(57)【要約】【課題】  他の電力系統との連系点における有効電力潮流や周波数の情報を用いて電源脱落検出及び電源脱落量算出が可能な電源脱落検出装置及び電源脱落量算出装置を得る。【解決手段】  自己の電力系統と他の電力系統との連系点において流出入する有効電力潮流Ｐｉを計測し、情報伝送手段４を介して情報蓄積手段１１に収集する。有効電力潮流加算手段１２が、収集された有効電力潮流（Ｐｉ）を基に、他社系統と自社系統との間を流出入する有効電力潮流の和ＰＴ＝ΣＰｉを算出する。差分算出手段１４が、算出された最新の有効電力潮流の和ＰＴ（ｔ）と、一定時間（△ｔ）前に算出した有効電力潮流の和ＰＴ（ｔ−△ｔ）との差分ＤＰを算出する。電源脱落判定手段１６が、有効電力潮流の和の差分ＤＰと所定の閾値ＤＰ＿ｌｉｍｉｔとを比較し、差分ＤＰが上記所定の閾値以上のとき電源脱落の有りと判定することにより自己の電力系統内の電源脱落を検出する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自己の電力系統と他の電力系統との連系点を通過する有効電力潮流に基づいて上記自己の電力系統内における電源脱落の有無を判定する電源脱落検出装置。
【請求項２】
上記連系点を通過する有効電力潮流の和を算出する有効電力潮流加算手段と、上記有効電力潮流の和の所定時間当たりの変化量が所定値以上のとき上記自己の電力系統内に電源脱落が生じたと判定する差分ベース電源脱落判定手段とを備えたものであることを特徴とする請求項１に記載の電源脱落検出装置。
【請求項３】
上記連系点を通過する有効電力潮流の和を算出する有効電力潮流加算手段と上記連系点における周波数の時間微分値を求める周波数時間微分値算出手段とを有し上記有効電力潮流の和と上記周波数の時間微分値とに基づいて上記自己の電力系統内における需給アンバランス量を算出する需給アンバランス量算出手段と、上記需給アンバランス量が所定値以上のとき上記自己の電力系統内に電源脱落が生じたと判定する需給アンバランス量ベース電源脱落判定手段とを備えたものであることを特徴とする請求項１に記載の電源脱落検出装置。
【請求項４】
上記周波数時間微分値算出手段は、上記周波数の近似式を時間関数として求め上記近似式により求めた周波数について時間微分値を求めるものであることを特徴とする請求項３に記載の電源脱落検出装置。
【請求項５】
自己の電力系統と他の電力系統との連系点を通過する有効電力潮流の和を算出する有効電力潮流加算手段と上記連系点における周波数の時間微分値を求める周波数時間微分値算出手段とを有し上記有効電力潮流の和と上記周波数の時間微分値とに基づいて上記自己の電力系統内における需給アンバランス量を算出する需給アンバランス量算出手段と、上記需給アンバランス量に基づいて上記自己の電力系統内に発生した電源脱落量を求める電源脱落量算出手段とを備えた電源脱落量算出装置。
【請求項６】
上記周波数時間微分値算出手段は、上記周波数の近似式を時間関数として求め上記近似式により求めた周波数について時間微分値を求めるものであることを特徴とする請求項５に記載の電源脱落量算出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば電力系統の安定度を維持する系統安定化装置に用いられる電源脱落検出装置及び電源脱落量算出装置に係わり、特に比較的少ない情報に基づき動作可能な電源脱落検出装置及び電源脱落量算出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電源脱落検出や電源脱落量算出は、発電所近傍もしくは発電所と基幹系統とを結ぶ電源線に何らかの計測端末を設置し、電源脱落発生前の有効電力潮流を把握しておくとともに、電源脱落発生時には、電源脱落の事象そのものを捉えて検出し、事前と事後の有効電力潮流の差を電源脱落量として算出する方法が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２３４９０４号公報（第３頁右欄第２６〜第２７行目、同第４６行目〜第４９行目、第４頁第（２）式及び図１）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電源脱落検出は、上述のように電源脱落が生じうる箇所にあらかじめ何らかの計測端末を設置し、この情報に基づき判断を実施していた。この方法は確実に検出が行える反面、電源脱落を検出すべき全ての箇所に計測端末を備える必要があり、システムが大規模化するという欠点があった。また、状況変化により電源脱落を検出すべき箇所は変化する可能性があるが、その度に計測端末の新設や撤去を行う必要があり、システム維持に手間がかかるという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、比較的少ない情報量に基づいて、具体的には他の電力系統との連系点における有効電力潮流や周波数の情報に基づいて、電源脱落検出及び電源脱落量算出が可能な電源脱落検出装置及び電源脱落量算出装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る電源脱落検出装置においては、自己の電力系統と他の電力系統との連系点を通過する有効電力潮流に基づいて自己の電力系統内における電源脱落の有無を判定するものである。
