(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電ネットワークに接続されたマイクログリッドにおいて電圧崩壊を、少なくとも１つのメモリに接続された少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの入力インターフェースおよび少なくとも１つの出力インターフェースを用いて、予測する方法であって、
前記方法は、前記プロセッサによって実行され、
前記方法は、
前記マイクログリッドの系統連系点（ＰＣＣ）、および接続リンクを介して前記マイクログリッドに接続された前記配電ネットワークの接続母線における状態を、リアルタイムで測定するステップと、
前記ＰＣＣおよび前記接続母線における前記状態に基づいて、前記マイクログリッドの無効電力発生限界に達したか否かを判断し、前記無効電力発生限界に達していない場合、前記無効電力発生限界に達するまで、前記リアルタイムで前記測定することを監視することを繰り返す、ステップと、
前記測定値を用いて前記接続リンクのパラメーターをリアルタイムで求めるステップと、
前記接続リンクの前記パラメーターと、前記ＰＣＣおよび前記接続母線における前記状態とに基づいて、リアルタイム静的電圧安定性余裕指標を求めて、前記メモリに記憶する、ステップと、
前記メモリ内の前記記憶されたリアルタイム静的電圧安定性余裕指標と、前記マイクログリッドにおける将来の負荷変動の予想と、リアルタイム静的電圧安定性余裕指標変動と、リアルタイム負荷変動とを用いて、将来の静的電圧安定性余裕指標を予測するステップと、
前記将来の静的電圧安定性余裕指標が、前記マイクログリッドにおける電圧崩壊を示す閾値未満であるか否かを判断し、前記閾値よりも大きい場合、前記リアルタイムで前記測定することを監視することを繰り返して、前記マイクログリッドにおける前記電圧安定性を維持するステップと、前記閾値未満である場合、
差し迫る電圧崩壊を示す制御措置を、前記少なくとも１つの出力インターフェースを介して通知して、前記マイクログリッドにおける電圧安定性を維持するステップと、
を備えた、
方法。
【請求項２】
前記マイクログリッドは、送電線またはタップチェンジャーを備えた変圧器を介して配電ネットワークの母線に接続される
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
変圧器タップチェンジャーは、電圧の大きさを許容可能な範囲内で管理するように自動的に制御される
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＰＣＣは、発電機母線または負荷母線の１つである
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記接続リンクの前記パラメーターは、前記接続リンクの終端母線における状態に基づいてリアルタイムで求められる
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記状態は、終端母線ｉにおける実電力注入および無効電力注入と、前記終端母線ｉおよび終端母線ｊにおける電圧の大きさと、前記終端母線ｉと前記終端母線ｊとの間の位相角差とを含み、
前記終端母線ｉは、前記接続リンクのマイクログリッド側にあり、
前記終端母線ｊは、前記接続リンクの配電ネットワーク側にある
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記状態は、終端母線ｉにおける実電力注入および無効電力注入と、前記終端母線ｉにおける電圧の大きさと、終端母線ｊから前記終端母線ｉに向かう実電力潮流および無効電力潮流と、前記終端母線ｊにおける電圧の大きさとを含み、
前記終端母線ｉは、前記接続リンクのマイクログリッド側にあり、
前記終端母線ｊは、前記接続リンクの配電ネットワーク側にある
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
母線ｉに対する前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標であるＩＶＳ，ｉは、
【数１】
0006516694.tif 000025
であり、式中、
【数２】
0006516694.tif 000026
であり、
ＱＺ−ｌｏａｄ，ｉ、ＱＩ−ｌｏａｄ，ｉおよびＱＰ−ｌｏａｄ，ｉは、前記母線ｉにおける定インピーダンス無効負荷、定電流無効負荷および定電力無効負荷であり、
Ｔｉｊは、前記母線ｉと母線ｊとの間の変圧器のタップ値であり、
Ｙｉｊは、前記母線ｉおよび前記母線ｊに対応する行および列におけるアドミタンス行列の要素であり、
【数３】
0006516694.tif 000027
であり、
φｉｊ＝ｔａｎ−１（Ｂｉｊ／Ｇｉｊ）であり、
ＧｉｊおよびＢｉｊは、Ｙｉｊの実数部および虚数部であり、
Ｅｊは、前記母線ｊの電圧の大きさであり、
δｉおよびδｊは、前記母線ｉおよび前記母線ｊの位相角であり、
Ｑｍａｘ，ｉは、前記母線ｉからの最大無効電力発生であり、
前記母線ｉは、前記接続リンクのマイクログリッド側にあり、
前記母線ｊは、前記接続リンクの配電ネットワーク側にある
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記電圧崩壊は、ｂｉ２−４ａｉｃｉ＝０の場合に発生する
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
母線ｉにおける前記将来の静的電圧安定性余裕指標
【数４】
0006516694.tif 000028
は、以下のように前記マイクログリッドの前記母線ｉにおける将来の負荷変動の予想を用いて予測され、
【数５】
0006516694.tif 000029
式中、ＩＶＳ，ｉ（ｔｋ）は、ｔｋで求められる前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標であり、ΔＩＶＳ，ｉ（ｔｋ）およびΔＱｌｏａｄ，ｉ（ｔｋ）は、時間間隔ｔ∈［ｔｋ−１，ｔｋ］にわたる前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標変動および前記リアルタイム負荷変動であり、
【数６】
0006516694.tif 000030
は、時間間隔ｔ∈［ｔｋ，ｔｋ＋１］における前記将来の負荷変動であり、
前記母線ｉは、前記接続リンクのマイクログリッド側にあり、
