(57)【要約】【課題】受変電設備に接続された自動制御装置を停止させる必要が生じた場合にも、停復電制御の実現に要する人手のコストを低減することができる受変電システムを提供することである。【解決手段】実施形態の受変電システムは、現用系の自動制御装置と、冗長系の自動制御装置と、を持つ。現用系の自動制御装置は、発電機を備えた受変電設備に対する制御を行う。冗長系の自動制御装置は、前記受変電設備に対する制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機を備えた受変電設備に対する制御を行う現用系の自動制御装置と、
前記受変電設備に対する制御を行う冗長系の自動制御装置と、を備える受変電システム。
【請求項２】
前記冗長系の自動制御装置は、前記現用系の自動制御装置が停止した場合に、前記現用系の自動制御装置が停止するまでに行った制御の残りの制御を実行する、請求項１に記載の受変電システム。
【請求項３】
前記現用系の自動制御装置は、前記受変電設備に対して行った制御の内容を、前記冗長系の自動制御装置に送信する、請求項１又は２に記載の受変電システム。
【請求項４】
前記現用系の自動制御装置は、前記受変電設備に一方が接続される制御線の他方が接続される入出力回路と、前記入出力回路に一方が接続される装置内制御線の他方が接続される第一増設用端子と、を備え、
前記冗長系の自動制御装置は、前記増設用端子に一方が接続される制御線の他方が接続される第二増設用端子を備え、
前記冗長系の自動制御装置の制御装置は、前記第二増設用端子と接続される、請求項１から３のいずれか一項に記載の受変電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、受変電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
受変電設備には、その重要性を鑑みて、停復電制御を自動的に行う自動制御装置が設置されることがある。自動制御装置は、受変電設備に対して接続されている商用電源が停電してしまった場合、受変電設備に別途設けられている発電機による電力供給に自動的に切り替える処理を行う。このような処理を停復電制御と呼ぶことがある。
【０００３】
自動制御装置の寿命は、受変電設備の寿命に比べて短いことが多い。そのため、受変電設備を稼働させたままの状態で、自動制御装置を更新することや、メンテナンスする必要が生じる。このような更新やメンテナンスが行われる際には、自動制御装置の停復電制御を停止する必要があった。停復電制御が停止している間は、万が一商用電源が停電してしまった場合に備えて、自動制御装置に代わって停復電制御に相当する処理を人手で行う必要があった。そのため、例えば自動制御装置の更新に丸一日の時間が掛かる場合には、１〜２名程度の人員を、万が一の停電に備えて、その間（１日）受変電設備のそばで待機させる必要があった。また、大規模な受変電設備となると自動制御装置の管理点数が１０００点を超過する場合もあり、それらの設備を手動で動作させるために膨大な人手のコストが生じる場合もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２４７７５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、受変電設備に接続された自動制御装置を停止させる必要が生じた場合にも、停復電制御の実現に要する人手のコストを低減することができる受変電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の受変電システムは、現用系の自動制御装置と、冗長系の自動制御装置と、を持つ。現用系の自動制御装置は、発電機を備えた受変電設備に対する制御を行う。冗長系の自動制御装置は、前記受変電設備に対する制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】受変電システム１００のシステム構成を示す図である。
【図２】制御装置１３の詳細を示すブロック図である。
【図３】通常の状態における受変電システム１００の動作状態を示す概略図である。
【図４】冗長系の自動制御装置２０において更新・メンテナンス又は故障が生じた場合の受変電システム１００の動作状態を示す概略図である。
【図５】現用系の自動制御装置２０において更新・メンテナンス又は故障が生じた場合の受変電システム１００の動作状態を示す概略図である。
