(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統で発生するイベントが記述された電力系統動作シナリオと、電力系統の主回路の電気的特性が記述され、上記イベントの発生を再現しながら主回路の電気的特性を模擬する電力系統モデルと、電力系統の補器の電気的特性が記述され、上記イベントの発生を再現しながら補器の電気的特性を模擬する補器Ｈ／Ｗモデルと、電力系統の補器の動作アルゴリズムが記述され、上記イベントの発生を再現しながら補器の動作アルゴリズムを模擬する補器Ｓ／Ｗモデルとを備えた電力系統模擬システムにおいて、上記電力系統動作シナリオ、上記電力系統モデル、上記補器Ｈ／Ｗモデル及び上記補器Ｓ／Ｗモデルが部品化されてライブラリに格納され、任意の部品を組み合わせて模擬対象を構築することを特徴とする電力系統模擬システム。
【請求項２】
電力系統モデルの代わりに外部シミュレータを用いることを特徴とする請求項１記載の電力系統模擬システム。
【請求項３】
ライブラリに格納されている部品の組合せが記述されたマスター設定を複数個用意し、任意のマスター設定が選択されると、そのマスター設定に記述されている部品の変更を受け付けることを特徴とする請求項１記載の電力系統模擬システム。
【請求項４】
補器Ｓ／Ｗモデルの部品を編集する編集手段を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電力系統模擬システム。
【請求項５】
編集手段により編集された補器Ｓ／Ｗモデルの部品の動作を確認する動作確認手段を設けたことを特徴とする請求項４記載の電力系統模擬システム。
【請求項６】
編集手段は、補器Ｓ／Ｗモデルの部品をソースコードに変換することを特徴とする請求項４または請求項５記載の電力系統模擬システム。
【請求項７】
電力系統モデルに記述された主回路の電気的特性と、電力系統動作シナリオに記述されたイベントとを、自動試験条件として外部シミュレータに出力することを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の電力系統模擬システム。
【請求項８】
補器Ｈ／Ｗモデルには、補器の電気的特性として保護リレー装置の電気的特性が記述され、イベントの発生を再現しながら保護リレー装置の電気的特性を模擬することを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の電力系統模擬システム。
【請求項９】
既設設備の模擬操作を受け付ける一方、その模擬操作による電力系統の応動を表示するＧＵＩを設けたことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の電力系統模擬システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統を模擬する電力系統模擬システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力系統模擬システムは、電力系統の主回路の電気的特性を模擬するものである。
即ち、送電線、変圧器、負荷、発電機及び開閉器などから構成される主回路の平常時及び異常時における電流・電圧を計算することにより、主回路の電気的特性を模擬するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力系統模擬システムは以上のように構成されているので、電力系統の主回路の電気的特性を模擬することができるが、主回路の保護・制御・監視を実行する補器（例えば、保護リレー装置）の動作や、補器動作による主回路への影響を忠実に模擬することができない課題があった。
【０００４】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、主回路の電気的特性の他に、補器の電気的特性や動作アルゴリズムを模擬することができる電力系統模擬システムを得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力系統模擬システムは、電力系統動作シナリオ、電力系統モデル、補器Ｈ／Ｗモデル及び補器Ｓ／Ｗモデルを部品化してライブラリに格納し、任意の部品を組み合わせて模擬対象を構築するようにしたものである。
【０００６】
