WOA-VMD-WSSTに基づくMMC-HVDCフレキシブル直流送電線の二端子故障位置特定
Two-terminal Fault Location of MMC-HVDC Flexible Direct Current Transmission Lines Based on WOA-VMD-WSST
本研究では、モジュール式多層コンバータベースの高電圧直流(MMC-HVDC)送電線における二端子故障位置特定のため、初期進行波の正確な識別が不可欠であるという課題に対し、符号極性モーダル変換、変動モード分解(VMD)のオフラインホエール最適化アルゴリズム(WOA)キャリブレーション、波形感応型固有モード関数(IMF)ペアリング、ウェーブレット同期圧縮変換(WSST)診断、および分数遅延相互相関を組み合わせた協調処理チェーンを開発した。両端子で共通のVMDパラメータペアを校正し、波形保持と周波数整合性制約を用いて候補IMFをスクリーニングする。最終的な時間差は、帯域制限リサンプリングと局所放物線ピーク洗練の後、3つの固定相関ウィンドウから推定される。この手法はサブサンプル遅延を推定するが、測定帯域幅は増加しない。200 km、500 kVのMMC-HVDCシミュレーションモデルで評価した結果、10 kHzの検証行列(4つの故障タイプ、3つの故障位置、3つの故障抵抗の36組み合わせ)における平均絶対誤差は0.374 kmであり、34/36の誤差が1 km未満、最大誤差は線路長の0.920%であった。10/50/100 kHzでの評価では、100 km参照位置で平均絶対誤差0.148 kmを達成した。ノイズ、同期、波速不確かさ、近端故障についてはさらなる検証が必要である。540回のノイズ実現を含む6ケースのロバスト性行列では、40、30、20 dBでそれぞれ94.4%、92.8%、89.4%の有効位置率を示し、許容ケースの中央値誤差は0.170、0.181、0.270 kmであった。
- MMC-HVDC直流送電線の二端子故障位置特定手法を開発し、200km・500kVシミュレーションモデルで平均絶対誤差0.374km(36組み合わせ検証)を達成した。
- 100km参照位置での評価で平均絶対誤差0.148kmを達成し、ノイズ耐性試験では40/30/20dBでそれぞれ94.4%、92.8%、89.4%の有効位置率を示した。
MMC-HVDCフレキシブル直流送電は再生可能エネルギー導入拡大に伴う長距離・大容量送電の中核インフラであり、故障位置特定精度の向上は送電網の信頼性と運用コストに直結する。本手法は平均絶対誤差0.374km(検証行列)および100km参照位置で0.148kmという高い精度を実証しており、直流送電網の保守・運用効率改善に寄与し得る。ただし学術シミュレーション段階であり、実系統での検証と商用化の見通しが未確定である点には留意が必要。