(57)【要約】【課題】  高い計算精度を維持し且つ要求される計算周期で想定事故を解析すること。【解決手段】  再生可能エネルギー装置を含む電力系統の状態を示す情報を基に電力系統における想定事故を解析する系統事故演算部と、系統事故演算部の解析結果を基に制御指令を生成する制御指令部と、制御指令部の生成による制御指令を基に再生可能エネルギー装置を制御する再生可能エネルギー制御部を備え、系統事故演算部は、電力系統に属する要素のうち再生可能エネルギー装置を三相瞬時値モデルで表現し、電力系統に属する要素のうち再生可能エネルギー装置以外の要素を三相瞬時値モデルと実効値モデルで表現し、三相瞬時値モデルと実効値モデルを用いて想定事故を解析する。【選択図】図１
2019198202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギー装置を含む電力系統の安定化を行う系統安定化システムであって、
前記電力系統の状態を示す情報を基に前記電力系統における想定事故を解析する系統事故演算部と、
前記系統事故演算部の解析結果を基に制御指令を生成する制御指令部と、
前記制御指令部の生成による前記制御指令を基に前記再生可能エネルギー装置を制御する再生可能エネルギー制御部と、を備え、
前記系統事故演算部は、
前記電力系統に属する要素のうち前記再生可能エネルギー装置を三相瞬時値モデルで表現し、前記電力系統に属する要素のうち前記再生可能エネルギー装置以外の要素を前記三相瞬時値モデルと実効値モデルで表現し、前記三相瞬時値モデルと前記実効値モデルを用いて前記想定事故を解析することを特徴とする系統安定化システム。
【請求項２】
請求項１に記載の系統安定化システムであって、
前記電力系統の事故を検出し、検出した事故の事故情報を前記制御指令部に送信する事故検出部を更に備え、
前記系統事故演算部は、
前記想定事故の解析結果を制御テーブルに記録し、前記制御テーブルの情報を前記制御指令部に送信し、
前記制御指令部は、
前記制御テーブルの情報と前記事故検出部の送信による前記事故情報を基に制御対象と制御内容を規定した前記制御指令を生成し、
前記再生可能エネルギー制御部は、
前記制御指令部の生成による前記制御指令を基に前記制御対象として前記再生可能エネルギー装置の出力を制御することを特徴とする系統安定化システム。
【請求項３】
請求項２に記載の系統安定化システムであって、
前記再生可能エネルギー制御部は、
前記再生可能エネルギー装置に隣接する近隣系統で事故が発生した場合、前記再生可能エネルギー装置の出力を制御した後、前記電力系統に属する要素のうち前記再生可能エネルギー装置を前記三相瞬時値モデルで表現し、前記電力系統に属する要素のうち前記再生可能エネルギー装置以外の要素を前記三相瞬時値モデルと前記実効値モデルで表現し、前記三相瞬時値モデルと前記実効値モデルを用いて前記近隣系統の事故について、補正制御が必要か否かを判定するための事後演算を実行し、前記事後演算の結果から、前記補正制御が必要と判定した場合、前記再生可能エネルギー装置に対して前記補正制御を実施することを特徴とする系統安定化システム。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の系統安定化システムであって、
前記系統事故演算部は、
前記再生可能エネルギー装置以外の要素を前記三相瞬時値モデルと前記実効値モデルで表現する場合、前記実効値モデルの対象となる要素については、テブナン等価電源とテブナン等価インピーダンスを含むテブナン等価回路で表現することを特徴とする系統安定化システム。
【請求項５】
請求項３に記載の系統安定化システムであって、
前記再生可能エネルギー制御部は、
前記再生可能エネルギー装置以外の要素を前記三相瞬時値モデルと前記実効値モデルで表現する場合、前記実効値モデルの対象となる要素については、テブナン等価電源とテブナン等価インピーダンスを含むテブナン等価回路で表現することを特徴とする系統安定化システム。
【請求項６】
請求項２に記載の系統安定化システムであって、
前記系統事故演算部は、
前記電力系統のうち基幹系統に配置された親局装置として構成され、
前記事故検出部は、
前記再生可能エネルギー装置が前記電力系統に連係する連係点に隣接した近隣系統に配置された事故検出装置として構成され、
前記制御指令部は、
前記親局装置からの情報と前記事故検出装置からの情報を中継する子局装置として構成され、
前記再生可能エネルギー制御部は、
