(57)【要約】【課題】トラブル発生時に、単独分離系統を安定化した上で、各設備、機器の遮断による生産影響を最小化する系統安定化方法及び系統安定化装置を提供する。【解決手段】制御対象の電力系統に単独分離系統が発生したときに、該単独分離系統を安定化する系統安定化方法であって、予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、前記単独分離系統を安定化しつつ前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを求めて設定する遮断負荷設定工程と、単独分離系統が発生したときに、想定事故ケースを判別し、判別された想定事故ケースについて遮断負荷に対して制御信号を送出する。【選択図】図２
2011217495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御対象の電力系統に単独分離系統が発生したときに、該単独分離系統を安定化する系統安定化方法であって、
単独分離系統の発生前に、前記電力系統の本系統と支系統それぞれとの間に流れる潮流と、母線電圧と、負荷量と、発電機出力と、周波数とを含む系統情報を入力する系統情報入力工程と、
前記支系統それぞれの各設備機器の生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方を入力する生産情報入力工程と、
予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、前記単独分離系統を安定化しつつ前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを求めて設定する遮断負荷設定工程と、
からなる一連の工程を所定の周期で繰り返し、
単独分離系統が発生したときに、電力系統内の遮断器からの遮断信号を含む系統情報に基づき、想定事故ケースを判別する想定ケース判別工程と、
該判別された想定事故ケースについて、前記遮断負荷設定工程で設定された組み合わせの遮断負荷それぞれに対して制御信号を送出する遮断実施工程と、
を実行することを特徴とする系統安定化方法。
【請求項２】
制御対象の電力系統に単独分離系統が発生したときに、該単独分離系統を安定化する系統安定化方法であって、
単独分離系統の発生前に、前記電力系統の本系統と支系統それぞれとの間に流れる潮流と、母線電圧と、負荷量と、発電機出力と、周波数とを含む系統情報を入力する系統情報入力工程と、
前記支系統それぞれの各設備機器の生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方を入力する生産情報入力工程と、
予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、
前記系統情報を用いて、想定事故ケースに対して前記単独分離系統を安定化するために必要な制御量の最小値を安定化制御量演算モデルにより算出する制御量演算手順と、
前記単独分離系統内の各設備機器の生産スケジュール又は操業状態情報を用いて、設備機器それぞれについて電力を遮断した際の生産影響量を算出する生産影響演算手順と、
前記制御量の最小値を拘束条件として、前記算出された設備機器それぞれの生産影響量を用いて、前記想定事故ケースに対して前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを求めて設定する遮断負荷演算手順と、を有する遮断負荷設定工程と、
からなる一連の工程を所定の周期で繰り返し、
単独分離系統が発生したときに、電力系統内の遮断器からの遮断信号を含む系統情報に基づき、想定事故ケースを判別する想定ケース判別工程と、
該判別された想定事故ケースについて、前記遮断負荷設定工程で設定された組み合わせの遮断負荷それぞれに対して制御信号を送出する遮断実施工程と、
を実行することを特徴とする系統安定化方法。
【請求項３】
前記生産影響演算手順は、前記生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方、及び設備機器ごとの所要リスタート時間に基づき、設備稼働停止による生産量減少、又は生産量減少に伴う損害額から、設備機器それぞれの生産影響量を算出することを特徴とする請求項２に記載の系統安定化方法。
【請求項４】
制御対象の電力系統に単独分離系統が発生したときに、該単独分離系統を安定化する系統安定化装置であって、
単独分離系統の発生前に所定の周期で、前記電力系統の本系統と支系統それぞれとの間に流れる潮流と、母線電圧と、負荷量と、発電機出力と、周波数とを含む系統情報を入力する系統情報入力手段と、
