(57)【要約】【課題】将来の電力系統の状態を推定可能な電力系統状態推定装置を提供する。【解決手段】電力系統状態推定装置１０は、電力系統における発電機の出力の有効電力、発電機の無効電力または設定電圧または力率設定、および、負荷系統の有効電力の各予測値を含む、電力系統の運用計画情報が入力される入力部１２と、負荷系統における有効電力と無効電力との関係式であるＰＱ関係式を設定する設定部１３と、運用計画情報およびＰＱ関係式から電力系統の状態を推定する状態推定部１４と、を備える。状態推定部１４は、負荷系統の有効電力とＰＱ関係式とから求めた負荷系統の無効電力を用いて電力系統の状態を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統における発電機の出力の有効電力、前記発電機の無効電力または設定電圧または力率設定、および、負荷系統の有効電力の各予測値を含む、前記電力系統の運用計画情報が入力される入力部と、
前記負荷系統における有効電力と無効電力との関係式であるＰＱ関係式を設定する設定部と、
前記運用計画情報および前記ＰＱ関係式から前記電力系統の状態を推定する状態推定部と、を備え、
前記状態推定部は、前記負荷系統の有効電力と前記ＰＱ関係式とから求めた前記負荷系統の無効電力を用いて前記電力系統の状態を推定する、
電力系統状態推定装置。
【請求項２】
前記状態推定部は、前記電力系統の状態を推定する際、前記負荷系統の有効電力の推定値と無効電力の推定値との関係と、前記ＰＱ関係式との乖離量が小さいほど、推定された前記電力系統の状態が尤もらしいと判断する、
請求項１記載の電力系統状態推定装置。
【請求項３】
前記運用計画情報は、前記負荷系統内の負荷の接続変更を示す負荷系統接続変更情報をさらに含み、
前記負荷系統接続変更情報に基づいて前記ＰＱ関係式を修正する第１のＰＱ関係式修正部をさらに備える、
請求項１または請求項２に記載の電力系統状態推定装置。
【請求項４】
前記運用計画情報は、前記負荷系統内の出力変動発電設備の出力予測値をさらに含み、
前記出力変動発電設備の出力予測値に基づいて前記ＰＱ関係式を修正する第２のＰＱ関係式修正部をさらに備える、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電力系統状態推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の状態を推定する電力系統状態推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力系統は、送電設備の送電電力の許容範囲や電圧の許容範囲などの制約を満たしながら運用する必要がある。そのため、電力系統の運用では、必要な時間帯に必要な機器を制御しなければならない。しかし、制御対象となる機器は、保守点検のための定期検査が行われるため、常に全ての機器が制御可能であるとは限らない。よって、各機器の定期検査のスケジュールや、各機器を制御可能な状態に維持する時間帯を決定する上で、電力系統の将来の状態を予測できることが望ましい。
【０００３】
電力系統の将来の状態を予測する技術としては、例えば、発電計画を作成するために将来の総需要（有効電力）を予測する技術や、太陽光や風力などの自然エネルギー由来の電力を出力する発電設備の発電量（有効電力）を予測する技術が開発されている。
【０００４】
また、電力系統で計測された電気量（有効電力、無効電力、電圧など（計測誤差や時刻のずれを含む））を用いて、現在または過去の電力系統の状態を推定する状態推定技術が知られている。例えば、特許文献１では、各種の電気量の計測データを基に、現在の電力系統の状態を推定する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、各種の電力量の過去の実績データを用いて、将来の潮流状態を予測する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１５０２４号公報
