JPH10112937A

JPH10112937A - 受変電設備設計システム

Info

Publication number: JPH10112937A
Application number: JP8264004A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Taniguchi; 伸一谷口; Kazuhiro Sugino; 和宏杉野; Satoshi Fushimi; 智伏見; Makoto Kameyama; 信亀山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】受変電設備の設計において、系統図情報から受
変電設備の構成機器として具体的な電気機器を選定する
指標を与え、しかも、システム中の保護機器の動作条件
を決定するまで、整合性を維持しつつ迅速に仕様を作成
できるようにする。【解決手段】計算機を用いて設計を行う受変電設備設計
システムにおいて、そのモデル化のための系統モデル
を、配電ユニットと保護ブロックと言う概念で構成し
て、その保護ブロックを、「保護される回路」と「保護
動作を行なう回路」とを表すものとして、また、系統図
情報として入力する手段と、その系統図情報から系統モ
デルを作成する系統モデル作成手段とを備え、「保護動
作を行う回路」に故障点を定義して、この故障点に流れ
る短絡電流の値を計算する短絡電流計算手段を有し、こ
の短絡電流の値を参照して、「保護動作を行なう回路」
の動作を規定して、システムの電気機器を保護する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受変電設備設計シ
ステムに係り、電気機器を保護する機器を含むシステム
であって、その受変電設備設計において、概略仕様であ
る系統図情報から具体的な電気機器による構成を決定し
て、しかも、その電気機器を保護する機器の動作条件を
決定するのに用いて好適な受変電設備設計システムに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、受変電設備の設計システムとして
は、例えば、特開平５−２７４３８２号公報記載の「屋
内配線情報作成装置」のように、ユニットハウス等の住
宅における屋内配線情報の作成に関して、熟練設計者の
ノウハウを必要とする配線図表の作成作業を非熟練者が
担当できるように支援するシステムがある。

【０００３】この従来技術は、入力された電気機器の種
類と配置を基にして、データベースに予め登録された配
線パターン要素を組合せ、電気機器の接続と接続に用い
るケーブルの種類とを示す回路構成情報を作成し、さら
に、データベースに予め格納された布線パターンを参照
しつつケーブルの布線経路を示す経路情報を作成するシ
ステムである。

【０００４】ところで、受変電設備を保護するための設
計では、主回路上の要所と思われる位置に故障点を想定
して短絡電流を計算した上で、故障点を健全な部分から
切り離す位置およびタイミングを決定するのが一般的で
ある。

【０００５】そして、短絡電流を検出して遮断器を動作
させる保護機器の整定では、保護機器の動作条件の仮決
め、その動作条件における動作特性のグラフ化、主回路
上の保護機器の動作タイミングの検証、動作条件の変更
を繰り返しながら保護機器の動作条件を決定している。

【０００６】また、保護機器の整定を支援するツールと
して、保護機器の動作特性の点列と動作条件とを入力し
て動作特性曲線を表示する機能を有するソフトウェアが
市販されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術に記載し
た特開平５−２７４３８２号公報記載の「屋内配線情報
作成装置」は、計算機システムを用いて電気機器の配線
構成の設計を合理化する技術であるが、これは、具体的
な構成機器が決められている配電パターン要素をユーザ
が組み合わせて回路構成情報を作成するものであり、回
路を構成する電気機器自体を選定するための指標は提示
されないという問題点があった。

【０００８】また、従来の一般的な受変電設備の設計に
おいては、故障点を多く設定すると計算量が増加して設
計期間が長期化するため、設計者は必要最小限の故障点
を設定して検討を行なっていた。しかしながら、故障点
を抑え込むことは熟練設計者のノウハウが必要であり、
検討漏れが生ずる危険があるという問題点があった。ま
た、保護機器の動作特性をグラフに表示するソフトウェ
アでは、系統図情報から必要な情報を読み取った上でデ
−タを入力する必要があるため、データの読み取り誤
差、入力ミス等の要因で系統図情報との整合性が保証さ
れないという問題点があった。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、受変電設備の設計におい
て、系統図情報から受変電設備の構成機器として具体的
な電気機器を選定する指標を与え、しかも、システム中
の保護機器の動作条件を決定するまで、整合性を維持し
つつ迅速に仕様を作成することができる受変電設備設計
システムを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明受変電設備設計システムに係る発明の構成
は、現実の受変電設備をモデル化して、計算機を用いて
設計を行う受変電設備設計システムにおいて、そのモデ
ル化のための系統モデルが、少なくとも、電圧、インピ
ーダンス、構成機器、接続情報の属性を保持する保護ブ
ロックが一つ以上接続されたモデルであって、その保護
ブロックは、主要電気機器とその周辺回路をモデル化し
た「保護される回路」を表すものと、短絡電流を検出す
る電気機器とその経路を遮断する電気機器とを含む「保
護動作を行なう回路」を表すものとから構成されてい
て、この受変電設備設計システムは、受変電設備の主回
路の機器構成と結線方式、および保護機器の設置位置を
示す情報を系統図情報として入力する手段と、その系統
図情報から前記系統モデルを作成する系統モデル作成手
段とを備え、前記「保護動作を行う回路」に故障点を定
義して、この故障点に流れる短絡電流の値を計算する短
絡電流計算手段を有し、この短絡電流の値を参照して、
前記「保護動作を行なう回路」の動作を規定することに
より、前記「保護される回路」としてモデル化されたシ
ステムの電気機器を保護するようにしたものである。

【００１１】より詳しくは、上記受変電設備設計システ
ムにおいて、そのモデル化のための系統モデルが、受変
電設備の機能をモデル化した配電ユニットから構成さ
れ、前記保護ブロックが、この配電ユニットの属性であ
る配電方式の属性から定義されるようにしたものであ
る。

【００１２】また詳しくは、上記受変電設備設計システ
ムにおいて、システムを構成する回路の電気的な状態と
構成機器に必要な仕様との関係を示す電気機器選定知識
を、データベースに蓄え、この電気機器選定知識を参照
して、前記保護ブロックの電気属性で定義される状態を
基に、使用可能な電気機器の候補を提示する電気機器選
定手段を有するようにしたものである。

【００１３】さらに詳しくは、上記受変電設備設計シス
テムにおいて、前記短絡電流計算手段が、前記系統モデ
ル上において、前記保護ブロックが保持しているインピ
ーダンスと接続情報とを参照して、前記故障点を起点に
短絡電流の経路上にある保護ブロックをたどりながらイ
ンピーダンスを合成して、前記故障点に流れる短絡電流
の値を求めるようにしたものである。

【００１４】さらにまた詳しくは、上記受変電設備設計
システムにおいて、「保護動作を行なう回路」を表わす
保護ブロックに自分自身が含んでいる保護機器の識別子
とそれらの接続順序を保持し、さらに、前記保護機器の
動作特性をデータベースに蓄え、それら保護機器の識別
子、それらの接続順序およびその動作特性を参照して、
前記短絡電流と短絡電流経路上にある保護ブロックが含
む保護機器の動作特性とをグラフに表示する保護協調グ
ラフ表示手段を有するようにしたものである。

【００１５】また詳しくは、上記受変電設備設計システ
ムにおいて、さらに、前記保護機器の動作条件を表すデ
ータを入力する手段を有し、それによって入力されたデ
−タを基に、前記グラフに表示された動作特性曲線を変
形させ、保護機器の動作順序をチェックする保護機器整
定手段を備えるようにしたものである。

【００１６】より詳しくは、上記受変電設備設計システ
ムにおいて、システムに属する電気機器の仕様を電気機
器データベースに蓄え、その電気機器データベースへの
登録とその編集を行う電気機器情報編集手段を有するよ
うにしたものである。

【００１７】さらに詳しくは、上記受変電設備設計シス
テムにおいて、システムに属する電気機器を選定する際
に用いられる電気機器選定知識を電気機器選定知識デー
タベースに蓄え、その電気機器選定知識データベースへ
の登録とその編集を行う電気機器選定知識定義手段を有
するようにしたものである。

