(57)【要約】【課題】２つの電力系統のシミュレータを接続した際に、互いの電力系統のシミュレータの整合を取り、大規模の電力系統の解析を可能とすることである。【解決手段】第１の系統シミュレータ１１と第２のシミュレータ１２とを通信路１３で接続し、電圧差分演算手段２０は、第１の系統シミュレータ１１の電圧ベクトルとその基準電圧設定器１８ａの基準電圧ベクトルとの差電圧ベクトルを演算して第２の系統シミュレータ１２に送信し、電圧源演算手段２１では、受信した差電圧ベクトルを基準電圧ベクトルに加算して第２の系統シミュレータ１２の電圧源とし、電流差分演算手段２２は電流ベクトルと基準電流設定器２９ｂの基準電流ベクトルとの差電流ベクトルを演算して第１の系統シミュレータ１１に送信し、電流源演算手段１９ａは、受信した電流振幅差及び電流位相差を基準電流ベクトルに加算して第１の系統シミュレータ１１の電流源とする。【選択図】  図１
2010207016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の第１の系統を模擬により解析する電流源で構成された第１の系統シミュレータと、前記電力系統の第２の系統を模擬により解析する電圧源で構成された少なくとも１つ以上の第２の系統シミュレータと、前記第１の系統シミュレータと前記第２の系統シミュレータとを接続する通信路と、前記第１の系統シミュレータ及び前記第２の系統シミュレータにそれぞれ設けられ予め基準状態での基準電圧ベクトルを設定しておく基準電圧設定器と、前記第１の系統シミュレータ及び前記第２の系統シミュレータにそれぞれ設けられ予め基準状態での基準電流ベクトルを設定しておく基準電圧設定器と、前記第１の系統シミュレータの電圧ベクトルと前記基準電圧設定器の基準電圧ベクトルとの差電圧ベクトルを演算しその差電圧ベクトルを前記通信路を介して第２の系統シミュレータに送信する電圧差分演算手段と、前記電圧差分演算手段から前記通信路を介して送信されてきた差電圧ベクトルを前記基準電圧ベクトルに加算し前記第２の系統シミュレータの電圧源とする電圧源演算手段と、前記第２の系統シミュレータの電流ベクトルと前記基準電流設定器の基準電流ベクトルとの差電流ベクトルを演算しその差電流ベクトルを前記通信路を介して第１の系統シミュレータに送信する電流差分演算手段と、前記電流差分演算手段から前記通信路を介して送信されてきた差電流ベクトルを前記基準電流ベクトルに加算し前記第１の系統シミュレータの電流源とする電流源演算手段とを備えたことを特徴とする電力系統解析装置。
【請求項２】
電力系統の第１の系統を模擬により解析する電流源で構成された第１の系統シミュレータと、前記電力系統の第２の系統を模擬により解析する電圧源で構成された少なくとも１つ以上の第２の系統シミュレータと、前記第１の系統シミュレータと前記第２の系統シミュレータとを接続する通信路と、前記第１の系統シミュレータの電圧ベクトルに基づいて電圧の大きさ及び周波数を演算し前記通信路を介して第２の系統シミュレータに送信する電圧スカラ量演算手段と、前記電圧スカラ量演算手段から前記通信路を介して送信されてきた電圧の大きさ及び周波数に基づいて電圧ベクトルを演算し前記第２の系統シミュレータの電圧源とする電圧源演算手段と、前記第２の系統シミュレータの電圧ベクトル及び電流ベクトルに基づいて複素電力を演算し前記通信路を介して第１の系統シミュレータに送信する複素電力演算手段と、前記複素電力演算手段から前記通信路を介して送信されてきた複素電力に基づいて電流ベクトルを演算し前記第１の系統シミュレータの電流源とする電流源演算手段とを備えたことを特徴とする電力系統解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離れて設置された２つの電力系統のシミュレータを接続して、一方の電力系統の電気量の変動が他方の電力系統に与える影響を解析する電力系統解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の複雑化かつ多岐化により、大規模電力系統の系統解析の必要性が増している。特に、近年は分散型電源が系統へ大量導入された場合に関する問題が取り沙汰されており、大規模電力系統の系統解析の重要性は高まっている。
【０００３】