前記子局装置で生成される前記制御指令を基に前記再生可能エネルギー装置に属する発電機の遮断を行う転送遮断装置として構成され、
前記各装置は、互いにネットワークを介して接続されることを特徴とする系統安定化システム。
【請求項７】
再生可能エネルギー装置を含む電力系統の状態を示す情報を基に前記電力系統における想定事故を解析する系統事故演算部と、
前記系統事故演算部の解析結果を基に制御指令を生成する制御指令部と、
前記制御指令部の生成による前記制御指令を基に前記再生可能エネルギー装置を制御する再生可能エネルギー制御部と、を備え、
前記系統事故演算部と前記制御指令部および前記再生可能エネルギー制御部が互いにネットワークを介して接続された系統安定化システムにおける方法であって、
前記系統事故演算部が、前記電力系統に属する要素のうち前記再生可能エネルギー装置を三相瞬時値モデルで表現し、前記電力系統に属する要素のうち前記再生可能エネルギー装置以外の要素を前記三相瞬時値モデルと実効値モデルで表現し、前記三相瞬時値モデルと前記実効値モデルを用いて前記想定事故を解析するステップを含むことを特徴とする系統安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の安定化を行う系統安定化システムとその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統に生じる電気的な系統状態量の動揺を抑制する電力系統安定システムとして、例えば送電線などの故障に対して、系統の過渡安定化や送電線や変圧器の過負荷を防止するために必要な量の発電機を遮断する制御（電源制限と呼ぶ）がある。また、周波数低下時に系統の動揺を抑制するために必要な量の負荷を遮断する制御（負荷制限と呼ぶ）がある。これらの動揺抑制の制御は、電力系統の現在の状態に対応させて適合調整する必要がある。
【０００３】
一方、電力系統の現在状態で生じる可能性のある系統状態量の動揺を事前に予測し、予測結果に従って動揺抑制の制御内容を予め設定しておき、動揺が発生したときに、設定した制御を行う方法がある。例えば、非特許文献１の「オンライン安定度計算による脱調未然防止システム（ＴＳＣ）の開発」に述べられているように、送電線などの故障に対して系統の過渡安定度を維持するために必要な量の発電機を遮断するシステムがある。
【０００４】
このシステムは、周期的に系統状態を取り込み、複数の想定される事故ケ−スについて、事前に過渡安定度計算を行って、必要な量の電源制限機（以下、電制機と呼ぶ）を求めておき、その内容を制御テーブルに記録して更新し、実際の事故発生に備えておく。そして、実際に故障が発生した場合は、発生した事故に対応する、予め求めておいた電制機を検索し、これを遮断することにより電力系統の安定化を図るものである。
【０００５】
しかしながら、このシステムでは、電力系統を多数の発電機や多数の送電線などの機器の、簡略化した実効値モデルで表現し、過渡安定度計算によってシミュレーションすることを前提としている。
【０００６】
一方、近年、風力発電装置や太陽光発電装置などの再生可能エネルギー装置が多数台導入されてきており、各再生可能エネルギー装置と電力系統との間では、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置を介してエネルギーの授受が行われる。この際、インバータ装置の出力が増えると、インバータ装置が連係する連係点の交流電圧変動が起き易くなり、交流系統の構成変更時や交流系統での落雷などの事故発生時に、インバータ装置と交流系統間で不安定な振動が継続して発生する機会が増えるおそれがある。なお、電力系統で事故が発生した際に、発電機を緊急停止させることが必要になる場合には、特許文献１のように、再生可能エネルギー装置を選定して停止させ、電力系統の安定度を維持する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１３０７７７号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】電気学会論文誌Ｂ115巻１号（平成７年１月）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、再生可能エネルギー装置の所有者としては、再生可能エネルギー装置をできるだけ継続運転させることを望んであり、交流系統事故発生時でも再生可能エネルギー装置を停止させること無く運転させることが望ましい。ところが、系統事故発生がトリガーとなって、再生可能エネルギー装置に属するインバータ装置と交流系統間で不安定な振動が発生する可能性がある。
