東光高岳技報
TAKAOKA TOKO REVIEW

10 周年
記念

論

文

技術紹介

4

東光高岳技術開発 10 年の振り返りと今後の展望 
AI を用いた太陽光発電量予測手法の検討 

北

治夫・佐藤

祥輝

  8

計器用変圧器の電位振動解析 

森

佑介・滝澤

明広

12

小関

俊英

16

風力発電設備用雷電流計測装置の新 JIS/JEM 規格対応と電流計測性能  藤岡 博文・藤野 守也

19

電子式 VT・CT の要素開発によるモデル器の設計・試作と性能評価 
山口 達史・藤野 守也・小川 晃一・佐藤 祥輝・宮﨑 未知果・布施 宏樹・足立 純一


23

OneATS が提供するソリューション  Le, Huu Thanh Binh・藤澤 光剛・中西 健介・堀内 有紗

28

アダプティブ全系 UFR システムの中央演算装置の基礎検討 

充電インフラプロトコル OCPP への対応 

菅原

雅寛・沼尻

稜平

30

野田

武司

32

部分放電発生時の故障リスク推定方法 
センシングによる受変電設備の状態診断技術 

出井

電力系統の瞬時値データ収集システム（SV Subscriber）の紹介 

和弘・折戸

由貴・栗原

二三夫

34

荒井

俊成・島田

晃太郎

38

大塚

丈士

40

佑樹・日名子達也

42

三次元検査装置製造工程のソフト技術による効率化 
製品紹介

共焦点三次元計測センサ SCS-10210R2-KN 

水野

電力の遠隔検針用ソリューション Cloud TOSCAM 機能追加 

篠崎

貴浩・矢野

直樹

44

変電所のデジタル化に向けたセンサソリューションの導入 

篠崎

宏司・沼尻

稜平

46

貴大・藤本

千紘・池田

仁司

50

加茂

拓也

53

陽一・椎野

有貴

54

茂・栗原

崇光

56

吉谷

彰倫

58

電気自動車用普通充電管理 WeCharge システム 

加藤

縮小形 161 kV ガス絶縁計器用変圧器 サージ受信形ケーブル事故点標定装置 
地下孔用センサ内蔵多回路開閉器 楢木

齋藤

乾式バランサ 
トピックス

3

熊田

亜紀子

巻頭言：次世代パワーグリッドへの期待 

1

一ノ瀬

貴士

ごあいさつ：融合から飛躍へ！
！

再エネ 100％運転に関するミニチュア系統モデルおよび EMS の実証環境構築 

59

山梨県米倉山 P2G システムに関する技術開発・実証の取組み 

60

系統解析ソフトウェア

62

独国 DIgSILENT 社製 PowerFactory 

EV タンカー給電ステーション 

63

ポリマーブッシングのガス絶縁開閉装置への適用 64

沖縄電力向け集中保護装置への距離リレー搭載 

65

地中線ガス開閉器用 VT（UGS 用 VT）東光高岳・タカオカ化成工業による協同開発 66

関西電力送配電株式会社への柱上変圧器納入 67

DX 認定事業者に選定 67

国立大学法人鳥取大学と医療従事者向け認証システムで共同特許取得 
寺本 圭・村田 貴弘・近藤 博史・上原 一剛・植木 賢・渡邊 史昭・水野 真吾
68ごあいさつ融合から飛躍へ！
！
代表取締役社長

一ノ瀬貴士

東光高岳は，2012 年 10 月の東光高岳ホールディングス設立から今年で 10 年の節目を迎えます。
世界トップレベルの信頼度を誇る我が国の電力ネットワークを支えて約 100 年の歴史を持つ東光電気株式会社と株式会社高岳製作所が統合することによりシナジーを発揮し，超高圧～低圧に至る
幅広い電力ネットワーク機器，スマートメーターや計器用変成器等の計量機器，パワエレ技術を活用した EV 用急速充電器，エネルギーの効率的利用に資するエネルギーマネジメントシステムなど，
電力の安定供給と効率的な利用に貢献する機器・システムを開発・提供してまいりました。
一方，この 10 年を振り返ると，電力エネルギー市場を取り巻く環境は大きく変化しました。FIT制度による再エネ電源の普及拡大，電力システム改革（小売の全面自由化，送配電部門の法的分離，
各種電力取引市場の創設等）による競争環境の整備，2050 年カーボンニュートラル実現に向けた2030 年目標（温室効果ガス排出量 2013 年比 46％削減）の設定，自然災害の多発・激甚化や新型
コロナ禍を受けた電力レジリエンス強化への社会的要請，再エネによる供給力変動・石油火力の休廃止・燃料市況の悪化等の複合的要因による kW・kWh 両面での需給逼迫や市場価格高騰の問題顕在化など，枚挙に暇がない状況です。
これらの諸課題を一体的に解決するために，電源側の供給力確保と脱化石燃料・脱炭素化（ゼロエミッション火力，原子力，水力，風力，太陽光等）の取り組みの加速に加えて，需要側での“省エネ・創エネ（太陽光等）
・蓄エネ（蓄電池・EV 等）”の普及拡大と，それらを繋ぐ電力ネットワー
クにおける“再エネ地産地消やエリア BCP を目的とした自律分散型マイクログリッド”の導入がよりいっそう進んでいくものと考えられます。そして，この需要側の分散型リソースやマイクログ
リッドを最適運用するための頭脳・神経網として，センサー・IoT 基盤の整備や AI 等のデジタル技術を駆使した需給予測・制御システム（G-EMS）や分散型電源管理システム（DERMS）の高度化も進んでいくことでしょう。
このように，電力エネルギー市場の安定性とレジリエンスを確保しつつ，カーボンニュートラル
へ向けた社会経済全体の GX（グリーントランスフォーメーション）の取り組みは避けて通れない変革潮流です。東光高岳はこれまでの豊富な実績を通して培った幅広い技術をさらに深化・進化させるとともに，デジタル技術をはじめとする新たな技術との融合も進め，この変革潮流をリードする立場でありたいと考えています。このため本年 6 月に，GX 関連事業の一体的運営を目的とした「GX ソリューション事業本部」と，新技術・新ビジネスモデル創出のシンクタンク機能を強化した「戦略技術研究所」を組織化しました。
これまでの 10 年間を統合後の融合期と位置付けるならば，これからの 10 年間は昨年公表した「2030 VISION」を実現し，GX への変革潮流をリードする「総合エネルギー事業プロバイダー」
への飛躍期です。融合から飛躍へとモードチェンジし，さらなる挑戦を続けてまいりたいと思いますので，今後ともステークホルダーの皆さまのご指導ご鞭撻のほどよろしくお願い申し上げます。

東光高岳技報 Vol.9 2022

1

巻頭言

次世代パワーグリッドへの期待
熊田

亜紀子 *

Akiko Kumada

東京大学大学院工学系研究科では，魅力ある先端電力エネルギー・環境技術を教育・研究する産学連携の仕組みとして，電気系工学専攻主体に 2008 年 6 月に寄付講座を中核とする教育研究センター（先端電力エネル
ギー・環境技術教育研究センター：APET ※）を設立し，世界のトップランナー技術を研究開発するとともに，将来の電力エネルギー・環境技術を支える優秀な人材育成を推進してきました。
近年，資源ナショナリズムの高揚，化石資源価格の高騰，規制緩和による多様なエネルギー事業の創出など，
エネルギーを取り巻くさまざまな状況変化のもとで，電源から需要家まで含めた電気エネルギーの供給ネット
ワークシステムの効率的形成が喫緊の課題となっています。電力システムの環境は世界的にも大きく変化し，
低炭素社会を実現するための「次世代ネットワーク」を構築することが求められています。海外に目を転じると，米国の「GRID VISION 2050」（2013，IEEE）および欧州の「e-Highway2050」（2015，ENTSO-E）では 2050 年の次世代ネットワークビジョンがすでに提言されています。
そのような状況下 APET では，システムとハードを融合した，APET ならではの日本版 2050 年電力システ
ムビジョンの提言を目的に，2018 年 6 月より産学連携の検討会「2050 年革新的超長期電力システムビジョン検討会」を立ち上げ，「未来のネットワーク・電気の使い方」「2050 年に向けて考えられる日本のエネル
ギービジョン」などの調査・検討を行うとともに関連技術の開発動向を調査し，電力システムに関する将来ビジョンの検討を行い，2021 年 10 月に報告書を一般公開しました。検討真っただ中の 2020 年 10 月には，政府から 2050 年カーボンニュートラル宣言が出されましたが，APET の提言する日本版 2050 年電力システム
ビジョンは，供給安定性と経済性とのバランスをとったカーボンニュートラル社会を具現化するうえで，具体的な方策の指針が出せたのではないかと自負しています。これまでの電力システムは，基本的には需要を所与のものとして，需要に合わせて供給する形態が採られてきましたが，再生可能エネルギーのさらなる大量導入や需要家側への蓄電池，電気自動車の接続など，将来的にも分散型エネルギーリソースの増加が予想される中，このような需要家側の新たなリソースを電力需給バランスの調整力として，IoT を活用した高度なエネルギー
マネジメント（EMS）技術により積極的に活用する次世代ネットワーク構築の検討が行われています。
その中でも「EMS」は特に重要と考えられ，EMS の主な機能である「監視（計測）」，「制御」を利用した情報（電気，熱，ガスなど）の収集，そしてそれに基づく「予測」，および情報通信技術の活用は，さまざまな価値（省エネ，電力品質の向上など）を産み出すことが可能です。
将来の次世代ネットワークの構築に向けて，東光高岳のもつ電力設備の運用・制御に関する豊富な実績と，計測・計量，EMS，スマートグリッドなど，国プロ実証で培った技術を活かし，先に公表された「2030VISION」に掲げられた，「エネルギー利用の高度化・多様化に対応した事業で『サステナブル社会』に貢献」されることを期待します。
※ APET：Center for Advanced Power & Environmental Technology（2020年改名）Alliance for Advanced Power & Environmental Technology* 東京大学

大学院工学系研究科

電気系工学専攻教授

先端電力エネルギー・環境技術教育研究アライアンス代表
東光高岳技報 Vol.9 2022

3

特

集

特

1

東光高岳技術開発 10 年の振り返りと今後の展望集

東光高岳技術開発 10 年の振り返りと
今後の展望

はじめに

東光電気株式会社と株式会社高岳製作所の統合に向膨張室の圧力変化で吸収することによりコンパクト化
し，保守点検の省力化を実現した窒素密封式変圧器を開発し，多数の納入実績を得ている。

け，2012 年 10 月にホールディングス（HD）が設立しさらに，無圧密封式で油入全装輸送とすることで，工てから今年で 10 年を迎える。2014 年 4 月には両社が場試験後，部品を取り外すことなく現地へ発送すること完全統合し株式会社東光高岳が生まれ，その年より毎年を可能にし，トータルコストの削減を実現してきた。

東光高岳技報を発刊してきた。HD 設立から 10 年の節

また，昨今，地球環境保全のニーズや BCP 対策への目を迎えるにあたり，技術開発の観点から 10 年を振り

関心が高まる中で，絶縁油を従来の鉱油に代えて植物由

返るとともに，激動する社会環境の中で今後東光高岳が来のパームヤシ脂肪酸エステル油を用いた環境配慮型の取り組む技術開発の方向性について概観する。

トップランナー変圧器やシリコーンオイルを用いた防災

HD 発足から 10 年とはいえ，統合前の 2 社は株式会

型変圧器を開発（環境配慮型特高受変電設備として小山社高岳製作所の創立が 1918 年 3 月，東光電気株式会社

事業所に導入）している。

の創立が 1928 年 9 月であり，2 社ともに電気事業黎明（2）開閉装置

期よりおよそ 100 年にわたって電力製品を世に送り出してきた。

特高需要家に納められているガス開閉装置では環境負荷低減のため，温暖化係数の高い SF6 ガスによる絶縁方

高岳製作所は創業時の地名の愛知県名古屋市高岳町に式から，真空により絶縁を図った遮断器（VCB）を適由来し，東光電気は製造していた電球「トウランプ」に用した C-GIS を開発し，SF6 ガス使用量を約 30％削減

由来する。

している。

電圧帯で大まかに分類すると高岳製作所は超高圧から高圧，東光電気は高圧から低圧分野の電力製品を製

今後は，さらなる温室効果ガス削減に向けて，SF6 ガ
スレス機器の開発を進めている。

造しており，両社の統合により超高圧から低圧まで，また，配電用変電所に納めている 6 kV 開閉装置では，急速充電器（QC），スマートメーターの一般家庭まで

従来形 SIS の特長である固体絶縁方式を踏襲するとともを含む，ノンストップのトータルソリューションが可ワにデジタル化や電磁操作機構の採用ならびに ICT 技術を能となった。

適用し，信頼性向上と，保守省力化を実現した新形 6 kV

以下，HD 発足から 10 年の技術開発を振り返る。

固体絶縁開閉装置（スマート SIS）を開発している。
（3）断路器2

技術開発 10 年の振り返り

断路器では電力ネットワークのレジリエンス強化の観点から，可動部に振動を抑制する衝撃緩衝装置を装備す

東光高岳は，電力会社や，工場，ビルおよび公共施設

るとともに，導電部を軽量化して高重心構造を改善する

向けに受変電設備を納入し，機器選定，レイアウト検討

ことで耐震性能向上を図った 550 kV 気中断路器を開発などの計画段階から現地施工，運転開始後の保守業務ましており，高レベル地震動に対しても十分な性能を有しでをノンストップで提供することで電力インフラを支えワている。
また，国際入札に対応するため，245 kV 気中断路器てきた。
また，需要家のさまざまなエネルギーの見える化を行で IEC62271-102（2013）にもとづく接地装置付断路

い，蓄電池や新エネルギーを活用したエネルギーの最器および電動操作装置のタイプテストに合格している。

適利用により省エネルギーを可能とする EMS（エネル（4）配電機器・監視制御装置

ギー・マネジメント・システム）製品を開発し，エネル
ギーソリューションの柱として提供している。
以下，主に主要製品単位でこの 10 年を振り返る。
（1）変圧器

電力会社の配電自動化機器では，光，デジタル化により遠方制御器の機能を最小化することで小型化を図るなどに加え，地中化に対応するセンサ内蔵自動気中多回路
開閉器などを開発している。

主に電力会社の変電所，需要家の受変電設備などに設

また，デジタル変電所の実現に向けて IP 化・デジタ

置される大型変圧器では，絶縁油の熱膨張・収縮を窒素ル化のためのゲートウェイとして IP 化装置を開発する

4

東光高岳技報 Vol.9 2022

東光高岳技術開発 10 年の振り返りと今後の展望

特集とともに，国際標準規格である IEC61850 に対応した

り，現在の 50 kW までの急速充電器では満充電までの遠方監視制御装置を開発しており，光伝送化することに時間が長くなり充電待ち懸念が顕在化しつつある。

よる制御ケーブルの大幅削減と，異メーカ同士の接続を実現している。
それ以外にも，内部構造の合理化とデジタル機器の機能向上により，コンパクトかつ高機能なエコ・スマート
分電盤を開発している。

この課題に対応するため，東光高岳では 2 口同時に充電が可能で，合計出力が 120 kW を超えないように最適な制御（パワーシェアリング）を行うマルチアウト
レット対応の新型機器をリリースしている。
また，FIT 終了による買取価格の大幅低下を受け，売さらには，再生可能エネルギー（再エネ）の導入拡大

電から自家消費への流れの中で，EV 用電池を活用したを見越し，オートタップチェンジャー付柱上変圧器，分

住宅内への給電可能な V2H を開発し，市場投入してい路リアクトルなど系統安定化に寄与するための機器を提る。

供している。

（8）エネルギーマネジメントシステム（5）変成器東光高岳ではこれまでも省エネルギーに寄与するため

主に受電盤等のキュービクルに収納され，電圧電流ののエネルギーマネジメントシステム（EMS）を提供し計測に用いられる計器用の変圧器（VT）
・変流器（CT）てきたが，国のエネルギー政策による新築ビルの ZEB

は，2020 年度から始まった発送電分離に伴い，発電所化推進や省エネ意識の向上から，より細かな照明制御のに電力取引用の計量器の設置が義務付けられるように要望が高まっており，これにマッチした照明の個別制御なっている。

が可能な新型 T-Zone Saver を開発している。

東光高岳では設置スペースや要求仕様に応じて最適な

さらに，複数拠点の一元管理とエネルギーの全体管理

計器用 VT，CT の組み合わせを提供できるように，自と最適化を実現する Web サービス，クラウド化にも対立形のガス EVT，油 CT や高電圧，大電流のケーブル応している。

に直接設置が可能なモールド分割形 CT などのライン（9）光応用検査装置

ナップを開発している。

東光高岳では画像処理技術をもとに，微小な半導体（6）検針（メータリング）

チップの形状を光学的に高速・高精度に検査する三次2016 年の電力小売完全自由化，2020 年の発送電分

元外観検査装置を製造しており，高性能 PC やサーバ向

離や，誘導形電力量計からスマートメーターへの切替え

けプロセッサで使用される FC-BGA（フリップチップ

等の大きな変化があり，電気の受電形態が多様化していボールグリッドアレイ）基板バンプ向けの検査装置としく中で，電気，ガス，水道などの共同検針のニーズも高て，国内外の基板サプライヤに提供している。

まっている。
東光高岳ではこれまで高圧一括受電マンションを対象とした自動検針システムを販売してきた。
現在では，電気，ガス，水道の共同検針が可能となる
通信ユニットを開発し，さらにテナント，オフィスビルなどに拡充している。
また，熱量の計測にも対応した自動検針システムも提供している。
グループ会社である東光東芝メーターシステムズでは
これら一括検針用の一般産業用スマートメーターを提供
しつつ，さまざまな利用シーンに対応するためのライン

進化するバンプの微小化，狭ピッチ化に対応するため，高速・高精度で広い領域の計測が可能なリニア走査
共焦点技術を開発し，品質の安定化に貢献している。
（10）プロジェクト参画
東光高岳では国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業において，2030
年の再エネ大量導入を見据え，東京都新島村の実系統を実証フィールドとした再エネ設備の「出力予測」，「出力制御」，既設電源と蓄エネとの「協調運用制御」を目的とした実証試験を 2014 年から行ってきた。
また，社会に分散して存在する蓄電池，電気自動車，

ナップ化を進めている。

給湯設備，太陽光発電などの多種多様な電力設備をエネ（7）EV（電気自動車）用充電インフラ

ルギーリソースとしてメガワット級の調整力とすること

東光高岳の急速充電器は CHAdeMO の最新規格に対を目的とした，「バーチャルパワープラント（VPP）構

応するとともに，課金装置として利用されている個別の築実証事業」に 2016 年度より参加し，小山事業所内の通信方式に対応するだけでなく，クラウド連携など，さ配電ネットワーク実証試験場を活用してリソースアグリ

まざまなサービスやシステムに柔軟に対応できる製品をゲーターの取り引きに不可欠な各種計量など課題抽出や提供してきた。

対応方法の検討を行っている。

近年では 2050 年カーボンニュートラル実現を目指し

これらで培った知見を活用し，（一社）低炭素投資促た取り組みが活発化し，EV 化への流れが加速している。

進機構支援による「郊外型スマートコミュニティ構築事

EV の普及拡大に伴って EV 用電池の容量が大きくな業」として太陽光発電と自己託送を組み合わせ，発電し東光高岳技報 Vol.9 2022

5

特

集

東光高岳技術開発 10 年の振り返りと今後の展望とができれば，再資源化による有効活用が可能となる。

た電力を全量消費する「地産地消システム」をリソル生

東光高岳では，繊維強化プラスチックの溶解で実績の命の森（株）から受注し，2020 年に本格稼働を開始しある常圧溶解技術を適用したリサイクル技術について，ている。
また，カーボンニュートラル社会の実現に向け，山梨

試験的な検証を行っており，実運用を想定して効率的な

県甲府市米倉山の電力貯蔵技術研究サイトでの NEDO

溶解処理条件の決定や，溶解処理後の効率的な運用方法

委託事業「グリーン水素へのエネルギー転換プロジェクの検討を進めている。

ト」において P2G（パワー・ツー・ガス）システムの③エポキシ樹脂ナノコンポジット化
東光高岳では，極微小なナノ材料をエポキシ樹脂に添技術開発に参画している。

加した複合材により，機械特性や電気特性を向上させる（11）基盤技術

研究に取り組んでいる。

近年，持続可能な社会を構築するため，資源・エネル
ギーの効率的利用やカーボンニュートラルに対する取り④部分放電診断技術
電力機器の事故が社会に及ぼす影響は重大であり，未組みへの機運が高まっており，東光高岳として環境負荷然防止のための劣化診断が重要である。

低減につながるさまざまな研究開発を進めている。

一般的な劣化診断では，絶縁破壊の予兆となる部分放①バイオマス樹脂

電を，超音波をとらえる AE センサを用いて測定してい電力機器の固体絶縁材料であるエポキシ樹脂は石油由る。

来のものが使われているが，主剤や硬化剤をバイオマス
資源に代替することで，CO2 の排出抑制が期待できる。

東光高岳では，より安価な面電流センサを用いて油絶

東光高岳では，植物油をベースとしたエポキシ化亜麻縁方式の変電設備の部分放電を常時監視する装置を，東仁油をエポキシ主剤の代替とし，植物油由来エポキシ樹

京電力パワーグリッド（株）と共同開発している。今後

脂を開発しており，電力機器への適用を目指し，長期信は，より詳細な遠方監視が可能な機器の開発と他の電力頼性評価に取り組んでいる。

機器への適用拡大するための研究を進めている。

②モールド機器リサイクル技術⑤ AI 活用
東光高岳では発電量・需要予測の高精度化に向けて

エポキシモールド機器は主に金属類，エポキシ樹脂，

AI を活用した研究開発に取り組んでいる。

充填材から構成されるが，それぞれを分離・回収するこ電力システム改革（電気事業法改正）
京都議定書（1997）

電力小売全面自由化

広域的運営推進機関設立

送配電部門の法的分離
エネルギー供給強靭化法成立

パリ協定

カーボンニュートラル宣言（日本）

改正FIT法 施行65

環境配慮型特高受変電設備

VPP構築実証事業（配電ネットワーク実証試験場）

図1

6

東光高岳技報 Vol.9 2022

技術開発 10 年の振り返り

光応用検査装置（インラインバンプ検査装置）

大容量マルチアウトレット急速充電器

東光高岳技術開発 10 年の振り返りと今後の展望

3

特

集

一方，電気だけではなく，ガスや水道も社会に欠くこ

今後の展望とのできない一次エネルギーであり，電気，ガス，水道
全体として捉えた場合の新たな価値提供もなされるであ～総合エネルギープロバイダーへの道～ろう。

エネルギーを取り巻く環境の中で，世界規模でカーボ
ンニュートラル（CN）に向けた大きな潮流が生まれてこれら社会環境変化の中で CO2 排出量を如何にしている。温室効果ガスの排出につながる化石燃料などの使削減するかの技術開発が必須であることはいうまでもな

用を，再エネや脱炭素ガスに転換することで，経済社会

く，ひとつひとつの電力機器の省エネ対策だけでは事足の変革を目指す GX（グリーントランスフォーメーショ

りず，それらをまとめたシステム全体の CO2 排出削減ン）の流れが今後さらに加速する。

量が重要な指標となるであろう。

このような社会では，再エネ電源が増大することによ

具体的には，自社 A 事業所の再エネの余剰分を自社り，電力系統の電圧・電流制御の重要性がさらに増してB 事業所に分配する電力の託送技術，再エネの出力予測

いく。電力安定化のためにはリアルタイム制御が必要での精度向上，来るべき EV 社会において EV を単なるモあり，AI などの最新技術の活用による発電量予測，需ビリティと捉えるのではなく，エネルギー輸送媒体と考要予測の高精度化が求められる。

えた場合の活用方法（非常時のレジリエンス，BCP 対

使い切れない余剰な再エネ電力は蓄電池に蓄えられ，定置式の蓄電池のみならず電気自動車に搭載されている

応を含む）など個々の技術が繋がり新たな価値を提供する社会が到来する。

バッテリーも大きな役割を果たすことになるであろう。
昨今の甚大な自然災害により，電力系統が分断され，

4

電気を送り届けられない孤立した地域が出現するリスクも考えられ，エネルギーの地産地消，自律分散型社会形

おわりに

東光高岳は，これまで電力機器・システムの技術を成への潮流も出てきた。

培ってきたが，今後は，DX（デジタルトランスフォー

また，再エネで生まれた CO2 フリー電気の価値が向メーション）によってお客さまに有益な価値を提供しつ

上し，どこでどのように使われるかを正確に計量する

つ，サステナブル社会の実現に貢献する「総合エネル

ニーズが発生し，そのデータに付加価値を付けたビジネ

ギープロバイダー」を目指して技術開発を加速・推進す

スが浸透する社会に移行する可能性もある。

る所存である。

～2012

2022

2012/10
東光高岳
HD創立

地球環境問題・温暖化（CO2濃度増）
・激甚災害

会
環
境
の
変
化

総合エネルギー事業プロバイダー

大容量QC
電力計測技術
IED

監視制御技術
パワエレ技術
パワエレ技術新材料・新素材

国際情勢不安定化
・領土問題
・サイバーテロ・パンデミック・ｻﾌﾟﾗｲﾁｪｰﾝ分断

EV
インフラ

系統安定化技術

グリッドEMS
系統安定化技術ATS
ｿﾘｭｰｼｮﾝ

次世代
配電

EMS

V2X

クラウド技術

コア事業

変圧変流技術

通信技術

デジタル
変電所

配電
機器

ICT技術

固体絶縁技術スマートメータ

エンジニアリング技術

画像処理技術

変圧変流技術

ガス
VT・CT

PPP
/PFI

BCP対応
ソリューション

海外
ｱﾗｲｱﾝｽ

リサイクル
リユース
EMS

図2

マイクログリッド
オフグリッドIoT・DX化

循環型社会
スマートシティ出現

一括検針

クラウドサービス

メカトロ技術インフラ強靭化

AI予測・診断

高効率化機器

受変電
機器

新計量

カーボンニュートラル

環境配慮機器AI/IoT技術

Ev用
QC

VCT

人口増加/世界
少子･高齢化/日本

東光高岳の
価値提供

 さらなる技術の深化・磨き込み 新たな価値の創造

電力システム改革

IoT社会・通信高速化・クラウド化・AI高度化･画像解析高度化

2050

サ ス テ ナ ブ ル 社 会 の 実 現社

経年設備増大・予防保全
・診断技術高度化

2030

危機対応能力サイバーセキュリティ向上

総合エネルギー事業プロバイダーに向けた展望
東光高岳技報 Vol.9 2022

7

AI を用いた太陽光発電量予測手法の検討
論

文
■ 髙野

裕基

Hiroki Takano

■ 髙
■ 
野北 裕基
治夫

HirokiHaruo
Takano
Kita

■ 
■ 
髙
佐野
藤 裕基
祥輝

Hiroki
YoshikiTakanoSato

カーボンニュートラルを推進するために，再生可能エネルギーの利用が拡大することが想定される。特に太陽光発電は重要なリソースであり，発電量の予測が不可欠である。太陽光発電量と日射量には強い相関関係を確認できるが，正確な日射量の予測が難しい。そこで，予測日射量に誤差が含まれていても，精度の高い発電量予測ができる手法を開発した。実績データの蓄積により精度の向上を目指す AI を用いた手法，少量の実績データで予測が可能な統計的手法，それぞれにおいて，日射量からの単純な発電量の予測よりも精度の高い予測が期待できる結果が得られた。

1

2.1

はじめに

発電量実績と日射量実績の関係

東光高岳では小山事業所に太陽光発電装置（500 kW

カーボンニュートラルを推進するために，再生可能エ× 3 台）を設置しており，実績データの測定を行ってネルギーの利用が拡大している。特に太陽光発電は重要いる。本稿では 3 つの PCS から 1 つを選択し，2018

なリソースと考えられている。

年から 2020 年の期間に取得したデータを用いて関係性

太陽光発電を利用するときには発電計画が必要になる場合がある。例えば，太陽光発電事業者や発電バランシ
ンググループ，アグリゲーター

注 1）

注 2）

を確認した。
図 1 に発電量実績と日射量実績の関係を示す。

などの発電販売

計画や，小売電気事業者の電力調達計画などが考えられる。計画は前日に 1 日分を一般送配電事業者に提出をしなければならず，各事業者は提出した計画に乗っ取った発電をしなければならない。
太陽光発電量予測の精度が低く，計画通りの発電ができない場合には，発電販売計画では計画不整合によるイ
ンバランス料金 注 3）の精算，電力調達計画では市場価格での電力買取などの不利益が考えられる。このため，精度の高い太陽光発電予測は各事象者にとって，必要不可
欠である。
東光高岳では，これらのニーズに対応するために各種

