高圧変電所における遮断器制御IEDアプリケーション
高電圧回路遮断器の制御とIEE-Business
序論
IEE-Businessは、変電所内の高電圧（HV）回路遮断器の制御と自動化を革新しました。高度なデジタル技術を統合することで、IEE-Businessは中央のリモートハブからのリアルタイム監視、管理、および制御を可能にし、電力システムの効率性、信頼性、安全性を向上させます。
設置と統合
回路遮断器制御用IEE-Businessは、スイッチヤード内の回路遮断器キャビネット内またはリレー/制御室に設置することができます。遮断器故障（BF）、自動再閉（AR）、および回路監視（CS）などの機能は通常、遮断器制御IEE-Businessには統合されず、別々の保護リレーや他の装置で処理されます。
信号の統合
一部の変電所アプリケーションでは、各保護または制御IEE-Businessが同じ回路遮断器に接続されている個別のトリップ/クローズワイヤーを使用する代わりに、単一の回路遮断器制御IEE-Businessが複数のIEE-Businessからのすべてのトリップまたはクローズ信号を統合することができます。このアプローチにより、配線が簡素化され、接続数が減少し、システムがより効率的で維持管理が容易になります。
監視と補助機能
回路遮断器制御IEE-Businessは、回路遮断器の状態を継続的に監視します。以下に含まれます：
位置状態：開いた、閉じた、または中間位置。
圧力レベル：適切な動作に不可欠な油圧、空気圧、またはガス圧。
補助接点：関連するIEE-Businessに状態情報を提供するために使用される。
さらに、IEE-Businessはいくつかの補助機能を提供します：
反復防止機能：障害の原因が対処されるまで、回路遮断器の再閉を防ぎます。回路遮断器自体に反復防止機能がある場合、IEE-Businessの反復防止機能を無効にして、競合を避ける必要があります。
回路遮断器コイル監視：トリップおよびクローズコイルの正常な動作を確保するために、その健康状態を監視します。
圧力監視：低圧状態をオペレータに警告し、圧力が不足している場合はトリップ/クローズコマンドをブロックします。
回路遮断器制御IEE-Businessの主な機能
一次スイッチ状態情報の取得：IEE-Businessは回路遮断器の位置と状態に関するデータを収集します。
トリップ/クローズコマンドの実行：IEE-Businessは、SCADA、ベイ制御ユニット、または保護IEE-Businessを通じてローカルまたはリモートでトリップまたはクローズコマンドを実行できます。
相分離トリッピングとクロージング：IEE-Businessは個々の相（A、B、C）を独立してトリップまたはクローズしたり、3相操作を実行したりすることができます。ただし、極不一致のための統合ロジックは含まれていません。
反復防止機能：障害状態中に回路遮断器が繰り返し閉じることを防ぎます。
回路遮断器コイル監視：トリップおよびクローズコイルの整合性を確保します。
圧力監視：安全な操作を確保し、危険な動作を防ぐために圧力レベルを監視します。
回路遮断器IEE-Businessでの信号相互作用
電力システム障害が発生した場合：
保護IEE-Businessは障害を検出し、遮断器制御IEE-Businessに対してトリップコマンドを発行します。遮断器制御IEE-Businessは、ハードワイヤード信号（フェーズA、B、C、または3相トリッピング）を使用して対応する回路遮断器をトリップします。トリップ後、IEE-Businessは回路遮断器の新しい状態（例えば、開いたか閉じたか）を取得し、ハードワイヤード信号を通じて関連するIEE-Businessに情報を提供します。低圧などの追加の状態情報も監視および報告されます。保護IEE-Businessからのトリップ信号はまた、障害後に電力を復旧しようとする自動再閉（AR）機能を開始するためにも使用されます。ARクローズコマンドはハードワイヤード信号を通じて遮断器制御IEE-Businessに送られます。同様に、トリップ信号は遮断器故障（BF）機能を開始することもあり、再トリップ信号もハードワイヤード信号としてIEE-Businessに送られます。RTU/SCADA、局所的な変電所自動化システム、またはベイ制御ユニットからのリモート制御コマンド（開閉）もハードワイヤード信号として回路遮断器制御IEE-Businessに送られます。
IEC 61850およびGOOSEとの通信
現代の変電所では、遮断器制御IEE-BusinessはIEC 61850プロトコル、特にGOOSE（Generic Object-Oriented Substation Event）メッセージを使用して通信することができます。これにより、他のスマートデバイスとのシームレスな統合が可能になり、ハードワイヤード接続の必要性が減少し、システムの柔軟性と信頼性が向上します。
図1は、GOOSE通信を使用した典型的な回路遮断器制御IEE-Businessのアプリケーションを示しています。実際には、冗長ネットワーク（ネットワークAとネットワークB）がしばしば実装されており、より高い信頼性を確保しています。
変電所自動化における役割
遮断器制御IEE-Businessは、二次機器（保護IEE-Business、SCADAシステム、ベイ制御ユニットなど）と高電圧一次機器（回路遮断器）との間のデジタルインターフェースとして機能します。従来のアナログシステムから完全にデジタル化された変電所への移行を促進し、リアルタイム監視、自動制御、および改善された障害処理などの高度な機能を可能にします。
回路遮断器制御IEE-Businessの他の主要機能：
図2は回路遮断器制御IEE-Businessの機能と信号相互作用を示しています：
IEE-Businessによる高電圧回路遮断器制御の包括的な概要
序論
