変電所二次設備の継電保護回路における隠れた故障の自動検出方法に関する研究

I. はじめに

変電所の保護継電器の二次回路の異常動作状態は、全体的な電力システムに大きな影響を与えます。一方、保護継電器の二次回路は電力システムの重要な構成要素であり、その主な機能は電力システムの安定した動作を確保することです。二次回路の動作状態が異常になると、電力システムの安定性が低下し、障害発生の可能性が高まります。

さらに、保護継電器の二次回路の異常は、保護装置の誤作動や動作不能を引き起こす可能性があり、電力システムの安全性を脅かします。例えば、線路で短絡障害が発生した場合、保護継電器の二次回路の異常により保護装置が故障線路を適時に切断できなければ、設備の損傷や火災などのより深刻な結果につながる可能性があります。したがって、回路内の隠れた障害を効果的に検出することは非常に重要です。

夏通照らは、多パラメータ情報に基づく変電所保護継電器の二次回路の隠れた障害検出方法を提案しました。複数のパラメータ情報を収集することで、保護継電器の二次回路の動作状態を総合的に分析し、より正確に隠れた障害を検出し、障害検出の精度と信頼性を向上させることができます。これにより、潜在的な安全上の危険をタイムリーに特定し解決することが可能になります。ただし、この方法はデータ処理の複雑さと計算量を一定程度増加させます。

楊宇涵は、PLC技術に基づく変電所保護継電器の二次回路の障害検出方法を提案しました。PLC技術の柔軟なプログラミング、高い信頼性、および強力な拡張性を利用することで、障害検出の自動化レベルと知能度を向上させ、二次回路の動作状態をリアルタイムで監視することができます。これは電力システムの安全性と安定性の向上に良い適用効果があります。ただし、実際の適用段階では、PLC技術は対応するハードウェアとソフトウェアのサポートを必要とし、電力システムのコストと複雑さを増加させます。

以上を踏まえ、本論文では、変電所の二次設備の保護継電器回路における隠れた障害の自動検出方法に関する研究を行い、比較試験環境下で設計された検出方法の性能を分析・検証します。

II. 保護継電器の二次回路の隠れた障害の自動検出方式の設計
2.1 保護継電器の二次回路の障害関連領域の分析

保護継電器の二次回路の状態問題に対処する過程において、異なるコンポーネント間には相互関係があるため[3]、隠れた障害が存在する場合、対応するマクロスコピックな表現は特定の障害位置に限定されません。この点について、本論文ではまず、保護継電器の二次回路の障害関連領域を分析します[4]。適切な関数を確立することで、元の障害検出問題を目的関数の最適適合関数の計算問題に変換します。このようにして、保護継電器の二次回路の実際の動作情報に基づいて、二次回路の状態を評価することができます。

具体的な保護継電器の二次回路の障害関連領域については、保護継電器の二次回路の実際の動作情報と期待値との類似性を測定基準とします。回路内の全電流を計算する際に、回路内のすべてのブランチ電流を合計する必要がある場合、その合計の上限と下限はブランチ電流の数に対応します。上記の方法により、保護継電器の二次回路の障害関連領域の分析を実現し、後続の隠れた障害検出の実施基盤を提供します。

2.2 保護継電器の二次回路の隠れた障害の検出

表1. さまざまな程度の回路障害基準の特性値電流値の出力結果比較表

I. 試験結果の分析

表1に示す試験結果から、3つの異なる検出方法の中で、文献[1]で提案された多パラメータ情報に基づく変電所保護継電器の二次回路の隠れた障害検出方法は、高程度の障害状態の検出において優れた性能を示しています。測定回路の総合誤差度が10.0%未満の場合、回路障害基準の特性値の出力結果は著しく低くなるため、実際の障害判定には一定の欠点があります。

文献[2]で提案されたPLC技術に基づく変電所保護継電器の二次回路の障害検出方法では、全体的な回路障害基準の特性値の出力結果は比較的安定していますが、全体的な値には改善の余地があります。

対照的に、本論文で設計された検出方法では、回路障害基準の特性値の出力結果は常に0.12 A以上であり、最大値は0.22 Aを超えています。これにより、二次設備の保護継電器回路の隠れた障害状態を効果的に反映することができます。制御群と比較して、安定性と適応性において明確な利点を示しています。

設計された検出方法の性能を分析するために、PSCAD/EMTDCで変電所の二次設備の保護継電器回路のモデルを構築しました。具体的な設定段階では、実際の保護タイプ、電気部品モデル、および動作パラメータ設定を十分に考慮しました。

II. 応用試験
2.1 試験準備

典型的な送電線路を基に、距離保護を設定し、二次設備の保護継電器回路として使用しました。具体的な動作パラメータ設定としては、インピーダンス範囲を線路インピーダンスの80% - 120%に設定しました；遅延時間は0.1 s、動作時間は0.02 sでした；動作特性には四角形特性を採用し、保護範囲内で障害が発生した場合に確実に動作し、保護範囲外で障害が発生した場合に確実に非動作することを確保しました；電圧が定格電圧の80%未満の場合、保護は遮断され、過小な電圧での誤動作を防止します。CTの変比は1000:1、定格電流は1.0 Aに設定されました。PTの変比は10000:1、定格電圧は100 kVに設定されました。フィルタ設定に関しては、ローパスフィルタを使用し、カットオフ周波数を500 Hzに設定して、高周波ノイズによる保護への影響を減らしました。

2.2 試験計画

上記の試験環境を基に、文献[1]で提案された多パラメータ情報に基づく変電所保護継電器の二次回路の隠れた障害検出方法と、文献[2]で提案されたPLC技術に基づく変電所保護継電器の二次回路の障害検出方法を制御群として試験しました。3つの異なる方法の検出結果を同じ動作条件下で試験しました。

具体的な試験動作条件としては、CTが配置されているブランチの電流測定回路を障害位置とし、CTが配置されているブランチの測定回路の総合誤差度を-15%、-10%、-5%、+5%、+10%、および+15%にそれぞれ設定しました。これを基に、異なる検出方法によって出力される障害電流測定回路ブランチの障害基準の特性値の分布をそれぞれ統計しました。

2.3 試験結果と分析

異なる検出方法による異なる程度の回路障害基準の特性値の電流値の出力結果をそれぞれ統計し、具体的なデータ結果は表1に示されています。

III. 結論

保護継電器の二次回路の異常は、電力システムのエネルギー損失増加の最も直接的な要因の一つです。二次回路の電流変換器または電圧変換器に障害が発生すると、測定誤差が発生し、電気料金精算の正確性に影響を与えます。

本論文では、変電所の二次設備の保護継電器回路における隠れた障害の自動検出方法に関する研究を提案し、異なる程度の二次回路の正確な検出を効果的に実現し、良好な実用的応用価値があります。本論文における二次設備の保護継電器回路の障害検出方法の研究と設計により、実際の変電所の安全管理に貴重な参考となることが期待されます。

2.1節で構築した保護継電器の二次回路の障害関連領域の適合関数を組み合わせて、具体的な障害検出プロセスでは、適合関数の最適値を最終的な識別結果として解きます。上記の方法により、二次設備の保護継電器回路の隠れた障害の検出と分析が実現されます。