図 1 発電量実績と日射量実績の関係

予測手法や，システム化の検討を行っている。
本稿では，太陽光発電量予測を行うために，太陽光発

図 1 は PCS 故障時の異常な値を除外しているが，赤電量の実績データをもとに発電量と日射量の関係を確認

枠で囲った個所に特異値が記録されている。これは積雪した。それをもとに発電量予測手法を構築し，評価を実により太陽光パネルが遮光されるなどして，日射量実績

施した結果について述べる。

よりも太陽光パネルの受光量が減少したものと推測する。
相関関係を確認することが目的なので，赤枠で囲った

2

太陽光発電量と日射量の関係

太陽光発電量は日射量だけでなく，太陽光パネル温度，設置場所，日射角度，PCS

注 4）の変換誤差などの影

特異値を無視すると発電量実績と日射量実績の値は収束している。発電量実績と日射量実績に比例関係が確認できるため，日射量を予測することで発電量の予測が可能といえる。

響により発電量が変化する。
しかし，すべての要因を予測に反映することは難し

2.2

日射量実績と予測日射量の関係

く，予測に使用する要因の取捨選択が必要となる。筆者

次に予測日射量の精度を確認した。図 2 に日射量実らは発電量実績と日射量実績に強い相関関係があれば，

績と気象予測サービスを用いて取得した小山事業所付近

日射量を予測することで発電量の予測が可能と考えた。

の予測日射量の散布図を示す。

そこで実績データを用い，発電量と日射量の関係を調査した。そのうえで，予測日射量の精度を確認した。
8

東光高岳技報 Vol.9 2022

図 2 のプロットは全体に発散しており，日射量の予測がばらついていることがわかる。

AI を用いた太陽光発電量予測手法の検討

論

文

ゴリズムとした。なお本稿では，自社開発したアルゴリ
ズムの概要について紹介する。
3.1

DL

筆者らは，複数のニューラルネットワークで構成されるモデルを用いた。モデルの学習は，説明変数 注 5）として過去の予測日射量と気温を用いた。また，目的変数 注 5）として，発電量実績を用いた。説明変数に気温を含めることで季節の特徴を学習させ，1 年を通して同じモデルで発電量予測を行った。

図2

3.2

日射量実績と予測日射量の関係

統計的手法

統計的手法は，予測を行う日の予測日射量に加え，直予測日射量の予測精度の指標として式（1）で平均誤

近の発電量実績と予測日射量を用いて，その関係性を利用した発電量予測を行った。

差率を算出した。
平均誤差率
=| 日射量実績 − 予測日射量 |1
∑
日射量実績の 95 パーセンタイル値
n（1）

なお，算出対象を 1 日のすべての時間とした場合，
日没後は日射量実績，予測日射量が共に 0 となる。このため，年間を通して日射量が 0 以上と考えられる日4

検証

全体的な予測傾向を確認するために予測発電量のグラフを生成した。また，数値で評価するために発電量実績と予測日射量の誤差率を算出して比較を行った。
表 2 に DL，統計的手法による検証条件を示す。

中の時間，8：00 から 17：00 までの間に絞って値を算

表 2 検証条件出した。以降，平均誤差率は 8：00 から 17：00 まで

項目名

DL

統計的手法

学習期間

2018 年 1 月から
2019 年 12 月

直近 1 か月の値で算出した結果である。表 1 に算出した平均誤差率を示す。
予測日射量平均誤差率（8：00 – 17：00）

予測期間2020 年 1 月から 2020 年 12 月

項目名

平均誤差率

データ粒度

30 分単位

予測日射量14.70％

入力データ

表1

予測日射量
予測気温

発電量と日射量は比例関係にあるので，予測日射量から単純に発電量を予測した場合の平均誤差率は，表 1 の値になると考えられるが，実際には予測日射量の誤差に

4.1

予測日射量
発電量実績

予測結果の図示

図 3 に DL，統計的手法を用いて算出した予測発電量

加えて，太陽光パネル温度などの影響があり，予測発電量の平均誤差率は，表 1 の値より大きくなると推測する。

3

独自手法による発電量予測

筆者らは予測発電量の平均誤差率を低減するために，
ディープラーニングと統計的手法を利用して，独自の予測手法を 2 つ開発した。ディープラーニングを利用した手法（以下，DL）は実績データの蓄積にともなって，予測の精度が向上することを期待した手法である。統計的手法を利用した手法（以下，統計的手法）は，短期間のデータ蓄積で精度の高い予測が行えることを期待した手法である。
本稿で紹介する手法は，発電計画の作成に利用することを想定して，翌日 1 日分の発電量を予測できるアル■発電量実績 ■予測発電量（DL)■予測発電量（統計的手法）
横軸：日時，縦軸：発電量（kWh）

図3

予測発電量（DL，統計的手法）
東光高岳技報 Vol.9 2022

9

論

文

AI を用いた太陽光発電量予測手法の検討に予測日射量の誤差率と DL，統計的手法の予測発電量と発電量実績を時系列に並べたものを示す。
DL，統計的手法ともに特定の期間で大きくはずすこの誤差率をそれぞれ並べたヒストグラムを示す。

となく，全期間で安定して予測できていることが見て取れる。
4.2

予測発電量グラフ比較

発電量実績と DL，統計的手法による予測発電量を比（a）

較し傾向の違いを確認した。
図 4 にある時点の発電量実績と各予測手法の予測値
を示す。

（b）
■発電量実績 ■予測発電量（DL）■予測発電量（統計的手法）
横軸：日時，縦軸：発電量（kWh）

図 4 予測発電量（拡大）DL は平均して発電量実績に近い予測を行っているが，平滑な曲線の予測となっており発電量のぶれに追従していないことが確認できる。
一方，統計的手法では予測発電量の遷移が発電量実績■予測日射量 ■予測発電量（DL）と近いが発電量実績とずれがあることが確認された。
4.3■予測発電量（統計的手法）
横軸：誤差率（%），縦軸：出現頻度（%）

誤差率の比較

DL，統計的手法の予測精度の指標として式（2）で予図 5 誤差率ヒストグラム（日射量，DL）

測発電量の平均誤差率を算出した。

DL の誤差率は 5％から 15％付近（図 5（a）
）で予測

平均誤差率
=| 発電量実績 − 予測発電量 |1

∑
発電量実績の95 パーセンタイル値n（2）

量に比べて，DL の誤差率が小さい部分での出現頻度が高いため，DL の平均誤差率が予測日射量の平均誤差率
より小さくなっていると考えられる。

表 3 に算出した平均誤差率を示す。
表3

日射量（赤線）より誤差率の出現頻度が高い。予測日射

予測発電量平均誤差率（8:00-17:00）

項目名

平均誤差率

予測日射量の平均誤差率との差DL13.33％− 1.37％

統計的手法

13.93％− 0.77％

統計的手法の誤差率は非常に小さい部分（図 5（b））
での出現頻度が高い。しかし，平均誤差率でみると DLと大きな違いがない。そのため，通常は精度良く予測できるが，予測が外れるときは大きくずれると考えられる。
4.5

月別の誤差率2.2 項のとおり，予測日射量の平均誤差率は，予測発

日射量の傾向は季節により変化する。そこで季節によ電量の平均誤差率として扱えるので，比較対象として表る予測発電量への影響を月別の平均誤差率により確認し1 の値を用いた。表 3 より DL，統計的手法ともに予測た。表 4 に月別に予測発電量の平均誤差率を示す。

日射量よりも平均誤差率が低減できていることがわかる。

DL，統計的手法ともに，11 月～1 月の冬場では，特に精度が向上していることがわかる。一方，それ以外の

4.4

ヒストグラムによる比較

誤差率の分布をヒストグラムにより確認した。図 510

東光高岳技報 Vol.9 2022

期間では平均誤差率の低減ができていない，あるいは精度向上幅が小さい点が見受けられる。

AI を用いた太陽光発電量予測手法の検討

表 4 平均誤差率（月別）

6

論

文

おわりに

月

1月

2月

3月

4月

予測日射量

14.47％

16.80％

12.15％

12.20％

DL

12.78％

13.93％

12.64％

13.81％

統計的手法

11.78％

15.04％

13.36％

13.38％

月

5月

6月

7月

8月

予測日射量

14.74％

15.60％

15.54％

16.81％

DL

13.44％

14.24％

14.44％

14.58％

統計的手法

14.62％

14.54％

15.63％

15.96％

月

9月

10 月

11 月

12 月

■語句説明

予測日射量

16.11％

13.99％

13.12％

14.94％

DL

14.87％

13.07％

11.88％

10.47％

統計的手法

15.96％

14.79％

12.15％

10.23％

注 1） 発 電バランシンググループ：複数の小売電気事業者
が 1 つのグループを形成して，一般送配電気事業者と 1 つの託送供給契約を結ぶ制度のこと。
注 2） ア グリゲーター：複数の需要家をまとめ需給バラン
スを調整する事業者のこと。
注 3） イ ンバランス料金：計画電力量に対し，同時同量が達成できない場合に発生する差分に対する料金のこと。
注 4） PCS : Power Conditioning System パワーコンディ
ショナー 直流，交流間の電力変換を実施するシス
テム。
注 5） 説 明変数，目的変数 : 機械学習におけるデータの呼称で，予測に使う値を説明変数，予測したい値を目的変数と称する。

4.6

天気別の誤差率

日射量の傾向は天気により変化する。そこで天気による予測発電量への影響を予測天気別の平均誤差率により確認した。表 5 に主な予測天気別の平均誤差率を示す。
平均誤差率（予測天気別）

表5
予測天気

晴れ

曇り

雨

予測日射量

14.42％

16.26％

13.41％

DL

10.88％

15.26％

13.10％

統計的手法

10.61％

16.33％

15.56％

DL，統計的手法ともに，予測天気が晴れのとき精度の高い予測を達成している。一方，悪天候のときにDL，統計的手法ともに予測日射量の平均誤差率と大きな違いはない。

5

太陽光発電量予測手法として DL，統計的手法について述べた。
今後は，実証実験を通じて課題を洗い出すとともに，より精度の高い予測手法の検討を進める。さらに，各手法の利点を生かした太陽光発電量予測および先年度行った需要予測を組み合わせたシステムの構築と運用を目指
す所存である。

北治夫

 略技術研究所
戦技術開発センター佐藤

ICT 技術グループ

所属

ICT 技術グループ

所属

祥輝

 略技術研究所
戦技術開発センター

結論

DL，統計的手法ともに予測発電量の誤差率を予測日
射量の誤差率よりも小さくすることができた。4.2 項より，DL は平滑な曲線の予測により平均すると精度が高い予測を行っていることが確認できた。統計的手法は，予測発電量のぶれに追従しており，精度の高い予測を行うことが可能だが，予測が外れたときの誤差が大きいことが確認された。
DL，統計的手法ともに冬場や晴れのときに精度の高い予測が行えるが，それ以外のときの予測精度に課題が残る。また，本稿の予測手法では 2.1 項で述べた特異値について考慮していないため，システム構築の際には検討が必要と考える。

東光高岳技報 Vol.9 202211

計器用変圧器の電位振動解析
論

文
■ 髙野

裕基

Hiroki Takano

■ 
■ 
森髙野
佑介裕基 ■ ■ 
滝澤
髙野明広
裕基
YusukeHiroki Mori
TakanoAkihiroHirokiTakizawa
Takano

変圧器巻線に雷サージが侵入した際，電位振動現象が発生し，定格運転のときよりも高い電圧分担を生じることが知られており，電力用変圧器を対象とした解析が行われてきた。一方，計器用変圧器については，巻数が非常に多いといった特長から，これまで電位振動現象が解析された事例は少ない。計器用変圧器に生じる電位振動現象が解析できれば，さまざまな周波数のサージに対する耐性を評価することができ，巻線絶縁設計の最適化および製品の信頼性向上に繋がる。本稿では計器用変圧器巻線の等価回路を作成し，電位振動解析を実施した。また，実測との比較検証を行い，本解析の妥当性を確認できたので紹介する。

1

二次巻線や三次巻線は簡略化しており，高電圧となる一

はじめに

次巻線の断面イメージを記載した。一次巻線は，図中の計器用変圧器は変電設備や受配電設備に設置され，電破線矢印のように巻かれ，層間には絶縁紙が挿入され圧計や保護継電器で扱えるように，高電圧を低電圧に変る。電圧階級によって異なるが，巻数は数万ターンオー

換する機器である。東光高岳では，各種絶縁媒体を用いダーにも及ぶことがある。

た計器用変圧器を開発・製造している。これら計器用

一次巻線の絶縁設計においては，層間電圧や対地電圧変圧器は，十分な耐電圧となるように設計されており，などを考慮し，十分な絶縁耐力を確保できるように絶縁サージのような急峻な高電圧にも耐えることをインパル

材料や寸法を決定する必要がある。

ス試験にて確認している。
サージは各種電力機器に定格以上の過電圧を発生させ絶縁紙

るが，変圧器巻線においては，巻線内の電圧分担が不均現象の解析技術（以下，電位振動解析）により，サージ発生時における巻線内の電位分布を把握できるため，巻線絶縁設計の最適化につながる。また，電位振動解析では，標準インパルス電圧だけでなく，さまざまな波形，
周波数に対する電圧分担を解析できる。そのため，より鉄心などの接地面

詳細に耐サージ性能を評価でき，巻線絶縁設計の最適化
一方，計器用変圧器については，電力用変圧器と比べ解析した事例は少ない。6.6 kV の計器用変圧器を対象とした解析事例が一部あるものの層間電圧VLa（＝ターン間電圧×ターン数）

図 1 計器用変圧器の巻線構造（断面イメージ図）
図1 計器用変圧器の巻線構造

および製品の信頼性向上につながる。
て巻数が非常に多いといった特長から，電位振動現象を・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・を対象とした解析が行われてきた。このような電位振動

層間電圧VLb （＝ターン間電圧）

高電圧側巻線（一次巻線）いる。この現象は電位振動現象と呼ばれ，電力用変圧器

巻き方向・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

低電圧側巻線（二次/三次巻線）

一となり，より大きな電位差が発生することが知られて

電線

2.2

計器用変圧器巻線の層間電圧計器用変圧器巻線は 1 ターンごとに電圧が変化（以，さらに巻数が多後，ターン間電圧）するため，巻線内の位置に応じて層く，絶縁的に厳しい特別高圧クラスを対象とした解析事

間電圧が異なる。巻線端部の層間電圧は大小を交互に繰例は見受けられない。本稿では，特別高圧クラスの計器

り返し，図 1 に示す層間電圧 VLa には，ターン間電圧（1）用変圧器を対象に，等価回路を作成し，電位振動解析を

× 2 層分のターン数の電圧が発生する。層間電圧 VLb に実施した。また，実測との比較検証により本解析の妥当はターン間電圧しか生じない。通常の定格運転におい性を確認した。

て，層間電圧 VLa は層間絶縁耐力に比べて非常に小さく，絶縁性能には大きな裕度がある。しかし，サージが侵入

22.1

計器用変圧器の特長
計器用変圧器の巻線構造

計器用変圧器の巻線構造を図 1 に示す。低電圧側の
12

東光高岳技報 Vol.9 2022

すると，前述のとおり，過電圧が発生するだけでなく，電位振動現象により各層の電圧分担が不均一になり，高い層間電圧が発生する可能性がある。
筆者らは，特別高圧クラスの計器用変圧器を対象に等

論

計器用変圧器の電位振動解析

文

価回路の作成，電位振動解析を実施し，層間電圧の周波

＝
＝
＝

＝
＝
＝

＝
＝
＝

＝
＝
＝

＝
＝
＝

＝
＝
＝

＝

＝
＝
＝

＝
＝
＝

＝

＝
＝
＝

＝
＝
＝

＝

＝

＝

＝
＝
＝

・・・・

＝C ＝
L
CT
＝ ＝＝ ・・・・・・・ ＝ ＝

＝
＝
＝

＝ M
＝
＝

＝

＝＝ ・・・・・・・ ＝ ＝ ＝＝＝＝・・・・・・・＝＝＝＝ L+R ＝
＝ ＝＝ ・・・・・・・ ＝ ＝＝＝ ＝＝ ・・・・・・・ ＝ ＝＝＝でなく，静電容量を考慮する必要がある。図 2（a）に

＝
＝
＝

＝

＝＝ ・・・・・・・ ＝ ＝ ＝

サージは商用周波数よりも高周波数になるため，巻線内の電位分布を解析するには，インダクタンスだけ＝ ＝＝ ・・・・・・・ ＝ ＝

等価回路

・・・・・・・

電位振動解析モデル

＝ ＝＝

3.1

低電圧側巻線（≒接地）（以下，本解析）では評価対象外としている。

＝ ＝＝間電圧に比べて非常に小さいため，本稿で紹介する解析

3

＝

Cg

＝

数特性を評価した。なお，ターン間電圧については，層（a）簡略化前
図2 計器用変圧器の等価回路（a）簡略化前

計器用変圧器の等価回路を示す。ここで，L および R は
1 ターンごとの自己インダクタンスおよび巻線抵抗を表

＝

＝＝
M’

L’+R’
＝
CS
＝

＝

＝

＝
＝

との電磁的結合は無視している。

＝

・・・・

＝＝

く，巻数も非常に少ないため接地として扱い，一次巻線＝＝の二次巻線や三次巻線は，一次巻線に比べて電圧が低＝＝＝ン間静電容量，対地間静電容量を表す。なお，低電圧側＝＝＝低電圧側巻線（≒接地）

CT，Cg は，それぞれ 1 ターンごとの層間静電容量，ター

Cg’

VLa

＝

す。M は各ターン間の相互インダクタンスを表す。CL ，同図（a）の等価回路で解析する場合，計器用変圧器
は巻数が非常に多いため，回路素子の数も多くなる。特に相互インダクタンス M については，巻数 N の一次巻（b）簡略化後

図2 計器用変圧器の等価回路（b）簡略化後

線に対して，N（N-1）/ 2 個必要であり，N が数万にも図 2 等価回路イメージ及ぶと解析時間が膨大になるだけでなく，解析ソフトで模擬できる素子数の上限を超え，解析できない可能性が（1）巻線の有限要素解析モデルを作成する。その際，ある。そこで本解析では，図 2（b）のように等価回路

巻線を複数個に分割してモデル化する（以下，こを簡略化した。2 層分をひとつのブロックとしており，こで作成した個々のモデル形状をボディとよぶ）。

L ’ および R ’ は 2 層分の自己インダクタンスおよび巻線（2）磁 場解析を行い，各ボディ間の結合係数を求め

抵抗を表す。M ’ は各ブロック間の相互インダクタンス

る。

を表す。CS は 2 層分の静電容量を表す。ここに発生す（3）各 ボディ間の位置と結合係数の関係について，において重要となる。

（4）上記（3）で求めた近似式より，各ブロック間のる電位差が層間電圧 VLa に相当し，耐サージ性能の評価

近似式を求める。
結合係数を求める。

3.2

ここで，等価回路の 1 ブロックと有限要素解析の 1 ボ

自己／相互インダクタンス

通常の電位振動解析では，1 ターンごとに自己インダ

ディにおける層数は異なる。前述のとおり，等価回路のクタンスおよび相互インダクタンスを算出する。本解析

1 ブロックは 2 層分を模擬するが，有限要素解析の 1 ボ

では巻数の多い計器用変圧器に対応するため，巻線を有

ディは 2 層分以上を模擬する。これは計器用変圧器の層限長のソレノイドコイルと考えて，2 層分の自己インダ数が非常に多いため，有限要素解析上で 2 層分を 1 ボ

クタンスを次式より計算する。

ディで模擬すると多数の薄いボディが形成され，メッシュ

K µ N 2S
L’ = N 0w

数が過多になるためである。これを回避するため，上記（1）

ここで，KN は長岡係数注 1），µ0 は真空の透磁率，N は2 層分の巻数，S は巻線の断面積，w は巻幅を表す。な1
CSVL2a =お，電位振動解析は高周波における評価が重要となるた∑ 層間の静電エネルギー
2
め，空心として計算した。
+
各ブロック間の相互インダクタンス∑ タ ーン間静電エネルギー M ’ は，以下の手順で求めた。

のように結合係数の近似式を求める手順を行っている。
3.3

静電容量

静電容量については，はじめに図 2（a）に記載した
1 ターンごとの層間静電容量 CL ，ターン間静電容量 CT，
対地間静電容量 Cg を，各種寸法および各種絶縁材料の誘電率より計算する。その後，蓄積エネルギー法（2）の考え方を適用し，図 2（b）の CS を求める。蓄積エネル
東光高岳技報 Vol.9 2022

13

論

文

計器用変圧器の電位振動解析

K µ N 2S
ギー法とは，個々の静電容量に蓄積されるエネルギーの
L’ = N 0w
総和と等しくなるように，等価的な静電容量を求める方+∑ タ ーン間静電エネルギー

層間電圧の周波数特性

層間電圧の周波数特性に関する解析結果および実測結果を図 4 に示す。ここで示す電圧は，測定時に印加し法であり，基本的な考え方は次式で表される。

1
CSVL2a =∑ 層間の静電エネルギー
24.2た電圧に対して層間に発生するものである。測定時は，定格よりも低電圧を印加しながら，周波数を変化させて（2）

いる。したがって，定量的な値ではなく，商用周波数における電圧に対する変化率が重要である。この変化率とサージの電圧値より，サージ侵入時の層間電圧を計算で簡略化後の対地間静電容量 Cg ’ については，簡略化した分だけ各 Cg を足し合わせた。

きる。また，層間電圧の周波数特性は測定箇所によって変化するため，図 4 には代表的な 3 個所の層間電圧を

そのほか，巻線抵抗 R ’ については，各層の巻線長に応じた抵抗値を使用した。厳密には，表皮効果の影響で101

高周波数になるほど抵抗値が増加する傾向にある。ただし，本解析で対象とした計器用変圧器は電線径が細く，析を実施し，その妥当性を評価した。

電圧(V)以上のように求めた回路定数を用いて，ATP 注 2）で解電圧(V)表皮効果の影響は軽微と考え，一定の抵抗値とした。

100
10-1
10-2

4

電位振動解析の妥当性評価

実測

10-3
101

本解析の妥当性を確認するため，実測との比較検証を

解析

102

103

105

106

102
103
104
解析
周波数(Hz)
102
103
104

105
105

106
106

周波数(Hz)
3
10
104

105

106

103

105

106

周波数(Hz)実施した。検証には，各部の層間電圧を測定できるよう性を測定し，解析結果との比較を行った。なお，空心と100
して回路定数を求めた解析との比較のため，供試器も空

0 1
1010
100

電圧(V)

0
-1
1010
10-1

10-1

4.1

（a）内周側(a) 内周側

電圧(V)

101
101

電圧(V)
電圧(V)
電圧(V)

に加工した特別高圧モールド計器用変圧器を供試器とし101た。供試器のインピーダンスおよび層間電圧の周波数特心状態で測定を行った。

104

インピーダンスの周波数特性

インピーダンスの周波数特性に関する解析結果および
10-2
実測
実測結果を図 3 に示す。実測と解析結果がよく一致し解析ていることから，回路全体のインダクタンス，各種静電
10-3
101
102
103
104
105
106
容量，抵抗の値が妥当であることがわかる。
周波数(Hz)

-1
-2
1010
10-2

実測

-3 -2
1010
-3 1
1010
101
10-3
101

(a) 内周側

実測
解析
解析
実測

102

(a)
内周側
（b）中央付近
周波数(Hz)(c)
外周側(b) 中央

101

101 8
10

100
電圧(V)

電圧(V)
インピーダンス(Ω)

100
106

10-1

10-2

104
10-2

実測
実測

-3 2
1010
1 1
1010

図3

14

10-1

10-3
101

解析
解析

102 2
10

実測

103 3
10

104 4
10

周波数(Hz)周波数(Hz)

105 5
10

106 6

(b) 中央インピーダンスの周波数特性

図3 インピーダンス周波数特性
東光高岳技報 Vol.9 2022

10

解析

102

104

図4 層間電圧の周波数特性（c）外周側（おおもとのエクセルも併せて提出）(b)
中央
周波数(Hz)

図 4 層間電圧の周波数特性

計器用変圧器の電位振動解析

論文記載した。実測結果をみると，1 kHz 以下の領域におい■語句説明ては，いずれも層間電圧は安定しているが，1 kHz 以上

注 1） 長 岡係数：有限長ソレノイドコイルのインダクタン
スを求めるための係数から層間電圧が大きく変動していることがわかる。解析
結果も 1 kHz 以上から層間電圧が変動しており，実測と一致している。また，外周側のほうが層間電圧の最大

注 2） ATP：Alternative Transient Program の略称で，電気・電子回路の汎用解析ソフト

値が高くなる傾向にあり，この傾向も実測と解析で一致している。一方で，実測では 100 kHz 以上の高周波数領域で若干の変動があるのに対して，解析ではその変動がない。この要因として，本解析では計器用変圧器を集中定数回路としてモデル化しているためと考えられる。
前述のとおり，計器用変圧器巻線は巻数が多く，本検証で使用した供試器においても 1 層あたりの電線長は数

森佑介

 略技術研究所
戦技術開発センター

滝澤

解析・試験技術グループ

所属

解析・試験技術グループ

所属

明広

 略技術研究所
戦技術開発センター

十 m オーダーになる。サージの伝搬速度（≒光速）と電線長から考えると，100 kHz 付近から分布定数の考えが必要になると想定される。ただし，実測結果からわかるとおり，この層間電圧の変動は比較的小さく，最も層間電圧が高くなる周波数帯域の評価には，十分適用できるものと考えられる。

5

おわりに

電力系統のサージを完全に抑制することは難しく，また，ひとことにサージといっても，雷サージや開閉サー
ジなどのさまざまな発生要因があり，その電圧や周波数もさまざまである。また，近年では再生可能エネルギーの導入拡大をはじめとして，電力系統も変化してきている。このようななかで，各種電力機器の耐サージ性能について，試験だけでなく，解析技術で評価できることの意義は大きく，電位振動が生じる周波数や巻線内の電圧分担を定量的に把握することができる。その結果，巻線絶縁設計の最適化および製品の信頼性向上につながる。
本稿では，巻数が非常に多い特別高圧クラスの計器用
変圧器を対象とした電位振動解析技術について，等価回路および各種回路定数の計算概要，実測との比較結果について記載した。実測と比較した結果，インピーダンス
および層間電圧の周波数特性がよく一致し，耐サージ性能の評価に有用であることがわかった。
今後は，本解析技術を活用し，計器用変圧器の信頼性向上および開発効率化につなげていきたい。
■参考文献（1） 渋 谷義一，和田耕太郎，武藤浩隆：「計器用変圧器の高 周 波 振 動 の 解 析 」， 電 気 学 会 論 文 誌 B，Vol.126，
No.12（2006）（2） 岡部光成，石川雅之，向當政典，小林恒夫，寺西常治，
才田敏之：「ガス絶縁シャントリアクトルの高周波サー
ジ解析用電気モデル」，電気学会論文誌 B，Vol.117，
No.5（1997）

東光高岳技報 Vol.9 2022

15

技術紹介

充電インフラプロトコル OCPP への対応

充電インフラプロトコル OCPPへの対応

技術紹介
■ 小関

俊英

Shunei Ozeki

世界中が温暖化対策に取り組む中，日本政府は 2050 年までにカーボンニュートラル 注 1）を実現することを宣言し，2035 年までに新車販売台数を電動車 100％とすることを表明した。政府は，電動車普及をさらに加速させるため，充電設備を 2030 年までに 15 万基を設置することを政府目標として掲げた。東光高岳では旧来より急速充電器を販売してきたが，近年は充電器本体のみならず充電インフラの拡充に向けた事業を推進している。充電インフラをネットワー
ク化するうえで，世界的デファクトスタンダードとされる OCPP（Open Charge Point Protocol）について，東光高
岳も EV の充電インフラ事業の推進に向けて注力しており，OCPP への対応も実施している。

1

スを利用できる機能を提供する。

はじめに世界中が温暖化対策に取り組む中，日本政府は 2050
年までにカーボンニュートラルを実現することを宣言

2

OCPP について

し，2035 年までに新車販売台数を電動車 100％とする

OCPP は，充電設備と CSMS 間の通信を標準化することを表明した。政府は，電動車普及をさらに加速させ通信プロトコルである。充電インフラを担う官民リーるため，充電設備を 2030 年までに 15 万基（普通充電

ダ ー に よ る グ ロ ー バ ル コ ン ソ ー シ ア ム で あ る Open器 12 万基，急速充電器 3 万基）を設置することを政府

Charge Alliance（2）（OCA）にて開発・保守され，オー目標として掲げたことをうけ，東光高岳も EV の充電イ

プンで誰もが利用できる。この通信プロトコルは，充電

ンフラ事業の推進に向けて注力しており，OCPP への対に関連する情報を交換したり保守を含む充電設備を操作応も実施している。

したりすることを目的とする。2015 年にリリースされEV の 充 電 イ ン フ ラ を 構 成 す る 通 信 プ ロ ト コ ル を

現在普及している OCPP1.6（3） と，2018 年にリリース

図 1 に 概 観 す る。 大 別 し て， 電 動 車（EV）− 充 電 設

された OCPP2.0（4）（2020 年に改定版 OCPP2.0.1（5） を備，充電設備−管理・運用システム（Charging Station

リリース）のバージョンが存在する。OCPP にかかる通Management System：CSMS），スマート充電，ローミ

信には物理層の規定はなく，「JSON over WebSocket」

ングの 4 種類の通信プロトコルで構成される。
「EV - 充または「SOAP over HTTP」（OCPP2.0 ではサポート

電設備」の通信プロトコルは，EV と充電設備の情報通外）を採用し，仕様書で規定するメッセージを使用して信方式を規定する。
「充電設備 - CSMS」の通信プロトコ