【特許文献２】特開２００８−２７１７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電力系統の有効電力の状態に関しては、負荷予測、太陽光／風力発電の出力予測など、各種の予測技術が確立されている。しかし、電圧の予測技術や、電圧への影響が大きい無効電力の予測技術は未だ確立されていない。有効電力は、個々の予測結果を合成すれば全体的な予測結果を得られるため容易に予測できるのに対し、電圧は周辺の状況によって変化するものであり、電圧の個々の予測結果から全体的な予測をすることが難しいためである。また、有効電力に比べ、無効電力や電圧は、制御機器からの影響を大きく受け、さらに、周りの電力系統からの影響も受けやすいことから、無効電力や電圧を高い精度で予測する技術は確立されていなかった。
【０００８】
本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、将来の電力系統の状態を推定可能な電力系統状態推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電力系統状態推定装置は、電力系統における発電機の出力の有効電力、前記発電機の無効電力または設定電圧または力率設定、および、負荷系統の有効電力の各予測値を含む、前記電力系統の運用計画情報が入力される入力部と、前記負荷系統における有効電力と無効電力との関係式であるＰＱ関係式を設定する設定部と、前記運用計画情報および前記ＰＱ関係式から前記電力系統の状態を推定する状態推定部と、を備え、前記状態推定部は、前記負荷系統の有効電力と前記ＰＱ関係式とから求めた前記負荷系統の無効電力を用いて前記電力系統の状態を推定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電力系統状態推定装置によれば、負荷系統の無効電力を予測できるため、将来の電力系統の状態を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る電力系統状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る電力系統状態推定装置のハードウェア構成の例を示す図である。
【図３】実施の形態１に係る電力系統状態推定装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】状態推定演算に用いられるπ型等価回路を示す図である。
【図５】実施の形態２に係る電力系統状態推定装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２に係る電力系統状態推定装置の状態推定算出フローチャートである。
【図７】実施の形態３に係る電力系統状態推定装置の機能構成例を示すブロック図である。
【図８】実施の形態３に係る電力系統状態推定装置の状態推定算出フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係る電力系統状態推定装置の構成を示す機能ブロック図である。この電力系統状態推定装置１０は、推定の対象とする時間断面（対象時間断面）の電力系統内の各種電気量の予測値と、各負荷系統における有効電力と無効電力の関係式とから、対象時間断面における電力系統の状態を推定するものである。以下、負荷系統における有効電力と無効電力の関係式を「ＰＱ関係式」という。
【００１３】
図１に示すように、電力系統状態推定装置１０は、情報保管部１１、入力部１２、設定部１３、状態推定部１４および出力部１５を備えている。
【００１４】
情報保管部１１は、電力系統の状態を推定するための演算に用いられる各種の情報を記憶する記憶領域である。入力部１２は、ユーザーが電力系統状態推定装置１０に入力した電力系統の運用計画情報に基づいて、対象時間断面での電力系統の各種電気量の予測値を、「系統状態入力情報」として情報保管部１１に格納する。図１に示すように、入力部１２に入力される電力系統の運用計画情報には、各発電機の有効電力、電圧および無効電力の各予測値の情報と、各負荷系統の有効電力の各予測値の情報と、系統構成および電圧制御機器の制御内容の情報とが含まれる。
【００１５】
