(57)【要約】  電力系統を事故から保護するための統合ユニットであって、電力系統の電気量をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部（11）と、デジタルデータを、電力系統を保護するための保護ユニット（20）が接続されたプロセスバス（30）に送信する通信インターフェース部（12）と、デジタルデータを基に電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて電力系統に挿入された遮断器（44）を引き外し駆動するための遮断信号を出力するリレー演算部（13）とを備えた。
2013125255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の電気量をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記デジタルデータを、前記電力系統を保護するための保護ユニットが接続されたプロセスバスに送信する通信インターフェース部と、
前記デジタルデータを基に前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて前記電力系統に挿入された遮断器を引き外し駆動するための遮断信号を出力するリレー演算部と、
を具備したことを特徴とする統合ユニット。
【請求項２】
電力系統の電気量をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記デジタルデータを基に前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて前記電力系統に挿入された遮断器を引き外し駆動するための第１の遮断信号を出力するリレー演算部と、
前記遮断器を引き外し駆動するための第２の遮断信号を出力する保護ユニットに対し、プロセスバスを介して前記デジタルデータを送信する通信インターフェース部と、
前記第１及び第２の遮断信号に基づいて、前記遮断器を引き外し駆動する遮断器引き外し回路と、
を具備したことを特徴とする統合ユニット。
【請求項３】
前記遮断器引き外し回路は、前記第１及び第２の遮断信号の少なくとも一方が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする請求項２に記載の統合ユニット。
【請求項４】
前記遮断器引き外し回路は、前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られるか又は前記プロセスバスの不良が検出され、且つ前記第１の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする請求項２に記載の統合ユニット。
【請求項５】
前記遮断器引き外し回路は、前記プロセスバスの不良が検出され且つ前記第１の遮断信号が得られた場合に、又は前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする請求項２に記載の統合ユニット。
【請求項６】
前記遮断器引き外し回路は、前記第１の遮断信号が得られて一定時間経過した場合に、又は前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする請求項２に記載の統合ユニット。
【請求項７】
前記リレー演算の種別、関数、動作値、動作時間、又は前記一定時間は、前記プロセスバス経由で整定されることを特徴とする請求項６に記載の統合ユニット。
【請求項８】
電力系統の電気量をデジタルデータに変換してプロセスバスに送信し、且つ前記デジタルデータを基に前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて第１の遮断信号を出力する統合ユニットと、
前記プロセスバスから前記デジタルデータを受信して前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて第２の遮断信号を出力する保護ユニットと、
前記第１及び第２の遮断信号を基に、前記電力系統に設置された遮断器を引き外し駆動する遮断器引き外し回路と、
を具備したことを特徴とする保護リレーシステム。
【請求項９】
前記遮断器引き外し回路は、前記第１及び第２の遮断信号の少なくとも一方が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする請求項８に記載の保護リレーシステム。
【請求項１０】
前記保護ユニットは、前記第２の遮断信号を前記プロセスバスへ送信する機能を備え、
前記統合ユニットは、前記プロセスバスからの前記第２の遮断信号を受信する機能を備えたことを特徴とする請求項８に記載の保護リレーシステム。
【請求項１１】
前記遮断器引き外し回路は、前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られるか又は前記プロセスバスの不良が検出され、且つ前記第１の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする請求項１０に記載の保護リレーシステム。