【００１０】
このため、電力系統を安定化するための系統安定化システムにおいて、複数の想定される事故ケ−スについて、事前に過渡安定度計算を行う場合には、詳細な解析により実際に不安定振動が発生するか否かを想定することが必要であり、従来技術のような簡略化した実効値モデルを用いた過渡安定度計算では、この不安定振動を再現できない。
【００１１】
一方、電力系統全体を実効値モデルの代わりに、三相瞬時値モデルで表現すると計算時間が長くなり、要求される計算周期（例えば数分周期）の間に全ての故障ケースに対する計算が完了できない課題が発生する。例えば、実効値モデルでは、１ミリ秒の時間刻みでシミュレーションするのに対し、三相瞬時値モデルでは１マイクロ秒の時間刻みでシミュレーションすることが一般的である。このため、電力系統全体を三相瞬時値モデルで表現すると、同期発電機や風力発電機や太陽光発電機の台数が同じ場合には、１０００倍以上の計算時間が必要になり、全事故ケース対する計算には、５００分以上かかり、系統安定化システムで要求される３０秒から１分程度の演算周期を満足できないことになる。
【００１２】
本発明の課題は、高い計算精度を維持し且つ要求される計算周期で想定事故を解析することができる系統安定化システムを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、本発明は、再生可能エネルギー装置を含む電力系統の安定化を行う系統安定化システムであって、前記電力系統の状態を示す情報を基に前記電力系統における想定事故を解析する系統事故演算部と、前記系統事故演算部の解析結果を基に制御指令を生成する制御指令部と、前記制御指令部の生成による前記制御指令を基に前記再生可能エネルギー装置を制御する再生可能エネルギー制御部と、を備え、前記系統事故演算部は、前記電力系統に属する要素のうち前記再生可能エネルギー装置を三相瞬時値モデルで表現し、前記電力系統に属する要素のうち前記再生可能エネルギー装置以外の要素を前記三相瞬時値モデルと実効値モデルで表現し、前記三相瞬時値モデルと前記実効値モデルを用いて前記想定事故を解析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高い計算精度を維持し且つ要求される計算周期で想定事故を解析することができる。これ以外の効果については、明細書中で説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係る系統安定化システムの構成例を示す構成図。
【図２】本発明の実施例に係る系統安定化システムの他の構成例を示す構成図。
【図３】本発明の実施例に係る系統安定化システムを適用した電力系統の構成例を示す構成図。
【図４】本発明の実施例に係る基幹系統の簡略モデルの一例を示す構成図。
【図５】本発明の実施例に係る再生可能エネルギー装置の構成例を示す構成図。
【図６】本発明の実施例に係る電力系統で不安定振動が発生する状況の例を示す特性図。
【図７】本発明の実施例に係る系統安定化システムの動作タイミングの例を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施例を示す系統安定化システムの構成例である。系統安定化システムは、系統事故時の制御を周期的に演算する系統事故演算部１１と、制御指令を出力する制御指令部１２と、電力系統の事故を検出する事故検出部１３と、制御対象を制御する再生可能エネルギー制御部１４とを備えて構成される。
【００１８】
系統事故演算部１１は、例えば、基幹系統に配置されて系統安定化システム全体を統括制御する親局装置として構成され、制御指令部１２は、親局装置からの情報を中継する子局装置として構成され、事故検出部１３は、再生可能エネルギー装置が電力系統に連係する連係点に隣接した近隣系統に配置されて、地絡事故等を検出する事故検出装置として構成され、再生可能エネルギー制御部１４は、再生可能エネルギー装置を制御対象として、発電機遮断等を行う転送遮断装置として構成され、各装置は、互いに、無線又は有線によるネットワークを介して接続される。この際、各装置は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、入力装置、出力装置、通信装置および記憶装置を備えたコンピュータ装置で構成することができる。
【００１９】
