特許 7606325 保護リレーシステム

(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】2024-12-17

(45)【発行日】2024-12-25

(54)【発明の名称】保護リレーシステム

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/05 20060101AFI20241218BHJP

   H02H 3/02 20060101ALI20241218BHJP

【ＦＩ】

H02H3/05 F

H02H3/02 J

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020183195

(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公開番号】P2022073301

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000221616

【氏名又は名称】東日本旅客鉄道株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹本 圭孝

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 秀幸

(72)【発明者】

【氏名】兵藤 和幸

(72)【発明者】

【氏名】西村 謙太郎

(72)【発明者】

【氏名】瀬谷 稔

(72)【発明者】

【氏名】亀島 健司

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼石 大輔

(72)【発明者】

【氏名】竹松 卓也

【審査官】山口 大

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－３１５２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１０６４５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０４５６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－２２３６４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ３／０５

Ｈ０２Ｈ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統の回線を遮断する遮断器を制御して前記回線を保護する保護リレーシステムであって、
前記回線の状態に関するアナログ情報をそれぞれ取得し、取得した前記アナログ情報をデジタル情報にそれぞれ変換する第１および第２の入力装置と、
前記デジタル情報に基づいて前記回線を保護するための所定のリレー演算処理をそれぞれ実施し、前記遮断器に対する第１の遮断指令と第２の遮断指令をそれぞれ出力する第１および第２の保護演算装置と、
前記第１の入力装置と前記第１の保護演算装置との間で入出力される前記デジタル情報および前記第１の遮断指令と、前記第２の入力装置と前記第２の保護演算装置との間で入出力される前記デジタル情報および前記第２の遮断指令と、の中継を行うネットワーク中継装置と、
前記第１の遮断指令および前記第２の遮断指令が入力され、前記遮断器に前記回線を遮断させるための遮断信号を出力するトリップ回路と、を備え、
前記第１の入力装置は、前記第１の保護演算装置から前記ネットワーク中継装置を介して伝送される前記第１の遮断指令を前記トリップ回路へ出力するとともに、前記第１の保護演算装置および前記第１の入力装置を含む第１の系列の異常を検知した場合に、第１のバイパス切替信号を前記トリップ回路へ出力し、
前記第２の入力装置は、前記第２の保護演算装置から前記ネットワーク中継装置を介して伝送される前記第２の遮断指令を前記トリップ回路へ出力するとともに、前記第２の保護演算装置および前記第２の入力装置を含む第２の系列の異常を検知した場合に、第２のバイパス切替信号を前記トリップ回路へ出力し、
前記トリップ回路は、
第１の接点と第２の接点が直列に接続された直列回路と、前記第１のバイパス切替信号に応じて形成され前記第１の接点をバイパスする第１のバイパス回路と、前記第２のバイパス切替信号に応じて形成され前記第２の接点をバイパスする第２のバイパス回路と、を有し、
前記第１の遮断指令に応じて前記第１の接点がオンされるか、または前記第１のバイパス切替信号に応じて前記第１のバイパス回路が形成され、かつ、前記第２の遮断指令に応じて前記第２の接点がオンされるか、または前記第２のバイパス切替信号に応じて前記第２のバイパス回路が形成されることで、前記遮断器へ前記遮断信号を出力する、
保護リレーシステム。

【請求項2】

前記ネットワーク中継装置として、第１のネットワーク中継装置および第２のネットワーク中継装置を有し、
前記第１のネットワーク中継装置および前記第２のネットワーク中継装置は、前記第１および第２の入力装置と前記第１および第２の保護演算装置との間で、前記デジタル情報、前記第１の遮断指令および前記第２の遮断指令の中継をそれぞれ実施可能であり、
前記第１のネットワーク中継装置または前記第２のネットワーク中継装置のいずれかを用いて、前記デジタル情報、前記第１の遮断指令および前記第２の遮断指令の中継を行う、
請求項１に記載の保護リレーシステム。