【請求項１２】
前記遮断器引き外し回路は、前記プロセスバスの不良が検出され且つ前記第１の遮断信号が得られた場合に、又は前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする請求項１０に記載の保護リレーシステム。
【請求項１３】
前記遮断器引き外し回路は、前記第１の遮断信号の出力が得られて一定時間経過した場合に、又は前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする請求項１０に記載の保護リレーシステム。
【請求項１４】
前記統合ユニットは、内部で実行するリレー演算の種別、関数、動作値、動作時間、又は前記一定時間を、前記プロセスバス経由で整定可能なことを特徴とする請求項１３に記載の保護リレーシステム。
【請求項１５】
前記統合ユニット及び前記保護ユニットの少なくとも一方は、主保護用と後備保護用とに分離されていることを特徴とする請求項８に記載の保護リレーシステム。
【請求項１６】
前記統合ユニット及び前記保護ユニットはそれぞれ、主保護用と後備保護用とに分離され、且つ主保護用の各ユニットと後備保護用の各ユニットが異なるプロセスバスに接続されていることを特徴とする請求項８に記載の保護リレーシステム。
【請求項１７】
前記プロセスバスは集線装置を有し、前記集線装置はそれぞれ独立した制御電源から電力が供給されることを特徴とする請求項１６に記載の保護リレーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力系統を事故から保護するための統合ユニット及び保護リレーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力機器の電流又は電圧を計測するには、変流器又は計器用変圧器を用いて、電力機器主回路の電流又は電圧を、計測に適した電流又は電圧へ変換する。従来の変電所では、変換後の電流又は電圧を、ケーブル接続により、遠隔の配電盤室等に配置される保護リレーや回線制御ユニット等の上位装置まで伝達している。これに対してプロセスバスとは、電力機器の電流又は電圧を電力機器近傍でＡ／Ｄ変換し、そのサンプル値をシリアル通信の形で上位装置へ伝送する方式である。上位装置は１台であっても複数台であっても良い。【０００３】
近年の通信及びデジタル制御技術の発展に伴い、変電所等における電力系統の保護リレーシステムに対して、プロセスバスの導入が行われている。スマートグリッドを実現する上でも、電流・電圧のサンプル値を共有できるプロセスバスの重要性が注目されている。このようなプロセスバスを適用した保護リレーシステムでは、統合ユニット、保護ユニット、及び遮断器制御ユニットが、それぞれ通信インターフェース部を介してプロセスバスで相互に接続される。【０００４】
統合ユニットは、送電線等が接続された遮断器の近傍に配置される。このユニットには、変流器で計測された電流波形信号或いは計器用変圧器で計測された電圧波形信号が入力される。電流波形信号或いは電圧波形信号は、統合ユニット内部のＡ／Ｄ変換部でサンプル値（デジタルデータ）へ変換され、通信インターフェース部を経由してプロセスバスへ送信される。【０００５】
保護ユニットでは、通信インターフェース部により波形のサンプル値を受信し、リレー演算部へ伝える。リレー演算部では、事故判定の演算処理を行い、遮断器の引き外しが必要と判定した場合には、通信インターフェースを経由して引き外し指令メッセージをプロセスバスへ送信する。複数の保護ユニットが、同じ遮断器に対して引き外し指令メッセージを送信する場合もある。【０００６】
遮断器制御ユニットでは、通信インターフェース部が引き外し指令メッセージを受信すると、遮断器を引き外し駆動する。これにより、送電線等の電力設備が保護されることになる。【０００７】
上記のプロセスバスを適用した保護リレーシステムでは、事故判定のための基本情報である電力系統の電流波形信号或いは電圧波形信号、及び遮断器の引き外し指令メッセージの両方が、プロセスバスを経由して伝送される。そのため、プロセスバスに障害が生じてこれらの伝送機能が失われた場合には、保護機能が完全に失われてしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９０７９９８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
発明が解決しようとする課題は、プロセスバスに障害が発生した場合にも電力系統の保護機能を保持し得る統合ユニット及び保護リレー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】
【００１０】
