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。

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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

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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

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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

150

4,000

4,800

160

4,000

4,800

260

2,400

5,760

160

5,760

12,800850

1,600

14,400650/602,400

15,360860

1,920

96,000150/6096,000

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。

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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

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