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JP7678745B2 - Under-frequency relays and power systems - Google Patents
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Description

本発明は、周波数低下リレー及び電力系統に関する。 The present invention relates to an under-frequency relay and a power system.

近年の自然災害による大規模停電を契機に電力系統におけるレジリエンス強化の重要性が再認識されている。一方、脱炭素化の要請の高まりを背景に再生可能エネルギー電源の主力電源化が期待されている。周知のように再生可能エネルギー電源は電力系統の慣性を損なう電源であり、再生可能エネルギー電源を電力系統に連系させた場合に電力系統における電源周波数の安定性が低下する。 The importance of strengthening the resilience of power grids has been reaffirmed in the wake of large-scale power outages caused by natural disasters in recent years. Meanwhile, with growing demands for decarbonization, there are hopes that renewable energy sources will become the main source of power. As is well known, renewable energy sources are sources that undermine the inertia of power grids, and when renewable energy sources are connected to power grids, the stability of the power grid frequency decreases.

非特許文献1には、再生可能エネルギー電源等の多様な系統条件を考慮した電源周波数の安定化技術として、周波数低下リレーの整定方法が開示されている。なお、この周波数低下リレーは、大規模な電源脱落等により電源周波数が大幅に低下した場合に負荷を電力系統から遮断する遮断器であり、電力系統の電源周波数を本来の周波数に回復させる。 Non-Patent Document 1 discloses a method for adjusting an under-frequency relay as a power frequency stabilization technology that takes into account various system conditions such as renewable energy power sources. This under-frequency relay is a circuit breaker that disconnects the load from the power system when the power frequency drops significantly due to a large-scale power source loss, etc., and restores the power frequency of the power system to its original frequency.

一方、変電所におけるインテリジェント機器の通信プロトコルを定義する国際規格としてIEC61850がある。このIEC61850は、国際電気標準会議の技術委員会がとりまとめた技術基準であり、インテリジェント機器の種別に応じた内容の通信プロトコルが規定されている。 On the other hand, IEC 61850 is an international standard that defines the communication protocols for intelligent equipment in substations. IEC 61850 is a technical standard compiled by the Technical Committee of the International Electrotechnical Commission, and specifies communication protocols that correspond to the type of intelligent equipment.

Turaj. Amraee, Mohammad. Ghaderi. Darebaghi, Alireza. Soroudi and Andrew. Keane, "Probabilistic Under Frequency Load Shedding Considering RoCoF Relays of Distributed Generators," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 33, no. 4, pp. 3587-3598 (2018).Turaj. Amraee, Mohammad. Ghaderi. Darebaghi, Alireza. Soroudi and Andrew. Keane, "Probabilistic Under Frequency Load Shedding Considering RoCoF Relays of Distributed Generators," in IEEE Transactions on Power Systems, vol. 33, no. 4, pp. 3587-3598 (2018).

ところで、現時点ではIEC61850に準拠した周波数低下リレーは開発されていない。今後、再生可能エネルギー電源の主力電源化が進むことを考慮すると、IEC61850に準拠した周波数低下リレーを早期に開発して、周波数低下リレーの汎用性を高める必要がある。周波数低下リレーの汎用性を高めることによって、再生可能エネルギー電源の主力電源化がより一層促進されることが期待される。 However, at present, no under-frequency relays that comply with IEC 61850 have been developed. Considering that renewable energy sources will increasingly become the main power source in the future, it is necessary to develop under-frequency relays that comply with IEC 61850 as soon as possible to increase the versatility of under-frequency relays. It is expected that increasing the versatility of under-frequency relays will further promote the use of renewable energy sources as the main power source.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、IEC61850に準拠した周波数低下リレー及び電力系統を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide an under-frequency relay and power system that comply with IEC 61850.

上記目的を達成するために、本発明では、周波数低下リレーに係る第1の解決手段として、IEC61850の通信プロトコルに準拠した要求信号を系統制御装置から受信することにより下位系統の上位系統との連系を解除する、という手段を採用する。 To achieve the above objective, the present invention employs, as a first solution for the under-frequency relay, a means for disconnecting a lower system from a higher system by receiving a request signal conforming to the IEC 61850 communication protocol from a system control device.

本発明では、周波数低下リレーに係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記下位系統及び前記上位系統を構成する各種機器のうち非制御対象の機器の機能及び自身の高性能電子装置の機能をIEC61850の規定に基づいてモデル化したモデル化情報を記憶する情報モデル部を備える、という手段を採用する。 The present invention employs, as a second solution relating to the frequency down relay, a means in which the first solution described above is provided with an information model unit that stores modeling information that models the functions of non-controlled devices among the various devices that make up the lower system and the upper system, and the functions of the device's own high-performance electronic device, based on the provisions of IEC 61850.

本発明では、周波数低下リレーに係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記モデル化情報には、前記下位系統の連系解除を支配する単独運転機能モデル化部及び解除しきい値である整定値が含まれる、という手段を採用する。 The present invention adopts a third solution related to the under-frequency relay, which is the second solution described above, in which the modeling information includes an islanding function modeling section that governs the disconnection of the lower system and a setting value that is the disconnection threshold.

本発明では、周波数低下リレーに係る第4の解決手段として、上記第1~第3のいずれかの解決手段において、前記下位系統は、再生可能エネルギー電源を備える、という手段を採用する。 The present invention employs a fourth solution related to the under-frequency relay, which is any one of the first to third solutions described above, in which the lower system is equipped with a renewable energy power source.

本発明では、周波数低下リレーに係る第5の解決手段として、上記第1~第4のいずれかの解決手段において、前記通信プロトコルに準拠して相互通信するリレー本体と高性能電子装置とによって構成される、という手段を採用する。 The present invention employs a fifth solution for a frequency down relay, which is any of the first to fourth solutions described above, in which the relay is composed of a relay main body and a high-performance electronic device that communicate with each other in accordance with the communication protocol.

本発明では、電力系統に係る解決手段として、上記第1~第5のいずれかの解決手段に係る周波数低下リレーを前記下位系統と前記上位系統との間に備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a solution for the power system, a frequency down relay according to any one of the first to fifth solutions is provided between the lower system and the upper system.

本発明によれば、IEC61850に準拠した周波数低下リレー及び電力系統を提供することが可能である。 The present invention makes it possible to provide an under-frequency relay and power system that comply with IEC 61850.

本発明の一実施形態における電力系統の構成を示す系統図である。1 is a system diagram showing a configuration of a power system in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る周波数低下リレーの構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a frequency down-relay according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態における系統制御装置の構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a configuration of a system control device according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態における系統制御装置と周波数低下リレーとの通信手順を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a communication procedure between a power system control device and a frequency down relay in an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る周波数低下リレーの変形例を示すブロック図である。FIG. 13 is a block diagram illustrating a variation of a frequency down-regulation relay according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る周波数低下リレーの情報モデル部の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an information model unit of a frequency down-relay according to an embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
最初に、本実施形態における電力系統Aについて説明する。この電力系統Aは、電力を需要者の受電設備に供給するための電力システムであり、発電、変電、送電、配電を統合したものである。電力系統Aは、特定の電力電事業者によって運用管理が行われるが、一般的に、特定の電力電事業者とは異なる電力事業者が運用管理する再生可能エネルギー電源が連系している。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the power system A in this embodiment will be described. This power system A is a power system for supplying power to the power receiving equipment of a consumer, and integrates power generation, power transformation, power transmission, and power distribution. The power system A is operated and managed by a specific power utility, but generally, renewable energy sources operated and managed by a power utility different from the specific power utility are interconnected.

