トランジスタ遠方制御装置

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関西電力株式会社新黒部川第三発電所

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_{ランジスタ遠方制御装置}

TransistorizedSupervisoryRemoteControIEquipmentofShin-Kurobegawa

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関西電力株式会社新黒部川第三発電所は黒部川第三発電所から,トランジスタ遠方制御装置により遠方制御 される無人発電所で,昭和38年10月より運転にはいった○本発電所に設置されたトランジスタ遠方制御装置 は大容量発電所用であるため信瞭性には特別な考慮が払われている｡すなわち選択,操作,監視用の符号にほ 原理的に信頼度のきわめて高いパルスコード式が採用されている｡選択時間は約1秒で迅速な制御が可能であ り,保守点検もきわめて容易である｡ 本稿は新黒部川第三発電所に設置されたトランジスタ遠方制御装置の概要について述べる｡

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新黒部川第三発電所は出力60MVAの発電機1台(将来1台増 設)を有する大容量の水力発電所で,上流の黒部川第四発電所と下 流の黒部川第三発電所の中間にあり,黒部川第三発電所とともに黒 部川第四発電所の放流を利用して発電を行なっている｡したがって 各発電所は相互に密接な関係をもっているので,【F'流の黒部川第三 発電所より無人の新黒部川第三発電所の遠方制御運転を行なうとと もに,各発電所の出九 _{ダムの水位を監視して水系の合理的な運転} を行なうよう計画されている｡ 遠方制御装置は本発電所が大容量の発電所で遠方制御項目が80ポ ジショソになるので,かかる場合にも迅速,確実な制御ができるよ うトランジスタ遠方制御装置が採用された｡ 本装置は回路の構成素子にl､ランジスタを使用した無接点式の遠 方制御装置で,選択時間は約1秒という高速であり,保守,点検が 容易で,長期間無調整で使用することができる｡本装置は昭和38

年9月現地に納入され,きわめて良好な運転実績を示している｡

以下,本装置の概要と新黒部川第三発電所への適用について紹介 する｡

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2.新黒部川第三発電所の遠方制御

新黒部川第三発電所(以下新黒三発電所と略称する)は弟l図に

示すように,黒部川第三発電所(以下黒三発電所と略称する)の上

流約400mの地点に新設された発電所で,両発電所は黒部川第四発 電所(以下黒四発電所と略称する)の放流が流れ込む仙人ダムの水 を利用して発電を行なっている｡しかし仙人ダムは比較的小容量の 調整ダムであるため,_ヒ流の慧四発電所の放流や残流によりダムの 水位が大幅に変動するので,黒三,新黒三両発電所は黒四発電所の 出力に応じてその出力を制御し,常に黒四発電所の放水と,両発電 所の取水量が等しくなるような制御を行ない,仙人ダムの溢水ある コlし抑菜榊l】+ し二; C■11×3 1･詔g/5A 60/50∼ 511' 87 ▽ 64NT nSC 記妄景 87(二 51 60 35＼t＼＼＼ 13_2トし＼￣ WT 84N 第2凶

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洋印は遠方監視制御機器 及びテレメータ項目 新見三発電所単線結線図 Cl●※3 身 1521 1891 ′…ヽl

関西電力株式会社新慧部川第三発電所トランジスタ遠方制御装置

第1表 新崇三発電所遠方制御項 目 遠方制御

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遠方表示

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◎◎◎◎◎◎◎ ポジショ ソ番号 41 遠方表示

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一括監視制御されることとなった｡水位制御装置については別の機

会にゆずり,以下遠方制御について説明する｡

弟2図は崇三発電所より遠方制御される新黒三発電所の単線結線

図を示す｡

発電機は50,60∼共用60/55MVAl台(将来2台)で60/55MVA

主変圧器により直接275kVに昇圧され,新北幹#1L送電線によっ て新愛本,黒四発電所に連係される｡ 遠方制御の内容は,弟1表に示すとおりで,発電棟1台(将来2

舟),変圧器2次遮断器,275kV送電線遮断器の操作,キャリヤリ

考 ルク′ミラソス搬送式 ルタノミランス搬送式 レー,水位制御装置の使用,除外などの遠方制御26(ただし遠方制 御に対応する表示も含む),および発電機停止表示,各種保護リレ