ｔｋ、ｔｋ−１およびｔｋ＋１は、それぞれ、現在の時間ステップ、以前の時間ステップおよび将来の時間ステップである
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
以下のように、前記閾値を超えて前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標を増大させる最小負荷制限量Ｑｃｏｎｔｒｏｌ，ｉ（ｔｋ＋１）を求めるステップをさらに備え、
【数７】
0006516694.tif 000031
式中、
【数８】
0006516694.tif 000032
は、将来の静的電圧安定性余裕指標閾値であり、
ＩＶＳ，ｉ（ｔｋ）は、ｔｋで求められる前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標であり、ΔＩＶＳ，ｉ（ｔｋ）およびΔＱｌｏａｄ，ｉ（ｔｋ）は、時間間隔ｔ∈［ｔｋ−１，ｔｋ］にわたる前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標変動および前記リアルタイム負荷変動であり、
ｔｋ、ｔｋ−１およびｔｋ＋１は、それぞれ、現在の時間ステップ、以前の時間ステップおよび将来の時間ステップである
請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記マイクログリッドにおける前記電圧安定性を維持するように、前記通知に応じて前記マイクログリッドにおいて負荷を制限するステップをさらに備えた
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの入力インターフェースは、前記無効電力発生限界、前記将来の静的電圧安定性余裕指標閾値、および将来の負荷変動の前記予想を含むデータを受信し、前記受信したデータを前記メモリに記憶する
請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標変動は、現在の時間ステップおよび以前の時間ステップにおける求められたリアルタイム静的電圧安定性余裕指標の差として求められる
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
配電ネットワークに接続されたマイクログリッドにおいて電圧崩壊を、少なくとも１つの入力インターフェースおよび少なくとも１つの出力インターフェースに接続された少なくとも１つのメモリに接続された少なくとも１つのプロセッサを用いて、予測するシステムであって、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記マイクログリッドの系統連系点（ＰＣＣ）、および接続リンクを介して前記マイクログリッドに接続された前記配電ネットワークの接続母線における状態を、リアルタイムで測定し、
前記ＰＣＣおよび前記接続母線における前記状態に基づいて、前記マイクログリッドの無効電力発生限界に達したか否かを判断し、前記無効電力発生限界に達していない場合、前記無効電力発生限界に達するまで、前記リアルタイムで前記測定することを監視することを繰り返し、
前記測定値を用いて前記接続リンクのパラメーターをリアルタイムで求め、
前記システムは、
前記接続リンクの前記パラメーターと、前記ＰＣＣおよび前記接続母線における前記状態とに基づいて、リアルタイム静的電圧安定性余裕指標を求めて、前記少なくとも１つのメモリに記憶し、
前記記憶されたリアルタイム静的電圧安定性余裕指標と、前記マイクログリッドにおける将来の負荷変動の予想と、リアルタイム静的電圧安定性余裕指標変動と、リアルタイム負荷変動とを用いて、将来の静的電圧安定性余裕指標を予測し、
前記将来の静的電圧安定性余裕指標が、前記マイクログリッドにおける電圧崩壊を示す閾値未満であるか否かを判断し、前記閾値よりも大きい場合、前記リアルタイムで前記測定することを監視することを繰り返して、前記マイクログリッドにおける前記電圧安定性を維持し、前記閾値未満である場合、
差し迫る電圧崩壊を示す制御措置を、前記少なくとも１つの出力インターフェースを介して通知して、前記マイクログリッドにおける電圧安定性を維持し、
前記マイクログリッドにおける前記電圧安定性を維持するように、前記制御措置通知に応じて前記マイクログリッドにおける装置を分流する
前記少なくとも１つのプロセッサを備えた、
システム。
【請求項１６】
母線ｉに対する前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標であるＩＶＳ，ｉは、
【数９】
0006516694.tif 000033
であり、式中、
【数１０】
0006516694.tif 000034
であり、
ＱＺ−ｌｏａｄ，ｉ、ＱＩ−ｌｏａｄ，ｉおよびＱＰ−ｌｏａｄ，ｉは、前記母線ｉにおける定インピーダンス無効負荷、定電流無効負荷および定電力無効負荷であり、
Ｔｉｊは、前記母線ｉと母線ｊとの間の変圧器のタップ値であり、
Ｙｉｊは、前記母線ｉおよび前記母線ｊに対応する行および列におけるアドミタンス行列の要素であり、
【数１１】
0006516694.tif 000035
であり、
φｉｊ＝ｔａｎ−１（Ｂｉｊ／Ｇｉｊ）であり、
ＧｉｊおよびＢｉｊは、Ｙｉｊの実数部および虚数部であり、
Ｅｊは、前記母線ｊの電圧の大きさであり、
δｉおよびδｊは、前記母線ｉおよび前記母線ｊの位相角であり、
Ｑｍａｘ，ｉは、前記母線ｉからの最大無効電力発生であり、
前記母線ｉは、前記接続リンクのマイクログリッド側にあり、
前記母線ｊは、前記接続リンクの配電ネットワーク側にあり、
前記電圧崩壊は、ｂｉ２−４ａｉｃｉ＝０の場合に発生する
請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
配電ネットワークに接続されたマイクログリッドにおいて電圧崩壊を、少なくとも１つの入力インターフェースおよび少なくとも１つの出力インターフェースに接続された少なくとも１つのメモリに接続された少なくとも１つのプロセッサを用いて、予測する方法であって、
前記方法は、前記プロセッサによって実行され、
前記方法は、
前記マイクログリッドの系統連系点（ＰＣＣ）、および接続リンクを介して前記マイクログリッドに接続された前記配電ネットワークの接続母線における状態を、リアルタイムで測定するステップと、
前記ＰＣＣおよび前記接続母線における前記状態に基づいて、前記マイクログリッドの無効電力発生限界に達したか否かを判断し、前記無効電力発生限界に達していない場合、前記無効電力発生限界に達するまで、前記リアルタイムで前記測定することを監視することを繰り返す、ステップと、
