(57)【要約】  異常記録データから電気素子の全パラメータを識別する方法であって、電気素子に関する異常記録データを入力するステップ（Ｓ１）と、前記異常記録データをデータ処理するステップ（Ｓ２）と、切り取ったデータと素子の全パラメータ微分方程式から素子の全パラメータを識別するステップ（Ｓ３）と、識別結果を出力するステップ（Ｓ４）と、を含む。更に、異常記録データから発電機の全パラメータを識別するシステムと、異常記録データから回路の異常ポイントを特定する方法を提供する。【選択図】図１
2016530866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異常記録データから電気素子の全パラメータを識別する方法であって、
電気素子に関する異常記録データを入力するステップＳ１と、
前記異常記録データをデータ処理するステップであって、スケール変換を行うＳ２１と、記録データの時間スケールを揃えるＳ２２と、異常期間のデータを切り取るＳ２３とを含むステップＳ２と、
切り取ったデータと素子の全パラメータ微分方程式から素子の全パラメータを識別するステップＳ３と、
識別結果を出力するステップＳ４と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
電気素子に関する異常記録データを入力する前記ステップＳ１において、
二端子素子について、素子左側の三相電圧ｕa1、ｕb1、ｕc1と零相電圧ｕo1、左側の三相電流ｉa1、ｉb1、ｉc1と零相電流ｉo1、及び右側の三相電圧ｕa2、ｕb2、ｕc2と零相電圧ｕo2、右側の三相電流ｉa2、ｉb2、ｉc2と零相電流ｉo2のサンプリング値とサンプリングタイムを入力し、左側を｛ｕa1k、ｕb1k、ｕc1k、ｕo1k、ｉa1k、ｉb1k、ｉc1k、ｉo1k、ｔ1k}、右側を｛ｕa2j、ｕb2j、ｕc2j、ｕo2j、ｉa2j、ｉb2j、ｉc2j、ｉo2j、ｔ2j}、ｋ＝１，２，…，Ｎ、ｊ＝１，２，…，Ｍとし、
三端子素子について、素子における第１側の三相電圧ｕa1、ｕb1、ｕc1と零相電圧ｕo1、三相電流ｉa1、ｉb1、ｉc1と零相電流ｉo1、第２側の三相電圧ｕa2、ｕb2、ｕc2と零相電圧ｕo2、三相電流ｉa2、ｉb2、ｉc2と零相電流ｉo2、及び第３側の三相電圧ｕa3、ｕb3、ｕc3と零相電圧ｕo3、三相電流ｉa3、ｉb3、ｉc3と零相電流ｉo3のサンプリング値とサンプリングタイムを入力し、第１側を｛ｕa1k、ｕb1k、ｕc1k、ｕo1k、ｉa1k、ｉb1k、ｉc1k、ｉo1k、ｔ1k}、第２側を｛ｕa2j、ｕb2j、ｕc2j、ｕo2j、ｉa2j、ｉb2j、ｉc2j、ｉo2j、ｔ2j}、第３側を｛ｕa3l、ｕb3l、ｕc3l、ｕo3l、ｉa3l、ｉb3l、ｉc3l、ｉo3l、ｔ3l}、ｋ＝１，２，…，Ｎ、ｊ＝１，２，…，Ｍ、ｌ＝１，２，…，Ｌとすることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
スケール変換を実行する前記ステップＳ２１において、両側／三方の記録データの電圧を各ＰＴ変圧比と乗算してから統一の電圧基数で除算するとともに、電流を各ＣＴ変流比と乗算してから統一の電流基数で除算し、
記録データの時間スケールを揃える前記ステップＳ２２において、両側／三方の零相電圧ｕo1とｕo2／ｕo1とｕo2とｕo3の突然変化のタイミングを揃えることを原則とし、
異常期間のデータを切り取る前記ステップＳ２３では、異常前及び異常除去後の期間のデータを除き、異常存在期間のデータのみを切り取ることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
ステップＳ２３の前に、デジタルフィルタリング行うステップＳ２３ａと、リサンプリングを行うステップＳ２３ｂを挿入し、
前記ステップＳ２３ａにおいて、サンプリング周波数の上限ｆcsを特定し、前記デジタルフィルタリングにおいてローパスフィルターを使用し、遮断周波数ｆcをｆcsより小さくすることで、高周波信号を除去してリサンプリング時のエイリアシングを回避し、
前記ステップＳ２３ｂでは、ｆcs以下の周波数で記録データをリサンプリングするとともに、両側／三方において同じリサンプリング周波数を用い、二端子素子については、
【数１】
2016530866.tif 000037
のデータを出力し、三端子素子については、
【数２】
2016530866.tif 000038
のデータを出力することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項５】
素子の全パラメータ微分方程式から素子の全パラメータを識別するステップＳ３において、
まず、素子の全パラメータ微分方程式を書き出すとともに、以下の状態方程式に整理し、
【数３】
2016530866.tif 000039
式中、Ｘは状態変数ベクトル、ｔは時間、ｕは制御ベクトル、ｙは出力ベクトル、Ａは状態行列、Ｂ，Ｃ及びＤは行列又はベクトルであり、
2016530866.tif 000040
【請求項６】
異常回路の全パラメータ微分方程式は下記式のようになり、
【数４】
2016530866.tif 000041
式中、Ｒabc2＝β・Ｒabc1、Ｌabc2＝β・Ｌabc1、Ｃabc2＝β・Ｃabc1、Ｇabc2＝β・Ｇabc1であり、また、
