(57)【要約】  プロセスバス適用保護システム（４０）において、第１のマージングユニット（５０＿１）は、電力系統の電気量を継続的にサンプリングして第１のデジタル値にデジタル変換する。インテリジェント電子デバイス（６０）は、プロセスバス（４１）を介して第１のマージングユニット（５０＿１）から受信した第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第１のデジタル値の時系列データを生成する。インテリジェント電子デバイス（６０）は、受信時刻に対応付けられた第１のデジタル値の時系列データと第１の遅延時間の情報とに基づいて、任意の第１の時刻において第１のマージングユニット（５０＿１）によってサンプリングされた電気量の値を決定する。
2019234857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、プロセスバスを介して接続された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有し、電力系統の保護に用いられるプロセスバス適用保護システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の保護リレーをマージングユニット（ＭＵ：Merging  Unit）とインテリジェント電子デバイス（ＩＥＤ：Intelligent  Electric  Device）とに分割し、両者をプロセスバスで接続したプロセスバス適用保護システムが一般的になりつつある（たとえば、特開２０１２−６５４３３号公報（特許文献１）を参照）。【０００３】
このような保護システムでは、変電所内などに設けられた電力機器の近傍にＭＵが設置され、ＭＵによって電力系統の電気量の信号が取り込まれる（なお、この開示において、電流および電圧の少なくとも一方を電気量と称する）。ＭＵは、取り込んだ電気量信号をＡ／Ｄ（Analog  to  Digital）変換し、Ａ／Ｄ変換後のデジタル信号を、プロセスバスを介してＩＥＤにシリアルデータで送信する。ＩＥＤは、ＭＵから受信したデータに基づいてリレー演算を行う。【０００４】
上記のプロセスバス適用保護システムを用いて、たとえば、送電線保護用の電流差動リレーを構成することができる。電流差動リレーの場合には、送電線の両端にそれぞれ設けられたＭＵによって検出される電気量は、同時刻に検出されたものである必要がある。【０００５】
複数のＭＵ間でサンプリング同期を行う代表的な方法の１つは、上記の特開２０１２−６５４３３号公報（特許文献１）に記載されているように、ＧＰＳ（Global  Positioning  System）に基づく時刻同期信号を各ＭＵに供給するものである。具体的に、ＧＰＳ衛星からの信号を受信する時計装置が設けられ、時計装置から時刻同期信号が各ＭＵに送信される。各ＭＵは、供給された時刻同期信号に内蔵クロックを同期させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−６５４３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のＧＰＳ信号に基づくサンプリング同期の方法は、時計装置の故障等によって時刻同期信号が途切れた場合に問題となる。また、時計装置からの時刻同期信号に基づく同期処理は複雑であるために、各ＭＵでの同期処理に障害が生じる場合も考慮しなければならない。【０００８】
本開示は、上記の問題点を考慮したものであって、その目的は、各ＭＵでのサンプリング同期を必要とせずに、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可能なＩＥＤおよびプロセスバス適用保護システムを提供することである。なお、上記では、送電線保護用の電流差動リレーを例に挙げて説明したが、本開示の適用対象は電流差動リレーに限定されるものではない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施形態によるプロセスバス適用保護システムは、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る。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る。インテリジェント電子デバイスは、プロセスバスを介して第１のマージングユニットから第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第１のデジタル値の時系列データを生成する。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第１のデジタル値の時系列データと、第１のマージングユニットが電気量をサンプリングしてから対応する第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ように構成される。
【発明の効果】
【００１０】
上記の実施形態によれば、マージングユニットからのデータの受信時刻と遅延時間の情報とに基づいて、任意の時刻において当該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ことができる。したがって、複数のマージングユニットでのサンプリング同期を必要とせずに、各マージングユニットにおける電気量の検出時刻の同時性を確保することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】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２】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３】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。
【図４】遅延時間に基づくサンプル時刻の補正について説明するための図である。
【図５】第２のＭＵによる電気量の検出時刻を第１のＭＵによる電気量の検出時刻に同期させる場合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６】一次関数による補間処理について説明するための図である。
【図７】図１および図２の各ＭＵの動作を示すフローチャートである。
【図８】図１および図２のＩＥＤの動作を示すフローチャートである。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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】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。
