JP7432073B2 - ２ポート等価回路のオンライン更新を実行するための装置、システム、および方法 - Google Patents

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Description

発明の分野
本発明は、送電システムならびに送電システムを保護するための装置および方法に関する。本発明は、とくには、種々の保護、制御、または協調機能に使用することが可能な伝送線路の２ポート等価回路の１つ以上の等価インピーダンスを更新するように動作することができる方法および装置に関する。
発明の背景
伝送線路の保護におけるさまざまな解析は、線路末端から見たシステムの等価モデルを使用する。典型的には、相互接続された高電圧の送電システムにおいて、各々のこのような線路は、他の伝送線路を介してネットワークの残りの部分に接続される。動作の要件に応じて、リアクトルまたはコンデンサなどの分路要素も、バスに接続され得る。
システムの等価モデルが、図２に示されており、システムのすべての構成要素（関心の線路を除く）が、２ポートテブナン等価回路に表現されている。等価システムは、それぞれのインピーダンスＺｓＭおよびＺｓＮを有する２つのソースを有する。さらに、ブランチＭＮ自体を通る直接の経路を除くバスＭおよびＮの間の電流の流れに関する電力システムの等価回路を表すインピーダンスＺｔｒ ＭＮを有する伝送経路が存在し得る。
２ポートテブナン等価回路を、ネットワークのトポロジの全体および／またはネットワークのインピーダンス行列、すなわちＺＢＵＳが入力として利用可能である場合に、計算することが可能である。完全なネットワーク情報に基づく短絡解析は、関心対象の任意の特定の線路の２ポート等価パラメータをもたらすことができる。このような技術を、システムのトポロジが変化する場合に使用することが可能であるが、２ポートテブナン等価回路の再計算に必要な情報は、例えば変電所レベルにおいて利用できないことが多い。
トポロジの動的な変化に応答して、等価モデルを、グリッドの中央制御センタからの反復的な更新に依存することなく、プロセスバス情報のみを使用して、変電所レベルにおいて（中央集権型ではないやり方で）更新することが望まれる可能性がある。しかしながら、システム全体からのネットワークトポロジおよびトポロジ更新の完全な情報は、変電所レベルにおいては利用できない可能性がある。したがって、完全ネットワーク解析（ＣＮＡ）は、変電所装置における実行に関して、実行可能な選択肢ではないかもしれない。
等価モデルを近似的に計算するために、線路末端における短絡電流レベルおよび線路からの故障電流への寄与の情報を使用する技術が、変電所レベルでの実装に有用となり得る。“ＰＯＷＥＲ ＳＷＩＮＧ ＡＮＤ ＯＵＴ－ＯＦ－ＳＴＥＰ ＣＯＮＳＩＤＥＲＡＴＩＯＮＳ ＯＮ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＬＩＮＥＳ”，ＩＥＥＥ ＰＳＲＣ ＷＧ Ｄ６，２００５，ｐｐ．４５－４８が、例示的な技術を提示している。しかしながら、必要なデータを両方のバスにおいて同時に取得することが、トポロジの変化が生じるたびに各々のバスにおいて短絡実験を繰り返し実行または段階化しない限り、困難であり得る。
他の変電所レベルにおける手法は、線路の末端へのボルト型短絡の配置を考慮することができる（例えば、Ｊ．Ｍｏｏｎｅｙ ａｎｄ Ｊ．Ｐｅｅｒ，“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ Ｇｒｏｕｎｄ Ｆａｕｌｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，”ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２４ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｓｐｏｋａｎｅ，ＷＡ，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９７を参照）。ソースインピーダンスを、ソースから見た電流の変化に対する公称値からのバス電圧の低下の比を計算することによって推定することができる。このような技術は、典型的には、線路の末端に配置された保護リレーから見たソースインピーダンスを求めるという限られた問題に対処するにすぎない。さらに、正常動作の最中にシステムに故障を生じさせなければならないという課題にも直面する。
米国特許第８ ０５０ ８７８号明細書が、ネットワークのインピーダンスを動的に決定するための装置および方法を開示している。この装置は、ネットワーク電圧およびネットワーク電流を、このネットワークが第１の状態にあると判定されたときに測定し、このネットワークが第２の状態にあると判定されたときにネットワーク電圧を測定し、これらの測定された電圧および電流に依存してインピーダンス値を推定し、推定されたインピーダンスを少なくとも１つの以前のインピーダンス値に基づいて調整し、少なくとも調整後のインピーダンスを記憶するための処理システムを少なくとも含む。
概要
伝送線路の等価モデルの更新後インピーダンスを決定し、かつ／あるいはそのような更新後インピーダンスを使用して保護および／または協調機能を実行する改善された装置、システム、および方法が必要とされている。とくには、２つのソースインピーダンスと、伝送経路インピーダンスとを含む伝送線路の２パートテブナン等価モデルの更新後インピーダンスの更新を可能にするそのような装置、システム、および方法が必要とされている。とくには、更新後インピーダンスをネットワークトポロジの全体に関する情報を必要とせずに決定することを可能にする装置、システム、および方法が必要とされている。とくには、伝送線路の端部に位置する末端ノード（すなわち、この伝送線路の両側のバス）、ネットワークトポロジにおいて１つ上のレベルに位置するさらなるバス、およびさらなるバスと伝送線路の一方の末端ノードとの間のさらなる伝送線路から得られた測定値を使用して、更新後インピーダンスを決定することを可能にする装置、システム、および方法が必要とされている。
本発明の実施形態によれば、２ポート等価回路のオンライン更新をもたらす装置、システム、および方法が提供される。そのようなオンライン更新は、トリップ事象に応答して実行されてよい。オンライン更新は、継電器の適応的設定を容易にすることができ、したがって継電器の信頼性およびセキュリティを改善することができる。
本装置、システム、および方法は、変電所レベルの測定値の近隣からの情報しか必要としない。本装置、システム、および方法を、制御センタからの更新を必要とせずに、変電所レベルで実施することができる。
本装置、システム、および方法は、さまざまな保護用途において使用することができ、デジタル変電所ソリューションに価値を付加する２ポート等価回路のオンライン更新を提供する。
本装置、システム、および方法は、関心対象の線路に隣接する線路およびバスの情報、すなわち隣接トポロジのネットワーク情報を使用して、関心対象の線路の２ポート等価モデルを更新する。関心対象の線路の近隣におけるトポロジ変化の影響を、その２ポート等価回路を更新することによって考慮することができる。
本装置、システム、および方法は、ネットワークトポロジの１つ上のレベルに制限されたトポロジ変更に応答して、変電所プロセスバスデータを使用して伝送線路の２ポート等価回路のオンライン更新を実行するように動作することができる。本装置、システム、および方法は、少なくとも以下の種類のネットワークトポロジの変更に応答して、２ポート等価回路のオンライン更新を実行するように動作することができる。
・関心対象の線路の末端バスの一方に入射する線路のトリップ。
・隣接するバスに接続された分路要素のトリップ。
本装置、システム、および方法は、完全なネットワークトポロジまたは完全なネットワークインピーダンス行列に依存することなく、ネットワークインピーダンス部分行列を更新するように動作可能であってよい。むしろ、初期等価パラメータ、関心対象の伝送線路およびトリップ要素（第２の線路または隣接するバスの分路要素など）のパラメータ、ならびに限られた量の電圧測定値、および随意による電流測定値などの情報だけを使用して、ネットワークインピーダンス部分行列を推定し、したがって、本技術は、変電所レベルにおける実行に適している。使用されるパラメータは、具体的には、関心対象の伝送線路およびトリップ要素（第２の線路または隣接するバスの分路要素など）の基本周波数モデル表現のインピーダンスを含むことができ、あるいはそのようなインピーダンスであってよい。
本発明の実施形態は、初期等価回路ならびに切り替えられた構成要素の遮断器／スイッチ状態入力によって判断されるトポロジ事象に関連する電圧および／または電流測定値を使用することによって、（本開示において説明されるように）トポロジ変化に応答して等価回路を更新する。これは、トポロジ事象が発生するたびにそれまでの等価回路データを破棄することによって再適用される必要がある“ＰＯＷＥＲ ＳＷＩＮＧ ＡＮＤ ＯＵＴ－ＯＦ－ＳＴＥＰ ＣＯＮＳＩＤＥＲＡＴＩＯＮＳ ＯＮ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＬＩＮＥＳ”，ＩＥＥＥ ＰＳＲＣ ＷＧ Ｄ６，２００５、Ｊ．Ｍｏｏｎｅｙ ａｎｄ Ｊ．Ｐｅｅｒ，“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ Ｇｒｏｕｎｄ Ｆａｕｌｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，”ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２４ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｓｐｏｋａｎｅ，ＷＡ，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９７、およびＭ．Ｊ．Ｔｈｏｍｓｏｎ ａｎｄ Ａ．Ｓｏｍａｎｉ，“Ａ Ｔｕｔｏｒｉａｌ ｏｎ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ Ｓｏｕｒｃｅ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｒａｔｉｏｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｌｉｎｅ Ｌｅｎｇｔｈ”，ＳＥＬ，２０１５の技術からの大いなる発展である。
“ＰＯＷＥＲ ＳＷＩＮＧ ＡＮＤ ＯＵＴ－ＯＦ－ＳＴＥＰ ＣＯＮＳＩＤＥＲＡＴＩＯＮＳ ＯＮ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＬＩＮＥＳ”，ＩＥＥＥ ＰＳＲＣ ＷＧ Ｄ６，２００５、Ｊ．Ｍｏｏｎｅｙ ａｎｄ Ｊ．Ｐｅｅｒ，“Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ Ｇｒｏｕｎｄ Ｆａｕｌｔ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，” ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ２４ｔｈ Ａｎｎｕａｌ Ｗｅｓｔｅｒｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｓｐｏｋａｎｅ，ＷＡ，Ｏｃｔｏｂｅｒ １９９７、およびＭ．Ｊ．Ｔｈｏｍｓｏｎ ａｎｄ Ａ．Ｓｏｍａｎｉ，“Ａ Ｔｕｔｏｒｉａｌ ｏｎ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ Ｓｏｕｒｃｅ Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ Ｒａｔｉｏｓ ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ｌｉｎｅ Ｌｅｎｇｔｈ”，ＳＥＬ，２０１５の技術は、修正後のシステム（すなわち、トポロジ変化の後のシステム）における故障のステージングを必要とし、あるいは故障事象の発生を待たなければならず、それまでは等価回路の再評価に展開することができない。これにより、新たな等価パラメータの取得が遅れる可能性があり、それらに依存する機能が、古いデータを使用し続けなければならない。
電力システムと共に使用するための装置またはシステムが提供される。電力システムは、第１のバスと、第２のバスと、第３のバスと、第１および第２のバスの間の第１の線路と、第３のバスと第１および第２のバスの一方との間の第２の線路とを有する。本装置またはシステムは、バスのうちの１つまたは複数に関する電圧測定値を含む測定値を受信し、スイッチ状態情報を受信するためのインターフェースを備える。本装置またはシステムは、少なくとも１つのトリップ事象に応答して、等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、受信した測定値および少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された等価モデルのインピーダンスから決定するように動作することができる。
本装置またはシステムは、第１の線路ならびにトリップする第２の線路または分路要素の少なくとも一方のモデルパラメータを使用して、更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
インターフェースは、電流測定値を受信するように動作可能であってよい。
インターフェースは、第１および第２の線路の少なくとも一方または少なくとも１つの分路要素の電流測定値を受信するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定することによって、実地動作の最中に等価モデルのオンライン更新を実行するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するために使用されるすべての測定値および随意によるスイッチ状態情報を、第１の線路の近隣で取得できるように動作可能であってよい。
測定値が更新後インピーダンスの決定に使用される第１の線路の近隣は、第１および第２の線路、第１、第２、および第３のバス、ならびに関連のスイッチおよび／または回路遮断器を含むバスに接続された分路要素を含むことができる。
本装置またはシステムは、等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するために使用されるすべての測定値および随意によるスイッチ状態情報が、第１および第２の線路、第１、第２、および第３のバス、ならびに関連のスイッチおよび／または回路遮断器を含むバスに接続された分路要素を含む第１の線路の近隣から取得されるように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第１および第２の線路、第１、第２、および第３のバス、ならびに関連のスイッチおよび／または回路遮断器を含むバスに接続された分路要素を含む第１の線路の近隣から取得される測定値以外の測定値を必要とすることなく、等価モデルの更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、変電所自動化通信ネットワークを介して測定値（電圧および／または電流測定値など）および／またはスイッチ状態情報を受信するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、変電所自動化通信プロトコルによるメッセージにて測定値および／またはスイッチ状態情報を受信するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、変電所自動化通信プロトコルによるメッセージにて測定値および／またはスイッチ状態情報を受信するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、ＩＥＣ ６１８５０によるメッセージ、またはＩＥＣ ６１８５０に適合するメッセージにて、測定値および／またはスイッチ状態情報を受信するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、ＩＥＣ ６１８５０：８－１、ＩＥＣ ６１８５０：８－２、および／またはＩＥＣ ６１８５０：９によるメッセージ、あるいはＩＥＣ ６１８５０：８－１、ＩＥＣ ６１８５０：８－２、および／またはＩＥＣ ６１８５０：９に適合するメッセージにて、測定値および／またはスイッチ状態情報を受信するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、ＩＥＣ ６１８５０：８－１（２０１１）、ＩＥＣ ６１８５０：８－２（２０１８）、ならびに／あるいはＩＥＣ ６１８５０：９（２０１１）および／またはＩＥＣ ６１８５０：９／ＡＭＤ１：２０２０（２０２０）によるメッセージ、もしくはＩＥＣ ６１８５０：８－１（２０１１）、ＩＥＣ ６１８５０：８－２（２０１８）、ならびに／あるいはＩＥＣ ６１８５０：９（２０１１）および／またはＩＥＣ ６１８５０：９／ＡＭＤ１：２０２０（２０２０）に適合するメッセージにて、測定値および／またはスイッチ状態情報を受信するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するために使用されるすべての測定値および随意によるスイッチ状態情報が、変電所プロセスバスレベルの測定値であってよいように動作可能であってよい。
