(57)【要約】【課題】  遅延を伴う通信回線を介した集中制御において、複数の電力系統安定化装置を協調動作させ、動揺抑制性能を向上可能なコントローラを提供すること。【解決手段】  本発明に従う電力系統安定化装置のコントローラは、第１の時系列信号と第２の時系列信号を受信する時系列信号受信部と、自端計測信号を入力する自端計測信号入力部と、前記第１の時系列信号と前記自端計測信号とを比較して類似度を出力する状態量比較部と、前記自端計測信号から自端制御信号を計算する自端制御量計算部と、前記類似度に基づいて前記第２の時系列信号と前記自端制御信号とのいずれかを選択して制御指令とする制御指令選択部と、前記制御指令を電力系統安定化装置に出力する制御指令出力部と、を備える。【選択図】図１
2018107911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統安定化装置を制御する電力系統安定化装置のコントローラであって、
第１の時系列信号と第２の時系列信号を受信する時系列信号受信部と、
自端計測信号を入力する自端計測信号入力部と、
前記第１の時系列信号と前記自端計測信号とを比較して類似度を出力する状態量比較部と、
前記自端計測信号から自端制御信号を計算する自端制御量計算部と、
前記類似度に基づいて前記第２の時系列信号と前記自端制御信号とのいずれかを選択して制御指令とする制御指令選択部と、
前記制御指令を電力系統安定化装置に出力する制御指令出力部と、
を備える電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項２】
請求項１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記第１の時系列信号は電力系統の状態量に関する予測値の時系列信号であり、
前記第２の時系列信号は電力系統安定化装置の制御量に関する予測値の時系列信号であること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項３】
請求項２に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記自端計測信号は前記第１の時系列信号が示す状態量を自端で計測した時系列信号であり、
前記自端制御信号は前記第２の時系列信号が示す制御量を前記自端計測信号に基づいて計算した信号であること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項４】
請求項１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記状態量比較部が前記第１の時系列信号と前記自端計測信号との差分の統計的代表値を計算して前記類似度とすること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項５】
請求項１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記制御指令選択部が前記類似度を予め設定された閾値と比較し、前記類似度が前記閾値以上の場合は前記第２の時系列信号を制御指令として選択し、前記類似度が前記閾値を下回る場合は前記自端制御信号を制御指令として選択すること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項６】
請求項１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記制御指令選択部に代えて、前記第２の時系列信号と前記自端制御信号とを前記類似度の大きさに基づいて重み付け加算した値を制御指令とする制御指令生成部を備えること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項７】
請求項１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記時系列信号受信部が複数の時系列信号セットを受信するのであり、
前記時系列信号セットのそれぞれは異なる予測条件における電力系統の状態量に関する予測値である第１の時系列信号と電力系統安定化装置の制御量に関する予測値である第２の時系列信号とで構成されているのであり、
前記状態量比較部が前記時系列信号セットのそれぞれを構成する第１の時系列信号と前記自端制御信号とを比較して複数の類似度を計算し、
前記制御指令選択部が前記複数の類似度の最大値を予め設定された閾値と比較し、前記複数の類似度の最大値が前記閾値以上の場合は、前記複数の類似度のうち最大値を与える前記時系列信号セットを構成する前記第２の時系列信号を制御指令として選択し、前記複数の類似度の最大値が閾値を下回る場合は前記自端制御信号を制御指令として選択すること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項８】