【００１８】さらにまた詳しくは、上記受変電設備設計
システムにおいて、前記保護ブロックの接続関係で定義
された単線接続図と、保護機器の整定結果であるリレー
整定表とを出力するドキュメント出力手段を有するよう
にしたものである。

【００１９】また保護ブロックの定義に関して詳しく
は、上記受変電設備設計システムにおいて、前記保護ブ
ロックが保持する属性の追加、削除、値の更新を行う機
能と、前記保護ブロックの構成要素、順番、接続関係を
編集できる機能とを備えるモデル定義手段を有するよう
にしたものである。

【００２０】また系統図に関して詳しくは、上記受変電
設備設計システムにおいて、前記配電ユニットは、その
機能を実現するための機器構成と結線方法とをパラメト
リックに変更でき、少なくとも、相数、電圧、容量、接
続情報の属性を保持していて、前記系統図情報は、この
配電ユニットの接続関係として定義されているときにお
いて、この系統図情報を入力する系統図情報入力手段を
有するようにしたものである。

【００２１】このシステムによれば、入力された系統図
情報を基に、系統モデル作成手段を用いることにより、
「保護される回路」の範囲と「保護動作を行なう回路」
の範囲とを抽出してそれぞれ保護ブロックに変換し、保
護ブロックの接続関係で定義される系統モデルを作成す
る。そして、電気機器選定手段を用いることによって、
保護ブロックが保持する状態を基に構成要素となり得る
電気機器の候補を提示する。

【００２２】ユーザがそれを選定すると、回路の構成要
素として選定された電気機器のインピーダンスを保護ブ
ロックの属性値として格納し、短絡電流算出手段により
保護ブロックに定義されている故障点の全てについて短
絡電流を求める。

【００２３】さらに、保護協調グラフ表示手段を用い
て、短絡電流とその経路上にある保護ブロックに含まれ
る保護機器の動作特性とをグラフに表示し、保護機器整
定手段により、動作条件を表わすデ−タに従って動作特
性曲線を変形させ、これをユーザが参照しながら対話的
に動作条件を入力できるようにする。また、保護機器整
定手段では、故障点に近い位置にある保護機器が遠い位
置にある保護機器よりも先に動作することを自動的にチ
ェックし、誤った設計がなされることを防止する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態
を、図１ないし図１２を用いて説明する。〔本発明の受変電設備設計システムの前提となる考え
方〕先ず、最初に、本発明に係る受変電設備設計システ
ムの前提と成る考え方について説明する。

【００２５】本発明は、オブジェクト指向システムを前
提とするものである。また、そのモデル化とそれに関連
する処理は、コンピュータシステムによっておこなわれ
ることを前提としている。

【００２６】オブジェクト指向システムでは、現実の世
界の対象を全てモデル化してオブジェクトとして捉え
る。そして、同じ性質を持つオブジェクトを、「クラ
ス」（ひな形）として抽象化する。オブジェクトシステ
ムでのモデル化とは、このクラスを現実世界にあてはめ
て定義していくことに外ならない。クラスは、階層化さ
れていて、上位とそれの下位のクラスがあり、下位のク
ラスは、上位のクラスの性質を継承（インヘリタンス）
する。また、上位のクラスをスーパクラス、下位のクラ
スをサブクラスという。また、オブジェクトシステムの
処理は、複数のオブジェクトが互いにメッセージパッシ
ングをすることによって進められる。クラスには、メッ
セージを受信したときの処理（メソッド）が記述されて
いる。

【００２７】このようにクラスは、ある性質を持つオブ
ジェクトを記述するための手段であるが、現実の具体的
なものを表現するのは、「インスタンス」という概念を
用いる。インスタンスは、クラスがインスタンス生成の
メソッドを受けたときに生成される。インスタンスは、
生成の元になったクラスの属性とメソッドを引き継いで
いる。

【００２８】これから説明していく受変電設備のモデル
化は、このオブジェクト指向システムの考え方に基づい
てクラスを構築していく過程であるということができ
る。

【００２９】さて、本発明に係る受変電設計システムで
は、設計の対象となる受変電設備を「配電ユニット」と
「保護ブロック」という２つのクラスとしてモデル化す
る。

【００３０】「配電ユニット」は、受変電設備の機能の
うち配電の機能を持つ設備をモデル化したものである。
「配電ユニット」は、「買電ユニット」、「自家発ユニ
ット」、「変電ユニット」、「母線ユニット」、「送電
ユニット」、「コンデンサユニット」、「負荷群ユニッ
ト」という７種類のサブクラスを持つ。

【００３１】「買電ユニット」は、送電線からプラント
へ電力を引き込む設備のモデル化である。「自家発ユニ
ット」は、自家発電の設備のモデル化である。「変電ユ
ニット」は、電圧変換の設備のモデル化である。

【００３２】「母線ユニット」は、まとまった電力を受
けてフィーダへ分配する母線のモデル化である。「送電
ユニット」は、配電ユニット間で電力を伝達する設備の
モデル化である。「コンデンサユニット」は、受変電設
備の力率を改善する機能を有するコンデンサのモデル化
である。

【００３３】「負荷群ユニット」は、電動機等の電力を
消費する設備のモデル化である。

【００３４】配電ユニットは、少なくとも相数、電圧、
容量という電気的な状態と、電源側および負荷側の接続
先のリストと、配電方式の属性とを保持する。配電方式
の属性は、配電経路の部分的な形状を表わすものであ
る。詳しくは、具体例に基づいて説明することにする。

【００３５】配電ユニットの上記のような様々な属性
は、可変であり、その値をユーザは、パラメトリックに
変更することにより、受変電設備の変更や設計の変更に
柔軟に対処することができる。

【００３６】また、配電ユニットは、オブジェクト指向
システムの一般的な特性により、他の配電ユニットやユ
ーザからのメッセージを受信し、メッセージの内容にし
たがって所定の処理を実行して、その結果を返答メッセ
ージとして送信者へ返す。

【００３７】例えば、配電ユニットの電圧の値を参照し
たい場合、配電ユニットへ「電圧の報告」の要求メッセ
ージを送信すると、配電ユニットは格納されている電圧
値を返すというメソッドが実行される。

【００３８】次に、本システムの主要なクラスである
「保護ブロック」について説明しよう。上記配電ユニッ
トは、受変電設備における電気的特性、機能に注目して
モデル化されたものであるが、この保護ブロックは、電
気設備とシステムの保護という観点からモデル化された
ものである。

【００３９】「保護ブロック」は、配電経路上で短絡事
故が発生した場合の保護範囲を表わすものであり、ま
た、配電ユニットを分割するモデルであるということも
できる。

【００４０】一般に、受変電設備設計システムでは、設
備の電流が過剰に流れ、機器が破壊されるなどの異常事
態に対して保護動作が定義されている。この保護動作
は、例えば、短絡電流の検出と遮断器等の遮断動作であ
る。なお、保護動作については、受変電設備において、
短絡事故が発生した故障点よりも電源側にある遮断器
が、故障点に近いものから、順々に動作するように設計
しなければならないことに留意する。

【００４１】さて、保護ブロックには、大別して、「保
護されるブロック」と「保護動作を行なうブロック」と
がある。

【００４２】保護されるブロックは、変圧器、母線、コ
ンデンサ自家発電機、電動機といった配電経路上の主要
機器とその付随機器とからなる。

【００４３】保護動作を行なうブロックは、遮断器等の
開閉器類と、少なくとも１つの電流検出器、または電圧
検出器とからなる。また、保護動作を行なうブロックの
全てに、設計時に想定すべき故障点の位置を一点だけ定
義しておく。保護ブロックのクラスにも、配電ユニット
と同様にメソッドを定義しておく。

【００４４】〔本発明の受変電設備設計システムのシス
テム構成〕次に、図１を用いて本発明の受変電設備設計
システムのシステム構成について説明する。図１は、本
発明の一実施形態に係る受変電設備設計システム構成図
である。

