(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統における電圧、電流を所定の周期でサンプリングし、このサンプリングした電圧、電流から求めた有効電力より電力動揺を検出する場合、動揺周期以内で０．５×動揺周期以上とされた所定期間内における有効電力の最大値および最小値検出を行い、あるデータが所定期間ｔｉｎｔ  中最大、または最小を継続した場合、そのデータを電力動揺のピーク値、またはボトム値として検出することを特徴とする電力動揺振幅検出方法。
【請求項２】
ボトム値とピーク値の時間幅を検出し、この時間幅が一定時間以上であることをもって、その振幅を、電力動揺時の振幅とみなさず、平常運用時の長期動揺による振幅と判別するようにしたことを特徴とする請求項１記載の電力動揺振幅検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電力動揺振幅検出方法、特に電力系統において事故が発生した場合に生じる電力動揺を電力、電圧、電流等のデータを用いて検出する電力動揺振幅検出方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に、２つの大きなブロック系統ＰＳ１、ＰＳ２が連系線Ｌで接続されている様子を示す。このような系統の連系線Ｌにおいて、過酷事故等が発生すると、電力動揺が生じ、状況によっては次第に動揺が発散し、系統全体が崩壊する恐れがある。このような場合の連系線Ｌの電力波形を図６に示す。図６において、電力動揺のボトムからピークへの振幅をＰＰ  、ピークからボトムへの動揺の振幅をＰＮ  とした場合、安定な場合は振幅ＰＰ  、ＰＮ  は徐々に減少して行き、不安定な場合は徐々に振幅が増加して行く。
【０００３】
この振幅を求める場合、動揺波形のピーク、ボトムを検出する必要がある。図７は電力動揺振幅検出を行う場合に適用されるディジタルリレーの一般的なハードウエア構成図である。図７において、５１ａ、５１ｂは保護対象となる電力系統の各相電圧、および各相電流を入力する入力トランス、５２ａ、５２ｂは高調波成分を除去するフィルタ、５３は電圧、電流データを所定の周期でサンプリングするためのサンプリングホールド回路、５４はサンプリングした電圧、電流をマルチプレクサ５５を介してアナログ／ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器、５７はＤＭＡ（ダイレクトメモリアクセス）回路５６によりディジタル値に変換した電圧、電流データを書き込むメモリ回路、５８はプログラムを記憶するＲＯＭ、５９は入力データに基づいて、電力動揺検出演算を行うＣＰＵ、５１０は電力動揺が発散傾向にある場合、電源制限指令等を出力する出力回路である。
【０００４】
図８は上記従来の電力動揺振幅検出の動作を示すフローチャートであり、図７のハードウエア構成、および図８のフローチャートを用いて、動作を説明。図７のハードウエアにおいて、入力トランス５１ａ、５１ｂを介して入力される系統の電圧、電流をディジタルサンプリングにて取り込み、このサンプリングデータより有効電力Ｐを算出する。今、算出された有効電力が図９のように算出された場合、従来の電力動揺のピークおよびボトムを図８のフローチャートに基づき演算する。
【０００５】
図８において、ＳＴ１は現在、ピークかボトムどちらを検出するかを記憶する処理を示す。ピーク、ボトムの検出は必ず交互に行われるため、仮に現在時点が図９の有効電力の変化のＰ１にいる場合、ボトムを検出後、ピークを検出する過程にあるため、図８のＳＴ３に移行する。ＳＴ３においては、ΔＰ／ΔＴ＞０と判定するためＳＴ５に移行し、Ｐ１（現在）の有効電力をピークとして記憶する。次のサンプリングでＳＴ１より処理をスタートするが、ピークがみつかるまでは、ＳＴ３の処理ルートに移行する。
【０００６】