請求項７に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記制御指令選択部に代えて、前記時系列信号セットのそれぞれを構成する前記第２の時系列信号と前記自端制御信号とを前記複数の類似度の大きさに基づいて重み付け加算した値を制御指令とする制御指令生成部を備えること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項９】
請求項１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記第１の時系列信号と前記第２の時系列信号との受信成否を示す受信通知を出力する受信通知部を備えること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項１０】
請求項１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記制御指令選択部が前記第２の時系列信号と前記自端制御信号のいずれを選択したかを示す選択通知を出力する選択通知部を備えること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項１１】
請求項１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記第１の時系列信号は中央サーバで計算された電力系統の状態量に関する予測値の時系列信号であり、
前記第２の時系列信号は前記中央サーバで計算された電力系統安定化装置の制御量に関する予測値の時系列信号であること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記第１の時系列信号と前記第２の時系列信号はそれぞれ前記中央サーバにおいて、電力系統の複数の計測点で計測された広域計測信号を入力とし複数の電力系統安定化装置を制御要素とする状態フィードバック制御で計算された電力系統の状態量に関する予測値の時系列信号と電力系統安定化装置の制御量に関する予測値の時系列信号であること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記第１の時系列信号と前記第２の時系列信号との受信成否を示す受信通知を出力する受信通知部を備え、
前記第１の時系列信号と前記第２の時系列信号はそれぞれ前記中央サーバにおいて、状態フィードバック制御の制御要素を前記受信通知が成功を示す電力系統安定化装置に限定して計算された電力系統の状態量に関する予測値の時系列信号と電力系統安定化装置の制御量に関する予測値の時系列信号であること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項１４】
請求項１２に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記制御指令選択部が前記第２の時系列信号と前記自端制御信号のいずれを選択したかを示す選択通知を出力する選択通知部を備え、
前記第１の時系列信号と前記第２の時系列信号はそれぞれ前記中央サーバにおいて、状態フィードバック制御の制御要素のうち前記選択通知が前記自端制御信号の選択を示す電力系統安定化装置のコスト係数を相対的に大きく設定して計算された電力系統の状態量に関する予測値の時系列信号と電力系統安定化装置の制御量に関する予測値の時系列信号であること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項１５】
請求項１１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記第１の時系列信号と前記第２の時系列信号はそれぞれ前記中央サーバにおいて、電力系統の有効電力予測を入力とし複数の電力系統安定化装置を制御要素とする状態フィードバック制御で計算された電力系統の状態量に関する予測値の時系列信号と電力系統安定化装置の制御量に関する予測値の時系列信号であること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【請求項１６】
請求項１１に記載の電力系統安定化装置のコントローラであって、
前記第１の時系列信号と前記第２の時系列信号はそれぞれ前記中央サーバにおいて、電力系統の複数の計測点で計測された広域計測信号に基づく有効電力予測を入力とし複数の電力系統安定化装置を制御要素とする状態フィードバック制御で計算された電力系統の状態量に関する予測値の時系列信号と電力系統安定化装置の制御量に関する予測値の時系列信号であること、
