(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の状態を示す測定された系統情報に基づいて、前記電力系統の状態を推定する第１状態推定部と、
前記第１状態推定部が推定する推定結果に基づいて、前記系統情報に誤りがあるか否かを判定する第１判定部と、
前記系統情報に誤りがあると判定されると、前記推定結果に基づいて前記系統情報の誤りを特定する処理を実行する誤り特定部と、
前記系統情報の誤りが特定できない場合、前記系統情報のうち有効電力と電圧位相角とに基づいて前記電力系統の電圧位相角を推定するとともに、前記系統情報のうち無効電力と電圧振幅とに基づいて前記電力系統の電圧振幅を推定する第２状態推定部と、
推定された前記電力系統の電圧位相角に基づいて、測定された前記系統情報の電圧位相角に誤りがあるか否かを判定するとともに、推定された前記電力系統の電圧振幅に基づいて、測定された前記系統情報の電圧振幅に誤りがあるか否かを判定する第２判定部と、
を備えることを特徴とする電力系統状態推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力系統状態推定装置であって、
前記第１判定部が前記系統情報に誤りがないと判定すると、前記推定結果を出力する出力部を更に備えること、
を特徴とする電力系統状態推定装置。
【請求項３】
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であって、
前記誤り特定部が測定された前記系統情報の誤りを特定できた場合、前記推定結果に基づいて、前記系統情報の誤りに対する値を推定する推定部を更に備えること、
を特徴とする電力系統状態推定装置。
【請求項４】
コンピュータに、
電力系統の状態を示す測定された系統情報に基づいて、前記電力系統の状態を推定する処理と、
推定された前記電力系統の状態の推定結果に基づいて、前記系統情報に誤りがあるか否かを判定する処理と、
前記系統情報に誤りがあると判定されると、前記推定結果に基づいて前記系統情報の誤りを特定する処理と、
前記系統情報の誤りが特定できない場合、前記系統情報のうち有効電力と電圧位相角とに基づいて前記電力系統の電圧位相角を推定するとともに、前記系統情報のうち無効電力と電圧振幅とに基づいて前記電力系統の電圧振幅を推定する処理と、
推定された前記電力系統の電圧位相角に基づいて、測定された前記系統情報の電圧位相角に誤りがあるか否かを判定する処理と、
推定された前記電力系統の電圧振幅に基づいて、測定された前記系統情報の電圧振幅に誤りがあるか否かを判定する処理と、
を実行させることを特徴とする電力系統状態推定プログラム。
【請求項５】
電力系統の状態を示す測定された系統情報に基づいて、前記電力系統の状態を推定し、
推定された前記電力系統の状態の推定結果に基づいて、前記系統情報に誤りがあるか否かを判定し、
前記系統情報に誤りがあると判定されると、前記推定結果に基づいて前記系統情報の誤りを特定する処理を実行し、
前記系統情報の誤りが特定できない場合、前記系統情報のうち有効電力と電圧位相角とに基づいて前記電力系統の電圧位相角を推定するとともに、前記系統情報のうち無効電力と電圧振幅とに基づいて前記電力系統の電圧振幅を推定し、
推定された前記電力系統の電圧位相角に基づいて、測定された前記系統情報の電圧位相角に誤りがあるか否かを判定し、
推定された前記電力系統の電圧振幅に基づいて、測定された前記系統情報の電圧振幅に誤りがあるか否かを判定すること、
を特徴とする電力系統状態推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統状態推定装置、電力系統状態推定プログラム、および電力系統状態推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力系統においては、系統の状態を推定する電力系統状態推定装置が設けられている。電力系統状態推定装置は、電力系統の状態を示し、測定された系統情報に基づいて、系統の状態を推定する。電力系統状態推定装置が系統の状態を推定する際には、測定された系統情報のうち多くの情報（例えば、有効電力、無効電力、電圧振幅、電圧位相角、電力潮流等の情報）を用いる技術（例えば、特許文献１）や、計算負荷を低減するために、測定された系統情報のうちごく一部の情報（例えば、有効電力、電圧位相角）のみを用いる技術（例えば、特許文献２）がある。ただし、何れの技術を用いた場合であっても、系統情報を測定する測定装置の故障やノイズ等により、電力系統状態推定装置が取得した測定結果に誤りがあると、推定結果の精度が大きく悪化する虞がある。このため、測定結果に含まれている誤りを特定することは重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７６７００号公報
