JPH02188034A - 電力系統の系統情報収集方法、その方法を用いてなる系統監視制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は、電力系統の系統情報収集方法およびその方法
を用いてなる系統監視制御装置に係り、特に電力系統に
適宜分散配置された子局により系統情報を検出し、この
検出された系統情報を親局で収集し、系統の劣化予知、
事故の予防保全、事故波及状況等の監視制御に供する好
適なものに関する。

〔従来の技術〕

かかる系統情報の収集においては、各子局で検出した系
統情報（例えば、地絡、短絡等のような事故情報あるい
は電流、電圧等の系統状態量）相互の時間軸を合わせる
ことが、正確な監視制御を行ううえで基本的に重要であ
る。そこで、従来は、特公昭６３−２５７５４号公報に
記載されているように、分散配置した子局にそれぞれタ
イマを持たせ、検出した系統情報を各自のタイマに基づ
いた時間軸に対応させて記憶させるようにし、それら各
局の時間軸は親局から定期的に一括又は個別に整合補正
を行ない、これにより、システム全体の時間軸を親局の
絶対時刻に一致させて、各子局で検出される系統情報の
同時性をとる時間管理が行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の技術によれば、システム全体の時間軸合せは
一定の精度で満たされる。しかし、各子局で連続的に検
出される複数の系統情報相互間の相対的な時間関係を微
細に把握するという点については配慮されていないこと
から、微小時間で変化するような系統の現象を適確に解
析することができないという問題がある。

特に、配電系統のように広域な系統を監視・制御するう
えで、異常現象の前兆の発生状況（例えば、微地絡に係
る前兆としての絶縁劣化の発生など）、異常現象の波及
状況等を把握するうえでは、秒単位で正確な時刻合せが
できても、それらの現象解析を十分適確に行うことがで
きないという問題がある。

また、親局によるシステム全体の時間軸合せ処理も煩雑
であるという問題がある。

本発明の目的は、システム全体の時間軸合せ処理を簡単
化するとともに、微小時間内で発生する系統情報変化の
相対時間関係をも把握できる系統情報収集方法を提供す
ること、及びその方法を用いてなる系統監視制御装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、本発明は電力系統に複数の子
局を分散配置し、該子局により系統各部の系統状態の変
化を含む系統情報を検出し、該検出された系統情報を親
局で収集して当該電力系統の監視・制御に供する電力系
統の系統情報収集方法において、前記各子局は当該電力
系統の電圧又は電流波形の周期に基づいて時間軸データ
を生成し、該時間軸データに基づいて前記系統情報の検
出時刻を特定することを特徴とする。

また、各子局相互の系統情報の相対的時刻合せは前記各
子局において前記親局から系統情報収集指令が入力され
たとき、該収集指令入力時刻を前記時間軸データに基づ
いて特定し、該収集指令入力時刻との相対関係を付して
前記検出系統情報と検出時間データを親局に送出するこ
とにより達成できる。

また、上記時刻合せは、前記各子局において電力系統に
共通する特定の系統状態の変化タイミングを前記時間軸
データに基づいて特定して基準時刻とし、該基準時刻と
の相対関係を付して前記検出系統情報と検出時間データ
を親局に送出することにより達成できる。なお、この特
定の系統状態の変化タイミングとして零相電圧の変化タ
イミング（例えば、地絡事故に起因する変化）を用いる
ことが望ましいが、短絡事故に起因する系統の電流変化
タイミングを用いることもできる。

また、電力系統に停電が発生すると、系統の電圧又は電
流波形に基づく前記時間軸データの計時動作が停止され
るため、前記子局において電力系統の停電を検出したと
きは、該停電時間を無停電電源により駆動されるタイマ
により計時して前記検出時間データを補正して時刻の相
対関係を保持する。

次に、本発明の系Ｍｖｉ視制御装置は、各子局に当該電
力系統の電圧又は電力波形の周期を検出し、該周期に同
期させたクロックパルスを発生するクロック発生手段と
、該クロックパルスを計数するカウンタと、系統状態の
変化を検出する状態変化検出手段から状変検出信号が入
力されたタイミングにおける前記カウンタの内容と当該
状態変化の内容とを不揮発性メモリに格納する論理演算
手段と、を含んでなることを特徴とする。

また、各子局相互間の時間軸合せは、前記論理演算手段
にて、親局からの系統情報収集指令入力時刻又は系統に
共通する特定の系統状態の変化タイミングを基準時刻と
して演算処理することにより実現できる。

