(57)【要約】  本発明は、再生可能エネルギーの時系列の出力変化を想定していないために，妥当でない電圧安定度向上対策が行われる可能性があるという従来の問題に対応するものである。  本発明は、系統の電圧安定度を監視する電圧安定度監視装置（１０）において、前記系統に接続する再生可能エネルギーの出力変動を予測し、前記出力変動に基づいて想定変化する時系列の潮流状態を計算する想定変化シナリオ計算部（３１）と、前記想定変化シナリオ計算部で計算した前記潮流状態に基づいて、前記系統の各ノードの需要に対するノード電圧の変化を計算し、前記ノード電圧と無効電力との関係曲線を示す電圧安定度を計算する時系列電圧安定度計算部（３２）と、前記時系列電圧安定度計算部で計算した前記電圧安定度に基づいて、想定制御の対象となる制御機器を決定する電圧安定度向上対策探索部（３４）と、を備えることを特徴とする。
2016002339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統の電圧安定度を監視する電圧安定度監視装置において、
前記系統に接続する再生可能エネルギーの出力変動を予測し、前記出力変動に基づいて想定変化する時系列の潮流状態を計算する想定変化シナリオ計算部と、
前記想定変化シナリオ計算部で計算した前記潮流状態に基づいて、前記系統の各ノードの需要に対するノード電圧の変化を計算し、前記ノード電圧と無効電力との関係曲線を示す電圧安定度を計算する時系列電圧安定度計算部と、
前記時系列電圧安定度計算部で計算した前記電圧安定度に基づいて、想定制御の対象となる制御機器を決定する電圧安定度向上対策探索部と、
を備えることを特徴とする電圧安定度監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電圧安定度監視装置において、
前記電圧安定度から計算する所定の指標から前記想定制御を行うか否か判定をする電圧安定度向上対策要否判定部を更に備えることを特徴とする電圧安定度監視装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電圧安定度監視装置において、
前記想定変化シナリオ計算部は、系統機器の故障箇所、様相又は故障除去タイミングと、太陽光発電又は風力発電の出力変動との内少なくとも一つを含む想定変化に基づいて前記潮流状態を計算することを特徴とする電圧安定度監視装置。
【請求項４】
請求項１に記載の電圧安定度監視装置において、
前記電圧安定度向上対策探索部で決定した前記制御機器を画面に表示する表示部と、
を更に備えることを特徴とする電圧安定度監視装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電圧安定度監視装置において、
前記関係曲線は、予測子計算と修正子計算を繰り返す潮流計算を用いて算出することを特徴とする電圧安定度監視装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電圧安定度監視装置において、
前記関係曲線は、前記電圧と前記無効電力の軸に加えて時間軸を持つことを特徴とする電圧安定度監視装置。
【請求項７】
請求項２に記載の電圧安定度監視装置において、
前記電圧安定度向上対策要否判定部は、前記想定変化する前後の前記関係曲線同士の差分を所定の電圧範囲内で積分した逸脱度を計算し、前記逸脱度が所定の閾値以内となるか否かに基づいて前記想定制御を行うか否か判定をすることを特徴とする電圧安定度監視装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電圧安定度監視装置おいて、
複数の前記逸脱度の平均値が低くなるときの前記想定制御の対象となる制御機器を決定し、前記制御機器を画面に表示することを特徴とする電圧安定度監視装置。
【請求項９】
請求項７に記載の電圧安定度監視装置おいて、
前記想定変化する前後の前記逸脱度と、前記想定制御を行った後の前記逸脱度とに基づいて、前記逸脱度の改善率を算出することを特徴とする電圧安定度監視装置。
【請求項１０】
系統の電圧安定度を監視する電圧安定度監視方法において、
前記系統に接続する再生可能エネルギーの出力変動を予測し、前記出力変動に基づいて想定変化する時系列の潮流状態を計算するステップと、
前記潮流状態に基づいて、前記系統の各ノードの需要に対するノード電圧の変化を計算し、前記ノード電圧と無効電力との関係曲線を示す電圧安定度を計算するステップと、