【数５】
2016530866.tif 000042
であり、式中、Ｒabcfは異常の種別により決定され、ａ相地絡の場合、ｒbf＝∞、ｒcf＝∞、ｒaf＝ｒfとなり、ｂ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒcf＝∞、ｒbf＝ｒfとなり、ｃ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒfとなり、ａｂ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝ｒf2、ｒcf＝∞となり、ｂｃ二相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝ｒf1、ｒcf＝ｒf2となり、ａｃ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒf2となり、
これより、パラメータβ、ｒf又はｒf1とｒf2、及びパラメータＲabc1、Ｌ abc1、Ｃ abc1、Ｇ abc1を一括して識別し、
回路パラメータについては、Ｒabc＝Ｒabc1＋Ｒabc2、Ｌabc＝Ｌabc1＋Ｌabc2、Ｃabc＝（Ｃabc1＋Ｃabc2）／２、及び、Ｇabc＝（Ｇabc1＋Ｃabc2）／２となることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
非異常回路の全パラメータ微分方程式は下記式のようになり、
【数６】
2016530866.tif 000043
式中、
【数７】
2016530866.tif 000044
であり、これより、パラメータＲabc、Ｌabc、Ｃabcを識別することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
非異常二巻線変圧器の全パラメータ微分方程式は、下記式のようになり、
【数８】
2016530866.tif 000045
式中、
【数９】
2016530866.tif 000046
であり、これより、変圧器のパラメータｒ1、ｒ0、ｌ1、ｌ0、ｇ1、ｇ0、ｌ1m、ｌ0mを識別することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項９】
非異常三巻線変圧器の全パラメータ微分方程式は、下記式のようになり、
【数１０】
2016530866.tif 000047
式中、
【数１１】
2016530866.tif 000048
であり、これより、パラメータｒ11、ｒ01、ｌ11、ｌ01、ｒ12、ｒ02、ｌ12、ｌ02、ｒ131、ｒ03、ｌ13、ｌ03、ｇ1、ｇ0、ｌ1m及びｌ0mを識別することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１０】
電気素子に関する異常記録データを入力する前記ステップＳ１において、
非異常発電機ついて、端部の三相電圧ｕa、ｕb、ｕc、三相電流ｉa、ｉb、ｉcのサンプリング値｛ｕak、ｕbk、ｕck、ｉak、ｉbk、ｉck}、電力網の角周波数ω0、発電機の回転数ω、負荷角δ、励磁電圧ｕf、励磁電流ｉfのサンプリング値｛ω0k、ωk、δk、ｕfk、ｉfk}、及びサンプリングタイム｛ｔk｝を入力し、ｋ＝１，２，…，Ｎ、ω0k＝２πｆ0kであり、ｆ0kは電力網の電源周波数であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１１】
素子の全パラメータ微分方程式から素子の全パラメータを識別するステップＳ３において、
下記の非異常発電機の全パラメータ微分方程式に基づいて、パラメータＴJ、Ｄ、ｌd、ｌq、ｌf、ｌD、ｌQ、ｍad、ｍaD、ｍaQ、ｍfD、ｒd、ｒq、ｒf、ｒD、ｒQ、Ｔg、ｋg、Ｔa、ｋa、Ｔe及びＴwと、ｋw又はＴh及びｋhを識別し、
【数１２】
2016530866.tif 000049
三相電圧と三相電流ｉa1、ｉb1、ｉc1の記録値から、
【数１３】
2016530866.tif 000050
のように変換して、ｕd、ｕq、ｉd、ｉqの値{ｕdk、ｕqk、ｉdk、ｉqk}を求め、ｋ＝１，２，…，Ｎとし、
また、
【数１４】
2016530866.tif 000051
であり、式中、Ｐmは機械電力、Ｍmは機械トルク、ｕｔは発電機の端部電圧、Ｍeは電磁トルク、ＬdfDqQは発電機における固定子と回転子のインダクタンス及び相互インダクタンス行列、Ｔgは電気油圧ガバナの時定数、ｋgは電気油圧ガバナの増幅率、μはバルブ開度、ＴWは水力タービンの時定数、ｋwは水力タービンの動作係数、Ｔhはガスタービンにおける高圧シリンダの時定数、ｋhはガスタービンにおける高圧シリンダの動作係数、Ｔaは励磁制御装置の時定数、Ｔeは励磁機の時定数、ｋaは励磁制御装置の増幅率、ＴJは回転子の慣性時定数、δは発電機の負荷角、ω0は電力網の角速度、ωは発電機における回転子の角速度、ｕfは励磁電圧、ｉfは励磁電流、ｉDは直軸ダンピング電流、ｉQは横軸ダンピング電流、Ｄはダンピング係数であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項１２】