【図１３】図１１のＭＵの動作を示すフローチャートである。
【図１４】図１１のＩＥＤの動作を示すフローチャートである。
【図１５】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。
【図１６】実施の形態３の変形例による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。
【図１７】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１８】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。
【図１９】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２０】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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。
【００１３】
実施の形態１．
［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。
【００１４】
第１の三相線路３１＿１には、電流変成器（ＣＴ：Current  Transformer）ＣＴ１、電圧変成器（ＶＴ：Voltage  Transformer）ＶＴ１、および第１の遮断器（ＣＢ：Circuit  Breaker）３３＿１が設けられている。同様に、第２の三相線路３１＿２には、電流変成器ＣＴ２、電圧変成器ＶＴ２、および第２の遮断器３３＿２が設けられている。
【００１５】
以下、電流変成器ＣＴ＿１，ＣＴ＿２について総称する場合には電流変成器ＣＴと記載する。電圧変成器ＶＴ＿１，ＶＴ＿２について総称する場合には電圧変成器ＶＴと記載する。第１および第２の遮断器３３＿１，３３＿２について総称する場合には遮断器３３と記載する。なお、電流変成器ＣＴ、電圧変成器ＶＴ、および遮断器３３は、三相線路の相ごとに設けられているが、図１では図解を容易にするためにそれぞれ１個のみ代表的に示している。
【００１６】
電流変成器ＣＴは、三相線路３１を流れる電流を後述するＭＵに入力するのに適した大きさに変換する。同様に、電圧変成器ＶＴは、三相線路３１の電圧を後述するＭＵに入力するのに適した大きさに変換する。
【００１７】
プロセスバス適用保護システム４０は、第１のマージングユニット（ＭＵ１）５０＿１と、第２のマージングユニット（ＭＵ２）５０＿２と、インテリジェント電子デバイス（ＩＥＤ）６０と、プロセスバス４１とを備える。ＭＵ５０＿１，５０＿２とＩＥＤ６０とは、プロセスバス４１と称される通信回線を介して相互に接続される。
【００１８】
ＭＵ５０＿１は、対応する電流変成器ＣＴ１および電圧変成器ＶＴ１からそれぞれ出力された電流信号および電圧信号など、電力系統の保護・制御に必要な情報を収集する。同様に、ＭＵ５０＿２は、対応する電流変成器ＣＴ２および電圧変成器ＶＴ２からそれぞれ出力された電流信号および電圧信号など、電力系統の保護・制御に必要な情報を収集する。
【００１９】
各ＭＵ５０は、取得した電流信号および電圧信号を、ＩＥＣ６１８５０で規定された一定のサンプリング周期（たとえば、４８００Ｈｚ）でアナログデジタル（Ａ／Ｄ：Analog  to  Digital）変換する。なお、ＭＵ５０ごとにサンプリング周期が異なっていても、本開示の技術を適用することは可能である。
【００２０】
各ＭＵ５０は、Ａ／Ｄ変換器５３により得られた電気量を、ＩＥＣ６１８５０で規定されたＳＶ（ＳＶ：Sampled  Value）のフォーマットに変換し、変換後の電気量を、プロセスバス４１を介してＩＥＤ６０に出力する。以降本開示においては、ＳＶフォーマットに変換された電気量をＳＶデータと称する。
【００２１】
ＩＥＤ６０は、プロセスバス４１を介してＭＵ５０から受信したＳＶデータに基づいて保護演算（リレー演算とも称する）を行う。保護演算に用いられる電気量のサンプリング周期（前述したＡ／Ｄ変換器５３でのサンプリング周期と区別するために「リレー演算周期」または「演算周期」と称する）は、たとえば、系統周波数に対応する周期の１／１６（電気角で２２．５°）または１／１２（電気角で３０°）などである。
【００２２】
なお、保護演算の際に、ＭＵ５０＿１における電気量の検出時刻とＭＵ５０＿２における電気量の検出時刻との間の同時性が必要な場合には、ＩＥＤ６０は、同時性を満たすようにＳＶデータを補正する。ＳＶデータの具体的な補正方法については後述する。
【００２３】
ＩＥＤ６０は、保護演算の結果、いずれかの三相線路３１に故障が生じていると判定した場合には、故障が生じている三相線路３１に対応するＭＵ５０に対して、対応する遮断器３３をトリップするための指令信号を出力する。この指令信号を受けたＭＵ５０は、対応する遮断器３３にトリップ信号を出力する。なお、上記と異なり、ＩＥＤ６０が遮断器３３にトリップ信号を直接出力するように構成されていてもよい。
【００２４】
［ＭＵおよびＩＥＤのハードウェア構成例］
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。
【００２５】
（１．  ＭＵのハードウェア構成例）
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。
【００２６】
ＭＵ５０には、対応する電流変成器ＣＴから出力された各相の電流信号および対応する電圧変成器ＶＴから出力された各相の電圧信号を受信するために、複数のチャンネルが設けられている。各チャンネルには、対応する電流変成器ＣＴから各相の電流信号および各相の電流信号がそれぞれ入力される（図２では、代表的に２チャンネルのみ示されている）。
【００２７】
補助変成器５１（５１＿１，５１＿２，…）は、チャンネルごとに設けられている。各補助変成器５１は、電流変成器ＣＴからの電流信号または電圧変成器ＶＴからの電圧信号を受信し、受信した電圧信号または電流信号をＡ／Ｄ変換器５３および処理回路５４での信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。
【００２８】
