專利名稱：保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與進(jìn)行電力系統(tǒng)的保護(hù)、控制、計(jì)測(cè)的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)有關(guān)， 涉及利用通信網(wǎng)絡(luò)收集保護(hù)控制計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)性高的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的變電站或發(fā)電站等設(shè)置的終端之間的數(shù)據(jù)通信單元一般為使
用以太網(wǎng)(注冊(cè)商標(biāo))或TCT/IP的通用協(xié)議的案例。特別是，使用以太網(wǎng)， 作為在一定時(shí)間內(nèi)可靠地傳輸數(shù)據(jù)的手段提出如下所述的專利文獻(xiàn)1及2 那樣的通信單元。
在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下的以太網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的發(fā)送方法通過(guò) 抑制同時(shí)發(fā)送多個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的沖突(collision),為消除各發(fā)送數(shù)據(jù) 包的延遲時(shí)間的變動(dòng)產(chǎn)生的問(wèn)題，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)賦予優(yōu)先權(quán)，并且應(yīng)用了用 于回避沖突的通信協(xié)議。并且，在該專利文獻(xiàn)1中發(fā)送的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是影像 數(shù)據(jù)。
此外，在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了用工業(yè)用網(wǎng)絡(luò)在一定時(shí)間內(nèi)必須可靠地 傳輸預(yù)定的數(shù)據(jù)時(shí)用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸?shù)碾p重以太網(wǎng)用集線(hub)裝置及網(wǎng) 絡(luò)。具體地公開(kāi)了在全部采用雙重以太網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)中設(shè)有對(duì)來(lái)自各周期內(nèi)的 各站裝置的發(fā)送數(shù)據(jù)量進(jìn)行監(jiān)視的傳輸監(jiān)視單元、和基于通過(guò)該傳輸監(jiān)視 單元取得的數(shù)據(jù)量向各站裝置提供發(fā)送控制的指令的發(fā)送控制單元的結(jié) 構(gòu)。由此，可以保證一定的時(shí)間而發(fā)送要求實(shí)時(shí)性的工業(yè)用的控制數(shù)據(jù)等。
另外，使用如上所述的以太網(wǎng)的通信單元被期望進(jìn)行電力系統(tǒng)或電力 設(shè)備的保護(hù)、控制、計(jì)測(cè)時(shí)的應(yīng)用。利用該以太網(wǎng)，在經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)性方
面具有效果，例如有如下利用經(jīng)由該以太網(wǎng)收集來(lái)自多個(gè)地點(diǎn)的電力系 統(tǒng)或電力設(shè)備的電量，進(jìn)行是否需要電力系統(tǒng)等的保護(hù)控制的判斷即保護(hù) 控制計(jì)測(cè)運(yùn)算、或者對(duì)多個(gè)地點(diǎn)的電量進(jìn)行比較計(jì)測(cè)等。
專利文獻(xiàn)l:(日本)特開(kāi)2005 — 124206號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:(日本)特開(kāi)2000—92109號(hào)公報(bào)
如上所述，在電力系統(tǒng)等的保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算時(shí)，在傳輸電量時(shí)使用 利用以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)的情況下，為進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸需要導(dǎo)入如上述專利文 獻(xiàn)1及2公開(kāi)那樣的通信技術(shù)。
但是，在進(jìn)行電力系統(tǒng)的保護(hù)、控制、計(jì)測(cè)的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)中， 保護(hù)控制計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)中的收集的電壓、電流等電量數(shù)據(jù)需要保證終端和母站 之間的到達(dá)時(shí)間的實(shí)時(shí)傳輸，而保護(hù)繼電器的整流值、各種設(shè)定值等是到 達(dá)時(shí)間的保證寬松的非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，所以不需要實(shí)時(shí)傳輸。因此，專利文獻(xiàn)l 及2提出用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸?shù)膯卧?，但是，沒(méi)有公開(kāi)包含保護(hù)控制計(jì)測(cè)系 統(tǒng)用的包括非實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)的保護(hù)控制計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)。
具體地，在上述專利文獻(xiàn)1中，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)賦予優(yōu)先權(quán)，并且提出應(yīng) 用用于回避沖突的通信協(xié)議的通信單元，但作為收發(fā)對(duì)象的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)如上 所述是影像數(shù)據(jù)，不是保護(hù)控制計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)。此外，在上述專利文獻(xiàn)2中， 在工業(yè)用網(wǎng)絡(luò)內(nèi)以實(shí)時(shí)傳輸收發(fā)的數(shù)據(jù)是工業(yè)用數(shù)據(jù)，其詳細(xì)情況不清楚。
艮口，如上所述，在上述專利文獻(xiàn)1及2中，以所有數(shù)據(jù)是需要實(shí)時(shí)性 的數(shù)據(jù)的情況為前提。因此，在保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用該文獻(xiàn)l、或文獻(xiàn) 2的通信單元時(shí)，或許可以傳輸電量數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，但是各種設(shè)定值等非 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也用具有實(shí)時(shí)性的通信單元傳輸，產(chǎn)生硬件規(guī)模增大到必要以上 的經(jīng)濟(jì)方面上的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于消除上述課題而提出的，其目的在于，提供一種從配置 在變電站、發(fā)電站或受變電設(shè)備等中取得電量的多個(gè)終端經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)收 集保護(hù)控制計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的、經(jīng)濟(jì)性及維護(hù)性高的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，具備 從電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備取入電量的計(jì)測(cè)終端、具有基于該電量進(jìn)行保護(hù)控 制或計(jì)測(cè)處理的運(yùn)算單元的母站裝置、以及連接上述母站裝置和至少一個(gè)
以上的上述計(jì)測(cè)終端的通信網(wǎng)絡(luò)，上述計(jì)測(cè)終端具備實(shí)時(shí)傳輸單元，在
規(guī)定時(shí)間內(nèi)向上述母站裝置傳輸上述電量；以及消息傳輸單元，將傳輸優(yōu)
先級(jí)低于上述實(shí)時(shí)傳輸?shù)?、提高上述保護(hù)控制或計(jì)測(cè)處理的運(yùn)算精度的校正系數(shù)作為設(shè)定值向上述母站裝置傳輸，上述實(shí)時(shí)傳輸單元經(jīng)由上述通信 網(wǎng)絡(luò)比上述消息傳輸優(yōu)先地在規(guī)定時(shí)間內(nèi)傳輸上述電量，上述消息傳輸單 元經(jīng)由上述通信網(wǎng)絡(luò)在傳輸上述電量之后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)傳輸上述設(shè)定值， 上述運(yùn)算單元進(jìn)行對(duì)從上述實(shí)時(shí)傳輸單元收取的上述電量利用從上述消息 傳輸單元收取的上述設(shè)定值的校正、并計(jì)算輸入電量。
