東光高岳技報
TAKAOKA TOKO REVIEW

巻頭言
5 Grids の革新による未来社会

1

石井

論

英雄

文
2

樹脂モールド構造における機械的強度の解析・評価技術

10

シールド付連続円板巻線の油浸要素モデル
による雷インパルス絶縁特性

15エポキシモールド機器のライフサイクル
全体にわたる環境配慮技術

24

森

6

吉村

佑介・滝澤

智萌・酒井

明広

崇行・尾崎

2019 年度 VPP 実証への取り組み（DR shifTer の改良）
細谷

卓也

雅樹・中山

匡・田中

晃司

次世代ナノ結晶軟磁性材料の変圧器鉄心への適用
出井

和弘・栗原

二三夫・須永

善則

技術紹介
19

大竹

21

美佳・山下

太郎

仮想試験としての CAE 活用─急速充電器の熱設計─
片栁

厚志・古家

成正

スマートインバータの実証試験を
配電ネットワーク試験場で開始
吉井

誠

製品紹介
27

発電所用自立形ガス絶縁計器用変圧器

42

屋外用分割形変流器のラインアップの拡充

43

新形 6 kV 固体絶縁開閉装置（スマート SIS）の開発

45

村上

28

小林

政倫

29

晃一

伊藤

33

忠慶・佐藤

基埈・仲山

IEC61850 適用・デジタル変電所向け
監視制御システム（SAS+BCU+Ry）

成田

36

格・菅原

雅寛

IEC61850 対応配電用変電所遠方監視制御装置

佐藤

40

和彦

47

一男・川俣

陽輝

直樹

成正

満宏・水野

佑樹

IEC61850 のデータ活用
ソリューション（IEC61850 for SQL）

小栗

51

美里・今井

広視野共焦点三次元計測センサ
SCS-10000R1-KN

石原

50

大介・服部

国内初 CHAdeMO 規格 ver2.0 対応
電気自動車用急速充電器

古家

90 リレー内蔵 LR 連動制御装置

前澤

38

雄貴

直紀

東南アジア向けエネマネサービスパッケージ近藤邦彦

6 kV 分路リアクトルの開発

都

35

裕康・佐々木

特高受変電設備監視システム MUDIC-Lite

窪田伸吾

電力の遠隔検針用ソリューション
Cloud-TOSCAM

沢野

伸也・成松

正浩

IP 化装置（2 階層制御システム向けゲートウェイ）

藤澤

光剛・桑原

大輔

トピックス

53

リソルの森における再エネを活用した
日本初の「地産地消システム」の開発

54

四国電力送配電株式会社
北海道電力ネットワーク株式会社への柱上変圧器納入開始

55

マイナス側インタ－ロック適用
配電用遠方監視制御装置（多機能形）
送電用変電所用 IP 対応インタフェース盤

巻頭言

5 Grids の革新による未来社会
石井

英雄 *

Hideo Ishii

早稲田大学・スマート社会技術融合研究機構（ACROSS）では，「脱炭素化（Decarbonization）」，「分散化（Decentralization）」，「デジタル化（Digitalization）」の 3 つの D を理念に据える活動ビジョン ACROSS 2020 を策定した。
「脱炭素化」は，FIT による再エネ拡大，各セクターにおける省エネ政策により進展しているが，2050 年の温暖化ガス排出量 80％削減は出口が見えず，強い意志のもと更なる推進が必要である。
「分散化」は，太陽光発電など再エネ拡大のもと，自動車の電動化，蓄電池の低価格化をはじめ需要家側のエネルギー機器の革新により不可逆に進むもので，その特性を最大限に活かすことが必須である。
「デジタル化」も同様に，ICT の浸透，AI の台頭などにより半ば自発的に進展し諸分野で大きな効用をもたらしているが，その進化は指数関数的であり，将来これを駆使することによる恩恵は計り知れない。
我々は，都市インフラである電気・ガス・水道・交通・通信の 5 つの網を“5 Grids”と称し，上記
3D の視点でのそれぞれの革新と相互の連携による価値創出を支援するとともに，脱炭素・少子高齢化対応を起点に効率化，災害時など有事の行動誘導など，さまざまな政策が求められる自治体行政を支援する観点から，研究開発を推進している。その鍵となるのは，5 Grids が生み出すデータを統合し，予測やシミュレーションを組み合わせた分析を行い，効率的なインフラ整備・運用，災害時のレジリエン
ス確保・向上など，社会コストの低減，市民生活の安全・安心向上の基盤形成に結び付けていくことである。
一例として，我々は JST の未来社会創造事業において，宇都宮市と連携し，グリッドデータバンク
ラボの協力を得て，スマートメーターの過去一年間のデータを解析し，太陽光発電の余剰の時空間分布を可視化した。このようなデータは，今後の電力系統対策や太陽光発電の適切な設置個所，さらには需要の誘致などに活用していける。また，電力消費データに加え，公共交通の運行などのデータ，スマー
トフォンの位置情報を統合し，シミュレーションモデルと組み合わせ，電力・交通・人流を統合的に分析・予測する「時空間マルチダイナミクス予測エンジン」の開発を進めている。再エネの最大活用によ，公共交通のダイヤ運行最適化による「移動ストレスのない都市」に向けた
る「CO2 排出のない都市」
政策立案を支援するツールになると期待している。
このような取り組みは，Society 5.0 が謳う，分野を超えたビッグデータの活用による新たな価値創出の具現化であると考えており，これをさらに進めていくためには，低コストで有効なデータを取得するセンシング，データを統合させるプラットフォーム，分析のアルゴリズムなどの技術開発とともに，関係者がデータ活用の価値を認め，積極的にデータを共有していくマインドセットが重要である。本年，エネルギー供給強靭化の一環で電気事業法が改正され，託送料金制度，計量法の改革や配電ライセンス制導入など，新たな時代に対応した展開，また世界を席巻した新型コロナウイルス感染症拡大の経験からデータ活用の力の再認識など，次のステップへの前進が希求されている。さまざまな関連要素技術と多岐にわたる経験・実績を有する東光高岳が，牽引役の一翼を担うことを大いに期待する。

* 早稲田大学

スマート社会技術融合研究機構・研究院教授

石井英雄
東光高岳技報 Vol.7 2020

1

論

論

文

樹脂モールド構造における機械的強度の解析・評価技術

文

樹脂モールド構造における機械的強度の解析・評価技術
■ 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エポキシモールド製品は導体やコイル，ボルト座などさまざまな部品がモールドされている。通常，内部にモールドされた部品付近には残留応力が発生するため，想定以上の荷重や衝撃が加わった際に破壊の起点となることが多い。
そのため，モールドした部品付近に発生する残留応力の把握と，その残留応力を考慮した機械的強度の解析・評価を行い，事前に開発品の性能を確認することが望ましい。しかし，一般的な線形応力解析から評価した機械的強度は，実際の機械的強度と大きな乖離が生じるといった課題がある。この課題を解決するために，成形プロセスで生じる残留応力の解析や評価方法の改善を行ってきた。
本稿では，これまで構築した技術を活用して，ボルト座が埋め込まれた実器に対して強度解析・評価を実施し，試験結果と比較検証した。その結果，従来からの課題であったエポキシモールド製品の強度解析・評価精度を改善し，効率的な製品設計・開発に活用できることを確認した。

1

はじめに

2

実験方法

エポキシ樹脂は電気絶縁特性や機械的強度が優れてお前述のとおり，エポキシモールド製品はさまざまなもり，電力機器の絶縁材料として広く用いられている。東のをモールドする。そのなかでもボルト座をモールドし光高岳においても，エポキシモールド変成器だけでなた場合，ボルト座周辺は残留応力や熱応力が比較的大きく，さまざまな製品に使用している。エポキシ樹脂のよ

くなりやすいだけでなく，ほかの部品との締結時の締め

うな固体絶縁材料を使用する場合，絶縁耐力だけでな付け力や衝撃の伝搬などにより応力が集中しやすい。そく，十分な機械的強度（以下，強度）を有することを確のため，強度を評価することが特に重要な部位といえる。

認する必要がある。東光高岳が取り扱うエポキシモール

図 1 はボルト座を埋め込んだテストピースの例である。

ド製品は，コイルや導体，接続端子，ボルト締結するた

このようなボルト座を埋め込んだ構造のテストピースに対めのボルト座など，さまざまなものをモールドしていして，図 2 のようにボルトを挿入し，そのボルトをつかんる。このような樹脂モールド構造において，モールドしで破壊するまで引っ張ることで破壊荷重値を把握することた部品近傍には，成形プロセスで生じる残留応力（詳細ができる。しかし，すべての製品に対して同様の試験を行は 3 章に記載）や外気温の変化による熱応力が生じやうことは，製品形状やサイズ，試験機などの制約から容易

すい。さらに，残留応力や熱応力だけでなく，大電流通

でないこともあり，解析により評価できることが望ましい。

電により電磁力が発生する製品や外部から荷重が加わる

このニーズに対応できるように，これまではいくつかのテ可能性のある製品については，エポキシ樹脂が割れない

ストピースを用いて，強度解析・評価にかかわる要素技

ための強度設計が重要となる。

術の基礎検証を進めてきた（1）〜（6）。本稿では，これまで検エポキシモールド製品において，形状変更をする場合

証を進めてきた技術を実器に適用し，強度試験結果と比には金型修正によるコストや期間が相当必要になること

較することで，本解析・評価技術の有用性を確認した。

から，解析・評価技術による強度設計の妥当性確認，手戻り抑制の効果は非常に大きいと考えられる。しかし，前述の残留応力や寸法効果なども考慮する必要があるため，エポキシモールド製品の強度を予測することは容易ではない。さらに，従来の一般的な線形応力解析や評価方法では，実際の強度と大きな乖離を生じることがあり，製品開発を効率化するうえで課題となっていた。そこで筆者らは，残留応力や寸法効果を考慮した解析技術を構築し，エポキシモールド製品の強度を精度良く評価できるようにしてきた（1）〜（6）。本稿では，これまで構築した解析・評価技術を実器に適用し，比較検証した事例を紹介する。
2

東光高岳技報 Vol.7 2020

図1

ボルト座をモールドしたテストピース

樹脂モールド構造における機械的強度の解析・評価技術論

文

キシモールド製品に生じる残留応力のなかでも，「（3）徐冷時に生じる残留応力」が支配的である（5）。次に，残留応力を考慮した状態で荷重をかけ，応力解析を実施する（図 4（4））
。このとき，荷重をパラメータとして複数の解析を実施する。最終的に得られた解析結果から強度評価を実施するが，脆性的な破壊を示す対象によく適用される最大主応力説（最も強い最大主応力値と材料強度を比較する方法）では，強度を精度良く評価することは困難である。本稿では，最大主応力説ではなく，強い最大主応力が発生している範囲も考慮して破壊確率を（4）算出し，強度評価を実施する（図 4（5））
。

図2

3
3.1

強度試験

解析方法
成形プロセスにおける樹脂の挙動と応力の変化

前述のとおり，エポキシモールド製品の強度を評価す

3.3

徐冷時の残留応力解析方法，破壊確率計算方法

本節では，強度評価を実施するうえで特に重要となる
徐冷時の残留応力解析，応力分布を考慮した破壊確率計
算について記載する。これ以外の計算方法については前報（6）を参照されたい。

るためには，残留応力を把握する必要がある。残留応力を解析するうえでは，成形プロセスにおける樹脂の挙動●

徐冷時の残留応力解析を考慮することが重要である。図 3 は一般的なエポキシ

徐冷時の応力解析は，図 3 で示したように，成形品のモールド製品の成形プロセスと残留応力の変化につなが

温度低下による熱収縮と応力緩和を考慮する必要がある。

る樹脂挙動を示したものである。一次硬化から徐冷のプ

熱収縮量の計算には線膨張係数が必要となるが，徐冷ロセスにおいて，硬化収縮や応力緩和，熱収縮といった現プロセスにおける温度範囲において樹脂の線膨張係数も象が生じ，時々刻々と残留応力が変化する。硬化収縮は変化する。本解析では，線膨張係数の温度依存性も考慮

エポキシ樹脂の硬化反応に伴い発生するため，樹脂の硬している。

化反応と体積変化の関係を把握しておく必要がある。また，応力緩和は樹脂の粘弾性特性 注 1）に起因するが，本特応力緩和については，一般化 Maxwell モデル（7）（8）とよばれる次式で計算する。

性はきわめて強い温度依存性を示す。したがって，各成形プロセスの温度変化を考慮した粘弾性特性が必要とな（1）る。熱収縮を決定するエポキシ樹脂の線膨張係数についても温度依存性がある。これらの非線形性を考慮した解析を実施することで残留応力を把握することができる（5）。
3.2

ここで，G
（t）
：緩和弾性率，t：緩和時間，G∞：t = ∞に

機械的強度の解析・評価手順

本稿で実施した強度の解析・強度評価手順を図 4 に示す。3.1 節に記載したとおり，各成形プロセスにおける残留応力の変化を解析する（図 4（1）
 ～ 
（3）
）
。残留応
力は各プロセスで時々刻々と変化するが，最終的にエポ

図3

エポキシモールド機器の成形プロセスと応力変化

図4

強度の解析・評価手順
東光高岳技報 Vol.7 2020

3

論

文

樹脂モールド構造における機械的強度の解析・評価技術

おける弾性率，Gi：各項の弾性率，τi：各項の緩和時間，お，対称性があるため 1/2 モデルとした。前述のように，

a（T）：シフトファクター，T：樹脂温度，n：Maxwell モ
T

残留応力を解析した後に，ボルト座に引張荷重をかけた

デルの項数

応力解析を実施している。また，引張荷重値をパラメー

一般化 Maxwell モデルは高分子材料に顕著にみられタとして，各荷重値に対する破壊確率を求めている。

る粘弾性特性を表すモデルであり，時間の経過とともに緩和弾性率 G（t）が低下することで応力緩和を表現する。
緩和弾性率の変化は，G∞ ，Gi ，τi ，a（T）の各係数にT

4.2

従来の解析・評価技術の問題点

図 5 に示したモデルに対して，従来の解析・評価技

よって決まる。本解析では，動的粘弾性測定 注 2）より得術，すなわち，線形熱応力解析で残留応力を求め，最大られた結果から各係数を求めている。

主応力説で評価する方法を用いた場合，実際の 50％破壊荷重値と 2 倍の相違が生じるという問題があった。

●

応力分布から破壊確率計算
最大主応力説とは異なり，ある特定の点における応力4.3

本解析・評価技術の妥当性および有用性

値だけで評価するのではなく，最大主応力の分布から，

図 6 に，徐冷時における残留応力の解析結果を示す。

最弱リンクモデルにもとづき破壊確率を計算する。最弱

同図には徐冷時の温度変化を併記しているが，温度は線

リンクモデルとは，複数の輪で構成される鎖の強度は最形的に低下しているのに対して，エポキシ樹脂の残留応も強度の低い輪が決定づけるという考え方であり，輪の力は線形的には変化しない。これは粘弾性特性に起因す数が多いほど鎖の破壊確率は高くなる。脆性材料の破る応力緩和が生じるためであり，徐冷することで 6 時

壊を表現するモデルとして知られており，ワイブル分

間程度まで残留応力の増加を抑制している。このような

布

残留応力の挙動は，一般的な線形熱応力解析で把握する

（9）
（10）

にしたがう。本評価方法では，輪の数を評価対象の体積に置き換え，寸法効果を考慮した強度評価を行っている。具体的な強度評価手順を以下に示す。

ことはできない。
図 7 に，残留応力を考慮した状態で引張荷重をかけた応力分布の解析例を示す。なお，エポキシ樹脂の応力分（ⅰ）最大主応力分布から，各要素を代表する応力値

布がわかるようにボルト座は非表示にしている。はじめ

σi を求める。下添え字の i は要素番号を表す。
（ⅱ）各要素の信頼度 Ri を次式より求める。

に述べたように，ボルト座近傍に応力集中していることがわかる。各引張荷重値に対して図 7 のような応力分布（2）

ここで，Vi は各要素の体積，V0 は基準体積，m，σu ，
σ0 はワイブルパラメータとよばれ，それぞれ形状パラ
メータ，位置パラメータ，尺度パラメータである。
（ⅲ）す べての要素が健全である確率 R tot から，解析
対象の累積破壊確率 F を求める。
（3）

ここで，n は解析対象の要素数である。
以上のように，本解析・評価方法は，エポキシ樹脂の非線形性を考慮して正確な残留応力を求め，最終的に得

図5

解析モデル（1/2 モデル）られた応力分布から寸法効果を考慮して破壊確率を求める方法である。本解析・評価方法を実器に適用し，妥当性を検証した結果を次章で紹介する。

4

実器への適用結果

4.1

評価対象および解析モデル

強度評価の対象とする実器のうち，特に強度評価で重要となる部位を抽出し，図 5 のようにモデル化した。な4

東光高岳技報 Vol.7 2020

図6

徐冷時における残留応力の変化

樹脂モールド構造における機械的強度の解析・評価技術論

文などが抑制されるのはもちろんのこと，金型修正に要するコストや期間などの抑制にもつながると考えている。
本稿ではエポキシモールド製品の機械的強度に焦点をあてたが，お客さまの要求に応える製品をスピーディに提供するためには，開発品に要求されるさまざまな性能を試作前に解析・評価することが重要である。今後も効率的な製品開発に必要な解析・評価技術を構築し，設計・製造プロセスの改善に貢献できるよう努めていきたい。
■参考文献
図7

残留応力 + 引張荷重の応力分布

図8

実器の強度評価結果

を求め，その応力分布と体積から破壊確率を計算した結果が図 8 である。図 8 には，評価対象である実器の強度試験結果を併記している。同図より，高荷重側の破壊確率分布に多少の相違はあるものの，50％破壊荷重値
や大まかな傾きなどは試験結果とよく一致しており，精度の良い解析・評価ができていると判断する。
以上のように，従来の課題であったエポキシモールド
製品の機械的強度の解析・評価技術を改善したことで，実器の設計・開発に十分活用できる解析・評価技術を構
築できた。

5

おわりに

本解析・評価技術の特長は，エポキシモールド製品の成形プロセスを加味した残留応力を求めていること，残留応力を考慮した状態で外部荷重をかけて，その応力分
布から破壊確率を計算しているところにある。これまで，それぞれの要素技術について基礎検証を実施してきたが，（1） 滝澤明広，森佑介，大竹美佳：「エポキシモールド
機器の最適設計に向けた硬化ひずみ解析」，東光高岳技報，
No.1（2014）（2）森佑介，滝澤明広，吉谷彰倫：「エポキシモールド機器における硬化条件の最適化」，東光高岳技報，No.2（2015）（3）滝澤明広，森佑介：「エポキシモールド機器の最適設計に向けた応力緩和解析」，東光高岳技報，No.3（2016）（4） 森佑介，滝澤明広：「エポキシモールド機器の構造最適設計に向けた機械的強度の評価方法」，東光高岳技報，No.4（2017）（5） 滝澤明広，森佑介：「エポキシモールド機器の最適設計に向けた残留応力解析の検証」，東光高岳技報，No.5（2018）（6）森佑介，滝澤明広：「エポキシモールド機器の構造および成形プロセスの最適化に向けた解析評価技術」，東光高
岳技報，No.6（2019）（7） 株式会社メカニカルデザイン：「粘弾性解析における 諸 問 題（ そ の 1 Maxwell モ デ ル の 基 本 的 な 性 質 ）」，Mech D&A News, vol.2005-2（2005）（8）株式会社メカニカルデザイン：「粘弾性解析における諸 問 題（ そ の 3 一 般 化 Maxwell モ デ ル の 同 定 ）」，Mech D&A News, vol.2005-4（2005）（9）W. Weibull：「A Statistical Distribution Function ofWide Applicability」J. Appl. Mech., Vol.18（1951）（10）坂田勝：「ぜい性材料の破壊の統計的扱い」，精機学
会誌，Vol.39，No.11（1973）■語句説明
注 1）粘弾性特性：力を加えると瞬時に変形する弾性体としての性質と時間をかけて変形する粘性体としての性質を合わせた特性
注 2）動的粘弾性測定：試料に正弦波を与えた際の応答の遅れを測定するもの

本稿では，各要素技術を組み合わせて実器に適用した。
また，強度試験結果と比較し，本解析・評価技術の妥当性を検証した。その結果，従来の課題であったエポキシ
モールド製品の強度評価を精度良く行うことができ，効率的な製品設計に資する技術であることを確認できた。
本技術をエポキシモールド製品開発の初期段階から利用することで，適切なモールド製品形状や製造プロセスの導出に活用できる。これにより，設計変更や試作回数

森佑介

技術開発本部技術研究所解析・試験技術グループ所属

滝澤明広

技術開発本部技術研究所解析・試験技術グループ所属

東光高岳技報 Vol.7 2020

5

論

論

文

シールド付連続円板巻線の油浸要素モデルによる雷インパルス絶縁特性

シールド付連続円板巻線の油浸要素モデル
による雷インパルス絶縁特性文■ 吉村■ 智萌髙野裕基

Tomoaki
Hiroki
Yoshimura
Takano■■酒髙
井野 崇行
裕基

Takayuki
Hiroki Takano
Sakai

■ 髙
尾野
崎 裕基
卓也

HirokiTakuyaTakanoOzaki

前報（1）では，油入変圧器巻線における主要構成要素であるターン間およびセクション間の絶縁特性について，一般的な連続円板巻線を対象に電界を用いた評価を報告した。今回は耐サージ性を高めたシールド付連続円板巻線を対象に評価を実施した。この巻線は，連続円板巻線にシールド用の電線をいっしょに巻き込んだ構造である。この巻線の絶縁特性を評価するためには，要素モデル試験やシミュレーションなどによって，電位分布の把握および電界評価が必要である。そこでまず，電位分布解析を実施して巻線内の電位分布を把握した。そして，そこで得られた電位分布にもとづき要素モデル試験を実施し，絶縁特性の電界評価を実施した。その結果，放電特性は主電線とシールド用の電線間および主電線とプレスボードスペーサ間に形成されるくさび状ギャップ 注 1）の電界に着目することで評価ができることを確認した。