【００４５】機能モデルデータベース１０１には、予め
定義された配電ユニットと保護ブロックのクラスが格納
されている。機能モデルデータベースの中身は、モデル
定義手段１１２で定義することができる。モデル定義手
段１１２は、配電ユニットと保護ブロックの種類と属性
の追加や削除、回路パターンの編集を行なうものであ
る。

【００４６】また、具体的な、機器の接続は、系統図デ
ータベース１１３に定義されている。この定義は、系統
図定義手段１１４によっておこなうことができる。

【００４７】一方、電気機器データベース１０３には、
予め、受変電設備を構成する電気機器が定格電圧、定格
電流、定格容量、動作特性等の情報とともに格納されて
いる。この電気機器データベース１０３は、電気機器情
報編集手段１１０で編集することができ、これによっ
て、電気機器データベースへの新規電気機器の登録、電
気機器の仕様の変更、および電気機器の登録抹消を行な
う。

【００４８】電気機器選定知識データベース１０４に
は、予め、配電経路の電気的な状態を基に電気機器を選
定するための知識が格納されている。この電気機器選定
知識データベース１０４は、電気機器選定知識定義手段
１１１で編集する。すなわち、この電気機器選定知識定
義手段１１１によって、電気機器を選定するための知識
の追加、変更、および削除を行なう。

【００４９】電気機器選定手段１０５では、保護ブロッ
クが保持する属性値と電気機器選定知識１０４を参照し
て、電気機器データベース１０３から使用可能な電気機
器の候補を提示する。

【００５０】最後に、系統モデル作成手段１０２で、上
記の機能モデルデータベース１０１、系統図データベー
ス１１３、そして、電気機器選定手段１０５によって選
定された使用可能な電気機器の候補らを参照して、系統
モデルを作成する。すなわち、この系統モデル作成手段
１０２によって、ユーザが任意の配電ユニットを生成し
ながら接続でき、かつ、後に述べるように配電ユニット
の配電方式の属性により、保護ブロックを生成、接続し
て、配電経路を表わす系統モデルの作成することができ
る。

【００５１】作成された系統モデルを基にして、短絡電
流計算手段１０６により短絡電流の値を計算する。ここ
で、短絡電流とは、システムのある所で電流の短絡がお
こったときに流れる電流である。この短絡電流計算手段
１０６は、保護ブロックが保持するインピーダンス値を
参照して、保護ブロックに定義されている故障点へ流れ
込む短絡電流を計算するものである。

【００５２】保護協調曲線表示手段１０７では、保護ブ
ロックに格納されている保護機器の型式を基に電気機器
データベース１０３から、デフォルトの調節位置におけ
る保護機器の動作特性を取り出し、短絡電流計算手段１
０６で算出された短絡電流の値とともに、その動作特性
をグラフに表示する。

【００５３】保護機器整定手段１０８では、系統モデル
とユーザが入力した調節位置のデータを参照して、保護
ブロックが保持する保護機器の型式を基に電気機器デー
タベース１０３から保護機器の動作特性を取り出し、保
護機器を整定して、保護機器の調節位置における動作特
性曲線をグラフに表示する。なお、この保護機器を整定
する動作と、作成するグラフについては、後に詳説す
る。

【００５４】また、ドキュメント出力手段１０９では、
系統モデル作成手段１０２で作成された系統モデルの情
報を基に、単線接続図とリレー整定表を出力する。単線
接続図とリレー整定表についても後に詳説する。

【００５５】〔保護ブロックの具体例〕次に、図２ない
し図４を用いて保護ブロックについて、具体例を例に取
り詳細に説明する。図２は、保護ブロックが保持するデ
ータ構造を示す模式図である。図３は、保護ブロックに
含まれる回路を表す回路図である。図４は、保護ブロッ
クの詳細表示画面の模式図である。

【００５６】先ず、保護ブロックの保持するデータ構造
について説明しよう。保護ブロックは、図２に示される
ような属性を持っている。

【００５７】ブロック識別子２０１は、保護ブロックを
生成したときに割り付ける識別子である。

【００５８】さて、保護ブロックは、最終的に一つ以上
の電気機器が結線された配電回路の一部を含むことにな
る。回路パターン２０２は、その保護ブロックが包含す
る配電回路の範囲とそこに含まれる電気機器、およびそ
れらの結線方法を表わす属性である。保護ブロックに
は、電気機器の結線パターンが少なくとも一つ定義され
ており、回路パターン２０２の属性値には、この結線パ
ターンにつけた名称を設定する。

【００５９】電源側接続情報２０３と負荷側接続情報２
０４は、保護ブロックの接続先を示す属性であり、電源
側または負荷側に接続している保護ブロック識別子を格
納するリスト構造とする。

【００６０】また、全ての保護ブロックは少なくとも相
数２０５、電圧２０６、容量２０７、インピーダンス２
０８の電気属性を保持する。

【００６１】次に、保護ブロックに含まれる回路の例に
ついて説明しよう。保護ブロック３０１，３０２は変電
ユニットを細分化し、保護ブロック３０４，３０５は母
線ブロックを細分化したものである。

【００６２】ここで、保護ブロック３０１，３０４は、
「保護動作を行うブロック」であり、保護ブロック３０
２，３０５は、「保護されるブロック」に該当する。

【００６３】保護ブロックが表現する回路内に定義され
た点３０３，３０６は設計時に想定する故障点である。
故障点は、この点で故障がおこるものとして設計を進め
るために仮想化された点である。

【００６４】次に、保護ブロックの一種である送電ブロ
ックを、例に採り、その表示例について説明しよう。図
４に示される通り、保護ブロック詳細表示画面により、
ユーザは、保護ブロックの回路図と、保護ブロックの詳
細な情報、電圧、相数、皮相電力などを参照できる。

【００６５】また、回路パターン入力により、回路パタ
ーンの編集も行うことができる。図のように、［回路−
１］の欄にマウスカーソルを位置付け、クリックする
と、回路パターンポップアップメニューを呼び出し、
［ＤＳのみ］を選択すると、この保護ブロックの回路構
成が、ＤＳとＣＢの二種が結合された回路から、ＤＳの
みの回路に変更されることになる。

【００６６】〔本発明の受変電設備設計システムの動
作〕次に、図５ないし図１４を用いて本発明の受変電設
備設計システムの動作について説明する。（I）受変電設備設計システムの動作の概略先ず、図５の順を追って本発明の受変電設備設計システ
ムの動作の概略について説明しよう。図５は、受変電設
備を設計する場合の本発明の受変電設備設計システムの
動作の概略を示すフローチャートである。

【００６７】先ず、配電ユニットと保護ブロックを用い
て系統モデルを作成する（Ｓ４０１）。このステップ
は、配電ユニットによる基本構造の作成と保護ブロック
による幹線の作成の２段階に分けられる。配電ユニット
による基本構造の作成については、後に、図６および図
７を用いて、保護ブロックによる幹線の作成について
は、図８を用いて詳説する。

【００６８】次に、保護ブロックの属性値を参照しなが
ら、図１に示される電気機器データベース１０３に登録
されている電気機器の中から受変電設備を構成する電気
機器を選定する（Ｓ４０２）。このステップの詳細は、
図１２および図１３を用いて後に、詳説する。

【００６９】次に、保護ブロックに予め定義されている
故障点の全てについて、短絡電流の大きさを求める（Ｓ
４０３）。このステップの詳細についても、図８を用い
て詳説する。

【００７０】次に、短絡電流の計算ステップＳ４０３で
算出した短絡電流と、電気機器データベース１０３に格
納されている保護機器の動作特性とを保護協調グラフに
表示する（Ｓ４０４）。保護協調グラフについては、後
に、図１０を用いて説明する。

【００７１】次に、保護機器の整定ステップ４０５で
は、保護協調をとるために保護機器の調節位置を決定す
る（Ｓ４０５）。ここで「保護協調をとる」とは、複数
の保護機器について、システムとして望ましい保護動作
をおこなうようにすることである。また、整定すると
は、保護機器を設計者の望む動作を行うように保護機器
を調節することである。本発明では、保護機器の整定を
保護協調グラフを用いて行うことができる。