【請求項3】

前記アナログ情報は、前記回線の状態における所定の主検出要素に関する第１の物理量を表す第１のアナログ情報と、前記第１の物理量とは異なる、前記回線の状態における所定の故障検出要素に関する第２の物理量を表す第２のアナログ情報と、を含み、
前記第１の入力装置および前記第２の入力装置は、前記第１のアナログ情報をデジタル情報に変換した第１のデジタル情報と、前記第２のアナログ情報をデジタル情報に変換した第２のデジタル情報とを、前記ネットワーク中継装置を介して、前記第１の保護演算装置または前記第２の保護演算装置へそれぞれ伝送し、
前記第１の保護演算装置は、
前記第１の入力装置から伝送された前記第１のデジタル情報に基づいて前記リレー演算処理を実施する第１の主検出要素演算部と、
前記第１の入力装置から伝送された前記第２のデジタル情報に基づいて前記リレー演算処理を実施する第１の故障検出要素演算部と、
前記第１の主検出要素演算部による演算結果と前記第１の故障検出要素演算部による演算結果との論理積に基づいて前記第１の遮断指令を出力する第１の論理積演算部と、を有し、
前記第２の保護演算装置は、
前記第２の入力装置から伝送された前記第１のデジタル情報に基づいて前記リレー演算処理を実施する第２の主検出要素演算部と、
前記第２の入力装置から伝送された前記第２のデジタル情報に基づいて前記リレー演算処理を実施する第２の故障検出要素演算部と、
前記第２の主検出要素演算部による演算結果と前記第２の故障検出要素演算部による演算結果との論理積に基づいて前記第２の遮断指令を出力する第２の論理積演算部と、を有する、
請求項１に記載の保護リレーシステム。

【請求項4】

前記トリップ回路は、
前記第１の接点と並列に接続される第３の接点と、
前記第２の接点と並列に接続される第４の接点と、
前記第３の接点と直列に接続される第５の接点と、
前記第４の接点と直列に接続される第６の接点と、を有し、
前記第１の入力装置から前記第１のバイパス切替信号が入力されることで前記第３の接点がオンされるとともに、前記第２の入力装置から前記第２のバイパス切替信号が入力されないことで前記第５の接点がオンされることにより、前記第１のバイパス回路が形成され、
前記第２の入力装置から前記第２のバイパス切替信号が入力されることで前記第４の接点がオンされるとともに、前記第１の入力装置から前記第１のバイパス切替信号が入力されないことで前記第６の接点がオンされることにより、前記第２のバイパス回路が形成される、
請求項１に記載の保護リレーシステム。

【請求項5】

前記第１の入力装置は、前記第１の系列が異常であるときに前記第１のバイパス切替信号を前記トリップ回路に出力することで、前記第３の接点をオンさせて前記第１のバイパス回路を形成するとともに、前記第６の接点をオフさせて前記第２のバイパス回路が形成されないようにし、
前記第２の入力装置は、前記第２の系列が異常であるときに前記第２のバイパス切替信号を前記トリップ回路に出力することで、前記第４の接点をオンさせて前記第２のバイパス回路を形成するとともに、前記第５の接点をオフさせて前記第１のバイパス回路が形成されないようにする、
請求項４に記載の保護リレーシステム。

【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に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、変電所のスリム化、設備工事費の削減、人件費の削減等を目的に、変電所設備のデジタル化に関する検討が急速に進んでいる。例えば、変電所においてＧＩＳ（ガス絶縁開閉装置）等の現場機器と制御盤室内にある保護リレー装置との間を接続する制御ケーブルを、従来のようなアナログ伝送用のメタル線から光ケーブルに置き換えることにより、デジタル伝送を実現することが検討されている。

【0003】

上記のようにアナログ伝送からデジタル伝送を用いたシステムへと移行する場合、保護リレー装置は、その機能に応じて、現場機器からの情報を取得するための入力装置と、保護リレー装置の動作を決定するための演算処理を実行する保護演算装置とに、ハードウェアを分けて構成する必要が生じる。そのため、従来よりも保護リレー装置のハードウェア規模が増大して、保護リレー装置を含んだ保護リレーシステム全体での故障率が増加するという課題が生じる。

