目指せ!電気主任技術者~解説ノート~

第一種電気主任技術者の免状保有者がまとめた電気主任技術者試験の解説ノートです。

IEC 61850

IEC 61850 とは,保護制御・自動化システムを対象とした国際規格である。

IEC 61850 が制定された当初*1は,変電所構内のみを適用対象としていたが,現在は電力流通分野全体に拡張されている。

システムの相互運用性確保を目的とし,保護制御・自動化システムの構築と運用に利用される通信方式及び情報モデルを標準化することで,マルチベンダ化およびシステム構築・保守における省力化を促進している。

IEC 61850 規格の概要

IEC 61850 は,IEC*2 の技術専門委員会 (TC : Technical Committee) である TC57 によって策定された国際標準であり,電力設備自動化に必要な通信ネットワークとシステムについて規定している。

IEC 61850 は複数の Part で構成され,国際規格,技術仕様書,および,技術報告書に分類される。

  • 国際規格 (IS : International Standard)
  • 技術仕様書 (TS : Technical Specification)
  • 技術報告書 (TR : Technical Report)

IEC 61850 は,SAS (Substation Automation System) 内の異なるベンダ IED (Intelligent Electronic Device) 間の相互接続を可能するため,機能(アプリケーション)と,通信方式を分離した規格となっている。

アプリケーションは通信データと通信サービスを標準化し,通信方式は既存のオープンなプロトコル(IEC,IEEE,ISO,OSI 等)を最大限適用することを基本的な考え方としている。

IEC 61850 を国内に適用することで,保護制御・自動化システムに求められる機能が合理的かつ高度に実現可能となる。

Part 1 規格の概要

IEC 61850 規格の概要として,目的,歴史,特徴,コンセプト,システム全体概要などが説明されている。

Part 2 用語

IEC 61850 や海外の変電所監視制御システムにおいて使用されている用語が説明されている。

Part 3 一般要求仕様

次の事項に関する要件が定義されている。

  • 品質要求(信頼性,可用性,保守性,セキュリティ,データ完全性)
  • 耐環境性能(温度,湿度,気圧,機械的・振動的条件,汚損・腐食,EMI (Electromagnetic Interference) 耐性,EMI 放射)
  • 電源(定格電圧,電圧変動範囲,電圧瞬断,電圧品質)

Part 4 システム・プロジェクト管理

変電所監視制御システムのシステム管理,プロジェクト管理に関わる以下の事項について規定されている。

  • エンジニアリングプロセスとサポートツール
  • システムライフサイクル
  • 開発から廃形・運用停止に至るまでの品質保証

Part 5 通信要求仕様

IEC 61850 における情報のモデリングアプローチを説明し,概念的な内容となっている。

Part 6 変電所構成言語

変電所監視制御システムの構成や装置機能を記述するための言語として,変電所構成言語 (SCL) を規定している。

SCL は XML (Extensible Markup Language) に基づいており,以下について記述するものである。

  • 変電所構成:系統・機器構成,装置構成
  • 通信システム構成:装置間の通信接続関係
  • 装置構成:論理ノード構成,通信メッセージ

Part 7 基本通信構成

情報モデル(論理ノードと通信サービス)を規定している。

Part 5 で説明されている概念モデルに基づき,実際に適用される実装モデルを規定している。

Part 8 特定通信サービスマッピング (SCSM)

MMS*3 およびイーサネットへのマッピングについて規定している。

Part 9 特定通信サービスマッピング (SCSM)

サンプル値伝送(1 対 1 伝送,プロセスバス)について規定している。

Part 10 適合性試験

規格との適合性試験の標準手法を規定している。

IEC 61850 のメリット

IEC 61850 を適用することで,以下のメリットが期待できる。

  • ユーザは特定メーカへの依存を解消できる
  • メーカはユーザ毎に対応していた製品設計・製造の合理化を図ることができる
  • データ利活用の基盤になりうる
  • 系統安定化システムへの応用が期待できる
  • メタルケーブルの削減ができる

メタルケーブルが削減できる理由

IEC 61850 のうちプロセスバス IED と機器近傍に設置する MU (Merging Unit) を適用することで,機器と保護制御装置との間をメタルケーブルから光ケーブル等の通信ケーブルに置き換えることができる。

参考文献

  • 変電所監視制御システム技術調査専門委員会編,「変電所監視制御システム技術」,電気学会技術報告,第 1203 号,2010年10月
  • 電気学会 電力・エネルギー 用語解説 第133回テーマ:国際標準 IEC 61850 規格

www.iee.jp

IEC 61850 を理解するために

IEC 61850 の解説,変電所自動化システムの実態,課題,将来動向をまとめた「IEC 61850 を適用した電力ネットワーク ースマートグリッドを支える変電所自動化システム―」(2020年6月18日発行)*4がお勧めである。

電力業界の専門技術者だけではなく,学生にも理解しやすくまとめられている。

  1. 序章
  2. 変電所保護制御システム標準 IEC 61850 ① ―― 概要と論理ノード
  3. 変電所保護制御システム標準 IEC 61850 ② ―― 通信サービスとセキュリティ
  4. 保護制御ユニット (IED) とエンジニアリングツール
  5. SCADA
  6. IEC 61850 適用保護制御システム構築のケーススタディ
  7. 電力ネットワークにおける保護制御システムの今後

 

*1:1990 年代以降,LSI やマイクロプロセッサの技術進展に伴い,海外を中心に保護・監視制御の機能を搭載する装置のディジタル化と SAS(Substation Automation System : 変電所自動化システム)の適用が拡大している。

*2:International Electrotechnical Commission

*3:Manufacturing Message Specification

*4:著者は中部電力パワーグリッドの天雨 徹,産業技術総合研究所の田中 立二,電力中央研究所の大谷 哲夫である。