北海道電力（株）向け札幌北系統制御所システム

北海道電力（株）向け 札幌北系統制御所システム
Sapporo Kita Regional Control Center of Hokkaido Electric Power Co., Inc.
田嶋 真一
工藤 晴夫
西野 政邦
■ TAJIMA Shinichi
■ KUDO Haruo
■ NISHINO Masakuni
電力系統の大規模化，複雑化に伴い，電力系統を安定かつ経済的に運用するための系統運用業務はますます高度化し
ている。これに伴い高性能計算機を用いた電力系統監視制御システムの担う役割も大きくなっており，システムが停止
して大規模な停電が発生すると社会に及ぼす影響は計り知れないものがある。このような状況から，地震やビル火災な
どのシステム被災時に対処するため，バックアップシステムが重要視されつつある。
2002 年 3 月に運用を開始した札幌北系統制御所は，隣接する札幌系統制御所（1997 年 3 月運用開始）との間で，
どちらか一方が被災した場合に備え，もう一方の系統制御所で電力系統の監視制御を可能とする独自のバックアップ機
能を装備している。
With the increasing complexity of electric power systems accompanying the rapid growth in power demand, supervisory control and data acquisition
(SCADA) systems are constantly required to play a more and more significant role with more advanced technologies. The Sapporo Kita Regional Control
Center of Hokkaido Electric Power Co., Inc. was put into operation in March 2002. The system was designed to provide a mutual backup capability
between this center and the Sapporo Regional Control Center, which commenced operation in March 1997.
の二重化では，地震やビル火災に被災した場合に障害が同
1 まえがき
時に発生し，どちらも使用できなくなる可能性が高いことか
これまで北海道電力（株）では，中央給電指令所と制御所
を図１のように階層的に配置し，電力系統の監視制御を行っ
ら，それぞれの制御所の機能をバックアップするシステムを
遠隔地に設置する計画が進められるようになった。
ている。それぞれの制御所に設置された電力系統監視制御
このような背景のなか，180 万都市札幌を中心とした札幌
システムは，監視制御用計算機など主要機器を二重化し高
支店管轄の札幌北系統制御所をリプレースするにあたり，隣
い信頼性を確保している。しかし，同一の建物内での機器
接する札幌系統制御所システムとの相互バックアップ機能を
備えた系統制御所自動化システムを開発した。
・周波数調整
・187 kV以上の電圧調整
・火力発電所，原子力発
電所への運転指令
・系統制御所への操作指令
中央給電指令所
2 システム構成
今回新設した札幌北系統制御所システム及び 97 年に運用
（今回リプレース）
函館
系統制御所
室蘭
系統制御所
札幌
系統制御所
旭川
系統制御所
札幌北
系統制御所
釧路
系統制御所
・水力発電所の運転計画
作成
・110 kV以下の電圧調整
・発電所，変電所の監視
と操作
・集中制御所への操作指令
を開始している札幌系統制御所システムの構成を図２に示す。
札幌北系統制御所では，監視制御サーバにリアルタイムプ
ロセッシングサーバを二重化構成で用い，メンテナンス，通信
制御，系統計画・解析計算の各分散サーバは，汎用 EWS を
適用している。また，クライアントについては EWS に信頼性を
北見
集中制御所
帯広
集中制御所
・110 kV以下の電圧調整
・発電所，変電所の監視
と操作
図１．北海道電力（株）における制御所の階層構成−各支店ごとに電
力系統の監視制御を行っている。
Composition of control center hierarchy of Hokkaido Electric
Power Co., Inc.