を特徴とする電力系統安定化装置のコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統安定化装置を制御する電力系統安定化装置のコントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統の相差角動揺を抑制して同期安定性を維持するには、ＰＳＳ（Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）を備えた発電機やＦＡＣＴＳ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  ＡＣ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）などの電力系統安定化装置（以後、安定化装置）を用いる。
従来、安定化装置の制御には、その連系点の計測値を入力信号とするローカル制御が適用されてきた。これに対して、近年整備が進みつつある広域計測網でＰＭＵ（Ｐｈａｓｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ、位相計測装置）から収集される広域計測値を組み合わせることで、安定化装置による動揺抑制性能を向上することが可能である。
たとえば特許文献１には、安定化装置のコントローラが、自端計測値である第１の信号と制御目標値との差分に基づいて制御指令を計算し、広域計測値である第２の信号に基づいて制御パラメータを適応的に調整することで、電力系統の状態や運転点の変化に対して動揺抑制性能を改善可能である旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＵＳ８０１９４８４Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、広域計測値を制御パラメータの調整に用いるが、個々の安定化装置の制御は自端計測値に基づくローカル制御であるため、動揺抑制性能の向上は限定的である。
【０００５】
一方、複数の安定化装置のコントローラとそれらを集中管理する中央サーバから構成される集中制御を適用して、広域計測値に基づく最適制御量を中央サーバで計算し、個々の安定化装置のコントローラで当該の最適制御量に基づく制御を実行すれば、複数の安定化装置の協調により、動揺振幅の削減や収束時間の短縮など、さらなる動揺抑制性能の向上が可能になる。
【０００６】
しかし、集中制御の実現には、各計測点と中央サーバとの間、また中央サーバと各コントローラとの間で、計測信号および制御信号のリアルタイム伝送のため、動揺現象に比して十分に高速な通信回線の整備が必要であり、設備コストが大きくなる課題がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、遅延を伴う通信回線を介した集中制御において、複数の安定化装置を協調動作させ、動揺抑制性能を向上可能なコントローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明に従う電力系統安定化装置のコントローラは、第１の時系列信号と第２の時系列信号を受信する時系列信号受信部と、自端計測信号を入力する自端計測信号入力部と、前記第１の時系列信号と前記自端計測信号とを比較して類似度を出力する状態量比較部と、前記自端計測信号から自端制御信号を計算する自端制御量計算部と、前記類似度に基づいて前記第２の時系列信号と前記自端制御信号とのいずれかを選択して制御指令とする制御指令選択部と、前記制御指令を電力系統安定化装置に出力する制御指令出力部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に従う電力系統安定化装置のコントローラによれば、中央サーバで予測計算された第１の時系列信号と第２の時系列信号とを通信回線を介して受信し、電力系統の状態量の予測値である第１の時系列信号と当該状態量の自端計測値である自端計測信号との比較によって予測の妥当性を評価し、予測が妥当な場合は制御量の予測値である第２の時系列信号を制御指令として安定化装置に出力し、一方、予測が妥当でない場合は自端計測信号に基づいて計算した当該制御量である自端制御信号を制御指令として安定化装置に出力することで、遅延を伴う通信回線を介した集中制御において、複数の安定化装置を協調動作させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】系統安定化装置のコントローラに関する機器構成図である。
【図２】系統安定化装置のコントローラに関する機能構成図である。
【図３】第１および第２の時系列信号のデータ構成を示すテーブルである。
【図４】系統安定化装置のコントローラの処理に関するフローチャートである。
【図５】系統安定化装置のコントローラの計算処理を時間軸で表した説明図である。
【図６】系統安定化装置のコントローラおよび中央サーバに関する機能構成図である。
【図７】系統安定化装置のコントローラおよび中央サーバの処理に関するフローチャートである。
【図８】系統安定化装置のコントローラおよび中央サーバの計算処理に用いるデータ構成を電力系統上で説明した模式図である。
【図９】系統安定化装置のコントローラおよび中央サーバの計算処理を時間軸に表した説明図である。