前記支系統それぞれの各設備機器の生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方を入力する生産情報入力手段と、
予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、前記単独分離系統を安定化しつ前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを求めて設定する遮断負荷設定手段と、
さらに、単独分離系統が発生したときに、電力系統内の遮断器からの遮断信号を含む系統情報に基づき、想定事故ケースを判別し、該判別された想定事故ケースについて、前記遮断負荷設定手段で設定された組み合わせの遮断負荷それぞれに対して制御信号を送出する制御信号出力手段と、
を備えることを特徴とする系統安定化装置。
【請求項５】
制御対象の電力系統に単独分離系統が発生したときに、該単独分離系統を安定化する系統安定化装置であって、
単独分離系統の発生前に所定の周期で、前記電力系統の本系統と支系統それぞれとの間に流れる潮流と、母線電圧と、負荷量と、発電機出力と、周波数とを含む系統情報を入力する系統情報入力手段と、
前記支系統それぞれの各設備機器の生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方を入力する生産情報入力手段と、
予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、
前記系統情報を用いて、想定事故ケースに対して前記単独分離系統を安定化するために必要な制御量の最小値を安定化制御量演算モデルにより算出する制御量演算部と、
前記単独分離系統内の各設備機器の生産スケジュール又は操業状態情報を用いて、設備機器それぞれについて電力を遮断した際の生産影響量を算出する生産影響演算部と、
前記制御量の最小値を拘束条件として、前記算出された設備機器それぞれの生産影響量を用いて、前記想定事故ケースに対して前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを求めて設定する遮断負荷演算部と、を有する遮断負荷設定手段と、
さらに、単独分離系統が発生したときに、電力系統内の遮断器からの遮断信号を含む系統情報に基づき、想定事故ケースを判別し、該判別された想定事故ケースについて、前記遮断負荷設定手段で設定された組み合わせの遮断負荷それぞれに対して制御信号を送出する制御信号出力手段と、
を備えることを特徴とする系統安定化装置。
【請求項６】
前記生産影響演算部は、前記生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方、及び設備ごとの所要リスタート時間に基づき、設備稼働停止による生産量減少、又は生産量減少に伴う損害額から、設備機器それぞれの生産影響量を定量化することを特徴とする請求項５に記載の系統安定化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統における系統安定化方法及び系統安定化装置に関し、特に、単独分離系統が発生した場合に系統の安定化を図る系統安定化方法及び系統安定化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場等で設備、機器へ電力を供給する電力系統における従来の系統安定化方法として、例えば特許文献１に記載されているような、単独分離系統において周波数、電圧の変動範囲と運用許容値とから制御の要否を判断して、制御の必要があると判断されれば発電機若しくは負荷の遮断、又は調相制御を行い、単独分離系統ごとに周波数及び電圧を制御する方法がある。当該系統安定化方法は、系統構成が複雑な場合や送り潮流時の場合等、従来方式で対応できないケースでも、分離系統の各母線ごとに安定化制御量が得られる効果があると特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、別の従来の系統安定化方法及び装置して、例えば特許文献２に記載されているような、周波数変化、各母線における負荷の周波数・電圧依存性、系統潮流方程式による各母線の電圧分布を同時に考慮して安定化制御量演算モデルを作成して、周波数や電圧といった電気量を運用許容値内に収めて最小の制御量を精度良く決定し、予め決められた優先順位に従って当該制御量を満たす負荷遮断を実施する方法及び装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−２４１０３５号公報
