変圧器用マイクロコンピュータベース保護ソリューション

1. 背景と主要な課題​
   トランスフォーマーは電力システムの重要な構成要素であり、その信頼性のある動作はグリッドの安全性に不可欠です。従来のトランスフォーマ保護は内部短絡電流の識別、インラッシュ電流の判別、過負荷保護、およびCT飽和問題を含む複数の技術的課題に直面しています。特に、従来のパーセンテージ差動保護は高調波干渉に対して脆弱であり、これが保護システムの誤作動または動作不能につながり、システムの安定性を大幅に損なう可能性があります。

​2. 解決策の概要​
この解決策では、高度なマイクロコンピュータベースの保護技術を使用し、複数の技術を統合して包括的なトランスフォーマ保護を実現します。これは、高調波制約差動保護、適応型CT飽和検出システム、光ファイバ温度監視統合保護の3つのコアモジュールで構成されています。

​2.1 高調波制約差動保護技術​
第2高調波ブロッキング技術を利用することで、この方法は差動電流内の第2高調波成分のリアルタイム検出により、故障電流とインラッシュ電流を効果的に区別します。主な特長は以下の通りです：

• トランスフォーマ特性に合わせて調整可能な高調波含量閾値（15%-20%）。
• フーリエ変換に基づく高調波分析による検出精度の確保。
• 保護の誤作動を防ぐための動的ブロッキングロジック。

​適用結果:​​ 765kV超高圧トランスフォーマ保護事例において、この技術は誤作動率を82%削減し、保護の信頼性を大幅に向上させました。

​2.2 適応型CT飽和検出システム​
電流波形歪み解析と事前故障CT負荷監視に基づいて、このシステムは制約係数を動的に調整します：

• CTの動作状態をリアルタイムで監視し、飽和特性を特定する。
• 波形歪み率計算を用いて正確な飽和判定を行う。
• 飽和条件下での信頼性を確保するために保護パラメータを動的に調整する。

​性能指標:​​ UHVアプリケーションでは、この方法は深刻なCT飽和下でも信頼性のある動作を保証し、動作時間を12ms以内に短縮し、故障応答速度を大幅に改善します。

​2.3 光ファイバ温度監視統合保護システム​
分散型光ファイバセンサーを重要なトランスフォーマ巻線位置に埋め込み、リアルタイムの温度監視を行います：

• ±1℃の精度で巻線ホットスポット温度を直接測定する。
• 多段階の温度しきい値（例えば、トリップ設定140℃）。
• 差動保護との統合により、温度に基づいた加速トリップを実現する。
• 自動冷却システムの起動により温度上昇を防止する。

​実際の結果:​​ 変換所での実装により、トランスフォーマの寿命が30%延び、過熱による絶縁故障を防ぎました。

​3. 技術的優位性​

1. ​信頼性の向上:​​ 複数の保護メカニズムが協調して単一の保護欠陥を軽減する。
2. ​迅速な応答:​​ 高速データ処理アルゴリズムにより動作時間が大幅に短縮される。
3. ​適応性:​​ 動作条件に基づいて保護パラメータを自動的に調整する。
4. ​予防保護:​​ 温度監視により故障予測が可能になり、受動的な保護から能動的な予防へと変革する。

​4. 応用事例​
この解決策は、複数のUHVプロジェクトおよび765kV超高圧変電所で成功裏に導入されています。運用データは以下の通りです：

• 99.98%の正動作率。
• 平均故障識別時間が40%減少。
• 誤作動事象が85%以上減少。
• 設備の寿命が大幅に延びた。