この発明に係る電力系統模擬システムは、電力系統モデルの代わりに外部シミュレータを用いるようにしたものである。
【０００７】
この発明に係る電力系統模擬システムは、部品化されてライブラリに格納されている電力系統動作シナリオ、電力系統モデル、補器Ｈ／Ｗモデル、補器Ｓ／Ｗモデルの組合せが記述されたマスター設定を複数個用意し、任意のマスター設定が選択されると、そのマスター設定に記述されている部品の変更を受け付けるようにしたものである。
【０００８】
この発明に係る電力系統模擬システムは、補器Ｓ／Ｗモデルの部品を編集する編集手段を設けたものである。
【０００９】
この発明に係る電力系統模擬システムは、編集手段により編集された補器Ｓ／Ｗモデルの部品の動作を確認する動作確認手段を設けたものである。
【００１０】
この発明に係る電力系統模擬システムは、編集手段が補器Ｓ／Ｗモデルの部品を実際の補器Ｈ／Ｗに実装可能なソースコードに変換するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る電力系統模擬システムは、電力系統モデルに記述された主回路の電気的特性と、電力系統動作シナリオに記述されたイベントとを、自動試験条件として外部シミュレータに出力するようにしたものである。
【００１２】
この発明に係る電力系統模擬システムは、イベントの発生を再現しながら保護リレー装置の電気的特性を模擬するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る電力系統模擬システムは、既設設備の模擬操作を受け付ける一方、その模擬操作による電力系統の応動を表示するＧＵＩを設けたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電力系統模擬システムを示す構成図であり、図において、１は電力系統で発生するイベントが記述された電力系統動作シナリオを格納する電力系統動作シナリオライブラリ、２は電力系統の主回路の電気的特性が記述され、イベントの発生を再現しながら主回路の電気的特性を模擬する電力系統モデルを格納する電力系統モデルライブラリ、３は電力系統の補器の電気的特性が記述され、イベントの発生を再現しながら補器の電気的特性を模擬する補器Ｈ／Ｗモデルを格納する補器Ｈ／Ｗモデルライブラリ、４は電力系統の補器の動作アルゴリズムが記述され、イベントの発生を再現しながら補器の動作アルゴリズムを模擬する補器Ｓ／Ｗモデルライブラリである。
【００１５】
５は各種のライブラリにそれぞれ格納されている複数の部品（電力系統動作シナリオ、電力系統モデル、補器Ｈ／Ｗモデル、補器Ｓ／Ｗモデル）のうち、任意の部品を組み合わせて電力系統模擬環境（模擬対象）を構築する模擬環境作成部、６は各種のライブラリから部品をそれぞれ選択する部品選択部、７は部品選択部６により選択された各部品を相互に連結して、各部品間の入出力関係を定義する部品連結部、８は部品選択部６により選択された各部品のパラメータ値を設定する部品パラメータ設定部、９は模擬環境作成部５により構築された電力系統模擬環境において電力系統を実際に模擬する電力系統模擬部である。
【００１６】
次に動作について説明する。
電力系統を模擬する場合、各種のライブラリにそれぞれ格納されている複数の部品から、任意の部品を選択して相互に結合することにより、電力系統模擬環境を構築するが、電力系統動作シナリオライブラリ１に格納されている電力系統動作シナリオには、模擬開始時刻を零点として、何秒後にどのようなイベントが発生するかがリスト表示されている。また、電力系統の運用状態に応じて変更される項目（例えば、発電機の発電量や負荷の消費量）の情報が記載されている（図２（ｄ）を参照）。
【００１７】
電力系統モデルライブラリ２に格納されている電力系統モデルには、電力系統がどのような設備（例えば、送電線、変圧器、遮断器）から構成され、どのように電気的に接続されているかの情報が記載されている。また、主回路（例えば、送電線、変圧器、負荷、発電機及び開閉器）の電気的特性（例えば、インピーダンス、変圧器の巻線比）の情報等が記載されている（図２（ａ）を参照）。
【００１８】