各発電機の有効電力および各負荷系統の有効電力の予測値は、電力系統内の各発電機の運用計画を策定する際に用いられる情報であり、それらの予測技術は既に開発されている。具体的には、各負荷系統の有効電力を予測して、その負荷の合計値を賄うために必要な発電量を、各発電機に経済的に配分することによって、各発電機の有効電力の予測値が求められる。また、各発電機の電圧および無効電力は、各発電機の制御方式に関わるものであり、事前に計画されて設定されるものであるため、それらの予測値は容易に求められる。なお、各発電機の無効電力の予測値に代えて、各発電機の設定電圧または力率設定を用いてもよい。系統構成（発電機、変圧器、送電線負荷の接続状態など）および電圧制御機器の制御内容の情報は、それぞれ電力系統の運用に関わる情報であり、事前に計画されるものであるため、これらも容易に予測できる。
【００１６】
設定部１３は、ユーザーが入力した電力系統の設備定数（送電線のインピーダンス、アドミタンスなど）の情報と、負荷系統における有効電力と無効電力の関係式であるＰＱ関係式の情報に基づいて、対象時間断面における設備定数とＰＱ関係式を、「系統状態設定情報」として、情報保管部１１に格納する。ＰＱ関係式の具体例については後述する。
【００１７】
状態推定部１４は、情報保管部１１から系統状態入力情報および系統状態設定情報を読み出し、それらの情報に基づいて、対象時間断面における電力系統の各種電気量の推定演算を行う。例えば、設定された設備定数を用いて計算した状態方程式の解と、入力された各種電気量の予測値との乖離が最小化されるように、対象時間断面における尤もらしい各種電気量を算出する。また、状態推定部１４による各種電気量の算出結果は、「電力系統状態推定結果」として、情報保管部１１に格納される。出力部１５は、情報保管部１１に格納された電力系統状態推定結果を出力する。
【００１８】
図２は、電力系統状態推定装置１０のハードウェア構成の例を示す図である。図２に示すように、電力系統状態推定装置１０は、二次記憶装置２、主記憶装置３およびＣＰＵ（Central Processing Unit）４などのハードウェアにより構成され、電力系統状態推定装置１０には入力装置１および出力装置５が接続される。
【００１９】
すなわち、図１の電力系統状態推定装置１０における情報保管部１１の機能ブロックは、二次記憶装置２または主記憶装置３により実現される。また、入力部１２、設定部１３、状態推定部１４および出力部１５の各機能ブロックは、ＣＰＵ４が二次記憶装置２または主記憶装置３に格納されたプログラムを実行することによって実現される。また、主記憶装置３にはＣＰＵ４による演算に使用されるデータが格納される。
【００２０】
入力装置１は、例えばマウス、キーボード等であり、図１の入力部１２、設定部１３に各種の情報を入力する機能を有する。入力装置１は、予め用意された電子ファイル（例えば、ＣＳＶ形式のデータファイル）からデータや情報を読み込む読み取り装置であってもよい。また、出力装置５は、例えば表示装置やプリンタ等であり、出力部１５が出力する電力系統状態推定結果をユーザーに提示する機能を有する。出力装置５は、他の機器へと電力系統状態推定結果を送信する送信装置であってもよい。
【００２１】
次に、状態推定部１４が行う電力系統の状態推定演算について説明する。状態推定演算とは、電力系統内の全母線の電圧とその位相角を推定することである。これは、全母線の電圧とその位相角が分かれば、各送電線のアドミタンス等から全系統の状態が一意に決定されるからである。
【００２２】
まず、負荷系統のＰＱ関係式について説明する。負荷系統のＰＱ関係式の表現方法としては、一次方程式を用いる方法、三角関数を用いる方法、二次式、三次式などを用いた多項式で表現する方法などがある。本実施の形態では、各負荷系統のＰＱ関係式として、一次方程式で表現したものを用いる。すなわち、各負荷系統のＰＱ関係式は式（１）のように表される。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
式（１）において、Ｐｉは負荷系統ｉの有効電力、Ｑｉは負荷系統ｉの無効電力、ａｉおよびｂｉはそれぞれ負荷系統ｉの特徴を示す係数である。ａｉは有効電力と無効電力の傾きを表しており、力率のような特徴量である。また、ｂｉは無効電力の切片を表しており、負荷系統の対地静電容量や無効電力制御機器の制御量などの特徴量である。ａｉおよびｂｉの値としては、曜日や時間帯などに応じて異なる値が設定されてもよい。ａｉおよびｂｉは、負荷の特徴、送電線などの設備情報、無効電力制御機器の運転情報、過去実績などから設定することが可能である。
【００２５】
