(57)【要約】【課題】電力系統動揺をダンピングするためのシステムを提供すること。【解決手段】電力系統動揺をダンピングするためのシステムは、電力系統動揺における複数の動揺モードを補償するためのダンピング制御信号を生成するためのダンピングデバイスコントローラと、ダンピング制御信号に基づいてダンピング信号を生成するためのダンピングデバイスとを含む。ダンピングデバイスコントローラは、各々が、少なくとも１つの電力系統測定信号から個々の動揺モードを判定するように構成されている適応コントローラを含む、複数の外側閉ループ経路を含む。各適応コントローラは、個々の動揺モードに関係する内側ループ経路の少なくとも１つの開ループ極を閉ループ位置にシフトさせるための適応制御信号を生成するようにさらに構成されている。【選択図】図１
2014236665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統動揺をダンピングするためのシステムであって、
前記電力系統動揺における複数の動揺モードを補償するためのダンピング制御信号を生成するためのダンピングデバイスコントローラであって、前記ダンピングデバイスコントローラは、
各々が、少なくとも１つの電力系統測定信号から個々の動揺モードを判定するように構成されている適応コントローラを含む、複数の外側閉ループ経路を備え、
各適応コントローラは、前記個々の動揺モードに関係する内側ループ経路の少なくとも１つの開ループ極を閉ループ位置にシフトさせるための適応制御信号を生成するようにさらに構成されている、ダンピングデバイスコントローラと、
前記ダンピング制御信号に基づいてダンピング信号を生成するためのダンピングデバイスと
を備える、システム。
【請求項２】
前記ダンピング制御信号が、適応制御信号を合計することによって生成され、各さらなる適応制御信号は、前記合計の前に従前の適応制御信号に対してサンプル時間の分だけ遅延される、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
各さらなる適応制御信号が、前記サンプル時間の分だけ遅延する前にガウス白色雑音と重ね合わされる、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記ダンピングデバイスが、自動電圧調整装置（ＡＶＲ）またはフレキシブル交流電流送電システム（ＦＡＣＴＳ）デバイスを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記電力系統測定信号が、電圧信号、電流信号、電力信号、または速度信号を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記電力系統測定信号が、遠隔電力系統測定信号またはローカル電力系統測定信号を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記適応コントローラが、前記電力系統測定信号から前記個々の動揺モードを判定するためのオンライン推定器モデルを備える、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
前記オンライン推定器モデルが自己回帰移動平均モデルを含む、請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記適応コントローラが、コントローラパラメータを決定するためのコントローラ設計モジュールを備える、請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントローラ設計モジュールが、前記内側ループ経路の前記開ループ極を、極シフト因子の分だけシフトさせるための極シフト制御アルゴリズムを含む、請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラパラメータが、閉ループ特性式を含む等式に基づいて決定される、請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
前記複数の適応コントローラの数が、前記電力系統動揺ダンピングのために補償する必要がある動揺モードの数に等しい、請求項１記載のシステム。
【請求項１３】