前記電圧安定度に基づいて、想定制御の対象となる制御機器を決定するステップと、
決定した制御機器を画面に表示するステップと、
を備えることを特徴とする電圧安定度監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の電圧安定度を監視する電圧安定度監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
将来、電力系統には、再生可能エネルギー（太陽光発電や風力発電など）をはじめとする天候によって出力が変動する電源（出力変動型電源）が大量導入される予定である。また、近年、世界各国で電力自由化が進んだ結果、電力系統の設備投資が抑制され、既存の送電線に流れる電力潮流が増加している（重潮流化している）。重潮流状態で潮流変動（潮流変化）が大きくなると、電力系統の電圧安定度が悪化する可能性がある。さらに、系統に落雷などが原因で故障が生じると、電力系統の電圧安定度は悪化する恐れがある。このような電圧安定度の悪化現象を正確に監視し、電圧安定度向上策を系統運用者に提示できる電圧安定度監視装置が必要である。【０００３】
例えば、本技術分野の背景技術として、鈴木守、岸田幸雄：「電圧安定性オンライン監視システム」、電学論Ｂ、１１１巻３号、平成３年（非特許文献１）がある。この解説論文には、「オンライン定周期監視機能」や「ピーク負荷時の安定度判定機能」が記載されている（本文２４８頁〜２５１頁参照）。【０００４】
また、本技術分野の背景技術として、特開平７−１６３０５３号公報（特許文献１）がある。この公報には、「電力系統の現在状態における電圧安定性の監視指標の計算手段と、電圧安定性対策として制御対象の調相設備を調整した際の調相投入効果量の計算手段と、電圧安定性監視指標における指標最小である最不安定点に対して算出された調相投入効果量の中で最も効果のある調相設備を自動選択する手段と、この選択された調相設備の調整を実施した後の系統状態を算出する潮流計算手段と、この潮流計算により求めた系統状態を表示する手段と、電圧安定性の最不安定点と最不安定点に対する調相投入効果量と電圧安定性増加に最も効果のある調整設備の調整を実施した後の系統状態を自動選択して一定周期で逐次的に表示する表示手段とからなる。」と記載されている（要約参照）。【０００５】
また、本技術分野の背景技術として、特開２０１１−１１５０２４号公報（特許文献２）がある。この公報には、「電力系統に関する系統情報が入力される電力系統情報入力手段１と、系統情報をもとに電力系統の状態変数を推定する状態推定手段２と、状態変数をもとに電力系統に属する発電機の発電機出力変化シナリオおよび電力系統に属する負荷の負荷増加シナリオを作成する需給増加シナリオ作成手段３と、発電機出力変化シナリオおよび負荷増加シナリオにおいて、所定の目的関数を最小化するように状態変数を最適化した最適化状態変数を得る最適潮流計算手段４と、最適化状態変数に基づいてＰ−Ｖ曲線の低め解を求める多根解析手段５と、Ｐ−Ｖ曲線から電圧安定性余裕量ΔＰを算出するΔＰ計算手段６とを備えた。」と記載されている（要約参照）。【０００６】
また、本技術分野の背景技術として、特開２００５−２８７１２８号公報（特許文献３）がある。この公報には、「情報伝送装置２１、２２等を介して電子計算機４に入力された系統情報を用いて潮流計算を行い、系統状態値としてノード電圧、その位相角、及び電力需要量を推定する系統状態推定手段と、推定された系統状態を初期値として、電力需要量と系統電圧との関係を示すＰＶ曲線を連続法により推定し、このＰＶ曲線上の解の安定性を固有値計算により判定して系統電圧の安定度限界を決定する安定度限界計算手段と、決定された安定度限界を用いて電圧安定度を判定する安定度判定手段と、前記各手段による演算結果としての諸データをマン・マシン・インターフェース装置５に出力する出力手段と、を備える。」と記載されている（要約参照）。【０００７】