実施形態の統合ユニットは、電力系統の電気量をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記デジタルデータを、前記電力系統を保護するための保護ユニットが接続されたプロセスバスに送信する通信インターフェース部と、前記デジタルデータを基に前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて前記電力系統に挿入された遮断器を引き外し駆動するための遮断信号を出力するリレー演算部と、を具備している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。
【図２】第２の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。
【図３】第３の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。
【図４】第４の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。
【図５】第５の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態の保護リレーシステムを、図面を参照して説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。
【００１４】
本実施形態の保護リレーシステムは、例えば変電所等における電力系統の保護リレーシステムであり、統合ユニット１０と保護ユニット２０を備えている。各ユニット１０，２０は、それぞれ通信インターフェース部１２，２２を介してプロセスバス３０で相互に接続されている。さらに、遮断器引き外しコイル４５に通電することにより、遮断器４４を引き外し駆動する遮断器引き外し回路（１４，２４，４５）が設けられている。なお、図示のように、複数の保護ユニット２０が同一のプロセスバス３０に接続される場合もある。
【００１５】
統合ユニット１０は、電気量をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部１１及びプロセスバス３０との間で情報の送受信を行うための通信インターフェース部１２の他に、遮断器制御のためのリレー演算部１３及び接点１４を備えている。そして、例えば送電線４６に接続された遮断器４４の近傍に配置される。この統合ユニット１０に対して、変流器４２で計測された電流波形信号、或いは計器用変圧器４３で計測された電圧波形信号が入力される。変流器４２は送電線４６の電流変化を検出し、計器用変圧器４３は母線４１の電圧を検出するようになっている。
【００１６】
一方、保護ユニット２０も通信インターフェース部２２、リレー演算部２３及び接点２４を備えている。接点１４及び接点２４は、何れも遮断器引き外しコイル４５に接続されている。そして、接点１４，２４の閉成によりコイル４５に通電すると、遮断器４４が引き外し動作を行うよう構成されている。
【００１７】
なお、リレー演算部１３，２３は、電力系統の異常を検出するものであり、例えばリレー演算部２３が主検出リレーに対応し、リレー換算部１３がＦＤ（事故検出）リレーに対応するものであっても良い。さらに、リレー演算部２３が主保護で、リレー換算部１３が後備保護に対応するものであっても良い。また、リレー演算部１３におけるリレー演算の種別、関数、動作値、及び動作時間等は、プロセスバス３０を経由して整定可能となっている。
【００１８】
次に、このように構成された本実施形態の動作について説明する。
【００１９】
まず、プロセスバス３０が正常時の動作について説明する。変流器４２で計測された電流波形信号、或いは計器用変圧器４３で計測された電圧波形信号は、統合ユニット１０の内部のＡ／Ｄ変換部１１でサンプル値へ変換される。このサンプル値は、通信インターフェース部１２へ送られてプロセスバス３０へ送信されると同時に、リレー演算部１３へ送られる。リレー演算部１３では、デジタルフィルター処理やリレー演算処理を実行することにより、独立に事故判定を行う。そして、遮断器４４の引き外しが必要と判定した場合には、第１の遮断信号Ｓ１を出力することにより、接点１４を閉じる。
【００２０】
一方、保護ユニット２０のリレー演算部２３でも、通信インターフェース２２で受信したサンプル値に基づき独立に事故判定を行い、遮断器の引き外しが必要と判定した場合には、第２の遮断信号Ｓ２を出力することにより、接点２４を閉じる。接点１４又は接点２４の何れかが閉じられると、引き外しコイル４５に通電され、遮断器４４が引き外される。これにより、送電線４６等の電力設備が保護される。
【００２１】
プロセスバス３０に異常が生じ、伝送機能に障害が生じた場合の動作は以下となる。保護ユニット２０の一部又は全部に、サンプル値が到達しないため、保護ユニット２０では事故判定ができなくなる。このため、もし事故が発生したとしても、接点２４が閉じない可能性がある。しかし、統合ユニット１０のリレー演算部１３は正常に動作するので、遮断器４４の引き外しが必要と判定した場合には、接点１４が閉じて引き外しコイル４５に通電される。
【００２２】