ＰＱ関係式を用いることで、入力部１２に入力された負荷系統ｉの有効電力Ｐｉから、負荷系統ｉの無効電力Ｑｉを求めることができる。よって、状態推定部１４は、予測が困難な負荷系統ｉの無効電力が入力部１２に入力されていなくても、負荷系統ｉのＰＱ関係式からその無効電力を計算でき、それによって状態推定演算が可能となる。
【００２６】
ここで、入力される電気量は、各系統の母線の電圧Ｖｉ、発電機および負荷の有効電力Ｐｉおよび無効電力Ｑｉであるため、これらを前提とすると入力値ベクトルｚｓは式（２）のように表される。
【００２７】
【数２】
2018152935.tif 000004
【００２８】
式（２）において、Ｖｓは母線電圧ベクトル（入力値）、Ｐｓは母線有効電力ベクトル（入力値）、Ｑｓは母線無効電力ベクトル（入力値）、ＬＰｓは線路有効電力潮流ベクトル（計算値、初期入力は０）、ＬＱｓは線路無効電力潮流ベクトル（計算値、初期入力は０）である。
【００２９】
状態推定演算では、これらの数値を用いて状態量ｘ（母線電圧Ｖｉ、母線電圧位相角θｉ）を求めることになる。状態量ｘの推定値ｘｅは式（３）のように表される。
【００３０】
【数３】
2018152935.tif 000005
【００３１】
式（３）において、Ｖｅは母線電圧ベクトル（推定値）、θｅは母線電圧位相ベクトル（推定値）である。
【００３２】
送電線を、図４に示すπ型等価回路として見立てると、各入力値の計算値ベクトルｚ（ｘ）の各要素は、以下の式（４）〜（８）ように計算できる。
【００３３】
【数４】
2018152935.tif 000006
【００３４】
【数５】
2018152935.tif 000007
【００３５】
【数６】
2018152935.tif 000008
【００３６】
【数７】
2018152935.tif 000009
【００３７】
【数８】
2018152935.tif 000010
【００３８】
なお、ＧｉｉおよびＢｉｉは、それぞれ母線アドミタンス行列の対角要素の実部および虚部であり、次の式（９）で表される。
【００３９】
【数９】
2018152935.tif 000011
【００４０】
尤もらしい電力系統状態の推定値ｘ＊は、式（１０）のような評価関数Ｊ（ｘｅ）を最小化することによって求めることができる。
【００４１】
【数１０】
2018152935.tif 000012
【００４２】
なお、Ｒ−１は、入力値ごとの重みを設定する行列である。また、ＬＰｓおよびＬＱｓは入力していないため、それらの重み０とする。
【００４３】
式（４）〜（８）より、これは非線形の問題であることが分かる。そこで本実施の形態では、状態推定部１４は、反復計算によって状態量の推定値ｘｅを求める。状態量の真値をｘｔとし、ｒ回目の計算による推定値をｘｅ（ｒ）とすると、ｘｔとｘｅ（ｒ）との関係は、誤差ベクトルΔｘｅ（ｒ）を用いて式（１１）のように表される。
【００４４】
【数１１】
2018152935.tif 000013
【００４５】
ここで、ｚ（ｘｔ）をｘｅ（ｒ）の近傍でテイラー展開すると、式（１２）が得られる。
【００４６】
【数１２】
2018152935.tif 000014
【００４７】
Ｈはヤコビ行列である。また、式（１２）を式（１０）に代入すると、式（１３）が得られる。
【００４８】
【数１３】
2018152935.tif 000015
【００４９】
これをΔｘｅ（ｒ）で微分し、その値を０とおくと、式（１４）のようになる。
【００５０】
【数１４】
2018152935.tif 000016
【００５１】
従って、式（１５）の関係が得られる。
【００５２】
【数１５】
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【００５３】
よって、ｒ＋１回目の計算による新しい推定値ベクトルｘｅ（ｒ＋１）は、式（１６）により求めることができる。
【００５４】
【数１６】
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【００５５】
状態推定部１４は、式（１５）および式（１６）を反復計算することによって、尤もらしい電力系統状態の推定値ｘ＊を求めることができる。状態推定部１４は、その尤もらしい推定値ｘ＊を、電力系統状態推定結果として情報保管部１１に記憶させる。
【００５６】