【特許文献２】特開２００９−１７７８９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の系統安定化装置や方法は、特許文献１、２のように構成され、単独分離系統において周波数及び電圧といった電気量の変動を運用許容値以内に抑制するための制御量を最小とすることや、制御実施により変化する系統の無効電力分布に起因した電圧変動、及び変化する有効電力量に起因した周波数変動の相互影響を考慮することにより、周波数や電圧を運用許容値内で制御量の最小化することはできた。
【０００６】
しかしながら、従来の系統安定化装置や方法では、工場等において設備、機器のトラブル発生時に実際に遮断する負荷（設備、機器）は予め決められた優先順位に従う。そのため、日々変化する生産計画及び操業状態を考慮しておらず、結果的に負荷遮断による生産影響（例えば設備稼働停止による生産量減少、又は生産量減少に伴う損害額）の最小化が実現できないことが多いという問題点があった。
【０００７】
本発明は、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、単独分離系統を安定化した上で、各設備、機器の遮断による生産影響を最小化することができる系統安定化方法及び系統安定化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】
【０００８】
本発明の要旨とするところは以下のごとくである。
本発明の系統安定化方法は、制御対象の電力系統に単独分離系統が発生したときに、該単独分離系統を安定化する系統安定化方法であって、
単独分離系統の発生前に、前記電力系統の本系統と支系統それぞれとの間に流れる潮流と、母線電圧と、負荷量と、発電機出力と、周波数とを含む系統情報を入力する系統情報入力工程と、
前記支系統それぞれの各設備機器の生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方を入力する生産情報入力工程と、
予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、前記単独分離系統を安定化しつつ前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを求めて設定する遮断負荷設定工程と、
からなる一連の工程を所定の周期で繰り返し、
単独分離系統が発生したときに、電力系統内の遮断器からの遮断信号を含む系統情報に基づき、想定事故ケースを判別する想定ケース判別工程と、
該判別された想定事故ケースについて、前記遮断負荷設定工程で設定された組み合わせの遮断負荷それぞれに対して制御信号を送出する遮断実施工程と、
を実行することを特徴とする。
本発明の系統安定化方法は、制御対象の電力系統に単独分離系統が発生したときに、該単独分離系統を安定化する系統安定化方法であって、
単独分離系統の発生前に、前記電力系統の本系統と支系統それぞれとの間に流れる潮流と、母線電圧と、負荷量と、発電機出力と、周波数とを含む系統情報を入力する系統情報入力工程と、
前記支系統それぞれの各設備機器の生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方を入力する生産情報入力工程と、
予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、
前記系統情報を用いて、想定事故ケースに対して前記単独分離系統を安定化するために必要な制御量の最小値を安定化制御量演算モデルにより算出する制御量演算手順と、
前記単独分離系統内の各設備機器の生産スケジュール又は操業状態情報を用いて、設備機器それぞれについて電力を遮断した際の生産影響量を算出する生産影響演算手順と、
前記制御量の最小値を拘束条件として、前記算出された設備機器それぞれの生産影響量を用いて、前記想定事故ケースに対して前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを求めて設定する遮断負荷演算手順と、を有する遮断負荷設定工程と、
からなる一連の工程を所定の周期で繰り返し、
単独分離系統が発生したときに、電力系統内の遮断器からの遮断信号を含む系統情報に基づき、想定事故ケースを判別する想定ケース判別工程と、
該判別された想定事故ケースについて、前記遮断負荷設定工程で設定された組み合わせの遮断負荷それぞれに対して制御信号を送出する遮断実施工程と、
を実行することを特徴とする。この場合に、前記生産影響演算手順は、前記生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方、及び設備機器ごとの所要リスタート時間に基づき、設備稼働停止による生産量減少、又は生産量減少に伴う損害額から、設備機器それぞれの生産影響量を算出するようにしてもよい。
本発明の系統安定化装置は、制御対象の電力系統に単独分離系統が発生したときに、該単独分離系統を安定化する系統安定化装置であって、
