(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の短絡容量を監視する方法であって、
電力系統での送電線を介した少なくとも２つの計測地点において、各計測地点の電圧および電流のフェーザ量を経時的に同期計測するデータ計測ステップと、
前記データ計測ステップにて計測した計測データを収集するデータ収集ステップと、
前記データ収集ステップにて収集した計測データに基づいて所定の周期毎に複数のデータ数を持つデータセットを作成するデータセット作成ステップと、
前記データセット作成ステップにて作成した前記データセットを用いて短絡地点から電源側を見た背後インピーダンスを推定する背後インピーダンス推定ステップと、
前記背後インピーダンス推定ステップにて推定した前記背後インピーダンスにより短絡容量を計算する短絡容量計算ステップを含むことを特徴とする電力系統の短絡容量監視方法。
【請求項２】
前記データセット作成ステップでは、系統の変動状態に応じてサンプル周期および前記データセットに含まれるデータの数を可変とすることを特徴とする請求項１記載の電力系統の短絡容量監視方法。
【請求項３】
前記データセット作成ステップでは、前記データセットの中で外れ値を除くことを特徴とした請求項１または請求項２記載の電力系統の短絡容量監視方法。
【請求項４】
前記短絡容量計算ステップでは、計算した短絡容量の中で外れ値を除くことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力系統の短絡容量監視方法。
【請求項５】
前記短絡容量計測ステップにて収集した電圧および電流のフェーザ量をオンラインで収集する通信ステップを含み、
前記短絡容量計算ステップでは逐次的に短絡容量を計算することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力系統の短絡容量監視方法。
【請求項６】
電力系統の短絡容量を監視するシステムであって、
電力系統での送電線を介した少なくとも２つの計測地点において、各計測地点の電圧および電流のフェーザ量を経時的に同期計測するデータ計測手段と、
前記データ計測手段にて計測した計測データを収集するデータ収集手段と、
前記データ収集手段にて収集した計測データに基づいて所定の周期毎に複数のデータ数を持つデータセットを作成するデータセット作成手段と、
前記データセット作成手段にて作成した前記データセットを用いて短絡地点から電源側を見た背後インピーダンスを推定する背後インピーダンス推定手段と、
前記背後インピーダンス推定手段にて推定した前記背後インピーダンスにより短絡容量を計算する短絡容量計算手段を設けたことを特徴とする電力系統の短絡容量監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実状に合った短絡容量の計測が可能な電力系統の短絡容量監視方法およびシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力系統で短絡故障が発生すると、系統に接続した発電機から短絡地点に向かって短絡電流が流れる。この短絡電流に線間電圧を乗じた値が短絡容量となるが、近年の電力系統では短絡容量が増加傾向にある。これは、基幹系統では大規模電源が偏在化し、下位系統では分散電源の導入が拡大しているためである。
【０００３】
電力系統の短絡容量が増加すれば系統事故時に流れる短絡電流も大きくなり、既存の遮断器の定格遮断容量を超えるおそれがある。この場合、それまでの遮断器を上位定格遮断器へ取替えることが考えられるが、コストの高騰を招くことは否めない。そこで、高インピーダンス機器や限流リアクトルの採用や、系統分割により、電力系統の短絡容量を抑える技術が提案されている。
【０００４】
中でも、系統分割は、短絡容量の抑制対策として非常に有効である。具体的には、常時系統を分割する方式、高次系統電圧を新たに導入して既存の系統を分割する方式、直流連系（ＢＴＢ：Back to Back）により交流系統を分割する方式などが知られている。
【０００５】
しかしながら、電力系統の短絡容量の抑制化対策として系統の分割運用が実施されると、系統運用の硬直化が余儀なくされ、系統連系のメリットが損なわれる可能性がある。つまり、系統運用の柔軟性を確保する上で、系統の分割運用は必要最小限に抑えることが望ましい。
【０００６】
そのためには、短絡容量を正確に把握することが不可欠である。正確な短絡容量を把握することで、実状に合う保護リレー整定値の選定が可能となる。つまり、系統保護の観点から見ても、短絡容量を知ることは重要である。
【０００７】
ところが、短絡故障発生時の系統構成の状態（例えば上位系での系統切り替えなど）や発電機並列台数、さらには短絡地点の位置や故障の種類など、様々な要因によって、電力系統の短絡容量は、その大きさ及び分布が絶えず変化する。
【０００８】
