(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の状態を示す複数の値と、前記複数の値ごとに定められた複数の係数とに基づいて、前記電力系統の状態を推定する状態推定部と、
前記状態推定部の推定結果と、前記複数の値とに基づいて、前記複数の値のそれぞれが誤っているか否かを判定する誤り判定部と、
前記複数の値の何れかが誤っていると判定された場合、前記複数の値のうち誤りがないと判定された第１の値と、誤りがあると判定された第２の値に対応して定められた所定の第３の値とを、前記複数の値として出力する出力部と、
前記複数の値の何れかが誤っていると判定された場合、前記第３の値に基づいて得られる前記状態推定部の推定結果が前記第３の値となるよう、前記複数の値のうち前記第１の値に対応する第１の係数と、前記第２の値に対応する第２の係数を変化させた第３の係数とを、前記複数の係数として出力する係数出力部と、
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に記載の電力系統情報推定装置であって、
前記複数の係数のそれぞれは、
前記複数の値が測定される際の測定誤差に応じた値であること、
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、
前記第３の値は、
前記第２の値が測定された測定点の過去の測定結果に応じた値であること、
を特徴とする電力系統状態推定装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電力系統状態推定装置であって、
前記誤り判定部の判定結果及び前記状態推定部の推定結果を出力する出力装置を更に備えること、
を特徴とする電力系統状態推定装置。
【請求項５】
コンピュータに、
電力系統の状態を示す複数の値と、前記複数の値ごとに定められた複数の係数とに基づいて、前記電力系統の状態を推定する処理と、
前記電力系統の状態を推定した結果と、前記複数の値とに基づいて、前記複数の値のそれぞれが誤っているか否かを判定する処理と、
前記複数の値の何れかが誤っていると判定された場合、前記複数の値のうち誤りがないと判定された第１の値と、誤りがあると判定された第２の値に対応して定められた所定の第３の値とを、前記複数の値として出力する処理と、
前記複数の値の何れかが誤っていると判定された場合、前記第３の値に基づいて得られる前記電力系統の状態を推定した結果が前記第３の値となるよう、前記複数の値のうち前記第１の値に対応する第１の係数と、前記第２の値に対応する第２の係数を変化させた第３の係数とを、前記複数の係数として出力する処理と、
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６】
電力系統の状態を示す複数の値と、前記複数の値ごとに定められた複数の係数とに基づいて、前記電力系統の状態を推定し、
前記電力系統の状態を推定した結果と、前記複数の値とに基づいて、前記複数の値のそれぞれが誤っているか否かを判定し、
前記複数の値の何れかが誤っていると判定された場合、前記複数の値のうち誤りがないと判定された第１の値と、誤りがあると判定された第２の値に対応して定められた所定の第３の値とを、前記複数の値として出力し、
前記複数の値の何れかが誤っていると判定された場合、前記第３の値に基づいて得られる前記電力系統の状態を推定した結果が前記第３の値となるよう、前記複数の値のうち前記第１の値に対応する第１の係数と、前記第２の値に対応する第２の係数を変化させた第３の係数とを、前記複数の係数として出力する、
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。このため、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。
【０００３】
このような問題に対処すべく、誤りがある測定結果の代わりに過去の測定結果を用いて電力系統の状態を推定する技術が知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２７６７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、過去の測定結果の値が、測定点における本来の値から大きくずれている場合、状態推定の際に過去の測定結果が再度誤っていると判定されてしまい、電力系統状態推定装置は、電力系統の状態推定処理を中止してしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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複数の値と、前記複数の値ごとに定められた複数の係数とに基づいて、前記電力