1

径方向に巻回した電線のブロックをセクションと呼び，はじめにこれを上下に重ねたときの電線間がセクション間であ前報（1） では，油入変圧器巻線における主要構成要素る。図 1 のように主電線間にシールド電線を挿入するであるターン間およびセクション間の絶縁特性についことで主電線とシールド電線の静電容量が加わり，巻線て，一般的な連続円板巻線を対象に電界を用いた評価を内の静電容量を大きくでき，振動抑制効果を得ている。
この巻線の絶縁特性を評価するためには，主電線およ報告した。
今回は耐サージ性を高めたシールド付連続円板巻線（以びシールド電線に発生する電位を把握する必要がある。

下，シールド巻線）を対象に評価を実施した。この巻線は一般的に電位分布の解析モデルは 2 セクションを 1 ブ

シールド用の電線（以下，シールド電線）を挿入することロックとすることで要素数を抑えている（3）。この方法

で巻線内の直列静電容量を大きくし，その効果で巻線内

では各電線の電位が得られず，シールド電線の電位を把に侵入したサージの振動を抑制し，耐サージ性を高めてい握することができない。そこで，各電線を解析するためる。この巻線の絶縁特性を評価するためには挿入したシーに，回路定数の算定方法，等価回路を検討し，電位分布

ルド電線を加味した絶縁特性を評価する必要がある。そこ

解析にてシールド電線の電位を把握する。

でまず，電位分布の解析に必要な等価回路および回路定数の算定方法を検討し，電位分布解析の精緻化を図った。
そして，そこで得られた電位分布にもとづいた要素モデル
にて雷インパルス試験を実施し，絶縁特性の電界評価を実施した。本稿ではこの一連の検証について報告する。

2

電位分布

図1

通常運転時の変圧器巻線において，印加端から終端まで均一に電圧分担されている。そこに雷サージのような

2.1

シールド巻線断面

回路定数の妥当性評価

急峻な高電圧が侵入すると，印加初期は巻線の印加側で回路定数の妥当性は，設計寸法から理論計算にて算出

電圧分担が大きくなり，振動しながら減衰し，通常運転

した計算値と，巻線インピーダンスの周波数特性を用い時の均一な電圧分担に戻る。

た実測値を比較することで評価した。なお，高周波領域

電位振動を抑制するためには，巻線内の静電容量を大きくすることが有効である。電位振動が特に大きくなる印加側を部分的に改善できるコンデンサ・カップリ
ング・シールド（数 MHz 以上）での抵抗成分は，インダクタンス成分に比べごくわずかなため無視した。
計算値と実測値を比較した結果を表 1 に示す。L はと呼ばれるシールド巻線方式がある。

インダクタンス，Cp は巻線と対地間の並列静電容量，

今回検討したシールド巻線は，この巻線方式をさらにCs は巻線内の直列静電容量（径方向および軸方向の各簡素化し，2 セクションごとにシールド電線を挿入する

電線間の直列静電容量の合成静電容量）である。表 1

巻線方式とした。図 1 にシールド巻線の断面図を示す。

より各回路定数の計算値に対する実測値の差は 10％以

図 1 中の〇印が主電線で，□印がシールド電線である。

下であり，回路定数の算出方法の妥当性を確認した。

（2）

6

東光高岳技報 Vol.7 2020

シールド付連続円板巻線の油浸要素モデルによる雷インパルス絶縁特性

表1

回路定数の計算値と実測値の比較

計算値／実測値の比率

論

文た。図 3 中の電線①～③は，図 2 中の電線①～③と同

L

Cp

Cs

104%

91%

90%

一位置を示す。
（3）電位振動波形
図 2 を用いた実測および図 3 を用いた解析による，各電線の対地間，各電線間の電位振動波形を図 4 に示

2.2等価回路の妥当性評価

す。印加電圧の最大値を 100％として規格化した値で等価回路の妥当性は，電位振動の解析波形と実測波形示す。実線が実測結果で，破線が解析結果である。図 4を比較することで評価した。解析波形は，2.1 節で検討

より，波形の立ち上がり，ピークの位置，波形の立ち下した回路定数と今回検討した等価回路を用いて電位振動がりの形状がおおむね一致したものの，解析波形に短い解析した波形である。実測波形は，実規模のシールド巻

周期の振動が重畳した。これは等価回路に抵抗がないこ

線を用いて測定した波形である。

とで振動が際立ったものと考える。またピーク値につい（1）検証に使用した実規模シールド巻線ては，いずれの波形においても 1％以内の差で一致して

図 2 に検証に使用した実規模シールド巻線を示す。
実規模シールド巻線の構成は，検証対象の実規模シール

おり，この程度の差であれば実用上問題ないと考える。
よって，今回検討した等価回路の妥当性を確認した。

ド巻線と内径側に金属製シリンダを配置し，内径側巻線との静電容量を模擬した。図 2 中の巻線上部口出し線に標準雷インパルス波形（1.2/50μs）を印加する構造とし，金属製シリンダおよび巻線下部口出し線を接地する構造とした。
（2）等価回路
図 3 に図 2 の実規模シールド巻線の印加端 2 セク
ション分の等価回路を示す。この 2 セクション分を積み重ねて巻線全体の等価回路を構成した。図 3 より，隣り合った電線は静電容量で結合し，巻回している電線（a）対地間電位は自己インダクタンスで結合した。シールド巻線と金属製シリンダ，シールド巻線と対地は静電容量で結合し（b）電線間図4

2.3

電位振動波形

シールド電線の電位

図 4 の実測と解析の電位振動波形の 1μs における値
図2

図3

実規模シールド巻線

シールド巻線の等価回路

を初期電位分布とし，図 5 に示す。図 5 よりシールド

図5

初期電位分布
東光高岳技報 Vol.7 2020

7

論

文

シールド付連続円板巻線の油浸要素モデルによる雷インパルス絶縁特性

電線の電位は隣接する主電線との電位差が約 3％で，主て，負極性雷インパルス波形（−1.2/50μs）にて試験

電線のセクション間が約 6％であった。よって，主電線を実施した。試験は，想定した絶縁破壊電圧の 50％のセクション間の電位差を 100％とするとシールド電線

から 5 kV ステップで電圧印加し，部分放電開始電圧の電位は約 50％であることがわかった。

（PDIV），絶縁破壊電圧（BDV）を測定した。部分放電
は，接地線に流れる印加時の充電電流を打ち消して測定

3

要素モデル試験する差動検出法（3） にて測定した。絶縁油は鉱油を使用し，試験前に浄油し真空注油した。

2.3 節で得られたシールド電線の電位を印加できる要素モデルを検討し，要素モデル試験にて絶縁特性を取得する。
3.1

シールド巻線の要素モデル

シールド巻線を模擬した要素モデル（以下，要素モデル）を図 6（a）に示し，この要素モデルの断面図を
図 6（b）に示す。上側の主電線に 100％の電圧（以下，100％電圧），下側の主電線を接地とし，シールド電線には 50％の電圧（以下，50％電圧）を印加できるモデルとした。上下の電線間にはプレスボードスペーサ（以下，PB スペーサ）を挟み固定した。パラメータは被覆の厚さ
とした。
図7

3. 2

試験回路

試験方法

試験回路を図 7 に示す。雷インパルス発生器を用い

3.3

要素モデル試験結果

要素モデルの試験結果を図 8 に示す。前報のセクション間モデルにおいて，BDV と PDIV が同等であることが確認されている。今回実施した試験の結果，要素モデルの BDV は前報のセクション間モデルの BDV とよく一致したものの，要素モデルの BDV の約 60％で PDIVが測定された。要素モデルの PDIV の傾きは，前報のターン間モデル PDIV，セクション間モデル BDV と一致した。これらのことから，部分放電は主電線とシール
ド電線間および主電線と PB スペーサ間のくさび状の油ギャップで発生し，セクション間の油が橋絡する電界に（a）要素モデル外観至ることで絶縁破壊すると考える。

（b）要素モデル断面（A-A 断面）

図68

シールド巻線を模擬した要素モデル

東光高岳技報 Vol.7 2020

図8

試験結果

論

シールド付連続円板巻線の油浸要素モデルによる雷インパルス絶縁特性

表24電界解析評価4.1

要素モデルの電界解析成されたくさび状ギャップの最弱点部となる角度での電界で評価できることがわかっている（1）。最弱点部の角PDIV 時電界

度はくさび状ギャップの接触点から dV/dg = 0 を満たす点である。今回もこの部分に着目して，電界にて評価を実施する。
図 9 に電界解析結果の一例を示す。主電線の印加条

各電界解析結果
電界の評価点被覆
枚数

前報にて，ターン間，セクション間の絶縁特性は，形BDV 時電界件は試験で得られた PDIV および BDV とし，シールド

文

点A

点B

点C

点D

5枚

1.04

1.18

0.45

0.99

10 枚

0.84

1.01

0.30

0.98

12 枚

0.70

0.87

0.24

0.88

5枚

1.55

1.75

0.67

1.47

10 枚

1.11

1.34

0.40

1.30

12 枚

0.98

1.22

0.34

1.23

電線の印加条件はその 50％値とした。

単位：p.u.

主電線とシールド電線の間に形成されるくさび状
ギャップの接触点から dV/dg = 0 を満たす点が点 A お
よび点 B である。主電線またはシールド電線と PB ス
ペーサの間に形成されるくさび状ギャップの接触点から

dV/dg = 0 を満たす点が点 C および点 D である。

5

おわりに

今回，電位振動解析の結果および，要素モデル試験の結果を用いて，シールド巻線の雷インパルス絶縁特性を評価した。その結果，部分放電特性は主電線とシールド
電線間および主電線と PB スペーサ間のくさび状ギャップの電界で評価することができることがわかった。
今回の検討によって，電界解析を用いてシールド巻線の雷インパルス絶縁特性を評価することができた。引き
続き，より信頼性の高い製品開発に繋げていきたい。
■参考文献

図9

4.2

電界解析結果

電界解析での評価結果

表 2 に各被覆枚数における各部位の電界を示す。表（1）酒井崇行，吉村智萌，岩井良：「変圧器巻線の油浸要
素モデルによる雷インパルス絶縁特性の評価方法の検討」，
東光高岳技報 No.6（2019）（2）森山昌和：「大容量変圧器における最近の諸問題」，日
立評論 1968 年 2 月号（1968 年）（3）電気学会：「繰返しインパルスにおける部分放電計測とインバータサージ絶縁」，電気学会技術報告，第 1218 号（2011）

2 の各電界値は，前報のターン間 PDIV 時の電界値で規格化した値である。
前報のターン間モデルの PDIV 時の電界と今回の要素
モデルの PDIV 時の電界を比較すると点 B および点 D
において同程度であった。このことから部分放電は，主電線とシールド電線間および PB スペーサと主電線間の■語句説明
注 1）くさび状ギャップ：本稿では，電線と電線または電線と絶縁物間に形成される V 字または三角形の形状をした
微小ギャップのこと。その部分では，一般的に放電しやすいとされている。

くさび状ギャップで発生し，前報同様にくさび状ギャップの電界で評価することができると考える。
前報で，セクション間 BDV 時の電界値およびターン
間 PDIV 時の電界値が被覆枚数によらずほぼ同じ値であることが確認されている。しかし，今回の要素モデルのBDV 時の電界は，被覆枚数が増加するにつれ低下する傾向が得られ，前報のターン間 BDV 時の電界と似た傾向であった。また，図 8 の試験結果においてもターン間モ
デル BDV と要素モデル BDV の傾きが一致しており，この傾向は被覆の破壊強度が影響したものと考えられる。

吉村

智萌

酒井

崇行

尾崎

卓也

 術開発本部 技術研究所
技
解析・試験技術グループ 所属
 術開発本部 技術研究所
技
解析・試験技術グループ 所属
 術開発本部 技術研究所
技
解析・試験技術グループ 所属

東光高岳技報 Vol.7 2020

9

論

文

論

2019 年度 VPP 実証への取り組み（DR shifTer の改良）

文

2019 年度 VPP 実証への取り組み（DR shifTer の改良）
■ 細■
谷髙野
雅樹裕基 ■ ■中山髙野匡 裕基Masaki
Hiroki
HosoyaTakano

■
■髙
田野
中 裕基
晃司

Tadashi
HirokiNakayma
TakanoHirokiKoji Tanaka
Takano

東光高岳では 2017 年度に東京電力ホールディングス（株）および東京電力エナジーパートナー（株）（以下，東電EP）が考案した手法を利用して，蓄電池などのリソースをメーカや機種に依存せず，遠隔・統合制御する機器，DR 制御装置（DR shifTer）を開発した。東光高岳は DR shifTer を用い，2017 年度，2018 年度の VPP 実証試験に東電 EPとともに参加してきた。VPP 実証試験は 2021 年度以降に開始する需給調整市場に向けて技術実証，制度的課題の洗い出しを行っている。2019 年度でも技術実証の課題が設けられ，課題に対応するため DR shifTer の改良を実施した。
本稿では 2019 年度 VPP 実証試験の内容と実証試験に向けた DR shifTer の改良内容，および，VPP 実証試験での成果を説明する。

1

はじめに

近年，太陽光発電や蓄電池，電気自動車など，需要家側に導入される分散化された小規模エネルギーリソース

ニューを比較したものを示す。2019 年度は 2018 年度と同様に三次調整力①と三次調整力②に参加した。両メ
ニューにおいて，2018 年度との違いは次のとおりである。（黄色の個所が変更個所）の普及が進んできた。需要家が有するエネルギーリソー

・1 分単位での指令値変更が必要

スのひとつひとつを束ね，遠隔・統合制御すること（デ・DR の持続時間が 3 時間

マンドレスポンス（DR））で，電力の需給バランスを調・ベースライン 注 2）の計算は独自方式でも可整する仕組みを「仮想発電所 : バーチャルパワープラン

・成功判定基準の変更

ト（VPP）」とよぶ。

上記のうち，指令値変更および DR の持続時間につ

各需要家が持つリソースの中でも，蓄電池は充放電がいて，DR shifTer の改良が必要となった。なお，ベーでき，気候に左右されることもないため，VPP での調

スラインの計算は 2018 年度までは DR shifTer にて計

整力としての期待が大きい。しかし，既存の蓄電池シス

算をしていたが，2019 年度はリソースアグリゲータ

テムを遠隔からの DR に対応させるためには，メーカや（RA）注 3） が計算をしている。また，成功判定基準につ

機種ごとに異なる改造が必要となり，多くの費用と労力

いては次節にて説明する。

を必要とする。
そこで，東京電力ホールディングス（株）および東京電力エナジーパートナー（株）（以下，東電 EP）では，蓄電池などのリソースをメーカや機種に依存せず，遠隔から DR 制御をする手法を考案した。東光高岳ではこの技術を実現するための機器，DR 制御装置（DRshifTer）を 2017 年度に開発した。その DR shifTer を用い，2017 年度，2018 年度の VPP 実証試験 注 1） に東

表1

VPP 実証試験メニュー

三次調整力①

項目2018 年度

2019 年度

指令値変更あり（15 分単位）あり（1 分単位）

応動時間

15 分

15 分

持続時間

1 時間（東電 EP 担当分）

3 時間

High 4 of 5（当日調整あベースラインり）または事前計測

アグリゲータが独自に計算

DR の制御目標値に対して制御指示量の± 10％以内

DR の制御目標値に対して入札量の± 10％以内

成功判定基準電 EP とともに参加してきた。
表2

VPP 実証試験は VPP 構築に向けた技術実証，制度的VPP 実証試験メニュー

三次調整力②

課題の洗い出しを行っており，2019 年度も実施された。

項目2018 年度

2019 年度

本稿ではこの 2019 年度 VPP 実証試験の内容を説明し，

指令値変更あり（30 分単位）あり（30 分単位）

応動時間

45 分

45 分

持続時間

1 時間（東電 EP 担当分）

3 時間

試験課題を達成するために改良した DR shifTer の改良
点と DR shifTer を使用した VPP 実証試験の結果について述べる。

High 4 of 5（当日調整あベースラインり）または事前計測

アグリゲータが独自に計算

DR の制御目標値に対して制御指示量の± 10％以内

DR の制御目標値に対して入札量の± 10％以内

成功判定基準2
2.1

2019 年度 VPP 実証について
VPP 実証試験メニュー

表 1，表 2 に 2018 年度と 2019 年度の VPP 実証メ
10東光高岳技報 Vol.7 2020

2.2

成功判定基準VPP 実証試験の評価には滞在率を使用する。滞在率

2019 年度 VPP 実証への取り組み（DR shifTer の改良）

は成功判定基準（DR の制御目標値に対して入札量の ±10％以内）による成功回数をもとに，以下の式で求め論文

以下に示す。
・成 功判定は受電電力（kW）の 1 分平均値（三次調
整力②の場合は 30 分平均値）が制御目標値に対しられる。
の数 × 100て入札量の ±10％以内に収まっていれば可とする。

成功判定基準について，図 1，図 2 にて説明する。

・制御対象時間内に変更指示があった場合は，変更指滞在率［％］＝ 成功回数／ DR 実施コマ

注 4）

2018 年度では制御指示量の ±10％以内に実績値を収め示された時間から，実際に指令値変更する時間までることで制御成功と判断していた。しかし，2019 年度

は，1 分平均値（三次調整力②の場合は 30 分平均では，制御目標値に対し，入札量の ±10％以内に実績値値）の受電電力（kW）が現在および指令値変更後を収めることで制御成功と判断するように変更された。

の制御目標値に対して入札量の ±10％を含めた上下三次調整力①と三次調整力②の制御成功の判定条件を範囲に収まっていれば可とする。

図1

成功判定基準（三次調整力①）（出典：SII 公開データ）

図2

成功判定基準（三次調整力②）（出典：SII 公開データ）※（一社）環境共創イニシアチブ

平成 31 年度 VPP 事業共通実証仕様書 Ver.1.0 より引用

東光高岳技報 Vol.7 2020

11

論

文

3

DR shifTer の改良内容

3.1

2019 年度 VPP 実証への取り組み（DR shifTer の改良）

整力①と②の 2 種類ある。
表3

指令値変更処理の改良

2019 年度 VPP 実証試験メニュー

項目

三次調整力①相当（下げ DR）

三次調整力②（下げ DR）

指令値
変更あり（1 分単位）あり（30 分単位）

しかし，2019 年度の VPP 実証試験では固定の枠組

反応時間

15 分

45 分

みではなく，DR 期間中であれば，1 分単位で変更する

持続時間

ことができるようにしなければならない。

ベース
ライン

2018 年度までの VPP 実証試験における指令値変更
は固定の枠組み（15 分間，時計 0 分起点）で実施していた。

DR shifTer は指令値変更指令を RA から OpenADR 注 5）
通信で受信する。OpenADR による指令値の通知方式および指令を受信したときの DR shifTer の処理を改良した。

実施日

3.2

成功判定
基準

DR の持続時間処理の改良

2018 年度までの DR の持続時間は 1 時間固定であっ3 時間
アグリゲータが独自に計算・2019 年 12 月 3 日， ・2019 年 12 月 17 日，
12 月 10 日
12 月 24 日
・2020 年 1 月 15 日， ・2020 年 1 月 23 日，
1 月 21 日
1 月 28 日
DR の制御目標値に対して入札値の± 10％以内※詳細は図 1，図 2 参照のこと。

た。2019 年度は DR の持続時間が 3 時間となったことから，DR の持続時間が 30 分～3 時間の間であれば実施できるように機能の改良を行った。

4.2

VPP 実証試験結果

2019 年度の VPP 実証試験の結果について，以下の確認を行った。

44.1・指令値変更に対する応答性能の結果

VPP 実証試験の結果

・滞在率の結果
2020 年 1 月 15 日に実施された三次調整力①の DR

VPP 実証試験概要

東 電 EP は，2019 年 12 月 3 日～2020 年 1 月 28 日に実施された VPP 実証試験へ参加した。VPP 実証試験

shifTer の制御結果（制御した需要家全体をまとめたもの）を図 4 に示す。

のシステム構成を図 3 に示す。DR shifTer が設置され

図 4 には需要家の受電電力，制御目標値を表示してている 5 個所の需要家の電源リソースを制御し実証をいる。また，制御目標値をもとに目標上下限値を示して行った。また，VPP 実証試験のメニューを表 3 に示す。

いる。この目標上下限値の間に受電電力がどのくらい

DR shifTer が参加する VPP 実証試験メニューは三次調入っているかが滞在率になる。

図312

東光高岳技報 Vol.7 2020

VPP 実証試験

システム構成2019 年度 VPP 実証への取り組み（DR shifTer の改良）

図4

DR shifTer

図5

ディネータ（AC）

文

実証試験の結果一例（三次調整力①）

需要家 M での指令値変更実績

なお，滞在率の計算についてはアグリゲーションコー
注 6）

論からの指令以外で，RA 独自の制

御量調整の指令値変更がある。

4 にまとめた。（黄色の個所が指令値変更個所）
この日の需要家 M の実績を図 5 に示す。表 4 の指令
値の番号を図 5 の該当する時間帯に当てはめてみると，

DR shifTer としては，実績値が RA から通知される

DR shifTer は指令どおりに制御を行い，多くの時間で制御目標値に対して入札量 ±10％以内に収まる場合を受電電力が入札量の ±10％以内に収まることが確認でき成功と定義し，滞在率を求めた。

る。このように，VPP 実証試験において，指令値変更に（1）指令値変更に対する応答性能の結果対する制御の応答性能は良好であることが確認できた。

VPP 実証試験の結果から 2019 年度 DR shifTer へ機（2）滞在率の結果能追加した 1 分単位での指令値変更について応答性能

次に滞在率について確認をした。図 4 の実績値を確を確認した。ここでは，例として 2020 年 1 月 15 日の認すると，2019 年度の改良点である 1 分単位の指令値