電力系統の短絡容量を直接測定することは困難であるため、従来では、系統を構成する送電線、変圧器、発電機など、予め定められた系統設備の定数を用いることにより、短絡容量を計算していた（例えば、非特許文献１参照）。ただし、系統設備の定数を用いる場合、全ての発電機並解列状態や系統構成を反映した上で計算しなくてはならず、面倒である。短絡容量の測定方法としては、間接的な電力系統の短絡容量計測方法が一般的である。例えば、電力用コンデンサあるいは分路リアクトルの投入に伴う電圧変動率の測定値から、短絡容量を間接的に求める（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】新田目 倖造著「電力系統技術計算の応用」電気書院，５章  p.121-194
【非特許文献２】新田目 倖造著「電力系統技術計算の応用」電気書院，９章p.401-402
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、既に述べたように、系統構成の状態などによって電力系統の短絡容量は絶えず変わる。したがって、実状に合った短絡容量を厳密に求めることは容易ではなく、上述した従来技術には次のような課題が指摘されていた。すなわち、非特許文献１のように、系統設備の定数を用いた計算によって短絡容量を求めたとしても、その計算結果が実際に系統の状態を現しているかどうかを評価することができなかった。
【００１１】
また、非特許文献２のように、電圧変動率の測定値から間接的に短絡容量を求める簡易的な計算方法を用いた場合では、電力用コンデンサあるいは分路リアクトルの投入タイミングに基づいて短絡容量を計測している。このため、所望の断面について短絡容量の計測を行うことは難しかった。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、複数の計測地点で経時的に同期計測した複数のデータを用いて、所望の断面における実状に合った短絡容量を把握、監視可能な電力系統の短絡容量監視方法およびそのシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明は、電力系統の短絡容量を監視する方法であって、電力系統での送電線を介した少なくとも２つの計測地点において、各計測地点の電圧および電流のフェーザ量を経時的に同期計測するデータ計測ステップと、前記データ計測ステップにて計測した計測データを収集するデータ収集ステップと、前記データ収集ステップにて収集した計測データに基づいて所定の周期毎に複数のデータ数を持つデータセットを作成するデータセット作成ステップと、前記データセット作成ステップにて作成した前記データセットを用いて短絡地点から電源側を見た背後インピーダンスを推定する背後インピーダンス推定ステップと、前記背後インピーダンス推定ステップにて推定した前記背後インピーダンスにより短絡容量を計算する短絡容量計算ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る電力系統の短絡容量監視方法およびシステムによれば、複数の計測地点にて電圧と電流のフェーザ量を同期計測し、複数の同期計測データを用いて背後インピーダンスを推定演算することで、推定した背後インピーダンスに基づき、実状に合った短絡容量を計算することが可能となり、正確な短絡容量を把握、監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の構成図。
【図２】第１の実施形態の処理フローを示す図。
【図３】第１の実施形態において各計測地点の電圧・電流フェーザ量から推定用データセットを作成する処理の説明図。
【図４】第１の実施形態における短絡発生時の電力系統の説明図。
【図５】第１の実施形態における短絡前の等価回路の説明図。
【図６】第１の実施形態における短絡インピーダンスの説明図。
【図７】第１の実施形態における短絡時の等価回路の説明図。
【図８】第１の実施形態において送電線を介した２地点で計測した場合の短絡発生時の電力系統の説明図。
【図９】第１の実施形態において送電線を介した２地点で計測した場合の短絡前の等価回路の説明図。
【図１０】第１の実施形態において送電線を介した２地点で計測した場合の短絡インピーダンスの説明図。
【図１１】第１の実施形態において送電線を介した２地点で計測した場合の短絡時の等価回路の説明図。
【図１２】本発明に係る第２の実施形態の処理フローを示す図。
【図１３】本発明に係る第３の実施形態において、系統の微小変動が大きい場合を説明するためのグラフであって、（ａ）は推定用データセットのフェーザ量の分布図、（ｂ）は時間変化の概念図。
【図１４】本発明の係る第３の実施形態において、系統の微小変動が小さい場合を説明するためのグラフであって、（ａ）は推定用データセットのフェーザ量の分布図、（ｂ）は時間変化の概念図。
