対称コンポーネントは、電力工学における最も強力な分析ツールの1つであり、エンジニアが三相システムの複雑さを解明し、管理できるようにします。 もともとCharles LeGeyt Fortescueによって導入されたこの方法は、三相電圧または電流の不均衡セットを3つのバランスの取れたセットに変換します。 正式な相続、負周、ゼロシーケンスコンポーネント。 この分解は、欠陥分析、保護コレクター、および再生可能エネルギーの生成、およびこれらを3つの異なる機能により構成する、従来の発電および性能を向上します。 、これらは、従来の発電および、これらは、その性能を最適化し、従来の電力および性能を最適化します。

対称コンポーネントの基本的な原則

3相システムは、すべてのフェーズが等しい大きさを持ち、フェーズアングルで120°の間隔で正確に間隔をあけているとき、本質的にバランスが取れます。不均衡が起こるとき、障害、不均等な負荷、または非対称機器により、システムは3つの独立したシーケンスネットワークを使用して表現することができます。正式なシーケンスコンポーネントは、元のシステム(A-B-C)と同じ方向で度を回転し、バランスの取れた電力の流れを表します。負のシーケンスは、すべての相とゼロの方向に反して、すべての相関を反映します。

数学的に、変換は演算子[] = 1δを使用します。 3つのシーケンスコンポーネントは、単純な行列式を使用して元のファサーから派生しています。 これらの独立したネットワークは、異なる欠陥タイプをモデル化するための特定の方法で接続されます。 この基礎を理解することは、実際の対物グリッドの問題に、適用メトリックコンポーネントが不可欠です。

現代の電力網における実用的なアプリケーション

故障解析と保護

対称コンポーネントの最も広いアプリケーションは、欠陥解析にあります。 伝送および流通システムは、単一行間(SLG)、ラインツーライン(LL)、ダブルラインツーグラウンド(DLG)、および三相障害のさまざまな欠陥タイプに従います。 各障害タイプは、シリーズまたは並列に接続された一連のネットワークのユニークな組み合わせを作成します。 各コンポーネントのシーケンスネットワークを構築することにより、エンジニアは、欠陥電流、電圧、および電力の流れを精密に計算することができます。

保護リレーは、障害を検出し、分類するためにシーケンスコンポーネントを使用します。例えば、負シーケンス過電流リレーは、バランスの取れない欠陥に非常に敏感であり、負荷電流によって影響を受けません。ゼロシーケンス指向の指向性要素は、伝送ラインの地上の欠陥を特定します。現代の数値リレーは、適切な順序量をリアルタイムで実行し、選択性と速度を維持できる適応保護スキームを可能にします。このアプリケーションは、停電期間を最小限に抑え、ケーシングの失敗を防ぐことにより、グリッドの信頼性を直接向上します。

負荷バランスおよび電圧規則

バランスの取れない負荷は、特に単相負荷が、フェーズ間で均等に分散される分布システムで共通です。 Symmetricalコンポーネントは、エンジニアが負のシーケンス電圧または電流比を介して不均衡の程度を定量化することができます。 フェーズの調整、静的varコンセンサ(SVC)のインストール、またはフェーズバランスの変圧器のデプロイなど、正しい操作は、シーケンス分析ツールを使用して設計することができます。

電圧アンバランスは、モータの過熱を引き起こし、変圧器の寿命を削減し、システム損失を増加させることができます。 負のシーケンスコンポーネントを監視することにより、ユーティリティはすぐに問題のあるフィーダーを特定し、ターゲットを絞った修正を実行することができます。 分布自動化システムでは、対称コンポーネントは、負荷を動的にバランスをとり、効率と機器の寿命を両立させる最適な電力フローアルゴリズムに供給します。

パワー品質とハーモニック解析

対称コンポーネントは、電力品質監視において重要な役割を果たしています。電圧サグ、スウェル、ハーモニック、フリッカーなどの多くの電力品質障害は、独特のシーケンス指紋を伴います。例えば、負のシーケンス・ハーモニックス(例えば、5番目、11番目)は、非線形負荷から生じることが多いため、前方の基礎的なパワーから分離することができます。ゼロシーケンス・ハーモニックス(例えば、ニュートニックス)は、三相関する3分の3倍の3倍の導体を、中立的なパワーを3倍に引き渡します。

シーケンス分解を使用して、エンジニアは、調和の激しい歪みと設計フィルタのソースをそれに応じてピンポイントすることができます。 現代の電力品質機器は、IEEE 519のような基準を満たすための対称コンポーネント分析を定期的に実行します。 この機能は、特に敏感な産業顧客にとって重要であり、グリッドコードの遵守を確保します。

保護リレー調整

ネットワーク全体で保護装置を調整するには、すべてのソースから正確な欠陥電流の貢献が必要です。 対称コンポーネントは、エンジニアが発電機、変圧器、伝送ライン、および負荷のシーケンスインピーダンスをモデル化することができます。 異なる欠陥タイプは、異なるシーケンス電流の大きさと相角を生成し、タイム・カレントカーブと通信ベースの保護スキームを設定する際に考慮する必要があります。