系統事故演算部１１は、電力系統の状態（系統状態量）を示すオンラインの情報を周期的に、例えば数分間隔で取り込み、電力系統の状態を示す情報を基に電力系統における想定事故を解析する演算部である。この際、系統事故演算部１１は、電力系統のうち電圧レベルが高い基幹系統を実効値モデルで表現し、事故点を含む再生可能エネルギー装置に近い系統であって、電圧レベルが低い系統を三相瞬時値モデルで表現し、再生可能エネルギー装置を三相瞬時値モデルで表現し、各モデルを用いて事前演算を行う系統事故演算機能１１ａを有する。系統事故演算機能１１ａは、例えば、記憶装置に記憶されるプログラムであって、ＣＰＵによって実行されるプログラムである。系統事故演算部１１は、事前演算では、電力系統で発生する可能性がある想定事故（例えば１００ケース程度）に対し、事故発生時の１０秒間程度の発電機動揺などの過渡現象の模擬を行い、模擬結果を制御テーブル１１０に記録し、制御テーブル１１０の情報を制御指令部１２へ送信する。
【００２０】
この際、系統事故演算部１１は、発電機動揺などの過渡現象の模擬の結果から、不安定な振動などが継続して発生すると判断した場合の対策であって、発電機停止や負荷停止や調相機器の入り切りなどの対策（制御方法）と、不安定な振動が無くなり、電力系統が安定な状態に戻ることを確認した場合の対策であって、発電機停止解除や負荷停止解除や調相機器の入り切りなどの対策（制御方法）を示す情報を含む制御テーブル１１０を作成する。
【００２１】
事故検出部１３は、電力系統で実際に事故が発生した場合、電力系統の事故を検出し、事故の内容を示す事故情報１３０を生成し、生成した事故情報１３０を制御指令部１２に送信する。制御指令部１２は、系統事故演算部１１から送信された制御テーブル１１０の情報と、制御指令部１２にから送信された事故情報１３０とを基に制御対象と制御（制御方法）を規定した制御指令１２０を生成し、生成した制御指令１２０を再生可能エネルギー制御部１４へ送信する。再生可能エネルギー制御部１４は、制御指令部１２からの制御指令１２０を基に、例えば、制御対象として再生可能エネルギー装置の出力を制御し、安定化対策を実施するための制御、例えば、再生可能エネルギー装置を停止するための制御を実行する制御実行機能１４ａを有する。制御実行機能１４ａは、例えば、記憶装置に記憶されるプログラムであって、ＣＰＵによって実行されるプログラムである。この際、電力系統の事故検出から再生可能エネルギー装置の停止までは、数秒間で完了することが電力系統の安定度を維持するために必要となる。
【００２２】
ここで、系統事故演算部１１において、想定事故に対して、発電機動揺などの過渡現象の模擬を行うための事前演算で用いる電力系統のモデルとしては、できるだけ詳しい機器モデルがふさわしいが、この機器モデルを用いたのでは、演算にかかる計算時間が長くなるため、大規模な電力系統のモデルとしては、実効値に基づく簡略モデルが利用される。一方、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー装置と電力系統との間には、インバータ装置が設置されるが、インバータ装置のモデルとしては、三相瞬時値モデルを用いることが必要である。特に再生可能エネルギー装置が出力する電力が多くなり、相対的に再生可能エネルギー以外の電源が発生する電力に比べ、再生可能エネルギーの発電電力が多くなった場合、或いは再生可能エネルギー装置と複数の発電機間をつなぐ送電線のインピーダンスが大きい場合（長距離送電や送電線片回線停止）や、変圧器のインピーダンスが大きい（一部の変圧器バンク停止）場合には、再生可能エネルギーインバータ（再生可能エネルギー装置に接続される連係インバータ）が電力系統に繋がる連係点の電圧が変動しやすくなり、再生可能エネルギーインバータが所定の制御を行うことが困難となり、電力系統で不安定な振動が継続する可能性がある。
【００２３】
この対策としては、再生可能エネルギーインバータの出力を絞る方法や、再生可能エネルギーインバータの出力に、連係点の電圧に変動を抑えるような逆出力を加える方法があり、これらの方法を含む対策を実行することで、電力系統における不安定な振動を抑制できる。このような対策をどの再生可能エネルギーインバータで行うかは、系統事故演算部１１において生成された制御テーブルの情報と事故検出部１３で検出された事故情報を基に制御指令部１２で生成される制御指令を基に決定される。
【００２４】