【図６】受変電システム１００の動作のうち商用電源において停電が生じた際の動作の具体例を示すフローチャートである。
【図７】受変電システム１００の動作のうち商用電源において停電が生じた後に復電した際の動作の具体例を示すフローチャートである。
【図８】現用系の自動制御装置１０における制御装置１３の動作の具体例を示すフローチャートである。
【図９】冗長系の自動制御装置２０における制御装置２３の動作の具体例を示すフローチャートである。
【図１０】受変電システム１００の変形例の概略を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態の受変電システムを、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、受変電システム１００のシステム構成を示す図である。受変電システム１００は、１又は複数の自動制御装置を備える。自動制御装置は、例えば制御盤として構築される。図１の例では、受変電システム１００は、２つの自動制御装置（自動制御装置１０及び自動制御装置２０）を備えている。複数の自動制御装置のうち、一つは現用系の自動制御装置１０であり、残りは冗長系の自動制御装置２０である。現用系の自動制御装置１０と冗長系の自動制御装置２０とは、同じ装置構成であってもよい。現用系として設定された自動制御装置が現用系の自動制御装置１０として動作し、残りの自動制御装置が冗長系の自動制御装置２０として動作する。
【００１０】
現用系の自動制御装置１０と冗長系の自動制御装置２０とは、共通した受変電設備３０に接続される。現用系の自動制御装置１０と冗長系の自動制御装置２０とが接続される受変電設備３０は、１つであってもよいし複数であってもよい。現用系の自動制御装置１０は、受変電設備３０に対して停復電制御を行う。例えば、現用系の自動制御装置１０は、受変電設備３０に対して接続されている商用電源が停電状態となっていないか監視する。商用電源が停電状態となった場合、現用系の自動制御装置１０は、受変電設備３０に対して停電制御を行うことで、負荷４０に対する電力の供給を継続させる。その後に商用電源が復電して停電状態が解消すると、現用系の自動制御装置１０は、受変電設備３０に対して復電制御を行うことで、商用電源に基づいた電力が負荷４０に対して供給される。
【００１１】
受変電設備３０は、受電及び変圧を行う装置である。受変電設備３０は、例えば変圧器や遮断器等の機器を備える。具体的には、受変電設備３０は、商用発電所（商用電源）から送電された高電圧の電力を受電し、変圧（降圧）することによって負荷４０に電力を供給する。受変電設備３０は、発電機３１を備える。受変電設備３０の発電機３１は、商用電源が停電状態となった場合には、自動制御装置の制御に応じて起動し負荷４０に対して電力を供給する。発電機３１は、商用電源が復電すると、自動制御装置の制御に応じて停止する。
【００１２】
負荷４０は、受変電設備３０から供給される電力によって動作する。負荷４０は、電力をエネルギー源として動作する電気機器である。負荷４０は、例えばデータセンター等のように複数の情報処理装置が設置された設備であってもよい。負荷４０は、例えば水処理システムのようにポンプやＰＬＣ等の複数種の機器が設置された設備であってもよい。
【００１３】
次に、自動制御装置について説明する。現用系の自動制御装置１０は、表示装置１１、入出力回路１２及び制御装置１３を備える。冗長系の自動制御装置２０は、表示装置２１、入出力回路２２及び制御装置２３を備える。本実施形態では、現用系の自動制御装置１０と冗長系の自動制御装置２０とは同じ装置構成である。そのため、現用系の自動制御装置１０について装置構成の説明を行い、冗長系の自動制御装置２０の装置構成の説明は省略する。
【００１４】
表示装置１１は、表示盤として機能する装置である。表示装置１１は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の画像表示装置である。表示装置１１は、自動制御装置１０における設定の内容や処理の状態などの情報を表示する。表示装置１１は、例えば制御装置１３の制御に応じて文字や画像を表示する。
【００１５】
入出力回路１２は、自動制御装置１０と受変電設備３０とのインターフェースである。入出力回路１２は、制御線として機能する複数のケーブルと接続される。入出力回路１２に接続される各ケーブルは、受変電設備３０が備える各機器に接続される。