単独分離系統の発生前に所定の周期で、前記電力系統の本系統と支系統それぞれとの間に流れる潮流と、母線電圧と、負荷量と、発電機出力と、周波数とを含む系統情報を入力する系統情報入力手段と、
前記支系統それぞれの各設備機器の生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方を入力する生産情報入力手段と、
予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、前記単独分離系統を安定化しつ前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを求めて設定する遮断負荷設定手段と、
さらに、単独分離系統が発生したときに、電力系統内の遮断器からの遮断信号を含む系統情報に基づき、想定事故ケースを判別し、該判別された想定事故ケースについて、前記遮断負荷設定手段で設定された組み合わせの遮断負荷それぞれに対して制御信号を送出する制御信号出力手段と、
を備えることを特徴とする。
本発明の系統安定化装置は、制御対象の電力系統に単独分離系統が発生したときに、該単独分離系統を安定化する系統安定化装置であって、
単独分離系統の発生前に所定の周期で、前記電力系統の本系統と支系統それぞれとの間に流れる潮流と、母線電圧と、負荷量と、発電機出力と、周波数とを含む系統情報を入力する系統情報入力手段と、
前記支系統それぞれの各設備機器の生産スケジュール及び操業状態情報の両方又はいずれか一方を入力する生産情報入力手段と、
予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、
前記系統情報を用いて、想定事故ケースに対して前記単独分離系統を安定化するために必要な制御量の最小値を安定化制御量演算モデルにより算出する制御量演算部と、
前記単独分離系統内の各設備機器の生産スケジュール又は操業状態情報を用いて、設備機器それぞれについて電力を遮断した際の生産影響量を算出する生産影響演算部と、
前記制御量の最小値を拘束条件として、前記算出された設備機器それぞれの生産影響量を用いて、前記想定事故ケースに対して前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを求めて設定する遮断負荷演算部と、を有する遮断負荷設定手段と、
さらに、単独分離系統が発生したときに、電力系統内の遮断器からの遮断信号を含む系統情報に基づき、想定事故ケースを判別し、該判別された想定事故ケースについて、前記遮断負荷設定手段で設定された組み合わせの遮断負荷それぞれに対して制御信号を送出する制御信号出力手段と、
を備えることを特徴とする。この場合に、前記生産影響演算部は、前記生産スケジュール又は操業情報、及び設備ごとの所要リスタート時間に基づき、設備稼働停止による生産量減少、又は生産量減少に伴う損害額から、設備機器それぞれの生産影響量を定量化するようにしてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、単独分離系統が生じた場合に各設備機器停止時の生産影響を定量化し、さらに制御量を満たした上で生産影響を最小化するという最適化問題に帰着することで単独分離系統の安定化を最小の生産影響で達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る系統安定化装置を適用した電力系統の外部機能構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る系統安定化装置の内部機能構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る系統安定化方法の演算処理に関するフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る系統安定化装置の遮断処理に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
本発明の系統安定化方法及び系統安定化装置を、複数の負荷設備機器からなる製造プラントの、発電機を有する電力系統に適用した一例について以下で記す。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る系統安定化装置１を適用した電力系統の外部機能構成を示す図である。電力系統の本系統側の母線２と、支系統として、事故発生後に単独分離系統となり制御対象となる母線３、４、５と、送電線６、７、８とを備える。支系統それぞれには、負荷として設備機器（以下では単に設備とも記す）が通常は複数台接続されている。
【００１３】