前記測定値を用いて前記接続リンクのパラメーターをリアルタイムで求めるステップと、
前記接続リンクの前記パラメーターと、前記ＰＣＣおよび前記接続母線における前記状態とに基づいて、リアルタイム静的電圧安定性余裕指標を求めて、前記メモリに記憶する、ステップと、
前記メモリ内の前記記憶されたリアルタイム静的電圧安定性余裕指標と、前記マイクログリッドにおける将来の負荷変動の予想と、リアルタイム静的電圧安定性余裕指標変動と、リアルタイム負荷変動とを用いて、前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標変動が、現在の時間ステップおよび以前の時間ステップにおける求められたリアルタイム静的電圧安定性余裕指標の差として求められるように、将来の静的電圧安定性余裕指標を予測するステップと、
前記将来の静的電圧安定性余裕指標が、前記マイクログリッドにおける電圧崩壊を示す閾値未満であるか否かを判断し、前記閾値よりも大きい場合、前記リアルタイムで前記測定することを監視することを繰り返して、前記マイクログリッドにおける前記電圧安定性を維持するステップと、前記閾値未満である場合、
差し迫る電圧崩壊を示す制御措置を、前記少なくとも１つの出力インターフェースを介して通知して、前記マイクログリッドにおける電圧安定性を維持するステップと、
前記マイクログリッドにおける前記電圧安定性を維持するように、前記制御措置の前記通知に応じて前記マイクログリッドにおける装置を分流するステップと、
を備えた、
方法。
【請求項１８】
母線ｉに対する前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標であるＩＶＳ，ｉは、
【数１２】
0006516694.tif 000036
であり、式中、
【数１３】
0006516694.tif 000037
であり、
ＱＺ−ｌｏａｄ，ｉ、ＱＩ−ｌｏａｄ，ｉおよびＱＰ−ｌｏａｄ，ｉは、前記母線ｉにおける定インピーダンス無効負荷、定電流無効負荷および定電力無効負荷であり、
Ｔｉｊは、前記母線ｉと母線ｊとの間の変圧器のタップ値であり、
Ｙｉｊは、前記母線ｉおよび前記母線ｊに対応する行および列におけるアドミタンス行列の要素であり、
【数１４】
0006516694.tif 000038
であり、
φｉｊ＝ｔａｎ−１（Ｂｉｊ／Ｇｉｊ）であり、
ＧｉｊおよびＢｉｊは、Ｙｉｊの実数部および虚数部であり、
Ｅｊは、前記母線ｊの電圧の大きさであり、
δｉおよびδｊは、前記母線ｉおよび前記母線ｊの位相角であり、
Ｑｍａｘ，ｉは、前記母線ｉからの最大無効電力発生であり、
前記母線ｉは、前記接続リンクのマイクログリッド側にあり、
前記母線ｊは、前記接続リンクの配電ネットワーク側にあり、
前記電圧崩壊は、ｂｉ２−４ａｉｃｉ＝０の場合に発生する
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
配電ネットワークに接続されたマイクログリッドにおいて電圧崩壊を、少なくとも１つの入力インターフェースおよび少なくとも１つの出力インターフェースに接続された少なくとも１つのメモリに接続された少なくとも１つのプロセッサを用いて、予測するシステムであって、
前記少なくとも１つのプロセッサは、
前記マイクログリッドの系統連系点（ＰＣＣ）、および接続リンクを介して前記マイクログリッドに接続された前記配電ネットワークの接続母線における状態を、リアルタイムで測定し、
前記ＰＣＣおよび前記接続母線における前記状態に基づいて、前記マイクログリッドの無効電力発生限界に達したか否かを判断し、前記無効電力発生限界に達していない場合、前記無効電力発生限界に達するまで、前記リアルタイムで前記測定することを監視することを繰り返し、
前記測定値を用いて前記接続リンクのパラメーターをリアルタイムで求め、
前記システムは、
前記接続リンクの前記パラメーターと、前記ＰＣＣおよび前記接続母線における前記状態とに基づいて、リアルタイム静的電圧安定性余裕指標を求めて、前記少なくとも１つのメモリに記憶し、
前記記憶されたリアルタイム静的電圧安定性余裕指標と、前記マイクログリッドにおける将来の負荷変動の予想と、リアルタイム静的電圧安定性余裕指標変動と、リアルタイム負荷変動とを用いて、将来の静的電圧安定性余裕指標を予測し、
ここで、
母線ｉにおける前記将来の静的電圧安定性余裕指標
【数１５】
0006516694.tif 000039
は、以下のように前記マイクログリッドの前記母線ｉにおける将来の負荷変動の予想を用いて予測され、
【数１６】
0006516694.tif 000040
式中、ＩＶＳ，ｉ（ｔｋ）は、ｔｋで求められる前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標であり、ΔＩＶＳ，ｉ（ｔｋ）およびΔＱｌｏａｄ，ｉ（ｔｋ）は、時間間隔ｔ∈［ｔｋ−１，ｔｋ］にわたる前記リアルタイム静的電圧安定性余裕指標変動および前記リアルタイム負荷変動であり、
【数１７】
0006516694.tif 000041
は、時間間隔ｔ∈［ｔｋ，ｔｋ＋１］における前記将来の負荷変動であり、
前記母線ｉは、前記接続リンクのマイクログリッド側にあり、
ｔｋ、ｔｋ−１およびｔｋ＋１は、それぞれ、現在の時間ステップ、以前の時間ステップおよび将来の時間ステップであり、
前記将来の静的電圧安定性余裕指標が、前記マイクログリッドにおける電圧崩壊を示す閾値未満であるか否かを判断し、前記閾値よりも大きい場合、前記リアルタイムで前記測定することを監視することを繰り返して、前記マイクログリッドにおける前記電圧安定性を維持し、前記閾値未満である場合、
差し迫る電圧崩壊を示す制御措置を、前記少なくとも１つの出力インターフェースを介して通知して、前記マイクログリッドにおける電圧安定性を維持し、
前記マイクログリッドにおける前記電圧安定性を維持するように、前記制御措置通知に応じて前記マイクログリッドにおける装置を分流する
前記少なくとも１つのプロセッサを備えた、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、電力ネットワークに関し、より詳細には、配電ネットワークに接続されたマイクログリッドにおいて電圧崩壊を予測することに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクログリッドは、従来の配電ネットワーク（マクログリッド）に切換え可能に接続することができる、発電、エネルギー蓄積および負荷の局所的なグループ化である。マイクログリッドにおける発電および負荷は、通常、低電圧で相互接続される。グリッドオペレーターの観点から、接続されたマイクログリッドは、１つの実体であるかのように制御することができる。