このように本実施形態によれば、プロセスバス３０の伝送機能に障害が生じた場合でも、統合ユニット１０のリレー演算部１３が動作するので、送電線等の電力設備の保護機能を果たすことができる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００２４】
本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、保護ユニット２０に接点２４を設けることなく、保護ユニット２０で検出した異常をプロセスバス３０を介して統合ユニット１０に送出することにある。
【００２５】
本実施形態の統合ユニット１０は、Ａ／Ｄ変換部１１，通信インターフェース部１２，リレー演算部１３，及び接点１４の他に、通信監視部１５，ＯＲゲート１６，及びＡＮＤゲート１７を備えている。即ち、接点１４及びコイル４５に加え、ＯＲゲート１６及びＡＮＤゲート１７などから遮断器引き外し回路が構成される。なお、本実施形態では、リレー演算部２３が主検出リレーに対応し、リレー演算部１３がＦＤリレーに対応するものとなっている。また、通信監視部１５としては、“ＰＩＮＧ”コマンドを利用したものであっても良いし、その構成は特に限定されるものではない。
【００２６】
通信インターフェース部１２からの第２の遮断信号Ｓ２と、プロセスバス３０の異常を検出する通信監視部１５からの通信不良信号Ｓ３は、ＯＲゲート１６のそれぞれの入力端に供給されている。ＯＲゲート１６の出力は、ＡＮＤゲート１７の一方の入力端に供給されている。ＡＮＤゲート１７の他方の入力端には、リレー演算部１３からの第１の遮断信号Ｓ１が供給されている。そして、ＡＮＤゲート１７の出力により接点１４が制御されるようになっている。即ち、接点１４は、以下の（１）（２）の何れかの場合に閉じるように構成されている。
【００２７】
（１）第１の遮断信号Ｓ１と第２の遮断信号Ｓ２の両方とも出力
（２）第１の遮断信号Ｓ１と通信異常信号Ｓ３の両方とも出力
その他の部分については、第１の実施形態と同様である。
【００２８】
まず、プロセスバス３０が正常時の動作について説明する。第１の実施形態と同様に、リレー演算部１３では事故判定を行い、遮断器４４の引き外しが必要と判定した場合には第１の遮断信号Ｓ１を出す。リレー演算部１３では、例えば事故検出リレー相当の事故判定を行う。
【００２９】
一方、保護ユニット２０のリレー演算部２３でも事故判定を行う。そして、遮断器４４の引き外しが必要と判定した場合には、通信インターフェース２２を経由して引き外し指令メッセージをプロセスバス３０へ送信する。リレー演算部２３では例えば、主検出リレー相当の事故判定を行う。統合ユニット１０内の通信インターフェース部１２が、保護ユニット２０の何れかから引き外し指令メッセージを受信すると、第２の遮断信号Ｓ２を出力する。
【００３０】
複数の保護ユニット２０の間では、リレー演算部２３で実行される事故判定方式は一般には異なるが、何れの保護ユニットからの引き外し指令メッセージを受信した場合でも、遮断信号Ｓ２は出力される。遮断信号Ｓ１及びＳ２の両方の信号が出た場合に限り、接点１４が閉じ、引き外しコイル４５に通電され、遮断器４４が引き外される。
【００３１】
プロセスバス３０に異常が生じ、伝送機能に障害が生じた場合の動作は以下となる。保護ユニット２０の一部又は全部は、サンプル値が到達せず事故判定ができないため、事故が発生した場合でも引き外し指令メッセージは送信されない可能性がある。しかし、統合ユニット１０の通信監視部１５がプロセスバス３０の異常を検出するため、通信異常信号Ｓ３を出力する。一方、リレー演算部１３は正常に動作するので、遮断器４４の引き外しが必要と判定した場合には第１の遮断信号Ｓ１が出力される。従って、通信異常信号Ｓ３が得られている場合に、第１の遮断信号Ｓ１が出力されると、接点１４が閉じて引き外しコイル４５に通電される。
【００３２】
上記のように本実施形態では、主検出リレーとＦＤリレーのＡＮＤで遮断制御することに加え、プロセスバス３０の異常の場合は、ＦＤリレーのみで遮断制御することが可能となる。
【００３３】
このように本実施形態によれば、主検出リレーとＦＤリレーとから成るフェイルセーフシステム（主検出リレーとＦＤリレーのＡＮＤで遮断制御する）を容易に構成することができる。しかも、プロセスバス３０の伝送機能に障害が生じた場合でも、事故検出リレー単独で動作するので、最低限の保護機能を果たすことができる。
【００３４】
なお、通信監視部１５及びＯＲゲート１６を省略すれば、プロセスバス３０の障害に対する保護機能はないものの、主検出リレーとＦＤリレーとから成る従来と同様のフェイルセーフシステムを構成することができる。
【００３５】
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００３６】
本実施形態の統合ユニット１０は、Ａ／Ｄ変換部１１，通信インターフェース部１２，リレー演算部１３，及び接点１４の他に、通信監視部１５，ＯＲゲート１６，及びＡＮＤゲート１７を備えている。なお、本実施形態では、リレー演算部２３がリレー主保護に対応し、リレー演算部１３がリレー後備保護に対応するものとなっている。