【０００６】
また、この発明に係る電源脱落量算出装置においては、自己の電力系統と他の電力系統との連系点を通過する有効電力潮流の和を算出する有効電力潮流加算手段と連系点における周波数の時間微分値を求める周波数時間微分値算出手段とを有し有効電力潮流の和と周波数の時間微分値とに基づいて自己の電力系統内における需給アンバランス量を算出する需給アンバランス量算出手段と、需給アンバランス量に基づいて自己の電力系統内に発生した電源脱落量を求める電源脱落量算出手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の電源脱落検出装置においては、自己の電力系統と他の電力系統との連系点を通過する有効電力潮流に基づいて自己の電力系統内における電源脱落の有無を判定するものであるので、他の電力系統との連系点における有効電力潮流の情報を用いて、容易に電源脱落を検出することができる。
【０００８】
また、この発明の電源脱落量算出装置においては、自己の電力系統と他の電力系統との連系点を通過する有効電力潮流の和を算出する有効電力潮流加算手段と連系点における周波数の時間微分値を求める周波数時間微分値算出手段とを有し有効電力潮流の和と周波数の時間微分値とに基づいて自己の電力系統内における需給アンバランス量を算出する需給アンバランス量算出手段と、需給アンバランス量に基づいて自己の電力系統内に発生した電源脱落量を求める電源脱落量算出手段とを備えたので、他の電力系統との連系点における電気的量の情報を用いて、容易に電源脱落量を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１〜図３は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は全体系統を示す系統図、図２は電源脱落検出装置の構成を示す構成図、図３は電源脱落検出装置の動作を示すフローチャートである。図１において、電源脱落検出装置１０が自社系統１００内に設けられている。自社系統１００は発電機１１１や送電線１２１を有し、同様に図示しない発電機や送電線を有する他社系統２００，３００と連系点Ｇ１〜Ｇ４を介して接続された連系線４０１〜４０４にて連系されている。
【００１０】
自社系統１００内には、図２に示すように、連系点Ｇ１〜Ｇ４を通過する有効電力を計測する電力計測手段２と、計測した情報を伝送するための情報伝送手段４と、電源脱落検出装置１０とが設けられている。電源脱落検出装置１０は、伝送された情報を蓄積する情報蓄積手段１１と、蓄積した情報を基に有効電力潮流の和を算出する有効電力潮流加算手段１２と、有効電力潮流の和の差分を算出する差分算出手段１４と、電源脱落の有無を判定する差分ベース電源脱落判定手段としての電源脱落判定手段１６とを備えている。なお、装置としては、例えば電源脱落検出装置１０の機能を通常用いられている系統安定化システムの中央装置に持たせる。
【００１１】
次に、図３のフローチャートに従って動作を説明する。
ステップＳ１１では、連系線４０１〜４０４において、自社系統と他社系統との間で出入する有効電力潮流（Ｐｉ、但しｉは各連系点を意味する）を電力計測手段２にて計測し、計測値を情報伝送手段４を介して情報蓄積手段１１に収集し蓄積する。有効電力の計測は、例えば連系点が４カ所ある場合、図１に示す通り連系点Ｇｌ〜Ｇ４にて計測することになる。
ステップＳ１２では、有効電力潮流加算手段１２が、収集された有効電力潮流（Ｐｉ）を基に、自社系統と他社系統との間を流出入する有効電力潮流の和ＰＴを、次の（１）式により算出する。
ＰＴ＝ΣＰｉ                                                    （１）
この値は、計測時間毎に蓄積する。
【００１２】
ステップＳ１３では、差分算出手段１４が、ステップＳ１２において算出された最新の有効電力潮流の和ＰＴ（ｔ）と、一定時間（△ｔ）前に算出した有効電力潮流の和ＰＴ（ｔ−△ｔ）との差分ＤＰを、次の（２）式により算出する。
ＤＰ＝ＰＴ（ｔ）−ＰＴ（ｔ一△ｔ）                              （２）