電力系統網内の電力系統動揺をダンピングする方法であって、前記方法は、
複数の電力系統位置から複数の電力系統測定信号を得ることと、
前記電力系統動揺における複数の動揺モードを補償するためのダンピング制御信号を生成することであって、前記ダンピング制御信号を生成することは、
前記電力系統測定信号の各々から個々の動揺モードを抽出することと、
前記個々の動揺モードに関係する開ループ極を閉ループ位置にシフトさせるための複数の適応制御信号を生成することと
を含む、ダンピング制御信号を生成することと、
前記制御信号に基づいて前記電力系統網内にダンピング信号を注入することと
を含む、方法。
【請求項１４】
前記ダンピング制御信号を生成することが、前記適応制御信号を加算することを含み、各さらなる適応制御信号は、前記加算の前に従前の適応制御信号に対してサンプル時間の分だけ遅延される、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
各さらなる適応制御信号が、前記サンプル時間の分だけ遅延する前にガウス白色雑音と重ね合わされる、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記ダンピング信号を注入することが、自動電圧調整装置（ＡＶＲ）またはフレキシブル交流電流送電システム（ＦＡＣＴＳ）デバイスを利用することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記複数の電力系統測定信号が、電圧信号、電流信号、電力信号、速度信号またはそれらの組合せを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１８】
複数の適応制御信号を生成することが、前記動揺モードに関係する前記開ループ極を、極シフト因子の分だけシフトさせるための極シフト制御アルゴリズムを利用することを含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記極シフト因子が、予測出力と所望される出力との間の誤差を最小化することを含む最適化関数に基づいて決定される、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の適応制御信号の数が、前記電力系統動揺をダンピングするために補償する必要がある動揺モードの数に等しい、請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、概して電力系統の電力潮流に関する。より具体的には、実施形態は、電力系統動揺のダンピングに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統は、多数の発電機、伝送線、様々な負荷および変圧器から成る複雑なネットワークである。電力系統内の電力需要が増大すると、いくつかの伝送線が敷設されたときに計画されていたよりも多くの負荷を受ける。負荷のかかった状態はシステムを不安定な状態にする可能性があるため、電力系統安定性は重要な問題になっている。簡単に言えば、電力系統安定性は、電力系統が擾乱後に通常状態に戻ることができる能力として定義される。擾乱は、障害、発電機の損失、またはさらには、電力系統内の電力動揺をもたらす、電力負荷が突然増大することであり得る。
【０００３】
小信号安定性は、発電機回転子間の低周波数動揺に関係する電力系統安定性問題である。これは、１９９６年の西部電力調整委員会（ＷＥＣＣ）の停電を含む、世界中の多くの停電の主な理由になっている。電力系統に重い負荷がかかると、機械回転子が剛体として振る舞い、それらの間の送電線を使用して互いに対して振動し、エネルギーを交換するため、電力系統は多モード動揺を呈することが多い。これらの動揺は概して、０．１〜３Ｈｚの周波数範囲内にある。この周波数範囲内の動揺は、概して、２つの主な動揺モードにおいて分析されている。１）１〜３Ｈｚの範囲内のローカルモード、すなわち、系統のうちの残りの部分に対して変動している発電所内の発電機または発電機グループ、および、２）０．１〜１Ｈｚ内のエリア間モード、すなわち、１つのグループ内の機械が別のグループ内の機械に対して振動している。
【０００４】