系統の状態を推定する状態推定部と、前記状態推定部の推定結果と、前記複数の値とに基づいて、前記複数の値のそれぞれが誤っているか否かを判定する誤り判定部と、前記複数の値の何れかが誤っていると判定された場合、前記複数の値のうち誤りがないと判定された第１の値と、誤りがあると判定された第２の値に対応して定められた所定の第３の値とを、前記複数の値として出力する出力部と、前記複数の値の何れかが誤っていると判定された場合、前記第３の値に基づいて得られる前記状態推定部の推定結果が前記第３の値となるよう、前記複数の値のうち前記第１の値に対応する第１の係数と、前記第２の値に対応する第２の係数を変化させた第３の係数とを、前記複数の係数として出力する係数出力部と、を備えることを特徴とする電力系統状態推定装置。
【０００７】
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】
【０００８】
本発明によれば、電力系統状態推定装置は、系統情報が誤った測定結果を含む場合であっても、電力系統の状態推定処理を中断せず実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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擬似測定値出力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において、重み行列の要素が変更された際の状態推定結果の変化の一例を示す図である。
【図４】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】
【００１０】
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。
【００１１】
＝＝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、位相等の系統情報）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、電圧の振幅、位相）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。
【００１２】
【数１】
0006536134.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、電圧の振幅、位相等）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。
【００１３】
【数２】
0006536134.tif 000003
なお、Ｒは、式（３）に示す重み行列である。
【００１４】
【数３】
0006536134.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。
【００１５】
【数４】
0006536134.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。
【００１６】
【数５】
0006536134.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。
【００１７】
＝＝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、系統情報出力装置２０、重み行列出力装置２１、状態推定計算装置２２、誤り検出装置２３、擬似測定値出力装置２４、重み行列変更装置２５、および出力装置２６を含んで構成される。
【００１８】
系統情報出力装置２０は、電力系統の状態を推定するために必要な系統情報Ｄ（複数の値）を、状態推定計算装置２２に出力する。系統情報出力装置２０は、後述する擬似測定値が入力されていない状態では、系統情報Ｄとして、電力系統に分散配置された複数の測定装置により測定された複数のノードにおける有効電力、無効電力、電圧、位相等を出力する。一方、擬似測定値が系統情報出力装置２０に入力されている場合、実際の測定値の一部を擬似測定値に置き換えて系統情報Ｄとして出力する。なお、置き換え処理の詳細については後述する。また、系統情報出力装置２０から出力される系統情報Ｄが、前述した式（１）における測定値ベクトルｚに相当する。
【００１９】
重み行列出力装置２１は、状態推定が実行される際に用いられ、重み行列Ｒを出力する。なお、重み行列Ｒの要素は、重み行列出力装置２１の記憶部（不図示）に記憶され、後述する重み行列変更装置２５により適宜変更される。
【００２０】
状態推定計算装置２２（状態推定部）は、系統情報出力装置２０から出力される系統情報Ｄと、重み行列出力装置２１から出力される重み行列Ｒと、に基づいて、状態推定を実行する。具体的には、状態推定計算装置２２は、式（４）で示した目的関数Ｊ（ｘ）を最小化する状態値ベクトルｘを計算する。