また、停電時間の補正は、各子局に、電力系統の停電を
検出する停電検出手段と、停電時間を計時する無停電電
源駆動のタイマとを含み、前記論理演算手段は該停電時
間に基づいて前記検出時間データを補正することにより
実現できる。

〔作用〕

このように構成されることから１本発明によれば１次の
作用により、上記目的が達成される。

配電系統などの電力系統にあっては、系統周波数の管理
が厳密になされている。したがって、同一電力系統の各
部における電圧、電流の周波数は完全に一致している。

しかして、本発明によれば。

各子局は電力系統の電圧又は電流波形の周期に基づいて
生成した時間軸データによって、系統情報の検出時刻を
特定するようにしていることから、親局によるシステム
全体の時刻合せをしなくても、各子局の時間軸は完全に
一致したものとなる。

また、系統周波数に基づいた時間軸データは、単相系で
１８０°ピッチ単位、３相系で６０’　ピッチ単位で同
期化することができる。例えば、５０　Ｈｚ系では１０
ｎ＋ｓｅｃ又は１０　／　３　ｒｓｓｅｃ間隔の微細な
時間隔で同期化された時間軸データが得られる。したが
って、微小時間内で発生する系統情報変化の相対時間関
係をも正確に把握することが可能になり、系統の現象を
適確に解析することが可能になる。

また、各子局相互間の時間軸データの相対的な時刻合せ
は、親局から出力される系統情報収集指令が入力された
タイミングを基準とすることにより、親局において各子
局に系統情報収集指令を出力した時刻は既知であること
から、容易に時刻合せをすることが可能である。

また、上記時刻合せは、系統に共通する特定の系統状態
の変化タイミングを基準時刻とすることにより、容易に
時刻合せをすることが可能である。

すなわち、例えば系統の零相電圧は全く同時に変動する
から、各子局で零相電圧の変化タイミングを基準時刻と
すれば、各子局の時間軸の時刻合せを容易に行うことが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明に係る電力系統の監視制御装置の全体構
成図を示し、第２図に主要部である子局のブロック構成
図を示す。第１図は配電系統に適用した例を示しており
、配電用変圧器１の二次側に、系統全体の情報を収集す
る親局２が設置されている。この親局２は専用通信ＲＩ
Ａ３を介して図示していない営業所と通信する機能を有
している。

また、収集した系統情報を表示記録する出力装置４、お
よび面状に拡がった高圧配電線６に沿って分散設置した
子局７〜１９群と通信する通信装置５が設けられている
。子局７〜１９は系統の各種状態量を取込み、系統の異
常（状態変化）を検出する機能と、親局２との通信機能
を有して構成されている。

ここで、第２図に基づいて、子局７〜１９の構成及び動
作を説明する。入力部２３は３相の高圧配Ｗｌ線６から
、電流変成器２ｏを介して、線路電流を取込みＡ／Ｄ変
換を含む処理を行うようになっている。この入力部２３
により処理された線路電流は短絡事故を検出するＯＣ要
素２４に入力されている。高圧配電線６に設けられた零
相電流変成器２１により検出された零相電流は、入力部
２５にてＡ／Ｄ変換を含む入力処理がなされる。また、
零相電圧検出部２６は高圧配電線６の３相の各相の対地
間電圧を取込み、零相電圧を検出するようになっている
。この検出された零相電圧は前記入力部２５から出力さ
れる零相電流とともに、地絡方向を検出するＤＧ要素２
７に入力されている。また、検出された零相電圧は零相
過電圧を検出するＯＶＧ要素２８に入力されている。こ
れらＯＣ要素２４、ＤＧ要素２７．ＯＶＧ要素２８によ
り検出された系統の状態変化の系統情報は論理演算部３
１に入力されている。論理演算部３１は入力される状態
変化等の系統情報に基づいて系統の異常を検出し、図示
していない開閉器などにしゃ断指令等の制御指令を出力
するようになっている。なお、各要素２４，２７．２８
共に、配電線６の引出口に設ける保護リレーに比べ、高
感度に検出するため検出値は低いレベルとし、瞬時地絡
。

