特許 7525293 通信制御システム、通信制御方法及び通信制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】通信制御システム、通信制御方法及び通信制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20240723BHJP

   H02H 3/28 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 311A

H02J13/00 A

H02J13/00 301A

H02H3/28 A

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020078711

(22)【出願日】2020-04-27

(65)【公開番号】P2021175300

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-03-22

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０１９年 電気学会 電子・情報・システム部門大会 講演論文集、第１３６４頁～第１３６８頁、電気学会 電子・情報・システム部門大会委員会 公開日 令和１年８月２８日 ２０１９年 電気学会 電子・情報・システム部門大会、沖縄県 琉球大学 工学部 開催日 令和１年９月６日

(73)【特許権者】

【識別番号】000173809

【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小久保 翔太

(72)【発明者】

【氏名】大場 英二

【審査官】大濱 伸也

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－０５１９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０１７６６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６０２７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １３／００

Ｈ０２Ｈ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

送電線に関する所定情報を含むパケット信号を受信し、受信した前記パケット信号を第１無線用信号に変換し、第１無線回線を用いて前記第１無線用信号を送信する信号送信装置と、
前記信号送信装置から送信された前記第１無線用信号を受信し、信号に含まれる各ビットのデータをそのまま格納して転送可能な中継用フォーマットを有する中継用信号に、前記第１無線用信号を変換して転送し、転送した前記中継用信号から取得した前記第１無線用信号を、第２無線回線を用いて送出する中継システムと、
前記中継システムが送出した前記第１無線用信号を受信し、前記第１無線用信号を前記パケット信号に変換する信号受信装置と
を備えたことを特徴とする通信制御システム。

【請求項2】

前記中継システムは、前記第１無線用信号に含まれる前記所定情報を表す各ビットの値を前記中継用信号が有する前記中継用フォーマットに含まれるスロットの中に格納し、各スロットを順次転送することを特徴とする請求項１に記載の通信制御システム。

【請求項3】

前記信号送信装置は、前記所定情報以外の情報を含むパケット信号を受信した場合、受信した前記パケット信号を第２無線用信号に変換して前記第１無線回線を用いて送信し、
前記中継システムは、前記第２無線用信号を受信した場合、前記第２無線用信号から前記パケット信号を再生して、再生した前記パケット信号を転送後に、前記再生した前記パケット信号を前記第２無線用信号に変換し、変換後の前記第２無線用信号を前記第２無線回線を用いて送出し、
前記信号受信装置は、前記中継システムが送出した前記第２無線用信号を受信して前記パケット信号に変換する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の通信制御システム。

【請求項4】

前記中継システムは、再生した前記パケット信号をスイッチを介して転送することを特徴とする請求項３に記載の通信制御システム。

【請求項5】

送電線に関する前記所定情報を含む前記パケット信号を生成し、生成した前記パケット信号を前記信号送信装置へ送信する信号生成装置と、
前記信号受信装置が生成した前記パケット信号を取得し、取得した前記パケット信号に含まれる前記所定情報を用いて所定の処理を行う信号処理装置と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の通信制御システム。

【請求項6】

信号送信装置に、送電線に関する所定情報を含むパケット信号を受信させ、受信させた前記パケット信号を第１無線用信号に変換させ、第１無線回線を用いて前記第１無線用信号を送信させ、
中継システムに、前記信号送信装置から送信された前記第１無線用信号を受信させ、信号に含まれる各ビットのデータをそのまま格納して転送可能な中継用フォーマットを有する中継用信号に、前記第１無線用信号を変換させて転送させ、転送した前記中継用信号から取得した前記第１無線用信号を、第２無線回線を用いて送出させ、
信号受信装置に、前記中継システムが送出した第１無線用信号を受信させ、前記第１無線用信号を前記パケット信号に変換させる
ことを特徴とする通信制御方法。

【請求項7】

送電線に関する所定情報を含むパケット信号を受信し、受信した前記パケット信号を第１無線用信号に変換し、第１無線回線を用いて前記第１無線用信号を送信する処理を第１コンピュータに実行させ、
前記第１コンピュータから送信された前記第１無線用信号を受信し、信号に含まれる各ビットのデータをそのまま格納して転送可能な中継用フォーマットを有する中継用信号に、前記第１無線用信号を変換して転送し、転送した前記中継用信号から取得した前記第１無線用信号を、第２無線回線を用いて送出する処理を第２コンピュータに実行させ
前記第２コンピュータにより送出された前記第１無線用信号を受信し、前記第１無線用信号を前記パケット信号に変換する処理を第３コンピュータに実行させる
ことを特徴とする通信制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、通信制御システム、通信制御方法及び通信制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