【００２１】
誤り検出装置２３（誤り判定部）は、状態推定計算装置２２から出力される状態推定結果（状態ベクトルｘ）と、系統情報Ｄ（測定値ベクトルｚ）とに基づいて、複数の測定点における系統情報Ｄのそれぞれに誤りがあるか否かを判定する。なお、誤りがあるか否かの判定手法としては、例えばカイ二乗検定を用いることができる。また、誤り検出装置２３は、誤りがあるか否かの判定結果を出力装置２６に出力する。
【００２２】
擬似測定値出力装置２４は、誤り検出装置２３の判定結果に基づいて、系統情報Ｄのうち、誤りがあると判定された情報（測定値）に対する擬似測定値を系統情報出力装置２０に出力する。図２は、擬似測定値出力装置２４で実行される処理の概要を説明するための図である。例えば、実際に測定された複数の測定点Ｐ１〜Ｐ８における電圧Ｖ１〜Ｖ８のうち、電圧Ｖ３（第２の値）が誤っていると判定された場合、擬似測定値出力装置２４は、電圧Ｖ３に対する擬似的な電圧Ｖａ（第３の値）を系統情報出力装置２０に出力する。このため、系統情報出力装置２０は、電圧Ｖ３を擬似的な電圧Ｖａを置き換えた電圧（Ｖ１，Ｖ２，Ｖａ，Ｖ４〜Ｖ８）を、他の測定値とともに系統情報Ｄとして状態推定計算装置２２に出力する。ここで、擬似測定値出力装置２４は、過去に測定された電圧Ｖ１〜Ｖ８に基づいて、電圧Ｖａを定める。具体的には、擬似測定値出力装置２４は、過去に測定された系統情報を記憶する記憶部（不図示）にアクセスする。擬似測定値出力装置２４は、過去に測定された電圧Ｖ１〜Ｖ８の複数のパターンのうち、現在測定されたＶ３を除くＶ１〜Ｖ８のパターンに最も近いパターンを選択する。そして、擬似測定値出力装置２４は、選択されたパターンにおける電圧Ｖ３を電圧Ｖａとして出力する。なお、ここでは、誤っていると判定されていない電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４〜Ｖ８と、有効電力等の他の測定値とが、第１の値に相当する。誤っていると判定された電圧Ｖ３と、有効電力等の他の測定値とが、第２の値に相当する。誤っていると判定された電圧Ｖ３に対する擬似的な電圧Ｖａ（第３の値）と、有効電力等の他の測定値とが、第３の値に相当する。さらに、系統情報出力装置２０および擬似測定値出力装置２４は、出力部に相当する。
【００２３】
重み行列変更装置２５は、重み行列Ｒの要素のうち、擬似的な測定値に対する要素の値を変化させる。例えば、重み行列Ｒの要素ｗ１〜ｗｍのうち、擬似的な測定値に対する要素がｗ３である場合には、ｗ３に対し所定の値α（＞１）を乗算し、乗算結果を出力する。このため、重み行列出力装置２１から出力される重み行列Ｒは、式（６）のようになる。また、ここでは、αは１より大きい値である。このため、αが乗算された要素に対応する状態値ベクトルｘの値は、より測定値ベクトルｚの値に近づくことになる。このため、図３に例示するように、αを乗算した重み行列Ｒを用いた際の位置Ｐ３における状態推定結果（実線）と、電圧Ｖａとの差は、αを乗算しない重み行列Ｒを用いた際の位置Ｐ３における状態推定結果（一点鎖線）と、電圧Ｖ３との差より小さくなる。
【００２４】
【数６】
0006536134.tif 000007
ここで、重み行列出力装置２１および重み行列変更装置２５は、係数出力部に相当する。また、要素ｗ１，ｗ２，ｗ４〜ｗｍは、第１の値に対応する第１の係数に相当し、要素ｗ３は第２の値に対応する第２の係数に相当し、α×ｗ３は第３の値に対応する第３の係数に相当する。
【００２５】
なお、ここでは、擬似的な測定値が１つだけ置き換わる例について説明したが、これに限られない。例えば、擬似的な測定値が２つ置き換わる場合においては、擬似的な測定値のそれぞれの要素（例えば、ｗ２，ｗ３）に対して所定の値αが乗算される。
【００２６】
出力装置２６は、推定結果、誤り検出装置２３の判定結果、変更された重み行列Ｒ、および擬似測定値をディスプレイ（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４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２２は、系統情報出力装置２０からの系統情報Ｄと、重み行列出力装置２１からの重み行列Ｒとを取得し、状態推定処理を実行する（Ｓ１０１）。なお、処理Ｓ１０１で取得される系統情報Ｄは、全て測定された値であるため、重み行列Ｒは、αが乗算されていな式（３）で示される行列である。
【００２９】
