(57)【要約】【課題】電源供給が期待できない系統地点においても運用可能な系統情報収集装置及び該装置を用いた系統情報監視方法を提供する。【解決手段】系統情報収集装置は、電力系統に生じる電気量を定電流源として取り出す電源回路１ａと、変流器７により計測された電力系統の電気量をＡ／Ｄ変換し、光信号へ変換するための電気信号を出力する信号制御回路３と、信号制御回路３より出力される電気信号を受信して光信号へと変換し出力する光送信回路５と、を備える。また、電源回路１ａは、一次側より入力される電流を巻数比に応じて二次側へ出力する変流器１１と、変流器１１の出力を全波整流する整流回路１３と、全波整流された電流を積分充電する積分充電用コンデンサ１５と、充電された電圧を電源電圧として信号制御回路３及び光送信回路５へ供給する電源供給回路１７とを備える。【選択図】図２
2014027786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に生じる電気量を定電流源として取り出す電源回路と、変流器により計測された電力系統の電気量をＡ／Ｄ変換し、光信号へ変換するための電気信号を出力する信号制御回路と、該信号制御回路より出力される電気信号を受信して光信号へと変換し出力する光送信回路と、を備える系統情報収集装置であって、
前記電源回路は、一次側より入力される電流を巻数比に応じて二次側へ出力する変流器と、該変流器の出力を全波整流する整流回路と、全波整流された電流を積分充電する積分充電用コンデンサと、充電された電圧を電源電圧として前記信号制御回路及び前記光送信回路へ供給する電源供給回路とを備える系統情報収集装置。
【請求項２】
前記電力系統から導入される複数の電気量に対応して、前記変流器及び前記整流回路をそれぞれ複数個並列に前記電源回路内に設けた請求項１記載の系統情報収集装置。
【請求項３】
前記積分充電用コンデンサと前記電源供給回路との間に、該電源供給回路が動作を停止した場合に前記積分充電用コンデンサの充電を行い、前記電源供給回路が動作を開始した場合に前記積分充電用コンデンサの充電を停止するスイッチング回路を備える請求項１又は２記載の系統情報収集装置。
【請求項４】
前記電力系統に、請求項３記載の系統情報収集装置及び主装置を配置し、前記電力系統に流れる電気量が前記系統情報収集装置の連続動作に対して不足する場合においても、前記系統情報収集装置より間欠的に送信される電気量データを主装置に受信させて処理させることにより、系統情報収集装置の健全性を監視する系統情報監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電源供給が期待できない系統地点においても運用可能な系統情報収集装置及び該装置を用いた系統情報監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、系統情報収集装置は、電力系統に主装置とともに適用され、取り込んだ系統の電気量をＡ／Ｄ変換し、伝送網を介して主装置へ伝送する。一方、主装置は、系統情報収集装置より送られる情報に基づいて系統の状態を監視し、系統異常が発生したときは瞬時に動作し電力系統の保護を行っている。
【０００３】
従来の系統情報収集装置に関して、データ取込手段によって系統状態を取り込み、系統認識手段によって取り込んだ系統状態が定常的な運用系統と一致しているか否かを判定し、系統状態集約手段によって系統状態の認識情報を変電所の系統種別に集約して、その結果を系統状態集約表示器に変電所毎に表示するものがある。
【０００４】
しかしながら、上記装置等の従来の系統情報収集装置を動作させるためには、電気所構内、変電所構内などの他装置からの電源供給を受けることを前提としており、他装置からの電源供給を期待できない電力系統地点では設置ができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−３４４１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、電源供給が期待できない系統地点においても運用可能な系統情報収集装置及び該装置を用いた系統情報監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態の系統情報収集装置は、電力系統に生じる電気量を定電流源として取り出す電源回路と、変流器により計測された電力系統の電気量をＡ／Ｄ変換し、光信号へ変換するための電気信号を出力する信号制御回路と、該信号制御回路より出力される電気信号を受信して光信号へと変換し出力する光送信回路と、を備える系統情報収集装置であって、前記電源回路は、一次側より入力される電流を巻数比に応じて二次側へ出力する変流器と、該変流器の出力を全波整流する整流回路と、全波整流された電流を積分充電する積分充電用コンデンサと、充電された電圧を電源電圧として前記信号制御回路及び前記光送信回路へ供給する電源供給回路とを備える。
【０００８】
