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公開番号2025040326
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2023147181
出願日2023-09-11
発明の名称保護リレーシステム及び電力系統保護方法
出願人株式会社日立製作所
代理人藤央弁理士法人
主分類H02H 3/05 20060101AFI20250314BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】コストを増加させることなく動作信頼性が高い保護リレーシステムを実現する。
【解決手段】第1IED及び第2IEDそれぞれは、第1保護リレーM用演算部、第1保護リレーFD用演算部、第2保護リレーM用演算部、及び第2保護リレーFD用演算部を含み、第1IEDの第1保護リレーFD用演算部及び第2保護リレーM用演算部、並びに第2IEDの第2保護リレーFD用演算部及び第1保護リレーM用演算部は、事故判定の結果の出力がロックされるロック機能を有し、第1MUは、第1保護リレーM用演算部及び第1保護リレーFD用演算部から、第1保護対象に事故が発生したことを示す情報を受信した場合、第1遮断器を遮断し、第2MUは、第2保護リレーM用演算部及び第2保護リレーFD用演算部から、第2保護対象に事故が発生したことを示す情報を受信した場合、第2遮断器を遮断する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
保護リレーシステムであって、
それぞれが、事故判定を行う第１保護リレーメイン用演算部、第１保護リレーフェールセーフ用演算部、第２保護リレーメイン用演算部、及び第２保護リレーフェールセーフ用演算部を含む、第１ＩＥＤ及び第２ＩＥＤと、
第１保護対象に設けられた第１遮断器に遮断指令を出力する第１ＭＵと、
第２保護対象に設けられた第２遮断器に遮断指令を出力する第２ＭＵと、を備え、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第２保護リレーメイン用演算部、並びに前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第１保護リレーメイン用演算部は、前記事故判定の結果の出力がロックされるロック機能を有し、
前記第１ＭＵは、前記第１保護対象に対する前記事故判定のためのメイン用の情報及びフェールセーフ用の情報を取得して、前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤに送信し、
前記第２ＭＵは、前記第２保護対象に対する前記事故判定のためのメイン用の情報及びフェールセーフ用の情報を取得して、前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤに送信し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部は、前記事故判定において、前記第１保護対象のメイン用の情報に基づいて、前記第１保護対象に事故が発生したかを判定し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部は、前記事故判定において、前記第１保護対象のフェールセーフ用の情報に基づいて、前記第１保護対象に事故が発生したかを判定し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部は、前記事故判定において、前記第２保護対象のメイン用の情報に基づいて、前記第２保護対象に事故が発生したかを判定し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部は、前記事故判定において、前記第２保護対象のフェールセーフ用の情報に基づいて、前記第２保護対象に事故が発生したかを判定し、
前記第１ＭＵは、前記第１ＩＥＤ又は前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部、及び前記第１ＩＥＤ又は前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部から、前記事故判定の結果として前記第１保護対象に事故が発生したことを示す情報を受信した場合、前記第１遮断器に対して遮断指令を出力し、
前記第２ＭＵは、前記第１ＩＥＤ又は前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部、及び前記第１ＩＥＤ又は前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部から、前記事故判定の結果として前記第２保護対象に事故が発生したことを示す情報を受信した場合、前記第２遮断器に対して遮断指令を出力する、保護リレーシステム。
続きを表示（約 4,700 文字）【請求項２】
請求項１に記載の保護リレーシステムであって、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤそれぞれは、
前記第１保護リレーメイン用演算部、前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部、前記第２保護リレーメイン用演算部、及び前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部が実装されたＣＰＵ基板を含み、
自身に含まれる前記ＣＰＵ基板が正常であるかを判定し、
自身に含まれる前記ＣＰＵ基板が異常であると判定した場合、他方のＩＥＤに異常情報を出力し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤに含まれる前記ＣＰＵ基板がいずれも正常である場合、
前記第１ＩＥＤは、
前記ロック機能によって、前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第２保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果の出力をロックし、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力し、
前記第１ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤは、
前記ロック機能によって、前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第１保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果の出力をロックし、
前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力する、保護リレーシステム。
【請求項３】
請求項２に記載の保護リレーシステムであって、
前記第１ＩＥＤに含まれる前記ＣＰＵ基板が異常である場合、