電力系統をリアルタイムで解析する電力系統解析装置としては、ミニチュアモデルで構成されたアナログシミュレータが用いられてきたが、大規模電力系統のシミュレータをアナログシミュレータで構成する場合には、電力系統を構成する各送変電機器ごとにミニチュアモデルを構成して摸擬することになるので、全体として装置が大きくなり、実験設備としては非常に広いスペースが必要となる。そこで、シミュレータをディジタル化することでスペースを節約できるが、ディジタルシミュレータは模擬できる現象の周波数バンドが狭いと言われており、ディジタルシミュレータでアナログシミュレータを単純に完全に置き換えることはできない。
【０００４】
このようなことから、電力系統の一部をアナログ模擬により解析するアナログシミュレータと、電力系統の部分をディジタル模擬により解析するディジタルシミュレータとを設け、アナログシミュレータは、自己の模擬対象の電力系統とディジタルシミュレータの模擬対象の電力系統との連係部位における電気状態量に相当する電気量を発生する第１の電圧源を備え、その電圧源が発生する電気量を連係部位の電気状態量としてアナログ模擬に用い、ディジタルシミュレータは、自己の模擬対象の電力系統と前記アナログシミュレータの模擬対象の電力系統との連係部位における電気状態量に相当する電気量を発生する第２の電圧源を備え、その電圧源が発生する電気量を連係部位の電気状態量としてディジタル模擬に用い、ディジタルシミュレータの解析刻み時間よりも短い状態変化を伴う電力系統の解析に好適なハイブリッド電力系統解析装置を実現したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２４５０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のものでは、離れて設置された２つの電力系統のシミュレータを接続した際に、２つの電力系統の整合を取り、お互いの電力系統の状態量を矛盾なく連絡し合うことが必要となる。これは、一方の電力系統の状態量の変動が他の電力系統に与える影響を解析する際には、接続された電力系統間で状態量の整合が取れていないと、精度の良い解析ができないからである。
【０００７】
本発明の目的は、２つの電力系統のシミュレータを接続した際に、互いの電力系統のシミュレータの整合を取ることができ、限られたスペースでも大規模の電力系統の解析が可能な電力系統解析装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明に係わる電力系統解析装置は、電力系統の第１の系統を模擬により解析する電流源で構成された第１の系統シミュレータと、前記電力系統の第２の系統を模擬により解析する電圧源で構成された少なくとも１つ以上の第２の系統シミュレータと、前記第１の系統シミュレータと前記第２の系統シミュレータとを接続する通信路と、前記第１の系統シミュレータ及び前記第２の系統シミュレータにそれぞれ設けられ予め基準状態での基準電圧ベクトルを設定しておく基準電圧設定器と、前記第１の系統シミュレータ及び前記第２の系統シミュレータにそれぞれ設けられ予め基準状態での基準電流ベクトルを設定しておく基準電圧設定器と、前記第１の系統シミュレータの電圧ベクトルと前記基準電圧設定器の基準電圧ベクトルとの差電圧ベクトルを演算しその差電圧ベクトルを前記通信路を介して第２の系統シミュレータに送信する電圧差分演算手段と、前記電圧差分演算手段から前記通信路を介して送信されてきた差電圧ベクトルを前記基準電圧ベクトルに加算し前記第２の系統シミュレータの電圧源とする電圧源演算手段と、前記第２の系統シミュレータの電流ベクトルと前記基準電流設定器の基準電流ベクトルとの差電流ベクトルを演算しその差電流ベクトルを前記通信路を介して第１の系統シミュレータに送信する電流差分演算手段と、前記電流差分演算手段から前記通信路を介して送信されてきた差電流ベクトルを前記基準電流ベクトルに加算し前記第１の系統シミュレータの電流源とする電流源演算手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明に係わる電力系統解析装置は、電力系統の第１の系統を模擬により解析する電流源で構成された第１の系統シミュレータと、前記電力系統の第２の系統を模擬により解析する電圧源で構成された少なくとも１つ以上の第２の系統シミュレータと、前記第１の系統シミュレータと前記第２の系統シミュレータとを接続する通信路と、前記第１の系統シミュレータの電圧ベクトルに基づいて電圧の大きさ及び周波数を演算し前記通信路を介して第２の系統シミュレータに送信する電圧スカラ量演算手段と、前記電圧スカラ量演算手段から前記通信路を介して送信されてきた電圧の大きさ及び周波数に基づいて電圧ベクトルを演算し前記第２の系統