【０００３】
マイクログリッドは、電力サービスを局所的に提供するように分散型電源（ＤＧ）ユニットを構成することにより、電力の品質および信頼性を向上させることができる。したがって、マイクログリッドは、主に、現高負荷（ｓｔｒｅｓｓｅｄ）配電ネットワークにおいて電力潮流を軽減するように分散型エネルギー資源を組み込むために使用される。発電装置、蓄積装置および負荷装置を結合することにより、マイクログリッドは、電気を発生させるか、または消費することができる。
【０００４】
マイクログリッドは、通常、単一の系統連系点（ＰＣＣ：ｐｏｉｎｔ  ｏｆ  ｃｏｍｍｏｎ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を介して配電ネットワークに接続する。
【０００５】
配電ネットワークオペレーターの観点から、ＰＣＣは、発電機母線若しくは負荷母線とすることができ、またはさらにはマイクログリッドが独立モードで動作しているときには切り離すことができる。負荷母線として、電力消費が増大する場合、電圧崩壊が発生する可能性がある。
【０００６】
電力ネットワークは、システム状態の変化により制御不可能な電圧低下がもたらされる場合、電圧不安定状態に入る。電圧不安定は、主に、高負荷電力ネットワークにおける等、電力ネットワークが十分な無効電力を供給することができないことによってもたらされる。
【０００７】
電気需要の増大およびインフラの老朽化により、高負荷電力ネットワークに関する懸念が増大している。さらに、配電ネットワークは、電力潮流を複雑にするマイクログリッドが存在する場合、電圧安定限界の近くで動作する。配電ネットワークは、電圧崩壊に対してより脆弱となるため、配電系統オペレーターは、正確にかつ適時に、差し迫った電圧崩壊を検出し、さらには予測する必要がある。
【０００８】
臨界負荷インピーダンス（ｃｒｉｔｉｃａｌ  ｌｏａｄ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）法、連続電力潮流（ｃｏｎｔｉｎｕａｔｉｏｎ  ｐｏｗｅｒ  ｆｌｏｗ）法および通常の電力潮流に基づく方法等、電力ネットワークにおける静的電圧安定性を評価するために幾つかの方法が利用可能である。
【０００９】
臨界負荷インピーダンス法は、モデルベースの方法または測定ベースの方法のいずれかを用いて導出される等価回路モデルに基づいて、負荷母線に対する臨界負荷インピーダンスを測定することによって、電圧不安定を予測する。
【００１０】
特許文献１は、電力ネットワークの状態を推定することによって等価回路モデルを導出するモデルベースの方法について記載している。特許文献２は、電力系統全体からの同期フェーザー測定値に基づいて電圧安定性余裕を判断する測定ベースの方法について記載している。代替例として、特許文献３は、臨界点を求めるために電圧対電力曲線を近似する連続電力潮流法について記載している。特許文献４は、電圧対電力曲線のより優れた近似を得ると主張する改善された連続電力潮流法について記載している。電力潮流解に基づく電圧安定性検出方法もある。特許文献５、特許文献６および特許文献７は、電力ネットワーク全体の電力潮流分析結果を用いて電力潮流解を検査する手順について記載している。
【００１１】
上記従来技術の方法では、必要な情報が通常入手不可能であるため、或る程度の近似が存在するか、または、正確なパラメーター推定を得るために時間がかかる。それらの方法のうちの幾つかは、連続電力潮流法におけるように、近似を用いて電圧安定性予測問題を簡略化する。
【００１２】
他の方法では、電力網ネットワーク全体の同期フェーザー測定が必要であるが、負荷母線は、一般に、こうした機器を有していない。さらに、電力系統全体に対するパラメーターまたは状態推定問題の解決は、時間がかかり、収束しない可能性がある。その結果、利用可能な方法の大部分は、マイクログリッド組込配電網ネットワークから過度の情報を必要とすることなくリアルタイムの静的電圧安定性を分析することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第７９９６１１６号
【特許文献２】米国特許第８１２６６６７号
【特許文献３】米国特許第５７４５３６８号
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１４０２２２２２７号
【特許文献５】米国特許第４９７４１４０号
【特許文献６】米国特許第７５１９５０６号
【特許文献７】米国特許第７９７９２３９号
【発明の概要】
【００１４】
本発明の実施形態は、配電ネットワークに接続されたマイクログリッドにおいて電圧崩壊を予測する方法を提供する。予測は、マイクログリッドの系統連系点（ＰＣＣ）と、変圧器または送電線を介してＰＣＣに接続された配電ネットワークの負荷母線または接続母線とにおける局所測定値のみを使用する。リアルタイムでの変圧器のタップ位置等、接続リンクのパラメーターまたは状態を確定した後、それらの測定値は、マイクログリッド組込配電ネットワークにおける差し迫る電圧崩壊を予測するためにさらに使用することができる。本発明は、マイクログリッドにおける電力消費に電圧崩壊が含まれる可能性があるときを示すことができる正確な電圧安定性指標を導出する局所安定性検出器を定義する。指標が小さい場合、即時の制御措置が必要である。局所測定値が入手可能なときはいつでも、電圧安定性検出器は指標を更新する。
【００１５】
より重要なことには、局所検出器は、マイクログリッドが将来の負荷変動の予想を示した後に電圧安定性指標の予測を行う。リアルタイムの電圧安定性予測に基づいて、各ＰＣＣにおける静的電圧安定性を確実にするために局所制御が提供される。さらに、マイクログリッドの母線における分散型検出器の上に広域管理システムを重ねることができる。
【００１６】
詳細なフェーザー情報の代りに、広域管理システムは、高水準の電圧不安定指標を用いて配電ネットワークにおける様々なマイクログリッドを調整することができる。例えば、臨界負荷のあるマイクログリッドが電圧崩壊に近づいている場合、広域マネージャーは、余分な発電能力または電圧制御装置を有する他のマイクログリッドに接続することにより、臨界負荷の切断を防止することができる。したがって、電圧安定性を向上させ、かつ負荷制限コストを低減させる、最適な動作を達成することができる。