電力系統を安定化するために、電力動揺をダンピングするためのダンピング手段が利用される。電力系統安定化装置（ＰＳＳ）は、電力系統において最も一般的なダンピング制御デバイスである。ＰＳＳとは別に、主要送電回廊内に設置されているフレキシブルＡＣ送電システム（ＦＡＣＴＳ）デバイスの補足制御を通じて電力動揺ダンピング（ＰＯＤ）を実効的に達成することができる。従来、古典的な制御理論は、特定の（名目上の）動作状態にあるシステムの正確なモデルを必要とするそのようなコントローラの設計に適合されてきた。しかしながら、大規模な相互接続されたシステムのあらゆる動的な構成要素に関する正確な最新の情報が利用可能でなく、その絶えず変化し続ける性質によって、そのようなモデルベースの手法には根本的な課題が課されることが多い。システム測定値のみに依拠する間接適応コントローラは、電力系統安定化装置（ＰＳＳ）に、およびＦＡＣＴＳデバイスにも有用である。これらのコントローラは、システムの推定モデルに基づいてオンラインで更新され、したがって、動作条件の変化に適応することができる。しかしながら、間接適応コントローラの現行のアーキテクチャは、複雑な多入力多出力（ＭＩＭＯ）構造を利用する。これによって、コントローラは多変数になり、これは本質的に非常に複雑なものである。
【０００５】
これらのおよび他の理由から、電力動揺ダンピング用間接適応コントローラを改善することが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２０２００１６６号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の技法の一実施形態によれば、電力系統動揺をダンピングするためのシステムが提供される。システムは、電力系統動揺における複数の動揺モードを補償するためのダンピング制御信号を生成するためのダンピングデバイスコントローラを含む。ダンピングデバイスコントローラは、各々が、少なくとも１つの電力系統測定信号から個々の動揺モードを判定するように構成されている適応コントローラを含む、複数の外側閉ループ経路を含む。各適応コントローラは、個々の動揺モードに関係する内側ループ経路の少なくとも１つの開ループ極を閉ループ位置にシフトさせるための適応制御信号を生成するようにさらに構成されている。システムは、ダンピング制御信号に基づいてダンピング信号を生成するためのダンピングデバイスをさらに含む。
【０００８】
本発明の技法の別の実施形態によれば、電力系統網内の電力系統動揺をダンピングする方法が提供される。方法は、複数の電力系統位置から複数の電力系統測定信号を得ることと、電力系統動揺における複数の動揺モードを補償するためのダンピング制御信号を生成することとを含む。本方法において、ダンピング制御信号を生成することは、電力系統測定信号の各々から個々の動揺モードを抽出することと、個々の動揺モードに関係する開ループ極を閉ループ位置にシフトさせるための複数の適応制御信号を生成することとを含む。方法は、制御信号に基づいて電力系統網内にダンピング信号を注入することをさらに含む。
【０００９】
本発明のこれらのおよび他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むとよりよく理解されることになる。図面において、同様の符号は図面全体を通じて同様の部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電力系統における例示的な電力動揺のグラフ図である。
【図２】本技法の一実施形態による、電力系統動揺をダンピングするためのシステムを示す、電力系統の概略図である。
【図３】電力動揺ダンピング用間接適応コントローラ（ＩＡＣＰＯＤ）のブロック図である。
【図４】本技法の一実施形態による、電力系統動揺をダンピングするためのダンピングコントローラのブロック図である。
【図５】本技法の一実施形態による、電力系統動揺をダンピングする方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書において使用される場合、「コントローラ」という用語は、本明細書に記載のプロセスを実行するかまたは可能にする、ソフトウェア、ハードウェア、もしくはファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせ、あるいは任意のシステム、プロセス、または機能を指す。