需要家 M を挙げる。この日，需要家 M では 7 回の指令

変更を実施しても，滞在率が約 91％であった。

値変更が行われ，最終的に指令は 13 個に分割されてい2019 年 度 の 実 証 試 験 で は，AC 全 体 の 滞 在 率 が 約る。RA から DR shifTer が受信したイベント情報を表

80％であったことから，DR shifTer は，十分な性能を東光高岳技報 Vol.7 2020

13

論

文

2019 年度 VPP 実証への取り組み（DR shifTer の改良）た。

有しているといえる。
表4

各改良事項の動作検証を完了し，2019 年度の VPP

指令値変更状況

No. DR 制御目標値

DR 期間 指令値開始 指令値終了

04514.4

30 分間

12:00

12:29

1

4488

15 分間

12:30

12:44

2

5288

15 分間

12:45

12:59

3

5030

11 分間

13:00

13:10

4

5130

5 分間

13:11

13:15

5

5149

9 分間

13:16

13:24

6

5342

5 分間

13:25

13:29

7

5336

30 分間

13:30

13:59

8

5280

16 分間

14:00

14:15

9

5276

5 分間

14:16

14:20

10

4280

9 分間

14:21

14:29

11

4174

11 分間

14:30

14:40

12

5174

19 分間

14:41

14:59

5

今後の課題

2019 年度実証試験を実施した結果，自然 DR 注 7） が多く発生していた。今回の VPP 実証試験では，自然DR になるパターンに同一の DR 実施コマ内で受電電力の変動が大きい場合，DR 実施時間帯で当日調整 注 8）以上の受電電力の変動がある場合であることがわかった。
これらが発生する理由の一つとしてベースラインの計算が現状 30 分ごとになっていることが考えられる。同一 30 分の DR 実施コマ内に受電電力の変動が大きい時実証試験でも一定の成果を収めた。特に DR shifTer が1 分単位での指令値変更にも対応できることが確認できた。今後は，2021 年の市場化へ向け，さらなる精度向上を目指す所存である。
■語句説明
注 1）VPP 実証試験：「需要家側エネルギーリソースを活用したバーチャルパワープラント構築実証事業」において，工場や家庭などが有するエネルギーリソースを VPP として機能させることで，電力の需給調整に活用する実証を行うことを目的とする実証試験。
注 2）ベースライン：DR の要請がなかった場合に想定される電力需要量。
注 3） リソースアグリゲータ（RA）：需要家と VPP サー
ビス契約を直接締結してリソース制御を行う事業者。
注 4）DR 実施コマ：DR を実施している期間を三次調整
力①は 1 分ごと，三次調整力②では 30 分ごとに区切った区間。
注 5）OpenADR：電気の需要と供給のバランスをとるために，システム間の通信により，RA が自動的に需要家側のエネルギー機器を制御する自動 DR（ADR：AutomatedDemand Response）のためのプロトコル。
注 6） アグリゲーションコーディネータ（AC）：RA が制
御した電力量を束ね，一般送配電業者や小売電気事業者と直接電力取引を行う事業者。
注 7） 自然 DR：DR の制御目標値より，需要家の受電電力が少なく，節電制御ができない状態。
注 8）当日調整：ベースラインを計算する際に，使用される値。DR 開始時刻の 4～1 時間前の電力量の平均値などを
当日補正値としてベースラインに加算する。

間帯（昼休憩や工場の稼働停止時間）があると，自然DR が発生するリスクが高くなる。対策として，30 分
より短い時間でのベースラインの算出や，時間帯により当日調整のある計算方法と当日調整のない計算方法を使いわけるなどの工夫が必要であると考えられる。

6

まとめ

蓄電池などのリソースを DR 制御する DR shifTer を2019 年度の VPP 実証試験に適用するために改良を行っ

14

東光高岳技報 Vol.7 2020

細谷

雅樹

中山

匡

田中

晃司

技術開発本部

技術開発本部

技術研究所

ICT 技術グループ

所属

技術研究所

ICT 技術グループ所属

 京電力エナジーパートナー株式会社
東
販売本部 法人営業部 所属

次世代ナノ結晶軟磁性材料の変圧器鉄心への適用

論

文

次世代ナノ結晶軟磁性材料の変圧器鉄心への適用

論

文

■ 出■
井髙野
和弘裕基■ 栗■原 髙二三夫
野 裕基 ■ 須
■永
髙野善則
裕基
Kazuhiro
Hiroki
Idei
Takano FumioHiroki
Kurihara
TakanoYoshinori
Hiroki Sunaga
Takano次世代ナノ結晶軟磁性材料ナノメット（NANOMET Ⓡ，以下，ナノメット）は，優れた軟磁気特性を有する磁性材料である。ナノメットは，材料レベルでは飽和磁束密度が高いため，変圧器に適用した場合，超高効率変圧器鉄心に使用される Fe 基アモルファス合金に対して鉄心断面積を小さくすることが可能であり変圧器全体としてコンパクト化が図れるといった特長を持つ。さらに無負荷損が低いため，高効率変圧器に使用される方向性電磁鋼板と比較して変圧器の低損失化が図れるといった優位性が挙げられる。一方その優れた軟磁気特性を発現させるためには，ナノレベルの金属組織の微結晶化が必要であり，そのためには適切な熱処理が必須となる。その熱処理だが，条件によっては軟磁気特性に大きく影響する。
東光高岳では，これまでナノメットについて素材レベルから鉄心形態での検証へスケールアップさせ，プロトタイ
プ変圧器の鉄心に適用するまでの研究に取り組んでおり，各課題を解決し変圧器適用への可能性を見出してきた。本稿では，研究の概要と 10 kVA プロトタイプ変圧器の試作および評価に取り組み，従来の高効率変圧器と同等以上の軟磁気特性を確認したので報告する。

1

低損失磁心材料技術領域（文部科学省，復興庁）2012

はじめに

年 6 月～2017 年 3 月」の中で，国立大学法人東北大学

世界的規模における地球温暖化対策の必要性が叫ばれ

金属材料研究所によって開発された基本組成 FeSiBPCuて久しいが，近年欧米やアジアを中心に環境保全の取りから成るナノ結晶軟磁性合金の磁性薄帯である（2）（3）。

組みが活性化してきている。

ナノメットは，現在東北大学発ジョイントベンチャーのこれまで国内においては，一般産業用変圧器に関して（株）東北マグネットインスティテュートが製造していは 2006 年に油入変圧器，2007 年にはモールド変圧器

るがまだ上市されていない。ナノメットおよび比較材とにトップランナー制度が導入され，さらに 2014 年に第の軟磁気特性の比較を図 1 に示す（2）。

2 次トップランナー制度の新基準が導入された。変圧器

ナノメットの特長は，方向性電磁鋼板に匹敵する飽和の高効率化は，常時一定に生じている無負荷損低減のた磁束密度と Fe 基アモルファス合金より高い透磁率（低めの鉄心の改良や代替が不可欠である。一般社団法人日い無負荷損）を有していることにあり，この優れた軟磁

本電機工業会が定めたトップランナー変圧器 2014 にお気特性は素材の高 Fe 濃度が大きく寄与している（4）。一いて東光高岳では，さらに改善された方向性電磁鋼板な方その優れた軟磁気特性を発現するためには，急冷アモ

どを採用し，省エネ化による機器外形や質量の増加抑制

ルファス組織からナノレベルの金属組織の結晶化が必要の実現に至っている。欧州，米国，中国，東南アジアなであり，そのためには熱処理が必須となる。その熱処理

どにおいても，電力分野の環境対策のため，配電用変圧だが，条件によっては軟磁気特性に大きく寄与する（5）。

器高効率化のための規制強化が進められてきている。

また熱処理前のナノメットはアモルファス状態であるた以上のような背景から，東光高岳では，さらなる変圧めハンドリング性に問題はないが，熱処理後のナノメッ（1）器の高効率化の一方策として，次世代ナノ結晶軟磁性材
料ナノメット（NANOMET Ⓡ，以下，ナノメット）を適用した変圧器の開発に着手している。これまで我々
は，ナノメットの材料レベルの検証からスケールアップ
させプロトタイプ変圧器鉄心に適用するまでの一連の検証に取り組み，各ステップにおける課題に対し変圧器適用への可能性を見出してきた。その結果，従来の高効率変圧器と同等以上の磁気特性を確認したので報告する。

2

ナノメットの概要

ナノメットは，「東北発 素材技術先導プロジェクト超

図1

ナノメットおよび比較材との軟磁気特性の比較（2）
東光高岳技報 Vol.7 2020

15

論

文

次世代ナノ結晶軟磁性材料の変圧器鉄心への適用

トは微結晶化に伴い脆化するため，変圧器の製造工程においてはハンドリング性の難易度が高くなる。

3
3.1

検討内容
ナノメット単板試料による検証（1）ナノメットの基本特性
ナノメットの熱的特性を把握するために DSC（示差走
査熱量分析装置）で分析した。その結果を図 2 に示す。

図3

最適熱処理を施したナノメットの XRD チャート

熱処理前薄帯

熱処理済薄帯図2

ナノメットの DSC チャート

熱処理前のナノメットを加熱すると，400℃を超えた
温度域でα-Fe 結晶化に伴う発熱反応が見られた。さら

図4

ナノメット単板試料の軟磁気特性

図5

ナノメット単板試料の軟磁気特性に加熱を進めると 500～550℃の間で Fe-B 結晶化（化合物の析出）に伴う発熱反応が現れた。一方一度最適な温度で熱履歴を与えたナノメットに対して，上述と同じように再加熱を施すとα-Fe 結晶化の発熱反応は見られず，Fe-B 結晶化に伴う発熱反応のみが認められた。また結晶構造が変化したことで Fe-B 結晶化の発熱ピーク
は低温側へシフトした。この結果から，ナノメットの最適な熱処理温度範囲が明らかになった。
熱処理後のナノメットの結晶構造を把握するために
XRD（X 線回折装置）で分析した。その結果を図 3 に示す。
最適な条件で熱処理したナノメットは，α-Fe 結晶のみのピークが確認された。また，この結果から求められ鉄心に適用した場合，鉄基アモルファス合金と比較してる結晶子サイズの最適値は 15～25 nm の範囲内であっ鉄心断面積を小さくすることが可能であり，変圧器全体た。これらは，ナノメットの熱処理は限られた条件で実としてコンパクト化が図れるといった利点が考えられる。

施する必要があることを示している。

さらに無負荷損が低いため，方向性電磁鋼板と比較して（2）ナノメットの軟磁気特性

変圧器の低損失化が図れるといった優位性が挙げられる。

熱処理炉を用いて大気雰囲気でナノメットの熱処理を実施し，熱処理後の軟磁気特性を取得した。その結果を3.2

図 4，図 5 に示す。

（1）ナノメット 500 VA 鉄心での検証

ナノメット鉄心形態での検証

図 4 から磁束密度は 1.80 T 以上であることが確認で現行の変圧器の製造工程には，矩形の鉄心と巻線を個きた。また図 5 から，ナノメットの無負荷損は鉄基アモ

別に製作し，鉄心の 1 辺を開放し巻線を組み込み，開ルファス合金より若干高いが，方向性電磁鋼板より低い

放した 1 辺を再度閉じて鉄心形態に戻す工程がある。

ことが確認できた。したがって，ナノメットを変圧器のこれがラップ工程である。ラップ工程ではラップ部で鉄16

東光高岳技報 Vol.7 2020

次世代ナノ結晶軟磁性材料の変圧器鉄心への適用

表1

表2

ナノメット 500 VA 鉄心の諸元論

文

ナノメット 10kVA 鉄心の諸元

項

目

仕様

項

目

仕様

容

量

500 VA容量

10 kVA

鉄心重量

約 3.5 kg

鉄心重量

約 36.3 kg

鉄心寸法

194 mm × 100 mm × 50 mm

鉄心寸法

206 mm × 294 mm × 120 mm（a）ラップ工程前

図6（b）ラップ工程後

図8

ナノメット 500 VA 鉄心ラップカット部の状況

図7

ナノメット 500 VA 鉄心の軟磁気特性

図9

ナノメット 10 kVA 鉄心の外観

ナノメット 10 kVA 鉄心の軟磁気特性

心材料を複数枚ずつ交互に重ね合わせ閉磁路を形成する

10 kVA 鉄心の諸元を表 2 に示し，外観写真を図 8 に必要があるが，ラップ工程後はラップ工程前と同形態で示す。また取得した軟磁気特性を図 9 に示す。

あることが軟磁気特性の低下抑制のためには望ましい。

ナノメット 10 kVA 鉄心に適切な条件で熱処理を施し

ここでは，熱処理条件の探索とラップ工程による軟磁た結果，鉄心形態では方向性電磁鋼板より無負荷損が気特性への影響について明確にするために 500 VA 鉄心

低く，Fe 基アモルファス合金鉄心並みの低い無負荷損の形態に成形して検証した。500 VA 鉄心の諸元を表 1が確認できた。また Fe 基アモルファス合金では実現でに示す。ラップ工程前後のラップ部の状況を図 6 に示

きない磁束密度 1.7 T においても，方向性電磁鋼板よりす。また取得した軟磁気特性を図 7 に示す。

低い無負荷損が得られ，従来の高効率変圧器と同等以再ラップ後のラップ部の状態がラップ開放前と同様上の省エネルギーの可能性が確認できた。さらに Fe 基の形態に戻るよう試作を重ねた結果，ラップ工程前後

アモルファス合金では実現できない高磁束密度領域にのラップ部のようすは，ほぼ差が見られない状態にまおける変圧器の設計ができるため，Fe 基アモルファスで至った。また軟磁気特性においてもラップ処理前後で合金と比較して変圧器の小型化にも寄与できる可能性差が見られず，方向性電磁鋼板より低く，Fe 基アモルを見出した。

ファス合金鉄心並みの低い無負荷損が確認できた。また
Fe 基アモルファス鉄心合金では実現できない磁束密度1.7 T においても，方向性電磁鋼板より低い無負荷損が3.3

ナノメット 10 kVA 鉄心適用変圧器の試作と評価

試作したナノメット 10 kVA プロトタイプ変圧器の諸得られている。

元を表 3 に示し，外観写真を図 10 に示す。また得ら（2）ナノメット 10 kVA 鉄心での検証れた変圧器の特性を表 4 に示す。

ナ ノ メ ッ ト 10 kVA 鉄 心 を 試 作 し た。 試 作 し た

図 9 および表 4 より，ナノメット鉄心を変圧器に組み
東光高岳技報 Vol.7 2020

17

論

文

表3

次世代ナノ結晶軟磁性材料の変圧器鉄心への適用

ナノメット 10 kVA プロトタイプ変圧器の諸元

項ティテュート様，アルプスアルパイン（株）様の関係各位に深く謝意を表します。

目

定格・仕様

定格電圧

6,600 V

定格容量

単相 50 Hz 10 kVA

鉄心材料

ナノメット

■参考文献
（1）稲垣勝敏ら：「地球環境保全に貢献するアモルファス
変圧器」，日立評論，Vol.93, No.02，pp.222-223（2011）（2） 清水一行ら：「MeV 電子照射による FeSiBPCu 合金のナノ結晶化過程の動的観察」，日本金属学会誌，Vol. 78，
No. 9，pp.364-368（2014）（3） 牧 野 彰 宏：「 超 低 磁 心 損 失・ 高 鉄 濃 度 軟 磁 性 合 金「NANOMET Ⓡ の 最 新 研 究 開 発 動 向 」， ま て り あ，Vol.55，
No.3，pp.89-96（2016）（4）高宮俊人ら：「JFE スチールにおける方向性電磁鋼板の最近の進歩」，JFE 技報，No.36，pp.1-5（2015）（5） 松浦真ら：「ケイ素鋼板に替わる超低損失ナノ結晶軟磁性材料 Fe85-86Si1-2B8P4Cu1（NANOMET Ⓡ ）の磁気特性最図 10ナノメット 10 kVA プロトタイプ変圧器の外観適化のためのナノ結晶形成プロセスの解明」，http://support.
spring8.or.jp/Report_JSR/PDF_JSR_26B/2014B1795.pdf

表4ナノメット 10 kVA プロトタイプ変圧器の特性

■語句説明

測定値

プロトタイプ
変圧器設計値

無負荷電流（％）

1.01

≦ 3.5

無負荷損（W）

18.6

15

短絡インピーダンス
（％）

2.64

2.64

電圧変動率（％）

2.23

≦ 2.3

変圧比試験（N）± 1/250 以内± 1/250 以内

極性試験

減極性

減極性

単三平衡度試験（V）＋～N 短絡1.04－～N 短絡
1.04

≦ 2.0

項

目

上げる際に無負荷損が若干増加するため，変圧器の設計値には至らず課題となっている。しかし，500 VA 鉄心の検証ではより低い無負荷損が確認されたことから，検証を重ねることで無負荷損の低減が図れると考えている。
また変圧器としての特性は，問題ないことが確認できた。

4

マグネットインスティテュートと（株）トーキン）
注 3）Fe 基アモルファス合金：合金溶湯を超急冷（毎秒
100 万℃以上）して製造する結晶構造に由来する異方性がな
い鉄（Fe）を主成分とする金属
注 4）無負荷損：変圧器が無負荷のとき，定格周波数・定格電圧を一次側に加えたときの入力
注 5）方向性電磁鋼板：鋼板の一方向のみに磁化しやすくなるように結晶方位を一方向に揃うよう製造された鋼板
注 6）微結晶化：液体急冷により作製したアモルファス相を用いて，このアモルファス相が適当な合金組成であるときに，ナノ結晶組織が形成される結晶化
注 7）FeSiBPCu：元素記号（組成）注 8）DSC：一定の熱を与えながら，基準物質と試料の温度を測定して，試料の熱物性を温度差として捉え，試料の状態変化による吸熱反応や発熱反応を測定する装置
注 9）XRD：試料に X 線を照射した際 X 線が原子の周りにある電子によって散乱，干渉した結果起こる回折を解析す
る測定原理とし，構成成分の同定や定量，結晶サイズや結晶化度を測定する装置

おわりに

今後は，500 VA 鉄心の検証ではより低い無負荷損が確認されていることから，10 kVA 鉄心におけるさらなる軟磁気特性向上の検討および同鉄心の変圧器適用に関する研究を進める予定である。
最後に，本研究を進めるにあたりご協力賜りました
国立大学法人東北大学様，（株）東北マグネットインス

18

注 1）ナノ結晶軟磁性材料：Fe 基アモルファス合金を結晶化させ，ランダム配向した強磁性相のナノ結晶粒を残存す
るアモルファス相に分散させた材料
注 2）ナノメット（NANOMET Ⓡ）：登録商標（（株）東北

東光高岳技報 Vol.7 2020

出井

和弘

栗原

二三夫

須永

善則

技術開発本部

技術開発本部

技術研究所

技術研究所

電力機器事業本部

材料技術グループ所属

材料技術グループ

所属

小型変圧器製造部設計グループ所属

エポキシモールド機器のライフサイクル全体にわたる環境配慮技術

技術紹介

エポキシモールド機器のライフサイクル
全体にわたる環境配慮技術

技術紹介

■ 大竹

美佳

Mika Ohtake

■ 山下

太郎

Taro Yamashita

東光高岳では持続可能な社会の構築にかかわる開発として，電力機器であるエポキシモールド機器の原料から，製造，使用，再資源化までのライフサイクル全体にわたる環境負荷低減を目指した取り組みを行っている。これまで，エポキシ
モールド機器の適用範囲拡大による温室効果ガス使用量の削減や成形プロセスの最適化などによる低炭素化を推進してきた。本稿では，エポキシモールド機器へのバイオマス資源の適用とリサイクルについての取り組みを紹介する。

1

はじめに

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低炭素化に対する取り組みの必要性が，よ22.1

バイオマス資源の適用
バイオマス資源適用による環境負荷低減

バイオマスとは一般に「再生可能な生物由来の有機性

りいっそう高まっている。企業に求められる社会的責務

資源で化石資源を除いたもの」と定義される。バイオマの位置付けも大きく，持続可能な開発目標（SDGs）注 1）

ス資源はその成長過程で CO2 を吸収することから，最終への取り組みが広がっている。

的に焼却処分により CO2 が発生しても，地球上における各種電力機器には優れた絶縁特性を有する六フッ化硫
黄ガス（SF6）

CO2 の増加を抑制できる。また，繰り返し生産可能な資が，絶縁材料として世界中で広く使用さ源であり，生産地域も限定されないなどの特長を有する。

れている。しかし，SF6 は温室効果ガスであるため，排出電力機器用エポキシ樹脂は，エポキシ主剤，硬化剤，抑制の対象物質に挙げられており，ヨーロッパを中心に代石英などの充填材で構成され，石油由来であるエポキシ

替ガスが研究されている。また，一部の機器では固体絶縁主剤や硬化剤をバイオマス資源に代替することで，CO2材料との複合化により，SF6 の使用量削減を実現している。

の排出抑制が期待できる。

注 2）

東光高岳においても，環境負荷低減につながる研究開発を念頭に，固体絶縁材料であるエポキシ樹脂の耐クラッ
ク性

2.2

技術的な取り組みおよび成果向上などの高性能化に取り組み，エポキシモー

バイオマス資源である植物油をベースとしたエポキシ

ルド機器への適用範囲拡大を推進してきた。また，電力

化亜麻仁油をエポキシ主剤の代替とし，植物油由来エポ

機器の環境負荷低減をライフサイクル全体で捉えると，キシ樹脂を開発した。これまでの検証で，植物油由来エ①原料，②製造，③使用，④再資源化のうち，東光高岳

ポキシ樹脂は長年実績のある石油由来の電力機器用エポ注 3）のエポキシモールド機器の場合，②は製造時の熱硬化プ

キシ樹脂と比較して，機械強度および耐熱性がやや劣る

ロセスの最適化による省エネ，③は適宜修理による再使

ものの，一定の材料特性を有することを試験片レベルの用や省メンテナンスの面で，すでに低炭素化に貢献して評価で明らかにした（1）。しかし，製品適用においては，いる部分がある。そのため，さらなる低炭素化には，①

