(57)【要約】【課題】ハードウェアの健全性を容易に評価できるマージングユニットを提供する。【解決手段】電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットは、電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する処理部と、試験用信号を発生する信号発生部と、処理部が試験用信号を処理することで得られる結果を、試験用信号に基づいて評価することで、処理部の健全性を判断する判断部とを含む。【選択図】図２
2014055800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットであって、
前記電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する処理部と、
試験用信号を発生する信号発生部と、
前記処理部が前記試験用信号を処理することで得られる結果を、前記試験用信号に基づいて評価することで、前記処理部の健全性を判断する判断部とを備える、マージングユニット。
【請求項２】
前記処理部は、
アナログ信号をデジタル信号に変換する入力処理部と、
前記入力処理部からのデジタル信号を信号処理するデータ処理部とを含み、
前記信号発生部は、予め取得された試験用データに基づいて、アナログ信号としての前記試験用信号を発生するとともに、発生した試験用信号を前記入力処理部へ入力し、
前記判断部は、前記データ処理部による処理結果と前記試験用データとを比較する比較部を含む、請求項１に記載のマージングユニット。
【請求項３】
前記入力処理部は、入力信号として、前記電力系統から取得されるアナログ信号と前記試験用信号とを選択するための切替部をさらに含む、請求項２に記載のマージングユニット。
【請求項４】
前記処理部は、前記データ処理部による処理結果を外部装置へ伝送するための伝送信号に変換する出力処理部をさらに含み、
前記判断部は、前記出力処理部から出力される前記伝送信号から前記データ処理部による処理結果を復元する復元部をさらに含む、請求項２または３に記載のマージングユニット。
【請求項５】
前記処理部は、デジタル信号を信号処理するデータ処理部を含み、
前記信号発生部は、予め取得された試験用データに基づいて、デジタル信号としての前記試験用信号を発生するとともに、発生した試験用信号を前記データ処理部へ入力し、
前記判断部は、前記データ処理部による処理結果と前記試験用データとを比較する比較部を含む、請求項１に記載のマージングユニット。
【請求項６】
前記処理部は、アナログ信号をデジタル信号に変換して前記データ処理部へ出力する入力処理部をさらに含み、
前記入力処理部は、前記データ処理部へ出力する信号を、前記電力系統から取得されるアナログ信号を変換して得られるデジタル信号との間で選択するための切替部をさらに含む、請求項５に記載のマージングユニット。
【請求項７】
前記処理部は、前記データ処理部による処理結果を外部装置へ伝送するための伝送信号に変換する出力処理部をさらに含み、
前記判断部は、前記出力処理部から出力される前記伝送信号から前記データ処理部による処理結果を復元する復元部をさらに含む、請求項５または６に記載のマージングユニット。
【請求項８】
前記処理部は、
アナログ信号をデジタル信号に変換する入力処理部と、
前記入力処理部からのデジタル信号を信号処理するデータ処理部とを含み、
前記信号発生部は、予め取得された試験用データに基づいて、デジタル信号としての前記試験用信号を発生し、
前記入力処理部は、
前記電力系統から取得される少なくとも１つのアナログ信号および前記試験用信号から１つの信号を所定順序で選択切替えする選択部と、
前記選択部により選択される信号をデジタル信号に変換するデジタル変換部とを含み、
前記判断部は、前記選択部により前記試験用信号が選択された際の前記データ処理部による処理結果と前記試験用データとを比較する比較部を含む、請求項１に記載のマージングユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統から電流や電圧の情報を取得するとともに、電力系統や電力設備に故障が発生した場合に、当該故障を検知するとともに、当該故障を電力系統から切り離すために保護リレー装置が用いられる。このような保護リレー装置は、高い信頼性が必要であり、出荷前または運用中において各種の性能確認試験が行なわれる。
【０００３】
特開２０１１−１５５７７９号公報（特許文献１）は、試験機能を具備した電力用デジタル保護リレー装置を開示する。この電力用デジタル保護リレー装置では、系統故障時の電圧波形や電流波形のデータ及び系統側の機器条件等の入力条件をあらかじめ書き込みしたメモリがデジタルリレー内部に設けられている。そして、系統側から取り込みするアナログ入力量か、メモリに書き込みしてある波形データのいずれかを読み出すように、外部から切替え可能な切替えスイッチが設けられている。リレー装置の検証を実施する場合には、切替えスイッチが波形データのメモリ側に切替えられ、メモリに書き込まれている波形データを保護リレーのサンプリング周期で逐次読み出し、この読出したデータに従って、リレーの演算を実施することで、模擬送電線等を利用して、系統故障を模擬した電流，電圧波形を外部から印加した場合と同様の効果が得られるようになっている。あるいは、上記切替えスイッチをアナログフィルターの前段に設けるなどして、検証範囲をアナログ回路まで広げることもできる（特に、段落［００２０］，［００２４］および図４，８等参照）。
【０００４】
ところで、近年の情報通信技術の進歩に伴って、電力系統に係る設備についてもネットワーク化が進んでいる。このようなネットワーク化の一つとして、分散型の保護制御システムが実用化されている。この保護制御システムは、典型的には、電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集する１または複数のマージングユニットと、これらのマージングユニットからの情報に基づいて、電力系統を保護、制御、監視するための演算装置とからなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５５７７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のようなマージングユニットについても出荷前または運用中において性能確認試験を行なう必要がある。しかしながら、電力系統の情報を収集する機能が主たる機能であるマージングユニットについては、その性能（典型的には、マージングユニット自体の健全性）を評価するための適切な手段が存在しなかった。
【０００７】
上述の特開２０１１−１５５７７９号公報（特許文献１）に記載の発明は、電力用デジタル保護リレー装置に搭載された保護機能についての試験機能に向けられている。すなわち、特許文献１に記載の発明は、故障時の過渡的な波形条件を模擬することで、搭載されているリレー演算機能を評価することをその目的としている。そのため、特許文献１に記載の発明は、簡易的な手法を用いて、模擬送電線の故障波形をリレー入力へ印加する構成を解決手段として採用している。リレー演算機能を評価するためには、例えば、系統故障を模擬した電圧波形および電流波形を、故障前の数１００ｍｓ、故障中の数１００ｍｓ、および故障後の数１００ｍｓの合計１秒以上に亘ってメモリ内に格納しておく必要がある。さらに、それぞれのリレー演算機能のロジックを評価するためには、系統故障を模擬する波形を１００ケース以上用意しておく必要がある。そのため、試験対象の故障モード毎に異なる波形データを用意する必要があり、同時に、それらを格納するための大容量のメモリが必要となる。そのため、この構成および方法は、マージングユニット自体の健全性を評価するという目的には適していない。
【０００８】