非異常発電機の全パラメータ微分方程式のうち第３の微分方程式は、
【数１５】
2016530866.tif 000052
のように簡略化されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
2016530866.tif 000053
前記データ処理ユニットとパラメータ識別ユニットは、発電機異常記録装置内に設けられてもよいし、コンピュータに設けられてもよいことを特徴とするシステム。
【請求項１４】
異常記録データから回路の異常ポイントを特定する方法であって、
回路の異常記録データを入力するステップＳ１と、
前記データをデータ処理するステップであって、スケール変換を行うＳ２１と、記録データの時間スケールを揃えるＳ２２と、デジタルローパスフィルタリングを行うＳ２３と、リサンプリングを行うＳ２４と、異常期間のデータを切り取るＳ２５とを含むステップＳ２と、
異常期間のデータと異常回路の全パラメータ微分方程式から、過渡抵抗と、異常ポイントにおける右側回路の長さと左側回路の長さの比βを識別するステップＳ３と、を含み、
前記全パラメータ微分方程式が、
【数１６】
2016530866.tif 000054
であり、式中、Ｒabc2＝β・Ｒabc1、Ｌabc2＝β・Ｌabc1、Ｃabc2＝β・Ｃabc1、Ｇabc2＝β・Ｇabc1であり、また、
【数１７】
2016530866.tif 000055
であり、式中、Ｒabcfは異常の種別により決定され、ａ相地絡の場合、ｒbf＝∞、ｒcf＝∞、ｒaf＝ｒfとなり、ｂ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒcf＝∞、ｒbf＝ｒfとなり、ｃ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒfとなり、ａｂ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝ｒf2、ｒcf＝∞となり、ｂｃ二相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝ｒf1、ｒcf＝ｒf2となり、ａｃ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒf2となり、
更に、過渡抵抗ｒf又はｒf1とｒf2、及び異常ポイント位置を出力するステップ４を含み、異常ポイントの左側回路の長さ＝異常回路の全長／（１＋β）であることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力網の自動化技術に関し、特に、電力システムの素子パラメータ技術及び異常箇所特定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力網には多数の異常記録装置が取り付けられており、異常が発生すると、記録装置が起動して異常データを記録する。異常データには、ａ、ｂ、ｃ三相と零相の電圧及び電流の瞬時値が含まれ、周波ごとに数十から数百の値が記録される。中国各省の電力網会社では年間百回以上の異常が発生しているため、大量の異常記録データが存在している。
【０００３】
一方で、電気素子のパラメータは誤差が大きく、異常記録からパラメータを抽出せねばならないものの、異常電流には、直流減衰成分や三相パラメータの不一致、記録データの非同期といった問題がある。結果、異常記録による正弦波成分の分解、回路の正負零相パラメータ抽出の誤差が大きくなり、電力網における計算や分析の要求を満たせていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記の技術的課題を解決し、異常記録データから、回路、変圧器、発電機といった電力システムの素子における正確な全パラメータを識別することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
異常記録データから電気素子の全パラメータを識別する方法であって、電気素子に関する異常記録データを入力するステップＳ１と、前記異常記録データをデータ処理するステップであって、スケール変換を行うＳ２１と、記録データの時間スケールを揃えるＳ２２と、異常期間のデータを切り取るＳ２３とを含むステップＳ２と、切り取ったデータと素子の全パラメータ微分方程式から素子の全パラメータを識別するステップＳ３と、識別結果を出力するステップＳ４と、を含む。
【０００６】
二端子素子について、素子左側の三相電圧ｕa1、ｕb1、ｕc1と零相電圧ｕo1、左側の三相電流ｉa1、ｉb1、ｉc1と零相電流ｉo1、及び右側の三相電圧ｕa2、ｕb2、ｕc2と零相電圧ｕo2、右側の三相電流ｉa2、ｉb2、ｉc2と零相電流ｉo2のサンプリング値とサンプリングタイムを入力し、左側を｛ｕa1k、ｕb1k、ｕc1k、ｕo1k、ｉa1k、ｉb1k、ｉc1k、ｉo1k、ｔ1k}、右側を｛ｕa2j、ｕb2j、ｕc2j、ｕo2j、ｉa2j、ｉb2j、ｉc2j、ｉo2j、ｔ2j}、ｋ＝１，２，…，Ｎ、ｊ＝１，２，…，Ｍとし、三端子素子について、素子における第１側の三相電圧ｕa1、ｕb1、ｕc1と零相電圧ｕo1、三相電流ｉa1、ｉb1、ｉc1と零相電流ｉo1、第２側の三相電圧ｕa2、ｕb2、ｕc2と零相電圧ｕo2、三相電流ｉa2、ｉb2、ｉc2と零相電流ｉo2、及び第３側の三相電圧ｕa3、ｕb3、ｕc3と零相電圧ｕo3、三相電流ｉa3、ｉb3、ｉc3と零相電流ｉo3のサンプリング値とサンプリングタイムを入力し、第１側を｛ｕa1k、ｕb1k、ｕc1k、ｕo1k、ｉa1k、ｉb1k、ｉc1k、ｉo1k、ｔ1k｝、第２側を｛ｕa2j、ｕb2j、ｕc2j、ｕo2j、ｉa2j、ｉb2j、ｉc2j、ｉo2j、ｔ2j}、第３側を｛ｕa3l、ｕb3l、ｕc3l、ｕo3l、ｉa3l、ｉb3l、ｉc3l、ｉo3l、ｔ3l}、ｋ＝１，２，…，Ｎ、ｊ＝１，２，…，Ｍ、ｌ＝１，２，…，Ｌとする。
