マイクロコンピュータベース保護ソリューション：バスバープロテクションリレー

1. 概要

母線保護は電力システム保護の重要な構成要素であり、母線障害を迅速に隔離し、障害の拡大を防ぐ重要な役割を果たします。スマートグリッド建設の進展に伴い、母線保護は現在変流器（CT）の飽和干渉と分散アーキテクチャにおける通信遅延という二重の課題に直面しています。保護システムの信頼性と速度を確保するためには革新的な技術的ソリューションが必要です。

2. 核心的な課題分析

2.1 CT飽和による誤動作のリスク

近接母線障害時に変流器は飽和しやすく、二次電流が深刻に歪むことがあります。従来の保護アルゴリズムはサンプリング歪みにより障害を誤判定する可能性があります。特に外部障害が内部障害に発展する複雑な状況では、抗飽和能力が保護システムの信頼性に直接影響します。

2.2 分散アーキテクチャにおける通信遅延

現代の変電所は分散保護アーキテクチャを採用しており、中央ユニットとベイユニット間のデータ伝送遅延が保護動作速度に直接影響します。超高圧システム（750kV以上）では、ミリ秒レベルの遅延がシステムの安定性に大きく影響します。

3. ソリューション

3.1 重み付け抗飽和アルゴリズム

CT二次電流のリアルタイム品質評価に動的重み付け技術を採用します：

• ​飽和検出: 電流波形歪率をリアルタイムで監視して飽和の発生を識別します。
• ​動的重み付け: 初期障害段階では非飽和セグメントに高い重みを、飽和セグメントでは自動的に重みを減らします。
• ​データ復元: 非飽和データに基づく補間を使用して正確な障害電流を復元します。

​適用結果: 220kV変電所での実践では、このアルゴリズムが正確な障害ゾーン識別を99.8%に改善しました。母線障害クリア時間は一貫して8-12msを維持し、CT飽和による保護誤動作を効果的に防止しました。

3.2 分散光ファイバ通信システム

高性能ポイントツーポイント光ファイバ通信アーキテクチャを採用します：

• ​決定的な遅延: 専用光ファイバリンクにより安定した伝送遅延を確保します。
• ​クロック同期: 精密なタイミングメカニズムによりサンプリング値同期精度を±1μs以内に達成します。
• ​冗長構成: デュアルネットワーク冗長設計により通信の信頼性を向上させます。

​検証: 750kVスマート変電所からの運用データでは、中央ユニットとベイユニット間の通信遅延が1ms未満で、100%の正動作率を達成し、超高圧システムの保護速度に対する厳しい要件を満たしました。

3.3 仮想母線技術

ソフトウェア定義の母線トポロジーにより柔軟な構成が可能になります：

• ​グラフィカルモデリング: 可視化ツールを使用して一次設備の接続関係を定義します。
• ​テンプレートライブラリサポート: 二重母線分割、3/2ブレーカ方式、リング母線などの標準トポロジーテンプレートを含みます。
• ​オンライン再構成: 停電なしで保護論理を適応的に調整できます。

​効率の向上: 変換所での実践では、保護設定時間を従来方法の48時間から2時間に短縮し、手動設定エラーを効果的に回避し、プロジェクト実施効率を大幅に向上させました。