JP2024513381A - 配電網の低電圧部分からの測定値を使用して中低電圧配電網の故障を識別し故障位置を特定する方法 - Google Patents
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Abstract
Description
・零相電流の測定または計算、およびその大きさと高調波内容の分析。
・ワットメトリック法として知られる電圧と電流の零相の符号の使用。
・ヴィッシャー法として知られる有効電力零相の符号の使用。
・無効電力零相の符号の使用。
・QU法として知られる、零相電圧(U0)と零相電流(Q0)の積分との関係の解析。
・相毎のアドミタンスの解析
・МV電圧と電流を測定する必要があり、これには電圧および電流の変圧器が必要である。これらのセンサは高価であり、その設置には電力供給の遮断、送電網トポロジーの巧みな構築、そして可能な限りのケーブルヘッドエンド等の古いインフラの交換が必要であり、困難である。
・リングメインユニットの分圧器等、利用可能なМV電圧センサを使用しても、十分に正確な測定をすることができず、故障の識別結果が不正確になる可能性がある。
・特に絶縁送電網や補償送電網、そして高インピーダンス故障では、信頼性の高い故障の識別結果は得られない。
と
をそれぞれQ3phとP3phの3相の和として、
で定義される「QP比」(QPratio)とを計算させると共に、さらに前の評価時間窓に対する計算された平均値の変動を計算させることを含む。
・配電網のトポロジー情報のみが利用され、LVやMV配電網では信頼できない、あるいは利用できない配電網パラメータの情報は不要である。
・この方法では、定常状態だけでなく、メータ機器によって取得された過渡情報も使用して、故障の識別と位置特定を行う。
・この方法は、放射状、リング状、メッシュ状等、様々な配電網トポロジー構成で機能する。
・本発明の方法は、架空配電網だけでなく地下配電網にも対応することができ、絶縁、補償、堅固接地等、あらゆる配電網の接地構成にも対応する。これらの特徴により、本方法は世界中の配電網での実施に適しており、配電網運用者は配電網の故障場所を迅速に特定することができ、電力供給の中断期間と配電網インフラへの圧力を低減することができる。
・本発明の方法は、配電網のLV部分、好ましくは中低圧配電変圧器の低圧側における電圧と電流の測定値を用いて、配電網のMV部分における故障時間、故障相、故障区間を特定する。
・本発明の方法では、すべてのLV配電網ノードにメータ装置を装備する必要はない。LV配電網ノードのサブセットにメータ装置があれば、配電網のMV部分およびメータ装置を備えた送電網のLV部分における故障識別の目的を果たすには十分である。
Claims (18)
- 中電圧(МV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出して故障位置を特定する方法であって、前記配電網は、複数のMVおよびLVノードと複数のMVおよびLV分岐を備えると共に、1つのMVノードと1つのLVノードを接続するように構成された複数のMV/LV変換器(2)を備え、前記MVおよびLV配電網は、前記配電網の特定のLVノードに割り当てられたメータ装置(8)を備える監視インフラストラクチャが設けられ、それぞれの前記メータ装置(8)は、割り当てられた前記LVノードのノード電圧と、前記LVノードに入射する上流側分岐を介して前記LVノードに流入または流出する電流を測定するように構成され、前記特定のLVノードのそれぞれは、好ましくは、MV/LV変圧器(2)がMVノードと接続するように構成される前記ノードの1つであり、前記監視インフラストラクチャは、中央処理装置(10)と、前記メータ装置(8)と前記中央処理装置(10)との間の通信を可能にするために構成された通信手段(9)とをさらに含み、
前記方法は、
I:前記特定のLVノードのそれぞれの前記メータ装置(8)に、電圧v(t)および電流i(t)を、少なくとも1kHzを上限とする帯域幅にわたって前記電圧および前記電流をサンプリングするのに十分に高いサンプリングレートで計測させ、
II:前記特定のLVノードのそれぞれの前記メータ装置(8)に、ステップIで測定された前記電圧および前記電流を使用して、連続する評価時間窓のそれぞれについてノード逆相電圧(Vneg)の平均値を計算させ、さらに、前の評価時間窓に対する計算された平均値の変動を計算させ、
III:前記特定のLVノードのそれぞれの前記メータ装置(8)に、最初の評価時間窓を除く評価時間窓のそれぞれについて「ステップIIで計算された前記ノード逆相電圧(Vneg-rltv)の前記平均値の前記変動が、第1の所定の閾値より大きい」という第1の基準を評価させ、前記評価が特定の評価時間窓について肯定的である場合、前記メータ装置(8)に、前記特定の評価時間窓について前記計算された変動を含む故障通知を前記中央処理装置(10)に送信させ、
IV:配電網トポロジー情報を用いて故障位置を特定するために、前記中央処理装置(10)に、異なるLVノードに割り当てられたメータ装置(8)から所定のタイムラグ窓の間に受信した故障通知を使用させるステップを含む