【特許文献２】特開昭６１−４９６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、測定点の冗長性が不足している場合、つまり、系統情報の測定点の数が少ない場合又は測定点に対して誤りの数が多い場合には、測定結果に誤りが含まれているか否かは判定できたとしても、誤っている測定点を特定できないことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前述した課題を解決する主たる本発明は、電力系統の状態を示す測定された系統情報に基づいて、前記電力系統の状態を推定する第１状態推定部と、前記第１状態推定部が推定する推定結果に基づいて、前記系統情報に誤りがあるか否かを判定する第１判定部と、前記系統情報に誤りがあると判定されると、前記推定結果に基づいて前記系統情報の誤りを特定する処理を実行する誤り特定部と、前記系統情報の誤りが特定できない場合、前記系統情報のうち有効電力と電圧位相角とに基づいて前記電力系統の電圧位相角を推定するとともに、前記系統情報のうち無効電力と電圧振幅とに基づいて前記電力系統の電圧振幅を推定する第２状態推定部と、推定された前記電力系統の電圧位相角に基づいて、測定された前記系統情報の電圧位相角に誤りがあるか否かを判定するとともに、推定された前記電力系統の電圧振幅に基づいて、測定された前記系統情報の電圧振幅に誤りがあるか否かを判定する第２判定部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、測定点の冗長性が不足して、測定した系統情報において誤った測定点を特定できない場合であっても、誤った測定結果を絞り込むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る電力系統状態推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る電力系統状態推定装置を構成する誤り測定値特定装置で実行される処理の概要を説明するための図である。
【図３】本実施形態に係る電力系統状態推定装置で実行される処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１０】
＝＝状態推定の計算方法の一例＝＝
まず、電力系統の状態推定が実施される際に実行される計算方法について説明する。状態推定は、電力系統における複数の地点における測定値（有効電力、無効電力、電圧振幅、電圧位相角、電力潮流等の系統情報）を用いて、重み付け最小二乗法により電力系統の状態値（例えば、電圧振幅、電圧位相角）を計算して行われる。ここで、測定値を示す測定値ベクトルｚは、以下の式で表される。
【００１１】
【数１】
0006492923.tif 000002
なお、ｍは、測定値の数、状態値ベクトルｘの要素ｘ１〜ｘｎは、測定点における電力系統で推定したい状態値（例えば、電圧振幅、電圧位相角等）である。また、関数ベクトルｈ１〜ｈｍは、測定値ベクトルｚと状態値ベクトルｘとの関係を示す回路方程式から導かれる非線形関数である。また、測定誤差ベクトルｅ１〜ｅｍは、各測定値に含まれる誤差を示す。つまり、式（１）は、測定値を示すｚが、非線形関数から得られる測定値の真値ｈ（ｘ）に測定誤差ｅを加えたものに等しいとの関係を示すものである。このため、重み付け最小二乗法により得られる目的関数Ｊ（ｘ）の最小値を求めることにより、状態値ベクトルｘが求められる。
【００１２】
【数２】
0006492923.tif 000003
なお、Ｒは、式（３）に示す重み行列である。
【００１３】
【数３】
0006492923.tif 000004
ここで、重み行列Ｒの要素ｗ１〜ｗｍ（複数の係数）は、各測定値ｚ１〜ｚｍの精度の違いを考慮するために設定された、測定誤差に応じた値であり、測定値ｚｉに対する分散（重み）σi2である。また、目的関数Ｊ（ｘ）を最小化するための状態値ベクトルｘは、以下の式（４）に基づいて計算される。
【００１４】
【数４】
0006492923.tif 000005
ここで、Ｈは、δｈ（ｘ）／δｘである。また、δｈ（ｘ）／δｘをテイラー展開し、一次までの項を考慮すると、ｘについては以下の式が成り立つ。
【００１５】
【数５】
0006492923.tif 000006
ただし、ｋはｘについて、ｋ＝０とした反復回数である。ここで、ｘ0に適当な初期値を与え（例えば、電圧ならば振幅を１、位相角を０）、ｘが収束するまで反復計算を行うことで、電力系統の状態値を推定することができる。