また、事故発生後に単独分離系統となり制御対象となる負荷９Ａ〜９Ｃと、事故発生後に単独分離系統となり制御対象となる調相設備１０と、事故発生後に単独分離系統となり制御対象となる発電機１１Ａ〜１１Ｃと、遮断器１２Ａ〜１２Iとを備える。
【００１４】
また、送電線６、８の潮流を計測するためのセンサである電流変成器１３Ａ、１３Ｈと、負荷９Ａ〜９Ｃそれぞれの潮流等を計測するためのセンサである負荷用電流変成器１３Ｂ〜１３Ｄと、発電機１１Ａ〜１１Ｃの出力等を計測するためのセンサである電流変成器１３Ｅ〜１３Ｇとを備える。
【００１５】
さらに、図１の外部機能構成は、母線電圧を系統安定化装置１に取り込むための計器用変圧器１４Ａ〜１４Ｃ、遮断器１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｉの開閉情報、各センサすなわち電流変成器１３Ａ、１３Ｈと負荷用電流変成器１３Ｂ〜１３Ｄと電流変成器１３Ｅ〜１３Ｇそれぞれにより測定された電流又は電圧の測定値信号を系統安定化装置１に入力するための入力ケーブル１５Ａ〜１５Ｊを備える。また、電源制限又は負荷制限する遮断器１２Ａ〜１２Ｉ、及び調相制御する調相設備１０に指令信号を系統安定化装置１から出力する出力ケーブル１６Ａ〜１６Ｃを備える。
【００１６】
また、生産情報管理データベース１７からの各設備の生産スケジュール及び操業状態情報を伝達するための通信路１８を備える。
【００１７】
なお、図１において同左と記載しているところは、発電機１１Ａ〜１１Ｃや負荷９Ａ〜９Ｃが同様に接続されている系統であることを意味し、図示した系統と同じく系統安定化装置１に接続しているものとする。
【００１８】
図１に示した構成において、例えば送電線８にて事故が発生してルート断に至る場合、遮断器１２Ｉが作動し、結果的に母線２と母線４とが分離する状態となる。このとき、母線３以下の系統を単独分離系統と呼ぶ。系統安定化装置１は、遮断器１２Ｉの情報を入力ケーブル１５Ｉを介して受け取ることにより、単独分離系統になったことを検知する。そして、系統安定化装置１は単独分離系統内の需給アンバランスを解消すべく各安定化制御（負荷制御、発電機制御、調相制御）を実施する。
【００１９】
系統安定化装置１は、送電線６、８や母線２、５の事故によって本系統から切り離され単独分離系統になった場合に、単独分離系統内の発電機１１Ａ〜１１Ｃ、負荷９Ａ〜９Ｃを遮断制御及び調相設備１０を制御することによって、単独分離系統内の周波数及び電圧を適切な範囲に維持する。
【００２０】
図２は、本実施形態に係る系統安定化装置１の内部機能構成を示す図である。系統安定化装置１において、系統情報入力部１００２には、図１に示した電力系統内の本系統及び支系統における遮断器の開閉情報、発電機の有効出力と無効出力、負荷量（負荷の消費する有効電力と無効電力）、送電線の電力潮流、各母線の電圧値、周波数値等を含む系統情報の信号が入力ケーブル１５Ａ〜１５Ｊを介して入力される。
【００２１】
また、生産情報入力部１０１０により、一本又は複数本の通信路１８を介して、生産情報管理データベース１７からの各設備の生産スケジュール、並びに、各設備や上位コンピュータから入力される操業状態情報（例えばＯＮ／ＯＦＦや処理速度等の情報）が入力される。これらの操業に関する情報は、後述する生産影響量の演算に必要な生産に関するデータであり、各設備の生産スケジュールや所要リスタート時間に直接又は間接的に関係する情報を含んでいる。このデータは、データ格納部１００１に格納される。なお、本実施形態において図１に示した変成器等との入力／出力に用いられる信号線ケーブルは、伝送するべき信号数に応じて二芯又はそれ以上の多芯を適宜使用する。
【００２２】
データ設定部１００３は、データ格納部１００１から安定化制御量演算モデルによる演算に必要なデータを取り出して設定する。単独分離系統の発生が想定される事故ケース、すなわち想定事故ケースそれぞれについて、制御量演算処理部１００４は、データ格納部１００１から取り出されたデータを用いて安定化制御量演算モデルに基づいて安定化制御量を最適化演算する。
【００２３】
ここで想定事故ケースとは、遮断負荷演算の際に想定する単独分離要因、例えば電力系統の本系統と支系統からなる電力系統においてどの遮断器が開放して単独分離系統が発生したかを表す識別名である。想定事故ケースの名称（想定事故ケース名）は事故発生箇所及び当該事故における単独分離系統の機器接続情報の情報に紐付けられている。工場等の製造プラントでは、図１で例示した送電線８以外にも、予測される事故発生箇所が多数想定できる。予測される想定事故ケース名及び紐付いた情報もデータ格納部１００１に予め保持させておく。
【００２４】