また、特許文献１に記載の発明は、リレー演算機能のアルゴリズムを実現するソフトウェアの検証をその主たる目的としており、リレー演算機能に係るアルゴリズムを検証する必要のないマージングユニットの試験、すなわちハードウェアの健全性を評価する試験としては、その内容および手順が複雑すぎるという課題もある。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ハードウェアの健全性を容易に評価できるマージングユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある局面に従えば、電力系統から少なくとも電流または電圧の情報を収集するマージングユニットが提供される。マージングユニットは、電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する処理部と、試験用信号を発生する信号発生部と、処理部が試験用信号を処理することで得られる結果を、試験用信号に基づいて評価することで、処理部の健全性を判断する判断部とを含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、マージングユニットにおけるハードウェアの健全性を容易に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態に従うマージングユニットを含む保護制御システムの全体構成を示す模式図である。
【図２】本実施の形態に従うマージングユニットの機能構成を示す模式図である。
【図３】実施の形態１に従うマージングユニットの構成を示す模式図である。
【図４】実施の形態１に従うマージングユニットにおける試験用信号の発生処理を説明するための模式図である。
【図５】実施の形態２に従うマージングユニットの構成を示す模式図である。
【図６】実施の形態３に従うマージングユニットの構成を示す模式図である。
【図７】実施の形態４に従うマージングユニットの構成を示す模式図である。
【図８】実施の形態５に従うマージングユニットの構成を示す模式図である。
【図９】実施の形態６に従うマージングユニットの構成を示す模式図である。
【図１０】実施の形態７に従うマージングユニットの構成を示す模式図である。
【図１１】実施の形態７に従うマージングユニットにおけるデジタルデータの抽出処理を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１４】
［Ａ．全体システム構成］
まず、本発明の実施の形態に従うマージングユニット（Merging Unit：以下「ＭＵ」とも記す。）を含む保護制御システムの全体構成について説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に従うマージングユニットを含む保護制御システムの全体構成を示す模式図である。図１を参照して、保護制御システム１は、変電所や配電所等に設けられ、電力系統の情報を収集するとともに、収集した情報に基づいて、電力系統の保護、制御、監視等の処理を実行する。より具体的には、保護制御システム１は、電力系統から電流や電圧などの情報を収集する複数のマージングユニット１０−１〜１０−５（以下、「マージングユニット１０」と総称する場合もある。）と、電力系統の保護、制御、監視するための複数の演算装置（Intelligent Electric Device：以下「ＩＥＤ」とも称す。）２０−１〜２０−Ｎ（以下、「ＩＥＤ２０」と総称する場合もある。）とを含む。マージングユニット１０−１〜１０−５とＩＥＤ２０−１〜２０−Ｎとの間は、プロセスバス２２を介して、互いにデータ通信可能になっている。一般的に、保護制御システム１においては、用途（例えば、保護の対象や制御の対象毎）に応じて複数のＩＥＤ２０が配置される。このような用途別のＩＥＤとしては、例えば、保護機能を実現する保護ＩＥＤや、制御機能を実現する制御ＩＥＤが挙げられる。
【００１６】
各マージングユニット１０は、収集した電力系統からの情報を対応のＩＥＤ２０へ送出する。ＩＥＤ２０は、それぞれのマージングユニット１０からの情報に基づいて、電力系統の保護、制御、監視等の処理を実行する。より具体的には、ＩＥＤ２０は、保護機能の一例として、予め設定されたリレー演算ロジックが成立するかを所定周期で判断するとともに、リレー演算ロジックが成立すると、対応する遮断器に対してトリップ信号を出力する。このトリップ信号は、プロセスバス２２を介して伝送されてもよい。また、ＩＥＤ２０は、制御機能の一例として、電力系統における開閉器の投入／開放などの指令を出力することもできる。さらに、ＩＥＤ２０は、監視機能の一例として、何らかの系統故障が発生した場合に、その前後における電力系統の情報をロギングすることもでき、また、電力系統の状態をリアルタイムで出力することもできる。例えば、ＩＥＤ２０は、ステーションバス２４を介して、変電所自動化システム（Substation Automation System：ＳＡＳ）装置２６および遠方監視制御装置２８と接続される。ＩＥＤ２０は、変電所自動化システム装置２６へ電力系統の情報を出力することもでき、また、遠方監視制御装置２８を介して、対象の電力設備から離れた遠方制御所３０へ電力系統の情報を出力することもできる。さらに、ＩＥＤ２０には、上述した処理以外の任意の処理を実装することもできる。例えば、ＩＥＤ２０を用いて、変電所自動化システム装置２６に相当する機能を実現してもよい。
【００１７】
図１には、電力設備の一例として、電力系統を構成する電力送電線２を介して変圧器３の一次側へ電力が供給され、変圧器３によって電圧変換（降圧）されて得られた電力が供給線４を介して、母線５へ供給される構成を示す。母線５には、複数の配電線が接続されており、それぞれの配電線を介して負荷へ電力が供給される。保護制御システム１は、このような電力設備を保護、制御、監視する。
【００１８】
具体的には、電力送電線２には、遮断器６−１が設けられるとともに、変流器（Current Transformer：ＣＴ）７−１および計器用変圧器（Potential Transformer：ＰＴ／Voltage Transformer：ＶＴ）８−１が設けられている。変流器７−１は、電力送電線２を流れる電流の情報（電流波形）を測定する。計器用変圧器８−１は、電力送電線２に生じる電圧の情報（電圧波形）を測定する。説明の便宜上図示していないが、三相交流の場合には、各相について、計器用変圧器を設けてもよい。変流器７−１および計器用変圧器８−１のそれぞれが測定した情報は、マージングユニット１０−１へ入力される。すなわち、マージングユニット１０−１は、電力送電線２を流れる電流の情報および電力送電線２に生じる電圧の情報を収集する。
【００１９】
同様に、供給線４には、遮断器６−２が設けられるとともに、変流器７−２および計器用変圧器８−２が設けられている。変流器７−２および計器用変圧器８−２のそれぞれが測定した情報は、マージングユニット１０−２へ入力される。
【００２０】
母線５には、複数の配電線が接続されており、それぞれの配電線には、遮断器６−３，６−４，６−５が設けられるとともに、対応する負荷または途中の配電経路での故障を検知できるように、変流器７−３，７−４，７−５および計器用変圧器８−３，８−４，８−５がそれぞれ設けられている。変流器７−３，７−４，７−５および計器用変圧器８−３，８−４，８−５の各々が測定した情報は、配電線毎にマージングユニット１０−３〜１０−５へそれぞれ入力される。すなわち、マージングユニット１０−３〜１０−５は、母線５に接続される各配電線を流れる電流の情報および各配電線に生じる電圧の情報を収集する。
【００２１】
［Ｂ．マージングユニットの概要］
次に、本実施の形態に従うマージングユニット１０の概要について説明する。図２は、本実施の形態に従うマージングユニット１０の機能構成を示す模式図である。図２を参照して、電力送電線や母線などに設けられた変流器７および／または計器用変圧器８からの測定値（アナログ信号）がマージングユニット１０へ入力される。マージングユニット１０は、電力系統の電流情報および／または電圧情報を収集し、収集した情報を示すデジタルデータを（通常、Ｂａｙ（Ｂａｙ：例えば、ＧＩＳ（Gas Insulated Substation）では支柱などで分離される区画を示す）単位に設置される）ＩＥＤ２０へ外部出力する。すなわち、電力系統の保護、制御、監視等に必要な情報は、マージングユニット１０で集合される。このデジタルデータとしては、典型的には、測定値をサンプリング時間毎に直列に並べたシリアルデータが用いられる。言い換えれば、マージングユニット１０は、電力系統の電流波形信号および／または電圧波形信号を入力とし、デジタル変換後にシリアルデータとして通信回線（プロセスバス２２）を介して出力する。