【００１６】
＝＝電力系統状態推定装置１０の構成＝＝
図１は、上述した計算方法に基づいて、電力系統の状態値を推定する電力系統状態推定装置１０の構成を示す図である。電力系統状態推定装置１０は、図示しない電力系統の制御所等に設けられ、データ入力装置２０、状態推定計算装置２１、誤り測定値判定装置２２、誤り測定値特定装置２３、推定装置２４、測定点分割状態推定計算装置２５、測定点分割誤り測定値判定装置２６、およびデータ出力装置２７を含んで構成される。
【００１７】
データ入力装置２０は、測定された系統情報や、線路インピーダンス等の線路定数、状態推定の計算を行う際に用いられる各種係数を、状態推定計算装置２１に出力する。なお、データ入力装置２０から出力される系統情報は、前述した式（１）における測定値ベクトルｚに相当する。
【００１８】
状態推定計算装置２１（第１状態推定部）は、データ入力装置２０から出力される各種情報に基づいて、電力系統の状態を推定する。具体的には、状態推定計算装置２１は、前述した式（１）〜（５）を実行し、推定結果Ａ（状態ベクトルｘ）を計算する。
【００１９】
誤り測定値判定装置２２（第１判定部）は、状態推定計算装置２１で計算された推定結果Ａに対し、カイ２乗検定等の統計的な処理を施すことにより、測定された系統情報に誤りが含まれているか否かを判定する。
【００２０】
誤り測定値特定装置２３（誤り特定部）は、測定された系統情報に誤りが含まれていると判定された場合、推定結果Ａおよび系統情報の測定値の差を、測定値ごとに比較することによって測定値の誤りを特定する。図２は、誤り測定値特定装置２３で実行される処理の概要を説明するための図である。誤り測定値特定装置２３は、実際に測定された複数の測定点Ｐ１〜Ｐ８における電圧Ｖ１〜Ｖ８と、推定結果Ａとの差ｄを測定点ごとに計算する。そして、誤り測定値特定装置２３は、差ｄが所定のしきい値より大きい測定点を、誤っている測定点と特定する。なお、図２では、便宜上測定点Ｐ３のＶ３と、推定結果Ａとの差ｄのみ図示しているが、他の測定点と推定結果Ａとの差も算出されている。ただし、測定点の冗長性が不足している場合、例えば、測定点の数に対して誤りの数が多い場合には、差ｄを計算できず、誤り測定値特定装置２３は、誤りが特定できないことがある。この際には、誤りが特定できないことを示す情報を、測定点分割状態推定計算装置２５に出力する。
【００２１】
推定装置２４（推定部）は、誤り測定値特定装置２３が誤りを特定できた場合には、誤っている測定点を除去した後、除去した測定点の値を推定結果Ａに基づいて推定する。例えば、図２の場合では、推定装置２４は、測定点Ｐ３における推定結果Ａの値を、測定点Ｐ３の値として推定する。そして、推定装置２４は、系統情報のうち誤っていない測定結果と、推定装置２４にて推定された値とを推定結果Ｂとして、データ出力装置２７に出力する。
【００２２】
測定点分割状態推定計算装置２５（第２状態推定部）は、誤り測定値特定装置２３が誤りを特定できない場合に、系統情報から有効電力および電圧位相角に関する測定結果と、無効電力および電圧振幅に関する測定結果とを分割し、それぞれを用いて電力系統における電圧位相角と、電圧振幅に関する状態の推定を行う。具体的には、測定点分割状態推定計算装置２５は、式（６）、（７）に示す計算を実行する。
【００２３】
【数６】
0006492923.tif 000007
【００２４】
【数７】
0006492923.tif 000008
ここで、ｚPθは、有効電力−電圧位相角に関する測定値ベクトルであり、ｚQVは、無効電力−電圧振幅に関する測定値ベクトルである。また、ｘθは、電圧位相角を示す状態値ベクトル、ｘVは、電圧位振幅を示す状態値ベクトルであり、ｈpθは、状態値から有効電力と電圧位相角に関する回路方程式等で得られる測定値の真値であり、ｈQVは状態値から無効電力と電圧振幅に関する回路方程式等で得られる測定値の真値である。さらに、ｅPθ、ｅQVのそれぞれは、各測定値に含まれる誤差を示すベクトルを示す。このため、測定点分割状態推定計算装置２５は、式（６）、（７）を計算することにより、電力系統における電圧位相角ｘθ、電圧振幅ｘVの状態を推定することが可能となる。
【００２５】
測定点分割誤り測定値判定装置２６（第２判定部）は、状態推定された電圧位相角ｘθ、電圧振幅ｘVのそれぞれに対し、カイ２乗検定等の統計的な処理を施すことにより、電圧位相角ｘθ、電圧振幅ｘVに誤りが含まれているかを判定する。
【００２６】
データ出力装置２６（出力部）は、各ブロックで得られた情報（系統情報に誤りがない場合の推定結果Ａ、推定装置２４からの推定結果Ｂ、推定された電圧位相角ｘθ、電圧振幅ｘVに誤りがあるか否かの判定結果等）をディスプレイ（不図示）に表示（出力）する。
