JP7361590B2 - 受配電設備監視装置 - Google Patents

Description

本願は、受配電設備監視装置に関する。

大量の電力を消費する工場、ビルなどは、送電設備から送られてくる高電圧の電力を受電し、この電力の電圧を適正な電圧まで下げて施設内の機械および装置に配電する受配電設備を備えている。受配電設備監視装置は、受配電設備を構成する各種の機器の稼働状態の信号および計測値の信号などをネットワークを介して監視し、受配電設備全体の稼働状況および異常の発生状況などの情報をユーザーに対して円滑に通知する装置である。受配電設備は設備ごとに機器の構成が異なる。そのため、受配電設備監視装置が取得する稼働状態の信号および計測値の信号も設備ごとに異なる。

各種の機器がネットワークに接続されたシステムにおいて、従来のシステム監視装置は、予め定義されたシステム構成定義テーブルを格納しており、ネットワークをスキャンして現在接続されている各種の機器の接続情報とシステム構成定義テーブルとを比較してシステム構成定義テーブルのデータを更新している（例えば、特許文献１参照）。

従来のシステム監視装置は、システムを構成する機器の増設、撤去または置き換えが行われた場合にシステム構成定義テーブルが自動で更新される。そのため、手動でシステム構成定義テーブルの更新を行う必要がなく、人為的な更新ミスを防止することができる。

特開２００９－３０１４１７号公報

システム全体の稼働状況および異常の発生状況などの情報をユーザーに対して円滑に通知するためには、各種の機器における稼働状態の信号および計測値の信号を機器ごとに表示するだけではなく、計測値だけを集めて構成された計測リスト、稼働状態の信号だけを集めて構成された状態リスト、故障および異常の信号だけを集めて構成された故障リストなど、信号の種別に対応したリストを作成して表示する必要がある。
従来のシステム監視装置は、各種の機器の接続状態を示すシステム構成定義テーブルを自動で更新することはできるが、信号の種別に対応したリストは手動で作成する必要がある。そのため、信号の種別に対応したリストを作成するときに人為的なミスが発生する可能性がある。

本願は、上述の課題を解決するためになされたもので、信号の種別に対応したリストを自動で作成することができる受配電設備監視装置を得ることを目的とする。

本願に係る受配電設備監視装置は、受配電設備を構成する複数の構成機器の情報を中継機器を介して取得する受配電設備監視装置である。そして、受配電設備監視装置は、中継機器の信号種別を含む接続情報を取得して中継機器リストを作成する中継機器リスト作成手段と、中継機器を介して複数の構成機器の信号種別を含む機器情報を取得して構成機器リストを作成する構成機器リスト作成手段と、信号種別に基づいて中継機器リストおよび構成機器リストを振り分けて複数の信号種別リストを作成する信号種別リスト作成手段とを備えている。

本願の受配電設備監視装置においては、信号種別に基づいて中継機器リストおよび構成機器リストを振り分けて複数の信号種別リストを作成する信号種別リスト作成手段を備えているので信号の種別に対応したリストを自動で作成することができる。

実施の形態１に係る受配電設備の構成図である。 実施の形態１に係る受配電設備監視システムの構成図である。 実施の形態１に係る受配電設備監視装置の構成図である。 実施の形態１の受配電設備監視装置の更新処理を示すフローチャートである。 実施の形態１の中継機器リストを示す図である。 実施の形態１の構成機器リストを示す図である。 実施の形態１の信号種別リストを示す図である。 実施の形態１の受配電設備監視装置の定常処理を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る受配電設備監視装置の構成図である。 実施の形態２に係る受配電設備監視装置の監視画面である。 実施の形態３に係る受配電設備監視システムの構成図である。 実施の形態１から３における受配電設備監視装置のハードウェアの一例を示す模式図である。

