WO2013069180A1 - 保護制御システムおよびマージングユニット - Google Patents

Abstract

　本発明の実施形態は、プロセスバスを適用した保護制御システムにおけるハードウェア量を抑えた、保護制御システム、保護制御装置、およびマージングユニットを提供することを目的とする。　本発明の実施形態における保護制御システムは、電気量をディジタル変換した電気量情報に出力するマージングユニットと、前記電気量情報とリレー特性とに基づいて、保護対象区間に系統事故が発生していると判断した場合にメイントリップ情報を出力する複数の保護制御装置と、を備える。　さらに、前記マージングユニットは、前記電気量情報と、前記保護制御装置夫々の事故検出リレーとして予め決められた複数のリレー特性とに基づいて、保護対象区間に系統事故が発生していると判断した場合にＦＤトリップ情報を保持し、前記ＦＤトリップ情報と前記メイントリップ情報とに基づいて、遮断器または開閉器を開放するか否かを判断する。

Description

保護制御システムおよびマージングユニット

　本発明の実施形態は、保護制御システムおよびマージングユニットに関する。

　従来、電力系統の保護制御には保護制御装置が用いられている。この保護制御装置は、電力系統の電気量に基づいて、電力系統内に事故が発生したと判断した場合、遮断器を開放するなどの制御を行っている。

　また、保護制御装置のハードウェアおよびソフトウェアの一部に不良が発生した場合にも、保護制御装置が遮断器に対して誤った制御を行わないように、２以上のハードウェアを用いて保護制御動作を行うように冗長化されている。冗長化された保護制御装置は、主検出リレー（以下、メイン(Main)と呼ぶ）と事故検出リレー（以下、ＦＤ(Fault Detector)と呼ぶ）と呼ばれ、夫々別のハードウェアで構成することによって、一方のハードウェアに不良が発生した場合にも、誤った制御（誤動作）することなく、適正な電力系統の保護制御を実現している。なお、冗長化とは、システムの一部に何らかの障害が発生した場合に備えて、障害発生後でもシステム全体の機能を維持し続けられるように予備装置を平常時からバックアップとして配置し運用しておくことである。

　さらに近年、電力系統に設置された変流器（以下、ＣＴ(Current Transformer)と呼ぶ）および計器用変圧器（以下、ＶＴ(Voltage Transformer)と呼ぶ）の電気量を検出するマージングユニット（以下、ＭＵ(Merging Unit)と呼ぶ）と、検出された電気量に基づいて事故の有無を判断する保護制御装置とを、プロセスバスと呼ばれるネットワークで接続する保護制御システムが考えられている。ここで、ＭＵは電気量を検出し、プロセスバスを介して電気量情報を保護制御装置に伝送する。また、保護制御装置は、プロセスバスを介してＭＵから電気量情報を受信し、受信した電気量情報に基づいて保護対象区間に系統事故が発生したか否かを判断する。

　ここで、ＭＵは保護制御装置により系統事故が発生したと判断された場合、接続する遮断器または開閉器を開放する。この従来のＭＵはトリップ回路等を備えず、遮断器または開閉器を開放するか否かの判断は、保護制御装置の判断に依存している。

　上述したプロセスバスを適用した保護制御システムの保護制御装置においても、保護制御装置は別々のハードウェアにて構成されるメインとＦＤとを備え、冗長化することが求められている。しかし、プロセスバスに対して複数の保護制御装置が接続された場合、夫々の保護制御装置で冗長化するため、ハードウェアおよびコストが増大する。

特許第３９０７９９８号

　本発明の実施形態は、プロセスバスを適用した保護制御システムにおけるハードウェア量を抑えた、保護制御システムおよびマージングユニットを提供することを目的とする。

　本発明の実施形態における保護制御システムは、電力系統に設置された変成器から電気量を取得し、取得した電気量をディジタル変換し、電気量情報としてネットワークに出力するマージングユニットと、前記マージングユニットから、前記ネットワークを介して前記電気量情報を取得し、予め決められたリレー特性に基づいて、前記電力系統の保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にメイントリップ情報を前記ネットワークに出力する複数の保護制御装置と、を備える。

　さらに、前記マージングユニットは、前記電気量情報と、前記保護制御装置夫々の事故検出リレーとして予め決められた複数のリレー特性とに基づいて、前記電力系統の保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にＦＤトリップ情報を保持し、前記ＦＤトリップ情報と前記メイントリップ情報とに基づいて、電力系統に設置された遮断器または開閉器の開閉を判断する。

第１の実施形態の保護制御システム１００の構成を示す図。 第１の実施形態の保護制御装置１０５の構成を示す機能ブロック図。 第１の実施形態のＭＵ１０１の構成を示す機能ブロック図。 第１の実施形態のトリップ指令出力部３０７の制御ロジック構成を示す図。 第１の実施形態のＭＵ１０１の電気量情報を出力する動作を示すフローチャート。 第１の実施形態の保護制御装置１０５のトリップ情報を出力する動作を示すフローチャート。 第１の実施形態のＭＵ１０１のトリップ指令を出力する動作を示すフローチャート。 第１の実施形態のトリップ指令出力部３０７の制御ロジック構成の一例を示す図。 第２の実施形態の保護制御システム１００の構成を示す図。 第２の実施形態の保護制御装置１０５－２の構成を示す機能ブロック図。 第３の実施形態の保護制御システム１００の構成を示す図。