此外，在本發(fā)明中，其特征在于，作為上述通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，進(jìn) 而，上述設(shè)定值是用于校正上述計(jì)測(cè)終端的模擬濾波器的過(guò)渡響應(yīng)特性的 函數(shù)。此外，本發(fā)明的一個(gè)方式如下上述運(yùn)算單元判斷在上述電力系統(tǒng) 或電力設(shè)備中存在異常時(shí)，向上述計(jì)測(cè)終端發(fā)送控制指令；上述計(jì)測(cè)終端 收取了該控制指令時(shí)，控制為跳開(kāi)與電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備連接的開(kāi)關(guān)器。
進(jìn)而，本發(fā)明一個(gè)方式如下不設(shè)置母站裝置，在至少一個(gè)以上的計(jì) 測(cè)終端中，該計(jì)測(cè)終端具備實(shí)時(shí)傳輸單元，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向其它計(jì)測(cè)終 端傳輸上述電量；及消息傳輸單元，將傳輸優(yōu)先級(jí)低于上述實(shí)時(shí)傳輸?shù)摹?提高上述保護(hù)控制或計(jì)測(cè)處理的運(yùn)算精度的校正系數(shù)作為設(shè)定值向上述其 它計(jì)測(cè)終端傳輸，上述實(shí)時(shí)傳輸單元經(jīng)由上述通信網(wǎng)絡(luò)比上述消息傳輸優(yōu) 先地在規(guī)定時(shí)間內(nèi)傳輸上述電量，上述消息傳輸單元經(jīng)由上述通信網(wǎng)絡(luò)在 傳輸上述電量之后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)傳輸上述設(shè)定值，上述運(yùn)算單元對(duì)從上述 其它計(jì)測(cè)終端的上述實(shí)時(shí)傳輸單元收取的上述電量進(jìn)行利用從上述其它計(jì) 測(cè)終端的上述消息傳輸單元收取的上述設(shè)定值的校正，從而計(jì)算輸入電量。
根據(jù)如上那樣的本發(fā)明，計(jì)測(cè)終端的結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化，可以提出經(jīng)濟(jì)性高 的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)。具體地，各模擬信道的每一個(gè)在計(jì)測(cè)終端中對(duì)取得 的電量數(shù)據(jù)乘以校正值的情況下，需要有使其成為可能的高性能的硬件， 對(duì)此，在本發(fā)明中可以由母站裝置側(cè)乘以校正值，所以可以簡(jiǎn)化計(jì)測(cè)終端 的結(jié)構(gòu)。
艮P，由計(jì)測(cè)終端乘以校正值時(shí)，若考慮乘以校正值時(shí)的運(yùn)算結(jié)果的進(jìn) 位，則要選擇微處理器或總線等的字長(zhǎng)、總線寬度都大的硬件，成本變高， 所以本發(fā)明采用由母站裝置乘以校正值的方式。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以經(jīng)由相同的通信路徑傳輸需要實(shí)時(shí)性的電量 的數(shù)據(jù)包和不需要實(shí)時(shí)性的校正值等設(shè)定值數(shù)據(jù)，所以可以不降低保護(hù)控 制計(jì)測(cè)系統(tǒng)的性能，而用一個(gè)通信路徑傳輸。
而且，即使在產(chǎn)生了變更計(jì)測(cè)終端的設(shè)定值數(shù)據(jù)即校正值的需要(系 統(tǒng)1次側(cè)設(shè)備的變更、硬件的老化等)的情況下，通過(guò)修正母站裝置的運(yùn) 算單元的軟件，可以進(jìn)行如過(guò)去那樣的高精度的運(yùn)算。因此，不產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng) 的計(jì)測(cè)終端的修改變更成本，所以經(jīng)濟(jì)性優(yōu)良。并且，上述效果隨著計(jì)測(cè) 終端的數(shù)量的增加而增大。


圖1是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)例 的圖。
圖2是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端的結(jié)構(gòu)例的圖。 圖3是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的母站裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。 圖4是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)的具體的結(jié)構(gòu) 例的圖。
圖5是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的同步相位量的運(yùn)算處理例的圖。 圖6是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的到達(dá)時(shí)間保證數(shù)據(jù)包的幀結(jié)構(gòu)例 的圖。
圖7是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的消息傳輸數(shù)據(jù)包的幀結(jié)構(gòu)例的圖。 圖8是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的通信網(wǎng)絡(luò)上的各數(shù)據(jù)包的收發(fā)定 時(shí)例的圖。
圖9是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的母站裝置的保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算處 理例的流程圖。
圖10是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的電力系統(tǒng)擾亂時(shí)的頻率變化例子。
圖11是表示與本發(fā)明的第一實(shí)施方式有關(guān)的其它實(shí)施方式的保護(hù)控制 計(jì)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)例的圖(1)。
圖12是表示與本發(fā)明的第一實(shí)施方式有關(guān)的其它實(shí)施方式的保護(hù)控制 計(jì)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)例的圖(2)。
圖13是表示與本發(fā)明的第一實(shí)施方式有關(guān)的其它實(shí)施方式的保護(hù)控制 計(jì)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)例的圖(3)。
圖14是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)的具體的結(jié)構(gòu) 例的圖。
圖15是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)的具體的結(jié)構(gòu) 例的圖。
圖16是本發(fā)明的其它實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端的結(jié)構(gòu)例的圖。 符號(hào)說(shuō)明
1一1 1一N保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端 2通信網(wǎng)絡(luò)
3、 3 — 1 3—N母站裝置
11 輸入變換器
12 模擬濾波器
13 變換器
14 運(yùn)算處理部
14一1 電量取得發(fā)送單元 14一2 設(shè)定值發(fā)送單元 14一2A設(shè)定值收發(fā)單元 14一3 控制指令接收單元 14一4 電量運(yùn)算單元 14一5 保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元
15 傳輸控制部
15 — 1 到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元 15—2 消息傳輸單元
16 時(shí)刻同步部
31 母站傳輸控制部
31 -1 母站到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元
31— 2 母站消息傳輸單元
32 母站運(yùn)算處理部
32— 1 電量運(yùn)算單元
32—2 保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元 32—3 設(shè)定值發(fā)送單元
具體實(shí)施例方式
接著，參照?qǐng)D1 3如下說(shuō)明本實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 并且，圖l是涉及本實(shí)施方式，表示保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端l、通信網(wǎng)絡(luò)2、母 站裝置3的關(guān)系的簡(jiǎn)要圖。
如圖1設(shè)置在分別相同或不同的供電站的N臺(tái)保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端l一 1 1一N (N》1)中，計(jì)測(cè)出電力系統(tǒng)(輸電線、變壓器、發(fā)電機(jī)等)的電 壓或電流等電量，該電量經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2向母站裝置3傳輸。