【００２２】
上述したように、デジタルデータは、プロセスバス２２を介して、ＩＥＤ２０へ伝達され、電力系統の保護、制御、監視等の入力信号として用いられる。プロセスバス２２は、電気信号の形でデータを伝送する構成であってもよいが、本実施の形態においては、光ファイバを用いて光信号の形でデータを伝送する構成であるとする。
【００２３】
本実施の形態に従うマージングユニット１０は、自己のハードウェアの健全性を評価するための試験機能および／または監視機能を搭載している。より具体的には、マージングユニット１０は、処理部１２と、信号発生部１４と、判断部１６とを含む。処理部１２は、電力系統から取得されるアナログ信号を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する。信号発生部１４は、試験指示に従って、試験用信号を発生する。判断部１６は、処理部１２が試験用信号を処理することで得られる結果を、試験用信号に基づいて評価することで、処理部１２の健全性を評価する。そして、判断部１６は、健全性の判断結果を出力する。
【００２４】
後述するように、処理部１２は、アナログ信号を受信する入力変換部、Ａ／Ｄ（Analog to Digital：アナログ／デジタル）変換部、データ制御部、Ｅ／Ｏ（Electrical to Optical：電気／光）変換部などで構成される。処理部１２を構成するＡ／Ｄ変換部のサンプリングタイミングおよび／またはサンプリング周期については、ＩＥＤ２０からの同期信号によって制御される。
【００２５】
本実施の形態に従うマージングユニット１０は、処理部１２を構成するコンポーネントの全部または一部の性能確認試験を自動的に行なうことのできる試験／監視部１８（信号発生部１４および判断部１６）を有する。この性能確認試験については、出荷前に限らず、運用中に行なうような構成を採用することもできる。すなわち、運用中に健全性を常時監視する機能として実装することもできる。以下、本実施の形態に従うハードウェアの試験機能および／または監視機能が搭載されたマージングユニット１０について、いくつかの実装例を説明する。
【００２６】
［Ｃ．実施の形態１］
実施の形態１として、アナログ信号の入力からデジタルデータ（光信号）の出力までに関与するハードウェアの健全性を評価できる試験機能を搭載したマージングユニット１０Ａについて説明する。
【００２７】
（ｃ１：構成）
図３は、実施の形態１に従うマージングユニット１０Ａの構成を示す模式図である。図３を参照して、マージングユニット１０Ａは、処理部１２Ａと、信号発生部１４Ａと、判断部１６Ａとを含む。これらの構成は、図２に示す処理部１２、信号発生部１４、および判断部１６とそれぞれ対応するが、他の実施の形態との区別のため、便宜上「Ａ」といった追加の符号を付している。他の実施の形態においても同様である。
【００２８】
処理部１２Ａは、電力系統から取得されるアナログ信号（典型的には、電流信号および／または電圧信号）を処理して電力系統の状態を示すデジタルデータを出力する。処理部１２Ａは、入力変換部１２１と、アナログフィルター１２２と、Ａ／Ｄ変換部１２３と、データ処理部１２４と、Ｅ／Ｏ変換部１２５とを含む。データ処理部１２４は、演算部１２４１およびサンプリング制御部１２４２を含む。
【００２９】
図３において、データ処理部１２４は、典型的には、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのプログラマブルなハードウェアデバイスを用いて実現される。あるいは、プロセッサがプログラムを実行することで実現してもよい。その他のコンポーネントは、基本的には、ハードウェア回路で実現されるが、その一部をソフトウェア処理してもよい。また、図３は、マージングユニットの機能構成に着目した模式図であり、複数のコンポーネントが単一の回路（あるいは、デバイス）として実装される場合もある。
【００３０】
入力変換部１２１は、変流器７により測定された電流信号および／または計器用変圧器８により測定された電圧信号を、内部回路を外部から絶縁するとともに、所定範囲内の内部電圧信号に変換して出力する。アナログフィルター１２２は、入力変換部１２１により出力される内部電圧信号から不要な周波数成分（典型的には、高調波成分）を除去する。Ａ／Ｄ変換部１２３は、アナログフィルター１２２で不要な周波数成分が除去された後の内部電圧信号をデジタル信号に変換して出力する。
【００３１】
説明の便宜上、図３には明示していないが、入力変換部１２１およびアナログフィルター１２２については、マージングユニット１０Ａに入力されるアナログ信号の数だけ設けてもよい。その上で、複数のアナログフィルター１２２からそれぞれ出力される複数の内部電圧信号に対して、マルチプレクサ回路（図示せず）などによって所定順序で１つの内部電圧信号を順次選択してＡ／Ｄ変換部１２３へ出力するようにしてもよい。このような構成を採用することで、単一のＡ／Ｄ変換部１２３を用いて、複数のアナログ信号に対応するそれぞれのデジタル信号を得ることができる。
【００３２】
このように、入力変換部１２１、アナログフィルター１２２、およびＡ／Ｄ変換部１２３は、アナログ信号をデジタル信号に変換する入力処理部として機能する。データ処理部１２４は、この入力処理部からのデジタル信号を信号処理する。
【００３３】
より具体的には、演算部１２４１は、Ａ／Ｄ変換部１２３から出力される１または複数のデジタル信号から、プロセスバス２２として規定されるプロトコルに従うデジタルデータを生成する。典型的には、デジタルデータは、プロセスバス２２のプロトコルに従うシリアルデータとして構成され、具体的には、電流信号および／または電圧信号をサンプリング順に一列に並べたデータ構造を有している。デジタルデータとして格納される値は、実際の電力系統の１次値（例えば、電流では単位［ｍＡ］、電圧では単位［１０ｍＶ］）であってもよいし、２次値、または、任意の単位でもよい。さらに、１つのデジタルデータには１つのアナログ信号の情報を含めるようにしてもよいし、複数のアナログ信号の情報を１つのデジタルデータに格納するようにしてもよい。
【００３４】
Ｅ／Ｏ変換部１２５は、データ処理部１２４（演算部１２４１）による処理結果を外部装置へ伝送するための伝送信号に変換する出力処理部として機能する。すなわち、Ｅ／Ｏ変換部１２５は、データ処理部１２４（演算部１２４１）が生成したデジタルデータを光信号に変換し、変換によって得られる光信号を、通信回線（プロセスバス２２）を介して送出する。
【００３５】
Ａ／Ｄ変換部１２３でのＡ／Ｄ変換タイミングは、複数のマージングユニット間でサンプリング同期を必要としない場合には、内部クロック信号によって制御され、あるいは、複数のマージングユニットのサンプリング同期を必要とする場合には、ＩＥＤ２０からの同期信号、または、外部からの時刻同期信号に基づいて制御される。ここでは、例として、ＩＥＤ２０からの同期信号による方式で説明する。すなわち、受信部１２６は、ＩＥＤ２０からの同期信号を受信し、当該受信した同期信号をデータ処理部１２４へ出力する。データ処理部１２４のサンプリング制御部１２４２は、ＩＥＤ２０からの同期信号によって指定されるタイミングに基づいて、Ａ／Ｄ変換の開始やリセットなどの指令、マルチプレクサ回路がある場合にはその入力切替順序を決めるマルチプレクサ用切替制御信号など、すなわちサンプリング制御信号を、Ａ／Ｄ変換部１２３へ与える。ＩＥＤ２０からの同期信号には、Ａ／Ｄ変換部１２３におけるサンプリング周期などの指令を含めてもよい。
【００３６】