また、状態推定演算のより具体的な手法の例は、本出願人による特許出願である特開２０１５−７７０３４号公報などにも開示されている。特開２０１５−７７０３４号公報では、入力された電気量からの乖離量が最小となる電力系統状態が尤もらしいと推定される。また、必要に応じて、各種電気量のそれぞれに重みを設定し、重み付けされた各種電気量の乖離量の和が最小となる電力系統状態の推定値を、尤もらしいと推定値と判断してもよい。
【００５７】
このように、状態推定部１４は、ＰＱ関係式を用いて対象時間断面における各負荷系統の無効電力を算出することで、電力系統状態を推定することができる。ただし、上記の演算方法では、以下の問題が生じるおそれがある。
【００５８】
すなわち、上記の演算方法では、有効電力については、有効電力の入力値に近い数値が有効電力の推定値として算出される。つまり、有効電力の推定値が入力値から乖離すると評価関数の値が悪くなる。しかし、無効電力については、“有効電力の入力値を用いてＰＱ関係式から計算した無効電力の値”に近い数値が、無効電力の推定値として算出される。つまり、無効電力の推定値が“有効電力の入力値を用いてＰＱ関係式から計算した無効電力の値”から乖離すると評価関数の値が悪くなる。言い換えれば、上記の演算方法では、無効電力の推定値の“有効電力の推定値を用いてＰＱ関係式から計算される無効電力の値”からの乖離量は考慮されないことになる。従って、有効電力の推定値の乖離量が大きくなると、有効電力の推定値と無効電力の推定値との関係が、ＰＱ関係式から乖離してしまうという問題が生じるおそれがある。
【００５９】
そこで、本実施の形態では、この問題の発生を防止するために、各負荷系統のＰＱ関係式を考慮した新たな評価関数を導入する。
【００６０】
一般に、電力系統の状態推定における評価関数Ｊ（ｘｅ）は、状態推定演算で得られた有効電力の推定値をＰｉ＊、無効電力の推定値をＱｉ＊とすると、次の式（１７）ように定義できる。
【００６１】
【数１７】
2018152935.tif 000019
【００６２】
本実施の形態では、式（１）のＰＱ関係式を、式（１７）に適用して得られる式（１８）を、新たな評価関数として定義する。
【００６３】
【数１８】
2018152935.tif 000020
【００６４】
式（１８）の評価関数を用いた場合、無効電力の推定値と“有効電力の推定値を用いてＰＱ関係式から計算される無効電力の値”との乖離量が小さくなると、評価関数の値が小さくなる。よって、状態推定部１４は、負荷系統の有効電力の推定値と無効電力の推定値との関係と、ＰＱ関係式との乖離量が小さいほど、推定された電力系統の状態が尤もらしいと判断する。従って、状態推定演算による有効電力の推定値と無効電力の推定値との関係がＰＱ関係式から乖離することを防止することができる。
【００６５】
次に、実施の形態１に係る電力系統状態推定装置１０の動作について説明する。図３は、その動作を示すフローチャートである。図３に示すように、電力系統状態推定装置１０は、以下の各種電気量入力処理（ステップＳ１１）、設備定数設定処理（ステップＳ１２）、ＰＱ関係式設定処理（ステップＳ１３）、状態推定演算処理（ステップＳ１４）、電力系統状態推定結果出力処理（ステップＳ１５）が順次実行することにより、電力系統の状態推定を行う。なお、ステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の実行順は任意の順番でよい。
【００６６】
各種電気量入力処理（ステップＳ１１）では、ユーザーが入力装置１を用いて入力した運用計画情報に基づいて、入力部１２が、対象時間断面における電力系統の各種電気量を系統状態入力情報として情報保管部１１に格納する。図１に示したように、運用計画情報には、各発電機の有効電力、各発電機の電圧、各発電機の無効電力、各負荷系統の有効電力、系統構成、電圧制御機器の制御内容が含まれる（各発電機の無効電力の予測値に代えて、各発電機の設定電圧または力率設定を用いてもよい）。
【００６７】
設備定数設定処理（ステップＳ１２）では、ユーザーが入力装置１を用いて入力した設備定数に基づいて、設定部１３が、対象時間断面における電力系統の設備定数を、系統状態設定情報の一部として情報保管部１１に格納する。
【００６８】
ＰＱ関係式設定処理（ステップＳ１３）では、ユーザーが入力装置１を用いて入力した各負荷系統のＰＱ関係式に基づいて、設定部１３が、対象時間断面における各負荷系統のＰＱ関係式を、系統状態設定情報の一部として情報保管部１１に格納する。