制御量演算処理部１００４における安定化制御量の演算は、公知の演算、例えば特許文献２に記載されているような安定化制御量演算モデルを用いて演算を行う。また、その他の公知のモデルを用いて演算してもよい。すなわち、想定事故ケースそれぞれについて、周波数変化、各母線における負荷の周波数・電圧依存性、系統潮流方程式による各母線の電圧分布を同時に考慮して、単独分離系統内における周波数や電圧といった電気量を運用許容値内に収める最小の制御量を決定する演算を制御量演算処理部１００４で実行する。この最小の制御量として例えば制御電力量Ｐを制御量演算処理部１００４で算出して出力する。想定事故ケースそれぞれの場合の安定化制御量の算出された結果をデータ格納部１００１に記録させてもよい。なお、この制御量演算処理部１００４での安定化制御量（例えば制御電力量Ｐ）の算出は、一定の周期Ｔ１で繰り返すのが望ましい。
【００２５】
また、生産影響演算部１００８は、データ格納部１００１から各設備の生産スケジュールと所要リスタート時間とを取り出して、又は、生産情報入力部１０１０により入力された各設備の生産スケジュールや操業状態情報、並びに、予め設定しておく通常操業時の生産量等の操業情報を用いて、設備ごとに稼動停止させた時の生産量減少、又は生産量減少に伴う損害額からなる生産影響量を演算する。なお、ここで所要リスタート時間は、例えば過去のリスタート実績を参考にして予め手動設定してもよい。
【００２６】
なお、設備ごとの生産影響量は一定の周期Ｔ１で演算する代わりに、ある期間における設備ごとの平均値を演算して、それを用いて設定しても良い場合がある。このとき、生産影響演算部１００８の処理周期はＴ１よりも長く設定する。
【００２７】
さらに、遮断負荷演算部１００９は、想定事故ケースごとに、制御量演算処理部１００４により算出された安定化制御量と、生産影響演算部１００８により算出された設備ごとの生産影響量とを基に、単独分離系統の安定性を確保した上で、生産影響を最小限に抑えるのに最適な遮断する複数又は単一の負荷（遮断負荷と記す）を、後で詳細に説明するように、予め設定した評価式を用いて単独分離系統内での生産影響量が最小になるように探索して決定する。結果処理部１００７は、遮断負荷演算部１００９により決定された遮断負荷と想定事故ケース名と演算時刻とをデータ格納部１００１へ記録する。さらにこの想定事故ケースでの生産影響量も記録するとよい。
【００２８】
上記の制御量演算処理部１００４、生産影響演算部１００８、及び遮断負荷演算部１００９の演算処理は、所定の周期で繰り返し実行する。
【００２９】
制御信号出力部１００５は、ある系統の事故ケースが発生したとき、系統情報入力部１００２により入力される系統情報の変化に基づき事故ケースの発生を認識し、データ格納部１００１からこの発生した事故ケースと一致する想定事故ケース名に対する、遮断負荷演算部１００９により演算された遮断負荷の名称を読み出す。次に制御信号出力部１００５は、制御信号として出力ケーブル１６Ａ〜１６Ｃを介して、遮断対象の発電機の遮断器又は遮断負荷の遮断器それぞれへ遮断器開放信号、及び調相設備への制御信号を送出する。
【００３０】
また、表示部１００６は、事故発生前後の電力潮流や遮断対象となる発電機又は負荷（遮断負荷）の情報等の遮断負荷演算部１００９による演算結果を液晶ディスプレイ等で構成する表示画面上に表示する。
【００３１】
データ格納部１００１は、上述したように系統情報入力部１００２より取得された系統情報、データ設定部１００３によって設定された種々の設定データ、各設備の生産スケジュールと所要リスタート時間、制御量演算処理部１００４による演算結果、及び生産影響演算部１００８により算出された各設備停止時の生産影響量、遮断負荷演算部１００９により決定された各事故ケースに対応する遮断負荷データを格納している。
【００３２】
（生産影響の定量的評価）
次に、生産影響演算部１００８で実行する、設備停止時の生産影響の定量的評価する処理について説明する。例えば製鉄プラントの場合、設備機器によってトラブルが発生した後のリスタートに要する時間が異なり、また、生産スケジュールも日々変化する。そのために、設備停止時の生産影響量も時々刻々変化するため、従来技術のように遮断優先順位を固定していては当該生産影響の変化に対応することができない。
【００３３】
そこで、時刻ｔにおける設備ｋの単位時間当たりの生産量や処理量をＣｋ(ｔ)、設備ｋの単位生産量や処理量当たりのコストメリットをＭk、設備ｋの所要リスタート時間をＴkとおくと、時刻ｔ1に設備ｋが停止した場合の生産影響量Ｅk(ｔ1)を、例えば式（１）により演算して評価することができる。
【００３４】
【数１】
2011217495.tif 000003
【００３５】