ー動作表示,超高圧ライソスイッチ状態表示など52の監視と予備

位置4の計80項目である｡

なお,遠方監視のためのテレメータは弟2表に示すとおりで,新

黒三発電所における発電機電九無効電九積算電九積算無効電 九 出力電力などのほか,黒四発電所の発電機総合出力,仙人ダム の水位などの測定を行なうものである｡

遠方制御装置としては,100ポジショソ形トランジスタ遠方制御

装置(80ポジショソ実装)を使用し,連絡線によるトーソチャソネ

ルFS変調方式の直送式である｡

本装置の大略仕様は下記のとおりである｡

昭和39年6月 (1)連 絡 線 1.2￠64心連絡制御ケーブル 2 3 4 電 源 耐 圧 使 用 温 度 ⊥ム 遠方制御用 2心 (仙人谷ダム水位テレメータと共用) 常時指示テレメータ用15心 (残り47心は別の水位制御装置,通 信などに使用) 制,被とも無停電 AC200V ACl,500Vl分間 -10､一40℃

3･パルスコード形トランジスタ遠方制御方式

遠方制御装置は被制御検器の選択,操作,監視の三つの枚能を備 える必要がある｡本トランジスタ遠方制御装置では選択,操作,監 視は信頼度の高いパルスコードによって行ない,所要伝送路は送, 受1チャンネル,連絡線は2本のみである｡ 3.1符 号 方 式 機器の選択には制御所(以下制と略す)より選択パルスを被制御 所(以下被と略す)に送り,被ではこの選択パルスを受信すると自 動的に同一符号のチェックパルスを返信するチェックバック方式を 採用している｡ 本装置の最大実装ポジショソは100ポジショソで,これを7群 15個別に分け群選択方式を採用し必要に応じて任意のポジショソが 実装できるようになっている｡ 選択パルスの構成ほ第3表に示すとおり,群選択符号および個別 選択符号よりなっている｡群選択符号は4ビットのパリティチェッ ク符号付2進符号,個別選択符号は5ビットのパリティチェック符 号付2進符号で,両者を合わせた9ビットが枚器選択符号を構成し ているのである｡ 群選択符号および個別選択符号は,｢1+の数が常に偶数となる ようパリティ符号が付加されているので,選択パルスの伝送中,伝 送路の講じょう乱により｢1+→｢0+,または｢0+一｢1+のよう な1単位の誤りは,直ちに検出することができる｡ また2単位以上の誤りが同時に発生した場合には,チェックバッ ク方式によって検出できるので符号誤りによる誤選択,誤操作の恐 れは全くない｡ 弟3図は選択パルスおよびチェックパルスの構成例を示すもの で,群選択符号と個別選択符号は合わせて一つの符号として送られ る｡弟3表に示す符号構成の｢1+ほ20msの符号あり,｢0+は 20msの符号なしで構成され,各ビットの間には,20皿Sの間隔を 設けたRZ符号となっている｡また一連の選択パルスの頭部には同 期パルスをつけている｡同期パルスには,弟3図に示すように,主 選 表 3 第 択 符 号 一 覧 表 N 群 脚一1｡…=……01= 号 テト 〓ノ ツ パビ 注:表中｢1+は信号有,｢0+ほ信 号無に対応する｡ 個別No. 選号 択 符 (U O O O一U O O l l l l l l l 1 0 0 ∧U l l l l (U O O O l l l l ∧U l 1 0 0 1 1 0 (U l 1 0 (U l 1 1 (U 1 0 1 ∩) 1 0 1 (U l ハU 1 0 1 パリテ No. 評 論 選択パルス 第46巻 第6号 ｢-- --- _{-44伽†lヾ} !402020 1 0 1 0 ｢1 11 ｢1 11 ｢｢ 11 1 0 ₁ ｢1 11 1三桓‖明 _個別符号 Ol rl ll 010101010

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-240111S--80111S ー160ms→ 80ImS ｢人+表ホパ′レス ｢切+表示パルて 第3国 _{選択･操作･表示パルスの構成} 同期パルスと副同期パルスがある｡主同期パルスは,40msと 20msのパルスからなり,制,被のうち先に起動した側から選択パ ルスの頭部につけて送信され,受信側選択装置の起動と,盲弧被同 時発信時の被の優先判別に使用される｡副同期パルスは40msのパ ルスで,選択パルスを受けて,チェックパルスを返信する場合,チ ェックパルスの頚部につけて返信され受信側選択装置を起動させる ために使用される｡ 機器の操作および表示用パルスは,弟3図に示すように,入符号 動 作 _制 御 所 紋 別 制 _)叶 操 作 選 択 lL■】1り【

