中国武漢試験場での自立型光CTの性能確認試験

技術紹介■ 山口達史■ 川﨑

Tatsushi Yamaguchi

1博文

Hirofumi Kawasaki

はじめに変電 所内の自動化に関わる通信プロトコルとしてI EC61850 (1)が制定されて以来，海外では，光変流器（以下，光ＣＴ）の実用化が進められてきた。東光高岳では，光CTを次世代の変成器として位置づけ，海外市場をターゲットに2008年より研究開発を行っている。光ＣＴの技術開発では，電流センサの各要素技術，MU（Merging Unit）技術および 高 精 度 化 技 術 等 を確 立し，プ ロトタイプとして220kV自立型光ＣＴを開発した。

（b）ラック収納をイメージしたMU

現在，光ＣＴが最も普及している中国市場を視野に入れ，中国電力科学研究院

電力工業電気設備質量検査測定センター（以下，武漢試験場）が実施する電子式変成器性能確認試験（以下，性能確認試験）に合格し，長期性能検証を除くすべての試験で良判定を得たので，その概要を報告する。

22.1

自立型光CTの性能確認試験
220kV自立型光ＣＴの概要(2)本装置の概略仕様を表1に示す。本装置は，電流を検出する光ＣＴ本体と，変調された光信号を電気変換して信号処理演算および通信を行うＭＵにより構成されている。光CT
本体は，ポリマーがい管の上部に電流検出部を取付けた構造であり，周囲に電 界 緩 和シールドを設けている（図1(a)）。ＭＵは，電源，光源，信号処理および通信の各ユニットが独立しており，出力はIEC61850-9-2LEに準拠しオールディジタル変電所に対応できる（図1(b)，(c)）。
表1項

200kV自立型光CTの概略仕様

目

仕 様 値

準拠規 格

GB/T 20840.8-2007
IEC 60044-8 IEC 61850-9-2LE

最高使用電圧252kV

定格一次電圧220/√3kV

定格一次電流1,200A

定格耐電圧

AC 460kV / LI 1,050kVpeak

定格周波数50Hz確度階級

計測用：Class0.2，保護用：Class5P

定格短時間電流50kA

電源電圧

DC220V±20％

周囲温 度

光ＣＴ：-40〜+70℃
ＭＵ：-10〜+55℃

外形寸法

光CT：480(W)×480(D)×3349(H)㎜
MU：480(W)×361(D)×222(H)㎜

343sec

東 光高岳 技報 Vol.2 2015（c）MU（マージングユニット）（a）光CT本体
図12.2

220kV自立型光CTの装置構成

自立型光ＣＴの性能確認試験

性能確認試験とは，中国国家電網公司が独自に規定する試験で，IEC規格やGB規格より厳しい試験条件や判定値となっている（表2）。武漢試験場ではこれらの試験を通して，外部環境に左右され難く長期的に安定した性能を有する光ＣＴであるとの認定を行っている。
今回の試験では，長期性能検証を除くすべての試験を行い，良判定を得て合格することができた。以下に性能確認試験の主な試験結果を示す。
表２No.

自立型光ＣＴの性能確認試験項目一覧
試験項目

No.

試験項目

1

誤 差試験

9RIV 試験

2

温 度サイクル誤 差試験

10断路器開閉サージ影響試験

3

光CT絶縁試験11

機械的強 度試験

4MU絶縁試験

12MU 振動試験

5短時間電流試験

13

MU 保護等級検証

6

複合誤 差試験

14誤 差試験（同相電流）

7EMC試験

15

誤 差試験（再現性）

8

温 度上昇試験16

長期性能検証（未実施）(１) 温度サイクル誤差試験
温 度 サイクル誤 差 試 験は，光ＣＴ本体の温 度 範 囲：-40〜+70℃，ＭＵの温度範囲：-10 〜+5 5 ℃の 条 件 の中国武漢試験場での自立型光CTの性能確認試験

技 術紹介

もと高温側試験，低温側試験に分けて実施した。その結計測用，保護用とも比誤差変化，位相角変化が規定値を果，計測用，保護用とも規定値を満足した。また特殊試験

満足しており，良好な結果が得られた。図5〜6に計測用として，低温側試験時に一度ＭＵの電源を切り2.5時間放の試験結果を示す。

られた。図2〜3に計測用の比誤差特性結果を示す。

0.3900.8800.6700.4600.2500.040-0.2

比誤差
比誤差上限値
比誤差下限値
光CT温度
MU温度-0.4-0.6
-0.8
-1.0

1.0
0.8
0.6
0.40.2
0.0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8-1.0

12:00

時刻

14:24

コールドスタート

図30.1

0.0-0.1

9:36

12:00

時刻

14:24

比誤差
比誤差上限値
比誤差下限値
光ＣＴ温度
ＭＵ温度

16:48

比誤差変化
比誤差上限値
比誤差下限値-0.2-0.3-0.4-0.5

1000.2

図5

誤 差試験（再現性）結果（比誤 差変化特性）

0-1019:12403020100-10-20-30-40-50-6019:12

温度サイクル誤 差試験結果（低温側比誤 差特性）

(２) 断路器開閉サージ影響試験
断路器開閉サージ影響試験は，断路器の充電部に光ＣＴの一次端子を電気的に接続した状態で開閉動作を行う試験である。接点の開閉に伴いアークが発生するが，ＭＵ出力の波形異常やパケットエラーが発生することなく良好な結果が得られた。図4に試験状況を示す。

0.40.60.81

試験電流［定格一次電流に対する割合］

1.21.420

温度サイクル誤 差試験結果（高温側比誤 差特性）
MU電源OFF

7:12

16:48

0.215

位相角変化［min］

比誤差［％］

図29:3620

周囲温度［℃］

7:12300.4

比誤差変化
［％］

1.0

周囲温度［℃］

0.5

比誤差［％］

置後にコールドスタートを実施した結果，良好な精度が得1050-5位相角変化
位相角上限値
位相角下限値-10-15-2000.2

図6誤 差試験（再現性）結果（位相角変化特性）30.40.60.81

試験電流［定格一次電流に対する割合］

1.21.4

おわりに

本稿では，武漢試験場による自立型光CTの性能確認試験を行った結果およびその状況について述べた。試験結果から自立型光CTは実用レベルの性能を有していることを確認した。今後は中国市場への参入を中心に，市場性を見極め，製品化を進める方向で各種検討を行っていきたい。
■参考文献（1）大谷，今井，天雨，牛尾他：「変電所ディジタル監視断路器

自立型光CT制御システムに対する IEC61850 適用の基礎検討（その１）」，電気学会研究会資料，PPR-10-22，pp.113-118（2）山口，板倉：「光ファイバ電 流センサ適 用装置の実 用 化と光ＣＴ開 発 の 取 組」，東 光 高 岳 技 報，No.1，pp.44-48（2014）

図4

断路器開閉サージ影響試験状況(３) 誤差試験（再現性）
誤差試験（再現性）は，性能確認試験の最初に行う誤差試験 結果に対して，最後に行う誤差試験（再現性）結果の変化が，計測用，保護用とも確度階級の1/2以下に規定されている。本試験の目的は，全体の試験を通して温度 変化や振 動および電磁界 等の外部ストレスを受けても，安定した精度を維持しているか確認することである。

山口達史

技術開発本部
技術研究所
ICT 技術グループ 所属
光 CT・光 VT 他光変成器の開発・設計に従事

川﨑博文

技術開発本部
技術研究所
ICT 技術グループ 所属
光 CT・光 VT 他光変成器の開発・設計に従事

東 光高岳 技報 Vol.2 201535