スイッチ状態情報は、スイッチ状態（トリップまたは非トリップなど）の測定値であってよく、あるいはそれらを含むことができる。
スイッチ状態情報は、少なくとも１つのインテリジェント電子装置（ＩＥＤ）によって送信され、現時点または迫り来るスイッチ状態（トリップまたは非トリップなど）を表すメッセージであってよく、あるいはそのようなメッセージを含むことができる。スイッチ状態情報を、少なくとも１つのＩＥＤによって送信されるメッセージを解析することによって取得することができる。メッセージは、ＧＯＯＳＥメッセージまたはＩＥＣ ６１８５０による他のメッセージであってよい。
スイッチ状態情報は、関心対象の線路の末端バスのうちの１つに入射する線路上のスイッチのトリップを示す情報を含むことができる。
スイッチ状態情報は、関心対象の線路の末端バスに隣接するバスに接続された分路要素のトリップを示す情報を含むことができる。
少なくとも１つのトリップ事象を、スイッチ状態情報に基づいて検出することができ、より具体的には、スイッチ状態の変化（例えば、非トリップからトリップへ）に基づいて検出することができる。
等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスは、少なくとも１つのトリップ事象の後の第１の線路の２ポート等価回路の更新後インピーダンスであってよい。
少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された等価モデルのインピーダンスは、少なくとも１つのトリップ事象の前の２ポート等価回路の等価モデルのベースインピーダンスを含むことができる。
本装置またはシステムは、等価モデルの更新後インピーダンスを使用して少なくとも１つの保護機能を実行するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、
・距離継電、
・適応的継電、
・故障位置の判定（これに限られるわけではないが、シングルエンドの故障位置判定など）、
・システム不均質性係数の決定、
・距離継電器到達判定、
・随意によりフェーザ、重畳量、または進行波に基づく方法を含むシステム保護のための相選択方法の適応的選択、
・短絡率（ＳＣＲ）の決定、
・過電流継電器協調
のうちの少なくとも１つのために、等価モデルの更新後インピーダンスを使用するように動作可能であってよい。
等価モデルの更新後インピーダンスは、更新後の第１の等価ソースインピーダンス、更新後の第２の等価ソースインピーダンス、および更新後の等価伝達経路インピーダンスを含むことができる。
本装置またはシステムは、測定値を使用してインピーダンス部分行列の少なくとも１つの行列要素を決定し、インピーダンス部分行列の直列および／または分路ブランチ修正を実行して、修正されたインピーダンス部分行列の行列要素を決定し、修正されたインピーダンス部分行列を使用して、２ポート等価回路の等価モデルの更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、測定値を使用してバスインピーダンス部分行列の少なくとも１つの行列要素を決定し、バスインピーダンス部分行列の直列および／または分路ブランチ修正を実行して、修正されたバスインピーダンス部分行列の行列要素を決定し、修正されたバスインピーダンス部分行列を使用して、２ポート等価回路の等価モデルの更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
バスインピーダンス部分行列は、
Figure 0007432073000001
本装置またはシステムは、測定値を使用してＺｎｐ＝Ｚｐｎを決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、少なくともＺｍｍ、Ｚｍｎ、Ｚｎｍ、およびＺｎｎを、少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた２ポート等価回路の等価モデルのインピーダンスおよび修正計算から決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第２の線路のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第２の線路のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、第２の線路のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化の測定値、および第２の線路のトリップの前の第１のバスにおける第２の線路上の電流（測定されても、計算されてもよい）、および第２の線路のトリップの前の第２の線路の充電電流（計算される）を使用して決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、測定値から得られる以下のさらなる量（測定値から計算によって導出される量を含む）、すなわち（ｉ）第２の線路のトリップに応答した第１および第３のバスにおける電圧の変化、または（ｉｉ）第２の線路のトリップの前の第１のバスにおける第２の線路の電流を使用して決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第２の線路のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、第２の線路のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化の測定値、および第２の線路のトリップの前の第１のバスにおける第２の線路上の電流（測定されても、計算されてもよい）、ならびに（ｉ）第２の線路のトリップに応答した第１および第３のバスにおける電圧の変化（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）、または（ｉｉ）第２の線路のトリップの前の第１のバスにおける第２の線路の電流（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）のみを使用して決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第２の線路のトリップに応答して、Ｚｎｐ＝Ｚｐｎを、
Figure 0007432073000002
を満たすように決定するように動作可能であってよく、
ここで、
Figure 0007432073000003
本装置またはシステムは、以下に従ってＩｍｃおよびＩｐｃを決定するように動作可能であってよい。
Figure 0007432073000004
本装置またはシステムは、電流測定値からＩｍｐ＋Ｉｍｃを決定するように動作可能であってよい。
本装置およびシステムは、Ｉｍｐ＋Ｉｍｃを
Figure 0007432073000005
に従って電圧測定値から計算によって決定するように動作可能であってよく、
ここで、Ｖｍ ０およびＶｐ ０は、トリップ事象の発生前にバスＭおよびバスＰにおいてそれぞれ測定された電圧であり、Ｚｓｈ ｔは、トリップされた第２の線路の充電電流に関連するインピーダンスであり、Ｚｌ ｔは、トリップされた第２の線路の直列インピーダンスである。
本装置またはシステムは、少なくともＺｍｐ、Ｚｐｍ、およびＺｐｐを、少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた２ポート等価回路の等価モデルのインピーダンスおよび修正計算を使用することによって決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、測定値を使用して少なくともＺｍｐ、Ｚｐｍ、およびＺｐｐを決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第２の線路のトリップに応答して、Ｚｎｐ＝Ｚｐｎ、Ｚｍｐ＝ＺｐｍおよびＺｐｐを、
Figure 0007432073000006
を満たすように決定するように動作可能であってよく、
ここで
Figure 0007432073000007
本装置またはシステムは、電流測定値からＩｍｐ＋Ｉｍｃを決定するように動作可能であってよい。
本装置およびシステムは、Ｉｍｐ＋Ｉｍｃを
Figure 0007432073000008
本装置またはシステムは、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、分路要素のトリップの前の第３のバスにおける分路要素を通る分路電流（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）、および分路要素のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）を使用して決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、測定値に含まれ、あるいは測定値から計算によって導出される以下の量、すなわち分路要素のトリップの前の第３のバスにおける分路要素を通る分路電流、および分路要素のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化のみを使用して決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、分路要素のトリップに応答した第１および第３のバスにおける電圧の変化（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）をさらに使用して決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、測定値に含まれ、あるいは測定値から計算によって導出される以下の量（使用される他の量が必ずしも実地動作における測定値から決定される必要はないことに注意）、すなわち分路要素のトリップの前の第３のバスにおける分路要素を通る分路電流、および分路要素のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化、および分路要素のトリップに応答した第１および第３のバスにおける電圧の変化の測定値のみを使用して決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答して、Ｚｎｐ＝Ｚｐｎを、
Figure 0007432073000009
Figure 0007432073000010
本装置またはシステムは、少なくともＺｍｐ、Ｚｐｍ、およびＺｐｐを、少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた２ポート等価回路の等価モデルのインピーダンスおよび修正計算を使用することによって決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、測定値を使用して少なくともＺｍｐ、Ｚｐｍ、およびＺｐｐを決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答して、Ｚｎｐ＝Ｚｐｎ、Ｚｍｐ、ＺｐｍおよびＺｐｐを、
Figure 0007432073000011
Figure 0007432073000012
本装置またはシステムは、修正されたバスインピーダンス部分行列
Figure 0007432073000013
本装置またはシステムは、２ポート等価回路の等価モデルの更新後インピーダンスを、
Figure 0007432073000014
を満たすように決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、
第２の線路のトリップ、
第３のバスにおける分路要素のトリップ
の少なくとも一方に応答して、等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、インターフェースに結合し、等価モデルの少なくとも１つの更新後インピーダンスを決定するように動作することができる少なくとも１つの集積回路を備えることができる。
インターフェースは、変電所バスに通信可能に結合するように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた等価モデルのインピーダンスおよび／またはバスインピーダンス部分行列要素を記憶するための記憶装置を備えることができる。
本装置またはシステムは、記憶装置に通信可能に結合して、記憶装置から少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた等価モデルのインピーダンスおよび／またはバスインピーダンス部分行列要素を取り出すように動作可能であってよい。
本装置またはシステムは、変電所コンピュータなどの変電所装置または変電所システムであってよい。
一実施形態による電力システムが、第１のバスと、第２のバスと、第３のバスと、第１および第２のバスの間の第１の線路と、第３のバスと第１および第２のバスの一方との間の第２の線路と、２ポート等価回路の等価モデルの更新後インピーダンスを受信した測定値および少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた等価モデルのインピーダンスから決定するためのいずれかの実施形態による装置またはシステムとを備える。
装置またはシステムは、第１の線路ならびにトリップする第２の線路または分路要素の少なくとも一方のモデルパラメータを使用して、更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
装置またはシステムは、等価モデルの更新後インピーダンスを使用して少なくとも１つの保護または協調機能を実行するように動作することができる保護または協調システムであってよい。
電力システムは、装置またはシステムに通信可能に結合した保護または協調システムを備えることができ、保護または協調システムは、等価モデルの更新後インピーダンスを使用して少なくとも１つの保護または協調機能を実行するように動作することができる。
装置またはシステムは、第２の線路のトリップに応答して第１の線路の２ポート等価回路の等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
電力システムは、第３のバスに分路要素を備えることができる。
装置またはシステムは、分路要素のトリップに応答して第１の線路の２ポート等価回路の等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
等価モデルの更新後インピーダンスを決定するように動作することができる装置またはシステムは、変電所装置または変電所システムである。
一実施形態による電力システムは、複数の変電所を備えることができ、各々の変電所は、２ポート等価モデルの更新後インピーダンスを決定するように動作することができる変電所装置またはシステムを備える。
更新後インピーダンスを決定するように動作することができる装置またはシステムは、それぞれ一実施形態による装置またはシステムであってよい。
電力システムは、変電所装置またはシステムに通信可能に結合し、変電所装置またはシステムを協調させ、かつ／または異なる変電所装置またはシステムから得られた更新後インピーダンスを組み合わせるように動作することができる中央エンティティを備えることができる。
変電所装置またはシステムは、互いに独立して等価インピーダンスを更新するように動作可能であってよい。
第１の変電所装置またはシステムが、第１のトリップ事象に応答して、変電所ならびに随意により隣接するバスおよび入射線路の測定値を使用して、インピーダンスを更新するように動作可能であってよい。第１の変電所装置またはシステムが更新後インピーダンスを決定する時点は、他の変電所装置またはシステム（例えば、第２の変電所の第２の変電所装置またはシステムならびに／あるいは第３の変電所の第３の変電所装置またはシステム）のいずれかが更新後インピーダンスを決定する時点とは無関係であってよい。