【図１５】本発明に係る第４の実施形態を説明するためのグラフであって、計測した電圧フェーザ量に外れ値が無い分布を示すグラフ。
【図１６】本発明に係る第４の実施形態を説明するためのグラフであって、計測した電圧フェーザ量に外れ値が有る分布を示すグラフ。
【図１７】本発明に係る第５の実施形態を説明するためのグラフであって、計測した短絡容量に外れ値が無い場合で、（ａ）は時刻ごとの短絡容量の計算結果、（ｂ）は一定期間の短絡容量の分布を示すグラフ。
【図１８】本発明に係る第５の実施形態を説明するためのグラフであって、計測した短絡容量に外れ値が有る場合で、計測した電圧フェーザ量に外れ値が有る分布を示すグラフ。
【図１９】本発明に係る第６の実施形態の処理フローを示す図。
【図２０】本発明に係る第７の実施形態の構成図。
【図２１】本発明の他の実施形態において各計測地点の電圧・電流フェーザ量から推定用データセットを作成する処理の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施形態の一例について、図面を参照して具体的に説明する。なお、各実施形態において同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
（１）第１の実施形態
［構成］
本発明に係る第１の実施形態について、図１を用いて説明する。第１の実施形態は電力系統１における短絡容量を監視するシステムであって、図１は第１の実施形態の構成図である。図１に示すように、電力系統１には複数の発電機２が接続されると共に、送電線３を介して複数の負荷４が接続されている。各負荷４の接続点には同期計測端末５が設置されている。符号６は同期信号用衛星を示している。
【００１８】
同期信号用衛星６は、ＧＰＳ（Grobal Positioning System：全地球測位システム）信号を、同期信号として同期計測端末５に送信するようになっている。同期計測端末５は、同期信号用衛星６から送信される同期信号を用いて、負荷４の接続点における線間電圧のフェーザ量および線電流のフェーザ量を、経時的に同期計測するように構成されている。なお、以下の説明では、電圧と電流は各々、線間電圧と線電流を表しており、電圧・電流のフェーザ量とは、電圧および電流の大きさと位相に関するデータである。
【００１９】
同期計測端末５には、ＰＭＵ（Phasor Measurement Unit）が組み込まれている。ＰＭＵは、同期信号用衛星６からＧＰＳ信号を所定の計測周期で受信し、受信したＧＰＳ信号を同期信号として高精度なフェーザ量の同期計測を実現して計測データを出力する装置である（フェーザ通信規格に関しては、ＩＥＥＥ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｃ３７．１１８-２００５を参照）。また、各同期計測端末５には、電圧・電流のフェーザ量を計測データとして送信する通信手段が設けられている。
【００２０】
第１の実施形態に係る短絡容量監視システムにおいて、上記の同期計測端末５および同期信号用衛星６がデータ計測手段を構成し、短絡容量監視装置７が本システムの主要部を構成する。短絡容量監視装置７には、通信手段を介して各同期計測端末５が接続されており、以下のような機能を持つ部分が組み込まれている。すなわち、短絡容量監視装置７には、各同期計測端末５からの計測データを収集、記憶するデータ収集記憶部８と、計測データに基づいて短絡容量を求める演算を行う演算処理部９と、パラメータの設定や結果表示を行う表示／入出力部１０とが設置されている。また、短絡容量監視装置７の演算処理部９には演算処理を担う機能的な部分として、データセット作成部９１、背後インピーダンス推定部９２、短絡容量計算部９３が設けられている。
【００２１】
［全体の処理フロー］
続いて第１の実施形態による電力系統の短絡容量監視方法について、図２の処理フローを用いて具体的に説明する。まず、同期信号用衛星６から送信される同期信号を用いて、同期計測端末５が各計測地点である計測点１、２の電圧・電流のフェーザ量Ｄ１０１を経時的に同期計測し（データ計測ステップＳ１０１）、短絡容量監視装置７のデータ収集記憶部８にて電圧・電流のフェーザ量Ｄ１０１を収集、記憶する（データ収集・記憶ステップＳ１０２）。
【００２２】
また、短絡容量監視装置７の演算処理部９では、データセット作成部９１によるデータセット作成ステップＳ１０３、背後インピーダンス推定部９２による背後インピーダンス推定ステップＳ１０４、短絡容量計算部９３による短絡容量計算ステップＳ１０５を順次行う。
【００２３】
すなわち、データセット作成部９１では、収集・記憶した電圧・電流のフェーザ量Ｄ１０１に基づいて、計測周期Ｔ０毎に複数のデータ数ｎを持つデータセットＤ１０２を作成する（データセット作成ステップＳ１０３）。このデータセットＤ１０２を用いて、背後インピーダンス推定手段９２が背後インピーダンスＤ１０３を推定する（背後インピーダンス推定ステップＳ１０４）。最後に、推定した背後インピーダンスＤ１０３に基づいて、短絡容量計算手段９３が短絡容量Ｄ１０４を計算する（短絡容量計算ステップＳ１０５）。
