(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力設備からの計測値を元に、その電力設備への操作信号を出力する第１制御部を有する保護リレー装置と、前記電力設備を管理する電力系統管理装置と、前記保護リレー装置および前記電力系統管理装置それぞれと接続されており、直接接続されていない前記保護リレー装置から前記電力系統管理装置に対して管理用データを中継して通知する設備管理装置とを含めて構成される電力設備管理システムに用いられる設備管理装置であって、
前記設備管理装置が有する第２制御部は、
接続される複数台の前記保護リレー装置それぞれの管理用データ記憶部に対して、前記第１制御部を介さずに直接データを読み取るための指示を送信することで、その指示に該当する前記第１制御部に入力される計測値、および、前記第１制御部から出力される操作信号のうちの少なくとも１つのデータを前記管理用データとして読み取り、
前記読み取った管理用データと、前記設備管理装置内の記憶手段に格納されている管理用ルールとを照合して、前記読み取った管理用データを通知対象とするか否かを判定し、前記通知対象と判定された管理用データを前記電力系統管理装置に通知することを特徴とする
設備管理装置。
【請求項２】
前記管理用データ記憶部は、前記保護リレー装置に内蔵される代わりに、前記設備管理装置に内蔵されることを特徴とする
請求項１に記載の設備管理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の設備管理装置と、前記電力系統管理装置と、前記保護リレー装置とを有することを特徴とする電力設備管理システム。
【請求項４】
電力設備からの計測値を元に、その電力設備への操作信号を出力する第１制御部を有する保護リレー装置と、前記電力設備を管理する電力系統管理装置と、前記保護リレー装置および前記電力系統管理装置それぞれと接続されており、直接接続されていない前記保護リレー装置から前記電力系統管理装置に対して管理用データを中継して通知する設備管理装置とを含めて構成される電力設備管理システムに用いられる前記設備管理装置が実行する設備管理方法であって、
前記設備管理装置が有する第２制御部は、
接続される複数台の前記保護リレー装置それぞれの管理用データ記憶部に対して、前記第１制御部を介さずに直接データを読み取るための指示を送信することで、その指示に該当する前記第１制御部に入力される計測値、および、前記第１制御部から出力される操作信号のうちの少なくとも１つのデータを前記管理用データとして読み取り、
前記読み取った管理用データと、前記設備管理装置内の記憶手段に格納されている管理用ルールとを照合して、前記読み取った管理用データを通知対象とするか否かを判定し、前記通知対象と判定された管理用データを前記電力系統管理装置に通知することを特徴とする
設備管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、設備管理装置、電力設備管理システム、および、設備管理方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所システムなどの電力設備では、過電圧などから電気回路を保護するための保護リレー装置が備え付けられている。保護リレー装置は、変流器で計測した電圧値が過電圧になったとき、遮断器に対して引きはずし指令を送信することで、電気を遮断して電気回路を保護する。
【０００３】
これらの保護リレー装置などの変電所システムの各機器として、遠隔監視するなどの目的により、変電所通信の国際標準規格ＩＥＣ６１８５０に対応した機器が普及し始めている（非特許文献１など）。中央制御室などに設置された監視装置から、ＩＥＣ６１８５０に対応した保護リレー装置に対して制御信号を直接送信することにより、変電所の管理自動化（自動化運転など）の実現を支援する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「IEC61850 - Communication networks and systems for power utility automation」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既に稼働しているＩＥＣ６１８５０に未対応の保護リレー装置を、ＩＥＣ６１８５０に対応させるには、既に稼働している保護リレー装置にＩＥＣ６１８５０の機能を追加するか（内蔵追加）、保護リレー装置とは別に、ＩＥＣ６１８５０の機能を有する別装置を追加する（外付け追加）方法がある。
