JP2022515633A - 配電網における電力品質の監視 - Google Patents
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Abstract
Description
一般的に、配電網は、配電網内のエネルギの流れを監視および制御するための自動力率コントローラ(APFC:Automatic Power Factor Controller)およびインテリジェント電子装置(IED)を含む。APFCおよびIED設備は、配電網全体の一部にあってもよく、または配電網全体に分散していてもよい、すなわちすべての配電変圧器の各々に1つの設備があってもよい。したがって、一例では配電網に数百のAPFCまたはIED設備があってもよい。以下、APFCまたはIED設備の各々をノードと呼ぶことがある。よって配電網は複数のノードを含み得る。一例において、ノードは配電変電所を表してもよい。
従来、配電網内のノードの各々は、特定のノードにおける電流、電圧、力率、スイッチング過渡現象、高調波歪み等のようなパラメータの局所測定に基づいて、エネルギバンク内のキャパシタおよび/またはインダクタのスイッチング(オンまたはオフ)を、別々に個別に監視し制御する。そのため、従来、配電網の電力品質は、ノードの各々におけるパラメータの変動/偏差に基づいて、ノードレベルで監視および制御される。一例において、電力品質は、配電網における力率、障害発生傾向、高調波障害、ネットワーク損失等によって示すことができる。
ローカルデータ解析モジュール230はさらに、エネルギバンク206-3の有効KVAR定格と、予め定められたKVAR定格との差を計算する。一例において、予め定められたKVAR定格は、CBKVARで表される定格KVARである。よって、有効KVARと予め定められたKVARとの差は、式5において次のように表すことができる。
ローカルデータ解析モジュール230はさらに、式(6)に示されるように、複数のサンプルについての、有効エネルギバンク定格と予め定められたエネルギバンク定格との差の平均を計算する。
Claims (10)
- 配電網における電力品質監視のための方法であって、前記配電網は複数のノードを含み、前記複数のノードの各々は、自動力率コントローラ(APFC)およびインテリジェント電子装置(IED)のうちの一方を含み、前記複数のノードの各々は、複数の通信ゲートウェイのうちの対応する通信ゲートウェイに結合され、前記複数の通信ゲートウェイはサーバに結合され、前記方法は、
通信ゲートウェイが、前記通信ゲートウェイに結合されたノードから監視データを受信するステップを含み、前記監視データは、パラメータの測定され計算された値、ログ、および前記ノードで発生したイベントを示し、前記方法はさらに、
前記通信ゲートウェイで実行される予測解析を使用し、前記監視データに基づいて、電力品質監視のためのローカルインサイトを推定するステップを含み、前記ローカルインサイトは、前記ノードにおける電気部品の健全性を示し、前記方法はさらに、
前記複数の通信ゲートウェイの各々が、前記複数のノードの各々と関連する前記ローカルインサイトおよび前記監視データを前記サーバに送信するステップと、
前記サーバで実行される予測解析を使用し、前記監視データおよび前記ローカルインサイトに基づいて、電力品質監視のためのグローバルインサイトを推定するステップを含み、前記グローバルインサイトは、前記配電網の電気部品の健全性および電力品質を示し、前記方法はさらに、
前記サーバが、前記推定したローカルインサイト、グローバルインサイト、および監視されたデータに基づいて、前記配電網における電力品質を維持するために予防または修正動作を実行するための、オペレータに対する指示を生成するステップを含む、方法。 - 前記監視データは、複数のエネルギ蓄積要素を有するエネルギバンクを含む前記APFCから受信され、前記エネルギバンクの寿命と関連するローカルインサイトを推定するステップは、
前記通信ゲートウェイが、前記エネルギバンクがオフ状態のとき、前記APFCから得られた力率、電流、および電圧と関連する監視データに基づいて、前記エネルギバンクの皮相電力を計算するステップと、
前記通信ゲートウェイが、前記エネルギバンクがオン状態のとき、前記APFCから得られた力率、電流、および電圧と関連する監視データおよび前記皮相電力に基づいて、有効エネルギバンク定格を計算するステップと、
前記通信ゲートウェイが、前記有効エネルギバンク定格と予め定められたエネルギバンク定格との差を計算するステップと、
前記通信ゲートウェイが、複数のサンプルについて前記有効エネルギバンク定格と前記予め定められたエネルギバンク定格との差の平均を計算するステップと、
前記通信ゲートウェイが、前記差の平均と前記予め定められたエネルギバンク定格とに基づいて、前記エネルギバンクの劣化ファクタを計算するステップと、
前記通信ゲートウェイが、前記劣化ファクタと予め定められた係数とに基づいて、前記エネルギバンクの寿命を予測するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記グローバルインサイトを推定するステップは、前記監視されたデータおよび前記ローカルインサイトを使用し、前記サーバで実行される予測解析に基づいて、前記ローカルインサイトと関連する前記エネルギバンクの前記予測された寿命を検証するステップを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記オペレータに対する指示を生成するステップは、前記エネルギバンクの寿命がしきい値寿命を下回るという判断に応じて、前記オペレータに対する視覚メッセージおよびアラームのうちの一方を生成するステップを含み、前記視覚メッセージおよび前記アラームは、前記エネルギバンクにおいて前記オペレータが実行すべき予防または修正動作を示す、請求項3に記載の方法。