電力系統監視及び保護制御システムは、電力系統の安定かつ効率的な運用に欠かせない役割を担う仕組みの一つである。電力系統監視及び保護制御システムには、例えば、送電線保護用電流差動リレー装置がある。以下では、送電線保護用電流差動リレー装置を単に保護リレー装置と呼ぶ。保護リレー装置は、送電線で発生した落雷などに起因した事故を検出し、遮断器に対して遮断指令を送出することにより事故区間を切り離す装置である。

【0003】

保護リレー装置は、送電線各端子からの電気量データをＰＣＭ（Pulse Code Modulation）通信を用いて収集し、同一の時刻にサンプリングされた瞬時値データを用いて差動演算を行い、演算結果を用いて送電線の切り離しを行う。このＰＣＭ通信を用いた保護リレー装置により送電線を遮断するシステムを、以下ではＰＣＭキャリアリレーシステムと呼ぶ。従来から、基幹系統のＰＣＭキャリアリレーシステムの通信には、高い信頼性を有する電力用マイクロ波無線ネットワークが用いられている。電力用マイクロ波無線ネットワークは、高い信頼性を有することから、主に基幹系統の保護リレーシステムや給電情報などの電気事業において重要な情報の伝送に用いられる。

【0004】

また、近年ＩＰ（Internet Protocol）技術の高度化及び普及に伴い、電力系統監視及び保護制御システムにおける通信回線においてもＩＰプロトコルを用いた通信を実現するＩＰ系技術の導入が進められている。従来の電力用マイクロ波無線ネットワークでは１対１の通信が基本であったが、系統監視システムにＩＰ系技術を導入することにより、送信情報を多数の宛先に送信することが可能となる。

【0005】

ここで、ＩＰ系技術を導入する際、光回線による通信であれば、伝送遅延時間変動を抑制するための高精度時刻同期技術であるＰＴＰ（Precision Time Protocol）を用いることでＰＣＭリレーの伝送遅延時間変動要件を満足することができる。

【0006】

さらに、保護リレーシステムを含めた電力用アプリケーションに対するＩＰ系技術の適用の進展により、マイクロ波無線ネットワークについても、ＩＰ系技術に適した形態に移行することが求められる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１９－１１０４１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、中継時にＩＰに準拠したフォーマットに変換してフレームの再生を行う再生中継機能を用いる場合、ＰＣＭキャリアリレー情報に対する伝送遅延時間要件を満足させようとすると、マイクロ波無線回路への効率的な収容が困難となる。マイクロ波無線回線でＩＰ系情報を効率的に伝送するには、再生中継により発生する伝送遅延時間を抑制することが好ましい。

【0009】

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ＩＰ系技術に対応した保護リレーシステムにおける保護リレー情報の伝送遅延時間を低減する通信制御システム、通信制御方法及び通信制御プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本願の開示する通信制御システム、通信制御方法及び通信制御プログラムの一つの態様において、信号生成部は、送電線に関する所定情報を含むパケット信号を受信し、受信した前記パケット信号を第１無線用信号に変換し、第１無線回線を用いて前記第１無線用信号を送信する。中継システムは、前記信号送信装置から送信された前記第１無線用信号を受信し、信号に含まれる各ビットのデータをそのまま格納して転送可能な中継用フォーマットを有する中継用信号に、前記第１無線用信号を変換して転送し、転送した前記中継用信号から取得した前記第１無線用信号を、第２無線回線を用いて送出する。信号受信装置は、前記中継システムが送出した前記第１無線用信号を受信し、前記第１無線用信号を前記パケット信号に変換する。

【発明の効果】

【0011】

１つの側面では、本発明は、ＩＰ系技術に対応した保護リレーシステムにおける保護リレー情報の伝送遅延時間を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、実施例にかかる保護リレーシステムのシステム構成図である。

【図2】図２は、受信側無線機及び送信側無線機の詳細を表すブロック図である。

【図3】図３は、中継用フレームフォーマットの一例を示す図である。

【図4】図４は、保護リレーシステムにおける通信要件を表す図である。

【図5】図５は、保護リレーシステムの試験システムのブロック図である。

【図6】図６は、試験システムを用いた伝送遅延時間の評価結果を表す図である。

【図7】図７は、収容可能な中継システムの数を示す図である。

【図8】図８は、実施例に係る中継システムによる信号伝送処理のシーケンス図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本願の開示する通信制御システム、通信制御方法及び通信制御プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する通信制御システム、通信制御方法及び通信制御プログラムが限定されるものではない。また、以下の説明では、通信規格としてイーサネット（登録商標）を用いる場合、すなわちＩＰ系情報としてイーサネットフレームを用いる場合で説明するが、以下の構成は他のＩＰ系情報を用いる場合に適用することも可能である。