ステップＳ１４では、電源脱落判定手段１６が、ステップＳ１３で算出した有効電力潮流の和の差分ＤＰと所定の閾値ＤＰ＿ｌｉｍｉｔを比較する。そして、次の（３）式に従って、差分ＤＰが所定の閾値ＤＰ＿ｌｉｍｉｔ以上のときステップＳ１５へ進み、電源脱落の有りと判定して処理を終了する。
ＤＰ≧ＤＰ＿ｌｉｍｉｔ    ：電源脱落あり
ＤＰ＜ＤＰ＿ｌｉｍｉｔ    ：電源脱落なし                        （３）
ステップＳ１４において差分ＤＰが所定値未満と判定された場合は電源脱落なしと判定し、ステップＳ１１に戻る。
なお、計測誤差の影響を軽減するため、上記のステップＳ１４における差分ＤＰが所定値以上との判定が一定回数連続した場合に初めてステップＳ１５に進むようにしてもよい。
【００１３】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、電源脱落が発生しうる箇所の全てに電力計測手段を備えなくても、他の電力系統との連系点における有効電力潮流の情報を用いることで、容易に電源脱落を検出することが可能となる。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態１では、電源脱落発生の判定に流入有効電力の和ＰＴの差分（変化幅）ＤＰ（上記（２）式参照）を用いている。この変化幅ＤＰの値は電源脱落発生時には確実に増加するが、一定の時間遅れが存在する。このため、電源脱落の程度、あるいは閾値の設定によっては、検出タイミングが遅れる可能性がある。そこで、この実施の形態２では、他の電気的量の情報も併せて演算を実施し、自社系統の需給アンバランス量を算出することにより、検出の高速化、高精度化を図るものである。図４、図５は、この発明の実施の形態２を示すものであり、図４は電源脱落検出装置の構成を示す構成図、図５は電源脱落検出装置の動作を示すフローチャートである。
【００１５】
図４において、周波数計測手段６が設けられ、情報伝送手段４を介して連系点Ｇ１〜Ｇ４における周波数情報が電源脱落検出装置２０へ送られる。電源脱落検出装置２０は、周波数時間微分値算出手段２１、需給アンバランス量算出手段２４、需給アンバランス量ベース電源脱落判定手段としての電源脱落判定手段２６を有する。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００１６】
次に、図５のフローチャートに従って動作を説明する。
ステップＳ２１では、連系点Ｇ１〜Ｇ４を他社系統側と自社系統側との間で出入りする有効電力潮流Ｐｉの計測値及び各地点の周波数Ｆｉの計測値を、電力計測手段２及び周波数計測手段６にて収集し、情報蓄積手段１１に収集、蓄積する。
【００１７】
ステップＳ２２では、有効電力潮流加算手段１２が、収集された有効電力潮流（Ｐｉ）を基に、自社系統と他社系統との間を流出入する有効電力潮流の和ＰＴを、次の（４）式により算出する。
ＰＴ＝ΣＰｉ                                                  （４）
また、ステップＳ２３において、周波数時間微分値算出手段２１が、収集された周波数（Ｆｉ）の値を基に、演算に用いる周波数Ｆを次の（５）式により算出する。
Ｆ＝（ΣＦｉ）／ｎ                                              （５）
但し、ｎ：計測周波数点数
なお、周波数Ｆについては、有効電力潮流の和ＰＴと時間が揃うならば、別途自社系統内で計測、算出した値を用いてもよい。
次に、周波数Ｆを時間について微分して、周波数時間微分値ｄＦ（ｔ）／ｄｔを求める。
【００１８】
ステップＳ２４では、需給アンバランス量算出手段２４が、ステップＳ２２，Ｓ２３にて算出した有効電力潮流の和ＰＴ、周波数時間微分値ｄＦ（ｔ）／ｄｔの値を基に、需給アンバランス量△Ｐを次の（６）式により算出する。
△Ｐ＝△ＰＴ（ｔ）−（Ｍ／Ｆ０）・ｄＦ（ｔ）／ｄｔ
△ＰＴ（ｔ）＝ＰＴ（ｔ）−ＰＴ０                                （６）
但し、
Ｍ    ：慣性定数（ｓ）
ＰＴ０：電源脱落発生前の他社系統と自社系統との間で流出入する有効電力潮流の和
Ｆ０  ：基準周波数（Ｈｚ）
Ｆ    ：計測周波数（Ｈｚ）
ここで、慣性定数Ｍの値は、別途オンラインで設定するものとする。このようにして算出される需給アンバランス量△Ｐは、電源脱落発生と同時に大きく変化することから、高速な検出が期待できる。
【００１９】
ステップＳ２５では、電源脱落判定手段２６が、ステップＳ２４で算出したアンバランス量△Ｐと閾値△Ｐ＿ｌｉｍｉとを比較する。そして、次の（７）式に従いアンバランス量△Ｐが閾値△Ｐ＿ｌｉｍｉｔ以上のとき、ステップＳ２６へ進み、電源脱落有りと判定し、処理を終了する。