前記第１ＩＥＤは、前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部、前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部、前記第２保護リレーメイン用演算部、及び前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定を中止し、
前記第２ＩＥＤは、
前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第１保護リレーメイン用演算部における前記ロック機能による前記事故判定の出力のロックを解除し、
前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力する、保護リレーシステム。
【請求項４】
請求項２に記載の保護リレーシステムであって、
前記第２ＩＥＤに含まれる前記ＣＰＵ基板が異常である場合、
前記第２ＩＥＤは、前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部、前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部、前記第２保護リレーメイン用演算部、及び前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定を中止し、
前記第１ＩＥＤは、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第２保護リレーメイン用演算部における前記ロック機能による前記事故判定の出力のロックを解除し、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力し、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力し、
前記第１ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第１ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力する、保護リレーシステム。
【請求項５】
保護リレーシステムによる電力系統保護方法であって、
前記保護リレーシステムは、
それぞれが、事故判定を行う第１保護リレーメイン用演算部、第１保護リレーフェールセーフ用演算部、第２保護リレーメイン用演算部、及び第２保護リレーフェールセーフ用演算部を含む、第１ＩＥＤ及び第２ＩＥＤと、
第１保護対象に設けられた第１遮断器に遮断指令を出力する第１ＭＵと、
第２保護対象に設けられた第２遮断器に遮断指令を出力する第２ＭＵと、を備え、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第２保護リレーメイン用演算部、並びに前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第１保護リレーメイン用演算部は、前記事故判定の結果の出力がロックされるロック機能を有し、
前記電力系統保護方法は、
前記第１ＭＵが、前記第１保護対象に対する前記事故判定のためのメイン用の情報及びフェールセーフ用の情報を取得して、前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤに送信し、
前記第２ＭＵが、前記第２保護対象に対する前記事故判定のためのメイン用の情報及びフェールセーフ用の情報を取得して、前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤに送信し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部が、前記事故判定において、前記第１保護対象のメイン用の情報に基づいて、前記第１保護対象に事故が発生したかを判定し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部が、前記事故判定において、前記第１保護対象のフェールセーフ用の情報に基づいて、前記第１保護対象に事故が発生したかを判定し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部が、前記事故判定において、前記第２保護対象のメイン用の情報に基づいて、前記第２保護対象に事故が発生したかを判定し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部が、前記事故判定において、前記第２保護対象のフェールセーフ用の情報に基づいて、前記第２保護対象に事故が発生したかを判定し、
前記第１ＭＵが、前記第１ＩＥＤ又は前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部、及び前記第１ＩＥＤ又は前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部から、前記事故判定の結果として前記第１保護対象に事故が発生したことを示す情報を受信した場合、前記第１遮断器に対して遮断指令を出力し、
前記第２ＭＵが、前記第１ＩＥＤ又は前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部、及び前記第１ＩＥＤ又は前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部から、前記事故判定の結果として前記第２保護対象に事故が発生したことを示す情報を受信した場合、前記第２遮断器に対して遮断指令を出力する、電力系統保護方法。
【請求項６】
請求項５に記載の電力系統保護方法であって、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤそれぞれは、
前記第１保護リレーメイン用演算部、前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部、前記第２保護リレーメイン用演算部、及び前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部が実装されたＣＰＵ基板を含み、
前記電力系統保護方法は、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤそれぞれが、
自身に含まれる前記ＣＰＵ基板が正常であるかを判定し、
自身に含まれる前記ＣＰＵ基板が異常であると判定した場合、他方のＩＥＤに異常情報を出力し、
前記第１ＩＥＤ及び前記第２ＩＥＤに含まれる前記ＣＰＵ基板がいずれも正常である場合、
前記第１ＩＥＤが、
前記ロック機能によって、前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第２保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果の出力をロックし、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力し、
前記第１ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤが、