情報交換を行う。

ルは，充電設備を操作・管理する役割を担う。
「スマート充電」は，充電電力量や充電時間など制御し，EV を

2.1

機能概要

電力網全体に統合する機能を提供する。
「ローミング」

表 1 に OCPP2.0 で規定する機能概要と OCPP1.6 のは，電気通信業界における「ローミング」と同様に，利対応状況を示す。最新版の OCPP2.0 では，OCPP1.6

用者が契約している事業者と異なる充電設備でもサービに対して，セキュリティの強化，スマート充電の機能追

図1

16

東光高岳技報 Vol.9 2022

充電インフラを構成する通信プロトコル（1）充電インフラプロトコル OCPP への対応

技術紹介

加，ISO/IEC 15118 のサポート，情報モデルにもとづ

ユースケースに従う手順でメッセージを送受信してサーく充電設備管理などの機能が追加されている。各機能にビスを提供する。標準化されたメッセージによる情報交は，ユースケースが規定されており，事業者が提供する換により相互運用性が確保され，マルチベンダーによるサービスによって機能とユースケースを使い分ける。

システム構築が可能となる。
例として，EV に充電する際の OCPP による情報交換

2.2のようすを図 2 に示す。

メッセージ

メッセージは Request（要求）と Response（応答）のペアで構成され，OCPP1.6 では 28 種類，OCPP2.0

2.3

日本国内における EV の充電インフラでは，100 kW

では 64 種類が規定されている。充電設備と CSMS は，
表1

導入効果

OCPP 機能概要

機能概要

OCPP2.0

OCPP1.6

A

セキュリティ

セキュリティ要件○－

B

プロビジョニング

充電設備の構成管理

○

△

C

認証

ユーザー認証○△D

ローカル認証

充電設備で保持するユーザー認証情報管理

○

○

E

トランザクション

充電セッション管理

○

△

F

遠隔制御

遠隔からの充電制御など

○

△

G

可用性制御

充電設備の運用管理

○

△

H

予約

充電設備の利用予約

○

○

I

料金表示

ユーザーへの料金情報の提示

○

－

J

計測

電力量などの各種計測データ通知

○

△

K

スマート充電時間帯ごとの出力制御など

○

△

L

ファームウェア管理

充電設備を構成するファームウェア管理

○

△

M

ISO15118 認証管理

ISO/IEC 15118 のサポート（プラグ＆チャージ）

○

－

N

診断

充電設備の監視やログの取得など

○

△

O

ディスプレイメッセージ

充電設備ディスプレイへのメッセージ表示

○

－

P

データ転送

ベンダー固有の拡張機能○○○：サポート，△：一部サポート，－：未サポート

図2

メッセージ送受信例
東光高岳技報 Vol.9 2022

17

技術紹介

充電インフラプロトコル OCPP への対応

級の大出力急速充電器の整備も進められている。一方
で，昨今の電力需給ひっ迫などの影響により，電力ネッ
トワークにおけるレジリエンス強化も求められている。
この点，OCPP では出力を必要に応じて制御するようなスマート充電機能がサポートされており，ピークシフトなどによる系統の混雑緩和も期待できる。
また，EV の普及に伴って，充電渋滞などユーザーの利便性を損なう課題も発生しているが，OCPP では予約
図 3 EV 社会を支えるインフラ事業

機能などを備えることによってより便利なサービスを構築することが可能である。
OCPP によるネットワーク化により，電力系統の増強

向けた行動変容へとつながるものと考える。

に伴う社会的コストを抑えながら，従来の「充電する」

OCPP への対応は，エネルギー利用の高度化・多様化

サービスに加え，デマンド管理やスマートグリッドおよに対応し，サステナブル社会に貢献していくための必須

び電力系統など電力ネットワークを構成する各システム

アイテムであり，充電インフラを含めたさまざまなエネと連携することでさまざまなソリューションサービスをルギー利用シーンを実現できるものと考えている。

提供することが可能となる。以上，OCPP の概要について紹介した。

3

関連規格動向充電インフラ全体として今後発展する可能性のある
V2X  注 3）等へ対応するため，周辺の通信プロトコルとの整合性を確保することを目的とした関連団体との協議
や，新たな通信プロトコルの提案も行われている。本章ではそれについて述べる。
3.1 （一社）チャデモ協議会（6）との連携
OCA（2）とチャデモ協議会は，各通信プロトコルの関連性を明確にするためにワーキング（7）を設置して連携した協業を行っている。ワーキングでは，各仕様書における用語統一や通信シーケンスを明確化するダイアグラ
ムを記載したガイドライン（8）をリリースしている。
今後は，欧米に対して CHAdeMO 規格が先行する
V2X へ向けた議論を進めて行く方向のようである。
3.2

IEC 63110

OCPP がデファクトスタンダードとして地位を確立している一方，デジュールスタンダードとして IEC では「IEC63110：EV 充放電インフラ管理」の審議が進められている。審議には，OCA も協調するために参画しているが，OCPP がどの程度 IEC63110 の一部となるかは不透明な状況のため，今後の動向について注視していく。

4

おわりに

日本においても OCPP が主流となることが予想されており，新たなサービスによるユーザーエクスペリエン
スが，EV シフトさらにはカーボンニュートラル実現へ
18

東光高岳技報 Vol.9 2022

■参考文献
（1） E laadNL EV related protocol study v1.1, pp.14（2016）（2） https://www.openchargealliance.org/（3） Open Charge Point Protocol 1.6,
https://www.openchargealliance.org/protocols/ocpp-16/（2022）（4） Open Charge Point Protocol 2.0,
ttps://www.openchargealliance.org/protocols/ocpp201/（2022）（5） Open Charge Point Protocol 2.0.1,
https://www.openchargealliance.org/protocols/ocpp-201/（2022）（6） CHAdeMO
https://www.chademo.com/ja/（7） White paper released: CHAdeMO in combination
with OCPP
https://www.chademo.com/white-paper-chademoocpp（8） Using OCPP with CHAdeMO
https://www.openchargealliance.org/about-us/infoen-whitepapers/（2022）■語句説明
注 1） カ ーボンニュートラル：何かを生産したり，一連の人為的活動を行った際に排出される二酸化炭素と吸収される二酸化炭素が同じ量である，という概念
注 2） クリアリングハウス：（自動）決済を容易にする機関
またはシステム注 3） V2X：「Vehicle to X」の略であり，電力セクターでは EV から電力ネットワークや需要家への電力供給を総称するもの小関俊英

 略技術研究所
戦技術開発センター

ICT 技術グループ

所属

技術紹介

風力発電設備用雷電流計測装置の新 JIS/JEM 規格対応と電流計測性能

技術紹介

風力発電設備用雷電流計測装置の新 JIS/JEM 規格対応と電流計測性能
■ 藤岡

博文

■ 藤野

Hirofumi Fujioka

守也

Moriya Fujino

風力発電の事業性向上のため，風車への落雷を正確に捕捉できる装置の普及が求められるようになり，改定中の JIS
C 1400-24：2022（近日発行予定）において，附属書として落雷検出装置の要求性能が規定されようとしている。同規格の要求性能を満たす新たな雷電流計測装置（2022 年 3 月リリース）の仕様と，JEM（JIS で規定される性能の型式試験方法に関する規格）にもとづく電流計測性能の検証結果について紹介する。

1

はじめに

風力発電設備の導入に伴い，世界的にも特異に「エネルギー（電荷量 注 1））が大きい」日本海沿岸の冬季雷による，風車のブレード損傷，飛散等の雷被害が多発している  （1）。これを受け，経済産業省では 2015 年に，落雷検出装置の設置を含めた風力発電設備の雷被害再発防止対策を掲げた（2）。
東光高岳では，落雷の検知と外部への通知『風力発電設備と連携して運転を停止（2）』，電荷量の計測『耐雷設計の妥当性を把握（2）』といった，風力発電設備の雷被害再発防止対策に必要な機能を有する雷電流計測装置を

表 1 JIS C 1400-24：2022 要求性能（電流計測性能）
項目

内容

1

電流検出周波数帯域（− 3 dB～ + 3 dB）

クラス I（設置可能地域：日
本全国）：0.1 Hz～100 kHz

2

最大測定電流値

100 kA 以上

3

最小検出電流値（トリガ電流値）

最大測定電流値の 1％または
2 kA の小さい値以下

4

最大測定電荷量値

600 C 以上

5

最小検出電荷量値

1 C 以下6

検出精度

製造業者が指定7

観測時間

0.5 s 以上

開発・改良し（3）,（4），これまでに日本海沿岸の冬季雷地

表 2 雷電流計測装置の計測仕様

域を中心として全国に約 800 台納入している。
さらに，風力発電の安全性，保安性向上のため，風車への落雷を正確に捕捉できる装置の普及が求められるよ
うになり，改定中の JIS C 1400-24：2022（近日発行予定）において，附属書として落雷検出装置の要求性能が規定されようとしている（5）,（6）,（7）,（8）,（9）。
本稿では，本年 3 月に新製品としてリリースした雷電流計測装置（以下，本装置）の仕様と，JEM（JIS で規定される性能の型式試験方法に関する規格）にもとづ

項目
1

周波数帯域（− 3 dB） 0.1 Hz～300 kHz

2

最大計測電流100 kA，200 kA（計測可能電流値 ＝ 最大計測
電流 × 1.2）

3

トリガレベル

最大計測電流 × 1％

45

く電流計測性能の検証結果について紹介する。

2

新 JIS 要求性能と雷電流計測装置の仕様（1）新 JIS 要求性能
JIS C 1400-24：2022 の附属書にて規定予定の要求（2）雷電流計測装置の仕様
表 1 に対応する本装置の計測仕様を表 2 に示す。すべての項目において，表 1 に示す JIS C 1400-24：2022
にて規定予定の要求性能を満足している。なお，計測精度は表 1 にもとづき製造業者である東光高岳が設定した。
また，本装置において追加・向上した仕様を表 3 に
赤字にて示す。

0 C～9,999 C

電荷量演算範囲（分解能：1 C）

電流波高値計測精度

10 kA 以上：± 10％以内
10 kA 未満：± 1 kA 以内

電荷量計測精度

10 C 以上：± 15％以内
10 C 未満：± 2 C 以内
（精度範囲：1,000 C 以下）

計測時間

1s

6

7

性能のうち，電流計測性能に関する項目を表 1 に示す（7）,（9）。

内容

表 3 雷電流計測装置の新規仕様
項目

内容

計測データ

電流波高値（正負），電荷量，比エネルギー 注 2）（0.0 MJ/ Ω～99.9 MJ/Ω），トリガ時刻電荷量演算サンプリング

10 μs（比エネルギーも同様）

遠隔データ収集機能

Web サーバ，
Modbus/TCP（スレーブ）

東光高岳技報 Vol.9 2022

19

技術紹介

3

風力発電設備用雷電流計測装置の新 JIS/JEM 規格対応と電流計測性能

計測装置本体新 JEM 型式試験の条件

JEM で規定予定の型式試験のうち，電流計測性能に関する条件（8）  ,（9）を以下に示す。

印加線

10/350μs（10/200μs）
インパルス電流発生器（1）電流検出周波数帯域試験
・試験波形：正弦波または正弦波減衰振動波

ロゴウスキーコイル

・試験方法：試験電流を電流センサに鎖交
落雷検出装置のセンサ出力信号を測定

CT

接地線

（2）電流値検出試験
波形記録装置・試験波形：10/350 電流インパルス（正極性，負極性）
規約波頭長：10 μs，規約波尾長：350 μs

図 2 電流値検出試験回路（最大測定電流値以外：100 μs 以上）
・試験電流値（ 許容差 ±10％）：最大測定電流値，最大を使用し，ロゴウスキーコイルを印加線に 2 周回する

測定電流値 × 0.5，最小検出電流値（トリことにより，200 kA 相当までを印加して，印加線の電ガ電流値）

流波形から読取って換算した電流波高値と本装置の記録値を比較した。

（3）電荷量値検出試験
・試験波形：長時間雷撃電流波形，短時間電撃電流波形

なお，最小検出電流値（トリガ電流値＝トリガレベ
ル）においては，10/200 μs インパルス電流発生器（テ（出典：JIS Z 9290-1）
・試験電荷量値（ 許容差 ±20％）：最大測定電荷量値，クノセンタ内に配備）を使用した（ロゴウスキーコイル

最大測定電荷量値 × 0.5，最小検出電荷

は印加線に 1 周回）。

量値（3）電荷量値検出試験
図 3 に電荷量値検出試験の回路を示す。

4

電流計測性能試験方法

計測装置本体（1）電流検出周波数帯域試験
図 1 に電流検出周波数帯域試験の回路を示す。
計測装置本体センサI/F部
演算記録部

信号発生器

ロゴウスキーコイル
印加線

バイポーラ電源/高周波電源ロゴウスキーコイル
印加線

バイポーラ電源電流
プローブ

オシロスコープ

図 3 電荷量値検出試験回路

電流
プローブ

信号源として交流電源（信号発生器＋バイポーラ電
オシロスコープ

図1

信号発生器

電流検出周波数帯域試験回路源）を使用し，印加線をロゴウスキーコイルに 500 周回（最小検出電荷量値においては 10 周回），ロゴウス
キーコイルも印加線に 10 周回することにより，試験電信号源として交流電源（信号発生器＋バイポーラ電

荷量値を有する長時間雷撃電流波形，短時間電撃電流波

源：20 kHz 以下／高周波増幅器：20 kHz 以上）を使形を印加して，印加線の電流波形から換算して算出した

用し，印加線をロゴウスキーコイルに周回，ロゴウス

電荷量と本装置の記録値を比較した。

キーコイルも印加線に周回することにより，正弦波（連（4）雷電流計測装置の電流波高値計測性能試験

続波，数百 Ap-p 相当）を印加し，印加線の電流波形とJEM 型式試験方法とは別に，本装置としての電流波高センサ I/F 部の出力電圧波形の，おのおのから読取って（3）
値計測性能試験（周波数特性，
入出力特性）も実施した。

換算した電流波高値を比較した。
（2）電流値検出試験

100 Hz 以下（図 3：電荷量値検出試験回路と同一）
では，信号源として交流電源（信号発生器＋バイポーラ

図 2 に電流値検出試験の回路を示す。

電源）を使用し，印加線をロゴウスキーコイルに 500信号源として 10/350 μs インパルス電流発生器（（株）

周回，ロゴウスキーコイルも印加線に 10 周回すること

昭電のテクノセンタ（以下，テクノセンタ）内に配備）

により，電流波高値 10 kA 相当の正弦波（連続波）を

20

東光高岳技報 Vol.9 2022

技術紹介

風力発電設備用雷電流計測装置の新 JIS/JEM 規格対応と電流計測性能

本装置の周波数帯域における低周波数端 0.1 Hz と印加している。
100 Hz 以上（図 4）では，信号源としてインパルス発生器を使用し，印加線をロゴウスキーコイルに 20 周回，ロゴウスキーコイルも印加線に 2 周回することに高周波数端 300 kHz は− 3 dB 以上であり，1 Hz から
100 kHz まではほぼ平坦な特性になっている。
また，シミュレーション結果とも一致しており，設計より 200 kA 相当までのインパルス波または減衰振動波

どおりの動作となっていることも確認できる。

を印加している。周波数は，印加電流波形の波頭長を（2）電流値検出試験

1/4 周期として換算している（例：波頭長 2 μs →周波数

表 4 に，電流波高値の測定結果を示す。

125 kHz）。

最 小 検 出 電 流 値（ ト リ ガ 電 流 値 ＝ ト リ ガ レ ベ ル：
計測装置本体C

1 kA，2 kA）では ±10％を超過する場合もあるが，計測精度 ±1 kA 以内（10 kA 未満）になっている。

RL

表 4 電流値検出試験結果

印加線

最大計測
電流

充電
電圧

接地線

電流差

比誤差

電流差

1 kA

7％

0.1 kA3％

0.0 kA

50 kA

3％

─

3％

─

100 kA

6％

─

3％

─

100 kA

オシロスコープ

図4

試験回路：インパルス発生器（100 Hz～）

印加線の電流波形から読取って換算した電流波高値と本装置の記録値を比較した。

200 kA

負極性

比誤差

ロゴウスキーコイル
CT

正極性

印加
電流

2 kA

− 11％ − 0.3 kA− 7％− 0.2 kA

100 kA

− 2％

─

− 4％

─

200 kA

− 3％

─

− 4％

─

（3）電荷量値検出試験

5

電流計測性能測定結果

電流計測性能の測定結果は，印加値に対する測定値の表 5 に，電荷量の測定結果を示す。
計測精度 ±15％以内になっている。
試験電荷量値は，精度範囲「1,000 C 以下」にもとづき，以下のとおりとした。

比誤差で評価した。
試 験 対 象 の 本 装 置 は， 最 大 計 測 電 流 が 100 kA と・最大測定電荷量値：1,000 C

200 kA の 2 台 で， ロ ゴ ウ ス キ ー コ イ ル は コ イ ル 長・最大測定電荷量値 × 0.5：500 C

16 m（風車タワー外径：約 5 m 相当）である。

・最小検出電荷量値：1 C（1）電流検出周波数帯域試験

なお，（2）で 10/350 μs インパルス電流を印加した

図 5 に，センサ I/F 部の計測性能としての周波数帯

場合の電荷量も記載した。

域の測定結果を示す。

表 5 電荷量値検出試験結果

比誤差(dB)

5最大計測電流0-5

シミュレーション
100kA

100 kA比誤差(dB)-10
51.E-2 1.E-1 1.E+0 1.E+1 1.E+2 1.E+3 1.E+4 1.E+5 1.E+60
周波数(Hz)シミュレーション

-5

200kA

-10
1.E-2 1.E-1 1.E+0 1.E+1 1.E+2 1.E+3 1.E+4 1.E+5 1.E+6
周波数(Hz)図5

電流検出周波数帯域試験結果

200 kA

印加電荷量

比誤差

電荷量差

1C

− 1％

0.0 C

20 C

1％

─

45 C

5％

─

500 C

− 6％

─

1,000 C

− 9％

─

1C

− 7％

− 0.1 C

45 C

− 4％

─

90 C

− 5％

─

500 C

− 9％

─

1,000 C− 10％

─東光高岳技報 Vol.9 2022

21

技術紹介

風力発電設備用雷電流計測装置の新 JIS/JEM 規格対応と電流計測性能（4）雷電流計測装置の電流波高値計測性能試験■参考文献

図 6 に，入出力特性の測定結果を示す。

（1） 経 済産業省：「新エネルギー発電設備事故対応・構造
強 度 ワ ー キ ン グ グ ル ー プ 」https://www.meti.go.jp/

30
200kA

20

100kA

比誤差(%)

10
0
-10
-20
-30
1

10

100
印加電流値

図6

入出力特性測定結果

電流値に対して分解能（0.1 kA）が粗くなる 5 kA 以
下では比誤差が大きくなっているが，200 kA まで ±10％以内であることが確認できる。
図 7 に，本装置としての周波数特性の測定結果を示す。

比誤差(dB)

5

0

-5

-10

-15
1.E-2

200kA
100kA
1.E+0

1.E+2
周波数(Hz)1.E+4

図7

周波数特性測定結果

1.E+6

0.5 Hz から 100 kHz まで ±10％（約 ±0.9 dB）以内でshingikai/sankoshin/hoan_shohi/denryoku_anzen/
newenergy_hatsuden_wg/index.html（2） 経済産業省：「発電用風力発電設備の技術基準の解釈について（20140328 商局第 1 号）の一部を改正する規定」（2015）
https://search.e-gov.go.jp/servlet/PcmFileDownload?seqNo=0000120248（3） 藤岡博文：「風力発電設備用雷電流計測装置の電流計測性能」，東光高岳技報 Vol.4 2017，p.39（2017）
https://www.tktk.co.jp/research/report/pdf/2017/
giho2017_17.pdf（4） 酒井繁美：「風力発電設備用雷電流計測装置」，東光高
岳技報 Vol.6 2019，p.24（2019）
https://www.tktk.co.jp/research/report/pdf/2019/giho2019_10.pdf（5） 風力発電設備の耐雷健全性維持技術と法規制・規格調査専門委員会：「風力発電設備の耐雷健全性維持と稼働率向上のための最新技術」，電気学会技術報告書 1501
号（2020）（6） NEDO 成果報告書：「風力発電等技術研究開発 / 風力発電高度実用化研究開発 / スマートメンテナンス技術
研究開発（雷検出装置等の性能・評価技術の開発）」（2018）
h t t p s : / / w w w. n e d o . g o . j p / l i b r a r y / s e i k a /shosai_201808/20180000000588.html（7） 山 本和男，他「Upcoming Japanese Standard Relating
to Lightning Protection for Wind Turbines: Lightning
Detection Systems」，ICOLSE2019，No. 20（2019）（8） 山本和男：「落雷検出装置の諸特性とその役割」，令和
2 年電気学会全国大会，S6-3 p.S6（7）- S6（10）（2020）（9） 山本和男，他：「風車用落雷検出装置が満たすべき性能とその試験方法」第 42 回風力エネルギー利用シンポ
ジウム，p.253-256（2020）あることが確認できる。また，JIS C 1400-24：2022 で■語句説明規定予定の要求性能を満足する周波数帯域 0.1 Hz から

注 1） 電 荷量：雷放電の継続時間全域における雷電流の時
間積分

300 kHz において ±3 dB 以内であることも確認できる。

6

おわりに

本稿では，JIS C 1400-24：2022 で規定予定の要求性能を満たす新たな雷電流計測装置（本装置）の仕様と，規定予定の JEM にもとづく電流計測性能の検証結果について報告した。
なお，今後は，JIS C 1400-24：2022 発行後の雷電流計測装置の自己適合宣言 注 3）（JEM 型式試験成績書）に向けて対応していく。

22

東光高岳技報 Vol.9 2022

注 2） 比 エネルギー：雷放電の継続時間全域における雷電流の二乗の時間積分
注 3） 自 己適合宣言：製造業者が JIS への適合を証明すること（第一者証明，出典：JIS Q 1000）

藤岡博文

 略技術研究所
戦技術開発センター

藤野

ICT 技術グループ

所属

ICT 技術グループ所属

守也

戦略技術研究所
技術開発センター

技術紹介

電子式 VT・CT の要素開発によるモデル器の設計・試作と性能評価

技術紹介

電子式 VT・CT の要素開発によるモデル器の設計・試作と性能評価
■ 山口

達史

■ 藤野

守也

■ 小川

晃一

■ 宮﨑

未知果

■ 布施

宏樹

■ 足立

純一

Tatsushi Yamaguchi

Michika Miyazaki

Moriya Fujino

Hiroki Fuse■ 佐藤Koichi Ogawa

祥輝

Yoshiki Sato

Junichi Adachi

従来の変電所は，施工時のケーブル敷設や運用時の保守メンテナンスに多大なコストを要するという課題がある。一方，欧米や中国で建設が進められているデジタル変電所は，多芯の光ファイバケーブルによる集線化を行うことで上記課題を解決し，またスマートグリッドの国際標準規格である IEC 61850 の適用により，設備のマルチベンダ化と信頼性向上および監視制御の高度化を図っている。国内の電力会社でも変電所デジタル化の取り組みを行っており，東光高岳
においてもデジタル変電所向け製品の技術開発を行っている。その一つがデジタル化を図った次世代の計器用変成器となる電子式 VT・CT であり，今回要素開発としてモデル器を設計・試作し，その性能評価を行ったので紹介する。

1

はじめに

き標準的な仕様を反映した。
（1）電圧・電流検出方式および絶縁構造

従来の変電所は，電気設備と保護制御装置間の信号

電圧検出は容量分圧器，電流検出はロゴウスキーコ

伝送に制御ケーブルを使用しているため，施工時のケーイル方式とする。容量分圧器は絶縁構造により高圧側，

ブル敷設や運用時の保守メンテナンスに多大なコスト

低圧側の静電容量が変化するため，モデル器は海外のを要するという課題がある。中でも計器用変成器と保132 kV 三相一括形 GIS 適用を想定した構造とする。

護制御装置間の制御ケーブルは，本数が膨大で敷設に（2）定格一次電圧および絶縁方式難がある。一方，欧米や中国で建設が進められている

大規模な高電圧の試験装置を用いず，交流標準電圧電

デジタル変電所は，信号伝送を多芯の光ファイバケー

流発生器により電子式 VT の誤差試験を実施可能とするブルで行うことにより集線化が図れ，施工時や運用時ため，定格一次電圧を従来の 1/100 とする。また，定のコストダウンが可能である。また，スマートグリッ

格一次電圧が比較的低いことから，環境に配慮して絶縁ドの国際標準規格である IEC 61850 の適用により，設方式を気中絶縁とする。

備のマルチベンダ化と信頼性向上および監視制御の高（3）その他度化を図っている。
国内の電力会社でも変電所デジタル化の取り組みを

海外の主な重電機器メーカの NCIT を調査した結果，
どのメーカにもほぼ共通している仕様があり，それは計行っており，東光高岳においてもデジタル変電所向け製品の技術開発を行っている。その一つである電子式 VT・CT は，次世代の計器用変成器であり，MU（Merging Unit）注 1） と組み合わせて IEC 61850-9-2LE準拠によるデジタル化を図った装置である。東光高岳で

表1
項

目

は，鉄心と巻線による従来形の VT・CT に替えて，VT

参考規格

素子に容量分圧器，CT 素子にロゴウスキーコイル，信検出方式

号伝送に光ファイバケーブルを適用することで，機器の絶縁方式

大幅な小型・軽量化と設置面積の省スペース化を目標に相数取り組んでいる。
本稿では，電子式 VT・CT の要素開発としてモデル器を設計・試作し，その性能評価を行ったので紹介する。

2

モデル器の仕様検討

モデル器の基本仕様を表 1 に示す。仕様検討に当たり，
海外の主な重電機器メーカの NCIT（Non-Conventional
Instrument Transformer）注 2） の調査を行い，具備すべ

モデル器の基本仕様
仕様

電子式 VT

電子式 CTIEC 60044-7

IEC 60044-8

出力 I/F ：IEC 61850-9-2LE
容量分圧器

ロゴウスキーコイル
気中絶縁
単相

定格一次電圧

1.45/ √3 kV―

定格一次電流―1,000A

周波数50 Hz

計測用確度階級IEC Class 0.2

IEC Class 0.2S

保護用確度階級IEC Class 3P

IEC Class 5TPE

使用温度範囲電子式 VT・CT：− 40～+70℃
MU：− 10～+55℃

外形寸法

電子式 VT・CT：Φ 420 × 480 mm
MU:480（W）× 221.5（H）× 360.5（D）mm

電源電圧

DC 110V（MU）

東光高岳技報 Vol.9 2022

23

技術紹介

電子式 VT・CT の要素開発によるモデル器の設計・試作と性能評価

測用の確度階級が電子式 VT：Class 0.2，電子式 CT：

接地間の静電容量（C2）の分圧構造となっており，外Class 0.2S，使用温度範囲の下限値が−40℃，MU 出力が部に C2 と並列に固体コンデンサ（C3）を接続する。

IEC 61850-9-2LE 準拠ということであった。モデル器で設計上の課題は，静電容量の温度特性による出力変動

はそれらの仕様を踏襲しつつ，電子式 VT は IEC 60044-

である。静電容量の温度特性は，容量分圧器を構成する

7 ，電子式 CT は IEC 60044-8

各部品の線膨張による形状変化と固体コンデンサの温度（1）を参考規格とする。

（2）

特性から発生する。そこで，容量分圧器を構成する各部

3モデル器の設計

3.1

装置構成と動作概要

品の材質をすべて統一し，温度変化による相対的な形状変化を抑制して出力変動を低減した。また，固体コンデ
ンサは誘電体の種類による温度特性を調査し，容量分圧モデル器の装置構成を図 1 に示す。モデル器は電子器の特性に合う最適なものを選定した。

式 VT・CT と MU に分けられる。電子式 VT・CT は，
金属製の管路に容量分圧器およびロゴウスキーコイルを

一次導体

空間電極

内蔵したものである。MU は金属製の筐体に電源ユニッ
ト，信号処理基板，CPU 基板および光通信 I/F 基板を内蔵したものである。次にモデル器の動作内容を示す。
容量分圧器は一次電圧を 100 V 以下の低電圧に分圧し，ロゴウスキーコイルは一次電流を電圧信号に変換して，