また、本技術分野の背景技術として、特開平９−５１２６９８号公報（特許文献４）がある。この公報には、「複数のバス及びそれに接続された複数の無効性蓄積源を有する送電系統の領域に対し電圧安定性の確実さの評価を実行する方法が提供される。複数のバスは、複数の電圧制御エリアにグループ分けされ、各電圧制御エリア内の各バスが、それに対応する無効電力対電圧の関係の最小値において、実質的に同様の無効性限界及び電圧を有するようにする。少なくとも１つの電圧制御エリアの各々に対して、対応する無効性蓄積容器が決定される。各無効性蓄積容器は、送電系統の所定の動作点で枯渇した無効性蓄積の尺度に基づいて選択された少なくとも１つの無効性蓄積源より成る。複数の単一不測事態の各々に応答して各無効性蓄積容器の対応する量を計算することにより単一不測事態の分析が実行される。上記の対応する量は、無効性蓄積容器内の無効性蓄積の減少を表す。上記対応する量が所定のスレッシュホールドを越えるような単一不測事態を用いて、各々の無効性蓄積容器に対し、多数の不測事態の分析が実行される。」と記載されている（要約参照）。【０００８】
また、本技術分野の背景技術として、特開平９−５１２６９９号公報（特許文献５）がある。この公報には、「複数のバス及びそれに接続された複数の無効性蓄積源を有する送電系統の領域に対し電圧安定性の確実性を改善するための改善手段を配置する方法が提供される。複数のバスは複数の電圧制御エリアにグループ分けされ、各電圧制御エリア内の各バスが同様の対応する無効電力対電圧の関係を有するようにされる。第１の改善手段を配置するための第１の電圧制御エリアが決定され、この第１の電圧制御エリアは、ロススレッシュホールドを越える内部無効性ロスの差を示す。更に、第２の改善手段を配置するための第２の電圧制御エリアが決定され、この第２の改善手段を配置するための第２の電圧制御エリアは、無効性蓄積のスレッシュホールドを越える無効性蓄積の差を示す。第１及び第２の改善手段は、切り替え可能な分路キャパシタ、同期電圧コンデンサ、静的なｖａｒ部品、又はその組み合せを含む。更に、直列キャパシタ、並列ライン又はその組み合わせを含む第３の改善手段が、所定のスレッシュホールドを越える無効電力流又は無効電力ロスの差を示すと決定された２つの隣接する電圧制御エリア間の界面に配置される。」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−１６３０５３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１１５０２４号公報
【特許文献３】特開２００５−２８７１２８号公報
【特許文献４】特開平９−５１２６９８号公報
【特許文献５】特開平９−５１２６９９号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】鈴木守、岸田幸雄：「電圧安定性オンライン監視システム」、電学論Ｂ、111巻３号、平成３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、時間経過とともに再生可能エネルギーは天候に起因して急峻に出力変動するため、電圧安定度の悪化エリアも時間経過とともに急峻に変化するが、上記特許文献及び非特許文献に記載の電圧安定度の監視技術は、当該再生可能エネルギーの時系列の出力変化を想定していない。そのため、一定周期の間においては、電圧安定度が悪化する恐れがあり、現在または将来の電圧安定度を正確に監視できていない。また、正確に監視できていない結果、妥当でない電圧安定度向上対策が行われる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、系統の電圧安定度を監視する電圧安定度監視装置において、前記系統に接続する再生可能エネルギーの出力変動を予測し、前記出力変動に基づいて想定変化する時系列の潮流状態を計算する想定変化シナリオ計算部と、前記想定変化シナリオ計算部で計算した前記潮流状態に基づいて、前記系統の各ノードの需要に対するノード電圧の変化を計算し、前記ノード電圧と無効電力との関係曲線を示す電圧安定度を計算する時系列電圧安定度計算部と、前記時系列電圧安定度計算部で計算した前記電圧安定度に基づいて、想定制御の対象となる制御機器を決定する電圧安定度向上対策探索部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、再生可能エネルギーの出力変動予測を考慮した想定変化シナリオを自動で計算し、想定変化シナリオに対する時系列電圧安定度計算と電圧安定度向上対策探索計算によって、電圧安定度向上対策が必要な場合に電圧安定度向上対策の案が効果とともに動的に表示されるため、監視対象である電力系統の現在および将来の電圧安定度を正確に監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】電圧安定度監視装置の全体構成図の例である。
