａの上端側とを接続する構成であってもよい。接点ＸＦ２ａを除去し、接点ＸＭ２ａの下端側と接点ＸＦ２ｂの上端側とを接続する構成であってもよい。接点ＸＦ２ｂを除去し、接点ＹＭ２ａの下端側と接点ＸＦ２ａの上端側とを接続する構成であってもよい。すなわち、接点ＸＭ２および接点ＸＦ２が直列接続され、接点ＸＭ２および接点ＹＦ２ａが直列接続され、かつ接点ＹＭ２ａおよび接点ＸＦ２が直列接続される構成であればよい。

上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。

また、上述した実施の形態において、その他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。

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。

２ 母線、１０ 保護制御装置、２０ ＡＤ変換部、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ フィルタ、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ ＳＨ回路、２６ マルチプレクサ、２７ ＡＤ変換器、２８ 高調波発生回路、３０ 演算部、３１ バス、３２ ＣＰＵ、３３ ＲＯＭ、３４ ＲＡＭ、３５ ＷＤＴ、３６ ＤＩ部、３７ ＤＯ部、４０ 補助変成器、５１，５２ 送電線、６１，６２ 遮断器、７１，７２ 電流検出器、８０ 電圧検出器、８２，８４ 電源、９０ 直列回路、１００Ａ 主検出部、１００Ｂ 事故検出部、３７１，３７２ フォトカプラ、１０００ 保護制御システム。

Claims (8)