【００２４】
［データセット作成ステップ］
以下、演算処理部９によるステップＳ１０３〜Ｓ１０５について、詳しく説明する。まず、データセット作成部９１によるデータセット作成ステップＳ１０３について、図３を用いて説明する。図３は、計測点１、２における電圧・電流フェーザ量Ｄ１０１からデータセットＤ１０２を作成する方法に関しての説明図である。
【００２５】
図３中の電圧・電流フェーザ量Ｄ１０１は、計測点１、２において同期計測端末５により経時的に同期計測された線間電圧および線電流のフェーザ量である。図３に示した例では、計測周期Ｔ０毎に各計測点１、２の電圧および電流のフェーザ量Ｖ１ｋ、Ｉ１ｋをそれぞれｎ個収集している（ｋ＝１、２、…ｎ）。
【００２６】
つまり、計測点１側では、ｎ個の電圧および電流のフェーザ量Ｖ１１、Ｉ１１、…Ｖ１ｎ、Ｉ１ｎを収集し、これらの計測データからデータセットＤ１０２Ａを作成する。また、計測点２側でもｎ個の電圧および電流のフェーザ量Ｖ２１、Ｉ２１、…Ｖ２ｎ、Ｉ２ｎを収集し、これらの計測データからデータセットＤ１０２Ｂを作成する。なお、推定用のデータセットＤ１０２の推定サンプル間隔Ｔ１は、計測間隔Ｔ０と等しく設定している。また、図３の中では、電気量を示すアルファベットの上に傍点を付しているが、これはフェーザ量であることを示す。また、他の図面および後述する各数式においても、フェーザ量の記述に関しては同様である。
【００２７】
［背後インピーダンス推定ステップ］
背後インピーダンス推定ステップＳ１０４では、以上のようにして作成したデータセットＤ１０２を複数用いて、背後インピーダンス推定部９２が背後インピーダンスを推定する。
【００２８】
図４は、短絡発生時の電力系統について、短絡地点から電源側を見た背後インピーダンスＺｓｙｓ０（＝Ｒｓｙｓ０＋ｊＸｓｙｓ０）と、短絡地点から負荷側を見た負荷インピーダンスＺＬ２で表した図である。また、図５は、短絡前の等価回路であって、ＶＧ（＝ＶＧｒ＋ｊＶＧｉ）は背後電圧である。
【００２９】
背後電圧ＶＧと背後インピーダンスＺｓｙｓ０、さらに１つの地点の計測データである電圧・電流フェーザ量Ｖｋ、Ｉｋ（ｋ＝１、２、…ｎ）については、下記（１）式の関係が成立する。
【数１】
0005618758.tif 000002
【００３０】
上記（１）式に次の（２）式を代入すると、（１）式の関係は(３)式で示すことができる。
【数２】
0005618758.tif 000003
【数３】
0005618758.tif 000004
【００３１】
各計測地点において、ｎ個の電圧・電流フェーザ量Ｖｋ、Ｉｋを計測する期間は、系統の微小変動のみであって、背後インピーダンスＺｓｙｓ０は変化しないと仮定すると、Ｖｒｋ、Ｖｉｋ、Ｉｒｋ、Ｉｉｋという複数の計測データについて、上記（３）式が成り立つことになる。
【００３２】
したがって、例えば最小二乗法を適用することにより、背後電圧ＶＧ（＝ＶＧｒ＋ｊＶＧｉ）と、背後インピーダンスＺｓｙｓ０（＝Ｒｓｙｓ０＋ｊＸｓｙｓ０）を求めることができる。なお、背後電圧ＶＧおよび背後インピーダンスＺｓｙｓ０の求解は、最小二乗法に限らず、（３）式の誤差を最小化する解を求める方法であれば、適宜選択自由である。
【００３３】
［短絡容量計算ステップ］
短絡容量計算ステップＳ１０５では、短絡容量計算部９３にて、推定した背後インピーダンスＺｓｙｓ０および負荷インピーダンスＺＬ２を用いて短絡インピーダンスＺｓｃを計算し、そこから短絡電流Ｉｓｃおよび短絡容量Ｐｓｃを計算する。
【００３４】
負荷インピーダンスＺＬ２は、電圧Ｖと電流Ｉの計測値から、次の（４）式により求められる。
【数４】
0005618758.tif 000005
【００３５】
テブナンの定理から、短絡地点から見た内部インピーダンスが短絡インピーダンスＺｓｃとなり（図６参照）、短絡インピーダンスＺｓｃは下記の（５）式にて与えられる。すなわち、負荷インピーダンスＺＬ２と背後インピーダンスＺｓｙｓ０との積を、負荷インピーダンスＺＬ２と背後インピーダンスＺｓｙｓ０との和によって除した値が、短絡インピーダンスＺｓｃとなる。
【数５】
0005618758.tif 000006
【００３６】
このように求めた短絡インピーダンスＺｓｃにて、短絡前の計測点電圧Ｖを除した値が短絡電流Ｉｓｃとなる（図７および（６）式参照）。
【数６】
0005618758.tif 000007
【００３７】
さらに、下記の（７）式に示すように、短絡電流Ｉｓｃに短絡前の計測点電圧Ｖを乗じることで短絡容量Ｐｓｃを求めることができる。
【数７】
0005618758.tif 000008
【００３８】