【図１０】系統安定化装置のコントローラおよび中央サーバの動作タイミングを説明した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。本実施形態に係る電力系統安定化装置のコントローラは、後述のように、中央サーバが出力する時系列信号と電力系統の計測値を入力としており、第１の時系列信号と第２の時系列信号を受信する時系列信号受信部と、自端計測信号を入力する自端計測信号入力部と、前記第１の時系列信号と前記自端計測信号とを比較して類似度を出力する状態量比較部と、前記自端計測信号から自端制御信号を計算する自端制御量計算部と、前記類似度に基づいて前記第２の時系列信号と前記自端制御信号とのいずれかを選択して制御指令とする制御指令選択部と、前記制御指令を電力系統安定化装置に出力する制御指令出力部と、を備える。
【００１１】
本実施形態に係る安定化装置のコントローラによれば、中央サーバで予測計算された第１の時系列信号と第２の時系列信号とを通信回線を介して受信し、電力系統の状態量の予測値である第１の時系列信号と当該状態量の自端計測値である自端計測信号との比較によって予測の妥当性を評価し、予測が妥当な場合は制御量の予測値である第２の時系列信号を制御指令として安定化装置に出力し、一方、予測が妥当でない場合は自端計測信号に基づいて計算した当該制御量である自端制御信号を制御指令として安定化装置に出力することで、遅延を伴う通信回線を介した集中制御において、複数の安定化装置を協調動作させることが可能になる。
【００１２】
図１〜図５を用いて第１実施例を説明する。図１は、安定化装置のコントローラに関する機器構成図である。コントローラ１０１は安定化装置１０２に付随しこれを制御する。コントローラ１０１の入力は電力系統１０３への連系点に備えられた自端センサ１０４で計測される自端計測信号と、中央サーバ１０５から出力される制御信号であり制御用通信回線１０６で伝送される第１および第２の時系列信号である。中央サーバ１０５の入力は電力系統１０３の各所に備えられた一乃至複数の広域センサ１０７で計測され、計測用通信回線１０８で伝送される広域計測信号である。コントローラ１０１はメモリ１０９を備え、自端計測信号や第１および第２の時系列信号を記録する。中央サーバ１０５はメモリ１１０を備え、広域計測信号やコントローラ１０１から入力される後述の受信通知や選択通知を記録する。系統データベース１１１は、中央サーバで第１および第２の時系列信号の計算に用いる電力系統のトポロジーや線路パラメータの情報を記録する。予測条件データベース１１２は、中央サーバで第１および第２の時系列信号の計算に用いる予測条件を記録する。制御用通信回線１０６と計測用通信回線１０８は共用回線でもよい。
【００１３】
図２は安定化装置のコントローラの機能構成図である。コントローラ２００は時系列信号受信部２０１、自端計測信号入力部２０２、状態量比較部２０３、自端制御量計算部２０４、制御指令選択部２０５、制御指令生成部２０６、制御指令出力部２０７を備える。
時系列信号受信部２０１は中央サーバ１０５から出力された第１および第２の時系列信号を受信し、メモリ１０９に記録する。第１の時系列信号は電力系統の状態量に関する予測値の時系列信号であり、第２の時系列信号は安定化装置の制御量に関する予測値の時系列信号である。両者は図３のようにタイムスタンプを伴うデータ点列であり、その時間区間は時系列信号受信部２０１における受信間隔よりも十分に長い。ここで言う状態量はたとえば安定化装置１０２の連系点における相差角の角速度偏差や有効電力偏差等である。制御量はたとえば安定化装置によって調整される電圧、インピーダンス、相差角等であり、電力系統を流れる有効電力の増減に作用し、同期発電機の相差角および角速度を変化させる。
【００１４】
自端計測信号入力部２０２は、自端センサ１０４の計測値である相差角の角速度偏差や有効電力偏差等を逐次入力し、時系列信号である自端計測信号としてメモリ１０９に記録する。
【００１５】
状態量比較部２０３は、メモリ１０９に記録された第１の時系列信号と自端計測信号を比較し、類似度を計算する。時刻ｔにおける第１の時系列信号Ｓ１（ｔ）と自端計測信号Ｌ（ｔ）とについて、たとえば差分Ｓ１（ｔ）−Ｌ（ｔ）に関する二乗和の平均値の逆数を取り、
λ（Ｔ）＝１／（Σ（（Ｓ１（ｔ）−Ｌ（ｔ））＾２）／Ｎ）・・・（式１）
を現在時刻Ｔの類似度とする。式１の計算処理はたとえば直近過去３０秒間における時系列信号について実施し、Ｎはそのデータ点列の数である。
【００１６】
自端制御量計算部２０４は、自端計測信号に基づくローカル制御によって自端制御信号Ｍ（Ｔ）を計算する。ローカル制御の計算方法は、たとえば角速度偏差Δω（Ｔ）に比例した減衰力として負の有効電力が発生するように、ＰＳＳが操作する電圧変化量をＭ（Ｔ）として、
Ｍ（Ｔ）＝−Ｋ×Δω（Ｔ）・・・（式２）
とする。ただしＫは比例係数である。
【００１７】
制御指令選択部２０５は、式１によって計算された類似度と予め設定された閾値を比較し、類似度が閾値以上の場合は第２の時系列信号Ｓ２（Ｔ）を制御指令として選択し、類似度が閾値を下回る場合は自端制御信号Ｍ（Ｔ）を制御指令として選択する。
