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公開番号2023167582
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-11-24
出願番号2022078870
出願日2022-05-12
発明の名称電力保護制御システム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類H02J 13/00 20060101AFI20231116BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】プロセスバスが適用され、電力設備の制御をより好適に行うことができる電力保護制御システムを提供することである。
【解決手段】実施形態の電力保護制御システムは、プロセスバスにより接続されているインテリジェント電子デバイス盤とプロセスインターフェースユニット盤とを持つ。インテリジェント電子デバイス盤は、操作部とインテリジェント電子デバイスユニットとを持つ。操作部は、プロセスインターフェースユニット盤の制御回路を操作する。インテリジェント電子デバイスユニットは、操作部に対する操作状態を表す情報データを伝送する第1の制御部を有する。プロセスインターフェースユニット盤は、制御回路とプロセスインターフェースユニットとを持つ。制御回路は、電力施設の電力設備を制御する。プロセスインターフェースユニットは、伝送された情報データが表す操作状態を復元して制御回路の動作を制御する第2の制御部を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
インテリジェント電子デバイス盤とプロセスインターフェースユニット盤とがプロセスバスにより接続された電力保護制御システムであって、
前記インテリジェント電子デバイス盤は、
前記プロセスインターフェースユニット盤が備える制御回路を操作するための操作部と、
前記操作部に対する操作状態を取得し、取得した前記操作状態を表す情報データを前記プロセスバスを介して前記プロセスインターフェースユニット盤に伝送する第１の制御部を有するインテリジェント電子デバイスユニットと、
を備え、
前記プロセスインターフェースユニット盤は、
電力施設に設置された電力設備を制御する前記制御回路と、
前記プロセスバスを介して伝送された前記情報データが表す操作状態を復元し、前記復元した操作状態に応じて前記制御回路の動作を制御する第２の制御部を有するプロセスインターフェースユニットと、
を備える、
電力保護制御システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記インテリジェント電子デバイス盤は、前記電力施設における任意の場所に配置され、
前記プロセスインターフェースユニット盤は、前記電力設備の近傍に配置され、
前記制御回路と前記電力設備が備える機器とは、アナログ信号線によって接続される、
請求項１に記載の電力保護制御システム。
【請求項３】
前記制御回路は、運用スイッチと、リレースイッチと、トリップロック端子とを含む、
請求項２に記載の電力保護制御システム。
【請求項４】
前記第２の制御部は、前記復元した操作状態に応じて制御した前記制御回路の動作状態を取得し、取得した前記動作状態を表す結果データを前記プロセスバスを介して前記インテリジェント電子デバイス盤に伝送し、
前記インテリジェント電子デバイス盤は、前記プロセスバスを介して伝送された前記結果データが表す動作状態を提示するための表示部、をさらに備え、
前記第１の制御部は、前記結果データが表す動作状態を前記表示部に表示させる、
請求項３に記載の電力保護制御システム。
【請求項５】
前記プロセスインターフェースユニット盤は、前記トリップロック端子の両端の電圧を計測する二つの電圧計測部、をさらに備え、
前記第２の制御部は、それぞれの前記電圧計測部が計測した電圧値を取得し、取得した前記電圧値を含む前記結果データを、前記プロセスバスを介して前記インテリジェント電子デバイス盤に伝送し、
前記第１の制御部は、前記プロセスバスを介して伝送された前記結果データが表す前記電圧値を前記表示部に表示させる、
請求項４に記載の電力保護制御システム。
【請求項６】
前記インテリジェント電子デバイス盤は、複数の前記インテリジェント電子デバイスユニットを備え、
前記第２の制御部は、それぞれの前記インテリジェント電子デバイスユニットから前記プロセスバスを介して伝送されたそれぞれの前記情報データが表すそれぞれの操作状態を復元し、前記復元したそれぞれの操作状態の論理和した操作状態に応じて前記制御回路の動作を制御する、
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の電力保護制御システム。
【請求項７】