【００１２】
本発明の様々な実施形態の要素を紹介するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「ｓａｉｄ」は、それらの要素が１つまたは複数あることを意味するように意図されている。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、包含的であるように意図されており、リストされている以外に追加の要素があり得ることを意味している。
【００１３】
図１は、電力系統における例示的な電力動揺のグラフ１０を示す。水平軸１４は秒単位の時間を表し、一方で垂直軸１２は単位法（ｐｕ）における伝送線内の電力潮流を表す。曲線１８は、ダンピングコントローラがない場合の伝送線電力潮流内の電力動揺を示す。電力動揺のみがここでは図示されているが、電圧もしくは電流またはさらには発電機回転子速度のような任意の他の信号内にも動揺は存在し得ることが留意されるべきである。伝送線上の電力需要は１０秒において２ｐｕから約３ｐｕへと変化している。この遷移を受けて、曲線１８内で電力動揺が始まり、それらは徐々に大きさを増している。これらの動揺がダンピングされない場合、それぞれの電力網は不安定になる場合があり、結果として停電をもたらす場合がある。
【００１４】
曲線１６は、ＡＶＲまたはＦＡＣＴＳデバイスのようなダンピングデバイスがある場合の伝送線電力潮流内の電力動揺を示す。見て分かるように、ダンピングデバイスとともにダンピングコントローラが使用される場合、電力動揺は急速に減衰し、電力動揺は１６秒付近の新たな需要を満たすように落ち着く。１０秒付近のスパイクはダンピングコントローラパラメータの結果であり、ダンピングコントローラ利得値に依存する。フーリエ級数の原理にも基づいて、曲線１８は複数の動揺モード、または複数の異なる周波数の正弦波成分に分割することができることが分かる。正弦波信号には、１８０度位相がずれた２つの信号が加算されると、結果として信号振幅はゼロになるという特性がある。制御理論において、正弦波信号は、以下のように与えることができる固有値λに関して表すことができる。
【００１５】
【数１】
2014236665.tif 000003
式中、σはダンピング比として参照することができ、ωdは、擾乱後に系統内の動揺がどの程度減衰するかを説明する、ダンピング固有周波数として参照することができる。しかしながら、σおよびωdの正確な値を求めることは、実現可能でない場合がある。したがって、一実施形態において、動揺信号または動揺モードを最小限に抑えるようなおおよその因子σおよびωdを求める閉ループ系が採用される。
【００１６】
図２は、本発明の技法の一実施形態による、動揺をダンピングするためのシステムを示す、電力系統３０を示す。電力系統３０は、発電機３２と、伝送線３４と、負荷３６とを含む。電力系統３０は、ＡＶＲ３８またはＦＡＣＴＳデバイス４０のようなダンピングデバイスをさらに含む。ＡＶＲ３８は、ダンピングコントローラ４２からの入力に基づいて発電機３２の励起を制御し、したがって、発電機からの電力潮流を制御することによって、電力系統動揺をダンピングすることができる。他の実施形態において、発電機３２の各々は、ダンピングコントローラ４２によって制御される自動電圧調整装置（ＡＶＲ）を有する。動揺に、ＦＡＣＴＳデバイス４０は、ダンピングコントローラ４２からの入力に基づいて電力系統３０からの適当な有効電力または無効電力を注入または吸収することによって電力系統動揺をダンピングすることができる。さらに、ダンピングデバイスは、動揺をダンピングするのとは別の他の目的に使用されてもよい。たとえば、ＡＶＲは発電機出力電圧を制御するのに使用されてもよいが、電力系統安定化装置（ＰＳＳ）が使用されるときは、ダンピングデバイスの機能も果たすことになる。
【００１７】