【0004】

低故障率で信頼性の高い保護リレーシステムを実現するためには、保護リレー装置の冗長化が有効である。例えば特許文献１には、主系および従系の保護継電器にメインリレー演算部とフェイルセーフ演算部をそれぞれ備え、主系のメインリレー演算部から出力される開放指令と従系のフェイルセーフリレー演算部から出力される開放指令との論理積と、主系のフェイルセーフリレー演算部から出力される開放指令と従系のメインリレー演算部から出力される開放指令との論理積との論理和を、電力系統を遮断する遮断器への開放指令として生成する保護継電システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１３－６６２６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の保護継電システムでは、主系と従系のそれぞれについて、メインリレー演算部からの開放指令とフェイルセーフリレー演算部からの開放指令に応じてそれぞれ動作するトリップリレーが必要である。またこれ以外にも、開放指令の誤出力による遮断器のミストリップを防止するため、トリップリレー間の接続切替用のリレーやトリップロック用のリレーが必要になる。そのため、多数のリレーを搭載する必要があり、システム全体でのコストが増大するとともに、誤不動作率の上昇によってシステム全体での信頼性が低下するという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明による保護リレーシステムは、電力系統の回線を遮断する遮断器を制御して前記回線を保護するものであって、前記回線の状態に関するアナログ情報をそれぞれ取得し、取得した前記アナログ情報をデジタル情報にそれぞれ変換する第１および第２の入力装置と、前記デジタル情報に基づいて前記回線を保護するための所定のリレー演算処理をそれぞれ実施し、前記遮断器に対する第１の遮断指令と第２の遮断指令をそれぞれ出力する第１および第２の保護演算装置と、前記第１の入力装置と前記第１の保護演算装置との間で入出力される前記デジタル情報および前記第１の遮断指令と、前記第２の入力装置と前記第２の保護演算装置との間で入出力される前記デジタル情報および前記第２の遮断指令と、の中継を行うネットワーク中継装置と、前記第１の遮断指令および前記第２の遮断指令が入力され、前記遮断器に前記回線を遮断させるための遮断信号を出力するトリップ回路と、を備え、前記第１の入力装置は、前記第１の保護演算装置から前記ネットワーク中継装置を介して伝送される前記第１の遮断指令を前記トリップ回路へ出力するとともに、前記第１の保護演算装置および前記第１の入力装置を含む第１の系列の異常を検知した場合に、第１のバイパス切替信号を前記トリップ回路へ出力し、前記第２の入力装置は、前記第２の保護演算装置から前記ネットワーク中継装置を介して伝送される前記第２の遮断指令を前記トリップ回路へ出力するとともに、前記第２の保護演算装置および前記第２の入力装置を含む第２の系列の異常を検知した場合に、第２のバイパス切替信号を前記トリップ回路へ出力し、前記トリップ回路は、第１の接点と第２の接点が直列に接続された直列回路と、前記第１のバイパス切替信号に応じて形成され前記第１の接点をバイパスする第１のバイパス回路と、前記第２のバイパス切替信号に応じて形成され前記第２の接点をバイパスする第２のバイパス回路と、を有し、前記第１の遮断指令に応じて前記第１の接点がオンされるか、または前記第１のバイパス切替信号に応じて前記第１のバイパス回路が形成され、かつ、前記第２の遮断指令に応じて前記第２の接点がオンされるか、または前記第２のバイパス切替信号に応じて前記第２のバイパス回路が形成されることで、前記遮断器へ前記遮断信号を出力する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、コストの上昇を抑えつつ信頼性が高い保護リレーシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に係る保護リレーシステムの概略構成図の一例である。

【図2】トリップ回路の概略構成図の一例である。

【図3】リレー演算部の機能構成図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、本発明の一実施形態に係る保護リレーシステムの概略構成図の一例である。図１に示す保護リレーシステム１００は、現場操作盤２から電力系統の回線１の状態に関する各種情報を制御ケーブル３１，３２，３３を介して取得し、これらの情報に基づいて現場操作盤２に設けられた遮断器２１，２２を制御することで、異常電圧や異常電流から回線１を保護する。保護リレーシステム１００は、保護演算装置５ａ，５ｂと、入力装置６ａ，６ｂと、ネットワーク中継装置１２０，１２１と、トリップ回路２００と、を備えて構成されている。

【0011】

現場操作盤２において、電力系統の回線１は、リレーを介して一対の母線（甲母線および乙母線）に接続されている。遮断器２１，２２は、保護リレーシステム１００から出力される遮断信号に応じてそれぞれ動作し、これらの母線から回線１を電気的に切り離す。遮断器２１，２２は直列に接続されており、いずれか一方が故障等によって動作しない場合でも、他方が動作することで回線１を保護できるようになっている。

【0012】

現場操作盤２は、回線１の電圧を検出して得られた電圧情報を、制御ケーブル３１を介して入力装置６ａ，６ｂへ伝送する。また、回線１の電流を検出して得られた電流情報を、制御ケーブル３２を介して入力装置６ａ，６ｂへ伝送する。さらに、遮断器２１，２２のＯＮ／ＯＦＦ状態を示す遮断器情報（３０Ｓ情報）と、遮断器２１，２２や現場操作盤２自身の故障状態を示す故障情報（３０Ｆ情報）とを、制御ケーブル３３を介して入力装置６ａ，６ｂへ伝送する。これらの情報は、いずれもアナログ情報であり、アナログ伝送路である制御ケーブル３１～３３を介して入力装置６ａ，６ｂへ伝送される。