また、本発明の実施形態の系統情報監視方法は、前記電力系統に、前記系統情報収集装置及び主装置を配置し、前記電力系統に流れる電気量が前記系統情報収集装置の連続動作に対して不足する場合においても、前記系統情報収集装置より間欠的に送信される電気量データを主装置に受信させて処理させることにより、系統情報収集装置の健全性を監視する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る系統情報収集装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１の系統情報収集装置の電源回路の部分の詳細を示すブロック図である。
【図３】図１の系統情報収集装置の信号制御回路の部分の詳細を示すブロック図である。
【図４】系統情報収集装置が連続動作するのに十分な電気量が電力系統に発生している場合でのコンデンサ両端の充電電圧と系統情報収集装置の動作／停止状態との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る系統情報収集装置の電源回路の部分の詳細を示すブロック図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る系統情報収集装置の電源回路の部分の詳細を示すブロック図である。
【図７】図６に示す系統情報収集装置を電力系統に適用した構成を示す概略図である。
【図８】電力系統に系統情報収集装置が連続動作するのに不十分な電気量が発生している場合のコンデンサ両端の充電電圧と系統情報収集装置の動作／停止状態との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１１】
［第１の実施形態］
（構成）
図１に、本発明の第１の実施形態に係る系統情報収集装置の全体構成を示す。この系統情報収集装置１０は、電力系統に生じる電気量を定電流源として取り出す電源回路１ａ、変流器により計測された電力系統の電気量をＡ／Ｄ変換し、光信号へ変換するための電気信号を出力する信号制御回路３、信号制御回路３より出力される電気信号を受信して光信号へと変換し出力する光送信回路５、及び電力系統の電気量を計測するための計測用変流器７、で構成される。以下、構成要素毎に説明する。
【００１２】
（電源回路１ａ）
図２に、系統情報収集装置１０における電源回路１ａの詳細を示す。電源回路１ａは、一次側より入力される電流を巻数比に応じて二次側へ出力する変流器１１（ＣＴ１−ａ）、変流器１１（ＣＴ１−ａ）の出力を全波整流する整流回路１３（Ｚ）、全波整流された電流を積分充電する積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）、及び一定の電圧を供給する電源供給回路１７（ＩＣ１）で構成されている。
【００１３】
（信号制御回路３）
図３に、系統情報収集装置１０における信号制御回路３の詳細を示す。信号制御回路３は、計測用変流器７からの出力波形のノイズを除去するフィルタ３１、電気量をＡ／Ｄ変換する変換素子３３、及び信号を制御する制御用回路３５で構成される。
【００１４】
（光送信回路５）
光送信回路５は、信号制御回路３より出力される電気信号を受信し、そのデータを光信号へ変換し出力する回路である。光送信回路５は、光を出力する手段とそれに流れる電流を制御する手段で構成される。
【００１５】
（動作）
次に、本実施形態の系統情報収集装置１０の動作について図２に従って説明する。まず、電力系統に発生する電気量が変流器１１（ＣＴ１−ａ）、計測用変流器７（ＣＴ１−ｂ）の一次側に入力されると、巻数比に応じた電流が二次側に出力される。変流器１１（ＣＴ１−ａ）の二次側に出力された電流は、整流回路１３（Ｚ）により正成分へ全波整流され、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）に積分充電される。このため、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）両端の電圧は上昇する。
【００１６】
図４に示すように、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）両端の電圧が電源供給回路１７（ＩＣ１）の動作可能な値まで上昇した時、信号制御回路３と光送信回路５へ一定の電圧が供給され、系統情報収集装置１０が動作状態となる。
【００１７】
ここで、本実施形態の系統情報収集装置１０が連続動作するのに十分な電気量が変流器１１（ＣＴ１−ａ）の一次側に入力された場合は、電源供給回路（ＩＣ１）１７は、信号制御回路３と光送信回路５が連続動作するのに十分な電源を供給可能である。このため、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）の両端の電圧が図４に示す電源供給回路１７（ＩＣ１）の動作電圧以上になった時点で連続的に系統情報収集装置１０は動作状態となる。これにより、計測用変流器７（ＣＴ１−ｂ）を用いて電力系統に生じている電気量を計測し、信号制御回路３によりＡ／Ｄ変換し、光送信回路５により光データへ変換された計測情報を送信することができる。
【００１８】
（効果）
以上のように、本実施形態による系統情報収集装置１０では、動作するための電源を他装置からではなく、電力系統に発生する電流を利用して取り出すことにより、電源供給を受けられない電力系統地点でも、電力系統に生じている電気量を定電流源として取り出すことにより運用することが可能となる。