実施の形態１に従う試験／監視部１８Ａは、入力変換部１２１、アナログフィルター１２２、Ａ／Ｄ変換部１２３、データ処理部１２４、および、Ｅ／Ｏ変換部１２５の健全性を評価する。
【００３７】
試験／監視部１８Ａの信号発生部１４Ａは、予め取得された試験用データ１４２１に基づいて、アナログ信号としての試験用信号を発生するとともに、発生した試験用信号を入力処理部（入力変換部１２１）へ入力する。試験時には、電力系統からの信号を入力変換部１２１へ入力する回路が開放され、信号発生部１４Ａが発生する試験用信号を入力変換部１２１へ入力する回路が形成される。このとき、信号発生部１４Ａと入力変換部１２１との間には増幅器４０が接続される。増幅器４０は、試験／監視部１８Ａから出力される試験用信号の信号レベルを、変流器７により測定される電流信号および／または計器用変圧器８により測定される電圧信号の信号レベルと一致させるために用いられる。
【００３８】
より具体的には、信号発生部１４Ａは、読込部１４１と、メモリ１４２と、信号合成部１４３と、Ｄ／Ａ（Digital to Analog：デジタル／アナログ）変換部１４４とを含む。読込部１４１は、外部からの試験用データ１４２１を読込み、その読込んだ試験用データ１４２１をメモリ１４２に格納する。メモリ１４２は、試験用データ１４２１を不揮発的に保存する。なお、不揮発的に保存する目的は、電源を切っても再度試験データを読み取らなくてもこのデータを使えるようにするためなので、電源を切らずに試験を進める場合には、不揮発性メモリではなく、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性メモリを採用してもよい。信号合成部１４３は、メモリ１４２に格納された試験用データ１４２１を読出し、試験用データ１４２１によって定義された波形データを所定周期で繰返し出力する。Ｄ／Ａ変換部１４４は、信号合成部１４３から出力される波形データをアナログ信号に変換し、試験用信号として出力する。すなわち、Ｄ／Ａ変換部１４４は、メモリ１４２のデータをＤ／Ａ変換して出力する。
【００３９】
図４は、実施の形態１に従うマージングユニット１０Ａにおける試験用信号の発生処理を説明するための模式図である。図４に示すように、試験用データ１４２１が時間的に繰返し読出されることで、複数サイクルに亘る試験用の波形データが生成される。そのため、開始の振幅値と最終の振幅値とが連続するような波形データが定義される。好ましくは、試験用データ１４２１には、定格周波数の整数サイクル（１サイクル以上）分の波形データが定義される。また、ハードウェアの健全性をより適切に評価できるように、振幅の変化（ダイナミックレンジ）が大きい波形データを定義することが好ましい。
【００４０】
試験用データ１４２１の波形データは、パソコン上で実行されるツールアプリケーションを用いてユーザが任意に設定してもよいし、予め標準的なものを用意して不揮発性メモリに書き込んでおいてもよい。その場合には、読込部１４１の回路を不要にできる。
【００４１】
再度図３を参照して、信号発生部１４Ａが発生した試験用信号（アナログ信号）は、マージングユニット１０Ａの外部に設けられた増幅器４０によって、適切なレベルの電流信号または電圧信号に変換され、試験用入力としてマージングユニット１０Ａ（入力変換部１２１）へ入力される。マージングユニット１０Ａへ入力された電流信号または電圧信号は、入力変換部１２１、アナログフィルター１２２、Ａ／Ｄ変換部１２３、データ処理部１２４、および、Ｅ／Ｏ変換部１２５を経て、デジタルデータとして出力される。判断部１６Ａは、この出力されるデジタルデータに基づいて、処理部１２Ａの健全性を評価する。試験時には、Ｅ／Ｏ変換部１２５からＩＥＤ２０までのプロセスバス２２が開放され、信号発生部１４Ａから送出されるデジタルデータ（光信号）を判断部１６Ａへ入力する回路が形成される。
【００４２】
より具体的には、判断部１６Ａは、Ｏ／Ｅ（Optical to Electrical：光／電気）変換部１６１と、復元部１６２と、比較部１６３とを含む。
【００４３】
Ｏ／Ｅ変換部１６１は、試験用信号（アナログ信号）の入力に応答して出力される光信号（デジタルデータ）を受信し、電気信号に変換して出力する。Ｏ／Ｅ変換部１６１は、通信回線（プロセスバス２２）へ送出されたシリアルデータを受信する回路に相当する。復元部１６２は、出力処理部（Ｅ／Ｏ変換部１２５）から出力される伝送信号（光信号／デジタルデータ）からデータ処理部１２４による処理結果を復元する。具体的には、復元部１６２は、Ｏ／Ｅ変換部１６１からの電気信号から、データ処理部１２４が生成したデジタルデータを復原（再生）する。具体的には、光信号（デジタルデータ）は、プロセスバス２２のプロトコルに従って配置された、複数の電流波形および／または電圧波形を含む場合があり、これを当該プロトコルに従って、電流波形および／または電圧波形の各々へ復元する。
【００４４】
比較部１６３は、データ処理部１２４による処理結果（デジタルデータ）と試験用データ１４２１とを比較する。すなわち、比較部１６３は、メモリ１４２のデータと受信信号との一致性を評価する比較回路である。より具体的には、比較部１６３は、処理結果（デジタルデータ）と、メモリ１４２から読出された試験用データ１４２１が定義する波形データとの一致性を評価する。両者の一致性が良好であれば、処理部１２Ａに係るハードウェアは、健全であると判断できる。そうでなければ、処理部１２Ａに係るハードウェアに不具合があると判断できる。
【００４５】
信号合成部１４３が生成した試験用信号をマージングユニット１０Ａへ入力してから光信号（デジタルデータ）が出力されるまでには、所定の遅延時間を生じ得るが、この遅延時間は、マージングユニット１０Ａのハードウェアに依存した固定値となるので、予測が可能である。比較部１６３は、この遅延時間を考慮して同期させた上で、一致性を評価する。すなわち、比較部１６３は、試験用データ１４２１が定義する波形データを遅延時間分だけ時間的にシフトさせた上で、復元部１６２により復元された電流波形または電圧波形と比較する。
【００４６】
信号合成部１４３による一致性の評価手法としては、各種の方法を採用することができる。例えば、上述のような遅延時間を考慮して同期されている２つの信号波形の各時間における誤差の絶対値を所定サイクル分累積し、当該累積値を一致性に関する値として評価してもよい。あるいは、遅延時間を考慮して同期されている２つの信号波形の各時間における誤差の絶対値の所定サイクル分の最大値をとり、当該最大値を一致性に関する値として評価してもよい。すなわち、当該累積値、または、最大値が所定のしきい値未満である場合には、一致性が高いと判断し、そうでなければ、一致性が低いと判断する。
【００４７】
あるいは、２つの信号波形を波形データの周波数領域において評価してもよい。具体的には、それぞれの信号波形から振幅値および位相の情報を取得し、この取得した振幅値および／または位相を比較することで、一致性を判断してもよい。
【００４８】
さらに、２つの信号波形間の相関係数などを用いてもよい。
以上のように、実施の形態１に従う試験／監視部１８Ａにおける試験時の動作をまとめると次のようになる。読込部１４１によって読み込まれた試験用データ１４２１（定格周波数の整数サイクル分の波形データが定義されている）がメモリ１４２に保存されており、信号合成部１４３は、試験用データ１４２１を繰返し読出すことで波形データを出力する。この波形データは、Ｄ／Ａ変換部１４４によってＤ／Ａ変換された後に、増幅器４０を介して電流波形信号または電圧波形信号へ変換され、マージングユニット１０Ａへ入力される。そして、判断部１６Ａは、マージングユニット１０Ａからの出力を取得して、マージングユニット１０Ａへの入力と出力との間の一致性を評価することで、マージングユニット１０Ａのハードウェアの健全性を評価する。
【００４９】
実施の形態１に従うマージングユニット１０Ａの試験／監視部１８Ａは、アナログ信号を出力する回路と、光信号を受信する回路とを含み、マージングユニット１０Ａへ入力するアナログ信号とマージングユニット１０Ａから出力される光信号との間の一致性を評価する。この一致性の評価に基づいて、マージングユニット１０の性能確認試験が実現される。