第２の変電所装置またはシステムが、第２のトリップ事象に応答して、変電所ならびに随意により隣接するバスおよび入射線路の測定値を使用して、インピーダンスを更新するように動作可能であってよい。第２の変電所装置またはシステムが更新後インピーダンスを決定する時点は、他の変電所装置またはシステム（例えば、第２の変電所の第１の変電所装置またはシステムならびに／あるいは第３の変電所の第３の変電所装置またはシステム）のいずれかが更新後インピーダンスを決定する時点とは無関係であってよい。
実地動作の最中に更新される第１、第２、および存在する場合にはさらなる変電所装置またはシステムのインピーダンスは、互いに独立した時点において、かつ／または互いに独立した値に更新されてよい。
中央エンティティは、変電所装置またはシステムから更新後インピーダンスを受信するように動作可能であってよい。
中央エンティティは、変電所装置またはシステムからの更新後インピーダンスを組み合わせるように動作可能であってよい。
中央エンティティは、変電所装置またはシステムからの更新後インピーダンスを使用してバス行列を更新するように動作可能であってよい。
中央エンティティは、異なる変電所の変電所装置またはシステムの動作を協調させるように動作可能であってよい。
中央エンティティは、中央コントローラであってよい。
中央エンティティならびに／あるいは変電所装置またはシステムは、解析、保護、および／または協調機能のために、更新後インピーダンスを使用するように動作可能であってよい。
中央エンティティならびに／あるいは変電所装置またはシステムは、距離継電器の動作特性を設定すること、電力動揺ブラインダおよび／または脱調ロジックを設定すること、シングルエンド測定値のみの使用の場合に線路上の故障の位置を特定することのうちの１つまたは複数のために、更新後インピーダンスを使用するように動作可能であってよい。
電力システムの伝送線路の等価モデルの更新後インピーダンスを決定する方法が提供される。電力システムは、第１のバスと、第２のバスと、第３のバスと、第１および第２のバスの間の第１の線路と、第３のバスと第１および第２のバスの一方との間の第２の線路とを有する。本方法は、装置またはシステムによって、バスのうちの１つまたは複数に関する電圧測定値を含む測定値、およびスイッチ状態情報を受信することを含む。本方法は、装置またはシステムによって、少なくとも１つのトリップ事象に応答して、等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、受信した測定値および少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された等価モデルのインピーダンスから決定することを含む。
本方法において、等価モデルのオンライン更新を、実地動作の最中に、１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定することによって実行することができる。
本方法において、更新後インピーダンスを決定するために、第１の線路ならびにトリップする第２の線路または分路要素の少なくとも一方のモデルパラメータ。
測定値は、電流測定値を含むことができる。
電流測定値は、第１および第２の線路の少なくとも一方または少なくとも１つの分路要素についての電流測定値を含むことができる。
等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するために使用されるすべての測定値および随意によるスイッチ状態情報は、第１の線路の近隣で取得されてよい。
等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するために使用されるすべての測定値および随意によるスイッチ状態情報は、変電所プロセスバスレベルの測定値であってよい。
測定値が更新後インピーダンスを決定するために使用される第１の線路の近隣は、第１および第２の線路、第１、第２、および第３のバス、ならびに関連のスイッチおよび／または回路遮断器を含むバスに接続された分路要素を含むことができる。
等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するために使用されるすべての測定値および随意によるスイッチ状態情報は、第１および第２の線路、第１、第２、および第３のバス、ならびに関連のスイッチおよび／または回路遮断器を含むバスに接続された分路要素を含む第１の線路の近隣から取得されてよい。
等価モデルの更新後インピーダンスは、第１および第２の線路、第１、第２、および第３のバス、ならびに関連のスイッチおよび／または回路遮断器を含むバスに接続された分路要素を含む第１の線路の近隣から取得される測定値以外の測定値を必要とすることなく、決定されてよい。
測定値（電圧および／または電流測定値など）および／またはスイッチ状態情報は、変電所自動化通信ネットワークを介して受信されてよい。
測定値および／またはスイッチ状態情報は、変電所自動化通信プロトコルによるメッセージにて受信されてよい。
測定値および／またはスイッチ状態情報は、変電所自動化通信プロトコルによるメッセージにて受信されてよい。
測定値および／またはスイッチ状態情報は、ＩＥＣ ６１８５０によるメッセージ、またはＩＥＣ ６１８５０に適合するメッセージにて受信されてよい。
測定値および／またはスイッチ状態情報は、ＩＥＣ ６１８５０：８－１、ＩＥＣ ６１８５０：８－２、および／またはＩＥＣ ６１８５０：９によるメッセージ、あるいはＩＥＣ ６１８５０：８－１、ＩＥＣ ６１８５０：８－２、および／またはＩＥＣ ６１８５０：９に適合するメッセージにて受信されてよい。
測定値および／またはスイッチ状態情報は、ＩＥＣ ６１８５０：８－１（２０１１）、ＩＥＣ ６１８５０：８－２（２０１８）、ならびに／あるいはＩＥＣ ６１８５０：９（２０１１）および／またはＩＥＣ ６１８５０：９／ＡＭＤ １：２０２０（２０２０）によるメッセージ、もしくはこれらに適合するメッセージにて受信されてよい。
スイッチ状態情報は、スイッチ状態（トリップまたは非トリップなど）の測定値であってよく、あるいはそれらを含むことができる。
スイッチ状態情報は、少なくとも１つのインテリジェント電子装置（ＩＥＤ）によって送信され、現時点または迫り来るスイッチ状態（トリップまたは非トリップなど）を表すメッセージであってよく、あるいはそのようなメッセージを含むことができる。スイッチ状態情報を、少なくとも１つのＩＥＤによって送信されるメッセージを解析することによって取得することができる。メッセージは、ＧＯＯＳＥメッセージまたはＩＥＣ ６１８５０による他のメッセージであってよい。
スイッチ状態情報は、関心対象の線路の末端バスのうちの１つに入射する線路上のスイッチのトリップを示す情報を含むことができる。
スイッチ状態情報は、関心対象の線路の末端バスに隣接するバスに接続された分路要素のトリップを示す情報を含むことができる。
少なくとも１つのトリップ事象を、スイッチ状態情報に基づいて検出することができ、より具体的には、スイッチ状態の変化（例えば、非トリップからトリップへ）に基づいて検出することができる。
等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスは、少なくとも１つのトリップ事象の後の第１の線路の２ポート等価回路の更新後インピーダンスであってよい。
少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された等価モデルのインピーダンスは、少なくとも１つのトリップ事象の前の２ポート等価回路の等価モデルのインピーダンスを含むことができる。
等価モデルの更新後インピーダンスは、更新後の第１の等価ソースインピーダンス、更新後の第２の等価ソースインピーダンス、および更新後の等価伝達経路インピーダンスを含むことができる。
本方法は、測定値を使用してインピーダンス部分行列の少なくとも１つの行列要素を決定し、インピーダンス部分行列の直列および／または分路ブランチ修正を実行して、修正されたインピーダンス部分行列の行列要素を決定し、修正されたインピーダンス部分行列を使用して、２ポート等価回路の等価モデルの更新後インピーダンスを決定することを含むことができる。
本方法は、測定値を使用してバスインピーダンス部分行列の少なくとも１つの行列要素を決定し、バスインピーダンス部分行列の直列および／または分路ブランチ修正を実行して、修正されたバスインピーダンス部分行列の行列要素を決定し、修正されたバスインピーダンス部分行列を使用して、２ポート等価回路の等価モデルの更新後インピーダンスを決定することを含むことができる。
バスインピーダンス部分行列は、
Figure 0007432073000015
インピーダンス部分行列要素Ｚｎｐ＝Ｚｐｎを、測定値を使用して決定することができる。
少なくともＺｍｍ、Ｚｍｎ、Ｚｎｍ、およびＺｎｎを、少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた２ポート等価回路の等価モデルのインピーダンスおよび修正計算から決定することができる。
本方法は、第２の線路のトリップに応答して等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定することを含むことができる。
装置またはシステムが、第２の線路のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、第２の線路のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化の測定値、および第２の線路のトリップの前の第１のバスにおける第２の線路上の電流（測定されても、計算されてもよい）、および第２の線路のトリップの前の第２の線路の充電電流（計算される）を使用して決定することができる。
本方法は、測定値から得られる以下のさらなる量（測定値から計算によって導出される量を含む）、すなわち（ｉ）第２の線路のトリップに応答した第１および第３のバスにおける電圧の変化、または（ｉｉ）第２の線路のトリップの前の第１のバスにおける第２の線路の電流を使用して決定することを含むことができる。
本方法は、第２の線路のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、第２の線路のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化の測定値、および第２の線路のトリップの前の第１のバスにおける第２の線路上の電流（測定されても、計算されてもよい）、ならびに（ｉ）第２の線路のトリップに応答した第１および第３のバスにおける電圧の変化（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）、または（ｉｉ）第２の線路のトリップの前の第１のバスにおける第２の線路の電流（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）のみを使用して決定することを含むことができる。
本方法は、第２の線路のトリップに応答して、Ｚｎｐ＝Ｚｐｎを、
Figure 0007432073000016
を満たすように決定することを含むことができ、
ここで、
Figure 0007432073000017
であり、
Figure 0007432073000018
本方法は、ＩｍｃおよびＩｐｃを
Figure 0007432073000019
に従って決定することを含むことができる。
本方法は、Ｉｍｐ＋Ｉｍｃを電流測定値から決定することを含むことができる。
本方法は、Ｉｍｐ＋Ｉｍｃを
Figure 0007432073000020
本方法は、少なくともＺｍｐ、Ｚｐｍ、およびＺｐｐを、少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた２ポート等価回路の等価モデルのインピーダンスおよび修正計算を使用することによって決定することを含むことができる。
本方法は、少なくともＺｍｐ、Ｚｐｍ、およびＺｐｐを測定値を使用して決定することを含むことができる。
本方法は、第２の線路のトリップに応答して、Ｚｎｐ＝Ｚｐｎ、Ｚｍｐ＝ＺｐｍおよびＺｐｐを、
Figure 0007432073000021
を満たすように決定することを含むことができ、
ここで
Figure 0007432073000022
本方法は、Ｉｍｐ＋Ｉｍｃを電流測定値から決定することを含むことができる。
本方法は、Ｉｍｐ＋Ｉｍｃを
Figure 0007432073000023
本方法は、第３のバスの分路要素のトリップに応答して等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定することを含むことができる。
本方法は、第３のバスの分路要素のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、分路要素のトリップの前の第３のバスにおける分路要素を通る分路電流（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）、および分路要素のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）を使用して決定することを含むことができる。
本方法は、第３のバスの分路要素のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、測定値に含まれ、あるいは測定値から計算によって導出される以下の量（使用される他の量が必ずしも実地動作における測定値から決定される必要はないことに注意）、すなわち分路要素のトリップの前の第３のバスの分路要素を通る分路電流、および分路要素のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化のみを使用して決定することを含むことができる。
本方法は、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、分路要素のトリップに応答した第１および第３のバスにおける電圧の変化（測定されても、測定値から計算によって導出されてもよい）をさらに使用して決定することを含むことができる。
本方法は、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答した等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを、測定値に含まれ、あるいは測定値から計算によって導出される以下の量（使用される他の量が必ずしも実地動作における測定値から決定される必要はないことに注意）、すなわち分路要素のトリップの前の第３のバスの分路要素を通る分路電流（電流測定値から得ることができ、あるいは電圧測定値から計算によって決定することができる）、および分路要素のトリップに応答した第２のバスにおける電圧の変化、および分路要素のトリップに応答した第１および第３のバスにおける電圧の変化の測定値のみを使用して決定することを含むことができる。
本方法は、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答して、Ｚｎｐ＝Ｚｐｎを、
を、
Figure 0007432073000024
本方法は、分路要素のトリップの前の分路電流測定値からＩｐ ｓｈを決定することを含むことができる。
Figure 0007432073000025
本方法は、少なくともＺｍｐ、Ｚｐｍ、およびＺｐｐを測定値を使用して決定することを含むことができる。
本方法は、第３のバスにおける分路要素のトリップに応答して、Ｚｎｐ＝Ｚｐｎ、Ｚｍｐ、ＺｐｍおよびＺｐｐを、
Figure 0007432073000026
本方法は、分路要素のトリップの前の分路電流測定値からＩｐ ｓｈを決定することを含むことができる。
Figure 0007432073000027
本方法は、修正されたバスインピーダンス部分行列
Figure 0007432073000028
を、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）から、ノードｍおよびｐの間およびノードｍおよびｎの間のブランチを除去することを含む直列ブランチ修正を実行することによって決定することを含むことができる。
本方法は、２ポート等価回路の等価モデルの更新後インピーダンスを、
Figure 0007432073000029
を満たすように決定することを含むことができる。
本方法は、
第２の線路のトリップ、
第３のバスにおける分路要素のトリップ
の少なくとも一方に応答して、等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定することを含むことができる。
