技術紹介

最適な送電線過負荷制御に対応する多端子伝送型 OLR 装置の開発

技術紹介

最適な送電線過負荷制御に対応する多端子伝送型 OLR 装置の開発■ 田沼秀和

Hidekazu Tanuma

地球環境に対して負荷の少ない再生可能エネルギーの導入量が増大する一方，太陽光や風力など一部の再生可能エネルギーは電力出力の変動が大きい。このため，従来の送電線過負荷保護リレー装置では，過負荷制御の対応が難しい送電線が出てきている。
本稿では，国際規格に準拠した SEL 社製の汎用 IED を搭載し，最適な送電線過負荷制御に対応する装置を開発したので紹介する。

1合は，異常検出端末のみあらかじめ設定した電圧・はじめに電流の固定値を使用。

近年 66 kV 送電線への新規電源系統連系増加に伴い，（3）	端末装置は，メインと FD ユニットおのおので計測

送電線 1 回線事故時に残回線が過負荷になる場合がある。

およびデータ伝送を行い，片側ユニット故障や伝送電線は区間ごとに送電容量が異なるとともに，接続され送路片系異常でも中央装置の負荷演算処理が可能。

る発電事業者が太陽光発電の場合，電力出力の変動が大（4）	端末装置のバイパス処理（転送遮断信号 ON）によきいことから，従来の送電線過負荷保護リレー装置（以り，伝送片系異常時でも転送遮断が可能。

）では，最適な過負荷制御への対応が難しい（5）	電源・IED ユニットなどの常時監視および制御出力送電線が出てきている。各地点の電力潮流値を中央装置回路の自動点検により，装置故障を早期に発見可能。

下，OLR

注 1）

へ伝送することにより，送電線区間ごとの潮流値を演算し，（6）	端末装置は，最大 16 台の接続が可能。

過負荷区間に対応した最適な制御を実施する多端子伝送（7）	初回納入の装置構成から端末増設や区間増設され型 OLR 装置を開発し，現地運用を開始したので紹介する。

る場合でも，整定変更により対応が可能。

2

装置構成

2.1

システム構成多端子伝送型 OLR 装置は，中央装置と端末装置で構成される。システム構成を図 1 に示す。中央装置は，変電所や開閉所など過負荷検出対象の送電線端に設置する。端末装置は，送電線に接続する配電用変電所や特高需要家・発電事業所の構内に設置する。
中央装置と端末装置は，SEL 社 注 2）IED 注 3）を搭載し，ネットワークで接続される。装置間の通信プロトコル

図1

は，国際標準規格 IEC 61850 注 4）を採用する。

システム構成図端末装置の計測データは，MMS 注 5） 伝送により中央装置へ送信される。中央装置で区間ごとに負荷演算処理

2.2

中央装置の役割と基本仕様した結果にもとづき，中央装置は，送電線の過負荷区間

中央装置は，送電線区間ごとの潮流値を演算し，過負の端末装置へ GOOSE 注 6）伝送により転送遮断信号を送荷区間の端末装置へ遮断指令を出力する。基本仕様を以信する。本システムの特長を以下に示す。

下に示す。また，処理概要を図 2，装置の外観を図 3 に（1）	1 点故障による誤動作防止策としてメイン 注 7） －示す。

FD注 8）

方式を採用，伝送路異常に対する冗長化対策として伝送 2 ルート方式を採用。

（1）	筐体構造は，屋内設置の前後面保守が可能。
（2）	送電線区間を最大 10 区間まで設定が可能。

（2）	中央装置は，メインと FD ユニットを連携するこ（3）	区間ごとに 3 段階の過負荷動作値（100-8,000A）とで計測データやユニット状態などを共有し，伝と各端末ごとにタイマ値（0-999.0 秒）を整定可能。

22

送路の片系異常でも負荷演算処理が可能。両系伝（4）	夏季／冬季の 2 シーズン設定が可能。

送異常に伴い端末からの計測データが途絶えた場（5）	過負荷演算を送電回線ごとに実施し，端末装置の 1

東光高岳技報 Vol.8 2021

最適な送電線過負荷制御に対応する多端子伝送型 OLR 装置の開発

回線受電にも対応が可能。

2.3

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端末装置の役割と基本仕様（6）	中央装置および各端末装置から有効電力，無効電