【0013】

保護演算装置５ａおよび入力装置６ａは、遮断器２１，２２の制御に関する演算処理を協働して行う部分であり、保護リレーシステム１００が有する２つの処理系列の一方である第１系列５００ａを構成する。同様に、保護演算装置５ｂおよび入力装置６ｂは、遮断器２１，２２の制御に関する演算処理を協働して行う部分であり、保護リレーシステム１００が有する２つの処理系列の他方である第２系列５００ｂを構成する。すなわち、保護リレーシステム１００は、第１系列５００ａおよび第２系列５００ｂの２つの処理系列を有することにより、演算処理の冗長性を確保している。

【0014】

保護演算装置５ａと入力装置６ａは、ネットワーク中継装置１２０，１２１を介して互いに接続されている。同様に、保護演算装置５ｂと入力装置６ｂは、ネットワーク中継装置１２０，１２１を介して互いに接続されている。ネットワーク中継装置１２０，１２１を介したこれらの接続は、光ケーブル等によるデジタル伝送路を用いて行われている。

【0015】

入力装置６ａ，６ｂは、入力演算部６０ａ，６０ｂをそれぞれ有しており、この入力演算部６０ａ，６０ｂを用いて、制御ケーブル３１～３３を介して現場操作盤２から取得した各アナログ情報、すなわち前述の電圧情報、電流情報、遮断器情報および故障情報をデジタル情報にそれぞれ変換する。入力装置６ａによってアナログ情報からデジタル情報に変換されたこれらの各情報は、ネットワーク中継装置１２０または１２１を介して、入力装置６ａから保護演算装置５ａへ伝送される。同様に、入力装置６ｂによってアナログ情報からデジタル情報に変換された各情報は、ネットワーク中継装置１２０または１２１を介して、入力装置６ｂから保護演算装置５ｂへ伝送される。

【0016】

保護演算装置５ａ，５ｂは、リレー演算部５０ａ，５０ｂをそれぞれ有しており、このリレー演算部５０ａ，５０ｂにより、入力装置６ａ，６ｂから伝送された各デジタル情報に基づいて所定のリレー演算処理をそれぞれ実施する。リレー演算部５０ａ，５０ｂが実施するリレー演算処理とは、各デジタル情報が所定の遮断条件を満たすか否かを判断し、遮断条件を満たすと判断した場合は、遮断器２１，２２を開放状態として回線１を母線から切り離すことで、回線１を保護するように遮断器２１，２２の制御を行うための処理である。

【0017】

保護演算装置５ａ，５ｂは、リレー演算部５０ａ，５０ｂの処理結果に基づいて、遮断器２１，２２に対する遮断指令をそれぞれ出力する。保護演算装置５ａが出力した遮断指令７ａは、ネットワーク中継装置１２０または１２１を介して入力装置６ａへ伝送される。同様に、保護演算装置５ｂが出力した遮断指令７ｂは、ネットワーク中継装置１２０または１２１を介して入力装置６ｂへ伝送される。

【0018】

入力装置６ａは、保護演算装置５ａからネットワーク中継装置１２０または１２１を介して出力された遮断指令７ａをトリップ回路２００へ出力する。また、入力装置６ａは、第１系列５００ａにおいて異常や故障が発生した場合にはこれを検知し、バイパス切替指令８ａをトリップ回路２００へ出力する。入力装置６ａは、保護演算装置５ａや入力装置６ａ自身の動作異常を検知できる機能を有しており、この機能を用いてバイパス切替指令８ａを出力することができる。なお、入力装置６ａの当該機能は、任意の周知技術を利用して実現可能であり、その詳細については説明を省略する。

【0019】

入力装置６ｂは、保護演算装置５ｂからネットワーク中継装置１２０または１２１を介して出力された遮断指令７ｂをトリップ回路２００へ出力する。また、入力装置６ｂは、第２系列５００ｂにおいて異常や故障が発生した場合にはこれを検知し、バイパス切替指令８ｂをトリップ回路２００へ出力する。入力装置６ｂも入力装置６ａと同様に、保護演算装置５ｂや入力装置６ｂ自身の動作異常を検知できる機能を有しており、この機能を用いてバイパス切替指令８ｂを出力することができる。