ここで、ｗkは重み付け係数（≧０）)である。重み付け係数ｗkは、製鉄プラントのように設備の停止が他設備の生産量や生産スケジュールに影響を与える場合に、その影響度を生産影響量に考慮するために設定する。なお、式（１）の演算に際して、時刻ｔにおける設備ｋの操業状況及び仕掛状況の情報、並びに生産スケジュールの情報等を用いる。
【００３６】
つまり、時刻tにおける設備ｋの消費電力をＰｋ(ｔ)、制御電力量Ｐとおくと、単独分離系統を安定化でき、かつ負荷遮断による生産影響量総和を最小とすることは、以下の最適化問題に帰着できる。
【００３７】
【数２】
2011217495.tif 000004
【００３８】
ここで、Ａkは設備ｋを遮断する場合１、遮断しない場合０とする。すなわち、式（３）の拘束条件の下に、単独分離系統内の負荷設備それぞれのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせを変化させて、式（２）の最小化演算を行う。その際、同時に稼働しなければならない負荷設備同士のＯＮ／ＯＦＦ状態は連動させる。
【００３９】
この最小化演算の実行方法はいくつかの方法が可能である。例えば、想定事故ケースそれぞれの場合について、単独分離系統内の設備負荷それぞれのＯＮ／ＯＦＦの組み合わせパターンを設備負荷稼働パターンとして複数組作成して予め設定しておき、生産影響演算部１００８又はデータ格納部に保持させておく。そして、各設備負荷稼働パターンについて生産影響量総和を求めて最小値を探索する。また、想定事故ケースそれぞれの場合について、単独分離系統内の設備負荷をＯＮ／ＯＦＦを単純に順番に切り替えて順次生産影響量総和を求めて、最小値を探索することも可能である。
【００４０】
＜系統安定化装置１の動作フロー＞
図３のフローチャートを用いて、本実施形態に係る系統安定化装置１の演算処理フローを説明する。なお、図３に示すフローチャートは一回の安定化制御量を設定する手順を示すものであり、系統安定化装置１は、想定事故ケースの発生が検出されないとき一定周期、例えば２秒ごとに当該フローを繰り返す。当該周期は必ずしも２秒である必要は無く、系統安定化装置１の演算実行速度と、想定される事故ケースの種類により適宜設定すればよいが、短い方が一般的には好ましい。
【００４１】
ＳＴＥＰ１０１では、事故前の系統状態において、想定事故ケースにより単独分離系統となる対象系統に含まれる、発電機の有効出力と無効出力、負荷の消費する有効電力と無効電力、送電線の電力潮流、各母線の電圧値、周波数値等を含む系統情報の信号を入力ケーブル１５Ａ〜１５Ｊを介して系統情報入力部１００２が取得し、データ格納部１００１へ保存する。
【００４２】
ＳＴＥＰ１０２では、系統安定化装置１の対象となる全ての想定事故ケースに対して安定化制御量を求めたかどうかを判定する。全ての想定事故ケースに対して遮断負荷演算部１００９により演算される遮断負荷がデータ格納部１００１に登録されていれば演算を終了する。未演算の想定事故ケースが存在するならばＳＴＥＰ１０３へ遷移する。
【００４３】
ＳＴＥＰ１０３では、未演算の想定事故ケースの中から１ケースを選択し、ＳＴＥＰ１０４へ遷移する。
【００４４】
ＳＴＥＰ１０４では、ＳＴＥＰ１０１で取得された系統情報やその他の必要情報をデータ格納部１００１から取得して、選択された想定事故ケースに対して当該情報に基づいて制御量演算処理部１００４で安定化制御量を演算する。
【００４５】
ＳＴＥＰ１０５では、生産情報入力部１０１０が取得し、データ格納部１００１へ保存された各設備の生産スケジュールや操業状態情報、並びに、予め設定しておく通常操業時の生産量等の操業情報から式（１）を用いて、単独分離系統内の設備ごとに停止させた時の、当該設備稼働停止による生産量減少、又は生産量減少に伴う損害額からなる生産影響量を演算する。
【００４６】
また、設備ごとの稼働停止による生産影響量は、選択された想定事故ケースについて演算する代わりに、電力系統内の設備全体について設備それぞれ対して演算するようにしてもよい。この場合、図３のフローにおいてＳＴＥＰ１０５はＳＴＥＰ１０２の前に移動する。
【００４７】
ＳＴＥＰ１０６では、ＳＴＥＰ１０４で演算された安定化制御量及びＳＴＥＰ１０５で演算された各設備停止時の生産影響量から、式（２）〜式（３）を用いて最適化演算を実施し、生産影響を最小とするような最適な遮断負荷を決定する。
【００４８】
ＳＴＥＰ１０７では、結果処理部１００７が選択したある１つの想定事故ケースに対してＳＴＥＰ１０６で決定した遮断対象となる負荷と遮断対象となる発電機と調相設備の制御量をセットしてデータ格納部１００１にある制御テーブルに書き込み登録する。
【００４９】