【０００７】
スケール変換を実行する前記ステップＳ２１において、両側／三方の記録データの電圧を各ＰＴ変圧比と乗算してから統一の電圧基数で除算するとともに、電流を各ＣＴ変流比と乗算してから統一の電流基数で除算し、記録データの時間スケールを揃える前記ステップＳ２２において、両側／三方の零相電圧ｕo1とｕo2／ｕo1とｕo2とｕo3の突然変化のタイミングを揃えることを原則とし、異常期間のデータを切り取る前記ステップＳ２３では、異常前及び異常除去後の期間のデータを除き、異常存在期間のデータのみを切り取る。
【０００８】
ステップＳ２３の前に、デジタルフィルタリング行うステップＳ２３ａと、リサンプリングを行うステップＳ２３ｂを挿入し、前記ステップＳ２３ａにおいて、サンプリング周波数の上限ｆcsを特定し、前記デジタルフィルタリングにおいてローパスフィルターを使用し、遮断周波数ｆcをｆcsより小さくすることで、高周波信号を除去してリサンプリング時のエイリアシングを回避し、前記ステップＳ２３ｂでは、ｆcs以下の周波数で記録データをリサンプリングするとともに、両側／三方において同じリサンプリング周波数を用い、二端子素子については以下のデータを出力する。
【０００９】
【数１】
2016530866.tif 000003
【００１０】
三端子素子については、以下のデータを出力する。
【００１１】
【数２】
2016530866.tif 000004
【００１２】
両側／三方の記録データのうち、電圧は計器用変圧器ＰＴを通過し、電流は変流器ＣＴを通過する。両側／三方のＰＴ変圧比及びＣＴ変流比は同一の場合もあれば、異なる場合もある。一般的には、スケール変換を実行する必要があり、電圧をＰＴ変圧比と乗算し、電流をＣＴ変流比と乗算してから、両側／三方の変換比を統一する。また、両側／三方の記録データは往々にして時間が同期していないため、時間スケールを揃える必要がある。そこで、時間スケールを揃える方法として、両側の零相電圧ｕo1とｕo2、或いは、三方の零相電圧ｕo1とｕo2とｕo3における突然変化のタイミング揃える。最後に、異常期間の記録データを切り取って出力する。
【００１３】
中国特許出願第２０１２１０４０８５３４号では、サンプリング周波数の上限と下限を提示しているが、実際には、異常記録データのサンプリング周波数は、往往にしてサンプリング周波数の上限ｆcsよりも大きくなる。よって、記録データをリサンプリングする必要がある。リサンプリングによる周波数のエイリアシングエラーを防ぐためには、まず、記録データをローパスデジタルフィルタリングして、その遮断周波数をｆcsよりも大幅に小さくする。その後、ｆcs以下の周波数でリサンプリングして、両側／三方におけるリサンプリング周波数を同じにする。最後に、異常期間の記録データを切り取って出力する。
【００１４】
素子の全パラメータ微分方程式から素子の全パラメータを識別するステップＳ３において、まず、素子の全パラメータ微分方程式を書き出すとともに、以下の状態方程式に整える。
【００１５】
【数３】
2016530866.tif 000005
【００１６】
2016530866.tif 000006
【００１７】
2016530866.tif 000007
【００１８】
本発明は、更に、異常記録データから回路の異常ポイントを特定する方法を提供する。当該方法は、回路の異常記録データを入力するステップＳ１と、前記データをデータ処理するステップであって、スケール変換を行うＳ２１と、記録データの時間スケールを揃えるＳ２２と、デジタルローパスフィルタリングを行うＳ２３と、リサンプリングを行うＳ２４と、異常期間のデータを切り取るＳ２５とを含むステップＳ２と、異常期間のデータと異常回路の全パラメータ微分方程式から、過渡抵抗と、異常ポイントにおける右側回路の長さと左側回路の長さの比βを識別するステップＳ３と、を含み、前記全パラメータ微分方程式が以下となる。
【００１９】
【数４】
2016530866.tif 000008
【００２０】
式中、Ｒabc2＝β・Ｒabc1、Ｌabc2＝β・Ｌabc1、Ｃabc2＝β・Ｃabc1、Ｇabc2＝β・Ｇabc1であり、また、以下となる。
【００２１】
【数５】
2016530866.tif 000009
【００２２】
