PMU 高精度配電線保護自動化システム

Rockwill

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PMU配電線保護自動化システムは新しい配電線自動化システムです。

特に接地障害を解決するためのものです。

これは、配電網同期相量測定-μPMUに基づいています。

PMU（相量測定装置）は、単独の装置またはモジュールです。電圧/電流サンプリングデータにはすべてBDS/GPSタイムスタンプが付いており、マイクロ秒レベルの精度があります。

基本機能：
・相量：振幅、位相角
・周波数（f）および周波数変動（△f/△t）

μPMUハードウェアアーキテクチャブロック図

広域測定システム（WAMS）
・PMU測定は世界標準時（UTC）と完全に同期している
・異なる場所に設置された複数のPMUの広域測定同期
・電圧/電流信号の数学的表現：

架空電流センサ i-WCS - 単一チャネル電流PMU

これは、配電網PMUと広域同期相量測定技術に基づく配電網問題の解決策です。

・高精度・高頻度の電流取得
・広域同期、電力誘導
・ライブインストール、IP67保護
・双方向電力フローまたはリングネットワーク動作のサポート
・3G/4G/5G通信：
a. 各高調波の定期的な報告
b. ローカルイベントによるアップロードデータのトリガー
c. 特定の瞬間データのリモートコールとテスト

・1μs広域同期
・12.8kHzサンプリング周波数
・60分の波形記録と再生
・0.5測定精度
・3.5A全機能最小動作電流

ケーブル型電流センサ RCMU - 多チャネル電流PMU

RCMU - 地下ケーブル電流センサ

・1μs広域同期
・12.8kHzサンプリング周波数
・0.5測定精度
・60分データ再生
・3つの電流測定
・無線/有線リモート伝送

・三相電流を収集し、架空タイプの原理と同じで、リングメインユニット、スイッチングステーション、変電所に適しています。
・広域同期、誘導電力、または24V/48V DC電源
・電流に基づくローカル障害決定アルゴリズム：
a. 短絡過電流
b. 零相序過電流
c. 不対称相電流
・波形記録呼び出し測定、分散障害位置検出のサポート
・双方向電力フローまたはリングネットワーク動作のサポート
・3G/4G/5Gまたはネットワーク通信

バス収集ユニット BDCU - 単一/複数電圧PMU

室内型および室外型

・220V AC/24V DC電源
・光ファイバー、有線、無線
・IEC 60870-5-101/104/DNP3
・300電流センサーがアクセス可能
電圧取得：
・1μs広域同期
・1.0測定精度
・12.8kHzサンプリング周波数
・60分波形記録再生

接地電流が1Aを超える単相接地障害の場合、検出と位置決めの精度は100%で、誤報は0です。
・零相電圧を収集し、接地障害の記録を開始
・記録波形を収集および処理し、障害を総合的に判定
・主要な電力分配ステーションへの安全なアクセス
a. ステーション接地絶縁監視装置として使用
b. 据点内接地絶縁監視装置として使用
c. 主ステーションに依存せずに障害を完了

PMU測定に基づくスマート配電網状態監視システムの構成

配電網使用シナリオ

PMUの典型的な使用 - 回路状態評価

PMUの典型的な使用 - 分散波形記録

回路とステーション内のすべての監視ポイントの記録データは、マイクロ秒レベルの絶対時間でラベル付けされています。あらかじめ設定された開始条件が満たされると、任意のデバイスが記録をトリガーできます。任意の場所での任意のイベントの時間コールバックに基づいて、すべてのセンサーの記録データまで全体のネットワークの「スナップショット」を提供します。これにより、イベントの詳細分析にグローバルデータが提供され、プロセスの逆転、トレース可能性、異常状態の早期警告などが容易になります。

PMUの典型的な使用 - 電力品質監視

センサーはリアルタイムで高調波を計算および報告することができます。広域同期データに基づいて、三相アンバランス、電網周波数および周波数変動率などのさまざまな電力品質指標を計算し、汚染源負荷を特定することができます。