【0020】

ネットワーク中継装置１２０，１２１は、入力装置６ａと保護演算装置５ａとの間で入出力されるデジタル情報および遮断指令７ａと、入力装置６ｂと保護演算装置５ｂとの間で入出力されるデジタル情報および遮断指令７ｂと、の中継をそれぞれ行う。ここで、ネットワーク中継装置１２０とネットワーク中継装置１２１とは、入力装置６ａ，６ｂと保護演算装置５ａ，５ｂとの間で、互いに異なる伝送路を経由してデジタル情報および遮断指令７ａ，７ｂの中継をそれぞれ実施可能である。そのため、保護リレーシステム１００では、ネットワーク中継装置１２０または１２１のいずれかを用いて、デジタル情報および遮断指令７ａ，７ｂの中継を行うことができる。すなわち、保護リレーシステム１００は、互いに異なる伝送路を介して共通の中継機能を実現するネットワーク中継装置１２０，１２１を有することにより、デジタル伝送路の冗長性を確保している。

【0021】

トリップ回路２００には、入力装置６ａ，６ｂからそれぞれ出力された遮断指令７ａ，７ｂおよびバイパス切替指令８ａ，８ｂが入力される。トリップ回路２００は、入力されたこれらの指令に基づいて、遮断器２１，２２に回線１を遮断させるための遮断信号を生成して現場操作盤２へ出力する。なお、トリップ回路２００の詳細については後述する。

【0022】

トリップ回路２００から遮断信号が出力されると、現場操作盤２は遮断器２１，２２をＯＮからＯＦＦに切り替えて回線１を遮断する。これにより、回線１の保護が行われる。

【0023】

次に、トリップ回路２００の詳細について図２を用いて説明する。図２は、トリップ回路２００の概略構成図の一例である。

【0024】

トリップ回路２００は、接点２１０と接点２１１が直列に接続された直列回路と、接点２１０とそれぞれ並列に接続され、互いに直列に接続された接点２２０および２３０と、接点２１１とそれぞれ並列に接続され、互いに直列に接続された接点２２１および２３１とを有する。これらの接点は、例えばロジックＩＣやＰＬＤ（Programmable Logic Device）等を用いて実現することができる。

【0025】

接点２１０は、第１系列５００ａの入力装置６ａから出力される遮断指令７ａに応じてＯＮされる。接点２１１は、第２系列５００ｂの入力装置６ｂから出力される遮断指令７ｂに応じてＯＮされる。接点２１０と接点２１１の直列回路の一端側は、所定の電圧を出力する電源と接続されている。これにより、第１系列５００ａと第２系列５００ｂが両方とも正常な場合には、これらが遮断指令７ａと遮断指令７ｂをそれぞれ出力することで、これらの遮断指令の論理積（ＡＮＤ）として、トリップ回路２００から遮断器２１，２２へ所定の電圧による遮断信号が出力される。

【0026】

接点２２０および接点２３１は、第１系列５００ａの入力装置６ａによってそれぞれ制御され、接点２２１および接点２３０は、第２系列５００ｂの入力装置６ｂによってそれぞれ制御される。接点２２０は、入力装置６ａから出力されるバイパス切替指令８ａに応じてＯＮされ、接点２３１は、入力装置６ａから出力されるバイパス切替指令８ａに応じてＯＦＦされる。接点２２１は、入力装置６ｂから出力されるバイパス切替指令８ｂに応じてＯＮされ、接点２３０は、入力装置６ｂから出力されるバイパス切替指令８ｂに応じてＯＦＦされる。

【0027】

第１系列５００ａの異常時には、バイパス切替指令８ａが出力されることで接点２２０がＯＮされる。このとき、第２系列５００ｂが正常であれば、バイパス切替指令８ｂは出力されない。その結果、接点２１０に並列接続されている接点２２０および接点２３０がいずれもＯＮになり、接点２１０のバイパス回路が形成される。一方、接点２１１に並列接続されている接点２２１および接点２３１は、いずれもＯＦＦであるため、接点２１１のバイパス回路は形成されない。その結果、異常が発生した第１系列５００ａによる遮断指令７ａを遮断信号の出力条件から除外し、正常な第２系列５００ｂによる遮断指令７ｂのみを用いて、トリップ回路２００から遮断器２１，２２へ遮断信号を出力することができる。したがって、第１系列５００ａの異常発生時においても、回線１を適切に保護することが可能となる。