式中、Ｒabcfは異常の種別により決定され、ａ相地絡の場合、ｒbf＝∞、ｒcf＝∞、ｒaf＝ｒfとなり、ｂ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒcf＝∞、ｒbf＝ｒfとなり、ｃ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒfとなり、ａｂ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝ｒf2、ｒcf＝∞となり、ｂｃ二相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝ｒf1、ｒcf＝ｒf2となり、ａｃ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒf2となり、更に、過渡抵抗ｒf又はｒf1とｒf2、及び異常ポイント位置を出力するステップ４を含み、異常ポイントの左側回路の長さ＝異常回路の全長／（１＋β）である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明を実施すれば、異常記録データから電力回路、変圧器といった素子の全パラメータと異常抵抗、及び発電機やその制御システムの全パラメータを識別可能となる。これにより、異常素子の全パラメータを取得できるだけでなく、非異常素子の全パラメータを取得可能となる。且つ、パラメータ精度が従来の２０％から１％以内にまで高まるとともに、異常箇所の特定精度が２０％から０．１％にまで高まる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の実施例に基づく、異常記録データから電気素子の全パラメータを識別する方法のフローチャートである。
【図２】図２は、図１に示したデータ処理ステップのフローチャートである。
【図３】図３ａ、図３ｂは、それぞれ異常回路を示す図とその等価回路図である。
【図４】図４ａ、図４ｂは、それぞれ非異常回路を示す図とその等価回路図である。
【図５】図５ａ、図５ｂは、それぞれ非異常二巻線変圧器を示す図とその等価回路図である。
【図６】図６ａ、図６ｂは、それぞれ非異常三巻線変圧器を示す図とその等価回路図である。
【図７】図７ａ、図７ｂは、それぞれ非異常発電機の内面ベクトル図と、その端部の電流電圧の正方向を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に、本発明の実施例について述べる。図面には実施例の一例を示しているが、図面を参照して述べる実施例は例示であって、本発明を説明するためのものにすぎず、本発明を制限するものと解釈すべきではない。
【００２６】
図１を参照して、異常記録データによって電気素子の全パラメータを識別する方法は、電気素子に関する異常記録データを入力するステップＳ１と、前記異常記録データをデータ処理するステップであって、スケール変換を行うＳ２１と、記録データの時間スケールを揃えるＳ２２と、異常期間のデータを切り取るＳ２３とを含むステップＳ２と、切り取ったデータと素子の全パラメータ微分方程式から素子の全パラメータを識別するステップＳ３と、識別結果を出力するステップＳ４とを含む。
【００２７】
本発明において、素子の全パラメータとはＲ、Ｌ、Ｃ等の全行列要素である。従来は、単に正負の零相パラメータとされており、正負の零相間の相互インピーダンスは０と考えられていた。即ち、正負の零相インピーダンス行列には対角要素のみが存在し、非対角要素は０であると考えられていた。この場合、回路の転置が不充分であり、ａｂｃ三相パラメータ化が一致しないことから、正負の零相インピーダンス行列が非対角化してしまう。結果、複数の相互インピーダンスの識別が必要となり、識別の難度が大幅に上がっていた。
【００２８】
二端子素子については、素子左側の三相電圧ｕa1、ｕb1、ｕc1と零相電圧ｕo1、左側の三相電流ｉa1、ｉb1、ｉc1と零相電流ｉo1、及び右側の三相電圧ｕa2、ｕb2、ｕc2と零相電圧ｕo2、右側の三相電流ｉa2、ｉb2、ｉc2と零相電流ｉo2のサンプリング値とサンプリングタイムを入力する。サンプリング値とサンプリングタイムの形式としては、データシーケンス又は行列が可能である。例えば、左側を｛ｕa1k、ｕb1k、ｕc1k、ｕo1k、ｉa1k、ｉb1k、ｉc1k、ｉo1k、ｔ1k}、右側を｛ｕa2j、ｕb2j、ｕc2j、ｕo2j、ｉa2j、ｉb2j、ｉc2j、ｉo2j、ｔ2j}、ｋ＝１，２，…，Ｎ、ｊ＝１，２，…，Ｍとする。式中、ｋは左側のｋ回目のサンプリングを表し、ｔ1kは左側におけるｋ回の目サンプリングのサンプリングタイムを表す。また、ｊは右側のｊ回目のサンプリングを表し、ｔ2jは右側におけるｊ回目のサンプリングのサンプリングタイムを表す。また、ＮとＭは同じ又は異なる。
【００２９】
三端子素子については、素子における第１側の三相電圧ｕa1、ｕb1、ｕc1と零相電圧ｕo1、三相電流ｉa1、ｉb1、ｉc1と零相電流ｉo1、第２側の三相電圧ｕa2、ｕb2、ｕc2と零相電圧ｕo2、三相電流ｉa2、ｉb2、ｉc2と零相電流ｉo2、及び第３側の三相電圧ｕa3、ｕb3、ｕc3と零相電圧ｕo3、三相電流ｉa3、ｉb3、ｉc3と零相電流ｉo3のサンプリング値とサンプリングタイムを入力する。サンプリング及びサンプリングタイムの形式としては、データシーケンス又は行列が可能である。例えば、第１側を｛ｕa1k、ｕb1k、ｕc1k、ｕo1k、ｉa1k、ｉb1k、ｉc1k、ｉo1k、ｔ1k｝、第２側を｛ｕa2j、ｕb2j、ｕc2j、ｕo2j、ｉa2j、ｉb2j、ｉc2j、ｉo2j、ｔ2j}、第３側を｛ｕa3l、ｕb3l、ｕc3l、ｕo3l、ｉa3l、ｉb3l、ｉc3l、ｉo3l、ｔ3l}、ｋ＝１，２，…，Ｎ、ｊ＝１，２，…，Ｍ、ｌ＝１，２，…，Ｌとする。式中、ｋは第１側におけるｋ回目のサンプリングを表し、ｔ1kは第１側におけるｋ回目のサンプリングのサンプリングタイムを表す。また、ｊは第２側におけるｊ回目のサンプリングを表し、ｔ2jは第２側におけるｊ回目のサンプリングのサンプリングタイムを表す。また、ｌは第３側におけるｌ回目のサンプリングを表し、ｔ3lは第３側におけるｌ回目のサンプリングのサンプリングタイムを表す。Ｎ、Ｍ、Ｌは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３０】