装置またはシステムは、インターフェースに結合し、等価モデルの少なくとも１つの更新後インピーダンスを決定する少なくとも１つの集積回路を備えることができる。
インターフェースは、変電所バスに通信可能に結合することができる。
少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた等価モデルのインピーダンスおよび／またはバスインピーダンス部分行列要素を、記憶装置から取り出すことができる。
記憶装置は、等価モデルの更新後インピーダンスを決定する装置またはシステムに統合されてもよく、あるいはそれから分離されてもよい。
装置またはシステムは、変電所コンピュータなどの変電所装置または変電所システムであってよい。
少なくとも１つの保護機能を実行する方法が、一実施形態の方法を使用して等価モデルの更新後インピーダンスを決定することと、等価モデルの更新後インピーダンスを使用することとを含むことができる。
等価モデルの更新後インピーダンスを、
・距離継電、
・適応的継電、
・故障位置の判定（これに限られるわけではないが、シングルエンドの故障位置判定など）、
・システム不均質性係数の決定、
・距離継電器到達判定、
・随意によりフェーザ、重畳量、または進行波に基づく方法を含むシステム保護のための相選択方法の適応的選択、
・短絡率（ＳＣＲ）の決定、
・過電流継電器協調
のうちの少なくとも１つのために使用することができる。
本方法を実行する装置またはシステムは、等価モデルの更新後インピーダンスを使用して少なくとも１つの保護または協調機能を実行するように動作することができる保護または協調システムであってよい。
本方法を実行する装置またはシステムは、第２の線路のトリップに応答して第１の線路の２ポート等価回路の等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定することができる。
本方法を実行する装置またはシステムは、第３のバスの分路要素のトリップに応答して第１の線路の２ポート等価回路の等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定することができる。
本発明の別の態様によれば、少なくとも１つの処理装置、とくにはデジタル変電所装置またはデジタル変電所システムの少なくとも１つの集積回路によって実行可能な命令コードであって、少なくとも１つの処理装置にいずれかの実施形態による方法を自動的に実行させる命令コードが提供される。
本発明の別の態様によれば、命令コードを格納した記憶媒体が提供され、命令コードは、少なくとも１つの処理装置、とくにはデジタル変電所装置またはデジタル変電所システムの少なくとも１つの集積回路によって実行可能であり、少なくとも１つの処理装置にいずれかの実施形態による方法を自動的に実行させる。
記憶媒体は、非一時的な記憶媒体であってよい。
実施形態による装置、システム、および方法によって、さまざまな効果および利点が達成される。
本装置、システム、および方法は、更新後等価インピーダンスを、線路末端およびトポロジ内の１つ上のレベルのバスにおける変電所および／またはプロセスバスデータを使用して決定することを可能にする。データを、デジタル変電所における測定および通信インフラストラクチャを使用して取得することができる。
本装置、システム、および方法は、入射線路のトリップおよび隣接バスにおける分路要素のトリップなどのトポロジに関連する事象の場合に等価インピーダンスの更新を実行することを可能にする。
本装置、システム、および方法は、末端バスの短絡レベルおよび関心の線路自体からの故障電流の寄与の情報を必要とすることなく、等価モデルの更新後インピーダンスを決定する。
本装置、システム、および方法は、段階的なバス故障についての情報を必要とすることなく、等価モデルの更新後インピーダンスを決定する。
本装置、システム、および方法は、完全なネットワークトポロジ情報を必要とすることなく、等価モデルの更新後インピーダンスを決定する。
本装置、システム、および方法は、等価モデルの更新後インピーダンスの決定の単純かつ非反復的な実施を可能にする。
本装置、システム、および方法は、インピーダンス部分行列の推定において、ベース等価パラメータ、関心対象の伝送線路およびトリップ要素（第２の線路または隣接するバスの分路要素など）のパラメータ、ならびに限られた量の電圧測定値、および随意による電流測定値などの情報を使用し、したがって本技術は変電所レベルに好適である。使用されるパラメータは、具体的には、関心対象の伝送線路およびトリップ要素（第２の線路または隣接するバスの分路要素など）の基本周波数モデル表現のインピーダンスを含むことができ、あるいはそのようなインピーダンスであってよい。
実施形態による装置、方法、およびシステムは、三相伝送システムに関連して、とくには再生可能エネルギー源を有する送電網について使用することが可能である。
図面の簡単な説明
本発明の主題は、添付の図面に示されている好ましい例示的な実施形態を参照して、さらに詳細に説明される。
デジタル変電所装置を有する電力システムの概略の部分図である。 電力システムの概略の部分図である。 図２の伝送線路の２ポートテブナン等価回路の概略図である。 変電所装置のブロック図である。 一方法のフローチャートである。 入射線路トリップ後の単線図である。 一方法のフローチャートである。 一方法のフローチャートである。 入射線路トリップ前の電流を示す単線図である。 図９に示したシステムの等価回路を示す単線図である。 一方法のフローチャートである。 分路要素トリップ後の単線図である。 一方法のフローチャートである。 一方法のフローチャートである。 一方法のフローチャートである。 試験システムの単線図である。 変電所装置の概略の部分図である。 電力システムの概略の部分図である。
実施形態の詳細な説明
本発明の例示的な実施形態を、図面を参照して説明するが、図面において、同一または類似の参照符号は、同一または類似の要素を指している。いくつかの実施形態が、の文脈において説明されるが、以下で詳しく説明される方法および装置は、幅広くさまざまなシステムにおいて使用可能である。
実施形態の特徴は、とくに明記されない限りは、互いに組み合わせることが可能である。
本発明の実施形態によれば、等価モデルのインピーダンス（本明細書において、「等価インピーダンス」とも呼ばれる）のオンライン更新を実行するように動作することができる装置、システム、および方法が提供される。これらの装置、システム、および方法は、伝送線路の２ポートテブナン等価回路の等価インピーダンスのオンライン更新を実行するように動作可能であってよい。
これらの装置、システム、および方法は、少なくとも以下の種類のネットワークトポロジの変化に応答して、更新後インピーダンス（伝送線路の２ポートテブナン等価回路における２つの更新後ソースインピーダンスおよび更新後伝送経路インピーダンスなど）を決定するように動作することができる。
・関心対象の伝送線路の末端バスの一方に入射する線路のトリップ。
・関心対象の伝送線路の末端バスに隣接するバスに接続された分路要素のトリップ。
これらの装置、システム、および方法は、少なくとも１つのトリップ事象の前に取得されたインピーダンスに関する情報（少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された関心対象の伝送線路の２ポートテブナン等価回路のインピーダンスおよび入射伝送線路の２ポートテブナン等価回路のベースインピーダンスなど）を測定値と組み合わせて使用することによってオンライン更新を実行するように動作することができる。関心対象の線路ならびに少なくとも１つの入射線路または分路要素のモデルパラメータも、更新後インピーダンスの決定に使用される。
オンライン更新を実行するために必要な測定値は、関心対象の伝送線路の近隣からの測定値である。オンライン更新を実行するために使用される測定値は、関心対象の伝送線路、入射線路、関心対象の伝送線路の末端バス、関心対象の伝送線路の末端バスに隣接するバスの電圧（および、随意により電流）、ならびに関心対象の伝送線路の末端バスおよび／または隣接するバスの分路要素の電流を含み得る。電流測定値は随意である。オンライン更新を実行するために使用される測定値は、関心対象の伝送線路、入射線路、関心対象の伝送線路の末端バス、関心対象の伝送線路の末端バスに隣接するバスにおける電流または電圧、ならびに関心対象の伝送線路の末端バスおよび／または隣接するバスの分路要素の電流に限定され得る。関心対象の伝送線路の近隣のみからの測定値を使用することによって、等価インピーダンスのオンライン更新を、制御センタからの更新を必要とせず、かつ／またはトポロジ変化に応答してネットワーク全体の完全なインピーダンス行列を再計算する必要なく、変電所装置によって実行することができ、あるいは他のかたちで変電所レベルにおいて実行することができる。
本明細書において使用されるとき、「測定」という用語は、展開された検出装置の出力に対して処理が実行されることを決して排除しないように理解されるべきである。例示として、本明細書において理解されるように、「電圧変化の測定値」は、電圧測定値から（例えば、トリップ事象の前および後に測定された電圧の差として）計算によって導出される電圧変化を包含することを意図している。
更新後インピーダンスを決定するために使用される測定値がもたらされる関心対象の伝送線路の近隣は、関心対象の伝送線路（本明細書において、「第１の伝送線路」とも呼ばれる）、その末端、隣接するバス（本明細書において、「第３のバス」とも呼ばれる）、および入射伝送線路（本明細書において、「第２の伝送線路」とも呼ばれる）、ならびに関連する分路要素、回路遮断器、および／またはスイッチに限定され得る。更新後インピーダンスを、この近隣の外部の測定値を必要とせずに決定することができる。
測定値および／またはスイッチ状態情報を、例えばＩＥＣ ６１８５０によるメッセージ、またはこれに適合するメッセージなど、変電所自動化通信プロトコルによるメッセージにて受信することができる。測定値および／またはスイッチ状態情報を、ＩＥＣ ６１８５０：８－１、ＩＥＣ ６１８５０：８－２、および／またはＩＥＣ ６１８５０：９によるメッセージ、あるいはこれらに適合するメッセージにて受信することができる。測定値および／またはスイッチ状態情報を、ＩＥＣ ６１８５０：８－１（２０１１）、ＩＥＣ ６１８５０：８－２（２０１８）、ならびに／あるいはＩＥＣ ６１８５０：９（２０１１）および／またはＩＥＣ ６１８５０：９／ＡＭＤ １：２０２０（２０２０）によるメッセージ、もしくはこれらに適合するメッセージにて受信することができる。
本明細書において使用されるとき、「インピーダンスを決定すること」は、等価モデルのインピーダンスを近似する値の決定を包含すると理解されるべきである。測定値の使用を、関心対象の伝送線路の近隣において利用可能な測定値（変電所レベルのバスデータまたは測定値など）に限定することで、何らかの近似が必要になるが、実施形態による装置、システム、および方法は、誤差がわずかでしかない更新後等価インピーダンスをもたらす。
図１は、デジタル変電所装置３０を有する電力システム１０の概略の部分図である。
電力システム１０は、第１のバスＭと第２のバスＮとの間の第１の伝送線路１１を有する。第１の伝送線路１１は、バスＭおよびＮの間に延在するため、本明細書において線路ＭＮとも呼ばれ、あるいは、この第１の伝送線路の等価インピーダンスがトポロジの変更に応答して更新されているため、「関心対象の伝送線路」とも呼ばれる。
電力システム１０は、第３のバスＰと第１のバスＭとの間の第２の伝送線路１２を有する。一般に、第２の伝送線路１２は、第１の伝送線路の末端バスＭ、Ｎの一方と、第１の伝送線路の末端バスＭ、Ｎの一方に隣接する（例えば、ネットワークの階層における１つ上のレベルの）バスＰとの間に延在する任意の伝送線路であってよい。第２の伝送線路１２は、本明細書において「入射線路」とも呼ばれる。
分路要素２１、２２、２３が、バスＰ、Ｍ、Ｎに設けられる。分路要素２１、２２、２３は、リアクトル、コンデンサバンク、負荷インピーダンスのいずれか１つまたは任意の組み合わせであってよく、あるいはそれらを含むことができる。
電力システム１０は、選択的にトリップさせることができる遮断器１３～１９を有する。遮断器１３～１９は、変電所装置３０に測定値（電流測定値など）を提供するように動作可能であってよい。遮断器１３～１９は、変電所装置３０に状態情報（トリップまたは非トリップ）を提供するように動作可能であってよい。
変電所装置３０は、変電所レベルにおいて他の装置に通信可能に結合したデジタル変電所装置であってよい。変電所装置３０は、変電所通信バスを介してデータを受信および／または送信するように動作可能であってよい。
変電所装置３０は、トリップ事象に応答して第１の伝送線路１１の等価モデルの更新後インピーダンスを決定するように動作することができる。変電所装置３０は、
・第２の線路１２（すなわち、関心対象の伝送線路１１の末端バスＭ、Ｎの一方に入射する線路）のトリップ；
・関心対象の伝送線路１１の末端バスＭ、Ｎに隣接するバスＰに接続された分路要素２１のトリップ
に応答して第１の伝送線路１１の等価モデルの更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
変電所装置３０は、分路要素２２または分路要素２３のトリップなどの他のトリップ事象に応答して第１の伝送線路１１の等価モデルのインピーダンスの更新を実行するように動作可能であってよい。しかしながら、変電所装置３０は、好ましくは、上述の２つの状況において第１の伝送線路１１の等価モデルの更新後インピーダンスの決定を少なくとも実行するように動作可能である。
トリップ事象、すなわち第１の伝送線路１１の近隣におけるネットワークトポロジの変化が、更新プロセスの決定をトリガし得る。更新後インピーダンスを、以下でさらに詳細に説明されるように、保護または協調機能の任意の１つまたは任意の組み合わせに使用することができる。
発生したトリップに応じて、さまざまな測定値を使用することができる。更新後インピーダンスを決定するために使用されるすべての測定値を、例えば、第１および第２の線路１１、１２ならびにバスＰ、Ｍ、Ｎ、ならびに関連するスイッチ、回路遮断器、および分路要素から取得することができる。
例示のために、本明細書においてさらに充分に説明されるように、第２の線路１２のトリップに応答して更新後インピーダンスを決定するために、以下の測定値、すなわち
第２の線路のトリップに応答した第２のバス１２における電圧の変化、および
第２の線路のトリップ前の第１のバスＭにおける第２の線路１２の電流、ならびに
（ｉ）第２の線路１２のトリップに応答した第１および第３のバスＭおよびＰにおける電圧の変化、または（ｉｉ）第２の線路１２のトリップ前の第１のバスＭにおいて測定された第２の線路１２の電流
を使用することができる。
さらなる例示のために、第３のバスＰにおける分路要素のトリップに応答して更新後インピーダンスを決定するために、以下の測定値、すなわち
分路要素のトリップ前の第３のバスＰの分路要素を通る分路電流、および分路要素のトリップに応答した第２のバスＮにおける電圧の変化
を使用することができ、随意により分路要素のトリップに応答した第１および第３のバスＭ、Ｐにおける電圧の変化の測定値を使用することができる。
本開示の技術は、インピーダンスの更新を実行するために、他の量のオンライン測定を必要とせずに機能する。本開示の技術は、電流測定値を必要とせず、あるいは使用せずに、更新後インピーダンスを決定するように動作可能である。電流を計算によって決定することができる。
図２は、本明細書において詳細に説明される更新プロセスの対象の電力システム１０の一部分を示している。末端バスＭ、Ｎの間の第１の伝送線路１１が、等価モデルによって表されており、変電所装置３０は、トリップ事象に応答して等価モデルの更新後インピーダンスを決定するように動作することができる。概略的にのみ示されている電力システムの残りの部分２９が、さまざまな追加の伝送線路、バス、などを含むことが理解されよう。本明細書に記載のインピーダンスの更新は、トリップされていない状態のシステムに対応する等価モデルのインピーダンス値、第１の伝送線路１１の近隣のみからの測定値、および第１の伝送線路１１の近隣のみからのトポロジ情報を使用する。本明細書に記載のインピーダンスの更新は、第３のバスＰおよびその分路要素よりも向こうに配置された電力システム部分のトポロジ情報を必要としない。
図３は、第１の伝送線路１１の２ポートテブナン等価回路を示している。等価システムは、それぞれのインピーダンスＺｓＭおよびＺｓＮを有する２つのソースで構成される。さらに、ブランチＭＮ自体を通る直接の経路（インピーダンスＺｌによって表される）を除くバスＭおよびＮの間の電流の流れに関するネットワークの等価回路を表すインピーダンスＺｔｒ ＭＮを有する伝送経路が存在し得る。