例えば、再生可能エネルギー制御部１４は、制御指令部１２から制御指令１２０を受信した場合、事故検出部１３で検出された事故情報１３０で特定される事故点の近くに配置された再生可能エネルギーインバータを制御対象として、制御テーブル１１０の情報で指定される制御として、再生可能エネルギーインバータの出力を絞る制御を実行する。これにより、電力系統のうち再生可能エネルギーインバータが配置される系統の近傍で地絡事故等が発生しても、電力系統で不安定な振動が継続するのを防止することができる。
【００２５】
この際、系統事故演算部１１は、制御テーブル１１０を高精度で且つ短時間で生成するために、多数の発電機を持った基幹系統（基幹電力系統）を実効値モデルで表し、再生可能エネルギーインバータの近くの電力系統や再生可能エネルギーインバータを三相瞬時値モデルで表現し、各モデルを用いて不安定な動きを詳細に模擬し、模擬結果に従って適切な対策を立案し、立案した対策を含む制御テーブル１１０を作成する。
【００２６】
すなわち、電力系統のうち安定した系統である基幹系統については、簡略化されたモデルであって、演算時間の短い実効値モデルを用い、電力系統のうち不安定な振動が発生する可能性のある系統（再生可能エネルギーインバータの近くの電力系統）や再生可能エネルギーインバータについては、演算時間が実効値モデルよりも長くなるが、正確なモデルである三相瞬時値モデルを用い、制御テーブル１１０を高精度で且つ、要求される計算周期（３０秒から１分程度）で生成することとしている。このため、電力系統の事故で不安定な振動が発生しても、この振動の発生を即座に防止することができる。
【００２７】
図２は、本発明の実施例に係る系統安定化システムの他の構成例を示す構成図である。本実施例は、実効値モデルと三相瞬時値モデルを用いた演算を、再生可能エネルギー制御部１４においても行うものであり、再生可能エネルギー制御部１４に、判断機能１４ｂと系統事故補正演算機能１４ｃが追加された他は、図１の系統安定化システムと同様である。
【００２８】
再生可能エネルギー制御部１４は、再生可能エネルギー装置の出力状況などを基に補正制御が必要か否かを判断する判断機能１４ｂと、系統事故補正演算を行う系統事故補正演算機能１４ｃと、制御対象に対して実際に制御を実行する制御実行機能１４ａを備えている。制御実行機能１４ａと、判断機能１４ｂおよび系統事故補正演算機能１４ｃは、例えば、記憶装置に記憶されるプログラムであって、ＣＰＵによって実行されるプログラムである。
【００２９】
判断機能１４ｂは、電力系統で地絡事故等が発生した後、制御実行機能１４ａにより、例えば、風車を一台停止する制御が実行された後、再生可能エネルギー装置の出力状況などを基に補正制御が必要か否かを判断し、判断結果を系統事故補正演算機能１４ｃと制御実行機能１４ａに出力する。系統事故補正演算機能１４ｃは、該当事故ケースのみについて、モデルを用いて事後演算（地絡事故等が発生した後の演算）を実行する。制御実行機能１４ａは、判断機能１４ｂが、補正制御が必要と判断した場合、系統事故補正演算機能１４ｃの演算結果を基に制御対象に対する補正制御を実行する。例えば、制御実行機能１４ａは、補正制御のために追加された風車を一台停止するための制御を実行する。
【００３０】
この際、系統事故補正演算機能１４ｃは、電力系統を構成する要素のうち基幹系統を実効値モデルで表現し、事故点を含む再生可能エネルギー装置に近い系統を三相瞬時値モデルで表現し、再生可能エネルギー装置を三相瞬時値モデルで表現し、各モデルを用いて事後演算を実行する。このため、系統事故補正演算機能１４ｃは、事後演算で詳細な解析が可能になり、再生可能エネルギー装置の追加・停止などの補正演算を適切に行うことができる。
【００３１】
系統事故演算部１１では、電力系統全体の多数の事故ケースに対する想定事故について、事前演算を行うため、演算時間が長くなる。これに対して、再生可能エネルギー制御部１４では、再生可能エネルギー装置の近くの電力系統で発生した特定の事故ケースに絞って事後演算を行うことで、補正演算時間を短くでき、補正処理を迅速に実現することが可能になる。結果として、電力系統で不安定な振動が継続するのを防止することができる。
【００３２】
図３は、本発明の実施例に係る系統安定化システムを適用した電力系統の構成例を示す構成図である。電力系統のうち上位系統となる基幹系統１００には、発電機１０１、１０２と、太陽光発電１０３と、負荷１０４が接続される。さらに、基幹系統１００には、変圧器２０１と送電線２０２を介して、負荷２０３と風力発電基地２０５が接続されると共に、変圧器１０５と送電線１０６を介して、負荷１０７と発電機１０８が接続される。
【００３３】