方法。 - ステップIIは、前記特定のLVノードのそれぞれの前記メータ装置(8)に、ステップIで測定された前記電圧および前記電流を使用して、前記評価時間窓のそれぞれについて、3相全ての前記ノード電圧(V3ph-rltv)を含むグループから選択される少なくとも1つの変数の平均値と、150Hz~1000Hzの範囲を含む基本周波数の各倍数における3相全ての電圧高調波の最大値としてのノード電圧高調波(Vhrm)と、3相全ての分岐有効電力および無効電力(P3ph、Q3ph)と、3相すべての分岐アドミタンス(Y3ph)と、
と
をそれぞれQ3phとP3phの3相の和として、
で定義される「QP比」(QPratio)とを計算させると共に、さらに前記前の評価時間窓に対する前記計算された平均値の変動を計算させることを含み、
前記方法は、さらにステップIIとステップIIIとの間に追加のステップ(ステップIII前)を備え、ステップIII前は、前記特定のLVノードのそれぞれにおいて、前記メータ装置(8)に、前記最初の評価時間窓を除く評価時間窓のそれぞれについて、前記配電網のいずれかの部分における3相故障の発生と、前記配電網の前記LV部分における2相故障または単相故障の発生と、前記配電網の前記MV部分における2相故障の発生とを個別にチェックさせることで故障の種類を識別可能にし、さらに前記メータ装置(8)に、前記特定の評価時間窓において、前記中央処理装置(10)へ故障通知を送信させ、前記方法を直接ステップIVに進ませ、特定の評価時間窓についてステップIII前の間に故障が検出されない場合、前記方法はステップIIIに進み、
ステップIIIの間に前記メータ装置(8)によって送信された全ての故障通知は前記中央処理装置(10)により前記配電網の前記MV部分の単相故障に関するものとして解釈される、
請求項1に記載の中電圧(MV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - ステップIII前は、前記配電網の任意の部分における3相故障の発生をチェックするために、前記特定のLVノードのそれぞれの前記メータ装置(8)に、ステップIIで計算された前記平均値の前記変動を使用させることを含むサブステップ(サブステップIII_a)を含み、この発生が特定の評価時間窓で確認される度に、前記メータ装置(8)に、前記特定の評価時間窓で計算された前記変動を含む故障通知を前記中央処理装置(10)へ送信させ、ステップIVに移行する、
請求項2に記載の中電圧(MV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - サブステップIII_aは、前記メータ装置(8)が前記最初の時間窓を除く時間窓のそれぞれについて、(i)「ステップIIで計算された分岐アドミタンスの前記平均値の前記変動(Y3ph-rltv)が3相すべてについて第4の所定の閾値より大きい」、および(ii)「ステップIIで計算された「QP比」(QPratio-ritv)が第5の所定の閾値より大きい」という2つの基準を評価するサブステップ(サブステップD1)を含み、特定の評価時間窓について両方の評価が正であった場合、前記LV部分における3相故障の発生が確認される、
請求項3に記載の中電圧(MV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - サブステップIII_aは、前記メータ装置(8)が前記最初の時間窓を除く時間窓のそれぞれについて、(i)「ステップIIで計算された前記ノード電圧の前記平均値の前記変動(V3ph-rltv)は、3相すべてについて第3の所定の閾値より小さい」、および(ii)「ステップIIで計算された分岐有効電力の平均値(P3ph-rltv)を前記3相で合計した値の前記変動が、第2の所定の閾値より小さい」という2つの基準を評価するサブステップ(サブステップD2)を含み、特定の評価時間窓について両方の評価が正であった場合、前記MV部分における3相故障の発生が確認される、
請求項3または4に記載の中電圧(MV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - ステップIII前は、前記配電網のLV部分における2相または単相故障の発生をチェックするために、前記特定のLVノードのそれぞれのメータ装置(8)に、ステップIIで計算された前記平均値の前記変動を使用させることを含むサブステップ(サブステップIII_b)を含み、この発生が特定の評価時間窓で確認される度に、前記メータ装置(8)に、前記特定の評価時間窓で計算された前記変動を含む故障通知を前記中央処理装置(10)へ送信させ、ステップIVに移行する、
請求項3、4および5の何れか1項に記載の中電圧(MV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - サブステップIII_bは、前記メータ装置(8)が前記最初の時間窓を除く時間窓のそれぞれについて、(i)「ステップIIで計算された分岐アドミタンスの前記平均値の前記変動(Y3ph-rltv)が、2つの相に対して第4の所定の閾値より大きい」、および(ii)「ステップIIで計算された「QP比」の変動(QPratio-rltv)が、第5の所定の閾値より大きい」という2つの基準を評価するサブステップ(サブステップD3)を含み、特定の評価時間窓について両方の評価が正であった場合、前記LV部分における2相故障の発生が確認される、
