配電系統に接続された逆変換器ベースリソースに対する送電系統故障の影響評価

Core Concepts

送電系統の対称故障および非対称故障は、配電系統の逆変換器ベースリソースの脱落を引き起こし、深刻な電力品質問題を引き起こす可能性がある。特に1相の逆変換器ベースリソースの脱落は、相間の大きな電力アンバランスを生み出し、追加の機器脱落を引き起こす可能性がある。

Abstract

本研究では、OPAL-RTリアルタイムシミュレーションプラットフォームを用いて、統合された送電-配電ネットワークモデルを構築し、送電系統の対称故障および非対称故障が配電系統の逆変換器ベースリソース(IBR)運転に及ぼす影響を包括的に分析した。
主な結果は以下の通り:

IBR電力対負荷比(PLR)が高い場合、故障時の配電フィーダ沿いの電圧低下が緩和される。これは、IBRからの大きな故障電流注入によるものである。
1相および2相故障は、3相故障と比較して、IBRの脱落が少ない傾向にある。しかし、影響を受けた相の1相IBRの脱落により、深刻な電力アンバランスが生じる可能性がある。
電圧調整装置の導入は、一部の末端1相IBRの脱落を防ぐことができるが、電力アンバランスの改善には限定的である。
非対称故障時の深刻な電圧アンバランスは、追加の機器脱落を引き起こす可能性があり、1相IBRに特化したフォールトライドスルー機能の設計が必要と考えられる。

Stats

3相故障時、PCC故障では100%の3相IBRが脱落する。
1相および2相故障時、末端の1相IBRの一部は脱落を免れる。
300%PLRの場合、末端の1相IBRの脱落が最も少ない。
50%PLRの場合、電圧調整装置の導入により、一部の1相IBRの脱落を防ぐことができる。

Quotes

"送電系統の対称故障および非対称故障は、配電系統の逆変換器ベースリソースの脱落を引き起こし、深刻な電力品質問題を引き起こす可能性がある。"
"特に1相の逆変換器ベースリソースの脱落は、相間の大きな電力アンバランスを生み出し、追加の機器脱落を引き起こす可能性がある。"
"非対称故障時の深刻な電圧アンバランスは、追加の機器脱落を引き起こす可能性があり、1相IBRに特化したフォールトライドスルー機能の設計が必要と考えられる。"

Key Insights Distilled From

Assessment of Transmission-level Fault Impacts on 3-phase and 1-phase Distribution IBR Operation

by Qi Xiao,Jong... at arxiv.org 04-02-2024

https://arxiv.org/pdf/2311.11339.pdf

Deeper Inquiries

送電系統故障が配電系統の電力品質に及ぼす長期的な影響はどのようなものか。

送電系統の故障が配電系統に及ぼす長期的な影響は、主に電力品質の悪化や機器の誤動作などが挙げられます。特に非対称故障時には、電圧アンバランスが生じ、これが電力品質の問題や機器の誤動作を引き起こす可能性があります。このような状況では、電力系統全体の安定性が損なわれ、配電系統全体に影響が及ぶ可能性があります。そのため、送電系統の故障が配電系統に及ぼす長期的な影響を最小化するためには、適切な保護機構や電力品質管理が重要となります。

非対称故障時の電圧アンバランスを最小化するための最適な電圧調整装置の配置方法は何か。

非対称故障時の電圧アンバランスを最小化するためには、適切な電圧調整装置の配置が重要です。具体的には、送電系統と配電系統の接続点や重要なノードに電圧調整装置を配置することが効果的です。また、非対称故障時には、各相の電圧をバランス良く維持するために、適切なリアクティブパワーの供給が必要です。さらに、電圧調整装置の適切な制御や設定を行うことで、電圧アンバランスを最小限に抑えることが可能となります。

配電系統の高IBR化に伴い、送電系統の保護協調をどのように再設計すべきか。

配電系統の高IBR化に伴い、送電系統の保護協調を再設計する際には、以下の点に注意する必要があります。まず、IBRの挙動や特性を考慮した保護設定の最適化が重要です。IBRが送電系統に影響を与える可能性があるため、保護設定をIBRの特性に合わせて調整する必要があります。また、非対称故障時の影響を最小化するために、送電系統と配電系統の保護機構を協調させることが重要です。さらに、高IBR化に伴う電力品質の変化を考慮し、保護協調の再設計を行うことで、送電系統の安定性と信頼性を向上させることが可能となります。