C1

ともに MU の信号処理基板に入力する。信号処理基板

C2

は，入力信号をアナログ信号処理部で増幅・フィルタリ
ング後，A/D 変換を行いデジタル信号処理部に入力す接地る。この信号処理部は，FPGA を用いて高速演算処理を

固体コンデンサ（C3）

実現している。なお，容量分圧器の入力部はさらに固体

図 2 容量分圧器の原理図

コンデンサと抵抗分圧器が備わる。FPGA は，外部から

図２ 容量分圧器の原理図

光通信 I/F 基板に入力される同期パルス（1PPS）に同期して演算処理を行い，CPU 基板に入力する。CPU 基

3.3

容量分圧器の温度特性シミュレーション

機密情報 取扱注意 目的外使用禁止 関係者限り 技術研究所 2022.06.01

図 2 に示す静電容量 C1，C2 は，一次導体，空間電極

板は，入力信号を IEC 61850-9-2LE で規定された SV

および接地間の物理的距離と空間電極の長さでほぼ決定（Sample Value）パケットに変換して光通信 I/F 基

される。このため，モデル器の構造設計は海外の 132 kV板に出力する。光通信 I/F 基板は，SV パケットを光信

三相一括形 GIS 適用を想定して行った。なお，絶縁設計号に変換して MU から外部へ出力する。

および静電容量の温度特性シミュレーションは，有限要注 3）素法による電界解析および熱応力解析により行った。
容量分圧器（1）解析モデル

ロゴウスキーコイル

容量分圧器の解析モデルを図 3 に示す。タンク，一次導体，空間電極，接地電極および電界シールドなどの電子式ＶＴ・ＣＴ
同期パルス（1PPS）
ア
ナ
ロ
グ
信
号
処
理
部

A
/
D
変
換
部

デ
ジ
タ
ル
信
号
処
理
部

C
P
U
基
板

信号処理基板

光
通
信
I
/
F
基
板

一次導体

光出力

空間電極

タンク

電源回路

ＭＵ（Merging Unit）
図1

モデル器の装置構成

図１ モデル器の装置構成図
3.2

接地電極

容量分圧器の原理および設計方針

容量分圧器の原理図を図 2 に示す。容量分圧器は，機密情報 取扱注意 目的外使用禁止 関係者限り 技術研究所 2022.06.01

一次導体－空間電極間の静電容量（C1）と空間電極－

電界シールド1

図 3 容量分圧器の解析モデル

図３ 容量分圧器の解析モデル
24

東光高岳技報 Vol.9 2022
機密情報 取扱注意 目的外使用禁止 関係者限り 技術研究所 2022.06.01

電子式 VT・CT の要素開発によるモデル器の設計・試作と性能評価

技術紹介

材質はすべて同一とした。

ル抵抗を低く抑えることで温度変化によるコイル抵抗の（2）解析結果変化を低減した。次に外部磁界の影響については，4 層

静電容量 C1，C2 の温度特性の解析結果を図 4 に示のプリント基板を使用して表面および裏面で主コイルをす。なお，電界解析結果について本稿では割愛する。周形成し，内層に戻しコイルを形成することで外部磁界に囲温度− 40～+ 80℃の C1 の変化率は ±0.14％（20℃

よるコイルの発生電圧をキャンセルした。

基準）であり，C2 の変化率は ±0.10％（20℃基準）であった。その結果，C1，C2 により分圧される C2 の分担電圧の変化率（C1 /（C1 + C2））は ±0.03％（20℃基準）であり，容量分圧器を構成する各部品の材質をす
べて統一することにより，温度特性を十分小さくできる
ことが確認できた。

44.1

モデル器の試作
電子式 VT・CT

電子式 VT・CT の外観を図 6 に示す。金属製の管路の両端に絶縁板を取り付け，中心部に一次導体を貫通さ

静電容量変化率[％]せた構造とした。また，内部に容量分圧器およびロゴウ
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5

スキーコイルを取り付けている。

静電容量 C2

C1 / (C1 + C2)
静電容量 C1

-60

-40

-20

0
20
40
周囲温度[℃]

60

80

100

図 4 C1，C2 および C1 /（C1+ C2）の温度特性解析結果

3.4

ロゴウスキーコイルの原理および設計方針

図 6 電子式 VT・CT の外観

ロゴウスキーコイルの原理図を図 5 に示す。ロゴウス
キーコイルは，一次電流（I（t））を電圧信号に変換して計測するものである。コイルで誘起される電圧（e（t）
）は，

4.2

MU

一次電流の微分波形となり，この誘起電圧を積分するこ

MU の外観を図 7 に示す。MU は，鉄製の筐体に電とで一次電流に比例した電圧信号（v（t））を出力する。

源ユニット，信号処理基板，CPU 基板，光通信 I/F 基

設計上の課題は，コイルで誘起される電圧の温度特性板を内蔵したものである。過去に開発した光 CT 用のと外部磁界の影響による出力変動である。まず温度特性

MU に容量分圧器およびロゴウスキーコイルの入力部をは，温度変化によりコイル形状の変化が発生しインダク追加して適用した。

タンスが変化すること，およびコイル抵抗に温度依存性があることにより発生する。そこで，ロゴウスキーコイ
ルをプリント基板で製作することで温度変化によるコイ
ルの形状変化を抑え，インダクタンスの変化を低減した。また，パターン幅および巻数の最適化を行い，コイ

誘起電圧：e(t)e(t)

出力電圧：v(t)積分回路

図 7 MU の外観

v(t)

5
5.1

一次電流：I(t)図5

ロゴウスキーコイルの原理図

モデル器の試験と性能評価
基本誤差試験

基本誤差試験は，IEC 60044-7 および IEC 60044-8

図５ ロゴウスキーコイルの原理図
東光高岳技報 Vol.9 2022

25

技術紹介

電子式 VT・CT の要素開発によるモデル器の設計・試作と性能評価の各規格に規定された測定ポイントにおいて試験を行っ
電流発生器により印加し，試験電流は大電流発生装置により通電した。また，試験電流値は標準 CT の二次側に標準抵抗を接続して電圧に変換後，デジタルマルチメー
タで測定した。試験による比誤差の算出方法は次のとお比誤差[％]た。試験構成を図 8 に示す。試験電圧は交流標準電圧りである。MU から出力された SV パケットは，メディアコンバータにて電気信号に変換後イーサネット経由
で PC（パソコン）に取り込んだ。PC では，SV データ

1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0

規格値の上限：IEC 0.2S

規格値の下限：IEC 0.2S

0

200

400

に DFT（Discrete Fourier Transform）注 4）処理を行い，50 Hz 成分を抽出して比誤差を算出した。なお，今回は

図 10比誤差のみの評価とし，位相角は別途試験環境を整備して評価することとした。

5.2

600
800
試験電流[A]

1000

1200

1400

電子式 CT の基本誤差特性（比誤差）

温度特性試験

温度特性試験は，恒温槽を用いて電子式 VT・CT と
交
電
流
流
標
発
準
生
電
器
圧

一次導体

ＭＵ
（Merging Unit）

MU の周囲温度を変化させることとし，装置内部まで温度が安定する様，目標の温度に到達した後に 3 時間放置して試験を行った。また，試験は電子式 VT・CT

電子式ＶＴ・ＣＴ

メディアコンバータ+80℃）と，MU も含めて温度変化を与える組合せ試

接地
ＰＣ（パソコン）

標準ＣＴ

発 大
生 電
装 流
置

のみ温度変化を与える単体試験（周囲温度：− 40～
験（周囲温度：−10～+55℃）の 2 種類について行った。電子式 VT の試験電圧は定格一次電圧，電子式 CTの試験電流は定格一次電流として，各温度における比誤

標準抵抗差を算出した。

デジタルマルチメータ

図 11 に 電 子 式 VT の 温 度 特 性（ 比 誤 差 ） を 示 す。
比誤差が単体試験では ±0.03％以内，組合せ試験では

図 8 基本誤差試験構成

図８ 基本誤差試験構成図± 0.05％以内の変化であり，確度階級を十分満足して良図 9 に電子式 VT の基本誤差特性（比誤差）を示す。

好な特性が得られた。

定格電圧の 80～120％の測定ポイントにおいて比誤差

6は ±0.02％以下であり，確度階級を十分満足して良好な

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5

機密情報 取扱注意 目的外使用禁止 関係者限り 技術研究所 2022.06.01

比誤差[％]

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5

比誤差[％]

特性が得られた。

規格値の上限：IEC 0.2

規格値の下限：IEC 0.2

規格値の上限：IEC 0.2
組合せ試験
単体試験

規格値の下限：IEC 0.2

-60

-40

図 11
500

600

700

800
900
試験電圧[V]1000

図9

電子式 VT の基本誤差特性（比誤差）

1100

-20

0
20
40
周囲温度[℃]

60

80

100

電子式 VT の温度特性（比誤差）

図 12 に 電 子 式 CT の 温 度 特 性（ 比 誤 差 ） を 示 す。
比誤差が単体試験では ±0.06％以内，組合せ試験では± 0.05％以内の変化であり，確度階級を十分満足して良図 10 に電子式 CT の基本誤差特性（比誤差）を示す。
定格電流の 1～120％の測定ポイントにおいて比誤差は±0.04％以下であり，確度階級を十分満足して良好な特性が得られた。

26

東光高岳技報 Vol.9 2022

好な特性が得られた。

比誤差[％]

電子式 VT・CT の要素開発によるモデル器の設計・試作と性能評価

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
-0.5

境を整備し，位相角の評価を行う必要がある。
電子式 VT・CT はデジタル変電所への適用を目的とし，MU と組み合わせて IEC 61850-9-2LE 準拠によるデジタ

規格値の上限：IEC 0.2S

ル化を図った装置である。これにより，機器の大幅な小組合せ試験型・軽量化と設置面積の省スペース化が実現可能である。
今後は，三相一括形 GIS に直結可能な電子式 VT・

単体試験

CT のプロトタイプ器の開発を行い，社外に紹介してい規格値の下限：IEC 0.2S

く予定である。
-60

-40

図 12

5.3

技術紹介

-20

0
20
40
周囲温度[℃]

60

80

100

電子式 CT の温度特性（比誤差）

外部磁界の影響試験

電子式 CT を三相一括形 GIS に適用した場合，他相■参考文献（1） IEC 60044-7:1999, Instrument transformers–Part
7:Electronic voltage transformers（2） IEC 60044-8:2002, Instrument transformers–Part
8:Electronic current transformers

磁界の影響を受けて測定精度に影響を与える可能性があ■語句説明る。本試験は，その影響度合いを調査するために行った。

注 1） MU（Merging Unit）： 変 電 所 内 で 計 測 し た 電 圧・電流をデジタルデータに変換して IED（Intelligent
Electronic Device）に出力する装置。また IED は，変電所内外で発生する各種故障を検出し，遮断器へトリップ指令を出力する保護演算装置。
注 2） N C I T （ N o n - C o n v e n t i o n a l I n s t r u m e n t
Transformer）： 非 従 来 型 計 器 用 変 成 器 で あ り，光VT・CT や容量分圧器，ロゴウスキーコイルなどの新しい計器用変成器。
注 3） SV（Sample Value）パケット：デジタル化された電圧・電流の瞬時値データを IEC 61850-9-2LE に準拠
して分割されたデータ。
注 4） DFT（Discrete Fourier Transform）：離散フーリエ変換であり，主に信号処理などで離散化されたデジ
タル信号の周波数解析などに使われるもの。

三相一括形 GIS の相配置を模擬した試験冶具に，一次導体および一相分のロゴウスキーコイルを取り付けた状況を図 13 に示す。一次導体の直径は Φ 80 mm，相間距離は約 280 mm で三相配置した。試験は，ロゴウ
スキーコイルに無通電の状態で他相の一次導体に電流を通電した時，ロゴウスキーコイルで検出される電流値を測定した。その結果，試験電流 2,000 A（定格一次電流の 2 倍）において，ロゴウスキーコイルで検出された
電流値が 2 A 程度であった。これは他相に通電した試験電流の 0.1％程度の影響度合いであり，基本誤差試験
や温度特性試験の比誤差を加味した場合でも，確度階級を十分満足して良好な特性が得られた。したがって，3
章で述べた外部磁界の影響対策が有効に機能していることが確認できた。

山口達史

戦略技術研究所
技術開発センター

藤野

図 13

6

一次導体，ロゴウスキーコイル配置状況

おわりに

電子式 VT・CT の要素開発としてモデル器を設計・試作し性能評価を行った。その結果，基本仕様をほぼ満足し良好な特性が得られた。次のステップとして試験環所属

ICT 技術グループ

所属

ICT 技術グループ

所属

ICT 技術グループ

所属

ICT 技術グループ所属

宏樹

戦略技術研究所
技術開発センター足立

ICT 技術グループ

未知果

戦略技術研究所
技術開発センター

布施

所属

祥輝

戦略技術研究所
技術開発センター

宮﨑

ICT 技術グループ晃一

戦略技術研究所
技術開発センター

佐藤

所属

守也

戦略技術研究所
技術開発センター

小川

ICT 技術グループ

純一

戦略技術研究所
技術開発センター

東光高岳技報 Vol.9 2022

27

技術紹介

OneATS が提供するソリューションOneATS が提供するソリューション

技術紹介■ Le, Huu Thanh Binh

■ 藤澤

光剛

Mitsuyoshi Fujisawa

■ 中西

健介

■ 堀内

Kensuke Nakanishi

有紗

Arisa Horiuchi

東光高岳が出資している ATS 社が開発・提供する統合ソフトウェアプラットフォーム「OneATSTM」は，ベトナム
社会主義共和国（以下，ベトナム）の Digital Grid 分野においてさまざまな IT 注 1）/OT 注 2）ソリューションを実現している。その適用範囲は，電力会社の変電所自動化システムをはじめ，太陽光発電や水力発電・風力発電および分散電源などの再生可能エネルギー分野における SCADA 注 3） システムに及ぶ。これは，OneATSTM が国際標準に準拠したアーキテクチャを持ち，汎用アプリケーションとの連携が可能となっていることによる。東光高岳でも，これらの特長を活かし日本国内市場への展開に着手した。本稿では，「OneATSTM」の特長について紹介する。

1

HMI

はじめに

HMI

系統解析
ソフト

東光高岳が出資しているベトナムの Applied Technical

OPC UA プロトコル対応

Systems Joint Stock Company（以下，ATS 社）は，
Digital Grid 分野での監視制御機能をコアとした統合パッケージソフトウェア「OneATSTM」を市場展開している。

Data Server

Data Server

Historical Server

Historical Server

FEP Server

FEP Server

IEC61850, IEC60870-5-104,Modbus… etc
現地デバイス

図 2 システム構成例
秘密情報 目的外使用・複写・転載・開示禁止 株式会社東光高岳 2022

4

図1

統合ソフトウェアプラットフォーム「OneATSTM」

2

ATS 社の紹介

特長

OneATSTM の特長はつぎのとおりである。
4.1

各種通信プロトコルへの対応

IEC61850，IEC60870-5-104，Modbus な ど の 国 際

ATS 社は，ベトナムにおける変電所自動化システムのトップシェア企業である。主な納入先はベトナムの電標準プロトコルに対応しており，IED などマルチベンダの現地デバイスと接続が可能である。

力会社であり，最近では，再生可能エネルギー分野に向また FEP Server にユーザ独自のプロトコルを組みけた新たな先進的なソリューションを展開している。

込むことで，既設現地デバイスとの接続にも対応できる。東光高岳では日本電機工業会制定の産業用プロトコ

3ル（PMCN：Protocol for Mission Critical industrial

システム構成Network use）を OneATSTM に組み込み，接続できる

OneATSTM は以下の Server 群で構成されている。
・ FEP Server：変電所や発電所の IED

注 4）

ことが検証できた。

などの現地デバイスよりデータを収集

4.2

OPC UA によるシステム連携・ Data Server：リアルタイムデ ータを演 算，管 理し，OPC UA は，各種業界・ベンダの機器を接続し，相互運

ヒューマンマシンインターフェイス（HMI）などへ提供用を可能にする通信規格として IEC62541 で策定された。

・ Historical Server：過去の時系列データを蓄積

FEP Server・Historical Server・Data Server は，システム構成例を図 2 に示す。システムは冗長化構成

OPC UA のサーバとして動作可能であり，OPC UA にが可能であり，系統解析ソフトなど汎用アプリケーショ準拠したアプリケーションやシステムとの接続・連携がンへリアルタイム・時系列データの提供が可能である。

可能である。

28

東光高岳技報 Vol.9 2022

OneATS が提供するソリューション

4.3

冗長化構成

中 核 サ ー バ で あ る FEP Server，Historical Server，

5

技術紹介

適用ソリューション紹介

Data Server はおのおのホットスタンバイによる 2 重化

ATS 社 は OneATSTM の ソ リ ュ ー シ ョ ン と し て， ベ構成が可能であり，可用性の高いシステムを構築できる。

トナム国内で変電所自動化システム（@Station）や，20 万点のタグを超える規模の監視制御システム（@

4.4

サーバ増設による負荷分散

SCADA + ，@OCC）を多数納入しており，現在は分散

中 核 サ ー バ で あ る FEP Server，Historical Server，

型電源管理システム（@DERM）の展開を進めている。

Data Server は，負荷を分散するため複数台のサーバに

東光高岳は日本国内で，IEC61850 のマルチベンダ接分散して機能・データを配置することが可能である。

続性の検証や，再生可能エネルギーの発電予測・マイク
ログリッドにおける需要予測に，OneATSTM のソリュー

4.5

機能追加が容易な統合プラットフォーム

OneATS

TM

ションを適用している。

の論理的な接続イメージを図 3 に示す。

図3

図 4 @DERM 画面サンプル

統合プラットフォーム

・ External Applications：ユーザニーズに合わせた独
自機能

6

おわりに

・ Primary Applications：SCADA システムの基本機能

ATS 社は，SDGs の目標に掲げられている再生可能エ・ App Servers：設備情報，機器状態・計測情報，過ネルギーの拡大に対応したソリューションの提供など，持去の状態・計測を管理するシステムの統合プラット

続可能な未来のために，ソリューションを創造し続ける。

フォーム

東光高岳は ATS 社と連携し，OneATSTM を活用した

App Servers へは，さまざまなアプリケーションから接続が可能であり，お客さまニーズに合わせた独自アプ
リケーションの追加が容易な構成となっている。
4.6

多彩な追加モジュール

OneATSTM では IT/OT ソリューション向けに多彩な追加モジュールを用意し，モジュールのカスタマイズを含め，ユーザニーズに合わせた機能提供が可能である。

ソリューションを国内外に広く提案していく。
■語句説明
注 1） IT：Information Technology の略称。情報を取り扱うシステムや技術。
注 2） OT：Operational Technology の略称。制御機器を制御し運用するシステムや技術。
注 3） S C A DA ： S u p e r v i s o r y C o n t r o l A n d D a t aAcquisition の略称。監視制御システム。
注 4） IED：Intelligent Electronic Device の略称。

表 1 主な追加モジュール
解析機能

SmartDGA ：変圧器ガス分析
SmartFD ：故障診断
SmartAFL ：故障点標定

制御
機能

SmartPPC ：再生可能エネルギープラント制御

監視機能

SmartPQFR ：電力品質監視，故障記録
SmartWPV ：屋上太陽光 WEB 表示

予測
機能
表示
機能

Le, Huu Thanh Binh
ATS R&D department

藤澤

光剛

SmartLF：負荷予測
SmartRGF ：再エネ発電予測中西健介

SmartGIS ：地理情報表示
SmartPortal ：リアルタイム WEB ポータル

堀内有紗

ATS アライアンス推進プロジェクト

ATS アライアンス推進プロジェクト

ATS アライアンス推進プロジェクト

所属

所属

所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

29

技術紹介

アダプティブ全系 UFR システムの中央演算装置の基礎検討

技術紹介

アダプティブ全系 UFR システムの中央演算装置の基礎検討
■ 菅原

雅寛

Masahiro Sugawara

■ 沼尻

稜平

Ryohei Numajiri

東京電力パワーグリッド株式会社で運用されている全系 UFR 装置は，系統周波数低下時に負荷を制限する装置として適用されている。再生可能エネルギー電源の増加により気象条件に応じて有効電力の方向が頻繁に入れ替わる送電線が増え，全系 UFR 装置の制御対象を適切に設定することが難しくなってきている。
本稿では，時々刻々と変化する有効電力潮流状態や系統状況に応じて，全系 UFR 装置の制御対象の設定を組み替えるアダプティブ全系 UFR システムの中央演算装置に関する基礎検討を実施した結果を報告する。

1

はじめに

信された制御指令情報にもとづき，系統周波数が低下した場合には負荷制限のため制御出力を実施する。

周波数低下リレー（Under Frequency Relay：UFR）
は，大量の電源脱落に伴う周波数低下時に，周波数低下→発電機運転限界超過による脱落→周波数のさらなる低下の連鎖による系統全体のブラックアウトを回避するた
めに，負荷を緊急制限する装置である。
UFR にはその役割から有効電力を消費している箇所を制御することが必要とされる。
一方，脱炭素化の社会的要請の高まりを背景とし，今後，再生可能エネルギー電源（以下，再エネ）をよりいっ
そう導入拡大し主力電源化の実現のためには，緊急時周

図 1 アダプティブ全系 UFR システムの概要

波数制御の高度化が求められる。わが国においては，将来の電力系統における UFR の高度化に向けた新しいアプ（2）システム構成

ローチの一つとして，情報通信技術を有効活用し，系統状

図 2 にアダプティブ全系 UFR システム構成図を示す。

態に応じて適宜整定変更を行う考えが提案されている（1）。

各地方給電所で収集された送電線の計測情報および機器

今後，本格適用が予定されているアダプティブ全系

情報は監視サーバに時系列データとして保管している。

UFR 装置に対して系統状態に応じた適切な制御を行う

なお，中央演算装置とアダプティブ全系 UFR 装置間ための中央演算装置に関する基礎検証を実施したので，通信には，国際標準プロトコル IEC 61850 の MMS 注 1）

報告する。

通信を適用した。

22.1

アダプティブ全系 UFR システム
システムの基本構成（1）システム概要
図 1 にアダプティブ全系 UFR システムの概要を示す。
本システムは，中央演算装置とアダプティブ全系 UFR装置より構成される。
中央演算装置は，個々のアダプティブ全系 UFR 装置の制御対象送電線の有効電力潮流状態や機器状態をチェックし，消費電力よりも再エネによる発電力が上

図 2 アダプティブ全系 UFR システム構成図

回った送電線は逆潮流（発電方向潮流）となるため制御対象からの除外や，需給状況に応じた制御量の確保演算2.2を実施する。演算結果は，制御指令情報として各変電所（1）基本性能

中央演算装置に設置されたアダプティブ全系 UFR 装置に配信される。

今回検証に用いた中央演算装置には，汎用 PC を適

アダプティブ全系 UFR 装置は，中央演算装置から配用 し た。 開 発 プ ラ ッ ト フ ォ ー ム に は， 海 外 に おけ る30

東光高岳技報 Vol.9 2022

アダプティブ全系 UFR システムの中央演算装置の基礎検討

SCADA に使用された実績があり，モジュール選択や組
み合わせにより多様なプロトコル接続性を有して汎用性

技術紹介

電線の選択が適正に実施できていることが確認できた。
システム検証では，再エネによる逆潮流発生時におけが高い OneATS 注 2）を採用した。

る制御指令状況や需要変動が大きい時間帯の演算間隔の（2）実装機能妥当性などの評価も実施している。

監視サーバから送電線の計測情報や機器情報のデータを取得し，制御指令情報に必要となる制御量を演算する
ため，潮流方向や運用状態を適切に判別する必要がある。主な実装機能を以下に示す。
① 監視サーバからのデータ取得機能
計測情報や機器情報を定周期または状変時に取得する機能② 順潮流／逆潮流の判別機能
制御対象送電線は，逆潮流時は制御対象から除外，順
潮流時は制御対象へ設定する機能③ HMI（Human Machine Interface）機能

図 4 需要変化と制御対象待機数

計測情報や機器情報の表示，制御対象回線の状況を確
認する機能

3

4

今後の課題

複数のアダプティブ全系 UFR 装置が同一ネットワー

システム検証ク上に接続される構成が想定されることから，データ取得から演算処理までの内部演算遅延や伝送遅れの影響に（1）検証内容
監視サーバから約 1,000 回線の計測情報および機器情

対する検証および評価が必要となる。

報を取得し，一定時間ごとに制御指令情報を演算，アダプ

さらには，気象条件や需要変動を考慮したシミュレー

ティブ全系 UFR 装置へ制御指令情報が伝送できることをションによる課題抽出や演算処理間隔および潮流判定ロシステムとして検証した。送電線の計測情報や機器情報はジックの仕様検討が必要であると考えている。

約 5 分間隔で取得し，制御情報演算および制御指令情報の伝送は 30 分間隔で実施した。図 3 に検証試験状況を示す。

5

まとめ

本稿では，アダプティブ全系 UFR システムに適用す
る中央演算装置の基礎検証として，実装機能ならびに検証結果について報告した。今後は実適用を見据えて検証
結果をもとに中央演算装置の仕様検討および開発を進める予定である。
■参考文献
図3

検証試験状況

（2）検証結果
システム検証の結果，監視サーバからの情報取得，（1） 電力系統を取り巻く環境変化がもたらす系統安定化シ
ステムの課題と対応専門委員会 :「電力系統を取り巻く環境変化がもたらす系統安定化システムの課題と対応」，電気協同研究会，第 77 巻第 1 号（2022）

制御情報演算および制御指令情報のアダプティブ全系■語句説明

UFR 装置への伝送まで，いずれの基本的な動作も問題

注 1） MMS：Manufacturing Message Specification（製造メッセージ仕様）の略称
注 2） O neATS：東光高岳出資会社である ATS 社（Applied
Technical Systems Joint Stock Company）が開発した
SCADA 向け統合アプリケーションなく実現できることを確認した。
図 4 に制御対象待機数の推移状況例を示す。制御対
象待機数は，アダプティブ全系 UFR 装置の制御対象として確保可能な順潮流の送電線回線数を表す。日照時間帯における逆潮流送電線の増加に伴い，順潮流の制御対
象送電線数が減少していることから，本システムの必要性が再認識された。さらに本検証において，制御対象送

菅原

雅寛

沼尻

稜平

 力プラント事業本部
電
電力システム製造部 保護制御装置設計グループ

所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

31

技術紹介

部分放電発生時の故障リスク推定方法

部分放電発生時の故障リスク推定方法

技術紹介
■ 野田

武司

Takeshi Noda

電力機器において固体絶縁部で部分放電が発生している場合に，部分放電による振動・高周波電流の信号波形を分析することによって，その機器が故障にいたるリスクを推定する方法の研究を行っている。
このうち固体伝搬の信号であるという特徴から振動のデータからは部分放電の発生位置が推定可能である。また，
電気的な高周波信号（面電流センサなどで取得したもの）を分析することによって，部分放電の発生原因の区分（剥離やボイドといった区分）や機器の故障リスクが推定可能となる技術を開発している。

1

AE センサによる振動波形データの大きな特徴は，そはじめにの伝搬が伝搬媒質や伝搬経路の影響が大きいというこ

電力機器の故障は停電のリスクに直結し，またその故と，および媒質中の音速は電気信号や電磁波に比べれば障が原因となってより深刻な波及事故を誘発する可能性

遅いということの 2 点である。これらの特徴によってがある。そのため電力機器では運転時や点検時にさまざ

複数個所の AE センサ出力波形からは部分放電発生位置

まなセンサを用いてデータを取得し，故障をなるべく初の推定が可能となる。そのためのステップは以下のよう期の段階で検知しようと努めている。

なものである。

そういった電力機器の故障の中でも電気絶縁に起因する故障の際は，その初期状態で部分放電の発生を伴うものが多い。部分放電と故障の関連性については，一般的に放電電荷量が大きいほど故障にいたるリスクは高いが，・STEP1：媒質中の等価音速の推定
図 2 に AE センサによる振動波形を周波数分析した結果を示す。

放電電荷量が小さくても早期に絶縁破壊するものもあり，
放電電荷量だけではリスクを推測できないことが多い。
東光高岳ではより精度の高いリスク評価を行うために，部分放電に関する異なった測定を組み合わせ，故障リスクの評価を行う方法を開発で本稿で紹介する。

2

部分放電測定項目とデータ分析

部分放電の発生時には，電流波形や放電電荷量などの電気的な諸量のほかにも，部分放電に起因する振動の測図 2 AE センサ波形の周波数分析結果

定や電流などの測定も行われている。それぞれの測定項
目を整理すると以下のようになる。

図 2 におけるピークとなる周波数（卓越周波数）は，媒質の等価弾性率と密度および取付（固定）条件で決

2.1

AE

注 1）

センサによる振動測定と分析（STEP1・2）定される。したがって取付け方法がわかっていればこのAE センサによる振動測定では部分放電の発生個所をピーク周波数から等価弾性率（E）と密度（ ρ）の比が振動源として伝わる音波振動を計測する。図 1 に AE算出され，その値から媒質中の音速（= √ E/ρ ）が求めセンサによるモールドトランスの測定例を示す。