ダンピングコントローラ４２は、発電機３２またはＦＡＣＴＳデバイス４０が伝送線３４に接続された時点で電圧または電力信号のような測定信号を受信する。ダンピングコントローラ４２は中央コントローラとして図示されているが、他の実施形態では、別個のコントローラまたはローカルコントローラがＡＶＲ３８およびＦＡＣＴＳデバイス４０に使用されてもよいことが留意されるべきである。ダンピングコントローラ４２は、入力信号から複数の異なる周波数の信号成分を抽出し、抽出された周波数成分を相殺するために適当な制御信号をＡＶＲ３８またはＦＡＣＴＳデバイス４０に提供する。一実施形態において、ＦＡＣＴＳデバイス４０およびＡＶＲ３８は、それらの個々のコントローラ（図示せず）を、無効電力補償または電圧補償のような異なる目的のために設計されてもよく、ダンピングコントローラ４２からの出力がそれらの個々のコントローラの基準信号に加えられる。したがって、個々のコントローラはその主目的に加えて、ダンピングコントローラ４２からのコマンドを受けて測定信号動揺をダンピングする役割も果たす。
【００１８】
図３は、電力動揺ダンピング用間接適応コントローラ（ＩＡＣＰＯＤ）７０のブロック図を示す。ＩＡＣＰＯＤ７０は、電力網７５の出力信号ｙ（ｔ）に基づいてダンピングデバイス７１に対する制御信号ｕ（ｔ）を生成するのに利用される。ＩＡＣＰＯＤ７０は、図１のコントローラ４２内に採用され得る。ＩＡＣＰＯＤ７０は、オンライン推定器７２と、コントローラモジュール７６のコントローラパラメータを決定するためのコントローラ設計モジュール７４とを含む。オンライン推定器７２は、電力網７５およびダンピングデバイス７１を備える電力系統内の動揺モード情報を推定し、それに基づいて、コントローラ設計モジュール７４はコントローラモジュール７６のコントローラパラメータを決定する。したがって、コントローラパラメータは、直接更新されるのではなく、系統の動態を推定することによって間接的に更新される。この結果として、ＩＡＣＰＯＤ７０の間接適応アルゴリズムがもたらされる。
【００１９】
オンライン推定器７２は、たとえば、電圧信号、電流信号、電力信号または速度信号であり得る入力信号に基づいて、ＦＡＣＴデバイスを含む電力系統の出力を推定するシステムモデルを含む。一実施形態において、システムモデルは自己回帰移動平均（ＡＲＭＡ）モデルを含んでもよい。一実施形態において、電力系統モデル出力は、以下のように表すことができる。
【００２０】
【数２】
2014236665.tif 000004
式中、ｙ（ｔ）およびｙ（ｔ−ｉ）はそれぞれサンプル時刻ｔおよび（ｔ−ｉ）における系統モデルの出力信号であり、ｖ（ｔ−ｋ−ｉ）は時刻（ｔ−ｋ−ｉ）におけるモデルへの入力信号であり、ｅ（ｔ）はガウス分布によるゼロ平均ランダムノイズであり、ａiおよびｂiは自己回帰（ＡＲ）係数であり、ｎaおよびｎbは、それぞれ電力系統モデル伝達関数の分子および分母多項式の次数である。出力信号ｙ（ｔ）は、電力系統動揺の様々な電気機械的モードを含む。上記の系統モデル式は時間領域およびｚ領域にあるものであり、式は以下のように表すことができることが留意されるべきである。
【００２１】
【数３】
2014236665.tif 000005
式中、
【００２２】
【数４】
2014236665.tif 000006
および
【００２３】
【数５】
2014236665.tif 000007
は、Ｂ（ｚ）／Ａ（ｚ）として、ｚ領域における電力系統モデルの伝達関数を表す。その後、電力系統モデルからの個々の動揺モードまたは関係する極を、式Ａ（ｚ）＝０の根を求めることによって抽出することができる。電力系統モデルは非常に高次のモデルであり得る、すなわち、電力系統モデル内のｎaの値および極の数は非常に高くなり得ることが留意されるべきである。しかしながら、目的は、約１〜約３Ｈｚの範囲内の小さい信号動揺を判定することであるため、一実施形態においては、３次電力系統モデル（すなわち、ｎa＝３）のみが利用され得る。
【００２４】
概して、すべてのサンプルにおいて、系統モデルの予測出力
【００２５】
【数６】
2014236665.tif 000008
が求められ、これは一実施形態において、以下のように与えられる。
【００２６】
【数７】
2014236665.tif 000009
式中、Ｘ（ｔ）は過去の入力および出力サンプルを含む回帰変数であり、すなわち、Ｘ（ｔ）＝［−ｙ（ｔ−１），．．．−ｙ（ｔ−ｎa），ｕ（ｔ−１），．．．ｕ（ｔ−ｎb）］Tであり、
【００２７】
【数８】
2014236665.tif 000010
は、ＡＲＭＡ係数または系統パラメータを含む従前のサンプルにおける、すなわち、時刻（ｔ−１）におけるパラメータベクトルであり、すなわち、任意の所与の時刻、この場合は（ｔ−１）における