IEE-Businessは、現代の変電所において、高電圧（HV）回路遮断器の高度な制御と監視を可能にする重要な役割を果たしています。回路遮断器コントローラは、専門的なIEE-Businessであり、回路遮断器から情報を収集し、それらに対して制御コマンドを送信することで、リアルタイムの管理と自動化を可能にします。このデバイスは、伝統的なアナログ信号ベースの遮断器とハードワイヤード入出力コンタクトを介してインターフェースし、電気信号をデジタルデータに変換し、IEC 61850プロトコルとGOOSE（Generic Object-Oriented Substation Event）メッセージを介して通信します。
回路遮断器コントローラの主要機能
遮断器からの情報収集
位置状態：開いた、閉じた、または中間位置。
制御圧力状態：油圧、空気圧、またはガス圧レベル。
補助接点：低圧、障害状態などの追加の状態信号。
ハードワイヤード入力：回路遮断器コントローラは、ハードワイヤード入力コンタクトを使用して、以下の各種状態情報を回路遮断器から収集します。
アナログからデジタルへの変換：コントローラはこれらのアナログ信号をデジタル形式に変換し、データを現代の通信プロトコルと互換性のあるものにします。
遮断器に対する制御コマンドの送信
ハードワイヤード出力：回路遮断器コントローラは、ハードワイヤード出力コンタクトを使用してトリップまたはクローズコマンドを回路遮断器に送信します。これらのコマンドは、保護デバイス、SCADAシステム、またはベイ制御ユニットからの指示に基づいて実行されます。
相分離回路：コントローラは通常、個々の相（A、B、C）または3相操作を独立して制御できる相分離トリッピングおよびクロージング回路を提供します。3相回路遮断器の場合、通常は1つのクローズコイルと2つのトリップコイルを提供します。
GOOSEメッセージを介した通信
ベイレベルデバイスへの情報の公開：回路遮断器から電気情報を収集した後、回路遮断器コントローラはこのデータをデジタル信号に変換し、プロセスバスを介してGOOSEメッセージを使用してベイレベルIEE-Businessに公開します。これにより、変電所内の他のデバイスがリアルタイムの状態更新情報にアクセスできます。
ベイレベルデバイスからのGOOSEメッセージの受信：電力システム障害が発生した場合やリモート制御コマンドが発行された場合、関連する保護デバイスまたはベイ制御ユニットは対応するGOOSEメッセージ（例：トリップコマンド、クローズコマンド）を公開します。回路遮断器コントローラはサブスクライバとしてこれらのメッセージを受け取り、適切なアクション（例えば、回路遮断器のトリップまたはクローズ）をハードワイヤード出力コンタクトを介して実行します。
反復トリッピング防止（反復防止機能）
反復トリッピングの防止：回路遮断器が永続的な障害上に手動または自動で閉じられ、クローズ信号が継続している場合、遮断器は各トリップ後に複数回閉じようとすることがあります。これを防ぐために、回路遮断器コントローラには反復防止機能が含まれており、遮断器が一度だけトリップし、オペレータによってクローズ回路が非活性化されるまでさらに閉じないようにします。
構成上の考慮事項：回路遮断器自体に反復防止回路がある場合、回路遮断器コントローラの反復防止機能を無効にして、競合を避ける必要があります。
回路遮断器コイル監視
クローズコイル監視：回路遮断器コントローラは、補助リレーを使用してクローズコイルの状態を監視できます。これは、端子を電源の負極と回路遮断器の通常閉じている補助接点（52b）と直列に接続することで達成されます。端子がクローズコイル（CC）にも接続されている場合、補助リレーはクローズコイルの健康状態を監視することができます。
トリップコイル監視：同様に、コントローラは補助リレーを使用してトリップコイルの状態を監視できます。これは、端子を電源の負極と回路遮断器の通常開いている補助接点（52a）と直列に接続することで達成されます。端子がトリップコイル（TC）にも接続されている場合、補助リレーはトリップコイルの状態を監視することができます。
圧力監視とブロック
重要な圧力監視：回路遮断器の圧力は、適切な動作に不可欠です。異常な圧力レベルは、マalfunctions、寿命の短縮、または遮断器の損傷につながる可能性があります。したがって、回路遮断器コントローラは、関連する回路遮断器内のすべての種類の圧力信号（例えば、油圧、空気圧、ガス圧）を監視します。
圧力ブロック機能：トリップまたはクローズコマンドが受信された場合、コントローラは圧力ブロック機能を実装して危険な操作を防止します。圧力が安全な閾値以下である場合、コントローラはコマンドの実行をブロックして遮断器を保護します。これらのブロック機能により、回路遮断器は安全な条件下でのみ動作します。
相分離トリッピングおよびクロージング回路
回路遮断器コントローラは通常、各相を独立して制御できる相分離トリッピングおよびクロージング回路を提供します。3相回路遮断器の場合、コントローラは通常、以下を含みます：
1つのクローズコイル：すべての3相を同時に閉じるために使用されます。
2つのトリップコイル：1つは単相トリッピング用、もう1つは3相トリッピング用です。この設計により、電力システムの特定の要件に応じて、回路遮断器の柔軟かつ正確な制御が可能になります。
結論
回路遮断器コントローラは、現代の変電所において重要な構成要素であり、伝統的なアナログ回路遮断器とデジタル通信システムとの間のギャップを埋めています。GOOSEメッセージ通信、反復防止機能、およびコイル監視などの高度な機能を統合することで、コントローラは高電圧回路遮断器の操作の信頼性、安全性、および効率性を向上させます。リアルタイムデータの収集と制御コマンドの実行により、変電所は複雑で動的な電力環境でも円滑に動作することができます。