　本発明の実施形態の保護制御装置および保護制御システムについて図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
　第１の実施形態の保護制御システムの構成について図１を用いて説明する。図１は、保護制御システム１００の構成を示す図である。

　保護制御システム１００は、ＭＵ(Merging Unit)１０１、プロセスバス１０３、保護制御装置１０５～１０７を備える。

　ＭＵ１０１は、電力系統に設置された図示しないＣＴ(Current Transformer)およびＶＴ(Voltage Transformer)の電気量を検出し、電気量情報としてプロセスバス１０３に出力する。また、ＭＵ１０１はプロセスバス１０３からトリップ情報を受信し、トリップ条件が成立した場合に図示しない遮断器を開放するためのトリップ指令を出力する。ここでのトリップ情報の詳細な説明は下述するが、トリップ情報は、８７トリップ情報、４４・５１Ｇトリップ情報、およびＢ８７Ｇ・Ｂ８７Ｓトリップ情報を示す。トリップとは、電力系統において、何らかの原因によって遮断器或いは開閉器が開いて送電が停止することである。

　プロセスバス１０３は、ＭＵ１０１と保護制御装置１０５～１０７に接続しており、ＭＵ１０１および保護制御装置１０５～１０７の相互の情報伝送を実現する。

　保護制御装置１０５は、ＣＰＵ、メモリ、等を備えるコンピュータにより構成され、プロセスバス１０３に接続する。保護制御装置１０５は、ＭＵ１０１からプロセスバス１０３を介して受信した電気量情報に基づいて、保護対象区間の系統事故を判断する。保護制御装置１０５が保護対象区間の系統事故が発生していると判断した場合、８７トリップ情報をプロセスバス１０３に出力する。ここでの保護制御装置１０５は送電線保護を目的として保護対象区間の系統事故を判断しており、リレー特性は、電流差動継電方式（８７）を用いる。

　保護制御装置１０６は、保護制御装置１０５と同様であるため、詳細な説明は省略するが、リレー特性として距離継電方式（４４）および地絡過電流継電方式（５１Ｇ）を用いる点が異なる。保護制御装置１０６が保護対象区間の系統事故が発生していると判断した場合、４４・５１Ｇトリップ情報をプロセスバス１０３に出力する。

　保護制御装置１０７は、保護制御装置１０５と同様であるため、詳細な説明は省略するが、保護対象が母線である点が異なり、さらにリレー特性として、比率差動継電方式（Ｂ８７Ｇ、Ｂ８７Ｓ）方式を用いる。本特性を持つ保護制御装置は、ＢＰ保護制御装置と呼ばれる。保護制御装置１０７が保護対象区間の系統事故が発生していると判断した場合、Ｂ８７Ｇ・Ｂ８７Ｓトリップ情報をプロセスバス１０３に出力する。

　なお、ここで記した継電方式の末尾にはそれぞれに対応する制御器具番号を括弧書きにて記しており、以下も同様に記載する。

　以降、保護制御装置１０５～１０７から出力される８７トリップ情報、４４・５１Ｇトリップ情報、Ｂ８７Ｇ・Ｂ８７Ｓトリップ情報をメイントリップ情報と呼ぶ。

　次に、保護制御装置１０５の構成について図２を用いて説明する。図２は、保護制御装置１０５の構成を示す機能ブロック図である。

　保護制御装置１０５は、伝送処理部２０１、受信処理部２０２、リレー演算部２０３、および送信処理部２０７を備える。さらに、リレー演算部２０３は、８７演算部２０４を備える。

　伝送処理部２０１は、プロセスバス１０３、受信処理部２０２、および送信処理部２０７に接続している。この伝送処理部２０１は、ＭＵ１０１からプロセスバス１０３を介して電気量情報を取得し、受信処理部２０２に出力する。また伝送処理部２０１は、送信処理部２０７から出力された８７トリップ情報を取得し、プロセスバス１０３に出力する。

　受信処理部２０２は、伝送処理部２０１およびリレー演算部２０３と接続している。この受信処理部２０２は、伝送処理部２０１から取得した電気量情報を変換し、この電気量情報をリレー演算部２０３に出力する。ここでの変換は、プロセスバス１０３にて伝送された電気量情報を、リレー演算部２０３が処理可能な形式に変換する。

　リレー演算部２０３は、主にＣＰＵによって動作されるプログラムによって実現され、ＨＤＤ、ＳＳＤ(Solid State Drive)、ＲＡＭ、等の図示しない記憶媒体に保存される。リレー演算部２０３は、８７演算部２０４を備える。８７演算部２０４は、受信処理部２０２から取得した電気量情報に基づいて、８７トリップ情報を伝送処理部２０１に対して出力するか否かを判断する。