図２に示すように、１の実施例では、データ処理のステップが、（２１）スケールを変換し、（２２）記録データの時間スケールを揃え、（２３）デジタルフィルタリングを行い、（２４）リサンプリングを行い、（２５）異常期間のデータを切り取ることを含む。
【００３１】
両側／三方の記録データのうち、電圧は計器用変圧器ＰＴを通過し、電流は変流器ＣＴを通過する。両側／三方のＰＴ変圧比及びＣＴ変流比は同一の場合もあれば、異なる場合もある。一般的には、ステップ（２１）のスケール変換を実行する必要があり、電圧を各ＰＴ変圧比と乗算してから統一の電圧値で除算するとともに、電流を各ＣＴ変流比と乗算してから統一の電流値で除算する。両側／三方の記録データの時間スケールは往々にして時間が同期していないため、時間スケールを揃える必要がある。そこで、ステップ（２２）では、時間スケールを揃える方法として、両側／三方の零相電圧ｕo1とｕo2／ｕo1とｕo2とｕo3の突然変化のタイミング揃える。ステップ（２３）では、中国特許出願第２０１２１０４０８５３４号の開示に基づき、サンプリング周波数が一定の上限及び下限要求を満たすものとする。しかし、実際には、異常記録データのサンプリング周波数は、往往にしてサンプリング周波数の上限ｆcsよりも大きくなる。そこで、まず異常記録データをローパスデジタルフィルタリングし、その遮断周波数ｆcをｆcsよりも大幅に小さくする必要がある。その後、ステップ（２４）においてｆcs以下の周波数でリサンプリングし、両側／三方のリサンプリング周波数を同一の値とする。最後に、ステップ（２５）で異常期間の記録データを切り取って出力し、リサンプリングタイムｔkに対応する処理済みデータを形成する。ここで、ｋはｋ番目のリサンプリングタイムを表す。
【００３２】
二端子素子については、下記式のようになる。
【００３３】
【数６】
2016530866.tif 000010
【００３４】
三端子素子については、下記式のようになる。
【００３５】
【数７】
2016530866.tif 000011
【００３６】
電力システムの専門知識より、素子の全パラメータ微分方程式を書き出し可能であり、最適制御理論における状態方程式に書き換えることができる。
【００３７】
【数８】
2016530866.tif 000012
【００３８】
2016530866.tif 000013
【００３９】
次に、電気素子の全パラメータ微分方程式と識別過程について例を挙げて説明する。
【００４０】
（一）図３ａと図３ｂを参照して、異常回路の全パラメータ微分方程式は下記式のようになる。
【００４１】
【数９】
2016530866.tif 000014
【００４２】
式中、Ｒabc2＝β・Ｒabc1、Ｌabc2＝β・Ｌabc1、Ｃabc2＝β・Ｃabc1、Ｇabc2＝β・Ｇabc1である。また、以下となる。
【００４３】
【数１０】
2016530866.tif 000015
【００４４】
式中、Ｒabcfは異常の種別により決定される。ａ相地絡の場合、ｒbf＝∞、ｒcf＝∞、ｒaf＝ｒfとなり、ｂ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒcf＝∞、ｒbf＝ｒfとなり、ｃ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒfとなり、ａｂ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝ｒf2、ｒcf＝∞となり、ｂｃ二相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝ｒf1、ｒcf＝ｒf2となり、ａｃ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒf2となる。
【００４５】
このうち、パラメータβは異常ポイントにおける右側回路の長さと左側回路の長さの比であり、ｒf、ｒf1、ｒf2は過渡抵抗である。
【００４６】
2016530866.tif 000016
【００４７】
（二）図４ａと図４ｂを参照して、異常上流における非異常回路の全パラメータ微分方程式は下記式のようになる。
【００４８】
【数１１】
2016530866.tif 000017
【００４９】
式中、以下となる。
【００５０】
【数１２】
2016530866.tif 000018
【００５１】
2016530866.tif 000019
【００５２】
