WO2019234857A1 - プロセスバス適用保護システムおよびインテリジェント電子デバイス - Google Patents
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Definitions
- the communication circuit 55 transmits / receives data to / from the communication circuit 61 of the IED 60 via the process bus 41.
- the IED 60 includes a communication circuit 61, a timer 62, a processing circuit 63, and a nonvolatile memory 64.
- the signal transmission time through the optical fiber can be calculated from the length of the optical fiber used as the process bus 41. Specifically, if the length of the optical fiber is L, the speed of light is c, and the ratio of the speed of the electromagnetic wave propagating through the dielectric constituting the transmission path of the optical fiber to the speed of light is the speed coefficient ⁇ , the optical fiber
- the original analog waveform 80 is indicated by a solid line, and the sampling data 81 by the first MU 50_1 is indicated by a black circle.
- Table 3 summarizes, in a tabular form, a method for acquiring each delay time for each factor of the delay time in the process bus application protection system 40B of the third embodiment.
- FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the IED of FIG. Referring to FIG. 14, when IED 60 receives SV data and delay time measurement value 75 from MU 50B via process bus 41 (YES in step S200), timer 62 of IED 60 sets the reception time to the received SV data. A time stamp to represent is added (step S210). Thereby, time-series SV data associated with the reception time is generated.
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Abstract
Description
[プロセスバス適用保護システムの構成例]
図1は、プロセスバス適用保護システムの構成例を示すブロック図である。図1を参照して、電力系統30は、一例として、送電線または母線を表す第1の三相線路31_1と、送電線または母線を表す第2の三相線路31_2とを含む。以下、第1および第2の三相線路31_1,31_2について総称する場合には三相線路31と記載する。なお、図解を容易にするために図1では三相線路を1本の線で示している。
図2は、実施の形態1におけるMUおよびIEDのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図2を参照して、MU50は、入力変換用の補助変成器51_1,51_2,…(総称する場合、補助変成器51と記載する)と、アナログフィルタ(AF:Analog Filter)52_1,52_2,…(総称する場合、アナログフィルタ52と記載する)と、A/D変換器53とを含む。MU50は、さらに、処理回路54と、通信回路55と、デジタル出力(DO:Digital Output)回路56とを含む。補助変成器51を入力変成器とも称する。
まず、処理回路54は、A/D変換器53に対して変換開始指令(トリガ)を出力する。A/D変換器53は、処理回路54から受けた変換開始指令のタイミングで電力系統30の電気量をサンプリングする。
図2を参照して、IED60は、通信回路61と、タイマ62と、処理回路63と、不揮発性メモリ64とを備える。
本開示の課題の欄で述べたように、本開示におけるプロセスバス適用保護システムでは、GPS信号に基づく時刻同期信号を利用せずに、各MUにおける電気量の検出時刻の同時性を実現することを目的としている。このために、実施の形態1のプロセスバス適用保護システム40では、以下の(1)~(3)の手順でSVデータの補正を行う。