また、補器Ｈ／Ｗモデルライブラリ３に格納されている補器Ｈ／Ｗモデルには、主回路の保護・制御・監視を実行する補器（例えば、保護リレー装置）のハードウエアを構成する部品と、その部品の電気的特性（例えば、入力変圧器の巻線比や飽和特性、アナログフィルタの伝達式、ＡＩ，ＤＩ，ＤＯカードの信号入出力遅延）が部品単位にブロックで表現されている（図２（ｂ）を参照）。なお、電気的特性は、各ブロックのパラメータ値を変更することにより変更することができる。ここでは、システム自体が電気的な特性を模擬するだけであるため、強度や耐久性などの機械的特性は必要としない。
【００１９】
補器Ｓ／Ｗモデルライブラリ４に格納されている補器Ｓ／Ｗモデルには、補器に実装されるソフトウエアが機能単位に部品化されており、ハードウエアの部品と同様に、各ソフトウエアの部品にはパラメータが存在する。なお、ソフトウエア部品は、実際のハードウエアに実装される実ソフトウエアであっても、機能が簡略化された模擬ソフトウエアであってもよい。
ここでは、説明の便宜上、補器Ｈ／Ｗモデル及び補器Ｓ／Ｗモデルが部品化されているものについて示すが、これに限るものではなく、部品化されていなくてもよい。
【００２０】
まず、模擬環境作成部５の部品選択部６は、各種のライブラリから部品をそれぞれ選択する。
例えば、電力系統モデルライブラリ２から「系統構成Ａ」の電力系統モデルを選択する場合、電力系統動作シナリオライブラリ１から「系統構成Ａ」に対応可能な「シナリオＡ」などの電力系統動作シナリオを選択する。
また、補器Ｈ／Ｗモデルライブラリ３から「系統構成Ａ」に対応可能な「制御装置Ｈ／Ｗ−Ａ」などの補器Ｈ／Ｗモデルを選択し、その補器Ｈ／Ｗモデルに実装可能な「制御装置Ｓ／Ｗ−Ａ」などの補器Ｓ／Ｗモデルを選択する。
【００２１】
模擬環境作成部５の部品連結部７は、各種のライブラリからの部品の選択が完了すると、例えば、ＧＵＩ上で各部品を相互に連結することにより、各部品間の入出力関係を定義する。なお、各部品間の入出力関係の定義を容易に行うため、各部品間の入出力関係を共有メモリ上に定義する方式などを用いてもよい。
模擬環境作成部５の部品パラメータ設定部８は、部品選択部６により選択された各部品のパラメータ値を設定する。
【００２２】
このようにして、模擬環境作成部５が電力系統模擬環境を構築すると、電力系統模擬部９が当該電力系統模擬環境において電力系統を実際に模擬する。
例えば、監視装置を開発する場合、電力系統模擬環境において電力系統を模擬することにより、事故の発生によって保護リレー装置などの補器がどのように動作するかを検証することができる。
なお、従来の電力系統シミュレータでは、電力系統事故などのイベントに伴う電流・電圧の変化は模擬可能であるが、保護リレー装置がどのタイミングで動作して、遮断機がいつトリップし、トリップの結果電流・電圧がどのように変化し、さらに他の保護リレー装置の動作にどのように影響を及ぼすかといった主回路と補器との一連の相互影響までを忠実に模擬することができない。
【００２３】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、電力系統の補器の電気的特性が記述され、イベントの発生を再現しながら補器の電気的特性を模擬する補器Ｈ／Ｗモデルと、電力系統の補器の動作アルゴリズムが記述され、イベントの発生を再現しながら補器の動作アルゴリズムを模擬する補器Ｓ／Ｗモデルとを設けるように構成したので、主回路の電気的特性の他に、補器の電気的特性や動作アルゴリズムを模擬することができる効果を奏する。
【００２４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、電力系統モデルを用いて主回路の電気的特性を模擬するものについて示したが、図３に示すように、主回路の電気的特性については、外部シミュレータ１０を用いて模擬するようにしてもよく、上記実施の形態１と同様の効果を奏する。
なお、外部シミュレータ１０が主回路及び補器のイベントを発生させることが可能な場合には、電力系統動作シナリオライブラリ１を削除することができる。
【００２５】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による電力系統模擬システムを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１１はライブラリに格納されている部品の組合せとパラメータ値が記述されたマスター設定を複数個格納するマスター設定ライブラリ、１２はマスター設定ライブラリ１１から任意のマスター設定を選択し、そのマスター設定に記述されている部品及びパラメータ値の変更を受け付けるマスター設定引用部である。