付加するため RAS（Reliability Availability Serviceability）
機 能 を 強 化して 適 用して い る。また 操 作 卓 や 訓 練 卓 は
1EWS 2 モニタ化し，監視制御装置やメンテナンスサーバな
ど主要な装置は RAID（Redundant Arrays of Inexpensive
Disks）ディスク装置の適用による信頼性とメンテナンス性の
向上，LAN の 100 Mbps 化を行っている
（図３）。
56
東芝レビュー Vol.５
７No.８（２００２）
メンテナンスLAN
札幌系統制御所システム
CR39 CR40 CR37 CR38 CR35 CR36 CR33 CR34
操作卓4
操作卓3
操作卓2
メンテナンスLAN
メンテナンス メンテナンス
サーバ2 サーバ1
操作卓1
メンテナンス
サーバ1
札幌北系統制御所システム
日勤室
メンテナンス CR01 CR02 CR03 CR04 CR05 CR06 CR07 CR08
サーバ2
操作卓 1
操作卓 2
操作卓 3
操作卓 4
CR09 CR10
日勤卓
OA/EA-LAN
GW
システムLAN
クライアント
EWS ×11 ISC
サーバ2
サーバ
ISC
プリント プリント
サーバ1 サーバ2 サーバ1
メンテ室
プリント プリント 監視配信 監視配信
サーバ1 サーバ2 DBサーバ1 DBサーバ2
訓練室
CR43 CR44
CR49 CR50
メンテ卓
訓練卓 3
訓練卓 2
日勤卓
中給 BU
サーバ
試験
サーバ
CR41 CR42
GW
監視制御 監視制御
サーバB サーバA
CR47 CR48 CR45 CR46
訓練卓 1
監視制御 監視制御
サーバA サーバB
ALDS-LAN
TC-LAN
メンテ室
訓練室
CR11 CR12
CR13 CR14 CR15 CR16 CR17 CR18
メンテ卓
情報配信
WWWサーバ1
訓練卓 1
情報配信
WWWサーバ2
TCM-TEST
訓練卓 2
試験
サーバ
訓練卓 3
TC-LAN
TC-TEST
全社企業高度化LAN
CDT
KDC-B
総合監視盤
（訓練室）
KDC-A
DNC-B
DNC-A
TEST
LAN
FEP-B
FEP-A
FEP-A
DNC-A
FEP-B
TC-LAN
総合監視盤
（制御室）
TCM-BU
EWS
サーバ
プロセス LAN
GW
GW
TEST
LAN
一
般
論
文
DNC-B
TC-LAN
TCM-B
TCM-A
TCM-A
TCM-B
KDC-A
総合監視盤
（制御室）
KDC-B
総合監視盤
（訓練室）
TCM-BU
System-Link
100 Mbps（FDDI）
ISC
：Information Service Controller
CR
：クライアント
ALDS
：中給BUシステム
TC-LAN ：TeleControl unit-LAN
TCM
：TeleControl unit Master
TCM-TEST：試験サーバ用TCM
CDT
：Cyclic Digital Telemeter
TEST-LAN：試験サーバ用LAN
KDC
：総合監視盤コントローラ
GW
：ゲートウェイ
DNC
：給電情報集配信装置
FDDI
：Fiber Distributed Data Interface
OA/EA
：オフィスオートメーション
／エンジニアリングオートメーション
BU ：バックアップ
EWS：エンジニアリングワークステーション
図２．システム構成−札幌系統制御所システムと札幌北系統制御所システムが光ケーブルで接続されている。
System configuration
宅勤務情報の管理，電話・ファクシミリ
（FAX）連携機能など，
監視制御サーバと高度に連携した情報配信機能を搭載して
いる。
基本的な配信方式としては，図４に示すように，監視制御
サーバから定周期又は更新時に配信される各種情報を，情
報配信データベース
（DB）サーバに保存し，WWW ブラウザ
からの要求に応じ，情報配信 WWW サーバ上のアプリケー
ションが情報配信 DB サーバのデータを検索し，データを
HTML（HyperText Markup Language）へ加工して配信す
る方式である。この情報配信機能では，WWW 端末，音声
装置などの配信メディアに対する情報配信サービスを行う。
図３．札幌北系統制御所−札幌支店管内の電力系統の監視制御を行っ
ている。
Sapporo Kita Regional Control Center
また，北海道電力（株）社内ネットワークに接続された WWW
端末であれば参照可能であるが，情報の種類によって系統
運用・計画業務従事者にのみ必要な情報は，パスワード認証
により一般従事者には参照不可能とし，情報の管理を行って
3 情報配信機能概要
このシステムには，北海道電力（株）内のネットワークに接
いる。
4 系統制御所間相互バックアップ機能の概念
続された WWW（World Wide Web）ブラウザ搭載のパソコ
ンを対象とした平常時や事故時の給電情報の配信機能や在
北海道電力（株）向け 札幌北系統制御所システム
札幌北系統制御所システムと札幌系統制御所システムは，
57
れた二重化システムの LAN 間をシングルモードの光ケーブ
情報配信WWWサーバ
情報配信DBサーバ
IIS
URL（HTTP，FTP）
ORACLE
RDBMS
データ
（注1）
ASP
サーバスクリプト
（大部分の画面）
システムLAN
TCP/IP，UDP/IP
ORACLEデータ
（TM：3秒周期
CGI
直接アクセス