以下、本願を実施するための実施の形態に係る受配電設備監視装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る受配電設備の構成図である。図１に示す受配電設備は、工場、ビルなどの配電系統で用いられるものである。この受配電設備１０は、送電系統から送られてくる交流電力を受電し、エレベータ、空調機、照明などの負荷１２に配電する機能を備えている。図１に示す受配電設備は、本実施の形態の受配電設備監視装置の監視対象となる受配電設備の一例である。受配電設備１０は、送電系統から送られてくる電力を受電する特高ＧＩＳ（特別高圧ガス絶縁開閉装置）１３と、特高ＧＩＳ１３で受電した高電圧の電力を降圧する変圧器１４と、母線１５およびフィーダ１６の間に設置されたスイッチギヤ１７とを備えている。フィーダ１６に設置されたスイッチギヤ１７には負荷１２が接続されている。また、受配電設備１０の各機器には、計測値、計量値、機器の状態、故障の有無などを検知するセンサが取り付けられている。

図２は、本実施の形態に係る受配電設備監視システムの構成図である。図１に示す本実施の形態の受配電設備監視システム１は、受配電設備監視装置２と複数の中継機器３と複数の構成機器４とで構成されている。受配電設備監視装置２と複数の中継機器３とは、上位ネットワーク５で接続されている。中継機器３と複数の構成機器４とは、下位ネットワーク６で接続されている。構成機器４は、受配電設備１０を構成する各種の機器である。

受配電設備監視装置２は、中継機器３および構成機器４の情報を取得する。受配電設備監視装置２は、構成機器４の情報は中継機器３を介して取得する。中継機器３は、上位ネットワーク５を介して構成機器４の情報を受配電設備監視装置２へ転送する機能を有する。例えば上位ネットワーク５が無線ＬＡＮである場合は、中継機器３は、無線ＬＡＮルーターまたは有線ＬＡＮルーターである。中継機器３には、障害に対する耐性を高めるために冗長性をもたせてもよい。

構成機器４は、受配電設備を構成する各種の機器である。受配電設備１０を構成する機器は、例えば特高ＧＩＳ１３、変圧器１４、スイッチギヤ１７および母線１５などである。構成機器４は、計測値、機器種別および信号種別などを出力する。ただし、例えば構成機器４が母線１５の場合、母線１５に流れる電流は電流センサ、母線１５に印加される電圧は電圧センサなどで計測される。したがって、構成機器４が必ずしも当該構成機器の計測値、機器種別および信号種別などを直接出力するとは限らないが、これ以降、説明を簡潔にするために構成機器４が当該構成機器の計測値、機器種別および信号種別を直接出力するものと見做して説明する。

図３は、本実施の形態の受配電設備監視装置２の構成図である。図３に示すように、本実施の形態の受配電設備監視装置２は、上位ネットワーク５を経由して中継機器３の接続情報を取得して中継機器リストを作成する中継機器リスト作成手段２１と、中継機器３を介して各種の構成機器４の機器配置名称および信号種別を取得して構成機器リストを作成する構成機器リスト作成手段２２と、信号種別に基づいて中継機器リストおよび構成機器リストを振り分けて複数の信号種別リストを作成する信号種別リスト作成手段２３とを備えている。中継機器リスト作成手段２１で作成された中継機器リストおよび構成機器リスト作成手段２２で作成された構成機器リストは、データベース３０に一旦蓄積される。信号種別リスト作成手段２３は、データベース３０に蓄積された中継機器リストおよび構成機器リストを呼び出して信号種別リストを作成する。また、図示はしていないが、受配電設備監視装置２はユーザーに監視画面を提示するための表示装置に接続されている。

受配電設備監視装置２は、受配電設備を新たに構築したとき、または受配電設備を構成する機器を変更したとき更新処理をおこなう。具体的には、受配電設備監視装置２はユーザーの指示により受配電設備のシステム構成に対応した中継機器リストおよび構成機器リストと信号の種別に対応した信号種別リストとを作成する。