【００２６】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１，２では、各種のライブラリにそれぞれ格納されている複数の部品から、任意の部品を選択して相互に結合することにより、電力系統模擬環境を構築するものについて示したが、図５に示すように、各種のライブラリに格納されている部品の組合せと、各部品のパラメータ値が記述されたマスター設定を複数個用意し、任意のマスター設定が選択されると、そのマスター設定に記述されている部品とパラメータ値の変更を受け付けるようにしてもよい。
【００２７】
これにより、電力系統模擬環境を構築する際、その電力系統模擬環境と類似の環境を示すマスター設定が用意されている場合、そのマスター設定を選択すれば、一々部品を選択して結合するなどの作業を実施することなく、一部の部品と、一部のパラメータ値を変更するだけで、電力系統模擬環境を構築することができるようになり、電力系統模擬環境を簡単に構築することができる効果を奏する。
【００２８】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による電力系統模擬システムを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
１３は補器Ｓ／Ｗモデルの部品を作成・編集するとともに、補器Ｓ／Ｗモデルの部品をソースコードに変換する装置Ｓ／Ｗ作成・編集部（編集手段）、１４は新規開発ソフトウエアのソースコード、１５は装置Ｓ／Ｗ作成・編集部１３により作成・編集された新規開発ソフトウエアの動作を確認する新規Ｓ／Ｗ動作確認部（動作確認手段）、１６は新規開発ソフトウエアのパラメータ値を設定する装置Ｓ／Ｗパラメータ設定部、１７は新規開発ソフトウエアの動作結果を表示する系統現象表示部である。
【００２９】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１から実施の形態３では、電力系統模擬環境を構築して、電力系統を模擬するものについて示したが、新規開発ソフトウエアの支援機能を電力系統模擬システムに追加するようにしてもよい。
【００３０】
即ち、装置Ｓ／Ｗ作成・編集部１３が新規開発ソフトウエアとして、補器Ｓ／Ｗモデルの部品を作成・編集し、装置Ｓ／Ｗパラメータ設定部１６が新規開発ソフトウエアのパラメータ値を設定すると、新規Ｓ／Ｗ動作確認部１５が新規開発ソフトウエアを実行することにより、新規開発ソフトウエアの動作結果を系統現象表示部１７に表示する。
【００３１】
これにより、新規開発ソフトウエアを電力系統の制御装置等に実装する前の設計段階において、新規開発ソフトウエアの動作を確認することができる。また、新規開発ソフトウエアのパラメータ値を調整しながら動作を確認することができるので、パラメータ値の最適値を簡単に見出すこともできる。
なお、新規開発ソフトウエアの正常動作が確認できれば、装置Ｓ／Ｗ作成・編集部１３により変換されたソースコードを電力系統の制御装置等に実装すればよい。
【００３２】
実施の形態５．
上記実施の形態１等では、電力系統模擬部９が電力系統を模擬し、上記実施の形態４では、新規Ｓ／Ｗ動作確認部１５が新規開発ソフトウエアの動作を確認するものについて示したが、図７に示すように、電力系統モデルに記述された主回路の電気的特性と、電力系統動作シナリオに記述されたイベントとを、自動試験条件として、装置Ｈ／Ｗ１８と接続された外部シミュレータ１０に出力するようにしてもよく、上記実施の形態１等と同様の効果を奏することができる。
【００３３】
実施の形態６．
上記実施の形態１から実施の形態３では、電力系統模擬環境を構築して、電力系統を模擬するものについて示したが、図８に示すように、保守員等の教育・訓練機能を電力系統模擬システムに追加するようにしてもよい。
即ち、既設設備（例えば、変電所の監視制御装置）の模擬操作を受け付ける一方、その模擬操作による電力系統の応動を表示するＧＵＩを電力系統模擬部９に搭載する。