以上のようにして、短絡容量計算部９２では、背後インピーダンス推定部９２の推定した背後インピーダンスＺｓｙｓ０と、上記（４）〜（７）式を用いることにより、短絡容量Ｐｓｃ、短絡電流Ｉｓｃを算出する。なお、求めた短絡容量Ｐｓｃ短絡電流Ｉｓｃは、データセットＤ１０２のデータ数ｎの分布として得られる。そのため、実際の短絡容量Ｐｓｃあるいは短絡電流Ｉｓｃは、代表値として中央値、最頻値あるいは平均値などを採用する。
【００３９】
［送電線を介した２地点で計測した場合の背後インピーダンス推定処理］
系統の中には、送電線や負荷が存在するので、複数の短絡地点における計測に加えて、送電線を介した地点においてもフェーザ量の計測を行うことで、冗長性を持たせると共に、背後インピーダンスの推定精度を高める必要がある。ここで、送電線を介した２地点で計測した場合の、背後インピーダンス推定ステップについて説明する。
【００４０】
短絡発生時の電力系統について、送電線を介した負荷端から電源側を見た背後インピーダンスＺｓｙｓ（＝Ｒｓｙｓ＋ｊＸｓｙｓ）、送電線インピーダンスＺｌｉｎｅ、負荷インピーダンスＺＬ１、ＺＬ２で現すと、図８のようになる。また、短絡前の等価回路は図９で現される。テブナンの定理から、短絡地点から見た内部インピーダンスが短絡インピーダンスＺｓｃとなり、下記の（８）式のように表される（図１０参照）。なお、短絡時の等価回路については、図１１にて現される。
【数８】
0005618758.tif 000009
【００４１】
ここで、負荷インピーダンスＺＬ１、ＺＬ２は、各々計測値から（９）、（１０）式によって計算できる。
【数９】
0005618758.tif 000010
【数１０】
0005618758.tif 000011
【００４２】
送電線インピーダンスＺｌｉｎｅは定数を用いるか、あるいは計測値を用いて（１１）式のように算出する。
【数１１】
0005618758.tif 000012
【００４３】
２地点計測の場合、背後電圧ＶＧ、背後インピーダンスＺｓｙｓ、送電線インピーダンスＺｌｉｎｅと、２つの地点の計測データ（経時的に計測した複数の電圧・電流フェーザ量）Ｖ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋに関しては、下記（１２）式の関係が成立する。
【数１２】
0005618758.tif 000013
【００４４】
上記（１２）式に次の（１３）式を代入すると、（１２）式の関係は(１４)式で示される。
【数１３】
0005618758.tif 000014
【数１４】
0005618758.tif 000015
【００４５】
背後電圧ＶＧ（＝ＶＧｒ＋ｊＶＧｉ）と背後インピーダンスＺｓｙｓ（＝Ｒｓｙｓ＋ｊＸｓｙｓ）は、１地点計測の場合と同様にして、（１４）式に対し、例えば最小二乗法を適用することで解くことができる。なお、背後電圧ＶＧおよび背後インピーダンスＺｓｙｓの求解は最小二乗法に限らず、（１４）式の誤差を最小化する解を求める方法であれば、適宜選択自由である点も、１地点計測の場合と同様である。
【００４６】
［送電線を介した２地点で計測した場合の短絡容量計算処理］
以上のようにして推定した背後インピーダンスＺｓｙｓと、上記の（８）〜（１１）式から、短絡インピーダンスＺｓｃを計算することができ、この計算結果と前記（４）〜（７）式を用いて、短絡電流Ｉｓｃおよび短絡容量Ｐｓｃを求めることが可能である。このような２地点計測を行った場合、各計測地点での負荷変動を、計測データによって捉えることができるので、背後インピーダンスＺｓｙｓの推定誤差を小さくすることが可能である。
【００４７】
［作用効果］
上述したように、第１の実施形態では、複数の同期計測データを用いて背後インピーダンスを推定し、推定した背後インピーダンスに基づいて短絡容量を計算することにより、たとえ短絡容量が変化したとしても、必要とする断面について実状に合った短絡容量を正確に求めることができる。
【００４８】
したがって、正確な短絡容量を定期的に監視することが可能となり、短絡容量抑制対策となる系統分割の運用に際しても、その実施を必要最小限のケースに絞ることができる。これにより、系統運用の柔軟性を確保して、系統連系のメリットを活かすことができる。また、実状に合う保護リレー整定値も選定可能なので、電力品質の向上に寄与することができる。
【００４９】
（２）第２の実施形態
［構成］
次に、本発明に係る第２の実施形態について、図１２を用いて説明する。図１２は第２の実施形態における処理手順の一例を示している。
【００５０】
第２の実施形態に係る電力系統の短絡容量監視システムでは、同期計測端末５にて経時的に同期計測する計測データとして、各計測点の三相電圧・電流フェーザ量Ｄ１０１’を用いており、短絡容量監視装置７の演算処理部９にて、データ収集・記憶ステップＳ１０２とデータセット作成ステップＳ１０３との間で、正相分演算を行う正相分演算ステップＳ１０６を行う点に特徴がある。
【００５１】