式２と式３を、高低圧レベルの長短架線及びケーブル回路に適用する。ここで、Ｒabc、Ｌabc及びＣabcとＧabc行列が回路の全パラメータである。回路が比較的短い（３００ｋｍ未満）又は電圧が比較的低い（５００ｋＶ未満）場合には、Ｇabcを無視してもよい。また、回路が短い（１００ｋｍ未満）又は電圧が低い（２２０ｋＶ未満） 場合には、ＣabcとＧabcを無視してもよい。これと比較して、従来はａｂｃ三相の回路パラメータは一致していると考えられており、正負の零相変換後は、Ｒ120、Ｌ120、Ｃ120の非対角線要素が０に等しくなると考えられていたため、対角要素、即ち、正、負、零相パラメータのみを識別していた。
【００５３】
（三）図５ａと図５ｂを参照して、異常上流における非異常二巻線変圧器の全パラメータ微分方程式は、下記式のようになる。
【００５４】
【数１３】
2016530866.tif 000020
【００５５】
2016530866.tif 000021
【００５６】
或いは、変圧器の三相パラメータは一致しているため、三相を正負の零相に変換することで下記の方程式を得る。
【００５７】
【数１４】
2016530866.tif 000022
【００５８】
式中、以下のようになる。
【００５９】
【数１５】
2016530866.tif 000023
【００６０】
2016530866.tif 000024
【００６１】
（四）図６ａと図６ｂを参照して、非異常三巻線変圧器については、変圧器の三相パラメータが一致していることから、三相を正負の零相に変換して、全パラメータ微分方程式を得る。
【００６２】
【数１６】
2016530866.tif 000025
【００６３】
式中、以下のようになる。
【００６４】
【数１７】
2016530866.tif 000026
2016530866.tif 000027
【００６５】
2016530866.tif 000028
【００６６】
同様にして、当業者は電気に関する専門知識に基づいて、発電機や、同一ラインを共用する回路等の電気素子の微分方程式を求めることができる。発電機については、そのｄｑｏ座標の微分方程式を求め、発電機の外部異常後の端部電圧、電流、励磁電圧、電流及び発電機の回転数等の記録値を入力した後に、発電機とそのガバナ及び励磁機のパラメータを識別する。
【００６７】
（五）図７ａと図７ｂを参照する。非異常発電機については、電気素子に関する異常記録データを入力するステップＳ１において、非異常発電機について、端部の三相電圧ｕa、ｕb、ｕc、三相電流ｉa、ｉb、ｉcのサンプリング値｛ｕak、ｕbk、ｕck、ｉak、ｉbk、ｉck}、電力網の角周波数ω0、発電機の回転数ω、負荷角δ、励磁電圧ｕf、励磁電流ｉfのサンプリング値｛ω0k、ωk、δk、ｕfk、ｉfk}、及びサンプリングタイム｛ｔk｝を入力する。このうち、ｋ＝１，２，…，Ｎ、ω0k＝２πｆ0kであり、ｆ0kは電力網の電源周波数である。
【００６８】
素子の全パラメータ微分方程式から素子の全パラメータを識別するステップＳ３では、下記の非異常発電機の全パラメータ微分方程式に基づいて、パラメータＴJ、Ｄ、ｌd、ｌq、ｌf、ｌD、ｌQ、ｍad、ｍaD、ｍaQ、ｍfD、ｒd、ｒq、ｒf、ｒD、ｒQ、Ｔg、ｋg、Ｔa、ｋa、Ｔe及びＴwと、ｋw又はＴh及びｋhを識別する。
【００６９】
【数１８】
2016530866.tif 000029
【００７０】
このうち、三相電圧と三相電流ｉa1、ｉb1、ｉc1の記録値から次のように変換する。
【００７１】
【数１９】
2016530866.tif 000030
【００７２】
これより、ｕd、ｕq、ｉd、ｉqの値｛ｕdk、ｕqk、ｉdk、ｉqk｝を求める。なお、ｋ＝１，２，…，Ｎとする。
【００７３】
また、以下とする。
【００７４】
【数２０】
2016530866.tif 000031
2016530866.tif 000032
【００７５】
式中、Ｐmは機械電力、Ｍmは機械トルク、ｕtは発電機の端部電圧、Ｍeは電磁トルク、ＬdfDqQは発電機における固定子と回転子のインダクタンス及び相互インダクタンス行列、Ｔgは電気油圧ガバナの時定数、ｋgは電気油圧ガバナの増幅率、μはバルブ開度、ＴWは水力タービンの時定数、ｋwは水力タービンの動作係数、Ｔhはガスタービンにおける高圧シリンダの時定数、ｋhはガスタービンにおける高圧シリンダの動作係数、Ｔaは励磁制御装置の時定数、Ｔeは励磁機の時定数、ｋaは励磁制御装置の増幅率、ＴJは回転子の慣性時定数、δは発電機の負荷角、ω0は電力網の角速度、ωは発電機における回転子の角速度、ｕfは励磁電圧、ｉfは励磁電流、ｉDは直軸ダンピング電流、ｉQは横軸ダンピング電流、Ｄはダンピング係数である。
【００７６】
非異常発電機の全パラメータ微分方程式のうち第３の微分方程式は、次のように簡略化可能である。
【００７７】
【数２１】
2016530866.tif 000033
【００７８】
本発明は更に、異常記録データから発電機の全パラメータを識別するシステムを提供する。当該システムは、以下を含む。
【００７９】
2016530866.tif 000034
【００８０】
データ処理ユニットが、スケール変換を実施し、記録データをデジタルローパスフィルタリングしてからリサンプリングし、出力するために用いられる。
【００８１】