られる。
・STEP2：部分放電発生位置の推定
次に図 1 で AE センサを設置した各測定点で同一信
号の立ち上がり時間の差を算出する。この立ち上がり時間の差を STEP1 で求めた音速とかけ合わせれば，部分放電発生位置と各測定点までの距離の差となる。
部分放電発生位置を求めるには，部分放電発生位置か

図132

モールドトランスでの測定

東光高岳技報 Vol.9 2022

ら各測定点までの距離の差をベクトル計算する。その際部分放電発生時の故障リスク推定方法

技術紹介

未知数は座標値 X，Y，Z に加えてどこかの測定点まで

放電電荷量から求められた理想周波数 f0 はボイドでの絶対距離で 4 つとなり，最低 4 点での計測結果がああれば球形状を，剥離であれば一様ギャップを仮定してれば部分放電の発生位置を推定可能ということになる。

いる。しかし，実際のボイドは球形状ではなく尖った部

このように AE センサの測定値を用いて部分放電発生

分や狭窄した部分を有し，剥離においても先端部が細く位置の推定が可能となる。

鋭利になっているため実測の放電周波数 f1 と理想周波数 f0 は異なったものとなる。その際 f0 に対し f1 がかな

2.2

電流 / 電磁波 / 放電電荷量計測とその分析

り高い値となればより鋭利で，言い換えれば電界の高く（STEP3・4）なる部分を有していると考えられ，そういった部分では電流や電磁波といった電気的な信号は振動の伝搬と異放電電荷量自体は同じでも放電周波数が低い場合にくらなり伝搬媒質の影響を受けにくい。また信号の伝搬速度

べて絶縁破壊から故障にいたるリスクはかなり高くなが速いので，距離の短い各測定位置と発生個所の時間差る。逆に f1 が f0 と同程度に収まっていれば放電電荷量は計測できない。したがってそれらから位置情報の検出の増大は球半径や一様ギャップ幅が増えたことで発生しは不可能である。しかし別の見方をすれば，経路によるたものと考えればよく，比較的リスク管理が行いやすい

元信号の増幅や減衰が少なく部分放電の原因となった情ものとなる。

報が抽出しやすいという特長がある。

3

・STEP3：部分放電の原因種別の推定

故障リスクの推定

エポキシなどの固体絶縁物で部分放電発生がした場

以上から放電電荷量と放電周波数（放電間隔）のマト

合，その原因となる 2 大要因は剥離とボイドである。

リックスで部分放電による故障の危険度を推定できる。

これを識別するため，まずはウェーブレット変換

その関係を図 3 に示す。

注 2）

に

より周波数分布の時間変化に着目した信号処理を行う。

放電電荷量 / 周波数と危険度剥離が発生した場合には，剥離の先端が鋭利な亀裂状になり亀裂先端の応力拡大係数 注 3）はボイドの場合に比較して大きくなる。したがって部分放電が発生した場合には，放電時に発生する衝撃による加振力でその場所での応力が大きくなり亀裂形状が短時間に変化することで短時間にスペクトル変化を引き起こすことが多い。
それに対して，ボイドに関しては構造的には形状が比

図 3 部分放電の危険度マトリックス

較的安定で，剥離の場合のほどの短時間でのスペクトルは変化が発生しにくいと予想される。

実際の閾値をどうとるかはデータの蓄積を重ねる必このような現象と，先述の位置推定技術の結果を組み

要はあるが，この技術によって従来は個別に検討され合わせることで部分放電の原因種別が推定可能となっていた各センサによる測定データを組み合わせることた。

により，従来よりも高精度な故障リスク推定が可能となった。

・STEP4：部分放電による故障リスクの推定
これまでの部分放電に関する測定の分析結果をもとに，発生した部分放電による故障リスクの予測を行う。
まず放電電荷量の測定値 Q と今までのステップをもとに部分放電モデルを推定し，そこから算出される部分
放電発生部位の電位差 V から，C = Q / V によって部分
放電発生部の静電容量を求める。
またここで求めた C に対し，ボイド / 剥離の原因種
別特定結果をもとに，ボイドの場合は球形状，剥離の場
合ならギャップ形状を仮定した理想形状パラメータを算■参考文献（1） 日本機械学会編 「機械工学便覧」 日本機械学会（2） 電気学会編 「放電ハンドブック」 電気学会
■語句説明
注 1） AE：Acoustic Emission の略
注 2） ウェーブレット変換：フーリエ変換と類似したデー
タ波形分析方法の一種
注 3） 応 力拡大係数：亀裂の先端で特異的に強くなる応
力分布の強さを表す係数

出し，放電電荷量から想定される放電周波数 f0 を算出する。
次に放電時の電流波形を周波数分析し，放電周波数 f1を算出して，これを先ほどの周波数 f0 と比較する。

野田武司

 略技術研究所
戦技術開発センター

解析・試験技術グループ

東光高岳技報 Vol.9 2022

33

技術紹介

センシングによる受変電設備の状態診断技術

技術紹介

センシングによる受変電設備の状態診断技術
■ 出井

和弘

Kazuhiro Idei

■ 折戸

由貴

Yuki Orito

■ 栗原

二三夫

Fumio Kurihara

受変電設備メンテナンスのスマート化実現には，センシング技術を活用した状態診断や解析技術とシステム化が不可欠である。受変電設備の状態監視に活用可能なセンサを適用し，常時監視により蓄積したデータの解析技術を開発し活用することで，受変電設備の予期せぬ異常検知や劣化メカニズムに基づく診断システムが実現され，メンテナン
スの省力化や効率化に大きく寄与することができる。東光高岳では，センサ技術を活用した受変電設備メンテナンスのスマート化へ向けた技術開発を進めており，その概要について紹介する。

1

成挙動を油中ガス 注 1）センサでモニタした事例を紹介す

はじめに

る（1）。

近年，急速に進む技術革新やデジタル化，少子高齢化（2）内部異常による水素生成挙動や人口減少など経済社会構造の変化を的確に捉えなが過熱異常および放電異常時には，発生エネルギー量にら，IoT や AI など安全性と効率性を高める新技術の導対するセンサで測定した水素生成量と生成速度は，いず入や産業保安における保安力の強化と生産性の向上を目れも発生エネルギー量の増加に対して一定の増加傾向を指した「スマート保安」への取り組みが，経済産業省主示す。これらの知見は，異常の規模をセンサによる水素導のもと官民連携によって進められている。

生成傾向監視によって推定できる可能性があることを示

受変電設備メンテナンスのスマート化実現のためには，センシング技術による状態監視や状態変化のメカニしている。
（3）異常様相判別

ズムに基づく診断や解析技術およびそのシステム化が不センサで測定した水素生成量に対する水素生成速度の可欠である。最近では，状態監視に活用可能で精度よく相関関係から，過熱による異常か放電による異常かの判測定できる水素センサや水分センサなどの小型センサが別の可能性について検討した結果を図 1 に示す。

図1

登場しており，このようなセンサを適用し常時監視により蓄積したデータの解析技術を開発し活用することで，受変電設備の予期せぬ異常検知や機器劣化の診断システ
ムが実現され，メンテナンスの省力化や効率化に大きく寄与することができる。
東光高岳では，センサ技術を活用した受変電設備メン
テナンスのスマート化へ向けた技術開発を進めており，
本稿では状態監視に活用可能で各特性をセンシングし，その挙動を解析することによって受変電設備の状態診断を行う手法やシステムについて紹介する。

2
2.1

 圧器メンテナンスのスマート化へ変向けた状態診断技術
変圧器の異常診断技術（1）異常診断の概要

図1

 中ガス（水素）センサで測定した水素生成量と水素
油生成速度の相関過熱時は水素生成量や生成速度が小さい領域に，放電時は大きい領域に分布した。過熱および放電に伴う異常

変圧器内部で過熱および放電に伴う異常が発生した際現象は，それぞれの温度レベルやエネルギー密度が異なは，絶縁油が熱エネルギーによって分解され，エネル

るため，過熱および放電領域の差として大きく表れていギー量やエネルギー密度に応じて水素ガスをはじめ各種

ると考えられる。センサによる油中水素量測定に加え連分解ガスが生成される。異常発生時の油中水素ガスの生続測定で得られる生成速度をモニタし診断指標とするこ成挙動（生成量，生成傾向，生成速度など）を連続で感とで，過熱に伴う異常と放電に伴う異常との様相判別が度よく監視できれば，変圧器内部異常の早期発見や様相可能と思われる。

変化が把握可能である。内部過熱異常を模擬し，水素生34

東光高岳技報 Vol.9 2022

センシングによる受変電設備の状態診断技術

2.2

技術紹介

変圧器の劣化診断技術（1）劣化診断の概要
変圧器に平常運転による負荷がかかった際には，巻線の温度が上昇し巻線絶縁紙がその温度によって劣化する。その場合は絶縁紙の平均重合度 注 2）が低下する。巻
線絶縁紙の劣化によって平均重合度が低下すると，絶縁油と絶縁紙との間の水分平衡関係 注 3）が絶縁油側へシフトすることが知られている（2）。よって絶縁油の油温と
油中水分量を連続で感度よく測定できれば，絶縁紙劣化を把握できる可能性があり，変圧器劣化診断技術の確立に繋がると考える。
（2）診断のためのメカニズム

図 2 実器での検証風景

新品から寿命レベルまでの劣化度に調整した絶縁紙を検証装置内へ配置し，変圧器の負荷や外気温から想定し1.0

た変動パターンで油温を変化させ，油温変化によって絶縁紙と絶縁油との間で吸脱着する水分を油中水分量とし0.8てセンサで連続測定した結果，油温変化に対し，油中水
認している。これは油温上昇時には絶縁紙に吸着

（2）
（3）

している水分が離脱され油中へ拡散し（油中水分量が増加し），温度低下時には絶縁紙へ再吸着される（油中水分量が低下する）水分の移行現象を感度よく捉えている。劣化した絶縁紙の油温に対する油中水分量の変化傾向も新品と同様である。しかし絶縁紙の劣化が進むとこの変化傾向は高水分側に移動することを確認している。
図4
これは絶縁紙の劣化により絶縁紙と絶縁油との間の水分平衡関係が絶縁油側へシフトする（絶縁紙の保水力が低

0.7
油中水分量変化率

分量はヒステリシスループ状の変化傾向を示すことを確

経年変圧器（中程度劣化品）

0.9

0.6
0.5
0.4

経年変圧器
（微劣化品）

経年変圧器（中程度劣化品）

0.3
0.2

新品変圧器

0.1
0.0
0.0

0.1

0.2

0.3
変圧器 A

0.4

0.5

0.6

変圧器油温変化率

変圧器 B

変圧器 C

0.7

0.8

0.9

1.0

変圧器 D

図 3 実器での油温と油中水分量のトレンド

下する）という知見（4） に合致しており，同現象をセンサによる連続測定によって感度よく捉えられていると考えられる。すなわち絶縁紙の劣化は，油温と油中水分量のセンシングによって診断可能と考えられる。
（3）実変圧器を用いた検討結果
油温と油中水分量が測定できるセンサを既設の劣化度の異なる一般産業向けの稼働中の変圧器に取り付けた設
置例を図 2 に示す。絶縁油を循環させ連続的にデータを取得した一例を図 3 に示す。
油温に対する油中水分量は，変圧器ごとに一定の範囲で推移する挙動が見られ，変圧器の油温に対する油中水
分量の関係は，変圧器の劣化度に応じて変化し，劣化が図 4 スマート化した変圧器の状態診断システムのイメージ

進むと高水分量側へシフトするという傾向が確認できて過負荷時の寿命損失評価への応用など設備の安定的・効いる。これらのことから，変圧器の劣化度がこの変化の率的運用が期待できる。

傾向から推定可能であると考えられる。

図 4 にスマート化した変圧器の状態診断システムのイメージを示す。センシングした機器の情報を，クラウ

2.3

メンテナンス事業への展望

ド 注 4）へ伝送・データ蓄積，情報の見える化を行うととこのようなセンシングによって得られる情報を AI な

もに，AI 技術などを活用したデータ解析 / 診断機能を

どの最新の解析技術を活用し評価することで，変圧器の備えたクラウド上の監視制御システムを構築し活用する

予期せぬ異常の早期発見に加え，異常様相判別，余寿命ことによって，次世代の変圧器メンテナンス事業が実現の精度良い推定，ひいては適切な機器更新時期の予測や可能であると考える。
東光高岳技報 Vol.9 2022

35

技術紹介

センシングによる受変電設備の状態診断技術
図6

3のための絶縁物として不飽和ポリエステルやエポキシなどの樹脂材料が使用されている。これらの絶縁物には高

新品2

新品3

5.00E+13
5.00E+11が樹脂表面に積もり，さらに降雨時などの高湿度状態が5.00E+09

重なることで絶縁性能が悪化することが知られている。

5.00E+07

配電盤は扉下部に換気窓などを設けた半密閉状態であ

0.0

3.0

6.0

ることが多く，内部の絶縁物に付着した汚れが風雨など

5.00E+19

テナンスが不可欠である。
東光高岳では配電盤メンテナンスに関してセンサ技術

15.0

汚損品1

汚損品2

汚損品3

汚損品4

高汚損品2

高汚損品3

高汚損品4

高汚損品5

高汚損品1

5.00E+17を用いた効率的な劣化診断技術の開発を進めており，今5.00E+15
表面抵抗[Ω]る。

12.0(a)未汚損品での経時変化（湿度80％）
図 6 （a）未汚損
FRP 板サンプルでの経時変化（湿度 80％）

め，リスク軽減のためには絶縁物表面の清掃などのメン

検証中のメンテナンス効率化システムについて紹介す9.0
時間[min]では汚れによる絶縁破壊のリスクが大きい傾向にあるた回は樹脂絶縁物に対して実施した基礎検証内容のほか，

新品55.00E+15い絶縁特性が必要であるが，塵埃や海塩粒子などの汚れで除去されにくい環境にある。特に塩害地域や工業地帯

新品4

5.00E+17

配電盤内絶縁物の絶縁性能低下リスクとは受配電盤（以下，配電盤）内には，機器絶縁や導体支持

新品1

5.00E+19

表面抵抗[Ω]3.1

 電盤メンテナンスのスマート化へ配向けた劣化診断技術の開発

5.00E+13
5.00E+11●絶縁物表面の汚れと絶縁破壊リスク
塵埃、排ガス、
海塩粒子などによる汚れの付着5.00E+09

・経年による汚れの堆積・降雨などによる湿度上昇

絶縁性能の低下

沿岸地域や都市部など、設置場所によって汚損の種類や量は異なる

図5

絶縁破壊・重大事故のリスク増大○高経年機器では絶縁物の経年劣化も相乗してリスクはより大きくなる

絶縁物表面の汚れと絶縁破壊リスクのイメージ

5.00E+07
0.0

3.0

6.0

9.0

12.0

15.0

時間[min](b)汚損処理品での経時変化（湿度80％）
図 6 （b）汚損 FRP
板サンプルでの経時変化（湿度 80％）（2）絶縁物表面を清掃した際の絶縁性能の変化
図 7 に，汚損処理した FRP 板サンプルの清掃前後での表面抵抗の変化を示す。サンプルはあらかじめ劣化 3
年相当および 30 年相当となるように加速劣化を行い，汚3.2

配電盤内絶縁物性能劣化のメカニズム（1）絶 縁物表面の汚れが絶縁性能におよぼす影響と湿度の関係
配電盤内で用いられている不飽和ポリエステル繊維強化樹脂（以下，FRP 板サンプル）の表面が汚れた状態

損処理後は汚損をある程度定着させるために 3 年経過相
当まで劣化処理したものである。清掃は，乾燥したろ紙を使って FRP 板表面全体を強く拭くことで模擬している。

図7を再現し，盤内絶縁物が汚損した際の表面抵抗低下メカ

1.00E+18

ニズムについて検証した。
プル）が湿度 80％ RH の高湿度状態にさらされた場合の表面抵抗の経時変化を示す。表面に汚れのないサンプル
では時間が経過しても表面抵抗はほとんど変化しなかっ
たが，汚損サンプルでは測定開始から約 3 分間で抵抗値

清掃後1.00E+10
1.00E+08
1.00E+06

発しているゲリラ豪雨などのごく短時間の降雨であって1.00E+02

も，汚損した絶縁物が高湿度にさらされることで絶縁破

1.00E+00

東光高岳技報 Vol.9 2022

清掃後

1.00E+12が急激に悪化する結果となった。このことから，近年多

36

サンプル②
劣化30年相当

1.00E+14

1.00E+04

壊のリスクは増大するおそれがあると考えられる。

清掃後（乾拭き）

サンプル①
劣化3年相当1.00E+16
表面抵抗[Ω]図 6 に，汚れを再現した FRP 板サンプル（汚損サン

清掃前

清掃前
清掃前

図 7 FRP 板サンプルにおける清掃前後の表面抵抗センシングによる受変電設備の状態診断技術

清掃後のサンプルは清掃前よりも表面抵抗が低下したものが多く，値のばらつきが小さくなる結果となった。

4

技術紹介

おわりに

そのため，絶縁物表面の汚れがひどい場合，または汚現在，検証装置で得た知見にもとづき，お客さま設備

れ付着から時間が経過している場合には，十分な清掃がによる実器検証を実施するとともに，診断・解析技術，

行われないと抵抗値が回復せず，かえって悪化する場合

状態診断システムの構築を行っている。

があることが判明した。

東光高岳では今後も受変電設備メンテナンスのスマート化の実現へ向けたアクションを加速していく。

3.3

メンテナンス事業への展望

前述した表面抵抗低下のメカニズムおよび既報（5）によって汚損が絶縁物表面におよぼす影響が明らかになったが，現状では絶縁物表面の汚損を採取・分析するには機器の停電が必要であり，汚損状態の把握は設備管理者の負担が大きくなる。そこで，図 8 のようなセンサを用いた配電盤状態診断のシステムが有効であると考えられる。

図8（修正後）クラウド上に各種センサからのデータを蓄積∞※センサ設置時にはオフライン分析を実施

・データからリスク判定や余寿命診断を実施
・異常検知の場合は迅速にお客さまへご連絡

部分放電検知センサやその他センサを組み合わせることで異常検知と予測保全を両立させる

盤内汚損
検知センサ

リスク判定の結果を元に清掃や機器の更新など適宜ご提案

ご提案内容に対しご依頼があれば清掃やフィルタ交換などのメンテナンスを実施

東光高岳

■参考文献
（1） 栗原二三夫他：「スマート変圧器によるスマートメンテ
ナンスを実現する油中ガスセンサを用いた変圧器状態診断技術に関する検討」，東光高岳技報，No.5，pp.69（2018）（2） 小川賢治他：「油中ガスセンサの油温・水分測定機能を用いた巻線絶縁紙劣化診断実用化に関する検討」，平成
30 年電気学会全国大会，pp.238（5-138）（2018）（3） 栗 原 二 三 夫 他：
「 変 圧 器 メ ン テ ナ ン ス の ス マ ート化へ向けた状態診断技術の開発」，電気現場，Vol.60，
No.714, pp.26-30（2021）（4）「絶縁油と絶縁物の水分平衡関係専門委員会活動報告」， 石 油 学 会 絶 縁 油 分 科 会 技 術 資 料，No.07034（2007）（5） 折戸由貴，栗原二三夫：「配電盤スマートメンテナンス化へ向けた盤内絶縁物の絶縁性低下評価と劣化診断技術」，東光高岳技報，No.6，pp.4-7（2019）

お客さま

■語句説明
図8

配電盤状態診断サービスシステムのイメージ

上記システムでは，まず対象の配電盤の初期状態を把握するため，現地での絶縁性能評価と，汚損に対する成分分析を実施する。その後は盤内に設置した汚損検知センサ，およびその他センサの組み合わせによって配電盤内の汚損状態と異常の有無についてオンライン監視し，予測保全と異常検知を両立させるものである。
この状態診断システムには，以下のようなメリットがある。
・一度配電盤の状態を調査した後は無停電かつ無人でオンライン監視が可能になり，メンテナンスの負担軽減

注 1） 油 中ガス：変圧器内部の絶縁油や絶縁物の経年劣化に伴い発生した分解ガス，また変圧器内部の局部的な過熱や放電等に伴い絶縁油や絶縁物が熱分解する際に生じた分解ガスのことをいう。この分解ガスは絶縁油中に溶存する。
注 2） 平 均重合度：絶縁紙の化学構造は，セルロースを単位構造とし，それが数多く結合している。その結合数を重合度とよぶ。重合度には分布があるため，平均値とする。
注 3） 水 分平衡関係：油中において紙中水分が温度の影響
により油中へ溶出し，紙中水分量と油中水分量の濃度平衡を保つ現象。これは温度によって変化する。
注 4） ク ラウド：センサなどからデータを収集・蓄積し活用する基盤。IoT 活用に必要なさまざまな機能を提供するサービス全体を指す場合もある。

や効率化に貢献できる。
・お客さまごとの設置環境・状態に合わせ，現状に即した形のメンテナンス内容へ最適化（予知保全化）できる。
・センサによる常時監視により，経年劣化の監視だけ
でなく台風など自然災害が生じた際にもいち早く状態を確認でき，災害時の電源安定化に貢献できる。
東光高岳ではこの状態診断システムの実現に向けて汚損検知センサを選定・基礎検証を実施し，センサを用いた盤内環境診断法の確立に向け検討を進めている。

出井和弘

戦略技術研究所
技術開発センター

折戸所属

材料技術グループ所属

由貴

戦略技術研究所
技術開発センター

栗原

材料技術グループ二三夫

戦略技術研究所
技術開発センター所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

37

技術紹介

電力系統の瞬時値データ収集システム（SV Subscriber）の紹介

技術紹介

電力系統の瞬時値データ
収集システム（SV Subscriber）の紹介
■ 荒井

俊成

Toshinari Arai

■ 島田

晃太郎

Kotaro Shimada

再生可能エネルギーの導入拡大や固定価格買取制度（改正 FIT 法）の終了に伴い，生産したエネルギーをその地域で消費する地産地消や災害時の電源供給によるレジリエンス強化を目的に「地域マイクログリッド」の導入が進められている。
「地域マイクログリッド」では，再生可能エネルギーの出力変動が大きく，電圧の上昇や周波数の低下など，自営による電力系統の状態監視が必要である。そこで，ミントウェーブでは，電力系統の瞬時値を高精度で取得・蓄積を行い，系統監視や解析を目的とするデータ収集システムを開発しており，本稿では，この仕組みについて紹介する。

1

同 一 LAN 上 に 設 置 さ れ た SV Subscriber が，はじめに

IEC61850 の SV を受信するとともに，時系列データ

近年，太陽光発電をはじめとする再生可能エネルギー

ベースに蓄積される。

の導入拡大により，分散型電源を活用したエネルギーのSV Subscriber の OS は Linux 注 4） とし，時系列デー

地産地消や災害時の電源供給を目的に「地域マイクログ

タベースに，influxData 社によって開発されたオープリッド」の導入が進められている。

ンソースのデータベースである influxDB を使用した。

このような分散型電源によるマイクログリッドでは，また，IEC61850 の SV を受信し，influxDB へ書き込み再生可能エネルギーの出力変動が大きく，電圧の上昇やを行う為に自社開発したソフトウェアを組み合わせた。

周波数の低下など，マイクログリッド運営事業者が電力

SV Subscriber の構成を図 1 に示す。

系統の状態を高精度で把握する必要があるが，従来行っLinux OSてきた秒周期の計測情報を基とする現行の SCADA 注 1）

SV Subscriberでは，系統解析や安定化の予測が困難となっている。
そ こ で ミ ン ト ウ ェーブでは，マイクログリッ ド に（系統監視や解析）

IEC61850ドライバ

SCL注66）ファイル

SCADA を適用させるため，10 msec 周期以下で電力系
統の瞬時値を取得・蓄積を行い，系統監視や解析を目的とするデータ収集システムを開発した。本稿では，このSCADA

InfluxDB

仕組みについて紹介する。
IEC61850（SV）

2
2.1

データ収集システムの概要

ネットワーク（LAN）
IEC61850（SV）

データ収集システムの概要

開発したデータ収集システム（以下，SV Subscriber）
は，Intelligent Electronic Device（ 以 下，IED） ま た
は，Merging Unit 注 2）（以下，MU）製品を用いて電力

IED

MU

マイクログリッド

再生エネルギー

系統の電圧，電流などの瞬時値を収集，送信を行い，ネットワーク（以下，LAN）を介して SV Subscriberにデータを蓄積する。
IED または MU と SV Subscriber 間は，国際標準規図 1 SV Subscriber 構成

格 IEC61850 に準拠したプロトコルで通信を行う。取
得したデータの蓄積に，高速かつ膨大なデータを扱うことができる時系列データベースを採用した。

2.3

SV の伝送仕様

IED ま た は MU と SV Subscriber 間 の 伝 送 仕 様 は，
IEC61850-9-2，計器用変成器のデジタル通信インター

2.2

フェースで定める IEC61869-9 の規格にもとづき適用

データ収集システムの構成

IED または MU は，電力系統から取り込んだ瞬時値
を IEC61850 の Sampled Values プロトコル

する。

（以下，

SV の情報は，Pub/Sub メッセージングモデル 注 5）によSV）を用いて同一 LAN 内にマルチキャストで配信する。

り伝送され，非同期に 1 対 N 通信が行われる。SV のパ

38

東光高岳技報 Vol.9 2022

注 3）

電力系統の瞬時値データ収集システム（SV Subscriber）の紹介

技術紹介

ケット送信間隔は，Publish 側の IED または MU のサン
プリングレートで設定され，マルチキャストで配信される。
SV のサンプリングレートおよび送信間隔を表 1に示す。
表1

サンプリングレートおよび送信間隔

サンプリングレート［Hz］

ユニット数［ASDU］

周波数
［Hz］

送信間隔
［frames/s］

4,000

1

50

4,000

4,800

1

60

4,000

4,800

2

60

2,400

5,760

1

60

5,760

12,800

8

50

1,600

14,400

6

50/60

2,400

15,360

8

60

1,920

96,0001

50/60

96,000

また，SV の伝送フォーマットは，1 つのパケットが1～8 個のユニット（ASDU）に分かれ，パラメータ情報と瞬時値で構成される。

図2

電圧波形（VT 一次側電圧瞬時値）

より，時系列に取りこぼしなく保存していることが確認された。また，1 ヶ月間のデータを蓄積し，瞬時値の長期間データの保存が可能であることを確認した。

4

マイクログリッドへの適用

今回の開発により，電力系統の瞬時値を高精度で取得

SV の伝送フォーマットを表 2 に示す。

および蓄積することが可能であることを確認した。マイクログリッドでは，系統全体の変化を捉える必要があ

表 2 伝送フォーマット
属性名

属性タイプ

伝送内容

svID

VisString129

SV ID 名SmpCnt

INT16USV カウント数

RefrTmTimeStamp

更新時間

SmpSynch

INT8U

時刻同期信号

SmpRate

INT16U

サンプリングレート

SampleValue

INT32 orFLOAT32

VT 一次側電圧瞬時値

SampleValue

INT32 orFLOAT32

CT 一次側電流瞬時値

り，今後，複数台の IED または MU を接続した検証を必要とする。あわせて瞬時値の可視化や CSV ファイルの自動生成による系統解析を可能とし，マイクログリッドへの適用を実現していく。

5

おわりに

本稿では，IEC61850 に準拠した瞬時値データ収集シ
ステムを紹介した。今後，データを貯める仕組みから，見せる，動かす仕組みを開発し，加速する分散型エネル
ギー社会に向けて，エネルギーの地産地消，レジデンス

2.4

SV Subscriber の動作概要

SV Subscriber は，IEC61850 ドライバを起動させる
ことにより，IED または MU の SCL 注 6） ファイルを読
み込み，SV の取得を自動で開始する。受信した SV は，属性および要素ごとに分解され，InfluxDB に書き込まれる。各 IED または MU の SV は，IP アドレスと svID
（SV ID 名）によって識別され蓄積される。

3

瞬時値データの取得・蓄積

本システムの性能評価として，1 台の IED に試験電圧および電流を印加し，サンプリングレート 4,000 Hz（0.25 ms 周期）の瞬時値データを SV Subscriber に蓄積した。
蓄積された瞬時値データから CSV ファイルを生成し，グラフ化した電圧波形を図 2 に示す。
検証の結果，influxDB に蓄積された SmpCnt が 1 秒
間に 4,000 件記録されていることを確認した。これに強化に資するような製品を提供していきたい。
■語句説明
注 1） S C A DA ：「 S u p e r v i s o r y C o n t r o l A n d D a t aAcquisition」の略称。コンピュータによる監視制御システム。
注 2） Merging Unit：電力系統の電圧，電流波形信号をデジタル信号に変換する装置。
注 3） Sampled Values プロトコル：高速で伝送を実現する為に使用されるプロトコル。
注 4） Linux: Linux は，Linus Torvalds 氏の日本およびその他の国における登録商標または商標。
注 5） Pub/Sub メッセージングモデル : データを送受信するためのモデル。publish（送信側）/ Subscribe（受信側）を示す。
注 6） S C L ：「 S y s t e m C o n f i g u r a t i o n d e s c r i p t i o nLanguage」の略称。システム構成記述言語。