【００６９】
状態推定演算処理（ステップＳ１４）では、状態推定部１４が、情報保管部１１に格納された系統状態入力情報および系統状態設定情報に基づいて、電力系統の状態推定演算を行う。すなわち、状態推定部１４は、電力系統の状態方程式を満たし、かつ、評価関数が最小となる各種電気量の推定値を算出し、算出された各種電気量の推定値を、電力系統状態推定結果として情報保管部１１に記憶させる。また、状態推定演算処理において、式（１８）のような評価関数を用いれば、状態推定演算による有効電力の推定値と無効電力の推定値との関係がＰＱ関係式から乖離することを防止することができる。
【００７０】
電力系統状態推定結果出力処理（ステップＳ１５）では、出力部１５が、ステップＳ１４で情報保管部１１に格納された対象時間断面の電力系統状態推定結果を、出力装置５に出力する。
【００７１】
以上のように、実施の形態１によれば、予測の難しい負荷系統の無効電力を入力せずに、負荷系統ごとの特徴であるＰＱ関係式を用いて補間することにより、対象時間断面の電力系統状態を推定することが可能となる。さらに、無効電力の推定値と“有効電力の推定値を用いてＰＱ関係式から計算される無効電力の値”との乖離量を考慮した評価関数を導入することにより、有効電力の推定値および無効電力の推定値を、ＰＱ関係式を満たすように求めることができ、状態推定精度が悪化することを防止することもできる。
【００７２】
＜実施の形態２＞
実施の形態２では、負荷系統の系統構成が変更される場合でも、変更後の負荷系統におけるＰＱ関係式を適切に設定して、対象時間断面の電力系統状態を推定可能な電力系統状態推定装置を提案する。
【００７３】
図５は、実施の形態２に係る電力系統状態推定装置２０の機能構成例を示すブロック図である。図５に示す電力系統状態推定装置２０は、図１の電力系統状態推定装置１０に対し、ＰＱ関係式修正部２１を追加した構成を有している。
【００７４】
また、電力系統状態推定装置２０の入力部１２に入力される運用計画情報には、図１に示したものに加え、各負荷系統内の負荷の接続変更の計画を示す負荷系統接続変更情報が含まれている。さらに、負荷の接続変更が行われる負荷系統については、当該負荷が接続変更前に接続していた負荷系統のＰＱ関係式と、当該負荷が接続変更後に接続する負荷系統のＰＱ関係式とが、電力系統状態推定装置２０の設定部１３に入力される。
【００７５】
ＰＱ関係式修正部２１は、各負荷系統内の負荷の接続変更が行われた後の対象時間断面における電力系統状態を推定する場合、負荷系統接続変更情報に基づいて、各負荷系統のＰＱ関係式を修正する。また、状態推定部１４は、ＰＱ関係式修正部２１が修正した後のＰＱ関係式を用いて、電力系統の状態推定演算を実施する。
【００７６】
本実施の形態では、負荷系統接続変更情報に、接続が変更となった負荷系統の有効電力と、接続変更前の負荷系統および接続変更後の負荷系統の各種電気量の情報が含まれているものとする。ここで、接続が変更となった負荷の有効電力をＰ’とし、当該負荷が接続変更前に接続する負荷系統ｉ１の接続変更前時点でのＰＱ関係式が式（１９）で表され、当該負荷が接続変更後に接続する負荷系統ｉ２の接続変更前時点でのＰＱ関係式が式（２０）で表されるものと仮定する。
【００７７】
【数１９】
2018152935.tif 000021
【００７８】
【数２０】
2018152935.tif 000022
【００７９】
Ｐｉ１およびＱｉ１はそれぞれ負荷の接続変更前時点での負荷系統ｉ１の有効電力および無効電力を表している。Ｐｉ２およびＱｉ２はそれぞれ負荷の接続変更前時点での負荷系統ｉ２の有効電力および無効電力を表している。
【００８０】
また、当該負荷の接続変更後時点での負荷系統ｉ１のＰＱ関係式は式（２１）で表され、当該負荷の接続変更後時点での負荷系統ｉ２のＰＱ関係式は式（２２）で表されるものと仮定する。
【００８１】
【数２１】
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【００８２】
【数２２】
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【００８３】