図４は、受配電設備監視装置２が行う更新処理を示したフローチャートである。受配電設備監視装置２は、システム構成に対応したリストと信号の種別に対応したリストとの更新処理を行う。なお、受配電設備監視装置２が行う更新処理は、受配電設備が実際に稼働される前に行われる。図４に示すように、ステップＳ０１において受配電設備監視装置２は、上位ネットワーク５に接続されている中継機器３の接続状況を確認して、中継機器３の接続情報を取得する。図５は、ステップＳ０１において受配電設備監視装置２が取得した中継機器３の接続情報に基づいて作成された中継機器３の中継機器リスト２５である。図５に示すように、中継機器リスト２５は、中継機器３の接続情報である機器番号、機器配置名称、信号種別およびアドレスをリスト化したものである。中継機器リスト２５において、機器番号は受配電設備監視装置２が中継機器ごとに固有な番号を割り付けたものである。機器配置名称は中継機器が配置された位置によって与えられる名称である。信号種別は、機器から取得可能な信号の種別であり、中継機器の場合は通信と定義される。アドレスは中継機器を区別するためのアドレスである。

図４のステップＳ０２において受配電設備監視装置２は、下位ネットワーク６に接続されている構成機器４の接続状況を確認して構成機器４の機器情報を取得する。図６は、ステップＳ０２において受配電設備監視装置２が取得した機器情報に基づいて作成された構成機器４の構成機器リスト２６である。図６に示すように、構成機器リスト２６は、機器情報である信号番号、機器種別、機器配置名称、信号種別、アドレスおよび中継機器の機器番号をリスト化したものである。構成機器リスト２６において、信号番号は、受配電設備監視装置２が構成機器の機器種別に対応した信号種別ごとに固有な番号を割り付けたものである。機器種別は、受配電設備監視装置２が各構成機器と通信する際のイニシャル処理時に取得した機器の種別である。また、機種Ａは１００番台、機種Ｂは２００番台のように、予め機種ごとに番号体系を作成しておき、通信が完了した機器から該当の機器番号の若い順に固有な番号を割り付けていく。機器配置名称は、各機器が配置された位置によって与えられる名称である。信号種別は、構成機器から取得可能な信号の種別である。例えば、構成機器の機器種別が機種Ａの場合、機種Ａから取得可能な信号は、電流、電圧、電力、故障の有無、機器の状態、通信の状態などである。信号種別は、電流、電圧などの計測値、機器の稼働状態など機器種別に対応させて事前にその信号種別が設定されている。信号種別に関しては、全ての構成機器に対して通信の項目が設定されている。アドレスは、構成機器を区別するためのアドレスである。中継機器の機器番号は、当該構成機器と受配電設備監視装置２との間で情報を中継している中継機器の機器番号である。なお、ステップＳ０１における中継機器の機器配置名称、およびステップＳ０２における構成機器の機器配置名称は、ユーザーが任意に変更してもよい。

ステップＳ０３において受配電設備監視装置２は、ステップＳ０１およびステップＳ０２でそれぞれ取得した情報を中継機器リストおよび構成機器リストとしてそれぞれデータベース３０に記憶する。なお、中継機器リスト２５および構成機器リスト２６は、必要に応じて正規化を実施してもよい。

ステップＳ０４において受配電設備監視装置２は、データベース３０に記憶された中継機器リスト２５および構成機器リスト２６を用いて、信号種別に基づいて予め定義された複数のリストにそれらのリストを振り分ける。図７は、ステップＳ０４において、受配電設備監視装置２が信号種別に基づいて振り分けた信号種別リストである。この信号種別リストは、計測リスト３１、状態リスト３２および故障リスト３３で構成される。図７に示すように、受配電設備監視装置２は、データベース３０に記憶された中継機器リスト２５および構成機器リスト２６を用いて、信号種別に基づいて計測リスト３１、状態リスト３２および故障リスト３３を作成する。計測リスト３１は、電流、電圧、電力などの計測値に関する信号種別を集めたリストである。状態リスト３２は、稼働状態に関する信号種別を集めたリストである。故障リストは、故障、通信などの故障の有無に関する信号種別を集めたリストである。すなわち、計測リスト３１は、受配電設備が稼働しているときの各種の構成機器で計測される現状値を示すリストとなる。状態リスト３２は、受配電設備が稼働しているときの各種の構成機器の稼働状態を示すリストとなる。故障リスト３３は、受配電設備が稼働しているときの各種の構成機器の故障状況を示すリストとなる。ここで故障状況とは、信号種別が故障の場合は故障が発生したか否かの状況、信号種別が通信の場合は通信が正常か否かの状況である。これらのリストは、受配電設備監視装置２が表示する監視画面に必要なリストである。