在該母站裝置3中，集中由各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1送來(lái)的電量進(jìn)行保 護(hù)運(yùn)算、控制運(yùn)算或計(jì)測(cè)運(yùn)算，并且根據(jù)需要基于該運(yùn)算結(jié)果向各保護(hù)控 制計(jì)測(cè)終端1輸出控制指令。由此，在各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1中，基于來(lái) 自母站裝置3的控制指令進(jìn)行跳開(kāi)斷路器等控制。
接著，對(duì)保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端l、通信網(wǎng)絡(luò)2、母站裝置3的每一個(gè)如下 詳細(xì)敘述基本結(jié)構(gòu)。
圖2是表示本實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的硬件結(jié)構(gòu)的圖。這里， 輸入變換器ll將所輸入的供電站內(nèi)的輸電線、變壓器、發(fā)電機(jī)等的電壓及 電流即電量變換為規(guī)定大小的電量數(shù)據(jù)。
模擬濾波器12是從由輸入變換器11變換的輸出電量數(shù)據(jù)中除去規(guī)定 的頻率成分的電路，A/D變換器13為了將由模擬濾波器12除去規(guī)定的頻 率成分的電量數(shù)據(jù)變換成數(shù)字量而進(jìn)行采樣及模擬/數(shù)字變換。
該A/D變換器13中的采樣按照與例如通過(guò)GPS (全球定位系統(tǒng))衛(wèi)星 接收到的UTC (世界協(xié)定時(shí)刻)同步的定時(shí)進(jìn)行，在時(shí)刻同步部16中，通 過(guò)在規(guī)定時(shí)刻基于從GPS天線接收到的UTC時(shí)刻數(shù)據(jù)產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)、該信 號(hào)送到A/D變換器13來(lái)實(shí)現(xiàn)。
關(guān)于運(yùn)算處理部14，具體的處理留待后述，但由微處理器構(gòu)成，是進(jìn) 行同步相位量等電量運(yùn)算的單元。傳輸控制部15經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2與母站裝 置3之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。并且，A/D變換器13、運(yùn)算處理部14、傳輸控
制部15與終端內(nèi)的存儲(chǔ)器17 —起用總線連接，可以在相互之間收發(fā)數(shù)據(jù)。 [;i丄2.通信網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)]
在本發(fā)明中，作為通信網(wǎng)絡(luò)的物理層可以使用有線電纜、光纖、無(wú)線 LAN、微波、電力線傳輸?shù)?。此外，在電氣從業(yè)者內(nèi)還設(shè)想了閉合的內(nèi)部 網(wǎng)絡(luò)(intranet)、或連結(jié)多個(gè)從業(yè)者之間的VPN、 一般的因特網(wǎng)的利用等。 并且，在本實(shí)施方式中，以使用以太網(wǎng)的情況為例子如下說(shuō)明。
圖3是表示母站裝置3的基本結(jié)構(gòu)的圖。母站裝置3如上所述經(jīng)由通 信網(wǎng)絡(luò)2接收從保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1送來(lái)的電量等數(shù)據(jù)，集中該電量數(shù)據(jù) 進(jìn)行保護(hù)運(yùn)算、控制運(yùn)算或計(jì)測(cè)運(yùn)算，另外向各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1發(fā)送 控制指令。
母站傳輸控制部31經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2接收從保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的傳輸 控制部15送來(lái)的同步相位量等電量數(shù)據(jù)，向后述的母站運(yùn)算處理部32發(fā) 送該數(shù)據(jù)。并且，在來(lái)自各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的同步相位量中還包含各 送出源的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端ID、和由A/D變換器13進(jìn)行了數(shù)字變換的定 時(shí)時(shí)刻，作為同一幀向母站裝置3的母站傳輸控制部31發(fā)送。
母站運(yùn)算處理部32排列來(lái)自各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1 一 1~1 一N的同步相 位量。具體地，進(jìn)行以下處理提取來(lái)自各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1一1 1一N 的同一時(shí)刻的同步相位量，在相同的幀內(nèi)排列。并且，由排列的幀內(nèi)取出 必要的時(shí)刻的電量數(shù)據(jù)進(jìn)行基于軟件的保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算。并且，對(duì)于具 體的處理后面敘述。
接著，參照?qǐng)D4如下說(shuō)明本實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1及母站裝 置3的具體結(jié)構(gòu)。并且，在圖4中，對(duì)于圖1~3相同的部位附加相同的符 號(hào)，設(shè)為表示相同的意思而省略說(shuō)明。此外，在圖4中，對(duì)于保護(hù)控制計(jì) 測(cè)終端1，從圖的簡(jiǎn)化的觀點(diǎn)出發(fā)僅示出本發(fā)明的特征性的構(gòu)成要素即運(yùn)算 處理部14和傳輸控制部15，對(duì)于除此以外的構(gòu)成因素省略記載。
如圖4所示，在保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的運(yùn)算處理部14中具有電量取得 發(fā)送單元14_1，該電量取得發(fā)送單元14_1將由A/D變換部13進(jìn)行了采 樣及數(shù)字變換的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)運(yùn)算為同步相位量，并將該同步相位量發(fā)送到傳
輸控制部15中的后述的到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15 — 1。
而且，在本實(shí)施方式中，為提高系統(tǒng)中的運(yùn)算精度，對(duì)每個(gè)模擬信號(hào) 將校正系數(shù)設(shè)定為校正值，作為系統(tǒng)運(yùn)用時(shí)的不變的設(shè)定值設(shè)定于保護(hù)控 制計(jì)測(cè)終端1內(nèi)的存儲(chǔ)器17上。這里，在運(yùn)算處理部14內(nèi)具備的設(shè)定值 發(fā)送單元14一2從存儲(chǔ)器17中提取上述設(shè)定值，向傳輸控制部15內(nèi)的后 述的消息傳輸單元15—2發(fā)送。
保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1內(nèi)的傳輸控制部15具有到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15 一l，該到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15—1接收由上述的電量取得發(fā)送單元14 一l發(fā)送的同步相位量，并經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2向母站裝置3側(cè)實(shí)時(shí)傳輸。此外， 在該傳輸控制部15設(shè)有消息傳輸單元15—2，該消息傳輸單元15—2接收 由設(shè)定值發(fā)送單元14—2發(fā)送的具有非實(shí)時(shí)性的設(shè)定值數(shù)據(jù)，并經(jīng)由通信 網(wǎng)絡(luò)2向母站裝置3側(cè)進(jìn)行消息傳輸。
另一方面，在母站裝置3中設(shè)有母站到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元31 — 1，該 母站到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元31 — 1在母站傳輸控制部31內(nèi)經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2 與保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的上述到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15—1之間進(jìn)行同步 相位量的電量數(shù)據(jù)的收發(fā)。此外，在該母站傳輸控制部31內(nèi)設(shè)有母站消息 傳輸單元31—2，該母站消息傳輸單元31—2與保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1內(nèi)的消 息傳輸單元15—2之間進(jìn)行設(shè)定值數(shù)據(jù)的收發(fā)。