【００１８】
制御指令生成部２０６は、第２の時系列信号Ｓ２（Ｔ）と自端制御信号Ｍ（Ｔ）とを類似度λ（Ｔ）の大きさに基づいて重み付け加算した値を制御指令として出力する。制御指令選択部２０５と切換式で使用される。図１の例は制御指令選択部２０５の使用を示し、使用されていない制御指令生成部２０６の入出力は点線で表現されている。
【００１９】
制御指令出力部２０７は、制御指令選択部２０５もしくは制御指令生成部２０６によって選択された制御指令を安定化装置１０２に出力する。
【００２０】
図４は第１実施例におけるコントローラの処理フローを示したフローチャートである。Ｓ４０１は第１のループ処理である。Ｓ４０２は時系列信号受信部２０１による受信処理であり、第１および第２の時系列信号が新たに受信された場合は、Ｓ４０３に分岐してメモリ１０９の記録を更新する。
【００２１】
Ｓ４０４は第２のループ処理であり、第１のループ処理とは独立に実行される。Ｓ４０５は自端計測信号入力部２０２による入力処理であり、メモリ１０９に記録された自端計測信号を更新する。
【００２２】
Ｓ４０６は第３のループ処理であり、第１、第２のループ処理とは独立に実行される。Ｓ４０７は状態量比較部２０３による類似度の計算処理であり、メモリ１０９に記録された第１の時系列信号と自端計測信号とについて、それぞれ同一の時間区間のデータ点列を切り出して、たとえば式１によって類似度を計算する。Ｓ４０８は自端制御量計算部２０４による計算処理であり、たとえば式２によって自端制御信号を計算する。Ｓ４０９は制御指令選択部２０５と制御指令生成部２０６の切換による分岐処理である。Ｓ４１０は制御指令選択部２０５による制御指令の選択処理である。Ｓ４１１は制御指令生成部による第２の時系列信号と自端制御信号との重み付け加算処理である。Ｓ４１２は制御指令出力部２０７による出力処理であり、制御指令を安定化装置１０２に出力し、電力系統１０３に対して有効電力の変化等の電気的な作用を発生する。
【００２３】
図５は第１および第２の時系列信号の時間区間、自端計測信号の時間区間、およびそれらを用いた計算処理を時間軸にマッピングして説明した模式図である。第１および第２の時系列信号は時刻Ｔ０で受信され、時間区間［Ｔ１，Ｔ２］のデータ点列がメモリ１０９に記録される。ここで時間幅（Ｔ０−Ｔ１）が、中央サーバにおける予測値の計算ならびに出力から、コントローラまでの到達に要した通信遅延時間に相当する。式１における類似度の計算に用いるデータ点列の時間幅をτとすると、現在時刻Ｔで逐次入力される自端センサ１０４の計測値は時間区間［Ｔ−τ，Ｔ］について自端計測信号としてメモリ１０９に保持される。類似度λ（Ｔ）は時間区間［Ｔ−τ，Ｔ］における第１の時系列信号Ｓ１（［Ｔ−τ，Ｔ］）と自端計測信号Ｌ（［Ｔ−τ，Ｔ］）について計算され、現在時刻Ｔにおける第２の時系列信号Ｓ２（Ｔ）もしくは自端制御信号Ｍ（Ｔ）、あるいはその重み付け加算値が制御指令として選択される。
【００２４】
ここで、時系列信号受信部２０１が受信する第１および第２の時系列信号が複数セットある場合について説明する。このとき、時系列信号セットのそれぞれに含まれる第１の時系列信号は異なる予測条件で計算された電力系統の状態量に関する予測値の時系列信号であり、同じく第２の時系列信号はそれぞれの予測条件で計算された安定化装置の制御量に関する予測値である。予測条件のバリエーションとしては、たとえば電力系統に連系された電源の発電電力や負荷の消費電力の大小、あるいは電力系統に連系された複数の安定化装置が発生可能な調整力の大小など、多様な条件が存在する。状態量比較部２０３は、それら多様な予測条件を想定して中央サーバで計算された第１の時系列信号Ｓ１（ｃ，ｔ）について、たとえば自端計測信号Ｌ（ｔ）との差分に基づく次式によって類似度を計算する。
【００２５】
λ（ｃ，Ｔ）＝１／（Σ（（Ｓ１（ｃ，ｔ）−Ｌ（ｔ））＾２）／Ｎ）・・・（式３）
ただしｃは異なる予測条件に対して割り当てられた識別番号である。制御指令選択部２０５は、式３で計算される類似度の最大値が閾値を上回る場合に、当該最大値を与える予測条件ｃに関する第２の時系列信号Ｓ２（ｃ，Ｔ）を制御指令として選択し、いずれの類似度も閾値を下回る場合は自端制御信号Ｍ（Ｔ）を制御指令として選択する。また制御指令生成部２０６は複数の時系列信号Ｓ２（ｃ，Ｔ）と自端制御信号Ｍ（Ｔ）を類似度λ（ｃ，Ｔ）の大きさに基づいて重み付け加算した値を制御指令として出力する。
【００２６】
以上の構成を持つコントローラは複数の安定化装置に備えられ、各コントローラにおいて中央サーバで予測計算された電力系統の状態量である第１の時系列信号と自端計測信号が類似している場合、すなわち中央サーバによる予測計算が自端で計測される実際の電力系統の状態に照らして妥当であると評価される場合に、予測計算された制御量である第２の時系列信号に従って安定化装置を制御することで、遅延のある制御用通信回線を介して複数の安定化装置を協調動作させる。一方、第１の時系列信号と自端計測信号が類似していない場合、すなわち中央サーバによる予測計算が自端で計測される実際の電力系統の状態に照らして乖離している評価される場合は、制御用通信回線の通信遅延が過大であるケース、電力系統の状態が突発的な需給変化や事故外乱によって短時間で変化するケース等に相当し、各コントローラが安定化装置を自端制御信号に従ってローカル制御する。