SV：更新時）
（EXCEL，VBアプリ） URL（HTTP）
ODBC
ドライバ
TCP/IP
（PDP画面：3秒周期，
マルチTM，水系TM，
ダイナミックGIF生成
ダム情報）
（チャート画面：60秒周期，
TMチャート，ラインロス着雪，
気象チャート）
Visual Basic（注5）
（ActiveX（注6））
（Internet Explorer（注3）
（注4）
or Netscape ）
WWWブラウザ
（Internet Explorer4.01）
PDP表示装置
PDP
DESKTOP On Call
URL（HTTP）
IIS
：Internet Information Server
URL ：Uniform Resource Locator
HTTP ：HyperText Transfer Protocol
FTP ：File Tranfer Protocol
TCP/IP ：Transmission Control Protocol/Internet Protocol
UDP/IP：User Diagram Protocol/IP
とマンマシン装置活用バックアップ形態という二つの形態が
あり，このほかに運用形態とは無関係に活用できる機能とし
て，データ中継装置チャネルバックアップという機能がある。
5 相互バックアップの構成
5.1
平常運用
相互バックアップの運用形態を図６に示す。
リモート
コントロール
支援端末
性を確保するものである。
バックアップ形態としては，フルシステムバックアップ形態
TOSCAN2100TM
データ管理
データ
Oracle
Net 8 CGI
ASP
クライアントスクリプト，
（注2）
（HTML，
JavaTM ，
JavaTMScript，
JPEG，
GIFなど
大部分の画面）
WWWブラウザ
ルで結合し，四重化システムと見立てることで総合的な信頼
監視制御サーバ
Oracle
Net 8
ODBC
ドライバ
情報配信LAN
定周期（1分）等価
及び更新時等価
札幌北系統制御所と札幌系統制御所は，それぞれ札幌支
店内の約半数の電気所を管轄している。平常運用時，各々
TM ：TeleMeter
SV ：Super Vision
JPEG：Joint Photographic Experts Group
ASP ：Active Server Pages
PDP ：Plasma Display Panel
CGI ：Common Gateway Interface
のシステムは独立に自システムの管轄する電気所に対して監
視制御を行い，バックアップ対象となる相手システムの管轄
する電気所は監視するのみで，制御は行わない。
5.2
図４．情報配信機能構成−各種給電情報の配信を行っている。
Composition of information distribution functions
フルシステムバックアップ形態
火災や地震などにより，一方のシステムが壊滅的な打撃を
受けた場合を想定したバックアップ形態である。
監視制御サーバ，前処理装置（FEP），データ中継装置，操
作卓などマンマシン装置を含めいっさいの機器が使用でき
データ中継装置-A
FEP-A
監視制御サーバA
データ中継装置-B
FEP-B
監視制御サーバB
なくなった場合，運転員は健全な系統制御所側の訓練室へ
二重化での信頼性概念
System-Link
札幌系統制御所システム （100 Mbps） 札幌北系統制御所システム
…
システム-LAN（100 Mbps）マンマシン装置
マンマシン装置 … システム-LAN（100 Mbps）
プロセス-LAN（100 Mbps）監視制御サーバ
監視制御サーバ
プロセス-LAN（100 Mbps）
FEP
TC-LAN（10 Mbps）
（a）系制
FEP-A
監視制御サーバA
データ中継装置-A
FEP-B
監視制御サーバB
TC-LAN（10 Mbps）
FEP
データ中継装置-BU
データ中継装置-A B （北系バックアップ用）
データ中継装置-B
FEP-A
監視制御サーバA
FEP-B
監視制御サーバB
データ中継装置-BU
電気所
データ中継装置-BU
B
（札系バックアップ用） データ中継装置-A
…
電気所
札幌系制管轄
…
札幌北系制管轄
（b）系制
（a）フルシステムバックアップ形態
二重化×2での信頼性概念
System-Link
図５．相互バックアップ信頼性概念−二重化×2とすることで信頼性の
向上を図っている。
札幌系統制御所システム （100 Mbps） 札幌北系統制御所システム
システム-LAN（100 Mbps）マンマシン装置
…
マンマシン装置 … システム-LAN（100 Mbps）
Mutual backup reliability concept
プロセス-LAN（100 Mbps）監視制御サーバ
TC-LAN（10 Mbps）
それぞれ独立した二重化システムである。系統制御所間相
FEP
データ中継装置-BU
データ中継装置-A B （北系バックアップ用）
監視制御サーバ
プロセス-LAN（100 Mbps）
FEP
TC-LAN（10 Mbps）
データ中継装置-BU
B
（札系バックアップ用） データ中継装置-A
互バックアップは図５に示すとおり，これら遠隔地に設置さ
（注 1） ORACLE 及びその他の Oracle を含む商標は，Oracle Corporation
の商標又は登録商標。
（注 2） Java 及びその他の Java を含む商標は，米国 SunMicrosystems
社の商標。
（注 3）
，
（注 5）
，