【図２】電圧安定度監視装置のハード構成と電力系統の全体構成図の例である。
【図３】電圧安定度監視装置のプログラムデータの内容を示す構成図の例である。
【図４】再生可能エネルギー出力変動予測データの一例を示す図である。
【図５】再生可能エネルギー出力制御余力データの一例を示す図である。
【図６】想定変化シナリオデータの一例を示す図である。
【図７】電圧安定度向上対策閾値データの一例を示す図である。
【図８】電圧安定度監視装置の処理の全体を示すフローチャートの例である。
【図９】想定変化シナリオ計算部の処理を説明するフローチャートの例である。
【図１０】時系列電圧安定度計算の処理を説明するフローチャートの例である。
【図１１】Ｖ−Ｑ曲線を用いて電圧安定度計算結果および電圧安定度余裕計算結果を示す図の例である。
【図１２】Ｖ−Ｑ曲線を用いて時系列の電圧安定度計算結果および電圧安定度余裕計算結果を示す図の例である。
【図１３】電圧安定度向上対策要否判定の処理を説明するフローチャートの例である。
【図１４】Ｖ−Ｑ曲線を用いて変化前から想定変化後の逸脱度を計算する処理を示す図の例である。
【図１５】Ｖ−Ｑ曲線を用いて時系列の変化前から想定変化後の逸脱度を計算する処理を示す図の例である。
【図１６】電圧安定度向上対策要否判定結果データを示す図の例である。
【図１７】電圧安定度向上対策探索計算の処理を説明するフローチャートの例である。
【図１８】Ｖ−Ｑ曲線を用いて変化前から想定変化後の逸脱度に加えて、想定制御実施時の変化前から想定変化後の逸脱度を計算する処理を示す図の例である。
【図１９】想定制御実施時にどれだけ逸脱度が改善されたかを示す図の例である。
【図２０】電圧安定度向上対策探索結果について電力系統における推奨制御機器の箇所を示す図の例である。
【図２１】電圧安定度監視状況として、電圧安定度計算結果と電圧安定度余裕計算結果と変化前から想定変化後の逸脱度を表示する画面の一例を示す図である。
【図２２】電圧安定度監視状況として、時系列の電圧安定度計算結果と電圧安定度余裕計算結果と変化前から想定変化後の逸脱度を表示する画面の一例を示す図である。
【図２３】逸脱度改善率計算結果および推奨制御機器計算結果を表示する画面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施に好適な実施例について説明する。尚、下記はあくまでも実施の例に過ぎず、下記具体的内容に発明自体が限定されることを意図する趣旨ではない。
【実施例１】
【００１６】
本実施例では、系統データＤ１と系統設備データＤ２と再生可能エネルギー出力変動データＤ５とを用いて想定変化シナリオを計算し、算出した想定変化シナリオデータＤ７と系統データＤ１と系統設備データＤ２と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と想定変化シナリオデータＤ７とを用いて時系列電圧安定度計算を行い、閾値データＤ３と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８とを用いて電圧安定度向上対策要否判定を行い、系統データＤ１と系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と再生可能エネルギー出力制御余力データＤ６と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８と電圧安定度向上要否判定結果データＤ９とを用いて電圧安定度向上対策探索計算を行い、電圧安定度監視状況として、時系列の電圧安定度計算結果と電圧安定度余裕計算結果と変化前から想定変化後の逸脱度と逸脱度改善率計算結果と推奨制御機器計算結果の画面表示を行う電圧安定度監視装置１０の例について、データベースとデータで内容を示す入出力と、計算部で内容を示す処理、からなる全体構成の例を図１で説明し、次に電力系統１００と監視制御装置２１０と電圧安定度監視装置１０と計測装置４３と電源１１０と負荷１５０と母線と変圧器と送電線とのハード構成の例を図２で説明する。【００１７】