　送信処理部２０７は、リレー演算部２０３および伝送処理部２０１と接続している。この送信処理部２０７は、リレー演算部２０３から取得した８７トリップ情報を変換し、伝送処理部２０１に出力する。ここでの変換は、リレー演算部２０３から取得した８７トリップ情報をプロセスバス１０３にて伝送可能な形式に変換する。

　なお、保護制御装置１０６、１０７の構成が上述した保護制御装置１０５の構成と異なる点は、各々のリレー特性に応じた演算部を備える点である。つまり、保護制御装置１０６は、距離継電演算（４４）および地絡過電流継電演算（５１Ｇ）を行う演算部を備え、４４・５１Ｇトリップ情報を出力するか否かを判断する。保護制御装置１０７は比率差動継電演算（Ｂ８７Ｇ、Ｂ８７Ｓ）を行う演算部を備え、Ｂ８７Ｇ・Ｂ８７Ｓトリップ情報を出力するか否かを判断する。

　次に、ＭＵ１０１の構成について図３を用いて説明する。図３は、ＭＵ１０１の構成を示す機能ブロック図である。

　ＭＵ１０１の構成は、入力変換器３０１、アナログフィルタ３０２、ＡＤ変換器３０３、送信処理部３０４、リレー演算部３０８、伝送処理部３０５、受信処理部３０６、およびトリップ指令出力部３０７を備える。リレー演算部３０８は、２７Ｆ演算部３０９、５１ＤＦ・６４Ｆ演算部３１０、および２７Ｆ・６４Ｆ演算部３１１を備える。

　入力変換器３０１は、図示しないＣＴとＶＴおよびアナログフィルタ３０２に接続しており、ＣＴとＶＴにより測定された電力系統の電気量を取得し、アナログフィルタ３０２に出力する。

　アナログフィルタ３０２は、入力変換器３０１およびＡＤ変換器３０３に接続しており、入力変換器３０１から取得した電気量のノイズや高調波成分を除去し、ＡＤ変換器３０３に出力する。

　ＡＤ変換器３０３は、アナログフィルタ３０２、送信処理部３０４、およびリレー演算部３０８に接続しており、アナログフィルタ３０２から取得したアナログデータの電気量をディジタル化し、電気量情報として送信処理部３０４およびリレー演算部３０８に出力する。

　送信処理部３０４は、ＡＤ変換器３０３および伝送処理部３０５に接続しており、ＡＤ変換器３０３から取得したディジタルデータの電気量情報を変換し、伝送処理部３０５に出力する。ここでの変換は、電気量情報をプロセスバス１０３を用いて伝送可能な形式に変換している。

　リレー演算部３０８は、主にＣＰＵによって動作されるプログラムによって実現され、ＨＤＤ、ＳＳＤ、ＲＡＭ、等の図示しない記憶媒体に保存され、ＡＤ変換器３０３およびトリップ指令出力部３０７に接続する。また、リレー演算部３０８は、２７Ｆ演算部３０９、５１ＤＦ・６４Ｆ演算部３１０および２７Ｆ・６４Ｆ演算部３１１から構成される。

　ここで、２７Ｆ演算部３０９は保護制御装置１０５のＦＤとして機能し、交流不足電圧継電方式（２７Ｆ）を用いて遮断器を開放するか否かを判断する。２７Ｆ演算部３０９が遮断器を開放すると判断した場合は、２７Ｆトリップ情報をトリップ指令出力部３０７に出力する。５１ＤＦ・６４Ｆ演算部３１０は保護制御装置１０６のＦＤとして機能し、５１ＤＦ・６４Ｆ演算部３１０が遮断器を開放すると判断した場合は、５１ＤＦ・６４Ｆトリップ情報をトリップ指令出力部３０７に出力する。２７Ｆ・６４Ｆ演算部３１１は保護制御装置１０７のＦＤとして機能し、２７Ｆ・６４Ｆ演算部３１１が遮断器を開放すると判断した場合は、２７Ｆ・６４Ｆトリップ情報をトリップ指令出力部３０７に出力する。

　上述した２７Ｆトリップ情報、５１ＤＦ・６４Ｆトリップ情報、および２７Ｆ・６４Ｆトリップ情報をＦＤトリップ情報と呼ぶ。さらに、上述したメイントリップ情報と、ＦＤトリップ情報をトリップ情報と呼ぶ。

　伝送処理部３０５は、送信処理部３０４、受信処理部３０６、プロセスバス１０３と接続しており、送信処理部３０４から取得した電気量情報をプロセスバス１０３に出力する。また、伝送処理部３０５は、プロセスバス１０３からメイントリップ情報を取得し、そのメイントリップ情報を受信処理部３０６に出力する。