この際、系統事故演算部１１は、基幹系統１００を管理するための親局装置として配置され、事故検出部１３は、近隣系統２００における事故を検出するための事故検出装置として配置され、制御指令部１２は、系統事故演算部１１と事故検出部１３からの情報を基に制御指令１２０し、生成した制御指令１２０を再生可能エネルギー制御部１４と制御部１５に送信するための子局装置として配置され、再生可能エネルギー制御部１４は、制御指令１２０を基に風力発電基地２０５に属する風力発電機を制御するための転送遮断装置として配置され、制御部１５は、制御指令１２０を基に発電機１０８を制御するための制御装置として配置される。
【００３４】
発電機１０８で発生した電力の一部は、負荷１０７で消費され、残りの電力は、送電線１０６と変圧器１０５を介して、基幹系統１００へ供給される。風力発電機２０６−ａ、２０６−ｂ、２０６−ｃで構成される風力発電基地２０５で発生した電力の一部は、負荷２０３で消費され、残りの電力は、送電線２０２と変圧器２０１を介して、基幹系統１００へ供給される。
【００３５】
風力発電基地２０５に近い近隣系統２００の中で、落雷などの事故が発生すると、保護装置の働きで、事故点が近隣系統２００から切離され、送電線２０２が２回線から１回線になる。この場合、風力発電基地２０５と近隣系統２００との連係点２０４から見た、基幹系統１００までのインピーダンス（送電線２０２の片回線と変圧器２０１のインピーダンスの合計）は、送電線２０２が２回線のときよりも高インピーダンスとなる。このため、連係点２０４の電圧が変動し易くなり、複数の風力発電機２０６−ａ、２０６−ｂ、２０６−ｃ間のローカルな干渉や、複数の風力発電機２０６−ａ、２０６−ｂ、２０６−ｃと外部の発電機１０１、１０２、１０８とのグローバルな干渉が発生し、近隣系統２００で不安定な振動が発生する場合がある。
【００３６】
この不安定な振動を抑制する対策として、風力発電機２０６−ａ、２０６−ｂ、２０６−ｃのうち特定の風力発電機の運転を止めて、風力発電基地２０５に属する風力発電機からの出力電力を減らすことで、連係点２０４の電圧振動を減らす方法を採用することができる。このため、図１に示した系統事故演算部１１では、系統事故発生前に、例えば、近隣系統２００における事故ケースとして、連係点２０４の電圧変動を事前演算で求めると共に、連係点２０４の電圧振動を減らすための制御として、風力発電機１台、例えば、風力発電機２０６−ａの運転を止める制御を事前演算で求め、事前演算の結果を制御テーブル１１０に記録することとしている。
【００３７】
一方、実際に風力発電機２０６−ａの運転を止めても、引続き不安定な振動が連係点２０４で発生する場合は、図２に示す再生可能エネルギー制御部１４において、補正制御が必要と判断される。この場合、系統事故補正演算機能１４ｃにおいて、風力発電機２０６−ｂあるいは風力発電機２０６−ｃを追加で止めた場合の電圧振動の補正演算（事後演算）を、実効値モデルと三相瞬時値モデルを用いて実施することで、適切な追加対策を求めることができる。
【００３８】
図４は、本発明の実施例に係る基幹系統の簡略モデルの一例を示す構成図である。近隣系統２００と、風力発電基地２０５を含むローカル系統が基幹系統１００に接続される場合、基幹系統１００がローカル系統に比べて安定していることを考慮し、基幹系統１００を、簡略化したモデルで、例えば、基幹系統実効値モデルで表現することができる。この際、図２に示す再生可能エネルギー制御部１４の系統事故補正演算機能１４ｃで事後演算を実行するときに、基幹系統１００のモデルとして基幹系統実効値モデルを用い、基幹系統実効値モデルを、テブナン等価電源３０１と、テブナン等価インピーダンス３０２からなるテブナン等価回路で表現する。これにより、系統事故補正演算機能１４ｃで事後演算を実行するときの演算時間の短縮を図ることができる。このテブナン等価回路のモデルは、変圧器２０１が繋がる基幹系統側の母線において求められる、テブナン等価回路のモデルであり、系統事故演算部１１において、電力系統全体の系統モデルから、変圧器２０１が繋がる母線におけるテブナンの定理を用いて求めることができる。
【００３９】
またインバータ装置（連係インバータ）が繋がる三相交流回路の系統事故状況は、地絡事故が発生している相の回路において系統事故を模擬し、遠方の基幹系統１００のモデルは、簡略化した実効値モデルで表し、実効値モデルの実部と虚部を電圧源で表し、三相瞬時値モデルは、三相の電流源で表してインターフェースとすることで、正確な事故時の電圧や電流を求めることができる。
【００４０】