【００２７】
第１実施例はこのように予測的な集中制御とローカル制御を組み合わせることで、電力系統の状態変化を予測可能な時間スケールに比して制御用通信回線の通信遅延が十分に小さい場合は、複数の安定化装置の協調動作によって動揺抑制性能を向上しつつ、通信遅延が相対的に大きくなった場合はローカル制御に縮退し、予測誤差が誘発しうる電力系統の不安定化を回避する。
【００２８】
図６〜図１０を用いて第２実施例を説明する。図６は、安定化装置のコントローラ６００と中央サーバ６１０の機能構成図である。
【００２９】
コントローラ６００が備える時系列信号受信部６０１、自端計測信号入力部６０２、状態量比較部６０３、自端制御量計算部６０４、制御指令選択部６０５、制御指令生成部６０６、制御指令出力部６０７の機能は図２に示した第１実施例と同様である。
【００３０】
第２実施例ではこれらに加えて、コントローラ６００は受信通知部６０８、選択通知部６０９を持つ。受信通知部６０８は、時系列信号受信部６０１における第１の時系列信号と第２の時系列信号との受信成否を示す受信通知を出力する。選択通知部６０９は、制御指令選択部６０５が第２の時系列信号と自端制御信号のいずれを選択したかを示す選択通知を出力する。なお、制御指令選択部６０５に関する選択通知は２値信号で表現可能だが、制御指令生成部６０６の加算処理の重み付けの比率は多値信号で表現可能である。
中央サーバ６１０は広域計測信号受信部６１１、状態観測部６１２、有効電力予測部６１３、予測シミュレーション部６１４、制御要素設定部６１５、コスト係数設定部６１６、時系列信号出力部６１７を備える。
【００３１】
広域計測信号受信部６１１は、広域センサ１０７で計測され、計測用通信回線１０８で伝送される広域計測信号を受信してメモリ１１０に記録する。広域計測信号は位相計測装置で計測される複素電圧、複素電流、有効電力、無効電力等である。
【００３２】
状態観測部６１２は電力系統の状態量である相差角偏差およびその角速度偏差、あるいは状態量に対する外力である有効電力入出力の一部が直接計測あるいは変換できない場合に、たとえば外乱オブザーバ等の手法によって、広域計測信号から状態量や外力を推定する。
【００３３】
有効電力予測部６１３は、有効電力入出力の時系列履歴に基づいて、未来の有効電力入出力の時系列信号を予測する。有効電力入出力とは、たとえば電源の発電電力や負荷の消費電力である。時系列信号の予測には、自己回帰モデルやニューラルネット等の適用が可能であるが、ここではその手法は限定しない。
【００３４】
予測シミュレーション部６１４は、現在時刻における状態量（相差角偏差およびその角速度偏差）を基点として、外力（有効電力入出力）の予測時系列信号に基づき、未来の状態量変化と、それを安定に収束させるための制御量（安定化装置の出力）を、たとえば状態フィードバック制御によって逐次計算する。状態フィードバック制御におけるゲイン設計は、線形２次レギュレータを用いると次式の最少化問題を解いて得られる。
【００３５】
Ｊ＝∫（ｘ’Ｑｘ＋ｕ’Ｒｕ）ｄｔ・・・（式４）
ｕ＝−Ｆｘ・・・（式５）
ここでＪは最少化すべき目的関数である。ｘは状態量ベクトル、ｕは制御量ベクトルである。Ｑは状態量ベクトルｘに関するコスト係数行列であり、状態量の収束性を調整する。Ｒは制御量ベクトルｕに関するコスト係数行列であり、制御量の大小を調整する。行列Ｆは状態量ベクトルｘに対して制御量ベクトルｕを計算するフィードバックゲインである。状態量ベクトルｘの時系列が前述の第１の時系列信号に相当し、制御量ベクトルｕの時系列が第２の時系列信号に相当する。なお、広域計測信号受信部６１１で受信した広域計測信号の最新タイムスタンプが計測用通信回線の遅延で現在時刻より過去の場合は、その時点での状態量を基点として予測シミュレーションを実施する。
【００３６】
電力系統に連系された電源の発電電力や負荷の消費電力の大小に関するバリエーション、あるいは電力系統に連系された複数の安定化装置が発生可能な調整力の大小に関するバリエーションなど、複数の予測条件で予測シミュレーションを実施する場合は、予測条件データベース１１２を参照して、予測シミュレーション部６１４を繰り返し実行する。
【００３７】