瞬時短絡等に対し、敏感に応動するように整定されてい
る。

一方、クロック発生部２９は配電４＠６の１相の対地間
電圧を入力とし、その電圧波形から系統周波数を検出し
、その周波数に同期したクロックパルスを生成してカウ
ンタ３ｏに出力するようになっている。具体的な系統周
波数の検出方法としては波形上の特異点を検出すればよ
いが、系統電圧波形の正負変化点であるゼロクロス点（
１相の場合は電気角で１８０°ピツチ）を検出するのが
一般的である。そして、クロック発生部２９は、ゼロッ
クス点に同期させてクロックパルスを生成する。このと
き、系統周期よりも短い周期のクロックパルスを生成す
るようにすれば、さらに微細な時間軸データにより系統
の状態変化を把握することが可能である。また、３相の
電圧波形を用いれば、電気角で６０″ピツチのりａツク
パルスを生成できる。

カウンタ３０は入力されるクロッパルスを計数して計時
を行う。カウンタ３０のセット、リセットは論理演算部
３１により制御される。論理演算部３１は前記各要素２
４，２７．２８から系統の状態変化情報が入力される度
に、そのときのカウンタの計数値を読み込み、不揮発性
メモリ３２に状態変化情報と計数値の内容を対応させて
格納するようになっている。

また、上述のクロック発生部２９とカウンタ３０からな
る時間軸データの生成手段は、配電線６が停電している
期間は計時機能が停止してしまう。

そこで、停電時間を計時して上記時間軸データを補正す
る必要がある。停電時間は、配電線６の電圧を電圧変換
器２２を介して停電検出部３３に導びき、停電検出部３
３において停電を検出したときにバックアップタイマ３
４をスタートさせ、停電が回復（復電）したときに停止
させることにより計時する。なお、バックアップタイマ
３４等は無停電電源により叩動する。このバックアップ
タイマ３４の内容は論理演算部３１により読み取られ、
前記不揮発メモリ３２に格納されるようになっている。

子局と親局は通信回線を介して双方向通信が可能になっ
ており、専用回線方式あるいは電力線搬送方式等の周知
の通信方式を適用することができる。子局側の通信装置
３５は通信回路接続部３６、通信制御部３７、解読部３
８、通信情報編集部３９を含んで構成されている。通信
回線接続部３６を介して取り込まれる親局情報は、通信
制御部３７にて自局宛のものが抽出される。この抽出さ
れた親局からの情報は解読部３８で解読されて論理演算
部３１に伝送される。一方、子局から親局への送信は、
論理演算部３１から出力される情報を送信情報編集部３
９で所定の伝送フォーマットに変換し１通信制御部３７
と通信回線接続部３６を介してなされるようになってい
る。

このように構成される実施例の動作について、系統の状
態変化（異常）を検出したときの系統情報と検出時刻の
収集を中心として説明する。

第３図に、系統における異常発生とその復帰の様子を表
わすタイムチャートを示す。図において。

符号Ａは○ＶＧ要素、ＢはＤＧ要素、ＣはＯＣ要素に関
するものとし、マは異常の発生タイミングを、Δはその
復帰タイミングをそれぞれ示す。子局が時期状態にある
ときのｔ０時にＯｖＧ要素２８が動作して出力が発生す
ると、論理演算部３１はカウンタ３０を起動させるとと
もに、「Ａ工発生」情報とカウンタ３０の計数値の初期
値ｔ０を第４図に示すように不揮発性メモリ３２の所定
のエリアに格納する。その後、ＯＶＧ要素２８の復帰情
報が入力されると、「Ａ０復帰」とその時の計数値ｔ、
を不揮発性メモリ３２に格納する。なお、−旦ＯＶＧ要
素２８等の状態変化検出がなされると、論理演算部３１
はカウンタ３０の計数処理を断続させるとともに、系統
の電圧Ｖ、電流Ｉ、零相電圧ｖ０、零相電流Ｉｏ等の波
形データ、各波形の周波数分析や、相互の位相差その他
の状態量データを検出又は処理し、親局の監視制御に適
した内容に加工のうえ、相対時間を付して不揮発性メモ
リ３２に格納する。

その後、ｔ２時に再びＯＶＧ要素２８が動作して出力が
発生すると、論理演算部３１は「Ａ２発生」とその時の
計数値ｔ２を不揮発性メモリ３２に格納する。このよう
にして第３図の動作に対応して第４図に示すように状態
量変化に係る系統情報と計数値が不揮発性メモリ３２に
格納される。