第１の伝送線路１１の２ポートテブナン等価回路の更新後インピーダンスを決定することは、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後の値を決定することを含む。２ポートテブナン等価回路のインピーダンスのベース値、すなわちベースネットワーク（第２の伝送線路１２のトリップがなく、バスＰの分路要素のトリップがない）の｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の値が、更新後インピーダンスを決定する際に使用される。
図３には第１の伝送線路１１の２ポートテブナン等価モデルが示されているが、第２の伝送線路１２の２ポートテブナン等価回路は、同様のパラメータ｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝を有する。
本明細書においてさらに詳細に説明されるように、変電所装置３０は、
・少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた第１の伝送線路１１の２ポートテブナン等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝（すなわち、初期の未トリップのシステムのインピーダンス）、
・トリップ事象に応答した第２のバスＮにおける電圧の変化の測定値、
・トリップ事象前の第１のバスＭおよび第３のバスＰにおける電圧の測定値
を使用し、
・随意により少なくとも以下の測定値、すなわち
（ｉ）第２の伝送線路１２のトリップに応答してインピーダンスを更新する場合の測定値から得られた第２の線路のトリップ前の第１のバスＭにおける第２の伝送線路１２上の電流、
（ｉｉ）分路要素２１のトリップに応答してインピーダンスを更新する場合の第３のバスＰにおける分路要素２１のトリップ前の分路要素電流の測定値
を使用し、
・少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた第２の伝送線路１２の２ポートテブナン等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝（すなわち、初期の未トリップのシステムのインピーダンス）、またはトリップ事象に応答した第１のバスＭおよび第３のバスＰにおける電圧の変化の測定値
を使用するように動作可能であってよい。
少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された第１の伝送線路１１の２ポートテブナン等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝、および少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された第２の伝送線路１２の２ポートテブナン等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝（使用される場合）は、完全なネットワーク解析（すなわち、図１～図３に示したバスの向こうに接続された電力システム部分を含む）から取得されたインピーダンス値である。
実地動作の最中に更新後インピーダンスを決定する装置またはシステムは、非トリップ状態のシステムのインピーダンス（または、ベースインピーダンス）を入力として受信することができる。この入力を、トリップ事象にそれぞれ応答して実地動作の最中にインピーダンスを何度も決定し直す場合に、再び受信する必要はない。非トリップ状態のシステムのインピーダンス（または、ベースインピーダンス）を、実地動作中の更新後インピーダンスを決定する装置またはシステムに、永続的に保存することができる。
例示のために、第１のトリップ事象（第１の入射線路トリップまたは第１の分路要素トリップなど）に応答した実地動作の最中の第１の修正後インピーダンスの決定、および第１のトリップ事象に続く第２のトリップ事象（第２の入射線路トリップまたは第２の分路要素トリップなど）に応答した実地動作の最中の第２の更新後インピーダンスの決定を、制御センタなどからインピーダンスを再度受信することを必要とせずに、実行することができる。
第３のバスの分路要素のトリップ（第１のトリップ事象）後の第２の線路のトリップ（第２のトリップ事象）の場合に、（トリップ事象後の）２ポートテブナン等価インピーダンスの更新値を、その後のインピーダンス更新決定（必要な場合）のベースインピーダンスとして使用することができる。
ユーザまたはオペレータは、非トリップ状態のシステムのインピーダンス（または、ベースインピーダンス）を、そのようなインピーダンスをネットワークトポロジの全データへのアクセスに基づいて計算できるはずである制御センタ（地域の制御センタまたは主制御センタであってよい）から、１回限りの学習として得ることができる。非トリップ状態のシステムのインピーダンス（または、ベースインピーダンス）を検索して、更新後インピーダンスを決定する装置またはシステムに提供することを、実地動作の前（例えば、変電所の試運転時など、更新後インピーダンスを決定するＩＥＤまたはシステムの試運転時）に行うことができ、あるいは装置またはシステムが実地動作に入った後のシステムメンテナンスの際に行うことができる。
次いで、実地動作の最中に決定された（トリップ事象後の）２ポートテブナン等価インピーダンスの更新値を、その後の更新（必要な場合）のためのベースインピーダンスとして使用することができる。
結果として、変電所装置３０は、第１の伝送線路１１の２ポートテブナン等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後の値を決定する。
更新後インピーダンスを、解析、保護、および／または協調機能を含むさまざまな目的に使用することができる。例示のために、更新後インピーダンスを、
・距離継電器の性能を改善すること、
・（とくには距離中継のための）適応設定機能を可能にすること、
・シングルエンド故障位置判定を実行すること、
・システム不均質性係数を計算すること、
・距離継電器到達計算、
・再生可能エネルギーの多いシステムを保護するために異なる相選択方法（フェーザまたは重畳量または進行波に基づく）を適応的に切り替えること（ソースインピーダンス情報を適応的な切り替えに使用することができる）、
・短絡比（ＳＣＲ）を計算すること、
・過電流継電器協調
のいずれか１つまたは任意の組み合わせに使用することができる。
図４は、一実施形態による変電所装置またはシステム３０のブロック図である。変電所装置またはシステム３０は、測定値を受信し、随意により他のデータを受信するように動作することができる第１のインターフェース３８を有する。第１のインターフェース３８は、遮断器状態情報および電流測定値を受信するために遮断器に通信可能に結合するように動作可能であってよい。第１のインターフェース３８は、遮断器状態情報および電流測定値を受信するために遮断器に通信可能に結合するように動作可能であってよい。
第１のインターフェース３８は、トリップ事象の前および後の第２のバスＮにおける電圧の測定値、またはトリップ事象に応答した第２のバスＮにおける電圧の変化の決定を変電所装置またはシステム３０にとって可能にする他の測定値を受信するように動作可能であってよい。
第１のインターフェース３８は、第２の線路１２のトリップの前の第２の伝送線路１２の充電電流、または第２の線路１２のトリップの前の第２の伝送線路１２の充電電流の決定を変電所装置またはシステム３０にとって可能にする他の測定値を受信するように動作可能であってよい。変電所装置またはシステム３０は、これらの測定値を処理して、第２の伝送線路１２のトリップに応答した更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
第１のインターフェース３８は、分路要素２１のトリップの前の分路要素２１を通る分路要素電流を受信するように動作可能であってよい。変電所装置またはシステム３０は、これらの測定値を処理して、分路要素２１のトリップに応答した更新後インピーダンスを決定するように動作可能であってよい。
第１のインターフェース３８は、随意により、トリップ事象の前および後の第１および第３のバスＭ、Ｐにおける電圧の測定値、またはトリップ事象に応答した第１および第３のバスＭ、Ｐにおける電圧の変化の決定を変電所装置またはシステム３０にとって可能にする他の測定値を受信するように動作可能であってよい。
変電所装置またはシステム３０は、処理機能を実行する１つまたは複数の集積回路（ＩＣ）３１を有する。１つまたは複数のＩＣ ３１は、プロセッサ、マイクロプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはそれらの任意の組み合わせのうちの１つまたは複数を含み得る。
ＩＣ ３１は、インピーダンス更新モジュール３２を実装するように動作することができる。インピーダンス更新モジュール３２は、本明細書に開示の処理技術のいずれかを使用し、トリップ事象に応答して第１の伝送線路１１の２ポートテブナン等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後の値を決定することができる。
ＩＣ ３１は、解析、保護、または協調機能３３を実装するように動作可能であってよい。この機能は、変電所装置３０とは別に実装されてもよい。解析、保護、または協調機能３３は、保護機能、とくには距離保護機能を実行するように動作可能であってよい。解析、保護、または協調機能３３は、（とくには適応的な距離中継のための）適応的設定、シングルエンド故障位置判定の実行、システム不均質性係数の計算、距離継電器到達計算、再生可能エネルギーの多いシステムを保護するための異なる相選択方法（フェーザまたは重畳量または進行波に基づく）の適応的切り替え、短絡比（ＳＣＲ）の計算、過電流継電器協調のいずれか１つまたは任意の組み合わせなどの種々の機能を実行する動作可能であってよい。
ＩＣ ３１は、決定されたアクションの実行、決定された設定の適用、または決定された情報の出力を生じさせるために、少なくとも１つの第２のインターフェース３９を介して信号またはコマンドを発するように動作可能であってよい。
ＩＣ ３１は、出力生成モジュール３４を実装するように動作可能であってよい。出力生成モジュール３４は、出力（アラーム、警告、通知、または他の情報）をオペレータ、例えば変電所オペレータに出力させることができる。
少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された第１の伝送線路１１の等価モデルのインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝、直接接続ＭＮの線路インピーダンスＺｌ（図３を参照）、ならびに該当する場合には、少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された第２の伝送線路１２の等価モデルのインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝、直接接続ＭＰの線路インピーダンスＺｌ（このインピーダンスが直接接続ＭＮの線路インピーダンスとは異なり得ることに留意されたい）、およびトリップ可能な分路要素のインピーダンスに関する情報を、記憶装置３５に記憶でき、ＩＣ ３１による処理のために記憶装置３５から取り出すことができる。記憶装置３５は、変電所装置３０に統合されても、別に設けられてもよい。
図５は、方法４０のフローチャートである。方法４０は、変電所装置またはシステム３０によって自動的に実行されてよい。
ステップ４１において、測定値が受信される。測定値は、電圧測定値を含み得る。電圧測定値は、トリップ事象に応答したバスＮ、Ｍ、およびＰのうちの１つまたは複数における電圧の変化を含むことができる。電圧の変化の決定は、変電所装置またはシステム３０によって実行されても、または別個のエンティティによって実行されてもよい。
ステップ４２において、インピーダンス部分行列の行列要素が決定される。インピーダンス部分行列は、３×３の行列であってよい。インピーダンス部分行列は、バスインピーダンス行列の３×３の部分行列であってよい。インピーダンス部分行列の行列要素のいくつかを、少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された第１の伝送線路１１の２ポートテブナン等価回路のインピーダンス値｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝から決定することができる。インピーダンス部分行列の行列要素の少なくとも１つを、受信した測定値を使用して決定することができる。インピーダンス部分行列の残りの行列要素を、少なくとも１つのトリップ事象の前に取得された第２の伝送線路１２の２ポートテブナン等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝から決定することができ、あるいは受信した測定値を使用して決定することができる。
ステップ４３において、第１の伝送線路１１の２ポートテブナン等価回路の更新後インピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝が、ステップ４２で決定されたインピーダンス部分行列を使用して決定される。
ステップ４４において、解析、保護、および／または協調機能を実行するために、更新後インピーダンスに基づいて出力が生成される。
本方法は、解析、保護、および／または協調機能を実行することを含むことができる。解析、保護、および／または協調機能は、（とくには適応的な距離中継のための）適応的設定、シングルエンド故障位置判定の実行、システム不均質性係数の計算、距離継電器到達計算、再生可能エネルギーの多いシステムを保護するための異なる相選択方法（フェーザまたは重畳量または進行波に基づく）の適応的切り替え、短絡比（ＳＣＲ）の計算、過電流継電器協調のいずれか１つまたは任意の組み合わせを含むことができる。
本装置または方法は、２ポート等価回路のオンライン更新を提供するために、変電所レベル測定値の近隣のみからのオンライン情報しか必要としない。本装置または方法は、関心対象の線路に隣接する線路およびバスの情報、すなわち隣接トポロジのネットワーク情報を使用して、関心対象の線路の２ポート等価モデルを更新する。関心対象の線路の近隣におけるトポロジ変化の影響を、その２ポート等価回路を更新することによって考慮することができる。
本装置または方法は、関心の線路１１の一方の末端バスＭに入射する線路１２のトリップオフ、またはトポロジにおける１つ上のレベルのバスＰ（すなわち、隣接バス）の分路要素２１（リアクトル／コンデンサ）のトリップオフを考慮する。本装置または方法は、電力システム１０全体のバスインピーダンス行列ＺＢＵＳの更新を必要とすることなくインピーダンスの更新を実行し、変電所プロセスバスレベルの測定値およびデータとして利用可能であり得るローカル更新情報だけしか使用しない。このローカル測定値およびデータは、関心の線路の両端におけるバス電圧測定値、末端バスに入射する線路上の電流、接続された分路要素を通る電流、ならびに線路および近隣の要素、すなわち入射線路および隣接する分路要素のモデルパラメータであってよい。本装置または方法は、２ポート等価回路を更新するために、切り替え事象に関する測定値ならびに関心の線路およびトリップされた要素のパラメータを利用することができる。電流測定値は随意である。例示として、本明細書においてさらに詳述されるように、電流を計算することもできる。
本装置または方法は、伝送線路１１の両端およびネットワーク内の１つ上のレベルの変電所におけるデジタル変電所測定値を利用することができる。例えば、関心対象の線路がバスＭおよびＮの間の線路１１である図１～図３のシステムの場合、変電所デバイス３０は、変電所Ｍ、Ｎ、およびＰからの測定値にアクセスする。記号Ｐは、関心対象の線路１１に対してネットワークトポロジ内で１つ上のレベルにある任意のバスを示す。関心対象の線路およびすべての入射要素（例えば、末端バスの一方に入射する線路およびネットワークトポロジ内の１つ上のレベルのバスに接続された分路要素）のモデルパラメータも、変電所装置３０において利用可能である。
本装置または方法は、インピーダンス部分行列の行列要素を決定し、あるいは他のかたちで処理することができる。インピーダンス部分行列は、電力ネットワークの完全なインピーダンス行列Ｚｂｕｓの部分行列であってよい。
本装置または方法は、電力ネットワーク全体のバスインピーダンス行列Ｚｂｕｓの以下の部分行列、すなわち