耐クラック性と成形プロセス性 注 4）の両立に課題があっ原料と④再資源化の面での取り組みが必要である。①のた。そこで，従来の耐クラック性向上技術も応用した配原料面では，電力機器として必要な材料特性を有しつつ，合調整などにより，植物油由来エポキシ樹脂の耐クラッ

材料そのものが環境にやさしいバイオマス資源の適用がク性と成形プロセス性の両立を実現した。開発した植物望まれる。④の再資源化面では，エポキシモールド機器

油由来エポキシ樹脂による 6 kV クラスの接地形計器用が耐久性に優れる反面，リサイクル性には乏しいことか変圧器を試作（図 1）し初期性能を評価したところ，判ら有効なリサイクル技術の確立が望まれる。①，④は，いずれも技術的なハードルが高い課題であるが，ライフサイクル全体にわたり環境にやさしいエポキシモールド機器の実現には必要かつ有効な取り組みと考えている。
本稿では，ライフサイクル全体にわたり環境にやさしいエポキシモールド機器の実現を目指した取り組みとして，バイオマス資源である植物油をベースとしたエポキ
シ樹脂のモールド機器への適用技術と，エポキシモール
ド機器のリサイクル技術を紹介する。

図1

植物油由来エポキシ樹脂による実器試作品
東光高岳技報 Vol.7 2020

19

技術紹介

エポキシモールド機器のライフサイクル全体にわたる環境配慮技術

定基準を満足する結果が得られた。電力機器への適用をが大きく異なることを把握した上で，最適なろ布を選定目指し，開発した植物油由来エポキシ樹脂の長期信頼性した。実運用を目指し，実製品を対象とした運用条件の評価に現在取り組んでいる。

検証を現在も進めている。

3

4

モールド機器のリサイクル

おわりにモールド機器のリサイクルによる環境負荷低減

環境にやさしいエポキシモールド機器を目指した研究

エポキシモールド機器は 1960 年代から実用化され始として，バイオマス資源である植物油をベースとしたエ

3.1

め，すでに 50 年以上が経過しており，順次更新時期を迎

ポキシ樹脂の実器試作・評価により，モールド機器へのえ，今後大量に廃棄処分されることが予想される。しか適用の見込みを得た。また，リサイクル技術についてし，固体絶縁材料であるエポキシ樹脂は熱硬化性樹脂のは，試験的な検証から，実運用を想定した検証へと移行ため，成形後は不溶不融となることからリサイクルが難し

し，効率的な溶解処理条件の決定や，溶解処理後の効率

く，大部分は直接埋め立て処分されている。エポキシモー的な運用方法の検討を現在も継続して進めている。これ

ルド機器は主に金属類，エポキシ樹脂，充填材から構成

ら技術を集結し，エポキシモールド機器の原料，製造，される複合成形品であるが，それぞれ分離して回収する

使用，再資源化（リサイクル）とライフサイクル全体にことができれば，再資源化による有効活用が可能となる。

わたる環境負荷低減の実現に貢献していく。

3.2

■参考文献

技術的な取り組みおよび成果

主に繊維強化プラスチックの溶解で実績のある常圧溶解技術（2）注 5）を，エポキシモールド製品に適用すること
で，金属類，溶解樹脂成分，充填材にそれぞれ分離可能（図 2）であることが過去の検証で判明している（3）。しかし実運用を考えた場合，溶解処理と溶解処理後の充填材などの分離回収の効率化が課題であった。そこで，各
種溶解条件と溶解率の関係を明らかにし，効率的な溶解条件を決定した。また，溶解処理後の溶媒中に分散した充填材を効率的に分離回収する方法も重要となる。実運用を模擬した小型のろ過機を用い，数種類のろ布について捕集性と処理時間を検証した。ろ布の違いにより効率的な運用に関係する充填材の捕集性と処理時間（図 3）

金属類

溶解樹脂成分
図2

充填材

溶解処理による分離回収品（1）大竹美佳，山下太郎，平野一美：「植物油由来エポキ
シ樹脂の電力用モールド機器への適用に向けた耐サーマル
ショック性向上」，東光高岳技報，Vol.1，pp.35-38（2014）（2） 柴田勝司：「FRP のリサイクル技術」，ネットワーク
ポリマー，Vol.44，No.5（2007）（3）大竹美佳，大塚尊裕：「エポキシモールド変成器のリサイクル」，平成 22 年電気学会全国大会，5-131（2010）■語句説明
注 1） 持続可能な開発目標（SDGs）：2015 年 9 月の国連サミットで採択されたもので，国連加盟 193 か国が 2016年から 2030 年の 15 年間で達成するために掲げた開発目
標。17 の大きな目標と，それらを達成するための具体的な169 のターゲットで構成されている。SDGs は「Sustainable
Development Goals」の略称。
：化学的に安定した，無毒，
注 2）六フッ化硫黄ガス（SF6）無臭，不燃性の気体。優れた絶縁性能をもち，電力機器に広く用いられている。
注 3）耐クラック性：成形品に生じる割れへの耐性のこと。
耐クラック性が悪いと，樹脂の硬化や温度変化に伴う収縮により，成形品に割れが生じるおそれがある。
注 4）成形プロセス性：製造工程上のものの作りやすさのこと。本稿では，樹脂の流動性低下による成形不良を問題としており，一般的に耐クラック性と樹脂流動性はトレードオフの関係にある。
注 5）常圧溶解技術：いくつか開発されているエポキシ樹
脂の溶解技術の中で，比較的穏やかな条件かつ粉砕などの前処理が不要なことから，経済性や安全性に優れる。

大竹美佳

 術開発本部
技技術研究所 材料技術グループ

山下
図3

20

各ろ布の処理量と処理時間の関係

東光高岳技報 Vol.7 2020

所属太郎

 術開発本部
技技術研究所 材料技術グループ所属

スマートインバータの実証試験を配電ネットワーク試験場で開始

技術紹介

スマートインバータの実証試験を
配電ネットワーク試験場で開始

技術紹介

■ 吉井

誠

Makoto Yoshii

再生可能エネルギーの導入量が増大するにつれ，配電線電圧の上昇，周波数の安定度の低下など，電力系統が不安定化する可能性が懸念されている。
（1）
東光高岳では小山事業所配電ネットワーク実証試験場（FDN 試験場）に既設置の，太陽光発電（PV）用パワーコ

ンディショナ（PCS）注 1）に，系統安定化機能とそれを遠隔制御する双方向通信機能を備えたスマートインバータ機能を組み込み，実規模系統での実証試験を開始したので紹介する。

1

2

はじめに

スマートインバータの機能再生可能エネルギーの導入量が増大するにつれ，配電系統安定化機能と電力会社またはアグリゲータとの双線電圧の上昇，周波数の安定度の低下など，電力系統が方向通信機能を有し，電力系統の安定化および電力品質不安定化する可能性が懸念されている。

の向上と同時に電力会社との協調を実現する次世代電源

東光高岳は，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）「電力系統出力変動対応技術
研究開発事業」において，スマートインバータ制御装置

変換装置を称してスマートインバータとよぶ（3)。
本稿では，スマートインバータ機能を備えた PCS を
スマート PCS とよぶ。

を東京電力ホールディングス（株）に納入し，インバー

スマートPCS では，分散型エネルギー資源（Distributed

タと電力系統を模擬するリアルタイムディジタルシミュ

Energy Resource，DER）を 管 理 する，分 散 型 エ ネ ル

レータ（RTDS）と組み合わせての実証実験に供した。

ギー資 源 管 理システム（Distributed Energy Resource

このほど，小山事業所内の FDN 試験場に既設置の東Management Systems，DERMS）と通信端末（IED）注 2）間

光高岳製 50 kW PV 用 PCS（2）に追加適用できるスマー

は IEC61850 注 3）準拠のプロトコルで，IEDと PCS 制御間

トインバータ機能を開発して組み込み，性能検証試験をは SunSpec 注 4）準拠の Modbus 注 5）で，双方向通信を行う。

実規模の模擬配電線で開始したので紹介する。

50 kW PV 用 PCS に適用したスマートインバータ機
能の概要を表 1 に示す。

図150 kW PV 用スマート PCS 機能ブロック図東光高岳技報 Vol.7 2020

21

技術紹介

スマートインバータの実証試験を配電ネットワーク試験場で開始

表1

50 kW PV 用 PCS のスマートインバータ機能

スマートインバータ
機能の名称

50 kW PV 用 PCS に適用したスマートインバータ機能の概要

分散電源モニタリング

PCS の状態・計測値を，DERMS で遠方監視する。

解列・再連系

DERMS からの遠方制御で，PCS を電力系統から解列・再連系する。

スケジュール機能

PCS の解列・再連系，以下の制御の制御量をスケジューリングする。

最大有効電力制御

PCS が出力する最大電力を設定する。
スケジュール機能と組み合わせ，出力抑制を行う。

有効電力制御PCS が出力する有効電力を，DERMS から即時制御する。

Ramp rate, Soft Start

PCS が出力する有効電力，無効電力が変化すると，影響で連系点の配電線電圧が変化する。
あるいは，電力系統に接続する大量の PCS が同時に解列・再連系して有効電力が急変すると，電力系統の周波数に変動を引き起こす可能性がある。
Ramp rate は，連系運転中と解列時の有効電力と無効電力の変化速度を制限して，電力系統に与える影響を和らげる。
Soft Start は再連系時の有効電力の変化速度を制限して，電力系統に与える影響を和らげる。

Freq-watt 制御

送電線の事故などで電力系統から負荷が大量に脱落して，電力系統の発電電力が余剰となり周波数が上昇したとき，PCS が出力する有効電力を減少させ，周波数上昇を抑制する。

Volt-watt 制御

PCS が配電線に有効電力を逆潮流させると，配電線（特に末端）の電圧が上昇して，適正電圧を逸脱する可能性がある。
PCS が連係する配電線電圧が上昇したとき，PCS が出力する有効電力を減少させ，電圧の上昇を抑制する。 一般的には Volt-var 制御を先に動作させ，Volt-var 制御だけでは配電線電圧の上昇を十分に抑制できないとき，Volt-watt 制御で有効電力を抑制する。

Volt-var 制御

配電線電圧が上昇したとき，発電方向で進み（誘導性）の無効電力を配電線に供給して，電圧の上昇を抑制する。
電圧の上昇から無効電力供給までの応答時間は，数十秒～数分に設定する。

動的無効電力制御

配電線電圧が急速に変動したとき，変動を打ち消す向き，電圧が上昇したときは進みの無効電力，
電圧が低下したときは遅れ（容量性）の無効電力を配電線に供給して，電圧変動を抑制する。
電圧の変化から無効電力を供給するまでの応答時間は，数秒に設定する。

力率一定制御PCS に進み無効電力を設定力率で出力させ，有効電力による配電線電圧の上昇を抑制する。

無効電力制御PCS が出力する無効電力を，DERMS から即時制御する。

Fault Ride Throuth

電力系統の広範囲で電圧変動や周波数変動が生じると，分散電源の PCS が広範囲で同時に解列することで大量の電源脱落が起こり，系統周波数や電圧が急落する可能性がある。
Fault Ride Through は，電圧変動や周波数変動に対し PCS が解列することなく，連系運転を継続すべき条件を定めたものである。
電圧変化に対する耐量は，電圧低下に対する解列までの時間（LVRT），電圧上昇に対する解列までの時間（HVRT）の各特性，
周波数変化に対する耐量は，周波数低下に対する解列までの時間（LFRT），
周波数上昇に対する解列までの時間（HFRT）の各特性を，設定する。

単独運転検出

単独運転検出機能の能動的方式の周波数変化率に対する無効電力注入量の特性と，受動的方式の周波数変化率リレーまたは電圧位相跳躍検出リレーの整定値を，設定する。

図 1 に示すように，50 kW PV 用 PCS にスマートイ

用いた，模擬配電線の電圧上昇抑制機能を検証中である。

ンバータ機能を追加しスマート PCS としたうえで，既さらに，ステップ式電圧調整器（SVR）のタップ制御

設の ECHONET Lite
能を持つ広義の PCS準拠の通信による出力制御機と PCS の Volt-var 制御，双方の特性を考慮して組み合の状態と，スマートインバータ

わせた制御を設定して，配電線電圧の制御効果を評価・

注 6）

（2）

機能を使用するマート PCS 状態を，切り替えられるよ

検証する予定である（4）（5）。

うにした。
3.2

3
3.1

実証試験の内容
実証試験の内容

50 kW PV 用 PCS は，Volt-var 制御と Volt-watt 制御を
22

東光高岳技報 Vol.7 2020

今後の実証試験予定

今年度，FDN 試験場に既設置の 200 kW NAS（ナトリウム硫黄）電池用 PCS に，スマートインバータ機能を追加する予定である。
電力貯蔵用の二次電池である NAS 電池を使用するこスマートインバータの実証試験を配電ネットワーク試験場で開始

図２

技術紹介

FDN 試験場の構成とスマート PCS 化した 50 kW PV 用 PCS と 200 kW NAS 電池用 PCSとで，NAS 電池用 PCS は，電力系統の周波数が下降したときに，Freq-watt 制御で有効電力を増加させて，周波数低下を抑制することが可能になり，配電線電圧が低下したときに，Volt-watt 制御で系統への有効電力を増加させて，電圧低下の抑制を行うことが可能になる。
さらに，PV 用スマート PCS と NAS 電池用スマート
PCS と SVR のタップ制御の三者を組み合わせた電圧制
御機器の協調制御などについて，FDN 試験場の実規模の模擬配電線を用いて効果を評価する予定である。
■参考文献（1） 茂木規行：「配電ネットワーク実証試験場」，高岳レ
ビュー，No.175（2011）（2）村下直久，森口益巳：「「次世代双方向追伸出力制御方式緊急実証」への取り組み」，東光高岳技報，No.3（2016）（3） 一般社団法人日本電機工業会：「スマートインバー
タ 」，https://www.jema-net.or.jp/Japanese/res/dispersed/
data/s09.pdf，（2018）（4） 山下裕輔，宮崎輝，芳澤信哉，林泰弘，村下直久：「SVR 設置配電系統への Volt-var 制御適用に関する基礎検討」，論文 No.131，【B】令和元年電気学会電力・エネルギー部門大会（2019）（5）尾崎卓也，茂木規行，宮本卓也：「配電系統の電圧制
御シミュレーション」，東光高岳技報，No.3（2016）（6） 電気学会電気規格調査会：「2. 用語の説明」，自励変
換装置の能動連系，JEC-2441-2012，p.8（2012），電気書院（7）エコーネットコンソーシアム：「ECHONET Lite 規格の特長と概要」，https://echonet.jp/about/features/■語句説明
注 1）パワーコンディショナ PCS：直流で発電された電力を交流に変換して電力系統に出力する機能を持ち，制御監視装置，系統連系変換装置，直流変換装置，付属装置などすべて備えた装置（6)。
注 2）IED：Intelligent Electronic Device（高性能電子装置）の略称であり，システムの合理化，標準化を図ることができる。内蔵機能を組み合わせて幅広くユーザーカスタマイズができ，汎用性が高い。IEC61850-2 で定義。
注 3）IEC61850：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国際規格。
注 4）Sunspec：アメリカ合衆国の，サンスペックアライ
アンスが認証する太陽光発電用機器，通信規格。
注 5）Modbus：産業界で広く採用されているフィールド
ネットワーク。Sunspec Modus は，DER システム間を相互接続するための規定で，IEEE1547 で参照される。
注 6）ECHONET Lite：センサ類，物家電，設備系機器
な ど を IoT（Internet of Things） 化 し， エ ネ ル ギ ー マ ネ
ジメントやリモートメンテナンスなどのサービスなどを実現するための通信仕様（7）。 プロトコル，通信手順は ISO/
IEC14543-4-3，制御コマンドは IEC62394 で定義。

吉井誠

 術開発本部
技技術研究所 次世代系統技術グループ

所属

東光高岳技報 Vol.7 2020

23

技術紹介

仮想試験としての CAE 活用─急速充電器の熱設計─

技術紹介

仮想試験としての CAE 活用─急速充電器の熱設計─

■ 片栁

厚志

Atsushi Katayanagi

1

■ 古家

成正

Shigemasa Furuie

はじめに

開発設計の工程に，フロントローディングの概念が登場して久しい。東光高岳もフロントローディングを推進
し，設計業務に 3DCAD や CAE 注 1） ツールを積極的に導入している。
以前は，開発設計において複数の設計案がある場合，最適な設計案を選択するために，開発試験を実施しそれぞれの案の性能を比較することが多かった。開発試験を行うためにはある程度詳細設計や製作を進める必要があり，開発試験において結果が要求性能を満足しなかった
場合，多くの手戻り工数が発生する。それに加え，詳細設計の段階では設計変更がやりにくくなる傾向にあるため，対症療法的な対策を取らざるを得ない場合もある。
設計変更がしやすく，設計変更にかかるコストが少ない設計工程初期において，設計品質を高めることで工程の手戻りを減らすのがフロントローディングの考え方である。その結果，短期間で品質の良い製品ができあがる。
設計工程のフロントローディング化に役立つのがCAE である。設計案を相対比較する程度であれば，詳
細設計の前工程でも CAE を適用することは可能である。
設計案を選ぶために実施していた試験を CAE に置き換えることにより，設計工程のフロントローディング化を促進することができる。
実際の試験では，供試器や試験環境を準備し，ある条

図1

件のもとで測定装置により物理量を測定する。CAE で

急速充電器の概形図と内部配置図

は，モデルを作成，境界条件を設定し，数学的な手法により物理量を計算する。つまり，CAE は，“仮想的な”
試験であると考えることができる。

紹介例として，CAE の特長を活かした，以下の 2 例を選んだ。

本稿では，設計工程のフロントローディング化を実現

試験パターン数が多い事例。

するため，仮想試験として CAE を適用した熱設計の検試験条件の準備が難しい事例。

討事例を紹介する。

次節以降，順に紹介する。

2

CAE 仮想試験の実施例

2.1

試験パターン数が多い事例

まず，試験パターン数が多い場合として，パワーユ

対象機器は急速充電器 注 2）である。本稿で検討した急ニットの構成を検討した事例を紹介する。急速充電器の

速充電器の概形図と内部配置図を図 1 に示す。急速充パワーユニットは図 1 に示すように上下 2 段に配置し電器にはパワーユニット

を最大で 4 台実装する。パており，各段 2 台の最大 4 台構成である。急速充電器

ワーユニットは運転中発熱しており，高温で故障しないが 50 kW 仕様時には，パワーユニットを 4 台実装し，よう，排気ファンにより冷却している。筐体内に外気を30 kW 仕様時には，パワーユニットを 2 台実装し出荷取り入れる際に雨水や塵埃などが侵入しないよう，給・する。そこで，2 台構成とした場合，上下段どちらにパ

排気口にフィルタを取り付けている。

ワーユニットを実装したほうがより効果的に機器を冷却

24

注 3）

東光高岳技報 Vol.7 2020

仮想試験としての CAE 活用─急速充電器の熱設計─

できるか検討する。
それに合わせて，パワーユニットを取り外したために

技術紹介

になる。
 パワーユニットは，上・下段どちらにしても影響は変わりない。

できた空間の扱いも検討する。この空間には，機器の冷却にあまり寄与しない空気の流れができる。このような

阻止板は不要である。

流れは冷却効率の観点から，存在しないほうが良い。そこのように，詳細設計に入る前に設計案を絞ることがのため，取り外したパワーユニットがあった位置に，空でき，後工程に残される不確実さを減らすことができ気の流れを変える阻止板を取り付けることを検討する。

る。開発設計工程がフロントローディング化され，設計実際に検討した際には，これらの条件のほかにも，排品質が向上することが期待できる。

気ファンの運転台数，パワーユニットの実装台数など

この設計判断をするために試験で確認する場合，よりもパラメータに含めた約 20 通りの組み合わせについて

多くの工数を要することが予想される。供試器の調達，

CAE を適用して温度分布を計算したが，本稿では前出

試験場・試験人員の確保，試験実施，試験後の片付け，の条件の組み合わせである 4 通りの組み合わせの検討

試験データの整理などにかかる工数が必要となる。

結果を紹介する。

いっぽう，CAE の場合は，条件変更に数分，計算に計算結果である温度分布図を図 2 に示す。図 2 より，

数時間かかる程度である。計算パターン数が多い場合，

パワーユニットの配置を変えても，温度分布の傾向はほ

夜間や休日など，人がいないときにまとめて計算するこ

とんど変わらないことがわかる。

とで，時間を節約することもできる。

阻止板の有無に関して比較すると，阻止板があったほうが筐体下部の温度上昇が抑えられることがわかる。しこのように，設計案のパターン数が多い場合，CAEを活用することにより試験工数の削減が期待できる。

かし，筐体下部の温度上昇は阻止板がなくてもあまり大きくはないため，あえて阻止板を取り付ける必要はないと判断できる。
よって，ここでの熱設計案の検討結果は，以下のよう

2.2

試験条件の準備が難しい事例

次に，試験条件や環境を準備することが難しい場合として，フィルタの目詰まりによる影響を検討した事例を紹介する。急速充電器には，雨水や塵埃などが機器内部に入り込むのを防ぐため，給・排気口にフィルタを取り付けている。通常，フィルタは空気の流れに対して抵抗として働くため，空気はフィルタを通過しづらくなる。
長時間，機器を運転しているとフィルタに塵埃などが蓄積して目詰まりを起こし，より空気がフィルタを通過しづらくなる。それにより，機器の換気能力が低下し，機器内部に熱がこもりやすくなり高温になる。部品が高温になると部品の寿命が低下し，最悪の場合機器が故障する。
機器の故障を防ぐため，フィルタの目詰まりによる影響を把握する。試験を実施する場合，フィルタの目詰まりを何らかの方法により模擬する必要がある。しかしながら，長時間運転により目詰まりを起こしたフィルタを試験用に再現することは難しい。
空気などの流体がフィルタを通過する際，フィルタが抵抗となって圧力が低下する。そのときのフィルタの入口と出口の圧力差を圧力損失と呼んでおり，圧力損失が大きくなるほど，流体が通過するときの抵抗は大きくなる。フィルタメーカより提供されているフィルタのカタ
ログや技術資料には，圧力損失の初期値と，最終値が記載されている。初期値はフィルタが新品のときの値であり，最終値は塵埃の蓄積による目詰まりが進行し，圧力損失の増加が限界に達したときの値である。
CAE では，フィルタの設定値は，フィルタを通る流