【０００６】
まず、内蔵追加を行うときには、保護リレー装置内のＣＰＵが、保護リレー装置本来の機能であるリレー演算処理だけでなく、ＩＥＣ６１８５０に対応する監視装置との通信処理も同時に行う必要があり、そのＣＰＵの処理能力が不足してしまう。リレー演算を行う周期は、非常に短期間（例えば、電気角３０度ごとの周期）であるので、リレー演算を行っているときに、ＩＥＣ６１８５０の演算が割り込まれると、リレー演算の処理が追いつかなくなることもある。
【０００７】
一方、外付け追加を行うときには、既に稼働している保護リレー装置の台数が多いため、これらの保護リレー装置をまるごと別の装置へと置き換えるような大規模なシステム構成の変更は、極力避けるべきである。つまり、ＩＥＣ６１８５０に対応した後でも、既に稼働している保護リレー装置をできるだけ流用することで、システムのコストを削減することが求められる。
【０００８】
そこで、本発明は、前記した問題を解決し、電力設備管理システムを低コストで管理自動化することを、主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、電力設備からの計測値を元に、その電力設備への操作信号を出力する第１制御部を有する保護リレー装置と、前記電力設備を管理する電力系統管理装置と、前記保護リレー装置および前記電力系統管理装置それぞれと接続されており、直接接続されていない前記保護リレー装置から前記電力系統管理装置に対して管理用データを中継して通知する設備管理装置とを含めて構成される電力設備管理システムに用いられる設備管理装置であって、
前記設備管理装置が有する第２制御部が、
接続される複数台の前記保護リレー装置それぞれの管理用データ記憶部に対して、前記第１制御部を介さずに直接データを読み取るための指示を送信することで、その指示に該当する前記第１制御部に入力される計測値、および、前記第１制御部から出力される操作信号のうちの少なくとも１つのデータを前記管理用データとして読み取り、
前記読み取った管理用データと、前記設備管理装置内の記憶手段に格納されている管理用ルールとを照合して、前記読み取った管理用データを通知対象とするか否かを判定し、前記通知対象と判定された管理用データを前記電力系統管理装置に通知することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力設備管理システムを低コストで管理自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に関する電力設備管理システムを示す構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に関する電力設備管理システムの別の一例を示す構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に関するリレー演算を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に関する保護リレー装置の単独動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に関する保護リレー装置と設備管理装置との協調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、本発明の一実施形態を、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は、電力設備管理システムを示す構成図である。
電力設備としての送電線３０は、その端点となる端子３１ごとに、端子３１付近の電力パラメータ（電圧値、電流値など）を計測する変流器３２と、端子３１付近の電力を遮断する遮断器３４とが備え付けられている。
図１では、１つの送電線３０に、２つの端子３１を有する一例を示している。２つの端子３１のうちの左側の端子３１（付近の変流器３２および遮断器３４の組）に、第１ネットワーク４１を介して保護リレー装置１０が接続されている。
そして、２つの端子３１のうちの右側の端子３１（付近の変流器３２および遮断器３４の組）にも、図示省略されているが、同じように、第１ネットワーク４１を介して保護リレー装置１０が接続されている。
【００１４】