前記第２の制御部は、いずれかの前記インテリジェント電子デバイスユニットからの前記プロセスバスを介した前記情報データの伝送が途絶えた場合、前記情報データの伝送が途絶えた前記インテリジェント電子デバイスユニットから伝送された前記情報データが表す操作状態に応じた前記制御回路の動作の制御を受け付けないようにする、
請求項６に記載の電力保護制御システム。
【請求項８】
前記第２の制御部は、いずれかの前記インテリジェント電子デバイスユニットから前記プロセスバスを介して伝送された前記情報データが動作不良であることを表す場合、前記動作不良である前記インテリジェント電子デバイスユニットから伝送された前記情報データが表す操作状態に応じた前記制御回路の動作の制御を受け付けないようにする、
請求項６に記載の電力保護制御システム。
【請求項９】
前記インテリジェント電子デバイス盤は、複数の前記インテリジェント電子デバイスユニットを備え、
前記プロセスインターフェースユニット盤は、それぞれの前記インテリジェント電子デバイスユニットに対応する複数の前記制御回路を備え、
前記第２の制御部は、それぞれの前記インテリジェント電子デバイスユニットから前記プロセスバスを介して伝送されたそれぞれの前記情報データが表すそれぞれの操作状態を復元し、前記復元したそれぞれの操作状態に応じて、対応する前記制御回路の動作を制御する、
請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の電力保護制御システム。
【請求項１０】
前記第２の制御部は、いずれかの前記インテリジェント電子デバイスユニットからの前記プロセスバスを介した前記情報データの伝送が途絶えた場合、前記情報データの伝送が途絶えた前記インテリジェント電子デバイスユニットに対応する前記制御回路の動作の制御を受け付けないようにする、
請求項９に記載の電力保護制御システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力保護制御システムに関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、変電所や発電所などの電力施設において、電力系統の保護や制御を行う電力保護制御装置が使用されている。電力保護制御装置は、例えば、電力施設の運用を開始する前などにおいて、電力設備の動作を確認するための試験を単体で行うことができる。電力施設では、例えば、電力保護制御装置を配置したリレー盤室とそれぞれの電力設備との間に制御ケーブルを敷設し、電力設備の動作を制御するためのアナログの制御信号を、敷設した制御ケーブルによって伝送している。このため、電力施設の構内には、多くの制御ケーブルが張り巡らされており、例えば、新たな電力設備を導入する際には、制御ケーブルの施設工事に多くの労力が必要である。
【０００３】
近年、ネットワークに接続されたモノが収集したデータを連係させる仕組みとして、ＩｏＴ（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ：モノのインターネット）の技術が進展している。このため、電力施設においても、構内の情報を使用して新たな機能の創出が求められており、電力施設の全体のディジタル化に向けた検討が始まっている。そして、電力施設において使用される電力保護制御装置に対して、国際標準規格であるＩＥＣ６１８５０（プロセスバス）を適用したプロセスバスシステムの採用が検討されている。
【０００４】
プロセスバスが適用された電力保護制御装置では、従来の電力保護制御装置においては一体であった演算部と入出力部とが、リレー盤室内に配置されるインテリジェント電子デバイス（Intelligent Electrical Device：ＩＥＤ）盤と、電力設備の近傍に配置されるプロセスインターフェースユニット（Process Interface Unit：ＰＩＵ）盤とに分離し、それぞれの盤の間をディジタル信号のプロセスバスネットワークによって接続するシステム構成となることが想定される。さらに、プロセスバスが適用された電力保護制御装置のシステムでは、一つのプロセスインターフェースユニット盤が複数のインテリジェント電子デバイス盤と接続する構成となることが想定される。このため、プロセスバスが適用された電力保護制御装置のシステムが適用された電力施設では、リレー盤室においてインテリジェント電子デバイス盤によって行った制御が、離れた場所の電力設備に配置されたプロセスインターフェースユニット盤に伝送されて、制御に応じた動作が正しく行われているのかの確認を、容易に行うことができなくなることが懸念される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
保護リレーの新しい機能・性能調査専門委員会、“保護リレーの新しい機能・性能”、電気協同研究第６５巻第２号、社団法人電気協同研究会、ｐ．５３～５５、２００９年１０月２６日発行