図2

急速充電器内の温度分布図（パワーユニット構成）

体の流速と圧力損失のデータを基にしている。CAE に
東光高岳技報 Vol.7 2020

25

技術紹介

仮想試験としての CAE 活用─急速充電器の熱設計─

おいてフィルタが目詰まりを起こした条件は，フィルタができる。フィルタはメンテナンス時に汚れぐあいを確の圧力損失の最終値を適用することにより模擬できる。

認し，状態に応じて交換ができる構造とすることが考えフィルタが目詰まりを起こした場合の計算結果を図 3られる。

に示す。フィルタ構成を標準仕様と耐塩仕様との 2 種

このように，試験実施が困難な条件について設計検討

類で比較した。耐塩仕様には標準仕様よりも目の細かいする場合，CAE を適用することにより，簡便に機器のフィルタを採用しており，標準仕様よりも目詰まりしや性能を把握することができる。

すい傾向にある。
フィルタが新品のときは，両者とも温度分布はほぼ同じであった。標準仕様ではフィルタが目詰まりを起こし

3

おわりに

ても，筐体内の温度が新品と比較して若干上昇する程度

本稿では，急速充電器の熱設計に関して，実際に試験であることがわかる。いっぽう，耐塩仕様ではフィルタ

するにはパターン数が多い場合と，適切な試験条件のが目詰まりを起こすと，筐体内の温度が新品のときと比模擬が困難である場合について，仮想的な試験として較して大きく上昇することがわかる。

CAE の特長を活かし有効に活用した事例について紹介

これより，標準仕様では，長時間運転によりフィルタ
が目詰まりを起こしても，機器が故障する可能性は低いと考えることができる。
耐塩仕様では，フィルタの目詰まりにより筐体の内部した。本稿で紹介した以外にも，東光高岳では以下に示
すような場面において CAE を適用している。
大型変圧器やガス遮断器，断路器などの耐震設計
大型変圧器やガス遮断器などの絶縁設計

温度が上昇することが予測されるため，標準仕様よりも

操作機構箱や盤内の結露対策など

さらに安全側の温度保護により装置が安全に停止する仕今後とも，設計工程のフロントローディング化を図る

様とすることが考えられる。温度保護のためのセンサ類

強力なツールとして CAE を活用し，より良い製品を社の取り付け位置は，CAE の結果を参考に決定すること

会に提供できるよう努めていく。
■語句説明
注 1）CAE：Computer Aided Engineering の 略。 コ ン
ピュータを用いて設計，製造などの業務を手助けすること。
狭義には，コンピュータを使って解析することそのものを指すこともある。
注 2） 急 速 充 電 器： 電 気 自 動 車（EV: Electric Vehicle）
やプラグインハイブリッド自動車（PHEV: Plug-in HybridElectric Vehicle）の充電ができる装置。短時間で急速充電できることが特長。

注 3）パワーユニット：AC/DC，DC/DC 変換器。急速充電器の制御に従い，EV に電力を供給する装置。

片栁厚志

 術開発本部
技技術研究所 解析・試験技術グループ

古家
図3

26

急速充電器内の温度分布図（フィルタ目詰まり）
東光高岳技報 Vol.7 2020所属

成正

 ネルギーソリューション事業本部
エ
システムソリューション製造部 開発グループ

所属

発電所用自立形ガス絶縁計器用変圧器

発電所用自立形
ガス絶縁計器用変圧器

製品紹介

■ 村上

製品紹介

政倫

Masamichi Murakami

1

表 2 変成器製品ラインアップ（適用電圧クラス :110 kV 以上）

はじめに

電圧クラス（kV）

2020 年度から始まった発送電分離に伴い，発電所に
電力取引用の計量器の設置が義務付けられた。SF6 ガス
絶縁接地形計器用変圧器（以下，ガス EVT）は，計量

GIS 直結形（ガス開閉装置用）

器や継電器とともに使用するものであり，計量器の設置が義務付けられたことによる市場環境の変化への対応に寄与するものと考える。
ここに紹介する 110 kV～275 kV の発電所用自立形
ガス EVT は，開放形変電設備に設置可能なものとして開発した製品であり，変流器（以下，CT）と組み合わ

110 154 187 220 275 550

ガス CT
ガス EVT

油入 CT
自立形（開放形変電設備
用）
ガス EVT

新製品の適用範囲

モールド分割形 CT（主回路絶縁は絶縁ケーブル）

せて使用する。

2

定格仕様

定格仕様は，表 1 のとおりである。
表1
項目
形式
周波数

自立形ガス EVT 定格仕様
仕様

110 kV～187 kV

220 kV～275 kV

VGW1 － □□□ Z

VGX1 － □□□ Z

50 Hz または 60 Hz

雷インパルス
耐電圧

550～750 kV

900～1,050 kV

一次電圧110,000/ √3 V
154,000/ √3 V
187,000/ √3 V

220,000/ √3 V
275,000/ √3 V

図 1 220 kV 自立形ガス EVT の設置状況

4

まとめ

二次電圧

110/ √3 V

確度階級

0.3 W

ス EVT を製品化した。すでに東京電力パワーグリッド

定格負担

50 VA

（株），四国電力送配電（株），九州電力送配電（株），お定格ガス圧力0.5 MPa（20℃）

よび IPP 注 1）へ納入しており，電力取引用途だけでなく，形式の□□□は，電圧クラスを示す

開放形変電設備への対応ができるように，自立形ガ

保護継電器用としても展開されている。今後の発送電分
離市場の拡大に伴い，今回開発した自立形ガス EVT を

3

製品ラインアップの拡充

含めた東光高岳の変成器製品がさらにお客さまへ貢献できるように取り組んでいく。

東光高岳では，ガス開閉装置直結形（以下，GIS 直結形）110 kV～275 kV 対応のガス EVT と CT をすでに販売していたが，新たに同じ電圧クラスの自立形ガス■語句説明注 1）IPP：独立系発電事業者の略

EVT を開発し，ラインアップの拡充を図った。110 kV～154 kV 油入 CT やモールド分割形 CT と組み合わせることで，設置スペースや要求仕様に応じて最適な計量用 VT，CT の組み合わせを選択することができる。

村上政倫

 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.7 2020

27

製品紹介

屋外用分割形変流器のラインアップの拡充

屋外用分割形変流器のラインアップの拡充

製品紹介

■ 小林

晃一

Koichi Kobayashi

1

はじめに

2020 年度から始まった電力の発送電分離に伴い，電力会社の送配電部門の中立性がより明確に求められることから，電力取引用計量器の設置が義務付けられている。既存のケーブルに直接設置できる分割形変流器（以下，CT）を用いて既存発電設備の改修作業の負担削減に寄与してきたが，より高い電圧クラスに使用されている太いケーブルにも対応できる CT を開発したので紹介する。

2

CT の定格仕様とラインアップ

図 1 CT 設置状況

CT の仕様ならびに分割形 CT のラインアップは，表1 のとおりである。
開発した CT はケーブル貫通穴径がφ190 と既存のCT の貫通穴径φ125 よりも大幅に広げたことにより，これまでに設置してきた発電設備よりも高電圧および大電流のケーブルにも設置することが可能となった。
また，絶縁に油を使用しないため，お客さま設備の不燃化に寄与している。
表1

CT の定格仕様，ラインアップ

項目
形式

仕様
新規開発品
OCA-16

OCA-11BZ

OCA-13Z
OCA-13AZ

設置場所

屋外，屋内

準拠規格

JIS C 1736-1，-2（2009）

耐電圧

ケーブルにて絶縁を確保

定格周波数

50 Hz または 60 Hz

定格一次電流適用範囲

750 A～
4,000 A

750 A～
1,200 A

1,200 A～
3,000 A

5A

定格二次負担

5 VA～15 VA（一次電流値による）

確度階級

0.3 W
φ190

φ125

φ125

質量

75 kg

61 kg

38 kg

28

東光高岳技報 Vol.7 2020

まとめ（株），関西電力送配電（株），四国電力送配電（株），九
州電力送配電（株）へ納入している。今後，東光高岳の変成器製品が，発送電分離に対するお客さまの検討から据付までの負担削減へさらに貢献できるように取り組ん

ケーブル貫通穴径

封印カバー付3

東光高岳の分割形変流器は東京電力パワーグリッド

定格二次電流備考

図 2 封印カバー設置状況

でいく。

小林

晃一

 量事業本部
計
モールド変成器製造部

設計グループ所属

製品紹介

新形 6 kV 固体絶縁開閉装置（スマート SIS）の開発

新形 6 kV 固体絶縁開閉装置
製品紹介 （スマート SIS）の開発
■ 伊藤

忠慶

Tadayoshi Ito1■ 佐々木邦彦

Kunihiko Sasaki

スマート SIS 外観構造を図 2 に示す。図 2 は，配電

6 kV 開閉装置は，配電用変電所から配電線への送電
ら 40 年代半ばまでは気中絶縁方式のキュービクルを，
それ以降はコンパクト化および環境調和を追求した小型

線 5 回線であり，最大 8 回線まで対応可能である。
表 1 主な定格・仕様
区分

かつ，安全な固体絶縁方式の開閉装置（Solid Insulated
Switchgear：SIS）を適用し，キュービクルに対し据付面積 55％減を実現している。

固体絶縁
開閉装置

一方，SIS を適用し始めてから 40 年以上が経過し，経年による設備劣化が進んできている。そこで，ICT 技術の適用，ケーブル配線の極小化，設置スペースの縮小化，状態監視を行うためのセンシングを取り入れた固体絶縁開閉装置（スマート SIS）を開発したので，ここに紹介する。

2.1

裕康

Hiroyasu Sato

6 kV スマート SIS の主な定格・仕様を表 1 に示す。

はじめにおよび事故遮断のために適用している。昭和 30 年代か

2

■ 佐藤

スマート SIS の構造
外観

図 1 にキュービクル，SIS（従来器）と今回開発した
スマート SIS の外観比較を示す。

項目

定格・仕様

定格電圧

7.2 kV

定格電流2,000 A ／ 600 A

定格短時間耐電流

12.5 kA，2 秒

雷インパルス耐電圧

45 kV

商用周波耐電圧22 kV

定格遮断電流12.5 kA

操作方式

電磁操作方式

断路部
接地開閉器

操作方式

電動操作方式

変流器

定格

真空遮断器

2,000/1A

1 VA

600/1A

1 VA

零相変流器

定格

200/1.5 mA

計器用変圧器

定格負担

50 VA × 3

避雷器

公称放電電流

10 kA

所内変圧器

定格容量

30 kVA

保護制御装置SIS の上部へ搭載

インターロック

ソフト方式

保護・制御

ディジタル形保護制御装置を SIS に搭載することで，CT の低負担化を実現した。さらに，保護制御装置の高精度化により，従来のダブルレシオ CT をシングルレシ
オ化することで，構造を簡素化した。
動 作 開 始 電 圧 17 kV 以 上， 制 限 電 圧 の 低 い 避 雷 器（LA）を SIS にコンパクトに内蔵することで，雷インパ
最大構成
気中（11 面相当） キュービクル
据付面積
［㎡］

18.2
（100％）

機器寸法 7,000 × 2,450［mm］
× 2,450
W×D×H（100％）
備考

─

図1

2.2

SIS（従来器）

スマート SIS

9.2
（50％）

8.2
（45％）

5,400 × 785
× 2,140（22％）

4,760 × 900
× 1,700（16％）

アナログ形 /
ディジタル形
リレー搭載

ディジタル形保護制御装置搭載

ルス耐電圧を低減したものとなっている。

外観構造比較（1）仕様概要（2）スマート SIS は，仕様合理化による機器価格低減と，温湿度センシング，機器動作監視による機構部の状態監視などの経年劣化による保全対策や，保守省力化に向けたスマート化などの仕様を反映した。

図 2 スマート SIS 外観構造
東光高岳技報 Vol.7 2020

29

製品紹介

3

新形 6 kV 固体絶縁開閉装置（スマート SIS）の開発

スマート SIS の特長

ク値を抑えるため，電磁操作機構の電磁コイルや遮断
ばね，接圧ばねの操作エネルギー最適化設計を行った。

スマート SIS は，従来形 SIS の特長である固体絶縁方

CAE 技術を活用し，3DCAD から電磁界解析とモーショ式を踏襲するとともにディジタル化や電磁操作機構の採ン解析（機構解析）の連成解析で最適設計を行った。

用ならびに ICT 技術を適用した。これによって信頼性向上と，保守省力化を実現した。
図 3 に，配電線ユニットの内部構造を示す。

図 5 に投入動作時の操作電流とストローク特性について，解析値と，実器の測定値の比較を示す。操作電流のピーク値や，投入接点直前の動作速度は，実器においても要求仕様を満足する結果を確認できた。

図 5 投入動作時の操作電流とストローク特性（解析と実測比較）

3.2
図3配電線ユニットの内部構造

仕様緩和による最適設計

スマート SIS 開発にあたり，温度上昇限度，定格遮断
電流，定格短時間耐電流，雷インパルス耐電圧の仕様緩3.1

電磁操作機構の採用

真空遮断器は，従来の電動ばね操作方式から，電磁操和，および電磁操作機構，ソフトインターロック採用な
ど機器のコストダウンに影響する合理化仕様を検討した。

作方式とすることで構造の簡素化を実現した。特に機構

遮 断 器 操 作 機 構 のほか，断 路 部（DS），接 地 開 閉 器

部は，ラッチレス構造および無給油軸受けによるグリス（ES）の仕様に合わせた最適設計を目指し，モデルチェン

レス化，コンデンサレスによる部品交換の省略など，保ジを行った。例として図 6 に ES 操作機構比較を示す。

守コストの削減をコンセプトとしている。図 4 に電磁操作機構部品点数を約 30％削減，電装部品の基板化，操作機構を示す。

ソフトインターロック，検電装置（VD）のソフト化，組立

真空バルブの遮断器は，動作完了時間や遮断部接点の作業時間の短縮により，コストダウンに大きく寄与した。

接触位置近傍での動作速度の要求性能が規定されてい接地開閉器る。これらの要求性能を満足し，かつ，投入電流のピー

従来器

図 6 接地開閉器

44.1

操作機構比較
スマート SIS

操作機構比較（例）ICT を活用したスマート化
保護制御機能保護・計測・監視制御機能を集中形保護制御装置（中図430

電磁操作機構東光高岳技報 Vol.7 2020

央処理部）として一体化しスマート SIS 内に搭載するこ製品紹介

新形 6 kV 固体絶縁開閉装置（スマート SIS）の開発て確認可能である。HMI 用 PC には Java などのプラグ
イン・ソフトを必要としないため，HMI はブラウザには依存しない。
またセキュリティを向上させるため，HMI 使用時に・各操作部（I/F 部）とはフィールド・バスで接続，配線数を削減
・Web サーバを搭載，操作 HMI 化

図7

集中形保護制御部（1）は，あらかじめ登録されたユーザ ID やパスワードを要求する認証機能を搭載した（表 2）。
表 2 HMI の認証機能
項

目

内

容

ユーザー登録数

最大 100 ユーザとで，コンパクト化とコストダウンを実現させた（図 7）。

ユーザー ID

1～16 文字

なお保護制御方式は，メイン－メイン（M1-M2）構成

パスワードとした集中形保護制御方式とし，電源や CPU 故障時，異常系を自動的にバイパスさせることで，正常系のみで保護・制御できることから，機能喪失することなく運用継権

8～16 文字限無，30 日，60 日，90 日，
120 日，180 日，360 日
から選択

パソコン
接続台数

最大 5 台

保

4.4

存

考

英文字，数 字，記 号のいずれか（大文字・小文字は区別）管理，運用，閲覧
から選択

パスワード
有効期限

続が可能となっている。図 8 にシステム構成図を示す。

備

実施権限

IP アドレス
設定可能

ハッシュ値による暗号化保存

ソフトインターロック

従来装置では機器操作のインターロックはハードウェ
アで構成されていたが，部材や配線作業時間削減を目的に，ソフトウェア化した。これらインターロック条件
は，HMI にて確認が行える（図 9）
。

図8

4.2

スマート SIS システム構成図

機構部のディジタル化

従来装置では操作機構部は補助リレーや各種接点などのハードウェアで構成され，さらにメンテナンスパネ

図 9 ソフトインターロック HMI 画面ル（現地で操作可能な SW や LED のついたパネル）を有していたが，これらを各操作箱内の IF 部にてソフト
ウェアで実現させ，HMI 用 PC 化することにより，部
品点数を大幅に削減した。各 IF 部と中央処理部は LAN
ケーブルで接続され，シリアル伝送化することで，SIS
箱内の接続ケーブル類の削減も行った。
したがって，中央処理部で一括して各 IF 情報（機器情報など）が確認できるようになっている。

4.5

センシング

スマート SIS の異常診断および異常予兆の把握を目的に，以下のセンシング機能を搭載している。
・遮断部，断路部，接地装置の動作時間測定
・可動箱内，主回路断路部の温湿度測定
・SIS 主回路部の絶縁劣化の兆候となる間欠地絡など
の検出記録

4.3

HMI

HMI 用 PC を中央処理部に LAN ケーブルで接続する
ことで，SIS 内の機器操作はすべて HMI にて直接操作

これら各センシング情報は，中央処理部にて HMI 用
PC にて確認が行え，さらに CSV データで保存も可能となっている。

が行えるようになっている。さらに SIS に関する各種情図 10 は温湿度測定の HMI 画面を示している。

報（機器状態，計測情報，データ・セーブなど）もすべ

図 11 はモールド沿面の部分放電時に発生した零相電
東光高岳技報 Vol.7 2020

31

製品紹介

新形 6 kV 固体絶縁開閉装置（スマート SIS）の開発

圧，零相電流波形を表示した HMI 画面である。

図 10

温湿度グラフ HMI 画面

図 12

5

変電所システム構成図（1）

おわりにスマート SIS は，従来器より大幅なコストダウンを達成
し，2019 年 9 月より納入している。初号器を図 13 に示す。

図 11

モールド故障時の HMI 画面（1）

モールド部の故障では，地絡事故に至る前の前駆的な事象として，モールド故障部の一時的な絶縁破壊（破壊後に一旦絶縁回復する）の影響から，瞬間的な地絡事象が発生する。この事故兆候を検知するために高速サンプ
リング（153.6 kHz）かつ全アナログ CH の同時サンプ
リングを採用した。これにより，外部の地絡事故なのか，

図 13

内部モールド事故なのかを中央処理部で判断できる。

スマート SIS 初号器

これらセンシング情報はすべて中央処理部に集めら最後に本開発において，多くの方々の知見を借りるなど

れ，HMI にて設定された条件（温湿度レベル，時間など）のご協力をいただいた。紙面をお借りし，お礼申し上げる。

で，上位システムに警報出力できるようになっている。
4.6

国際標準化対応ス マ ー ト SIS か ら の 情 報 は 国 際 標 準 規 格 で あ る
IEC61850 伝送により光ケーブルにて IEC61850 対応遠方監視制御装置（SIS-TC 盤）と接続される。これにより従来あった多くの制御ケーブルが光 LAN ケーブルに代替され，大幅に削減が可能となり，部材削減のみならず現地工事期間の短縮にも寄与できる。
図 12 に，スマート SIS と上位接続装置となる SISTC 盤との変電所システム構成図を示す。
センシング情報はセキュリティを考慮し，保護監視制御
情報用とは物理的にポート分離された LAN ポートで HMI画面が確認でき，別システムに伝送可能となっている。
32

東光高岳技報 Vol.7 2020

■参考文献
（1）
「新形 6 kV 固体絶縁開閉装置（スマート SIS）の開発（その 2）」，令和 2 年電気学会全国大会，6-050（2020）（2）「新形 6 kV 固体絶縁開閉装置（スマート SIS）の開発（その 1）」，令和 2 年電気学会全国大会，6-049（2020）伊藤忠慶

 力プラント事業本部
電開閉装置製造部 固体絶縁スイッチギヤグループ

佐藤

所属

裕康

 力プラント事業本部
電開閉装置製造部 固体絶縁スイッチギヤグループ

佐々木

所属

邦彦

 ネルギーソリューション事業本部エ
電力システム製造部 保護制御装置設計グループ

所属

製品紹介

6 kV 分路リアクトルの開発

6 kV 分路リアクトルの開発
製品紹介
■ 都

基埈

Gijun Do

1

■ 仲山

雄貴

Yuki Nakayama

はじめに

一般的に電力を使用する需要家の負荷は，電動機などの誘導性負荷の割合が比較的高いことから遅れ力率であるが，過度な遅れ力率は電力損失の増加，電圧降下の増大，設備利用率の低下などにつながる（1）。そのため高圧需要家などでは，電力会社との契約電力に応じて適切な容量の進相コンデンサを設置し，遅れ力率の改善を図ることが多い。
しかしながら，需要家の進相コンデンサは電力の使用状況を問わず常時接続されていることも多く，軽負荷と図 1 分路リアクトル使用時の構成

なる休日や夜間になると，過度な進み力率に至るケースがある。このような需要家が多数接続された 6 kV 配
電線では，電線インピーダンスの影響により電圧上昇（フェランチ現象）が発生することがある。これは，配電線の末端において特に顕著であり，適正電圧維持の観点から問題となる場合がある。

3

特長

以下に，開発した分路リアクトルの特長を述べる。
（1）3 容量をラインナップ
150 kvar，300 kvar，450 kvar の 3 容量の分路リア

この対策の一つとして，配電線に分路リアクトルを設

クトルを開発した。これにより，個々の配電線の進み力

置する方法がある（2）。分路リアクトルは，遅れ無効電率の状況に応じて，適切なリアクトル容量を選択するこ力を発生させることで電圧調整を行う機器であり，進みとが可能となるため，より的確な電圧補償が期待でき力率となった配電線に接続し力率を改善することで，電る。

