電子式電流変換器二次回路の原理的な故障とオンライン診断
1 電子電流変換器の原理と役割
1.1 ECTの動作原理
電子電流変換器（ECT）は、安全な電力システム運転を管理するための重要な装置であり、大きな電流を測定および制御に適した小さな電流信号に変換します。従来の変圧器（一次巻線と二次巻線間の直接的な磁場相互作用に依存）とは異なり、ECTはセンサー（例えばホール効果センサー）を使用して、一次巻線からの磁場変化を検出します。これらのセンサーは、一次電流に比例するアナログ信号を出力し、電子回路処理（増幅、フィルタリング、またはデジタル化）を行います。現代のECTはしばしば保護、計測、制御システムで直接使用できるデジタル信号を出力します。ECTは、精度、ダイナミックレンジ、応答速度において従来の電磁誘導変圧器を上回り、さらに小型軽量であり、高度なデータ処理/通信を可能にします。
1.2 ECTの電力システムにおける役割
ECTは、電力システムの監視、制御、保護（例えば過負荷やショートサーキットの防止など）に不可欠な高精度な電流測定を提供します。これにより設備や人的安全が確保され、停電も減少します。計測や請求では、ECTの正確さにより高電圧・大電流線路での公平な電力価格設定が可能となります。正確なデータはまた、システム効率と安定性の最適化にも貢献します。
1.3 二次回路構造
ECTの二次回路（コアコンポーネント）には、センサー（例えばホール効果）、信号処理回路、アナログ-デジタル変換器（ADC）、通信インターフェースが含まれます。これらのコンポーネントは協調して正確な信号の取得と伝送を行います。現代のECTはパフォーマンスや故障の監視を行う自己診断機能を特徴としており、スマートな電力システムの要求に対応しています。
2 ECTの二次回路障害の種類
2.1 開路障害
断線、緩んだ接続部、絶縁劣化によって引き起こされる開路障害は、電流の流れを中断し、異常な（例えばゼロまたは低い）測定値を生じさせます。これは誤った保護や制御アクションを引き起こすリスクがあり、システムの安全性を脅かします。
2.2 短絡障害
予期しない導体接続（例えば絶縁破損）によって急激な電流スパイクが発生する短絡障害は、機器の過熱や火災のリスクがあります。これらはシステムを不安定化させ、デバイスの損傷や保護機能の誤作動を引き起こす可能性があります。
2.3 接地障害
不適切な二次回路接地（例えば絶縁破損）によって生じる接地障害は、電流経路を変更し、測定誤差、保護機能の誤作動、または感電（メンテナンス中に危険）を引き起こします。
2.4 過負荷障害
設計容量を超える電流（例えばシステム異常による）が原因となる過負荷障害は、コンポーネントの過熱、絶縁劣化、または機器の焼損を引き起こします。電流や温度監視により識別され、長期的なシステム損傷のリスクがあります。
2.5 電気ノイズ干渉
外部または内部源（例えばEMI、RFI）からのノイズは、信号を歪ませ、測定誤差や保護システムの誤作動（例えば不要なシャットダウン）を引き起こします。
2.6 温度影響による障害
極端な温度は性能を乱します：高温は半導体や絶縁材を劣化させ（短絡リスクを増加させる）、低温はコンポーネントを損傷させます。これにより測定誤差や保護機能の失敗が生じます。
2.7 腐食/劣化による障害
環境要因（例えば湿度、化学物質）による徐々のコンポーネント劣化（ワイヤー、絶縁材）は、電気性能を低下させ、短絡や接地障害のリスクを増加させます。
3 ECT二次回路障害のオンライン診断方法
3.1 信号取得
センサー（例えばホール効果センサー/電流変換器）とADCに依存しています。ホール効果センサーは非侵襲的に電流を測定し、安全性と精度を確保します。ADCはアナログ信号をデジタル形式に変換します。高速ADCは微妙な信号変化を捉え、迅速な障害検出を可能にします。
3.2 時間領域解析
波形および統計解析が含まれます。波形解析は不規則性（例えば非対称性/スパイク、コンポーネント障害を示す）をチェックします。統計解析（例えば平均/標準偏差）は信号の安定性/分布を識別し、障害による変動をフラグ付けします。
3.3 モデルベースの障害検出
閾値検出は、事前設定された限界に基づいて異常信号に対する警報をトリガーします（歴史データ/専門知識に基づく）。モデル比較（高度）はリアルタイムデータを「健全」なシステムモデルと比較し、正確な障害診断のために偏差を検出します。
3.4 知識ベースの障害位置特定
故障ツリー分析（FTA）は、階層的な部分障害解析を通じて根本原因を特定するための障害論理をマッピングします。エキスパートシステム（人間の専門知識をシミュレート）は、ルール（歴史データ/過去の知識）を使用して正確な障害位置特定を行い、複雑なシナリオに対応します。
3.5 熱画像監視
赤外線熱像カメラは、ECTの過負荷や絶縁劣化などの異常熱を検出します。非侵襲的かつリアルタイムで、操作を中断することなく安全な障害診断を可能にします。他の方法と組み合わせることで、非温度関連の障害などの制約を補完し、精度を向上させます。
重要事項
ECTは従来の変圧器よりも優れた利点を持っていますが、二次回路障害（例えば開路/短絡、ノイズ）に直面しています。オンライン診断（信号取得、時間領域解析、モデルベース/知識ベース手法、熱画像）により、信頼性のある動作が保証され、現代の電力システムの要求に対応します。