正相分演算ステップＳ１０６では、同期計測端末５にて計測された三相電圧・電流フェーザ量Ｄデータ１０１’を入力し、対称座標変換することで電圧・電流フェーザ量の正相分Ｄ１０５を計算し、さらに、求めた正相分Ｄ１０５をデータセット作成手段９１に送る。
【００５２】
なお、正相分演算ステップＳ１０６を、短絡容量監視装置７の演算処理部９にて行うのではなく、同期計測端末５側で行うようにしてもよい。この場合、同期計測端末５では電圧・電流フェーザ量の正相分Ｄ１０４を経時的に同期計測し、計測した正相分Ｄ１０５を、短絡容量監視装置７に送ることになる。
【００５３】
［作用効果］
第２の実施形態では、上記第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、計測データとして三相電圧・電流フェーザ量Ｄ１０１’を採用したことで、系統における不平衡の影響を排除することができる。このため、より高い精度で短絡容量を求めることが可能となる。
【００５４】
（３）第３の実施形態
［構成］
続いて、本発明に係る第３の実施形態について説明する。第３の実施形態の特徴は、短絡容量監視装置７のデータセット作成部９１によるデータセット作成ステップＳ１０３にある。
【００５５】
推定用データセットは、複数回計測した電圧フェーザ量と電流フェーザ量からなるため、一定の分布を持つ。第３の実施形態では、データセット作成部９１によるデータセット作成ステップＳ１０３において、サンプル周期Ｔ１と、データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋ（ｋ＝１、２、…、ｎ）に含まれるデータの数ｎを可変とし、任意の計測地点の電流Ｉ２の大きさの分布を基準として、データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの計測期間を選定する点に特徴がある。例えば、３０分以内で標準偏差σが一定以上となる分布の計測値１０点を、推定用のデータセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋとして選定する。標準偏差σの大きさは、計測地点の負荷の大きさによるので、例えば負荷平均値の５％以上となる分布を選ぶようにする。
【００５６】
ここで、電力系統１の微小変動が大きい場合と、電力系統１の微小変動が小さい場合とで、どのようにして推定用データセットを選定するのかについて、図１３、図１４のグラフを用いて説明する。図１３は電力系統１の微小変動が大きい場合のフェーザ量分布を示しており、図１４では系統の微小変動が小さい場合のフェーザ量分布を示している。
【００５７】
なお、図１３、図１４において、左側の（ａ）は縦軸に頻度を示したデータセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋのフェーザ量の分布図、右側の（ｂ）は縦軸に電流Ｉ２を示した時間変化の概念図であって、ある時刻に計測した、１箇所の計測地点の電流Ｉ２の大きさの分布を示している。
【００５８】
このうち、電力系統１の微小変動が大きいということは、データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの分布のバラツキが大きいことを表している（図１３（ａ）においてデータ区間が左右方向に広がっている状態を示す）。また、電力系統１の微小変動が小さければ、データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの分布のバラツキも小さくなる（図１３（ｂ）においてデータ区間が左右方向にまとまっている状態を示す）。このとき、データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの計測期間が短過ぎると、計算誤差が生じる。一方、データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの計測期間が長過ぎれば、計測期間中に系統の背後インピーダンスＺｓｙｓ０が変化することがある。
【００５９】
そこで、第３の実施形態では、系統の変動状態に応じてデータセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの計測期間を考慮しつつ、データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋにおける電圧・電流フェーザ量の分布幅を広く持たせるように、推定用データセット作成部９１にて推定用データセットのサンプル周期Ｔ１とデータ数ｎを選定するようにする。なお、以上の説明では電流の分布を基準として、推定用のデータセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの計測期間を選定したが、電流の分布を基準とする以外にも、電圧の分布や位相の分布を基準として、データセットの計測期間を選定するようにしてもよい。