アナログフィルタ５２（５２＿１，５２＿２，…）は、複数の補助変成器５１にそれぞれ対応してチャンネルごとに設けられる。各アナログフィルタ５２は、たとえば、対応するチャンネルの電流信号または電圧信号の高域をカットするローパスフィルタである。アナログフィルタ５２は、Ａ／Ｄ変換の際の折り返し誤差を除去するために設けられている。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換器５３は、各アナログフィルタ５２から出力されたアナログの電流信号または電圧信号をデジタル値に変換する。Ａ／Ｄ変換器５３は、チャンネルごとのサンプルホールド回路（不図示）とマルチプレクサ（不図示）とを備えていてもよい。この場合、マルチプレクサはサンプルホールド回路に保持された電気量信号を順次選択し、Ａ／Ｄ変換器５３はマルチプレクサによって選択された信号をＡ／Ｄ変換する。
【００３０】
処理回路５４は、本実施の形態の場合、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）とを備えたマイクロコンピュータとして構成される。この場合、ＣＰＵは、ＲＯＭおよび／または不揮発性メモリ（不図示）に格納されたプログラムに従って、ＭＵ５０全体（Ａ／Ｄ変換器５３、通信回路５５、デジタル出力回路５６など）を制御することにより所望の機能を実現する。
【００３１】
なお、処理回路５４は、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）として構成されていてもよいし、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）などの専用の回路として構成されていてもよい。
【００３２】
通信回路５５は、プロセスバス４１を介してＩＥＤ６０の通信回路６１との間で、データの送受信を行う。
【００３３】
デジタル出力回路５６は、外部機器にデジタル信号を出力するためのインターフェイス回路である。たとえば、デジタル出力回路５６は、処理回路５４の指令に従って、対応する遮断器３３にトリップ信号を出力する。
【００３４】
以下、処理回路５４の機能の一部についてさらに具体的に説明する。
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。
【００３５】
さらに、処理回路５４は、Ａ／Ｄ変換によって得られたデジタルデータを、ＩＥＣ６１８５０規格で定められた通信プロトコルに従ったＳＶフォーマットのデータ形式に変換する。変換後のＳＶデータは、通信回路５５からプロセスバス４１を介してＩＥＤ６０に送信される。たとえば、処理回路５４は、Ａ／Ｄ変換によって得られたデジタルデータに基づいてパケットを生成する。
【００３６】
図３は、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。図３を参照して、パケット７０の先頭に宛先および発信元情報などを含むＥＴＨ（Ethernet）ヘッダ７１が配置され、その後に電気量のデータ７２が配置される。データ７２は、チャンネルごとに区分されており、図３の場合には、ＣＨ１からＣＨ８までの８チャンネル分のデータ部分が含まれる。パケットの末尾に、誤りを検出し訂正するために巡回冗長検査（ＣＲＣ：Cyclic  Redundancy  Check）符号などのＦＣＳ（Frame  Check  Sequence）を設けてもよい。各ＭＵは、Ａ／Ｄ変換器５３のＡ／Ｄ変換周期ごとにＳＶデータを送信してもよいし、複数のＡ／Ｄ変換周期ごとに複数のサンプリング時刻に検出された電気量に基づくＳＶデータをまとめて送信してもよい。
【００３７】
再び図２を参照して、処理回路５４は、さらに、通信回路５５によってＩＥＤ６０から遮断器３３の開放指令を受信した場合には、遮断器３３に対してトリップ信号を出力するようにデジタル出力回路５６に指令する。デジタル出力回路５６は、処理回路５４からの指令に従って、対応する遮断器３３にトリップ信号を出力する。
【００３８】
（２．  ＩＥＤのハードウェア構成例）
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。
【００３９】
通信回路６１は、ＭＵ５０の通信回路５５との間でプロセスバス４１を介してデータの送受信を行う。たとえば、通信回路６１は、ＭＵ５０の通信回路５５から送信された図３に示す通信パケットを受信する。
【００４０】
タイマ６２は、各ＭＵ５０からＳＶデータを受信したときに、ＳＶデータの受信時刻を特定し、受信時刻を表す文字列（タイムスタンプと称する）を受信したＳＶデータに付加する。これによって、受信時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータが生成される。受信時刻は、図３の通信パケットの先頭を受信した時刻としてもよいし、通信パケットの末尾を受信したときとしてもよい。もしくは、通信パケットの途中の予め定められた部分を受信したときを受信時刻に定めてもよい。
【００４１】
処理回路６３は、処理回路６３は、各ＭＵから受信したＳＶデータに基づいて保護演算を行う。この際、複数のＭＵ５０における電気量の検出時刻に同時性が必要な場合には、同時性を満たすようにＳＶデータを補正する。ＳＶデータの具体的な補正方法については後述する。処理回路６３は、保護演算の結果、いずれかの三相線路３１に故障が生じていると判定した場合には、故障が生じている三相線路３１に対応するＭＵ５０に対して遮断器３３を閉路するための指令信号を出力する。
【００４２】
本実施の形態の場合、処理回路６３はＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭとを備えたマイクロコンピュータとして構成される。この場合、ＣＰＵは、ＲＯＭおよび／または不揮発性メモリ６４に格納されたプログラムに従って、ＩＥＤ６０全体を制御することにより上記の動作を実現する。
【００４３】
なお、処理回路６３は、ＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）として構成されていてもよいし、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）などの専用の回路として構成されていてもよい。
【００４４】
不揮発性メモリ６４は、処理回路６３のＣＰＵで実行するプログラムを格納する。さらに、不揮発性メモリ６４は、電気量の検出時刻の同時性を満たすために実行される上述の補正処理において必要な遅延時間データを格納する。ここで、遅延時間データとは、各ＭＵ５０において電力系統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表すデータである。遅延時間データの詳細については後述する。
【００４５】
［同時刻性を満たすためのＳＶデータの補正処理］
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。
【００４６】
（１）遅延時間データの決定