制御要素設定部６１５は、受信通知部６０８が出力した受信通知を各コントローラから受信し、状態フィードバック制御の制御要素を受信通知が成功を示す安定化装置に限定する。受信通知が示す成功とは、予め設定された時間以内に中央サーバからコントローラに第１および第２の時系列信号が到達した場合である。受信通知が失敗を示す安定化装置、あるいは受信通知が届かない安定化装置は制御要素から除外される。この設定により、通信状態が良好であり、中央サーバから制御信号を伝送可能な安定化装置のみを対象として、予測的な集中制御を実施することが可能になる。コントローラの受信通知が失敗を示し、状態フィードバックの制御要素から外れたコントローラも、通信状態が良好になり次第、成功を示す受信通知を出力することで、状態フィードバックの制御要素に復帰する。なお、本実施例の中央サーバおよびコントローラによる制御の対象外にある安定化装置は、状態フィードバック制御の制御要素の対象外である。
【００３８】
コスト係数設定部６１６は、選択通知部６０９が出力した選択通知を各コントローラから受信し、第２の時系列信号を選択した安定化装置に対応する制御量ベクトルのコスト係数を相対的に小さく設定し、自端制御信号を選択した安定化装置に対応する同コスト係数を相対的に大きく設定することで、後者に関する制御量を小さく抑えた状態フィードバック制御を実施する。選択通知が多値信号である場合は、その信号の大きさに基づいて、コスト係数を設定する。この設定により、第１の時系列信号と自端計測信号との類似度が低い、すなわち連系点における予測が乖離しやすい安定化装置について、予測的な集中制御における制御量配分を小さくすることで、当該安定化装置がローカル制御で動作した場合に電力系統全体での能動的な制御量がアンバランスになることを抑え、他の安定化装置における連鎖的な予測誤差の拡大を回避する。安定化装置がローカル制御で動作した場合には、電力系統の相差角動揺に対する受動的な減衰力として作用する。なお、制御量ベクトルのコスト係数設定には、各コントローラから受信した選択通知の最新値を用いる代わりに、選択通知の時間移動平均値を用いてもよい。
【００３９】
時系列信号出力部６１７は、予測シミュレーション部６１４の計算結果のうち、状態量ベクトルの時系列信号を、状態量ベクトルの要素単位の時系列信号に分解し、各安定化装置の連系点に関する第１の時系列信号として各コントローラに出力する。同様に制御量ベクトルの時系列信号を、制御量の要素単位の時系列信号に分解し、各安定化装置の制御量に関する第２の時系列信号として各コントローラに出力する。
【００４０】
図７は第２実施例における中央サーバの処理フローを示したフローチャートである。Ｓ７０１は第１のループ処理である。Ｓ７０２は広域計測信号受信部６１１による広域計測値の受信処理であり、広域計測信号をメモリ１１０に記録する。
【００４１】
Ｓ７０３は第２のループ処理であり、第１のループ処理とは独立に実行される。Ｓ７０４は状態量観測部６１２による状態量や外力の推定処理である。Ｓ７０５は有効電力予測部６１３による未来の有効電力入出力の予測処理である。Ｓ７０６は複数の予測条件に関するループ処理である。Ｓ７０７は予測シミュレーション部６１４による状態量と制御量に関する予測計算処理である。Ｓ７０８は時系列信号出力部６１７による第１および第２の時系列信号の出力処理である。
【００４２】
Ｓ７０９は第３のループ処理であり、第１および第２のループ処理とは独立に実行され、コントローラからの受信通知と選択通知を監視する。Ｓ７１０は制御要素設定部６１５の設定処理であり、コントローラからの受信通知に応じて、予測シミュレーション部６１４に対して制御要素を設定する。Ｓ７１１はコスト係数設定部６１６の設定処理であり、コントローラからの選択通知に応じて、予測シミュレーション部６１４に対してコスト係数を設定する。
【００４３】
図８は広域計測信号の計測、状態量ベクトルの構成要素、制御量ベクトルの構成要素、第１および第２の時系列信号の出力を、空間上にマッピングして説明した模式図である。８０１は電力系統のネットワークを示す。８０２は発電機を示す。８０３は負荷を示す。８０４は安定化装置を示す。８０５は広域計測信号の計測対象の連系点であり、主要な発電機、負荷、安定化装置の連系点に広域センサ１０７を設置する。８０６は広域センサで直接計測されないが、状態観測部６１２の推定対象となる連系点である。状態量ベクトルの構成要素は、計測対象の連系点８０５および推定対象の連系点８０６それぞれにおける相差角偏差およびその角速度偏差である。制御量ベクトルの構成要素は、安定化装置８０４それぞれの制御量である。予測シミュレーション部６１４で計算された状態量ベクトルおよび制御量ベクトルの時系列のうち、安定化装置８０４の連系点に相当する要素の時系列信号が、第１および第２の時系列信号として出力される。
【００４４】
図９は中央サーバにおける、有効電力入出力の予測、状態量ベクトルおよび制御量ベクトルの予測シミュレーション、第１および第２の時系列信号の出力と、コントローラにおける第１および第２の時系列信号の受信、自端計測信号との比較、安定化装置への制御指令の出力を時間軸にマッピングして説明した模式図である。
【００４５】