まず、MU50ごとに電力系統30の電気量を検出してから、IED60がSVデータを受信するまでの遅延時間を求める。表1は、遅延時間の要因と、当該遅延時間を取得する方法を表形式でまとめたものである。
(A)図2の入力変成器51およびアナログフィルタ52による位相シフト。
(C)処理回路54がIEC61850に従うSVフォーマットのデータを作成するのに要する時間。
(E)MU50の通信回路55からIED60の通信回路61までのプロセスバス41を介したパケットの伝送時間。
次に、IED60は、各MU50からのSVデータの受信時刻から、当該MUについて予め定められた上記の遅延時間を減算することによって、SVデータに対応する電気量の検出時刻を決定する。言い替えると、IED60は、各MU50から受信したSVデータの受信時刻から上記の遅延時間を減算することによって、各MUでの電気量のサンプリング時刻に対応付けられたSVデータ(以下、補正データと称する)を生成する。
第1のMU50_1と第2のMU50_2とで、電気量の検出時刻を同期させるために、IED60は、遅延補正後のMU50_1またはMU50_2からの受信データ(すなわち、補正データ)83,86を用いてリサンプリングを行う。
以下、これまでの説明を総括して実施の形態1のプロセスバス適用保護システム40によるデータ処理手順について説明する。
以上のとおり、実施の形態1のプロセスバス適用保護システム40によれば、時計装置からの時刻同期信号を必要とせずに、各MUにおける電気量の検出時刻の同時性を確保することができる。これによって装置構成を簡単化できるので、たとえば、GPS信号の受信が途切れるなど機器不良の可能性が減らすことができ、システム全体への信頼性を増すことができる。さらに、サンプリング同期のためのMUでの処理が必要でなくなるので、異なるメーカ製のMUとIEDとの接続が容易になる。
実施の形態2では、IED60の不揮発性メモリ64に代えて各MUの不揮発性メモリ57に遅延時間データが格納されている場合について説明する。
図9は、実施の形態2のプロセスバス適用保護システムにおいて、MUおよびIEDのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
表2は、実施の形態2のプロセスバス適用保護システム40Aにおいて、遅延時間の要因ごとに各遅延時間を取得する方法を表形式でまとめたものである。
以上の実施の形態2のプロセスバス適用保護システム40Aにおいても、実施の形態1の場合と同様の効果を奏することができる。
実施の形態3では、一部の遅延要因による遅延時間がカウンタを用いて計測され、計測値に基づいて遅延補正が実行される場合について説明する。
図11は、実施の形態3のプロセスバス適用保護システムにおいて、MUおよびIEDのハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
図12は、実施の形態3のプロセスバス適用保護システムにおいて、MUからIEDに送信される通信パケットの構成例を示す概略図である。
表3は、実施の形態3のプロセスバス適用保護システム40Bにおいて、遅延時間の要因ごとに各遅延時間を取得する方法を表形式でまとめたものである。
以下、実施の形態3のプロセスバス適用保護システム40Bによるデータ処理手順について説明する。
以上の実施の形態3のプロセスバス適用保護システム40Bにおいても、実施の形態1の場合と同様の効果を奏することができる。特に、実施の形態3の場合には、各MU50におけるデータ処理時間の実測値を用いて遅延補正が行われる。したがって、特定のイベントがMUで生じたときに定常状態と異なるデータがIEDに送信される場合においても、遅延時間の影響を正確にリレー演算に反映することができるので、より高精度のリレー演算を行うことができる。
図15は、実施の形態3の変形例によるMUおよびIEDのハードウェア構成を示すブロック図である。
実施の形態1の場合には、遅延補正後のMU50_1からの受信データ83に同期するように、遅延補正後のMU50_2からの受信データ86において補間処理が行われていた。これに対して、実施の形態4の場合には、IEDが定めるタイミング(たとえば、リレー演算タイミング)に同期するように、両方の受信データ83,86の各々についてリサンプリング処理(すなわち、補間処理)が行われる。以下、図面を参照してさらに具体的に説明する。
図17は、IEDの定める演算時刻に、第1および第2のMUによる電気量の検出時刻を同期させるためのリサンプリング処理について説明するための図である。図17(A)には、IEDのリレー演算タイミングが矢印で示されている。また、図17(B)には、遅延補正後のMU50_1からの受信データ83(すなわち、補正データ)が黒丸で示され、図17(C)には、遅延補正後のMU50_2からの受信データ86(すなわち、補正データ)が黒三角で示されている。
図18は、実施の形態4におけるプロセスバス適用保護システムにおいて、IEDの動作を示すフローチャートである。なお、図18では、図11に示す実施の形態3の場合のMU50BおよびIED60のハードウェア構成を前提としているが、他の実施の形態のハードウェア構成の場合にも、本実施の形態の場合の処理手順を適用することができる。
以上説明した実施の形態4のプロセスバス適用保護システムにおいても、実施の形態1の場合と同様の効果を奏することができる。特に、実施の形態4の場合には、IEDがリレー演算を行うタイミングでリサンプリング処理が行われるので、実施の形態1の場合に比べてリサンプリング処理の回数を減らすことができる。