而且，母站運(yùn)算處理部32具有電量運(yùn)算單元32—1，該電量運(yùn)算單元 32—1通過(guò)在由上述母站到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元31 — 1接收到的相位量上乘 以由上述母站消息傳輸單元31—2接收到的設(shè)定值數(shù)據(jù)，從而計(jì)算非常接 近真值的電量。此外，在該母站運(yùn)算處理部32中設(shè)有保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單 元32—2，該保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2根據(jù)由電量運(yùn)算單元32—1運(yùn)算 的電量的大小和電壓相位差進(jìn)行用于保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的事故判斷的保 護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算。
接著，參照?qǐng)D5下面說(shuō)明通過(guò)上述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1中 的同步相位量的運(yùn)算處理。
在各保護(hù)計(jì)測(cè)終端1一1 1一N中，由輸入變換器11變換的規(guī)定的電量
數(shù)據(jù)經(jīng)由模擬濾波器12縮為特定頻帶的數(shù)據(jù)，在A/D變換器13中將從GPS 衛(wèi)星得到的UTC時(shí)刻和同時(shí)刻的模擬量作為采樣變換成數(shù)字值。并且，運(yùn) 算處理部14的電量取得發(fā)送單元14一1根據(jù)該進(jìn)行了數(shù)字變換的電量數(shù)據(jù) 運(yùn)算同步相位量。
該同步相位量如圖5所示，用大小X和相位cp這2個(gè)量來(lái)確定進(jìn)行了 數(shù)字變換的電量數(shù)據(jù)，該電量取得發(fā)送單元14一1運(yùn)算同步相位量的同時(shí)， 為了向母站裝置3側(cè)傳輸該相位量而向傳輸控制部15發(fā)送。并且，同步相 位量中的相位cp是相對(duì)于根據(jù)經(jīng)由時(shí)刻同步部16取得的由GPS接收機(jī)接 收到的1PPS (每秒一個(gè)脈沖lpulse per second)信號(hào)而得到的UTC (協(xié)定 世界時(shí)間)定時(shí)的、余弦函數(shù)上的瞬時(shí)相位角。 這里，將信號(hào)設(shè)為[數(shù)學(xué)式l]
的情況下的相位量表示由下式表示的復(fù)數(shù)量給出。
并且，作為使用同步相位量的情況下的優(yōu)點(diǎn)可舉出易知且易處理的表 現(xiàn)方式這一點(diǎn)。這樣，由各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1一1 1一N的運(yùn)算處理部14 運(yùn)算的同步相位量通過(guò)傳輸控制部15的到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15 — 1經(jīng)由 通信網(wǎng)絡(luò)2集中在母站裝置3中。
接著，參照?qǐng)D6以下說(shuō)明向母站裝置3發(fā)送由運(yùn)算處理部14的電量取 得發(fā)送單元14一1運(yùn)算的同步相位量時(shí)進(jìn)行幀生成處理。
各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1一1 1一N如圖6那樣在由運(yùn)算處理部14內(nèi)的電 量取得發(fā)送單元14一1生成的幀內(nèi)取入供電站的母線電壓(電壓l: a相電 壓、電壓2: b相電壓、電壓3: C相電壓)、輸電線電流(電流ll:線路1
的a相電流、電流12:線路l的b相電流、電流13:線路l的c相電流、
電流21:線路2的a相電流、電流22:線路2的b相電流、電流23:線路 2的c相電路)合計(jì)9個(gè)量。并且，在圖6中示出將其相位量的大小和相位 周期性地向母站裝置3發(fā)送的樣子。
根據(jù)圖6，幀內(nèi)示出在時(shí)刻tl進(jìn)行了采樣及數(shù)字變換的相位量的詳細(xì) 情況(母線電壓和輸電線電流的大小及相位)，而且，在幀的最初附加有保 護(hù)控制計(jì)測(cè)終端l一l發(fā)送源ID、由A/D變換器13采樣的采樣時(shí)刻。此外， 在幀的最后，附加了由CRC等實(shí)現(xiàn)的檢定數(shù)據(jù)。
并且，在N個(gè)保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1一1 1一N中，在該時(shí)刻tl采樣的同 步相位量作為被生成為幀的個(gè)別的數(shù)據(jù)包，由電量取得發(fā)送單元14—1經(jīng) 由傳輸控制部15的到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15 — 1向母站裝置3發(fā)送。
如上所述，由保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的運(yùn)算處理部14內(nèi)的電量取得發(fā)送 單元14一1進(jìn)行了相位量運(yùn)算及幀生成的電量的數(shù)據(jù)包向母站裝置3側(cè)發(fā) 送。并且，該數(shù)據(jù)包向母站裝置3側(cè)傳輸時(shí)經(jīng)由傳輸控制部15內(nèi)的到達(dá)時(shí) 間保證傳輸單元15 — 1，作為進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包向通信網(wǎng)絡(luò)2發(fā)送。
基于到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15 — 1的實(shí)時(shí)傳輸?shù)木唧w處理，首先，將 成為從保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1向母站裝置3的通信的接入點(diǎn)的所有節(jié)點(diǎn)中的、 l個(gè)節(jié)點(diǎn)作為同步節(jié)點(diǎn)。并且，該同步節(jié)點(diǎn)發(fā)布同步幀之后，在獲得發(fā)送權(quán) 的節(jié)點(diǎn)中，經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2向母站裝置3發(fā)送優(yōu)先級(jí)比后述的設(shè)定值的數(shù) 據(jù)包高的電量數(shù)據(jù)包，控制發(fā)送時(shí)間以防超過(guò)保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1和母站 裝置3之間的規(guī)定的傳輸時(shí)間即到達(dá)保證時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸。
由此，以保證時(shí)間的方式，從保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1送來(lái)的上述電量的 數(shù)據(jù)包(以下稱為到達(dá)時(shí)間保證傳輸數(shù)據(jù)包)到達(dá)母站裝置3。并且，在本 實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)中，為了在一定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行運(yùn)算電量并跳開(kāi) 斷路器等的判斷，需要向保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2實(shí)時(shí)地傳輸?shù)竭_(dá)時(shí) 間保證數(shù)據(jù)包，通過(guò)以上所述的單元實(shí)現(xiàn)。
這里，如上所述，電量在保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1內(nèi)經(jīng)由輸入變換器11、 模擬濾波器12、 A/D變換器13被變換為數(shù)字值，但是每個(gè)硬件有個(gè)體差(比 例分誤差、固定分誤差、數(shù)字的比特重疊)，所以一般在輸入變換器ll、模
擬濾波器12等中產(chǎn)生誤差。
因此，在本實(shí)施方式中，為了提高保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)中的運(yùn)算精度，
按每個(gè)模擬信道設(shè)定校正系數(shù)，將其作為校正值乘以A/D變換之后的數(shù)字 值，求出非常接近電量的真值的相位量。并且，這種校正值，在常時(shí)的系 統(tǒng)運(yùn)用時(shí)視為不變的設(shè)定值，預(yù)先設(shè)定于保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1內(nèi)的存儲(chǔ)器 17中。
這里，在運(yùn)算處理部14中，通過(guò)設(shè)定值發(fā)送單元14一2從存儲(chǔ)器17 提取預(yù)設(shè)的該設(shè)定值，為了向母站裝置3側(cè)傳輸而向傳輸控制部15內(nèi)的消 息傳輸單元15—2作為數(shù)據(jù)包發(fā)送。并且，收取該設(shè)定值的消息傳輸單元 15 — 2同時(shí)利用由到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15 — 1使用的通信網(wǎng)絡(luò)2，從而向 母站裝置3傳輸該設(shè)定值的數(shù)據(jù)包(以下，稱為消息傳輸數(shù)據(jù)包)。
其中，由到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15 — 1向通信網(wǎng)絡(luò)2送出的到達(dá)時(shí)間 保證傳輸數(shù)據(jù)包是作為傳輸優(yōu)先級(jí)比由消息傳輸單元15—2送出的消息傳 輸數(shù)據(jù)包高的數(shù)據(jù)包到達(dá)母站裝置的機(jī)構(gòu)。
圖7是表示包含由傳輸控制部15內(nèi)的消息傳輸單元15—2傳輸給母站 裝置3的設(shè)定值的消息傳輸數(shù)據(jù)包的內(nèi)容。如該圖所示，該數(shù)據(jù)包在各保 護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1一1 1一N的發(fā)送ID的后面作為常數(shù)值附加各模擬信道的 校正值即設(shè)定值(Kl、 K2、…)。
并且，由于該設(shè)定值在保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)用時(shí)不變化，所以在由到 達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15—1送出的到達(dá)時(shí)間保證數(shù)據(jù)包的到達(dá)時(shí)間是 lms 5ms程度的情況下，由消息傳輸單元15—2送出的消息傳輸數(shù)據(jù)包的 到達(dá)時(shí)間為從幾百毫秒到幾秒便足夠。
在圖8中示出通信網(wǎng)絡(luò)2上的具有實(shí)時(shí)性的到達(dá)時(shí)間保證傳輸、和不 具有實(shí)時(shí)性的消息傳輸?shù)臉幼?。如圖8那樣，通過(guò)到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元 15 — 1傳輸?shù)男枰獙?shí)時(shí)性的到達(dá)時(shí)間保證數(shù)據(jù)包的通信比消息傳輸優(yōu)先進(jìn) 行，在到達(dá)保證時(shí)間內(nèi)從保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1傳輸。
這里，在到達(dá)保證時(shí)間中的、傳輸所有需要保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的該 到達(dá)時(shí)間保證的數(shù)據(jù)包之后的空余時(shí)間中，進(jìn)行基于消息傳輸單元15 — 2 的消息傳輸數(shù)據(jù)包的消息傳輸。由此，在通信網(wǎng)絡(luò)2中，可以同時(shí)利用到 達(dá)時(shí)間保證傳輸和消息傳輸。
接著，以下說(shuō)明由母站裝置3接收到的到達(dá)時(shí)間保證傳輸及消息傳輸 中母站裝置3接收到的數(shù)據(jù)的運(yùn)算處理。
圖8所示的到達(dá)時(shí)間保證傳輸數(shù)據(jù)包和消息傳輸數(shù)據(jù)包分別由母站裝 置3的母站傳輸控制控制部31中設(shè)置的母站到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元31 — 1、 母站消息傳輸單元31—2接收。并且，由母站傳輸控制部31接收到的各數(shù) 據(jù)包均發(fā)送到母站運(yùn)算處理部32的電量運(yùn)算單元32 — 1。
在該電量運(yùn)算單元32—1中，按來(lái)自兩數(shù)據(jù)包的對(duì)應(yīng)的每個(gè)模擬信道， 在由母站到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元31 — 1接收到的到達(dá)時(shí)間保證數(shù)據(jù)包即電 量數(shù)據(jù)上乘以由母站消息傳輸單元31—2接收到的消息傳輸數(shù)據(jù)包即設(shè)定 值，計(jì)算向保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1輸入的電量。由此，校正每個(gè)模擬信道的 誤差或A/D變換比率等，求出與在電力系統(tǒng)中實(shí)際流動(dòng)的電量接近的值作 為相位量。
這樣換算的來(lái)自各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的電量在母站裝置3的母站運(yùn) 算處理部32中進(jìn)一步被總結(jié)為同時(shí)刻的幀。 [1.3.6.保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算]
并且，利用在該同時(shí)刻總結(jié)的幀，保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2例如 進(jìn)行利用下述的[數(shù)學(xué)式3]及[數(shù)學(xué)式4]的保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算。 [數(shù)學(xué)式3]
it:
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這里，cp是各供電站的代表相的相位，若用圖6及圖7說(shuō)明，例如相當(dāng) 于保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的同步相位量的電壓1的相位。并且，將來(lái)自任意 的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端I及J (1《1、 J《N、 I#J)的同步相位量的電壓相位 分別表現(xiàn)為(Pi、 cpj。
保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2根據(jù)[數(shù)學(xué)式3]，常時(shí)周期性地監(jiān)視來(lái)自不同保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的電壓相位差是否超過(guò)預(yù)定值CPk。并且，這相當(dāng) 于常時(shí)監(jiān)視不同的供電站的母線電壓的相位差。
這里，在供電站的電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了某種事故的情況下，可知與事故 發(fā)生設(shè)備、輸電線連結(jié)的母線電壓的相位變動(dòng)。即，保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單
元32—2利用[數(shù)學(xué)式3]常時(shí)監(jiān)視電壓相位差，從而能夠以規(guī)定值cpk為基準(zhǔn) 來(lái)確定系統(tǒng)事故發(fā)生的有無(wú)、及系統(tǒng)事故的發(fā)生部位。
并且，該保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2利用[數(shù)學(xué)式4]確認(rèn)來(lái)自不同的 保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的電壓的大小處于比預(yù)定電壓Vk低的狀態(tài)，將該[數(shù) 學(xué)式4]成立的情況作為條件，進(jìn)行上述的[數(shù)學(xué)式3]的運(yùn)算。
這里，參照?qǐng)D9的流程圖以下說(shuō)明母站裝置3的具體的保護(hù)控制計(jì)測(cè) 運(yùn)算處理。 '
首先，在母站裝置3的母站傳輸控制部31中設(shè)置的母站到達(dá)時(shí)間保證 傳輸單元31 — 1、母站消息傳輸單元31—2中，作為來(lái)自保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端 1的新的數(shù)據(jù)，判斷是否接收到達(dá)時(shí)間保證傳輸數(shù)據(jù)包和消息傳輸數(shù)據(jù)包 (STEP901)。
接收到新的數(shù)據(jù)的情況下(是)，母站運(yùn)算處理部32讀取該數(shù)據(jù)，電 量運(yùn)算單元32—1對(duì)于來(lái)自兩個(gè)數(shù)據(jù)包的、對(duì)應(yīng)的模擬信道，在由母站到 達(dá)時(shí)間保證傳輸單元31 — 1接收到的電量數(shù)據(jù)上乘以由母站消息傳輸單元 31—2接收到的設(shè)定值數(shù)據(jù)，計(jì)算由保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1輸入的電量 (STEP902)。
并且，為了監(jiān)視來(lái)自不同的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的相位量即電量及相 位差，依次更新索引(STEP904)。這里，保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2通 過(guò)使用[數(shù)學(xué)式4]，從而在不同的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端l中，判斷由各電量運(yùn) 算單元32—1運(yùn)算出的電壓的大小是否是低于規(guī)定電壓Vk的狀態(tài) (STEP905)。
在電壓的大小具備[數(shù)學(xué)式4]的條件時(shí)(是)，gp，在低于預(yù)定電壓Vk 的狀態(tài)時(shí)，進(jìn)而判斷具有該電壓的不同的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的電壓相位 差是否具備[數(shù)學(xué)式3]的條件(STEP卯6)。具體地，該保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單 元32—2通過(guò)監(jiān)視來(lái)自不同的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的電壓相位差是否不超
過(guò)規(guī)定值(()k來(lái)判斷。
在被判斷為該電壓相位差不滿足[數(shù)學(xué)式3]的條件、即超過(guò)預(yù)定值cpk 時(shí)(否)，判斷在電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生了某種故障(STEP907)。艮P，讀取的相位 量的相位變動(dòng)較大，所以認(rèn)定系統(tǒng)故障的發(fā)生，確定是何處的保護(hù)控制計(jì) 測(cè)終端1的電力系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的故障。
