JP6242354B2 - 非接地配電系統の障害場所解析方法およびシステム - Google Patents
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Description
図1は、非接地配電系統の一例を示す。配電系統は配電変電所を含み、配電変電所において、三相変圧器105が送電系統から電力を受電し、その電力を下流給電線に供給する。変圧器105の巻線は非接地であり、Y結線又はΔ結線のいずれかを使用することができる。例えば、図1において、変圧器の一次巻線はΔ結線を使用し、二次巻線はY結線を使用する。給電線は三相三線線路を通して負荷に電力を伝達する。全ての負荷はΔ結線することができる。配電系統は放射状構成において動作する。
この発明の幾つかの実施の形態は、障害中に取り込まれた給電線遮断器における測定値、すなわち、障害中測定値に基づいて、障害のタイプを特定する。障害のタイプを知ることによって、給電線の開閉器における障害中測定値に基づいて、障害のある給電線及び障害のある給電線区間を特定することができる。
種々の実施の形態が、単相対地障害及び二相又は三相障害に対して異なる手法を用いて、障害のある給電線及び障害のある給電線区間を特定する。多相障害の場合、給電線は、その遮断器上に過電流がある場合、障害のある給電線と判断される。過電流を有する相は、障害のある相である。給電線区間は、その上流遮断器又は開閉器において複数の相に過電流が生じているが、下流開閉器において生じていない場合、障害のある給電線区間と判断される。
障害のある給電線区間に対する負荷需要は測定されないが、その区間の境界において入手可能な障害前測定値と、その区間内の負荷ごとの負荷プロファイルとに基づいて求められる。
ステップ420:所与の倍率を用いてバスごとの負荷需要を計算する;
ステップ430:負荷を相間の一定インピーダンスとしてモデル化することによって正常等価アドミタンス
ステップ440:正常等価アドミタンス行列を測定障害前電圧と乗算することによって、推定注入電流
ステップ450:推定注入電流と測定電流とを比較し、以下の式に従って正常電流不一致に対するユークリッド距離を求める;
ステップ460:現在の距離が最小距離より短い場合には、現在の距離
ステップ470:最小距離
障害位置特定の計算は、種々の負荷条件及び障害条件について等価アドミタンス行列を効率的に求めることによって更に簡略化することができる。一実施の形態は、1つ又は2つの測定ポートを備える給電線区間のためのトポロジー解析に基づく方法と、3つ以上の測定ポートを備える給電線区間のためのクロン縮小(Kron reduction)に基づく方法とを用いる。
ステップ520:特定された障害タイプ及び障害インピーダンスを有する障害を上流点及び下流点に別々に適用し、その後、それに応じて、点ごとの障害等価アドミタンスを求める;
ステップ530:障害等価アドミタンス行列を測定された障害中電圧と乗算することによって、2つの選択された点における推定注入電流
ステップ540:推定注入電流と測定電流とを比較し、以下の式に従って、障害電流不一致に対するユークリッド距離を求める。
ステップ550:現在の距離が最小距離より短い場合には、現在の距離
ステップ560:最小距離
障害場所は、測定された障害中電流が、その区間に対する対応する等価障害アドミタンス行列と障害中に測定された電圧との積として求められた推定障害電流と最大限に一致できるようにする所与のタイプの障害及び障害条件を有する、特定された障害線分に沿った場所を見つけることによって特定される。
ステップ620:所与の障害タイプ及び障害インピーダンスを障害場所に適用し、障害等価アドミタンス
ステップ630:障害等価アドミタンス行列を障害中に測定された電圧と乗算することによって、推定注入電流
ステップ660:最小距離
給電線区間の負荷が一定のインピーダンス負荷であると仮定する。システム条件が与えられる場合には、給電線区間は以下の式を用いることによって完全に表現することができる。