Figure 0007432073000030
線ＭＮを含まない（すなわち、図３のインピーダンスＺｌを含まない）２ポート等価ネットワーク（図３）のアドミタンス行列Ｙｂｕｓを、
Figure 0007432073000031
によって表すことができる。
インピーダンス部分行列からの２ポート等価回路の更新後インピーダンスの依存性
上記の関係から、ベースネットワークにおける線路ＭおよびＮの２ポート等価回路のインピーダンスを、
Figure 0007432073000032
として得ることができる。
これを、トリップされた要素が除去されたネットワークに拡張し、修正されたネットワークにおける線路ＭおよびＮの２ポート等価回路を、
Figure 0007432073000033
として得ることができる。
したがって、本装置または方法は、インピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′を確立でき、式（４）を使用して伝送線路１１の２ポート等価モデルの更新後インピーダンスを決定することができる。
Ｚ（ｍｎｐ），Ｚ（ｍｎｐ） ′ およびＺ（ｍｎｐ） ′′ の要素間の関係の使用
Ｚ（ｍｎｐ），Ｚ（ｍｎｐ）′およびＺ（ｍｎｐ）′′の要素は関連している。これは、Ｚ（ｍｎｐ）について直列および分路ブランチ（線路ＭＮの直列インピーダンスおよび分路アドミタンスに対応する）の修正を行うことによってＺ（ｍｎｐ）からＺ（ｍｎｐ）′を得ることができるからである。
ノードｉ、ｊ、およびｋに対応するネットワークインピーダンス部分行列Ｚ（ｉｊｋ）は、以下の式（５）によって与えられる。
Figure 0007432073000034
インピーダンスＺｂｒを有する新たなブランチがバスｉおよびｊの間に直列にネットワークへと追加される場合、新たなＺ（ｉｊｋ）部分行列を、以下の式
Figure 0007432073000035
インピーダンスＺｓｈの分路要素がバスｉにおいてネットワークに追加されるとき、新たなＺ（ｉｊｋ）部分行列を、以下の式
Figure 0007432073000036
直列（６）および分路ブランチ（７）の修正に関する式を、Ｚ（ｍｎｐ）からＺ（ｍｎｐ）′′を決定するために、実施形態による変電所装置および方法によって使用することができる。
実施形態による変電所装置および方法は、
Figure 0007432073000037
ように動作可能であってよい。
インピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の要素の取得：
Figure 0007432073000038
関係（３）の結果として、パラメータセット｛ＺｓＭ、ＺｓＮ、Ｚｔｒ ＭＮ｝（第１の伝送線路１１の２ポート等価回路のインピーダンス）がベースネットワーク（すなわち、トリップ事象の前）について既知である場合、要素Ｚｍｍ ′、Ｚｍｎ ′、Ｚｎｍ ′およびＺｎｎ ′を、以下の式（８）
Figure 0007432073000039
に従って得ることができ、
ここで、
Figure 0007432073000040
である。
Figure 0007432073000041
図７は、方法５０のフローチャートである。本方法は、装置３０によって自動的に実行されてよい。
ステップ５１において、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素が取得される。行列要素を、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝および随意により｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝の初期パラメータセット、ならびに線路のパラメータ（分路インピーダンスなど）から取得することができる。
ステップ５２において、行列要素Ｚｎｐ＝Ｚｐｎを、変電所バスレベルで入手可能な測定値を使用して決定することができる。これらの行列要素を決定するための実装形態は、以下で詳述される。
ステップ５３において、インピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′が、修正計算（式（６）および（７））を実行することによってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）から決定される。
ステップ５４において、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットが、式（４）に従ってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′から決定される。
本方法は、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットに基づいて解析、保護、または協調機能を実行することをさらに含むことができる。
入射線路トリップの場合のＺｎｐおよび更新後インピーダンス値の決定
この状況は、システムが（準）定常状態で動作しており、何らかの事象（例えば、短絡故障）の結果として、第２の伝送線路１２（すなわち、バスＭＰ間の線路）がトリップされて、システムが新たな動作状態となる状況に相当する。この新たな動作状態において、第１の線路１１、すなわちバスＭＮ間の伝送線路の２ポート等価パラメータが変化しており、更新されなければならない。図６は、トリップ後の単線図を示している。
行列要素Ｚｎｐ＝Ｚｐｎの決定は、以下の入力のうちの１つ、複数、またはすべてを使用することができる。
（ｉ）少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた第１の伝送線路１１の２ポート等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝（すなわち、トリップ前の初期インピーダンス）と、随意により、少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた第２の伝送線路１２の２ポート等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝（すなわち、トリップ前の初期インピーダンス）、
（ｉｉ）第２のバスＮにおける電圧測定値と、随意により、バスＭおよびＰにおける電圧測定値、
（ｉｉｉ）随意により、第１のバスＭにおける入射線路ＭＰ（すなわち、第２の線路１２）の電流測定値、
（ｉｖ）バスＭおよびＮの間の第１の線路１１ならびに／あるいはバスＭおよびＰの間の第２の線路１２のパラメータ（トリップされた第２の線路１２における分路要素の分路要素インピーダンスなど）、
（ｖ）入射線路ＭＰ（すなわち、第２の線路１２）の遮断器状態信号。
Figure 0007432073000042
線路ＭＰ上の電流を、図９に示されるように、線路ＭＰがネットワーク内に物理的に存在しないシステムのバスＭおよびＰにおける電流注入と考えることができる。
図９において、ＩｍｐおよびＩｐｍは線路ＭＰの負荷電流である。Ｉｍｃは、バスＭにおける線路ＭＰの充電電流である。Ｉｍｐは、バスＰにおける線路ＭＰの充電電流である。
したがって、図１０に示されるように、線路ＭＰのトリップを、線路ＭＰのないシステムのバスＭおよびバスＰにおける電流注入の変化と考えることができる。したがって、線路ＭＰのトリップについて、バスＮにおける電圧変化（すなわち、トリップの前および後の電圧の間の差）を以下のように記述することができる。
Figure 0007432073000043
電流を、以下の関係
Figure 0007432073000044
得られた式は、本質的に線形であり、以下に従ってＺｐｎを見つけるために便利に解くことができる。
Figure 0007432073000045
ここで、
Figure 0007432073000046
であり、ここで
Figure 0007432073000047
計算される電流は、式（Ｅ１）および（Ｅ２）を参照して上述したように計算することが可能である。
少なくともＺｍｐ、Ｚｐｍ、およびＺｐｐを、少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた２ポート等価回路の等価モデルのインピーダンスおよび修正計算（式（６））を使用して決定することができる。
入射線路トリップの場合の更新後インピーダンス値の決定（第１の技術）
したがって、一実施形態による装置または方法は、入射線路トリップの場合の更新後インピーダンス値を、以下のように決定することができる。
・トリップ事象の前のベースネットワーク内の第１の線路１１（線路ＭＮ）の２ポート等価回路のインピーダンスパラメータ、および線路ＭＮの追加に関する修正計算を使用することによって、Ｚ（ｍｎ）（すなわち、Ｚｍｍ、Ｚｎｎ、およびＺｍｎ＝Ｚｎｍ）を取得する（式（５）および（６））。
・ベースネットワークにおける入射線路１２（すなわち、線路ＭＰ）の２ポート等価回路のインピーダンスパラメータ、および線路ＭＰの追加に関する修正計算を使用することによって、、Ｚ（ｍｐ）（すなわち、ＺｐｐおよびＺｍｐ＝Ｚｐｍ）を取得する（式（５）および（６））。
・線路トリップの前にバスＭ、Ｐにおいて測定された電圧を取得し、式（Ｅ１）、したがって充電電流の合計を使用して、入射線路１２（すなわち、線路ＭＰ）上の充電電流を計算し、トリップ前にバスＭにおいて入射線路１２上で測定された電流を取得または（Ｅ２）を使用して計算する。
Figure 0007432073000048
図８は、方法６０のフローチャートである。本方法は、装置３０によって自動的に実行されてよい。
ステップ６１において、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素Ｚｍｍ、Ｚｎｎ、およびＺｍｎ＝Ｚｎｍが取得される。行列要素は、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の初期パラメータセット、線路ＭＮの線路インピーダンスＺｌ、および式（６）の修正計算から取得することができる。
ステップ６２において、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素Ｚｐｐ、およびＺｍｐ＝Ｚｐｍが取得される。行列要素を、｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝の初期パラメータセット、および線路ＭＰのパラメータ（線路インピーダンスＺｌ ｔなど）から取得することができる。
ステップ６３において、行列要素Ｚｎｐ＝Ｚｐｎを、例えば式（１０）に基づいて、変電所バスレベルで入手可能な測定値を使用して決定することができる。
ステップ６４において、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットが決定される。これは、修正計算（式（６）および（７））を実行することによってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）からインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′を決定すること、および式（４）に従ってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′から｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットを決定することを含むことができる。
本方法は、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットに基づいて解析、保護、または協調機能を実行することをさらに含むことができる。
入射線路トリップの場合の更新後インピーダンス値の決定（第２の技術）
｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットを決定するために、上述の測定値の処理について、さまざまな修正が可能である。
例示のために、式（９）と同様に、同様の表現をバスＭおよびＰについて以下のように導出することができる。
Figure 0007432073000049
計算される電流は、式（Ｅ１）および（Ｅ２）を参照して上述したように計算することが可能である。
線路ＭＰ上の負荷電流に対する充電電流の比が小さい場合、式（９）、（１１）、および（１２）を以下のように近似することができる。
Figure 0007432073000050
線路ＭＰをインピーダンスＺｌ ｔの直列ブランチとしてのみ考え（分路アドミタンスはすでに無視できると仮定されているため）、Ｚ（ｍｎｐ）およびＺ（ｍｎｐ）′の要素間の以下の関係が得られる。
Figure 0007432073000051
式（１３）および（１４）を同時に解いて、以下の（１５）に示されるように（Ｚｍｍ－Ｚｍｐ），（Ｚｎｍ－Ｚｎｐ）および（Ｚｐｍ－Ｚｐｐ）を得ることができる。
Figure 0007432073000052
したがって、一実施形態による装置または方法は、入射線路トリップの場合の更新後インピーダンス値を、以下のように決定することができる。
Figure 0007432073000053
図１１は、方法７０のフローチャートである。本方法は、装置３０によって自動的に実行されてよい。
ステップ７１において、バスインピーダンス部分行列、Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素Ｚｍｍ、Ｚｎｎ、およびＺｍｎ＝Ｚｎｍが取得される。行列要素は、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の初期パラメータセット、線路ＭＮの線路インピーダンスＺｌ、および式（６）の修正計算から取得することができる。
ステップ７２において、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素Ｚｐｐ、Ｚｍｐ＝ＺｐｍおよびＺｎｐ＝Ｚｐｎが、例えば式（１５）に基づいて、変電所バスレベルで入手可能な測定値を使用して決定される。
ステップ７３において、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットが決定される。これは、修正計算（式（６）および（７））を実行することによってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）からインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′を決定すること、および式（４）に従ってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′から｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットを決定することを含むことができる。
本方法は、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットに基づいて解析、保護、または協調機能を実行することをさらに含むことができる。
試験システムへの適用
検討される試験システムは、ＩＥＥＥ ３９バスＮＥＴ－ＮＹＰＳシステム（ｈｔｔｐ：／／ｆｏｒｕｍ．ｈｖｄｃ．ｃａ／１５９８６４４／ＩＥＥＥ－Ｔｅｓｔ－Ｓｙｓｔｅｍｓで入手可能なＭａｎｉｔｏｂａ ＨＶＤＣ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＣｅｎｔｒｅのＩＥＥＥ Ｔｅｓｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）である。単線図が図１６に示されている。このシステムは、１０個のソース、３９個のバス、３４本の伝送線路、１２個の変圧器、および１９個の負荷で構成される。伝送線路は、Ｂｅｒｇｅｒｏｎのモデルによって表される。この例示について、以下の場合を考える。線路ＭＮ＝１７－１６、線路ＭＰ＝１７－２７。図７～図１０を参照して説明した方法（式（１０）の使用を含む）を使用して、図１６の線路１７－１６の２ポート等価回路を更新する。ベース等価インピーダンスパラメータが、ベースネットワークの全体ネットワーク解析手法によって取得される。得られた結果は、修正後のネットワークの全体ネットワーク解析によって得られた等価回路と比較される。ステップバイステップの解析を以下に示す。
１．ベースネットワークにおける線路ＭＮの２ポート等価回路のインピーダンスパラメータ、および線路ＭＮの追加に関する修正計算を使用することによって、Ｚ（ｍｎ）を求める。線路ＭＮのベース等価インピーダンスパラメータは、
Figure 0007432073000054
である。式（５）を使用して、
Figure 0007432073000055