これにより、保守員等が既設設備のオペレーションを練習することができる効果を奏する。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、電力系統の補器の電気的特性が記述され、イベントの発生を再現しながら補器の電気的特性を模擬する補器Ｈ／Ｗモデルと、電力系統の補器の動作アルゴリズムが記述され、イベントの発生を再現しながら補器の動作アルゴリズムを模擬する補器Ｓ／Ｗモデルとを設けるように構成したので、主回路の電気的特性の他に、補器の電気的特性や動作アルゴリズムを模擬することができる効果がある。
また、電力系統動作シナリオ、電力系統モデル、補器Ｈ／Ｗモデル及び補器Ｓ／Ｗモデルを部品化してライブラリに格納し、任意の部品を組み合わせて模擬対象を構築するように構成したので、模擬対象を簡単に構築することができる効果がある。
【００３５】
この発明によれば、電力系統モデルの代わりに外部シミュレータを用いるように構成したので、電力系統モデルの用意が不要になる効果がある。
【００３６】
この発明によれば、ライブラリに格納されている部品の組合せが記述されたマスター設定を複数個用意し、任意のマスター設定が選択されると、そのマスター設定に記述されている部品の変更を受け付けるように構成したので、模擬対象を簡単に構築することができる効果がある。
【００３７】
この発明によれば、補器Ｓ／Ｗモデルの部品を編集する編集手段を設けるように構成したので、補器Ｓ／Ｗモデルの部品を新規に作成・編集することができる効果がある。
【００３８】
この発明によれば、編集手段により編集された補器Ｓ／Ｗモデルの部品の動作を確認する動作確認手段を設けるように構成したので、補器Ｓ／Ｗモデルの部品を実機の装置に実装する前の段階で動作を確認することができる効果がある。
【００３９】
この発明によれば、編集手段が補器Ｓ／Ｗモデルの部品をソースコードに変換するように構成したので、編集後の補器Ｓ／Ｗモデルの部品を速やかに実機の装置に実装することができる効果がある。
【００４０】
この発明によれば、電力系統モデルに記述された主回路の電気的特性と、電力系統動作シナリオに記述されたイベントとを、自動試験条件として外部シミュレータに出力するように構成したので、外部シミュレータを用いて電力系統の模擬や、新規な部品の動作を確認することができる効果がある。
【００４１】
この発明によれば、イベントの発生を再現しながら保護リレー装置の電気的特性を模擬するように構成したので、電力系統に設置される保護リレー装置の電気的特性を確認することができる効果がある。
【００４２】
この発明によれば、既設設備の模擬操作を受け付ける一方、その模擬操作による電力系統の応動を表示するＧＵＩを設けるように構成したので、保守員等が既設設備のオペレーションを練習することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による電力系統模擬システムを示す構成図である。
【図２】  各種モデルの構成例を示す説明図である。
【図３】  この発明の実施の形態２による電力系統模擬システムを示す構成図である。
【図４】  この発明の実施の形態３による電力系統模擬システムを示す構成図である。
【図５】  マスター設定の構成例を示す説明図である。
【図６】  この発明の実施の形態４による電力系統模擬システムを示す構成図である。
【図７】  この発明の実施の形態５による電力系統模擬システムを示す構成図である。
【図８】  この発明の実施の形態６による電力系統模擬システムを示す構成図である。
【符号の説明】
１  電力系統動作シナリオライブラリ、２  電力系統モデルライブラリ、３  補器Ｈ／Ｗモデルライブラリ、４  補器Ｓ／Ｗモデルライブラリ、５  模擬環境作成部、６  部品選択部、７  部品連結部、８  部品パラメータ設定部、９  電力系統模擬部、１０  外部シミュレータ、１１  マスター設定ライブラリ、１２  マスター設定引用部、１３  装置Ｓ／Ｗ作成・編集部（編集手段）、１４  新規開発ソフトウエアのソースコード、１５  新規Ｓ／Ｗ動作確認部（動作確認手段）、１６  装置Ｓ／Ｗパラメータ設定部、１７  系統現象表示部、１８  装置Ｈ／Ｗ。
【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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