圧上昇を緩和することができる。現在，日本では再生可（2）単柱装柱方式に対応

能エネルギー固定価格買取制度（FIT）の施行に伴い，リアクトルの外箱側面にはハンガー座を設け，付属の6 kV 配電線への太陽光発電の大量・分散導入が進むな

ハンガーバンドを使用して装柱する。この構造により，か，電圧安定化に寄与する分路リアクトルは，重要さを単柱での装柱が可能となり，装柱占有面積の縮小化を増している。

図った。

これまで，東光高岳では高電圧・大容量の分路リアク

なお，単柱装柱の実現に当たっては，以下の方策によトルを製造，販売してきた。今回，これまで蓄積したリりリアクトルの小型化・軽量化を図った。

アクトルの設計・製造技術をもとに，6 kV 分路リアク・耐熱絶縁紙の採用

トルの開発を行ったので紹介する。

コイル（巻線）の絶縁に，当社製変圧器などで実績のある耐熱絶縁紙を採用した。巻線温度上昇限度を従来の2構成

通常，分路リアクトルは，開閉装置および制御装置と55℃から 65℃に引き上げることで，コンパクトな構造とした。
・ギャップ付き鉄心の採用

組み合わせて使用される（図 1）。システムとしては，

リアクトルの鉄心構造として，高磁束密度化が可能で制御装置にて 6 kV 配電線の電圧を監視し，電圧上昇をあり，巻線の小型化ならびに低損失化に有利なギャップ

検知すると開閉装置が投入され，分路リアクトルが配電付き鉄心を採用した。

線に電気的に接続される仕組みである。分路リアクトル

・波板放熱器の採用が接続されることにより，配電線全体に遅れ無効電力が外箱の放熱器には，当社製 6 kV 油入変圧器で使用し流れ，進み力率が補償される。このことにより，電圧上ている波板（コルゲートボード）を採用し，機器を小型

昇が緩和される。

化した。

東光高岳技報 Vol.7 2020

33

製品紹介

6 kV 分路リアクトルの開発

4.2（3）塩害地域への適用
耐汚損性に優れた高圧ブッシングを採用した。また，

構造

分路リアクトル 450 kvar の外観を図 2 に示す。

外箱および放熱器の塗装に亜鉛末塗料（ジンクリッチペイント）を採用し防食性能を向上させており，海岸付近のような塩害地域での適用も可能とした。
（4）生産性
ギャップ付き鉄心の製作に当たっては，専用の生産治具を整備することで生産性の向上を図った。また，当社
製 6 kV 油入変圧器における巻線構造の採用や，標準的な部品との共通化を図った。

44.1仕様および構造仕様

分路リアクトルの主な仕様を表 1 に示す。
分路リアクトルの主な仕様

表1
項目

仕様

相数

3

定格周波数（Hz）

60

定格電圧（V）

6,900

今回紹介した分路リアクトルは，2020 年 5 月時点に最高運転電圧（V）

6,900

おいて，開発品の最終試験を実施している状況である。

結線

星型結線

図 2 分路リアクトルの外観（450 kvar）

5

開発完了後，本品の共同開発先である九電テクノシステ

定格容量（kvar）

150

300

450

定格電流（A）

12.6

25.1

37.7

定格リアクタンス（Ω/ 相）

317

159

106

ムズ（株）を通じて，九州電力送配電（株）への納入を予定している。
今後は，本開発品をもとに，6 kV 分路リアクトルの製品ラインナップの拡充を図っていく所存である。

絶縁性能

AC 22 kV，LI 60 kV

■参考文献

騒音レベル

50 dB 以下（5 m 地点）

温度上昇限度

巻線 65 K，油 60 K

（1） 安 藤：「電気技術解説講座」， 日 本 電 気 技 術者協会
（2007）（2） 満 山：「電気評論」，539 号，p.68， 電 気 評 論 社（2009.8）

幅

995

1,035

1,065

奥行

620

630

750

高さ

1,370

1,665

1,815

総質量（kg）

600

890

1,270

外形寸法
（mm）

耐汚損特性区分
付属品

34

おわりに

0.35 mg/cm 2 以下（超重汚損）
単柱装柱用ハンガーバンド
ブッシング保護カバー

東光高岳技報 Vol.7 2020

都基埈

 力機器事業本部
電
小型変圧器製造部

仲山

設計グループ所属

設計グループ所属雄貴

 力機器事業本部
電
小型変圧器製造部

IEC61850 適用・デジタル変電所向け監視制御システム（SAS+BCU+Ry）

製品紹介

IEC61850 適用・デジタル変電所向け
監視制御システム（SAS+BCU+Ry）

製品紹介

■ 成田

和彦

Kazuhiko Narita

1

2.2

はじめに

SAS の主な機能（1） 所内系統表示による監視制御：単線結線図と BCU

東京電力パワーグリッド（株）新榛名変電所に隣接し／ Ry 正面パネル表示および異常表示で構成し，的確な監ている UHV  注 1）100 万 V 実証試験場において，所内の視制御が可能なヒューマンマシンインタフェースを実現，キュービクル（以下，Cub）に実装された静止形リレー

電力設備の機器制御，設備状態の把握，計測値を表示の更新に合わせて，国際標準規格 IEC61850 に準拠した（2）アラーム表示：異常発生時などのアラームメッセー

保護リレー（以下，Ry）と監視制御システムを納入した。

ジを表示

従来，国内の電力会社における監視制御システムの情（3）トレンド表示：計測値のトレンドを表示

報伝送は，各電力会社が固有の規格を用いた方式を採（4）通信状態表示：IED 間の通信状態を表示

用している。このたび，国際標準規格である IEC61850（5）制御権設定：SAS とリモート端末の制御権設定を採用することにより汎用性が高くマルチベンダ化が可
能な監視制御システムを構築・納入したので，その概要を紹介する。

3

おわりに

IEC61850 によるマルチベンダ構成のデジタル変電所

22.1

への適用が確認できた。今後も，IED を活用したデジタ

装置概要

ル変電所の構築に向けて開発を進めていきたい。

監視制御システムの構成（図 1）

監視制御システムは，画面から機器制御・故障表示・計測表示をする SAS  注 2）

しを行う BCU  注 3）と，電力設備と情報の受け渡と，Cub 実装の Ry で構成した。

SAS の 基 本 ソ フ ト ウ ェ ア に は ATS   注 4） 社 の @Station  注 5） を採用し，高いカスタマイズ性能を活かして，日本特有の操作や故障表示を短期間で実現した。
各装置間の接続は，光ファイバケーブルを介して，国際標準規格 IEC61850 の MMS  注 6）

伝送を採用した。

また，リモート端末を設置し，遠隔運用を可能とした。
BCU 盤には，SEL  注 7） 社 IED  注 8） と GE  注 9） 社 IED を実装し，IEC61850 によるマルチベンダ接続を行い，実機器の監視制御システムとして適用できることを確認した。

■語句説明
注 1）UHV：Ultra High Voltage の略称
注 2）SAS：Substation Automation System の略称
注 3）BCU：Bay Control Unit の略称
注 4） ATS：Applied Technical Systems Joint Stock
Company の略称
注 5）@Station：監視制御画面カスタマイズソフトウェア

注 6）MMS：Manufacturing Message Specification の略称
注 7）SEL：Schweitzer Engineering Laboratories，Inc.
の略称
注 8）IED：Intelligent Electronic Device の略称
注 9）GE：General Electric Company の略称

成田和彦

 ネルギーソリューション事業本部 電力システム製造部
エ
監視制御システム設計グループ 所属（執筆時）

図1

監視制御システム構成
東光高岳技報 Vol.7 2020

35

製品紹介

90 リレー内蔵 LR 連動制御装置

90 リレー内蔵 LR 連動制御装置

製品紹介
■ 前澤

格

Itaru Maezawa

1

はじめに

■ 菅原

雅寛

Masahiro Sugawara

積分制御などのソフトウェア演算を実施する構成とした。

東京電力パワーグリッド（株）では，現在運用していソフトウェア演算部は，2 系列構成とすることで単一る 2 階層制御システム 注 1）を統合した「次世代監視制御

故障で LR 連動制御装置の機能停止に至ることがないよ

システム」の構築に合わせ，一次電圧が 275 kV 以下のう考慮した設計としている。

変電所を対象にした変電所個別の電圧制御装置（以下，

表 1 に装置仕様，図 1 に装置外観を示す。

VQC）から監視制御システムによる全系 VQC（以下，VVC）への切り替えが予定されている。

表 1 装置仕様「次世代監視制御システム」の電圧制御機能は，専用

項目

仕様

ネットワークを利用して各変電所に対して制御指令が出

外形寸法

幅 700 mm × 奥行 450 mm × 高さ 2,300 mm

盤面数

補助盤 × 1 面，演算盤 × 1 面

その他

材質：ステンレス（扉部のみ塗装）
IP 等級：IP2X 相当 注 2）

力される。ネットワーク回線断などが発生した場合の制御不能に備えるため，各変電所にバックアップ用電圧調整リレー（以下，90 リレー）を設置する必要があることから，90 リレー内蔵の LR 連動制御装置を開発した。
変電所の設備形態により一般変電所用と地下式ユニッ
ト変電所の対象設備に応じた LR 連動制御装置構成が必要となる。今回，一般変電所用の LR 連動制御装置の開発を完了し，2020 年 3 月に納入したので，その概要を
紹介する。

2

装置概要

2.1

装置構成・仕様

パネル表示部

これまでの VQC では，主変圧器との入出力情報処理や主変圧器を並列運転するための連動操作条件の受け渡しは，補助リレー回路で構成される VQCIF 盤を主変圧器ごとに設置している。

図 1 装置外観（正面左：補助盤，右：演算盤）

また，並列運転している変圧器間のタップ連動操作に必要な主変圧器接続情報やタップ操作信号を受け渡すための LR 連動制御盤を設置している。さらに LR 連動制

2.2

御盤には，VQC が停止した場合，二次電圧の自動制御（1）制御対象系統・設備判別機能を可能とするため，90 リレーの設置を考慮したシステ
ム構成としている。

機能

母線構成に応じ制御対象となる母線および主変圧器を自動選択し，各系統の二次母線電圧を基準値に維持する

今回開発した 90 リレー内蔵 LR 連動制御装置は，補タップ自動制御の 90 リレーの演算要素（90-1，90-2）

助リレー回路で構成していた系統判別機能やタップ並列を実装している。主変圧器接続状態，母線接続状態およ

判定のソフトウェアシーケンスによる対応や HMI を介

び制御対象設備は，HMI 画面上で確認可能とした。

したソフトウェアスイッチの採用により，設置スペース

各変電所の設備構成に対応できるよう遮断器，断路器と機能集約を実現し，補助盤と演算盤によるシステム構の有無設定および入切設定を HMI に設け，4 ブスタイ成とした。

／ 1 ブスタイ母線構成など幅広く対応できるようロジッ

補助盤では，併用中主変圧器間のタップ連動制御操作に必要な主変圧器接続情報やタップ操作信号など入出力
情報の受け渡しを行い，演算盤では，タップ並列判定や36

東光高岳技報 Vol.7 2020

クを構成し，標準化を図った。
（2）タップ連動操作・制御出力機能
主変圧器接続情報やタップ操作信号から併用運用して

90 リレー内蔵 LR 連動制御装置

いる主変圧器を判別し，タップ並列判定，タップ連動操作を可能とした。

製品紹介（5）その他
タップ指令動作時や装置異常時の各種情報を確認・保演算部の入出力信号部および演算ロジック上の実装設存するデータセーブ機能の搭載，主変圧器の電源喪失を

備数は主変圧器 4 台を標準とし，ハードウェア分離し主変圧器ごとに警報出力できる回路の実装など，保守・た 2 系列分を実装している。

運用作業の高効率化に貢献できる機能も備えている。
補助盤には，VVC から定周期で送信される信号を（3）90 リレー
母線の分割運用に対応できるよう 90 リレーを 2 要素

常時受信し，通信故障などの原因で信号が途絶した場

実装している。積分制御における整定値には平日／休日

合，自動的に 90 リレーを起動する自動切換装置（有の 2 パターンを準備し，系統実態に合わせて 16 ステッ

効 設 置 ス ペ ー ス： 幅 600 mm × 奥 行 350 mm × 高 さ

プの整定を可能としている。

200 mm）が実装可能である。

なお，積分演算には線間電圧実効値の三相平均を使用
し，検出精度は総合誤差（定格比）±0.5％以下の性能を有している。

3

おわりにLR 連動制御装置は，高機能 CPU や最新 FPGA を採（4）HMI 機能
汎用パソコンのブラウザを使用し，整定，監視制御に用し，ハードウェアを完全分離した 2 系列構成とする

関する設定およびタップ操作を可能とし，使用するパソ

ことで信頼性を確保した。また，Web サーバの搭載にコンにはプラグインソフトを不要とした。

よる遠隔監視や制御などの運用の省力化，操作監視の高HMI では運用面で有用となる入力電圧値の計測機能や入力整定値のグラフ表示機能，演算状態を数値またはグラフ表示で運用状態が確認できる表示機能などを実装している。

効率化にも寄与している。
今後は，地下式ユニット変電所に対応した LR 連動制御装置への製品適用も予定している。
末尾ながら，今回の開発に多大なるご指導・助言を頂HMI 画面例を図 2 に示す。

いた関係各位に対し，厚くお礼申し上げる。
■語句説明
注 1）2 階層制御システム：地方送電系統と配電系統の 2
つの系統階層にかかわる監視制御。
注 2）IP：International Protection の略。
機器内部への固体や水の侵入に対する保護の程度を示す保護等級。IP2X は直径 12 mm の試験指が危険な部分に接近しない仕様。

（a）演算状態（グラフ表示）

前澤格

 ネルギーソリューション事業本部エ
電力システム製造部 保護制御装置設計グループ（b）整定値情報（グラフ表示）

図2

HMI 画面例

菅原

所属

雅寛

 ネルギーソリューション事業本部エ
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.7 2020

37

製品紹介

IEC61850 対応配電用変電所遠方監視制御装置

製品紹介

IEC61850 対応配電用変電所
遠方監視制御装置■ 佐藤一男

Kazuo Sato

1

■ 川俣

陽輝

Haruki Kawamata

はじめに

東京電力パワーグリッド（株）の配電用変電所においては，6 kV 固体絶縁開閉装置（SIS）が適用されているが，近年，更新時期を迎え，新形 6 kV 固体絶縁開閉装置（以下，スマート SIS）に更新することになった。
IEC61850 対応配電用変電所遠方監視制御装置（以下，本装置）は，スマート SIS との接続に国際標準規格である IEC61850 を利用しており，伝送をネットワーク化することによる制御ケーブルの大幅な削減，異メーカの図 2 システム構成図

スマート SIS との接続を実現している。
今回，従来テレコン（TC）を IEC61850 対応とする
とともに，新たな機能を追加した。本装置を開発・納入したのでここに紹介する。

（2）セキュリティの強化
従来の直接操作盤の機能をヒューマンマシンインター
フェース（以下，HMI）を用いて高度化して本装置に内蔵，上位システムとの通信機能を遠方制御ユニットに実装した。HMI には表 1 に示す認証機能を実装し，セキュリティを強化した。
表 1 HMI の認証機能
項

目

2

本装置外観

特長

本装置の特長を以下に記す。
（1）国際標準 IEC61850 の適用

容

最大 100 ユーザ

ユーザ ID

1～16 文字

パスワード
図1

内

ユーザ
登録数

権

限

備

考

英文字，数字，記号のいずれか（大文字・小文字は区別）

8～16 文字管理，運用，閲覧
から選択

実施権限

無，30 日，60 日，90 日，
パスワード
120 日，180 日，360 日
有効期限
から選択
パソコン
接続台数
保

存

最大 5 台IP アドレス
設定可能

ハッシュ値による
暗号化保存

従来 TC では，SIS と多くの制御ケーブルで接続されていたが，これを国際標準 IEC61850 による光伝送化とした。

また，アクセスや操作ログも各 2,000 件記録でき，
不正利用の防止・追跡を可能とした（図 3）。

上位システムからの監視・制御は従来どおりとするた（3）保護・制御機能の一体化

めに，IEC61850 の論理ノードやデータオブジェクトを従来，受電保護リレーをリレー・ユニットもしくはリ

東京電力パワーグリッド（株），（一財）電力中央研究所

レー盤として設置していたが，本装置においては遠方制などといっしょに作り込んできたことから，上位システ

御 / 直接制御ユニットにおのおの搭載し，保護・制御一

ムからの監視・制御は従来どおり可能としたまま，マル

体形ユニットとした。本装置が正常な場合は遠方・直チベンダ対応可能な装置として構築することができた。

接制御ユニットの AND 条件で制御する。どちらかのユ

図 2 にシステム構成図を示す。
38

東光高岳技報 Vol.7 2020

ニットが故障などで異常となった場合は，正常なユニッIEC61850 対応配電用変電所遠方監視制御装置

製品紹介• 逆潮流時の単独運転防止機能• ソフトインターロック機能（2）HMI による監視・制御
変電所が直接運転時には直接制御ユニット HMI にて監視・制御が行え，遠方運転時は遠方制御ユニットにて監視・制御を行う。ただし直接制御ユニット故障時，遠方制御ユニットでも直接制御が HMI で行えるように，
バックアップ機能を持たせている。
（3）上位システム対向
図3

証設定用 HMI 画面

スマート SIS 対向は国際標準 IEC61850 対応としたが，上位システム間では従来伝送方式（HDLC 伝送，
CDT 伝送）が行えるようになっている。

トのみの動作で保護が可能になっており，ユニット故障

将 来 IEC61850 対 向（IP 伝 送 化 ）も 可 能 なように，時でも運用継続が可能な構成とした。

LAN ポートなど，裕度を持たせた装置構成となっている。

（4）シミュレータ機能の搭載（4）ソフトインターロック機能

スマート SIS の機器状態を模擬するシミュレータ機能

従来装置では，インターロックを補助リレーや接点なを搭載した。本シミュレータは，HMI から操作可能とどのハードワイヤードで構成されていたが，これをソフなっているため，上位システムとの対向試験が容易に行

トウェア化した。インターロック条件は HMI で確認がえ，スマート SIS 更新工事に伴う停止期間の短縮，上位

行え，変更もユーザで行えるようになっている（図 5）。

システム対向試験の効率化を実現した（図 4）
。

図4

3

図 5 ソフトインターロック用 HMI 画面

スマート SIS シミュレータ画面（HMI 画面）

機能・仕様（1）機能概要• 上位システムからの遠方制御，表示・計測• HMI 表示（単線結線図画面）による変電所全体の監視・制御・表示4

おわりに

国際標準である IEC61850 伝送が可能な遠方監視制御装置を 2019 年 8 月に現地納入し，実運用している。
今後，変圧器保護，電圧調整リレーのオプション機能を搭載する予定である。
末尾ながら，今回の開発に多大なるご指導・助言をい• 変電所設備ごとの制御電源分割

ただいた東京電力パワーグリッド様，電力中央研究所様• バイパス運用可能な保護機能（受電保護リレー）将来に対し，厚くお礼申し上げます。

は変圧器保護，電圧調整リレーを搭載予定• 自動切替機能（逆潮流対応自切機能を実装）• 配電線事故区間・ロック区間の算出• 搬送結合装置との I/F 機能（搬送変復調部搭載）• 変電用伝送ルート切替機能• 主変 2 次ケーブル地絡検出機能佐藤一男

 ネルギーソリューション事業本部エ
電力システム製造部 保護制御装置設計グループ

川俣

所属

陽輝

 ネルギーソリューション事業本部エ
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.7 2020

39

製品紹介

IP 化装置（2 階層制御システム向けゲートウェイ）

製品紹介

IP 化装置（2 階層制御システム向けゲートウェイ）
■ 藤澤

光剛

Mitsuyoshi Fujisawa

1

■ 桑原

大輔

Daisuke Kuwahara

方式 TC の間に設置され，変電所内設備の情報を集約・はじめに変換し，標準 TCIF 装置に伝送する。

東京電力パワーグリッド（株）では，変電所に遠方監視制御装置（TC）を設置し，制御所に監視制御システ

IP 化装置を設置した際のシステム構成図を図 2 に示す。

ム（変電所集中監視制御装置または 2 階層制御システム）を設置し，双方を接続することで，変電所内設備を
遠方から監視・制御することを実現している。
これまで遠方監視制御装置は監視制御システムとの接続に際し，HDLC 注 1）または CDT 注 2）伝送方式を利用していたが，設備更新に伴い伝送に IP を利用した IP-I/F
装置 注 3）や IP 伝送方式 TC への置き換えが進んでいる。
IP 伝送に変わることで，既存のネットワーク網を利用することができ，設備投資費用の削減が期待できる。
東光高岳では，2 階層制御システムと IP-I/F 装置，IP
伝送方式 TC 間の通信プロトコルを変換するゲートウェ
イとして IP 化装置を開発し，2019 年 3 月から納入を開始したので，ここに紹介する。

図 2 システム構成図

3
3.1

特長
ハードウェア（1）2 系列化による可用性の向上
本装置内で使用している CPU ユニットやハブ，電源などの機器は 2 系列化されており，障害が発生しても片系列にて運用を継続させることができる。また，片系列での運用を継続したまま故障した機器の交換が可能となっており，装置全体を停止することなく復旧させるこ
図1

2

IP 化装置装置構成とが可能となっている。
（2）消耗品レス化による保守性の向上
各機器は消耗品であるファンやバッテリを搭載していないため，メンテナンスフリーな構成となっている。