【００１７】
従来技術の技法と比較して、リアルタイム電圧安定性予測器は、マイクログリッド組込配電ネットワークに対して正確でありかつ容易に実施することができる。連続電力潮流に対して、電力ネットワークにおける全ての状態の完全な知識なしに探索方向を求めることは不可能である。
【００１８】
広域測定値が入手可能である場合、マイクログリッド接続変圧器のうちのいずれかにおけるタップ変更等、電力ネットワークパラメーターが変化するたびに、新たな電力潮流分析が必要である。現実的な電力ネットワークでは、臨界耐負荷性（ｌｏａｄａｂｉｌｉｔｙ）状態を用いることはできない。
【００１９】
モデルベースの手法では、インピーダンスの正確な推定を得るために時間間隔が必要であるが、電力ネットワークはその間隔の間に変化する可能性がある。測定ベースの方法では、電力ネットワーク全体の同期フェーザー測定値が必要であり、それは、現実的な配電ネットワークで入手不可能である。
【００２０】
対照的に、本発明の実施形態による電圧安定性指標は、差し迫る電圧崩壊が適時に予測されるように、リアルタイムで求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態による、３つのマイクログリッドを接続する９母線配電ネットワークの概略図である。
【図２】マイクログリッドの系統連系点（ＰＣＣ）における電圧の大きさを自動的に調節するタップチェンジャーを備えた変圧器に対する概略化した分岐モデルの概略図である。
【図３】本発明の実施形態による、電圧の関数としての無効電力注入曲線および無効電力潮流曲線のグラフである。
【図４】本発明の実施形態による、マイクログリッドにおいて電圧崩壊を予測する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
マイクログリッド組込配電ネットワーク
図１は、本発明が作用することができるマイクログリッド組込配電ネットワークの一例を示す。配電ネットワークは、マイクログリッド接続母線、負荷母線および接続母線を含む。接続母線は、実際には、マイクログリッドと配電ネットワークとの間の変圧器１４０である。各変圧器の低電圧側または高電圧側のいずれかのタップを用いて、各マイクログリッドの系統連系点（ＰＣＣ）における電圧が調整される。場合によっては、マイクログリッドのＰＣＣは、送電線を介して変圧なしに、配電ネットワークの負荷／接続母線に直接接続することができる。
【００２３】
各タップ変更は、数秒間の機械的遅延があり、電圧の大きさの変動の１．２５％等の所与の量に対応する。さらに、各マイクログリッドのＰＣＣ電圧は、ドループコントローラー等の自動コントローラーによって、その発電能力により調整される。同様に、高速インバーターベースの発電機の場合、各ＰＣＣにおける位相角もまた、ドループコントローラーによって調整することができ、または回転機械ベースの発電機の場合、そのダイナミクスは、動揺方程式によって調整される。各マイクログリッドに設置された発電機に応じて、各マイクログリッドの慣性が異なる可能性がある。
【００２４】
例えば、母線１は、慣性が大きい回転発電機ｍｇ１を有するマイクログリッド１１０に接続されている。母線２および母線３は、慣性値が小さい高速インバーターベースのドループコントローラーｍｇ２およびｍｇ３を有するマイクログリッド１２０および１３０に接続されている。
【００２５】
各マイクログリッドにある発電源に対して、現実の発電能力は異なる。同様に、マイクログリッドのＰＣＣにおける各電圧ドループコントローラーは同じでない可能性があり、したがって、各マイクログリッドからの最大無効電力サポートもまた異なる。
【００２６】
静的電圧安定性余裕およびその将来の変動は、マイクログリッドのＰＣＣを配電ネットワークの母線に接続する接続リンクの両側の間の情報交換に基づいて求められる。接続リンクは、変圧器または送電線であり得る。本発明は、安定性余裕を予測するために以下の測定値の組のうちの任意のものを使用することができる。
【００２７】
測定値の第１の組は、マイクログリッドのＰＣＣにおける電圧と、接続母線における電圧と、ＰＣＣと接続母線との間の位相角差と、マイクログリッドのＰＣＣにおける電力注入とを含む。測定値の他の組は、マイクログリッドのＰＣＣおよび接続母線における電圧と、マイクログリッドのＰＣＣからの電力注入と、接続母線からマイクログリッドのＰＣＣに向かって流れる電力とを含む。これらの局所測定値以外に、配電ネットワークに必要な広域通信はない。
【００２８】
大部分の環境において、負荷は局所マイクログリッドによってサポートされる。しかしながら、負荷が局所発電能力を超えて増大する場合もある。緊急の状況では、大きい負荷により電圧崩壊がもたらされる可能性があり、マイクログリッドにおける電圧安定性を維持するために、負荷を制限するかまたは装置を分流する制御措置が必要である。
【００２９】
電力バランス方程式
電力ネットワークは、三相平衡であると想定され、単位当たり（ｐ．ｕ．）値が使用される。これらの想定の下で、ｎ母線電力ネットワークに対するアドミタンス行列Ｙｎ×ｎによって、無効電力と電圧との関係を表すことができる。変圧器のタップ位置の影響を無視した場合、アドミタンス行列Ｙｎ×ｎは、対称かつ複素行列であり、その成分は、母線ｉおよび母線ｊが接続されている場合、
【数１】
0006516694.tif 000002
であり、
【数２】
0006516694.tif 000003
であって、式中、Ｚｉｊは母線ｉと母線ｊとの間のインピーダンスである。母線ｉにおける並列アドミタンスは、Ｙｎ×ｎに含まれないが、負荷モデルにおけるシャント装置としてみなされる。アドミタンス行列Ｙｎ×ｎはまた、Ｇｎ×ｎ＋ｊＢｎ×ｎとして表わすこともでき、式中、Ｇｎ×ｎはコンダクタンス行列であり、Ｂｎ×ｎはサセプタンス行列である。同様に、各要素は、Ｙｉｊ＝Ｇｉｊ＋ｊＢｉｊとして矩形形式で、またはＹｉｊ＝｜Ｙｉｊ｜∠φｉｊとして極形式で表わすことができ、式中、｜Ｙｉｊ｜＝√（Ｇｉｊ２＋Ｂｉｊ２）およびφｉｊ＝ｔａｎ−１（Ｂｉｊ／Ｇｉｊ）である。不平衡ベクトルを対称成分の３つの組に分解して各組をそれぞれ処理することにより、不平衡状況を分析することができる。
【００３０】