このような電力系統Aは、図1に示すように、主系統1、2つの変圧器2a,2b、2本の第1母線3a,3b、6本の負荷フィーダ4a~4f、6つの周波数低下リレー5a~5f、6つの下位系統6a~6f及び系統制御装置7を備えている。なお、これら各構成要素のうち、主系統1、2つの変圧器2a,2b及び2本の第1母線3a,3bは、本発明の上位系統を構成している。 As shown in Figure 1, such a power system A includes a main system 1, two transformers 2a, 2b, two first busbars 3a, 3b, six load feeders 4a to 4f, six under-frequency relays 5a to 5f, six lower systems 6a to 6f, and a system control device 7. Of these components, the main system 1, the two transformers 2a, 2b, and the two first busbars 3a, 3b constitute the upper system of the present invention.

ここで、これら各構成要素のうち、6つの下位系統6a~6f以外の構成要素は、電力系統Aを主体的に管理運用する特定の電力電事業者によって管理運用される。これに対して、6つの下位系統6a~6fは、このような特定の電力電事業者とは異なる電力事業者によって主に管理運用される。 Of these components, the components other than the six lower systems 6a to 6f are managed and operated by a specific power utility that primarily manages and operates power system A. In contrast, the six lower systems 6a to 6f are primarily managed and operated by a power utility other than this specific power utility.

主系統1は、上記電力電事業者が独占的に運用管理する発電所や送配電網からなり、電力系統Aの主な構成要素である。この主系統1には火力発電所、水力発電所及び原子力発電所等、従来から発電所として知られている電気設備が含まれている。このような主系統1は、従来から国内各地で電力事業を行っている旧一般電気事業者(つまり特定の電力電事業者)によって運用管理されている。 The main system 1 is made up of power plants and power transmission and distribution networks that are exclusively operated and managed by the electric power utility, and is the main component of the electric power system A. This main system 1 includes electrical facilities traditionally known as power plants, such as thermal power plants, hydroelectric power plants, and nuclear power plants. This main system 1 has traditionally been operated and managed by former general electric utilities (i.e. specific electric power utility companies) that have traditionally operated electric power businesses throughout the country.

2つの変圧器2a,2bは、主系統1と第1母線3a,3bとの間に設けられている。すなわち、一方の変圧器2aは、一方の入出力端が主系統1と接続され、他方の入出力端が一方の第1母線3aに接続されている。また、他方の変圧器2bは、一方の入出力端が主系統1と接続され、他方の入出力端が他方の第1母線3bと接続されている。このような変圧器2a,2bは、主系統1と第1母線3a,3bとの間で送受電される電力の電圧を変換する電力機器である。 The two transformers 2a and 2b are provided between the main system 1 and the first busbars 3a and 3b. That is, one input/output terminal of the transformer 2a is connected to the main system 1, and the other input/output terminal is connected to one of the first busbars 3a. The other transformer 2b has one input/output terminal connected to the main system 1, and the other input/output terminal connected to the other of the first busbars 3b. Such transformers 2a and 2b are power devices that convert the voltage of the power transmitted and received between the main system 1 and the first busbars 3a and 3b.

一般に、主系統1の電力(主系統電力)の電圧(主系統電圧)は、第1母線3a,3bの電力(第1系統電力)の電圧(第1系統電圧)よりも高い。系統電力の潮流が主系統1から第1母線3a,3bの場合、各変圧器2a,2bは、主系統電力の主系統電圧を降圧して第1電圧に変換する。一方、系統電力の潮流が第1母線3a,3bから主系統1の場合、各変圧器2a,2bは、第1系統電力の第1系統電圧を昇圧して主系統電圧に変換する。 In general, the voltage (main system voltage) of the power (main system power) of the main system 1 is higher than the voltage (first system voltage) of the power (first system power) of the first busbars 3a, 3b. When the flow of system power is from the main system 1 to the first busbars 3a, 3b, each transformer 2a, 2b steps down the main system voltage of the main system power and converts it to the first voltage. On the other hand, when the flow of system power is from the first busbars 3a, 3b to the main system 1, each transformer 2a, 2b steps up the first system voltage of the first system power and converts it to the main system voltage.

2本の第1母線3a,3bは、2つの変圧器2a,2bに対応して設けられた電線である。すなわち、一方の第1母線3aは、一方の変圧器2aにおける他方の入出力端に接続され、他方の第1母線3bは、他方の変圧器2bにおける他方の入出力端に接続されている。このような第1母線3a,3bは、6本の負荷フィーダ4a~4fを2つの変圧器2a,2bに対応して2系統に集約させる。 The two first busbars 3a, 3b are electric wires provided corresponding to the two transformers 2a, 2b. That is, one first busbar 3a is connected to the other input/output terminal of one transformer 2a, and the other first busbar 3b is connected to the other input/output terminal of the other transformer 2b. Such first busbars 3a, 3b aggregate the six load feeders 4a to 4f into two systems corresponding to the two transformers 2a, 2b.

6本の負荷フィーダ4a~4fは、6つの下位系統6a~6fを変圧器2a,2b及び第1母線3a,3bを介して主系統1に連系させるための配電線(接続線)であり、6つの下位系統6a~6fに対応して設けられている。すなわち、第1の負荷フィーダ4aは、第1の下位系統6aに対応して設けられており、一端が一方の第1母線3aに接続され、他端が第1の下位系統6aに接続されている。 The six load feeders 4a to 4f are distribution lines (connection lines) for connecting the six sub-systems 6a to 6f to the main system 1 via the transformers 2a, 2b and the first busbars 3a, 3b, and are provided corresponding to the six sub-systems 6a to 6f. That is, the first load feeder 4a is provided corresponding to the first sub-system 6a, with one end connected to one of the first busbars 3a and the other end connected to the first sub-system 6a.

第2の負荷フィーダ4bは、第2の下位系統6bに対応して設けられており、一端が一方の第1母線3aに接続され、他端が第2の下位系統6bに接続されている。第3の負荷フィーダ4cは、第3の下位系統6cに対応して設けられており、一端が一方の第1母線3aに接続され、他端が第3の下位系統6cに接続されている。 The second load feeder 4b is provided in correspondence with the second sub-system 6b, with one end connected to one of the first busbars 3a and the other end connected to the second sub-system 6b. The third load feeder 4c is provided in correspondence with the third sub-system 6c, with one end connected to one of the first busbars 3a and the other end connected to the third sub-system 6c.

また、第4の負荷フィーダ4dは、第4の下位系統6dに対応して設けられており、一端が一方の第2母線3bに接続され、他端が第4の下位系統6dに接続されている。第5の負荷フィーダ4eは、第5の下位系統6eに対応して設けられており、一端が一方の第2母線3bに接続され、他端が第5の下位系統6eに接続されている。さらに、第6の負荷フィーダ4fは、第6の下位系統6fに対応して設けられており、一端が一方の第2母線3bに接続され、他端が第6の下位系統6fに接続されている。 The fourth load feeder 4d is provided in correspondence with the fourth sub-system 6d, with one end connected to one of the second busbars 3b and the other end connected to the fourth sub-system 6d. The fifth load feeder 4e is provided in correspondence with the fifth sub-system 6e, with one end connected to one of the second busbars 3b and the other end connected to the fifth sub-system 6e. The sixth load feeder 4f is provided in correspondence with the sixth sub-system 6f, with one end connected to one of the second busbars 3b and the other end connected to the sixth sub-system 6f.

周波数低下リレー5a~5fは、IEC61850に準拠したデジタルリレーであり、下位系統6a~6fに対応して負荷フィーダ4a~4fの途中に各々設けられている。すなわち、周波数低下リレー5a~5fは、電力系統Aにおいて下位系統6a~6fと上位系統(主系統1、変圧器2a,2b及び第1母線3a,3b)との間に設けられている。 The under-frequency relays 5a to 5f are digital relays conforming to IEC 61850 and are provided in the middle of the load feeders 4a to 4f corresponding to the lower systems 6a to 6f, respectively. That is, the under-frequency relays 5a to 5f are provided in the power system A between the lower systems 6a to 6f and the upper system (the main system 1, the transformers 2a and 2b, and the first busbars 3a and 3b).