受配電設備監視装置２は、図６に示す構成機器リストにおいて信号種別に入力されている情報から構成機器の計測に関するものを抽出し、図７に示す計測リスト３１に振り分ける。計測リスト３１は、信号番号、機器配置名称、信号種別および稼働状態をリスト化したものである。稼働状態は現状値と単位とに分かれている。計測リスト３１を作成した段階では受配電設備はまだ稼働していないので、稼働状態の現状値の欄は空欄となる。

受配電設備監視装置２は、図６に示す構成機器リストにおいて信号種別に入力されている情報から構成機器の稼働状態に関するものを抽出し、図７に示す状態リスト３２に振り分ける。状態リスト３２は、信号番号、機器配置名称、信号種別および稼働状態をリスト化したものである。図７において、稼働状態をオンとしているが、状態リスト３２を作成した段階では受配電設備はまだ稼働していないので、稼働状態は本来であればオフとなる。

受配電設備監視装置２は、図６に示す構成機器リストにおいて信号種別に入力されている情報から構成機器の故障に関するものを抽出し、図７に示す故障リスト３３に振り分ける。故障リスト３３は、信号番号、機器配置名称、信号種別および稼働状態をリスト化したものである。図７において、稼働状態を発生、異常などとしているが、故障リスト３３を作成した段階では受配電設備はまだ稼働していないので、稼働状態は本来であれば停止となる。また、この故障リスト３３には、信号種別が通信である中継機器も含まれる。このとき、中継機器の機器番号を信号番号とする。

このようにして、受配電設備監視装置２は、受配電設備が実際に稼働する前に更新処理を行い、中継機器リスト２５および構成機器リスト２６をデータベース３０に記憶すると共に、データベース３０に記憶された中継機器リスト２５および構成機器リスト２６を用いて、信号種別に基づいて予め定義された複数のリストにそれらのリストを振り分けて信号種別リストを作成する。

次に、受配電設備が実際に稼働しているときに受配電設備監視装置２が行う定常処理について説明する。図８は、受配電設備監視装置２が行う定常処理を示したフローチャートである。受配電設備監視装置２は、この定常処理を図５に示した機器番号および図６に示した信号番号ごとに実施する。
ステップＳ１１において受配電設備監視装置２は、アドレスを用いて信号を取得する機器を特定し、機器番号または信号番号に対応した信号を取得する。次に、ステップＳ１２において受配電設備監視装置２は、信号を取得できたか否かを判定する。ステップＳ１２で信号を取得できなかった場合は（ＮＯ）、ステップＳ１３において受配電設備監視装置２は、通信異常と判定して通信異常発生箇所を特定する。次に、ステップＳ１４において受配電設備監視装置２は、故障リスト３３の信号種別の通信に対応する稼働状態を「異常」に更新する。さらに、ステップＳ１５において受配電設備監視装置２は、通信異常が発生したことを通知する。通知方法としては、受配電設備監視装置２の監視画面に警報を知らせる通知画像を表示したり、警報音を鳴動させたりする。

ステップＳ１２で信号を取得できた場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ１６において受配電設備監視装置２は、故障リスト３３の信号種別の通信に対応する稼働状態が「異常」であった場合は「異常」を解除して「正常」に更新する。さらに、ステップＳ１７において受配電設備監視装置２は、取得した信号に基づいて計測リスト３１、状態リスト３２および故障リスト３３の稼働状態を更新する。例えば、ステップＳ１２で取得できた信号が信号番号１の機種Ａの電流値であった場合、受配電設備監視装置２は図７に示す計測リスト３１の稼働状態の現状値の欄に取得できた電流値を入力する。また、例えば、ステップＳ１２で取得できた信号が信号番号５の機種Ａの稼働状態がオンであった場合、受配電設備監視装置２は図７に示す状態リスト３２の稼働状態にオンを入力する。