発電機母線および負荷母線の両方に対して単一モデルを定義するために、各母線は発電機および負荷を接続する。Ｐｇｅｎ，ｉおよびＱｇｅｎ，ｉは発生した電力を示し、Ｐｌｏａｄ，ｉおよびＱｌｏａｄ，ｉは実負荷および無効負荷である。任意の母線ｉにおいて、Ｅｉは電圧の大きさであり、δｉは電圧の位相角であり、ＰｉおよびＱｉは注入電力である。そして、母線ｉにおける電力潮流は、以下の通りである。
【数３】
0006516694.tif 000004
【００３１】
発電がなければ、負荷母線ｊはＰｊ＋Ｐｌｏａｄ，ｉ＝０であり、Ｑｊ＋Ｑｌｏａｄ，ｉ＝０である。
【００３２】
これらの状態の定義に基づいて、任意の母線ｉにおける電力注入ＰｉおよびＱｉは、以下のように電力バランス関係で表される。
【数４】
0006516694.tif 000005
【００３３】
これらのパラメーターは、電力ネットワークに対する構成および計画中に最初に求められる。パラメーターは、制御活動に起因して後に変化する可能性がある。配電系統においてパラメーターの更新を維持することが可能であるが、これは、配電ネットワーク全体に対して非現実的である。
【００３４】
負荷モデル
配電ネットワークまたはマイクログリッドは、多項式負荷モデルとしてＺＩＰ負荷モデルを用いることによって概して表すことができる様々なタイプの負荷を含むことができる。ＺＩＰモデルは、定インピーダンス（Ｚ）成分、定電流（Ｉ）成分および定電力（Ｐ）成分を結合する。任意の母線ｉにおける実負荷および無効負荷は、以下のように電圧の大きさＥｉ（ｐ．ｕ．）の関数として定義され、
【数５】
0006516694.tif 000006
式中、ＰＺ−ｌｏａｄ，ｉおよびＱＺ−ｌｏａｄ，ｉは、シャント装置を含む公称定インピーダンス負荷であり、ＰＩ−ｌｏａｄ，ｉおよびＱＩ−ｌｏａｄ，ｉは、電流源としてモデル化される装置を示す、公称定電流負荷であり、ＰＰ−ｌｏａｄ，ｉおよびＱＰ−ｌｏａｄ，ｉは、概して電力制御機構の結果としての公称定電力負荷である。その結果、ＺＩＰモデルは、種々の負荷および制御装置を表す。
【００３５】
想定
本発明では、ｎ母線配電ネットワークは、ｍ個のマイクログリッドおよびｌ個の純負荷母線を用いてモデル化され、ｎ＝ｍ＋ｌである。各マイクログリッドは、純負荷母線ｊへの母線ｉにおいてそのＰＣＣを介して配電ネットワークに接続するように想定される。この想定は、正確な電圧安定性指標を近似なしに求めることができるように、マイクログリッドのＰＣＣにおいて電力潮流表現を簡略化するためになされる。
【００３６】
図２は、タップチェンジャー２３０を備えた変圧器に対する概略化した分岐モデルを示す。変圧器は、理想的な変圧器を介して母線ｉ  ２１０を母線ｊ  ２２０に接続する。変圧器は、比ｌ：Ｔｉｊ  ２４０およびインピーダンスｚｉｊ  ２５０を有し、そこでは、Ｔｉｊは実数であり、ｚｉｊは複素数である。変圧器比が１となると、この分岐モデルは、送電線を表すためにも使用することができる。変圧器に対して、母線ｉにおける電圧および位相角Ｅｉ∠δｉ  ２６０、母線ｊにおける電圧の大きさおよび位相角Ｅｊ∠δｊ  ２７０、母線ｉにおける実電力注入および無効電力注入Ｐｉ＋ｊＱｉ  ２８０、並びに母線ｊから母線ｉに向かって流れる実電力および無効電力Ｐｉｊ＋ｊＱｊｉ  ２９０を含む、幾つかの測定値を入手可能とすることができる。
【００３７】
母線ｉにおけるＰＣＣが、図２におけるようにモデル化された変圧器を介して、配電ネットワークの母線、すなわち母線ｊに接続されると、式（５）および（６）における電力バランス関係を以下のように簡略化することができ、
【数６】
0006516694.tif 000007
式中、Ｙｉｊ＝−１／ｚｉｊである。式（９〜１０）は、変圧器比を１、すなわちＴｉｊ＝１であるように設定することにより、接続リンクが送電線である場合にも用いることができる。
【００３８】
別の想定は、電圧不安定性がマイクログリッドで発生した場合に、その無効電力発生が能力限界に達したということである。この想定は、電圧崩壊の原因、すなわち発電機からの不十分な無効電力サポートに基づく。局所マイクログリッドが余分な無効電力能力を有している場合、その局所マイクログリッドは、電圧崩壊を防止するようにそのＰＣＣ電圧を制御することができる。
【００３９】
マイクログリッドが、上限でも下限でもその無効電力発生限界に達した後、ＰＣＣは、電圧調整されたＰ−Ｖ母線から電圧制御なしのＰ−Ｑ母線に変わる。
【００４０】
ドループコントローラー
静的電圧安定性分析は、無効電力潮流と電圧の大きさとの関係に焦点を当てる。マイクログリッドが余分な無効電力能力を有している場合、ドループコントローラーを用いて一定の大きさでまたは導出された値まで電圧を制御することができ、Ｐ−Ｖ母線になる。例えば、従来のドループコントローラーを用いて、以下のダイナミクスで、マイクログリッドのＰＣＣにおける電圧の大きさを管理することができ、
【数７】
0006516694.tif 000008
式中、ｍＱ，ｉは、Ｑ−Ｅドループコントローラーのドループ勾配であり、Ｅｒｅｆ，ｉは、電圧制御コマンドを示し、Ｑｇｅｎ，ｉは、マイクログリッドからの無効電力発生である。こうしたドループコントローラーにより、マイクログリッドからの注入電力の量、すなわちＱｇｅｎ，ｉは、Ｅｒｅｆ，ｉとＥｉとの間の電圧差に比例する。更なる無効電力注入により、電圧の大きさＥｉがさらに低下することが防止される。
【００４１】
無効電力発生Ｑｇｅｎ，ｉがその能力限界Ｑｍａｘ，ｉで飽和すると、マイクログリッド接続母線ｉにおける電圧調整がなく、Ｐ−Ｑ母線になる。したがって、マイクログリッド接続母線は、電圧制御のないＰ−Ｑ母線としてみなされる。しかしながら、同じ配電ネットワークにおける他のマイクログリッドが、電圧調整を提供することができる。この状況では、電圧崩壊は依然として発生するが、総無効電力発生限界には達していない。
【００４２】
電圧調整と同様に、高速インバーターによるマイクログリッドのＰＣＣにおける位相角は、ドループコントローラーを通して制御され、そのダイナミクスは以下の通りであり、
【数８】
0006516694.tif 000009
式中、ｍＰ，ｉは、Ｐ周波数ドループコントローラーのドループ勾配であり、Ｐｒｅｆ，ｉは、実電力発生コマンドを示し、ω０は公称角周波数である。こうしたドループコントローラーにより、マイクログリッドからの注入電力の量、すなわちＰｇｅｎ，ｉは、母線ｉにおける公称ω０からの周波数偏移に比例する。マイクログリッドが回転発電機に基づく場合、位相角ダイナミクスは、通常、以下のように動揺方程式によって示され、
【数９】
0006516694.tif 000010
式中、Ｍｉは機械の慣性であり、Ｄｉは母線ｉにおける減衰比である。