図９のＰ２の次のサンプリング時点Ａでは、ＳＴ３の処理においてΔＰ／ΔＴ＜０となり、ＳＴ５に移行しないため、Ｐ２のデータをピーク値として検出する。次のサンプリングでは、ボトム検出に移行し、ＳＴ２へ処理が移行する。以降同様にして、ΔＰ／ΔＴの符号変化点をボトム→ピーク→ボトム→・・・として順次検出する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力動揺振幅検出方法は以上のように構成されているので、図１０に示すように、実際の電力動揺波形においては、歪んだ部位Ｐ４、Ｐ５及びＰ７、Ｐ８がある場合もあり、この点においてもΔＰ／ΔＴの符号変化点としてとらえ、ピーク、ボトムを検出し、正しい振幅が検出できなかった。また、系統が安定しているときの長周期動揺などの振幅についても、事故時の動揺と判別ができないなどの問題があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、歪みを含む動揺波形での正しい振幅検出、および系統安定時の長周期動揺との判別を可能とする電力動揺振幅検出方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力動揺振幅検出方法は、電力系統における電圧、電流を所定の周期でサンプリングし、このサンプリングした電圧、電流から求めた有効電力より電力動揺を検出する場合、動揺周期以内で０．５×動揺周期以上とされた所定期間内における有効電力の最大値および最小値検出を行い、あるデータが所定期間ｔｉｎｔ  中最大、または最小を継続した場合、そのデータを電力動揺のピーク値、またはボトム値として検出するようにしたものである。
【００１０】
また、ボトム値とピーク値の時間幅を検出し、この時間幅が一定時間以上であることをもって、その振幅を、電力動揺時の振幅とみなさず、平常運用時の長期動揺による振幅と判別するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明で適用されるハードウエアは、前記の図７に示す通りである。一方、本発明はソフトウエアにて実現するもので、図１にそのフローチャートを示す。
また、図２は、フローチャートでの処理を実際の動揺波形に対する応動を示す概念図である。
【００１２】
次に動作を、図１のフローチャート、および図２の応動概念図を用いて説明する。
図７のハードウエアにおいて、入力トランス５１ａ、５１ｂを介して入力される系統の電圧、電流をディジタルサンプリングにて取り込み、このサンプリングデータより有効電力Ｐを算出する。算出された有効電力が図２の波形のように算出された場合、本発明の電力動揺のピーク、ボトムの検出について、図１のフローチャートに基づき説明する。
【００１３】
図２は、演算時点がＰ０から演算周期Ｔ毎に進んで行く過程を示すが、仮に現在の演算時点がＰ６とすると、フローチャートのＳＴ１では、所定期間ｔｉｎｔ  前までの有効電力において最大値を検出する。この場合、図２のＰ８が最大値となりＳＴ２へ処理を移行する。ＳＴ２においては、ｔｉｎｔ  期間同一データが最大値となる場合、そのデータをピーク値と検出するが、この場合は、前回演算時の最大はＰ７であり、Ｐ８がはじめて最大となったためピーク値は検出されず、ＳＴ４へ移行する。ＳＴ４においては、所定期間ｔｉｎｔ  前までのデータにおいて最小値を検出する。
【００１４】
この場合、図２のＰ３が最小値となりＳＴ５へ移行する。ＳＴ５においては、ｔｉｎｔ  期間同一データが最小値となる場合、そのデータをボトム値と検出するが、この場合は、前回演算時の最小はＰ３であるが、ｔｉｎｔ  期間は最小値として継続していないため、ボトム値は検出されず、次演算周期（ＳＴ１）へ移行する。
【００１５】
ここで、一連の処理は以上のように行われるが、ボトム側の処理については、ピーク側の最大値を検出するのに対し最小値を検出する違いのみであるため、ピーク側のみの検出に着目して説明する。ＳＴ１では図２のＰ９からＰ１４での処理においても、最大値はＰ８となるので、ＳＴ２へ移行する。ＳＴ２においては、ｔｉｎｔ  期間中最大値として継続していないため、ピーク値としては検出されず、次周期へ移行する。Ｐ１５の時点では、ＳＴ１の処理では、最大値がＰ８となりＳＴ２へ移行する。ＳＴ２においては、Ｐ８がｔｉｎｔ  期間継続して最大値（図２のＡ参照）となったため、ＳＴ３で当該データをピーク値として値を記憶する。以上のようにして、Ｐ１７、Ｐ２７をピーク値、Ｐ１２、Ｐ２２、Ｐ３３をボトム値として検出する。所定期間ｔｉｎｔ  の値に関しては、動揺周期より小さい期間とすることを前提とし、実系統シミュレーションにて、動揺周期を予め確認しておけば容易に決定できるものである。
