報告書番号

GD25013

タイトル（和文）

電力系統の故障計算プログラムFault Analyzerの開発ーF法後継プログラムの開発ー

タイトル（英文）

Development of Fault Analyzer for Power-System Fault Calculations -Implementation of "F-method" Successor Program-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
電力系統の安定運用には，数値シミュレーションに基づく系統状態の解析や評価が不可欠であり，当所では電力系統の様々な現象を解析するCPAT注1)を開発してきた。CPATの機能の一つとして故障計算プログラム（F法）があるが，リニューアル版CPAT注2)の開発を進めているため，対応した故障計算プログラムを開発する必要がある。開発にあたっては，故障計算に関する国際標準IEC 60909が策定されており，これに準拠した計算機能の整備が望ましい。
目　　的
F法の後継として，IEC 60909に準拠した計算機能を含む故障計算プログラムFault Analyzer（FA）を開発し，F法やIEC 60909に対応したツールとの比較により動作を検証する。
主な成果
1. F法の後継プログラムFAの開発
実務で必要となる故障条件（ノード，ブランチの任意の地点に対する，任意の相における短絡故障，地絡故障，線路開放など）での故障計算が可能なFAを開発した（表1）。国内系統では多回線送電線が標準的に適用され，地絡故障の回線間相互の影響を考慮した解析の重要性が高いことから，FAでも多回線送電線の回線間相互の影響を考慮可能としている。また，計算条件は負荷条件，発電機のリアクタンス条件等が設定可能である。
加えて，F法にない機能としてIEC 60909に準拠した条件で故障計算する機能を実装した。IEC 60909には最大短絡電流を算出する計算条件と最小短絡電流を算出する計算条件に関する規定（表2）があり，いずれの条件下においても計算可能である。
2. FAの動作検証
電気学会標準系統モデルや多回線送電線を含む系統モデルを用いて，FAとF法の結果が一致することを確認した（図1）。また，IEC 60909に準拠した条件での計算結果が，同じ条件でのPSS®E注3)による計算結果と一致することを確認した（図2）。
注1）当所開発の電力系統総合解析ツールのこと。CPATはCRIEPI’s Power system Analysis Toolsの略。
注2）リニューアル版CPATとして，潮流計算プログラム（LFA : Load Flow Analyzer），動特性解析プログラム（DA : Dyna Analyzer），短絡容量計算プログラム（SCCA : Short Circuit Capacity Analyzer）がリリースされている。
注3）IEC 60909に準拠した条件での故障計算に対応している代表的なツールとしてSiemens社の電力系統解析ツールPSS®E Version 36.0.0を使用。

概要 （英文）

At the Central Research Institute of Electric Power Industry (CRIEPI), the fault calculation program "F-method" has been developed as a module of CPAT, a power system analysis tool, and has been widely used in the practical operations of electric utilities over many years for studies such as relay setting and circuit-breaker rating. However, continuous feature additions have increased software complexity and reduced maintainability. Therefore, CRIEPI has developed Fault Analyzer (FA), a re-implemented fault calculation program as the successor to the F-method. FA supports practical fault scenarios by allowing short-circuit faults, ground faults, and line opening to be specified at arbitrary locations on nodes and branches with arbitrary faulted phases. In ground-fault analysis, FA can account for mutual coupling among multi-circuit transmission lines. In addition, FA implements IEC 60909-compliant fault calculations under both maximum and minimum short-circuit current conditions. Verification studies using the IEEJ WEST10-machine standard model and a system model including multi-circuit transmission lines confirmed that FA produces results consistent with the F-method. Furthermore, the IEC 60909 based results were validated through comparison with PSSE, demonstrating consistent calculation results.

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