并且，在母站運(yùn)算處理部32中判斷是否結(jié)束所有的母線電壓的確認(rèn) (STEP卯3)，若結(jié)束確認(rèn)(是)，在STEP901中判斷是否由母站傳輸控制 部31接收到新的數(shù)據(jù)。未結(jié)束確認(rèn)的情況下(否)，再次在STEP904中更 新索引，重復(fù)STEP905以后的處理。
此外，在STEP905中，電壓的大小不滿足[數(shù)學(xué)式4]的條件時(shí)(否)， 即，成為低于規(guī)定電壓Vk的狀態(tài)時(shí)，在STEP903中確認(rèn)母線電壓的組合。 并且，在STEP906中，電壓相位差滿足[數(shù)學(xué)式3]的條件時(shí)，g口，判斷為不 超過(guò)規(guī)定值(Pk時(shí)(是)，也做相同的處理。
并且，在上面作為電量設(shè)想了電力系統(tǒng)的電壓、電流，但是第一實(shí)施 方式還包括將電力系統(tǒng)的有效電力、無(wú)效電力、頻率等作為電量，從保護(hù) 控制計(jì)測(cè)終端1以同樣的傳輸格式向母站裝置3發(fā)送數(shù)據(jù)的實(shí)施方式。作 為這時(shí)的運(yùn)算例子，電力系統(tǒng)的頻率由按時(shí)間微分同步相位量的相位cp的 下述的[數(shù)學(xué)式5]及[數(shù)學(xué)式6]給出。 [數(shù)學(xué)式5]
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在母站裝置3中，在保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2中，根據(jù)由上述的 處理流程STEP902計(jì)算出的電量取出同步相位量的相位(p，通過(guò)[數(shù)學(xué)式]5 及[數(shù)學(xué)式6]計(jì)算出電力系統(tǒng)的頻率f。這里，當(dāng)供電站內(nèi)的發(fā)電機(jī)因故障 等脫落時(shí)等，頻率的變化從系統(tǒng)干擾的地點(diǎn)向周邊傳播，所以可以利用由
保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2計(jì)算出的頻率f推測(cè)干擾發(fā)生地點(diǎn)。
例如，參照?qǐng)D10以下說(shuō)明發(fā)電機(jī)因故障等脫落時(shí)的供電站7處的頻率 的時(shí)間變化例子。在該圖中，若注意頻率表示59.98Hz的部分，則從接近 脫落的發(fā)電機(jī)的電站依次，略小于59.99Hz的頻率變化為59.98Hz。
這樣，頻率的變化從系統(tǒng)干擾地點(diǎn)向周邊傳播，所以利用這個(gè)可以從 頻率的觀測(cè)點(diǎn)推測(cè)干擾發(fā)生地點(diǎn)。此外，根據(jù)計(jì)算出的頻率的時(shí)間變化率 可以推測(cè)發(fā)電量的變化。即，可以通過(guò)保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2進(jìn)行 各種保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算。
根據(jù)如上的本實(shí)施方式，能夠提供保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端的結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化、 經(jīng)濟(jì)性高的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)。具體地，對(duì)每個(gè)模擬信道在保護(hù)控制計(jì)測(cè) 終端中將設(shè)定值數(shù)據(jù)乘以電量數(shù)據(jù)的情況下，需要可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)的高性能 的硬件，對(duì)此，在本發(fā)明中，在母站裝置側(cè)乘以設(shè)定值數(shù)據(jù)，所以可以簡(jiǎn) 化保護(hù)計(jì)測(cè)終端的結(jié)構(gòu)。
艮P，在保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端乘以設(shè)定值數(shù)據(jù)的情況下，若考慮乘以設(shè)定 值數(shù)據(jù)時(shí)的運(yùn)算結(jié)果的進(jìn)位，則選擇微處理器或總線等的字長(zhǎng)、總線寬度 也寬的硬件，而成本升高，在本發(fā)明中由母站裝置將該設(shè)定值數(shù)據(jù)相乘。
此外，根據(jù)本發(fā)明，可以經(jīng)由相同的通信路徑傳輸需要實(shí)時(shí)性的電量 的數(shù)據(jù)包和不需要實(shí)時(shí)性的校正值等設(shè)定值數(shù)據(jù)，所以可以不降低保護(hù)控 制計(jì)測(cè)系統(tǒng)的性能，而用一個(gè)通信路徑實(shí)現(xiàn)傳輸。
而且，在產(chǎn)生變更保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端的設(shè)定值數(shù)據(jù)即校正值的需要(系 統(tǒng)1次側(cè)設(shè)備的變更、硬件的老化等)的情況下，也可以通過(guò)修正母站裝 置的保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元的軟件來(lái)進(jìn)行過(guò)去那樣的高精度的運(yùn)算。因此， 不產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端的維修變更成本，在這一方面經(jīng)濟(jì)性優(yōu)異。 并且，根據(jù)保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端的數(shù)量的增加，上述效果增大。
此外，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中如上所述地作為寬帶的同步機(jī)構(gòu)使 用GPS，但是還包括不使用它而按照各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1中內(nèi)置的時(shí)鐘 的定時(shí)進(jìn)行電量的采樣的方式。
此外，第一實(shí)施方式不限于使用1臺(tái)母站裝置3的上述實(shí)施方式，由 于保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的臺(tái)數(shù)增加很多而母站裝置3的處理負(fù)擔(dān)變重的情
況下，如圖11所示，包括設(shè)置多個(gè)母站裝置(3 — 1 3—M)來(lái)分散處理負(fù) 擔(dān)的方式。
此外，母站裝置3是1臺(tái)的情況下，萬(wàn)一母站裝置3有故障，則有可 能系統(tǒng)整體停止的危險(xiǎn)，另一方面，通信網(wǎng)絡(luò)2是1個(gè)系列的情況下，萬(wàn) 一通信網(wǎng)絡(luò)有故障，則有系統(tǒng)整體停止的故障。因此，在第一實(shí)施方式中， 還包括如圖12所示地配置2個(gè)系列的同等功能的通信網(wǎng)絡(luò)2及母站裝置3、 提高系統(tǒng)整體的可靠性的方式。
并且，在本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，如上那樣作為電量使用同步相位 量，但是還包括取代該相位量而使用電壓、電流的瞬時(shí)值的方式。使用瞬 時(shí)值的情況下，與作為相位量成對(duì)地傳輸大小和相位的上述如圖6所示那 樣的傳輸幀的結(jié)構(gòu)不同，如圖13那樣傳輸各采樣時(shí)刻的瞬時(shí)值量。
并且，使用相位量的情況下，通過(guò)變換由保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1采樣的 電量瞬時(shí)值來(lái)取得該相位量，從而具有在母站運(yùn)算處理部32中進(jìn)行各種保 護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算時(shí)的處理容易的優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)于此，傳輸瞬時(shí)值的情況下， 如圖13所示，由母站運(yùn)算處理部32處理未加工的更原始的數(shù)據(jù)，所以具 有優(yōu)化應(yīng)用運(yùn)算的技術(shù)從而能夠進(jìn)行更高精度的運(yùn)算的優(yōu)點(diǎn)。
此外，還包括在母站裝置3中設(shè)置從相同的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1傳輸 相位量或者傳輸瞬時(shí)值的選擇功能、從而可以從母站裝置3進(jìn)行該選擇指 示的實(shí)施方式。這時(shí)，在母站裝置3中，要混合處理相位量和瞬時(shí)值，但 是確保了利用上述相位量的情況和利用瞬時(shí)值的情況的兩者的優(yōu)點(diǎn)。
而且，從各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1一1 1一N進(jìn)行瞬時(shí)值傳輸?shù)那闆r下， 進(jìn)行如下處理，防止因各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1一1 1一N的模擬濾波特性而 生成的電力系統(tǒng)的過(guò)渡響應(yīng)特性的差異的發(fā)生。具體地，將各保護(hù)控制計(jì) 測(cè)終端1一1 1一N的模擬濾波特性(增益、頻率)作為函數(shù)向母站裝置3 傳輸，在母站裝置3中利用接收到的該函數(shù)進(jìn)行各過(guò)渡響應(yīng)特性在應(yīng)用運(yùn) 算處理時(shí)變得相等的變換。并且，這時(shí)的母站裝置3中的變換例如以下的[數(shù) 學(xué)式7]那樣進(jìn)行。
這里，f,、 f2、…f。是表示保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1一1 1一N的模擬濾波器