【００１９】
［第２の実施形態］
（構成）
図５に、本発明の第２の実施形態に係る系統情報収集装置の構成を示す。
本実施形態の系統情報収集装置２０は、電源回路１ｂ、信号制御回路３、光送信回路５、及び計測用変流器７で構成される。電源回路１ｂ以外は第１の実施形態の系統情報収集装置１０と同様であるため、説明を省略する。
【００２０】
本実施形態の系統情報収集装置２０の電源回路１ｂは、一次側に入力される電流を巻数比に応じて二次側へ電流を出力する３つの変流器１１ａ（ＣＴ１−ａ），１１ｂ（ＣＴ２），１１ｃ（ＣＴ３）、これらの変流器１１ａ（ＣＴ１−ａ），１１ｂ（ＣＴ２），１１ｃ（ＣＴ３）の出力をそれぞれ全波整流する３つの全波整流回路１３ａ（Ｚ１），１３ｂ（Ｚ２），１３ｃ（Ｚ３）、全波整流された電流を積分充電する積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）、及び電源供給回路１７（ＩＣ１）で構成される。
【００２１】
即ち、本実施形態の系統情報収集装置２０は、３つの変流器１１ａ（ＣＴ１−ａ），１１ｂ（ＣＴ２），１１ｃ（ＣＴ３）、及び３つの全波整流回路１３ａ（Ｚ１），１３ｂ（Ｚ２），１３ｃ（Ｚ３）を用いた点が第１の実施形態の系統情報収集装置１０と異なっている。
【００２２】
（動作）
次に、本実施形態の系統情報収集装置２０の動作について図５に従って説明する。まず、電力系統に発生する電気量が変流器１１ａ（ＣＴ１−ａ）、変流器１１ｂ（ＣＴ２），変流器１１ｃ（ＣＴ３）の一次側に入力されると、巻数比に応じた電流が二次側に出力される。変流器１１ａ（ＣＴ１−ａ）、変流器１１ｂ（ＣＴ２），変流器１１ｃ（ＣＴ３）の二次側に出力された電流は、全波整流回路１３ａ（Ｚ１）、全波整流回路１３ｂ（Ｚ２）、全波整流回路１３ｃ（Ｚ３）により正成分へ全波整流される。全波整流回路１３ａ（Ｚ１）、全波整流回路１３ｂ（Ｚ２）、全波整流回路１３ｃ（Ｚ３）より全波整流された電流は並列に接続されているため、その総和電流が積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）により積分充電され、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）両端の電圧は上昇する。
【００２３】
積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）両端の電圧が電源供給回路１７（ＩＣ１）の動作可能な値まで上昇した時、信号制御回路３と光送信回路５へ一定の電圧が供給され、系統情報収集装置２０は動作状態となる。これにより、計測用変流器７（ＣＴ１−ｂ）を用いて電力系統に生じている電気量を計測し、信号制御回路３によりＡ／Ｄ変換し、光送信回路５により光データへ変換された計測情報を主装置へ送信することができる。
【００２４】
（効果）
本実施形態の系統情報収集装置２０は、電源回路１ｂ内に変流器１１及び全波整流回路１３を、図５に示すように複数（３つ）設けることにより、第１の実施形態のような単独の場合よりも低電気量の入力で目的とする電圧値を供給することができる。
【００２５】
よって、本実施形態による系統情報収集装置２０によれば、電源供給を受けられない電力系統地点でも、電力系統に生じている微小な電気量を多相入力し、定電流源として取り出すことにより運用することが可能となる。
【００２６】
［第３の実施形態］
（構成）
図６に、本発明の第３の実施形態に係る系統情報収集装置の構成を示す。
本実施形態の系統情報収集装置３０は、電源回路１ｃ、信号制御回路３、光送信回路５、及び計測用変流器７で構成される。電源回路１ｃ以外は第１の実施形態の系統情報収集装置１０と同様であるため、説明を省略する。
【００２７】
本実施形態の系統情報収集装置３０の電源回路１ｃは、一次側に入力される電流を巻数比に応じて二次側へ出力する変流器１１（ＣＴ１−ａ）、変流器１１（ＣＴ１−ａ）の出力を全波整流する全波整流回路１３（Ｚ）、全波整流された電流を積分充電する積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）、一定電圧を供給する電源供給回路１７（ＩＣ１）、及び、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）の電圧を監視し、動作電圧以上であれば電源供給回路１７（ＩＣ１）へ定電圧出力供給指令を、停止電圧以下であれば定電圧出力停止指令を出力するスイッチング回路１９（ＩＣ２）により構成される。
【００２８】
スイッチング回路１９（ＩＣ２）は、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ)両端の電圧が電源供給回路１７（ＩＣ１）が動作するのに十分ではない値まで降下したことを確認した場合、電源供給回路１７（ＩＣ１）に対し停止指令を出力し、停止出力指令を受けている間に積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）の充電を行い、再び積分充電用コンデンサ両端の電圧が電源供給回路１７（ＩＣ１）が動作をするのに十分な値まで上昇したことを確認した場合、電源供給回路１７に対し動作指令を出力するように構成されたＩＣ回路である。