2 階層制御システムにおける監視・制御用の各システ
ムは，標準 TCIF 注 4） 装置を通して変換されたデータを

3.2

もとに変電所内設備の監視・制御を行う。

（1）PMCN 注 5）プロトコルの採用

ソフトウェア

既存の構成では，標準 TCIF 装置と遠方監視制御装置

本装置は，標準 TCIF 装置との通信に PMCN プロト（HDLC，CDT）の間に設置されている親局にて，変電コルを採用している。PMCN プロトコルは，二つの独所内設備の情報を集約・変換し標準 TCIF 装置に伝送し立した回線に対して同一データを送信することで，片経ている。

路の障害発生時も継続して通信可能としている。

IP 化装置は，標準 TCIF 装置と IP-I/F 装置や IP 伝送
40

東光高岳技報 Vol.7 2020

また，高速で通信ができる UDP 注 6） を使用していな

製品紹介

IP 化装置（2 階層制御システム向けゲートウェイ）

がら，送受信に失敗したときに再送を行う送信保証機能も備えており，高速かつ高信頼な通信を実現している。
（2）Web ブラウザによるメンテナンス
2 階層制御システムにて IP 化装置の状態や装置異常情報の取得を行っている。

（5）メンテナンス機能
Web ブラウザからログインすることにより，下記のメンテナンスを行うことができる。
・対向装置との接続設定の変更
・通信ログや装置ログなどの取得

異常発生時には IP 化装置内の CPU ユニットに PC を・対向装置とのオンライン回線の切替

直接 LAN ケーブルで接続することでメンテナンスが可能となっている。このとき，専用のソフトウェアではな

4.2

仕様

く汎用の Web ブラウザにてアクセスすることができる

IP 化装置の仕様として，対向可能な装置の種別およため，特定の PC によらず作業することが可能となってびその最大実装数を表 3 に示す。ただし，IP 化装置 1いる。

台に対して各装置の合計は 96 対向以内である。

44.1

表 3 最大実装数

機能・仕様
機能

（1）対向装置

対向装置

最大実装数

遠方監視制御装置（HDLC，CDT）

48 対向

IP-I/F 装置

96 対向

IP 伝送方式 TC

96 対向

変電所に設置された対向装置の一覧と，各装置との通信プロトコルを表 1 に示す。
表1

対向装置と通信プロトコル

対向装置

プロトコル

遠方監視制御装置

HDLC，CDT

IP-I/F 装置

TCP/IP

IP 伝送方式 TC

TCP/IP

5

おわりに本装置の導入により，変電所の IP 化・デジタル化の促進が期待される。今後は，変電所の IP-I/F 装置・IP
伝送方式 TC への設備更新に合わせて，IP 化装置を順次納入する予定である。
末尾ながら，今回の開発に多大なるご指導・助言をい（2）プロトコル変換
遠方監視制御装置，IP-I/F 装置などの対向装置のプロただいた関係各位に対し，厚くお礼申し上げる。

トコル（HDLC，CDT，TCP/IP）の違いを吸収し，統一プロトコル（PMCN）に変換し，2 階層制御システム■語句説明向けに集配信する。

注 1）HDLC：High-Level Data Link Control の略
注 2）CDT：Cyclic Digital data Transmission の略
注 3）IP-I/F 装置：送電用変電所用 IP 対応インタフェー
ス盤の略
注 4）TCIF：テレコンインタフェースの略
注 5） PMCN：Protocol for Mission Critical industrial
Network use の略
注 6）UDP：User Datagram Protocol の略（3）2 回線接続
IP 化装置と各対向装置間は 2 回線で接続され，オンライン回線とスタンバイ回線で運用している。対向装置
ごとにオンライン回線を任意の回線に割り当てることができる。
オンライン回線に障害が発生したとき，スタンバイ回
線をオンライン回線へと切り替えることで，対向装置との通信を継続可能としている。
（4）ログの保存
IP 化装置は表 2 に示したログを保存する。
表2
名称

ログ種別
内容

装置ログ

IP 化装置の動作や異常などのログ

通信ログ

対向装置との通信ログ

制御ログ

変電所内設備に対する制御ログ

藤澤光剛

 ネルギーソリューション事業本部エ
電力システム製造部 監視制御システム設計グループ

桑原

所属

大輔

 ネルギーソリューション事業本部エ
電力システム製造部 監視制御システム設計グループ

所属

東光高岳技報 Vol.7 2020

41

製品紹介

特高受変電設備監視システム MUDIC-Lite

特高受変電設備監視システム
MUDIC-Lite

製品紹介

■ 窪田

直紀

Naoki Kubota

1

2.3

はじめに

機能

表 2 に主要機能一覧を示す。

東光高岳は，監視，制御，計測，伝送技術開発における豊富な経験を活かし，電力需要家の電力設備をはじめ，工場付帯設備や下水処理設備などの設備分野に適用することのできる設備監視制御システム MUDIC 注 1）
500 Ⅴを提供している。
このたび，特別高圧受変電設備の「監視」に特化し最適化した安価なパッケージシステム MUDIC-Lite を製品化したのでここに紹介する。

2
2.1

概要
特長

（1）安価なパッケージシステム
特別高圧受変電設備の「監視」に最適な監視項目，監視画面で，合理的で安価なシステムを実現している。
（2）高い信頼性と保守性
工業用ボックスコンピュータを採用し，信頼性の高い
24 時間ノンストップ稼働を実現するとともに，省メン

表 2 主要機能一覧
機能項目

機能概要
故障発生時にアラーム発生と警報メッセージ
故障監視
表示を行う
監
視 機器状態監視 機器状態変化時にメッセージ表示を行う機
電流電圧や電力量などの計測値があらかじめ
能 上下限監視設定した上下限監視値を逸脱した際にアラーム発生と警報メッセージ表示を行う
グラフィック 機器状態や計測値，故障表示などをグラフィ表示
カルに一括表示する
メッセージ
警報，状変，上下限異常などのメッセージを表示一覧表示する
継続故障表示 発生中の故障や異常を一覧表示する
表
状態／計測
機器状態や故障発生状況および各種計測値
示
一覧表示の現在値を一覧表示する機
能 トレンドグラフ 計測値をデータの推移がわかりやすいように表示
トレンドグラフで表示する
計測値データを 1 時間値として蓄え，日報／月
帳票表示
報フォーマットに編集して表示する
統計グラフ
帳票用データを折れ線グラフや棒グラフ形式
表示
で表示する

3

おわりに

MUDIC-Lite の製品化により，安価な受変電設備監視

テナンスを実現している。

システムの提案が可能になった。今後，CC-Link など（3）優れた視認性の通信タイプに対応し，東光高岳製品のデジタル形保護

ワイド画面，マルチウィンドウを採用し，優れた視認性を備えている。

計測装置（PACGEAR）と連携したタイプの提供を行っていく。

（4）高度なデマンド監視
受電電力の推移をモニタリングし，使用電力量を予測して目標デマンド値を超過する兆候が生じたときに警報を発生するなど高度なデマンド監視機能を具備している。
2.2

諸元

表 1 に主なハードウェア諸元を示す。
表1
管理点数
表示部
操作 寸法

42

主なハードウェア諸元一覧（I/O タイプ）

項目
状態・故障
64 点
アナログ計測 32 点

※パルス計測と合わせて 64 点を超えないこと

機能概要

パルス計測

64 点

※状態・故障と合わせて 64 点を超えないこと

制御出力
表示解像度
表示色
表示機能
主操作
補助操作
CPU 盤
IO 盤

16 点 ※デマンド制御
1920 × 1200 ドット
1677 万色
マルチウィンドウ
マウス
キーボード
400 mm（W）× 500 mm（H）× 300 mm（D）
500 mm（W）× 500 mm（H）× 300 mm（D）

東光高岳技報 Vol.7 2020

図 1 MUDIC-Lite■語句説明注1）MUDIC：Multi Use Distributed Integration Comput-

er control system の略

窪田直紀

 ネルギーソリューション事業本部エ
電力システム製造部 監視制御システム設計グループ

所属

製品紹介

東南アジア向けエネマネサービスパッケージ

製品紹介

東南アジア向け
エネマネサービスパッケージ
■ 近藤

大介

Daisuke Kondo

1

■ 服部

美里

Misato Hattori

■ 今井

直樹

Naoki Imai

非常に容易にした。

はじめに（3）メンテナンス性の向上

近年，東南アジア諸国ではエネルギー使用量の削減・現地設置時には本装置～ルータ～通信網～クラウド効率化などを規定する法律が整備されつつあり，各国との順に接続が確立されるが，その状況を LED で表示し，も電力に関する省エネ意識が高まっている。このような問題発生時の解決を支援する。また，現地のネットワー

状況のなか，東京電力エナジーパートナー（株）（以下，

ク環境に左右されない，遠隔保守（日本から海外に設置

東電 EP）は PoC（Proof of Concept）として，フィリした装置にログインして実施する保守）を可能とした。

ピンの電力関連企業に対しクラウドによる電力の見える

表 1 基本仕様化サービスを提供した（2018 年度）。
上記のサービス提供にあたり，東光高岳は見える化対
ネルギー計測装置の開発・試作・設置を担った。本装置

計測

象設備の電流を計測し，クラウドへ計測値を伝送するエ
では計測対象を電流計測のみに限定し，電力量はクラウドで換算する方式とした。
品をブラッシュアップし，東南アジア向けのエネルギーCT

図 1 に装置外観と実装状況を示す。今回，その試作

仕様

回路数

単相 2 線式
：最大 12 回路
単相 3 線式， 三相 3 線式：最大 6 回路
三相 4 線式
：最大 3 回路

計測範囲

2.5 A～250 A

計測周期

1分

接続可能 CT

付属 CT

定格一次電流 250 A
定格二次電流 1 A

マネジメントサービス用にパッケージ化したエネルギー計測装置を製品化したので，その概要を紹介する。

項目

LAN ポート（Ethernet）

外部ルータ（クラウド）との接続用ポート
10/100 Mbps, 100Base-TX, RJ46 コネ
クタ
通信速度はオートネゴシエーション

RTC 停電時保持 キャパシタによる停電バックアップ時間：
期間
最低 10 日3

見える化サービスの全体構成

図 2 に見える化サービスの全体構成を示す。
エネルギー計測装置の計測データはリアルタイムで日本国内のクラウドサーバに伝送される。クラウドサーバ
図1

2

装置外観と実装状況

特長（1）最大 12 設備の消費電流を連続で計測
表 1 に基本仕様を示す。エネルギー計測装置は 1 台
で最大 12 設備の消費電流を 1 分周期で 24 時間 365 日
連続して計測する。
（2）設置や加工が容易な装置構成
現地の設置条件に合わせてケースの加工を行えるた
め，設置の自由度と容易性を高めることができた。また，CT にはクランプ方式を採用し，分電盤～負荷設備の電源線への加工や電源線の取り外し／再取り付けを，図 2 見える化サービスの全体構成
東光高岳技報 Vol.7 2020

43

製品紹介

東南アジア向けエネマネサービスパッケージ

ではエネルギー計測装置から伝送される電流データを電力量に換算する。ユーザはこのクラウドサーバが提供する Web 画面により，インターネットを介して使用電力を確認することができる。

5

パッケージの内容

エネルギー計測装置は手順にしたがって CT の取り付
けと電源および LAN を配線し，電源を投入すれば稼働を開始する。施工者は装置の設置後に設定や調整を行う

4

必要がなく，計測データがクラウドに集積されているこ

機能概要とを確認するだけでよい。図 3 にクラウドでのデータ

エネルギー計測装置は東光高岳製エネルギー情報収集
端末「エコ．Web5」の計測機能，通信機能，時刻同期
機能を活用した装置であり，各機能の概要は次のとおり

確認画面を示す。
この手軽さを実現するために，クラウド使用権もセットにして装置を提供する方法を採用した。
これがエネルギーマネジメントサービス用「パッケーである。

ジ」たるゆえんである。

（1）計測機能
3 台の電流計測器を RS485 で接続し，Modbus 通信
により，CT に流れる電流値を取得する。計測間隔は 1分，最大計測点数は 12 点である。
また，最大計測電流は 250A である。

6

おわりに

本装置はエコ．
Web5 を活用した初の海外向け製品であり，まだスタートしたばかりである。

（2）通信機能LAN ポートに接続したルータ（ユーザ側で準備）か

今後，現地での施工や運用が開始し，電力が見える化

らインターネット回線を介して，計測データをクラウドされることで，ユーザの省エネ意識も向上し，ニーズのに伝送する。

高度化に伴って，日本国内では経験したことのない機能

データ伝送は，IoT に適した通信プロトコルである
MQTT

注 1）

を採用し，安全かつ正確なデータ転送を実現の追加といった要求が予想される。
また，販売先が拡大すれば，各国の法規制や電力エネ
ルギー削減への取り組みも，国ごとに異なり，新たな機している。
また，世界中に展開するインターネット網を活用し，本装置がターゲットとする東南アジア全域に設置できる
よう，DHCP クライアント機能を実装した。
さらに，SSH フォワーディング

注 2）を使用して，現地のネットワーク環境に左右されない遠隔保守機能を実装

能の追加要求も予想される。
これらの要求を精査し，機能を追加していくとともに，エコ．
Web5 が持つ他の機能を活用することで，東南アジア諸国の多くの企業に標準機として採用いただける装置としての完成度を高め，普及させていきたい。

した。
（3）時刻同期機能
仕向先国に合わせて，タイムゾーンと同期先 NTP
サーバを任意に設定可能とした。
また，起動時および毎日 1 回の時刻同期を行うこと
で，正確なタイミングでデータサンプリングを行えるよ
うにした。

■語句説明
注 1）MQTT：TCP/IP ネットワークで利用できる通信プ
ロトコルの一つで，多数の端末間で短いメッセージを頻繁に送受信する用途に向いた軽量なプロトコル。
注 2）SSH フォワーディング：SSH によって確立された通信経路を利用して，クライアントのポートをクライアント
が直接アクセスできないデバイスのポートに転送する仕組
み。

近藤

大介

 ネルギーソリューション事業本部
エ
システムソリューション製造部 開発グループ服部美里

 ネルギーソリューション事業本部
エ
システムソリューション製造部 開発グループ

今井
図3

44

クラウドでのデータ確認画面

東光高岳技報 Vol.7 2020

所属

所属

直樹

 ネルギーソリューション事業本部
エ
システムソリューション製造部 開発グループ

所属国内初 CHAdeMO 規格 ver2.0 対応電気自動車用急速充電器

製品紹介

国内初 CHAdeMO 規格 ver2.0 対応
電気自動車用急速充電器

製品紹介

■ 古家

成正

Shigemasa Furuie1

表 1 に新型器と現行器の装置比較を示す。現行器とはじめに比べ容積比 92％，設置面積比 93％，重量比 81％となる。

自動車 産 業の電動 化が 加速している。2020 年 1 月（3）電力変換器（以下，パワーユニット）モジュール化から地球温暖化対策の国際的な枠組みとしてパリ協定

電力変換器をモジュール構造とし，修理はパワーユ（Paris Agreement）の実運用が始まっており，世界的にニット交換作業のみとなることから，修理時間の大幅な自動車の環境規制を強化して電動化を促している。排ガ削減が可能となる。

スゼロ車（ZEV（4）現地施工が容易）として注目を浴びている電気自動

注 1）

車（BEV 注 2））やプラグインハイブリッド車（PHEV 注 3））などの電動自動車に求められる役割は非常に大きい。

注 4）

新型器では，運搬・吊り上げは天井に取り付けてある吊り金具を利用する。基礎ベースと新型器本体が分離で今後の普及に合わせて電気自動車用急速充電器（以下，

きるため，現地工事が容易である。

急速充電器）のインフラ設備が欠かせない状況にある。

（5）［オプション 1］認証課金対応

海外の市場動向をみると，中国では中央政府を中心に（株）エネゲート製の認証機能を実装し，今後他社の大規模な補助金の投入や国内主要企業からの特別助成金

認証システムにも対応予定である。

の支給を受けて急速充電器の設置数を急速に伸ばして（6）［オプション 2］クラウドシステム対応（開発中）いる。また欧州連合（EU）では新車に対し二酸化炭素

クラウド連携を可能とする通信ユニットを組み込み，（CO2）排出量の規制が一段と強化されており，電気自本製品が IoT（Internet of Things）対応となるモデル

動車導入促進に向け充電インフラ設備の構築が政府やイを販売予定である。

ンフラ事業者により強力に進められている。
東光高岳では今後の需要拡大を予想し，CHAdeMO 注 4）の最新規格（ver2.0）に対応した電気自動車用新型急速充電器（以下，新型器）をリリースしたのでここで紹介
する。

3

装置機能

新型器の装置機能について代表的な 3 点を次に示す。
（1）わかりやすいタッチパネルでの充電操作
充電操作は図 1 に示す液晶のタッチパネル上で行う。

2

操作イメージが見てわかるようアイコンガイダンスを採装置の特長用している。

新型器は以下の 6 点の特長を有している。
（1）国内初CHAdeMO Protocol ver2.0 対応

CHAdeMO Protocol ver2.0 注 5） の認証を 2019 年度に取得した。今後東光高岳器に実装予定のダイナミック
コントロール（本器で EV 出力上限を調整可能）仕様に対応している。

（a）START の画面表示（2）小型化・軽量化
新型器では内部の主要部品と配置を大幅に見直すこと
で本体サイズの小型化と軽量化を実現した。これにより駐車スペースの有効活用に寄与できる。

図 1 新型器（b）STOP ボタンの画面表示

タッチパネル画面例（2）パワーユニットの冗長設計
新型器では，パワーユニット 4 台を並列に接続し，

表 1 新型器と現行器の装置比較
機種（型式）

新型器（HFR1-50B9）

現行器（HFR1-50B8）

容積

470 L

511 L

設置面積

2,707 cm 2

2,925 cm 2

質量

約 270 kg

約 335 kg

ユニット間の協調により最大 50 kW を出力する運転方式を採用している。パワーユニット単体の故障時には，健全ユニットにおける 50 kW 以下の運転が可能となる冗長設計を採用している。
（3）急速充電器の出力制限機能
管理者が運用状況に合わせて最大電力量や利用時間を事前に設定することにより，50 kW 以下で運用ができる。
東光高岳技報 Vol.7 2020

45

製品紹介

4

国内初 CHAdeMO 規格 ver2.0 対応電気自動車用急速充電器

5

装置仕様

新型器の基本仕様を表 2 に，認証課金対応装置外観
写真を図 2 に示す。

新型器は，これまで課金装置として利用されている個
別の通信方式に対応するだけでなく，オプションでクラ

表2

基本仕様

ウド連携させることにより，さまざまなサービスやシス
テムに柔軟に対応させることができる製品である。

型式

HFR1-50B9

入力

三相 3 線 AC200 V，50 Hz/60 Hz

出力DC150 V～450 V，0 A～125 A

効率

90％以上

■語句説明

寸法

幅 665 mm × 奥行 407 mm ×
高さ 1734 mm ※突起部を除く

質量

約 270 kg

注 1）ZEV：Zero Emission Vehicle（排ガスゼロ車）は有害な排気ガスを一切出さない自動車を示す。純粋なバッ
テリーで駆動する電気自動車（BEV）や燃料電池車（FCV：
Fuel Cell Vehicle）などが該当する。
注 2）BEV：Battery Electric Vehicle（電気自動車）は動力源となる電気を外部からの充電によりバッテリーに蓄電
し，電気モーターを駆動させ走行できる自動車を示す。
注 3）PHEV：Plug-in Hybrid Electric Vehicle（プ ラグインハイブリッド車）は 2 種類以上の動力源を備える自動車を示す。電気モーターとガソリンエンジンを搭載し，外部からバッテリーを充電することで電気自動車（BEV）のように走行できる車である。
注 4）電動自動車：ハイブリッド車（HV），プラグインハ
イブリッド車（PHV/PHEV），電気自動車（BEV/ PHEV），
燃料電池車（FCV）などの総称を示す。
注 5）CHAdeMO：電気自動車用急速充電規格「CHArgede MOve = 動く，進むためのチャージ」，「de = 電気」，また「（クルマの充電中に）お茶でも」の 3 つの意味を含んでいる。
注 6）国内シェア No.1 : 2020 年 3 月現在の国内販売実績
は累計 3000 台以上。

保護等級

IP44

周囲温度

−10℃～40℃

周囲湿度

30％～90％

認証課金対応（株）エネゲート製認証（今後追加予定あり）

今後も国内シェア No.1 注 6）にこだわり，市場の要求を満たす新型器の開発を進め製品化していく所存である。

古家
図2

46

おわりに

認証課金対応装置外観写真東光高岳技報 Vol.7 2020

成正

 ネルギーソリューション事業本部
エ
システムソリューション製造部 開発グループ

所属

製品紹介

広視野共焦点三次元計測センサ SCS-10000R1-KN

製品紹介

広視野共焦点三次元計測センサ
SCS-10000R1-KN
■ 石原

満宏

Mitsuhiro Ishihara

1

はじめに

■ 水野

佑樹

Yuki Mizuno

共焦点技術は，低開口数でありながら高い画素分解能を実現できるため，上記精度低下の対策として有効である。

共焦点三次元計測はレーザを用いた高精度計測技術とこのリニア走査共焦点技術を採用し，さらにリニアして知られている。レーザビームの XY 走査と高精度のスケール付 Z 移動ステージと高速シャッタ（短時間露Z 走査が必要であるため計測時間がかかることから，大光）の組み合わせにより，回転板方式の光学的 Z 走査

量生産品の自動検査に用いられることは通常ない。東光機構に頼らない高速・高精度の Z 走査を実現すること高岳ではレーザ走査を必要としない非走査型の共焦点撮で，従来の 10 倍レベルの広視野計測を達成した共焦点像系（1） と，厚さの異なる平行平面ガラスと回転板を用

三次元計測センサ SCS-10000R1-KN を開発したので紹いた光学的 Z 走査機構

介する。

（1）

により，大量生産品の自動検査に耐え得る計測速度を有する独自の共焦点三次元計測を実現し，半導体パッケージ内部で LSI チップと多層配線基板とを高密度接続するためのバンプと呼ばれる微小電極の形状検査に主に適用してきた（2）。上市したバンプ検査装置は国内外で広くご利用いただいている。