　受信処理部３０６は、伝送処理部３０５とトリップ指令出力部３０７に接続しており、伝送処理部３０５から取得したメイントリップ情報を変換し、トリップ指令出力部３０７に出力する。

　トリップ指令出力部３０７は、トリップ回路にて構成される。また、このトリップ指令出力部３０７は、リレー演算部３０８および受信処理部３０６と図示しない遮断器に接続しており、リレー演算部３０８から取得したＦＤトリップ情報と、受信処理部３０６から取得したメイントリップ情報とに基づいて、図示しない遮断器を開放するか否かを判断する。ここで、トリップ指令出力部３０７が遮断器を開放すると判断した場合は、トリップ指令を遮断器に対して出力する。

　このトリップ指令出力部３０７がメイントリップ情報およびＦＤトリップ情報とに基づいて、遮断器を開放するか否かを判断する際のトリップについて図４を用いて説明する。図４は、トリップ指令出力部３０７の制御ロジック構成を示す。

　このトリップ指令出力部３０７の制御ロジック構成は、ＡＮＤゲート４０１～４０３を備える。このトリップ指令出力部３０７は、取得したメイントリップ情報の事故検出リレーに対応するＦＤトリップ情報を取得した場合に、前記遮断器または前記開閉器を開放すると判断する。つまり、トリップ指令出力部３０７が８７トリップ情報および２７Ｆトリップ情報を受信した場合、トリップ指令出力部３０７はＰＣＭトリップ指令を出力する。ＰＣＭトリップ指令は電流差動継電器からのトリップ信号である。トリップ指令出力部３０７が４４・５１Ｇトリップ情報および５１ＤＦ・６４Ｆトリップ情報を受信した場合、ＤＺトリップ指令を出力する。ＤＺトリップ指令は、距離継電器からのトリップ信号である。トリップ指令出力部３０７がＢ８７Ｇ・Ｂ８７Ｓトリップ情報および２７Ｆ・６４Ｆトリップ情報を受信した場合、ＢＰトリップ指令を出力する。ＢＰトリップ指令は母線保護継電器からのトリップ信号である。

（作用）
　次に、保護制御システム１００を構成している、ＭＵ１０１および保護制御装置１０５～１０７の動作について図５乃至図７を用いて説明する。

　まず、ＭＵ１０１がＣＴ・ＶＴから電気量を取得して、プロセスバス１０３を介して保護制御装置１０５～１０７に対して電気量情報を出力するまでの動作について図５を用いて説明する。図５は、ＭＵ１０１の動作を示すフローチャートであり、以下のステップを備える。

・入力変換器３０１が、図示しないＣＴ・ＶＴから電気量を取得するステップ（Ｓ５０１）。

・アナログフィルタ３０２が、入力変換器３０１から取得した電気量からノイズおよび高調波成分を除去するステップ（Ｓ５０２）。

・ＡＤ変換器３０３が、アナログフィルタ３０２から取得した電気量を、電気量情報にディジタル変換するステップ（Ｓ５０３）。

・送信処理部３０４が、ＡＤ変換器３０３から取得した電気量情報を、伝送可能な形式に変換するステップ（Ｓ５０４）。

・伝送処理部３０５が、送信処理部３０４から取得した電気量情報をプロセスバス１０３に出力するステップ（Ｓ５０５）。

・リレー演算部３０８を構成する２７Ｆ演算部３０９、５１ＤＦ・６４Ｆ演算部３１０、および２７Ｆ・６４Ｆ演算部３１１が、ＡＤ変換器３０３から取得した電気量情報および各々のリレー特性に基づいて、保護対象区間の系統事故が発生しているか否か判断するステップ（Ｓ５０６）。ここで、系統事故が発生していないと判断した場合（Ｓ５０６のＮＯ）、フローを終了する。

・保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断するステップ（Ｓ５０６）により、系統事故が発生していると判断された場合（Ｓ５０６のＹＥＳ）、リレー演算部３０８がＦＤトリップ情報を保持するステップ（Ｓ５０７）。

　次に、保護制御装置１０５～１０７がプロセスバス１０３を介してＭＵ１０１から電気量情報を取得して、保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にプロセスバス１０４を介してＭＵ１０１に対してメイントリップ情報を出力するまでの動作について図６を用いて説明する。図６は、保護制御装置１０５の動作を示すフローチャートであり、以下のステップを備える。

・伝送処理部２０１が、プロセスバス１０３から電気量情報を取得するステップ（Ｓ６０１）。

・受信処理部２０２が、伝送処理部２０１から取得した電気量情報をリレー演算可能な形式に変換するステップ（Ｓ６０２）。

・リレー演算部２０３を構成する８７演算部２０４が、受信処理部２０２から取得した電気量情報および各々のリレー特性に基づいて、保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断するステップ（Ｓ６０３）。ここで、系統事故が発生していると判断した場合（Ｓ６０３のＮＯ）、フローを終了する。

