(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統は電源変電所から各需要家までを環線で接続し、電源変電所端に配置する中央継電装置と各需要家端に配置されてそれぞれリレー部を有する端末装置との間は１系と２系のループ伝送路で接続し、各端末装置では他の装置と同時サンプリングした系統信号を時分割で多重化して中央継電装置にループ伝送し、中央継電装置は各端末装置からの系統信号を分離し、これら系統信号と変電所端での系統信号から保護演算を行い、必要に応じて各需要家端の機器操作信号を各端末装置にループ伝送する環線系統の保護継電システムにおいて、
前記系統信号および機器操作信号を多重分離する多重分離装置（１００）と、前記リレー部（２００）からの各系統情報の授受を行うＩＯ部（５２）ＨＤＬＣ部（５３）の外部インタフェース、及びＣＰＵ（５１）とを１つの通信ボード（３００）に実装し、
光−電気変換器（１，２）で変換した受信信号（ＤＡＴＡ、ＥＣＬＫ）のフレーム同期を監視・設定回路（３）で連続監視し、受信回路選択部（４）で受信回線の受信信号を選択し、受信タイミング回路（５）が選択された受信信号から受信タイミングを生成し、分離インタフェース（６、７）が各個別情報に合ったタイミング信号で各情報の分離を行い、ＩＯ部（５２）およびＨＤＬＣ部（５３）が分離された各情報を各端末装置のリレー部との間で情報授受する分離ロジック構成とし、
クロック選択回路（８）で選択した水晶発振器からのクロック、または前記受信回路選択部（４）からの受信クロックで送信タイミング回路（９）が送信タイミングを生成し、この送信タイミングで１系と２系の多重インタフェース（１０、１１）で端末装置のリレー部からの各種情報を多重化し、フレーム作成回路（１２）が伝送フレームを作成し、１系または２系の送信選択回路（１３、１４）が多重インタフェース（１０、１１）で多重化された送信信号を選択し、受信タイミング回路（５）からの多重化しない受信信号を選択し、電気−光変換器（１５，１６）で光信号に変換して伝送する多重化ロジック構成とすると共に、
前記分離ロジックおよび多重化ロジックをＩＣに集約し、それらの多重・分離ロジックの制御と通信制御を前記ＣＰＵ（５１）で行うよう構成したことを特徴とする環線系統保護継電システムの情報多重・分離回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環線系統を保護する環線系統の保護継電システムに係り、特に中央通信装置と複数の端末装置間で伝送する情報の多重・分離回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力系統の保護継電システムは、コンピュータ資源を利用してシステムを構築し、保護対象となる電力系統から収集した系統電圧や系統電流などのディジタル情報を基にディジタル保護演算を行い、事故検出とその事故区間が特定されたときは事故区間に繋がる系統しゃ断器などを開放して事故区間を系統から切り離し、健全区間のみによる電力系統の円滑な運用を図る。
【０００３】
環線系統のディジタル保護継電システムの例を、図３に従来の電力系統と保護継電システムの概略構成で示す。同図において、電力系統は変電所ＳＳから各需要家Ｄ１〜Ｄ３までの線路接続を環線構成とし、線路に系統事故などが発生した場合にその区間を切り離し、残りの健全区間には迂回路（変電所からみて時計方向と反時計方向の線路）を通して需要家への給電路を確保可能とする。
【０００４】
保護継電システムは、変電所側に設けた中央通信装置ＭＳと、各需要家側に設けた複数の端末装置ＲＳ１、ＲＳ２、ＲＳ３との間を１系と２系の二重化ループ伝送路で結合し、需要家側の各端末装置ＲＳ１〜ＲＳ３が同時刻サンプリングで収集したデータを時分割で多重化して１系伝送路と２系伝送路を通して中央通信装置ＭＳに伝送し、中央通信装置ＭＳは受信した多重化データを需要家別に分離し、この情報と変電所ＳＳ側で同時刻サンプリングで収集したデータを利用して中央継電装置ＭＲが保護演算を行い、この保護演算で事故発生を検出したときには事故発生した需要家を環線系統から切り離す制御情報を含めた多重情報を中央通信装置ＭＳが伝送し、各需要家の各端末装置ＲＳ１〜ＲＳ３は中央通信装置ＭＳから伝送されてくる多重情報から自局宛の機器制御情報を分離抽出し、当該端末装置では当該需要家をそのしゃ断器のトリップで環線系統から取り除き、電力系統の運用を継続可能にする。
【０００５】
この保護継電システムにおける中央通信装置ＭＳと各端末装置ＲＳ１〜ＲＳ３間の情報伝送には、複数の情報を時分割で多重化して送受信する多重情報伝送が行われる。また、保護継電システムの性質から、多重情報伝送処理を実現するため、実時間処理、サイクリック伝送、同時サンプリングのための同期化等が施される。