△Ｐ≧△Ｐ＿ｌｉｍｉｔ    ：電源脱落あり
△Ｐ＜△Ｐ＿ｌｉｍｉｔ    ：電源脱落なし                        （７）
ステップＳ２５において、アンバランス量△Ｐが閾値△Ｐ＿ｌｉｍｉｔ未満と判定された場合は、電源脱落なしとしてステップＳ２１に戻る。
【００２０】
なお、計測誤差の影響を回避するため、（６）式で得られた△Ｐの値を数回分平均した上で判定に用いてもよい。また、ステップＳ２５における需給アンバランス量△Ｐが所定値以上との判定が一定回数継続した場合に初めてステップＳ２６に進むようにしてもよい。
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、より高速に電源脱落の検出が可能となる。
【００２１】
実施の形態３．
上記実施の形態２は、上述した（６）式にて算出した需給アンバランス量△Ｐにより電源脱落の判定を行っている。この値は、電源脱落時点では電源脱落量に近い値であると考えられる。そこで、この実施の形態３では、収集した連系点における有効電力潮流の和及び周波数情報を基に、電源脱落量を求める。図６、図７は、この発明の実施の形態３を示すものであり、図６は電源脱落量算出装置の構成を示す構成図、図７は電源脱落量算出装置の動作を示すフローチャートである。
図６において、電源脱落量算出装置３０は、電源脱落量算出手段３８を有する。その他の構成については、図４に示した実施の形態２と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２２】
動作の説明に先立ち、電源脱落量の算出方法について説明する。
電源脱落量の算出のために、まず需給アンバランス量△Ｐを求める。需給アンバランス量△Ｐは、先にあげた（６）式で求めることができる。
ところで、この需給アンバランス量△Ｐは、次の（８）式で表現できる。
△Ｐ＝−（△ＰＭ−Ｐｄｒｏｐ）＋△ＰＬ＋△Ｐｌｏｓｓ            （８）
但し、
△ＰＭ      ：自社系統内発電機の機械入力増加分（電源脱落分を除く）
Ｐｄｒｏｐ  ：自社系統内での電源脱落量
△ＰＬ      ：自社系統内での負荷増分
△Ｐｌｏｓｓ：自社系統内での線路ロス増分
【００２３】
この内、△ＰＭは発電機の調速制御系動作により変化するが、一般的に調速系の動作時定数は大きいことから、電源脱落直後についてはこの値は零とみなすことができる。また、△ＰＬについては、負荷脱落や負荷変化、負荷の電圧や周波数特性に基づき変化しうるが、自社系統における負荷全体から見た場合、これら変化要因は無視できると考えられる。また、△Ｐｌｏｓｓについても、自社系統内での極端な潮流変化がない限り十分無視できる変数といえる。従って、電源脱落発生直後においては、（８）式は次の（９）式で表現できる。
△Ｐ＝Ｐｄｒｏｐ                                                （９）
すなわち、電源脱落量Ｐｄｒｏｐは電源脱落発生直後の需給アンバランス量△Ｐにほぼ等しい。
従って、電源脱落量Ｐｄｒｏｐは、次の（１０）式で求めることができる。
Ｐｄｒｏｐ＝△ＰＴ（ｔ）−（Ｍ／Ｆ０）・ｄＦ（ｔ）／ｄｔ      （１０）
【００２４】
この実施の形態における電源脱落量算出装置３０は、上記（１０）式により電源脱落量Ｐｄｒｏｐを求めるものであり、以下、図７のフローチャートに従って動作を説明する。
ステップＳ２１〜Ｓ２４は、図５のフローチャートにおける処理と同様であり、需給アンバランス量算出手段２４が、（６）式に従って需給アンバランス量△Ｐを算出する。
次に、ステップＳ３１において、電源脱落量算出手段３８が、需給アンバランス量△Ｐに基づき上記（１０）式により電源脱落量Ｐｄｒｏｐを求める。
【００２５】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、電源脱落が発生しうる箇所の全てに電力計測手段を備えなくても、他の電力系統との連系点における電気的量の情報を用いることで、すなわち比較的少ない情報量に基づいて、容易に電源脱落量を求めることが可能となる。
【００２６】
実施の形態４．