【００２８】
【数９】
2014236665.tif 000011
である。パラメータベクトル
【００２９】
【数１０】
2014236665.tif 000012
はすべてのサンプルにおいて更新され、以下によって求められる。
【００３０】
【数１１】
2014236665.tif 000013
式中、ε（ｔ）は以下によって与えられる予測誤差であり、
【００３１】
【数１２】
2014236665.tif 000014
Ｋ（ｔ）は以下によって与えられる利得ベクトルである。
【００３２】
【数１３】
2014236665.tif 000015
上記式（７）において、λは忘却因子であり、Ｐは共分散行列であり、これらはｔに等しいサンプル時刻において以下のように与えられる。
【００３３】
【数１４】
2014236665.tif 000016
【００３４】
【数１５】
2014236665.tif 000017
一実施形態において、Σ0は０．８に等しい値を有する定数である。したがって、すべてのサンプルにおいて、系統モデルは、予測出力
【００３５】
【数１６】
2014236665.tif 000018
を、回帰変数Ｘ（ｔ）およびパラメータベクトル
【００３６】
【数１７】
2014236665.tif 000019
における最新の値に基づいて生成し、ならびに予測出力
【００３７】
【数１８】
2014236665.tif 000020
に基づいて、対象の領域間動揺モードが検出される。一実施形態において、領域間動揺モードは、０．１Ｈｚ〜１．０Ｈｚに及び得、ローカルモード動揺モードは１．０Ｈｚ〜３．０Ｈｚに及び得る。
【００３８】
予測出力
【００３９】
【数１９】
2014236665.tif 000021
からの対象の動揺モードの識別が適当であるかは、サンプリング周波数の選択によって決まることが留意されるべきである。サンプリング周波数のサンプリング時間は、２０ｍｓから１００ｍｓまでで変動し得る。本発明の技法の一実施形態において、８０ｍｓのサンプリング時間が良好な結果を与えた。
【００４０】
図３に戻って参照して、オンライン推定器７２が対象の領域間動揺モードを判定すると、コントローラ７６がこれらの領域間動揺モードをダンピングするのに適当な制御信号ｕ（ｔ）を提供する。一実施形態において、コントローラ７６は、適応コントローラを含んでもよく、コントローラ設計モジュール７４は、コントローラ７６に対するコントローラ係数を計算するために極シフト制御アルゴリズムを利用する。一実施形態において、フィードバック制御ループは以下の形態を有する。
【００４１】
【数２０】
2014236665.tif 000022
式中、
【００４２】
【数２１】
2014236665.tif 000023
かつ
【００４３】
【数２２】
2014236665.tif 000024
である。一実施形態において、制御多項式ｎgおよびｎfはｎg＝ｎb−１およびｎf＝ｎa−１として与えられ、式中、ｎaおよびｎbは前述したような系統多項式であり、ｇiおよびｆiは求める必要がある制御パラメータである。概して、コントローラに関して根底にある設計上の問題は、系統の開ループ極（すなわち、式２）を、極ゼロプロットにおいて単位円に向かって、極シフト因子αの分だけ半径方向にシフトさせ、それによって、閉ループ特性式が以下の形をとるようにすることである。
【００４４】
【数２３】
2014236665.tif 000025
コントローラパラメータは、コントローラ設計モジュール７４によって式１０の等式に基づいて導出される。たとえば、Ｄを制御パラメータｇiおよびｆiの行列とし、すなわち、
【００４５】
【数２４】
2014236665.tif 000026
とし、このとき、Ｄは、極シフト因子αの値に基づいて上記等式を解くことによって求めることができる。このとき、対象の領域間動揺モードを補償することになる制御信号ｕ（ｔ）は以下のように表すことができる。
【００４６】
【数２５】
2014236665.tif 000027
式中、ζT（ｔ）＝［−ｕ（ｔ−１），．．．，−ｕ（ｔ−ｎf），−ｙ（ｔ），．．．，−ｙ（ｔ−ｎg）］Tである。一実施形態において、最小分散（ＭＶ）レギュレータの原理に基づく最適化関数が、極シフト因子αの最適値を求めるのに使用される。この方法において、次のサンプルにおける系統出力は、以下の式から予測される。