【００５０】
（ｃ２：利点）
実施の形態１によれば、マージングユニット１０Ａの内部に試験用データ１４２１を取り込むことで、ハードウェアの健全性の評価（性能確認試験）を自動的に行なうことができる。なお、試験用データ１４２１を外部入力しなくとも、予め設定された試験用データ１４２１を用いて、ハードウェアの健全性を評価するようにしてもよい。
【００５１】
実施の形態１によれば、マージングユニット１０Ａの入力から出力までに関与するハードウェア全体の健全性を評価することができるので、より信頼性を高めることができる。
【００５２】
［Ｄ．実施の形態２］
実施の形態２として、上述の実施の形態１に従うマージングユニット１０Ａに比較して、コストを低減できる構成について説明する。
【００５３】
（ｄ１：構成）
図５は、実施の形態２に従うマージングユニット１０Ｂの構成を示す模式図である。図５を参照して、マージングユニット１０Ｂは、処理部１２Ｂと、信号発生部１４Ｂと、判断部１６Ｂとを含む。処理部１２Ｂおよび信号発生部１４Ｂは、図３に示す処理部１２Ａおよび信号発生部１４Ａと実質的に同一の構成を有する。これに対して、判断部１６Ｂは、図３に示す判断部１６Ａに比較して、Ｏ／Ｅ変換部１６１が取り除かれるとともに、試験時には、データ処理部１２４（演算部１２４１）から出力されるデジタルデータが復元部１６２へ入力されるように構成されている。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００５４】
実施の形態２に従うマージングユニット１０Ｂは、アナログ信号の入力から生成されるデジタルデータ（伝送信号になる前の状態）の出力までに関与するハードウェアの健全性を評価できる試験機能を搭載する。すなわち、復元部１６２は、データ処理部１２４（演算部１２４１）が出力するデジタルデータから、データ処理部１２４による処理結果を復元する。そして、復元部１６２は、その復元した処理結果（デジタルデータ）を比較部１６３へ入力する。比較部１６３は、この復元されたデータ処理部１２４による処理結果と試験用データ１４２１とを比較する。
【００５５】
実施の形態２に従う試験／監視部１８Ｂにおける試験時の動作をまとめると次のようになる。読込部１４１によって読み込まれた試験用データ１４２１がメモリ１４２に保存されており、信号合成部１４３は、試験用データ１４２１を繰返し読出すことで波形データを出力する。この波形データは、Ｄ／Ａ変換部１４４によってＤ／Ａ変換された後に、増幅器４０を介して電流波形信号または電圧波形信号へ変換され、マージングユニット１０Ｂへ入力される。そして、判断部１６Ｂは、マージングユニット１０Ｂでの処理結果を取得して、マージングユニット１０Ｂへの入力と出力との間の一致性を評価することで、マージングユニット１０Ｂのハードウェアの健全性を評価する。
【００５６】
（ｄ２：利点）
実施の形態２によれば、マージングユニット１０Ｂの内部に試験用データ１４２１を取り込むことで、ハードウェアの健全性の評価（性能確認試験）を自動的に行なうことができる。さらに、マージングユニット１０Ｂへ入力するアナログ信号と比較対象となるマージングユニット１０Ｂからの出力として、データ処理部１２４（演算部１２４１）が生成したデジタルデータを用いることで、比較的高価なＥ／Ｏ変換部を削減でき、これによって、実施の形態１に比較してコストを低減できる。
【００５７】
［Ｅ．実施の形態１および２の変形例］
図３に示す実施の形態１に従うマージングユニット１０Ａおよび図５に示す実施の形態２に従うマージングユニット１０Ｂにおいて、試験／監視部１８（試験／監視部１８Ａおよび試験／監視部１８Ｂ）のＤ／Ａ変換部１４４をマージングユニットの外部に設けてもよい。すなわち、試験時には、増幅器４０およびＤ／Ａ変換部１４４をマージングユニットに装着するようにしてもよい。
【００５８】
このような構成を採用することで、試験機能を搭載したマージングユニットのコストをより低減できる。
【００５９】
［Ｆ．実施の形態３］
実施の形態１および２においては、マージングユニットの外部に増幅器４０を設け、試験用信号として模擬の電流信号または電圧信号を入力変換部１２１へ入力するとともに、入力変換部１２１からデジタルデータの出力までに関与するハードウェアの健全性を評価できる試験機能について例示した。
【００６０】
一方で、入力変換部１２１は、基本的には変圧器であり、マージングユニットの他の電子部品と比較して信頼性が高い部品であるので、不良が生じにくい。そのため、実施の形態３においては、入力変換部１２１の後段、すなわちアナログフィルター１２２の前段からデジタルデータの出力までに関与するハードウェアの健全性を評価できる試験機能について説明する。
【００６１】
（ｆ１：構成）
図６は、実施の形態３に従うマージングユニット１０Ｃの構成を示す模式図である。図６を参照して、マージングユニット１０Ｃは、処理部１２Ｃと、信号発生部１４Ｃと、判断部１６Ｃとを含む。処理部１２Ｃは、図３に示す処理部１２Ａに比較して、切替部１２７をさらに含む。信号発生部１４Ｃは、図３に示す信号発生部１４Ａに比較して、試験設定部１４５をさらに含む。試験設定部１４５は、通常時および試験時を切替えるために、切替部１２７に対して切替指令を出力する。判断部１６Ｃは、図３に示す判断部１６Ａと実質的に同一の構成を有する。
【００６２】
マージングユニット１０Ｃにおいて、切替部１２７は、試験設定部１４５からの切替指令に応答して、入力信号として、電力系統から取得されるアナログ信号（典型的には、電流信号および／または電圧信号）と試験用信号とを選択切替する。その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００６３】
実施の形態３に従う試験／監視部１８Ｃにおける動作としては、以下のようになる。切替部１２７は、試験設定部１４５からの切替指令に応答して、通常時は、入力変換部１２１からのアナログ信号をアナログフィルター１２２へ出力し、試験時には、信号発生部１４Ｃからの試験用信号をアナログフィルター１２２へ出力する。試験時には、このアナログフィルター１２２へ入力された試験用信号に対して、Ａ／Ｄ変換部１２３、データ処理部１２４（演算部１２４１）、Ｅ／Ｏ変換部１２５の順で処理が実行される。そして、信号発生部１４Ｃ（Ｅ／Ｏ変換部１２５）から送出されるデジタルデータ（光信号）がＯ／Ｅ変換部１６１および復元部１６２での処理を経て、比較部１６３へ入力される。そして、比較部１６３は、上述したような方法で、処理結果（デジタルデータ）と、試験用データ１４２１が定義する波形データとの一致性を評価する。
【００６４】
実施の形態３に従うマージングユニット１０Ｃは、試験用データ１４２１を保存するメモリ１４２と、試験用データ１４２１によって定義された波形データをＤ／Ａ変換することで、試験用信号（アナログ信号）を発生するＤ／Ａ変換部１４４と、試験時にＤ／Ａ変換によって得られた試験用信号を有効化する切替部１２７と、メモリ１４２に保存された試験用データ１４２１と送出されるデジタルデータとの間の一致性を評価する比較部１６３とを有する。より具体的には、実施の形態３に従うマージングユニット１０Ｃは、その内部に切替部１２７を有しており、試験設定部１４５が試験状態を設定する。試験状態に設定されると、信号合成部１４３は、試験用データ１４２１によって定義された波形データを所定周期で繰返し出力する。この波形データ（試験用信号）に対して、Ａ／Ｄ変換部１２３およびデータ処理部１２４が処理を実行することで得られる結果を、試験用データ１４２１に基づいて比較することで、健全性を評価する。
【００６５】
（ｆ２：利点）
実施の形態３によれば、マージングユニット１０Ｃのアナログフィルター１２２、Ａ／Ｄ変換部１２３、データ処理部１２４、およびＥ／Ｏ変換部１２５の健全性を評価することができる。
【００６６】