実施の形態5の場合も実施の形態4の場合と同様に、IEDが定める演算タイミングに対して、第1および第2のMUによる電気量の検出時刻を同期させるためのリサンプリング処理が実行される。ただし、実施の形態5の場合には、実施の形態1の図4で説明したような遅延補正処理が行われずに、電気量の受信時刻に対応付けられた時系列のSVデータがそのまま用いられる。以下、図面を参照して詳しく説明する。
図19は、実施の形態5のプロセスバス適用保護システムにおけるリサンプリング処理について説明するための図である。図17(A)には、IEDのリレー演算タイミングが矢印で示されている。以下、時刻t50のリレー演算タイミングに対応するデータ点を求める方法を説明する。
図20は、実施の形態5におけるプロセスバス適用保護システムにおいて、IEDの動作を示すフローチャートである。なお、図20では、図11に示す実施の形態3の場合のMU50BおよびIED60のハードウェア構成を前提としているが、他の実施の形態のハードウェア構成の場合にも、本実施の形態の場合の処理手順を適用することができる。
以上説明した実施の形態5のプロセスバス適用保護システムにおいても、実施の形態1の場合と同様の効果を奏することができる。特に、実施の形態5の場合には、IEDがリレー演算を行うタイミングでリサンプリング処理が行われ、遅延補正処理を必要としないので、実施の形態1,4の場合に比べて演算時間をさらに削減することができる。
Claims (15)
- 第1のマージングユニットと、インテリジェント電子デバイスとを備え、
前記第1のマージングユニットは、電力系統の電気量を継続的にサンプリングし、サンプリングした前記電気量の値を第1のデジタル値にデジタル変換してプロセスバスに出力するように構成され、
前記インテリジェント電子デバイスは、前記プロセスバスを介して前記第1のマージングユニットから前記第1のデジタル値を継続的に受信し、受信時刻を特定することによって、受信時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを生成し、
前記インテリジェント電子デバイスは、受信時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データと、前記第1のマージングユニットが前記電気量をサンプリングしてから対応する前記第1のデジタル値を受信するまでの第1の遅延時間の情報とに基づいて、任意の第1の時刻において前記第1のマージングユニットによってサンプリングされた前記電気量の値を決定するように構成される、プロセスバス適用保護システム。 - 前記インテリジェント電子デバイスは、各前記第1のデジタル値の受信時刻から前記第1の遅延時間を減算することによって、前記電気量のサンプリング時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを生成し、
前記インテリジェント電子デバイスは、サンプリング時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを用いた補間処理によって、前記第1の時刻において前記第1のマージングユニットによってサンプリングされた電気量の値を決定する、請求項1に記載のプロセスバス適用保護システム。 - 前記インテリジェント電子デバイスは、受信時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを用いた補間処理によって、前記第1の時刻に前記第1の遅延時間を加算した受信時刻に対応する前記第1のデジタル値の補間値を求め、求めた前記第1のデジタル値の前記補間値を前記第1の時刻において前記第1のマージングユニットによってサンプリングされた前記電気量の値に決定する、請求項1に記載のプロセスバス適用保護システム。
- 第2のマージングユニットをさらに備え、
前記第2のマージングユニットは、電力系統の電気量を継続的にサンプリングし、サンプリングした前記電気量の値を第2のデジタル値にデジタル変換してプロセスバスに出力するように構成され、
前記インテリジェント電子デバイスは、前記プロセスバスを介して前記第2のマージングユニットから前記第2のデジタル値を継続的に受信し、受信時刻を特定することによって、受信時刻に対応付けられた前記第2のデジタル値の時系列データを生成し、
前記インテリジェント電子デバイスは、受信時刻に対応付けられた前記第2のデジタル値の時系列データと、前記第2のマージングユニットが前記電気量をサンプリングしてから対応する前記第2のデジタル値を受信するまでの第2の遅延時間の情報とに基づいて、前記第1の時刻において前記第2のマージングユニットによってサンプリングされた前記電気量の値を決定するように構成される、請求項1に記載のプロセスバス適用保護システム。 - 前記インテリジェント電子デバイスは、各前記第1のデジタル値の受信時刻から前記第1の遅延時間を減算することによって、前記電気量のサンプリング時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを生成し、
前記インテリジェント電子デバイスは、各前記第2のデジタル値の受信時刻から前記第2の遅延時間を減算することによって、前記電気量のサンプリング時刻に対応付けられた前記第2のデジタル値の時系列データを生成し、