【００３７】
リレー演算部１３からの第１の遮断信号Ｓ１とプロセスバス３０の異常を検出する通信監視部１５からの通信不良信号Ｓ３は、ＡＮＤゲート１７のそれぞれの入力端に供給されている。ＡＮＤゲート１７の出力は、ＯＲゲート１６の一方の入力端に供給されている。ＯＲゲート１６の他方の入力端には、通信インターフェース１２からの第２の遮断信号Ｓ２が供給されている。そして、ＯＲゲート１６の出力により接点１４が制御されるようになっている。即ち、接点１４は、以下の（１）（２）の何れかの場合に閉じるように構成されている。
【００３８】
（１）第２の遮断信号Ｓ２が出力
（２）第１の遮断信号Ｓ１及び通信不良検出信号Ｓ３が両方とも出力
その他の部分については第１の実施形態と同様である。
【００３９】
まず、プロセスバス３０が正常時の動作について説明する。第２の実施形態と同様に、リレー演算部１３では事故判定を行い、遮断器４４の引き外しが必要と判定した場合には第１の遮断信号Ｓ１を出す。リレー演算部１３では、例えばリレー後備保護相当の事故判定を行う。
【００４０】
一方、保護ユニット２０のリレー演算部２３でも事故判定を行い、遮断器４４の引き外しが必要と判定した場合には、引き外し指令メッセージをプロセスバス３０へ送信する。通信インターフェース部１２が引き外し指令メッセージを受信すると、第２の遮断信号Ｓ２を出力する。リレー演算部２３では、例えば主保護相当の事故判定を行う。
【００４１】
プロセスバス３０が正常であれば、通信監視部１７は通信不良検出信号Ｓ３を出力しないので、第１の遮断信号Ｓ１が出力されても接点１４は閉じない。しかし、第２の遮断信号Ｓ２が出力されれば接点１４が閉じ、主保護相当の保護動作が実現される。
【００４２】
プロセスバス３０に異常が生じ、伝送機能が失われた場合の動作は以下となる。保護ユニット２０にはサンプル値が到達せず事故判定ができないため、事故が発生した場合でも引き外し指令メッセージは送信されない。しかし、通信監視部１５が通信不良検出信号Ｓ３を出力するので、第１の遮断信号Ｓ１が出力されれば接点１４が閉じ、リレー後備保護相当の保護動作が実現される。
【００４３】
このように本実施形態によれば、主保護とリレー後備保護とから成る後備保護システムを容易に構成できると共に、プロセスバス３０の伝送機能が失われた場合でもリレー後備保護単独で動作する。このため、最低限の保護機能を果たすことができる。
【００４４】
なお、通信監視部１５及びＡＮＤゲート１７を省略すれば、プロセスバス３０の障害に対する保護機能はないものの、主保護と後備保護とから成る従来と同様のフェイルセーフシステムを構成することができる。
【００４５】
（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００４６】
本実施形態の統合ユニット１０は、Ａ／Ｄ変換部１１，通信インターフェース部１２，リレー演算部１３，及び接点１４の他に、ＯＲゲート１６，タイマ１８及び整定値記録部１９を備えている。整定値記録部１９は、リレー演算部１３で実行するリレー演算の種別、関数、動作値、動作時間、及びタイマ１８の整定時間を、通信インターフェース１２又は図示しない操作パネル等で整定可能なように構成されている。
【００４７】
タイマ１８には、リレー演算部１３からの第１の遮断信号Ｓ１が入力される。このタイマ１８では、整定値記録部１９に予め記録された整定時間分だけ遅らせて第３の遮断信号Ｓ４が出力される。通信インターフェース部１２では、保護ユニット２０の何れかから引き外し指令メッセージを受信すると、第２の遮断信号Ｓ２を出力する。これらの遮断信号Ｓ２，Ｓ４は、ＯＲゲート１６の入力端にそれぞれ供給されている。そして、ＯＲゲート１６の出力により接点１４が制御されるようになっている。即ち、接点１４は遮断信号Ｓ４又はＳ２の何れかの出力により閉じるように構成されている。その他の部分については先の第２の実施形態と同様である。
【００４８】
まず、プロセスバス３０が正常時の動作について説明する。第３の実施形態と同様に、リレー演算部１３では事故判定を行い、遮断器４４の引き外しが必要と判定した場合には第１の遮断信号Ｓ１を出力する。当該信号の出力から、整定値記録部１９に予め記録された整定時間分だけ遅れて第３の遮断信号Ｓ４が出力される。リレー演算部１３では、整定値記録部１９に予め記録された整定に従ってリレー後備保護相当の事故判定を行う。
【００４９】
一方、保護ユニット２０のリレー演算部２３でも事故判定を行い、遮断器４４の引き外しが必要と判定した場合には、引き外し指令メッセージをプロセスバス３０へ送信する。リレー演算部２３では、例えば主保護相当の事故判定を行う。プロセスバス３０が正常であれば、通信インターフェース部１２が引き外し指令メッセージを受信することにより、第２の遮断信号Ｓ２を出力する。この過程にはプロセスバス通信による遅延は存在するが、タイマのような意図した遅延要素は無い。このため、通常は第２の遮断信号Ｓ２が第３の遮断信号Ｓ４よりも先に出力されて接点１４が閉じ、主保護相当の保護動作が実現する。