【実施例】

【0014】

図１は、実施例にかかる保護リレーシステムのシステム構成図である。保護リレーシステム１０は、落雷などにより発生する送電線６の短絡・地絡事故を検出し、事故区間を切り離すことを目的とするシステムである。本実施例に係る保護リレーシステム１０は、図１に示すように、中継システム１、無線通信装置２、保護リレー制御装置３、計測器４及び遮断器５を有する。保護リレーシステム１０が、「通信制御システム」の一例にあたる。

【0015】

計測器４は、送電線６の両端に１つずつ配置される。計測器４は、送電線６を流れる電流を計測する。

【0016】

遮断器５も同様に、送電線６の両端に１つずつ配置される。遮断器５は、保護リレー制御装置３が有する保護リレー装置３１からの制御を受けて、送電線６を遮断する。

【0017】

保護リレー制御装置３は、各遮断器５に対応させてそれぞれ配置される。保護リレー制御装置３は、保護リレー装置３１を有する。以下では、説明の対象とする特定の保護リレー制御装置３に対応する遮断器５が配置された送電線６の端部を自端と言い、逆側の保護リレー制御装置３に対応する遮断器５が配置された送電線６の端部を対向端と言う。

【0018】

保護リレー装置３１は、計測器４により計測された送電線６を流れる電流の電流値を取得する。そして、保護リレー装置３１は、取得した電流値をデジタル化して自端の電流の電流値データを含むイーサネットフレームを生成する。また、この電流値データは、保護リレー情報と呼ばれる場合があり、また、このイーサネットフレームなどのＩＰ系のデータとされた電流値データは、ＩＰ保護リレー情報と呼ばれる場合がある。

【0019】

保護リレー装置３１は、電流値データを含むイーサネットフレームを無線通信装置２へ出力する。また、保護リレー装置３１は、送電線５の対向端に配置された保護リレー装置３１が送信した対向端の電流値データを含むイーサネットフレームの入力を通信制御装置２２から受ける。ここで、図１では、紙面に向かって左側から右側へと信号が送られる経路を示したが、実際には２つの保護リレー制御装置３は相互に信号を伝送しあう。

【0020】

保護リレー装置３１は、取得した対向端の電流値データを含むイーサネットフレームから対向端の電流値を取得する。そして、自端の電流値と対向端の電流値とを用いて差動保護演算を行い、送電線６における事故発生の判定を行う。送電線６において事故が発生したと判定した場合、保護リレー装置３１は、遮断器５に遮断の指令を送る。信号送信側の保護リレー制御装置３が、「信号生成装置」の一例にあたり、信号受信側の保護リレー装置３が、「信号処理装置」の一例にあたる。

【0021】

無線通信装置２は、中継システム１の受信側無線機１１及び送信側無線機１２とマイクロ波無線回線７を用いて通信を行う。図１では、マイクロ波無線回線７における電波の信号を用いた通信を破線で表した。これに対して、実線は、電気の信号を表す。通信装置２は、通信制御装置２１及び無線機２２を有する。マイクロ無線回線７は、例えば、２０ｋｍ程度の長さを有する。また、無線通信装置２及び保護リレー制御装置３は、例えば、１つの事業所内に配置される。信号送信側の無線通信装置２が「信号送信装置」の一例にあたり、信号受信側の無線通信装置２が「信号受信装置」の一例にあたる。

【0022】

通信制御装置２１は、ＣＰＵ（Central Processing unit）、メモリ及びハードディスクなどを備えるコンピュータにより実現可能である。ＣＰＵは、ハードディスクに格納された通信制御装置２１の各種処理を実現するプログラムを読み出し、メモリに展開して実行することで、以下に説明する通信制御装置２１の各機能が実現する。この通信制御装置２１を実現するコンピュータが、「第１コンピュータ」及び「第２コンピュータ」の一例にあたる。

【0023】

通信制御装置２１は、保護リレー装置３１から入力される電流値データなどの保護リレー情報を含むイーサネットフレームを送受信する。また、通信制御装置２１は、保護リレー情報以外にも、例えば、付近にダムがあればダムの水位の情報やその他の監視情報を含む電力保安情報の入力も受ける。

【0024】

通信制御装置２１は、保護リレー情報や電力保安情報などを含むイーサネットフレーム取得すると、そのイーサネットフレームを送信する信号を非再生信号とするか再生信号とするかを判定する。ここで、非再生信号とは、中継区間においてイーサネットフレームに戻さずに転送される信号である。逆に、再生信号とは、中継区間においてイーサネットフレームに戻して転送される信号である。