次に、図４のフローチャートを用いて、実際に事故により単独分離系統が発生した場合の系統安定化装置１の遮断処理フローについて説明する。系統安定化装置１は事故未発生時には図３に示した演算処理フローを周期的に繰り返すが、系統事故により単独分離系統が発生した時には図４のフローチャートに遷移する。
【００５０】
ＳＴＥＰ２０１では、例えば送電線８にて事故が発生してルート断に至る場合、遮断器１２Ｉが作動し、結果的に母線２と母線４とが分離する状態となり、系統安定化装置１は遮断器１２Ｉの情報を入力ケーブル１５Ｉを介して受け取ることにより、複数の支系統のうちである系統が単独分離系統になったこと、すなわち事故ケースの発生を検知、判別する。
【００５１】
ＳＴＥＰ２０２では、発生した事故ケースに一致する想定事故ケースの演算結果である遮断負荷データをデータ格納部１００１の制御テーブルより読み込む。
【００５２】
ＳＴＥＰ２０３では、読み込んだ遮断負荷データに基づいて、制御信号出力部１００５より制御信号として出力ケーブル１６Ａ〜１６Ｃを介して、遮断対象の発電機の遮断器又は負荷の遮断器それぞれへ遮断器開放信号、及び調相設備へ制御信号を送出する。
【００５３】
事故発生後は通常状態に復帰後速やかに図３のフローチャートで示される演算処理フローを実施し、制御テーブルの更新を繰り返す。
【００５４】
以上で説明したように、図３等に示した処理フローの技術的思想の核心とするところは、予め設定した複数の単独分離系統事故の想定事故ケースそれぞれについて、単独分離系統を安定化しつつ前記単独分離系統の生産影響量が最小となる遮断負荷の組み合わせを予め求めて設定しておくである。本発明は図３、４に具体的に示した処理フロー以外にも、生産影響量の算出式又は算出方法は他の態様であってもよいことは明らかである。
【００５５】
次に、従来の系統安定化方法と本実施形態の系統安定化方法の制御の差異を表１に示す数値例を用いて具体的に説明する。仮に各負荷（Ｌ１〜Ｌ６）の消費電力、負荷停止による生産影響及び予め設定された遮断優先順位が以下のようになっている場合、従来の系統安定化方法では、優先順位の高い負荷から遮断されるため、この場合ではＬ１とＬ２が遮断される。このときの負荷遮断による生産影響は５１となる。一方、本発明の系統安定化方法では、例えば全遮断パターンにおける遮断負荷消費電力の合計値と生産影響を演算し、この中で式（２）〜式（３）を最適とする遮断パターンを決定する。この例の場合、遮断される負荷はＬ３、Ｌ４、Ｌ６となり、負荷遮断による生産影響は３３となる。
【００５６】
【表１】
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【００５７】
＜系統安定化装置１の実装＞
本発明の系統安定化装置１の実装について、系統情報入力部１００２、データ設定部１００３、制御量演算処理部１００４、制御信号出力部１００５、及び結果処理部１００７は、例えばＨＤＤ等の記憶装置、ＬＡＮボードを具備するＦＡ用コンピュータ等のコンピュータを用いて構成することができる。そして、上記した各部における処理それぞれを実行させるコンピュータプログラムを作成してロードすることにより、コンピュータの内部処理として実現することができる。データ格納部１００１は、ＨＤＤで構成し、データベース上に実現し、系統情報入力部１００２、制御量演算処理部１００４、制御信号出力部１００５、表示部１００６及び結果処理部１００７の必要なデータを保存し、且つ当該保存したデータを読み出すことが可能である。表示部１００６は、オペレータが必要に応じて、所望の動作をさせための設定入力、結果表示による確認を行うためのものであり、マウス、キーボードやディスプレイ等の装置により構成する。また、センサ入力部は、変成器や計器用変圧器等の各センサの測定値を入力するためのＡ／Ｄ変換ボードを用いて構成する。さらに、生産情報管理データベース１７としては例えば製造プラントを統括管理するコンピュータを利用する。その際通信路１８はＬＡＮ等のネットワークで構成すると良い。
【符号の説明】
【００５８】
１：系統安定化装置、２〜５：母線、６〜８：送電線、９Ａ〜９Ｃ：負荷、１０：調相設備、１１Ａ〜１１Ｃ：発電機、１２Ａ〜１２Ｈ：遮断器、１３Ａ〜１３Ｇ：変成器、１４Ａ、１４Ｂ：計器用変圧器、１５Ａ〜１５Ｊ：入力ケーブル、１６Ａ〜１６Ｃ：出力ケーブル、１７：生産情報管理データベース、１８：通信路、１００１：データ格納部、１００２：系統情報入力部、１００３：データ設定部、１００４：制御量演算処理部、１００５：制御信号出力部、１００６：表示部、１００７：結果処理部、１００８：生産影響演算部、１００９：遮断負荷演算部、１０１０：生産情報入力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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