・保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断するステップ（Ｓ６０３）により、系統事故が発生していると判断された場合（Ｓ６０３のＹＥＳ）、リレー演算部２０３が送信処理部２０７にメイントリップ情報を出力し、送信処理部２０７が、リレー演算部２０３から取得したメイントリップ情報を伝送可能な形式に変換するステップ（Ｓ６０４）。

・伝送処理部２０１が、送信処理部２０７から取得したメイントリップ情報をプロセスバス１０３に出力するステップ（Ｓ６０５）。

　ここでは、保護制御装置１０５の動作について説明したが、保護制御装置１０６、１０７の動作は、メイントリップ情報を出力するか否かを判断するステップ（Ｓ６０３）において、夫々のリレー特性に応じたメイントリップ情報を出力する点が異なる。

　次に、ＭＵ１０１がプロセスバス１０３を介して保護制御装置１０５～１０７からメイントリップ情報を取得して、トリップ指令を遮断器に出力するか否かを判断し、出力すると判断した場合に遮断器に対してトリップ指令を出力するまでの動作について図７を用いて説明する。図７は、ＭＵ１０１の動作を示すフローチャートであり、以下のステップを備える。

・伝送処理部３０５が、プロセスバス１０３からメイントリップ情報を取得するステップ（Ｓ７０１）
・受信処理部３０６が、伝送処理部３０５からメイントリップ情報を取得し、トリップ指令出力部３０７がトリップ指令を出力するか否かを判断可能な形式に変換するステップ（Ｓ７０２）
・トリップ指令出力部３０７が、リレー演算部３０８により保持されたＦＤトリップ情報を取得するステップ（Ｓ７０３）
・トリップ指令出力部３０７が、受信処理部３０６から取得したメイントリップ情報、リレー演算部３０８から取得したＦＤトリップ情報、および制御ロジック構成に基づいて、遮断器を開放するか否かを判断するステップ（Ｓ７０４）。遮断器を開放しないと判断した場合（Ｓ７０４のＮＯ）、フローを終了する。

・遮断器を開放するか否かを判断するステップ（Ｓ７０４）により、遮断器を開放すると判断された場合（Ｓ７０４のＹＥＳ）、トリップ指令出力部３０７がトリップ指令を図示しない遮断器に対して出力するステップ（Ｓ７０５）。

（効果）
　従来の保護制御システムでは、保護制御装置夫々について、メインとＦＤを備えていたため、同一のプロセスバスに接続する保護制御装置の台数の２倍のリレーハードウェアが必要であるため、複雑な電力系統に適応される保護制御システムにおいては、ハードウェア量が増大し、コストを増加させる原因になっていた。しかし、本実施形態の保護制御システム１００によれば、プロセスバス１０３に接続する保護制御装置１０５～１０７のＦＤの機能をＭＵ１０１のリレー演算部３０８として備えることによって、ハードウェア量を削減できる。

　なお、本実施形態において、保護制御装置１０５～１０７は、一例として送電線保護（ＰＣＭ、ＤＺ）および母線保護を責務としていたが、変圧器保護の保護制御装置を用いても良い。また、本実施形態で記したリレー特性はあくまで一例であり、キルヒホッフの法則に基づいて各回線の電流バランスを監視する電流平衡保護制御装置等でも良い。

　また、母線保護の保護制御装置においては、メインおよびＦＤのリレーを備えることを前提としていない。つまり、母線の分割遮断を判断する保護制御装置と、母線の一括遮断を判断する保護制御装置とに分け、母線の一括遮断を判断する保護制御装置の機能を、ＭＵ１０１のリレー演算部３０８に実装しても良い。

　さらに、本実施形態のＭＵ１０１のトリップ指令出力部３０７の制御ロジック構成を図４に示したが、図８に示す制御ロジック構成としても良い。この制御ロジック構成は、ＯＲゲート８０１、ＡＮＤゲート８０２～８０４を備える。トリップ指令出力部３０７が２７Ｆトリップ情報、５１ＤＦ・６４Ｆトリップ情報、および２７Ｆ・６４Ｆトリップ情報の何れかと、８７トリップ情報を受信した場合に、ＰＣＭトリップ指令を出力する。トリップ指令出力部３０７が２７Ｆトリップ情報、５１ＤＦ・６４Ｆトリップ情報、および２７Ｆ・６４Ｆトリップ情報の何れかと、４４・５１Ｇトリップ情報を受信した場合、ＤＺトリップ指令を出力する。トリップ指令出力部３０７が２７Ｆトリップ情報、５１ＤＦ・６４Ｆトリップ情報、および２７Ｆ・６４Ｆトリップ情報の何れかと、Ｂ８７Ｇ・Ｂ８７Ｓトリップ情報を受信した場合、ＢＰトリップ指令を出力する。

　上述したような図８に示す制御ロジック構成とすることによって、図４の制御ロジック構成よりも、トリップ指令出力部３０７が備えるトリップ回路の接点ハードウェアを削減することができる。