【００５０】
プロセスバス３０に異常が生じ、伝送機能が失われた場合の動作は、以下のようになる。事故が発生した場合、引き外し指令メッセージは送信されないため、第２の遮断信号Ｓ２は出力されない。しかし、その場合でも第１の遮断信号Ｓ１は出力される。このため、タイマ１８による一定時間の遅延の後、第３の遮断信号Ｓ４の出力により接点１４が閉じ、リレー後備保護相当の保護動作が実現する。
【００５１】
このように、本実施形態によっても第３の実施形態と同様に、リレー主保護とリレー後備保護とから成る従来の後備保護システムを容易に構成できる。しかも、プロセスバス３０の伝送機能が失われた場合でも、リレー後備保護単独で動作するので、最低限の保護機能を果たすことができる。また、統合ユニット１０で実行するリレー演算の種別、関数、動作値、動作時間が整定できると共に、リレー後備保護動作までの時間もタイマで整定できる。このため、保護リレーシステム全体の保護協調をとることが容易である。
【００５２】
（第５の実施形態）
図５は、第５の実施形態に係わる保護リレーシステムの回路構成を示す図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００５３】
本実施形態は、主保護と後備保護とが、別々のプロセスバス及びユニットから構成された２つの独立したシステムから成る。主保護用統合ユニット１０ａと主保護ユニット２０ａは、主保護用プロセスバス３０ａを介して接続される。一方、後備保護用統合ユニット１０ｂと後備保護ユニット２０ｂは、主保護用プロセスバス３０ａとは別の後備保護用プロセスバス３０ｂを介して接続される。それぞれのプロセスバス３０ａ，３０ｂは集線装置（ＨＵＢ）を含む構成である。プロセスバス３０ａ，３０ｂを構成する集線装置は、独立した制御電源である主保護用制御電源５０ａ及び後備保護用制御電源５０ｂからそれぞれ電力が供給される。
【００５４】
主保護用統合ユニット１０ａと主保護ユニット２０ａの構成は、第１〜第４の実施形態の何れかと同様であり、後備保護用統合ユニット１０ｂと後備保護ユニット２０ｂの構成も、第１〜第４の実施形態の何れかと同様である。何れを選択するかは、対象とする電力系統や保護の種類等に応じて適宜定めればよい。そして、主保護用統合ユニット１０ａに設けられた接点１４ａ又は後備保護ユニット２０ａに設けられた接点１４ｂの閉成動作によりコイル４５が駆動され、遮断器４４が引き外し駆動されるようになっている。その他の部分については第１の実施形態と同様である。
【００５５】
まず、プロセスバス３０ａ，３０ｂが正常時の動作について説明する。主保護システム及び後備保護システムの各々は、第１〜第４の実施形態と同様の動作を行うよう構成されている。電力系統に異常が生じると、主保護システム及び後備保護システムでこれを検出し、主保護システムの接点１４ａ或いは後備保護システムの接点１４ｂの何れかが閉じることになる。これにより、引き外しコイル４５が通電され、遮断器４４が引き外し駆動されることになる。
【００５６】
プロセスバス３０ａ又は３０ｂの何れかの伝送機能が失われた場合は、独立して動作する２つのシステムが単独で動作する。このため、プロセスバスに異常のない方のシステムで電力系統の異常を検出することにより、保護動作を実現することができる。また、プロセスバスに異常のある方のシステムであっても、先の第１〜４の実施形態と同様に、統合ユニット内のリレー演算を利用することにより、保護動作を実現することが可能である。これは、プロセスバス３０ａ，３０ｂの両方の伝送機能が失われた場合にも、電力系統の異常に対する保護動作を実現可能なことを意味する。
【００５７】
また、プロセスバス３０ａ，３０ｂを構成する集線装置は、共通の電源から電力が供給されるのではなく、それぞれ主保護用制御電源５０ａ及び後備保護用制御電源５０ｂから電力が供給される。このため、何れかの制御電源５０ａ，５０ｂ或いは集線装置に障害が生じた場合でも、電力系統の異常に対する保護動作が実現可能である。
【００５８】
なお、このようなプロセスバス二重化の方法は、図５に限られるものではなく、例えば国際規格IEC 62439に規定されるＰＲＰ（並列冗長性プロトコル）等の方式によることでも良い。
【００５９】
このように本実施形態によっても、主保護とリレー後備保護とから成る従来の後備保護システムを容易に構成できると共に、何れか一方のプロセスバスの伝送機能が失われた場合でも、十分な保護機能を果たすことができる。
【００６０】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【００６１】
第１の実施形態では、統合ユニット及び保護ユニットで別々の接点を駆動したが、第１及び第２の遮断信号の何れかが得られるときに１つの接点を駆動するようにしても良い。また、第２の実施形態において、ＡＮＤゲート及びこれ駆動される接点の代わりに、ＡＮＤゲートの各入力端に供給される信号でそれぞれ駆動される接点を直列接続しても良い。同様に、第３の実施形態において、ＯＲゲート及びこれで駆動される接点の代わりに、ＯＲゲートの各入力端に供給される信号でそれぞれ駆動される接点を並列接続しても良い。