第1の周波数低下リレー5aは、第1の下位系統6aに対応して第1の負荷フィーダ4aの途中に設けられている。第2の周波数低下リレー5bは、第2の下位系統6bに対応して第2の負荷フィーダ4bの途中に設けられている。第3の周波数低下リレー5cは、第3の下位系統6cに対応して第3の負荷フィーダ4cの途中に設けられている。 The first under-frequency relay 5a is provided in the middle of the first load feeder 4a in correspondence with the first sub-system 6a. The second under-frequency relay 5b is provided in the middle of the second load feeder 4b in correspondence with the second sub-system 6b. The third under-frequency relay 5c is provided in the middle of the third load feeder 4c in correspondence with the third sub-system 6c.

第4の周波数低下リレー5dは、第4の下位系統6dに対応して第4の負荷フィーダ4dの途中に設けられている。第5の周波数低下リレー5eは、第5の下位系統6eに対応して第5の負荷フィーダ4eの途中に設けられている。第6の周波数低下リレー5fは、第6の下位系統6fに対応して第6の負荷フィーダ4fの途中に設けられている。 The fourth down frequency relay 5d is provided in the middle of the fourth load feeder 4d in correspondence with the fourth sub-system 6d. The fifth down frequency relay 5e is provided in the middle of the fifth load feeder 4e in correspondence with the fifth sub-system 6e. The sixth down frequency relay 5f is provided in the middle of the sixth load feeder 4f in correspondence with the sixth sub-system 6f.

このような各周波数低下リレー5a~5fは、第1系統電力の系統周波数に基づいて下位系統6a~6fの第1母線3a,3bへの連系/非連系(つまり主系統1への連系/非連系)を設定する。詳細について後述するが、各周波数低下リレー5a~5fは、第1系統電力の系統周波数の変化率(周波数変化率)を検出する機能を備え、当該周波数変化率と予め記憶した整定値DOとに基づいて負荷フィーダ4a~4fにおける一端と他端との接続状態を導通状態(ON状態)/非道通状態(OFF状態)に切換設定する。 Each of these under-frequency relays 5a to 5f sets whether the subordinate systems 6a to 6f are connected to the first busbars 3a, 3b (i.e., connected to the main system 1) based on the system frequency of the first system power. As will be described in detail later, each of the under-frequency relays 5a to 5f has a function of detecting the rate of change (frequency change rate) of the system frequency of the first system power, and switches the connection state between one end and the other end of the load feeders 4a to 4f between a conductive state (ON state) and a non-conductive state (OFF state) based on the frequency change rate and a pre-stored set value DO.

すなわち、各周波数低下リレー5a~5fは、第1系統電力の周波数変化率が整定値DOの範囲にある状態では、負荷フィーダ4a~4fを道通状態(ON状態)に設定することにより、下位系統6a~6fを主系統1、変圧器2a,2b及び第1母線3a,3bから構成される上位系統に連系させる。 In other words, when the rate of change of the frequency of the first system power is within the range of the set value DO, the under-frequency relays 5a to 5f set the load feeders 4a to 4f to a conductive state (ON state), thereby connecting the lower systems 6a to 6f to the upper system consisting of the main system 1, the transformers 2a and 2b, and the first busbars 3a and 3b.

一方、各周波数低下リレー5a~5fは、第1系統電力の周波数変化率が整定値DOの範囲を逸脱する状態では、負荷フィーダ4a~4fを非道通状態(OFF状態)に制御することにより、下位系統6a~6fを上位系統に対して非連系状態とする。このような各周波数低下リレー5a~5fの整定値DOは、下位系統6a~6fの上位系統への連系解除を支配する解除しきい値である。 On the other hand, when the rate of change of the frequency of the first system power deviates from the range of the set value DO, each of the under-frequency relays 5a to 5f controls the load feeders 4a to 4f to a non-conductive state (OFF state), thereby disconnecting the lower systems 6a to 6f from the upper system. The set value DO of each of the under-frequency relays 5a to 5f is a release threshold value that governs the release of the connection of the lower systems 6a to 6f to the upper system.

このような各周波数低下リレー5a~5fは、外部制御機能を有する電力遮断装置でもある。すなわち、各周波数低下リレー5a~5fは、上述した周波数変化率と整定値DOとに基づく自律的な導通状態(ON状態)/非道通状態(OFF状態)の切換設定に加え、系統制御装置7から受信した要求信号S1に基づいて導通状態(ON状態)/非道通状態(OFF状態)の切換制御を行う。 Each of these under-frequency relays 5a to 5f is also a power interruption device with an external control function. That is, in addition to autonomously switching between the conductive state (ON state) and non-conductive state (OFF state) based on the above-mentioned frequency change rate and set value DO, each of the under-frequency relays 5a to 5f controls switching between the conductive state (ON state) and non-conductive state (OFF state) based on a request signal S1 received from the system control device 7.

詳細については後述するが、各周波数低下リレー5a~5fは、系統制御装置7との間でIEC61850に準拠した通信プロトコル(IEC61850通信プロトコル)に従って双方向通信を行う通信機能を備えており、上記IEC61850通信プロトコルに基づいて系統制御装置7で生成された要求信号S1を受信する。 Although details will be described later, each of the under-frequency relays 5a to 5f has a communication function for performing two-way communication with the system control device 7 according to a communication protocol compliant with IEC 61850 (IEC 61850 communication protocol), and receives a request signal S1 generated by the system control device 7 based on the above-mentioned IEC 61850 communication protocol.

第1の周波数低下リレー5aは、上記IEC通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第1の下位系統6aの主系統1への連系/非連系を制御する。第2の周波数低下リレー5bは、上記IEC61850通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第2の下位系統6bの主系統1への連系/非連系を制御する。第3の周波数低下リレー5cは、上記IEC通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第3の下位系統6cの主系統1への連系/非連系を制御する。 The first frequency down relay 5a controls whether the first sub-system 6a is connected to or not connected to the main system 1 based on the request signal S1 received by the above IEC communication protocol. The second frequency down relay 5b controls whether the second sub-system 6b is connected to or not connected to the main system 1 based on the request signal S1 received by the above IEC 61850 communication protocol. The third frequency down relay 5c controls whether the third sub-system 6c is connected to or not connected to the main system 1 based on the request signal S1 received by the above IEC communication protocol.

第4の周波数低下リレー5dは、上記IEC通信61850プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第4の下位系統6dの主系統1への連系/非連系を制御する。第5の周波数低下リレー5eは、上記IEC61850通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第5の下位系統6eの主系統1への連系/非連系を制御する。第6の周波数低下リレー5fは、上記IEC61850通信プロトコルで受信した要求信号S1に基づいて第6の下位系統6fの主系統1への連系/非連系を制御する。 The fourth frequency down relay 5d controls whether the fourth sub-system 6d is connected to or not connected to the main system 1 based on the request signal S1 received via the IEC 61850 communication protocol. The fifth frequency down relay 5e controls whether the fifth sub-system 6e is connected to or not connected to the main system 1 based on the request signal S1 received via the IEC 61850 communication protocol. The sixth frequency down relay 5f controls whether the sixth sub-system 6f is connected to or not connected to the main system 1 based on the request signal S1 received via the IEC 61850 communication protocol.