【００１６】
また、図３において動揺波形に歪みがある場合においても、所定期間中、最大値が継続して判定されるポイントはＰ１０となるため、Ｐ６をピークとして誤検出することはない。このとき所定期間ｔｉｎｔ  は、０．５×動揺周期以上としておけば十分であり、前記実系統でのシミュレーションで確認しておけば容易に設定できる。なお、本実施の形態は、有効電力を例としているが、この他にも電圧、電流、無効電力、その他あらゆる振幅（ピーク、ボトム）検出に適用できる。
【００１７】
実施の形態２．
この発明で適用されるハードウエアは、実施の形態１と同様図７に示す通りである。一方、本発明はソフトウエアにて実現するもので、第４図にそのフローチャートを示す。
【００１８】
第４図のフローチャートにおいて、ＳＴ１〜ＳＴ６は、図１のフローチャートに示す実施の形態１と同様の処理手順であるが、ＳＴ３、ＳＴ６においてピーク、およびボトム検出時、時刻データを記憶するところのみ相違する。ＳＴ１〜ＳＴ６は、実施の形態１と同じであるため動作の説明については省略し、ＳＴ７から動作について説明する。
【００１９】
ＳＴ７、ＳＴ９においては、今回の演算周期でピーク、またはボトムが検出されたかを判断する。検出されている場合、ＳＴ８、またはＳＴ１０にて振幅値を算出する。ＳＴ１１においては、ＳＴ３、およびＳＴ６にて記憶したピーク、ボトムの時刻データより時間差（幅）を求め、この時間がある一定時間以上である場合、ＳＴ１３に移行し長周期の安定した動揺であると判断し、事故などに伴う電力動揺の振幅と見なさないよう振幅値を廃却する。一方、そうでない場合は、ＳＴ１２に移行し、検出対象となる電力動揺のみの振幅値を検出する。なお、ある一定時間の値は、前記実系統シミュレーションによって容易に設定できる。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、動揺周期以内で０．５×動揺周期以上とされた所定期間中の最大値、および最小値検出を行い、あるデータが所定期間中最大、または最小を継続した場合をもって、そのデータを電力動揺のピーク値、またはボトム値として検出するようにしたので、歪みを含む電力動揺の波形においても正しく動揺の振幅を検出できる効果がある。また、この電力動揺検出をソフトウエアにて実現することにより、簡単かつ安価に実現できる効果がある。
【００２１】
また、振幅を求める場合のピークとボトムの時間幅がある一定時間以上である場合、長周期の安定した動揺と判断し、事故等による電力動揺とみなさないようにしたことにより、事故等による電力動揺のみを正しく検出できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電力動揺振幅検出方法を説明するフローチャートである。
【図２】実施の形態１の動作を説明する波形図である。
【図３】実施の形態１の動作を説明する波形図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る電力動揺振幅検出方法を説明するフローチャートである。
【図５】一般的な電力動揺の検出対象を示す系統構成図である。
【図６】系統事故時における電力動揺時の有効電力の動揺波形図である。
【図７】一般的な電力動揺検出を行うディジタルリレーの構成を示すブロック図である。
【図８】従来の電力動揺検出の動作原理を示すフローチャートである。
【図９】従来の電力動揺検出の動作を説明する波形図である。
【図１０】従来の電力動揺検出の動作を説明する波形図である。
【符号の説明】
５１ａ、５１ｂ    入力トランス、５２ａ、５２ｂ    フイルタ、
５３    サンプリングホールド回路、５４    Ａ／Ｄ変換器、
５５    マルチプレクサ、５６    ダイレクトメモリアクセス回路（ＤＭＡ）、
５７    メモリ回路、５８    ＲＯＭ、５９    ＣＰＵ、５１０    出力回路。
【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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