【００１６】
制御装置１３は、受変電設備３０が備える各機器を制御する装置である。制御装置１３は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等の装置を用いて構成されてもよい。制御装置１３は、パーソナルコンピューター等の情報処理装置を用いて構成されてもよい。
【００１７】
図２は、制御装置１３の詳細を示すブロック図である。制御装置１３は、通信部１３１、記憶部１３２及び制御部１３３を備える。
【００１８】
通信部１３１は、制御装置の通信インターフェースである。通信部１３１は、入出力回路１２から自動制御装置１０内に引かれているケーブルと接続される。通信部１３１は、接続されたケーブルから信号を受信する。通信部１３１は、接続されたケーブルを介して制御信号を送信する。通信部１３１は、他の自動制御装置の制御装置と通信ケーブルで接続される。
【００１９】
記憶部１３２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置等の記憶装置を用いて構成される。記憶部１３２は、制御部１３３の制御に応じて記録される情報を記憶する。記憶部１３２が記憶する情報は、制御部１３３によって読み出し可能である。記憶部１３２は、受変電設備３０に対して実行される制御の内容を記憶する。例えば、記憶部１３２は、停電制御が実行される条件と、停電制御の各ステップにおいて送信される制御信号の内容とその順番と、を記憶する。例えば、記憶部１３２は、復電制御が実行される条件と、復電制御の各ステップにおいて送信される制御信号の内容とその順番と、を記憶する。記憶部１３２が記憶しているこれらの制御の内容を示すデータは、冗長系の制御装置２３の記憶部２３２と一致していることが望ましい。
【００２０】
制御部１３３は、入出力回路１２を介して接続されるケーブルによって、受変電設備３０が備える各機器から状態信号を受信する。制御部１３３は、受信される状態信号に基づいて、制御対象の機器である受変電設備３０の各機器を監視する。制御部１３３は、状態信号が示す値が所定の条件を満たした場合、条件に応じた制御信号を各ケーブルによって各機器に送信する。このような制御信号の送信によって、制御部１３３は受変電設備３０の各機器を制御する。例えば、制御部１３３は、受変電設備３０において商用電源の停電状態が検知された場合には、停電制御を実行する。制御部１３３は、受変電設備３０において商用電源が停電状態となった後に復電が検知された場合には、復電制御を実行する。これらの条件や制御に関する情報は、記憶部１３２に予め記憶されている。制御部１３３は、受変電設備３０に対してなにかしらの制御を行っている場合には、その制御がどの処理まで進んでいるかを示す情報（以下「制御情報」という。）を記憶部１３２に記録する。そして、制御部１３３は、制御情報を他の制御装置に送信する。
【００２１】
制御部１３３は、自装置（制御装置）の状態を示す情報（以下「状態情報」という。）を他の制御装置に送信する。制御部１３３は、他の制御装置から他の制御装置に関する状態情報を受信する。制御部１３３は、自装置の状態情報や他の制御装置の状態情報に応じて、自装置を現用系又は冗長系の装置として機能させる。
【００２２】
図３は、通常の状態における受変電システム１００の動作状態を示す概略図である。図３〜図６において、制御信号の送受信に使われている信号線は太線で示されている。通常の状態では、現用系の自動制御装置１０が動作する。具体的には、現用系の制御装置１３が入出力回路１２を介して受変電設備３０の制御を行い、制御に応じた情報を表示装置１１に表示する。また、現用系の制御装置１３は、受変電設備３０に対して実行した制御に関する情報を、冗長系の制御装置２３に送信する。
【００２３】
図４は、冗長系の自動制御装置２０において更新・メンテナンス又は故障が生じた場合の受変電システム１００の動作状態を示す概略図である。図４の状態では、現用系の自動制御装置１０が動作する。具体的には、現用系の制御装置１３が入出力回路１２を介して受変電設備３０の制御を行い、制御に応じた情報を表示装置１１に表示する。図４の場合、現用系の制御装置１３は、受変電設備３０に対して実行した制御に関する情報を、冗長系の制御装置２３に送信しないように構成されてもよい。図４に示されるように冗長系の自動制御装置２０において更新又はメンテナンスが生じている場合であっても、現用系の自動制御装置１０が受変電設備３０に対する自動制御（例えば停復電制御）を実現する。そのため、冗長系の自動制御装置２０において更新又はメンテナンスを行う際に、受変電設備３０の監視や制御のために人を配置する必要性が低減する。