【００６０】
［作用効果］
以上のような第３の実施形態によれば、次のような独自の作用効果がある。すなわち、データセット作成部９１におけるデータセット作成ステップＳ１０３にて、データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの作成に際してサンプル周期Ｔ１とデータ数ｎを可変としたことで、背後インピーダンスＺｓｙｓ０を高い精度で推定可能である。これにより、計算誤差を小さくすることができ、精度良く短絡容量を求めることができる。
【００６１】
（４）第４の実施形態
［構成］
次に、本発明に係る第４の実施形態について、図１５、図１６を用いて説明する。
【００６２】
第４の実施形態は、前記第３の実施形態と同じく、データセット作成部９１によるデータセット作成ステップＳ１０３に改良を加えたものである。すなわち、第４の実施形態におけるデータセット作成ステップＳ１０３では、集めたデータセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの中から外れ値を検出し、これを除いた上でデータセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋを作成するようにしたことを特徴としている。
【００６３】
データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋは、複数回計測した電圧フェーザ量と電流フェーザ量からなるため、一定の分布を持つ。電流または位相の分布についても同様である。図１５、図１６では、ある時刻に計測した、１箇所の計測地点の電圧フェーザ量の大きさの分布を示している。
【００６４】
このうち、図１５では電圧フェーザ量の外れ値が無い分布を示しており、図１６では電圧フェーザ量の外れ値がある分布を示している。外れ値とは、系統の不測の変動などにより、他の分布から著しく外れたデータである。このような外れ値は、例えばスミルノフ・グラブズ検定など統計処理を行って検出することができる。図１６のように推定用のデータセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの分布の中に、他の計測値から外れた値がある場合は、データセット作成部９１では外れ値を除いた上でデータセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋを作成し、背後インピーダンス推定部９２に与えることになる。
【００６５】
［作用効果］
以上のような第４の実施形態によれば、データセット作成部９１によるデータセット作成ステップＳ１０３において、データセットＶ１ｋ、Ｉ１ｋ、Ｖ２ｋ、Ｉ２ｋの中で外れ値を予め除いておくので、系統における不測の変動による影響を受ける心配が無い。したがって、背後インピーダンスＺｓｙｓ０の推定精度を高めて、計算誤差を小さくすることができる。これにより、常に正確な短絡容量を求めることができる。
【００６６】
（５）第５の実施形態
［構成］
次に、本発明に係る第５の実施形態について、図１７、図１８を用いて説明する。
【００６７】
第５の実施形態は、前記第４の実施形態と同じく、演算処理時に外れ値を除外するものであるが、データセット作成ステップＳ１０３を行う時に外れ値を除外するのではなく、短絡容量計算ステップＳ１０５を行った際に短絡容量Ｐｓｃあるいは短絡電流Ｉｓｃの中で外れ値を除外するようにしたことに特徴がある。
【００６８】
図１７、図１８に示した概念図では、時刻ごとの短絡容量Ｐｓｃの計算結果（各図上段の（ａ））と、一定期間の短絡容量Ｐｓｃの分布（各図下段の（ｂ））を現している。短絡容量計算部９３による短絡容量計算ステップを逐次繰り返すことで、短絡容量Ｐｓｃの時間変化をみることができる。図１７では短絡容量Ｐｓｃの外れ値が無い場合を示しており、図１８では短絡容量Ｐｓｃの外れ値がある場合を示している。
【００６９】
短絡容量計算ステップＳ１０５の実施による１回の短絡容量計算では、短絡容量Ｐｓｃの分布が得られるので、代表値（例えば分布の中央値、最頻値あるいは平均値など）を計算してプロットしている。そして、一定期間の短絡容量Ｐｓｃの代表値は分布を持つことになる。このとき、図１８（ｂ）のように短絡容量計算結果の分布の中に、他の計測値から外れた外れ値がある場合は、その外れ値を取り除く。なお、外れ値の検出は、上記第４の実施形態と同じく、例えばスミルノフ・グラブズ検定など統計処理を行うことで、実施可能である。
【００７０】
［作用効果］
以上のような第５の実施形態によれば、短絡容量計算部９３による短絡容量計算ステップにて外れ値である短絡容量Ｐｓｃを取り除くことで、系統の不測の変動や急変による影響を確実に排除することができる。
【００７１】
（６）第６の実施形態
［構成］
本発明に係る第６の実施形態について、図１９を参照して説明する。図１９は、第６の実施形態の処理フローを示す図である。