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。
【００４７】
【表１】
2019234857.tif 000003
【００４８】
表１を参照して、遅延時間の要因として例えば次の（Ａ）〜（Ｅ）が挙げられる。
（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。
【００４９】
（Ｂ）Ａ／Ｄ変換器５３の変換時間。
（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。
【００５０】
（Ｄ）ＭＵ５０の通信回路５５による送信処理時間。
（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。
【００５１】
上記の（Ａ）に関して、入力変成器５１およびアナログフィルタ５２による位相シフトに伴う遅延時間は、入力変成器５１の巻き線インダクタンスおよび相互インダクタンスならびにアナログフィルタ５２のインピーダンスなどを用いて見積もることができる。位相シフト量を実際に測定することによって遅延時間を見積もってもよい。もしくは、ＭＵのベンダが提供する遅延時間の標準値を用いてもよい。
【００５２】
上記の（Ｂ）〜（Ｄ）に関して、定型的な処理であれば処理すべきデータ量は一定であるので、予め処理時間を測定することによってこれらの処理に要する遅延時間を決定することができる。もしくは、ＭＵのベンダが提供する遅延時間の標準値を用いてもよい。
【００５３】
上記の（Ｅ）に関して、光ファイバを介した信号伝送時間は、プロセスバス４１として用いられる光ファイバの長さから計算することができる。具体的に、光ファイバの長さをＬとし、光速をｃとし、光ファイバの伝送路を構成する誘電体中を伝搬する電磁波の速度と光速との比を速度係数αとすれば、光ファイバによる信号伝送時間Ｔは、Ｔ＝Ｌ／（ｃ・α）によって求めることができる。
【００５４】
実施の形態１のプロセスバス適用保護システム４０では、上記の遅延時間データは、事前に設定されてＩＥＤ６０の不揮発性メモリ６４に格納される。たとえば、ＩＥＤ６０に接続されるＭＵ５０ごとに、上記の（Ａ）〜（Ｅ）を合算した遅延時間値が不揮発性メモリ６４に格納される。
【００５５】
なお、遅延時間値に代えて、定格周波数に基づいて計算した遅延に伴う位相シフト量を不揮発性メモリ６４に格納してもよい。また、上記の（Ａ）〜（Ｅ）のうち遅延時間が無視できるものは合計の遅延時間に算入しなくてよいし、ＭＵの構成によっては上記（Ａ）〜（Ｅ）以外に考慮すべき遅延時間がある場合には、その遅延時間を合計遅延時間に算入してもよい。
【００５６】
（２）サンプル時刻の補正
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。
【００５７】
図４は、遅延時間に基づくサンプル時刻の補正について説明するための図である。図４では、図１の三相線路３１＿１と三相線路３１＿２とは相互に接続されているとする。したがって、電圧変成器ＶＴ１と電圧変成器ＶＴ２とで検出される元のアナログ波形８０は同じである。
【００５８】
図４（Ａ）を参照して、元のアナログ波形８０が実線で示され、第１のＭＵ５０＿１によるサンプリングデータ８１が黒丸で示されている。
【００５９】
図４（Ｂ）を参照して、ＭＵ５０＿１からＩＥＤ６０が受信したデータ８２が黒丸で示されている。受信データ８２は、サンプリングデータ８１よりも遅延時間ｄｔＡだけ遅れている。
【００６０】
図４（Ｃ）を参照して、ＩＥＤ６０は、受信データ８２の各データ点の受信時刻から遅延時間ｄｔＡを減算した時刻を各データ点のサンプリング時刻に決定する。たとえば、受信時刻ｔ１のデータ点のサンプリング時刻はｔ１−ｄｔＡに決定される。これによって、図４（Ｃ）に示すように、受信データ８２を遅延時間ｄｔＡだけ前にシフトした補正データ（すなわち、遅延補正後の受信データ８３）が生成される。言い替えると、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、電気量のサンプリング時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータに変換される。
【００６１】
図４（Ｄ）を参照して、元のアナログ波形８０が実線で示され、第２のＭＵ５０＿１によるサンプリングデータ８４が黒丸で示されている。
【００６２】
図４（Ｅ）を参照して、ＭＵ５０＿２からＩＥＤ６０が受信したデータ８５が黒丸で示されている。受信データ８５は、サンプリングデータ８４よりも遅延時間ｄｔＢだけ遅れている。
【００６３】
図４（Ｆ）を参照して、ＩＥＤ６０は、受信データ８２の各データ点の受信時刻から遅延時間ｄｔＢを減算した時刻を各データ点のサンプリング時刻に決定する。たとえば、受信時刻ｔ２のデータ点のサンプリング時刻はｔ２−ｄｔＢに決定される。これによって、図４（Ｆ）に示すように、受信データ８５を遅延時間ｄｔＢだけ前にシフトした補正データ（遅延補正後の受信データ８６）が生成される。言い替えると、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、電気量のサンプリング時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータに変換される。
【００６４】
図４（Ｃ）と図４（Ｆ）とを比較すると、ＭＵ５０＿１によるサンプリング時刻とＭＵＭＵ５０＿２によるサンプリング時刻とは一致していない。そこで、次に説明するリサンプリングが必要になる。
【００６５】
（３）リサンプリング
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。
【００６６】
図５は、第２のＭＵによる電気量の検出時刻を第１のＭＵによる電気量の検出時刻に同期させる場合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５（Ａ）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５（Ｂ）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。
【００６７】
第２のＭＵ５０＿２による電気量の検出時刻を第１のＭＵ５０＿１による電気量の検出時刻に同期させる場合には、遅延補正後のＭＵ５０＿２からの受信データ８６に対して補間処理を行う。たとえば、ＭＵ５０＿１によって時刻ｔ０５に検出されたデータ点に対応するＭＵ５０＿２の検出データを求めるために、時刻ｔ０５の前後の時刻ｔ００と時刻ｔ１０とにおいてＭＵ５０＿２によって検出されたデータ点を用いて一次関数による補間処理を行う。
【００６８】