【００４７】
【数２６】
2014236665.tif 000028
式中、
【００４８】
【数２７】
2014236665.tif 000029
である。したがって、最適化問題は
【００４９】
【数２８】
2014236665.tif 000030
になり、これは、制約
【００５０】
【数２９】
2014236665.tif 000031
およびｕmin＜ｕ（ｔ，α）＜ｕmaxを受け、
式中、上述したように
【００５１】
【数３０】
2014236665.tif 000032
は次のサンプリング時点における予測出力であり、ｙr（ｔ＋１）は所望される出力である。Ｊ（ｔ＋１，α）は最適化関数であり、ΛはＡ（ｚ-1）の最大根の絶対値であり、σは推定パラメータの不正確さを考慮するための安全因子であり、ｕminおよびｕmaxはそれぞれダンピングデバイスの最小限度および最大限度である。制約は、閉ループ系の安定性を保証するために利用される。
【００５２】
したがって、コントローラ設計ブロック７４によって決定されるベクトルＤ内の制御パラメータの値に基づいて、コントローラ７６は、適当なダンピング信号を生成し、それゆえ動揺をダンピングするためにダンピングデバイスに提供される制御信号を生成する。一実施形態において、コントローラ設計ブロック７４は、オンライン推定器７２と比較してより短いサンプリング間隔で入力／出力データをサンプリングし、ベクトルζ（ｔ）にスタッキングする。たとえば、コントローラ設計ブロック７４およびコントローラ７６のサンプリング時間は２０ｍｓであるように設計され、それによって、コントローラ７６が、システムに関するより最近の情報を用いて制御入力を生成することが可能になり、一方で、８０ｍｓの間隔において利用可能である次のセットの最新パラメータまでｕ（ｔ）を生成するのに、推定器７２によって識別されるものと同じセットのモデルパラメータが使用される。
【００５３】
図４は、本技法の一実施形態による、電力系統動揺をダンピングするためのダンピングコントローラ１００のブロック図を示す。ダンピングコントローラ１００は、電力網１０４内の電力動揺をダンピングするために電力網１０４内にダンピング信号を注入するダンピングデバイス１０２によって利用される。ダンピングコントローラ１００はさらに、電力網１０４内の様々な電力動揺モードを判定し、その電力動揺モードをダンピングするために、ダンピングデバイス１０２にダンピング制御信号を提供する。
【００５４】
ダンピングコントローラ１００は、複数のフィードバック信号ｙ1（ｔ），ｙ2（ｔ），．．．，ｙm（ｔ）を受信し、それらの複数のフィードバック信号の各々のための複数の適応コントローラまたはＩＡＣＰＯＤ１０８を含む。複数のフィードバック信号は、ローカル電力系統測定信号、遠隔電力系統測定信号またはそれらの組合せであり得る。ＩＡＣＰＯＤ１０８の各々は、図３のＩＡＣＰＯＤ７０と同様の構造を有する。しかしながら、ＩＡＣＰＯＤ７０（図３）は電力網内のすべての動揺モードを判定するのに電力網７５からの単一のフィードバック入力を利用し、すべてのそれらの動揺モードを補償するよう試みる単一の制御信号を生成する。逆に、図４内のＩＡＣＰＯＤ１０８の各々は、外側閉ループ経路を形成し、適当なフィードバック信号から個々の動揺モードを判定する。一実施形態において、フィードバック信号選択は、フィードバック信号内に存在する動揺モードの優勢性に基づいて行われる。一実施形態において、残差振幅−位相角法が、適当なフィードバック信号を選択するためにオフラインで使用され得る。ＩＡＣＰＯＤ１０８はさらに、個々の動揺モードに関係するその内側ループ経路の開ループ極を閉ループ位置にシフトさせることによって、その特定の動揺モードを補償するために適応制御信号を提供する。言い換えれば、図４のダンピングコントローラ１００は、複数の単入力単出力（マルチＳＩＳＯ）ＩＡＣＰＯＤを含む。ダンピングコントローラ１０８内で使用されるＩＡＣＰＯＤ１０８の数は、補償する必要がある動揺モードの数によって決まる。
【００５５】