【0025】

ここで、通信制御装置２１は、イーサネットフレームに含まれる情報のうち伝送遅延時間要件が厳しい情報とそれ以外の情報とを区別する情報を予め有する。そして、通信制御装置２１は、伝送遅延時間要件が厳しい情報には非再生信号を用いることを決定する。伝送遅延時間要件が厳しい情報は、例えば、電流値データを含む保護リレー情報である。この伝送遅延時間要件が厳しい情報が、「所定情報」の一例にあたる。

【0026】

例えば、通信制御装置２１は、保護リレー情報を含むイーサネットフレームの入力を保護リレー装置３１から受ける。次に、通信制御装置２１は、イーサネットフレームのデータを、無線でデータを送信するための無線用フレームに変換する。その後、通信制御装置２１は、生成した無線用フレームを、その無線用フレームが非再生信号又は再生信号のいずれであるかの通知とともに無線機２２へ出力する。

【0027】

また、通信制御装置２１は、対向端の電流値データを含む無線用フレームの入力を無線機２２から受ける。そして、通信制御装置２１は、無線用フレームをイーサネットフレームに変換する。その後、通信生後装置２１は、対向端の電流値データを含むイーサネットフレームを保護リレー装置３１へ出力する。

【0028】

また、通信制御装置２１は、電力保安情報を含む無線用フレームの入力を無線機２２から受ける。そして、通信制御装置２１は、無線用フレームをイーサネットフレームに変換する。その後、通信制御装置２１は、電力保安情報を含むイーサネットフレームを管理者の端末装置（不図示）などへ向けて送信する。

【0029】

無線機２２は、無線用フレームとともにその無線用フレームが非再生信号か再生信号かを示す通知の入力を通信制御装置２１から受ける。そして、無線機２２は、無線用フレームの符号化や多重化を行い、無線用フレームをマイクロ波無線信号に変換する。これにより、無線機２２は、電気信号を無線信号に変換する。

【0030】

そして、無線機２２は、マイクロ波無線回線７を用いてマイクロ波無線信号に変換した無線用フレームを中継システム１の受信側無線機１１へ送信する。無線用フレームが非再生信号の場合、無線機２２は、図２に示す中継システム１に含まれる受信側無線機１１が有する非再生信号受信部１１１に無線用フレームを送信する。図２は、受信側無線機及び送信側無線機の詳細を表すブロック図である。これに対して、無線用フレームが伝送遅延時間要件が厳しい情報以外の電力保安情報を含む再生信号の場合、無線機２２は、その無線用フレームを中継システム１に含まれる受信側無線機１１が有する再生信号受信部１１２へ送信する。

【0031】

また、無線機２２は、対向端の保護リレー制御装置３から送信された対向端の電流値データを含む無線用フレームをマイクロ波無線回線７を用いて中継システム１の送信側無線機１２の非再生信号送信部１２１から受信する。そして、無線機２２は、受信した無線用フレームに対して多重分離処理や復号化処理などを施して対向端の電流値データを含む無線用フレームを電気信号に変換する。その後、無線機２２は、電気信号に変換した対向端の電流値を含む無線用フレームを通信制御装置２１へ出力する。

【0032】

また、無線機２２は、保護リレー情報以外の電力保安情報を含む無線用フレームを送信側無線機１２の再生信号送信部１２２から受信する。そして、無線機２２は、受信した無線用フレームに対して多重分離処理や復号化処理などを施してその送電線管理情報を含む無線用フレームを電気信号に変換する。その後、無線機２２は、電気信号に変換した無線用フレームを通信制御装置２１へ出力する。

【0033】

中継システム１は、無線通信装置２の間に配置される。中継システム１は、電力保安情報や送電線６の両端の保護リレー制御装置３で生成された保護リレー情報の、無線通信装置２の間におけるデータ転送の中継を行う。中継システム１は、マイクロ波無線回線６を用いて無線通信装置２との間で通信を行う。この中継システム１は、コンピュータや組み込み回路などにより実現され、それらが「第３コンピュータ」の一例にあたる。

【0034】

中継システム１は、図２に示すように、受信側無線機１１、送信側無線機１２、スイッチ１３、再生装置１４及び変換装置１５を有する。スイッチ１３は、無線通信装置２の間の距離に応じた数が設置される。スイッチ１３は、１つでもよいし複数でもよい。スイッチ１３は、入力された信号を隣のスイッチ１３へ転送する。