【０００６】
上記の中央通信装置ＭＳと各端末装置ＲＳ１〜ＲＳ３間の多重情報伝送処理は、図４にフレーム構成の例を示すように、所定のサイクル構成，フレーム構成及びワード構成の伝送フォーマット化処理と、伝送速度等に基づいた送受信処理と、各種インタフェースによる多重分離を行うが、これら信号処理が保護系統構成に応じて個別に設計，製作されるため系統構成の変更や新設の都度装置の設計等が必要となる。
【０００７】
これら課題を解決するため、中央通信装置ＭＳと複数の端末装置ＲＳ１〜ＲＳ３間での情報の多重伝送に、送受信情報の多重分離をバス上の送受信タイミング信号により行うことにより、多重情報伝送処理のための装置設計，変更を容易にした多重情報伝送処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
この装置では、中央通信装置及び各端末装置は、自局の系統信号及び機器操作信号の入出力をその種別及び特性別にモジュール化してバス結合し、分離処理及び多重処理する複数の分離・多重ロジックと、受信情報からフレーム単位、チャネル単位及びビット単位の受信タイミング信号を得て前記バスを通して前記各分離・多重ロジックに情報分離を行わせ、かつ該分離・多重ロジック側から他局への送信情報から送信した時点の送信タイミング信号を得て該バスを通して該分離・多重ロジック側から他局への送信情報の多重処理を行う多重分離化ロジック部によって構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許２６８９５０８「ディジタル保護継電システムの多重情報伝送処理装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１における従来の多重・分離ロジックは、その機能をボード単位で構成しており、情報回線（チャンネル）毎に必要となるプリント板の枚数が多くなる。
【００１１】
また、伝送路は、通信周波数がＭＨｚの帯域を持ち、ボード間で高速信号を処理しなければならないが、波形のひずみ、反射によるノイズ対策で複雑な回路設計を必要とした。
【００１２】
さらに、情報の高速信号処理により、信号の反射、信号の歪み、などによりデータ透過性が低下する可能性があった。
【００１３】
本発明の目的は、保護継電システム全体の小型化と低消費電力化を図りながら、情報の多重・分離を確実、容易にした環線系統保護継電システムの情報多重・分離回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、前記の課題を解決するため、図３の従来の中央通信装置ＭＳを中央継電装置ＭＲと一体構成とし、図２のように、中央継電装置ＭＲと端末装置ＲＳ（ＲＳ１｜〜ＲＳ３）との間で伝送する保護継電情報の多重分離回路を従来のものとは異なる新規の構成とし、さらに中央継電装置と端末装置でそれぞれワンボード構成を可能としたもので、以下の構成を特徴とする。
【００１５】
電力系統は電源変電所から各需要家までを環線で接続し、電源変電所端に配置する中央継電装置と各需要家端に配置されてそれぞれリレー部を有する端末装置との間は１系と２系のループ伝送路で接続し、各端末装置では他の装置と同時サンプリングした系統信号を時分割で多重化して中央継電装置にループ伝送し、中央継電装置は各端末装置からの系統信号を分離し、これら系統信号と変電所端での系統信号から保護演算を行い、必要に応じて各需要家端の機器操作信号を各端末装置にループ伝送する環線系統の保護継電システムにおいて、
前記系統信号および機器操作信号を多重分離する多重分離装置（１００）と、前記リレー部（２００）からの各系統情報の授受を行うＩＯ部（５２）ＨＤＬＣ部（５３）の外部インタフェース、及びＣＰＵ（５１）とを１つの通信ボード（３００）に実装し、
光−電気変換器（１，２）で変換した受信信号（ＤＡＴＡ、ＥＣＬＫ）のフレーム同期を監視・設定回路（３）で連続監視し、受信回路選択部（４）で受信回線の受信信号を選択し、受信タイミング回路（５）が選択された受信信号から受信タイミングを生成し、分離インタフェース（６、７）が各個別情報に合ったタイミング信号で各情報の分離を行い、ＩＯ部（５２）およびＨＤＬＣ部（５３）が分離された各情報を各端末装置のリレー部との間で情報授受する分離ロジック構成とし、
クロック選択回路（８）で選択した水晶発振器からのクロック、または前記受信回路選択部（４）からの受信クロックで送信タイミング回路（９）が送信タイミングを生成し、この送信タイミングで１系と２系の多重インタフェース（１０、１１）で端末装置のリレー部からの各種情報を多重化し、フレーム作成回路（１２）が伝送フレームを作成し、１系または２系の送信選択回路（１３、１４）が多重インタフェース（１０、１１）で多重化された送信信号を選択し、受信タイミング回路（５）からの多重化しない受信信号を選択し、電気−光変換器（１５，１６）で光信号に変換して伝送する多重化ロジック構成とすると共に、