ここで、親局から当該子局に情報収集指令４０が入力さ
れると、子局の論理演算部３１はその指令入力時のカウ
ンタ３０の計数値Ｌ６を取り込み、この指令入力時ｔ６
を基準時刻として前記状態変化の発生時刻等を相対的に
演算する。この演算結果の内容を第５図に示す。図示の
ように、ＯＶＧ要素２８については、Ｄｓ　　ｔｏ）前
に、Ｄｉ−ｔｏ）時間動作が継続したというように、各
要素ごとに、その発生回数、発生時期（時刻）、発生時
間等の項目に整理する。そしてこの整理した系統情報と
検出時刻データを親局に送信する。送信後、論理演算部
３１は不揮発性メモリ３２の対応する内容をクリア（初
期化）し、カウンタ３０をリセットする。

上述したように子局が動作することにより、親局は子局
を呼出した時刻を基準に、系統周波を時間単位として、
何サイクル前にどんな現象を各子局が検出したかを把握
することができる。したがって、面状に分散した各地の
子局からの情報を収集する事により、系統の異常現象が
、どの地域に、どういうタイミングで発生したかを解析
可能となる。

また、配電系統に停電事故が発生した場合には、停電中
の計数処理が停止するが、停電検出により電源バックア
ップタイマ３４が起動し、復電時に論理演算部３１が５
　「停電発生」情報と、停止した時点でのカウンタ３０
の計数値（不揮発性メモリ３２に格納しておく）、及び
、復電時の電源バックアップタイマ３４の計時値を不揮
発性メモリ３１に格納すると共に、再び計数処理を継続
させる。第３図のｔ□とｔ２の間に３秒間の停電があっ
た場合の不揮発性メモリ３２に格納されるデータと、親
局へ返信する時の整理したデータを第６図と第７図に示
す。

なお、上記実施例では、子局が親局に送信する際、監視
中に検出した情報を初期化し、計数処理を停止すること
として説明したが１、これは、計数値のオーバーフロー
、不揮発性メモリーの書込み位Ｗ（ポインター）等の管
理を容易にするためである。しかし、計数処理を停止さ
せずに、計数値のオーバーフロー情報を不揮発性メモリ
に記憶させることによっても対応できる。また、不揮発
性メモリーの領域のオーバーについては、最終領域に到
達した後は、改めて先頭から記録するエンドレステーブ
ルとして管理することで処理できる。

また、上記実施例では、子局が系統を常時監視すること
として説明したが、親局が、子局に対して一括又は個別
に「監視開始」指令、ｒ監視停止」指令を発生し、特定
の時間帯だけ系統監視させるようにすることもできる。

さらに、常時監視している子局に対して、条件付きで情
報収集させることもできる。例えば、親局からの「情報
収集Ａ指令」については、当該指令を受信した１分前か
らの系統の異常現象のみ返信するようにすることができ
る。また、ｒ情報収集Ｂ指令」については、停電検出が
あれば、停電発生１分前及び復電後１分間の監視結果を
返信するようにすることが可能である。

また、上記実施例では、系統の状態変化検出について説
明したが、状態量の計測などは連続的に計測した値を子
局が常時記憶することとし、短時間の計測結果を解析用
データとして用いることにも応用できる。

また、上記実施例では、親局からの情報収集指令入力時
を基準時刻として、各子局の時間軸データの相対関係と
合わせるものについて説明したが、次に述べるようにす
ることも可能である。

まず、系統の零相電圧は同−系統内では全く同一の変動
となるものである。そこで、各子局にて零相電圧がある
レベルを超えた時、例えばＯＶＧ要素２８が動作した時
を基準時刻として各子局の時間軸の相関をとれば、容易
に時刻合せをすることができる。すなわち、第４図に示
したｔ。又はｔ２に対応する各局の計数値は同一時刻の
ものであるから、親局は集められたデータを、ＯＶａ要
素２８の動作時を基準として整理することにより、各子
局の時刻合わせを特別な同期化手段を設けることなく容
易に実現することができる。なお、上記ＯＶＧ要素２８
の動作に代えて、ＯＣ要素２４の動作時を基準時刻とす
ることも可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれは、各子局は電力系
統の電圧又は電流波形の周期に基づいて生成した時間軸
データにより、系統情報の検出時刻を特定するようにし
ていることから、親局によるシステム全体の時刻合せを
する必要がなく、各子局の時間軸は完全に一致するとと
もに、微小時間内で発生する系統情報の変化の相対時間
関係をも正確に把握することができる。この結果、系統
の現象を適格に解析することが可能になる。