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-16-関西電力株式会社新黒部川第三発電所トランジスタ遠方制御装置

は160ms,切符号は80msのパルスで,操作パルスについてほ, 伝送中の雑音による誤操作がないように,人あるいほりJ符〉ゴ･が 240ms間隔で,2個以_L連続して受信されたときのみ操作が行なわ れるようになっている｡ 3.2 _{装置の動作} 機諸賢の選択,操作,監視の動作は次のとおりである( (1)了1il】御所よりの選択操作 一例として舞l表に示す5群10番臼の機器を入操作する場介 を舞4図に示す｡まず制御所にて,その機器の選択スイッチを引 けば舞4図(a)に示すようにその棟器に対して定められた選択パ ルスが頭部に同期パルスをつけて,個別,群の順に故に送出され る｡被では同期パルスを受信すると受信匝1路が起動して後続の選 択パルスを記憶回路i･こ記憶する｡選択パルスの受信がジ亡￣rする と,被より同一符弓･をチェックパルスとして制に返送する〔この チェックパルスの頭部には40msのパルスのみの副同期/ベルスが つけられる｡すなわち,選択パルスとチェックパルスは主同期パ ルスと副同jgトミルスが異なるのみである｡なこね,伝送中の障害に より被での受信パルスが偶数パリティチェックを満足しないとき は,チェックパルスは返送されない｡ 制ではこのチェックパルスと選択パルスを照合し,正しい符ぢ･ の送受が行なわれたときほ,選択動作が完了し操作回路が形成さ れる｡選択が完了すればこの機器を制にて自由に制御することが できる∩ 操作スイッチをl￣￣入+側に操作すれば160msノミルスが 連続的に掛こ送られ,さきに選択された機器が｢入_=こ制御され る∩ 被制御機器が応動すると,被ではそれまでの選択がいったん解 消され,自動的に再び被より再選択を行なう｡この場合,披から の選択パルスの頭部には被の起動を示す主同期パルスが付き,そ のあと応動機署旨に相当した選択パルスが送出される｡制では選択 パルス受信後,同一のチェックパルスを返信し選択パルス,チェ ックパルスは被にて照合され正しく選択されれば,制に｢￣入_】表 示用の160msのパルスを送り,制の表示を更新する｡ かくして,選択制御を完了し,選択スイッチを元に戻せば,制 より主同期パルス,被より副同期パルスが送信され制,被装i乱文 復帰する｡ (2) 自動状態変化の表示 制御所からの制御とは関係なく被にて機器のl'l動状態が変化し た場合には,砧りからの制御に使先して表示される｡この場合の動 作は(1)項の表示動作とまったく同様であるが,了別にて表示が史 新されると,当該表示ランプがぶ滅し,かつベル警報を行なう｡ 第4図(b)ほ5群10番目の敵旨旨が自動状態変化した場合の動 作を示す｡状態変化が同時あるいは相次いでいくつ発生しても, これらはすべて被の装置内に記憶され,もれなく順次表示され る｡ (3)動作の渋滞 符号の伝送中,なんらかの原囚によって返信符号が返信されな い場合,あるいは誤った返信符号を受信した場合にほ3度まで再 選択を行なうが,これでもなお選択不能の場合にほ渋滞の表示を 行なう｡絹はりの選択動rFが渋滞した場合には1秒周期のフリッ カ警報を行ない,被よりの表示動作の渋滞の場合には,被より5 秒周期のロングパルスが送出されて,制にて警報する｡ (4)試 験 試験は被制御機器運転中でも行なうことができる制,被連系試 験と,制,被の装置単独に行なうー】皇独試験とにわかれる｡ (a)連 系 試 験 制にて｢試験+のポジショソを選択して試験｢入+の操作を 第4表 _{トーソチャンネルー･覧表} No. _{r 周波数(c/s)}

No･l服数(c/s)llNo･い司波数(c′s)