【００７２】最後に、ドキュメント作成ステップとし
て、系統モデルを構成している保護ブロックの属性値を
基に、単線接続図およびリレー整定表を作成する（Ｓ４
０６）。

【００７３】単線接続図とは、機器のシンボルを線によ
って結んだいわゆる回路図である。

【００７４】前に図３によって回路図と保護ブロックの
範囲の関係を示したが、このようなブロックを結んだも
のが出力される単線図である。

【００７５】保護ブロックは、図２に示した様に属性と
して「回路パターン」を持っているので、これを単線接
続図のシンボル群に変換する。そして、ドキュメント出
力手段１０９が系統モデルの情報を参照してシンボル群
を生成し、接続情報に従ってシンボル群を配置、結線し
て単線接続図を作成する。

【００７６】また、このステップで、リレー整定表を作
成して、ドキュメントとして作成する。リレー整定表と
は、保護機器であるリレーの調節のための属性を一覧と
した表である。このリレー整定表の具体例については、
後に、図１４によって詳説する。

【００７７】（II）系統モデルを作成する手順（Ｓ４
０１）次に、図３に示したステップ４０１の系統モデルを作成
する手順について詳細に説明する。系統モデルを作成す
る手順には、配電ユニットにより系統モデルの基本構造
を作成する手順と保護ブロックを作成する手順がある。

【００７８】（II-1）系統モデルの基本構造を作成す
る手順先ず、図６の順を追ってステップ４０１の配電ユニット
により系統モデルの基本構造を作成する手順について説
明する。図６は、配電ユニットにより系統モデルの基本
構造を作成する手順を示すフローチャートである。

【００７９】先ず、電力を必要とする機器とその負荷を
受変電設備設計システムに登録する負荷の登録ステップ
が以下のようにして実行される（Ｓ５０１）。

【００８０】ユーザは、図には示していないが表示装置
の画面上のメニューから「負荷群ユニットの生成」を選
択する。システムは、この入力を受けて「負荷群ユニッ
トの生成」のイベントを発生させる。

【００８１】このイベントにより、図１に示される系統
モデル作成手段１０２が機能モデルデータベース１０１
に格納されている負荷群ユニットのクラスに「インスタ
ンス生成」メッセージを送信する。負荷群ユニットのク
ラスには、モデルのデータ構造とともにインスタンス生
成のメソッドが定義されている。

【００８２】インスタンス生成メッセージを受信したク
ラスは、「インスタンス生成」のメソッドを起動し、自
分のコピーを作成してこれをインスタンスとして、系統
モデル作成手段１０２へ返す。なお、別のステップにお
ける他の配電ユニット、および保護ブロックのインスタ
ンス生成も同様の原理によって行われる。

【００８３】生成された負荷群ユニットのインスタンス
（以下、単に「負荷群ユニット」ともいう。さらに、他
の配電ユニットについても特に、インスタンスとは明示
しないこともある）を画面上ではシンボルとして表示さ
れる。シンボルの表示に続いて、図では特に示さない
が、機器の仕様を入力するための対話画面が表示され
る。この対話画面に対して、ユーザは機器の名称、駆動
電圧、定格出力、力率、効率などのデータを入力するこ
とができる。入力されたデータは負荷群ユニットの属性
値として格納される。

【００８４】次に、ユーザがシステムの受電電圧の選択
するステップが以下のように実行される（Ｓ５０２）。

【００８５】先ず、ステップ５０１で登録された負荷群
ユニットの機器のデータを参照して、電力会社が定める
「電気供給規程」に基づいて契約設備電力の計算を実行
し、その結果に従って、選択可能な受電電圧の一覧表を
表示する。ここで、電気供給規程は、電力会社との契約
に関する資料であり、契約設備電力の計算方法、受電電
圧の選択方法、料金体系等が記載されている。本システ
ムの系統モデル作成手段１０２は、電力会社の電気供給
規程をデータとして保持しており、それに基づく電力計
算プログラムも保持している。

【００８６】また、系統モデル作成手段は、機能モデル
データベース１０１に格納されたクラスごとに、クラス
が生成したインスタンスの識別子リストを保持してい
る。

【００８７】さて、図では示していないが、ユーザは、
画面上のメニューから「受電電圧の設定」を選択する。
システムをこの入力を受けて、イベントを発生させ、こ
のイベントにより、電力計算プログラムが起動され、負
荷群ユニットの識別子リストにより、該当する負荷群ユ
ニットの属性値を参照して契約設備電力を計算する。

【００８８】電力計算プログラムは、契約設備電力の値
の範囲に応じて選択可能な受電電圧を求め、対話画面に
その一覧表を表示する。ユーザが一覧表から受電電圧を
選択して、対話画面の「設定」ボタンをマウスでクリッ
クすると、系統モデル作成手段１０２が買電ユニットの
インスタンスを生成し、その属性値として選択された受
電電圧を格納する。前のＳ５０１のときの負荷群ユニッ
トの場合と同様に、生成された買電ユニットのシンボル
が画面上に表示される。買電ユニットのクラスは、電力
会社から送電線によって、電力供給を受けることをモデ
ル化したものであり、受電電圧を選択することが買電ユ
ニットのインスタンスの生成にあたるわけである。

【００８９】次に、その他の配電ユニットを生成する
（Ｓ５０３）。

【００９０】すなわち、このステップでは、負荷群ユニ
ットと買電ユニット以外のシステムの設計に必要な変電
ユニット、送電ユニット、母線ユニット、コンデンサユ
ニット、自家発ユニットのインスタンスを生成する。生
成する操作は、ユーザが表示装置上の画面から必要な種
類のクラスを選び、「インスタンス生成」とメニューか
ら入力することによりおこなうことができる。生成され
たインスタンスは、画面上でシンボルとして表示され
る。また、必要なら生成したインスタンスに対し、属性
値を入力することもできる。

【００９１】次に、これまでのステップで生成してきた
配電ユニット間の経路である配電経路を以下の様にして
作成する（Ｓ５０４）。

【００９２】先ず、必要ならば、接続の前に、画面上に
表示されている生成した配電ユニットのシンボルを移動
する必要がある。

【００９３】図には示さないが、配電ユニットのシンボ
ルを移動するためには、ユーザが、移動対象となるシン
ボルをマウスでクリックした後に移動先の位置をクリッ
クし、メニューから「シンボルの移動」のイベントを発
生させる。このイベントにより、指示された配電ユニッ
トに対して系統モデル作成手段が「シンボルの移動」メ
ッセージを送信する。クラスから生成されたインスタン
スは、クラスに定義されているメソッドが引き継がれる
ので、メッセージを受信した配電ユニットのインスタン
ス上の「シンボルの移動」のメソッドが実行されてシン
ボルが移動することになる。

【００９４】次に、これも特に図には示さないが、配電
ユニットを接続するためには、ユーザが、接続対象とな
る２つの配電ユニットのシンボルを電源側、負荷側の順
にマウスでクリックする。ここで、電源側とは、配電ユ
ニットが電源と接続される側であり、その逆が負荷側と
なる。

【００９５】次に、メニューから「配電ユニットの接
続」を選択し、「配電ユニットの接続」のイベントを発
生させる。このイベントにより、指示された配電ユニッ
トに対し、系統モデル作成手段が接続先となる配電ユニ
ットの識別子と接続順序とを引数として「接続」メッセ
ージを送信する。接続メッセージを受信した配電ユニッ
ト上の「接続」メソッドが実行され、接続情報の設定と
電気属性の更新が行なわれる。配電ユニットは、図２に
示した保護ブロックと同様に、電源側接続情報と負荷側
接続情報の属性を保持している。配電ユニットの接続メ
ソッドは、接続順序を指示する引数により、接続しよう
としているのが電源側であるのか負荷側であるのかを判
断して、電源側であれば引数として取得した接続先の識
別子を負荷側接続情報の属性値として格納し、負荷側で
あれば接続先の識別子を電源側接続情報の属性値として
格納する。