図11は2ポート給電線区間の一例を与える。その区間は2つの測定ポートを有し、一方は開閉器1113にあり、他方は開閉器1114にある。2ポート給電線区間は、本線及び幾つかの支線に分割される。本線は、2つの測定ポート間の最短経路上に存在する全てのデバイスを含む。支線は1つの本線バスから給電され、本線バスの下流にある全てのデバイスを含む。図11において、本線はバス1101、1102、1103、1104、1105及び1106を含む。2つの支線が存在し、一方はバス1103から開始し、バス1107、1108及び1109を含み、他方はバス1104から開始し、バス1110、1111及び1112を含む。
多ポート給電線区間の場合、等価アドミタンスは、給電線区間の全てのバスに対する完全なアドミタンス行列に関するクロン縮小を通して求めることができる。その給電線区間について、最初に、給電線区間内の各バスの全ての相に及ぶ等価アドミタンス行列を構築する。
Claims (15)
- 変電所に接続される1組の給電線を含む非接地配電系統内の障害の場所を特定する方法であって、各給電線は1組の給電線区間を含み、各給電線区間は上流開閉器において開始し、線分によって接続される1組の負荷を含み、各線分は上流バス及び下流バスを含み、前記障害は単相対地障害、相間障害、二相対地障害、三相対地障害及び三相間障害のうちの1つ又は組み合わせを含む短絡障害であり、
障害前及び障害中に給電線の根元にある給電線遮断器において測定された電圧及び電流を比較することによって、前記障害のタイプを特定することと、
前記障害が単相障害である場合には、前記上流開閉器における残留電圧と残留電流との間の角度差が90度に近い、前記給電線の最も離れた給電線区間を障害のある給電線区間と特定することと、
前記障害が単相障害でない場合には、前記上流開閉器において過電流を有する前記給電線の最も離れた給電線区間を前記障害のある給電線区間と特定することと、
候補場所において、前記特定されたタイプの前記障害を有する前記障害のある給電線区間の境界に対する等価アドミタンス行列を求めることと、
前記等価アドミタンス行列が、前記障害のある給電線区間の前記境界において測定された、電圧に対する電流の関係を実質的に満たす場合には、前記候補場所を前記障害の場所として選択することと、
を含み、前記方法のステップはプロセッサによって実行される、変電所に接続される1組の給電線を含む非接地配電系統内の障害の場所を特定する方法。 - 前記等価アドミタンス行列及び前記測定電圧を用いて前記電流を推定することと、
前記推定電流と前記測定電流との間の差が閾値未満である場合には、前記候補場所を前記障害の場所として選択することと、
を更に含む、請求項1に記載の方法。 - 前記障害のある給電線区間における前記障害の異なる候補場所に対応する、前記障害のある給電線区間の1組の等価アドミタンス行列を求めることと、
前記測定電圧と、前記1組の等価アドミタンス行列からの各等価アドミタンス行列とを用いて1組の電流を推定することと、
各推定電流と前記測定電流との間の差を求めることと、
最小差に対応する前記障害の前記候補場所を前記障害の場所として選択することと、
を更に含む、請求項2に記載の方法。 - 前記障害のある給電線区間の初期の1組の等価アドミタンス行列を求めることであって、各等価アドミタンス行列は前記障害のある給電線区間の異なるバスにおける前記障害の候補場所に対して求められることと、
前記測定電流と、前記初期の1組からの各等価アドミタンス行列を用いて推定された各電流との間の差を求めることであって、前記測定電流と、前記初期の1組の等価アドミタンス行列を用いて推定された電流との間の最小差に対応するバスを特定することと、
前記障害のある給電線区間上の前記候補場所に対して前記1組の等価アドミタンス行列が求められるように、障害のある給電線区間を前記バスに隣接する線分と特定することと、
を更に含む、請求項3に記載の方法。 - 前記測定電圧を用いて前記初期の1組の等価アドミタンス行列内の等価アドミタンス行列ごとの電流を推定することであって、初期の1組の推定電流を生成することと、
前記障害のある給電線区間の前記境界において測定された前記電流と、前記初期の1組からの各推定電流との間の差を用いて電流不一致を求めることと、