【0028】

なお、第１系列５００ａの異常発生時において、接点２３１は、正常な第２系列５００ｂに対応する接点２１１のバイパス回路をバイパス切替指令８ａの出力に応じてロックするロック機構として作用する。これにより、誤って接点２２１がＯＮになっても、接点２１１のバイパス回路が形成されないようにすることができる。

【0029】

また、第２系列５００ｂの異常時には、バイパス切替指令８ｂが出力されることで接点２２１がＯＮされる。このとき、第１系列５００ａが正常であれば、バイパス切替指令８ａは出力されない。その結果、接点２１１に並列接続されている接点２２１および接点２３１がいずれもＯＮになり、接点２１１のバイパス回路が形成される。一方、接点２１０に並列接続されている接点２２０および接点２３０は、いずれもＯＦＦであるため、接点２１０のバイパス回路は形成されない。その結果、異常が発生した第２系列５００ｂによる遮断指令７ｂを遮断信号の出力条件から除外し、正常な第１系列５００ａによる遮断指令７ａのみを用いて、トリップ回路２００から遮断器２１，２２へ遮断信号を出力することができる。したがって、第２系列５００ｂの異常発生時においても、回線１を適切に保護することが可能となる。

【0030】

なお、第２系列５００ｂの異常発生時において、接点２３０は、正常な第１系列５００ａに対応する接点２１０のバイパス回路をバイパス切替指令８ｂの出力に応じてロックするロック機構として作用する。これにより、誤って接点２２０がＯＮになっても、接点２１０のバイパス回路が形成されないようにすることができる。

【0031】

さらに、第１系列５００ａおよび第２系列５００ｂ両方の異常時には、バイパス切替指令８ａ，８ｂが出力されることで接点２３０，２３１がＯＦＦされる。その結果、接点２１０と接点２１１の両方についてバイパス回路がロックされるため、トリップ回路２００において、接点２１０または接点２１１が誤動作によりＯＮした場合でも、遮断信号が誤って出力されることがない。したがって、遮断器２１，２２のミストリップ等の不要動作を防止することができる。

【0032】

以上説明したように、本実施形態の保護リレーシステム１００では、デジタル伝送路による通信範囲を第１系列５００ａと第２系列５００ｂとで分離している。すなわち、第１系列５００ａでは、入力装置６ａが現場操作盤２から取得した各情報は保護演算装置５ａでのみ受信され、保護演算装置５ａからの遮断指令は入力装置６ａでのみ受信される。一方、第２系列５００ｂでは、入力装置６ｂが現場操作盤２から取得した各情報は保護演算装置５ｂでのみ受信され、保護演算装置５ｂからの遮断指令は入力装置６ｂでのみ受信される。このような構成とすることで、各々の系列に属する装置の故障が生じた場合でも、正常な系列に影響を与えることなく、遮断器２１，２２のミストリップを防止できるようにしている。また、正常な系列により回線１の保護を継続することも可能である。

【0033】

なお、本実施形態の保護リレーシステム１００において、保護演算装置５ａ，５ｂと入力装置６ａ，６ｂとの通信には、例えばＰＲＰ(Parallel Redundancy Protocol)やＨＳＲ(High-availability Seamless Redundancy)等の通信プロトコルを用いることができる。そのため、ネットワーク中継装置１２０または１２１の一方や、これらが接続されている伝送路の一方において異常が生じた場合には、他方のネットワーク中継装置や伝送路を用いて、保護演算装置５ａ，５ｂと入力装置６ａ，６ｂとの間でそれぞれ通信を行うことが可能である。したがって、トリップ回路２００の接点２２０や接点２２１によるバイパス機能を使用しなくても、回線１の保護をシームレスに継続することができる。また、保護演算装置５ａ，５ｂと入力装置６ａ，６ｂとの通信には、例えばＶＬＡＮ（Virtual Local Area Network）を用いてそれぞれの伝送路を区切ることにより、互いの干渉を防止することが可能となる。

【0034】

次に、保護演算装置５ａ，５ｂにおいてリレー演算部５０ａ，５０ｂがそれぞれ実行するリレー演算処理について図３を用いて説明する。図３は、リレー演算部５０ａ，５０ｂの機能構成図の一例である。なお、リレー演算部５０ａとリレー演算部５０ｂとは共通の機能構成を有しており、図３ではこの共通の機能構成を示している。