また、各子局相互間の時間軸同志の時刻合せ（同期化）
は、親局からの情報収集指令入力時又は系統に共通する
状態変化時を基準として行うようにしていることから、
格別な同期化手段を設けることなく容易に時刻合せでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の系統監視制御装置の一実施例の全体構
成図、第２図は第１図実施例の子局の詳細構成図、第３
図は動作説明のためのタイムチャート、第４図〜第７図
はそれぞれ検出された系統情報および時間データの一例
を示す図である。 ２・・・親局、５・・・通信装置、６・・・高圧配電線
。 ７〜１９・・・子局、２０・・・電流変成器、２１・・
・零相電流変成器、２２・・・電圧変換器、２３・・・
入力部、２４・・・ＯＣ要素、２５・・・入力部、２６
・・・零相電圧検出部、２７・・・ＤＧ要素。 ２８・・・ＯＶＧ要素、２９・・・クロック発生部、３
０・・・カウンタ、３１・・・論理演算部、３２・・・
不揮発性メモリ、３３・・・停電検出部、３４・・・バ
ックアップタイマ、３５・・・通信装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電力系統に複数の子局を分散配置し、該子局により
   系統各部の系統状態の変化を含む系統情報を検出し、該
   検出された系統情報を親局で収集して当該電力系統の監
   視・制御に供する電力系統の系統情報収集方法において
   、前記各子局は当該電力系統の電圧又は電流波形の周期
   に基づいて時間軸データを生成し、該時間軸データに基
   づいて前記系統情報の検出時刻を特定することを特徴と
   する電力系統の系統情報収集方法。 ２、前記各子局は前記親局から系統情報収集指令が入力
   されたとき、該収集指令入力時刻を前記時間軸データに
   基づいて特定し、該収集指令入力時刻との相対関係を付
   して前記検出系統情報と検出時間データを親局に送出す
   ることを特徴とする請求項１記載の電力系統の系統情報
   収集方法。 ３、前記各子局は電力系統に共通する特定の系統状態の
   変化タイミングを前記時間軸データに基づいて特定して
   基準時刻を生成し、該基準時刻との相対関係を付して前
   記検出系統情報と検出時間データを親局に送出すること
   を特徴とする請求項１記載の電力系統の系統情報収集方
   法。 ４、前記特定の系統状態の変化タイミングが零相電圧の
   変化タイミングであることを特徴とする請求項３記載の
   電力系統の系統情報収集方法。 ５、前記子局は電力系統の停電を検出したときは、該停
   電時間を無停電電源により駆動されるタイマにより計時
   して前記検出時間データを補正することを特徴とする請
   求項１、２、３、４いずれかに記載の電力系統の系統情
   報収集方法。 ６、電力系統に複数の子局を分散配置し、該子局により
   系統各部の系統状態の変化を含む系統情報を検出し、該
   検出された系統情報を親局で収集して当該電力系統の監
   視・制御をする系統監視制御装置において、前記各子局
   は、当該電力系統の電圧又は電力波形の周期を検出し、
   該周期に同期させたクロックパルスを発生するクロック
   発生手段と、該クロックパルスを計数するカウンタと、
   系統状態の変化を検出する状態変化検出手段から状変検
   出信号が入力されたタイミングにおける前記カウンタの
   内容と当該状態変化の内容とを不揮発性メモリに格納す
   る論理演算手段と、を含んでなることを特徴とする系統
   監視制御装置。 ７、前記各子局の論理演算手段は親局から系統情報収集
   指令が入力されたときの前記カウンタの内容を基準時刻
   とし、前記不揮発性メモリに格納されているカウンタの
   内容を前記基準時刻を基準とした検出時間データに変換
   して親局に送出するものとしたことを特徴とする請求項
   ６記載の系統監視制御装置。 ８、前記各子局の論理演算手段は、電力系統に共通する
   特定の系統状態の変化タイミングにおける前記カウンタ
   の内容を基準時刻とし、前記不揮発性メモリに格納され
   ているカウンタの内容を前記基準時刻を基準とした検出
   時間データに変換して親局に送出するものとしたことを
   特徴とする請求項６記載の系統監視制御装置。 ９、前記子局は電力系統の停電を検出する停電検出手段
   と、停電時間を計時する無停電電源駆動のタイマとを含
   み、前記論理演算手段は該停電時間に基づいて前記検出
   時間データを補正することを特徴とする請求項６、７、
   ８いずれかに記載の系統監視制御装置。