実施の形態３によれば、マージングユニット１０Ｃの外部に増幅器４０を設ける必要がないので、マージングユニット１０Ｃの試験機能および／または監視機能に係るコストを低減できる。併せて、マージングユニット１０Ｃ単体で試験を行なうことができるので、保護制御システムに組み込まれた後であっても、定期点検などの機会に、マージングユニット１０Ｃのハードウェアの健全性を確認することもできる。
【００６７】
［Ｇ．実施の形態４］
実施の形態４として、上述の実施の形態３に従うマージングユニット１０Ｃに比較して、コストを低減できる構成について説明する。
【００６８】
（ｇ１：構成）
図７は、実施の形態４に従うマージングユニット１０Ｄの構成を示す模式図である。図７を参照して、マージングユニット１０Ｄは、処理部１２Ｄと、信号発生部１４Ｄと、判断部１６Ｄとを含む。処理部１２Ｄおよび信号発生部１４Ｄは、図６に示す処理部１２Ｃおよび信号発生部１４Ｃと実質的に同一の構成を有する。これに対して、判断部１６Ｄは、図６に示す判断部１６Ｃに比較して、Ｏ／Ｅ変換部１６１が取り除かれるとともに、試験時には、データ処理部１２４（演算部１２４１）から出力されるデジタルデータが復元部１６２へ入力されるように構成されている。その他の構成については、実施の形態３と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００６９】
実施の形態４に従う試験／監視部１８Ｄにおける動作としては、以下のようになる。切替部１２７は、試験設定部１４５からの切替指令に応答して、通常時は、入力変換部１２１からのアナログ信号をアナログフィルター１２２へ出力し、試験時には、信号発生部１４Ｄからの試験用信号をアナログフィルター１２２へ出力する。試験時には、このアナログフィルター１２２へ入力された試験用信号に対して、Ａ／Ｄ変換部１２３、データ処理部１２４（演算部１２４１）、Ｅ／Ｏ変換部１２５の順で処理が実行される。そして、データ処理部１２４（演算部１２４１）で生成されるデジタルデータが復元部１６２での処理を経て、比較部１６３へ入力される。そして、比較部１６３は、上述したような方法で、処理結果（デジタルデータ）と、試験用データ１４２１が定義する波形データとの一致性を評価する。
【００７０】
（ｇ２：利点）
実施の形態４によれば、マージングユニット１０Ｄのアナログフィルター１２２、Ａ／Ｄ変換部１２３、データ処理部１２４、およびＥ／Ｏ変換部１２５の健全性を評価することができる。
【００７１】
実施の形態４によれば、マージングユニット１０Ｄの外部に増幅器４０を設ける必要がないので、マージングユニット１０Ｄの試験機能および／または監視機能に係るコストを低減できる。さらに、健全性を評価するための比較対象として、データ処理部１２４（演算部１２４１）が生成したデジタルデータを用いることで、比較的高価なＥ／Ｏ変換部を削減でき、これによって、実施の形態３に比較してコストを低減できる。
【００７２】
併せて、マージングユニット１０Ｄ単体で試験を行なうことができるので、保護制御システムに組み込まれた後であっても、定期点検などの機会に、マージングユニット１０Ｄのハードウェアの健全性を確認することもできる。
【００７３】
［Ｈ．実施の形態５］
実施の形態３および４においては、アナログフィルター１２２の前段からデジタルデータの出力までに関与するハードウェアの健全性を評価する試験機能について説明したが、試験機能を実現する回路をより簡素化する観点から、デジタル処理に係るハードウェアを健全性の評価範囲としてもよい。
【００７４】
実施の形態５においては、Ａ／Ｄ変換部１２３の後段、すなわちデータ処理部１２４の前段からデジタルデータの出力までに関与するハードウェアの健全性を評価する試験機能について説明する。
【００７５】
（ｈ１：構成）
図８は、実施の形態５に従うマージングユニット１０Ｅの構成を示す模式図である。図８を参照して、マージングユニット１０Ｅは、処理部１２Ｅと、信号発生部１４Ｅと、判断部１６Ｅとを含む。処理部１２Ｅは、図３に示す処理部１２Ａに比較して、切替部１２８をさらに含む。信号発生部１４Ｅは、図３に示す信号発生部１４Ａに比較して、信号合成部１４３に代えて、信号合成部１４３＃が設けられるとともに、試験設定部１４６をさらに含む。試験設定部１４６は、通常時および試験時を切替えるために、切替部１２８に対して切替指令を出力する。
【００７６】
試験／監視部１８Ｅの信号合成部１４３＃は、予め取得された試験用データ１４２１に基づいて、デジタル信号としての試験用信号を発生するとともに、発生した試験用信号を入力処理部（データ処理部１２４）へ入力する。より具体的には、信号合成部１４３＃は、メモリ１４２に格納された試験用データ１４２１を読出し、Ａ／Ｄ変換部１２３によるＡ／Ｄ変換周期（サンプリング間隔）に同期させて、定義された波形データを所定周期で繰返し出力することで試験用信号（デジタル信号）を発生する。
【００７７】
判断部１６Ｅは、図３に示す判断部１６Ａと実質的に同一の構成を有する。すなわち、判断部１６Ｅは、データ処理部１２４による処理結果（デジタルデータ）と試験用データ１４２１とを比較する比較部１６３を含む。
【００７８】
マージングユニット１０Ｅにおいて、切替部１２８は、データ処理部１２４へ出力する信号を、電力系統から取得されるアナログ信号を変換して得られるデジタル信号との間で選択する。すなわち、切替部１２８は、試験設定部１４６からの切替指令に応答して、入力信号として、電力系統から取得されるアナログ信号をＡ／Ｄ変換部１２３でＡ／Ｄ変換することで得られるデジタル信号と、信号合成部１４３＃からの試験用信号（デジタル信号）とを選択する。
【００７９】
その他の構成については、実施の形態１と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
実施の形態５に従う試験機能は、Ａ／Ｄ変換処理およびＤ／Ａ変換処理を含まない。そのため、対象のハードウェアが健全であれば、比較部１６３に入力される２つの信号は、基本的には完全に一致するはずである。実施の形態１〜４の場合には、Ｄ／Ａ変換部１４４、増幅器４０、Ａ／Ｄ変換部１２３による誤差要因があるため、所定の誤差を許容した一致性の確認であったが、ここでは、完全な一致による一致性の確認が可能となる利点がある。そのため、信号合成部１４３＃は、Ａ／Ｄ変換部１２３のサンプリングタイミングに同期させて試験用信号（デジタル信号）を発生するように構成される。
【００８０】
実施の形態５に従う試験／監視部１８Ｅにおける動作としては、以下のようになる。切替部１２８は、試験設定部１４６からの切替指令に応答して、通常時は、Ａ／Ｄ変換部１２３からのデジタル信号をデータ処理部１２４へ出力し、試験時には、信号発生部１４Ｅからの試験用信号をデータ処理部１２４へ出力する。試験時には、この試験用信号に対して、データ処理部１２４（演算部１２４１）、Ｅ／Ｏ変換部１２５の順で処理が実行される。信号発生部１４Ｃ（Ｅ／Ｏ変換部１２５）から送出されるデジタルデータ（光信号）がＯ／Ｅ変換部１６１および復元部１６２での処理を経て、比較部１６３へ入力される。そして、比較部１６３は、完全にデータが一致するか否かを確認する方法で、処理結果（デジタルデータ）と、試験用データ１４２１が定義する波形データとの一致性を評価する。
【００８１】
このように、実施の形態５に従うマージングユニット１０Ｅは、試験用データ１４２１を保存するメモリ１４２と、試験用データ１４２１から発生される試験用信号を有効化する切替部１２８と、メモリ１４２に保存された試験用データ１４２１と送出されるデジタルデータとの間の一致性を評価する比較部１６３とを有する。
【００８２】
（ｈ２：利点）
実施の形態５によれば、マージングユニット１０ＥのＡ／Ｄ変換部１２３、データ処理部１２４、およびＥ／Ｏ変換部１２５の健全性を評価することができ、その評価は、完全な一致による評価となるため、処理を簡単化できる。
【００８３】
実施の形態５によれば、マージングユニット１０Ｅの外部に増幅器４０を設ける必要がないので、マージングユニット１０Ｅの試験機能および／または監視機能に係るコストを低減できる。併せて、マージングユニット１０Ｅ単体で試験を行なうことができるので、保護制御システムに組み込まれた後であっても、定期点検などの機会に、マージングユニット１０Ｅのハードウェアの健全性を確認することもできる。