【００７２】
図１９に示すように、第６の実施形態では、短絡容量計算部９３による短絡容量計算ステップＳ１０５において、特性の異なる複数の短絡容量計算方法１〜ｍを用意しておき、予め設定しておいた判断基準に基づいて複数の短絡容量計算方法１〜ｍの中から１つを選定するようになっている。このとき、計算方法の判断基準に関しては、系統構成の状態、短絡容量Ｐｓｃの大きさ、短絡容量Ｐｓｃの時間変化、系統の微小変動幅など、複数の基準を設定可能である。
【００７３】
例えば、５つの短絡容量計算方法を用意しておき、最も一般的な計算方法を計算方法１とする。計算方法２は、系統の微小変動に強いという特性を持ち、計算方法３は計測地点間に負荷がある場合に有効である。また、計算方法４は短絡容量Ｐｓｃの時間変化に対応可能、計算方法５は短絡容量Ｐｓｃが小さい場合に有利であるといった特性を持つ。
【００７４】
このような計算方法１〜５において、計算方法１をデフォルトとし、計算方法２〜５の選定を決める判断基準は、次の通りとする。計算方法２では微小変動の閾値σ、計算方法３では負荷の存在、計算方法４では短絡容量Ｐｓｃの時間変化の有無、計算方法５では短絡容量Ｐｓｃの閾値ＰｓｃＸである。
【００７５】
すなわち、系統微小変動が閾値σよりも小さい場合、又は計測地点間に負荷が無い場合、又は短絡容量が一定の場合、又は短絡容量Ｐｓｃが閾値ＰｓｃＸよりも大きい場合、短絡容量計算部９３による短絡容量計算ステップＳ１０５では、短絡容量計算方法１を採用する。
【００７６】
これに対して、系統微小変動が閾値σよりも大きい場合には計算方法２を採用する。また、計測地点間に負荷が有る場合には計算方法３を採用し、短絡容量Ｐｓｃに時間変化があった場合には計算方法４を採用する。さらに、短絡容量Ｐｓｃが閾値ＰｓｃＸよりも小さい場合には計算方法５を、それぞれ採用する。
【００７７】
なお、計算方法２〜５の採用基準が重なった場合、各計算方法の優先順位は、計算方法２、３、４、５の順番として、計算方法を１つだけ採用する。例えば、系統微小変動が閾値σよりも大きく、且つ計測地点間に負荷が有る場合には、計算方法２と３の採用基準を満たすことになるので、計算方法２を採用する。
【００７８】
また、短絡容量ｓｃに時間変化があり、且つ短絡容量Ｐｓｃが閾値ＰｓｃＸよりも小さい場合には計算方法４と５の採用基準を満たすことになるので、計算方法４を採用する。なお、計算方法を１つだけ採用するのではなく、計算方法１〜５のうち、複数の計算方法を採用して複数の短絡容量Ｐｓｃを求めておき、最終的に１つの短絡容量Ｐｓｃを選択するようにしても良い。
【００７９】
［作用効果］
以上のような第６の実施形態によれば、上記実施形態の持つ作用効果に加え、系統の状態に応じた最適な計算方法を採用することで、精度良く短絡容量を求めることができるといった、独自の作用効果を発揮することができる。
【００８０】
（７）第７の実施形態
［構成］
本発明に係る第７の実施形態について、図２０を参照して説明する。図２０は、第７の実施形態の構成図である。図２０に示すように、第７の実施形態における短絡容量監視システムでは、短絡容量監視装置７に通信制御部１１を備え、伝送路１２を介して同期計測端末５から電圧・電流フェーザ量をオンラインで収集することに特徴がある。
【００８１】
［作用効果］
以上のような構成を有する第７の実施形態によれば、オンライン計測した電圧・電流フェーザ量を用いて逐次、短絡容量の推定演算を行うことができる。このため、短絡容量を常時連続的に監視可能であり、電力系統の信頼性の向上に寄与することができる。
【００８２】
（８）他の実施形態
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、同期計測端末の設置数や短絡容量監視装置の構成などは適宜変更可能である。例えば、第１の実施形態において、推定用のデータセットＤ１０２の推定サンプル間隔Ｔ１は、計測間隔Ｔ０と等しくしたが、推定サンプル間隔Ｔ１と計測間隔Ｔ０と等しくなくてもよく、図２１に示すように、推定サンプル間隔Ｔ１＞計測間隔Ｔ０と設定してもよい。このようにして、推定サンプル周期Ｔ１毎にデータ数ｎのデータセットＤ１０２を作成することも可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１…電力系統
２…発電機
３…送電線
４…負荷
５…同期計測端末
６…同期信号用衛星
７…短絡容量監視装置
８…データ収集・記憶部
９…演算処理部
９１…データセット作成部
９２…背後インピーダンス推定部
９３…短絡容量計算部
１０…表示／入出力部
１１…通信制御部
１２…伝送路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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