このような6つの周波数低下リレー5a~5fは、各々に図2に示す機能構成要素つまり遮断器5g、変圧器5h、アナログ入出力部5i、通信部5j、情報モデル部5k、周波数低下リレー演算部5m及びデジタル入出力部5nを備える。なお、これら各構成要素のうち、アナログ入出力部5i、通信部5j、情報モデル部5k、周波数低下リレー演算部5m及びデジタル入出力部5nは、図示するようにIED(Intelligent Electronic Device:高性能電子装置)を構成している。このIEDは、IEC61850の規定に準拠した仕様を備える。 Each of these six under-frequency relays 5a to 5f has the functional components shown in FIG. 2, namely, a circuit breaker 5g, a transformer 5h, an analog input/output unit 5i, a communication unit 5j, an information model unit 5k, an under-frequency relay calculation unit 5m, and a digital input/output unit 5n. Of these components, the analog input/output unit 5i, the communication unit 5j, the information model unit 5k, the under-frequency relay calculation unit 5m, and the digital input/output unit 5n constitute an IED (Intelligent Electronic Device) as shown in the figure. This IED has specifications that comply with the provisions of IEC 61850.

遮断器5gは、負荷フィーダ4a~4fの途中部位に設けられ、デジタル入出力部5nから入力される切換信号に基づいて負荷フィーダ4a~4fにおける一端と他端との接続をON/OFFする。すなわち、この遮断器5gは、導通状態において下位系統6a~6fを第1母線3a,3b(主系統1)に対して連系状態とし、また解放状態において下位系統6a~6fを第1母線3a,3b(主系統1)に対して非連系状態に切り替える。 The circuit breaker 5g is provided at an intermediate location of the load feeders 4a to 4f, and turns on/off the connection between one end and the other end of the load feeders 4a to 4f based on a switching signal input from the digital input/output unit 5n. That is, in the conductive state, the circuit breaker 5g connects the lower systems 6a to 6f to the first busbars 3a, 3b (main system 1), and in the open state, the circuit breaker 5g switches the lower systems 6a to 6f to a non-connected state with respect to the first busbars 3a, 3b (main system 1).

変圧器5hは、入力端が負荷フィーダ4a~4fにおける第1母線3a,3b側、つまり遮断器5gの上流側に接続されており、負荷フィーダ4a~4f(つまり第1系統)の第1系統電圧を降圧してアナログ入出力部5iに出力する。すなわち、この変圧器5hは、第1系統電圧をIEC61850に準拠したIEDが取り扱うことができる電圧(計測用信号)に低下させるものである。 The input end of the transformer 5h is connected to the first busbars 3a and 3b of the load feeders 4a to 4f, i.e., the upstream side of the circuit breaker 5g, and steps down the first system voltage of the load feeders 4a to 4f (i.e., the first system) and outputs it to the analog input/output unit 5i. In other words, this transformer 5h steps down the first system voltage to a voltage (measurement signal) that can be handled by an IED that complies with IEC 61850.

アナログ入出力部5iは、計測用信号を受け入れるインタフェース回路である。このアナログ入出力部5iは、アナログ信号である計測用信号を周波数低下リレー演算部5mが取扱うことができるデジタル信号に変換し、当該変換によって生成された計測用データを周波数低下リレー演算部5mに出力する。 The analog input/output unit 5i is an interface circuit that accepts measurement signals. This analog input/output unit 5i converts the measurement signals, which are analog signals, into digital signals that can be handled by the frequency down-regulation relay calculation unit 5m, and outputs the measurement data generated by the conversion to the frequency down-regulation relay calculation unit 5m.

通信部5jは、系統制御装置7との間でIEC61850通信プロトコルに準拠した通信を行う機能構成要素であり、例えばIEC61850通信プロトコルに準拠した要求信号S1を受信する。この通信部5jは、要求信号S1として系統制御装置7から受信した各種の要求を情報モデル部5kあるいはデジタル入出力部5nに出力する。 The communication unit 5j is a functional component that communicates with the system control device 7 in accordance with the IEC 61850 communication protocol, and receives, for example, a request signal S1 in accordance with the IEC 61850 communication protocol. The communication unit 5j outputs various requests received from the system control device 7 as the request signal S1 to the information model unit 5k or the digital input/output unit 5n.

情報モデル部5kは、電力系統Aを構成する各種機器のうち非制御対象の機器の機能及びIEDの機能をIEC61850の規定に基づいてモデル化したモデル化情報を記憶する記憶部である。この情報モデル部5kは、周波数低下リレー演算部5mの要求に応じてモデル化情報を周波数低下リレー演算部5mに出力する。 The information model unit 5k is a storage unit that stores modeling information that models the functions of non-controlled devices among the various devices that make up the power system A and the functions of the IED based on the provisions of IEC 61850. This information model unit 5k outputs the modeling information to the under-frequency relay calculation unit 5m in response to a request from the under-frequency relay calculation unit 5m.

詳細については後述するが、上記モデル化情報には、IEC61850で実装が必須とされているLogical Node / DataObject(LN/DO)及び周波数変化率リレーのためにIEC61850通信プロトコルで規定されている「Logical Node」 である「PFRC」が複数個含まれる。このPFRCには,周波数低下リレー演算部5mで用いる整定値DOが含まれる。 The modeling information includes multiple Logical Nodes/Data Objects (LN/DO) that are required to be implemented by IEC 61850, and "PFRCs" that are "Logical Nodes" defined in the IEC 61850 communication protocol for frequency rate of change relays, as described in detail below. This PFRC includes the setting value DO used in the under-frequency relay calculation unit 5m.

周波数低下リレー演算部5mでは、PFRC毎に異なる演算方法で求められた周波数変化率と整定値DOの比較処理がPFRCの個数分同時並列で実行される。切換制御信号の出力の要否は、同時並列で行われる周波数変化率と整定値DOの比較処理結果の論理演算により最終的に決定される。 In the frequency reduction relay calculation unit 5m, the comparison process between the frequency change rate calculated by a different calculation method for each PFRC and the set value DO is performed simultaneously in parallel for each PFRC. The necessity to output a switching control signal is finally determined by a logical calculation of the result of the comparison process between the frequency change rate and the set value DO performed simultaneously in parallel.

周波数低下リレー演算部5mは、アナログ入出力部5iから入力される計測用データに基づいて主系統電力及び第1系統電力の系統周波数における変化率(周波数変化率)を演算し、当該周波数変化率と情報モデル部5kから取得した整定値DOとに基づいて遮断器5gを導通状態から開放状態に切換えるか否かを判定する。この周波数低下リレー演算部5mは、遮断器5gの導通状態から開放状態への切換を判定すると、当該切換を示す切換要求信号を生成してデジタル入出力部5nに出力する。 The frequency down relay calculation unit 5m calculates the rate of change (frequency change rate) in the system frequency of the main system power and the first system power based on the measurement data input from the analog input/output unit 5i, and determines whether or not to switch the circuit breaker 5g from a conductive state to an open state based on the frequency change rate and the set value DO acquired from the information model unit 5k. When the frequency down relay calculation unit 5m determines that the circuit breaker 5g should be switched from a conductive state to an open state, it generates a switch request signal indicating the switch and outputs it to the digital input/output unit 5n.

デジタル入出力部5nは、デジタル信号である切換制御信号を遮断器5gを駆動することができる切換信号に変換するインタフェース回路である。このデジタル入出力部5nは、周波数低下リレー演算部5mから入力される切換制御信号、または通信部5jから入力される切換要求に基づいて切換信号を生成し、当該切換信号を遮断器5gに出力することにより当該遮断器5gを直接操作する。 The digital input/output unit 5n is an interface circuit that converts the switching control signal, which is a digital signal, into a switching signal that can drive the circuit breaker 5g. This digital input/output unit 5n generates a switching signal based on the switching control signal input from the frequency down relay calculation unit 5m or the switching request input from the communication unit 5j, and outputs the switching signal to the circuit breaker 5g to directly operate the circuit breaker 5g.