【００９６】また、配電ユニットの接続メソッドは、接
続先の電気属性の値を参照して自分の電気属性の値を更
新する。

【００９７】次に、図７を用いて上記の配電ユニットを
接続とその属性値を更新するときの具体例について説明
する。図７は、配電ユニットとその電気属性および配電
ユニット間の接続を示した模式図である。

【００９８】この例では、簡単のため、相数、電圧、容
量のみを問題とする。

【００９９】先ず、最初は、図７（ａ）に示されるよう
に、母線ユニット６０２と負荷群ユニット６０３とが母
線ユニット６０２のサイドδと負荷群ユニット６０３の
サイドεで接続されていて、変電ユニット６０１は、こ
れらとは接続されていない状態であるとする。変電ユニ
ット６０１のサイドαは電源側であり、図には示されて
いないが上部の配線をたどっていくと接続されている電
源にたどりつくことができる。

【０１００】ここで、図７（ｂ）のように変電ユニット
６０１の負荷側であるサイドβと母線ユニットのサイド
γを接続するものとしよう。

【０１０１】このとき各配電ユニットの属性もそれにつ
れて以下のように更新される。

【０１０２】母線ユニット６０２は、自身よりも電源側
あるである変電ユニット６０１に「相数」の要求メッセ
ージを送信し、変電ユニット６０１からの返答メッセー
ジとして受信した相数の値を自分の属性である相数の値
として格納する。これによって、母線ユニットの相数
は、３φとなる。同様にして、変電ユニット６０１の二
次電圧の値を取得して、自分の属性である電圧に格納す
る。変電ユニット６０１は、電源側（サイドα側）の電
圧が一次電圧であり、負荷側（サイドβ側）の電圧が二
次電圧であることに注意しよう。母線ユニット６０２が
取得するのは、二次電圧であり、これによって母線ユニ
ット６０２の電圧の属性値は、４００Ｖになる。

【０１０３】ここで、容量について一般的原理をいう
と、負荷群ブロックの属性である容量には皮相電力の値
が格納され、その他の配電ユニットの容量には、その配
電ユニットよりも負荷側にある配電ユニットの総需要電
力の値が格納される。

【０１０４】したがって、この原理に従って変電ユニッ
ト６０１は、自身よりも負荷側である母線ユニット６０
２へ「容量」の要求メッセージを送信して、母線ユニッ
ト６０２からの返答メッセージとして取得した容量の値
を自分の属性である容量に格納する。これによって変電
ユニット６０１の容量の属性値は、１２ｋＶＡとなる。

【０１０５】このように配電ユニットの接続によって生
じる属性値の更新は、オブジェクト指向の一般的原理に
則りメッセージパッシングによっ行われるのであるが、
配電ユニットの接続による属性値の更新は、接続メッセ
ージを受信した配電ユニットに既に接続している配電ユ
ニットへも伝播させるようにする。

【０１０６】配電ユニットの接続情報を基にして、上記
の例ならば、相数と電圧の属性値は接続メッセージを受
信した配電ブロックの負荷側へ、容量の属性値は電源側
へ伝播させる。

【０１０７】なお、このような属性値の変更を生じるメ
ッセージパッシングは、ユーザが明示的に、「属性値の
変更」をした場合にも生ずることになる。例えば、配電
経路上で相数または電圧を変更するためには、買電ユニ
ットまたは変電ユニットの属性値を変更すればよい。

【０１０８】このように配電ユニットの「接続関係の変
更」または「属性値の変更」がトリガとなって電源側の
相数、電圧の値が負荷側の回路へ伝達され、電力の供給
状態を模擬することができる。一方、配電ユニットの容
量は負荷側の値を集計しながら電源側へ伝達され、任意
の配電ユニットでその需要電力を把握することができ
る。このようにして、オブジェクト指向を用いて配電ユ
ニット間で必要なメッセージパッシングを行うことによ
って、系統モデルで電気機器を選定するために必要な属
性値の整合性を自動的に維持することができる。

【０１０９】（II-2）保護ブロックによる幹線の作成次に、図８を用いて保護ブロックにより幹線を作成する
手順について説明する。図８は、配電ユニットの配電方
式の属性により、保護ブロックを生成・接続する仕組み
を示す模式図である。

【０１１０】上記の様に配電ユニットによって配電経路
の基本構造を作成した後で、次の手順として全ての配電
ユニットを保護ブロックで細分化する。

【０１１１】そのために、先ず、配電方式の属性とそれ
により保護ブロックを、生成・接続する仕組みについて
説明しよう。

【０１１２】配電方式の属性とは、配電ユニットと具体
的な回路構造とを対応づけるために、配電ユニットが持
っている属性である。具体的な回路構造（配電方式）に
は、それぞれ名称が付けられており、配電ユニットは、
配電方式の属性として、そのような回路名を保持する。
そして、この配電方式の属性として保持されている回路
名から、これを保護ブロックの接続までブレークダウン
するのに、配電方式−保護ブロック変換表を用いる。

【０１１３】配電方式−保護ブロック変換表には、図８
の様に、変電ユニットで選択可能な配電方式と、それに
対応する保護ブロック接続方法が予め登録されている。
保護ブロックの接続方法は、例えば、保護ブロックの種
類を表す識別子をリスト構造で表現することにより表す
ことができる。

【０１１４】この図８の例での「２バンクＤＳ−ＣＢ−
ＴＲ回路」の場合は、送電ブロックの「ＤＳ−ＣＢ送電
ＢＬ」と変電ブロック「ＴＲ変電ＢＬ」とを、直列に接
続とし、同じ回路を２系統作成することを示している。

【０１１５】また、この図８の例では、変電ユニットの
「２バンクＤＳ−ＣＢ−ＴＲ回路」の配電方式の属性を
持たせることにしている。この配電方式の属性は、配電
方式−保護ブロック変換表に登録されている配電方式の
中から、設計者が選択することができる。

【０１１６】さて、変電ユニットの配電方式の属性が
「２バンクＤＳ−ＣＢ−ＴＲ回路」であるときには、配
電方式−保護ブロック変換表を検索して、図の系統１よ
うな「ＤＳ−ＣＢ送電ＢＬ」「ＴＲ変電ＢＬ」が直列に
接続された回路として生成されることになる。

【０１１７】このように配電ユニットの「配電方式」の
属性値が決定されると、その値にしたがって、上記のよ
うにして配電ユニットを互いに接続されている一つ以上
の保護ブロックに置換する。配電方式の属性値と保護ブ
ロック接続方法は、配電方式−保護ブロック変換表とし
て、上記の様に予め定義されている。

【０１１８】そして、上の例で示したように、ユーザが
予め登録されている配電方式の属性から、選択すること
により、配電ユニットの配電方式の属性値を設定してお
く。

【０１１９】前の手順で、配電ユニットの基本構造を作
成しておき、配電ユニットの配電方式の属性値を設定し
ておくと、配電ユニットによる基本構造から保護ブロッ
クによる幹線へ詳細化することができる。保護ブロック
の電気属性、回路パターンおよび接続情報の属性値は、
配電ユニットの属性値から決定する。

【０１２０】回路パターンの属性は、保護ブロックを変
換して得られる部分的な配電回路の範囲と、それを構成
している電気機器の種類、およびそれらの結線方法を特
定するものである。

【０１２１】保護ブロックで細分化された系統モデル
は、図８のように互いに接続された保護ブロックのシン
ボルによる図として画面上に表示される。図には示して
いないが、ユーザは、任意の保護ブロックの詳細な情報
を参照することができる。画面上のシンボルを選択する
ことで保護ブロックを指示し、メニューから「詳細情
報」を選択すると、保護ブロックの属性値とともに電気
機器のシンボルによる回路図を示す対話画面を表示す
る。この画面上で、不必要な電気機器を削除することが
できる。

【０１２２】以上により、受変電設備の系統モデルを作
成することができる。

【０１２３】（III）電気機器を選定するステップ(Ｓ
４０２) 次に、図９および図１０を用いて電気機器を選定するス
テップについて詳細に説明する。図９は、機器候補を抽
出するための機器候補抽出画面を示す模式図である。図
１０は、候補に上がった機器を選定するための機器選定
画面を模式図である。