ステップＳ１８において受配電設備監視装置２は、ユーザーから停止指令を受け付けたか否かを判定する。ステップＳ１８で停止指令を受け付けなかった場合（ＮＯ）、受配電設備監視装置２はステップＳ１１に戻って定常処理を継続する。ステップＳ１８で停止指令を受け付けた場合（ＹＥＳ）、受配電設備監視装置２は定常処理を終了する。

このように、受配電設備監視装置２は機器番号または信号番号に対応した信号を取得する定常処理を行うことで、図７に示した計測リスト３１、状態リスト３２および故障リスト３３の稼働状態のデータを更新する。なお、ステップＳ１８で停止指令を受け付けるのではなく、任意の周期でステップＳ１１からステップＳ１５の定常処理を行い、各リストの稼働状態を任意の周期で更新して帳票レポートを作成してもよい。

このように構成された受配電設備監視装置は、データベースに記憶された中継機器リストおよび構成機器リストを用いて、信号種別に基づいて予め定義された複数のリストに自動で振り分けて信号種別リストを作成しているので、信号種別リストを作成するときに人為的なミスの発生を防ぐことができる。また、このように構成された受配電設備監視装置は、受配電設備を新たに構築したときまたは受配電設備を構成する機器を変更したときに更新処理を行うことで、機器の構成が異なる受配電設備に対応して自動で中継機器リストおよび構成機器リストと信号種別リストとを作成することができる。

なお、本実施の形態においては、信号種別リストとして計測リスト、状態リストおよび故障リストの３つのリストの例を示したが、それ以外のリストであってもよい。例えば、計測リストを電気的な計測リストと物理的な計測リストに分けたり、故障リストを機器の故障リストと通信異常リストとに分けたりしてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２に係る受配電設備監視装置は、監視画面をユーザーが任意に作成および編集できる監視画面を表示装置に表示する機能を備えたものである。図９は、本実施の形態の受配電設備監視装置の構成図である。図９に示すように、本実施の形態の受配電設備監視装置２は、実施の形態１の受配電設備監視装置に表示手段２４が追加されたものである。この表示手段２４は、信号種別リスト作成手段２３で作成された信号種別リストを画像情報として表示装置４０に表示する。また、表示手段２４は、データベース３０に蓄積された中継機器リストおよび構成機器リストを呼び出して表示することもできる。

図１０は、本実施の形態の受配電設備監視装置の監視画面の一例である。本実施の形態の受配電設備監視装置２においては、表示手段２４が表示装置４０に表示する監視画面を表示する機能を備えたものである。また、表示手段２４は、監視画面上でユーザーが任意に画像を編集することができる機能を備えている。
図１０に示すように、表示手段２４は、監視画面４１の表示領域にパーツエリア４２、画像エリア４３およびリストエリア４４を配置することができる。パーツエリア４２には、画像エリア４３に表示させるための各種の作画パーツが表示されている。リストエリア４４には、実施の形態１で説明した計測リスト３１、状態リスト３２および故障リスト３３の少なくとの１つのリストが表示されている。画像エリア４３は、パーツエリア４２およびリストエリア４４に表示された情報を表示させることができる。

ユーザーは、パーツエリア４２に表示されたパーツの中から任意のパーツを画像エリア４３にドラックアンドドロップすることで画像エリア４３に必要な画像を表示させることができる。また、ユーザーは、リストエリア４４に表示されたリストの中から任意の計測値または稼働状態を画像エリア４３にドラックアンドドロップすることで画像エリア４３に必要な情報を表示させることができる。このようにして、ユーザーは、画像エリア４３に任意の画面を作成することができる。この画像エリア４３に作成された画面では、計測値、稼働状態および故障状態することができる。表示手段２４は、例えば画像エリア４３に表示されたパーツの色を変化させたり点滅させたりすることで、そのパーツの稼働状態および故障状態を表示することができる。