また、このデジタル入出力部5nは、遮断器5gの動作状態を示す信号(切換状態信号)を遮断器5gから取得する。デジタル入出力部5nは、上記切換状態信号を情報モデル部5kに出力する。情報モデル部5kでは、切換状態信号に基づいて遮断器5gの動作状態を記憶する。 The digital input/output unit 5n also acquires a signal (switching state signal) indicating the operating state of the circuit breaker 5g from the circuit breaker 5g. The digital input/output unit 5n outputs the switching state signal to the information model unit 5k. The information model unit 5k stores the operating state of the circuit breaker 5g based on the switching state signal.

6つの下位系統6a~6fは、負荷フィーダ4a~4f、第1母線3a,3b及び変圧器2a,2bを介して主系統1に連系する発電設備である。すなわち、第1の下位系統6aは、第1の負荷フィーダ4a、一方の第1母線3a及び一方の圧器2aを介して主系統1に連系する。第2の下位系統6bは、第2の負荷フィーダ4a、一方の第1母線3a及び一方の圧器2aを介して主系統1に連系する。第3の下位系統6cは、第3の負荷フィーダ4c、一方の第1母線3a及び一方の圧器2aを介して主系統1に連系する。 The six sub-systems 6a to 6f are power generation facilities connected to the main system 1 via the load feeders 4a to 4f, the first busbars 3a and 3b, and the transformers 2a and 2b. That is, the first sub-system 6a is connected to the main system 1 via the first load feeder 4a, one of the first busbars 3a, and one of the transformers 2a. The second sub-system 6b is connected to the main system 1 via the second load feeder 4a, one of the first busbars 3a, and one of the transformers 2a. The third sub-system 6c is connected to the main system 1 via the third load feeder 4c, one of the first busbars 3a, and one of the transformers 2a.

また、第4の下位系統6dは、第4の負荷フィーダ4d、他方の第1母線3b及び他方の圧器2bを介して主系統1に連系する。第5の下位系統6eは、第5の負荷フィーダ4e、他方の第1母線3b及び他方の圧器2bを介して主系統1に連系する。第6の下位系統6fは、第6の負荷フィーダ4f、他方の第1母線3b及び他方の圧器2bを介して主系統1に連系する。 Furthermore, the fourth sub-system 6d is connected to the main system 1 via the fourth load feeder 4d, the other first busbar 3b, and the other converter 2b. The fifth sub-system 6e is connected to the main system 1 via the fifth load feeder 4e, the other first busbar 3b, and the other converter 2b. The sixth sub-system 6f is connected to the main system 1 via the sixth load feeder 4f, the other first busbar 3b, and the other converter 2b.

これら下位系統6a~6fは、図示するように、各々に発電装置、PCS(Power Conditioning Subsystem)、負荷及び第2母線を備えている。発電装置は、風力発電機や太陽電池等の再生可能エネルギー電源である。PCSは、発電装置が発電した直流電力を交流に変換する。 As shown in the figure, each of these lower systems 6a to 6f includes a power generation device, a PCS (Power Conditioning Subsystem), a load, and a second bus. The power generation device is a renewable energy source such as a wind power generator or a solar cell. The PCS converts the DC power generated by the power generation device into AC.

PCSは、第2母線に接続されており、再エネ電源及び発電装置の各電力を第1母線3a,3bの第1系統電力に変換し、下位系統電力として第2母線に出力するパワーコンディショナである。負荷は、第2母線に接続されており、第1系統電力あるいは下位系統電力を消費する電力消費機器である。 The PCS is a power conditioner connected to the second busbar, which converts the power of the renewable energy power source and the power generation device into the first system power of the first busbars 3a and 3b, and outputs it to the second busbar as lower system power. The load is connected to the second busbar, and is a power consuming device that consumes the first system power or the lower system power.

このような6つの下位系統6a~6fは、自身の発電状態を示す状態信号S2を系統制御装置7に出力する。すなわち、第1の下位系統6aのPCSは、自身の発電装置の動作状態を示す第1の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。第2の下位系統6bのPCSは、自身の発電装置の動作状態を示す第2の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。第3の下位系統6cのPCSは、自身の発電装置の動作状態を示す第3の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。 These six lower-level systems 6a to 6f output status signals S2 indicating their own power generation status to the system control device 7. That is, the PCS of the first lower-level system 6a outputs a first status signal S2 indicating the operating status of its own power generation device to the system control device 7. The PCS of the second lower-level system 6b outputs a second status signal S2 indicating the operating status of its own power generation device to the system control device 7. The PCS of the third lower-level system 6c outputs a third status signal S2 indicating the operating status of its own power generation device to the system control device 7.

また、第4の下位系統6dのPCSは、自身の再エネ電源及び発電装置の動作状態を示す第2の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。第5の下位系統6eのPCSは、自身の再エネ電源及び発電装置の動作状態を示す第5の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。第6の下位系統6fのPCSは、自身の再エネ電源及び発電装置の動作状態を示す第6の状態信号S2を系統制御装置7に出力する。 The PCS of the fourth lower-level system 6d outputs a second status signal S2 indicating the operating status of its own renewable energy power source and power generation device to the system control device 7. The PCS of the fifth lower-level system 6e outputs a fifth status signal S2 indicating the operating status of its own renewable energy power source and power generation device to the system control device 7. The PCS of the sixth lower-level system 6f outputs a sixth status signal S2 indicating the operating status of its own renewable energy power source and power generation device to the system control device 7.

系統制御装置7は、このような状態信号S2に基づいて要求信号S1を生成し、当該要求信号S1を各周波数低下リレー5a~5fに送信することにより各周波数低下リレー5a~5fを制御する。詳細については後述するが、この系統制御装置7は、状態信号S2に基づいてIEC通信プロトコルに準拠した要求信号S1を生成し、当該要求信号S1をIEC通信プロトコルに準拠した手順で各周波数低下リレー5a~5fに送信する。 The system control device 7 generates a request signal S1 based on this status signal S2, and controls each of the under-frequency relays 5a to 5f by transmitting the request signal S1 to each of the under-frequency relays 5a to 5f. As will be described in detail later, the system control device 7 generates a request signal S1 that complies with the IEC communication protocol based on the status signal S2, and transmits the request signal S1 to each of the under-frequency relays 5a to 5f in a procedure that complies with the IEC communication protocol.

例えば、系統制御装置7は、状態信号S2に基づいて下位系統6a~6fのいずれかの発電が停止したこと又はその予兆を検知すると、当該停止した発電(電源脱落)の発電量(脱落量)に応じた負荷を主系統1から切り離す要求信号S1を生成する。すなわち、系統制御装置7は、脱落量と同程度の電力消費量の負荷を第1母線3a,3bから切り離すことによって、主系統電力及び第1系統電力の系統周波数を正常範囲に維持させる。 For example, when the system control device 7 detects based on the status signal S2 that power generation in any of the lower systems 6a to 6f has stopped or is predicting such a stop, it generates a request signal S1 to disconnect a load corresponding to the amount of power generation (loss amount) of the stopped power generation (power loss) from the main system 1. In other words, the system control device 7 maintains the system frequencies of the main system power and the first system power within the normal range by disconnecting a load with a power consumption amount equivalent to the amount of power loss from the first busbars 3a and 3b.

このような系統制御装置7は、図3に示すようにデータ取得部7a、特性生成部7b、制御部7c及び通信部7dを備える。また、制御部7cは、図示するように制御対象選定部7e及び調整部7fを備えている。 As shown in FIG. 3, such a system control device 7 includes a data acquisition unit 7a, a characteristic generation unit 7b, a control unit 7c, and a communication unit 7d. In addition, the control unit 7c includes a control target selection unit 7e and an adjustment unit 7f.