を更に含む、請求項4に記載の方法。 - 前記差を、前記障害のある給電線区間の前記境界において測定された前記電流と、前記障害のある給電線区間の前記境界において測定された前記電圧と前記障害のある給電線区間の前記等価アドミタンス行列との積として求められた前記推定電流との間のユークリッド距離として求めることを更に含む、請求項2に記載の方法。
- 前記障害のある給電線区間の前記境界における全ての測定ポートのための注入電流と電圧との間の関係をモデル化する対応するアドミタンス行列を用いて前記等価アドミタンス行列を求めることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記障害のある給電線区間は1つの測定ポートを有し、
前記障害のある給電線区間の最後の層から開始して求められた各線分の1ポート等価アドミタンス行列を順次に組み合わせることによって、前記障害を受けた給電線区間の前記等価アドミタンス行列を求めることを更に含む、請求項7に記載の方法。 - 前記障害のある給電線区間は2つの測定ポートを有し、前記方法は、
支線の最後の層から開始して求められた前記支線の各線分の1ポート等価アドミタンス行列を順次に結合することによって、前記2つの測定ポート間の本線に接続される支線ごとの支線等価アドミタンス行列を求めることと、
前記障害のある給電線区間の下流ポートから開始して求められた前記本線の各線分の2ポート等価アドミタンス行列を順次に結合することによって、前記障害を受けた給電線区間の前記等価アドミタンス行列を求めることであって、前記支線に接続される前記線分の前記2ポート等価アドミタンス行列は前記支線等価アドミタンス行列を含むことと、
を更に含む、請求項7に記載の方法。 - 前記障害のある給電線区間は3つ以上の測定ポートを有し、前記方法は、
前記障害のある給電線区間の全てのバスに対するアドミタンス行列にクロン縮小を適用して、注入電流が0であるバスに対応する前記等価アドミタンス行列の全ての要素を除去することによって、前記障害のある給電線区間の前記等価アドミタンス行列を求めることを更に含む、請求項7に記載の方法。 - 障害前測定値に基づいて求められた前記障害のある給電線区間の負荷需要を用いて前記等価アドミタンス行列を求めることを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 障害前電圧測定値及び障害前電流測定値を用いて前記障害のある給電線区間の境界において最小の電流不一致を有する1組の負荷倍率を求めることと、
前記1組の負荷倍率と、個々の負荷の負荷プロファイルとを用いて、前記障害のある給電線区間の前記負荷需要を求めることと、
を更に含む、請求項11に記載の方法。 - 前記障害中に前記給電線遮断器において全ての相の過電圧状態及び過電流状態をチェックすることによって、前記障害のタイプを特定することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 二相以上の障害の場合に前記給電線に沿った開閉器において全ての相の過電流状態をチェックし、単相障害の場合に前記給電線に沿った開閉器において電圧及び電流の角度差をチェックすることによって、前記障害を受けた給電線区間を特定することを更に含む、請求項1に記載の方法。
- 変電所に接続される1組の給電線を含む非接地配電系統内の障害の場所を特定するためのシステムであって、各給電線は線分によって接続される1組の負荷を含み、各線分は上流バス及び下流バスを含み、前記障害は単相対地障害、相間障害、二相対地障害、三相対地障害及び三相間障害のうちの1つ又は組み合わせを含む短絡障害であり、該システムは、
障害前及び障害後に測定された電圧及び電流に基づいて、障害のある給電線区間及び前記障害のタイプを特定し、
前記特定されたタイプの前記障害の異なる候補場所に対して求められた前記障害のある給電線区間の異なる等価アドミタンス行列を用いて、前記障害後の前記障害のある給電線区間の境界において測定された、電圧に対する電流の関係を試験することによって、前記障害のある給電線区間において前記障害の場所を選択する、
ためのプロセッサを備える、変電所に接続される1組の給電線を含む非接地配電系統内の障害の場所を特定するためのシステム。
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