【0035】

リレー演算部５０ａ，５０ｂは、主検出要素（Ｍ要素）に基づくリレー演算処理を実施する主検出要素演算部５１と、故障検出要素（ＦＤ要素）に基づくリレー演算処理を実施する故障検出要素演算部５２と、これらの演算結果の論理積（ＡＮＤ）を演算する論理積演算部５３と、をそれぞれ備えて構成されている。リレー演算部５０ａ，５０ｂは、例えば所定のプログラムをマイクロコンピュータにおいて実行することで、これらの演算部をソフトウェアとして実現することができる。あるいは、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて各演算部を実現してもよい。

【0036】

主検出要素演算部５１は、入力装置６ａ，６ｂから伝送された各種情報のうち所定の主検出要素に関する情報（Ｍ要素情報）に基づいて、所定の遮断条件を満たすか否かを判断するためのリレー演算処理を実施する。故障検出要素演算部５２は、入力装置６ａ，６ｂから伝送された各種情報のうち上記主検出要素とは異なる所定の故障検出要素に関する情報（ＦＤ要素情報）に基づいて、所定の遮断条件を満たすか否かを判断するためのリレー演算処理を実施する。具体的には、例えば主検出要素演算部５１は、電流を主検出要素として、入力装置６ａ，６ｂから送信された電流情報に基づくリレー演算処理を行う。一方、故障検出要素演算部５２は、電圧を故障検出要素として、入力装置６ａ，６ｂから送信された電圧情報に基づくリレー演算処理を行う。そして、論理積演算部５３により、これらの演算結果の論理積を遮断指令７ａ，７ｂとして出力する。これにより、変流器（ＣＴ）や計器用変圧器（ＶＴ）等の現場機器が故障した場合においても、遮断器２１，２２のミストリップを防止できるようにしている。なお、主検出要素と故障検出要素は上記のものに限らず、任意の組み合わせとすることが可能である。

【0037】

以上説明した保護リレーシステム１００のように、デジタル伝送方式の保護リレーシステムでは、遮断器の制御に関する演算処理を保護演算装置と入力装置とに機能分割することで、システム全体での故障率が増加するという課題（以下、課題１と称する）がある。本実施形態の保護リレーシステム１００では、第１系列５００ａおよび第２系列５００ｂの２つの処理系列を用いた冗長化により、課題１を解決している。

【0038】

また、上記のような処理系列の冗長化により、一方の処理系列が異常である場合に遮断器２１，２２のミストリップの可能性が生じるという課題（以下、課題２と称する）がある。本実施形態の保護リレーシステム１００では、デジタル伝送路による通信範囲を第１系列５００ａと第２系列５００ｂとで分離し、これらの処理系列からそれぞれ出力される遮断指令の論理積を、トリップ回路２００から遮断器２１，２２への遮断信号として出力することで、課題２を解決している。

【0039】

さらに、上記のように２つの処理系列からそれぞれ出力される遮断処理の論理積を遮断器２１，２２への遮断信号として出力しても、変流器（ＣＴ）や計器用変圧器（ＶＴ）等の現場機器が故障した場合には、遮断器２１，２２のミストリップの可能性が生じるという課題（以下、課題３と称する）がある。本実施形態の保護リレーシステム１００では、リレー演算部５０ａ，５０ｂのそれぞれにおいて、主検出要素演算部５１と故障検出要素演算部５２が互いに異なる情報を用いてリレー演算処理を実施するとともに、これらの論理積を論理積演算部５３で演算し、遮断指令７ａ，７ｂとして出力することで、課題３を解決している。

【0040】

加えて、前述の特許文献１のような構成では、多数のリレーを搭載する必要があり、システム全体でのコストが増大するとともに、誤不動作率の上昇によってシステム全体での信頼性が低下するという課題（以下、課題４と称する）がある。本実施形態の保護リレーシステム１００では、図２で示したようなトリップ回路２００の構成とすることで、課題４を解決している。