図５は、再生可能エネルギー装置の構成例を示す構成図である。図５において、再生可能エネルギー装置は、太陽光発電パネル４１０、４１１と、チョッパー回路４１２、４１３と、連係インバータ４１４を備えている。太陽光発電パネル４１０は、チョッパー回路４１２を介して連係インバータ４１４に接続され、太陽光発電パネル４１１は、チョッパー回路４１３を介して連係インバータ４１４に接続され、連係インバータ４１４は、交流系統４１５に接続される。連係インバータ４１４は、交流系統４１５に連係する地点（連係点）において、交流系統４１５は十分に強い、すなわち短絡電流が十分大きいということを前提で、その制御方式が設計されるのが一般的である。ところが、交流系統４１５が弱い、すなわち連係インバータ４１４からの電流インジェクションにより、連係点の系統電圧が変化しやすい場合は、連係インバータ４１４の動作に課題が生じることがある。この場合、連係インバータ４１４の出力を減らすことで、連係点の電圧変動を抑え、所定のインバータ動作に戻すことができる。
【００４１】
一方、交流系統４１５を強くすることができれば、連係インバータ４１４の出力を減らす必要がなくなる。このためには交流系統４１５のインピーダンスを小さくする。例えば、交流系統４１５における系統切替えにより、複数の発電所からの送電線の運転本数や変圧器の運転バンク数を増やすことで、交流系統４１５のインピーダンスを小さくすることができる。
【００４２】
図６は、本発明の実施例に係る電力系統で不安定振動が発生する状況の例を示す特性図である。図６（ａ）は、電力系統における電圧・電力の特性図であって、送電線切替により、発電所から再生可能エネルギー装置までのインピーダンスが大きくなったために、事故無しで電力系統に不安定振動が発生したときの特性図である。一方、図６（ｂ）は、電力系統における電圧・電力の特性図であって、落雷などの事故が発生し、保護装置が送電線を切離し、事故が除去されたために、発電所から再生可能エネルギー装置までのインピーダンスが大きくなり、事故有りで電力系統に不安定振動が発生したときの特性図である。
【００４３】
この際、図１に示す事故検出部１３は、電力系統で事故が発生し、電力系統の電圧が、図６（ｂ）のように変化した場合、この事故を検出することはできるが、電力系統の電圧が、図６（ａ）のように変化しても、この電圧の変化を、電力系統の事故として検出することはできない。そこで、図２に示す再生可能エネルギー制御部１４は、再生可能エネルギー装置の連係点やその近隣の交流系統における送電電力の変動を計測し、計測結果から、送電電力の振動が大きくなり、発散して行くと判断した場合、追加補正が必要と判断する。この場合、系統事故補正演算機能１４ｃは、三相瞬時値モデルと実効値モデルを用いて、対策案の事後演算を実施し、対策を決定する。制御実行機能１４ａは、系統事故補正演算機能１４ｃにより決定された対策を基に、制御対象に対する制御を実行する。これにより、事故無しで電力系統に不安定振動が発生しても、電力系統の安定化が可能になる。
【００４４】
図７は、本発明の実施例に係る系統安定化システムの動作タイミングの例を示すタイムチャートである。系統事故演算部１１は、周期的に（例えば１分毎に）系統全体の事故ケース（例えば１００ケース）に対して事前演算を行い、事故ケース毎の適切な対策を決定し、決定した内容を制御テーブル１１０に記録し、制御テーブル１１０の情報を制御指令部１２に送信する（ｔ１）。制御テーブル１１０の情報を受信した制御指令部１２は、制御テーブル１１０の情報を更新する（ｔ２）。
【００４５】
また、系統事故演算部１１が、周期的に（例えば１分毎に）系統全体の構成に関する情報を、制御指令部１２を介して再生可能エネルギー制御部１４に送信すると、再生可能エネルギー制御部１４は、受信した情報を基にテブナン等価回路モデルを生成し、テブナン等価回路モデルを更新する（ｔ３）。
【００４６】
次に、電力系統で実際に事故が発生すると、事故検出部１３が事故様相を検出し、事故情報１３０を制御指令部１２に送信する（ｔ４）。制御指令部１２は、制御テーブル１１０の情報と事故情報１３０を基に制御内容を決定する。すなわち、制御指令部１２は、制御テーブル１１０の情報と事故情報１３０を基に制御対象と制御内容（制御方法）を規定した制御指令１２０を生成し、生成した制御指令１２０を再生可能エネルギー制御部１４に送信する（ｔ５）。
【００４７】