有効電力入出力の予測に用いる広域計測信号および状態量観測部による推定対象の時間区間は［Ｔ１，Ｔ２］である。現在時刻Ｔ０に対して、Ｔ１＜Ｔ０、Ｔ２≦Ｔ０である。有効電力入出力の時系列信号を予測する時間区間は［Ｔ２，Ｔ３］である。最新の状態量ベクトルｘ（Ｔ２）を初期状態として、［Ｔ２，Ｔ３］における有効電力入出力の予測時系列信号ΔＰ（［Ｔ２，Ｔ３］）を外力とする予測シミュレーションにより、状態量ベクトルｘ（［Ｔ２，Ｔ３］）と制御量ベクトルｕ（［Ｔ２，Ｔ３］）を計算する。状態量ベクトルｘおよび制御量ベクトルｕからそれぞれ第１の時系列信号Ｓ１（ｉ，ｃ，［Ｔ０，Ｔ３］）および第２の時系列信号Ｓ２（ｉ，ｃ，［Ｔ０，Ｔ３］）を生成する。ただし、ｉは安定化装置に割り当てられた識別番号、ｃは予測条件に割り当てられた識別番号である。
【００４６】
制御用通信回線の通信遅延により、安定化装置ｉのコントローラで利用可能な第１および第２の時系列信号はそれぞれ、Ｓ１（ｉ，ｃ，［Ｔ４，Ｔ３］）およびＳ２（ｉ，ｃ，［Ｔ４，Ｔ３］）となる。ただしＴ４≧Ｔ０である。コントローラｉが安定化装置ｉを制御するタイミングＴ５，類似度の計算に用いるデータ点列の時間幅τに対して，類似度λ（ｉ，ｃ，Ｔ５）は時間区間［Ｔ５−τ，Ｔ５］における第１の時系列信号Ｓ１（ｉ，ｃ，［Ｔ５−τ，Ｔ５］））と自端計測信号Ｌ（［Ｔ５−τ，Ｔ５］）から計算される。ただし、Ｔ５≦Ｔ３である。Ｔ５−τ＜Ｔ４の場合は、類似度計算の時間区間を［Ｔ４，Ｔ５］に短縮する。類似度λ（ｉ，ｃ，Ｔ５）に基づいて、時刻Ｔ５における第２の時系列信号Ｓ２（ｉ，ｃ，Ｔ５）もしくは自端制御信号Ｍ（ｉ，Ｔ）、あるいはその重み付け加算値が制御指令として選択される。なお、Ｔ３＜Ｔ５となった場合は、コントローラｉは状態量比較部２０３による類似度（ｉ，ｃ，Ｔ５）の計算を行うことなく、制御指令選択部２０５にて自端制御信号Ｍ（ｉ，Ｔ）を選択する。
【００４７】
図１０は中央サーバとコントローラの動作タイミングを時系列で説明した模式図である。１００１は中央サーバにおける広域計測信号の受信であり、図７の処理フローにおける第１のループ処理に相当する。１００２は中央サーバにおける予測シミュレーションや第１および第２の時系列信号の送出等であり、図７の処理フローにおける第２のループ処理に相当する。１００３は個々のコントローラにおける第１および第２の時系列信号の受信であり、図４における第１のループ処理において受信ありの場合に相当する。１００４は当該ループ処理において受信なしの場合に相当する。１００５は個々のコントローラにおける自端計測信号の受信であり、図４における第２のループ処理に相当する。１００６は個々のコントローラにおける安定化装置の制御であり、図５における第３のループ処理に相当する。１００７のように中央サーバから送出された第１および第２の時系列信号が、個々のコントローラで受信されない場合もある。その場合、個々のコントローラは過去に受信した第１および第２の時系列信号を更新することなく、図４における第３のループ処理を継続する。
【００４８】
第２実施例はこのように中央サーバから制御用通信回線を介して複数のコントローラに予測的な制御信号を伝送し、コントローラからの通知された動作状態を中央サーバの予測シミュレーションに反映することで、電力系統の状態変化を予測可能な時間スケールに比して制御用通信回線の通信遅延が十分に小さい場合は、複数の安定化装置の協調動作によって動揺抑制性能を向上しつつ、通信遅延が相対的に大きくなった場合はローカル制御に縮退し、予測誤差が誘発しうる電力系統の不安定化を回避する。
【００４９】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例を含むことができる。例えば、上記実施形態は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能である。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。なお、本実施形態に含まれる技術的特徴は、特許請求の範囲に記載した組合せ以外にも組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０１  コントローラ
１０２  安定化装置
１０３  電力系統
１０４  自端センサ
１０５  中央サーバ
１０６  制御用通信回線
１０７  広域センサ
１０８  計測用通信回線
１０９  メモリ
１１０  メモリ
１１１  系統データベース
１１２  予測条件データベース
【図１】
2018107911.tif 000003
【図２】
2018107911.tif 000004
【図３】
2018107911.tif 000005
【図４】
2018107911.tif 000006
【図５】
2018107911.tif 000007
【図６】
2018107911.tif 000008
【図７】
2018107911.tif 000009
【図８】
2018107911.tif 000010
【図９】
2018107911.tif 000011
【図１０】
2018107911.tif 000012