前記分離ロジックおよび多重化ロジックをＩＣに集約し、それらの多重・分離ロジックの制御と通信制御を前記ＣＰＵ（５１）で行うよう構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
以上のとおり、本発明によれば、中央継電装置と端末装置との間で伝送する保護継電情報の多重分離回路を従来のものとは異なる新規の構成とし、さらに中央継電装置と端末装置でそれぞれワンボード構成を可能としたため、保護継電システム全体が中央通信装置を不要とし、中央継電装置と端末装置の２装置構成にすることで、小型化と低消費電力化を図りながら、情報の多重・分離が確実、容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態の多重分離装置の構成図。
【図２】実施形態の電力系統と保護継電システムの概略構成図。
【図３】従来の電力系統と保護継電システムの概略構成図。
【図４】多重情報伝送におけるフレームの構成例。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（１）多重分離装置
図１は、本発明の実施形態における情報を多重・分離する装置の構成を示す。同図には、図２における中央継電装置ＭＲ、または端末装置ＲＳ（ＲＳ１〜ＲＳ３）の通信部ＴＲに搭載する多重分離装置１００で示す。
【００２０】
この多重分離装置１００は、図３の１系と２系のループ伝送路を通した多重情報伝送機能と、中央継電装置ＭＲまたはリレー部ＲＹ２００との間で回線情報や監視情報などを多重／分離して授受する機能を集約して高集積化する。
【００２１】
多重分離装置１００の基本構成としては、
（ａ）従来、複数のプリント板で構成していた各回線の多重分離機能をＦＰＧＡ（フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ）などのような集積化ＩＣで論理設計をする。
【００２２】
（ｂ）従来、複数のプリント板間で分割して成り立っていた多重分離の機能をワンチップ化したＩＣの中で展開する。これにより複数のボードで構成していた多重分離機能を上記の（ａ）のＩＣ化した機能と各回線の電気的なインタフェースＩＣにより構成することでワンボード化を実現する。
【００２３】
（ｃ）１系と２系の光伝送路との入出力は、６．３１２ＭＨｚのＤＡＴＡと、１２．６２４ＭＨｚのＥＣＬＫ（エンコードクロック）信号によるインタフェース機能をもつ。
【００２４】
（ｄ）各多重分離回線用の個別の入出力信号は、個別インタフェースによる論理信号とする。各回線毎の個別の電気信号インタフェースは、ＩＣの外での光と電気の変換器（Ｅ／Ｏ，Ｏ／Ｅ）ＩＣにより入出力するものとする。
【００２５】
上記の多重分離装置１００と外部装置との接続手段として、伝送路との情報入出力手段として、１系の光−電気変換器（Ｏ／Ｅ）と２系の光−電気変換器（Ｏ／Ｅ）が接続され、これら光−電気変換器からの電気信号（１系のＤＡＴＡ１，ＥＣＬＫ１，２系のＤＡＴＡ２，ＥＣＬＫ２）が多重分離装置１００に入力される。同様に、１系の電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）と２系の電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）が接続され、これら電気−光変換器からの光信号（１系のＤＡＴＡ１，ＥＣＬＫ１，２系のＤＡＴＡ２，ＥＣＬＫ２）が光伝送路に出力される。
【００２６】
また、多重分離装置１００には、中央継電装置ＭＲまたはリレー部ＲＹとの間で多重・分離した各個別の情報の入出力手段を備える。例えば、試験用の同期信号、電話情報などの各種個別ＩＮＦ系で各種ＩＯに接続して入出力を行う。また、リレー部ＲＹが使用するＨＤＬＣコントローラと接続するインタフェース（１２ｃｈ−ＨＤＬＣ−ＩＮＦ）を備えている。
【００２７】
また、多重分離装置１００を搭載する通信ボード３００には、通信ＣＰＵ５１と各情報の外部インタフェースとしてのＩＯ部５２及びＨＤＬＣ部５３を搭載し、これらによって多重分離装置１００とリレー部ＲＹ２００との間の情報授受を管理する。
【００２８】
（１）情報の分離化ロジック
多重分離装置１００における多重情報の分離について説明する。図１のＯ／Ｅからの信号は、多重分離装置１００中の１系受信インタフェース１で、ＤＡＴＡ、ＥＣＬＫ（エンコードクロック：データクロックの２倍）から、１／２のデータクロックＤＣＬＫを抽出する。データの変化点がＤＣＬＫのＬレベルから動作することで、ＤＡＴＡ１、ＤＣＬＫ１、ＥＣＬＫ１の位相を揃えておく。同様に２系受信インタフェース２からＤＡＴＡ２、ＤＣＬＫ２、ＥＣＬＫ２を抽出する。