端末装置は，送電線の各区間に設置され，計測データ力，電圧値，電流値を MMS 伝送で受け取り負荷を中央装置へ送信する。基本仕様を以下に示す。また，演算処理を実行。

表 1 の端末タイプ④の処理概要を図 4，装置の外観を（7）	端末装置ごとに転送遮断／計測値のロックが可能（転送遮断の除外，計測値をゼロと認識する演算処

図 5 に示す。
（1）	筐体構造は，2 タイプ（屋外または屋内設置の前後面保守が可能）。

理を実施）。
（8）	潮流方向対応のため，皮相電流加算方式を採用。
なお，皮相電流加算方式は，3.1 項を参照。
（9）	伝送データおよび伝送路状態の監視が可能。
（10）	端末装置の異常を中央装置で確認が可能。
（11）	搭載 IED（SEL-2240）は，国際標準プログラミン
グ言語 IEC 61131 に準拠。
（12）	保護やタイマ要素の強制制御およびオシロスコープ（以下，オシロ）出力による現地試験の補助機（2）	発電事業所設置の端末は，セキュリティ対策として，屋外扉ハンドルは，特殊な鍵番号を使用。また，屋内盤は正背面カバーの取付けに特殊ネジを使用。
（3）	設置場所（電源設備）に応じて，電圧値・電流値の読み込み方式を 5 タイプ（表 1 参照）用意。
（4）	既存の GOOSE-OLR 処理盤から転送遮断信号を受信して制御が可能。
（5）	保護やタイマ要素の強制制御およびオシロ出力による現地試験の補助機能を搭載。

能を搭載。

図2

中央装置の処理概要

図3

中央装置の外観図4

端末装置の処理概要

図 5 端末装置の外観（扉開放状態）
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最適な送電線過負荷制御に対応する多端子伝送型 OLR 装置の開発

表1
設置場所

端末装置の電流・電圧取り込みタイプ

端末タイプ

配電用
変電所

特高
需要家
発電
事業所

電 流
取り込み先

表3

電 圧方法

取り込み先

方法

①

各バンク
二次 CT

直接引込

各バンク
二次 EVT

直接引込②

1 L，2 L
受電 CT

同上

受電 EVT同上③

同上

同上同上同上同上

クランプCT同上

同上

同上

同上

同上

④⑤

MOF

注 9）

※電圧・電流の取り込みは，第 3（T または C）相とする。
※電圧取り込みが困難な場合，定格電圧値，力率 1.0（固定）とする。
※潮流は，送電線への流入方向を正とする。

2.4

各装置の機能中央装置の運用・試験に関する設定・制御および表示
は，パソコンのウェブブラウザ表示画面および盤面のメンテナンスパネルにより実施するが，遠隔にあるパソコ