【０１２４】先ず、電気機器を選定するためには、印加
される電圧やそこに流れる電流といった使用状況を把握
する必要がある。そのために、本システムでは、これら
の情報を図２に示された保護ブロックの保持する属性値
から取得することができる。

【０１２５】例えば、ある保護ブロックにおいて、印加
される電圧はその属性である「電圧」の値として得ら
れ、流れる電流の大きさはその属性である「容量」の値
を属性「電圧」の値で割った結果として得られる。

【０１２６】図９に示される通り、ユーザが、機器候補
抽出画面を表示して、ある回路パターンに適した機器の
候補を抽出することができる。例えば、回路パターン表
示７０１に表示されているのは、送電ブロックの回路パ
ターンが「Ｆｅｅｄｅｒ１」であることを示している。
図９に示されているように、Ｆｅｅｄｅｒ１を構成する
機器は、ＰＴ，ＶＣＢ，ＣＴ，ＯＣＲ（いずれも機器の
種類を表す略号）である。例えば、ここで、ユーザは、
ＯＣＲの機器を選定したいとすると、マウスをクリック
してポップアップメニューを出して、［ＯＣＲ］の欄を
選択する。そうすれば、機器詳細表示７０３が表示され
る。領域７０４には、送電ブロックの回路状態が表示さ
れている。ユーザは、回路状態を確かめた後に、要求仕
様を入力することができる。そして、要求仕様の入力の
後に、［検索］ボタン７０６をクリックする。システム
は、この入力を受けて、電気機器選定手段１０５が電気
機器データベース１０３から使用可能な電気機器の候補
を抽出する。

【０１２７】図１０は、電気機器選定手段１０５が選ん
だリストをユーザに機器候補リスト８１２として表示し
ている所である。リストには、機器候補が型式一覧とし
て表示されている。また、ユーザは、機器の詳細情報を
知りたいときには、機器候補リスト８１２の該当する機
器を所をクリックして、［詳細情報］ボタン８１３をク
リックすれば良い。このようにすると、システムは、電
気機器選定知識データベース１０４より必要なデータを
持ってきて、詳細情報表示画面８１４に表示する。ま
た、電気機器を選択するときは、機器候補リスト８１２
の該当する機器を所をクリックして、［選択］ボタン８
１５をクリックすれば良い。

【０１２８】具体的な電気機器が選定されると、系統モ
デル作成手段１０３が電気機器データベース１０３に格
納されている電気機器のインピーダンス値を、予め入力
されている基準容量に換算して保護ブロックに格納す
る。

【０１２９】（IV）短絡電流を計算するステップ（Ｓ
４０３）次に、図１１を用いて短絡電流を計算するステップにつ
いて詳細に説明する。図１１は、短絡電流の合成インピ
ーダンスを計算するための各インピーダンスを図示した
回路図である。

【０１３０】ユーザは、このステップを実行するため
に、図では示さなかったが、表示装置の画面上でメニュ
ーから「短絡電流の計算」を選択する。

【０１３１】先ず、短絡電流を求めるためには、短絡電
流の経路における合成インピーダンスを計算する必要が
あるので、その手順を説明しよう。

【０１３２】図１１に示される回路において、破線で示
された範囲７０１，７０２，７０３，７０４，７０５，
７０６，７０７，７０８，７０９が保護ブロックに対応
し（以下、「保護ブロック７０１」というように記載す
る）、図中のＺ₁，Ｚ₂，Ｚ₃，Ｚ₄，Ｚ₅，Ｚ₆，Ｚ₇は保
護ブロックの合成インピーダンスを表わす。

【０１３３】本システムでは、オブジェクト指向のモデ
ルでシステムを実現しているので、短絡電流経路の合成
インピーダンスの計算も保護ブロック間でのメッセージ
交換によって実現する。ユーザが上記のようにメニュー
から「短絡電流の計算」を選択すると、「短絡電流の計
算」イベントが発生して、短絡電流計算手段１０６は、
故障点が定義されている全ての保護ブロックへ順次「短
絡電流の計算」メッセージが送信して、計算が実行され
る。

【０１３４】ここでは、保護ブロック７０４の故障点に
ついて、短絡電流を求める方法を説明する。

【０１３５】メッセージを受信した保護ブロックのメソ
ッドには、以下の〜の記述がある。メッセージを
受信した保護ブロックは、メッセージを送信したオブジ
ェクトに対して返答メッセージを返すものとする。ま
た、インピーダンスの合成に関するメッセージでは、複
数の保護ブロックから返答メッセージを受信した場合、
これらを並列接続されたインピーダンスとして合成し、
その結果に自分自身のインピーダンス値を加えたものを
返答メッセージとして返すものとする。一つの保護ブ
ロックから返答メッセージを受信する場合には、受信し
た値に自分自身のインピーダンス値を加えて返すものと
する。

【０１３６】「短絡電流の計算」メッセージを受信した
保護ブロック７０４は、電源側に接続している保護ブロ
ック７０３に対して「短絡電流経路のインピーダンス合
成」の要求メッセージを送信する。保護ブロック７０３
は、これを受けて、その電源側に接続している保護ブロ
ック７０８へ同様のメッセージを送信する。

【０１３７】このメッセージは、同じ原理によって母線
を表わす保護ブロックへ到達するまで伝播する。母線を
表わす保護ブロック７０８は、電源側に接続している保
護ブロック７０２へ「インピーダンス合成」メッセージ
を送信する。「短絡電流経路のインピーダンス合成」メ
ッセージの送信してオブジェクトである保護ブロック７
０３を除いて、負荷側に接続している保護ブロック７０
５へも同様のメッセージを送信する。

【０１３８】「インピーダンス合成」メッセージを受信
した保護ブロック７０２は、電源側に接続している保護
ブロックへ同様のメッセージを送信し、受電点を表わす
保護ブロックへ到達するまでメッセージを伝播する。こ
こで保護ブロック７０１が受電点を表わす保護ブロック
であり、これよりも電源側で接続している保護ブロック
は持っていないので、上記により、自分自身のインピ
ーダンス値Ｚ₁を返答メッセージとして返す。保護ブロ
ック７０２は、上記により、受信した返答メッセージ
の値に自分自身のインピーダンス値Ｚ₂を加え、返答メ
ッセージとして返す。ここで返された値が、電源から保
護ブロック７０２へ至る短絡電流経路の合成インピーダ
ンスとなる。

【０１３９】「インピーダンス合成」メッセージを受信
した保護ブロック７０５は、負荷側に接続している保護
ブロック７０９へ「インピーダンス合成」メッセージを
送信し、さらに保護ブロック７０９は保護ブロック７０
６，７０７へ同様のメッセージを送信する。保護ブロッ
ク７０６，７０７は、それより負荷側に接続された保護
ブロックを持っていないので、自分自身のインピーダン
ス値であるＺ₆，Ｚ₇を返答メッセージとして返す。返答
メッセージとして２つのインピーダンス値を取得した保
護ブロック７０９は、上記により、これらを並列イン
ピーダンスとして合成し、その結果に自分自身のインピ
ーダンス値を加えて返答メッセージとして、保護ブロッ
ク７０５に返す。

【０１４０】この場合は、保護ブロック７０９は母線を
表わしているため、自分自身のインピーダンスは０であ
る。保護ブロック７０５は、保護ブロック７０９から返
答メッセージとして取得した値に自分自身のインピーダ
ンス値Ｚ₅を加えて得た値を、保護ブロック７０８に返
答メッセージとして返す。ここで返された値は、保護ブ
ロック７０５を根（ルート）として負荷側に接続する保
護ブロックから構成される木構造全体の合成インピーダ
ンスとなる。また、このインピーダンス値は、電動機か
らのバックパワー経路のインピーダンスに相当する。

【０１４１】保護ブロック７０８は、自分自身のインピ
ーダンス値が０なので、保護ブロック７０２，７０５か
ら受信したインピーダンス値を合成した結果を返答メッ
セージとして保護ブロック７０３へ返せば良い。