【００６２】
第５の実施形態では、保護ユニット及び統合ユニットの両方を、主保護用と後備保護用とに分離して設けたが、保護ユニット及び統合ユニットの一方のみを分離して設けるようにしても良い。また、統合ユニットを構成する各部の回路構成は特に限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。
【００６３】
上記の実施形態は主に変電所を例に説明したが、分散電源の導入されたスマートグリッドや、大規模工場の受配電設備においても適用可能である。
【００６４】
本発明の幾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】
【００６５】
１０…統合ユニット
１０ａ…主保護用統合ユニット
１０ｂ…後備保護用統合ユニット
１１…Ａ／Ｄ変換部
１２…通信インターフェース部
１３，２３…リレー演算部
１４，１４ａ，１４ｂ，２４…接点
１５…通信監視部
１８…タイマ
１９…整定値記録部
２０…保護ユニット
２０ａ…主保護ユニット
２０ｂ…後備保護ユニット
２２…通信インターフェース部
３０…プロセスバス
３０ａ…主保護用プロセスバス
３０ｂ…後備保護用プロセスバス
４１…母線
４２…変流器
４３…計器用変圧器
４４…遮断器
４５…引き外しコイル
４６…送電線
５０ａ…主保護用制御電源
５０ｂ…後備保護用制御電源
【図１】
2013125255.tif 000003
【図２】
2013125255.tif 000004
【図３】
2013125255.tif 000005
【図４】
2013125255.tif 000006
【図５】
2013125255.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月30日(2015.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
実施形態の統合ユニットは、電力系統の電気量をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、前記デジタルデータを基に前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて前記電力系統に挿入された遮断器を引き外し駆動するための第１の遮断信号を出力するリレー演算部と、前記遮断器を引き外し駆動するための第２の遮断信号を出力する保護ユニットに対し、プロセスバスを介して前記デジタルデータを送信する通信インターフェース部と、前記第１及び第２の遮断信号に基づいて、前記遮断器を引き外し駆動する遮断器引き外し回路と、を具備し、前記遮断器引き外し回路は、前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られるか又は前記プロセスバスの不良が検出され、且つ前記第１の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
なお、リレー演算部１３，２３は、電力系統の異常を検出するものであり、例えばリレー演算部２３が主検出リレーに対応し、リレー演算部１３がＦＤ（事故検出）リレーに対応するものであっても良い。さらに、リレー演算部２３が主保護で、リレー演算部１３が後備保護に対応するものであっても良い。また、リレー演算部１３におけるリレー演算の種別、関数、動作値、及び動作時間等は、プロセスバス３０を経由して整定可能となっている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
プロセスバス３０が正常であれば、通信監視部１５は通信不良検出信号Ｓ３を出力しないので、第１の遮断信号Ｓ１が出力されても接点１４は閉じない。しかし、第２の遮断信号Ｓ２が出力されれば接点１４が閉じ、主保護相当の保護動作が実現される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
主保護用統合ユニット１０ａと主保護ユニット２０ａの構成は、第１〜第４の実施形態の何れかと同様であり、後備保護用統合ユニット１０ｂと後備保護ユニット２０ｂの構成も、第１〜第４の実施形態の何れかと同様である。何れを選択するかは、対象とする電力系統や保護の種類等に応じて適宜定めればよい。そして、主保護用統合ユニット１０ａに設けられた接点１４ａ又は後備保護用統合ユニット１０ｂに設けられた接点１４ｂの閉成動作によりコイル４５が駆動され、遮断器４４が引き外し駆動されるようになっている。その他の部分については第１の実施形態と同様である。
【手続補正５】
【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】