データ取得部7aは、状態信号S2に基づいて各下位系統6a~6fにおける再エネ電源の発電出力(再エネ出力)をリアルタイムで取得する。このデータ取得部7aは、各下位系統6a~6fの発電出力の合計値を演算する。また、このデータ取得部7aは、状態信号S2に基づいて各下位系統6a~6fの負荷で消費される電力(負荷電力)をリアルタイムで取得する。 The data acquisition unit 7a acquires the power generation output (renewable energy output) of the renewable energy power sources in each of the lower-level systems 6a to 6f in real time based on the status signal S2. This data acquisition unit 7a calculates the total value of the power generation output of each of the lower-level systems 6a to 6f. In addition, this data acquisition unit 7a acquires the power consumed by the load of each of the lower-level systems 6a to 6f (load power) in real time based on the status signal S2.

特性生成部7bは、データ取得部7aが取得した各下位系統6a~6fの発電出力に基づいて、電力系統Aの系統電力における周波数変化率に応じた再エネ電源の脱落量を示す再エネ脱落特性を生成する。この再エネ脱落特性は、横軸が系統電力の周波数変化率であり、縦軸が再エネ電源の脱落量を示すグラフであり、周波数変化率が大きくなるにつれて脱落量も大きくなり、周波数変化率がある値に達すると脱落量が飽和するという特徴を有している。 The characteristic generating unit 7b generates a renewable energy dropout characteristic that indicates the amount of dropout of renewable energy power sources according to the frequency change rate of the system power of the power system A, based on the power generation output of each of the lower systems 6a to 6f acquired by the data acquiring unit 7a. This renewable energy dropout characteristic is a graph in which the horizontal axis indicates the frequency change rate of the system power and the vertical axis indicates the amount of dropout of renewable energy power sources, and has the characteristic that the amount of dropout increases as the frequency change rate increases, and the amount of dropout saturates when the frequency change rate reaches a certain value.

制御部7cは、特性生成部7bが生成した再エネ脱落特性に基づいて要求信号S1を生成する。すなわち、この制御部7cは、再エネ脱落特性に合わせて脱落量と同程度の負荷電力を主系統1から切り離すように要求信号S1を生成する。このような制御部7cは、制御対象選定部7e及び調整部7fを備えている。 The control unit 7c generates a request signal S1 based on the renewable energy shedding characteristics generated by the characteristic generation unit 7b. That is, the control unit 7c generates the request signal S1 so as to disconnect from the main grid 1 a load power equivalent to the amount of shedding in accordance with the renewable energy shedding characteristics. Such a control unit 7c includes a control target selection unit 7e and an adjustment unit 7f.

制御対象選定部7eは、データ取得部7aが取得した各下位系統6a~6fの負荷電力に基づいて導通状態から解放状態に切換える周波数低下リレー5a~5fを選定する。例えば、制御対象選定部7eは、再エネ電源の脱落量と同程度の負荷電力となる下位系統6a~6fに接続された周波数低下リレー5a~5fを制御対象として選定する。 The control target selection unit 7e selects the under-frequency relays 5a to 5f to be switched from a conductive state to a released state based on the load power of each of the lower systems 6a to 6f acquired by the data acquisition unit 7a. For example, the control target selection unit 7e selects the under-frequency relays 5a to 5f connected to the lower systems 6a to 6f that have a load power equivalent to the amount of dropout of the renewable energy power source as the control target.

調整部7fは、制御対象選定部7eが選定した制御対象の整定値DOを調整する制御指令を生成して通信部7dに出力する。すなわち、調整部7fは、制御対象の整定値DOを調整することにより、制御対象が導通状態から解放状態に切換えるように制御対象を制御する。 The adjustment unit 7f generates a control command to adjust the set value DO of the control object selected by the control object selection unit 7e and outputs the control command to the communication unit 7d. In other words, the adjustment unit 7f controls the control object by adjusting the set value DO of the control object so that the control object is switched from a conductive state to a released state.

通信部7dは、各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jとの間でIEC61850通信プロトコルに準拠した通信を行う機能構成要素である。この通信部7dは、調整部7fから入力される制御指令に基づいてIEC61850通信プロトコルに準拠した要求信号S1を生成し、各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jに送信する。 The communication unit 7d is a functional component that communicates with the communication unit 5j of each of the under-frequency relays 5a to 5f in accordance with the IEC 61850 communication protocol. This communication unit 7d generates a request signal S1 in accordance with the IEC 61850 communication protocol based on a control command input from the adjustment unit 7f, and transmits it to the communication unit 5j of each of the under-frequency relays 5a to 5f.

なお、この通信部7dは、各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jから整定値DO等のモデル化情報を受信して調整部7fに出力する。調整部7fでは、各周波数低下リレー5a~5fから取得したモデル化情報をも参照して制御指令を生成する。すなわち、系統制御装置7は、IEC61850通信プロトコルに準拠した双方向通信によって各周波数低下リレー5a~5fの整定値DOの取得と書換えを行う。 The communication unit 7d receives modeling information such as the set value DO from the communication unit 5j of each of the under-frequency relays 5a to 5f and outputs it to the adjustment unit 7f. The adjustment unit 7f generates control commands by also referring to the modeling information acquired from each of the under-frequency relays 5a to 5f. In other words, the system control device 7 acquires and rewrites the set value DO of each of the under-frequency relays 5a to 5f through two-way communication that complies with the IEC 61850 communication protocol.

次に、本実施形態に係る電力系統Aの動作、特に系統制御装置7と周波数低下リレー5a~5fとの協働による下位系統6a~6fの連系解除動作について、図4を参照して詳しく説明する。 Next, the operation of the power system A according to this embodiment, in particular the operation of disconnecting the lower-level systems 6a to 6f through cooperation between the system control device 7 and the frequency down relays 5a to 5f, will be described in detail with reference to FIG. 4.

ここで、各周波数低下リレー5a~5fは、周波数低下リレー演算部5mが算出した主系統電力(第1系統電力)の周波数変化率と情報モデル部5kに予め記憶された整定値DOとに基づく判断処理によって遮断器5gを導通状態から開放状態に自律的に切換える。すなわち、各周波数低下リレー5a~5fは、主系統電力(第1系統電力)の系統周波数が異常にならないように各下位系統6a~6fの主系統1への連系を解除する。 Here, each of the under-frequency relays 5a to 5f autonomously switches the circuit breaker 5g from the conductive state to the open state by a judgment process based on the rate of change of the frequency of the main system power (first system power) calculated by the under-frequency relay calculation unit 5m and the set value DO pre-stored in the information model unit 5k. In other words, each of the under-frequency relays 5a to 5f disconnects each of the lower systems 6a to 6f from the main system 1 so that the system frequency of the main system power (first system power) does not become abnormal.

また、各周波数低下リレー5a~5fは、このような自律動作とは別に、系統制御装置7から受信する各種要求に基づいて遮断器5gを導通状態から開放状態に切換える。すなわち、各周波数低下リレー5a~5fは、IEC61850通信プロトコルに準拠した各種要求に基づく系統制御装置7による制御の下で各下位系統6a~6fの主系統1への連系を解除する。 In addition to this autonomous operation, each of the under-frequency relays 5a to 5f switches the circuit breaker 5g from the conductive state to the open state based on various requests received from the system control device 7. In other words, each of the under-frequency relays 5a to 5f disconnects each of the subordinate systems 6a to 6f from the main system 1 under the control of the system control device 7 based on various requests that comply with the IEC 61850 communication protocol.