荒井

俊成

島田

（株）ミントウェーブ
インフラソリューション事業部

晃太郎
所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

39

技術紹介

三次元検査装置製造工程のソフト技術による効率化

技術紹介

三次元検査装置
製造工程のソフト技術による効率化
■ 大塚

丈士

Takeshi Otsuka

半導体は 5G，AI，IoT，自動運転などのデジタル社会を支える重要基盤となっており，近年急激に需要が増加している。それに伴い東光高岳製の半導体用パッケージ基板の検査装置である三次元検査装置に対する需要が見込まれており，生産体制の整備を進めている。三次元検査装置の出荷試験工程において，開発したソフトウェアを活用することで，従来の手作業の自動化，操作ガイダンスの導入などにより作業の効率化を実現することができた。本稿では，
この取り組みの概要と効果について紹介する。

1

はじめに

（2）機械精度試験
検査対象物を載せるステージの水平度を試験する。ス

近年の半導体需要の増加に伴い，三次元検査装置に対テージ上に図 1 のような計測治具を設定し，治具内 9する需要は増加傾向が見込まれており，生産体制の整備点でミラーを矢印の順に移動させて高さを計測する。

を進めている。三次元検査装置制御ソフトウェアを活用することで効率化を実現した取り組みについて紹介す

ミラーの移動は可動部付近に手を入れて移動させるた
め怪我をするおそれがあった。
そこで操作ガイダンスを操作画面上に表示する機能をる。

導入し，安全な状態で計測物を移動させる改善を行っ

2

効率化の検討製造工程のうち熟練者と初心者が行った場合に，工数た。また，試験結果を三次元検査装置ソフトウェアからお客さま指定の書式で出力できるようにし，効率化を図った。

差の大きい出荷試験を効率化のターゲットとした。出荷試験には 50 以上の項目があり，製品品質を確保するためにはすべての項目でお客さま要求の規格値を満たす必要がある。また，試験時に計測したデータを試験結果として記録しておくことが必要である。この中から以下 3
試験をターゲットとした。
・検査位置ごとの傾き補正量計測
・機械精度試験・視野内高さばらつき試験
これらの効率化機能を社内で開発している三次元検査
装置制御ソフトウェアに組み込み，出荷試験で活用でき

図 1 機械精度試験イメージるようにした。
（3）視野内高さ計測（1）検査位置ごとの傾き補正量計測

微小な検査対象物を視野のさまざまな位置で検査した

検査対象物をステージに載せてカメラで画像の撮像をときの出力値ばらつきを試験する。9 個所× 30 回× 3

行うが，検査位置ごとにハードウェアの個体差により微対象物種× 4 品種× 2 回（出荷試験，据付後の確認試

妙な傾きが発生する。どの検査位置でもこの傾き量が同験）の計 6,480 回計測が必要となる。

等であることが求められており傾き補正を行っている。
補正値の計測は従来，別のソフトウェアで計測を行い，三次元検査装置制御ソフトウェアへ転記をしていたが，操作が複雑である課題があった。
今回，補正計測機能を三次元検査装置制御ソフトウェ
アへ組み込むことで，補正量を自動フィードバックできるようにした。

40

東光高岳技報 Vol.9 2022

作業者によって試験結果に差異があることが，本工程の課題となっていた。
作業効率化と合わせて，自動化による試験の単純化も検討した。設定画面のイメージを図 2 に示す。作業者
は検査対象物を設置し，ボタンをクリックするだけで検査結果が得られるようにした。

技術紹介

三次元検査装置製造工程のソフト技術による効率化

改善前

時間/台

改善後

15
10
5
0
A

B

C

A 検査位置ごとの傾き補正量計測
B 機械精度試験
C 視野内高さばらつき試験

図 3 出荷試験の工数削減効果

改善前

時間/人
図2

3

改善後

4

視野内高さばらつき試験の設定画面

3
2

効果

1
0

ソフトウェアによる 3 機能の効率化と合わせて，そA

れぞれの試験が抱えていた課題を解決することができた。また，試験に関する作業員教育の工数も大幅に削減

BC

A 検査位置ごとの傾き補正量計測
B 機械精度試験できた。結果として，出荷試験に要する期間が短縮で

C 視野内高さばらつき試験

き，リードタイムの改善が図れた。

図 4 教育時間の工数削減効果（1）出荷試験の工数削減
機能ごとの出荷試験工数削減の結果を図 3 に示す。
視野内高さばらつき試験は，従来，手間がかかる作業であったことから改善効果がおおきいことがわかる。

4

おわりに

本稿では，ソフトウェアによる作業効率化の一例を紹（2）教育時間の工数削減介した。三次元検査装置に要求される検査精度が年々高機能ごとの教育時間削減の結果を図 4 に示す。機能

まっており，そのため出荷試験の項目が増加し，内容がごとに教育時間の工数が削減できていることがわかる。

複雑化している。リードタイムの短縮および品質を確保するためには，継続的な効率化が必要である。執筆時点（3）課題の改善効果

で次の効率化のためのソフトウェアを設計中である。

前章（1）～（3）を検討した結果以下のとおり改善効
果が得られた。
・手順が複雑で操作ミスが多発していたが，減らすことができた・ガイダンス導入により安全な状態で作業を行うことができるようになった・誰が行っても同じ結果が得られるようになり試験精度が向上した大塚丈士

 応用検査機器事業本部
光
検査機器製造部 開発グループ

所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

41

製品紹介

共焦点三次元計測センサ SCS-10210R2-KN

製品紹介

共焦点三次元計測センサ
SCS-10210R2-KN
■ 水野

佑樹

Yuki Mizuno

1■ 日名子達也

Tatsuya Hinago

はじめに

東光高岳の製品である三次元検査装置は，物体の表面形状を計測する機能を有し，用途の一例としては，半導体パッケージのバンプと呼ばれる電極の高さを検査している（図 1）。バンプは，LSI チップと多層配線基板
を高密度に接続する役割を担い，本検査装置では，LSI
チップと接続する前の多層配線基板に形成されたバンプの高さを検査する。
図 2 共焦点方式

この特徴を利用することで，検出器が検知する輝度情報をもとに，三次元計測センサから対象物までの相対距
図1

LSI チップと多層配線基板とのバンプによる接合離を把握することができる。
東光高岳の三次元計測センサは，複数個のピンホー

三次元検査装置は，その内部に三次元計測センサを搭

ルを二次元に配列したピンホールアレイ（以下，PHA）

載しており，光学系や光学素子といった光学部品で構成を採用した共焦点方式である（2）。対象物の表面形状をされている。これまで，東光高岳ではさまざまな三次元

計測するためには，従来法では光軸に直交する方向に走計測センサを展開してきたが，その都度，当時の光学部査する必要があったが，PHA を用いることで走査する品の性能や市場のニーズを加味して開発を行ってきた。

ことなく高速に計測することができる（図 3）。

そのような経緯から，取り扱っている三次元計測センサの種類も多く，使用する光学部品も多種多様になっている。製造工程では，加工するレンズの形状に合わせて，研磨する治具を製作する必要があり，光学系の種類に比例して治具の数が増えてしまうことから，管理や保守が複雑化し，多くの労力を必要としてきた。
そこで迅速な保守への対応をするため，既存三次元計
測センサの 10000 シリーズを開発のベースとしたうえで，高性能な精度を有する SCS-10210R2-KN を開発した。本稿では，三次元計測センサの計測原理と前報に掲載した10000 シリーズ SCS-10000R1-KN（1）を交えて紹介する。
図 3 PHA を用いた共焦点光学系

2

計測原理

三次元計測センサの計測原理には，光計測の一つであ3

SCS-10210R2-KN について

る共焦点方式を採用している。共焦点方式は，光源からSCS-10210R2-KN の外観を図 4 に示す。また，仕様出力された光が，レンズを通過して，対象物に焦点を結を表 1 に示す。仕様の対比として，SCS-10000R1-KN

ぶとき，反射光がピンホールを抜けて，検出器上に焦点の仕様も併記する。

を結ぶ特徴を有している。一方，対象物に焦点を結ばな

SCS-10000R1-KN は，半導体パッケージのバンプをいときは，検出器上でも焦点を結ばず，光はピンホール

広い視野で高速に計測できる三次元計測センサである。

によって遮られる。つまり，対象物に焦点を結ぶ度合い

一 方 で，SCS-10000R1 と 比 べ て，SCS-10210R2 は 視で，検出器が検知する明るさが変化する（図 2）。

野が小さい（表 1）。ただし，開口数を大きく，そして42

東光高岳技報 Vol.9 2022

共焦点三次元計測センサ SCS-10210R2-KN

製品紹介

計測対象は，直径 40 µm のバンプである。横軸がバンプ No.，縦軸はバンプ高さの繰り返し精度のバラツキ（3 σ 注 2））である。図 5 に示した約 8,000 個の 3 σ 平均
値が 0.23 µm であり，バンプ高さ検査として高精度に計測できていることがわかる。

4

10000 シリーズについて

10000 シリーズでは，光学系の種類を増やさずに，
組み合わせを変えることで，別の仕様にも対応できるようにしている。一例を紹介すると，先ほどの SCS10210R2-KN の 対 物 レ ン ズ と，SCS-10000R1-KN の
R1 再 結 像 レ ン ズ を 組 み 合 わ せ た，SCS-10210R1-KNという三次元計測センサにも成り得る。性能は，SCS10210R2-KN と視野サイズ，Z 計測ピッチが同じであ
図4

共焦点三次元計測センサ SCS-10210R2-KN
表1

10000 シリーズのセンサ仕様比較

るが，XY 分解能が 4.5 µm と低くなる代わりに，画像
入力速度が約二倍になる。

SCS10000R1-KN

SCS10210R2-KN

5Z 走査手法ステージ走査ステージ走査

視野サイズ（mm）

41 × 33

15 × 15

新製品である SCS-10210R1-KN の紹介と，共焦点三XY 画像分解能（µm）

11

3.0

Z 計測分解能（µm）

0.3

0.1

Z 計測ピッチ（µm）

156Z 標準計測範囲（µm）

600（可変）300（可変）画像入力時間（s）
条件：Z 標準計測範囲

0.211

0.462

対物レンズの開口数 注 1）（相対）

1（基準）

2

ていく。

計測対象バンプの目安

150 µm 径以上

20 µm 径以上

■参考文献

XY 画像分解能も高くしており，微細なバンプを高精度に計測することに適した三次元計測センサである。
SCS-10210R2-KN での半導体パッケージのバンプ高さの繰り返し精度を図 5 に示す。

おわりに

次元計測の技術ならびに 10000 シリーズについて述べた。半導体業界において技術の高度化にともなって，バンプの極小化，高密度化は今後も進むと考えられる。東光高岳も，業界の進化に対応できるよう，新規カメラの採用による高分解能化，ソフト補正機能の強化による高精度化を視野に入れている。今後も，お客さまに東光高
岳の三次元検査装置をご利用いただけるよう開発を進め（1） 石原満宏，水野佑樹：「広視野共焦点三次元計測センサ
SCS-10000R1-KN」， 東 光 高 岳 技 報，No7，pp47-49（2020）（2） M .Ishihara: “A Confocal Surface Measurement
System Having Improved Measurement Accuracy
for Rough Surfaces and Measurement Speed”,
Journal of Robotics and Mechatronics, Vol.15,
No3, pp.331-440 （2003）■語句説明
注 1） 開 口数：対物レンズの明るさや光学分解能，焦点深度を決定する重要な値
注 2） σ：標準偏差。値のばらつきを示し，品質管理に用いられる。ばらつきが正規分布に則る場合，平均 ±3 σの範囲に 99.7％のデータが存在する。

水野
図5

SCS-10210R2-KN の繰り返し精度

佑樹

日名子

達也

 応用検査機器事業本部
光
検査機器製造部 開発グループ所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

43

製品紹介

電力の遠隔検針用ソリューション Cloud TOSCAM 機能追加

電力の遠隔検針用ソリューション
Cloud TOSCAM 機能追加

製品紹介

■ 篠崎

貴浩

Takahiro Shinozaki

1

■ 矢野

Naoki

直樹
Yano

〇帳票内容

はじめに

クラウドを活用した技術の進化により，さまざまなサー

帳票内容

契約

ビスにおいてサブスクリプション化が進んでいる。東光

日報一覧：指定した日の使用量（30 分値または 60 分値）

東芝メーターシステムズでは，自動検針システムの「導月報一覧：指定した月の使用量（日別）

入コストの低減」および「サービスメニューの拡張性」

料金一覧（標準）：基本料金と単価で算出という市場ニーズに対応するため，2020 年 10 月より，料金一覧（従量）：従量料金に対応

クラウドを活用したサブスクリプション型自動検針サー

料金一覧（季時別）事業者向け：季時別料金に対応

ビス『Cloud TOSCAM 注 1）』を立ち上げ，ビル管理会社

標準

オプション

を始めとするさまざまなお客さまへの提案・マーケティ
ング活動を実施してきた。今後さらなるサービス利用の拡大につなげるため，それらの活動を通じて収集した市
場ニーズや運用上の課題に対応した機能追加，およびコ
スト低減施策を実施したためその内容について紹介する。

3

課題本サービスのマーケティング活動を通して，主に下記
4 点の課題を抽出した。
①パルス発信計器の取り込み対応

2

TOSCAM-M1 は，SmaMe の 検 針 に 加 え， ガ ス・

サービス概要水道のパルス信号用の入力端子が 2 点であることか

Cloud TOSCAM（以下，本サービス）は，産業用ス

ら，パルス発信計器が多数設置されている建物では，

マートメーター（以下，SmaMe 注 2））の指針値をデータ

TOSCAM-M1 とゲートウェイが複数台必要となり，導収集装置（以下，TOSCAM-M1）に収集し，ゲートウェ

入コストアップの要因となっている（図 2）。

イに東光高岳の MVNO-SIM②データファイルを複数生成を装着し，共通プラット

注 3）

フォームであるクラウドにデータを配信する。この配信

TOSCAM-M1 単位にデータファイルを生成していたこ

されたデータをクラウド上で編集し，お客さまのクライとから，一需要家で複数台 TOSCAM-M1 を利用した場

アント PC の Web ブラウザ上で検針データのダウンロー

合にデータファイルをまとめるための作業が必要である。

ドや負荷曲線の表示や検針帳票の作成等のメニューを備③他システムとのデータ連携

えたクラウド型自動検針サービスである（図 1）。

API（Application Programming Interface）等のデー
タ連携機能が非搭載のため，お客さまシステムと連携できない。

〇システム概略図
Cloud④通信キャリア網の通信量低減

Internet

Internet
安価な SIM の契約プランを適用するため，通信量のCloud

ゲ ー ト ウ ェイ

SmaMe-TypeM削減を検討する必要がある。

改善前

TOSCAM-M1 ｽﾏｰﾄﾒｰﾀｰ（SmaMeｼﾘｰｽﾞ）:最大128台
ゲート ウ ェイ通信キャリア網

4

A地点
ﾊﾟﾙｽ発信計器最大:2台計測

図 1 システム概略図〇機器接続可能台数
・ ゲートウェイの下位に接続できる TOSCAM-M1 は最大1台

ﾊﾟﾙｽ発信装置付き計器最大:2点計測

・ TOSCAM-M1 に接続できる SmaMe は最大 128 台とパルス発信計器 2 台
44

東光高岳技報【機能概要】 Vol.9 2022
発信装置付き計量器からの発信パルスの積算を行い、30分単位で保存します。

TOSCAM-M1

改善施策
通信キャリア網TOSCAM-M1に接続出来るパルス発信計のため、パルス発信計器１２台を計測する
TOSCMA-M1とゲートウェイが各６台必要

A地点

前項で記載した課題①②③④の改善のため，下記のよパルス発信計器 2台（電力量計、水道メータ、ガスメータ等）

うな施策を実施した。

①パルス発信計器の取り込み対応

パルス発信

改善後

TOSCAM-M1 1台とRQ-TTEB端末伝送器
TOSCAM-M1 と端末伝送器（以下，RQ-TTEB）を組
ゲート ウ ェイ計測できるようになった。

TOSCAM-M1

み合わせたシステムを構築し，本システムでもこの仕組みで収集したデータを取り込める機能を追加した（図
2）
。

A地点

パルス発信計器 2台（電力量計、水道メータ、ガスメータ等）

パルス

電力の遠隔検針用ソリューション Cloud TOSCAM 機能追加

②データファイルを複数生成
Cloud

製品紹介

Internet

第一階層に検針グループを設け，そのグループごとに
SmaMe-TypeM

改善前

ｽﾏｰﾄﾒｰﾀｰ（SmaMeｼﾘｰｽﾞ）:最大128台
TOSCAM-M1 を割り付ける構造にしたことにより，複ゲート ウ ェイTOSCAM-M1

ゲ ー ト ウ ェイ

数の TOSCAM-M1 の計測値を一つのデータファイル内
通信キャリア網Internet

Cloud

A地点
にまとめる機能を新たに実装した。

③他システムとのデータ連携
ﾊﾟﾙｽ発信計器最大:2台計測

通信キャリア網TOSCAM-M1に接続出来るパルス発信計器は最大２台のため、パルス発信計器１２台を計測するには
TOSCMA-M1とゲートウェイが各６台必要だった。

TOSCAM-M1

A地点
パルス発信計器 2台（電力量計、水道メータ、ガスメータ等）

API 連携機能を実装したことにより，秘密保持契約締

パルス発信計器10台

結の上，本サービスの API 仕様を公開することで，他

改善後社システムとの連携を可能とした。

ゲ ー ト ウ ェイ

TOSCAM-M1

TOSCAM-M1 1台とRQ-TTEB端末伝送器 1台で計測できるようになった。

④通信キャリア網の通信量低減
ﾊﾟﾙｽ発信装置付き計器最大:2点計測
ゲートウェイとクラウド間の通信手順を変更すること

A地点

で通信量を約 80％削減し，月々発生する SIM 利用料金

パルス発信計器 2台（電力量計、水道メータ、ガスメータ等）

を約 50％削減した。
パルス発信計器10台【機能概要】
表 1 製品ごとの対応内容
発信装置付き計量器からの発信パルスの積算を行い、30分単位で保存します。
課題
製品
ソフト対応内容
最大10点の発信パルスの積算値をシリアル信号に変換してTOSCAM-M1へ送信します。
RQ-TTEB端末伝送器外観写真RQ-TTEB

①

帳票内容

契約

一覧：指定した日の使用量(30分値または60分値)

標準TOSCAM-M1

一覧：指定した月の使用量(日別)一覧(標準)：基本料金と単価で算出

一覧(従量)：従量料金に対応

オプション

一覧(季時別)事業者向け：季時別料金に対応

請求書：テナント毎の請求書を作成②
Cloud
TOSCAM③

5
a

TOSCAM-M1との連携のため SmaMe
電文実装および 30 分値保存機能を追加

6

RQ-TTEB と連携のため
RQ-TTEB の ID 取得機能を実装

Cloud TOSCAM のリリースより約 2 年間，マーケ

複数の TOSCAM-M1をグループ化する
検針グループ機能を追加し，帳票作成を
TOSCAM-M1 単位から検針グループ単位に変更
API により外部からのデータ取込・書込に対応
通信手順を端末発信方式からセンター
ポーリングに変更④

お客さまのメリット

イニシャルコストの低減化
RQ-TTEB，TOSCAM-M1 およびクラウド間のシステ

ム連携の実現により，多くのパルス発信計器が設置されているお客さまの建物においても，最低限の機器構成でシステムアップでき，導入コストの低減につなげることができる（図 2）。
b

図 2 システム改善前・後

お客さまの利便性向上
グループ管理機能を追加したことにより，あらかじめ登録したグループごとにまとめてデータベースを出力することができるようになった。さらにユーザー（テナント等）ごとにアカウントを生成する機能を実装し，電力

おわりに

ティング活動や改善施策等により，機能面・コスト面ともに，市場ニーズに応えるためのサービスメニューの充実に尽力してきた。エネルギービジネスの変革が進み，自動検針を取り巻く市場環境は変化している。今後もさらなる市場ニーズの進化に対応するため，市場動向を注視し，さらなるサービスメニューの充実を通して魅力ある検針サービスの実現を目指す所存である。
■語句説明
注 1） TOSCAM は東光東芝メーターシステムズ株式会社の登録商標（第 1154888 号）
注 2） SmaMe は東光東芝メーターシステムズ株式会社の登録商標（第 5542012 号）
注 3） MVNO とは仮想移動体通信事業者のことで東光高岳が契約している閉域網で使用できる SIM を装着している。
注 4） 1 台 ご と に 分 散 設 置 し て い る SmaMe の デ ー タ をMDMS（Meter Data Management System）で収集するシステムのこと。
注 5） D X- E G A は ア ズ ビ ル 株 式 会 社 の 登 録 商 標（第6471880 号）で，アズビル株式会社，アズビル金門
株式会社，東光高岳，東光東芝メーターシステムズの 4 社で検討しているデータサービス事業のこと。

利用状況の確認や個別帳票の作成ができるようになった。
cシステム拡張API 機能追加により，ほかのクラウド型システムと連携ができるようになりシステムの拡張性を広げた。
東光高岳の 1-N 検針システム注 4）と本サービスのデー
タ連携や DX-EGA 注 5）へのデータ提供など，さまざまなシステムとの融和を図れるようになった。

篠崎

貴浩

矢野

直樹

 光東芝メーターシステムズ株式会社
東
営業部営業第三グループ 所属

 光東芝メーターシステムズ株式会社
東開発部通信システム開発グループ 所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

45

製品紹介

変電所のデジタル化に向けたセンサソリューションの導入

変電所のデジタル化に向けたセンサソリューションの導入

製品紹介

■ 篠崎

宏司

■ 沼尻

Koji Shinozaki

1

2

はじめに

電力システム改革が進展する中で，送変電分野を中心に高経年化設備の維持とさらなる効率的運用が求められ
ている。

稜平

Ryohei Numajiri

センサソリューション構成

図 1 に納入したセンサソリューションの構成図を示す。
センサソリューションは，各種センサ，センシング装

このような環境下でビックデータや IoT，人工知能

置（Sensor Interface Unit

以下，SIU），エッジ端末，（AI）等の新しいデジタル技術は電力業界が直面する課

データサーバ（東電 PG 既設設備），保守データ分析シ

題の解決や，競争力強化に向けた大きなポテンシャルをステムから構成される。

有している。受変電設備でもセンシング，データ整理と管理，データ分析による計測技術の進展に伴い，データ

2.1

センサ

にもとづくオペレーションの効率化と稼働率向上のサイ

表 1 にセンシング対象設備，センシング項目，およクルが生まれており，データの経済的価値がいっそう高び適用センサの一覧を示す。センサには市販品を適用すまっている。

ることで，センシング対象設備が多数ある場合でも安変電所のデジタル化は，現在の受変電設備で使用され価に構成することが可能となっている。また，センサのている制御ケーブルを省配線化，センシング技術の活用

入手性が良いことから，故障時の交換が容易となっていによる設備の劣化兆候把握による設備トラブルの未然防る。各種センサの外観例を図 2 に示す。各種センサの止，デジタル情報の集積と分析による設備管理支援に寄特長を以下に挙げる。

与できると考えられている。

（1）電流・電圧センサ（図 2-a）

今回，東京電力パワーグリッド株式会社（以下，東電

電流センサや電圧センサに非接触タイプを適用するこPG）岬町変電所（千葉県いすみ市岬町）へ実設備での検とで，設備停止をすることなく施工を行うことができる証としてセンサソリューションを納入したので紹介する。

ようにした。

シス テ ム 構 成
データサ ーバ

保守データ
分 析 シ ス テム
任意拠点で閲覧エ ッ ジ 端末
LoRa無無線

IEC61850

センシング装置(SIU：Sensor Interface Unit)

各 種 セ ンサ（市販品）

各 種 セ ンサ
（当社製品）
非接触電圧
セン サ

油 温計
油 面計

直流
クランプCT

図1

46

東光高岳技報 Vol.9 2022

交流
クランプCT

水位
セン サ

温湿度
セン サ

センサソリューション構成図

部分放電
検出装置

変電所のデジタル化に向けたセンサソリューションの導入

対象設備

変圧器

遮断器

構内共通

製品紹介

表1

センシング項目と適用センサ

センシング項目

適用センサ

伝送周期

実装機能

油温

油温計（測温抵抗体）

毎時

負荷補正による油面管理
過負荷運転時の運用支援

油面位置

油面計（内蔵シンクロ）毎時

高精度な油面位置監視による巡視の簡素化

余寿命診断

交流クランプ CT
温湿度センサ－

負荷電流，油温，外気温，タップ値データによる余寿命診断（IEC 方式，JEC 方式）

電動操作機構監視

交流クランプ CT

動作時

タップ値，LTC 動作回数，モータ電流の FFT 解析による監視

限流抵抗断線監視

交流クランプ CT

動作時

バンク二次電流計測による断線監視

部分放電

部分放電検出装置

検出時

部分放電検出装置からの計測データの蓄積

電圧計測

非接触電圧センサ
交流クランプ CT

毎秒

変圧器一次側電圧の推定
系統周波数の算出

制御盤内温湿度

温湿度センサ毎時

外気温湿度との比較による各種部品劣化の推定

遮断時間

交流クランプ CT
CB タイミングモニタ

動作時

温度補正した高精度な遮断時間監視（CB タイミングモニタ計測データの補正）

遮断電流

交流クランプ CT

動作時

累積遮断電流による接点交換の残回数推定

ばね蓄勢電流直流クランプ CT

動作時

劣化兆候，メンテナンス時期の推定

制御盤内温湿度

温湿度センサ毎時

外気温湿度との比較による各種部品劣化の推定

外気温湿度

温湿度センサ毎時

各制御盤内温湿度との比較による各種部品劣化の推定，運用支援の実施

構内水位

水位センサ

毎時

変電所水没前の運用支援付けが可能である。

（2）水位センサ（図 2-b）
水位センサには圧力式を採用することにより，ゴミに（4）部分放電検出装置（図 2-d）よる影響が少なくメンテナンスフリーでの運用が可能と

東光高岳の製品である部分放電検出装置をセンサとしなっている。また，取り付け方向の制限がないため，適て活用した。USB 接続により，部分放電検出時，およ用場所の自由度が高い。

び定周期（毎時）の部分放電情報を取得できる。

（3）温湿度センサ（図 2-c）

2.2

センシング装置（SIU）

で実績のある温湿度セン

SIU の外観を図 3 に示す。SIU は各種センサ値を測サを適用した。RS485 による通信方式によりノイズに定するためのアナログ回路，センサ情報を処理するため強く，小型であるため，設備内のさまざまな場所へ取りの演算部，エッジ端末への通信処理部を一体構成として

東光高岳製スマート SIS

注 1）

小型化を図った。これにより他社を含む既設設備への取り付けが容易となっている。また，伝送するデータ量に応じて有線通信と無線通信に対応する 2 種類の SIU を（a）非接触タイプのセンサ用意した。
（1）有線用 SIU（b）水位センサ

通信方式に国際標準プロトコル IEC61850 規格を採用することで有線通信の標準化を図った。また，有線

（c）温湿度センサ

  （d）部分放電検出装置（左：センサ，右：本体）

図 2 各種センサ外観

LAN 接続を採用することで大容量，高頻度のセンシン
グデータの伝送に対応した。これにより，電圧や電流の毎秒データのセンシングが可能となっている。
（2）無線用 SIU
通信方式に省電力・長距離通信の特長を持つ LPWA
東光高岳技報 Vol.9 2022

47

製品紹介

変電所のデジタル化に向けたセンサソリューションの導入（Low Power Wide Area）の一種である LoRa 方式の無線通信を採用した。これにより，ケーブルの敷設作業が不要となり，工事期間の短縮やケーブル敷設コストの削減が可能である。

3

保守データ分析システム

SIU から取得した情報は，東電 PG のデータサーバに保存し，保守データ分析システムにより設備の異常検知

また，金属製の制御盤内に取り付けた場合でも無線通信が可能であることを確認している。

や余寿命診断等について検証している。
保守データ分析システムは，海外で電力システムへの導入実績のある ATS 社製 OneATS 注 2） を適用することで短期間でのシステム構築を行った。保守データ分析シ
ステムのシステム構成図を図 6 に示す。OneATS では，履歴データベースを内蔵しており，データサーバが存在しない場合でも構築可能である。今回の実証検証では，
東電 PG にてデータサーバを運用していたことから，既存のシステムとの相互運用性を考慮して既設データサー
バを使用して構築した。