変流器３２は、取り付けられている送電線３０の電力パラメータを計測し続け、その計測値を計測信号として計測信号線３３から第１ネットワーク４１を介して、第１通信部１２に送信し続ける。
遮断器３４は、第１ネットワーク４１を介して操作信号線３５から操作信号としての遮断信号（引きはずし指令とも呼ばれる）を受信すると、取り付けられている送電線３０の電力を遮断する。
遮断器３４は、第１ネットワーク４１を介して操作信号線３５から操作信号としての投入信号を受信すると、取り付けられている送電線３０の電力の遮断を解除する（電気が流れるようにする）。
【００１５】
このように、第１ネットワーク４１を介してやりとりされる信号は、保護リレー装置１０と電力機器（変流器３２、遮断器３４）との間で短期間に伝達される必要があるため、第１ネットワーク４１はリアルタイム通信が可能な高速な（特に、低遅延な）ネットワークであることが望ましい。
【００１６】
保護リレー装置１０は、電力パラメータ（電力系統の交流電気量など）を計測（サンプリング）して得た情報から電力系統の事故を検出する装置であり、第１ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、第１通信部１２と、管理用データ記憶部１３と、第１ＣＰＵバス１４と、通信バス１５と、第１コネクタ１６とを有する。
第１ＣＰＵ１１（第１制御部）は、例えば、リアルタイムに処理が行える組込み用のＣＰＵとして構成される。第１ＣＰＵ１１は、電力機器（変流器３２、遮断器３４）とのやりとり（リレー演算）を直接行うものの、電力系統管理装置４３とのやりとり（変電所自動化に関する演算）は直接行わず、後記する第２ＣＰＵ２１に代行させる。なお、リレー演算とは、例えば、計測信号線３３から受信した電圧値が過電圧しきい値以上であるときに、遮断信号を操作信号線３５に送信する演算である。
【００１７】
第１通信部１２は、第１ＣＰＵバス１４を介して第１ＣＰＵ１１と第１ネットワーク４１との間の各通信データを中継する通信インタフェースである。第１ＣＰＵバス１４は、第１ＣＰＵ１１と第１通信部１２と管理用データ記憶部１３とを接続する。
通信バス１５は、管理用データ記憶部１３と第１コネクタ１６とを接続する。第１コネクタ１６は、装置間ネットワーク４４を介して、第２コネクタ２６と接続される。装置間ネットワーク４４は、例えば、イーサネット（登録商標）のようなＬＡＮ（Local Area Network）として構成してもよいし、ＰＣＩ（Peripheral Component Interconnect）バスのような計算機内のパラレルインタフェースに対応したバスで構成してもよい。
【００１８】
管理用データ記憶部１３は、変電所自動化のための管理用データが格納されるメモリである。なお、管理用データ記憶部１３は、第１ＣＰＵバス１４からアクセスするための第１ポートと、通信バス１５からアクセスするための第２ポートとを別々に構成するデュアルポートＲＡＭ（Random Access Memory）を用いることが、望ましい。これにより、保護リレー装置１０が単独で動作するときには第１ポートだけを使用させ、保護リレー装置１０と設備管理装置２０とが並列で動作するときには第１ポートと第２ポートとをそれぞれ使用させる。
さらに、管理用データ記憶部１３は、図１に示すように、保護リレー装置１０に内蔵される構成の代わりに、保護リレー装置１０に対して着脱可能なメモリカードとして構成してもよいし、設備管理装置２０に内蔵される構成としてもよい。
【００１９】
設備管理装置２０は、第２ＣＰＵ２１と、第２通信部２２と、第２ＣＰＵバス２３と、第２コネクタ２６とを有する。第２ＣＰＵバス２３は、第２ＣＰＵ２１と第２通信部２２と第２コネクタ２６とを接続する。
第２ＣＰＵ２１（第２制御部）は、管理用データ記憶部１３のデータアクセス（データリード、データライト）手段を有するとともに、管理用データ記憶部１３内の管理用データをもとに、電力系統管理装置４３との間で変電所の自動化に関する制御信号のやりとりを行う。
第２通信部２２は、第２ネットワーク４２を介して電力系統管理装置４３に接続される。第２ネットワーク４２は、第１ネットワーク４１ほどの高速性は求められておらず、例えば、汎用性と低コストの観点から、ＩＰ（Internet Protocol）網上のイーサネットや、フィールドバスなどの汎用シリアル伝送手段によって構成される。
【００２０】
電力系統管理装置４３は、保護リレー装置１０に対して、データの取得要求や、データの書き込み要求を送信することで、各電力機器（変流器３２、遮断器３４）を管理する装置である。電力系統管理装置４３は、例えば、ＩＥＣ６１８５０に対応する監視装置として構成される。