【００２９】
系統情報収集装置３０は、図７に示すように電力系統の近傍に配置され、電力系統に発生している電気量の計測データを、主装置５０へと送信する装置である。
【００３０】
主装置５０は、外部電源装置６０により電源供給を受けられる場所で運用され、系統情報収集装置３０より送信される電力系統の計測データを受信し、リレー演算や系統情報収集装置３０の健全性の監視を行う装置である。
【００３１】
（動作）
次に、本実施形態の系統情報収集装置３０の動作について、系統情報収集装置３０が連続動作するのに不十分な電気量が電力系統に発生している場合を例にして、図６及び図８に従って説明する。この場合、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）両端の電圧が図８に示すスイッチング回路１９（ＩＣ２）のスイッチング電圧（ＯＮ）に達したとき、電源供給回路１７（ＩＣ１）に対し信号制御回路３と光送信回路５への定電圧供給を開始するように指令を出力する。
【００３２】
積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）両端の電圧は、信号制御回路３と光送信回路５の負担により電圧降下が発生し、図８に示すスイッチング回路１９（ＩＣ２）のスイッチング電圧（ＯＦＦ）まで降下する。スイッチング回路１９（ＩＣ２）が電源供給回路１７（ＩＣ１）に対し定電圧供給停止指令を出力したことにより負担が切り離され、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）は充電を再開し、積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）両端の電圧が再度スイッチング回路１９（ＩＣ２）のスイッチング電圧（ＯＮ）に到達したとき、スイッチング回路１９（ＩＣ２）は電源供給回路１７（ＩＣ１）に対し定電圧供給指令を出力し、電源供給回路１７（ＩＣ１）は定電圧の供給を再開する。電源供給回路１７（ＩＣ１）及びスイッチング回路１９（ＩＣ２）は上記動作を繰り返すことにより、図８に示すように、系統情報収集装置３０を間欠的に動作させることができる。
【００３３】
このため、系統情報収集装置３０の動作状態は、図８に示すように動作と停止を一定周期で遷移する。これにより、間欠的に系統情報収集装置３０は動作することになり、計測用変流器７（ＣＴ１−ｂ）により計測された電力系統に発生している電気量を一定時間、一定周期に主装置５０へ送信することが可能となる。
【００３４】
（効果）
以上のように、系統情報収集装置３０の電源回路１ｃへスイッチング機能を付加することにより、系統情報収集装置３０が連続動作するのに不十分な電気量が電力系統に発生している場合でも、間欠的に系統情報を主装置５０へ送信可能となる。
【００３５】
また、主装置５０にて系統情報収集装置３０から送信されてくるデータを受信・処理することにより、外部電源より常時電源供給を受けられない系統地点に設置されている系統情報収集装置３０の健全性を監視することが可能となる。
【００３６】
[他の実施形態]
（１）上記の第２の実施形態では、変流器１１（ＣＴ）と全波整流回路１３（Ｚ）の個数を３つとしたが、任意の数に増設することが可能であり、個数には限られない。
【００３７】
（２）第２の実施形態の系統情報収集装置２０と第３の実施形態の系統情報収集装置３０とを組み合わせることができる。すなわち、図５に示す系統情報収集装置２０の積分充電用コンデンサ１５（Ｃ）と電源供給回路１７（ＩＣ１）との間に、図６に示すスイッチング回路１９（ＩＣ２）を設けることができる。これにより、低電気量の入力で電圧値を供給することができ、かつ連続動作するのに不十分な電気量が電力系統に発生している場合でも、間欠的に系統情報を主装置５０へ送信可能となる。
【００３８】
（３）以上、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】
【００３９】
１ａ，１ｂ，１ｃ…電源回路
３…信号制御回路
５…光通信回路
７…変流器（ＣＴ１−ｂ）
１０…系統情報収集装置
１１…変流器（ＣＴ１−ａ）
１１ａ…変流器（ＣＴ１−ａ）
１１ｂ…変流器（ＣＴ２）
１１ｃ…変流器（ＣＴ３）
１３…全波整流回路（Ｚ）
１３ａ…全波整流回路（Ｚ１）
１３ｂ…全波整流回路（Ｚ２）
１３ｃ…全波整流回路（Ｚ３）
１５…積分充電用コンデンサ（Ｃ）
１７…電源供給回路（ＩＣ１）
１９…スイッチング回路（ＩＣ２）
２０…系統情報収集装置
３０…系統情報収集装置
３１…フィルタ
３３…変換素子
３５…制御用回路
５０…主装置
６０…外部電源装置
【図１】
2014027786.tif 000003
【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】
2014027786.tif 000008
【図７】
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【図８】
2014027786.tif 000010