パラメータ識別ユニットが、発電機及びその制御システムの全パラメータ微分方程式から、発電機及びその制御システムの全パラメータを識別するために用いられる。
【００８２】
前記データ処理ユニットとパラメータ識別ユニットは、発電機異常記録装置内に設けられてもよいし、コンピュータに設けられてもよい。
【００８３】
本発明は、更に、異常記録データから回路の異常ポイントを特定する方法を提供する。当該方法は、以下のステップを含む。
【００８４】
ステップ１において、回路の異常記録データを入力する。
【００８５】
ステップＳ２において、前記データをデータ処理する。当該ステップは、スケール変換を行うＳ２１と、記録データの時間スケールを揃えるＳ２２と、デジタルローパスフィルタリングを行うＳ２３と、リサンプリングを行うＳ２４と、異常期間のデータを切り取るＳ２５とを含む。
【００８６】
ステップＳ３において、異常期間のデータと異常回路の全パラメータ微分方程式から、過渡抵抗と、異常ポイントにおける右側回路の長さと左側回路の長さの比βを識別する。
【００８７】
前記全パラメータ微分方程式は、以下である。
【００８８】
【数２２】
2016530866.tif 000035
【００８９】
式中、Ｒabc2＝β・Ｒabc1、Ｌabc2＝β・Ｌabc1、Ｃabc2＝β・Ｃabc1、Ｇabc2＝β・Ｇabc1である。また、以下とされる。
【００９０】
【数２３】
2016530866.tif 000036
【００９１】
式中、Ｒabcfは異常の種別により決定される。ａ相地絡の場合、ｒbf＝∞、ｒcf＝∞、ｒaf＝ｒfとなり、ｂ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒcf＝∞、ｒbf＝ｒfとなり、ｃ相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒfとなり、ａｂ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝ｒf2、ｒcf＝∞となり、ｂｃ二相地絡の場合、ｒaf＝∞、ｒbf＝ｒf1、ｒcf＝ｒf2となり、ａｃ二相地絡の場合、ｒaf＝ｒf1、ｒbf＝∞、ｒcf＝ｒf2となる。
【００９２】
ステップＳ４において、過渡抵抗ｒf又はｒf1とｒf2、及び異常ポイント位置を出力する。ここで、異常ポイントの左側回路の長さ＝異常回路の全長／（１＋β）である。
【００９３】
本発明を実施すれば、異常記録データから、電力回路、変圧器といった素子の全パラメータと異常抵抗、及び発電機とその制御システムの全パラメータを識別可能となる。よって、異常素子の全パラメータを取得可能なだけでなく、非異常素子の全パラメータも取得できる。且つ、パラメータ精度が従来の２０％から１％以内にまで向上するほか、異常箇所の特定精度が２０％から０．１％にまで向上する。
【００９４】
送電線のパラメータについては、これまで国内外を問わず基準がないままである。欧米では理論的パラメータを用いており、中国国内では実測パラメータを用いているが、いずれも誤差が大きい。送電線は電力網に最も多数存在する素子であり、そのパラメータが正確であるか否かは全電力網の計算精度に関係し、ひいては判断の正誤にも関わってくる。本発明では、サンプリング周波数の上限下限理論によって異常記録データを処理するとともに、適応制御理論における識別方法によって回路の全パラメータを識別している。よって、フーリエ分解により減衰成分を分解処理することで電源周波数に対して生じる１０％程度の誤差が解消されるだけでなく、回路の全パラメータのインピーダンス行列とサセプタンス行列を識別可能となる。シミュレーション実験によれば、復元された電流波形とシミュレーション波形の誤差≦０．０１％、パラメータ誤差≦１％、箇所特定誤差≦０．１％であり、正負の零相パラメータのみを用いる従来と比べて精度が１０倍向上した。
【００９５】
このほか、本発明における異常記録データから素子の全パラメータを識別する方法としては、更に複数の応用形態がある。本発明では、回路の異常箇所を特定する方法について取り上げており、この方法によれば、正確且つ迅速に回路の異常ポイントを特定可能となる。
【図１】
2016530866.tif 000056
【図２】
2016530866.tif 000057
【図３ａ】
2016530866.tif 000058
【図３ｂ】
2016530866.tif 000059
【図４ａ】
2016530866.tif 000060
【図４ｂ】
2016530866.tif 000061
【図５ａ】
2016530866.tif 000062
【図５ｂ】
2016530866.tif 000063
【図６ａ】
2016530866.tif 000064
【図６ｂ】
2016530866.tif 000065
【図７ａ】
2016530866.tif 000066
【図７ｂ】
2016530866.tif 000067
【国際調査報告】
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2016530866.tif 000069
2016530866.tif 000070
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