【００２４】
図５は、現用系の自動制御装置２０において更新・メンテナンス又は故障が生じた場合の受変電システム１００の動作状態を示す概略図である。図５の状態では、冗長系の自動制御装置２０が動作する。具体的には、冗長系の制御装置２３が入出力回路２２を介して受変電設備３０の制御を行い、制御に応じた情報を表示装置２１に表示する。図５の場合、冗長系の制御装置２３は、受変電設備３０に対して実行した制御に関する情報を、現用系の制御装置１３に送信しないように構成されてもよい。図５に示されるように現用系の自動制御装置１０において更新又はメンテナンスが生じている場合であっても、冗長系の自動制御装置２０が受変電設備３０に対する自動制御（例えば停復電制御）を実現する。そのため、現用系の自動制御装置１０において更新又はメンテナンスを行う際に、受変電設備３０の監視や制御のために人を配置する必要性が低減する。
【００２５】
図６は、受変電システム１００の動作のうち商用電源において停電が生じた際の動作の具体例を示すフローチャートである。制御装置１３は、制御対象の受変電設備３０を監視し、停電が生じた場合には停電が発生したことを検知する（ステップＳ１０１）。
【００２６】
制御装置１３は、停電の発生を検知すると、受変電設備３０の遮断器を開放する（ステップＳ１０２）。また、制御装置１３は、受変電設備３０に備えられる発電機３１を起動させる（ステップＳ１０３）。そして、制御装置１３は、起動した発電機３１の電圧を確立させる（ステップＳ１０４）。具体的には、制御装置１３は、発電機３１から出力される電力の電圧の値を、通常状態で商用電源として負荷４０に供給される電圧と同じ値に制御する。
【００２７】
ステップＳ１０２及びステップＳ１０４の処理の後、制御装置１３は、受変電設備３０の遮断器を投入する（ステップＳ１０５）。この処理の結果、受変電設備３０の発電機３１によって発電された電力は、負荷４０に対して供給され始める（ステップＳ１０６）。
【００２８】
図７は、受変電システム１００の動作のうち商用電源において停電が生じた後に復電した際の動作の具体例を示すフローチャートである。制御装置１３は、制御対象の受変電設備３０を監視し、商用電源が復電した場合には復電したことを検知する（ステップＳ２０１）。
【００２９】
制御装置１３は、復電を検知すると、受変電設備３０の遮断器を開放する（ステップＳ２０２）。また、制御装置１３は、受変電設備３０に備えられる発電機３１を停止させる（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０２及びステップＳ２０３の処理の後、制御装置１３は、受変電設備３０の遮断器を投入する（ステップＳ２０４）。この処理の結果、受変電設備３０によって受電及び降圧された商用電源の電力が負荷４０に対して供給され始める（ステップＳ２０５）。
【００３０】
図８は、現用系の自動制御装置１０における制御装置１３の動作の具体例を示すフローチャートである。現用系の制御部１３３は、制御対象の受変電設備３０において停電発生や復電などの所定の条件が満たされると、条件に応じて予め定められている制御信号を受変電設備３０に送信する（ステップＳ３０１）。制御部１３３は、送信された制御信号に関する情報を制御情報として記憶部１３２に記録する（ステップＳ３０２）。制御部１３３は、記録された制御情報と、自装置の状態情報と、を他の自動制御装置に送信する（ステップＳ３０３）。また、現用系の制御部１３３は、受変電設備３０から、制御に対する応答情報が送信された場合には、送信された応答情報を受信し、記憶部１３２に記録する。
【００３１】