　また、本実施形態ではＭＵ１０１、プロセスバス１０３を備えた一例を示しているが、保護制御装置１０５～１０７は、予備ＭＵに予備プロセスバスを介して接続しても良い。ここで、ＭＵ１０１またはプロセスバス１０３の障害を検出すると、保護制御装置１０５～１０７は予備ＭＵに切り替える。このように予備ＭＵおよび予備プロセスバスを備えて冗長化を図ることにより、さらに安定した電力系統の運用が可能となる。

　上述した予備ＭＵの状態は、ホットスタンバイ状態、ウォームスタンバイ状態、またはコールドスタンバイ状態が考えられる。

　ホットスタンバイ状態とは、予備ＭＵがＭＵ１０１の正常時と同様の動作を行う状態を示す。つまり、予備ＭＵもＭＵ１０１と同様に、電力系統に設置されたＣＴ・ＶＴからの電気量を検出し、電気量情報を保護制御装置１０５～１０７に出力する。障害の無い正常時、保護制御装置１０５～１０７は、予備ＭＵから取得した電気量情報を破棄する。障害発生時、保護制御装置１０５～１０７は、予備ＭＵから取得した電気量情報に基づいてメイントリップ情報を出力するか否かを判断する。

　ウォームスタンバイ状態とは、予備ＭＵが起動はしているが、電気量情報を出力するためのアプリケーションは起動していない状態を示す。障害の無い正常時、予備ＭＵは、電気量情報を出力しておらず、保護制御装置１０５～１０７はＭＵ１０１から取得した電気量情報に基づいてメイントリップ情報を出力するか否かを判断する。障害発生時、予備ＭＵは、電気量情報を出力するアプリケーションを起動し、予備プロセスバスを介して保護制御装置１０５～１０７に出力し、保護制御装置１０５～１０７は、予備ＭＵから取得した電気量情報に基づいてメイントリップ情報を出力するか否かを判断する。

　コールドスタンバイ状態とは、予備ＭＵは起動していない状態を示す。障害の無い正常時は、予備ＭＵは、起動していない。障害発生時、予備ＭＵは、起動後に予備プロセスバスを介して保護制御装置１０５～１０７に電気量情報を出力し、保護制御装置１０５～１０７は、予備ＭＵから取得した電気量情報に基づいてメイントリップ情報を出力するか否かを判断する。

（第２の実施形態）
　第２の実施形態の保護制御システム１００について図９を用いて説明するが、本実施形態が第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。本実施形態の構成が第１の実施形態と異なる点は、ＭＵ１０２およびプロセスバス１０４をさらに備え、保護制御装置１０５～１０７が保護制御装置１０５－２～１０７－２に代替した点が異なる。

　ＭＵ１０２は、ＭＵ１０１と同様の機能および構成を備え、プロセスバス１０４は、プロセスバス１０３と同様の機能および構成を備える。また、保護制御装置１０５－２～１０７－２は、プロセスバス１０３および１０４に接続している。

　保護制御装置１０５－２～１０７－２は、ＣＰＵ、メモリ、等を備えるコンピュータにより構成さる。第１の実施形態の保護制御装置１０５～１０７と異なる点は、プロセスバス１０３に加えてプロセスバス１０４にも接続し、ＭＵ１０２からプロセスバス１０４を介して電気量情報を取得する点である。さらに、この電気量情報に基づいて、図示しない遮断器を開放するか否かを判断する。遮断器を開放すると判断した場合、メイントリップ情報をプロセスバス１０３に出力する。

　この保護制御装置１０５－２～１０７－２の一例として保護制御装置１０５－２について、図１０を用いて説明する。図１０は、保護制御装置１０５－２の構成を示す機能ブロック図である。

　保護制御装置１０５－２が、第１の実施形態の保護制御装置１０５と異なる点は、伝送処理部２０１に代えて、伝送処理部２０８、２０９を備える点である。

　伝送処理部２０８は、プロセスバス１０３および受信処理部２０２に接続し、プロセスバス１０３を介してＭＵ１０１から出力された電気量情報を取得し、受信処理部２０２に出力する。

　伝送処理部２０９は、送信処理部２０７およびプロセスバス１０４に接続し、送信処理部２０７から出力されたメイントリップ情報を、プロセスバス１０４を介してＭＵ１０２に出力する。

　本実施形態の保護制御システム１００によれば、第１の実施形態の効果に加え、ＭＵ１０１、１０２、プロセスバス１０３、１０４を冗長化して設けることにより、いずれかの機器に不良が発生した場合、正常な機器に代替することが可能となる。したがって、信頼性の高い電力系統の運用が可能となる。

（第３の実施形態）
　第３の実施形態の保護制御システム１００について図１１を用いて説明するが、本実施形態が第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、説明は省略する。本実施形態の構成が第１の実施形態と異なる点は、保護制御システム１００はＭＵ１０２およびプロセスバス１０４をさらに備え、保護制御装置１０５～１０７が保護制御装置１０５－３～１０７－３に代替した点が異なる。さらに、ＭＵ１０１とＭＵ１０２がケーブル１０９により接続している。