- 前記監視データは前記APFCから受信され、前記APFCにおける部品故障と関連するローカルインサイトを推定するステップは、
前記通信ゲートウェイが、前記APFCの力率の、予め定められたしきい値からの偏差を監視するステップと、
前記通信ゲートウェイが、前記監視された、前記APFCの力率の、予め定められたしきい値からの偏差に応じて、力率、APFCコントローラのリレー位置、および対応する時刻と関連する監視データを含むログレポートを連続的に生成するステップと、
前記通信ゲートウェイが、前記APFCの力率の、前記予め定められたしきい値からの偏差に応じて、前記APFC内のリレーの起動後に前記APFCの力率が改善される時間間隔を監視するステップと、
前記通信ゲートウェイが、前記APFCの力率が改善される時間間隔が予め定められた時間間隔よりも大きい場合のインスタンスの数を特定するステップと、
前記通信ゲートウェイが、前記APFC内の接触器、ヒューズ、およびキャパシタのうちの1つにおける故障の発生を、前記監視した力率の偏差、前記ログレポート、および前記インスタンスの数に基づいて、予測するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記グローバルインサイトを推定するステップは、
前記監視されたデータおよび前記ローカルインサイトを使用し、前記サーバで実行される予測解析に基づいて、前記APFC内の接触器、ヒューズ、およびキャパシタのうちの1つにおける前記予測された故障の発生と関連する前記ローカルインサイトを検証するステップを含む、請求項5に記載の方法。 - 前記監視データは前記APFCから受信され、高調波スペクトルと関連するローカルインサイトを推定するステップは、
前記通信ゲートウェイが、前記APFCにおける高調波汚染を、前記APFCにおける電圧、電流、全高調波歪み、力率、高次高調波、および低次高調波と関連する監視データに基づいて、予測するステップを含む、請求項1に記載の方法。 - 高調波スペクトルと関連するグローバルインサイトを推定するステップは、
前記サーバが、前記配電網の高調波スペクトルを、前記複数のAPFCの各々における高調波スペクトルと関連するローカルインサイトおよび前記監視データに基づいて、予測するステップと、
前記サーバが、前記配電網における高調波共振の発生を、前記配電網における前記複数のAPFCについての予測された高調波汚染および前記監視データに基づいて、推定するステップとを含む、請求項7に記載の方法。 - 前記監視データは複数のAPFCのうちの前記APFCから受信され、予測ネットワーク損失およびペイバックと関連するグローバルインサイトを推定するステップは、
前記サーバが、前記複数のAPFCのうちの各々から、予測ネットワーク損失およびペイバックと関連するローカルインサイトおよび前記監視データを受信するステップと、
前記サーバが、前記配電網の予測ネットワーク損失およびペイバックを、予測ネットワーク損失およびペイバックと関連するローカルインサイトおよび前記監視データに基づいて、推定するステップとを含む、請求項1に記載の方法。 - 配電網における電力品質監視のためのシステムであって、前記配電網は複数のノードを含み、前記複数のノードの各々は、自動力率コントローラ(APFC)およびインテリジェント電子装置(IED)のうちの一方を含み、前記システムは、
複数の通信ゲートウェイを備え、前記複数のノードの各々は、前記複数の通信ゲートウェイのうちの対応する通信ゲートウェイに結合され、前記システムはさらに、
前記複数の通信ゲートウェイに結合されたサーバを備え、
前記複数の通信ゲートウェイのうちの各通信ゲートウェイは、
第1のプロセッサと、
前記第1のプロセッサに結合されたローカルデータ解析モジュールとを含み、前記ローカルデータ解析モジュールは、
ノードから監視データを受信し、前記監視データは、パラメータの測定され計算された値、ログ、および前記ノードで発生したイベントを示し、前記ローカルデータ解析モジュールはさらに、
予測解析により、前記監視データに基づいて、電力品質監視のためのローカルインサイトを推定し、前記ローカルインサイトは前記ノードにおける電気部品の健全性を示し、前記各通信ゲートウェイはさらに、
前記第1のプロセッサに結合され、前記複数のノードの各々と関連する前記ローカルインサイトおよび前記監視データを前記サーバに送信する送信モジュールを含み、
前記サーバは、
第2のプロセッサと、
前記第2のプロセッサに結合されたグローバルデータ解析モジュールとを含み、前記グローバルデータ解析モジュールは、
予測解析を使用し、前記監視データおよび前記ローカルインサイトに基づいて、電力品質監視のためのグローバルインサイトを推定し、前記グローバルインサイトは、前記配電網の電気部品の健全性および電力品質を示し、前記グローバルデータ解析モジュールはさらに、
前記推定したローカルインサイト、グローバルインサイト、および監視されたデータに基づいて、前記配電網における電力品質を維持するために予防または修正動作を実行するための、オペレータに対する指示を生成する、システム。
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