7 ∩入U 9 0 1 2 3 4 5 6 7 ∩入U 行なえば,被でほ仝ポジションの表示起動回路が動作し,各機 器の状態が次々に制に送信され選択および表示の試験を行なう ことができる｡ (b)-r巨 独 試 験 咋.独試験スイッチによって制,彼の装置を切i)離して,白装 -F琵内で信号を折り返し,単独試験を行なうことができる｡すな わち,試験盤上のモデルスイッチによって作意に選択符号を設 定して,賂匠を起動させると各ポジショソごとに選択動作の正 否が表示される｡同様にして絹り御,表示の試験を行なうことが できる｡また回路の主要チェックポイントの出力は試験盤に集 められていて,切替スイッチにより切り替えながら各部の送受 される符号および論矧可路の動作をランプ表示あるいは波形観 測により集中監視できるようになっている｡ 3.3 _{伝 送 方} 式 連絡線よりのサージ佼入防1Lのため,装置ほ絶縁変圧器を介して 連絡線と結合するので,伝送方式としてはトーソチャソネルによる 搬送方式を採用している｡距離が20km以下の場合には,このトー ンチャンネルを直送とし,距離が遠く電搬,通搬あるいはマイクロ による場合はトーンチャンネルからさらに高周波の搬送波に変調し て送る｡ 使用トーソチャンネルは舞4表に示すように音声帯域中に425c/s を韮準として170c/s間隔で18チャソネルまでとれるので,これら の周波数群のうち,制→被,被→制,それぞれ1チャンネルを使用 する｡ また,各被に異なったトーソチャンネルを割り当てれば共通の連 絡線2本を使用して多数の被制御所を遠方制御することが可能であ るっ 変調方式は変移幅±35c/sのFS変調で｢1+,｢0+の符号に ′-35c/s,′＋35c/sが対応し,iP常は′-35c/sが発信され連絡線 の監視も兼ねている｡周波数帯域幅は100c/s,最大伝送速度は50 ポーであるので,中位パルスの長さは20msとなっている｡ なお本装置はそのまま通信線搬送装置または電力線搬送装荷と組 み合わせることができる｡

4.装置の構成

4.1回 路 方 式 川路は,トランジスタ,ダイオードを使用した,フリップフロッ プ,モノステーブルマルチバイプレータ,シュミット,アンド回 路,オア回路,およぴマトリックスなどを構成要素とするスタティ ック回路である｡ 舞5図は,本装置のブロックダイヤグラムで,図中符号化回路, 記憶回路は上記の各回路キこて構成される｡

第d図は,信号伝送装置のブロックダイヤグラムで,送信部およ

び受后部からなり,各回路ともトランジスタ化されている｡ 弟7図は,トランジスタ遠方制御装置継電器盤の内部を示したも ので,トラソジスタほ弟8図に示すような,プリント板構成になっ ており,これが盤上のラックにそう入される｡ 電源は,それぞれAC200V,1Aを必要とし,トランジスタ回

昭和39年6月 日 立

_評

_論

_{第46巻 第6号} 地利鰍J咋 湛

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十抄

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引ト…

鮒+ NS-IF形信シュー伝送巻き置ブロックダイヤグラム 第7図 継電器億内部 第8図 プ _リ ン ト 板 遠･万 別 御 装 訳 第9閑 話ミ三発電所設置計器髄および継電器盤 警窪琵琶琴登･■豪三′き…ミ貰茎･三ミニノ′￣空∫⊃■5し￣￣亘 ■ぎ￣￣￣書姦歪一蓬彗つ遠澄 --_ユノJ∫ 昭搾 第10岡 新ノミ罠三発電所設置継電器盤 ｢ トランシスタ回路 ノIC-DC+還頂 遠方利別装置 J＼C200V

_+

表示回路 Fl!搬他即 ト)′了 共通輔線 -】イ′し DCllOl′電源 口:電話リレー 第11図 機 器 と の _{接 続 図} 路のDC24,12,6V,電源は装置に組み込まれたトランジスタ安定 化電源により,AC200Vより変換される｡ 弟9図は,黒三発電所設置計器盤,および継電器盤,弟】0図は 新黒三発電所設置継電器盤を示す｡ 4.2 機器との接続および温度の影響 本装置では,回路がトランジスタ化されているので,被制御電力 概器あるいは,連絡線との接続の際サージに対する保護と温度影響 を考慮する必要がある｡ 舞11図は,枚器との接続関係を示すもので,状態表示入力回路 では遮断器補助接点などの状態表示接点は,いったん電話リレーを 介して装置と接続し,装置の入口にはCRろ波器をそう入して,電