請求項6に記載の中電圧(MV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - サブステップIII_bは、前記メータ装置(8)が前記最初の時間窓を除く時間窓のそれぞれについて、(i)「ステップIIで計算された分岐アドミタンスの前記平均値の前記変動(Y3ph-rltv)が、1つの相について第4の所定の閾値より大きい」、および(ii)「ステップIIで計算された「QP比」の変動(QPratio-rltv)が、第5の所定の閾値より大きい」という2つの基準を評価するサブステップ(サブステップD4)を含み、特定の評価時間窓について両方の評価が正であった場合、前記LV部分における単相故障の発生が確認される、
請求項6または7に記載の中電圧(MV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - ステップIII前は、前記配電網のMV部分における2相故障の発生をチェックするために、前記特定のLVノードのそれぞれのメータ装置(8)に、ステップIIで計算された前記平均値の前記変動を使用させることを含むサブステップ(サブステップIII_c)を含み、この発生が特定の評価時間窓で確認される度に、前記メータ装置(8)に、前記特定の評価時間窓で計算された前記変動を含む故障通知を前記中央処理装置(10)へ送信させ、ステップIVに移行する、
請求項6、7または8の何れか1項に記載の中電圧(MV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - サブステップIII_cは、前記メータ装置(8)が前記最初の時間窓を除く前記時間窓のそれぞれについて、(i)「ステップIIで計算された前記ノード電圧の前記平均値の前記変動(V3ph-rltv)が、2つの相について前記第3の所定の閾値より小さい」、および(ii)ステップIIで算出された前記分岐有効電力の前記平均値の前記変動(P3ph-rltv)を3相で合計した値が、前記第2の所定の閾値より小さい」という2つの基準を評価するサブステップ(サブステップD5)を含み、特定の評価時間窓について両方の評価が正であった場合、前記MV部分における2相故障の発生が確認される、
請求項9に記載の中電圧(MV)および低電圧(LV)配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - サブステップIII_bがサブステップIII_aの後に実施され、サブステップIII_cがサブステップIII_bの後に実施される、
請求項9または10に記載のMVおよびLV配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - ステップIIIは、前記特定のLVノードのそれぞれの前記メータ装置(8)に、前記最初の評価時間窓を除く前記評価時間窓のそれぞれについて、(ii)「ステップIIで計算された前記ノード電圧高調波の前記平均値の前記変動(Vhrm-rltv)が、第6の所定の閾値より大きい」という第2の基準を評価させることをさらに含み、前記第1の評価と前記第2の評価の両方が特定の評価時間窓について正となった場合、前記配電網のMV部分における単相故障の発生が検証される、
請求項1、9または10の何れか1項に記載のMVおよびLV配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - 前記方法はさらに、電気的距離と、前記故障に最も近い位置が特定されたメータ装置(8)とその近隣のメータ装置(8)との間の計算されたばらつきとを補間することによって、故障位置(12)までのメータ装置(8)の距離を推定する、
請求項1から12の何れか1項に記載のMVおよびLV配電網(3、4)の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - 変数の前記平均値は、前記基本周波数および前記配電網の公称周波数より高い他の周波数における電圧と電流の測定値をフーリエ変換することによって計算される、
請求項1から13の何れか1項に記載のMVおよびLV配電網の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - 前記特定のLVノードのそれぞれは、MV/LV変圧器(2)がMVノードと接続するように構成される前記ノードの1つである、
請求項1から14の何れか1項に記載のMVおよびLV配電網の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - 前記通信手段(9)は、移動体通信事業者が提供する既存の商用ネットワークである、
請求項1から15の何れか1項に記載のMVおよびLV配電網の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - 前記メータ装置(8)は、前記通信手段(9)を介してネットワークタイムプロトコル(NTP)によって同期される、
請求項1から16の何れか1項に記載のMVおよびLV配電網の故障を検出し、故障位置を特定する方法。 - 前記メータ装置(8)の1つが中央処理装置(10)として機能する、
請求項1から17の何れか1項に記載のMVおよびLV配電網の故障を検出し、故障位置を特定する方法。
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