図９は、冗長系の自動制御装置２０における制御装置２３の動作の具体例を示すフローチャートである。冗長系の制御部２３３は、現用系の制御部１３３から制御情報及び状態情報を受信する（ステップＳ４０１）。また、冗長系の制御部２３３は、受変電設備３０から、現用系１０によって行われた制御に対する応答情報が送信された場合には、送信された応答情報を受信する。制御部２３３は、受信された制御情報、状態情報及び応答情報を記憶部２３２に記録する（ステップ４０２）。制御部２３３は、受信された状態情報に基づいて、現用系の自動制御装置１０において異常が生じていないか否か判定する（ステップＳ４０３）。制御部２３３は、所定のタイミングまでに状態情報が受信されないことに応じて、現用系の自動制御装置１０において異常が生じていると判定してもよい。現用系の自動制御装置１０において異常が生じていると判定されなかった場合（ステップＳ４０３−ＮＯ）、制御部２３３は、次の制御情報及び状態情報が受信されるタイミングまで待機する。一方、現用系の自動制御装置１０において異常が生じていると判定された場合（ステップＳ４０３−ＹＥＳ）、制御部２３３は、引き継ぎ処理を実行する（ステップＳ４０４）。
【００３２】
引き継ぎ処理では、制御部２３３は、記憶部２３２を参照して過去の制御情報及び応答情報に関する記録を参照することによって、どこまで受変電設備３０に対する制御が進んでいるかを判定する。そして、制御部２３３は、残る制御を実行する。
【００３３】
このように構成された受変電システム１００によれば、受変電設備３０に接続されたいずれかの自動制御装置（例えば冗長系の自動制御装置２０）を停止させる必要が生じた場合にも、他の自動制御装置（例えば現用系の自動制御装置１０）を動作させておくことで、停復電制御を自動制御装置によって継続することができる。そのため、停復電制御の実現に要する人手のコストを低減することができる。
【００３４】
また、受変電システム１００によれば、現用系の自動制御装置１０において受変電設備３０の制御中に現用系の自動制御装置１０に障害が生じてしまったとしても、障害が生じるまでに現用系の自動制御装置１０によって実行された制御が冗長系の自動制御装置２０に共有されているため、冗長系の自動制御装置２０によって残りの制御が正しく実行される。そのため、万が一現用系の自動制御装置１０に障害が生じたとしても、受変電設備３０に対する制御を最後まで正常に実行することができる。その結果、負荷４０の可用性を向上させることが可能となる。
【００３５】
（変形例）
図１０は、受変電システム１００の変形例の概略を示す図である。受変電システム１００に設けられる自動制御装置のうち少なくとも１台は、他の自動制御装置の増設用端子から延びるケーブルに接続されるように構成されてもよい。図１０の例では、現用系の自動制御装置１０ａの筐体には、増設用端子１４が設けられている。入出力回路１２から制御装置１３に接続されている各ケーブルと同様の信号が通るケーブルが、入出力回路１２から増設用端子１４に接続される。冗長系の自動制御装置２０ａの筐体には、増設用端子２４が設けられている。増設用端子１４と増設用端子２４との間もケーブルで接続される。冗長系の自動制御装置２０ａでは、増設用端子２４と制御装置２３とがケーブルで接続される。このように構成されることによって、受変電設備３０から自動制御装置が設置される場所まで引き回されるケーブルの量を削減することが可能となる。
【００３６】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、停復電制御の実現に要する人手のコストを低減することができる。
【００３７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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、変更を行うことができる。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同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００３８】
１００…受変電システム、１０…現用系の自動制御装置、１１…表示装置、１２…入出力回路、１３…制御装置、１３１…通信部、１３２…記憶部、１３３…制御部、１４…増設用端子、２０…冗長系の自動制御装置、２１…表示装置、２２…入出力回路、２３…制御装置、２３１…通信部、２３２…記憶部、２３３…制御部、２４…増設用端子、３０…受変電設備、３１…発電機、４０…負荷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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