シミュレータの電圧源とする電圧源演算手段と、前記第２の系統シミュレータの電圧ベクトル及び電流ベクトルに基づいて複素電力を演算し前記通信路を介して第１の系統シミュレータに送信する複素電力演算手段と、前記複素電力演算手段から前記通信路を介して送信されてきた複素電力に基づいて電流ベクトルを演算し前記第１の系統シミュレータの電流源とする電流源演算手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１の系統シミュレータの電圧ベクトルと基準電圧設定器の基準電圧ベクトルとの振幅及び位相の差分を演算して第２の系統シミュレータに送信し、第２の系統シミュレータでは、送信されてきた電圧振幅差及び電圧位相差を基準電圧ベクトルに加算して第２の系統シミュレータの電圧源とし、一方、第２の系統シミュレータの電流ベクトルと基準電流設定器の基準電流ベクトルとの振幅及び位相の差分を演算して第１の系統シミュレータに送信し、第１の系統シミュレータでは、送信されてきた電流振幅差及び電流位相差を基準電流ベクトルに加算して第１の系統シミュレータの電流源とするので、接続した第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとの電気量の振幅及び位相について整合を取ることができる。従って、精度の良い電力系統の解析を行える。また、第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとを離れた場所におくことが可能であるので、限られたスペースでも大規模の電力系統の解析が可能となる。
【００１１】
また、第１の系統シミュレータの電圧ベクトルに基づいて電圧の大きさ及び周波数を演算し第２の系統シミュレータに送信し、第２の系統シミュレータでは、送信されてきた電圧の大きさ及び周波数に基づいて電圧ベクトルを演算し第２の系統シミュレータの電圧源とし、第２の系統シミュレータの電圧ベクトル及び電流ベクトルに基づいて複素電力を演算し通信路を介して第１の系統シミュレータに送信し、送信されてきた複素電力に基づいて電流ベクトルを演算して第１の系統シミュレータの電流源とするので、第２の系統の電力変化が第１の系統にどのような影響を与えるかを解析する際には、同期を取らなくても第２の系統の電力を第１の系統に送信できるので、第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとの間で同期を取る必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる電力系統解析装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係わる電力系統解析装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる電力系統解析装置の構成図である。図１において、第１の系統シミュレータ１１と第２の系統シミュレータ１２とは通信路１３を介して接続されている。すなわち、第１の系統シミュレータ１１と第２の系統シミュレータ１２とを通信線１３を介して接続し、第１の系統シミュレータ１１と第２の系統シミュレータ１２とが離れている場合であっても電力系統の解析が可能であるようにしている。
【００１４】
第１の系統シミュレータ１１は、電力系統の第１の系統を模擬する第１の系統モデル１４と、第１の系統シミュレータ１１内で第２の系統モデルに相当する電流源１５とを有している。一方、第２の系統シミュレータ１２は、電力系統の第２の系統を模擬する第２の系統モデル１６と、第２の系統シミュレータ１２内で第１の系統モデルに相当する電圧源１７とを有している。図１では、第１の系統シミュレータ１１と第２の系統シミュレータ１２との２つの系統シミュレータを接続した場合を示しているが、第１の系統シミュレータ１１に電圧源の複数の系統シミュレータを接続するようにしてもよい。
【００１５】
第１の系統シミュレータ１１及び第２の系統シミュレータ１２には、それぞれ予め基準状態での基準電圧ベクトルＶ０を設定しておく基準電圧設定器１８ａ、１８ｂ、及び予め基準状態での基準電流ベクトルＩ０を設定しておく基準電圧設定器１９ａ、１９ｂが設けられている。この場合、第１の系統シミュレータ１１の基準電圧ベクトルＶ０と基準電流ベクトルＩ０との位相と、第２の系統シミュレータ１２の基準電圧ベクトルＶ０と基準電流ベクトルＩ０との位相とを予め同期させておくことになる。この場合の同期は、例えばＧＰＳなどを用いて行う。