【００２９】
監視・設定回路３は、１系受信インタフェース１と２系受信インタフェース２におけるフレーム同期の連続監視を行い、前方保護、後方保護結果の同期判定を信号Ａで行う。この監視回路・設定回路３は、装置２００との間で通信ＣＰＵ５１による入出力が可能であり、その通信ＣＰＵ５１からの指令で、受信回路選択部４の回線選択を信号Ｂで行う。選択された受信回路（回線選択信号Ｃが１系なら、ＤＡＴＡ１、ＤＣＬＫ１、ＥＣＬＫ１、２系ならＤＡＴＡ２、ＤＣＬＫ２、ＥＣＬＫ２）で、受信タイミング回路５が受信タイミングを生成する。その各個別情報に合ったタイミング信号Ｄで、各情報の分離を行う。例えば、Ａ情報（受信回路選択部４で選択した１系または２系の情報）についてはＡ情報分離インタフェース（Ｓ／Ｐ：シリアル／パラレル変換、Ｐ／Ｓ：パラレル／シリアル変換）６で分離し、Ｎ情報（受信回路選択部４で選択した２系または１系の情報）についてはＮ情報分離インタフェース（Ｓ／Ｐ、ラッチ）７で分離する。
【００３０】
多重分離装置１００を端末装置ＲＳの通信部ＴＲとして機能構成する場合、インタフェース６，７では、端末装置のリレー部ＲＹとは、通信ボード３００のＩＯ部５２およびＨＤＬＣ部５３を介して計測器や遮断器などのリレー機器の情報授受を、例えばＡ情報、Ａ’情報は、１０ｃｈのＨＤＬＣ回線を使用し、ビット同期型の回線でＳ／Ｐ、Ｐ／Ｓで速度変換を行ってインタフェースする。
【００３１】
（２）情報の多重化ロジック
装置２００を中央継電装置内のリレー部ＲＹとし、多重分離装置１００を中央継電装置ＭＲ内に実装し、多重分離装置１００は親局動作をする場合、クロック選択回路８で水晶発振器が選択され、送信タイミング回路９で送信タイミングが生成され、この送信タイミングで例えばＡ’情報については、Ａ’情報多重インタフェース（ＳＰ，ＰＳ）１０で多重し、Ｎ’情報についてはＮ’情報多重インタフェース（ラッチ、Ｐ／Ｓ）１１でリレー部ＲＹからの各種情報を多重化する。フレーム作成回路１２は図４のようなフレームを作成し、１系送信選択回路１３、２系送信選択回路１４はインタフェース１０，１１からの多重化送信信号を選択する。各送信選択回路１３，１４で選択された多重化情報は、１系送信インタフェース１５、２系送信インタフェース１６を経て、１系の電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）および２系の電気−光変換器（Ｅ／Ｏ）で電気信号を光信号に変換して伝送される。
【００３２】
装置２００を端末装置ＲＳのリレー部ＲＹとする場合、端末装置ＲＳでは伝送路を通した受信クロックで多重化動作をするため、クロック選択回路８では、受信回路選択部４からの受信クロックを使用して、同様の多重化と選択送信動作をする。
【００３３】
以上のように、環線系統保護継電システムにおいて、保護継電装置または端末装置に搭載する多重分離装置１００は、回線毎の多重化・分離の機能を集約して高集積化した構成とする。すなわち、多重分離装置１００は、システムが取り扱う多重・分離機能、および、各個別情報のインタフェース回路をＩＣに集約した構成とする。さらに、多重分離装置１００は、各情報の外部インタフェース機能５２，５３と、それらの多重・分離の制御と通信制御を行う通信ＣＰＵ５１を搭載した通信ボード３００に一体に実装した構成とする。
【００３４】
このような各回線毎の多重化分離の機能を集約して高集積化した構成により、従来の複数のプリント板間を接続するバックプレーン構造のユニットが不要となる。また、プリント板間を接続するバックプレーン構造で高速信号を取り扱うことによる信号の反射、歪みの電気現象が、ＩＣの集積化により影響を抑えることができる。さらにまた、各個別の信号の入出力は、個別インタフェースによる論理信号となり標準化される。
【符号の説明】
【００３５】
１００  多重分離装置
２００  リレー部
３００  通信ボード
３  監視・設定回路
４  受信回路選択部
５  受信タイミング回路
６、７  分離インタフェース（Ｓ／Ｐ、Ｐ／Ｓ）
８  クロック選択回路
９  送信タイミング回路
１０、１１  多重インタフェース
１２  フレーム作成回路
１３，１４  送信選択回路
１５，１６  送信インタフェース
５１  通信ＣＰＵ
５２，５３  外部インタフェース  
【図１】
0005799798.tif 000002
【図２】
0005799798.tif 000003
【図３】
0005799798.tif 000004
【図４】
0005799798.tif 000005