前記インテリジェント電子デバイスは、サンプリング時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データおよびサンプリング時刻に対応付けられた前記第2のデジタル値の時系列データの各々を用いた補間処理によって、前記第1の時刻において前記第1のマージングユニットおよび前記第2のマージングユニットの各々によってサンプリングされた電気量の値を決定する、請求項4に記載のプロセスバス適用保護システム。 - 前記インテリジェント電子デバイスは、受信時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを用いた補間処理によって、前記第1の時刻に前記第1の遅延時間を加算した受信時刻に対応する前記第1のデジタル値の補間値を求め、求めた前記第1のデジタル値の前記補間値を前記第1の時刻において前記第1のマージングユニットによってサンプリングされた前記電気量の値に決定し、
前記インテリジェント電子デバイスは、受信時刻に対応付けられた前記第2のデジタル値の時系列データを用いた補間処理によって、前記第1の時刻に前記第2の遅延時間を加算した受信時刻に対応する前記第1のデジタル値の補間値を求め、求めた前記第2のデジタル値の前記補間値を前記第1の時刻において前記第2のマージングユニットによってサンプリングされた前記電気量の値に決定する、請求項4に記載のプロセスバス適用保護システム。 - 前記インテリジェント電子デバイスは、前記第1の遅延時間の情報を格納するための不揮発性メモリを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のプロセスバス適用保護システム。
- 前記インテリジェント電子デバイスは、前記第1の遅延時間の情報および前記第2の遅延時間の情報を格納するための不揮発性メモリを含む、請求項4~6のいずれか1項に記載のプロセスバス適用保護システム。
- 前記第1のマージングユニットは、前記第1の遅延時間の情報を格納するための第1の不揮発性メモリを含み、前記第1のデジタル値と共に前記第1の遅延時間の情報を前記インテリジェント電子デバイスに出力するように構成される、請求項1~3のいずれか1項に記載のプロセスバス適用保護システム。
- 前記第1のマージングユニットは、前記第1の遅延時間の情報を格納するための第1の不揮発性メモリを含み、前記第1のデジタル値と共に前記第1の遅延時間の情報を前記インテリジェント電子デバイスに出力するように構成され、
前記第2のマージングユニットは、前記第2の遅延時間の情報を格納するための第2の不揮発性メモリを含み、前記第2のデジタル値と共に前記第2の遅延時間の情報を前記インテリジェント電子デバイスに出力するように構成される、請求項4~6のいずれか1項に記載のプロセスバス適用保護システム。 - 前記第1のマージングユニットは、前記第1の遅延時間の一部を計測するための第1のカウンタを含み、前記第1のデジタル値と共に前記第1のカウンタの計測値を前記インテリジェント電子デバイスに出力するように構成される、請求項1~3のいずれか1項に記載のプロセスバス適用保護システム。
- 前記第1のマージングユニットは、前記第1の遅延時間の一部を計測するための第1のカウンタを含み、前記第1のデジタル値と共に前記第1のカウンタの計測値を前記インテリジェント電子デバイスに出力するように構成され、
前記第2のマージングユニットは、前記第2の遅延時間の一部を計測するための第2のカウンタを含み、前記第2のデジタル値と共に前記第2のカウンタの計測値を前記インテリジェント電子デバイスに出力するように構成される、請求項4~6のいずれか1項に記載のプロセスバス適用保護システム。 - 第1のマージングユニットによってサンプリングされてデジタル変換された電力系統の電気量を表す第1のデジタル値を、プロセスバスを介して前記第1のマージングユニットから継続的に受信する通信回路と、
各前記第1のデジタル値の受信時刻を特定することによって、受信時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを生成するタイマと、
受信時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データと、前記第1のマージングユニットが前記電気量をサンプリングしてから対応する前記第1のデジタル値を受信するまでの第1の遅延時間の情報とに基づいて、任意の第1の時刻において前記第1のマージングユニットによってサンプリングされた前記電気量の値を決定するように構成された処理回路とを備える、インテリジェント電子デバイス。 - 前記処理回路は、各前記第1のデジタル値の受信時刻から前記第1の遅延時間を減算することによって、前記電気量のサンプリング時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを生成し、
前記処理回路は、サンプリング時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを用いた補間処理によって、前記第1の時刻において前記第1のマージングユニットによってサンプリングされた電気量の値を決定する、請求項13に記載のインテリジェント電子デバイス。 - 前記処理回路は、受信時刻に対応付けられた前記第1のデジタル値の時系列データを用いた補間処理によって、前記第1の時刻に前記第1の遅延時間を加算した受信時刻に対応する前記第1のデジタル値の補間値を求め、求めた前記第1のデジタル値の前記補間値を前記第1の時刻において前記第1のマージングユニットによってサンプリングされた前記電気量の値に決定する、請求項13に記載のインテリジェント電子デバイス。
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