報告書番号

GD24014

タイトル（和文）

短絡容量計算プログラムSCCAの開発－T法後継プログラムの開発と新たな解析機能の実装－

タイトル（英文）

Development of Short Circuit Capacity Analyzer - Implementation of "T-method" Renewal 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
近年，再生可能エネルギーの導入拡大により，短絡容量の低下が懸念されている注1)。短絡容量は電力系統の安定運用において重要な指標であり，系統保護リレー整定などで幅広く活用されている。当所ではCPAT注2)の機能の一つとして短絡容量計算プログラム（T法）を開発してきたが，CPATは長年の開発によりプログラムが複雑化し機能拡張が難しくなってきており，再構築を進めている。その中で，海外製を含む様々な発電設備の導入が増加しており，短絡容量計算については国際標準等を考慮した解析機能の充実が望ましい。
目　　的
T法の後継として，新たな解析機能を実装した短絡容量計算プログラムShort Circuit Capacity Analyzer（SCCA）を開発し，T法や海外ツール注3）と比較し動作検証を行う。
主な成果
1. T法の後継プログラムSCCAの開発と新たな解析機能の実装
T法と同様の短絡容量計算機能と過渡直流分電流計算機能注4)を備えたSCCAを開発した（表1）。SCCAにおいて各設備はT法と同様に，インピーダンス，電圧源や電流源で模擬される（表2）。電気学会標準系統モデルを用いて，SCCAとT法の結果が一致することを確認した（図1，図2）。また，以下に示す新たな機能を実装した。
(1) IEC 60909に準拠した短絡容量計算機能の実装
短絡容量計算に関する国際標準IEC 60909に準拠した条件で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3）があり，いずれの条件下においても計算可能である。電気学会標準系統モデルを用いて，SCCAとPSS/Eの計算結果が一致することを確認した（図3）。
(2) 過渡直流分電流計算機能の拡張
過渡直流分電流計算機能を拡張し，新たに4パラメータ法注5)の計算機能を実装した。電気協同研究第20巻第6号（電協研）で示されるテスト系統モデルを用いて，SCCAと電協研で示された参考値が一致することを確認した（図4）。　

注1) 例えば，「National Grid ESO. Provision of Short Circuit Level Data. A System Operability Framework Document. 2022.」で短絡容量の低下について示されている。短絡容量は電力系統の電圧維持能力を表す指標の一つとして利用される。
注2) 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3) 海外ツールとしてSiemens社の電力系統解析ツールPSS/E Version 35.5.2を使用。
注4) 事故直後に過渡的に生じる直流分電流について，系統インピーダンスから減衰時定数を算出し，電流の時間的変化を簡易的に推定する機能である。
注5) 4パラメータ法は，「電力系統における短絡電流計算法. 電気協同研究第20巻第6号」で提案された手法であり，短絡初期時の近似精度の良さ（Z法）と過渡直流分電流の時間積分の合致度の良さ（XR分離法）の両方の特性をあわせもつ。

概要 （英文）

A short circuit capacity calculation is a fundamental analysis technique for system protection and planning. We have developed the short circuit capacity calculation program "T-method" as a function of CRIEPI's power system analysis tools (CPAT), and it is widely used as a standard analysis tool in the Japanese power industry. However, many years have passed since the initial development, and the program has various issues related to maintainability and extensibility. Therefore, we have been developing the program as a new tool that can flexibly respond to analysis needs.
This report shows the analysis functions implemented in the renewed version of the short circuit capacity Analyzer (SCCA) and its verification. SCCA includes two main functions. One is the short circuit capacity calculation function that computes the short circuit current at each bus during fault conditions. The other is the transient DC component calculation function that computes the transient DC component of fault current. Furthermore, the SCCA can calculate short circuit capacity in compliance with IEC standards. It can also apply the four-parameter method to calculate transient DC components.
We confirmed that the same results can be obtained with the T-method and SCCA using the IEE Japan sample models, and the new functions can be calculated correctly.

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