特性的函數(shù)，gl、 g2、…gn是表示母站裝置3中的變換函數(shù)，F(xiàn)l、 F2、…Fn 是通過(guò)變換得到的對(duì)應(yīng)于各保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1一1 1一N的應(yīng)用運(yùn)算側(cè)的 濾波器特性。
在傲學(xué)式7]中，若母站裝置3中的g!、 g2、…gn適當(dāng)，則作為濾波器 特性的F,、 F2、…Fn均成為相同的值。并且，濾波器特性F,、 F2、…Fn相 當(dāng)于在上述實(shí)施方式中所述的設(shè)定值數(shù)據(jù)，所以經(jīng)由消息傳輸單元在保護(hù) 控制計(jì)測(cè)終端1和母站裝置3之間收發(fā)。
接著，參照?qǐng)D14以下說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端 l及母站裝置3的基本結(jié)構(gòu)。并且，在本實(shí)施方式中，硬件的基本結(jié)構(gòu)與第 一實(shí)施方式相同，省略說(shuō)明。
第二實(shí)施方式的特征在于，可以一起雙向進(jìn)行經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2進(jìn)行的 保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1和母站裝置3之間的到達(dá)時(shí)間保證傳輸及消息傳輸， 能夠經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2從母站裝置3進(jìn)行設(shè)定值的變更。另外，特征在于， 從母站裝置3向保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1輸出基于保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算的控制指 令，從而能夠從保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1進(jìn)行電力體系等的電力系統(tǒng)的保護(hù)控 制。
具體地，如圖14那樣，在保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1中，在運(yùn)算處理部14 中新設(shè)置了不僅向上述實(shí)施方式中所述的母站裝置3側(cè)發(fā)送設(shè)定值、還經(jīng) 由傳輸控制部15內(nèi)的消息傳輸單元15—2進(jìn)行接收的設(shè)定值收發(fā)單元14 一2A。而且，設(shè)有接收跳開(kāi)對(duì)象系統(tǒng)的斷路器那樣的來(lái)自母站裝置3的控 制指令的控制指令接收單元14一3。此外，母站裝置3具備經(jīng)由母站消息傳
輸單元31—2向保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1發(fā)送作為校正值的設(shè)定值的設(shè)定值發(fā) 送單元32_3。 [2.2.作用]
接著，以下說(shuō)明在具有上述結(jié)構(gòu)的第二實(shí)施方式中從母站裝置3向保 護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1傳輸作為校正值的設(shè)定值數(shù)據(jù)的處理步驟。
首先，在由于作為監(jiān)視對(duì)象的電力系統(tǒng)側(cè)的設(shè)備變更、或保護(hù)控制計(jì) 測(cè)終端1側(cè)的硬件的老化而產(chǎn)生母站裝置3中的保護(hù)運(yùn)算結(jié)果的精度下降 的狀況下，利用設(shè)定值發(fā)送單元32—3向保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1側(cè)發(fā)送由母 站裝置3變更的設(shè)定值數(shù)據(jù)。具體地，將由設(shè)定值發(fā)送單元32—3發(fā)送的 設(shè)定值數(shù)據(jù)經(jīng)由母站傳輸控制部31的母站消息傳輸單元31—2送到通信網(wǎng) 絡(luò)2，從而到達(dá)保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1偵ij。
在通過(guò)消息傳輸單元15—2接收到設(shè)定值數(shù)據(jù)的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1 中，通過(guò)運(yùn)算處理部14內(nèi)的設(shè)定值收發(fā)單元14一2A收取該設(shè)定值數(shù)據(jù)， 預(yù)定的設(shè)定值被變更為該設(shè)定值。由此，可以從母站裝置3經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2 變更保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的設(shè)定。
此外，母站裝置3的保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元32—2中的保護(hù)控制計(jì)測(cè) 運(yùn)算的結(jié)果，例如在圖9的流程中的STEP907中檢測(cè)出系統(tǒng)故障的發(fā)生時(shí)， 用于跳開(kāi)對(duì)象系統(tǒng)的斷路器的控制指令從母站裝置3經(jīng)由母站到達(dá)時(shí)間保 證傳輸單元31 — 1輸出到保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1。在保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1中， 由在運(yùn)算處理部14中設(shè)置的控制指令接收單元14一3接收該控制指令，利 用保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的接點(diǎn)輸出來(lái)向?qū)ο笙到y(tǒng)輸出控制指令，跳開(kāi)該斷 路器。
如上那樣，本實(shí)施方式與第一實(shí)施方式不同，采用了在保護(hù)控制計(jì)測(cè) 終端1和母站裝置3之間可雙向傳輸設(shè)定值數(shù)據(jù)、電量數(shù)據(jù)、控制指令的 構(gòu)成方式。
根據(jù)這種第二實(shí)施方式，在保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1和母站裝置3之間能 夠雙向傳輸具有實(shí)時(shí)性的數(shù)據(jù)的電量及控制指令、以及具有非實(shí)時(shí)性的設(shè) 定值數(shù)據(jù)，所以可以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)2從母站裝置3進(jìn)行設(shè)定值的變更。此 外，可以從母站裝置3側(cè)向保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1下達(dá)控制指令，所以增加 保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)的便利性，進(jìn)而提高維護(hù)性。
接著，參照?qǐng)D15以下說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端 l及母站裝置3的結(jié)構(gòu)。并且，在本實(shí)施方式中，硬件的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí) 施方式及第二實(shí)施方式相同，省略說(shuō)明。
第三實(shí)施方式的特征在于，在保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1內(nèi)具有母站裝置3 具有的所有單元。具體地，在保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端l的運(yùn)算處理部14除了第 二實(shí)施方式中設(shè)置的設(shè)定值收發(fā)單元14一2A、控制指令單元14一3之外， 還設(shè)有在由到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元15 — 1接收到的電量數(shù)據(jù)上乘以由消息 傳輸單元15—2接收到的設(shè)定值來(lái)計(jì)算接近真值的電量的電量運(yùn)算單元14 一4、和進(jìn)行保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算的保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算 單元14—5。
若是具有如上所述的結(jié)構(gòu)的保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1，則在所有保護(hù)控制計(jì) 測(cè)終端1中收集電量，并且在哪個(gè)保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1中都能夠進(jìn)行保護(hù) 控制計(jì)測(cè)運(yùn)算，所以可以作為母站裝置3而工作。并且，電量的收集及保 護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算的實(shí)施、不實(shí)施可以通過(guò)運(yùn)算設(shè)定切換。