図１は、本実施例の電圧安定度監視装置１０の全体構成図の例であり、系統データＤ１と系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と再生可能エネルギー出力制御余力データＤ６と、想定変化シナリオ計算部３１と時系列電圧安定度計算部３２と電圧安定度向上対策要否判定部３３と電圧安定度向上対策探索計算部３４からなる電圧安定度監視計算部４０と、想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８と電圧安定度向上要否判定結果データＤ９からなる電圧安定度監視計算結果データＤ４１と、表示部１１、からなる電圧安定度監視装置１０の構成を示した図である。【００１８】
電圧安定度監視装置１０の入力データは、系統データＤ１と系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と再生可能エネルギー出力制御余力データＤ６とからなる。電圧安定度監視装置１０の想定変化シナリオ計算部３１では、系統データＤ１と系統設備データＤ２と再生可能エネルギー出力変動データＤ５とを用いて、想定変化シナリオデータＤ７を計算する。また、電圧安定度監視装置１０の時系列電圧安定度計算部３２では、想定変化シナリオデータＤ７と系統データＤ１と系統設備データＤ２と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と想定変化シナリオデータＤ７とを用いて、時系列電圧安定度計算を行い、時系列電圧安定度計算結果データＤ８を出力する。また、電圧安定度監視装置１０の電圧安定度向上対策要否判定部３３では、閾値データＤ３と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８とを用いて、電圧安定度向上対策要否判定を行い、電圧安定度向上対策要否判定結果データＤ９を出力する。また、電圧安定度監視装置１０の電圧安定度向上対策探索計算部３４では、系統データＤ１と系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と再生可能エネルギー出力制御余力データＤ６と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８と電圧安定度向上要否判定結果データＤ９とを用いて、電圧安定度向上対策探索計算を行い、電圧安定度監視状況として、時系列の電圧安定度計算結果と電圧安定度余裕計算結果と変化前から想定変化後の逸脱度と逸脱度改善率計算結果と推奨制御機器計算結果の画面表示を行う。【００１９】
図２は、電圧安定度監視装置１０のハード構成と電力系統１００の全体構成図の例であり、電力系統１００と監視制御装置２１０と電圧安定度監視装置１０と計測装置４３と電源１１０と負荷１５０と母線と変圧器と送電線とのハード構成の例を示した図である。電力系統１００は、ブランチ（線路）１４０およびノード（母線）１２０を介してそれぞれ接続する、発電機１１０と変圧器１３０と計測装置４３と負荷１５０と図には書いていないがその他計測装置や制御可能な装置（バッテリー、充放電可能な二次電池、ＥＶの蓄電池、フライホイール、調相設備（電力用コンデンサ：ＳＣ：Ｓｔａｔｉｃ  Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ、分路リアクトル：ＳｈＲ：Ｓｈｕｎｔ  Ｒｅａｃｔｏｒ）、ＳＶＣ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｖａｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ：静止型無効電力補償装置）、ＳＶＧ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｃ  Ｖａｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：静止型無効電力発生装置）、ＬＰＣ（Ｌｏｏｐ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：位相調整器付き変圧器）等）のいずれか又は複数で構成される。【００２０】
ここで、前記電源１１０の例は、火力発電機や水力発電機や原子力発電機などの大型電源のほかに、太陽光発電や風力発電といった分散型電源を含む。【００２１】