PMUの典型的な使用 - 電力盗難防止

ユーザーの高圧側負荷データと電流波形に基づいて、負荷特性を分析および識別し、末端ユーザーの電力行動を監視することで、遠隔監視および診断に使用できます。

PMUの典型的な使用：障害警告、トレース可能性およびプロセス逆転

警告：
・2017-10-30 12:15:39：081719、回路115、ポール1# 64#、フェーズAから接地
・2017-10-30 12:15:39：093125、回路117、ポール29#、フェーズB接地短絡、ピークフローが1000Aを超える
・2017-10-30 12:15:39：115468、回路115、ポール1#と64#の間、フェーズAとC短絡、ポール1#のピーク電流が5000Aを超える
現場フィードバックと障害プロセス逆転：
・回路115のポール52#で車両衝突事故が発生
・回路117のポール29#の後方にあるどこかのケーブルキャビネットに焼け焦げが見つかった
・回路115のフェーズA導体がクロスアームから落ちて接地し、非障害フェーズの電圧が上昇し、回路117のポール29#の後方の絶縁弱い部分のフェーズBが破壊され、異なる回路のフェーズAとBの短絡が形成され、ピーク電流が1000Aを超えると推測される
・数十ミリ秒後、回路115のポール52#のフェーズC導体もクロスアームから落下し、フェーズAとCの短絡を引き起こす。短絡電流のピークが5000Aを超えたとき、回路出口の継電保護が動作し、スイッチがトリップしてシステムが正常に動作する。これは、回路117のポール29#の元の破壊点の絶縁が復元されたことを示している。

PMUの典型的な使用：切断接地障害位置検出

・2018-10-05、15:27:45:395312、最初の警告、割り当て通知を受け取る。
「割り当て通知：10kVセクション2フェーズAが15:29に接地」「割り当て通知：10kVセクション2フェーズAの接地が15:47に消失」
・回路121枝線の127-1-28#の断線を確認
・断線接触の早期発見により、通行人が近づいた場合の感電を防ぐ。断線した絶縁導体の接地ジッターが多次接地を引き起こすと推測され、金属芯が絶縁層に戻るとフェーズ欠損動作になり、バス電圧が正常に戻る
・この期間中に台風「コニー」が通過したため、断線は台風によって引き起こされたと推測される。

PMUの典型的な使用：ビッグデータ + AI識別ガイドによる障害スイッチ検出

これは小抵抗接地システムであり、PMUセンサーポンフィギュレーションである。

障害の識別と確認の全過程：
・2020.11.25 - 2021.2.5、C28YC回路で5回の接地警告があり、すべての警告は同じ特徴を持っていたが、現場調査では障害点を見つけることができなかった。
・AIは半周期の特徴と履歴データベースの一種の波形との一致を識別し、それがスイッチの欠陥であると推論した。
・2021年2月5日、現場の人々は目標を持ってスイッチの障害をポール84で見つけた。

PMUの典型的な使用：回路絶縁警告 - 原因：気象災害

回路中性接地モード：バス1消弧コイル、バス2未接地
PMUセンサーレイアウト詳細：

システム警告回数：13回
障害進行過程：2019年8月13日の午後、13回の擾乱があり、すべて同一の回路区間で発生したことを示している。警告の開始時に20Vだった零相電圧が最終的には30Vに上昇し、零相電流は3Aから5Aに増加し、回路の絶縁が悪化する。前日に台風により緊急修理タスクが滞留したため、早期警告と欠陥除去作業の優先順位が遅れ、9時間後に短絡に悪化し、保護動作トリップにより停電が発生した。

PMUの典型的な使用：回路絶縁警告 - 原因：樹木との接触

2020.5.25の21時頃から、ほぼ100回の弱擾乱イベントが感知され、すべて同一の場所で発生した。
ステーション内の消弧コイルの減衰抵抗が深刻に熱くなった。
メンテナンススタッフは警告情報に基づいて回路をパトロールした。
樹木の障壁を取り除き、欠陥を除去した後、約14箇所の回路の絶縁が完全に回復し、システムが正常に戻った。

PMUの典型的な使用：回路障害警告 - 原因：鳥による損傷中性線

システム警告回数：10
障害進行過程：2018年7月7日19:57:41から22:48:18まで、同一の場所で数十回の警告が発生した。
二つの障害間の時間が短くなり、頻度が高まっていることから、永続的な単相接地障害に発展する傾向がある。約10時50分にメンテナンススタッフが現場でスイッチを手動で切り、障害区間の鳥の巣を破壊し、スイッチを閉じて送電を再開すると障害が消失した。

UCMUの典型的な使用：設備故障警告 - 原因：外部力によるケーブル損傷

回路中性接地モード：消弧コイルを通じて中性接地
SMS警告回数：1

障害進行過程：2020年4月24日15:22以降、複数の瞬時接地が発生し、システムは複数の警告情報をプッシュしました。瞬時の擾乱によりSMS警告が頻繁に発生することを避けるために、システムは20分以内に3回の瞬時接地を警告SMSのプッシュ条件として設定しました。この条件は、ビッグデータの蓄積と学習により改善できます。17:46には永続接地となり、55分間続きました。

PMUの典型的な使用：設備故障警告 - 原因：スイッチギアの絶縁劣化