ダンピングコントローラ１００において、各ＩＡＣＰＯＤ１０８は最初に電力網１０４およびダンピングデバイス１０２を備える電力系統の開ループ極を判定し、次に、それを所望される閉ループ位置にシフトさせる。一実施形態において、制御信号ｕ（ｍ−１）を生成するために、電力網１０４からの少なくとも１つのフィードバック信号ｙ（ｔ）、および、ガウス白色雑音１０７と重ね合わされるダンピングコントローラ１００からの少なくとも１つの制御信号ｕm（ｔ）に基づいてダンピング制御信号を提供する３次系統モデルが各ＩＡＣＰＯＤ１０８内で使用され、所望されるダンピング比を１つずつ達成する。ＩＡＣＰＯＤ１０８を有するすべての外側ループが、従前のＩＡＣＰＯＤによって既にシフトされた、ダンピングが不十分な１つの極を用いて開ループ系を識別する。言い換えれば、１つのＩＡＣＰＯＤ１０８を有するすべてのさらなる外側ループが、ダンピングが不十分なもう１つのモードを識別かつシフトし、したがって、複数のモードがダンピングコントローラ１００によってともにダンピングされる。一実施形態において、ＩＡＣＰＯＤ１０８によって生成されるダンピング制御信号ｕ1（ｔ），ｕ2（ｔ），．．．，ｕm（ｔ）は、動揺をダンピングするために同時に制御動作を行うことが所望されない場合における個々の制御動作を提供するために互いに対して時間サンプルの分だけ時間遅延されている。一実施形態において、複数の遅延ブロック１１０が、ダンピング制御信号を遅延させるのに利用される。一実施形態において、ダンピング制御信号を遅延させるために含まれる時間遅延は、コントローラのサンプリング間隔に等しい。最終的に、ダンピングデバイス１０２に提供されるダンピング制御信号ｕ（ｔ）は、すべての遅延された制御動作ｕ1（ｔ），ｕ2（ｔ），．．．，ｕm（ｔ）およびガウス白色雑音１０７を加算したものである。
【００５６】
図５は、本技法の一実施形態による、電力系統動揺をダンピングする方法２００を示す。方法２００は、ステップ２０２において複数の電力系統位置から複数の電力系統測定信号を得ることを含む。複数の電力系統測定信号は、ローカルもしくは遠隔、またはそれらの組合せであり得る。ステップ２０４において、方法２００は、電力系統動揺における複数の動揺モードを補償するためのダンピング制御信号を生成することを含む。さらに、ダンピング制御信号を生成することは、電力系統動揺内の複数の動揺モードに関する電力系統測定信号の各々から個々の動揺モードを抽出することと、個々の動揺モードに関係する開ループ極を閉ループ位置にシフトさせるための複数の適応制御信号を生成することとを含む。最後に、ステップ２０６において、方法２００は、ダンピング制御信号に基づいて電力系統網内にダンピング信号を注入することを含む。
【００５７】
本発明の特定の特徴のみを本明細書に例示および説明したが、多くの変更および変形が当業者には想起されよう。それゆえ、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の精神に入るようなすべてのそのような変更および変形を包含するように意図されていることは理解されたい。
【符号の説明】
【００５８】
１０  電力系統における例示的な電力動揺のグラフ描画
１２  垂直軸
１４  水平軸
１６  ダンピングコントローラがある場合の伝送線電力潮流における電力動揺
１８  ダンピングコントローラがない場合の伝送線電力潮流における電力動揺
３０  動揺をダンピングするシステムを示す電力系統
３２  発電機
３４  伝送線
３６  負荷
３８  自動電圧調整装置（ＡＶＲ）
４０  ＦＡＣＴＳデバイス
４２  コントローラ
７０  電力動揺ダンピング用間接適応コントローラ（ＩＡＣＰＯＤ）
７１  ダンピングデバイス
７２  オンライン推定器
７４  コントローラ設計モジュール
７５  電力網
７６  コントローラ
１００  ダンピングコントローラ
１０２  ダンピングデバイス
１０４  電力網
１０７  ガウス白色雑音
１０８  ＩＡＣＰＯＤ
１１０  遅延ブロック
２００  電力系統動揺をダンピングするための方法を示す流れ図
２０２〜２０６  方法ステップ
【図１】
2014236665.tif 000033
【図２】
2014236665.tif 000034
【図３】
2014236665.tif 000035
【図４】
2014236665.tif 000036
【図５】
2014236665.tif 000037