例えば、各周波数低下リレー5a~5fに予め設定された設定値DOを取得する場合、系統制御装置7は、図4(a)に示すように各周波数低下リレー5a~5fに整定値取得要求を送信する。この整定値取得要求は、各周波数低下リレー5a~5fのモデル化情報に含まれている設定値DOの送信を各周波数低下リレー5a~5fに対して指示する要求信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「GetDataValues」または「Report」を用いて通信部7dから各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jに送信される。 For example, when acquiring the preset setting value DO of each of the under-frequency relays 5a to 5f, the system control device 7 transmits a setting value acquisition request to each of the under-frequency relays 5a to 5f as shown in FIG. 4(a). This setting value acquisition request is a request signal that instructs each of the under-frequency relays 5a to 5f to transmit the setting value DO included in the modeling information of each of the under-frequency relays 5a to 5f, and is transmitted from the communication unit 7d to the communication unit 5j of each of the under-frequency relays 5a to 5f using "GetDataValues" or "Report" defined in the IEC61850 communication protocol.

各周波数低下リレー5a~5fは、上記整定値取得要求を通信部5jで受信すると、情報モデル部5kから設定値DOを取得し、整定値報告を系統制御装置7に送信する。この整定値報告は、モデル化情報の一部として情報モデル部5kに記憶されている設定値DOを含む信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「GetDataValues response+」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。 When each of the under-frequency relays 5a to 5f receives the above-mentioned setting value acquisition request via the communication unit 5j, it acquires the setting value DO from the information model unit 5k and transmits a setting value report to the system control device 7. This setting value report is a signal that includes the setting value DO stored in the information model unit 5k as part of the modeling information, and is transmitted from the communication unit 5j to the communication unit 7d of the system control device 7 using the "GetDataValues response+" defined in the IEC61850 communication protocol.

また、各周波数低下リレー5a~5fの設定値DOを書換える場合、系統制御装置7は、図4(b)に示すように各周波数低下リレー5a~5fに対して整定値書換要求を送信する。この整定値書換要求は、各周波数低下リレー5a~5fの設定値DOの書換えさせる要求信号であり、設定値DOの更新値が含まれている。系統制御装置7の通信部7dは、このような整定値書換要求をIEC61850通信プロトコルに規定された「SetDataValues」を用いて各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jに送信する。 When rewriting the set value DO of each under-frequency relay 5a to 5f, the system control device 7 transmits a set value rewrite request to each under-frequency relay 5a to 5f as shown in FIG. 4(b). This set value rewrite request is a request signal for rewriting the set value DO of each under-frequency relay 5a to 5f, and includes an updated value for the set value DO. The communication unit 7d of the system control device 7 transmits such a set value rewrite request to the communication unit 5j of each under-frequency relay 5a to 5f using "SetDataValues" defined in the IEC 61850 communication protocol.

各周波数低下リレー5a~5fは、上記整定値書換要求を通信部5jで受信すると、受信報告を系統制御装置7に送信する。この受信報告は、整定値書換要求を正常に受信したことを系統制御装置7に報告するものであり、IEC61850通信プロトコルに規定された「SetDataValues response+」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。 When each of the frequency down relays 5a to 5f receives the above-mentioned setting value rewrite request via the communication unit 5j, it transmits a reception report to the system control device 7. This reception report notifies the system control device 7 that the setting value rewrite request has been received normally, and is transmitted from the communication unit 5j to the communication unit 7d of the system control device 7 using the "SetDataValues response+" defined in the IEC61850 communication protocol.

そして、上記受信報告の送信が完了すると、各周波数低下リレー5a~5fは、情報モデル部5kに記憶された設定値DOを整定値書換要求の更新値に書き換える。そして、各周波数低下リレー5a~5fは、この書換えが完了すると、書換完了報告を系統制御装置7に送信する。この書換完了報告は、更新値及び書換時刻等を含む信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「Report」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。 When the transmission of the reception report is completed, each of the frequency down relays 5a to 5f rewrites the set value DO stored in the information model unit 5k to the updated value of the setting value rewrite request. When the rewrite is completed, each of the frequency down relays 5a to 5f transmits a rewrite completion report to the system control device 7. This rewrite completion report is a signal that includes the updated value and the rewrite time, and is transmitted from the communication unit 5j to the communication unit 7d of the system control device 7 using "Report" defined in the IEC 61850 communication protocol.

ここで、系統制御装置7は、状態信号S2に基づいて制御対象を特定すると、制御対象のみに整定値書換要求を送信して情報モデル部5kの設定値DOを整定値書換要求の更新値に書き換えさせる。そして、この書換の結果、制御対象の周波数低下リレー演算部5mが主系統電力(第1系統電力)の周波数変化率と情報モデル部5kの更新値とに基づいて遮断器5gを導通状態から開放状態に切換える。 Here, when the system control device 7 identifies the control target based on the state signal S2, it transmits a setting value rewrite request only to the control target, causing the information model unit 5k to rewrite the setting value DO to the updated value of the setting value rewrite request. As a result of this rewrite, the frequency down relay calculation unit 5m of the control target switches the circuit breaker 5g from the conductive state to the open state based on the frequency change rate of the main system power (first system power) and the updated value of the information model unit 5k.

さらに、各周波数低下リレー5a~5fを強制的に作動させる場合、系統制御装置7は、図4(c)に示すように各周波数低下リレー5a~5fに対して切換要求を送信する。この切換要求は、各周波数低下リレー5a~5fにおける遮断器5gを導通状態から遮断状態に移行させる要求信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「Operate」、「GOOSE」または「R-GOOSE」を用いて各周波数低下リレー5a~5fの通信部5jに送信する。 Furthermore, when each of the under-frequency relays 5a to 5f is to be forcibly operated, the system control device 7 transmits a switching request to each of the under-frequency relays 5a to 5f as shown in Fig. 4(c). This switching request is a request signal for switching the circuit breaker 5g in each of the under-frequency relays 5a to 5f from a conductive state to a cut-off state, and is transmitted to the communication unit 5j of each of the under-frequency relays 5a to 5f using "Operate", "GOOSE" or "R-GOOSE" as specified in the IEC 61850 communication protocol.

各周波数低下リレー5a~5fは、「Operate」による上記切換要求を通信部5jで受信した場合のみ、受信報告を系統制御装置7に送信する。この受信報告は、切換要求を正常に受信したことを系統制御装置7に報告するものであり、IEC61850通信プロトコルに規定された「Operate response+」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。 Each of the frequency down relays 5a to 5f transmits a reception report to the system control device 7 only when the communication unit 5j receives the above-mentioned switching request by "Operate". This reception report notifies the system control device 7 that the switching request has been received normally, and is transmitted from the communication unit 5j to the communication unit 7d of the system control device 7 using "Operate response+" defined in the IEC 61850 communication protocol.

上記受信報告の送信が完了すると、各周波数低下リレー5a~5fは、デジタル入出力部5nで切換要求に基づいて切換信号を生成する。そして、各周波数低下リレー5a~5fは、上記切換信号を遮断器5gに出力することにより、遮断器5gを導通状態から遮断状態に切換える。 When the transmission of the reception report is completed, each of the down-frequency relays 5a to 5f generates a switching signal based on the switching request in the digital input/output unit 5n. Then, each of the down-frequency relays 5a to 5f outputs the switching signal to the circuit breaker 5g, thereby switching the circuit breaker 5g from a conductive state to a cut-off state.

そして、各周波数低下リレー5a~5fは、このような遮断器5gの切換えが完了すると、切換完了報告を系統制御装置7に送信する。この切換完了報告は、切換時刻等を含む信号であり、IEC61850通信プロトコルに規定された「Report」、「GOOSE」または「R-GOOSE」を用いて通信部5jから系統制御装置7の通信部7dに送信される。 When the switching of the circuit breaker 5g is completed, each of the under-frequency relays 5a to 5f transmits a switching completion report to the system control device 7. This switching completion report is a signal including the switching time, etc., and is transmitted from the communication unit 5j to the communication unit 7d of the system control device 7 using "Report", "GOOSE" or "R-GOOSE" defined in the IEC 61850 communication protocol.