図６は、一次関数による補間処理について説明するための図である。図６を参照して、時刻ｔ００における検出データ９０の値をＩ（ｔ００）とし、時刻ｔ１０における検出データ９０の値をＩ（ｔ１０）とする。この場合、時刻ｔ０５における値Ｉ（ｔ０５）を、一次関数９１を用いた直線近似によって求めることができる。なお、一次関数補間に代えてスプライン補間を用いても構わないし、他の補間方法を用いてもよい。
【００６９】
［データ処理手順］
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。
【００７０】
図７は、図１および図２の各ＭＵの動作を示すフローチャートである。図７を参照して、まず、ステップＳ１００において、ＭＵ５０は電気量のサンプリングを行う。次のステップＳ１１０で、ＭＵ５０のＡ／Ｄ変換器５３は、サンプリングした電気量のＡ／Ｄ変換を行う。
【００７１】
次のステップＳ１２０で、ＭＵ５０の処理回路５４は、得られた電気量をＩＥＣ６１８５０のＳＶフォーマットに従うデータ形式に変換する。その次のステップＳ１３０で、ＭＵ５０の通信回路５５は、データ変換後のＳＶデータを、プロセスバス４１を介してＩＥＤ６０に送信する。以下、上記のステップＳ１００〜Ｓ１３０が繰り返される。
【００７２】
図８は、図１および図２のＩＥＤの動作を示すフローチャートである。図８を参照して、ＩＥＤ６０は、プロセスバス４１を介してＭＵ５０からＳＶデータを受信すると（ステップＳ２００でＹＥＳ）、ＩＥＤ６０のタイマ６２は、受信したＳＶデータに受信時刻を表すタイムスタンプを付加する（ステップＳ２１０）。これによって、受信時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータが生成される。
【００７３】
次のステップＳ２２０において、ＩＥＤ６０の処理回路６３は、不揮発性メモリ６４に格納された事前に設定された遅延時間データに基づいて、受信時刻から検出時刻を決定する。すなわち、処理回路６３は、各ＭＵ５０から受信したＳＶデータを当該ＭＵに対応する遅延時間だけ前にシフトさせた補正データを生成する（この処理を遅延補正と称する）。これにより、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、電気量のサンプリング時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータに変換される。
【００７４】
その次のステップＳ２３０において、ＩＥＤ６０の処理回路６３は、リレー演算の実行にデータ検出時刻の同時性が必要な場合には、図５および図６で説明したリサンプリング処理を行う。
【００７５】
その後、リレー演算周期が経過する度に（ステップＳ２４０でＹＥＳ）、ＩＥＤ６０の処理回路６３は、複数のＭＵから取得したＳＶデータを用いてリレー演算を行う（ステップＳ２５０）。以下、上記のステップＳ２００〜Ｓ２５０が繰り返される。
【００７６】
［実施の形態１の効果］
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。
【００７７】
なお、図４および図５では、第１のＭＵ５０＿１でのサンプリング周期と第２のＭＵ５０＿２でのサンプリング周期とが同じ場合について示した。これに対して、両ＭＵでのサンプリング周期が異なる場合も上記と全く同じ手順で遅延補正処理およびリサンプリング処理を実行することができる。
【００７８】
実施の形態２．
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。
【００７９】
［ＭＵおよびＩＥＤのハードウェア構成］
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。
【００８０】
図９のＭＵ５０Ａは、事前に設定された遅延時間データを格納する不揮発性メモリ５７が設けられている点で、図２のＭＵ５０と異なる。ＭＵ５０Ａは、プロセスバス４１を介してＳＶデータをＩＥＤ６０に送信する際に、ＳＶデータと共に遅延時間データも送信する。図９のその他の点は図２の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００８１】
図１０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。
【００８２】
図１０の通信パケットの構成は、図３の通信パケットの構成に対応するものである。ただし、各チャンネルのＳＶデータの後に遅延時間データ７４が配置されている点で、図１０の通信パケットの構成は図３の通信パケットの構成と異なる。ＭＵ５０Ａの処理回路５４は、ＳＶデータをプロセスバスの規格に基づくデータ形式に変換する際に、図１０に示すように通信パケットに遅延時間データ７４の情報を付加する。
【００８３】
［通信パケットの構成例］
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。
【００８４】
【表２】
2019234857.tif 000004
【００８５】
表２は表１に対応するものであり、遅延要因（Ａ）〜（Ｅ）は表１の場合と同じである。表２に示すように、遅延要因（Ａ）〜（Ｄ）については、事前に設定された値が各ＭＵ５０の不揮発性メモリ５７に格納され、各ＭＵ５０からＩＥＤ６０にＳＶデータを送信する際に遅延時間データも一緒に送信される。光ファイバの送信時間に基づく遅延時間（Ｅ）を光ファイバの長さから算出する点は実施の形態１の場合と同じである。この遅延時間の計算値も各ＭＵ５０の不揮発性メモリ５７に格納しておき、各ＭＵ５０からＩＥＤ６０にＳＶデータを送信する際に一緒に送信してもよい。
【００８６】
［実施の形態２の効果］
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。
【００８７】
実施の形態３．
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。
【００８８】
［ＭＵおよびＩＥＤのハードウェア構成］
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。
【００８９】
図１１のＭＵ５０Ｂは、Ａ／Ｄ変換器５３、処理回路５４、および通信回路５５における処理時間を計測するためのカウンタ５８をさらに含む点で図２のＭＵ５０と異なる。カウンタ５８は、処理回路５４の制御に従って時間計測を行う。具体的に、処理回路５４は、Ａ／Ｄ変換器５３にＡ／Ｄ変換を開始する指令信号（トリガ）を送信してから、通信回路５５から通信パケットの送信完了通知を受信するまでの経過時間を、カウンタ５８を利用して計測する。ＭＵ５０Ｂは、プロセスバス４１を介してＳＶデータＩＥＤ６０に送信する際に、ＳＶデータと共に遅延時間の計測値も送信する。図１１のその他の点は図２の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【００９０】