制御指令１２０を受信した再生可能エネルギー制御部１４は、制御指令１２０に従って制御を実施する（ｔ６）。例えば、再生可能エネルギー制御部１４は、風車を一台停止する。その後、再生可能エネルギー制御部１４は、実施した制御の効果を確認すると共に、それに並行して、該当する事故ケース（近隣系統の事故ケース）のみについて、三相瞬時値モデルと実効値モデル（遠方の基幹系統１００は、系統事故演算部１１で事前に計算しておいたテブナン等価回路モデル）を用いて事後演算を行う（ｔ７）。さらに、再生可能エネルギー制御部１４は、制御実施後の数秒間に渡って、再生可能エネルギー装置からの有効電力や再生可能エネルギー装置が繋がる連係点の電圧を計測し（ｔ８、ｔ９）、計測結果から、補正制御が必要か否か、すなわち不安定振動が治まるか否かを判定する（ｔ１０）。例えば、計測結果（振動）が閾値の範囲内か、或いは減衰率の範囲内かを判定する。補正制御が必要と判定した場合、すなわち不安定振動が治まらないと判定した場合、再生可能エネルギー制御部１４は、補正制御を実施する（ｔ１１）。例えば、再生可能エネルギー制御部１４は、補正制御の対象となる風車を一台追加し、追加された風車を停止する。なお、この後、系統事故演算部１１は、周期的に（例えば１分毎に）系統全体の事故ケース（例えば１００ケース）に対して事前演算を行う（ｔ１２）。
【００４８】
このように、系統事故演算部１１における事前演算と再生可能エネルギー制御部１４における事後演算（事後補正演算）を、三相瞬時値モデルと実効値モデルを組み合わせて実施することで、再生可能エネルギー装置が多数導入された電力系統における安定した運転を継続することが可能になる。
【００４９】
また、別の事故例として、再生可能エネルギー装置を含む下位系統と基幹系統とが、系統事故により分離し、再生可能エネルギー装置を含む下位系統が単独系統になってしまう場合は、下位系統の中で再生可能エネルギー装置からの発電量の占める割合が大きくなるため、不安定振動がより発生し易くなる。また単独系統における周波数変動も起き易くなる。この場合、系統事故演算部１１における事前演算と再生可能エネルギー制御部１４における事後演算を、三相瞬時値モデルと実効値モデルを組み合わせて詳細に実施することで、再生可能エネルギー装置に対する補正制御が可能なる。
【００５０】
以上、上記実施例では、再生可能エネルギー装置として、風力発電や太陽光発電を用いるものについて述べたが、再生可能エネルギー装置は、これらに限るものではなく、リチウムイオン電池や燃料電池などの電気エネルギーを貯蔵したり、発生したりする蓄電池装置などの、インバータを持つ装置の場合にも、本発明を適用できる。
【００５１】
本実施例によれば、高い計算精度を維持し且つ要求される計算周期で想定事故を解析することができる。また、再生可能エネルギー電源（再生エネルギー装置を用いた電源）が増えても、再生可能エネルギー装置に属するインバータ（連係インバータ）と電力系統（交流系統）とが干渉して、系統で不安定振動が発生することを防止でき、再生可能エネルギー導入量を多くできる。さらに、系統事故などの緊急時に再生可能エネルギー電源を停止させる量を減らし、また公平で適切な再生可能エネルギー電源停止制御を実現できる。
【００５２】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやす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。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。
【００５３】
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid  State  Drive）等の記録装置、または、ＩＣ（Integrated  Circuit）カード、ＳＤ（Secure  Digital）メモリカード、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disc）等の記録媒体に記録して置くことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１１…系統事故演算部、１２…制御指令部、１３…事故検出部、１４…再生可能エネルギー制御部、１００…基幹系統、２００…近接系統、２０５…風力発電基地、３０１…テブナン等価電源、３０２…テブナン等価インピーダンス
【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】
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