【００８４】
実施の形態５によれば、実施の形態３および４に比較して、試験／監視部のＤ／Ａ変換部を削減できるとともに、アナログ信号への変換機能が存在しないため、試験用信号の劣化がなく、データの完全な一致の有無のみを判断すればよいので、処理を簡素化できる。
【００８５】
［Ｉ．実施の形態６］
実施の形態６として、上述の実施の形態５に従うマージングユニット１０Ｅに比較して、コストを低減できる構成について説明する。
【００８６】
（ｉ１：構成）
図９は、実施の形態６に従うマージングユニット１０Ｆの構成を示す模式図である。図９を参照して、マージングユニット１０Ｆは、処理部１２Ｆと、信号発生部１４Ｆと、判断部１６Ｆとを含む。処理部１２Ｆおよび信号発生部１４Ｆは、図８に示す処理部１２Ｅおよび信号発生部１４Ｅと実質的に同一の構成を有する。これに対して、判断部１６Ｆは、図８に示す判断部１６Ｅに比較して、Ｏ／Ｅ変換部１６１が取り除かれるとともに、試験時には、データ処理部１２４（演算部１２４１）から出力されるデジタルデータが復元部１６２へ入力されるように構成されている。その他の構成については、実施の形態５と同様であるので、詳細な説明は繰返さない。
【００８７】
実施の形態６に従う試験／監視部１８Ｆにおける動作としては、以下のようになる。切替部１２８は、試験設定部１４６からの切替指令に応答して、通常時は、Ａ／Ｄ変換部１２３からのデジタル信号をデータ処理部１２４へ出力し、試験時には、信号発生部１４Ｆからの試験用信号をデータ処理部１２４へ出力する。試験時には、この試験用信号に対して、データ処理部１２４（演算部１２４１）で処理が実行される。データ処理部１２４（演算部１２４１）で生成されるデジタルデータが復元部１６２での処理を経て、比較部１６３へ入力される。そして、比較部１６３は、上述したような方法で、処理結果（デジタルデータ）と、試験用データ１４２１が定義する波形データとの一致性を評価する。
【００８８】
（ｉ２：利点）
実施の形態６によれば、マージングユニット１０Ｆのデータ処理部１２４の健全性を評価することができる。
【００８９】
実施の形態６によれば、マージングユニット１０Ｆの外部に増幅器４０を設ける必要がないので、マージングユニット１０Ｆの試験機能および／または監視機能に係るコストを低減できる。さらに、健全性を評価するための比較対象として、データ処理部１２４（演算部１２４１）が生成したデジタルデータを用いることで、比較的高価なＥ／Ｏ変換部を削減でき、これによって、実施の形態５に比較してコストを低減できる。
【００９０】
併せて、マージングユニット１０Ｆ単体で試験を行なうことができるので、保護制御システムに組み込まれた後であっても、定期点検などの機会に、マージングユニット１０Ｆのハードウェアの健全性を確認することもできる。
【００９１】
実施の形態６によれば、実施の形態３および４に比較して、試験／監視部のＤ／Ａ変換部を削減できるとともに、アナログ信号への変換機能が存在しないため、試験用信号の劣化がなく、データの完全な一致の有無のみを判断すればよいので、処理を簡素化できる。
【００９２】
［Ｊ．実施の形態１、３、５の変形例］
図３に示す実施の形態１に従うマージングユニット１０Ａ、図６に示す実施の形態３に従うマージングユニット１０Ｃ、図８に示す実施の形態５に従うマージングユニット１０Ｅにおいて、試験／監視部１８（試験／監視部１８Ａ、試験／監視部１８Ｃ、試験／監視部１８Ｅ）のＯ／Ｅ変換部１６１をマージングユニットの外部に設けてもよい。すなわち、試験時には、Ｅ／Ｏ変換部１２５から光信号をＯ／Ｅ変換部１６１で電気信号に変換して、試験／監視部１８へ入力するようにしてもよい。
【００９３】
このような構成を採用することで、試験機能を搭載したマージングユニットのコストをより低減できる。
【００９４】
［Ｋ．実施の形態７］
上述の実施の形態１〜６においては、出荷前や定期点検などのオフラインにおいて、そのハードウェアの健全性を評価する試験機能について説明した。これに対して、実施の形態７においては、ハードウェアの健全性を運用中に（オンラインで）評価できる監視機能について説明する。言い換えれば、実施の形態７においては、ハードウェアの健全性を常時監視できる機能について説明する。なお当然のことながら、実施の形態７に従う監視機能は、オフラインでも使用できる。
【００９５】
（ｋ１：構成）
図１０は、実施の形態７に従うマージングユニット１０Ｇの構成を示す模式図である。図１０を参照して、マージングユニット１０Ｇは、処理部１２Ｇと、信号発生部１４Ｇと、判断部１６Ｇとを含む。処理部１２Ｇは、電力系統からの複数の情報を収集可能に構成されている。より具体的には、処理部１２Ｇは、図３に示す処理部１２Ａに比較して、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１２９をさらに含む。そして、マルチプレクサ１２９には、複数の入力変換部１２１−１，１２１−２，…と、アナログフィルター１２２−１，１２２−２，…とを介して、変流器や計器用変圧器からの測定値（アナログ信号）が複数入力される。マルチプレクサ１２９は、サンプリング制御部１２４２からのマルチプレクサ用切替制御信号に従って、複数の入力信号のうち１つを順次選択して、Ａ／Ｄ変換部１２３へ出力する。マルチプレクサ１２９のこのような切替動作によって、第１のサンプリング期間では、第１の測定値（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換して得られる第１のデジタル信号が出力され、続く、第２のサンプリング期間では、第２の測定値（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換して得られる第２のデジタル信号が出力されといった具合に、複数の測定値からＡ／Ｄ変換の対象となる測定値が順次切替えて出力される。
【００９６】
信号発生部１４Ｇは、図３に示す信号発生部１４Ａと実質的に同一であるが、信号発生部１４Ｇが発生する試験用信号は、変流器や計器用変圧器からの測定値（アナログ信号）と並列に、マルチプレクサ１２９へ入力される。マルチプレクサ１２９は、試験用信号の入力を所定間隔毎に有効化し、Ａ／Ｄ変換部１２３へ出力する。すなわち、マルチプレクサ１２９は、電力系統から取得される少なくとも１つのアナログ信号および試験用信号から１つの信号を所定順序で選択切替えする。そして、Ａ／Ｄ変換部１２３は、マルチプレクサ１２９により選択される信号をデジタル信号に変換する。
【００９７】
このようなマルチプレクサ１２９による選択動作によって、データ処理部１２４では、電力系統から実際に測定された測定値を示すデジタルデータを生成するとともに、試験用信号を示すデジタルデータを生成することになる。実施の形態７において、実際に測定された測定値を示すデジタルデータはＩＥＤ２０へ送出される一方で、試験用信号を示すデジタルデータについては、監視機能に用いられる。
【００９８】
判断部１６Ｇは、図３に示す判断部１６Ａに比較して、復元部１６２に代えて、復元部１６２＃を有する。復元部１６２＃は、図３の復元部１６２と同様に、基本的には、データ処理部１２４が生成したデジタルデータを復原（再生）する。但し、復元部１６２＃は、選択機能１６２１を有しており、データ処理部１２４から順次出力されるデジタルデータのうち、試験用信号に対応するデータのみを抽出する。そして、復元部１６２＃は、この試験用信号に対応するデータを比較部１６３へ出力する。
【００９９】
図１１は、実施の形態７に従うマージングユニット１０Ｇにおけるデジタルデータの抽出処理を説明するための模式図である。図１１を参照して、データ処理部１２４は、マルチプレクサ１２９による切替動作に応じて、デジタルデータとして、各チャネルの時系列データ（シリアルデータ）を生成する。各時系列データには、そのチャネルやサンプリング周期などを示すヘッダ情報が付加されている。復元部１６２＃は、このようなデジタルデータのうち、ヘッダ情報などに基づいて、試験用信号に対応する時系列データを抽出するとともに、当該抽出した時系列データからデータ処理部１２４（演算部１２４１）による処理結果を復元する。そして、比較部１６３は、この復元された処理結果とメモリ１４２に格納されている試験用データ１４２１とを比較することで、ハードウェアの健全性を評価する。すなわち、比較部１６３は、マルチプレクサ１２９により試験用信号が選択された際のデータ処理部１２４による処理結果と試験用データ１４２１とを比較する。