なお、上記の手順によれば、送信される遅延時間の計測値の情報は、１ステップ前に送信したＳＶデータに対応することになる。これに対して、ＳＶデータの送信開始直後に計測した遅延時間を、送信バッファ上に格納されているＳＶデータに付加するようにすれば、ＳＶデータと対応する遅延時間とを同一フレームで送信することができる。
【００９１】
［通信パケットの構成例］
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。
【００９２】
図１２の通信パケットの構成は、図３の通信パケットの構成に対応するものである。ただし、各チャンネルのＳＶデータの後に遅延時間計測値７５が配置されている点で、図１２の通信パケットの構成は図３の通信パケットの構成と異なる。ＭＵ５０Ａの処理回路５４は、電気量の検出値をＩＥＣ６１８５０規格に基づくＳＶフォーマットのデータ形式に変換する際に、図１２に示すように通信パケットに遅延時間計測値７５の情報を付加する。
【００９３】
［遅延時間データの取得方法のまとめ］
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。
【００９４】
【表３】
2019234857.tif 000005
【００９５】
表２は表１に対応するものであり、遅延要因（Ａ）〜（Ｅ）は表１の場合と同じである。表２に示すように、遅延要因（Ａ）については、事前に設定された値がＩＥＤ６０の不揮発性メモリ６４に格納される。遅延要因（Ｂ）〜（Ｄ）については、各ＭＵ５０のカウンタ５８を利用して計測された遅延時間が、各ＭＵ５０からＩＥＤ６０にＳＶデータを送信する際に一緒に送信される。
【００９６】
光ファイバの送信時間に基づく遅延時間（Ｅ）を光ファイバの長さから算出する点は実施の形態１の場合と同じである。この遅延時間の計算値も各ＭＵ５０の不揮発性メモリ５７（不図示）に格納しておき、各ＭＵ５０からＩＥＤ６０にＳＶデータを送信する際に一緒に送信してもよいし、ＩＥＤ６０の不揮発性メモリ６４に格納しておいてもよい。
【００９７】
［データ処理手順］
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。
【００９８】
図１３は、図１１のＭＵの動作を示すフローチャートである。図１３を参照して、まず、ステップＳ１００において、ＭＵ５０Ｂは電気量のサンプリングを行う。
【００９９】
次のステップＳ１０５において、処理回路５４は、Ａ／Ｄ変換器５３に変換開始指令（トリガ）を送信したときに、処理時間の計測を開始する。
【０１００】
次のステップＳ１１０で、ＭＵ５０ＢのＡ／Ｄ変換器５３は、サンプリングした電気量のＡ／Ｄ変換を行う。これによって検出した電気量のデジタル値が得られる。
【０１０１】
その次のステップＳ１２０で、ＭＵ５０Ｂの処理回路５４は、得られた電気量のデジタル値と遅延時間計測値７５とをＩＥＣ６１８５０規格に従うＳＶフォーマットのデータ形式に変換する。ただし、このとき送信される遅延時間計測値７５は、１ステップ前の遅延時間計測において得られた計測値である。
【０１０２】
その次のステップＳ１３０で、ＭＵ５０Ｂの通信回路５５は、データ変換後のＳＶデータおよび遅延時間計測値７５を、プロセスバス４１を介してＩＥＤ６０に送信する。ＭＵ５０Ｂの処理回路５４は、通信回路５５から送信完了の通知を受けたことによって処理時間の計測を終了する（ステップＳ１３５）。以下、上記のステップＳ１００〜Ｓ１３０が繰り返される。
【０１０３】
図１４は、図１１のＩＥＤの動作を示すフローチャートである。図１４を参照して、ＩＥＤ６０は、プロセスバス４１を介してＭＵ５０ＢからＳＶデータおよび遅延時間計測値７５を受信すると（ステップＳ２００でＹＥＳ）、ＩＥＤ６０のタイマ６２は、受信したＳＶデータに受信時刻を表すタイムスタンプを付加する（ステップＳ２１０）。これによって、受信時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータが生成される。
【０１０４】
次のステップＳ２２０において、ＩＥＤ６０の処理回路６３は、不揮発性メモリ６４に格納された事前設定の遅延時間データと受信した遅延時間計測値７５とに基づいて、ＳＶデータの受信時刻から当該ＳＶデータに対応する電気量の検出時刻を決定する。すなわち、処理回路６３は、各ＭＵ５０Ｂから受信したＳＶデータを当該ＭＵに対応する遅延時間だけ前にシフトさせた補正データを生成する（この処理を遅延補正と称する）。これにより、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、電気量のサンプリング時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータに変換される。
【０１０５】
その次のステップＳ２３０において、ＩＥＤ６０の処理回路６３は、リレー演算の実行にデータ検出時刻の同時性が必要な場合には、実施の形態の１の図５および図６で説明したリサンプリング処理を行う。
【０１０６】
その後、リレー演算周期が経過する度に（ステップＳ２４０でＹＥＳ）、ＩＥＤ６０の処理回路６３は、複数のＭＵから取得したＳＶデータを用いてリレー演算を行う（ステップＳ２５０）。以下、上記のステップＳ２００〜Ｓ２５０が繰り返される。
【０１０７】
［実施の形態３の効果］
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。
【０１０８】
［実施の形態３の変形例］
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。
【０１０９】
図１５のプロセスバス適用保護システム４０ＣにおいてＭＵ５０Ｃは、事前に設定された遅延時間データを格納する不揮発性メモリ５７がさらに設けられている点で、図１１のＭＵ５０Ｂと異なる。ＭＵ５０Ｃは、プロセスバス４１を介してＳＶデータをＩＥＤ６０Ａに送信する際に、ＳＶデータと共に遅延時間データ７４および遅延時間計測値７５を送信する。図１５のその他の点は図１１の場合と同様であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
【０１１０】
図１６は、実施の形態３の変形例による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。
【０１１１】