このような電力系統A及び周波数低下リレー5a~5fによれば、IEC61850通信プロトコルに準拠した系統制御装置7と各周波数低下リレー5a~5fとの通信によって各周波数低下リレー5a~5fを制御することができる。したがって、本実施形態によれば、IEC61850に準拠した周波数低下リレー5a~5f及び電力系統Aを提供することが可能である。 With such power system A and under-frequency relays 5a to 5f, each under-frequency relay 5a to 5f can be controlled by communication between the system control device 7 and each under-frequency relay 5a to 5f that complies with the IEC 61850 communication protocol. Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide under-frequency relays 5a to 5f and power system A that comply with IEC 61850.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。例えば、上記実施形態では各周波数低下リレー5a~5fにおけるIED(高性能電子装置)を一対の装置として構成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図5に示すようにIED(高性能電子装置)を2つの装置によって構成し、当該2つの装置の相互通信によって上記実施形態のIEDと同様な機能を実現してもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and the following modifications are possible. For example, in the above embodiment, the IED (high performance electronic device) in each of the frequency down relays 5a to 5f is configured as a pair of devices, but the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 5, the IED (high performance electronic device) may be configured with two devices, and the same functions as the IED in the above embodiment may be realized by mutual communication between the two devices.

図5に示す構成例では、周波数低下リレー5a’~5f’(リレー本体)を遮断器5g、変圧器5h、またアナログ入出力部5i、通信部5j、情報モデル部5k及びデジタル入出力部5nを含むMUから構成し、このような周波数低下リレー5a’~5f’とは別体の装置として通信部8a、情報モデル部8b及び演算部8cを含むIED8(高性能電子装置)を構成している。周波数低下リレー5a’~5fの通信部5jとIED8の通信部8aとは、IEC61850通信プロトコルに準拠した通信を行う。 In the configuration example shown in FIG. 5, the under-frequency relays 5a'-5f' (relay main body) are composed of a circuit breaker 5g, a transformer 5h, and an MU including an analog input/output unit 5i, a communication unit 5j, an information model unit 5k, and a digital input/output unit 5n, and an IED 8 (high performance electronic device) including a communication unit 8a, an information model unit 8b, and a calculation unit 8c is configured as a separate device from the under-frequency relays 5a'-5f'. The communication units 5j of the under-frequency relays 5a'-5f and the communication unit 8a of the IED 8 communicate in accordance with the IEC 61850 communication protocol.

最後に、上述した情報モデル部5k,8bについて、図6を参照して補足説明する。情報モデル部5k,8bは、各々に単独運転検出能動方式モデル化部M1、単独運転検出受動方式1モデル化部M2及び単独運転検出能動方式2モデル化部M3を備える。これら単独運転検出能動方式モデル化部M1、単独運転検出受動方式1モデル化部M2及び単独運転検出能動方式2モデル化部M3は、情報モデル部5k,8bに1あるいは複数設けられる。 Finally, the above-mentioned information model units 5k and 8b will be further explained with reference to FIG. 6. Each of the information model units 5k and 8b includes an islanding detection active method modeling unit M1, an islanding detection passive method 1 modeling unit M2, and an islanding detection active method 2 modeling unit M3. One or more of these islanding detection active method modeling units M1, islanding detection passive method 1 modeling units M2, and islanding detection active method 2 modeling units M3 are provided in the information model units 5k and 8b.

単独運転検出能動方式モデル化部M1は、図示するように4つのPFRC1~PFRC4を備えており、4つの周波数変化率としきい値の比較結果に基づいて切替制御を行う。一方、単独運転検出受動方式1モデル化部M2は、単一のPFRC5を備え、単独運転検出能動方式2モデル化部M3は単一のPFRC6を備える。 The active islanding detection modeling unit M1 has four PFRCs 1 to 4 as shown in the figure, and performs switching control based on the comparison results between the four frequency change rates and thresholds. On the other hand, the passive islanding detection modeling unit M2 has a single PFRC 5, and the active islanding detection modeling unit M3 has a single PFRC 6.

このような単独運転検出受動方式1モデル化部M2及び単独運転検出能動方式2モデル化部M3は、各々に一つの周波数変化率としきい値の比較結果に基づいて切替制御を行う。なお、このような情報モデル部5k,8bを構成する各PFRC1~6は、各々に個別に周波数変化率の演算方法と整定値DOの設定とが可能である。 The islanding detection passive method 1 modeling unit M2 and the islanding detection active method 2 modeling unit M3 each perform switching control based on the result of comparing one frequency change rate with a threshold value. Note that each of the PFRCs 1 to 6 constituting the information model units 5k and 8b can individually set the frequency change rate calculation method and the setting value DO.

A 電力系統
S1 要求信号
S2 状態信号
1 主系統
2a,2b 変圧器
3a,3b 第1母線
4a~4f 負荷フィーダ
5a~5f 周波数低下リレー
5g 遮断器
5h 変圧器
5i アナログ入出力部
5j 通信部
5k 情報モデル部
5m 周波数低下リレー演算部
5n デジタル入出力部
6a~6f 下位系統
7 系統制御装置
7a データ取得部
7b 特性生成部
7c 制御部
7d 通信部
7e 制御対象選定部
7f 調整部
8 IED
8a 通信部
8b 情報モデル部
8c 周波数低下リレー演算部
A Power system S1 Request signal S2 Status signal 1 Main system 2a, 2b Transformer 3a, 3b First busbar 4a to 4f Load feeder 5a to 5f Under-frequency relay 5g Circuit breaker 5h Transformer 5i Analog input/output unit 5j Communication unit 5k Information model unit 5m Under-frequency relay calculation unit 5n Digital input/output unit 6a to 6f Subsystem 7 System control device 7a Data acquisition unit 7b Characteristics generation unit 7c Control unit 7d Communication unit 7e Control target selection unit 7f Adjustment unit 8 IED
8a Communication unit 8b Information model unit 8c Under-frequency relay calculation unit

Claims (4)

IEC61850の通信プロトコルに準拠した要求信号を系統制御装置から受信することにより下位系統の上位系統との連系を解除し、
前記下位系統及び前記上位系統を構成する各種機器のうち非制御対象の機器の機能及び自身の高性能電子装置の機能をIEC61850の規定に基づいてモデル化したモデル化情報を記憶する情報モデル部を備え、
前記モデル化情報には、前記下位系統の連系解除を支配する単独運転機能モデル化部及び解除しきい値である整定値が含まれ、
IEC61850の通信プロトコルに準拠した整定値書換要求を前記系統制御装置から受信することにより前記整定値を書き換える、
ことを特徴とする周波数低下リレー。
By receiving a request signal conforming to the IEC 61850 communication protocol from the system control device, the lower system is disconnected from the upper system ;
an information model unit that stores modeling information obtained by modeling functions of non-controllable devices among various devices constituting the lower system and the upper system and functions of its own high-performance electronic device based on the provisions of IEC 61850;
The modeling information includes an islanding function modeling unit that governs the disconnection of the lower system and a setting value that is a disconnection threshold value,
rewriting the setting value by receiving a setting value rewrite request conforming to the IEC 61850 communication protocol from the system control device;
2. An under-frequency relay comprising:
前記下位系統は、再生可能エネルギー電源を備えることを特徴とする請求項1記載の周波数低下リレー。 The under frequency relay of claim 1 , wherein the sub-system comprises a renewable energy source. 前記通信プロトコルに準拠して相互通信するリレー本体と高性能電子装置とによって構成されることを特徴とする請求項1又は2記載の周波数低下リレー。 3. The frequency downconversion relay according to claim 1, further comprising a relay body and a high-performance electronic device which communicate with each other in accordance with the communication protocol. 請求項1~3のいずれか一項に記載の周波数低下リレーを前記下位系統と前記上位系統との間に備えることを特徴とする電力系統。 4. An electric power system comprising: a frequency down relay according to claim 1 between the lower system and the upper system.
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