Ｐｉ１’およびＱｉ１’はそれぞれ負荷の接続変更後時点での負荷系統ｉ１の有効電力および無効電力を表している。Ｐｉ２’およびＱｉ２’はそれぞれ負荷の接続変更後時点での負荷系統ｉ２の有効電力および無効電力を表している。
【００８４】
本実施の形態では、Ｐ’が負荷ｉ１の特徴を有しているものと想定して、式（２１）および式（２２）の係数ａｉ１’、ａｉ２’、ｂｉ１’、ｂｉ２’を式（２３）により求めることで、負荷系統ｉ１およびｉ２のＰＱ関係式を修正する。
【００８５】
【数２３】
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【００８６】
ＰＱ関係式の修正方法としては、上記の方法の他、接続が変更された送電線などの設備情報や、無効電力制御機器の設置箇所の情報などを、ＰＱ関係式の係数を修正する方法も考えられる。
【００８７】
図６は、実施の形態２に係る電力系統状態推定装置２０の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、図３のフローに対し、ＰＱ関係式修正処理（ステップＳ２１）を追加したものである。
【００８８】
各種電気量入力処理（ステップＳ１１）、設備定数設定処理（ステップＳ１２）、ＰＱ関係式設定処理（ステップＳ１３）では、実施の形態１と同様の処理が行われる。
【００８９】
続いて、ＰＱ関係式修正処理（ステップＳ２１）では、ＰＱ関係式修正部２１が、上記の例のように、負荷系統接続変更情報に基づいて、接続変更後の負荷系統のＰＱ関係式を修正する。また、ＰＱ関係式修正部２１は、修正後のＰＱ関係式を情報保管部１１に格納する。
【００９０】
状態推定演算処理（ステップＳ１４）では、実施の形態１と同様の処理によって電力系統の状態推定演算が行われる。ただし、負荷の接続変更が成された負荷系統については、ステップＳ２１で修正した後のＰＱ関係式を用いて、無効電力が算出される。
【００９１】
電力系統状態推定結果出力処理（ステップＳ１５）では、実施の形態１と同様に、出力部１５が、ステップＳ１４で情報保管部１１に格納された電力系統状態推定結果を、出力装置５に出力する。
【００９２】
実施の形態２によれば、実施の形態１による効果に加え、対象時間断面において負荷系統の接続変更が予想される場合にも、接続変更前の負荷系統の特徴が継承されるようにＰＱ関係式の係数が設定されるため、電力系統の状態推定精度の低下を防ぐことができるという効果が得られる。
【００９３】
＜実施の形態３＞
実施の形態３では、負荷系統内に、太陽光や風力など自然エネルギー由来の電力を出力する発電設備が導入されている場合にも、精度を保ちながら電力系統の状態推定が可能となる電力系統状態推定装置を提案する。本実施の形態では、自然エネルギー由来の電力を出力する発電設備のように、出力が変動する発電設備を「出力変動発電設備」と定義する。
【００９４】
ここで、自然エネルギーとは、再生可能エネルギーとは異なる概念であり、自然エネルギーに対して再生可能エネルギーの方がより広い概念となる。自然エネルギー由来の電力を出力する発電設備には、太陽光や風力などを利用した発電設備が含まれるが、例えば、水力を利用した発電設備は必ずしも出力変動発電設備に含まれるとは限らない。水力発電設備のうち、流用調整能力があるタイプ（例えば、大きなダムを利用した揚水発電）は、人為的に発電の出力を調整することが容易であるため、基本的に、出力変動発電設備には含まれない。一方、流量調整能力が無いタイプの水力発電設備は、出力変動発電設備に含まれる。
【００９５】
図７は、実施の形態３に係る電力系統状態推定装置３０の機能構成例を示すブロック図である。図７に示す電力系統状態推定装置３０は、図１の電力系統状態推定装置１０に対し、ＰＱ関係式修正部３１を追加した構成となっている。
【００９６】
また、電力系統状態推定装置３０の入力部１２に入力される運用計画情報には、図１に示したものに加え、出力変動発電設備の出力予測値（発電量の予測値）が含まれている。入力部１２は、対象時間断面における出力変動発電設備の出力予測値を、情報保管部１１に格納する。
【００９７】
ＰＱ関係式修正部３１は、出力変動発電設備の出力予測値を用いて、各負荷系統のＰＱ関係式を修正する。また、状態推定部１４は、ＰＱ関係式修正部３１が修正した後のＰＱ関係式を用いて、電力系統の状態推定演算を実施する。
【００９８】