図１６の通信パケットの構成は、図３の通信パケットの構成に対応するものである。ただし、各チャンネルのＳＶデータの後に遅延時間データ７４および遅延時間計測値７５が配置されている点で、図１６の通信パケットの構成は図３の通信パケットの構成と異なる。ＭＵ５０Ｃの処理回路５４は、電気量の検出値をＩＥＣ６１８５０規格に基づくＳＶフォーマットのデータ形式に変換する際に、図１６に示すように通信パケットに遅延時間データ７４および遅延時間計測値７５の情報を付加する。
【０１１２】
実施の形態４．
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。
【０１１３】
［リサンプリング処理の方法］
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。
【０１１４】
ＩＥＤのリレー演算時刻に、第１および第２のＭＵ５０＿１，５０＿２による電気量の検出時刻を同期させる場合には、遅延補正後の受信データ８３，８６の両方に対して補間処理を行う。たとえば、時刻ｔ２０に対応する受信データ８３のデータ点ＤＴ１０を求めるためには、時刻ｔ２０の前後の時刻ｔ３０，ｔ３１における受信データ８３のデータ点を用いて一次関数による補間処理を行う。同様に、時刻ｔ２０に対応する受信データ８６のデータ点ＤＴ２０を求めるためには、時刻ｔ２０の前後の時刻ｔ４０，ｔ４１における受信データ８６のデータ点を用いて一次関数による補間処理を行う。
【０１１５】
図１７における他の時刻ｔ２１，ｔ２２についても同様に対応するデータ点を、補間処理（リサンプリング処理）によって求めることができる。なお、一次関数補間に代えてスプライン補間を用いても構わないし、他の補間方法を用いてもよい。
【０１１６】
［ＩＥＤの処理手順］
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。
【０１１７】
図１８を参照して、ＩＥＤ６０Ｂは、プロセスバス４１を介してＭＵ５０からＳＶデータおよび遅延時間計測値７５を受信すると（ステップＳ２００でＹＥＳ）、ＩＥＤ６０のタイマ６２は、受信したＳＶデータに受信時刻を表すタイムスタンプを付加する（ステップＳ２１０）。
【０１１８】
次のステップＳ２２０において、ＩＥＤ６０の処理回路６３は、不揮発性メモリ６４に格納された事前設定の遅延時間データと受信した遅延時間計測値７５とに基づいて、１ステップ前に受信したＳＶデータの受信時刻から当該ＳＶデータに対応する電気量の検出時刻を決定する。すなわち、処理回路６３は、各ＭＵ５０Ｂから受信したＳＶデータを当該ＭＵに対応する遅延時間だけ前にシフトさせた補正データを生成する（この処理を遅延補正と称する）。
【０１１９】
その後、リレー演算周期が経過する度に（ステップＳ２４０でＹＥＳ）、ＩＥＤ６０の処理回路６３は、図１５で説明したリサンプリング処理を実行する（ステップＳ２３０）。さらに、ＩＥＤ６０は、リサンプリング後のＳＶデータを用いてリレー演算を実行する（ステップＳ２５０）。
【０１２０】
［実施の形態４の効果］
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。
【０１２１】
なお、図１７では、第１のＭＵ５０＿１でのサンプリング周期と第２のＭＵ５０＿２でのサンプリング周期とが同じ場合について示した。これに対して、両ＭＵでのサンプリング周期が異なる場合も上記と全く同じ手順で遅延補正処理およびリサンプリング処理を実行することができる。
【０１２２】
また、上記で説明したリサンプリング処理は、実施の形態１〜３のいずれのハードウェア構成を用いても同様に実行することができる。
【０１２３】
実施の形態５．
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。
【０１２４】
［リサンプリング処理の方法］
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。
【０１２５】
図１９（Ｂ）を参照して、元のアナログ波形８０が実線で示され、第１のＭＵ５０＿１によるサンプリングデータ８１が黒丸で示されている。
【０１２６】
図１９（Ｃ）を参照して、ＭＵ５０＿１からＩＥＤ６０が受信したデータ８２が黒丸で示されている。受信データ８２は、サンプリングデータ８１よりも遅延時間ｄｔＡだけ遅れている。すなわち、受信データ８２は、電気量の受信時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータを表している。
【０１２７】
ここで、ＩＥＤ６０は、ＭＵ５０＿１におけるサンプリング時刻ｔ５０に対応するデータ点を求めるために、時刻ｔ５０に遅延時間ｄｔＡを加算したｔ５０＋ｄｔＡにおけるデータ点ＤＴ３３を、当該時刻の前後の時刻ｔ６３，ｔ６４における受信データ８２を用いた一次関数補間によって求める。このデータ点ＤＴ３３が、時刻ｔ５０におけるＭＵ５０＿１による電気量の検出値に対応している。なお、一次関数補間に代えてスプライン補間を用いてもよい。
【０１２８】
図１９（Ｄ）を参照して、元のアナログ波形８０が実線で示され、第２のＭＵ５０＿２によるサンプリングデータ８４が黒丸で示されている。
【０１２９】
図１９（Ｅ）を参照して、ＭＵ５０＿２からＩＥＤ６０が受信したデータ８５が黒丸で示されている。受信データ８５は、サンプリングデータ８４よりも遅延時間ｄｔＢだけ遅れている。すなわち、受信データ８５は、電気量の受信時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータを表している。
【０１３０】
ここで、ＩＥＤ６０は、ＭＵ５０＿２におけるサンプリング時刻ｔ５０に対応するデータ点を求めるために、時刻ｔ５０に遅延時間ｄｔＢを加算したｔ５０＋ｄｔＢにおけるデータ点ＤＴ４４を、当該時刻の前後の時刻ｔ７３，ｔ４４における受信データ８５を用いた一次関数補間によって求める。このデータ点ＤＴ４４が、時刻ｔ５０におけるＭＵ５０＿２による電気量の検出値に対応している。なお、一次関数補間に代えてスプライン補間を用いてもよい。
【０１３１】
［ＩＥＤの処理手順］
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。
【０１３２】
図２０を参照して、ＩＥＤ６０Ｂは、プロセスバス４１を介してＭＵ５０からＳＶデータおよび遅延時間計測値７５を受信すると（ステップＳ２００でＹＥＳ）、ＩＥＤ６０のタイマ６２は、受信したＳＶデータに受信時刻を表すタイムスタンプを付加する（ステップＳ２１０）。これによって、受信時刻に対応付けられた時系列のＳＶデータが生成される。
【０１３３】
その後、リレー演算周期が経過する度に（ステップＳ２４０でＹＥＳ）、ＩＥＤ６０の処理回路６３は、図１９で説明したリサンプリング処理を実行する（ステップＳ２３０）。さらに、ＩＥＤ６０は、リサンプリング後のＳＶデータを用いてリレー演算を実行する（ステップＳ２５０）。