電力系統の電気量をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記デジタルデータを基に前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて前記電力系統に挿入された遮断器を引き外し駆動するための第１の遮断信号を出力するリレー演算部と、
前記遮断器を引き外し駆動するための第２の遮断信号を出力する保護ユニットに対し、プロセスバスを介して前記デジタルデータを送信する通信インターフェース部と、
前記第１及び第２の遮断信号に基づいて、前記遮断器を引き外し駆動する遮断器引き外し回路と、
を具備し、
前記遮断器引き外し回路は、前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られるか又は前記プロセスバスの不良が検出され、且つ前記第１の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする統合ユニット。
【請求項２】
電力系統の電気量をデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記デジタルデータを基に前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて前記電力系統に挿入された遮断器を引き外し駆動するための第１の遮断信号を出力するリレー演算部と、
前記遮断器を引き外し駆動するための第２の遮断信号を出力する保護ユニットに対し、プロセスバスを介して前記デジタルデータを送信する通信インターフェース部と、
前記第１及び第２の遮断信号に基づいて、前記遮断器を引き外し駆動する遮断器引き外し回路と、
を具備し、
前記遮断器引き外し回路は、前記プロセスバスの不良が検出され且つ前記第１の遮断信号が得られた場合に、又は前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする統合ユニット。
【請求項３】
電力系統の電気量をデジタルデータに変換してプロセスバスに送信し、且つ前記デジタルデータを基に前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて第１の遮断信号を出力する統合ユニットと、
前記プロセスバスから前記デジタルデータを受信して前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて第２の遮断信号を出力する保護ユニットと、
前記第１及び第２の遮断信号を基に、前記電力系統に設置された遮断器を引き外し駆動する遮断器引き外し回路と、
を具備し、
前記保護ユニットは、前記第２の遮断信号を前記プロセスバスへ送信する機能を備え、
前記統合ユニットは、前記プロセスバスからの前記第２の遮断信号を受信する機能を備え、
前記遮断器引き外し回路は、前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られるか又は前記プロセスバスの不良が検出され、且つ前記第１の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする保護リレーシステム。
【請求項４】
電力系統の電気量をデジタルデータに変換してプロセスバスに送信し、且つ前記デジタルデータを基に前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて第１の遮断信号を出力する統合ユニットと、
前記プロセスバスから前記デジタルデータを受信して前記電力系統の異常を検出するためのリレー演算を実行し、該演算の結果に基づいて第２の遮断信号を出力する保護ユニットと、
前記第１及び第２の遮断信号を基に、前記電力系統に設置された遮断器を引き外し駆動する遮断器引き外し回路と、
を具備し、
前記保護ユニットは、前記第２の遮断信号を前記プロセスバスへ送信する機能を備え、
前記統合ユニットは、前記プロセスバスからの前記第２の遮断信号を受信する機能を備え、
前記遮断器引き外し回路は、前記プロセスバスの不良が検出され且つ前記第１の遮断信号が得られた場合に、又は前記プロセスバスを介して前記第２の遮断信号が得られた場合に、前記遮断器を引き外し駆動することを特徴とする保護リレーシステム。
【請求項５】
前記統合ユニット及び前記保護ユニットの少なくとも一方は、主保護用と後備保護用とに分離されていることを特徴とする請求項３または４に記載の保護リレーシステム。
【請求項６】
前記統合ユニット及び前記保護ユニットはそれぞれ、主保護用と後備保護用とに分離され、且つ主保護用の各ユニットと後備保護用の各ユニットが異なるプロセスバスに接続されていることを特徴とする請求項３または４に記載の保護リレーシステム。
【請求項７】
前記プロセスバスは集線装置を有し、前記集線装置はそれぞれ独立した制御電源から電力が供給されることを特徴とする請求項６に記載の保護リレーシステム。
【国際調査報告】
2013125255.tif 000008
2013125255.tif 000009
2013125255.tif 000010
2013125255.tif 000011