本發(fā)明不限于上述第一 第三實(shí)施方式，還包括如下的實(shí)施方式。例如， 在第一實(shí)施方式中，將基于消息傳輸單元的設(shè)定值數(shù)據(jù)的消息傳輸設(shè)為不 具有實(shí)時(shí)性即設(shè)為不具有到達(dá)保證時(shí)間的傳輸，但是，本發(fā)明還包括利用 與到達(dá)時(shí)間保證傳輸數(shù)據(jù)包相比數(shù)據(jù)包傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)較低、但保證到達(dá)時(shí) 間的實(shí)時(shí)傳輸來(lái)傳輸消息傳輸數(shù)據(jù)包的實(shí)施方式。
這時(shí)，在如上所述的通信網(wǎng)絡(luò)2中，在實(shí)時(shí)傳輸中設(shè)置優(yōu)先級(jí)(作為 一例，高速一中速一低速掃描傳輸?shù)捻樞?，例如可以將到達(dá)時(shí)間保證傳輸 數(shù)據(jù)包即電量數(shù)據(jù)設(shè)為高速掃描傳輸，將消息傳輸數(shù)據(jù)包即設(shè)定值數(shù)據(jù)分 配為中速或低速掃描傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)。
此外，本發(fā)明的消息傳輸還可以將校正值或?yàn)V波器函數(shù)等模擬輸入以 外的、保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端1的軟件版本等有關(guān)維護(hù)運(yùn)用的信息作為數(shù)據(jù)承 載。
并且，在上述實(shí)施方式中，通信網(wǎng)絡(luò)2釆用以太網(wǎng)，但是應(yīng)用其它傳 輸介質(zhì)、例如電力線傳輸、無(wú)線LAN、 SDH網(wǎng)等的實(shí)施方式也包含在本發(fā)
明中。
此外，如圖16所示，通過(guò)多個(gè)保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端取入電量時(shí)，利用該 保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端中內(nèi)置的原子時(shí)鐘18的時(shí)刻對(duì)電量數(shù)據(jù)賦予時(shí)刻的實(shí)施 方式也包含在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1. 一種保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，具備計(jì)測(cè)終端，從電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備取入電量；母站裝置，具有基于該電量進(jìn)行保護(hù)控制或計(jì)測(cè)處理的運(yùn)算單元；以及通信網(wǎng)絡(luò)，連接上述母站裝置和至少一個(gè)以上的上述計(jì)測(cè)終端，上述計(jì)測(cè)終端具備實(shí)時(shí)傳輸單元，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向上述母站裝置傳輸上述電量；以及消息傳輸單元，將傳輸優(yōu)先級(jí)低于上述實(shí)時(shí)傳輸?shù)摹⑻岣呱鲜霰Ｗo(hù)控制或計(jì)測(cè)處理的運(yùn)算精度的校正系數(shù)作為設(shè)定值向上述母站裝置傳輸，上述實(shí)時(shí)傳輸單元經(jīng)由上述通信網(wǎng)絡(luò)比上述消息傳輸優(yōu)先地在規(guī)定時(shí)間內(nèi)傳輸上述電量，上述消息傳輸單元經(jīng)由上述通信網(wǎng)絡(luò)在傳輸上述電量之后的規(guī)定時(shí)間內(nèi)傳輸上述設(shè)定值，上述運(yùn)算單元對(duì)從上述實(shí)時(shí)傳輸單元收取的上述電量利用從上述消息傳輸單元收取的上述設(shè)定值進(jìn)行校正，并計(jì)算輸入電量。
2. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 在該輸入電量的電壓的大小是規(guī)定的電壓閾值以上的條件下，在該輸入電量的電壓相位差超過(guò)規(guī)定的相位差閾值時(shí)，上述運(yùn)算單元判斷在具有 該輸入電量的上述電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備中存在異常。
3. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 上述運(yùn)算單元判斷在上述電力系統(tǒng)或電力設(shè)備中存在異常時(shí)，向上述計(jì)測(cè)終端發(fā)送控制指令，上述計(jì)測(cè)終端收取了該控制指令時(shí)，控制為跳開(kāi)與電力系統(tǒng)或電氣設(shè) 備連接的開(kāi)關(guān)器。
4. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，上述通信網(wǎng)絡(luò)使用以太網(wǎng)。
5. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 上述設(shè)定值是上述計(jì)測(cè)終端的模擬濾波器特性的函數(shù)。
6. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 上述計(jì)測(cè)終端取入上述電量時(shí)的采樣定時(shí)基于通過(guò)GPS接收到的電波信號(hào)生成，上述實(shí)時(shí)傳輸單元將來(lái)自上述GPS的絕對(duì)時(shí)刻與上述電量包含在相同 的幀內(nèi)傳輸。
7. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 上述計(jì)測(cè)終端取入上述電量時(shí)，利用在該計(jì)測(cè)終端中內(nèi)置的原子時(shí)鐘的時(shí)刻，對(duì)上述電量賦予時(shí)刻。
8. 如權(quán)利要求1所述的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 上述母站裝置具備母站消息傳輸單元，該母站消息傳輸單元將傳輸優(yōu)先級(jí)低于上述實(shí)時(shí)傳輸?shù)摹⑻岣呱鲜霰Ｗo(hù)控制或計(jì)測(cè)處理的運(yùn)算精度的校 正系數(shù)作為設(shè)定值向上述計(jì)測(cè)終端傳輸，上述計(jì)測(cè)終端通過(guò)收取由該母站消息傳輸單元發(fā)送的上述設(shè)定值而將 預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值變更為該設(shè)定值。
9. 一種保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，具備至少一個(gè)以上的計(jì)測(cè)終端，從電力系統(tǒng)或電氣設(shè)備取入具有實(shí)時(shí)性的 電量，具有基于該電量進(jìn)行保護(hù)控制或計(jì)測(cè)處理的運(yùn)算單元；以及 通信網(wǎng)絡(luò)，連接該計(jì)測(cè)終端， 上述計(jì)測(cè)終端具備實(shí)時(shí)傳輸單元，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)向其它計(jì)測(cè)終端傳輸上述電量；以及 消息傳輸單元，將傳輸優(yōu)先級(jí)低于上述實(shí)時(shí)傳輸?shù)?、提高上述保護(hù)控 制或計(jì)測(cè)處理的運(yùn)算精度的校正系數(shù)作為設(shè)定值向上述其它計(jì)測(cè)終端傳輸，上述實(shí)時(shí)傳輸單元經(jīng)由上述通信網(wǎng)絡(luò)比上述消息傳輸優(yōu)先地在規(guī)定時(shí) 間內(nèi)傳輸上述電量，上述消息傳輸單元經(jīng)由上述通信網(wǎng)絡(luò)在傳輸上述電量之后的規(guī)定時(shí)間 內(nèi)傳輸上述設(shè)定值，上述運(yùn)算單元對(duì)從上述其它計(jì)測(cè)終端的上述實(shí)時(shí)傳輸單元收取的上述 電量，利用從上述其它計(jì)測(cè)終端的上述消息傳輸單元收取的上述設(shè)定值進(jìn) 行校正，從而計(jì)算輸入電量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)從取得電量的多個(gè)終端收集保護(hù)控制計(jì)測(cè)數(shù)據(jù)的、經(jīng)濟(jì)性及維護(hù)性高的保護(hù)控制計(jì)測(cè)系統(tǒng)。保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端(1)的電量取得發(fā)送單元(14-1)根據(jù)電量數(shù)據(jù)運(yùn)算同步相位量，發(fā)送給到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元(15-1)。到達(dá)時(shí)間保證傳輸單元經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)(2)向母站裝置(3)側(cè)實(shí)時(shí)傳輸同步相位量。設(shè)定值發(fā)送單元(14-2)向消息傳輸單元(15-2)發(fā)送設(shè)定值數(shù)據(jù)，該單元經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)向母站裝置側(cè)傳輸消息。母站裝置的電量運(yùn)算單元通過(guò)在接收到的同步相位量上乘以設(shè)定值數(shù)據(jù)，從而計(jì)算非常接近真值的電量。保護(hù)控制計(jì)測(cè)運(yùn)算單元根據(jù)該電量的大小和電壓相位差進(jìn)行用于保護(hù)控制計(jì)測(cè)終端的事故判斷的運(yùn)算。
文檔編號(hào)H02H3/02GK101388539SQ200810215358
公開(kāi)日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月13日
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