先に示した実施の形態２及び３では、その動作の過程において周波数時間微分値を用いている。一般的に計測量の微分値はノイズが重畳しやすいため、得られる結果にも影響を与える可能性がある。このため、この実施の形態４では、演算に用いる周波数の時系列データに最小二乗法等を適用して周波数を求める。図８、図９は、この発明の実施の形態４を示すものであり、図８は電源脱落検出装置の構成を示す構成図、図９は電源脱落検出装置の動作を示すフローチャートである。図８において、電源脱落検出装置４０は、周波数時間微分値計算装置４１を有する。周波数時間微分値計算装置４１は、周波数近似式算出手段４２、周波数時間微分値算出手段４３を有する。その他の構成については、図４に示した実施の形態２と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２７】
次に動作について図９のフローチャートに従って説明する。
図９において、ステップＳ２１及びステップＳ２２は、図４に示した電源脱落検出装置２０と同様である。すなわち、ステップＳ２１において、他社系統側から自社系統側に流れる有効電力潮流Ｐｉの計測値及び各地点の周波数Ｆｉの計測値を、情報蓄積手段１１に収集、蓄積する。ステップＳ２２において、収集した有効電力潮流（Ｐｉ）を基に、他社系統から自社系統に流入する有効電力潮流の和ＰＴを、有効電力潮流加算手段１２にて算出する。次に、ステップＳ４１において、周波数時間微分値計算装置４１の周波数近似式算出手段４２により次の（１１）式に示すような周波数の近似式を時間関数として求める。なお、ここでは仮に２次式の例を示しているが、必要に応じて次数を変更しても問題はない。
Ｆ（ｔ）＝ａ０＋ａ１・ｔ＋ａ２・ｔ・ｔ                          （１１）
ここに、
Ｆ（ｔ）：計測周波数
ａ０：２次近似式の定数項
ａ１：２次近似式の１次の係数
ａ２：２次近似式の２次の係数
ｔ：時間
である。
そして、ステップＳ４２において、周波数時間微分値算出手段４３が時刻ｔ１における周波数時間微分値ｄＦ（ｔ１）／ｄｔを、次の（１２）式を用いて算出する。
ｄＦ（ｔ１）／ｄｔ＝ａ１＋２・ａ２・ｔ１                        （１２）
ここに、
ｄＦ（ｔ１）／ｄｔ：ｔ１時点の周波数微分
ａ１，ａ２：１１式と同一
ｔ１：時刻
である。
ステップＳ２４において需給アンバランス量算出手段２４が上記のようにして算出した周波数時間徹分値ｄＦ（ｔ１）／ｄｔを用いて需給アンバランス量ΔＰを算出し、ステップＳ２５、ステップＳ２６において電源脱落判定手段２６が電源脱落の発生を判定する。このようにして、より精度の高い検出を行うことができる。
なお、電源脱落量を求める場合も同様であり、実施の形態３における図６に示した周波数時間微分値算出手段２１の代わりにこの実施の形態４における周波数時間微分値計算装置４１を用いれば、より精度の高い電源脱落量の算出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態１における有効電力系統を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１である電源脱落検出装置の構成を示す構成図である。
【図３】電源脱落検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２である電源脱落検出装置の構成を示す構成図である。
【図５】電源脱落検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態３である電源脱落量算出装置の構成を示す構成図である。
【図７】電源脱落量算出装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態４である電源脱落検出装置の構成を示す構成図である。
【図９】電源脱落量算出装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
２  電力計測手段、４  情報伝送手段、６  周波数計測手段、
１０  電源脱落検出装置、１１  情報蓄積手段、１２  有効電力潮流加算手段、
１４  差分算出手段、１６  電源脱落判定手段、２０  電源脱落検出装置、
２１  周波数算出手段、２４  需給アンバランス量算出手段、２６  電源脱落判定手段、
３０  電源脱落量算出装置、３８  電源脱落量算出手段、４０  電源脱落検出装置、
４１  周波数時間微分値計算装置、４２  周波数近似式算出手段、
４３  周波数計測手段、１００  自社系統、２００，３００  他社系統、
４０１〜４０４  連系線、Ｇ１〜Ｇ４  連系点。
【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】
2006333575.tif 000009
【図８】
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【図９】
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