【０１００】
実施の形態７に従う試験／監視部１８Ｇにおける動作としては、以下のようになる。マルチプレクサ１２９は、入力変換部１２１およびアナログフィルター１２２を経由してマージングユニット１０Ｇに入力される電流信号や電圧信号などの複数のアナログ信号を、順次切替えて単一のＡ／Ｄ変換部１２３へ入力する。このマルチプレクサ１２９の１つの入力チャネルには、試験／監視部１８のＤ／Ａ変換部１４４から出力される試験用信号が入力される。これにより、複数のアナログ信号とともに試験用信号についても、Ａ／Ｄ変換部１２３によって順次デジタル信号へ変換されるように構成される。試験／監視部１８Ｇの信号合成部１４３は、サンプリング制御部１２４２からのサンプリング制御信号に従って、メモリ１４２に保存された試験用データ１４２１を所定周期で繰返し読出し、連続信号を生成する。この連続信号は、Ｄ／Ａ変換部１４４にてアナログ信号に変換され、試験用信号としてマルチプレクサ１２９の一つの入力チャンネルに入力される。データ処理部１２４（演算部１２４１）は、マルチプレクサ１２９による選択操作に応じてＡ／Ｄ変換部１２３から出力されるデジタル化された信号から、プロセスバス２２として規定されるプロトコルに従うデジタルデータを生成する。判断部１６Ｇの復元部１６２は、データ処理部１２４で生成されるデジタルデータのうち、試験用信号に対応するデータを抽出する。そして、比較部１６３は、上述したような方法で、処理結果（デジタルデータ）と、試験用データ１４２１が定義する波形データとの一致性を評価する。この一致性の評価において、予め定められたしきい値以上の誤差が生じていることが確認できると、マージングユニット１０Ｇのハードウェア異常であることを示す警報を出力する。
【０１０１】
実施の形態７においては、試験時においてのみ有効化される回路ではなく、通常の運用中に処理される信号の一つとして、試験用信号が入力される。すなわち、メモリ１４２に格納された試験用データ１４２１を、Ａ／Ｄ変換部１２３のサンプリングタイミングに同期させてＤ／Ａ変換することで試験用信号を生成し、この生成した試験用信号を、電力系統からの複数のアナログ信号（電流信号や電圧信号）の一つとして処理し、この処理結果に基づいて、ハードウェアの健全性を監視する。
【０１０２】
このように、実施の形態７に従うマージングユニット１０Ｇは、試験用データ１４２１を保存するメモリ１４２と、試験用データ１４２１をＤ／Ａ変換して出力する回路と、電力系統からの複数のアナログ信号（電流信号や電圧信号）とともに、Ｄ／Ａ変換して得られる試験用信号を順次Ａ／Ｄ変換する回路と、通信回線を介して出力されるデジタル信号のうち、Ｄ／Ａ変換して得られる試験用信号に対応するデータと、試験用データ１４２１との間で一致性を評価する比較回路とを含む。
【０１０３】
（ｋ２：利点）
実施の形態７によれば、マージングユニット１０ＥのＡ／Ｄ変換部１２３、データ処理部１２４、およびＥ／Ｏ変換部１２５の健全性を運用中に評価することができる。すなわち、運用中のマージングユニット１０Ｅについて、そのハードウェアの健全性を常時監視できる。このように、実施の形態７によれば、マージングユニット１０Ｅのハードウェアの健全性を常時監視できるので、万が一、ハードウェアに不具合が生じたとしても、その不具合の発生を即座に検知できる。そのため、マージングユニット１０Ｅを含む保護制御システム全体の信頼性をより高めることができる。
【０１０４】
［Ｌ．本実施の形態による作用効果］
実施の形態１および２によれば、マージングユニットの外部に配置された増幅器４０を介して、標準的または任意の波形データから生成される試験用信号（アナログ信号）を入力し、その試験用信号を処理してマージングユニットから出力される信号と、当該入力した波形データとを比較することで、マージングユニットのハードウェアの健全性の評価（異常の有無）を自動的に行なうことができる。
【０１０５】
実施の形態３および４によれば、アナログフィルター１２２の前段に切替部１２７を設けて、マージングユニットの外部に配置される増幅器を省略する。このような構成を採用することで、監視範囲（監視対象）は一部制限されるが、より少ないコストで、重要なコンポーネントの健全性を評価できる。
【０１０６】
実施の形態５および６によれば、試験用信号を選択的に入力するための切替部をＡ／Ｄ変換部の後段に配置することで、試験／監視部におけるＤ／Ａ変換部を省略する。このような構成を採用することで、監視範囲（監視対象）は一部制限されるが、より少ないコストで、重要なコンポーネントの健全性を評価できる。
【０１０７】
実施の形態１〜６によれば、試験用データ１４２１を外部から設定できるので、マージングユニットにデフォルトで設定されている波形データに加えて、あるいは、当該波形データに代えて、任意の波形データを用いて、ハードウェアの健全性の評価を行なうことができる。
【０１０８】
実施の形態７によれば、試験用信号を選択的に入力するための切替部を設けるのではなく、マルチプレクサを用いて、測定対象の他の信号とともに、試験用信号を入力信号としてマージングユニットへ入力し、試験用信号に対応する出力信号に基づいて、ハードウェアの健全性を評価できる。これにより、マージングユニットを構成するハードウェアの健全性を常時監視できるので、信頼性をより高めることができる。
【０１０９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１０】
１  保護制御システム、２  電力送電線、３  変圧器、４  供給線、５  母線、６，６−１，６−２，６−３，６−４，６−５  遮断器、７，７−１，７−２，７−３，７−４，７−５  変流器、８，８−１，８−２，８−３，８−４，８−５  計器用変圧器、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ  マージングユニット、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆ，１２Ｇ  処理部、１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ，１４Ｅ，１４Ｆ，１４Ｇ  信号発生部、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆ，１６Ｇ  判断部、１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆ，１８Ｇ  監視部、２０  ＩＥＤ、２２  プロセスバス、２４  ステーションバス、２６  変電所自動化システム（Substation Automation System：ＳＡＳ）装置、２８  遠方監視制御装置、３０  遠方制御所、４０  増幅器、１２１  入力変換部、１２２  アナログフィルター、１２３  Ａ／Ｄ変換部、１２４  データ処理部、１２５  Ｅ／Ｏ変換部、１２６  受信部、１２７，１２８  切替部、１２９  マルチプレクサ、１４１  読込部、１４２  メモリ、１４３  信号合成部、１４４  Ｄ／Ａ変換部、１４５，１４６  試験設定部、１６１  Ｏ／Ｅ変換部、１６２  復元部、１６３  比較部、１２４１  演算部、１２４２  サンプリング制御部、１４２１  試験用データ、１６２１  選択機能。
【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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【図１１】
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