【0035】

受信側無線機１１は、図２に示すように非再生信号受信部１１１及び再生信号受信部１１２を有する。

【0036】

非再生信号受信部１１１は、電力用規格Ｄ－２０８にて規定される６．３１２Ｍｂｐｓの物理インタフェースを有する。ここで、非再生信号受信部１１１が有する通信インタフェースは、仕様が統一された規格を有するインタフェースであれば他のインタフェースを用いてもよい。非再生信号受信部１１１は、無線通信装置２の無線機２２から非再生信号の無線用フレームを受信する。

【0037】

非再生信号受信部１１１は、受信した無線用フレームに対して逆多重化や復号化を行い、無線用フレームを電気信号に変換する。そして、非再生信号受信部１１１は、取得したデータの各ビットの情報を、取得した順に図３に示した中継用フレームフォーマット１００におけるタイムスロット１０１に順次格納していく。図３は、中継用フレームフォーマットの一例を示す図である。これにより、非再生信号受信部１１１は、無線用フレームを、タイムスロット毎に順次データ送信を行うことが可能なＪＴ－Ｇ７０４に対応するフォーマットを有する中継用フレームに変換する。

【0038】

ここで、中継用フレームフォーマット１００について説明する。図３に示す中継用フレームフォーマット１００は、信号に含まれる各ビットのデータをそのまま格納して転送可能なフォーマットである。例えば、中継用フレームフォーマット１００として、ＪＴ－Ｇ７０４の６．３１２Ｍｂｐｓのフレーム構成を用いることができる。本実施例に係る中継用フレームフォーマット１００は、図３においてＴＳ１～ＴＳ９８で表される８ビットのタイムスロット（ＴＳ）１０１及び５ビットのフレームビット（Ｆ）１０２を有する。

【0039】

タイムスロット１０１のうちＴＳ９７及びＴＳ９８で表される１６ビットの領域は、２つの保護リレー装置３１の間の時刻同期などに用いる。そして、ＴＳ１～ＴＳ９６で表されるタイムスロット１０１の７６８ビットの領域にペイロードが格納される。また、フレームビット１０２は、フレーム同期などに用いるために用意された５ビットの領域である。中継用フレームフォーマット１００を有する中継用フレームは、６．３１２Ｍｂｐｓの帯域を有する。この場合、ペイロード用の帯域は、６．１４４Ｍｂｐｓとなる。この伝送遅延要件が厳しい情報を含む中継用フレーム、すなわち、非再生信号が、「第１中継用信号」の一例にあたる。

【0040】

図２に戻って説明を続ける。非再生信号受信部１１１は、ＴＳ１～ＴＳ９６で表されるタイムスロット１０１の全ての領域への値の情報が完了すると、中継用フレームフォーマット１００を有する中継用フレームを光回線などの通信回線９を介して送信側無線機１２の非再生信号送信部１２１へ送信する。

【0041】

ここで、ＩＰ系ネットワークを用いて中継システム１内において信号を転送する場合、受信側無線機１１は、中継用フレームの全体を受信するまで待ったうえで、受信した中継用フレームをイーサネットフレームへ変換して送信する。そのため、中継用フレームの全体を受信するまでの時間の遅延が発生する。

【0042】

これに対して、中継用フレームフォーマット１００を用いる場合、各ビットの情報が格納されると中継用フレームが順次送信される。したがって、本実施例に係る中継システム１ではイーサネットフレームと異なり中継用フレームの全体の到着を待つことなくデータが送信でき、且つ、イーサネットフレームフォーマットへの変換も行わないため、遅延を低減することができる。

【0043】

一方、再生信号受信部１１２は、再生信号の無線用フレームを無線通信装置２の無線機２２から受信する。再生信号受信部１１２は、受信した無線用フレームに対して逆多重処理や復号化処理を施して無線用フレームを電気信号に変換する。そして、再生信号受信部１１２は、電気信号に変換した無線用フレームを再生装置１４へ出力する。この伝送遅延要件が厳しい情報以外の電力保安情報を含む無線用フレーム、すなわち、再生信号が、「第２中継用信号」の一例にあたる。

【0044】

再生装置１４は、再生信号の無線用フレームの入力を再生信号受信部１１２から受ける。再生装置１４は、元のイーサネットフレームを含む無線用フレームの全体の取得が完了するまで無線用フレームの受信を行う。その後、無線用フレームの全体の取得が完了すると、再生装置１４は、各無線用フレームに格納されたデータを用いてイーサネットフレームを再生する。そして、再生装置１４は、再生したイーサネットフレームを光回線などの通信回線８を介して隣のスイッチ１３へ送信する。

【0045】

変換装置１５は、スイッチ１３により中継され通信回線８を介して送信されてきた再生装置１４が送出したイーサネットフレームの入力を受ける。そして、変換装置１５は、取得したイーサネットフレームを無線フレームに変換する。その後、再生信号送信部１２２は、無線用フレームを送信側無線機１２へ出力する。