【０１４２】保護ブロック７０３は、上記により、受
信した値に自分自身のインピーダンス値Ｚ₃を加え、保
護ブロック７０４へ返す。最後に、保護ブロック７０４
でも受信した値に自分自身のインピーダンス値Ｚ₄が加
えられ、その結果が短絡電流計算手段１０６へ返され
る。ここで返された値が電動機のバックパワー（電動機
が逆に発電機として動作する場合の電流）を考慮した短
絡電流経路のインピーダンス値となる。また、電動機の
バックパワーを無視する場合の短絡電流経路インピーダ
ンスを求める場合には、短絡電流計算手段から保護ブロ
ック７０４へ送信されるメッセージの引数で指示するこ
とができる。このときには、保護ブロック７０８から負
荷側へメッセージは送信しないことにする。

【０１４３】短絡電流経路のインピーダンスが返される
と、短絡電流計算手段は「三相短絡電流」と「２線短絡
電流」の計算を開始する。

【０１４４】三相短絡電流の計算は、以下の（式１）
で、２線短絡電流の計算は、以下の（式２）で行うこと
ができる。

【０１４５】

【数１】

【０１４６】ここで、三相短絡電流の計算式（式１）の
分母の「短絡電流経路のインピーダンス」へ保護ブロッ
ク７０８からの戻り値を設定し、同じく分母にある「電
圧」へ故障点のある保護ブロック７０４の電圧値を設定
すれば良い。

【０１４７】このようにして算出された短絡電流の値
は、故障点のある保護ブロック７０４の属性値として格
納される。

【０１４８】同様にして、系統モデル上の全ての故障点
について短絡電流の計算が実行される。

【０１４９】上のようにして短絡電流の計算が完了した
後では、ユーザは故障点のある保護ブロックの属性値を
参照するだけで、そこへ流れ込む短絡電流の大きさを把
握することができる。また、インピーダンスを合成する
際にメッセージを伝播した保護ブロックを、表示装置の
画面上で、強調表示させることで、短絡電流の経路を把
握することができる。

【０１５０】（V）保護協調グラフを作成するステッ
プ（Ｓ４０４）次に、図１２を用いて保護協調グラフを作成するステッ
プについて詳細に説明する。図１２は、保護協調グラフ
の一例を示す模式図である。

【０１５１】保護協調グラフは、短絡電流の経路を遮断
する保護機器の動作順序を表わすものであり、配電経路
に流れる電流を横軸、電流継続時間を縦軸としたグラフ
である。図１１に示される曲線９０１、９０２は保護機
器の動作特性曲線であり、直線９０３は短絡電流を表わ
している。この場合、短絡電流Ｉ_fが流れる配電経路上
の保護機器９０１、９０２は、電流Ｉ_fを検出してから
それぞれ時間ｔ₁、ｔ₂で動作することを表わしている。

【０１５２】本システムにおいては、保護機器の動作特
性は、動作電流と動作電流を検出してから動作するまで
の時間の組で定義される点のリストとして保持し、保護
協調グラフ上では点列を補間した曲線として表現する。
また、保護協調グラフは故障点ごとに作成する。保護協
調グラフを作成するためには、短絡電流計算が完了した
後で、ユーザがメニューから「保護協調グラフの作成」
を選択する。そうすると、システムは、「保護協調グラ
フの作成」イベントが発生するので、保護協調曲線表示
手段へ「保護協調グラフの作成」メッセージが送信さ
れ、保護協調グラフの作成処理が開始されることにな
る。

【０１５３】（VI）保護機器を整定するステップ（Ｓ
４０５）次に、図１３を用いて保護機器を整定するステップにつ
いて詳細に説明する。図１３は、保護機器整定画面の模
式図である。

【０１５４】既に説明したように、保護機器の整定と
は、保護機器がしかるべく動作をするように、これまで
得られたデータを基にして、保護機器の調節をおこなう
ことである。

【０１５５】保護機器は、各保護機器間で、保護動作の
協調（保護協調）をとる必要がある。そのためには、故
障点より電源側に合って、かつ、故障点に近い遮断器を
動作させる保護機器を先に動作させなければならない。
保護機器には、図には示さなかったが、一般に、タップ
とタイムレバーと呼ばれる調節機構があり、それぞれで
動作電流と動作時間を調節する。保護機器整定手段１０
８により、この調節機構の調節位置を変えることによ
り、電気機器データベース１０３に格納されている保護
機器の動作特性を変えることができる。

【０１５６】図１３に示されるように保護機器整定手段
１０８では、保護協調グラフと該当する保護機器の調節
位置を示すデ−タを対話画面に表示する。この調節位置
を示すデ−タの値を加減すると、保護機器整定手段から
その値が保護協調グラフ表示手段１０７へ渡され、電気
機器データベース１０３から設定された調節位置におけ
る動作特性曲線を取り出して表示する。ユーザは、対話
画面上で調節位置を示すデ−タの値を加減して、電流軸
または時間軸方向へ移動する動作特性曲線を参照しなが
ら、適切な調節位置を探すことができる。

【０１５７】例えば、図１３に示されているように動作
特性曲線表示領域９２１に、その動作特性曲線が表示さ
れている「ＯＣＲ１」を整定したいとする。このとき
に、ユーザは、機器記号の欄９２２をクリックすると、
メニューとして機器記号一覧がでるので、図のように
［ＯＣＲ１］を選択する。機器仕様表示欄９２３には、
「ＯＣＲ１」の仕様の一覧が表示される。ここで、この
機器の調節位置を示すデータは、「限時引き外し電流
（タップ）」、「限時引き外し時間（レバー）」「第１
瞬時引き外し電流」の三つである。

【０１５８】「限時引き外し電流（タップ）」、「限時
引き外し時間（レバー）」については、限時引き外し電
流（タップ）欄９２４、限時引き外し時間（レバー）欄
９２５をクリックすると、値の候補のメニューが出るの
でそれにマウスカーソルを位置付けることにより値を入
力することができる。第１瞬時引き外し電流欄９２６に
は、直接キーボードにより値を入力する。

【０１５９】調節位置を変更すると、動作特性曲線表示
領域９２１に表示された「ＯＣＲ１」の動作特性曲線が
変更後の調節位置における特性を表すように再表示され
る。ユーザは、かくして、動作特性曲線の位置および形
を確認しながら、保護機器の調節位置を決定することが
できる。

【０１６０】（VI）ドキュメントを出力するステップ
（Ｓ４０６）最後に、図１４および図１５を用いてドキュメント出力
するステップについて詳細に説明する。図１４は、単線
接続図を表す模式図である。図１５は、リレー整定表を
表す模式図である。

【０１６１】受変電設備を設計した結果の出力として、
系統モデルを構成している保護ブロックの属性値を基
に、単線接続図およびリレー整定表を作成する。保護ブ
ロックは、その属性「回路パターン」によって図３に示
すような単線接続図のシンボル群に変換できるため、ド
キュメント出力手段が系統モデルの情報を参照してシン
ボル群を生成し、接続情報に従ってシンボル群を配置、
結線して図１４に示されるような単線接続図を作成す
る。また、設定した保護機器の調節位置の一覧表である
図１５に示されるようなリレー整定表を作成する。この
例は、整定値として、限時引き外し電流（タップ）、限
時引き外し時間（レバー）を持っている保護機器の場合
である。

【０１６２】作成した単線接続図とリレー整定表は、シ
ステムの表示装置に表示したり、印刷装置から印刷する
ことができる。

【０１６３】〔本システムの特徴と適用について〕以上
に述べたように、本発明によれば作成する仕様を保護ブ
ロックの接続関係で定義する系統モデルとして一元化し
て保持するため、系統モデルの電気属性の値から適切な
電気機器の選定、短絡電流の計算、保護機器の整定を行
うことで仕様の整合性を維持できる。さらに、系統モデ
ルから必要なドキュメントを作成することができるた
め、ユーザである受変電設備設計者は仕様の検討に専念
でき、設計品質の向上と設計期間の短縮が実現できる。