このように構成された受配電設備監視装置は、計測リスト３１、状態リスト３２および故障リスト３３のデータが画像エリアに表示されるので、ユーザーはそれらのデータを直感的に確認することができる。なお、リストエリア４４には、信号種別リストだけでなく、中継機器リストおよび構成機器リストを表示してもよい。

実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係る受配電設備監視システムの構成図である。図１１に示す本実施の形態の受配電設備監視システム１は、受配電設備監視装置２と複数の中継機器３と複数の構成機器４とで構成されている。受配電設備監視装置２と複数の中継機器３とは上位ネットワーク５で接続されている。中継機器３と複数の構成機器４とは下位ネットワーク６で接続されている。

本実施の形態の受配電設備監視システム１は、上位ネットワーク５および下位ネットワーク６がそれぞれメッシュネットワークで構築されている。これ以外の構成は実施の形態１と同様である。また、受配電設備監視装置２、複数の中継機器３および複数の構成機器４の動作も実施の形態１と同様である。

このように構成された受配電設備監視装置は、実施の形態１と同様に、データベースに記憶された中継機器リストおよび構成機器リストを用いて、信号種別に基づいて予め定義された複数のリストに自動で振り分けて信号種別リストを作成しているので、信号種別リストを作成するときに人為的なミスの発生を防ぐことができる。

また、上位ネットワークおよび下位ネットワークがそれぞれメッシュネットワークで構築されているので、ネットワークの１つの経路が破損したり離脱したりしても代替経路を確保し易いので、冗長性が向上する。

なお、実施の形態１から３で説明した受配電設備監視装置２は、ハードウェアの一例を図１２に示すように、プロセッサ１００と記憶装置１０１から構成される。記憶装置は、図示していないが、ランダムアクセスメモリなどの揮発性記憶装置と、フラッシュメモリなどの不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ１００は、記憶装置１０１から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ１００にプログラムが入力される。また、プロセッサ１００は、演算結果などのデータを記憶装置１０１の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

本願は、様々な例示的な実施の形態が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
したがって、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 受配電設備監視システム、２ 受配電設備監視装置、３ 中継機器、４ 構成機器、５ 上位ネットワーク、６ 下位ネットワーク、１０ 受配電設備、１２ 負荷、１３ 特高ＧＩＳ、１４ 変圧器、１５ 母線、１６ フィーダ、１７ スイッチギヤ、２１ 中継機器リスト作成手段、２２ 構成機器リスト作成手段、２３ 信号種別リスト作成手段、２４ 表示手段、２５ 中継機器リスト、２６ 構成機器リスト、３０ データベース、３１ 計測リスト、３２ 状態リスト、３３ 故障リスト、４０ 表示装置、４１ 監視画面、４２ パーツエリア、４３ 画像エリア、４４ リストエリア、１００ プロセッサ、１０１ 記憶装置。

Claims (3)

1. 受配電設備を構成する複数の構成機器の情報を中継機器を介して取得する受配電設備監視装置であって、
   前記中継機器の信号種別を含む接続情報を取得して中継機器リストを作成する中継機器リスト作成手段と、
   前記中継機器を介して複数の前記構成機器の前記信号種別を含む機器情報を取得して構成機器リストを作成する構成機器リスト作成手段と、
   前記信号種別に基づいて前記中継機器リストおよび前記構成機器リストを振り分けて複数の信号種別リストを作成する信号種別リスト作成手段とを備えたことを特徴とする受配電設備監視装置。
2. 前記複数の信号種別リストは、複数の前記構成機器の計測値に関する信号種別を集めた計測リスト、複数の前記構成機器の稼働状態に関する信号種別を集めた状態リストおよび複数の前記構成機器の故障の有無に関する信号種別を集めた故障リストを含むことを特徴とする請求項１に記載の受配電設備監視装置。
3. 前記受配電設備監視装置は、前記信号種別リストのデータを画像情報として表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の受配電設備監視装置。

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