【0046】

送信側無線機１２は、図２に示すように、非再生信号送信部１２１及び再生信号送信部１２２を有する。

【0047】

非再生信号送信部１２１は、スイッチ１３により中継され通信回線８を介して送信されてきた非再生信号受信部１１１が送出した中継用フォーマット１００を有する中継用フレームの入力を受ける。そして、非再生信号送信部１２１は、取得した中継用フレームを無線用フレームに変換する。次に、非再生信号送信部１２１は、無線用フレームに対して符号化及び多重化を行い電波の信号に変換する。そして、非再生信号送信部１２１は、電波の信号に変換した無線用フレームを、マイクロ波無線回線７を用いて無線通信装置２の無線機２２へ送信する。

【0048】

再生信号送信部１２２は、無線用フレームの入力を変換装置１５から受ける。そして、再生信号送信部１２２は、取得した無線用フレームに対して符号化及び多重化を行うことで無線用フレームを電波の信号に変換する。その後、再生信号送信部１２２は、マイクロ波無線回線７を用いて、電波信号に変換した無線用フレームを無線通信装置２の無線機２２へ送信する。

【0049】

ここで、本実施例では、２つの無線通信装置２の間に、受信側無線機１１及び送信側無線機１２を備えた中継システム１が１つ存在する場合で説明したが、中継システム１は、複数配置されてもよい。その場合、中継システム１の間では送信側無線機１２からマイクロ波無線回線７を用いて送信された中継用フレームが次の中継システム１の受信側無線機１１で受信されることが繰り返される。これにより、一方の無線通信装置２から他方の無線通信装置２へ情報が転送される。

【0050】

図４は、保護リレーシステムにおける通信要件例を表す図である。保護リレーシステム１０では、電流値の伝達に関して図４に示す通信要件を満たすことが必要である。すなわち、伝送遅延時間は、５０Ｈｚであれば５ｍｓ以下であり、６０Ｈｚであれば４ｍｓ以下であることが要求される。また、上り下りの伝送遅延時間の差は、５０Ｈｚであれば２００μｓ以下であり、６０Ｈｚであれば１６０μｓ以下であることが要求される。

【0051】

この点、中継システム１がイーサネットフレームを用いて電流値データを転送する場合、パケット送出遅延、パケット転送処理遅延、待ち合わせ遅延、伝送装置処理遅延及び伝送路遅延が生じる。この中で中継システム１において発生する遅延の１つが、中継システム１の受信インタフェースから送信インタフェースへ転送する際に発生する伝送装置処理遅延である。これには、上述したように、イーサネットフレームを形成するための全体のデータにあたる無線用フレームを取得するまでの待機時間やイーサネットフレームの再生及び中継用フレームへの再変換などの時間が含まれる。これにより、中継システム１がイーサネットフレームを用いて電流値データを転送する場合、図４で示した通信要件を満たすことが困難になる。

【0052】

これに対して、本実施例に係る中継システム１は、電流値データを含む無線用フレームを非再生信号として、イーサネットフレームへの変換を行わずに、各ビットの情報を中継用フレームに格納して順次転送する。これにより、伝送処理遅延を短縮することができ、図４で示した通信要件を達成することが可能となる。

【0053】

以下に、本実施例に係る中継システム１を用いた電流値データの送信の評価について説明する。図５は、保護リレーシステムの試験システムのブロック図である。ここでは、図５に示す試験システム２２０をＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を用いて構築した。試験システム２２０は、図５に示すように、ＬＡＮ（Local Area Network）アナライザ２００、無線機２０１、中継システム１の受信側無線機１１、中継システム１の送信側無線機１２及び無線機２０２を有する。

【0054】

ＬＡＮアナライザ２００と無線機２０１とは、１０００ｂａｓｅ－ＳＸの光回線２１１で接続される。また、無線機２０１と受信側無線機１１との間の無線区間２１２及び送信側無線機１２と無線機２０２との間の無線区間２１３は、同軸ケーブルで接続される。受信側無線機１１と送信側無線機１２との間は、再生信号としての中継の場合は１０００Ｍｂｐｓで電流値データを転送し、非再生信号としての中継の場合は無線区間２１２及び２１３と同じ帯域で電流値データを転送した。そして、無線区間２１４及び２１３の帯域を、３．０７２Ｍｂｐｓ、４．４８０Ｍｂｐｓ又は６．１４４Ｍｂｐｓのそれぞれに変更して非再生信号としての中継の場合と再生信号としての中継の場合の伝送遅延時間を計測した。