-18-関西電力株式会社新黒部川第三発電所トランジスタ遠方制御装置

力機器からのサージを吸収させ,論理回路に悪影響を及ぼさないよ うに考慮してある｡この電話リレーの接点は遠方制御装置用トラソ ジスタ回路の信号入力として使用されている｡ また機器の制御出力回路でほ,トランジスタによって,いったん 電話リレーを動作させ,この接点によって機器の入,切操作を行な っている｡このように,本装経とt昆力瞭岩諒との間は,電話リレーに ょって完全に絶縁されている｡また連絡線との接続は絶縁変圧器を 介することにより,電源側はコンバータにより,サージの侵入を防 ぎ,障害の起こるのを防_Lヒしている( 装置の使用温度についてほ,凹路ノJ式,使用トランジスタに特別 の考慮を払い,-10′∼40℃までの温度範肝ご安定に動作し,温度調 整の必要がないようにしている｡ 5.テ レ メ ー タ テレメータは,無人の新崇三発電所の運転状態を監視するものと して,運転上特に必要な,発電機出九無効電九出力電圧,積算 電力および無効績算電力を発電機ごとに常時測定し,発電棟出九 無効電力については,受量側で総合している｡ また黒三,新黒三発て昆所の運転に必要な,崇四発電所の総合出力 および仙人ダムの水位を,崇三発電所より遠隔測定して,指示を行 なうとともに,出力を水位制御装置に与えている｡ 弟】2図は,テレメータ系統図で,崇三,新黒三発電所間には近 距離であるので,1.2￠ケーブルを使用した直送式テレメータを, 黒三,黒四発電所1卦こは搬送式テレメータを使用している○ 黒四,黒三発電所間のテレメータ用伝送路は,果四発電所発電枚 総合出九および仙人ダム水位などのテレメータ測定値を,水位制

御装置に使用しているので,通常は通信線搬送回線を使用している

が,通搬に異常のあるときほ,自動的に予備の電力線搬送回線に切 り替えられて,いかなる場合にも回線故障のため,仙人ダム調整池

の溢流などが生じないようになっている｡またテレメータ装置自体

でも,被測定量が零の場合と,テレメータ回線の故障とを明確に区 別するよう,搬送式テレメータでは,20c/sのベースサイクルを発 生させ,直送式テレメータでは,0･4mAのベース電流を流して,常 時回線の監視を行なっている｡ 弟13図(a)は,トルクノミランス式搬送テレメータのブロック図 である｡測定入力に応じて,発信器の結合度が変わるため,測定入 黒三PS 仙人i､ (通搬

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ilしIjl主要素 ≠ ヤ キャリヤ (こ1)跳.1土 ノ〔 949 (1〕)厄.i壬+-〔 第13図トルクバランス式テレメータブロックダイヤグラム カに対応した交流電圧が得られる｡これを整流して,その直流電圧 により衝流発生回路を駆動する｡この回路は入力電圧に比例した衝 流周波数を発生する回路であり,この出力により,搬送波をFS変 調するとともに,周波計回路を駆動し,衝流周波数に比例した直流 電流に変換して平衡要素に加え,測定入力の発生するトルクと逆方 向のいレクを発生させる｡両方のトルクが等しくなった平衡状態で は,被測定量はこれに対応した20∼30c/sの衝流周波数に変換され る｡ 受量側では,周波計回路を使用し,その衝流周波数に比例した直 流電流に変換して,指示計を動作させる｡ 舞13図(b)は,直送式テレメータのブロック図で,動作原理は 前述の搬送式と同様であるが,被測定量は,これに対応した直流電 流に変換されて,遠方に指示される｡

る.緒

言

以上関西電力株式会社,新黒部川第三発電所の遠方制御の概要に ついて紹介した｡ 最近遠方制御装置が大容量の発電所にも適用されるようになると ともに,従来の1対1の対応制御から,一水系に沿った発電所群の 集中制御が採用される傾向にあり,必然的に制御所での制御機器数 も多くなり,迅速な監視,制御が要求されるので,今後操作速度の 速い,トランジスタ遠方制御装置の需要が多くなっていくものと考 えられる｡ トランジスタ遠方制御装置は,従来のリレー方式に比べて,まっ たく新しい技術によっているが,長期間無調整で使用できるように なり,かつ試験回路の完怖により,ほとんど専門的知識をもたなく ても,リレー式と同程度に容易に点検保守が行なえるようになった ので,山間の発電所にも安心して適用することができる｡ なお,集中制御方式の採用によりさらに大形高性能の装置と新し

い技術が要求されるが,これらについては,今後とも大いに努力し

ていきたい｡ 終わりに本装置の完成に関係さかた関西電力の関係各位に感謝の 意を表する次第である｡