前記ロック機能によって、前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第１保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果の出力をロックし、
前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力する、電力系統保護方法。
【請求項７】
請求項６に記載の電力系統保護方法であって、
前記第１ＩＥＤに含まれる前記ＣＰＵ基板が異常である場合、
前記第１ＩＥＤが、前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部、前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部、前記第２保護リレーメイン用演算部、及び前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定を中止し、
前記第２ＩＥＤが、
前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第１保護リレーメイン用演算部における前記ロック機能による前記事故判定の出力のロックを解除し、
前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力し、
前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力する、電力系統保護方法。
【請求項８】
請求項６に記載の電力系統保護方法であって、
前記第２ＩＥＤに含まれる前記ＣＰＵ基板が異常である場合、
前記第２ＩＥＤが、前記第２ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部、前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部、前記第２保護リレーメイン用演算部、及び前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定を中止し、
前記第１ＩＥＤが、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部及び前記第２保護リレーメイン用演算部における前記ロック機能による前記事故判定の出力のロックを解除し、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力し、
前記第１ＩＥＤの前記第１保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第１ＭＵに出力し、
前記第１ＩＥＤの前記第２保護リレーメイン用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力し、
前記第１ＩＥＤの前記第２保護リレーフェールセーフ用演算部による前記事故判定の結果を前記第２ＭＵに出力する、電力系統保護方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護リレーシステム及び電力系統保護方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、変電所設備のスリム化によるコスト低減を目的として、変電所のデジタルネットワーク化に関する検討が進められている。例えば、保護制御システムについても変電所の主器から保護制御装置間の制御ケーブルを従来のメタル線から光ケーブルに置き換えることによるデジタル伝送の実現が検討されている。
【０００３】
従来、日本国内の保護リレーシステムはフェールセーフの構成で遮断指令を出力しており、メイン（以下、Ｍとも呼ぶ）要素とフェールセーフ（以下、ＦＤとも呼ぶ）要素を別々のＣＰＵ基板で実装し、ＣＰＵ基板の単一故障による誤動作防止を実現させている。また、ＭとＦＤとを異なるリレー要素で構築することで主器側の故障による誤動作防止を実現している。
【０００４】
日本国内の保護リレーシステムは、電圧階級別に超高圧系と低位系とに分類されており、超高圧系の保護リレーシステムは誤不動作による系統事故の波及範囲が広く２系構成として片系故障時、別系が正常であれば保護機能としては正常に動作することができる冗長化構成により対策している。
【０００５】
一方で、低位系の保護リレーシステムは誤不動作による系統事故の波及範囲が限定的であることから１系構成としており、１系故障で保護機能が喪失されるため誤不動作防止の観点では脆弱である。
【０００６】
本発明の背景技術として、特開２０１０－０６８５９４号公報（特許文献１）及び特開２０１８－１２９８８５号公報（特許文献２）がある。
【０００７】
特許文献１には、「変電機器からのアナログ入力および機器情報をシリアルデータとして伝送する第１のバスおよび変電機器の保護制御情報をシリアルデータとして伝送する第２のバスに接続され、変電機器の保護・制御演算を行う複数の保護制御ユニットと、第２のバスに接続され、各保護制御ユニットのソフトウェアおよび整定値を含むユニット情報を格納するデータベースユニットと、第１のバスおよび第２のバスに接続され、複数の保護制御ユニットの何れかが故障した場合に、データベースユニットから第２のバスを介して保護制御ユニットのユニット情報をダウンロードすることにより、保護制御ユニットの代替ユニットとして動作することが可能な予備保護制御ユニットと、を備える。」と記載されている（要約参照）。
【０００８】
特許文献２には、「実施形態の保護継電装置は、第１ＡＤ変換部と、第１処理部と、第２ＡＤ変換部と、第２処理部と、選択部とを持つ。第１ＡＤ変換部は、送電設備に設けられた測定部により測定された電力に関するアナログ情報を第１デジタル情報に変換する。第１処理部は、第１デジタル情報に基づいて送電設備に設けられた遮断器に対する第１制御情報を生成する。第２ＡＤ変換部は、測定部により測定された電力に関するアナログ情報を第２デジタル情報に変換する。第２処理部は第２デジタル情報に基づいて遮断器に対する第２制御情報を生成する。選択部は、第１制御情報と第２制御情報とが共に遮断器
を遮断させる情報である場合に遮断を指示する制御情報を遮断器に対して出力する。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
特開２０１０－０６８５９４号公報
特開２０１８－１２９８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
デジタル変電所では、演算部を有するＩＥＤ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｖｉｃｅ）と、入出力部を有するＭＵ（ＭｅｒｇｉｎｇＵｎｉｔ）と、が伝送路を介して接続されているため、ＩＥＤとＭＵの各々がＣＰＵ基板を実装する。ＭとＦＤとでＣＰＵ基板が別々に実装される場合、部品点数も増加することから故障率も増加するため誤不動作が増加することが懸念される。
（【００１１】以降は省略されています）

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