【００４３】
さらに、回転発電機のダイナミクスは、ローパスフィルターを備えた高速インバーター（マイクログリッドのＰＣＣで使用される）と等価である。その結果、電子発電機および回転発電機両方の位相角ダイナミクスは、同じ動揺方程式を用いて表現することができるが、パラメーターは発電機が異なると変化する。回転発電機は、慣性Ｍｉは大きいが減衰比Ｄｉは小さく、高速インバーターのＭｉおよびＤｉはともに小さい。
【００４４】
接続リンクのパラメーターの確定
静的電圧安定性指標を導出するために、マイクログリッドのＰＣＣと配電ネットワークの接続母線との間の接続リンクのパラメーターは、リアルタイム状態測定値に基づいて求められる。マイクログリッドのＰＣＣは母線ｉであり、配電ネットワークにおける接続された負荷母線は母線ｊである。接続リンクが、送電線であっても、図２に示すようなタップチェンジャーを備えた変圧器であっても、接続リンクのパラメーターは、後述する測定値セットのうちのいずれか１つに基づいてリアルタイムで求めることができる。これらの局所測定値以外に、配電ネットワークに対して必要な広域通信はない。
【００４５】
測定値の第１の組は、母線ｉにおける実電力注入Ｐｉ、母線ｉにおける無効電力注入Ｑｉ、母線ｉにおける電圧の大きさＥｉ、母線ｊにおける電圧の大きさＥｊ、および母線ｉと母線ｊとの間の位相角差（δｉ−δｊ）を含む。送電線リンクの場合、そのパラメーター｜Ｙｉｊ｜およびφｉｊは以下のように求められ、
【数１０】
0006516694.tif 000011
式中、ａＬｉ＝ＥｉＥｊ｜Ｙｉｊ｜ｓｉｎ（δｉ−δｊ）およびｃＬｉ＝Ｅｉ２｜Ｙｉｊ｜−ＥｉＥｊ｜Ｙｉｊ｜ｃｏｓ（δｉ−δｊ）である。電圧の大きさを自動的に調整するタップチェンジャーを備えた変圧器の場合、φｉｊがπ／２であると想定されると、パラメーターは、以下のような｜Ｙｉｊ｜およびＴｉｊを含み、
【数１１】
0006516694.tif 000012
式中、Ｔｉｊは、図２における変圧器のタップ値である。
【００４６】
測定値の第２の組は、母線ｉにおける実電力注入Ｐｉ、母線ｉにおける無効電力注入Ｑｉ、母線ｉにおける電圧の大きさＥｉ、母線ｊから母線ｉへの実電力潮流Ｐｊｉ、母線ｊから母線ｉへの無効電力潮流Ｑｊｉ、および母線ｊにおける電圧の大きさＥｊを含む。測定値の第２の組を用いて、送電線リンクに対するパラメーター｜Ｙｉｊ｜およびφｉｊは以下のように求められ、
【数１２】
0006516694.tif 000013
式中、ｂＬｉ＝Ｅｊ２｜Ｙｉｊ｜−ＥｉＥｊ｜Ｙｉｊ｜ｃｏｓ（δｉ−δｊ）およびｃＬｉ＝Ｅｉ２｜Ｙｉｊ｜−ＥｉＥｊ｜Ｙｉｊ｜ｃｏｓ（δｉ−δｊ）である。タップチェンジャーを備えた変圧器の場合、そのパラメーター｜Ｙｉｊ｜、φｉｊおよびＴｉｊは以下に従って求められ、
【数１３】
0006516694.tif 000014
式中、ａＴｉ＝ＴｉｊＥｉＥｊ｜Ｙｉｊ｜ｓｉｎ（δｉ−δｊ）＝Ｐｉｓｉｎ（φｉｊ）＋Ｑｉｃｏｓ（φｉｊ）＝−Ｐｊｉｓｉｎ（φｉｊ）−Ｑｊｉｃｏｓ（φｉｊ）、
ｂＴｉ＝Ｅｊ２｜Ｙｉｊ｜−ＴｉｊＥｉＥｊ｜Ｙｉｊ｜ｃｏｓ（δｉ−δｊ）＝Ｑｊｉｓｉｎ（φｉｊ）−Ｐｊｉｃｏｓ（φｉｊ）および
ｃＴｉ＝Ｔｉｊ２Ｅｉ２｜Ｙｉｊ｜−ＴｉｊＥｉＥｊ｜Ｙｉｊ｜ｃｏｓ（δｉ−δｊ）＝Ｑｉｓｉｎ（φｉｊ）−Ｐｉｃｏｓ（φｉｊ）である。
【００４７】
静的電圧安定性余裕指標の定義
マイクログリッド接続母線に対する静的電圧安定性余裕指標を導出するために、式（８）および（１０）に基づいて、この母線において無効電力バランス関係が導出される。マイクログリッド接続母線ｉおよびその結合された負荷母線ｊに対して、無効電力潮流関係は、
【数１４】
0006516694.tif 000015
である。
【００４８】
式の両側における多項式の係数を結合して、以下の方程式が得られ、
【数１５】
0006516694.tif 000016
式中、ａｉ＝ＱＺ−ｌｏａｄ，ｉ＋Ｔｉｊ２｜Ｙｉｊ｜ｓｉｎ（φｉｊ）
ｂｉ＝ＱＩ−ｌｏａｄ，ｉ＋ＴｉｊＥｊ｜Ｙｉｊ｜ｓｉｎ（δｉ−δｊ−φｉｊ）
ｃｉ＝ＱＰ−ｌｏａｄ，ｉ−Ｑｍａｘ，ｉである。
【００４９】
任意のマイクログリッド接続母線ｉにおける電力潮流関係、すなわち式（２５）は、マイクログリッド接続配電ネットワークにおける静的電圧安定性を分析するモデルを提供する。
【００５０】
マイクログリッド接続配電ネットワークに対して、静的電圧安定性余裕指標が定義される。さらに、本実施形態による方法は、将来の負荷変動の予想が既知となった後、電圧安定性余裕を予測する。
【００５１】
静的電圧安定性を分析し、電圧安定性余裕指標を特定するために、母線ｉへの無効電力潮流、すなわちＱｉは、以下のように（ｐ．ｕ．）で電圧の大きさＥｉの２つの二次多項式で表される。
【数１６】
0006516694.tif 000017
【００５２】
図３に示すように、これらの２つの多項式は、Ｑｉ平面における２つの二次曲線に対応する。
【００５３】
図３に示すように、２つの異なる負荷状況が、無効負荷Ｑおよび電圧の大きさＥ（ｐ．ｕ．）の関数として同じマイクログリッド接続母線においてシミュレートされる。ケース０（三角△）およびケース１（円〇）に対して、図３における凹状線３０１および３１１は、式（２６）の上部を表す無効電力注入曲線である。凸状線（３０２および３１２）は、式（２６）の下部を示す無効電力潮流曲線である。
【００５４】
負荷が軽い場合、実線は、右側の三角△として示す、約０．９５ｐ．ｕ．の電圧の大きさおよびゼロを超える無効電力注入値で交差する。左側の三角△によって表される、負の電圧値による実施不可能な解もある。負荷が同じマイクログリッド接続母線で増大した場合、破線の無効電力注入曲線３１１は下降し、破線の無効電力潮流曲線３１２は上昇する。その結果、母線の動作点は、図３の右側の円〇まで移動し、それは、０．４ｐ．ｕ．を超える大きい電圧低下に対応する。左側の円〇における実現不可能な電力潮流解もまた、２つの電圧の間の間隙が小さくなるように増大する。負荷レベルが増大し続けるに従い、動作点が消滅する、すなわち電圧崩壊が発生することを予測することが妥当である。
【００５５】
図３に示すグラフの記述により、無効電力注入曲線および無効電力潮流曲線の交差点は、式（２５）に関連する。ｂｉ２−４ａｉｃｉ＞０である場合、式（２５）は以下の２つの異なる実解を有する。
【数１７】
0006516694.tif 000018
【００５６】