距離リレーなどのゾーンベースの保護、対称コンポーネントからのメリット。距離リレーは、障害位置を決定するための正式なシーケンスインピーダンスを使用しますが、負シーケンス量は、転置されていない行またはシリーズコンペンスされた行の間のパフォーマンスを向上させることができます。シーケンスベースの設定は、保護がすべての欠陥タイプのために正しく動作し、誤差の危険性を減らすことを保証します。

再生可能エネルギーの統合

ソーラーや風力のあるファームのようなインバータベースのリソース(IBRs)の急速な統合により、対称コンポーネントアプリケーションの新しい課題が導入されます。 IBRsは同期発電機とは異なる障害に対応しており、限られた故障電流機能を持ち、制御戦略に応じて負のシーケンス電流を注入することができます。 グリッドコードでは、IBRsが障害を乗り越え、シーケンスベースの電圧サポートを提供できるようになりました。

対称コンポーネントは、これらの乗り継ぎ能力を設計およびテストするために使用されています。バランスの取れない障害では、インバータからの負のシーケンス電流射出が制御され、グリッドを安定させることができます。シーケンスネットワークは、複数のIBRと既存のACシステム間の相互作用をモデル化するのに役立ちます。再生可能エネルギー侵入が増加すると、システム計画および安定性試験における対称コンポーネントの役割はさらに重要になります。

システム安定性と動的研究

一時的なおよび小さい信号安定性の分析は頻繁にバランスの取れない条件を模倣するための対称的な部品に頼ります。例えば、単一行に接地欠陥の間に、肯定的な配列の振動のequationは全面的な機械動的を、否定的およびゼロ順序のトルクは弱まることに影響を及ぼします。シーケンス ベースのモデルはエンジニアが回転子の角度の安定性および電圧安定性の不均衡の欠陥の影響を模倣することを可能にします。

大規模グリッドシミュレーションでは、システムを3つの独立したネットワークにデカップリングすることで、対称コンポーネントは計算された複雑さを低下させます。このモジュール性は、多くの一時的な安定性ソフトウェアパッケージで利用されています。さらに、サブステーションのファサー測定ユニット(PMU)はリアルタイムシーケンスデータを提供し、広域なモニタリングと制御システムを検知し、潜在的インスタビリティを検知します。

対称コンポーネントの利点と限界

シンメメトリックコンポーネントは、バランスの取れないシステムを分析するための明確で数学的に厳しいフレームワークを提供します。彼らは、手計算を可能とし、コンピュータの実装を効率的にする3つの簡単な回路に多次元の問題を軽減します。この方法は、電力エンジニアによって普遍的に理解され、業界標準、シミュレーションツール、および保護リレーアルゴリズムに埋め込まれています。

しかし、古典的なアプローチは、線形、時間差の要素と副鼻腔の安定した状態を想定しています。それは直接、トランスエント現象やトランスインラッシュ、テロ、またはアーク断層などの非線形動作を処理することはありません。これらの制限にもかかわらず、時間ドメインシミュレーションが必要です。さらに、対称コンポーネントは、オープンデルタトランスフォーマーなどの特定の不均衡構成をモデル化することはできません。これらの制限にもかかわらず、拡張方法は、ほとんどの目的のための電力系統分析の残留状態のままです。

今後の方向性

電力網はマイクログリッド、電気自動車、およびフレキシブルなAC伝送システム(FACTS)で進化するにつれて、対称コンポーネントのアプリケーションは拡大し続けます。リアルタイムのシーケンス測定を使用する適応リレーは、セルフヒーリングネットワークを有効にします。シーケンスデータで訓練された機械学習モデルは、欠陥の種類と位置を高精度で予測することができます。デジタルサブステーションへの継続的なシフトと、IEC 61850ベースの通信は、これまで以上にアクセス可能なシーケンスデータになります。

低慣性システムに対するシーケンスベースのステート推定と制御の研究は既に進行中です。近い将来、すべてのインバータ接続リソースは、積極的に、グリッドバランスをサポートする負のシーケンス・イメーション・電流を注入または吸収する可能性があります。対称コンポーネントは、1世紀以上前に発明され、明日のグリッドのための永続的な、不可欠なツールであることが証明されています。

更に読むには、Charles L. Fortescue (1918) によるオリジナルペーパーは、電力システム保護に関する ] で利用できます。 実用的な保護と調整ガイドラインは、 ] NRC 文書 で提供されます。 連続したネットワークの包括的なチュートリアルは、 で見つけることができます。 [FLT:: 最終統合のための[FLT:] [FLT:]] [FLT:]] [FLT: リモート・コントロール] [FLT: [FLT:] リモート・コントロール] [F] [F] [FLT: [F] リモート・ディスクの構成要素の構成: [[FLT: [F] [F] [F] [[FLT: [[FLT: [F] [F] [FLT: [F] [F] [F] [F] [[F] [[F] [F] [FLT: [F] [[FLT: [[FLT: [F] [F] [[FLT: