(57)【要約】【課題】系統の過渡安定性評価において、自然エネルギー電源の急変を想定した系統条件を設定すること。【解決手段】電力系統の潮流解析モデルを作成する電力系統の過酷潮流条件抽出装置において、前記電力系統における系統故障の場所又は様相を含む故障条件を設定する想定故障選定部と、前記故障条件及び過渡安定性解析結果に基づいて安定性評価対象となる基幹系統発電機を選択する安定性評価対象発電機選定部と、自然エネ発電の出力変化に対する基幹系統発電機の安定性指標の変化を表す感度係数を計算する感度係数計算部と、各自然エネの想定される出力範囲を計算する出力上下限値計算部と、各自然エネ発電の出力の組合せを求める過酷潮流状態計算部と、を備え、前記過酷潮流状態計算部は、感度係数及び出力上下限値に基づいて、前記安定性評価対象となる基幹系統発電機の安定性が低下する前記自然エネの出力条件を決定する、ことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の潮流解析モデルを作成する電力系統の過酷潮流条件抽出装置において、
前記電力系統における系統故障の場所又は様相を含む故障条件を設定する想定故障選定部と、
前記故障条件及び過渡安定性解析結果に基づいて安定性評価対象となる基幹系統発電機を選択する安定性評価対象発電機選定部と、
自然エネ発電の出力変化に対する基幹系統発電機の安定性指標の変化を表す感度係数を計算する感度係数計算部と、
各自然エネの想定される出力範囲を計算する出力上下限値計算部と、
各自然エネ発電の出力の組合せを求める過酷潮流状態計算部と、
を備え、
前記過酷潮流状態計算部は、感度係数及び出力上下限値に基づいて、前記安定性評価対象となる基幹系統発電機の安定性が低下する前記自然エネの出力条件を決定する、
ことを特徴とする電力系統の過酷潮流条件抽出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力系統過酷潮流条件抽出装置において、
前記過酷潮流状態計算部は、前記安定性評価対象となる基幹系統発電機の安定性を一定値以上低下させる自然エネ発電を抽出する、
ことを特徴とする電力系統の過酷潮流条件抽出装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力系統過酷潮流条件抽出装置において、
前記想定故障選定部は、ユーザからの入力によって前記故障条件を設定する、
ことを特徴とする電力系統の過酷潮流条件抽出装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電力系統過酷潮流条件抽出装置において、
前記基幹系統発電機の安定性指標は、発電機の内部相差角またはノード電圧位相角またはノード電圧相差角である、
ことを特徴とする電力系統の過酷潮流条件抽出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力系統過酷潮流条件抽出装置は、
前記感度係数を記憶する感度係数データベースを備える、
ことを特徴とする電力系統の過酷潮流条件抽出装置。
【請求項６】
電力系統の潮流解析モデルを作成する電力系統の過酷潮流条件抽出方法において、
前記電力系統における系統故障の場所又は様相を含む故障条件を設定し、前記故障条件及び過渡安定性解析結果に基づいて安定性評価対象となる基幹系統発電機を選択し、自然エネ発電の出力変化に対する基幹系統発電機の安定性指標の変化を表す感度係数を計算し、各自然エネの想定される出力範囲である出力上下限値を計算し、前記感度係数及び前記出力上下限値に基づいて、前記安定性評価対象となる基幹系統発電機の安定性が低下する前記自然エネの出力条件を決定する、
ことを特徴とする電力系統の過酷潮流条件抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自然エネルギー発電（以下自然エネ）を含む電力系統の解析モデルの条件を作成する装置および方法に係り、特に自然エネの出力増加または減少などの出力急変を想定した潮流状態のうち系統安定性にとって過酷条件となる自然エネの出力量の組合せを求める装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の送電電力量の上限は、落雷等に起因する系統事故時の過渡安定性によって決まる場合が多い。そのため、送電電力をどの程度まで増加可能かを決定するためには、系統事故を想定した過渡安定度シミュレーションによって、過渡安定性を把握することが有効である。
【０００３】
近年は、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギーの普及拡大が進んでいる。これらの自然エネルギー発電出力は風況や日射の変化によって短時間に急変する特徴がある。自然エネルギー発電出力の変化に伴い、電力系統の潮流状態も変化する。
【０００４】
一方で、このような自然エネルギー発電の出力増加または低下による系統潮流状態変化は、基幹系に接続されている回転型の発電機の過渡安定性に影響を与えることになる。例えば、非特許文献１には、太陽光発電の事故直後の運転継続不可の場合（出力急減に相当）によって、限界故障時間が異なり、過渡安定性に違いが表れることが示されている。
【０００５】
電力系統の安定性を検討する場合、将来想定しうる過酷な条件（安定性が低下すると想定される条件）を設定し、過渡安定性シミュレーションを行うことが重要となる。
【０００６】
例えば、特許文献１には、安定限界潮流を求めるために、発電機の出力を変更することにより潮流変化模擬を行なう手法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開１１−３６７５８６公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「太陽光発電大量導入時の一機無限大母線系統の過渡安定度解析」、電気学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．１３２、Ｎｏ．１（２０１２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述の特許文献１に記載の方法には、系統事故時に動揺するような回転型の発電機の出力分担を変更して限界潮流を求める手法は示されているが、自然エネルギー発電の出力増加または低下による系統潮流状態変化を考慮した手法は示されていない。
【００１０】
このように、電力系統の過渡安定性シミュレーションでは、自然エネルギー電源の急変を想定して、系統条件を設定することが重要となる。特に、数十秒から数分先の系統状態を想定した想定故障計算を行う場合、自然エネルギー発電の変化を想定して安定性を評価することが必要となる。一方で、自然エネルギー電源は、小規模なものが多数異なる地点に連系されている場合が一般的であり、各々の発電量の増加・減少の組み合わせを想定すると、その組合せが膨大となり、多大な時間が必要となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する為に本発明は、電力系統の潮流解析モデルを作成する電力系統の過酷潮流条件抽出装置において、前記電力系統における系統故障の場所又は様相を含む故障条件を設定する想定故障選定部と、前記故障条件及び過渡安定性解析結果に基づいて安定性評価対象となる基幹系統発電機を選択する安定性評価対象発電機選定部と、自然エネ発電の出力変化に対する基幹系統発電機の安定性指標の変化を表す感度係数を計算する感度係数計算部と、各自然エネの想定される出力範囲を計算する出力上下限値計算部と、各自然エネ発電の出力の組合せを求める過酷潮流状態計算部と、を備え、前記過酷潮流状態計算部は、感度係数及び出力上下限値に基づいて、前記安定性評価対象となる基幹系統発電機の安定性が低下する前記自然エネの出力条件を決定する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、系統事故に応じた過酷条件の系統解析モデルを作成し、電力系統の潮流限界の設計、運用範囲拡大、自然エネの連系可能容量の把握を可能としつつ、系統演算時間を短縮可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】電力系統の過酷潮流条件演算装置の処理機能構成を示す。
【図２】電力系統の過酷潮流条件作成処理アルゴリズムを示す。
【図３】電力系統の過酷潮流条件演算装置の構成例を示す。
【図４】風力発電を含む電力系統の解析モデルを示す。
【図５】系統解析モデルにおける風力発電機の模擬の一例を示す。
【図６（ａ）】例題系統の各ノードの位相角の分布グラフを示す。
【図６（ｂ）】例題系統の各ノードの位相角の一覧表を示す。
【図７（ａ）】例題系統の各ノードの位相角の分布グラフを示す。
【図７（ｂ）】例題系統の各ノードの位相角の一覧表を示す。
【図８】発電機の内部位相角δのシミュレーション結果例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、下記具体的内容に発明自体が限定されることを意図する趣旨ではない。
【００１５】
まず、自然エネルギー電源の出力変化を考慮した過酷条件を設定する手法の概要について、図４を用いて説明する。
図４は、自然エネルギー電源である風力発電１７６、１７９を含む電力系統の解析モデルの一例を示した図である。この図の系統解析モデルが表す電力系統は、ノード（母線）１２０およびそれらを接続する送電線路１４０、ノード１２０に接続される火力発電１３２、１３４、１３７、負荷１５０、変圧器１６０、などで構成される。なお、四角で囲んだ数字は、便宜上設定したノード番号を示すものである。
【００１６】
このような系統解析モデルで、落雷等の系統故障１８０が発生した場合、火力発電１３０の加速（回転数上昇）や動揺（振動）が発生する。この発電機の加速が一定量以上であるか、動揺が発散する場合、火力発電の運転を継続することができず、過渡安定性および同期安定性が維持できない状態となる。このように、系統解析モデルを作成し、時間シミュレーションを行うことで、過渡安定性および同期安定性が維持可能か判定することができる。
【００１７】
ここで、電力系統の過渡安定度シミュレーションの結果には、風力発電１７６、１７９の事故時の出力が影響を与えることになる。例えば、風力発電１７６、１７９の出力が最大値であるか、最小値であるかによって、系統の安定性が異なる。これは、風力発電の出力変化により、系統の潮流が変わり、それによって火力発電１３０の電圧位相が変化する。一般に、火力発電１３７のような基幹系の回転型発電機は、基準母線（電圧振動が小さい母線に設定され、スイング母線とも呼ばれる）との位相差が大きいほど、系統故障時の過渡安定性が低下する。そのため、風力発電１７６、１７９各々の出力の大小によって、過渡安定性が異なることになる。
【００１８】
また、風力発電の出力の過渡安定性への影響は、発生する系統故障地点によっても異なってくる。例えば、図４のように系統故障１８０が母線７の近くで発生する場合、母線７００に接続された火力発電１３７が大きく動揺し、条件によっては脱調に至ることが懸念される。この場合、火力発電１３７の動揺を拡大するような風力発電１７６、１７９各々の出力の組合せが過酷潮流条件となる。すなわち、系統故障１８０の発生場所によって、過酷条件となる風力発電１７６、１７９の出力の組合せが異なることとなる。
【００１９】
このように、各風力発電の出力と系統故障点の組合せによって系統の安定性が変わるため、過酷条件を抽出するためにはすべての組合せについて安定性を判定する必要がある。安定性の判定をシミュレーションによって行うことが考えられるが、その場合風力発電が増加するにしたがって指数関数的に演算時間が増加することが課題となる。これに対し、各々の風力発電出力の増加（または減少）が、系統故障１８０の場合に最も大きく動揺する発電機１３７の動揺を、拡大または減少させるかに着目することで、過酷条件を近似的に選定することで、シミュレーション時間の短縮を図ることが可能となる。この場合、ある系統故障に対し、過酷潮流条件（各風力発電の出力の組合せ）がひとつ抽出されることになる。以下、上記機能を実現するシステム構成について示す。
図３は、本発明の一実施例による電力系統の過酷潮流条件演算装置１０の構成例を示す図である。過酷潮流条件演算装置１０は計算機システムで構成されており、表示装置１１、キーボードやマウス等の入力手段１２、コンピュータＣＰＵ、通信手段１４、ランダムアクセスメモリＲＡＭ、および各種データベースがバス線３０に接続されている。また計算機システムのデータベースＤＢとして、系統モデルデータベースＤＢ１、感度係数データベースＤＢ２、自然エネデータベースＤＢ３、結果データベースＤＢ４、およびプログラムデータベースＤＢ５を備える。
【００２０】
ここでコンピュータＣＰＵ１３は、計算プログラムを実行して表示すべき画像データの指示や、各種データベース内のデータの検索等を行う。ランダムアクセスメモリＲＡＭ１５は、系統構成や系統定数などの系統モデルデータ、自然エネの出力変化に対する基幹系統発電機の位相変化量を表す感度係数データ、自然エネの最大出力や出力変動速度やならし効果を表す指標データ、自然エネ出力の組合せや過酷潮流状態などの演算結果データを一旦格納するメモリである。これらのデータに基づき、コンピュータＣＰＵ１３によって必要な画像データを生成して、表示装置１１（例えば表示ディスプレイ画面）に表示する。
【００２１】
電力系統モデル作成装置１０内には、大きく分けて５つのデータベースＤＢが搭載されている。
【００２２】
系統モデルデータベースＤＢ１には、線路（抵抗、リアクタンス、対地静電容量）や発電機（容量、過渡リアクタンスなど）などの電力系統を構成する設備に関するデータが記憶されている。このデータを用いることで、電力系統の潮流計算や感度係数計算や過渡安定性計算が可能となり、系統故障に伴う幹線発電機の電圧位相変化などを把握することができる。
【００２３】
感度係数データベースＤＢ２には、自然エネｋの出力変化に対する基幹系統発電機ｊの位相変化量を表す感度係数αｋｊが記憶されている。
自然エネデータベースＤＢ３には、例えば風力発電１７６等の設置ノード、制御構成と制御パラメータ、最大出力や出力変動速度やならし効果を表す指標データが記憶されている。
【００２４】
結果データベースＤＢ４には、本発明のアルゴリズムに従って計算された電力系統の過酷潮流条件演算結果である系統解析モデルデータが記憶されている。このデータにより、各系統故障条件に対して、過渡安定性シミュレーションで用いるべき過酷条件の系統解析モデルを準備することが可能となる。
【００２５】
プログラムデータベースＤＢ６には、計算プログラムである潮流計算プログラムＰＲ１、感度係数計算プログラムＰＲ２、過酷潮流状態計算プログラムＰＲ３、出力上下限計算プログラムＰＲ４、過渡安定性プログラムＰＲ５を格納する。これらのプログラムは、必要に応じてコンピュータＣＰＵに読み出され、計算が実行される。
【００２６】
図１を用いて、本発明の電力系統の過酷潮流条件演算装置１０の処理機能構成について説明する。過酷潮流条件演算装置１０は、想定故障選定部３１、安定性評価対象発電機選定部３２、自然エネの感度係数選択部３３、過酷潮流状態計算部３４、出力上下限値計算部３５、感度係数計算部３６の各機能と、前述の４つのデータベースである系統モデルデータベースＤＢ１、感度係数データベースＤＢ２、自然エネデータベースＤＢ３、結果データベースＤＢ４で構成される。
【００２７】
図１において、想定故障選定部３１は、系統故障条件１８０の場所、様相を設定する部分である。ユーザからの入力によって設定されてもよいし、あらかじめ準備されたパターンから適宜系統事故を選定してもよい。
【００２８】
安定性評価対象発電機選定部３２は、想定故障選定部３１で選定された系統故障条件において、安定性評価対象となる基幹系統発電機を選択する部分である。発電機の選択方法は、対象となる系統故障条件において、例えば電圧位相の動揺振幅が最も大きい発電機か、または最も早く脱調に至る発電機を選択すればよい。電圧位相の動揺や脱調有無の判定は、例えばプログラムデータベースＤＢ５に格納された計算プログラムのうち過渡安定性プログラムＰＲ５を実行することで可能となる。
【００２９】
自然エネの感度係数選択部３３は、感度係数データベースＤＢ２から、安定性評価対象発電機選定部３２で選択された発電機ｊと、自然エネｋの感度係数αｋｊを読み出す部分である。系統に含まれるすべての自然エネについて感度係数を抽出する。
【００３０】
ここで、感度係数αｋｊをデータベースから読み出す代わりに、潮流計算プログラムＰＲ１によって感度係数を計算してもよい。すなわち、各自然エネ出力を初期状態（例えば出力５０％など）に設定して潮流計算ＰＲ１を実行して発電機ｊの電圧位相を記憶し、次に自然エネｋの出力を最大および最小に設定した状態での潮流計算ＰＲ１を実行して発電機ｊの電圧位相変化量を算出する。これにより、感度係数αｋｊは次の式で計算される。
【００３１】
（数１）
（感度係数αｋｊ）＝（発電機ｊの電圧位相変化量）／（自然エネｋ出力変化量）
出力上下限値計算部３５は、各自然エネの想定される出力範囲（上限値、下限値）を計算する部分である。例えば、自然エネデータベースＤＢ３に格納された各自然エネの定格容量から、最大値を定格容量、最小値を０と設定することが考えられる。また、自然エネデータベースＤＢ３に格納された各自然エネの出力変化速度Ｓｋ（ｋＷ／ｓ）と、現状の各自然エネの出力Ｐｗｔｋ（ｋＷ）と、想定断面までの時間ｔ（ｓ）から、自然エネ出力最大値Ｐｗｔｍａｘｋおよび最小値Ｐｗｔｍｉｎｋは次の式で計算すればよい。
【００３２】
（数２）
Ｐｗｔｍａｘｋ＝Ｐｗｔｋ＋Ｓｋ×ｔ
Ｐｗｔｍｉｎｋ＝Ｐｗｔｋ−Ｓｋ×ｔ
また、ｎ台の自然エネを縮約して１台の自然エネと置いた場合には、例えば自然エネ発電変化量にならし効果を考慮して、次式で計算すればよい。
【００３３】
（数３）
Ｐｗｔｍａｘｋ＝Ｐｗｔｋ＋Ｓｋ×ｔ／√ｎ
Ｐｗｔｍｉｎｋ＝Ｐｗｔｋ−Ｓｋ×ｔ／√ｎ
過酷潮流状態計算部３４は、各自然エネ発電の出力の組合せを求める部分である。
自然エネの感度係数選択部３３で選定または演算された感度係数αｋｊと、出力上下限計算プログラムＰＲ４で計算された自然エネ最大値および最小値から、各自然エネ出力を計算する。例えば、次のように決定すればよい。
【００３４】
感度係数αｋｊ＞ε  なら  自然エネ出力を最大値Ｐｗｔｍａｘｋに設定
感度係数αｋｊ＜−ε  なら  自然エネ出力を最小値Ｐｗｔｍｉｎｋに設定
ここで、εは閾値をあらわす定数である。感度係数αｋｊの大きさが一定値εより小さい場合は、自然エネの出力大小が安定性に与える影響が十分小さいとみなし、自然エネ出力Ｐｗｔｋの変更は行わない。
【００３５】
このように決定した各自然エネ発電量と、系統モデルデータベースＤＢ１の線路（抵抗、リアクタンス、対地静電容量）や発電機（容量、過渡リアクタンスなど）などの電力系統を構成する設備に関するデータを元に、潮流計算プログラムＰＲ１を実行することで、過酷潮流条件が計算できる。これにより、系統の過渡安定性をシミュレーションするための入力データをそろえることができる。この計算結果は、結果データベースＤＢ４に保存される。
【００３６】
感度係数計算部３６は、前述の感度係数αｋｊを計算する部分である。系統モデルデータベースＤＢ１の線路（抵抗、リアクタンス、対地静電容量）や発電機（容量、過渡リアクタンスなど）などの電力系統を構成する設備に関するデータを元に、潮流計算プログラムＰＲ１を実行することで、感度係数は計算される。
【００３７】
具体的には、前述のように、各自然エネ出力を初期状態（例えば出力５０％など）に設定して潮流計算ＰＲ１を実行して発電機ｊの電圧位相を記憶し、次に自然エネｋの出力を最大および最小に設定した状態での潮流計算ＰＲ１を実行して発電機ｊの電圧位相変化量を算出する。これにより、感度係数αｋｊは前述の式１で計算される。
【００３８】
また、別の感度係数の計算方法として、潮流計算プログラムＰＲ１の変わりに過渡安定性プログラムＰＲ５を用いる方法がある。まず、各自然エネ出力を初期状態（例えば出力５０％など）に設定し、系統故障条件を設定し、過渡安定性プログラムＰＲ５を実行して時間シミュレーションを行い、発電機ｊの電圧位相振幅最大値を記憶する。次に自然エネｋの出力を最大および最小に設定した状態で過渡安定性プログラムＰＲ５を実行し、発電機ｊの電圧位相振幅最大値を算出する。この電圧位相振幅最大値の変化量を、感度係数αｋｊと設定すればよい。
【００３９】
なお、電力系統の潮流計算、過渡安定性計算は確立された計算手法であり、一般的なアルゴリズムを用いることで計算可能である。
図２を用いて、電力系統の過酷潮流条件作成処理アルゴリズムの一例を示す処理フローを説明する。
【００４０】
この処理フローではまず処理ステップＳ１において、系統故障条件を設定する。この処理ステップＳ１は、想定故障選定部３１で実施される。
処理ステップＳ２で、ステップＳ１で選定された系統故障条件で、過渡安定度計算を実行する。
【００４１】
処理ステップＳ３で、過渡安定度計算の結果から、例えば電圧位相の動揺振幅が最も大きい基幹系発電機か、または最も早く脱調に至る基幹系発電機を、安定性評価対象基幹系発電機 ｊとして選定する。処理ステップＳ２、Ｓ３は、安定性評価対象発電機選定部３２で実施される。
【００４２】
処理ステップＳ４で、ステップＳ３で選択された発電機ｊと、自然エネｋの感度係数αｋｊを、感度係数データベースＤＢ２から読み出す。
【００４３】
処理ステップＳ４は、前述のように、感度係数αｋｊをデータベースから読み出す代わりに、潮流計算プログラムＰＲ１によって感度係数を計算してもよい。すなわち、各自然エネ出力を初期状態（例えば出力５０％など）に設定して潮流計算ＰＲ１を実行して発電機ｊの電圧位相を記憶し、次に自然エネｋの出力を最大および最小に設定した状態での潮流計算ＰＲ１を実行して発電機ｊの電圧位相変化量を算出する。この処理ステップＳ４は、自然エネの感度係数選択部３３で実施される。
【００４４】
処理ステップＳ５で、各自然エネの想定される出力範囲（上限値、下限値）を計算する。例えば、前述のように、自然エネデータベースＤＢ３に格納された各自然エネの定格容量から、最大値を定格容量、最小値を０と設定する。また、前述のように、自然エネデータベースＤＢ３に格納された各自然エネの出力変化速度Ｓｋ（ｋＷ／ｓ）と、現状の各自然エネの出力Ｐｗｔｋ（ｋＷ）と、想定断面までの時間ｔ（ｓ）から、自然エネ出力最大値Ｐｗｔｍａｘｋおよび最小値Ｐｗｔｍｉｎｋを計算してもよい。これらの処理ステップＳ５は、出力上下限値計算部３５で実施される。
【００４５】
処理ステップＳ６からＳ１１で、各自然エネの出力を決定する。Ｓ７、Ｓ８で、感度係数αｋｊが一定値εより大きい場合、自然エネ出力Ｐｗｔｋを最大値Ｐｗｔｍａｘｋにセットする。Ｓ９、Ｓ１０で、感度係数αｋｊが一定値-εより小さい場合、自然エネ出力Ｐｗｔｋを最小値Ｐｗｔｍｉｎｋにセットする。なお、感度係数αｋｊの大きさが一定値εより小さい場合は、自然エネの出力大小が安定性に与える影響が十分小さいとみなし、自然エネ出力Ｐｗｔｋの変更は行わない。Ｓ１１で、すべての自然エネ発電に対して出力決定がなされたか判定する。
【００４６】
処理ステップＳ１２で、各自然エネ発電量と系統モデルデータベースＤＢ１の線路（抵抗、リアクタンス、対地静電容量）や発電機（容量、過渡リアクタンスなど）などの電力系統を構成する設備に関するデータを元に、潮流計算プログラムＰＲ１を実行することで、過酷潮流条件を計算する。計算結果は、結果データベースＤＢ４に保存する。これらの処理ステップＳ６〜Ｓ１２は、過酷潮流状態計算部３４で実施される。
【００４７】
図５は、系統解析モデルにおける、風力発電機の模擬の一例を示す図である。風力発電機モデルは、電力系統のノード５２０に接続された電流源５１０の大きさと位相を制御するモデルとして構成される。また、ノード電圧計測値は電圧計測装置５３０を介して各制御モデルに取り込まれる。風力発電の制御部分は、発電機・コンバータモデル５４０、コンバータ制御モデル５５０、風車モデル５６０で構成される。発電機・コンバータモデル５４０は、コンバータ制御モデル５５０から有効・無効電流指令値を受け、また電圧計測装置５３０から電圧計測値を受け、コンバータ制御モデル５５０に発電機有効・無効電力量を、風車モデル５６０に発電機有効電力量をそれぞれ渡す。コンバータ制御モデル５５０は、発電機・コンバータモデルから受けた発電機有効・無効電力と、風車モデル５６０から受けた電力指令と、電圧計測装置５３０から受けた電圧計測値から、有効・無効電流指令値を決定し、発電機・コンバータモデル５４０へ渡す。風車モデル５６０は、発電機・コンバータモデル５４０から受けた発電機有効電力をもとに、コンバータ制御モデル５５０に有効電力制御指令を与える。このような風力発電モデルを用意することで、系統の電圧やコンバータの応答を考慮した風力発電の出力変化、運転可否を模擬することが可能となる効果がある。
【００４８】
次に、図６（ａ）、図６（ｂ）、図７（ａ）、図７（ｂ）、図８を用いて、提案手法の有効性を模式例によって説明する。図６（ａ）、図６（ｂ）は、図４の系統において、ノード９００に接続される風力発電１７９の出力が最大（＋△Ｐｗｔ１）、最小（−△Ｐｗｔ１）、中間（ｉｎｉｔｉａｌ）の値の潮流計算結果からノード電圧位相を抜き出して示したものである。なお、位相は、ノード４００の位相を基準とした相差角として示している。また、このケースでは、故障点１８０、安定性評価対象基幹系発電機はノード７００に接続される火力発電機１３７である。図６（ａ）は、図６（ｂ）の値をグラフ化したものである。これらより、風力発電１７９の出力は、最大値の場合に位相が最大となり、過酷条件となることがわかる。
【００４９】
図７（ａ）、図７（ｂ）は、図４の系統において、ノード６００に接続される風力発電１７６の出力が最大（＋△Ｐｗｔ２）、最小（−△Ｐｗｔ２）、中間（ｉｎｉｔｉａｌ）の値の潮流計算結果からノード電圧位相を抜き出して示したものである。図７（ａ）は、図７（ｂ）の値をグラフ化したものである。これらより、風力発電１７６の出力は、最小値の場合に位相が最大となり、過酷条件となることがわかる。
【００５０】
図８にノード７００に接続された発電機の内部位相角δ（ｄｅｇ）を示す。図４の系統において、ノード９００に接続される風力発電１７９の出力が最大（＋△Ｐｗｔ１）、最小（−△Ｐｗｔ１）、中間（ｉｎｉｔｉａｌ）の値の場合に、系統事故１８０（三相地絡故障）が発生した場合の過渡安定性計算結果を示すものである。風力発電１７９の出力が最小（−△Ｐｗｔ１）、中間（ｉｎｉｔｉａｌ）の値の場合には発電機は振動するものの脱調に至っていない。一方、最大（＋△Ｐｗｔ１）出力の場合には、時刻１秒付近で発電機は脱調しており、不安定となることがわかる。このように、風力発電が過酷条件に設定された場合、他の条件に比べて安定性が低下していることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
自然エネ発電などの電力用変換器を含む分散電源が連系された電力系統の過渡安定性を解析するための、シミュレーション解析装置として活用することができる。また、オンラインで用いられる想定故障に対する安定化対策決定装置（オンライン系統安定化装置）として活用することができる。また、自然エネ発電の増設などに対応した系統の設備増強などを検討する系統設備設計支援システムとして活用することができる。また、系統故障条件毎に、どの自然エネ発電の出力が最も影響を与えるか指標を示す運用支援システムとして活用することができる。また、その指標を元に、風力発電の出力抑制などの指令を与える自然エネ中央給電指令所システムとして活用することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０  過酷潮流条件演算装置
１１  表示装置
１２  キーボードやマウス等の入力手段
１４  通信手段
ＤＢ１  系統モデルデータベース
ＤＢ２  感度係数データベース
ＤＢ３  自然エネデータベース
ＤＢ４  結果データベース
ＤＢ５  プログラムデータベース
３１  想定故障選定部
３２  安定性評価対象発電機選定部
３３  自然エネの感度係数選択部
３４  過酷潮流状態計算部
３５  出力上下限値計算部
３６  感度係数計算部
１２０  ノード
１３２、１３４、１３７  火力発電
１４０  送電線路
１５０  負荷
１６０  変圧器
１７６、１７９  自然エネ発電（風力発電）
１８０  系統事故
５１０  電流源
５２０  ノード
５３０  電圧計測装置
５４０  発電機・コンバータモデル
５５０  コンバータ制御モデル
５６０  風車モデル
【図１】
2018057119.tif 000003
【図２】
2018057119.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
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【図８】
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