2

リニア走査共焦点技術 SCS

リニア走査共焦点技術 SCS（図 2）は，超微細バンプを計測する目的で開発した技術であり，従来の非走査

一方で，共焦点三次元計測を必要とする検査はバンプ

共焦点技術 NCS の高速性を維持しながらも，NCS ではのような微細物体に限られるものではない。例えば先に得られなかった高画素分解能の画像を得ることができ述べた半導体パッケージにおいて，図 1 に示すようにる（3）。NCS が，共焦点計測の要の部品であるピンホー

外部電極はバンプをそのまま大きくしたものということ

ルアレイの各ピンホール間に受光不可能なマスク領域

ができ，バンプと同様の形状検査が必要である。しかを有するのに対し，SCS は，検出器のシャッター露光

し，バンプ検査と同等レベルの検査速度が求められる一

時間中にピンホールを一次元的に走査することで，マス方で，10 倍近く広い領域の計測が必要となる。この検ク領域の存在を時分割露光により実質的に消し去ってい査を実現するためには，10 倍レベルの広い視野の光学系を使用することが必要となるが，これまで以下のような課題があり実現できなかった。

図1①

半導体パッケージの構造広視野（＝低倍率）の光学系では計測精度が著し
く低下する

②

広視野光学系においては，大きさの制約から回転板による高速化技術が利用できない

計測精度が著しく低下する原因は，広視野光学系が低開口数 注 1）となるためである。低開口数であること自体で原理的に計測精度は低下するが，その上に非走査共焦点技術の制約により低開口数においては必然的に低画素分解能（XY 分解能）となり，両方の影響でさらに精度低下を招いていた。近年東光高岳で開発したリニア走査

図 2 リニア走査型共焦点光学系
東光高岳技報 Vol.7 2020

47

製品紹介

広視野共焦点三次元計測センサ SCS-10000R1-KNる。これによりピンホールの数・密度に制約を受けることなく高い画素分解能の共焦点画像を得ることができる。共焦点三次元計測の精度は，対物レンズの開口数といる。
図 5 は，SCS-10000R1-KN と NCS-7020R1 の 視 野
サイズの違いを実画像で示している。

画素分解能で決まるため，広視野光学系の開口数の低下
による精度の劣化を，画素分解能で補うことができる。

3

高速・高精度 Z 走査技術

厚さの異なるガラスを回転板上に並べて高速回転させる光学的 Z 走査機構は，東光高岳の共焦点三次元計測の大きな特長である。しかし，計測視野が従来の 10 倍
レベルで大きくなると各ガラスはそれ以上に大きくする必要があるため，回転板も 10 倍レベルの大きさとなり現実的ではなくなってしまう。そこで，Z 走査としてより一般的な Z 移動ステージ走査（図 3）とした。レー
ザ XY 走査による共焦点三次元計測では，レーザ XY 走
査に時間がかかるため，低速度で Z 移動することで XY
走査中に大きく Z 移動しないようにする必要があるが，
前記 SCS は，検出器のシャッター露光時間内に XY 走

図 4 SCS-10000R1-KN 外観

査が完了する高速性を有するため高速な Z 移動が可能

表 1 主な仕様である。Z 移動ステージに光学式リニアスケールを搭載

NCS-7020R1

することにより正確な Z 位置でシャッターを切ることができるため計測精度も高い。
また光学的 Z 走査機構では，計測範囲や画像の取得
間隔はガラスの厚さ・枚数で決まるため変更ができな
いが，Z 移動ステージ走査においては柔軟に変更でき，
計測時間や計測精度を最適化できることが大きな特長
である。

図3

4

Z 移動ステージ走査

SCS10000R1-KN

計測手法

非走査共焦点法 リニア走査共（NCS）
焦点法（SCS）

Z 走査手法

光学式
機械式（Z 移動（回転板走査） ステージ走査）

視野サイズ（mm）

13 × 1341 × 33

対物レンズ相対 NA

1（基準）

0.5

画素分解能（μm）

7.8

11.0

Z 計測範囲（μm）

240～4,000（可変）Z 計測分解能（μm）

0.1

0.3

画像入力時間（s/視野）（Z 計測範囲 240μm の時）

0.25

0.2

光源

メタルハライドランプ

LED

NCS-7020R1

SCS-10000R1-KN

開発した SCS-10000R1-KN の外観を図 4 に示す。また，主な仕様を表 1 に示す。従来型の共焦点三次元計
測センサ NCS-7020R1 の仕様も比較のために併記して48

東光高岳技報 Vol.7 2020

SCS-10000R1-KN

図 5 視野サイズの比較

広視野共焦点三次元計測センサ SCS-10000R1-KN

5

製品紹介

ンサ SCS-10000R1-KN について述べた。高精度で知ら計測例

れる共焦点三次元計測であるが，それは狭視野・高開口

4 枚の 1 セントコインを一括で計測した結果の鳥瞰図数光学系が前提となっている。40 mm を超える広視野・を図 6 に示す。また図 7 に，半導体パッケージ外部電低開口数光学系での高精度計測は前例が見当たらない。

極の高さ計測の繰り返し精度を示す。電極は球形でありSCS-10000R1-KN が共焦点三次元計測の適用範囲を大

直径は約 180μm である。横軸は各電極の番号，縦軸はきく広げることを期待している。

各電極の計測ばらつき（3σ）である。計測ばらつきが1μm 以内に収まっており，高い計測精度が得られてい■参考文献

ることがわかる。

（1） M.Ishihara：“A Confocal Surface Measurement
System Having Improved Measurement Accuracy for
Rough Surfaces and Measurement Speed”, Journal of
Robotics and Mechatronics, Vol.15, No.3, pp.331-440（2003）（2） 小森，日名子，石原：「イントレー方式 IC パッケー
ジ 検 査 装 置 TVI-5220」， 高 岳 レ ビ ュ ー，No.55，No.1，
pp.7-10（2010）（3）石原，日名子，井上，水野：「リニア走査型共焦点光学系による高速マイクロバンプ高さ計測」，エレクトロニク
ス実装学会春季講演大会講演論文集，pp.427-428（2015）

6

おわりに

従来にない広い視野を持つ新しい共焦点三次元計測セ■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で，一般に広視野・低倍率であると低
い値となる

図6

1 セントコインの計測

石原

満宏

水野

佑樹

 応用検査機器事業本部
光
検査機器製造部 所属

図7180μm 外部電極の高さ計測繰り返し精度

 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.7 2020

49

製品紹介

IEC61850 のデータ活用ソリューション（IEC61850 for SQL）

製品紹介

IEC61850 のデータ活用
ソリューション（IEC61850 for SQL）
■ 小栗

伸吾

Shingo Oguri

1

はじめに

ミントウェーブでは，変電所のインテリジェント電子
機器（以下，IED）の通信プロトコルを定義する国際標準規格である IEC61850 に対応した SCADA 注 1）として，
ジェイティエンジニアリング（株）製 JoyWatcherSuiteに IEC61850 対応ドライバを組み込んだ Mint SCADAを販売してきた。
Mint SCADA は，SCADA に関する知識がなくてもノ

図 1 IEC61850 for SQL 表示機能

ンプログラミングで容易に監視システムを構築できるな
どの特長を持っているが，データの取込周期が定周期のb. 操作機能ため，取込タイミングによっては，発生した情報が欠落

操作に関する情報がデータベースに記録されると，状してしまう事象が判明した。また，Mint SCADA では，

態更新を検出し，IED に当該情報を送信することで，現

GOOSE と呼ばれる高速通信および風力発電向け通信規

地機器が操作される。図 2 に SQL 操作機能の動作概要

格である IEC61400-25 には非対応であった。

を示す。

このため，情報の欠落，GOOSE および風力発電向け
通信規格に対応させ，SCADA 以外にも幅広く適用が可能な製品として，IEC61850 for SQL を開発し製品化を行ったので，ここに紹介する。

2
2.1

製品概要
特長

・IED からの受信情報をリアルタイムに記録することが可能

図 2 IEC61850 for SQL 操作機能

・IEC61850 プロトコルに非対応のアプリケーション（SCADA など）でも，IEC61850 に対応させることが可能

上記各プログラムとは別に，データベースの蓄積情報を表示することやデータベースの操作対象項目に値を書・通 信プロトコルとして，GOOSE および IEC6140025 に対応

き込むことができるツールが付属する。このツールでは，検索機能を有し，データベースに記録された情報を容易に確認することが可能である。

2.2

動作概要

本製品は，主に 2 つのプログラムで構成される。
（1）データベース記録設定プログラム
IED ごとに設定された SCL ファイル

注 2）を基に，デー

タベースに記録・設定を行う。
（2）通信プログラム
a. 表示機能

語句説明
注 1）SCADA：Supervisory Control And Data Acquisition の略。製造や産業の現場で，集中監視とプロセス制御を行うシステム。
注 2）SCL ファイル：Substation Configuration Language
ファイルの略。変電所構成言語で書かれた設定ファイル。

各 IED と通信を行い，ユーザーが指定したデータを
逐次データベースに記録する。図 1 に SQL 表示機能の動作概要を示す。

50

東光高岳技報 Vol.7 2020

小栗伸吾

 式会社ミントウェーブ
株
インフラソリューション事業部

所属

電力の遠隔検針用ソリューション Cloud-TOSCAM

製品紹介

電力の遠隔検針用ソリューション
Cloud-TOSCAM 注 1）
■ 沢野

伸也

Shinya Sawano

1

はじめに

一般産業用スマートメータの普及により，テナントビ

4

■ 成松

製品紹介

正浩

Masahiro Narimatsu仕様

本システムの仕様を下表に示す。

ルや商業施設などにおいて，通信機能を活用した自動検項

目針システムの導入が増加している。

仕

様

計測点数

・基 本 点 数：10 メ ー タ（IoTGateway：
1 台当たり）
・11 メータ以上は，メータの台数ごとに追加費用が必要
・IoTGateway の 下 位 に 接 続 で き る
TOSCAM-M1 は最大 10 台・IoTGateway ごとに基本利用料が必要

計測データ

30 分値（メータの指針値データ）

はセンタ装置を不要とし，システムの導入コスト，リ

計測データ
保存期間

3 年間（Cloud 側で保存）

プレース費用の低減を目的に，T2MS 製一般産業用ス

帳票出力

任意に設定した月日間の使用量台帳を印
字および CSV 出力

一方でこれまでの自動検針システムはスマートメー
タやパルス付計器を端末とし，検針盤やセンター PC といった使用量を算出するセンタ装置が必要となることから，導入コストが増加，また設置場所の確保も必要となることから導入の障壁となっている。
そこで東光東芝メーターシステムズ（以下，T2MS）

マートメータ“SmaMe 注 2）”シリーズ（以下，SmaMe）と デ ー タ 収 集 ユ ニ ッ ト（ 以 下，TOSCAM-M1），
Cloud 型自動検針システム“Cloud-TOSCAM”（以下，
本システム）をリリースしたので紹介する。
本システムは，クライアント PC でどこからでも検針

グラフ表示

IoTGateway， お よ び T2MS 指 定 Cloud を 利 用 し た，が行えることから，検針時に現地までの移動，巡回が不要となる。また，点在する子メータの検針にも適したシ

2特長

本システムは以下の特長を有する。
・ Cloud を使用し遠隔地にある SmaMe およびパルス付
計器を検針。

オプション機能

ステムとなる。

・計 測メータごとに 30 分使用量を表示
および CSV 出力
日負荷曲線
・グ ラフの横軸は，1 日，7 日，14 日，
31 日を選択
月負荷曲線

・計測メータごとに 1 日分の使用量を表示および CSV 出力・グ ラ フ の 横 軸 は，1 ヶ 月，2 ヶ 月，
6 ヶ月，12 ヶ月を選択

月最大
デマンド

当月を含む過去 13 ヶ月の最大デマンド
値を月ごとに表示および CSV 出力

OP ①

・あらかじめ設定した料金単価を元に料金一覧表を作成

OP ②・従量料金用帳票作成（一般家庭向け）
・三段階料金などの料金計算を行い料金一覧表を作成OP ③

・季時別時間帯別帳票作成（事業所向け）
・昼，夜，ピークなど時間帯ごとの料金計算を行い料金一覧表を作成

・検針対象メータ使用量の日報，月報，請求書を出力。
・ 日 負荷曲線，月負荷曲線表示で負荷のトレンドを分析。
・ オプション機能により従量・季時別料金も算出可能。

3

システム構成本システムは SmaMe の指針値を TOSCAM-M1 で収集し，IoTGateway より東光高岳 MVNO-SIM を利用し共通プラットホームである Cloud でデータ収集を行う。
本システムの概略構成を図 1 に示す。

図 1 システムの概略構成
東光高岳技報 Vol.7 2020

51

製品紹介

5

電力の遠隔検針用ソリューション Cloud-TOSCAM

画面例

本システムでは，お客さまがひと目で使用状況を把握

6

導入メリット本システムの活用により，以下の導入メリットを創出

しやすいことをコンセプトに，日負荷曲線をはじめとすする。

るグラフ化により画面を構成している。

・目視検針による読み間違え，書き間違えの撲滅。
・電気，ガス，水道の一括検針により検針時間を短縮。

① 日負荷曲線・セ ンタ装置（検針盤，PC，専用アプリ）が不要なため，低コストでシステム導入が可能。
・検針時のテナント店舗への立ち入り調整が不要。
・過去に遡って指定期間で検針可能なため，検針忘れを回避。
・どこからでも検針できるため，事務所や自宅などからのリモートでも検針可能。

7

おわりに

今般，
「2025 年の崖」で想定されている DX 注 3） の波を活用することが T2MS においても必須事項と考える。
まずは，“もの売り”から“こと売り”の新たなチャレン
ジとして，T2MS が長年培ってきた自動検針のノウハウ② 月最大デマンドを詰め込んだ，サブスクリプションビジネスを構築した。
本システムは現在のところ，SmaMe をメイン端末とした検針システムとなるが，今後は T2MS 製端末伝送器と TOSCAM-M1 を連携させ，多点数のパルス付計器が設置されている既存の自動検針システムユーザーへの対応や，お客さまニーズや使い勝手を追求したアプリケー
ションのバージョンアップなど，さらなる機能向上に向けて開発を進めていく。さらに，収集したトレジャーデー
タを新たな価値とし，データドリブンを活用することで，今までにないサービスが構築できるように東光高岳とともに改良開発に取り組んでいく所存である。

③ 帳票（請求書イメージ）■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）Digital Transformation の略

沢野

伸也

成松

正浩

 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
営業部営業第三グループ 所属

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東光高岳技報 Vol.7 2020

トピックス

リソルの森における再エネを活用した
日本初の「地産地消システム」
の開発
1

はじめに

東日本大震災以降，再生可能エネルギー（再エネ）の大量導入，分散型電源設置などが本格化してきている。

ループ会社が経営する二つのゴルフ場クラブハウスに託送して，太陽光発電設備で発電した電力を全量消費するという地産地消システムを構築している。
自己託送は，1 日 24 時間を 30 分コマ，計 48 点に分

このような中，リソル生命の森（株），リソル再生エ

解し，それぞれ 30 分枠内で自己託送計画を策定して，ネルギー（株），東京電力ホールディングス（株），東京

自己託送が行われる前日昼までに電力広域的運営機関

電力エナジーパートナー（株）の 4 社は，低炭素投資（OCCTO）へ提出する。当日は，この計画に従い発電量促進機構支援による「郊外型スマートコミュニティ構築

および需要量（今回はヒートポンプ制御で実現）を制御事業」を受託した。

し，30 分間の電力量を計画と一致させる，いわゆる 30

この事業の具現化として，太陽光発電と自己託送を組分同時同量を達成しなければならない。万一，この 30

み合わせ，発電した電力を全量消費する「地産地消シス分同時同量が達成できない場合は，インバランスとしてテム」をリソル生命の森（株）から東光高岳が受注し，ペナルティが生じる。したがって，システム開発の最大2020 年 4 月 1 日より本格稼働を開始した。

のポイントは，「自己託送」のルールを順守しながら，イ

SDGs，RE100 に貢献するこの再エネを活用した日本初の「地産地消システム」について紹介する。

ンバランスのペナルティを極小化することである。
今回のシステムは前述したリソースのほかに，MTC
側 に は 据 置 型 蓄 電 池 100 kW，V2H（Vehicle to2

セミオフグリッド型 EMS の開発

東光高岳は，2014 年から NEDO 実証事業「電力系Home）1 台，ゴルフ場それぞれにヒートポンプを設置
し，自己託送を実現する制御対象としている。
このセミオフグリッド型 EMS は，以下の機能によっ

統出力変動対応技術研究開発事業」に携わり，東京都新て構成される。

島村に，新島 – 式根島の独立した電力系統の安定供給を気象情報を基にした太陽光発電，各所の需要予測

はかるオフグリッド型 EMS を開発，設置してきた。

予測を基にした最適経済計算

このオフグリッド型 EMS は規模的に比較的小さく外経済計算結果を基にした自己託送計画策定

部系統から切り離されたオフグリッド内での需給バラン

策定した自己託送計画の OCCTO への自動配信

スを維持することを目的とした EMS である。

策定された計画を達成するためのリアルタイム制御

一方，リソルの森スマートコミュニティにおいて地

各設備，需要状態を監視・制御する SCADA

産地消を実現するセミオフグリッド型 EMS は，電力会

なお，本システムは，ATS 社 注 1）との共同プロジェク社が維持，管理する電力系統から直接供給を受ける需要

ト第 1 号として，予測機能，SCADA 機能については，

家に設置され，需要家受電点の電力の流れを制御する

ATS 社の技術を活用している。

EMS である。具体的には，電力系統が自立したオフグ
リッド型 EMS と異なり，セミオフグリッド型 EMS は，
周波数は外部系統の所有者である電力会社が制御し，発電設備を持つ需要家は，資本関係にある他の需要場所へ融通する電力を制御する。
今回のリソルの森で実現した EMS は，電力系統内で行われる自己託送という融通制度を利用している。
自己託送の基本的考え方は，発電設備を有する需要場
所で自家消費を行い，その余った電力を資本関係のある
他需要場所に外部系統を通して託送することで，発電設備で発電した電力を，全量グループ社内で自家消費するという考え方である。リソルの森では，1,200 kW の太陽光発電設備（PCS は 1,000 kW）を設置し，リソルの森における主要施設であるメディカルトレーニングセン
ター（MTC）で自家消費し，余った電力を隣接するグ

※

自己託送

※

自営線

出典：リソルグループ（※部追記）注 1）ATS 社：東光高岳が昨年資本提携したベトナムにおいて変電所監視制御システムのトップシェアを持つシステム
インテグレーター

東光高岳技報 Vol.7 202053

トピックス

四国電力送配電株式会社
北海道電力ネットワーク株式会社への柱上変圧器納入開始
1

概要

装柱型の配電用変圧器は東光高岳の主力商品であり，お客さまの仕様に合わせ，年間 50,000 台程度を生産・納入している。この度，四国電力送配電（株）の新規型
式取得，北海道電力ネットワーク（株）の型式変更が完了し，納入を始めた。

2仕様

四国電力送配電（株）向け柱上変圧器の基本仕様を表
1 に，北海道電力ネットワーク（株）向け柱上変圧器の基本仕様を表 2 に示す。
表1
種類

図 1 四国電力送配電（株）向け柱上変圧器

四国電力送配電（株）向け柱上変圧器
一般形

耐塩形

相

単相変圧器（単相三線専用）

定格周波数

60 Hz

定格容量

5，10，20，30，50 kVA

定格電圧

定格一次電圧：6,600 V
定格二次電圧：210/105 V

タップ電圧

F6,750/R6,600/F6,450/F6,300 V

北海道電力ネットワーク（株）向け柱上変圧器

表2
種類

耐塩用

強化耐塩用

相

単相変圧器（単三専用）

定格周波数

50 Hz

定格容量

10，20，30，50，75，100 kVA

定格電圧

定格一次電圧：6,600 V
定格二次電圧：210/105V

タップ電圧

F6,750/R6,600/F6,450 V

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東光高岳技報 Vol.7 2020

図 2 北海道電力ネットワーク（株）向け柱上変圧器

トピックス

マイナス側インタ－ロック適用
配電用遠方監視制御装置（多機能形）
送電用変電所用IP対応インタフェース盤
1

3

概要

東光高岳では 2017 年 12 月から配電用遠方監視制御装置（多機能形）を，2018 年 8 月から送電用 IP 対応
インタフェース盤を東京電力パワーグリッド（株）に納入している。

特長

主な特長は次のとおりである。
（1） 現地機器操作時においてもインターロックが機能するため，人身災害や設備破損のリスクはない。
（2）「直接インターロック」と比べて，ケーブル布設の 

両装置はコストダウンのため納入時からソフトウェア

費用が削減でき，補助接点や補助リレーが不要。

で処理を行い，機器操作コイルのプラス側でインター（3） 設備追加や変更の際でもお客さまにて任意のイン

ロック

注 1）

を構築する「プラス側インターロック」機能

ターロック条件を設定可能。

を実装している。今回，装置停止時においても各機器間をケーブル接続してインターロックする「直接インターロック」と同様に，現地機器操作時における人身災害や設備破損を防止することが可能な「マイナス側インターロック」（機器操作コイルのマイナス側でインターロッ
クを構築）をトータルコストを抑え機能追加したので紹
介する。

2

実施内容

両装置に以下の変更を行った。
①マイナス側インターロック（機器操作コイルよりマイ

図 2 HMI ソフトインターロック画面

ナス側でインターロックを構築）用に補助リレーを追加。
② HMI（Human Machine Interface）にマイナス側イ
ンターロック設定機能を追加。

図 3 遠方監視制御装置（多機能形）と IP 対応インタフェー
ス盤

■語句説明
注 1）インターロック：誤操作や誤動作による事故を防止するため，一定の条件が整わないと操作できない仕組み。
図 1 機器操作イメージ

東光高岳技報 Vol.7 202055