（注 6） Internet Explorer，Visual Basic，ActiveX は，
米国 Microsoft Corporation の米国及びその他の国における登録
商標。
（注 4） Netscape は，Netscape Communications 社の商標。
58
電気所
…
電気所
札幌系制管轄
…
札幌北系制管轄
（b）マンマシン装置活用バックアップ形態
図６．相互バックアップ運用形態−札幌北系統制御所で異常が起きた
場合，札幌系統制御所がバックアップする。
Form of mutual backup operations
東芝レビュー Vol.５
７No.８（２００２）
移動し，総合監視盤や操作卓など操作機器が同一である訓
保守性，拡張性の向上も期待でき，今後の電力系統監視制
練用のマンマシン装置を用い，通常運用時とまったく同様の
御システムの発展に寄与すると考える。
監視制御を長期間にわたって行うことができる。
5.3
マンマシン装置活用バックアップ形態
7 あとがき
システム障害などにより，オンライン業務を実行する監視
制御サーバ及び FEP がすべて一時的に停止したような場合
を想定した形態である。
オープンアーキテクチャをベースとした電力系統監視制御
システム向けの応用技術として開発した，系統制御所間相互
障害の発生した系統制御所側の総合監視盤，操作卓など
バックアップ機能について述べた。
のマンマシン装置及びデータ中継装置がバックアップを行う
この技術は，電力系統監視制御システムの信頼性を大幅
健全な系統制御所側の監視制御サーバ，FEP と 100 Mbps
に向上させるものであり，97 年 3 月に運用を開始した札幌系
の光ケーブルで接続されるため，運転員は別の場所へ移動
統制御所システムに適用し，今回札幌北系統制御所システム
することもなく，通常運用とまったく同じ監視制御を行うこと
が運用開始したことにより，すべての機能検証を完了するこ
ができる。
とができた。
5.4
データ中継装置チャネルバックアップ機能
データ中継装置は，対向する電気所の遠方監視制御装置
また，情報配信機能については，北海道電力（株）内の各
部署に系統制御所の各種情報を提供できるようになった。
と結合し，監視制御情報の送受信を行う装置である。この
システムでは，システム内に二重化構成の自管轄用のデータ
謝 辞
中継装置（A 系，B 系）のほかに，相手管轄バックアップ用の
このシステムの開発にあたり，ご支援，ご協力，ご指導い
データ中継装置（BU 系）
を設け，上記三つの形態にかかわら
ただいた北海道電力（株）の関係各位に深く感謝の意を表し
ず，伝送系の異常検出時に対向先チャネル単位のバックアッ
ます。
プを可能としている。
文 献
各チャネルごとの伝送形態を図７に示す。
Tsuruma,T., et al. "NEW SCADA SYSTEM BASED ON OPEN-DISTRIBUTED ARCHITECTURE", CIGRE, Symposium Helsinki, 600-11, 1995-8.
三輪修也，ほか．北海道電力（株）札幌西系統制御所システムのバックアッ
System-Link
札幌系統制御所システム （100 Mbps） 札幌北系統制御所システム
システム- LAN（100 Mbps）
プロセス- LAN（100 Mbps）
TC-LAN（10 Mbps）
マンマシン装置 …
マンマシン装置 …
監視制御サーバ
監視制御サーバ
FEP
FEP
データ中継装置-BU
データ中継装置-A B （北系バックアップ用）
電気所
札幌系制管轄
…
プ技術．東芝レビュー．52，10，1997，p63 − 66
システム- LAN（100 Mbps）
プロセス- LAN（100 Mbps）
TC-LAN（10 Mbps）
データ中継装置-BU
B
（札系バックアップ用） データ中継装置-A
電気所
…
札幌北系制管轄
田嶋 真一 TAJIMA Shinichi
図７．データ中継装置チャネルバックアップ用伝送形態−札幌北系統
制御所のデータ中継装置が故障した場合，札幌系統制御所でバックアッ
プする。
Form of transmission for data relay equipment channel backup
電力システム社 電力事業部 電力システムソリューションセ
ンター主務。電力系統用監視制御システムのシステム設計及
び開発業務に従事。
Power Systems & Services Div.
工藤 晴夫 KUDO Haruo
6 系統制御所間相互バックアップ技術の発展性
ここで紹介した系統制御所間相互バックアップは，バック
電力システム社 府中電力システム工場 電力計算機システ
ム部主務。電力系統用監視制御システムのシステム設計及
び開発業務に従事。
Fuchu Operations − Power Systems
アップ体制の強化による電力系統監視制御システムの信頼性
西野 政邦 NISHINO Masakuni
向上を図る技術である。更に，このシステム連系技術の応用
電力システム社 電力事業部 電力システムソリューションセ
ンター。電力系統用監視制御システムのシステム設計及び開
発業務に従事。
Power Systems & Services Div.
として，マンマシン装置と監視制御サーバを離れた場所（地
域）に分離構築することができるため，信頼性向上のほか，
北海道電力（株）向け 札幌北系統制御所システム
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一
般
論
文