【００２１】
図２は、電力設備管理システムの別の一例を示す構成図である。図１と図２とを比較すると、図１では１台の保護リレー装置１０に１台の設備管理装置２０が接続される構成であるのに対し、図２では３台の保護リレー装置１０に１台の設備管理装置２０が接続される構成である。
このように、１台の設備管理装置２０が複数台の保護リレー装置１０と接続されるとともに、接続される各保護リレー装置１０の管理用データを１台の設備管理装置２０がまとめて電力系統管理装置４３へと中継することにより、ＩＥＣ６１８５０に対応した電力設備管理システムを、少ない装置台数で実現することができ、システムの導入コストや運用コストを削減することができる。
【００２２】
図３は、リレー演算を示す説明図である。図３（ａ）は、計測信号線３３を介して保護リレー装置１０に入力される計測信号（電圧値）の時系列グラフであり、図３（ｂ）は、操作信号線３５を介して保護リレー装置１０から出力される操作信号（ＯＮが遮断しない旨を示し、ＯＦＦが遮断する旨を示す）の時系列グラフである。
例えば、図３（ａ）の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間帯において、計測された電圧値が過電圧しきい値を超過している。よって、第１ＣＰＵ１１は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間帯において、図３（ｂ）に示すように、遮断をする旨の操作信号を出力する。
【００２３】
図４は、保護リレー装置の単独動作を示すフローチャートである。この図４の動作は、保護リレー装置１０が設備管理装置２０と接続されていないとき（図１で、第１コネクタ１６から装置間ネットワーク４４を介して第２コネクタ２６と通信できないときなど）に実行される動作であり、第１ＣＰＵ１１が動作主体である。
【００２４】
Ｓ１１として、第１ＣＰＵ１１は、変流器３２から計測信号線３３を介して計測信号を受信する。
Ｓ１２として、第１ＣＰＵ１１は、Ｓ１１で受信した計測信号の値が所定条件を満たしているか否か（例えば、図３（ａ）では、計測された電圧値が過電圧しきい値を超過しているか否か）を判定する。
Ｓ１３として、第１ＣＰＵ１１は、Ｓ１２の判定結果を基に、遮断器３４への操作信号を作成する。例えば、第１ＣＰＵ１１は、Ｓ１２で計測された電圧値が過電圧しきい値を超過しているときには、遮断する旨の操作信号を作成する（図３（ｂ）参照）。
Ｓ１４として、第１ＣＰＵ１１は、Ｓ１３で作成された操作信号を、操作信号線３５を介して遮断器３４へと通知する。
【００２５】
以上、Ｓ１１〜Ｓ１４で説明したリレー演算は、計測信号が時系列で逐次計測され続けるので、最新の計測信号に対して繰り返し実行される。このように、保護リレー装置１０は、設備管理装置２０と接続されていないときでも、単独の装置として動作する。
【００２６】
図５は、保護リレー装置と設備管理装置との協調動作を示すフローチャートである。保護リレー装置１０におけるリレー演算（Ｓ１１〜Ｓ１４）の動作は、図４と同じであるので、図５の説明から省略する。
【００２７】
Ｓ１５として、第１ＣＰＵ１１は、Ｓ１１で受信した計測信号やＳ１３で作成された操作信号などを、自身の装置（保護リレー装置１０）の管理用データとして、第１ＣＰＵバス１４を介して管理用データ記憶部１３へと記録する。なお、第１ＣＰＵ１１は、その他の管理用データとして、自身の装置（保護リレー装置１０）に関する情報（第１ＣＰＵ１１のＣＰＵ利用率や、ＣＰＵ温度など）も、併せて管理用データ記憶部１３へと記録してもよい。
【００２８】
なお、管理用データ記憶部１３への管理用データの記録処理は、以下に例示されるような通信処理によって実現される。
・第１ＣＰＵ１１が管理用データ記憶部１３に対して、管理用データの記録を明示的に指示する信号を第１ＣＰＵバス１４に送信する。
・管理用データ記憶部１３のデバイスドライバが、第１ＣＰＵバス１４上に流れる管理用データの信号を監視し、その信号が流れたときに読み取って、自身の管理用データ記憶部１３へと記録する。
・第１通信部１２が第１ＣＰＵ１１とやりとりする信号について、その信号の送受信先を第１ＣＰＵ１１だけでなく、管理用データ記憶部１３にもコピーして送信する。
【００２９】
以下、図５の動作の内の設備管理装置２０の第２ＣＰＵ２１が動作主体となる動作（ＩＥＣ６１８５０に対応させるための動作）を説明する。