図3

2.3

無線用 SIU（左），有線用 SIU（右）エッジ端末

エッジ端末は SIU からセンシング情報を受信・集約
し，データサーバへ情報を伝送する機能を有している。
エッジ端末は，SIU と同様に通信方式に応じて有線用，

保守データ
分析システムOneATS

診断画面

変圧器分析
ツール

履歴
データベース

データサーバインタフェース

リアルタイム
データベースクライアントPC

無線用の二種類のエッジ端末を用意した。
（1）有線用エッジ端末
有線用エッジ端末の外観を図 4 に示す。有線 LAN 接続により，有線用 SIU からセンシング情報を受信する。
IEC61850 規格を採用したことにより，ベンダロックイ

データサーバ

図 6 保守データ分析システムのシステム構成図

ンの回避が可能となり，市販の計測ユニット増設が容易

保守データ分析システムでは，データサーバから取得となっている。また，LAN コネクタを 2 ポート設けるしたセンシング情報を機器ごとに一覧表示することがでことで，データサーバ側とセンシング対象設備側のネッきる。また，任意の時刻におけるデータを表示する機能

トワークを分離することができ，不正アクセスに対するを備えている。各設備の診断画面例を図 7，図 8 に示す。

セキュリティ向上にも対応している。
（2）無線用エッジ端末
無線用エッジ端末の外観を図 5 に示す。LoRa 無線
によって無線用 SIU からセンシング情報を受信する。
LoRa 無線は長距離伝送方式であるため，無線中継器が基本的に不要である。ただし，エッジ端末と SIU 間の設置距離が長いことにより無線受信レベルが不足する場
合，無線用エッジ端末を無線中継器として動作することでさらなる長距離の通信が可能となる。

図4

48

有線用エッジ端末

図5

東光高岳技報 Vol.9 2022

無線用エッジ端末

図 7 変圧器設備診断画面

図 8 遮断器設備診断画面

変電所のデジタル化に向けたセンサソリューションの導入

各設備の診断機能として，以下に示す補正値の算出や機器寿命を推定する機能を実装した。

製品紹介（1）SIU の取り付け留め具（ねじ，ボルト）を使用せず，穴あけ加工を必要としないデュアルロック ™ ファスナー（スリーエム（1）変圧器設備診断機能

ジャパン（株）：3MTM の製品）を適用することにより①油面位置補正機能

取り付け工数を大幅に削減した。図 11 に取り付け例を②油温負荷電流補正機能示す。図中の板金間に使用している。

③余寿命診断機能（2）センサの有効／無効機能の実装④ LTC 限流抵抗断線検出機能（2）遮断器診断機能①遮断器動作時間温度補正機能②接点損耗量算出機能

センサの有効／無効の設定機能を SIU に実装し，センサの追加を容易にした。
（3）交直両用電源の適用
SIU の電源を交直両用電源とし，既設設備に応じた電源選択ができるよう対応した。

変圧器余寿命診断機能については，詳細な分析が可能になっており，過去の運用データから余寿命の算出，表示が可能である。余寿命算出の方式には，IEC 方式に加えて JEC 方式を追加で実装し，両方式の比較や分析が可能である。変圧器余寿命診断画面例を図 9，図 10
に示す。

使用個所
図 11

5

デュアルロック ™ ファスナーによる取り付け

あとがき

本稿では，実証検証として納入した変電所のデジタル化に向けたセンサソリューションの概要について紹介した。今後は，検証の結果得られたセンシング情報を評価し，その情報の活用方法や有効性の検討を行う。また，
センシング項目の追加検討，より高精度な劣化診断技術
図9

変圧器余寿命診断画面（劣化損失）の開発，保守データ分析システムの機能追加を進めていく。また，東電 PG での実績をふまえ，今後は国内の電力会社ならびに一般産業向けにも適用拡大を目指す。
■参考文献（1） 電気学会技術報告（Ⅰ部）第 143 号
指針

油入変圧器運転

■語句説明

図 10

4

変圧器余寿命診断画面（油温予想）

現地施工

実証検証として，岬町変電所にセンサを設置し，保守
データ分析システムを東電 PG 本社，東電 PG 木更津制
御所（千葉県木更津市）に導入した。
センサを設置する変圧器および遮断器は，東光高岳製
以外の設備もあったことから，次に示す施策により効率的な施工を実施した。

注 1） ス マ ー ト SIS： 新 型 6 kV 固 体 絶 縁 開 閉 装 置 の 略称。 従 来 の 固 体 絶 縁 方 式 の 開 閉 装 置（SIS：Solid
Insulated Switchgear）に ICT 技術の適用，センシ
ング機能を組み込んだ装置。
注 2） OneATS: 本誌「OneATS が提供するソリューション」
参照。

篠崎

宏司

沼尻

稜平

 力プラント事業本部 電力システム製造部
電保護制御装置設計グループ 所属

 力プラント事業本部 電力システム製造部
電保護制御装置設計グループ 所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

49

製品紹介

電気自動車用普通充電管理 WeCharge システム

製品紹介

電気自動車用普通充電管理
WeCharge システム
■ 加藤

貴大

Takahiro Kato

1

はじめに

■ 藤本

千紘

Chihiro Fujimoto

■ 池田

仁司

Hitoshi Ikeda

エコ .Web5 では，対象コンセントの電源側ブレーカ
を ON と し，AC200 V を 供 給 す る。 ま た， 電 力 量 モ

2020 年以降の温室効果ガス排出量削減などに向けて

ニタにより，充電に使用した電力量などを計測し，充発行された「パリ協定」をはじめ，世界では省エネ・

電 情 報 と し て エ コ .Web5，TKTK サ ー バ を 経 由 し て脱炭素化への流れが加速している。その中でも多大な

WeCharge サーバへ伝送する。

影響力を持つのが自動車産業であり，日本国内においても「2035 年までに新車販売で電動車 100％を実現す

注3)る」ことが日本政府より表明されたことで変革期を迎TKTKサーバ

えている。
電気自動車（以下，EV）の増加に対応するため，社

WeChargeサーバ

エコ.Web5 for WeCharge
LAN

会インフラとして充電環境を整備する必要がある。東光

RS485

スマートフォン

高岳では，サービスエリアや道の駅などに向けて急速充電力量モニタインターフェースコンバータ

電器を販売している。これらはいわゆる“経路充電”とEV/PHV
普通充電コンセント（分電盤）

呼ばれているが，ほかの充電環境として，自宅で充電する“基礎充電”と，旅先の宿泊施設やテーマパークなどで充電する“目的地充電”に対応した充電インフラの充最大8回路実を図る必要がある。
日本においては，マンションなどの集合住宅居住者は全人口の 4 割であり，マンション駐車場に充電設備がブレーカ導入されていないことが，EV の普及を妨げている要因

図 1 システム構成図 注 1）注 2）の一つと言える。
東光高岳では，自宅から旅先まで EV の充電インフラ
をすべてカバーした環境を構築するため，普通充電管理システム「WeCharge 注 1）」をユビ電株式会社と共同で電流センサ(CT)

表 1 システム操作フロー
No

動

作

1

ユーザが利用したいコンセントの QR コードをアプリで読み取る

2

WeCharge サーバが TKTK サーバへ，どのコンセントで充電を開始するか通知

3

TKTK サーバは指定されたコンセントを管理するエコ.Web5へ充電開始指示を通知

WeCharge のシステム構成図を図 1 に，システム操4

エコ.Web5 は指定されたコンセントを ON にする

作フローを表 1 に示す。本システムは，EV 用普通充電

5エコ.Web5 は 1 分周期で積算電力量，電圧，電流，コンセ
ントの状態を計測し，TKTK サーバへ通知する

6

TKTK サ ー バ は エ コ.Web5 か ら 受 信 し た デ ー タ を 基 に，WeCharge サーバへ充電開始イベントを通知する

7

ユーザが指定した時間で充電した場合，WeCharge サーバは
TKTK サーバへ充電停止指示を通知する

リにて，WeCharge が導入した充電スポットのコンセ

8

TKTK サーバはエコ.Web5 に充電停止指示を通知

ントに表示されている QR コードを読み取る。その情報

9

エコ.Web5 はブレーカを OFF する

10

TKTK サ ー バ は エ コ.Web5 か ら 受 信 し た デ ー タ を 基 に，WeCharge サーバへ充電停止イベントを通知する開発したので紹介する。

2

システム構成（1）システム構成

コンセントの ON/OFF 遠隔制御を行うとともに，充電時の電力量を計測することができる。
ユーザは，あらかじめスマートフォンやタブレットに
インストールされたユビ電株式会社製 WeCharge アプ

は，WeCharge サーバに伝送され，東光高岳サーバ（以下，TKTK サーバ）に通知する。TKTK サーバでは該当するエコ .Web5 for WeCharge（以下，エコ .Web5）に
東光高岳閉域網を経由して利用したいコンセント情報を
通知する。
50

東光高岳技報 Vol.9 2022（2）通信概要
イベント処理の流れを図 2 に，イベント処理の一覧

1電気自動車用普通充電管理 WeCharge システムを表 2 に示す。
WeCharge サーバはユーザのスマートフォンとやり取りをして，使用したいコンセントの充電依頼を受け

3
3.1

製品紹介

機能と特長
ブレーカの ON/OFF 制御

る。 そ の 依 頼 は WeCharge サ ー バ か ら TKTK サ ー バ

1 台のエコ .Web5 で最大 8 コンセントを管理し，コで 一 旦 指 示 を 受 け 取 り， さ ら に TKTK サ ー バ か ら エンセントの電源側に配置したブレーカを ON/OFF 制御

コ .Web5 に対して送信する。エコ .Web5 と WeCharge

することで充電の開始 / 停止を行う。

サーバとのやり取りは，上記の充電イベント 注 3）や充電情報の送受信を行う。

3.2

充電電力量の計測

WeCharge サ ー バ と TKTK サ ー バ 間 の 通 信 は WEB

コンセントごとに充電時の電圧，電流および電力量をAPI（HTTPS）注 4）で行い，認証に OAuth2 注 5）を利用し計測する。充電開始時は，電流の変化を監視し，その結ている。

果をもとにユーザに充電開始をアプリ上で通知する。充TKTK サーバは認証サーバとイベント処理サーバの二つのサーバで構成しており，WeCharge サーバは，は電終了時には，利用した際の電力量を WeCharge サー
バに記録する。

じめに認証サーバにアクセスして認証情報を取得し，その認証情報をもって，イベント処理サーバに充電などの依頼を通知する。イベント処理サーバは，認証情報が正3.3

WeCharge アプリ

WeCharge アプリには図 3 に示すとおり，大きく三規なものかを確認し，正規な場合はイベント処理を実施

つの機能がある。

する。

（1）充電場所を探す

エコ .Web5 は，定周期間隔で主幹電力量，各コンセ

全国に設置されている充電スポットを検索することがントの電力量，電流，電圧とブレーカ状態を監視し，できる。

サーバ側へまとめて通知する。

（2）充電を開始
充電コンセントの QR コードを読み込み，充電開始をタップすることで，充電を開始することができる。
（3）利用量・料金を見る
WeChargeサーバ

TKTKサーバ

TKTK
認証サーバ

⑤イベント通知

エコ.Web5⑥イベント応答

図2

WeCharge
サーバ⑦イベント応答

サーバ間のデータ伝送イメージ
表2

イベント

③イベント通知TKTK
イベント処理サーバ

イベント処理一覧

通知方向

イベントの内容

充電を開始する。終了時
充電開始秘密情報
WeCharge⇒ TKTK 刻が明示されない場合 24
目的外使用・複製・開示禁止
時間で終了する
株式会社東光高岳 2018.09.14
充電停止

WeCharge ⇒ TKTK

充電を停止する

状態通知依頼 WeCharge ⇒ TKTK状態を通知する

状態通知

電流上昇

などを把握することができる。

①認証情報取得依頼②認証情報取得④認証情報確認

充電利用履歴を確認することができ，月ごとの利用量

TKTK ⇒ WeCharge

TKTK ⇒ WeCharge

現在の状態（電力量，電流，ブレーカ状態）を通知する
計測している電流が閾値を超えたら，通知する

図 3 WeCharge アプリの画面イメージ

4

4

導入事例

エコ .Web5 for WeCharge などを収納した制御盤と複数の充電コンセントを設置した施工例を図 4 に示す。
充電コンセントには，個々のコンセントを識別するための QR コードを表示し，充電利用したいコンセントだ
けに電気を供給する（図 5）。

東光高岳技報 Vol.9 2022

51

製品紹介

電気自動車用普通充電管理 WeCharge システム

■語句説明
エコ.Web5 for WeChargeなどを収納した制御盤

充電コンセント

図4

WeCharge の施工例

秘密情報 目的外使用・複製・開示禁止
株式会社東光高岳 2018.09.14

QRコード

注 1）「WeCharge」はユビ電株式会社の登録商標。

商標登録第 6446444 号

注 2） インターフェースコンバータ：エコ .Web5 が出力したブレーカの ON/OFF 制御情報をブレーカの ON/
OFF 動作に変換し，その動作結果をエコ .Web5 に動作情報として変換・入力する装置。
注 3） 充 電イベント：充電開始 / 停止操作や運転情報の収集要求など，充電中に発生する操作や要求などの総称。
注 4） Web 上から API を呼び出す技術。通信プロトコルは
HTTPS を使用している。
注 5） ユ ーザ認証のアクセストークン要求／応答における標準化プロトコルで，異なるサービス間での認証としてはデファクトスタンダード。
注 6）「Charging
on your side」は東光高岳の登録商標。
2
商標登録第 6515887 号

加藤貴大

 X ソリューション事業本部
G
システムソリューション製造部

藤本

千紘

 略技術研究所
戦技術開発センター

図5

コンセント識別用 QR コード

池田

ICT 技術グループ仁司

ユビ電株式会社

5

おわりに

東光高岳の EV インフラ事業は，ご利用いただいているユーザの皆さまに寄り添い，いつも身近で使いやす い ソ リ ュ ー シ ョ ン 秘密情報を提供する「Charging on your
目的外使用・複製・開示禁止
株式会社東光高岳 2018.09.14

side 注 6）」という事業スローガンを掲げて展開している。
今後は急速充電器との連携や，レスポンス高速化などのユーザビリティ向上などの開発を計画している。
また，災害時に EV のバッテリーを家庭内で利用する仕組みの開発や，地域の太陽光パネルによる充電システ
ムと連携して，使われていない余剰電力を EV の充電に活用して，効率化を図るようなシステムも実現したいと考えている。

52

東光高岳技報 Vol.9 2022

開発グループ

3所属

所属

縮小形 161 kV ガス絶縁計器用変圧器

製品紹介

縮小形 161 kV ガス絶縁計器用変圧器
製品紹介
■ 加茂

拓也

Takuya Kamo

1

はじめに

ガス絶縁 GIS 直結形計器用変圧器（以下，ガス VT）
は，ガス絶縁開閉装置（以下，GIS）に直結し，計器や継電器とともに使用して電圧を変成するものである。
161 kV ガス VT は，20 年程前から大幅な変更を行わず継続販売してきたが，GIS の小形化による発電所，変電所の省スペース化に貢献するため，縮小化開発を行い，このたび製品化した。
《従来形》

2

定格仕様

《縮小形》

図 1 新旧外観比較

定格仕様は，表 1 のとおりである。
表1

縮小形 161 kV ガス VT の定格仕様

項目

仕様

形式

VDGW5-161

準拠規格

IEEE C57.13（2016）

一次電圧

161000 ／√3 V

二次電圧

115-66.4 ／ 115-66.4 ／ 115-66.4 V

二次負担

200 VA

確度階級

0.3 Z

絶縁階級

B.I.L 750 kV

定格
ガス圧力

0.5 MPa.G（20℃）

《従来形》

図 2 新旧外径寸法比較

4
3
3.1

特長
小形化・軽量化

《縮小形》

おわりに

縮小形 161 kV ガス VT の開発により，電力設備の省スペース化に寄与することができた。今後，さらに他の電圧クラスの縮小形開発も進めていく。

縮小形では，ガス VT 内部の最適な絶縁設計や，鉄心

また東光高岳では，脱炭素化に向けた取り組みとしと巻線の構成比率の最適化などによる寸法縮小化を行て，温室効果係数の高い SF6 ガスに代わる，代替ガスを

い，東光高岳従来形と比較して大幅な小形・軽量化を実用いた親環境ガス VT の開発に注力している。

現した。
・容積は従来形の約 40％に縮小化
・質量は従来形の約 50％に軽量化
3.2

強固なコイル固定構造

コイルの固定構造に種々の工夫を施し，悪路での運搬や地震等の衝撃に対する社内管理基準に，十分な裕度をもって耐えることを確認している。

加茂拓也

 量事業本部
計
油・ガス変成器製造部

設計グループ所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

53

製品紹介

サージ受信形ケーブル事故点標定装置

サージ受信形ケーブル事故点標定装置

製品紹介
■ 楢木

陽一

■ 椎野

Yoichi Naraki

1

有貴

Yuki Shiino① 地絡事故発生時，事故点で発生したサージ電流がはじめに地中送電線両端に向かって進行する。

地中送電線は，街の景観向上や，地震・台風など自然災② 光電流センサでサージ電流を検出し，光ファイバ伝送害への対策のため，都市部を中心に導入が進められてき路を介して検出盤へサージ電流の情報を伝送する。

た。これに伴い，事故時の早期復旧を目的として，地中③ 検出盤内にある信号処理部の標定アルゴリズムに送電線の事故点を標定

よりサージ電流波形から，到達時間を算出する。

する技術が重要視されている。

注 1）

このたび，地絡事故時に発生するサージ電流を光電流④ 地中送電線の両端に到達したサージ電流の時間差，センサで検出し，事故点の標定を行う装置として，サー地中送電線の長さ，光ファイバ伝送路の長さ，おジ受信形ケーブル事故点標定装置（以下，本装置）を，関

よびサージ伝搬速度から事故点を標定する。

西電力送配電株式会社と共同開発したので紹介する。

2

3

装置構成と原理仕様

本装置の仕様を表 1 に示す。

（1）装置構成

表 1 仕様地中送電線 1 回線用の装置構成を図 1 に示す。電流を項目検出する光電流センサは，地中送電線の両端に設置し，
光ファイバ伝送路で検出盤と接続されている。また，地中送電線が複数回線や，Y 分岐回線の場合でも，光電流センサの数を増やすことで装置の適用が可能である。
光電流センサ１

光電流センサ２

地中送電線

サージ電流 事故点

サージ電流

光ファイバ伝送路

変電所など
検出盤
信号処理部

光
電
変
換

適用対象
標定性能

電流差動
リレー

事故区間
判定

高周波
検出

標定
アルゴリズム

事故点
標定

送電線種別

275 kV，154 kV 地中送電線

送電線距離20 km 以下標定精度

± 50 m 以内

防水保護等級 IPX7（一次的な水没に耐える）
寸法
（接続部）

縦：126 × 横：244
× 厚さ：60 mm

質量

約 1.5 kg

検出盤

寸法

幅：350 × 奥行：450
× 高さ：2,300 mm

光ファイバ
伝送路

種別

シングルモードファイバ 2 心（光電流センサ 1 台あたり）

伝送距離

20 km 以下

光電流センサ

（お客さま設備）

商用周波
検出

仕様

4

外観

光電流センサの外観を図 2 に示す。
光源

検出盤外観

センサファイバ
接続部

ネットワーク接続

制御所など

遠隔保守機能波形解析機能・事故検出有無確認
・設定変更

パソコン

・サージ電流波形の閲覧，補正・事故点の詳細位置表示

図1

他装置への
信号出力が可能・事故検出
・装置異常・再閉路ロック

装置構成

（2）原理
事故点の標定は，事故時のサージ電流が地中送電線の両端に到達した時間差をもとに算出している。具体的な標定の流れを①～④の順に示す。
54

東光高岳技報 Vol.9 2022

光ケーブル
（a）単体

（b）地中送電線に設置した状態

図 2 光電流センサ外観

サージ受信形ケーブル事故点標定装置

5

製品紹介

②事故点の詳細位置表示

特長

地中送電線は地下の洞道や管路内に敷設されており，本装置の特長を項目ごとに以下に示す。

マンホールが設けられている。

（1）光電流センサ
・ 小型・軽量であるため，設置スペースをとらず，壁面や架台などへ容易に設置が可能
・ センサファイバの周回部は先端が開放可能なため，地中送電線を切り離すことなく設置が可能
・ フ ァラデー効果

メンテナンス用として地中送電線区間の複数箇所に，

注 2）を利用して電流を検出するため，

事故点の詳細表示機能では，事故点がどのマンホールに近いのかを視覚的に確認することが可能である。これ
により，事故復旧時の初動対応の一つである，事故点位
置の確認に要する時間を大幅に短縮することができる。
画面表示例を図 4 に示す。

電磁ノイズの影響を受けない・ 信号伝送には光ファイバ伝送路を使用しているため，地中送電線両端にある光電流センサ間の時刻同期用
GPS を必要とせず，電源設備が不要（2）検出盤・ 電流差動リレーによる事故区間判定機能を搭載しており，地中送電線区間内の事故を検出することが可能
・ 上記により，サージ電流を検出した際，事故区間判定
結果と照合することで，サージ電流が地中送電線区間の内部で発生したものか，開閉サージ 注 3）等の外部で

図 4 事故点の詳細表示画面発生したものかを区別することが可能
・ サージ電流波形から到達時間を算出する処理には独自のアルゴリズムを採用しており，複雑な形状をしたサージ電流波形に対しても検出が可能

6

おわりに

本装置は，2021 年に関西電力送配電株式会社へ初号

・ サージ電流検出時，波形を自動保存することが可能機を納入し，開閉サージの検出確認試験において，良好（3）遠隔保守機能な結果を得ている。また，今後も他回線への適用が予定

専用ネットワークに接続したパソコンから，事故検出の有無などの状態確認や設定の変更を実施することが可能である。

されている。
関係者各位の多大なるご指導ご鞭撻を賜りましたことに感謝いたします。

（4）波形解析機能
パソコン上で動作する専用アプリケーション「波形解析ツール」により，以下の解析が可能である。
①波形の閲覧・補正
サージ電流波形の拡大・縮小表示や，任意の設定値を使用した再標定が可能。画面表示例を図 3 に示す。

■語句説明
注 1） 標定：位置を特定すること。
注 2） フ ァラデー効果：磁場中に置かれた透明な物質に，磁場と平行な方向に直線偏光を透過させたとき，磁場の強さに応じて偏光面が回転する現象。磁場の強さは電流値に比例するため，偏光面の回転角を検知することで，電流値の測定ができる。
注 3） 開 閉サージ：送電線路へ遮断器などの開閉装置を投入・遮断する際に発生するサージ。

楢木陽一

 力プラント事業本部
電
電力システム製造部 保護制御装置設計グループ

椎野
図3

サージ電流波形閲覧画面

所属

有貴

電力プラント事業本部
電力システム製造部 保護制御装置設計グループ

所属

東光高岳技報 Vol.9 2022

55

製品紹介

地下孔用センサ内蔵多回路開閉器

地下孔用センサ内蔵多回路開閉器

製品紹介
■ 齋藤

茂

Shigeru Saito

1

■ 栗原

崇光

Takamitsu Kurihara

はじめに

現在，6 kV 地下配電線路の地下孔内開閉器として，配電線搬送信号による通信方式の自動真空多回路開閉器が使用されている。今後，分散型電源の大量導入により，電力系統の需給バランスや電力品質の安全維持が必要となることが予想される。そのため，地中系統の電力状況
をより細かく監視するための電流・電圧情報を高精度で取得できるセンサ搭載の機器が求められている。また，
架空機器においては，配電線搬送信号による通信方式か
ら光通信方式への変更が進められている。今回，電流・電圧情報を取得し，光通信方式に対応した地下孔用の開図 2 製品構成図

閉器「地下孔用センサ内蔵多回路開閉器」を開発したので紹介する。

2

3

機器の構成

機器の特長

特長は次のとおりである。

地下孔用センサ内蔵多回路開閉器は，下記のユニットから構成された機器となっている。製品の外観を図 1，【全体構造】（1）ユニット分離可能な構造
地下孔は搬入口が狭いため，各ユニット（開閉器，電構成を図 2 に示す。
①開閉器

源変圧器，制御器）を分離して搬入することができる構②電源変圧器造とした。

③制御器（光通信ユニット含む）（2）既設機器からのリプレイスを考慮

開閉器本体・電源変圧器は地下孔床面に準備された基

既設の自動真空多回路開閉器の基礎部を再利用して設

礎ボルトに固定する構造である。制御器は地下孔に準備置できるよう，開閉器の基礎ボルトピッチを従来と同じされた架台に取り付けて使用する構造としている。

とした。

（写真のキャスター付架台は組立用であり付属しない）【開閉器】（1）既存機器の構造・仕様の共通化①

・外箱：自動真空多回路開閉器と同じ塗装仕様，気密構

②

造とした。
・内部：センサ内蔵自動気中多回路開閉器と同じ開閉機構を採用した。
（2）地下孔内環境への対応
地下孔内は高温・水没環境となることから高い気密性③

能と強力な防食性能が求められる。これに対応するため，パッキン材料にフッ素ゴム，塗装に重防食塗装を採用した。
（3）センサ機能の追加
系統の状況を監視するため，電流・電圧を高精度で測定できるセンサを追加した。
（4）事故時の安全性

図1

56

製品外観

東光高岳技報 Vol.9 2022

万一，短絡事故が開閉器内部で発生した場合でも，飛地下孔用センサ内蔵多回路開閉器

散物による公衆災害，延焼を防止できる構造および材質

【制御器】

とした。

仕様

定格電圧

AC100 V

定格周波数

50 Hz

通信方式

Ethernet（光）特性保証温度－ 10℃〜+ 40℃

動作保証温度－ 20℃〜+ 50℃

電圧変動に対する
性能保証：常時

定格電圧± 10％

電圧変動に対する
性能保証：瞬時

定格電圧－ 20％25 サイクルの変動（1）地下孔内環境への対応
高い耐食性能を有するステンレス鋼板（SUS304L）を採用し，ケーブル引出し部以外は気密溶接により，高温・水没等劣悪環境下である地下孔内への設置を可能とした。
（1）既存機器の構造・仕様の共通化
・ 内部基板，電気部品はセンサ内蔵自動気中多回路開閉器用制御器と同一とした。
・ 光通信ユニットは自動開閉器用遠方制御器（CD5SC）

表 3 制御器の主な仕様

項目【電源変圧器】

【制御器】

製品紹介

と同一とした。
（2）光通信ユニットを制御器に内蔵
CD5SC の光通信ユニットから，基板のみを制御器に内蔵し，部品点数の削減，構造の簡素化を図った。

5

おわりに

本製品は 2022 年度よりリリースとなる。今後，地下（3）高い耐食性能と堅牢な筐体構造

孔設備を使用した配電系統の監視が可能となり，電力品

・ 筐 体材料にステンレス鋼板（SUS304L）を使用し，質向上に寄与できると考える。

下塗り塗装にカチオン電着塗装を採用することで高い耐食性能を持たせた。
・ 高い気密性を確保するため，堅牢な筐体構造とした。

4

仕様

齋藤

栗原

各ユニットの主な仕様は下表のとおりである。
【開閉器】

茂

 力機器事業本部
電
配電機器製造部 システム機器設計グループ

所属

崇光

 力機器事業本部
電
配電機器製造部 開閉器設計グループ

所属

表 1 開閉器の主な仕様

項目

仕様

定格電圧

7,200 V

定格電流

600 A

回路数

5 回路

定格短時間耐電流

12.5 kA（実効値）1 秒

1回

定格短絡投入電流

31.5 kA（波高値）3 回

絶縁種類

空気絶縁
（エポキシ樹脂ケースを使用）【電源変圧器】

表2

電源変圧器の主な仕様

項目

仕様

相数

単相

定格電圧

一次：6,600 V
二次：100 V

定格二次電流5 A：連続35 A：3 秒

東光高岳技報 Vol.9 2022

57

製品紹介

乾式バランサ

乾式バランサ

製品紹介
■ 吉谷

彰倫

Akinori Yoshitani

1

3

背景

低圧バランサは，不平衡負荷による電圧の不平衡改善仕様

本器の主な仕様を表 1 に示す。

を目的として低圧単相三線式配電線路の末端に接続され

表 1 主な仕様（図 1），柱上に設置して使用される機器である。

項目

仕様

が，東光高岳では燃性・耐環境性など安全性の高いオイ

定格周波数

60 Hz

ルレス化の検討を進めてきた。

定格容量

既存機器は，絶縁油を使用した油入機器が主流である

1 kVA

定格電圧

両外線（非接地側電線）＜赤色＞
交流電源
100［V］
中性線（接地側電線）＜白色＞

負
荷

交流電源
100［V］

100/200 V

定格電流

負
荷

2 kVA

10 A

インピーダンス電圧
質量

負
荷

20 A
3V

22 kg

23 kg

両外線（非接地側電線）＜黒色＞
接地（大地に接続される）

図1

バランサ接続単相三線式配電線路

4
4.1

特長
構造

金属ケースでコイル全周を保護し，かつ金属ケース内

2に樹脂を充填してコイルを覆う構造とすることにより，概要

高い安全性を有している。

新たに開発したオイルレス構造採用の乾式バランサのまた，金属ケースはカチオン電着塗装や，ステンレス製蓋の採用により，屋外での長期使用が可能となる。

外観を図 2 に示す。

ハンガー板
図 2 乾式バランサ外観

4.2

性能

樹脂を充填しない乾式構造では，コイルが空気に断熱された状態になる。そのため，機器動作時の放熱性能が

ハンガー座

腕金

不足し，コイルが加熱され損傷を受けるおそれがある。
本器では，金属ケース内に樹脂を充填させたことにより，放熱性能を向上させてコイルの発熱を抑え，機器損
傷のリスクを低減させている。