【０１３４】
［実施の形態５の効果］
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。
【０１３５】
なお、図１９では、第１のＭＵ５０＿１でのサンプリング周期と第２のＭＵ５０＿２でのサンプリング周期とが同じ場合について示した。これに対して、両ＭＵでのサンプリング周期が異なる場合も上記と全く同じ手順でリサンプリング処理を実行することができる。
【０１３６】
また、上記で説明したリサンプリング処理は、実施の形態１〜３のいずれのハードウェア構成を用いても同様に実行することができる。
【０１３７】
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ないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、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】
【０１３８】
３０  電力系統、３１  三相線路、３３  遮断器、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ  プロセスバス適用保護システム、４１  プロセスバス、５１  補助変成器、５２  アナログフィルタ、５３  Ａ／Ｄ変換器、５４，６３  処理回路、５５，６１  通信回路、５６  デジタル出力回路、５７，６４  不揮発性メモリ、５８  カウンタ、６２  タイマ、ＣＴ，ＣＴ１，ＣＴ２  電流変成器、ＶＴ，ＶＴ１，ＶＴ２  電圧変成器、ｄｔＡ，ｄｔＢ  遅延時間。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年11月16日(2018.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマージングユニットと、第２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第１のサンプルタイミングで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に前記電気量の検出値が入力されてから前記インテリジェント電子デバイスが対応する前記第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、前記インテリジェント電子デバイスによって定められた任意の第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、
前記第２のマージングユニットは、電力系統の電気量を前記第１のサンプルタイミングとは同期していない第２のサンプルタイミングで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に前記電気量の検出値が入力されてから前記インテリジェント電子デバイスが対応する前記第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、プロセスバス適用保護システム。
【請求項２】
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、前記第１のマージングユニットにおける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、前記第２のマージングユニットにおける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１に記載のプロセスバス適用保護システム。
【請求項３】
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２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１に記載のプロセスバス適用保護システム。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
インテリジェント電子デバイスであって、
第１のマージングユニットによって第１のサンプルタイミングで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に前記電気量の検出値が入力され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、
前記通信回路は、さらに、第２のマージングユニットによって第１のサンプルタイミングとは同期していない第２のサンプルタイミングで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２のデジタル値を、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継続的に受信し、
前記タイマは、さらに、各前記第２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２のデジタル値の時系列データを生成し、
前記処理回路は、さらに、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に前記電気量の検出値が入力され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、インテリジェント電子デバイス。
【請求項８】
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、前記第１のマージングユニットにおける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、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、前記第２のマージングユニットにおける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７に記載のインテリジェント電子デバイス。
【請求項９】
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し、
前記処理回路は、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２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７に記載のインテリジェント電子デバイス。
【国際調査報告】
2019234857.tif 000026
2019234857.tif 000027