【００３０】
Ｓ２１として、第２ＣＰＵ２１は、管理用ルールを受信して、自身の記憶手段（図示省略）へと記憶する。この管理用ルールとは、例えば、「遮断器３４が送電線３０の電力を遮断している期間が３分を超過したときに、その旨を電力系統管理装置４３へと通知する」など、電力系統管理装置４３が電力設備を管理するために用いられるルールである。
なお、管理用ルールの設定方法として、通知先の電力系統管理装置４３が第２ネットワーク４２を介して送信してもよいし、変電所の管理者が直接設備管理装置２０に対して管理用ルールを入力（設定ファイルやディップスイッチなど）してもよい。
【００３１】
Ｓ２２として、第２ＣＰＵ２１は、Ｓ１５で管理用データ記憶部１３へと記録された管理用データを、保護リレー装置１０から受信する。具体的には、第２ＣＰＵ２１は、第２ＣＰＵバス２３→第２コネクタ２６→装置間ネットワーク４４→第１コネクタ１６→通信バス１５→管理用データ記憶部１３の経路でデータリード指示を送信する。保護リレー装置１０は、受信したデータリード指示に従って、該当するデータを管理用データ記憶部１３から読み出し、データの取得要求の経路を逆方向に辿ることにより、第２ＣＰＵ２１へと返答する。
なお、第２ＣＰＵ２１は、管理用データ記憶部１３から所望の管理用データを読み出すために、管理用データ記憶部１３内の大きなメモリ空間を扱うことができるメモリアクセス手段を備えている。
【００３２】
Ｓ２３として、第２ＣＰＵ２１は、Ｓ２１の管理用ルールと、Ｓ２２の管理用データとを照合して、管理用データが管理用ルールに該当するか否かを判定する。Ｓ２３でＹｅｓならＳ２４へ進み、ＮｏならＳ２２に戻る。例えば、以下の組み合わせでは、該当する（Ｓ２３，Ｙｅｓ）と判定される。
管理用ルール「遮断器３４が送電線３０の電力を遮断している期間が３分を超過したときに、その旨を電力系統管理装置４３へと通知する」
管理用データ「午前１１時０分から午前１１時１０分まで、操作信号がずっとＯＦＦのままである」
【００３３】
Ｓ２４として、第２ＣＰＵ２１は、Ｓ２２の管理用データを、第２ネットワーク４２経由で電力系統管理装置４３に通知する。これにより、電力系統管理装置４３は、保護リレー装置１０を直接制御することなく、設備管理装置２０に仲介されて管理用データ記憶部１３内のデータにアクセスすることができる。
【００３４】
なお、第２ＣＰＵ２１は、Ｓ２４として、管理用データ記憶部１３内のデータ読み出しだけでなく、管理用データ記憶部１３内のデータ書き込みを行ってもよい。例えば、電力系統管理装置４３から設備管理装置２０に送信されたデータが「緊急遮断信号」であるときには、第２ＣＰＵ２１は、管理用データ記憶部１３内に遮断器３４に対して遮断を示す操作信号を書き出す。そして、第１ＣＰＵ１１は、変流器３２が計測した計測値が正常であるか否かにかかわらず、管理用データ記憶部１３内に書き出された遮断を示す操作信号を遮断器３４に送信する。
【００３５】
以上説明した本実施形態では、電力設備管理システムとして、保護リレー装置１０に設備管理装置２０を追加する構成とした。保護リレー装置１０は、設備管理装置２０と接続するためのインタフェース（第１コネクタ１６）を有しているので、設備管理装置２０を容易に着脱できる。
これにより、既存の保護リレー装置１０を活用できるので、電力設備管理システムを低コストで管理自動化することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０    保護リレー装置
１１    第１ＣＰＵ（第１制御部）
１２    第１通信部
１３    管理用データ記憶部
１４    第１ＣＰＵバス
１５    通信バス
１６    第１コネクタ
２０    設備管理装置
２１    第２ＣＰＵ（第２制御部）
２２    第２通信部
２３    第２ＣＰＵバス
２６    第２コネクタ
３０    送電線
３１    端子
３２    変流器
３３    計測信号線
３４    遮断器
３５    操作信号線
４１    第１ネットワーク
４２    第２ネットワーク
４３    電力系統管理装置
４４    装置間ネットワーク
【図１】
0005802438.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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