【0041】

以上説明した本発明の一実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。

【0042】

（１）保護リレーシステム１００は、電力系統の回線１を遮断する遮断器２１，２２を制御して回線１を保護するものである。保護リレーシステム１００は、回線１の状態に関するアナログ情報をそれぞれ取得し、取得したアナログ情報をデジタル情報にそれぞれ変換する入力装置６ａ，６ｂと、このデジタル情報に基づいて回線１を保護するための所定のリレー演算処理をそれぞれ実施し、遮断器２１，２２に対する遮断指令７ａ，７ｂをそれぞれ出力する保護演算装置５ａ，５ｂと、ネットワーク中継装置１２０，１２１と、トリップ回路２００とを備える。ネットワーク中継装置１２０，１２１は、入力装置６ａと保護演算装置５ａとの間で入出力されるデジタル情報および遮断指令７ａと、入力装置６ｂと保護演算装置５ｂとの間で入出力されるデジタル情報および遮断指令７ｂと、の中継を行う。トリップ回路２００は、遮断指令７ａ，７ｂが入力され、遮断器２１，２２に回線１を遮断させるための遮断信号を出力する。この保護リレーシステム１００において、入力装置６ａは、保護演算装置５ａからネットワーク中継装置１２０または１２１を介して出力された遮断指令７ａをトリップ回路２００へ出力し、入力装置６ｂは、保護演算装置５ｂからネットワーク中継装置１２０または１２１を介して出力された遮断指令７ｂをトリップ回路２００へ出力する。トリップ回路２００は、接点２１０と接点２１１が直列に接続された直列回路を有し、遮断指令７ａに応じて接点２１０がオンされるとともに、遮断指令７ｂに応じて接点２１１がオンされることで、遮断器２１，２２へ遮断信号を出力する。このようにしたので、コストの上昇を抑えつつ信頼性が高い保護リレーシステム１００を提供することができる。

【0043】

（２）保護リレーシステム１００は、入力装置６ａ，６ｂと保護演算装置５ａ，５ｂとの間で、デジタル情報および遮断指令７ａ，７ｂの中継をそれぞれ実施可能な２つのネットワーク中継装置１２０，１２１を有しており、ネットワーク中継装置１２０または１２１のいずれかを用いて、デジタル情報および遮断指令７ａ，７ｂの中継を行う。このようにしたので、デジタル伝送路の冗長性を確保して、システム全体での可用性を確保することができる。

【0044】

（３）保護演算装置５ａ，５ｂは、リレー演算部５０ａ，５０ｂにおいて、入力装置６ａ，６ｂからのデジタル情報のうち所定の主検出要素に関する情報に基づいてリレー演算処理を実施する主検出要素演算部５１と、入力装置６ａ，６ｂからのデジタル情報のうち所定の故障検出要素に基づいてリレー演算処理を実施する故障検出要素演算部５２と、主検出要素演算部５１による演算結果と故障検出要素演算部５２による演算結果との論理積に基づいて遮断指令７ａまたは７ｂを出力する論理積演算部５３と、をそれぞれ有する。このようにしたので、変流器（ＣＴ）や計器用変圧器（ＶＴ）等の現場機器が故障した場合においても、遮断器２１，２２のミストリップを防止することができる。

【0045】

（４）トリップ回路２００は、接点２１０と並列に接続される接点２２０と、接点２１１と並列に接続される接点２２１と、接点２２０と直列に接続される接点２３０と、接点２２１と直列に接続される接点２３１と、を有する。接点２２０および接点２３１は、入力装置６ａによってそれぞれ制御され、接点２２１および接点２３０は、入力装置６ｂによってそれぞれ制御される。具体的には、保護リレーシステム１００は、入力装置６ａおよび保護演算装置５ａを含む第１系列５００ａと、入力装置６ｂおよび保護演算装置５ｂを含む第２系列５００ｂとを有している。そして、入力装置６ａは、第１系列５００ａが異常であるときに、バイパス切替指令８ａを出力することで接点２２０をオンさせるとともに接点２３１をオフさせ、入力装置６ｂは、第２系列５００ｂが異常であるときに、バイパス切替指令８ｂを出力することで接点２２１をオンさせるとともに接点２３０をオフさせる。このようにしたので、第１系列５００ａや第２系列５００ｂにおいて異常が発生した場合でも回線１を適切に保護可能なトリップ回路２００を、必要最小限のハードウェアにより低コストで実現することができる。

【0046】

なお、本発明は、上記した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の実施態様も、本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0047】

１：電力系統の回線
２：現場操作盤
５ａ，５ｂ：保護演算装置
６ａ，６ｂ：入力装置
７ａ，７ｂ：遮断指令
８ａ，８ｂ：バイパス切替指令
２１，２２：遮断器
３１，３２，３３：制御ケーブル
５０ａ，５０ｂ：リレー演算部
５１：主検出要素演算部５１
５２：故障検出要素演算部
５３：論理積演算部
６０ａ，６０ｂ：入力演算部
１２０，１２１：ネットワーク中継装置
２００：トリップ回路
２１０，２１１，２２０，２２１，２３０，２３１：接点
５００ａ：第１系列
５００ｂ：第２系列

【図1】

【図2】

【図3】