ここで、計測装置４３の例は、ノード電圧Ｖ、ブランチ電流Ｉ、力率Φ、有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、のいずれか一つまたは複数を計測する装置（ＶＴやＰＴやＣＴ）であり、データ計測箇所識別ＩＤや計測装置の内蔵タイムスタンプを含んでデータを送信する機能を備える（テレメータ（ＴＭ：Ｔｅｌｅｍｅｔｅｒ）などである）。なお、ＧＰＳを利用した絶対時刻付きの電力情報(電圧のフェーザ情報)を計測する装置や位相計測装置（ＰＭＵ：Ｐｈａｓｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔｓ）や、他の計測機器でもよい。前記計測装置４３は、電力系統１００内にあるように書いたが、発電機１１０と変圧器１３０と計測装置４３と負荷１５０に接続する母線や送電線などに設置されてもよい。【００２２】
ここで、計測データＤ１は、計測装置４３にて計測された各前記データであり、通信ネットワーク３００を介して系統計測データベース２１に受信する。ただし、計測装置４３から直接前記系統データを受信する代わりに、監視制御装置２１０に一端集約されてから、通信ネットワーク３００を介して系統計測データベース２１に受信してもよいし、計測装置４３と監視制御装置２１０の両方から通信ネットワーク３００を介して系統計測データベース２１に受信してもよい。なお、計測データＤ１は、データを識別するための固有番号と、タイムスタンプとを含んでもよい。【００２３】
電圧安定度監視装置１０の構成について説明する。表示部１１、キーボードやマウス等の入力部１２、通信部１３、コンピュータや計算機サーバ（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１４、メモリ１５、各種データベース（プログラムデータベース２０、系統計測データベース２１、系統設備データベース２２、閾値データベース２３、想定制御データベース２４、再生可能エネルギー出力変動予測データベース２５、再生可能エネルギー出力制御余力データベース２６、想定変化シナリオデータベース２７、時系列電圧安定度計算結果データベース２８、電圧安定度向上対策要否判定結果データベース２９、電圧安定度向上対策探索結果データベース３０）がバス線４２に接続されている。表示部１１は、例えば、ディスプレイ装置として構成される。【００２４】
表示部１１は、例えば、ディスプレイ装置に代えて、またはディスプレイ装置と共に、プリンタ装置または音声出力装置等を用いる構成でもよい。入力部１２は、例えば、キーボードスイッチ、マウス等のポインティング装置、タッチパネル、音声指示装置等の少なくともいずれか一つを備えて構成できる。通信部１３、通信ネットワーク３００に接続するための回路及び通信プロトコルを備える。ＣＰＵ１４は、プログラムデータベース２０から所定のコンピュータプログラムを読み込んで実行する。ＣＰＵ１４は、一つまたは複数の半導体チップとして構成してもよいし、または、計算サーバのようなコンピュータ装置として構成してもよい。メモリ１５は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）として構成され、プログラムデータベース２０から読み出されたコンピュータプログラムを記憶したり、各処理に必要な計算結果データ及び画像データ等を記憶したりする。メモリ１４に格納された画面データは、表示部１１に送られて表示される。表示される画面の例は後述する。【００２５】
ここで、図３を参照して、プログラムデータベース２０の記憶内容を説明する。図３は、電圧安定度監視装置のプログラムデータの内容を示す構成図の例である。プログラムデータベース２０には、例えば、状態推定計算プログラムＰ６０と想定変化シナリオ計算プログラムＰ１０と時系列電圧安定度計算プログラムＰ２０と電圧安定度向上対策要否判定プログラムＰ３０と電圧安定度向上対策探索計算プログラムＰ４０と画面表示プログラムＰ５０が格納されている。【００２６】