【００１６】
第１の系統シミュレータ１１の電圧差分演算手段２０は、第１の系統シミュレータ１１の第１の系統モデル１４で模擬した電圧ベクトルＶと、基準電圧設定器１８ａからの基準電圧ベクトルＶ０とを入力し、電圧ベクトルＶと基準電圧ベクトルＶ０との差電圧ベクトルΔＶを演算する。そして、その差電圧ベクトルΔＶを通信路１３を介して第２の系統シミュレータ１２に送信する。差電圧ベクトルΔＶを送信する方法としては、差電圧ベクトルΔＶの振幅値および位相角情報を送信する方法と、差電圧ベクトルΔＶの実数部および虚数部情報を送信する方法とが考えられる。
【００１７】
第２の系統シミュレータ１２では、第１の系統シミュレータ１１の電圧差分演算手段２０から通信路１３を介して送信されてきた差電圧ベクトルΔＶを電圧源演算手段２１に入力する。電圧源演算手段２１は、送信されてきた差電圧ベクトルΔＶ（Δ｜Ｖ｜、Δα）を第２の系統シミュレータ１２の基準電圧設定器１８ｂからの基準電圧ベクトルＶ０に加算し、第２の系統シミュレータの電圧源１７に出力する。これにより、第１の系統シミュレータ１１の電圧と第２の系統シミュレータ１２の電圧とは同期する。
【００１８】
第２の系統シミュレータ１２の電流差分演算手段２２は、第２の系統シミュレータ１２の第２の系統モデル１６で模擬した電流ベクトルＩと、基準電流設定器１９ｂからの基準電流ベクトルＩ０とを入力し、電流ベクトルＩと基準電流ベクトルＩ０との差電流ベクトルΔＩを演算する。そして、その差電流ベクトルΔＩを通信路１３を介して第１の系統シミュレータ１１に送信する。
【００１９】
第１の系統シミュレータ１１では、第２の系統シミュレータ１２の電流差分演算手段２２から通信路１３を介して送信されてきた差電流ベクトルΔＩを電流源演算手段２３に入力する。電流源演算手段２３は、送信されてきた差電流ベクトルΔＩを第１の系統シミュレータ１２の基準電流設定器１９ａからの基準電流ベクトルＩ０に加算し、第１の系統シミュレータの電流源１５に出力する。これにより、第１の系統シミュレータ１１の電圧と第２の系統シミュレータ１２の電流とは同期する。
【００２０】
このように、通信路で接続した第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとの電気量（電圧、電流）の振幅及び位相について、電圧ベクトルＶと基準電圧ベクトルＶ０との差電圧ベクトルΔＶを第１のシミュレータから第２のシミュレータに送信して基準電圧ベクトルＶ０に加算し、また、電流ベクトルＩと基準電流ベクトルＩ０との差電流ベクトルΔＩを第２のシミュレータから第１のシミュレータに送信して基準電流ベクトルＩ０に加算して、第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとの同期を取るので、第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとを同期して起動する必要がなく、お互いを独立して起動し、その後に同期を取ることも可能である。このようにして同期を取るので、双方のシミュレータの整合を取ることができ、お互いの電力系統の状態量を矛盾なく連絡し合うことができる。
【００２１】
第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとの同期をとって整合を図っているので、状態量変化が早い現象の解析に適している。例えば、第２の系統の地絡事故が第１の系統にどのような影響を与えるのかの事故時の電圧波形や電流波形を解析する場合に適している。
【００２２】
本発明の第１の実施の形態によれば、第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとを通信路で接続して、同期を取った基準電圧ベクトルや基準電流ベクトルに差電圧や差電流を加算して、お互いの同期を取り整合を図るので、起動時だけでなく、一旦、お互いを独立して起動した後に同期を取ることも可能である。これにより、お互いの整合を図るので、お互いの電力系統の状態量を矛盾なく連絡し合うことができ、精度の良い電力系統の解析を行える。また、通信路を介して接続するので、第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとを離れた場所におくことが可能となり、限られたスペースでも大規模の電力系統の解析が可能となる。
【００２３】