【0055】

図６は、試験システムを用いた伝送遅延時間の評価結果を表す図である。図６は、縦軸で伝送遅延時間を表し、横軸でフレームサイズを表す。ここでは、試験システム２２０におけるＬＡＮアナライザ２００から送出されたイーサネットフレームが、中継システム１を通過してＬＡＮアナライザ２００へ戻ってくるまでの伝送遅延時間を１分間測定した場合の平均値を伝送遅延時間とした。図６におけるグラフ３０１は、無線区間２１２及び２１３の帯域を３．０７２Ｍｂｐｓとした場合の再生信号の中継の伝送遅延時間を表す。グラフ３０２は、無線区間２１２及び２１３の帯域を４．４８０Ｍｂｐｓとした場合の再生信号の中継の伝送遅延時間を表す。グラフ３０３は、無線区間２１２及び２１３の帯域を６．１４４Ｍｂｐｓとした場合の再生信号の中継の伝送遅延時間を表す。グラフ３０４は、無線区間２１２及び２１３の帯域を３．０７２Ｍｂｐｓとした場合の非再生信号の中継の伝送遅延時間を表す。グラフ３０５は、無線区間２１２及び２１３の帯域を４．４８０Ｍｂｐｓとした場合の非再生信号の中継の伝送遅延時間を表す。グラフ３０６は、無線区間２１２及び２１３の帯域を６．１４４Ｍｂｐｓとした場合の非再生信号の中継の伝送遅延時間を表す。

【0056】

図６から、無線区間２１２及び２１３の帯域が同じ場合、非再生信号の中継の方が、再生信号の中継に比べて、伝送遅延時間が小さい。すなわち、本実施例係る中継システム１を用いることで、イーサネットフレームへの再生を行う場合に比べて伝送遅延時間を短くすることができる。さらに、無線区間２１２及び２１３の帯域が同じ場合、フレームサイズが大きいほど、伝送遅延時間がより低減する。具体的には、フレームサイズが１２８Ｂｙｔｅのとき、６．１４４Ｍｂｐｓ帯域の場合、本実施例係る中継システム１を用いると、イーサネットフレームへの再生を行う場合に比べて伝送時間が約３１％低減できる。さらに、同様の帯域をもちいてフレームサイズが５１２Ｂｙｔｅであれば、本実施例に係る中継システム１を用いると、イーサネットフレームへの再生を行う場合に比べて伝送時間が約４４％低減できる。

【0057】

４中継５スパンで伝送路長２５０ｋｍであるモデルを１つの伝送システムとした場合に、伝送遅延時間要件を満足することができる伝送システムの数を、理論的な数値を用いて求める。ここでは、図５に示した試験システムにおける計測値から推定される遅延時間の理論値を用いる。図７は、収容可能な中継システムの数を示す図である。ここで、４中継５スパンのモデルの伝送システムとは、中継システム１が４つで、無線通信区間が５つ存在する伝送経路を有するシステムである。

【0058】

図７に示すように、本実施例に係る中継システム１を用いて非再生信号の中継を行う場合、フレームサイズが６４Ｂｙｔｅであれば、上述した伝送システムを６つ収容した場合でも、伝送遅延時間要件を満足することができる。これに対して、再生信号の中継を行う場合、フレームサイズが６４Ｂｙｔｅの場合であっても、上述した伝送システムの収容可能数は４つとなる。また、フレームサイズが５１２Ｂｙｔｅの場合、上述した伝送システムを収容することは困難となる。このように、本実施例に係る中継システム１を用いて非再生信号の中継を行うことで、伝送遅延時間を低減することができ、保護リレー制御システム３間の所望の距離における伝送遅延時間要件を満たす信号伝送を実現することができる。

【0059】

次に、図８を参照して、本実施例に係る中継システム１を用いた信号伝送処理の流れについて説明する。図８は、実施例に係る中継システムによる信号伝送処理のシーケンス図である。

【0060】

無線通信装置２の通信制御装置２１は、電流値データを含むＩＰ保護リレー情報を取得する（ステップＳ１）。他にも、通信制御装置２１は、電力保安情報を含むイーサネットフレームを取得する。図８では、保護リレー情報の出力のみを記載したが、通信制御装置２２は、他の電力保安情報の入力も受ける。

【0061】

次に、通信制御装置２１は、取得したイーサネットフレームのデータを無線用フレームに変換する（ステップＳ２）。

【0062】

次に、通信制御装置２１は、無線用フレームに格納されたデータが非再生信号として伝送するデータか否かを判定する（ステップＳ３）。

【0063】

非再生信号として伝送する場合（ステップＳ３：肯定）、通信制御装置２２は、無線用フレームとともに非再生信号である通知を無線通信装置２の無線機２２へ出力する。無線機２２は、無線用フレームを電波の信号に変換し、マイクロ波無線回線７を用いて非再生用の経路で受信側無線機１１の非再生信号受信部１１１へ送信する（ステップＳ４）。

