グリッド形成インバータ電源供給の中電圧ネットワークにおける動的な障害検出および保護戦略
Dynamic Fault Detection and Protection Strategies for Medium-Voltage Networks Supplied by Grid-Forming Inverter Sources
本稿では、グリッド形成インバータ源の導入率が高い中電圧ネットワーク向けの動的な障害検出およびリレー協調方式を提案する。DIgSILENT Power Factoryで構築された詳細な33kVシステムモデル(6つのBESSフィーダーと4つの分散負荷モデルを含む)を使用し、完全短絡法を用いて様々な系統連系および孤立状態でのテストを実施した。障害検出には、シーケンス成分解析、対称電圧変動、電圧抑制を伴う重ね合わせ電流、電流波形解析の4つの同時障害チェックを用いる。障害検出後、IEC 61850 GOOSEおよびDNP3を介して動的なピックアップスケーリングとリレーブロッキングを協調させ、最も近いブロックされていないリレーまたはリレーペアのみがトリップする。動的なピックアップ設定は、従来のシステムとインバータベースのリソース給電の中電圧システムにおける障害レベルの比率を考慮して調整される。シミュレーション結果は、インバータの障害電流制限が1.3 p.u.以下で10%の生成マージンで設定されていても、過電流協調が維持されることを示している。提案手法は、同期バックアップなしで完全にインバータ支配の中電圧システムにおいて、既存インフラを持つ従来のリレーが正しく機能することを可能にする。新規性は、障害確認、ピックアップスケーリング、および独立して動作するローカルバックアップを維持するブロッキング方式の統合である。固定の系統連系設定と比較して、提案手法は孤立モードのピックアップ値を回復しつつ、リレーのプライマリ・バックアップグレーディングマージンを維持する。
- グリッド形成インバータ源の導入率が高い中電圧ネットワーク(33kV、6つのBESSフィーダー)向けの動的障害検出・保護協調方式を提案した。
- 障害電流制限が1.3 p.u.以下でも過電流協調が維持可能であることをシミュレーションで実証した。
再生可能エネルギー由来のBESS(蓄電池)が中電圧配電ネットワークに大量導入される中、インバータ給電系統における保護リレーの協調は実運用上の重大な課題です。本稿は既存リレーインフラを活かしたままインバータ支配系統での障害検出・保護協調を可能にする手法を提案しており、グリッド形成インバータ市場と直流/蓄電インフラ投資の拡大局面において、系統安定性ソリューション領域の技術的進展を示す点で注目に値します。