【００２７】
＝＝電力系統状態推定装置１０が実行する処理の一例＝＝
図３に示すフローチャートを参照しつつ、電力系統状態推定装置１０が実行する処理の一例について説明する。
【００２８】
まず、状態推定計算装置２１は、データ入力装置２０から出力される系統情報等を取得して、状態推定処理を実行する（Ｓ１０１）。状態推定処理が実行されると、誤り測定値判定装置２２は、推定結果Ａに対し、カイ２乗検定を施して誤りがあるか否かを判定する（Ｓ１０２）。そして、誤り測定値判定装置２２が、測定された系統情報に誤りが含まれていないと判定すると（Ｓ１０３：ＮＯ）、誤り測定値判定装置２２は、データ出力装置２７に推定結果Ａを出力する（Ｓ１０４）。一方、誤り測定値判定装置２２が、測定された系統情報に誤りが含まれていると判定すると（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、誤り測定値特定装置２３は、系統情報の誤りを特定する処理を実行する（Ｓ１０５）。誤り測定値特定装置２３が、誤りを特定できた場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、推定装置２４は、誤っている測定点を除去した後、除去した測定点の値を推定結果Ａに基づいて推定する（Ｓ１０７）。推定装置２４は、系統情報のうち誤っていない測定結果と、処理Ｓ１０７で推定された値とを推定装置２４とを推定結果Ｂとしてデータ出力装置２７に出力する（Ｓ１０８）。誤り測定値特定装置２３が、誤りを特定できない場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、測定点分割状態推定計算装置２５は、系統情報から有効電力および電圧位相角に関する測定結果と、無効電力および電圧振幅に関する測定結果とを分割し、それぞれを用いて電力系統における電圧位相角と、電圧振幅との状態を推定する（Ｓ１０９）。そして、測定点分割誤り測定値判定装置２６は、処理Ｓ１０８で状態推定された電圧位相角ｘθ、電圧振幅ｘVのそれぞれに対し、誤り判定処理（カイ２乗検定処理）を施して、状態推定された電圧位相角ｘθ、電圧振幅ｘVに誤りがあるか否かを判定する（Ｓ１１０）。なお、状態推定された電圧位相角ｘθ、電圧振幅ｘVに誤りがあるか否かの判定結果は、データ出力装置２７に出力される。
【００２９】
以上、電力系統状態推定装置１０が実行する処理について説明した。電力系統状態推定装置１０では、系統情報の誤りを特定できない場合には、電圧位相角ｘθ、電圧振幅ｘVに誤りが含まれているか否かが判定される。仮に、電圧位相角ｘθに誤りが含まれていると判定された場合には、数ある系統情報のうち、少なくとも、有効電力および電圧位相角ｘθの何れかに誤りが含まれていることとなる。このため、電力系統状態推定装置１０は、系統情報の誤りを特定できない状態であっても、誤りを絞りことが可能となる。この結果、誤っている可能性の高い機器等を特定することも可能となる。
【００３０】
また、電力系統状態推定装置１０では、系統情報に誤りがない場合には、推定結果Ａがデータ出力装置２７からディスプレイ（不図示）に出力される。このため、利用者は、推定結果を直ちに把握することができる。
【００３１】
また、電力系統状態推定装置１０では、系統情報の誤りが特定できた場合には、誤りが除去された後、推定結果Ａに基づいて誤った箇所の測定値が推定される。このため、電力系統状態推定装置１０は、精度の高い推定結果Ｂを出力することができる。
【００３２】
また、電力系統状態推定装置１０は、状態推定計算装置２１等の装置を含んで構成されることとしたが、これに限られない。例えば、コンピュータに、プログラムを実行させ、状態推定計算装置２１等と同様の機能を有する機能ブロックを実現させ、図３に示す処理を実行させてもよい。このような場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【００３３】
なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  電力系統状態推定装置
２０  データ入力装置
２１  状態推定計算装置
２２  誤り測定値判定装置
２３  誤り測定値特定装置
２４  推定装置
２５  測定点分割状態推定計算装置
２６  測定点分割誤り測定値判定装置
２７  データ出力装置
【図１】
0006492923.tif 000009
【図２】
0006492923.tif 000010
【図３】
0006492923.tif 000011