【０１６４】本実施形態での受変電設備設計システム
は、主に電力需要家の設備を想定して説明してきたが、
それのみならず、電力を供給する電力会社の送電システ
ムの設計にも利用することができる。

【０１６５】

【発明の効果】本発明によれば、受変電設備の設計にお
いて、系統図情報から受変電設備の構成機器として具体
的な電気機器を選定する指標を与え、しかも、システム
中の保護機器の動作条件を決定するまで、整合性を維持
しつつ迅速に仕様を作成することができる受変電設備設
計システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る受変電設備設計シス
テム構成図である。

【図２】保護ブロックが保持するデータ構造を示す模式
図である。

【図３】保護ブロックに含まれる回路を表す回路図であ
る。

【図４】保護ブロックの詳細表示画面の模式図である。

【図５】受変電設備を設計する場合の本発明の受変電設
備設計システムの動作の概略を示すフローチャートであ
る。

【図６】配電ユニットにより系統モデルの基本構造を作
成する手順を示すフローチャートである。

【図７】配電ユニットとその電気属性および配電ユニッ
ト間の接続を示した模式図である。

【図８】配電ユニットの配電方式の属性により、保護ブ
ロックを生成・接続する仕組みを示す模式図である。

【図９】機器候補を抽出するための機器候補抽出画面を
示す模式図である。

【図１０】候補に上がった機器を選定するための機器選
定画面を模式図である。

【図１１】短絡電流の合成インピーダンスを計算するた
めの各インピーダンスを図示した回路図である。

【図１２】保護協調グラフの一例を示す模式図である。

【図１３】保護機器整定画面の模式図である。

【図１４】単線接続図を表す模式図である。

【図１５】リレー整定表を表す模式図である。

【符号の説明】

１０１…機能モデルデータベース１０２…系統モデル作成手段１０３…電気機器データベース１０４…電気機器選定知識１０５…電気機器選定手段１０６…短絡電流計算手段１０７…保護協調グラフ表示手段１０８…保護機器整定手段１０９…ドキュメント出力手段１１０…電気機器情報編集手段１１１…電気機器選定知識定義手段１１２…モデル定義手段２０１…ブロック識別子２０２…回路パターン２０３…電源側接続情報２０４…負荷側接続情報２０５…相数２０６…電圧２０７…容量２０８…インピーダンス３０１…保護ブロック３０２…保護ブロック３０３…故障点３０４…保護ブロック３０５…保護ブロック３０６…故障点４０１…系統モデルを作成するステップ４０２…電気機器を選定するステップ４０３…短絡電流を計算するステップ４０４…保護協調グラフを作成するステップ４０５…保護機器を整定するステップ４０６…ドキュメントを出力するステップ５０１…負荷の登録ステップ５０２…受電電圧の選択ステップ５０３…基本構造の作成ステップ６０１…変電ユニット６０２…母線ユニット６０３…負荷群ユニット６０４…変電ユニット６０５…母線ユニット６０６…負荷群ユニット７０１…保護ブロック７０２…保護ブロック７０３…保護ブロック７０４…保護ブロック７０５…保護ブロック７０６…保護ブロック７０７…保護ブロック７０８…保護ブロック７０９…保護ブロック８０１…三相短絡電流の計算式８０２…２線短絡電流の計算式９０１…保護機器の動作特性曲線９０２…保護機器の動作特性曲線９０３…短絡電流を表わす直線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者亀山信茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】現実の受変電設備をモデル化して、計算
機を用いて設計を行う受変電設備設計システムにおい
て、そのモデル化のための系統モデルが、少なくとも、電
圧、インピーダンス、構成機器、接続情報の属性を保持
する保護ブロックが一つ以上接続されたモデルであっ
て、その保護ブロックは、主要電気機器とその周辺回路をモ
デル化した「保護される回路」を表すものと、短絡電流
を検出する電気機器とその経路を遮断する電気機器とを
含む「保護動作を行なう回路」を表すものとから構成さ
れていて、この受変電設備設計システムは、受変電設備の主回路の機器構成と結線方式、および保護
機器の設置位置を示す情報を系統図情報として入力する
手段と、その系統図情報から前記系統モデルを作成する系統モデ
ル作成手段とを備え、前記「保護動作を行う回路」に故障点を定義して、この故障点に流れる短絡電流の値を計算する短絡電流計
算手段を有し、この短絡電流の値を参照して、前記「保護動作を行なう
回路」の動作を規定することにより、前記「保護される
回路」としてモデル化されたシステムの電気機器を保護
することを特徴とする受変電設備設計システム。
【請求項２】そのモデル化のための系統モデルが、受
変電設備の機能をモデル化した配電ユニットから構成さ
れ、前記保護ブロックが、この配電ユニットの属性である配
電方式の属性から定義されることを特徴とする請求項１
記載の受変電設備設計システム。
【請求項３】システムを構成する回路の電気的な状態
と構成機器に必要な仕様との関係を示す電気機器選定知
識を、データベースに蓄え、この電気機器選定知識を参照して、前記保護ブロックの
電気属性で定義される状態を基に、使用可能な電気機器
の候補を提示する電気機器選定手段を有することを特徴
とする請求項１および請求項２記載のいずれかの受変電
設備設計システム。
【請求項４】前記短絡電流計算手段が、前記系統モデル上において、前記保護ブロックが保持しているインピーダンスと接続
情報とを参照して、前記故障点を起点に短絡電流の経路上にある保護ブロッ
クをたどりながらインピーダンスを合成して、前記故障
点に流れる短絡電流の値を求めることを特徴とする請求
項１および請求項２記載のいずれかの受変電設備設計シ
ステム。
【請求項５】「保護動作を行なう回路」を表わす保護
ブロックに自分自身が含んでいる保護機器の識別子とそ
れらの接続順序を保持し、さらに、前記保護機器の動作特性をデータベースに蓄
え、それら保護機器の識別子、それらの接続順序およびその
動作特性を参照して、前記短絡電流と短絡電流経路上にある保護ブロックが含
む保護機器の動作特性とをグラフに表示する保護協調グ
ラフ表示手段を有することを特徴とする請求項１および
請求項２記載のいずれかの受変電設備設計システム。
【請求項６】さらに、前記保護機器の動作条件を表す
データを入力する手段を有し、それによって入力されたデ−タを基に、前記グラフに表示された動作特性曲線を変形させ、保護
機器の動作順序をチェックする保護機器整定手段を備え
ることを特徴とする請求項５記載の受変電設備設計シス
テム。
【請求項７】システムに属する電気機器の仕様を電気
機器データベースに蓄え、その電気機器データベースへの登録とその編集を行う電
気機器情報編集手段を有することを特徴とする請求項１
および請求項２記載のいずれかの受変電設備設計システ
ム。
【請求項８】システムに属する電気機器を選定する際
に用いられる電気機器選定知識を電気機器選定知識デー
タベースに蓄え、その電気機器選定知識データベースへの登録とその編集
を行う電気機器選定知識定義手段を有することを特徴と
する請求項１および請求項２記載のいずれかの受変電設
備設計システム。
【請求項９】前記保護ブロックの接続関係で定義され
た単線接続図と、保護機器の整定結果であるリレー整定
表とを出力するドキュメント出力手段を有することを特
徴とする請求項１および請求項２記載のいずれかの受変
電設備設計システム。
【請求項１０】前記保護ブロックが保持する属性の追
加、削除、値の更新を行う機能と、前記保護ブロックの
構成要素、順番、接続関係を編集できる機能とを備える
モデル定義手段を有することを特徴とする請求項１およ
び請求項２記載のいずれかの受変電設備設計システム。
【請求項１１】前記配電ユニットは、その機能を実現
するための機器構成と結線方法とをパラメトリックに変
更でき、少なくとも、相数、電圧、容量、接続情報の属
性を保持していて、前記系統図情報は、この配電ユニットの接続関係として
定義されているときにおいて、この系統図情報を入力する系統図情報入力手段を有する
ことを特徴とする請求項２記載の受変電設備設計システ
ム。