　ＭＵ１０２は、ＭＵ１０１と同様の機能および構成を備え、プロセスバス１０４は、プロセスバス１０３と同様の機能および構成を備える。また、保護制御装置１０５－３～１０７－３は、プロセスバス１０３および１０４に接続している。

　保護制御装置１０５－３～１０７－３は、第１の実施形態の保護制御装置１０５～１０７とほぼ同様の構成であるが、保護制御装置１０５－３～１０７－３は、プロセスバス１０４を介して電気量情報を取得し、プロセスバス１０４を介してメイントリップ情報をＭＵ１０２に出力する点が異なる。

　ケーブル１０９は、メタルケーブル等により実現され、ＭＵ１０１およびＭＵ１０２と接続する。したがって、ＭＵ１０１のトリップ指令出力部３０７を構成するトリップ回路と、ＭＵ１０２のトリップ指令出力部を構成するトリップ回路とを接続することにより、ＭＵ１０２で取得したメイントリップ情報をＭＵ１０１に受け渡す。

　つまり、ＭＵ１０１のトリップ指令出力部３０７は、リレー演算部３０８から取得したＦＤトリップ情報（２７Ｆトリップ情報、５１ＤＦ・６４Ｆトリップ情報、および２７Ｆ・６４Ｆトリップ情報）と、ＭＵ１０２からケーブル１０９を介して取得したメイントリップ情報（８７トリップ情報、４４・５１Ｇトリップ情報、およびＢ８７Ｇ・Ｂ８７Ｓトリップ情報）とに基づいて、図４または図８に示す制御ロジック構成からトリップ指令を出力するか否かを判断する。

　本実施形態の保護制御システム１００によれば、第１の実施形態の効果に加え、ＭＵ１０１、１０２、プロセスバス１０３、１０４を冗長化して設けることにより、いずれかの機器に不良が発生した場合、正常な機器に代替することが可能となる。したがって、信頼性の高い電力系統の運用が可能となる。

　なお、第１乃至第３の実施形態におけるＭＵ１０１の構成は、図３に示すようＡＤ変換器３０３から出力された電気量情報に基づいて、リレー演算部３０８が保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断している。

　しかし、第二の入力変換器、第二のアナログフィルタ、および第二のＡＤ変換器を新たに備えてもよい。ここで新たに備えた第二の入力変換器、第二のアナログフィルタ、および第二のＡＤ変換器は、上述した入力変換器３０１、アナログフィルタ３０２、およびＡＤ変換器３０３と同様の機能を有する。

　そして、リレー演算部３０８は第二のＡＤ変換器によりディジタル変換された電気量情報を取得し、保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、ＦＤトリップ情報をトリップ指令出力部３０７に出力する。

　このように、第二の入力変換器、第二のアナログフィルタ、および第二のＡＤ変換器を冗長化することによって、さらに遮断器への誤動作を防止することが可能となり、さらに信頼度の高い電力系統の運用が可能となる。

　本発明に係る実施形態によれば、プロセスバスを適用した保護制御システムにおけるハードウェア量を抑えた、保護制御システム、保護制御装置、およびマージングユニットを提供することが可能となる。

　以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、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。これら新規な実施形態は、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、変更を行うことが出来る。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共に、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。

１００…保護制御システム
１０１、１０２…マージングユニット（ＭＵ）
１０３、１０４…プロセスバス
１０５～１０７、１０５－２～１０７－２、１０５－３～１０７－３…保護制御装置
１０９…ケーブル
２０１、２０８、２０９…伝送処理部
２０２…受信処理部
２０３…リレー演算部
２０４…８７演算部
２０７…送信処理部
３０１…入力変換器
３０２…アナログフィルタ
３０３…ＡＤ変換器
３０４…送信処理部
３０５…伝送処理部
３０６…受信処理部
３０７…トリップ指令出力部
３０８…リレー演算部
３０９…２７Ｆ演算部
３１０…５１ＤＦ・６４Ｆ演算部
３１１…２７Ｆ・６４Ｆ演算部

Claims (8)