が得られる。以下に示されるように、バスＭおよびＮの間の直列インピーダンスＺｌを有する線路ＭＮの追加に関するＺ（ｍｎ）′についての修正計算を実行することによって、Ｚ（ｍｎ）が決定される。
Figure 0007432073000056
２．同様の決定が、線路ＭＰについて、線路ＭＰのベース等価回路インピーダンスパラメータ、および（直列ブランチおよび分路アドミッタンスブランチの両方を有すると考えられる）線路ＭＰの追加に関する修正計算を使用して実行され、
Figure 0007432073000057
が得られる。
３．（試験のためにシミュレートされた）測定値から、バスＮの電圧の変化、トリップされた線路ＭＰのトリップ前のバスＭ端における線路ＭＰ上の電流、および負荷電流に対する充電電流の合計の比は、以下のとおりである。
Figure 0007432073000058
４．Ｚｐｎが、式（１０）を使用することによって求められ、Ｚ（ｍｎｐ）が、Ｚ（ｍｎ）、Ｚ（ｍｐ）およびＺ（ｐｎ）を突き合わせることによって構築される。
Figure 0007432073000059
５．得られたＺ（ｍｎｐ）から、線路ＭＮの影響が下記に示されるように除去される。
Figure 0007432073000060
が得られる。
６．次いで、式（４）を使用して、線路ＭＮの更新後等価インピーダンスを得る。
Figure 0007432073000061
比較のために、修正後のネットワークについてネットワーク解析から得られた（すなわち、ネットワーク全体のバスインピーダンス行列の再計算に基づいて得られた）等価インピーダンスは、以下のとおりである。
Figure 0007432073000062
ステップ６から得られた結果を上述の実際の値と比較すると、推定におけるパーセント誤差は以下のとおりである。
Figure 0007432073000063
このように、ネットワーク全体のバスインピーダンス行列の再計算に頼らずに、ローカル測定値のみを使用する場合であっても、良好な結果が得られる。
分路要素トリップの場合のＺｎｐおよび更新後インピーダンス値の決定
この状況は、システムが（準）定常状態で動作しており、分路要素２２（例えば、リアクトル／コンデンサ）がバスＰにおいてトリップされて、システムが新たな動作状態になる状況に相当する。この新たな動作状態において、線路ＭＮの２ポート等価パラメータが変化しており、これらを推定すべきである。図１２は、この状態を示している。
行列要素Ｚｎｐ＝Ｚｐｎの決定は、以下の入力のうちの１つ、複数、またはすべてを使用することができる。
（ｉ）トリップ事象の前の第１の伝送線路１１の２ポート等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝（すなわち、トリップ前の初期インピーダンス）と、随意により、トリップ事象の前の第２の伝送線路１２の２ポート等価回路のインピーダンス｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝（すなわち、トリップ前の初期インピーダンス）、
（ｉｉ）第２のバスＮにおける電圧測定値と、随意により、バスＭおよびＰにおける電圧測定値、
（ｉｉｉ）バスＰにおける分路要素２２の電流測定値およびインピーダンスパラメータ（電流測定値は随意である）、
（ｉｖ）バスＭおよびＮの間の第１の線路１１ならびに／あるいはバスＭおよびＰの間の第２の線路１２のパラメータ（線路インピーダンスＺｌおよびＺｌ ｔなど）、
（ｖ）分路要素２２の遮断器状態信号。
図１３は、方法８０のフローチャートである。本方法は、装置３０によって自動的に実行されてよい。
ステップ８１において、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素が取得される。行列要素を、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝および随意により｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝の初期パラメータセット、ならびに線路のパラメータ（分路インピーダンスなど）から取得することができる。
ステップ８２において、行列要素Ｚｎｐ＝Ｚｐｎを、変電所バスレベルで入手可能な測定値を使用して決定することができる。これらの行列要素を決定するための実装形態は、以下で詳述される。
ステップ８３において、インピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′が、修正計算（式（６）および（７））を実行することによってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）から決定される。修正計算は、バスＰにおける分路要素２２ならびにバスＭおよびＮの間の第１の線路１１を除去することを含む。
ステップ８４において、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットが、式（４）に従ってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′から決定される。
本方法は、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットに基づいて解析、保護、または協調機能を実行することをさらに含むことができる。
以下が、提案される装置によって実行される処理の説明であり、インピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′が、ベースネットワークから（インピーダンスＺｓｈの）バスＰにおける分路要素が除去されたネットワークに対応する。インピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′は、線路ＭＮがさらに除去されたネットワークに対応する。バスＰにおける分路要素上の電流（Ｉｐ ｓｈ）を、分路要素がネットワーク内に物理的に存在しないシステムのバスＰにおける電流注入と考えることができる。したがって、分路要素２２のトリップを、バスＰの分路要素が存在しないシステムのバスＰにおける電流注入の変化と考えることができる。
バスＰにおける分路要素のトリップについて、バスＮにおける電圧変化を、以下の式によって表すことができる。
Figure 0007432073000064
電流Ｉｐ ｓｈを直接測定することができる。
電流Ｉｐ ｓｈを以下の式（Ｅ３）のように計算してもよく、これにより、本技術は、いかなる電流測定値も使用することなく、更新後インピーダンスを決定できるようになる。
Figure 0007432073000065
インピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′の要素は、バスＰにおける分路要素に関係する分路ブランチの修正によってＺ（ｍｎｐ）の要素に関連する。具体的には、以下の関係が当てはまる。
Figure 0007432073000066
これは、バスＰにおける分路ブランチの除去に関する修正計算によって得られる。式（１５）および（１６）を解いて、Ｚｐｎを以下の式（１７）に示されるように決定することができる。
Figure 0007432073000067
分路要素トリップの場合の更新後インピーダンス値の決定（第１の技術）
したがって、一実施形態による装置または方法は、入射線路トリップの場合の更新後インピーダンス値を、以下のように決定することができる。
・ベースネットワーク内の線路ＭＮの２ポート等価回路のインピーダンスパラメータ、および線路ＭＮの追加に関する修正計算を使用することによって、Ｚ（ｍｎ）を取得する。
・ベースネットワーク内の線路ＭＰの２ポート等価回路のインピーダンスパラメータ、および線路ＭＰの追加に関する修正計算を使用することによって、Ｚ（ｍｐ）を取得する。
・バスＰにおける分路要素トリップに起因するバスＮの電圧の変化を測定値から取得し、トリップ前の分路要素を通る電流を（電流測定値または例えば式（Ｅ３）を用いた計算による電圧測定値からの導出のいずれかによって）取得する。
Figure 0007432073000068
図１４は、方法９０のフローチャートである。本方法は、装置３０によって自動的に実行されてよい。
ステップ９１において、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素Ｚｍｍ、Ｚｎｎ、およびＺｍｎ＝Ｚｎｍが取得される。行列要素を、式（６）および（７）の修正計算を使用して、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の初期パラメータセットから取得することができる。
ステップ９２において、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素Ｚｐｐ、およびＺｍｐ＝Ｚｐｍが取得される。行列要素を、式（６）および（７）の修正計算を使用して、｛ＺｓＭ，ＺｓＰ，Ｚｔｒ ＭＰ｝の初期パラメータセットから取得することができる。
ステップ９３において、行列要素Ｚｎｐ＝Ｚｐｎを、例えば式（１７）に基づいて、変電所バスレベルで入手可能な測定値を使用して決定することができる。
ステップ９４において、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットが決定される。これは、修正計算（式（６）および（７））を実行することによってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）からインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′を決定すること、および式（４）に従ってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′から｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットを決定することを含むことができる。
本方法は、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットに基づいて解析、保護、または協調機能を実行することをさらに含むことができる。
分路要素トリップの場合の更新後インピーダンス値の決定（第２の技術）
あるいは、装置および方法は、２ポート等価回路の更新後インピーダンスを、トリップ事象の前の線路ＭＰの２ポート等価回路のインピーダンスに関する情報を必要とせずに決定することができる。この場合、Ｚｐｎに加えて、ＺｍｐおよびＺｐｐも測定値から決定することができる。例えば、以下の関係を使用することができる。
Figure 0007432073000069
装置および方法は、式（１８）を使用してＺｐｐを決定することができる。得られたＺｐｐの値を使用して、ＺｍｐおよびＺｎｐについて式（１７）および（１８）をそれぞれ解くことができる。したがって、更新後ソースインピーダンスを、より少ないベース情報で、とくにはトリップ事象の前の線路ＭＰの２ポート等価回路のインピーダンスを必要とせずに得ることができる。しかしながら、装置および方法は、分路要素のトリップに応答したバスＰおよびＭからの測定値を必要とする。
したがって、一実施形態による装置または方法は、入射線路トリップの場合の更新後インピーダンス値を、以下のように決定することができる。
Figure 0007432073000070
図１５は、方法１００のフローチャートである。本方法は、装置３０によって自動的に実行されてよい。
ステップ１０１において、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素Ｚｍｍ、Ｚｎｎ、およびＺｍｎ＝Ｚｎｍが取得される。行列要素を、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の初期パラメータセットおよび式（６）、（７）の修正計算から取得することができる。
ステップ１０２において、バスインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）の行列要素Ｚｐｐ、Ｚｍｐ＝ＺｐｍおよびＺｎｐ＝Ｚｐｎが、例えば式（１７）～（１９）に基づいて、変電所バスレベルで入手可能な測定値を使用して決定される。
ステップ１０３において、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットが決定される。これは、修正計算（式（６）および（７））を実行することによってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）からインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′を決定すること、および式（４）に従ってインピーダンス部分行列Ｚ（ｍｎｐ）′′から｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットを決定することを含むことができる。
本方法は、｛ＺｓＭ，ＺｓＮ，Ｚｔｒ ＭＮ｝の更新後パラメータセットに基づいて解析、保護、または協調機能を実行することをさらに含むことができる。
試験システムへの適用
検討される試験システムは、ＩＥＥＥ ３９バスＮＥＴＳ－ＮＹＰＳシステム（図１６）である。以下の場合：線路ＭＮ＝５－８、線路ＭＰ＝５－６、バス６に接続された定格２００ＭＶａｒの分路リアクトルのトリップ。上記で説明した技術が、線路５－８の２ポート等価回路を更新するために適用される。ベース等価インピーダンスパラメータが、ベースネットワーク（バス６の分路リアクトルが存在すると考えられる）の全体ネットワーク解析手法によって取得される。得られた結果は、変更後のネットワークの全体ネットワーク解析によって得られた等価回路と比較される。
１．ベースネットワークにおける線路ＭＮの２ポート等価回路のインピーダンスパラメータ、および線路ＭＮの追加に関する修正計算を使用することによって、Ｚ（ｍｎ）を求める。線路ＭＮのベース等価インピーダンスパラメータは、ＺｓＭ＝０．００３８＋０．０２２１ｉ、ＺｓＮ＝０．０１７１＋０．０４１０ｉ、Ｚｔｒ ＭＮ＝０．００１１＋０．０１７３ｉである。式（５）を使用して、
Figure 0007432073000071
が得られる。Ｚ（ｍｎ）が、線路ＭＮの追加に関するＺ（ｍｎ）′についての修正計算を行うことによって決定される。
Figure 0007432073000072
２．同様の処理が、線路ＭＰについて、線路ＭＰのベース等価回路インピーダンスパラメータ、および（直列ブランチおよび分路アドミッタンスブランチの両方を有すると考えられる）線路ＭＰの追加に関する修正計算を使用して実行され、
Figure 0007432073000073
が得られる。
３．（試験のためにシミュレートされた）測定値から、バスＮの電圧の変化、およびトリップされる前の分路要素を通る電流が取得される。
Figure 0007432073000074
４．Ｚｐｎが、（１６）、（１７）を解くことによって求められ、Ｚ（ｍｎｐ）が、Ｚ（ｍｎ）、Ｚ（ｍｐ）およびＺｐｎを突き合わせることによって構築される。
Figure 0007432073000075
５．得られたＺ（ｍｎｐ）から、線路ＭＮおよびＭＰの影響が除去され、
Figure 0007432073000076
が得られる。
６．式（４）を使用して、線路ＭＮの更新後等価インピーダンスが、以下のように得られる。
Figure 0007432073000077
ネットワーク解析から変更後のネットワークについて得られた等価インピーダンス：
Figure 0007432073000078
ステップ６から得られた結果を上述の実際の値と比較すると、推定におけるパーセント誤差は以下のとおりである。
Figure 0007432073000079
このように、ネットワーク全体のバスインピーダンス行列の再計算に頼らずに、ローカル測定値のみを使用する場合であっても、良好な結果が得られる。