蓋
金属ケース

5

今後の予定

本器は，2022 年度に製品リリース予定である。

外部リード線（線路へ接続）図 2 乾式バランサ外観

58

東光高岳技報 Vol.9 2022

吉谷彰倫

 量事業本部
計
モールド変成器製造部

設計グループ所属

トピックス

再エネ100％運転に関するミニチュア系統モデル
およびEMSの実証環境構築
1

PV や負荷は専用のシミュレータを介して模擬すること

はじめにができ，時系列データを入力することで任意の変動を再昨今の太陽光発電機（以下，PV）などのインバータ

現することが可能である。また，故障模擬盤には盤内に型電源の導入拡大により，同期発電機（以下，SG）の抵抗接続用短絡バーが用意されており，系統故障（短台数が減少することで系統全体の慣性が減少し，系統の絡）が模擬可能である。

安定度が低下するなどの課題がある。この課題に対してEMS と各種発電設備はアナログ通信もしくはデータ

蓄電池用インバータに慣性力機能を持たせた仮想同期発通信（Ethernet）で計測情報および指令情報の送受信を電機機能付き蓄電池用インバータ（以下，VSG）が注行っている。また，EMS は機能別に複数の PLC 注 1） か目されている。VSG の導入により慣性力が確保できるら構成されており，①需要や再エネの予測情報にもとづため，再エネ 100％運転も実現可能である。

き発電機の起動停止計画を作成する機能，②個々の発電

東光高岳はこれまでに島嶼などのオフグリッド電源地機の特性にもとづいて必要な有効電力の最適経済配分を域において電力の安定供給を図るエネルギーマネジメ

行う機能，③安定した系統周波数および系統電圧の維持

ントシステム（以下，EMS）を開発・設置してきたが，のためにリアルタイムで個々の発電機の有効電力や電圧

SG やインバータ型電源が主な制御対象であった。今回，の調整を行う機能をそれぞれ具備している。

東京電力パワーグリッド株式会社がパワーコンディショ
ナ（PCS）製造業者と共同で開発した VSG を加え，再

2.2

今後の展開

エネ 100％運転を行う EMS の制御技術の確立および開2050 年カーボンニュートラルの実現に向けて再エ発のために東京都日野市の東京電力パワーグリッド株式

ネが主力電源化する中で，慣性力確保の一方策である

会社総合研修センターにオフグリッドを模擬したミニ

VSG を含めたオフグリッドにおいて，開発した EMS を

チュア系統モデルを構築した。

用いて，再エネ 100％運転実現に向けた実証試験を行う。本試験設備を通して系統事故も含めたさまざまな

2
2.1

ケースを模擬し，経済最適かつ系統安定化を目指した試験環境について

EMS の実用化に向けた検証を行っていく。

試験環境概要構築したミニチュア系統モデルを図 1 に示す。同図のとおり，交流 200 V 母線に対して各種電源装置が接続されており，また，蓄電池，PV，負荷部は外部電源■語句説明注 1） PLC：Programmable Logic Controller の 略。 シ ーケンス制御を得意とする制御装置。

からコンバータ等を介して直流電源にて構築している。
EMS
DC320V母線

SG模擬1（5kVA/
4kW）

アナログ通信線（4-20mA）

GPSアンテナ
L2スイッチ
PLC

・・・

SG模擬2
（5kVA/
4kW）

ｱﾅﾛｸﾞﾓｼﾞｭｰﾙ
端子台

AC母線（200V 3相3線 50Hz）
Ethernet（Modbus）

VSG1

VSG2

VSG3

VSG4

（4kVA/
4kW）（4kVA/
4kW）（4kVA/
4kW）（4kVA/
4kW）

DC640V母線

SCADA（15kVA/
12kW）

Ethernet

太陽光パネル用
PCS

太陽光パネル模擬（シミュレータ）

負荷模擬（シミュレータ）

故障模擬盤

蓄電池模擬

図1

ミニチュア系統モデル概要図

東光高岳技報 Vol.9 202259

トピックス

山梨県米倉山P2Gシステムに関する技術開発・実証の取組み
1

概要

2016 年から国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業として実証を進めてきた，山梨県米倉山電力貯蔵技術研究サイトにおけるP2G（パワー・ツー・ガス）システム技術開発の取り組みについて紹介する。本事業は再生可能エネルギーの電力でグリーン水素を製造し，化石燃料の利用を低減させることを目的としたプロジェクト「H2-YES」として，
山梨県，東レ株式会社，東京電力ホールディングス株式

図 1 山梨県米倉山電力貯蔵技術研究サイト

会社と協同で実施してきたものである。
水素は，第 6 次エネルギー基本計画でも「熱需要等の脱炭素化に向けたエネルギー転換の選択肢」として期待されており，その役割は将来のカーボンニュートラ
ル実現に向けて，よりいっそうの拡大が求められている。そのような中，本事業を通じて水素の製造から利用までを一貫して制御・管理する国内初の水素社会実証を

図 2 H2-YES ロゴ（登録商標第 6324084 号：山梨県）

2021 年 10 月から開始している。

東光高岳は，P2G システムに適用する EMS 開発，実2

証設備の受電設備構築を担当した。

P2G システムの構築

P2G システムは，水の電気分解から水素を製造する技（1）EMS 開発術であり，カーボンニュートラル実現に向け，再生可能

本事業における当初の EMS 研究開発の目標は，PVエネルギーの導入拡大と温室効果ガスの削減において期出力変動を抑制して系統へ安定した電気を送ることを目待されているものである。そのような情勢のもと，本事的とした「電力系統の安定化」を実現するプラント制御

業では PV（太陽光発電）の変動する電力と 1.5 MW PEMの構築であった。開発にあたっては，本事業にて試作し型（固体高分子型）水電解装置により水道水から水素をた設備である 25 kW PEM 型（固体高分子型）水電解装作り出し，水素吸蔵合金システムに水素を貯蔵するなど，置において仕様・制御ロジック検討を行い，その検討結安全にグリーン水素を利用できるシステムを構築した。

果を 1.5 MW PEM 型（固体高分子型）水電解装置に反

委託

NEDO
山梨県企業局

CO2 フリーの水素社会構築を目指した P2G システム技術開発・実証

東レ株式会社

MW 級 PEM 型水電解技術開発・実証（MEA・セルスタック）

東京電力ホールディングス株式会社
株式会社東光高岳

P2G システムの電力系統適用性検討

P2G システム EMS 開発，実証設備の受電設備構築

再委託

ニチコン株式会社

P2G システム高機能電源装置の開発（一社）
水素供給利用技術協会

不規則供給される水素流通に係る技術開発

国立研究開発法人 産業技術総合研究所
協力

株式会社日本製鋼所
日立造船株式会社

低圧水素安心安価な貯蔵技術開発

水素貯蔵システムの技術開発
MW 級 PEM 型水電解システム製作〈独自技術開発・研究協力〉
山梨県産業労働部
三浦工業（株），パナソニック（株），東京電力エナジーパートナー（株）
富岳通運（株），（株）日立パワーデバイス，（株）
オギノ
国立大学法人山梨大学/やまなし水素燃料電池ネットワーク協議会

図360

東光高岳技報 Vol.9 2022

技術開発実証体制

図4山梨県米倉山 P2G システム概要図

映させたものである。
その後，当初目標の達成が見通せたところで，次のステップとして「水素ビジネス展開」を志向し，水素の製造量，出荷量，および製造と出荷のタイミングに着目したプラント制御構築の検討に着手している。
EMS は，P2G システム全体の「運行上の安全確保」

図 5 山梨県米倉山変電所「起動停止」等を司る運用監視・動作制御を担っており，「電力系統の安定化」を念頭に置いた以下①，②の運転
モードと，「水素ビジネス展開」の基礎となる③の運転
モードを有している。
①系統安定化モード（疑似蓄電池的な制御）

3

今後の展望

第 6 次エネルギー基本計画でも謳われている通り，
今後は 2050 年カーボンニュートラル実現に向けたエネ

太陽光発電の変動を水素製造により吸収する

ルギー転換を目指して，国内資源を活用した水素の製②計画発電モード（インバランス調整的な制御）

造基盤の確立と多様な分野における需要創出が求めら前日予測・計画した太陽光発電量に合わせるようにれている。そのような情勢のもとで 2022 年度以降につ水素製造により 30 分同時同量調整を行う

いては，山梨県を中心に，水素の産業利用等のさらな③固定出力モード（30 分 48 コマごとの固定出力制御）

る促進を目的とした水電解装置の大型化・モジュール

予定されている出荷に合わせて設定した電力値にて化に向けた取り組みや，水電解装置を活用したデマン

水素製造を行う

ドレスポンスへの適用に向けた取り組みを実施していく予定である。

（2）実証設備の受電設備構築

東光高岳としては，本事業で培ってきた開発成果を

P2G システムへ電力を供給する設備として，既設の米踏まえ P2G システムの実用化に貢献すべく，引き続き倉山太陽光発電所（10 MW）に隣接した特高変電所と，

EMS 開発を中心に水素事業にかかわってまいる所存で電力貯蔵技術研究サイトの高圧キュービクルを構築した。

ある。
東光高岳技報 Vol.9 2022

61

トピックス

系統解析ソフトウェア
独国DIgSILENT社製PowerFactory
1PowerFactory について

2.2

特長：見える化PowerFactory の解析結果は，図 1 に示すように解析PowerFactory は独国 DIgSILENT（ディグサイレン

結果をビジュアルに表示することができる（図 1 の右ト）社が提供している系統解析ソフトウェアである。

上の赤い部分は負荷率が高い状況，緑色は負荷率が低い

PowerFactory は，欧州などの海外における多数の導入状況であることを表している）ため，解析条件下におい実績と充実した機能から，国内における太陽光や風力発て送配電網のどこにどのような状態が生じうるのかを直電に代表される変動性の再生可能エネルギーの導入拡大

感的に把握することができる。

と系統安定化を両立するための検討，最適な系統設備計
画の検討などの技術的課題解決に貢献すると期待されている。東光高岳は，本ソフトウェアの販売代理だけではなく，配電事業者へのコンサルティング業務など配電事業者やマイクログリッド事業者による電力の安定供給や系統運用上の技術的課題に対するソリューションの提供にも取り組んでいる。

2

機能・特長

PowerFactory は，系統解析ツールとして電力分野にかかわる多くの企業が利用してきた経緯から，豊富な解析機能，充実したユーザーインターフェースなど，他

図 1 解析結果の見える化社に類を見ない性能を有する解析ソフトウェアである。
PowerFactory は，潮流解析（Load flaw analysis）と2.3

特長：API 連係 注 1）

短絡解析（Short circuit）を含むベース機能を具備したPowerFactory におけるもう一つの大きな特長は実

基本パッケージと，利用者の目的に合わせて解析項目を

機 と API 連 係 で き る と こ ろ で あ る。 例 え ば， 配 電 用追加する追加機能で構成されており，解析によってソフ

SCADA シ ス テ ム と PowerFactory を API 連 係 し て 監

トウェアを使い分ける必要がなくワンストップで解析を視・制御対象の配電網を PowerFactory 上でモデル化す行うことができる。

る。さらにスマートメーターや開閉器などから得られる

以下に PowerFactory の機能・特長を説明する。

実際の取得データをモデルへ入力して配電網の状態推定を行うことで，配電網の過負荷状況などを詳細に把握

2.1

機能

し，高度な配電系統運用を可能としている。

PowerFactory は現時点で，基本パッケージに含まれる 11 個の機能と 25 個の追加機能があり，主な解析機
能を以下に示す。なお，（a），（b）は基本パッケージに
含まれる。

3

おわりに

PowerFactory は，分散電源を大量に導入する場合に（a） Load flow analysis：潮流解析

おける電力系統への影響を詳細に把握するために有効で（b）Short circuit analysis：短絡解析

あるとともに，API 連係によって実系統を高度に運用す（c） Contingency analysis：事故時解析るためにも活用することができるツールである。今後も（d）Quasi-dynamic simulation：中長期潮流解析

DIgSILENT 社と密に連携をし，さらなる国内展開に向（e） Protection function：保護解析

けてさまざまな活動をしていく所存である。

（f）	Power quality and harmonic analysis：電力品
質と高調波解析（g） State estimation：状態推定（h）	Stability analysis functions（RMS）：実効値解析（i）	Electromagnetic Transients（EMT）：瞬時値解析
62

東光高岳技報 Vol.9 2022

■語句説明
注 1） A
 PI 連係：API は Application Programming Interfaceの略で，ソフトウェアやプログラム，Web サービスの間をつなぐインターフェースのこと。API 連係は，APIを活用したアプリケーション同士の連係のこと。

トピックスEVタンカー給電ステーション
1・陸電操作盤概要

船と陸との給電を操作（制御）する盤

神奈川県川崎港で建設を進めていた EV タンカー用の給電ステーションが 2022 年 4 月に完成した。このス・給電制御装置
非常時に給電を停止する装置

テーションは旭タンカー株式会社が建造した世界初とな
るピュアバッテリー電気推進タンカーに電気を供給する施設である。
給電ステーションは，引込電柱，受変電設備，給電制御
装置，ケーブルマネジメントシステム，給電コネクタにより構成されており，東光高岳が独自に開発したものである。

2仕様

図 2 EV タンカーへの給電風景

受 電 電 圧 の 高 圧 6.6 kV を 受 変 電 設 備 に よ り 低 圧
440 V に変換して EV タンカーに給電を行うものである。
表1

主な仕様

受電電圧

6.6 kV（AC）

給電電圧

440 V（AC）

給電容量

375 kVA ／隻同時給電可能隻数

2隻

図 3 受変電設備

EV タンカーのタラップ先端に設置された船側コネク
タとケーブルマネジメントシステムの陸側コネクタを接続し，船上の陸電操作盤にて給電操作を行うものである。
EV タンカーが日中（約 12 時間）に運航するために必要な電力を，夜間停泊中（約 12 時間）に充電可能な
大容量給電システムである。
・ケーブルマネジメントシステム
潮位や波による船舶の揺れを吸収するとともに，重い給電ケーブルの重量を支え，作業者の負担を軽減するシ

図 4 ケーブルマネジメントシステム

ステム

給電設備

EVタンカー

引込電柱

ケーブルマネジメントシステム(ケーブル余長処理・収納)

陸電操作盤

船内・充電システム

タラップ

給電
コネクタ

給電制御装置

他船

受変電設備

高圧

給電容量
375kVA

図1

給電ステーションの構成
東光高岳技報 Vol.9 2022

63

トピックス

ポリマーブッシングの
ガス絶縁開閉装置への適用
1

これらの性能向上が期待できるため，今後，東光高岳

概要

磁器ブッシング採用機器に対しポリマーブッシングの適ポリマーがい管 注 1）は，
「電気協同研究4号

第 72 巻

第ポリマーがい管の設計基準・試験法の標準化」

用を進めていく（表 1 にポリマーブッシングの定格事項，図 2 に本器の外観写真を示す）。

により，設計基準・試験法が標準化され，これをもとに，ポリマーブッシングは，「電気学会電気規格調査会
標準規格

ブッシング

JEC-5202:2019（以下，JEC-

5202）」にて規格化された。
東光高岳では，ポリマーブッシング 注 2）のガス絶縁開閉装置への適用に向けて，JEC-5202 にもとづき，各種



検証試験を実施し，良好な結果を得ることができたので
紹介する。

2

検証試験内容JEC-5202 では，ブッシングの形式試験において，人（a）電圧上昇中

図 1 人工汚損交流耐電圧試験

工汚損交流耐電圧試験（以下，本試験）が規定されている。通常，本試験はがい管メーカが実施する試験となる

表1

が，東光高岳が採用したポリマーがい管は国際規格 IEC（以下，IEC）準拠品の海外製であり，IEC では規定されていない試験のため，第三者試験機関に試験委託し，本試験を実施した。
図 1 に 161 kV のポリマーがい管に対して本試験を実施した際に撮影した印加電圧を上昇しているときの状（b）フラッシオーバ

ポリマーブッシングの定格事項

定格電圧［kV］

69/80.5

115/161定格電流［A］

2,000 以下
/3,0002,000 以下
/3,000/4,000

定格短時間耐電流［kA］

31.5

31.5/40況写真とフラッシオーバしたときの状況写真を示す。本
試験を実施したすべての電圧階級で良好な結果を得た。

3

ポリマーブッシング適用機器

磁器ブッシングを適用したガス絶縁開閉装置に比べて，ポリマーブッシングを適用したガス絶縁開閉装置（以下，本器）が性能面で優位となった点はつぎのとおりである。
（1）耐震性能の向上
ポリマーブッシングは磁器ブッシングに比べて，質量が小さいため，本器の重心位置が下方に移動する。これ

図 2 ポリマーブッシング適用 72 kV 単体ガス遮断器

により本器の耐震性能が向上する。

■語句説明（2）優れた汚損耐電圧特性

注 1） ポ リマーがい管：ガラス繊維強化プラスチック（以下，FRP）をコア材に用い，FRP 表面をポリマー材
料（シリコーンゴムなど）で被覆した中空絶縁体
注 2） ポ リマーブッシング：絶縁体がポリマーがい管で構成された，壁またはタンクなどの隔壁を貫通する導体または導体の通路を持ち，これらを隔壁から絶縁し，支持する装置

ポリマーブッシングの外被ゴムは撥水性を有している
ため，汚損耐電圧特性が良い。東光高岳が採用したポリマーがい管の外被ゴムはシリコーンゴムであり，シリコーンゴムの内部から低分子シリコーンが滲みだし，撥
水性が一旦失われても回復する。

64

東光高岳技報 Vol.9 2022

トピックス

沖縄電力向け集中保護装置への距離リレー搭載
1

表 1 保護要素

はじめに

保護対象

保護要素（制御機器番号）

受電

距離要素（44S，51DF-ΔI，51DF-HOC）※
過電流要素（51L，51H）
地絡過電流要素（51G）
地絡方向要素（67G）

一次母線

地絡過電圧要素（64B1，64B2，64BV）
不足電圧要素（27B）

変圧器

比率差動要素（87，87 － 51H）
過電流要素（51P，51PI，51S）
地絡過電流要素（51GP）

二次母線

地絡過電圧要素（64B1，64B2，64V）
不足過電圧要素（27）配電線

過電流要素（51）
地絡方向要素（67G）
再閉路（79）電圧調整

電圧調整要素（90）系統安定周波数低下要素（95）沖縄電力（株）離島向け 22 kV 配電塔において複数の装置で構成されていた保護・監視制御を 1 面／バンクに集約したことで，効率運用・コストダウンを実現した集中形保護制御装置の 1 号機を 2020 年 7 月に納入した。
今回，保護機能に距離リレーを搭載し，機能向上を図った 2 号機を 2021 年 7 月に納入したので，その概要を紹介する。
M1,M2演演算部搭載機能・受電保護
・一次二次母線保護
・変圧器保護・配電線保護4回線
・遠方監視制御機能
・インターロック機能
・HMI
…など

１号機

M1,M2演演算部搭載機能

1号機の機能＋距
距 離 リ レー※本装置での追加要素

２号機

Ｍ１演算部

Ｍ１演算部

Ｍ２演算部

Ｍ２演算部

保護要素

距離リレーのソフトウェア処理追加
図1

2

特性

44S

距離リレー搭載イメージ図

距離リレーの搭載

51DF-ΔI

本装置では 1 号機にて集約・搭載した 1 バンク分の保護要素に加えて，距離リレー要素を搭載した。

51DF-HOC

距離リレーは回路や配線などのハードウェア変更をすることなく，ソフトウェア処理の追加のみで実現した。

図 2 距離リレー特性図

このことによりさらに設置面積の省スペース化，コスト削減を実現した。表 1 に本装置に搭載されている保護要素を示す。

距離要素と過電流要素のいずれかとの AND 成立時にトリップ出力する構成としている。

3

距離リレー概要

また，本装置はメイン―メイン方式を採用し上記構成
を 2 系列化している。

本装置の距離リレーは，短絡距離要素（44S）と過電流要素として変化分電流（51DF-ΔI）と過電流（51DFHOC）を採用している。図 2 に特性図を示す。
短絡距離要素（44S）は電圧と電流から事故点までの距離演算（インピーダンス演算）と方向判別を実施する。過電流要素の変化分電流（51DF-ΔI）と過電流（51DF-HOC）は，電流から事故判別を実施する。短絡

4

おわりに

距離リレーを搭載した沖縄電力集中保護装置について紹介した。
今後は，国際標準規格 IEC 61850 対応を予定している。

東光高岳技報 Vol.9 2022

65

トピックス

地中線ガス開閉器用VT（UGS用VT）
東光高岳・タカオカ化成工業による協同開発
1

3

概要

特長

UGS 用 VT 注 1）は，地中線系統の SF6 ガス負荷開閉器

・ 小型化を実現するため，細径電線適用を可能にする巻に内蔵される制御電源用変圧器である。開閉器には設置

線機の改良，一次二次コイル間の絶縁構成の見直し，

条件の制約による省スペース化と開閉性能の長期信頼性

電界解析による部品形状，レイアウトの最適化を図っが求められ，UGS は高い絶縁性能を有する SF6 ガスをた。

用いることで安定した負荷開閉性能とコンパクト化を両立している。また，開閉器箱内に収納される VT にはコ・ 一部の部品には東光高岳標準品を採用し部品の共通化を行った。

ンパクト化に加えて，電流開閉で生じる SF6 分解ガスに・ JIS C 1731-2 と JEC-1201 で規定される形式試験に対する耐久性が要求される。このため，アルミナ充填材

加えて冷熱試験，耐湿試験，低温試験などの特殊試験を配合したエポキシ樹脂を適用したモールド VT が採用を行った。特殊試験は東光高岳と分担し，開発期間のされる。

短縮を図った。また，V － t 試験で 30 年相当の耐久

タカオカ化成工業はアルミナ充填材配合樹脂を利用した超高圧系統向け開閉器の絶縁部品を数多く生産し性評価を実施した。いずれの試験においても要求仕様を満足する良好な性能を確認した。

ているため，UGS 用 VT の生産を担うことになった。

・（株）戸上電機製作所では本稿で紹介した 
VT を搭載今回開発した UGS 用 VT は東光高岳と協同開発を行いした UGS で（公社）全関東電気工事協会による推奨

2022 年から（株）戸上電機製作所に納入を開始した。

品認定を取得された。

2仕様

UGS 用 VT の定格仕様を表 1 に示す。
表1

定格仕様

項目

仕様

使用環境

UGS 筐体内（SF6 充填部位）

準拠規格

JIS C 1731-2
JEC-1201
全関規格

定格周波数

50 Hz または 60 Hz

耐電圧（商用周波／雷インパルス）

22/60 kV

定格一次電圧

6,600 V

定格二次電圧

105 V

定格負担

10 VA

外形寸法

高さ

102 mm

幅233 mm

奥行

157 mm質量66

東光高岳技報 Vol.9 2022

7.5 kg

図 1 UGS 用 VT 外観■語句説明注 1） UGS 用 VT：Underground Gas Switch 用 Voltage
Transformer 「地中線ガス開閉器用変圧器」

トピックス

関西電力送配電株式会社への柱上変圧器納入
1

3

概要

関西電力送配電株式会社（以下，関西電力）への営業

特長

本器の主な特長は以下のとおりである。

活動を続けてきた。その結果，今回新たに柱上変圧器

・ 一次ブッシングにはリードレススタッドブッシングを（以下，本器）の型式を取得し，2022 年度下期より納採用し，工事時に使用するバイパス工具が使用可能な入を開始する。

構造とした。

関西電力への納入開始により，本器は全電力会社 10
社の内 8 社へ納入することとなった。

・ 二次ブッシングにもリードレススタッドブッシングを採用し，絶縁カバーとの勘合性を高め運転時に通電部が露出しない構造とした。

2・ 一次ブッシング間の中央に高圧絶縁電線を支持するた仕様

めの金物を取り付ける座を設けた。

関西電力向け本器の定格を表 1 に示す。
表1・ 使用する部品は他変圧器用部品と極力共通化を図った。

関西電力向け柱上変圧器の定格

種類

一般形

相

単相変圧器（単三専用）

定格周波数

60 Hz

定格容量

10，20，30 kVA

定格電圧

定格一次電圧：6,600V
定格二次電圧：210/105V

タップ電圧

タップレス
柱上変圧器の外観

トピックス

DX認定事業者に選定
1

DX 認定について

3

DX 推進体制と今後

株式会社東光高岳は，経済産業省が定める DX 認定制

TKTK-DX は社長を最高カイゼン責任者（最高 DX 責

度にもとづき，2022 年 1 月 1 日付で「DX 認定事業者」

任者に相当）とし，その直轄組織である「DX カイゼン推進に選定された。

本部」，新規事業分野は「GX ソリューション事業本部」をDX 認定事業者とは，デジタル技術による社会および中心に，「バリューチェーンのデジタル化」や「IoT 共通基

競争環境の変化を踏まえ，ビジョンの策定や戦略・体制盤の拡張」などの取り組みを行い，DX を加速していく。

を整備し，DX 推進の準備ができている事業者である。

2

ビジョンと実現に向けた基本戦略

東光高岳は，2021 年 9 月 15 日に「東光高岳デジタ
ルトランスフォーメーション戦略（TKTK-DX）」を公開
し，グループ一体となって DX を推進している。
TKTK-DX に お い て は，
「 東 光 高 岳 グ ル ー プ 2030
VISION ＆ 2023 中期経営計画」にもとづき領域を三つに分け，それぞれに目標を設定し DX を推進している。

TKTK-DX 基本戦略
東光高岳技報 Vol.9 2022

67

トピックス

国立大学法人鳥取大学と医療従事者向け
認証システムで共同特許取得
1

はじめに

2021 年 5 月に株式会社ミントウェーブは国立大学法Ａ医師 Ｂ看護師
Ａ医師
Ｂ看護師

Bluetooth®の電波の有効範囲内(10m以内)認証
画面

人鳥取大学と共同で医療従事者向け認証システムの特許（第 6886155 号）を取得した。
発明の概要は看護師が使用するカート（以下，ナース
カート）に設置された情報端末から電子カルテへアクセ
スするまでの認証時間短縮，電子カルテ画面表示までの
時間短縮および患者情報のセキュリティ強化を実現した
認証システムである。本認証システムは Bluetooth® 注 1）

Ｂ看護師
Ａ医師
Ｂ看護師

認証中

ビーコン・測距センサ・生体認証およびシンクライアン
トシステムで構成される。2019 年度より鳥取大学医学部付属病院で活用しており，ミントウェーブは情報端末
および測距センサを提供している。

2®

図 1 Bluetooth による先読み

認証システムの特長

本認証システムの主な特長は Bluetooth® ビーコン・
測距センサ・生体認証の活用である。これらを用いて課題であった時間短縮（ストレス低減・コスト削減）・セ
キュリティ強化（医療安全）を実現している。
2.1

Bluetooth® ビーコンと生体認証

業務開始前に，シンクライアントシステムにログイン
し指定ソフトウェアの起動をしておくことにより，ナー
スカートに設置された情報端末の Bluetooth® 有効範囲
内に利用者が持つ Bluetooth® ビーコンを検出すること
で利用者の絞り込みを行い，生体認証によって情報端末が使用可能となる。また情報端末の Bluetooth® 有効範
囲外に Bluetooth® ビーコンが移動すると自動的に切断処理を実施し，情報端末を開放する。
2.2

図 2 測距センサによる画面制御

測距センサ

Bluetooth® ビーコンより検出範囲の狭い測距センサ
をナースカートに設置することで検出範囲内に医療従事者がいる場合は電子カルテを表示し，検出範囲外に移動■語句説明
注 1） Bluetooth は，Bluetooth SIG, Inc. の登録商標です。

した場合は電子カルテを隠す画面をすぐに表示し，患者情報の保護を可能としている。切断処理を実施せず，画面表示の制御のみ行うことで患者情報の保護と時間の短縮を両立している。

共同発明者
国立大学法人鳥取大学

3

謝辞

国立大学法人鳥取大学および関係者の方々のご協力に感謝いたします。
68

東光高岳技報 Vol.9 2022

寺本
上原

圭
一剛

村田 貴弘
植木 賢

株式会社ミントウェーブ

渡邊

史昭

水野

真吾

近藤

博史