ｂｉ２−４ａｉｃｉ＝０である場合、２つの実解は、単一解、すなわちＥｕ，ｉ＝Ｅｌ，ｉに収束する。電力潮流分析がいかなる解も提供しない場合、電圧崩壊が発生する。この臨界状況は、ｂｉ２−４ａｉｃｉ＝０に対応する。２つの異なる実解がある場合、大きい方の解Ｅｕ，ｉが安定した電圧の大きさに対応し、小さい方の解Ｅｌ，ｉが不安定であると容易に特定することができる。
【００５７】
電力ネットワークが電圧崩壊の状態に近づくと、（ｂｉ２−４ａｉｃｉ）の値はゼロに向かって低減する。√（ｂｉ２−４ａｉｃｉ）の値は、静的電圧安定性の優れた目安であるが、その値は、負荷プロファイルおよび電力ネットワーク構成が異なるために母線ごとに大きく異なる。電圧が不安定になると、母線ｉにおける２つの解Ｅｕ，ｉおよびＥｌ，ｉが互いに近づくため、これらの２つの電圧の差√（ｂｉ２−４ａｉｃｉ）／ａｉが指標として使用される。電圧の大きさの差として、指標は明確な物理的意味を有する。配電ネットワークにおいて、本明細書では、母線ｉにおける静的電圧安定性余裕指標ＩＶＳ，ｉを以下のように定義する。
【数１８】
0006516694.tif 000019
【００５８】
大きい電圧安定性余裕指標ＩＶＳ，ｉは、電圧崩壊をもたらすことなくマイクログリッド接続母線ｉを追加の負荷に接続することができることを示す。対照的に、ＩＶＳ，ｉがゼロに近づく場合、配電ネットワーク全体が崩壊しないように、即時の措置を講じなければならない。
【００５９】
電圧の大きさは、通常、電圧崩壊の臨界点まで急速に低下するため、シャント装置を接続するかまたはさらにはマイクログリッドにおける負荷を制限することなど、制御措置を開始するために閾値が使用される。高速インバーターベースのインターフェースが通常、短期間制御されることを考慮すると、差し迫る電圧崩壊を適時に特定することが重要である。上記で定義した電圧安定性余裕指標は、各マイクログリッドのＰＣＣに対して迅速に求めることができるため、リアルタイム用途に使用することができる。
【００６０】
電圧安定性余裕指標予測
電流測定値に基づいて警告を発するほかに、電圧安定性余裕指標に基づいて近い将来の電圧安定性を予測することが有用である可能性がある。電力潮流関係は、将来の局所負荷変動の線形関数によって近似することができないため、テイラー級数展開に基づく予測は、通常、臨界点の近くの電圧低下を過小評価する。
【００６１】
したがって、本明細書では、ΔＱｌｏａｄ，ｉとΔＩＶＳ，ｉとの間の関係を用いて、以下のようにマイクログリッドの母線ｉにおける将来の局所負荷変動の予想を用いて電圧安定性余裕指標を予測し、
【数１９】
0006516694.tif 000020
式中、ΔＩＶＳ，ｉ（ｔｋ）およびΔＱｌｏａｄ，ｉ（ｔｋ）は、時間間隔ｔ∈［ｔｋ−１，ｔｋ］にわたる電圧安定性余裕指標および無効負荷変動であり、
【数２０】
0006516694.tif 000021
は、時間間隔ｔ∈［ｔｋ，ｔｋ＋１］における予測された無効負荷変動である。時間間隔は電圧安定性予測には短いため、これらの予測値は正確である。
【数２１】
0006516694.tif 000022
を用いて、次の時間間隔におけるその局所負荷変動によって配電ネットワーク全体が電圧崩壊を有することになる可能性があるか否かを判断することが可能である。予測された静的電圧安定性余裕指標が所定閾値を超えた場合、制御措置を即時に開始しなければならない。
【００６２】
負荷制限であってもシャント装置であってもこうした制御措置に関連する量もまた、静的電圧安定性余裕指標に基づいて求めることができる。事前に定義された静的電圧安定性余裕指標閾値
【数２２】
0006516694.tif 000023
により、定電力負荷制限の最低量またはシャント装置の量Ｑｃｏｎｔｒｏｌ，ｉ（ｔｋ＋１）は、以下のように求められる。
【数２３】
0006516694.tif 000024
【００６３】
この量の局所制御措置により、マイクログリッドのＰＣＣにおける静的電圧安定性が確保される。
【００６４】
図４は、本発明の実施形態によるマイクログリッド組込配電ネットワークにおいてリアルタイム静的電圧安定性余裕を予測する方法を示す。
【００６５】
電圧安定性予測は、マイクログリッド接続母線に対する系統連系点（ＰＣＣ）および配電ネットワークにおけるその接続母線における、リアルタイム測定４０１で開始し、そこでは、Ｐｉ、Ｑｉ、Ｅｉ、Ｅｊおよび（δｉ−δｊ）またはＰｉ、Ｑｊ、Ｐｊｉ、Ｑｊｉ、ＥｉおよびＥｊが測定される。そして、マイクログリッドの無効電力発生限界に達したか否かが判断される（４１０）。達していない場合、電圧は依然として局所的に調整され、電圧安定性余裕を求める必要はない。
【００６６】
一方、達した場合、以下のように電圧安定性余裕が求められる。マイクログリッドのＰＣＣと配電ネットワークの接続母線との間の接続リンクの｜Ｙｉｊ｜、φｉｊおよびＴｉｊ等の配電ネットワークパラメーターが、測定値から求められ（４２０）、それにより、それらの測定された状態に影響を与える可能性がある変圧器リンクに対するタップ位置の変化等、あらゆる配電ネットワーク変化を処理することができる。
【００６７】
時点ｔｋにおける測定値および配電ネットワークパラメーターを用いて、現電圧安定性余裕指標ＩＶＳ，ｉ（ｔｋ）が求められる（４３０）。現指標ＩＶＳ，ｉ（ｔｋ）は、時系列としてメモリに保存され（４３１）、この時系列は、次の時間ステップｔｋ＋１に対する電圧安定性余裕指標予測（４４０）に使用することができる。電圧安定性余裕指標は、将来の局所変動の予想を考慮する式（３０）を用いて導出される。
【００６８】
予測された指標は、所定閾値と比較され（４５０）、マイクログリッドにおける電圧安定性を維持するように局所負荷制限および装置の分流等、電圧崩壊を防止するために必要な制御措置が開始される。
【００６９】
閾値が超えられていない場合、電圧安定性予測器は、単に指標の監視を続ける。閾値に達すると、電圧崩壊を示す制御措置が通知される。制御措置は、マイクログリッドにおける電圧安定性を確保するようにマイクログリッドにおける負荷制限またはシャント装置の接続として行うことができる。
【００７０】
上記ステップは、メモリに、および本技術分野において既知であるように母線を用いて入出力インターフェースにより結合変圧器に接続された、プロセッサにおいて行うことができる。本方法は、本質的に、配電ネットワークにおいてリアルタイム状態で、通知された制御措置に変わる。
【図１】
0006516694.tif 000042
【図２】
0006516694.tif 000043
【図３】
0006516694.tif 000044
【図４】
0006516694.tif 000045