状態推定処理が実行されると、誤り検出装置２３は、推定結果と、系統情報Ｄとに基づいて、測定された系統情報Ｄに誤りがあるか否かを判定する（Ｓ１０２）。誤り検出装置２３が、誤りが無いと判定すると（Ｓ１０２：ＮＯ）、出力装置２６は、状態推定結果（状態値ベクトルｘ）、重み行列Ｒ、系統情報Ｄ（測定値）に誤りがないことを示す判定結果を出力し（Ｓ１０７）、処理を終了する。一方、誤り検出装置２３が、誤りがあることを判定すると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、擬似測定値出力装置２４は、誤りがある測定値に対する擬似測定値を系統情報出力装置２０に出力する（Ｓ１０３）。また、重み行列変更装置２５は、誤りがある測定値に対する重み行列Ｒの要素に対し、所定の値αを乗算し、重み行列出力装置２１に記憶される重み行列Ｒの要素を変更する（Ｓ１０４）。この結果、重み行列出力装置２１から出力される重み行列Ｒは変更されることになる。そして、状態推定計算装置２２は、系統情報出力装置２０から出力される擬似測定値を含む系統情報Ｄと、重み行列出力装置２１から出力され、要素が変更された重み行列Ｒとに基づいて、系統の状態を推定する（Ｓ１０５）。また、誤り検出装置２３は、処理Ｓ１０５で得られる推定結果と、擬似測定値を含む系統情報Ｄとに基づいて、擬似測定値を含む系統情報Ｄに誤りがあるか否かを判定する（Ｓ１０６）。誤り検出装置２３が、誤りが無いと判定すると（Ｓ１０６：ＮＯ）、出力装置２６は、状態推定結果（状態値ベクトルｘ）、変更された重み行列Ｒ、系統情報における誤りに関する判定結果（擬似測定値が置き換えられた測定点）を出力し（Ｓ１０７）、処理を終了する。一方、誤り検出装置２３が、再度誤りがあることを判定すると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、重み行列変更装置２５は、誤りがある測定値に対する重み行列Ｒの要素に対し、更に所定の値αを乗算し、重み行列Ｒを変更する（Ｓ１０４）。なお、処理Ｓ１０４が実行される毎に、αが乗算されるため、例えばｎ回だけ処理Ｓ１０４が実行されると、誤りがある測定値に対する重み行列Ｒの要素ｗｉは、αn×ｗｉとなる。
【００３０】
また、αは１より大きい値であるため、図３で説明したように、処理Ｓ１０４が実行される毎に、状態推定結果と、擬似測定値との差は小さくなる。このため、擬似測定値が誤っている値であると判定されることを防ぐことができる。
【００３１】
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は、系統情報Ｄが誤った測定値を含む場合であっても、誤った測定値を擬似測定値に置き換えつつ、推定結果が擬似測定値に近づくよう、重み行列の要素を変更する。したがって、系統情報Ｄに誤りが含まれている場合であっても、状態推定処理が中断されることなく、確実に処理を実行することができる。
【００３２】
また、重み行列Ｒの要素ｗ１〜ｗｍ（複数の係数）のそれぞれは、各測定値に対する分散σ2であるため、測定結果の測定誤差に応じた値である。このため、状態推定処理を実施する際に、高い精度で状態値ベクトルｘを求めることができる。
【００３３】
また、擬似測定値出力装置２４は、擬似測定値としては、誤りがあった測定点における過去の測定値を選択して出力する。このため、電力系統状態推定装置１０は、状態推定の精度を高めることが可能となる。
【００３４】
また、電力系統状態推定装置１０は、系統情報出力装置２０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、系統情報出力装置２０等と同様の機能を有する機能ブロックを実現させ、図４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。
【００３５】
また、出力装置２６は、推定結果や判定結果等をディスプレイ（不図示）に表示するため、利用者は、正確に系統の状態について把握することができる。
【００３６】
また、電力系統状態推定装置１０は、処理Ｓ１０４〜Ｓ１０６を繰り返すことにより、擬似測定値が誤っている値であると判定されることを防止している。しかしながら、αの値によっては、１回のみαが乗算された場合であっても、誤りを防ぐことも可能である。このため、図３における処理Ｓ１０６を省く処理を実行する場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【００３７】
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】
【００３８】
１０  電力系統状態推定装置
２０  系統情報出力装置
２１  重み行列出力装置
２２  状態推定計算装置
２３  誤り検出装置
２４  擬似測定値出力装置
２５  重み行列変更装置
２６  出力装置
【図１】
0006536134.tif 000008
【図２】
0006536134.tif 000009
【図３】
0006536134.tif 000010
【図４】
0006536134.tif 000011