更新後の等価モデルを、さまざまな解析、保護、および／または協調機能に使用することができる。例えば、“ＩＥＥＥ Ｇｕｉｄｅ ｆｏｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｒｅｌａｙ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｔｏ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｌｉｎｅｓ，”ｉｎ ＩＥＥＥ Ｓｔｄ Ｃ３７．１１３－２０１５（Ｒｅｖｉｓｉｏｎ ｏｆ ＩＥＥＥ Ｓｔｄ Ｃ３７．１１３－１９９９），ｐｐ．１－１４１，３０ Ｊｕｎｅ ２０１６に記載の技術などを使用して、関心対象の伝送線路を保護する距離継電器の動作特性の設定、および継電器のソース対線路インピーダンス比（ＳＩＲ）の決定に使用することが可能である。更新後のモデルを、例えば“ＰＯＷＥＲ ＳＷＩＮＧ ＡＮＤ ＯＵＴ－ＯＦ－ＳＴＥＰ ＣＯＮＳＩＤＥＲＡＴＩＯＮＳ ＯＮ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＬＩＮＥＳ”，ＩＥＥＥ ＰＳＲＣ ＷＧ Ｄ６，２００５，ｐｐ．４５－４８に記載の技術を使用して、電力動揺ブラインダおよび脱調ロジックを設定するために使用することもできる。さらに、更新後のモデルは、例えばＬ．Ｅｒｉｋｓｓｏｎ，Ｍ．Ｍ．Ｓａｈａ ａｎｄ Ｇ．Ｄ．Ｒｏｃｋｅｆｅｌｌｅｒ，“Ａｎ Ａｃｃｕｒａｔｅ Ｆａｕｌｔ Ｌｏｃａｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｐｐａｒｅｎｔ Ｒｅａｃｔａｎｃｅ ｉｎ Ｔｈｅ Ｆａｕｌｔ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ ｆｒｏｍ Ｒｅｍｏｔｅ－Ｅｎｄ Ｉｎｆｅｅｄ，” ｉｎ ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ｖｏｌ．ＰＡＳ－１０４，ｎｏ．２，ｐｐ．４２３－４３６，Ｆｅｂ．１９８５に記載の技術を使用して、シングルエンドの測定値のみを使用する場合の線路上の故障の位置特定などの解析を助けることができる。
２ポート等価回路のパラメータは、ネットワークのトポロジに依存する。本発明の実施形態による装置、システム、および方法は、ネットワークのトポロジが変化するときに、ネットワーク全体のバスインピーダンス行列を再計算することを必要とせずに、２ポート等価回路のパラメータをオンラインで更新することを可能にする。
本明細書に開示された技術は、保護装置である変電所装置３０によって実行されてよい。これに代え、あるいはこれに加えて、伝送線路の２ポート等価回路の更新後インピーダンスを決定する装置３０は、図１７に示されるように、保護継電器１２１、１２２、故障位置特定装置１２３、および／または変電所システム１２０の他の要素に通信可能に結合することができる。変電所装置３０を、変電所通信バスを介して、保護継電器１２１、１２２、故障位置特定装置１２３、および／または変電所システム１２０の他の要素に通信可能に結合させることができる。
図１８は、電力システム１３０の概略図である。電力システム１３０は、複数の変電所１３１～１３３を有し、各々の変電所は、本明細書に開示の技術を使用して２ポート等価モデルの更新後インピーダンスを決定するように動作することができる変電所装置またはシステム１４１～１４３を備える。
電力システム１３０は、変電所装置またはシステム１４１～１４３に通信可能に結合した中央エンティティ１５０を備えることができる。中央エンティティ１５０は、変電所装置またはシステム１４１～１４３を協調させるように動作可能であってよい。これに代え、あるいはこれに加えて、中央エンティティ１５０は、異なる変電所装置またはシステム１４１～１４３から得られた更新後インピーダンスを組み合わせるように動作可能であってよい。
変電所装置またはシステム１４１～１４３は、互いに独立して等価インピーダンスを更新するように動作可能であってよい。例示のために、第１の変電所装置またはシステム１４１が、第１のトリップ事象に応答して、関連の第１の変電所１３１ならびに随意により隣接するバスおよび入射線路の測定値を使用して、インピーダンスを更新するように動作可能であってよい。第１の変電所装置またはシステム１４１が更新後インピーダンスを決定する時点は、他の変電所装置またはシステム１４２、１４３（例えば、第２の変電所１３２の第２の変電所装置またはシステム１４２ならびに／あるいは第３の変電所１３３の第３の変電所装置またはシステム１４３）のいずれかが更新後インピーダンスを決定する時点とは無関係であってよい。実地動作の最中に更新される第１、第２、および存在する場合には追加の変電所装置またはシステム１４１～１４３のインピーダンスは、互いに独立した時点において、かつ／または互いに独立した値に更新されてよい。
中央エンティティ１５０は、変電所装置またはシステム１４１～１４３から更新後インピーダンスを受信するように動作可能であってよい。
中央エンティティ１５０は、変電所装置またはシステムからの更新後インピーダンスを組み合わせるように動作可能であってよい。中央エンティティ１５０は、変電所装置またはシステム１４１～１４３からの更新後インピーダンスを使用してバス行列を更新するように動作可能であってよい。
中央エンティティ１５０は、異なる変電所の変電所装置またはシステム１４１～１４３の動作を協調させるように動作可能であってよい。
中央エンティティ１５０ならびに／あるいは変電所装置またはシステム１４１～１４３は、解析、保護、および／または協調機能のために、更新後インピーダンスを使用するように動作可能であってよい。中央エンティティ１５０ならびに／あるいは変電所装置またはシステム１４１～１４３は、距離継電器の動作特性を設定すること、電力動揺ブラインダおよび／または脱調ロジックを設定すること、線路上の故障の位置を特定すること（例えば、シングルエンド測定のみを使用する場合、または故障位置特定を実行する他の技術に関して）のうちの１つまたは複数のために、更新後インピーダンスを使用するように動作可能であってよい。
本発明の実施形態は、伝送線路の２ポートテブナン等価回路を更新するための装置、システム、および方法を提供する。本装置および方法は、関心の線路の近傍でトポロジの変化が生じたときに等価モデルを更新するために、線路末端およびトポロジ内の１つ上のレベルの変電所からのデータおよび測定値を照合するように動作可能であってよい。考慮される状況は、入射線路のトリップおよび隣接するバスにおける分路要素のトリップである。これらの状況に対応するさまざまな解決策が提供される。本装置、システム、および方法は、適応保護機能をサポートするためのデジタル変電所に実装することができるが、これに限られるわけではない。
実施形態による装置、方法、およびシステムは、線路が少なくとも５０ｋｍ、少なくとも１００ｋｍ、少なくとも１５０ｋｍ、少なくとも２００ｋｍの長さを有し得る伝送ネットワークのための改善された距離保護を提供するために使用されてもよいが、これに限られるわけではない。例示として、実施形態による装置、方法、およびシステムは、電力システムのための多種多様な保護、監視、および／または解析機能を実行するために使用されてよい。
本方法、装置、およびシステムにおいて、保護機能および／または出力の生成を、更新後インピーダンスを使用して自動的にトリガすることができる。
実施形態による装置、方法、およびシステムは、再生可能エネルギー源を含む送電網の伝送ネットワークに距離保護を提供するために使用されてよい。
本発明を図面および以上の説明において詳細に説明してきたが、そのような説明は例示または典型であり、限定ではないと考えられるべきである。図面、開示、および添付の特許請求の範囲を検討することで、当業者であれば、特許請求される発明を実施することによって、開示された実施形態に対する変形を理解および達成することができる。特許請求の範囲において、「・・・を含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数であることを排除しない。単に特定の要素またはステップが別々の請求項に記載されているという事実は、これらの要素またはステップの組み合わせを好都合に使用することができないという意味ではなく、具体的には、実際の請求項の従属関係に加えて、任意のさらなる意味のある請求項の組み合わせが開示されていると見なされるべきである。

Claims (19)

  1. 第１のバスと、第２のバスと、第３のバスと、前記第１および第２のバスの間の第１の線路と、前記第３のバスと前記第１および第２のバスの一方との間の第２の線路とを有している電力システムについて、伝送線路の等価モデルの更新後インピーダンスを決定する方法であって、
    装置またはシステムによって、前記バスのうちの１つまたは複数についての電圧測定値を備える測定値と、スイッチ状態情報とを受信するステップと、
    前記装置またはシステムによって、少なくとも１つのトリップ事象に応答して、前記受信した測定値および前記少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた前記等価モデルのインピーダンスから、前記等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するステップと
    を備える方法。
  2. 前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するために使用されるすべての測定値は、変電所プロセスバスレベルの測定値である、請求項１に記載の方法。
  3. 前記等価モデルの前記更新後インピーダンスは、更新後の第１の等価ソースインピーダンス、更新後の第２の等価ソースインピーダンス、および更新後の等価伝達経路インピーダンスを備える、請求項１に記載の方法。
  4. 前記測定値は、前記変電所内の変電所レベルで取得される、請求項１に記載の方法。
  5. 前記装置またはシステムは、前記電力システムの完全なバスインピーダンス行列を再計算することなく、前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するように動作することができる、請求項３に記載の方法。
  6. 前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するために使用されるすべての測定値は、前記第１の線路の近隣において取得される、請求項２に記載の方法。
  7. 前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスは、前記少なくとも１つのトリップ事象の後の前記第１の線路の２ポート等価回路の前記等価モデルの更新後インピーダンスであり、前記トリップ事象の前の前記等価モデルの前記インピーダンスは、前記少なくとも１つのトリップ事象の前の前記２ポート等価回路の前記等価モデルのインピーダンスを備える、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
  8. 前記等価モデルの前記更新後インピーダンスを使用して少なくとも１つの保護機能を実行するステップ
    をさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法。
  9. ・距離継電、
    ・適応的継電、
    ・故障位置の判定、
    ・システム不均質性係数の決定、
    ・距離継電器到達判定、
    ・随意によりフェーザ、重畳量、または進行波に基づく方法を備えるシステム保護のための相選択方法の適応的選択、
    ・短絡率（ＳＣＲ）の決定、
    ・過電流継電器協調
    のうちの少なくとも１つのために、前記等価モデルの前記更新後インピーダンスを使用するステップ
    をさらに備える、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するステップは、
    前記測定値を使用してバスインピーダンス部分行列の少なくとも１つの行列要素を決定するステップと、
    前記バスインピーダンス部分行列の直列および／または分路ブランチ修正を実行して、修正されたバスインピーダンス部分行列の行列要素を決定するステップと、
    前記修正されたバスインピーダンス部分行列を使用して、前記２ポート等価回路の前記等価モデルの前記更新後インピーダンスを決定するステップと
    を備える、請求項１～９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 前記バスインピーダンス部分行列は、
    Figure 0007432073000080
    随意により、前記装置またはシステムは、前記修正されたバスインピーダンス部分行列
    Figure 0007432073000081
    前記装置またはシステムは、前記２ポート等価回路の前記等価モデルの前記更新後インピーダンスを、
    Figure 0007432073000082
    を満たすように決定する、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記装置またはシステムは、前記第２の線路のトリップに応答した前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定する、請求項１～１１のいずれか１項に記載の方法。
  13. 前記装置またはシステムは、前記第２の線路のトリップに応答した前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを、
    前記第２の線路のトリップに応答した前記第２のバスにおける電圧の変化、および
    前記第２の線路のトリップの前の前記第１のバスにおける前記第２の線路上の電流
    の測定値を使用して決定し、
    随意により、前記装置またはシステムは、前記第２の線路のトリップに応答した前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを、測定値から得られる以下の量、すなわち
    （ｉ）前記第２の線路のトリップに応答した前記第１および第３のバスにおける電圧の変化、または
    （ｉｉ）前記第２の線路のトリップの前の第１のバスにおける前記第２の線路の電流
    を使用して決定する、請求項１２に記載の方法。
  14. 前記装置またはシステムは、前記第３のバスにおける分路要素のトリップに応答して前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定する、請求項１～１３のいずれか１項に記載の方法。
  15. 前記装置またはシステムは、前記第３のバスにおける分路要素のトリップに応答して前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを、測定値から得られる以下の量、すなわち
    前記分路要素のトリップの前の前記第３のバスにおける前記分路要素を通る分路電流であって、前記トリップの前の分路電流の測定値から得られ、もしくは計算によって決定される分路電流、または
    前記分路要素の前記トリップに応答した前記第２のバスにおける電圧の変化
    を使用し、
    随意により、前記装置またはシステムは、前記第３のバスにおける分路要素のトリップに応答して前記等価モデルの前記１つまたは複数の更新後インピーダンスを、前記分路要素の前記トリップに応答した前記第１および第３のバスにおける電圧の変化の測定値を使用して決定する、請求項１４に記載の方法。
  16. 第１のバスと、第２のバスと、第３のバスと、前記第１および第２のバスの間の第１の線路と、前記第３のバスと前記第１および第２のバスの一方との間の第２の線路とを有している電力システムにおいて使用するための装置またはシステムであって、
    前記バスのうちの１つまたは複数についての電圧測定値を備える測定値と、スイッチ状態情報とを受信するためのインターフェースを備え、
    少なくとも１つのトリップ事象に応答して、前記受信した測定値および前記少なくとも１つのトリップ事象の前に得られた前記等価モデルのインピーダンスから、前記等価モデルの１つまたは複数の更新後インピーダンスを決定するように動作することができる、装置またはシステム。
  17. 請求項１～１５のいずれか１項に記載の方法を実行するように動作することができる、請求項１６に記載の装置またはシステム。
  18. 第１のバスと、
    第２のバスと、
    第３のバスと、
    前記第１および第２のバスの間の第１の線路と、
    前記第３のバスと前記第１および第２のバスの一方との間の第２の線路と、
    ２ポート等価回路の等価モデルの更新後インピーダンスを前記受信した測定値および前記等価モデルのベースインピーダンスから決定するための請求項１６または１７に記載の装置またはシステムと
    を備える電力システム。
  19. 請求項１６または１７に記載の変電所装置またはシステムを各々が備えている複数の変電所と、
    前記変電所装置またはシステムに通信可能に結合し、前記変電所装置またはシステムを協調させ、かつ／または異なる変電所装置またはシステムから得られた更新後インピーダンスを組み合わせるように動作することができる随意による中央エンティティと
    を備える電力システム。
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