図２は本発明の第２の実施の形態に係わる電力系統解析装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、状態量変化が早い現象の解析に代えて、状態量変化がゆっくりした現象の解析に適した電力系統解析装置としたものである。
【００２４】
図２において、第１の系統シミュレータ１１と第２の系統シミュレータ１２とは通信路１３を介して接続されている。第１の系統シミュレータ１１は、電力系統の第１の系統を模擬する第１の系統モデル１４と、第１の系統シミュレータ１１内で第２の系統モデルに相当する電流源１５とを有している。一方、第２の系統シミュレータ１２は、電力系統の第２の系統を模擬する第２の系統モデル１６と、第２の系統シミュレータ１２内で第１の系統モデルに相当する電圧源１７とを有している。
【００２５】
電圧スカラ量演算手段２４は、第１の系統シミュレータ１１の第１の系統モデル１４で模擬した電圧ベクトルＶに基づいて電圧の大きさ｜Ｖ｜及び周波数ｆを演算し、通信路１３を介して第２の系統シミュレータ１２に送信する。電圧の大きさ｜Ｖ｜及び周波数ｆはスカラ量であり位相を含まない情報である。
【００２６】
第２の系統シミュレータ１２では、第１の系統シミュレータ１１の電圧スカラ量演算手段２４から通信路１３を介して送信されてきた電圧の大きさ｜Ｖ｜及び周波数ｆを電圧源演算手段２１に入力する。電圧源演算手段２１は、送信されてきた電圧の大きさ｜Ｖ｜及び周波数ｆに基づいて電圧ベクトルＶを演算し、第２の系統シミュレータ１２の電圧源１７に出力する。この場合、電圧の位相情報は含まれていないので、電圧源演算手段２１は、位相は任意に設定し、少なくとも電圧の大きさ｜Ｖ｜及び周波数ｆが第１の系統シミュレータ１１の電圧に等しい電圧を出力することになる。従って、第１の系統シミュレータ１１の電圧と第２の系統シミュレータ１２の電圧とは同期が保たれていない。
【００２７】
第２の系統シミュレータ１２の複素電力演算手段２５は、第２の系統シミュレータ１２の第２の系統モデル１６で模擬した電圧ベクトルＶと電流ベクトルＩとを入力し、第２の系統シミュレータ１２の電圧ベクトルＶ及び電流ベクトルＩに基づいて、（１）式に示すように複素電力Ｗを演算する。（１）式中の［Ｉ］は複素電流（電流ベクトル）Ｉの共役複素電流である。そして、その複素電力Ｗを通信路１３を介して第１の系統シミュレータ１１に送信する。
【００２８】
Ｗ＝Ｖ［Ｉ］＝Ｐ＋ｊＱ  …（１）
第１の系統シミュレータ１１では、第２の系統シミュレータ１２の複素電力演算手段２５から通信路１３を介して送信されてきた複素電力Ｗを電流源演算手段２３に入力する。電流源演算手段２３は、送信されてきた複素電力Ｗに基づいて、（２）式に示すように電流ベクトルＩを演算する。（２）式中の［Ｗ］は複素電力Ｉの共役複素電力、［Ｉ］は複素電流（電流ベクトル）Ｉの共役複素電流である。
【００２９】
Ｉ＝［Ｗ］／［Ｖ］＝Ｐ−ｊＱ／［Ｖ］  …（２）
電流源演算手段２３で演算された電流ベクトルＩは、第１の系統シミュレータ１１の電流源１５に出力され、これにより、第１の系統シミュレータ１１の電流Ｉは第２の系統シミュレータ１２の電力変動を加味した電流となり、第１の系統シミュレータ１１と第２の系統シミュレータ１２との電力の整合を取ることができる。
【００３０】
本発明の第２の実施の形態によれば、第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとを通信路で接続して、第１の系統シミュレータの電圧ベクトルに基づいて電圧の大きさ及び周波数を演算し第２の系統シミュレータに送信して第２の系統シミュレータの電圧源とし、第２の系統シミュレータでの複素電力を第１の系統シミュレータに送信し、お互いの電力の整合を取るので、同期を取らなくても電力系統の解析が可能となる。
【００３１】
また、第１の系統シミュレータと第２の系統シミュレータとを通信路で接続するので、大規模電力系統の解析シミュレーションを行う場合に、限られた試験設備でも装置の大型化を図ることなく、大規模系統の様々な現象を幅広く解析できる。
【符号の説明】
【００３２】
１１…第１の系統シミュレータ、１２…第２の系統シミュレータ、１３…通信線、１４…第１の系統モデル、１５…電流源、１６…第２の系統モデル、１７…電圧源、１８…基準電圧設定器、１９…基準電圧設定器、２０…電圧差分演算手段、２１…電圧源演算手段、２２…電流差分演算手段、２３…電流源演算手段、２４…電圧スカラ量演算手段、２５…複素電力演算手段
【図１】
2010207016.tif 000003
【図２】
2010207016.tif 000004