保護リレーにおける通信利用技術の現状と高度化調査専門委員会、“保護リレーにおける通信利用技術の現状と高度化”、電気学会技術報告第１２７６号、ｐ．１１２～１１３、電気学会、２０１３年２月５日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、プロセスバスが適用された電力保護制御システムにおいて、電力設備の制御をより好適に行うことができる電力保護制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の電力保護制御システムは、インテリジェント電子デバイス盤とプロセスインターフェースユニット盤と、を持つ。インテリジェント電子デバイス盤とプロセスインターフェースユニット盤とは、プロセスバスにより接続されている。前記インテリジェント電子デバイス盤は、操作部と、インテリジェント電子デバイスユニットと、を持つ。操作部は、前記プロセスインターフェースユニット盤が備える制御回路を操作する。インテリジェント電子デバイスユニットは、前記操作部に対する操作状態を取得し、取得した前記操作状態を表す情報データを前記プロセスバスを介して前記プロセスインターフェースユニット盤に伝送する第１の制御部を有する。前記プロセスインターフェースユニット盤は、前記制御回路と、プロセスインターフェースユニットと、を持つ。前記制御回路は、電力施設に設置された電力設備を制御する。プロセスインターフェースユニットは、前記プロセスバスを介して伝送された前記情報データが表す操作状態を復元し、前記復元した操作状態に応じて前記制御回路の動作を制御する第２の制御部を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態に係る電力保護制御システムの構成の一例を示す図。
第１の実施形態の電力保護制御システムにおいて電力設備を制御する動作の流れの一例を示すシーケンス図。
第２の実施形態に係る電力保護制御システムの構成の一例を示す図。
第２の実施形態の電力保護制御システムにおいて電力設備を制御する動作の流れの一例を示すシーケンス図。
第２の実施形態の電力保護制御システムにおいて電力設備を制御する動作の流れの別の一例を示すシーケンス図。
第３の実施形態に係る電力保護制御システムの構成の一例を示す図。
第３の実施形態の電力保護制御システムにおいてＰＩＵ盤の健全性を確認する動作の流れの一例を示すシーケンス図。
第４の実施形態に係る電力保護制御システムの構成の一例を示す図。
第４の実施形態の電力保護制御システムにおいて電力設備を制御する動作の流れの一例を示すシーケンス図。
第５の実施形態に係る電力保護制御システムの構成の一例を示す図。
第５の実施形態の電力保護制御システムにおいて電力設備を制御する動作の流れの一例を示すシーケンス図。
第６の実施形態に係る電力保護制御システムの構成の一例を示す図。
第６の実施形態の電力保護制御システムにおいて電力設備をテストする動作の流れの一例を示すシーケンス図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の電力保護制御システムを、図面を参照して説明する。電力保護制御システムは、例えば、変電所や発電所などの高電圧を扱う電力施設に設置される。電力保護制御システムは、電力施設に設置された電力設備の動作を制御する。電力設備は、例えば、ガス絶縁開閉装置（Gas Insulated Switchgear：ＧＩＳ）など、母線を流れる電流の開閉を行う保護装置である。この場合、電力保護制御システムは、ガス絶縁開閉装置における母線の保護動作を制御する。電力設備は、例えば、サーキットブレーカーなど、電力設備に流れる大きな電流を遮断する遮断器であってもよい。この場合、電力保護制御システムは、サーキットブレーカーにおける遮断動作を制御する。
【００１０】
（第１の実施形態）
［電力保護制御システムの構成］
図１は、第１の実施形態に係る電力保護制御システムの構成の一例を示す図である。図１には、トリップコイル（図１では「ＴＣ」）３２を備えるサーキットブレーカー（図１では「ＣＢ」）３０に流れる電流を制御する電力保護制御システムの一例を示している。電力保護制御システム１は、例えば、インテリジェント電子デバイス（Intelligent Electrical Device：以下、「ＩＥＤ」という）盤１０と、プロセスインターフェースユニット（Process Interface Unit：以下、「ＰＩＵ」という）盤２０と、を備える。ＩＥＤ盤１０は、例えば、ＩＥＤユニット１１と、運用スイッチ操作部１２と、リレースイッチ操作部１３と、トリップロック端子操作部１４と、を備える。ＰＩＵ盤２０は、例えば、ＰＩＵユニット２１と、運用スイッチ制御回路２２と、リレースイッチ制御回路２３と、トリップロック端子制御回路２４と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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