1. 母線に接続された第１送電線および第２送電線を保護する保護制御装置であって、
   複数の機能部をそれぞれ含む主検出部および事故検出部と、
   複数の接点を有する直列回路とを備え、
   前記主検出部および前記事故検出部の各々は、前記母線の電圧と前記第１送電線の電流とを用いて前記第１送電線を保護するための第１保護演算を行ない、前記母線の電圧と前記第２送電線の電流とを用いて前記第２送電線を保護するための第２保護演算を行ない、
   前記直列回路は、直列接続された第１接点および第２接点が閉成状態である場合に前記第１送電線に設けられた第１遮断器を開放するための操作信号を与え、直列接続された第３接点および第４接点が閉成状態である場合に前記第２送電線に設けられた第２遮断器を開放するための操作信号を与えるように構成されており、
   前記主検出部は、前記第１保護演算により前記第１送電線の事故を検出した場合には前記第１接点を閉成するように動作し、前記第２保護演算により前記第２送電線の事故を検出した場合には前記第３接点を閉成するように動作し、
   前記事故検出部は、前記第１保護演算により前記第１送電線の事故を検出した場合には前記第２接点を閉成するように動作し、前記第２保護演算により前記第２送電線の事故を検出した場合には前記第４接点を閉成するように動作し、
   前記直列回路は、直列接続された前記第１接点および第５接点が閉成状態である場合に、前記第１遮断器を開放するための操作信号を与えるように構成されており、
   前記事故検出部は、当該事故検出部に含まれる複数の機能部のうち、前記第１送電線を保護するための機能部に異常が発生した場合、前記第５接点を閉成するようにさらに動作する、保護制御装置。
2. 母線に接続された第１送電線および第２送電線を保護する保護制御装置であって、
   複数の機能部をそれぞれ含む主検出部および事故検出部と、
   複数の接点を有する直列回路とを備え、
   前記主検出部および前記事故検出部の各々は、前記母線の電圧と前記第１送電線の電流とを用いて前記第１送電線を保護するための第１保護演算を行ない、前記母線の電圧と前記第２送電線の電流とを用いて前記第２送電線を保護するための第２保護演算を行ない、
   前記直列回路は、直列接続された第１接点および第２接点が閉成状態である場合に前記第１送電線に設けられた第１遮断器を開放するための操作信号を与え、直列接続された第３接点および第４接点が閉成状態である場合に前記第２送電線に設けられた第２遮断器を開放するための操作信号を与えるように構成されており、
   前記主検出部は、前記第１保護演算により前記第１送電線の事故を検出した場合には前記第１接点を閉成するように動作し、前記第２保護演算により前記第２送電線の事故を検出した場合には前記第３接点を閉成するように動作し、
   前記事故検出部は、前記第１保護演算により前記第１送電線の事故を検出した場合には前記第２接点を閉成するように動作し、前記第２保護演算により前記第２送電線の事故を検出した場合には前記第４接点を閉成するように動作し、
   前記直列回路は、直列接続された前記第３接点および第６接点が閉成状態である場合に、前記第２遮断器を開放するための操作信号を与えるように構成されており、
   前記事故検出部は、当該事故検出部に含まれる複数の機能部のうち、前記第２送電線を保護するための機能部に異常が発生した場合、前記第６接点を閉成するようにさらに動作する、保護制御装置。
3. 母線に接続された第１送電線および第２送電線を保護する保護制御装置であって、
   複数の機能部をそれぞれ含む主検出部および事故検出部と、
   複数の接点を有する直列回路とを備え、
   前記主検出部および前記事故検出部の各々は、前記母線の電圧と前記第１送電線の電流とを用いて前記第１送電線を保護するための第１保護演算を行ない、前記母線の電圧と前記第２送電線の電流とを用いて前記第２送電線を保護するための第２保護演算を行ない、
   前記直列回路は、直列接続された第１接点および第２接点が閉成状態である場合に前記第１送電線に設けられた第１遮断器を開放するための操作信号を与え、直列接続された第３接点および第４接点が閉成状態である場合に前記第２送電線に設けられた第２遮断器を開放するための操作信号を与えるように構成されており、
   前記主検出部は、前記第１保護演算により前記第１送電線の事故を検出した場合には前記第１接点を閉成するように動作し、前記第２保護演算により前記第２送電線の事故を検出した場合には前記第３接点を閉成するように動作し、
   前記事故検出部は、前記第１保護演算により前記第１送電線の事故を検出した場合には前記第２接点を閉成するように動作し、前記第２保護演算により前記第２送電線の事故を検出した場合には前記第４接点を閉成するように動作し、
   前記直列回路は、直列接続された第７接点および前記第２接点が閉成状態である場合に、前記第１遮断器を開放するための操作信号を与えるように構成されており、
   前記主検出部は、当該主検出部に含まれる複数の機能部のうち、前記第１送電線を保護するための機能部に異常が発生した場合、前記第７接点を閉成するようにさらに動作する、保護制御装置。
4. 母線に接続された第１送電線および第２送電線を保護する保護制御装置であって、
   複数の機能部をそれぞれ含む主検出部および事故検出部と、
   複数の接点を有する直列回路とを備え、
   前記主検出部および前記事故検出部の各々は、前記母線の電圧と前記第１送電線の電流とを用いて前記第１送電線を保護するための第１保護演算を行ない、前記母線の電圧と前記第２送電線の電流とを用いて前記第２送電線を保護するための第２保護演算を行ない、
   前記直列回路は、直列接続された第１接点および第２接点が閉成状態である場合に前記第１送電線に設けられた第１遮断器を開放するための操作信号を与え、直列接続された第３接点および第４接点が閉成状態である場合に前記第２送電線に設けられた第２遮断器を開放するための操作信号を与えるように構成されており、
   前記主検出部は、前記第１保護演算により前記第１送電線の事故を検出した場合には前記第１接点を閉成するように動作し、前記第２保護演算により前記第２送電線の事故を検出した場合には前記第３接点を閉成するように動作し、
   前記事故検出部は、前記第１保護演算により前記第１送電線の事故を検出した場合には前記第２接点を閉成するように動作し、前記第２保護演算により前記第２送電線の事故を検出した場合には前記第４接点を閉成するように動作し、
   前記直列回路は、直列接続された第８接点および前記第４接点が閉成状態である場合に、前記第２遮断器を開放するための操作信号を与えるように構成されており、
   前記主検出部は、当該主検出部に含まれる複数の機能部のうち、前記第２送電線を保護するための機能部に異常が発生した場合、前記第８接点を閉成するようにさらに動作する、保護制御装置。
5. 前記複数の機能部は、前記母線の電圧、前記第１送電線の電流、および前記第２送電線の電流を取り込んでディジタルデータに変換するＡＤ（Analog Digital）変換部を含み、
   前記ＡＤ変換部は、
   前記第１送電線を保護するための機能部に対応する、前記第１送電線の電流値の入力を受ける回路と、
   前記第２送電線を保護するための機能部に対応する、前記第２送電線の電流値の入力を受ける回路と、
   前記第１送電線および前記第２送電線の両方を保護するための機能部に対応する、前記母線の電圧値の入力を受ける回路とを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の保護制御装置。
6. 前記複数の機能部は、前記ＡＤ変換部により変換されたディジタルデータに基づいて前記第１保護演算および前記第２保護演算を行なう演算部をさらに含み、
   前記演算部は、前記第１送電線および前記第２送電線を保護するための機能部に対応するマイクロプロセッサを含む、請求項５に記載の保護制御装置。
7. 前記複数の機能部は、前記第１遮断器および前記第２遮断器の状態の入力を受け付ける入力部を含み、
   前記入力部は、前記第１送電線を保護するための機能部に対応する、前記第１遮断器の開閉状態を示す信号を受信する第１入力回路と、前記第２送電線を保護するための機能部に対応する、前記第２遮断器の開閉状態を示す信号を受信する第２入力回路とを含む、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の保護制御装置。
8. 前記複数の機能部は、前記複数の接点の開閉を制御するための制御信号を出力する出力部をさらに含み、
   前記主検出部における前記出力部は、前記第１送電線を保護するための機能部に対応する、前記第１接点に制御信号を出力する第１出力回路と、前記第２送電線を保護するための機能部に対応する、前記第３接点に制御信号を出力する第２出力回路とを含み、
   前記事故検出部における前記出力部は、前記第１送電線を保護するための機能部に対応する、前記第２接点に制御信号を出力する第３出力回路と、前記第２送電線を保護するための機能部に対応する、前記第４接点に制御信号を出力する第４出力回路とを含む、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の保護制御装置。

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