1. 　電力系統に設置された変成器から電気量を取得し、取得した前記電気量をディジタル変換し、第一の電気量情報としてネットワークに出力する第一のマージングユニットと、
   　前記第一のマージングユニットから、前記第一のネットワークを介して前記第一の電気量情報を取得し、予め決められたリレー特性に基づいて、前記電力系統の保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にメイントリップ情報を前記ネットワークに出力する複数の保護制御装置と、を備え、
   　前記第一のマージングユニットは、前記第一の電気量情報と、前記保護制御装置夫々の事故検出リレーとして予め決められた複数のリレー特性とに基づいて、前記電力系統の保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にＦＤトリップ情報を保持し、前記ＦＤトリップ情報と前記メイントリップ情報とに基づいて、電力系統に設置された遮断器または開閉器の開閉を判断する保護制御システム。
2. 　電力系統に設置された変成器から電気量を取得し、取得した電気量をディジタル変換し、第一の電気量情報として第一のネットワークに出力する第一のマージングユニットと、
   　電力系統に設置された変成器により検出された電気量を取得し、取得した電気量をディジタル変換し、前記第一の電気量情報とは異なる第二の電気量情報として第二のネットワークに出力する第二のマージングユニットと、
   　前記第二のマージングユニットから、前記第二のネットワークを介して前記第二の電気量情報を取得し、予め決められたリレー特性に基づいて、前記電力系統の保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にメイントリップ情報を前記第一のネットワークに出力する複数の保護制御装置と、を備え、
   　前記第一のマージングユニットは、前記第一の電気量情報と、前記保護制御装置夫々の事故検出リレーとして予め決められた複数のリレー特性とに基づいて、保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にＦＤトリップ情報を保持し、前記ＦＤトリップ情報と前記メイントリップ情報とに基づいて、電力系統に設置された遮断器または開閉器の開閉を判断する保護制御システム。
3. 　電力系統に設置された変成器から電気量を取得し、取得した電気量をディジタル変換し、第一の電気量情報として第一のネットワークに出力する第一のマージングユニットと、
   　電力系統に設置された変成器により検出された電気量を取得し、取得した電気量をディジタル変換し、前記第一の電気量情報とは異なる第二の電気量情報として第二のネットワークに出力する第二のマージングユニットと、
   　前記第二のマージングユニットから、前記第二のネットワークを介して前記第二の電気量情報を取得し、予め決められたリレー特性に基づいて、前記電力系統の保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にメイントリップ情報を前記第二のネットワークに出力する複数の保護制御装置と、
   　前記第一のマージングユニットと前記第二のマージングユニットとを接続するケーブルと、を備え、
   　前記第一のマージングユニットは、前記第一の電気量情報と、前記保護制御装置夫々の事故検出リレーとして予め決められた複数のリレー特性とに基づいて、前記電力系統の保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にＦＤトリップ情報を保持し、前記ＦＤトリップ情報と、前記第二のマージングユニットからケーブルを介して取得した前記メイントリップ情報とに基づいて、電力系統に設置された遮断器または開閉器の開閉を判断する保護制御システム。
4. 　前記第一のマージングユニットは、前記ＦＤトリップ情報が前記メイントリップ情報の事故検出リレーに対応するリレー特性に基づいて出力された場合に、前記遮断器または前記開閉器を開放すると判断する
   　請求項１乃至３の何れか１項に記載の保護制御システム。
5. 　前記第一のマージングユニットは、電力系統に設置された変成器から電気量を取得する複数の入力変換器と、前記入力変換器夫々により取得した電気量を前記第一の電気量情報としてディジタル変換する複数のＡＤ変換器と、を備え、
   　前記第一のネットワークに出力する前記第一の電気量情報と、前記電力系統の保護対象区間に系統事故が発生しているか否かの判断に用いる前記第一の電気量情報とは、異なる前記ＡＤ変換器から取得する
   　請求項１乃至４に記載の保護制御システム。
6. 　電力系統に設置された変成器から電気量を取得する入力変換器と、
   　前記入力変換器が取得した前記電気量を、電気量情報としてディジタル変換するＡＤ変換器と、
   　前記ＡＤ変換器から取得した前記電気量情報をネットワークに出力する伝送処理部と、
   　前記伝送処理部から取得した前記電力量情報と、前記ネットワークに接続する複数の保護制御装置夫々の事故検出リレーとして予め決められた複数のリレー特性とに基づいて、前記電力系統の保護対象区間に系統事故が発生しているか否かを判断し、系統事故が発生していると判断した場合にＦＤトリップ情報を出力するリレー演算部と、
   　前記電力系統に設置される遮断器または開閉器の開閉を判断するトリップ指令出力部と、を備え、
   　前記伝送処理部は、前記ネットワークに接続し、予め決められたリレー特性を持つ第一の保護制御装置から出力されたメイントリップ情報を取得し、
   　前記トリップ指令出力部は、前記リレー演算部から取得した前記ＦＤトリップ情報および前記伝送処理部が取得した前記メイントリップ情報に基づいて、前記遮断器または前記開閉器の開閉を判断するマージングユニット。
7. 　前記トリップ指令出力部は、前記ＦＤトリップ情報が前記メイントリップ情報の事故検出リレーに対応するリレー特性に基づいて出力された場合に、前記遮断器または前記開閉器を開放すると判断する
   　請求項６に記載のマージングユニット。
8. 　前記入力変換器および前記ＡＤ変換器を複数備え、
   　前記伝送処理部が前記第一のネットワークに出力する前記第一の電気量情報と、前記リレー演算部が保護対象区間に系統事故が発生しているか否かの判断に用いる前記第一の電気量情報とは、異なる前記ＡＤ変換器から取得する
   　請求項６または７に記載のマージングユニット。

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