端末装置の機能一覧およびアクセス権限
容

アクセス
権限

整定

整定値の読出し，変更

アクセス
レベル 2

強制制御

選定した要素に対し，強制出力

アクセス
レベル 1

オシロ出力

オシロ出力端子への動作信号出力

アクセス
レベル 1

自己診断結果確認

自己診断結果の確認

アクセス
レベル 1

時刻設定

時刻設定（ログ時刻，点検タイマ）

アクセス
レベル 2

ネットワー
ク設定

IEC61850-GOOSE
HI-PC 用ネットワーク設定

アクセス
レベル 2

ログデータ
確認

ログデータの確認

アクセス
レベル 1

機能内

※アクセスレベル 2 は，すべての機能が使用できる。
※アクセスレベル 1 は，使用できる機能が制限される。

ンからのリモート接続にも対応する。
中央装置の機能一覧を表 2 に示す。これらの機能は，ユーザ種別により使用機能の制限が可能である。
表2機

能

中央装置の機能一覧およびユーザ種別
内容

33.1

過負荷区間トリップ設定
区間電流の算出方法

中央装置は，端末装置からの電流データを用いて区間ユーザ種別

電流を算出する。区間電流の算出は，区間電流設定に整定

整定値の読出し，変更

HMI_Operator

よって選択された各端末装置からの有効電流（IP），無計測表示

中央装置，各端末装置の電流値，電圧値の表示および区間電流算
HMI _Operator
出データの選択状況の表示

効電流（IQ），それぞれの総和を求め，皮相電流（IS）

強制制御

選定した要素に対し，強制出力

HMI_Operator

オシロ出力

オシロ出力端子への動作信号出力

HMI_Operator

伝送遅延
時間測定

伝送遅延時間の測定

HMI_Operator

自己診断結果確認

自己診断結果の確認

HMI_Operator

時刻設定

時刻設定
（ログ時刻，点検タイマ）Administrator

ネットワー
ク設定

IEC61850-GOOSE
HI-PC 用ネットワーク設定

Administrator

ログデータ
確認

ログデータの確認

HMI_Operator

図6各装置の設置例

I/O 確認

各 I/O 動作状態の確認

HMI_Operator

表4区間電流設定例を算出する。図 6 に示す送電線の装置設置例（端末装置 4 台，5 区間）において，表 4 の区間電流設定を行った場合，各区間の皮相電流の算出方法を（3）式に示す。
また，皮相電流加算方式のイメージを図 7，区間電流の計算結果を表 5 に示す。

Z

※ユーザ種別 Administrator はすべての機能が使用できる。

区間装置
名称装置
記号

設置場所

①②③

中央

M

A 変電所

〇〇〇〇

は，IED のアプリケーションをインストールしたパソコン

端末 1

R1

B 発電所

〇〇〇

および盤面のメンテナンスパネルにより実施するが，遠端末 2

R2

C 発電所

〇〇

隔にある同様パソコンからのリモート接続にも対応する。

端末 3

R3D 発電所

端末装置の機能一覧を表 3 に示す。これらの機能は，端末 4

R4E 変電所※ HMI_Operator は使用できる機能が制限される。

端末装置の運用・試験に関する設定・制御および表示アクセス権限により，使用機能の制限が可能である。
24

東光高岳技報 Vol.8 2021④〇※○印は，区間ごとの装置電流値の使用（加算）選択を示す。

⑤〇〇

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最適な送電線過負荷制御に対応する多端子伝送型 OLR 装置の開発超過した場合に出力する転送遮断信号送信先の端末装置を，区間リレーごとに設定できる。区間トリップの設定例（端末装置 4 台，5 区間）を表 6 に示す。
表6区間トリップ設定例
処理タイマ起動条件

トリップ
出力対象装置記号

処理
タイマ

①

②

③

送電線

－

T 自端〇〇〇〇

端末 1

R1T1〇〇

〇

端末 2

R2T2〇

〇

端末 3

R3T3

端末 4

R4T4④〇⑤〇※○印は，処理タイマ起動条件を示す。

4おわりに多端子伝送型 OLR 装置や従来の OLR 装置は，送電線の電源連系増加に伴う 1 回線事故時の過負荷保護を IEC61850 に準拠した汎用 IED を搭載した装置で構築し，運用中である。今後本システムへの他社製装置の接続評価を検討し，さらなる利便性向上を進めていきたい。
■語句説明
注 1） OLR：Over Load Relay（過負荷リレー）の略称，
従来型 OLR は，送電端の過負荷検出で発電設備を契約順に遮断するが，多端子伝送型は，送電線を区間分割して過負荷区間の発電設備を優先して遮断する。
注 2） SEL 社：Schweitzer Engineering Laboratories，
Inc. の略称，米国ワシントン州プルマンに本社工場。
注 3） IED：Intelligent Electronic Device（高性能電子装置）の略称，システムの合理化，標準化を図ることができ

図7

皮相電流加算方式のイメージ
表5

3.2

区間電流の計算結果区間トリップの設定

3.1 項で算出した区間ごとの電流値がリレー整定値をる。内蔵機能を組み合わせて幅広くユーザカスタマイズができ，汎用性が高い。IEC 61850-2 に定義。
注 4） IEC 61850：変電所の統合 / オートメーションに使用される通信ネットワークとシステムの規格。
注 5） MMS：Manufacturing Message Specification の略称，リアルタイムデータと監視制御情報を転送するための国際的に標準化されたメッセージングシステム。
注 6） GOOSE：Generic Object Oriented Substation
Event の略称，IED が有するデータをイーサネットのマルチキャストで高速通信する方式。
注 7） メイン：Main Detecting Relay（主検出リレー）の略称。
注 8） FD：Fault Detecting Relay（事故検出リレー）の略称。
注 9） MOF：計器用変圧器と変流器を 1 つの箱に組み込んだ機器，現在は VCT（Voltage and Current Transformer）と呼ぶ。

田沼秀和

 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

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