ここで、ＰＱ関係式修正部３１が行うＰＱ関係式の修正方法の例を示す。例えば、負荷系統ｉに接続された出力変動発電設備の出力予測値をＲｉ、当該発電設備の出力を含まない純負荷をＰｌ、負荷母線から流出する有効電力をＰｆとすると、式（２４）の関係が成り立つ。
【００９９】
【数２４】
2018152935.tif 000026
【０１００】
ここで、入力値としての負荷系統の有効電力Ｐｉを、式（２４）のＰｆであると仮定し、修正前の負荷系統ｉにおけるＰＱ関係式が式（２５）で表されるものとする。
【０１０１】
【数２５】
2018152935.tif 000027
【０１０２】
Ｐｉに含まれる出力変動発電設備の出力予測値Ｒｉは、その発電設備の特性や設定によって有効電力と無効電力との比率を設定することが可能であるが、ここでは、出力変動発電設備が太陽光発電設備であると仮定し、最も一般的な力率１（無効電力の入出力なし）を想定して説明する。ａｉ、ｂｉが純負荷の特徴として設定されていると仮定すると、出力変動発電設備出力によって特性が正確に反映できないことから、式（２６）に示すようにＰＱ関係式を修正する。
【０１０３】
【数２６】
2018152935.tif 000028
【０１０４】
状態推定部１４は、式（２６）のように修正されたＰＱ関係式を用いて、電力系統の状態推定演算を行う。なお、式（２６）は、出力変動発電設備が一定の力率をもつように制御されている場合にも適用可能な修正方法であり、その一般性は失われない。
【０１０５】
また、上の例では、負荷系統の有効電力Ｐｉを、式（２４）のＰｆであると仮定したが、Ｐｉを式（２４）のＰｌと仮定して、ＰｉをＰｆと仮定する場合と同様の考え方を適用することにより、ＰＱ関係式を修正することも可能である。
【０１０６】
図８は、本実施の形態３に係る電力系統状態推定装置２０の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、図３のフローに対し、ＰＱ関係式修正処理（ステップＳ３１）を追加したものである。
【０１０７】
各種電気量入力処理（ステップＳ１１）、設備定数設定処理（ステップＳ１２）、ＰＱ関係式設定処理（ステップＳ１３）では、実施の形態１と同様の処理が行われる。
【０１０８】
続いて、ＰＱ関係式修正処理（ステップＳ３１）では、ＰＱ関係式修正部３１が、上記の例のように、出力変動発電設備の出力予測値に基づいて、各負荷系統のＰＱ関係式を修正する。また、ＰＱ関係式修正部３１は、修正後のＰＱ関係式を情報保管部１１に格納する。
【０１０９】
状態推定演算処理（ステップＳ１４）では、実施の形態１と同様の処理によって電力系統の状態推定演算が行われる。ただし、出力変動発電設備が接続され負荷系統については、ステップＳ３１で修正した後のＰＱ関係式を用いて、無効電力が算出される。
【０１１０】
電力系統状態推定結果出力処理（ステップＳ１５）では、実施の形態１と同様に、出力部１５が、ステップＳ１４で情報保管部１１に格納された電力系統状態推定結果を、出力装置５に出力する。
【０１１１】
実施の形態３によれば、実施の形態１による効果に加えて、負荷系統内に自然エネルギー由来の出力変動発電設備が導入されている場合にも、その予測値を利用して電力系統の状態推定精度を保つことが可能となる。また、実施の形態３のＰＱ関係式修正部３１は、実施の形態２のＰＱ関係式修正部２１と組み合わせて、電力系統状態推定装置に適用することも可能である。
【０１１２】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０，２０，３０  電力系統状態推定装置、１１  情報保管部、１２  入力部、１３  設定部、１４  状態推定部、１５  出力部、２１，３１  ＰＱ関係式修正部、１  入力装置、２  二次記憶装置、３  主記憶装置、４  ＣＰＵ、５  出力装置。
【図１】
2018152935.tif 000029
【図２】
2018152935.tif 000030
【図３】
2018152935.tif 000031
【図４】
2018152935.tif 000032
【図５】
2018152935.tif 000033
【図６】
2018152935.tif 000034
【図７】
2018152935.tif 000035
【図８】
2018152935.tif 000036