【0064】

これに対して、再生信号として伝送する場合（ステップＳ３：否定）、通信制御装置２２は、無線用フレームとともに再生信号である通知を無線通信装置２の無線機２２へ出力する。無線機２２は、無線用フレームを電波の信号に変換し、マイクロ波無線回線７を用いて再生用の経路で受信側無線機１１の再生信号受信部１１２へ送信する（ステップＳ５）。

【0065】

非再生信号の場合、受信側無線機１１の非再生信号受信部１１１は、無線用フレームを無線通信装置２の通信制御装置２１から受信する。そして、非再生信号受信部１１１は、受信した無線用フレームを電気信号に変換する（ステップＳ６）。

【0066】

次に、非再生信号受信部１１１は、電気信号に変換した無線用フレームのデータをタイムスロットに順次格納して中継用フレームを生成する（ステップＳ７）。

【0067】

その後、非再生信号受信部１１１は、通信回線９を用いてスイッチ１３を介さずに送信側無線機１２の非再生信号送信部１２１へ中継用フレームを送信する（ステップＳ８）。

【0068】

一方、再生信号の場合、受信側無線機１１の再生信号受信部１１２は、無線用フレームを無線通信装置２の通信制御装置２１から受信する。そして、再生信号受信部１１２は、受信した無線用フレームを電気信号に変換する（ステップＳ９）。

【0069】

その後、再生信号受信部１１２は、無線用フレームを再生装置１４へ出力する（ステップＳ１０）。

【0070】

再生装置１４は、取得した無線用フレームからイーサネットフレームを再生する（ステップＳ１１）。

【0071】

その後、再生装置１４は、通信回線８を用いてスイッチ１３を介して再生したイーサネットフレームを変換装置１５へ送信する（ステップＳ１２）。

【0072】

再生信号の場合、変換装置１５は、再生装置１４が送出したイーサネットフレームをスイッチ１３が配置された無線回線８を介して受信する（ステップＳ１３）。

【0073】

次に、変換装置１５は、イーサネットフレームを無線用フレームに変換する（ステップＳ１４）。

【0074】

一方、非再生信号の場合、送信側無線機１２の非再生信号送信部１２１は、受信側無線機１１の非再生信号受信部１１１が送出した中継用フレームを通信回線９を介して受信する（ステップＳ１５）。

【0075】

そして、非再生信号送信部１２１は、取得した中継用フレームを無線フレームに変換する（ステップＳ１６）。

【0076】

非再生信号送信部１２１は、無線用フレームを電波の信号に変換する。そして、非再生信号送信部１２１は、無線用フレームを送信する（ステップＳ１７）。

【0077】

一方、再生信号の場合、変換装置１５は、無線用フレームを送信側無線機１２の再生信号送信部１２２へ出力する。再生信号送信部１２２は、無線用フレームの入力を変換装置１５から受ける（ステップＳ１８）。

【0078】

その後、再生信号送信部１２２は、取得した無線用フレームを電波の信号に変換する。そして、再生信号送信部１２２は、無線用フレームを出力する（ステップＳ１９）。

【0079】

以上に説明したように、本実施例に係る中継システムでは、保護リレー情報を転送する場合、受信機側無線機が、受信した中継用フレームに格納されたデータの各ビットの値を格納した中継用フレームを送信側無線機に順次送信する。そして、送信側無線機は、受信した中継用フレームに格納された各ビットの値から中継用フレームを生成してマイクロ波無線回線を用いて送信する。これにより、イーサネットフレームの再生を行わずに保護リレー情報を転送することができ、伝送遅延時間を低減することができ、保護リレー制御システム間の伝送遅延時間要件を満たした保護リレー情報の転送が可能となる。

【符号の説明】

【0080】

１ 中継システム
２ 無線通信装置
３ 保護リレー制御装置
４ 計測器
５ 遮断器
６ 送電線
７ マイクロ波無線回線
８ 通信回線
９ 通信回線
１０ 保護リレーシステム
１１ 受信側無線機
１２ 送信側無線機
１３ スイッチ
１４ 再生装置
１５ 変換装置
２１ 通信制御装置
２２ 無線機
３１ 保護リレー装置
１１１ 非再生信号受信部
１１２ 再生信号受信部
１２１ 非再生信号送信部
１２２ 再生信号送信部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】