図２に戻り、ＣＰＵ１４は、プログラムデータベース２０からメモリ１４に読み出された計算プログラム（状態推定計算プログラムＰ６０と想定変化シナリオ計算プログラムＰ１０と時系列電圧安定度計算プログラムＰ２０と電圧安定度向上対策要否判定プログラムＰ３０と電圧安定度向上対策探索計算プログラムＰ４０と画面表示プログラムＰ５０）を実行して、尤もらしい系統状態の計算、想定変化シナリオの計算、時系列電圧安定度の計算（電圧安定度余裕の計算を含んでもよい）、電圧安定度向上対策要否判定、電圧安定度向上対策探索の計算、各種画面表示、表示すべき画像データの指示、各種データベース内のデータの検索等を行う。メモリ１４は表示用の画像データ、計測（監視）データ、監視結果データ等の計算一時データ及び計算結果データを一旦格納するメモリであり、ＣＰＵ１４によって必要な画像データを生成して表示部１１（例えば表示ディスプレイ画面）に表示する。なお、電圧安定度監視装置１０の表示部１１は、各制御プログラムやデータベースの書き換えを行うためだけの簡単な画面だけであってもよい。【００２７】
電圧安定度監視装置１０には、大きく分けて１１個のデータベースが格納される。プログラムデータベース２０を除く、系統計測データベース２１と系統設備データベース２２と閾値データベース２３と想定制御データベース２４と再生可能エネルギー出力変動予測データベース２５と再生可能エネルギー出力制御余力データベース２６と想定変化シナリオデータベース２７と時系列電圧安定度計算結果データベース２８と電圧安定度向上対策要否判定結果データベース２９と電圧安定度向上対策探索結果データベース３０について説明する。【００２８】
系統計測データベース２１には、系統計測データとして、有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧Ｖ、電圧位相角δ、電流Ｉ、力率Φなどが含まれる。時刻スタンプ付きデータやＰＭＵデータでもよい。例えば、電力系統１００に接続するノード１２０ａや１２０ｂにおける電圧および電圧位相角と、電力系統１００に接続するノード１２０ａや１２０ｂに接続するブランチ１４０ａや１４０ｂの線路潮流（Ｐ＋ｊＱ）と、電力系統１００に接続するノード１２０ａや１２０ｂに接続する変圧器１３０ａや１３０ｂの線路潮流（Ｐ＋ｊＱ）と、変圧器１３０ａや１３０ｂに接続するノード１２１ａや１２１ｂの電圧Ｖおよび電圧位相角δと、ノード１２１ａや１２１ｂに接続する負荷１５０や電源１１０の有効電力Ｐや無効電力Ｑや力率Φと、計測装置４３や監視制御装置２１０などから通信ネットワークを介して計測する電力系統１００に接続するその他のノードやブランチや電源や負荷や制御装置などの有効電力Ｐや無効電力Ｑや力率Φや電圧Ｖおよび電圧位相角δなどが記憶されている。なお、電圧位相角δは、ＰＭＵやＧＰＳを利用した他の計測機器を利用して計測したものでもよい。なお、計測装置は、ＶＴやＰＴなどである。ＶＴやＰＴなどで計測した電流Ｉと電圧Ｖと力率Φから線路潮流（Ｐ＋ｊＱ）を計算することができる。また、状態推定計算プログラムＰ６０の計算結果である、もっともらいしい系統の各ノード、ブランチ、発電機、負荷、制御機器の有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧Ｖ、電圧位相角δ、電流Ｉ、力率Φ、を推定計算した結果も、系統計測データとして保存しておく。【００２９】
系統設備データベース２２には、系統構成、線路インピーダンス（Ｒ＋ｊＸ）、対地静電容量（アドミタンス：Ｙ）、系統構成と状態推定に必要なデータ（バットデータの閾値など）、発電機データ、その他の潮流計算・状態推定・電圧安定度計算に必要なデータが含まれる。なお、計測値は、監視制御装置や中央給電指令所やＥＭＳから入手してもよいし、系統全体の計測装置から直接入手してもよい。なお、手動で入力する際には、入力部１２によって手動で入力し記憶する。なお、入力の際はＣＰＵ１４によって必要な画像データを生成して表示部１１に表示する。入力の際は、補完機能を利用して、大量のデータを設定できるように半手動にしてもよい。【００３０】
閾値データベース２３には、図７に示すような、電圧安定度向上対策要否判定するための逸脱率（詳細は後述）の判定閾値（電圧安定度向上対策閾値）が記憶されている。前記電圧安定度向上対策閾値は、電圧安定度向上対策要否判定において用いる閾値であり、前記電圧安定度向上対策閾値以下であるシナリオを過酷想定変化シナリオとして選択するために用いられる。【００３１】
想定制御データベース２４には、電圧安定度向上対策が可能かつ制御可能な装置（バッテリー、充放電可能な二次電池、ＥＶの蓄電池、フライホイール、調相設備（電力用コンデンサ：ＳＣ：Ｓｔａｔｉｃ  Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ、分路リアクトル：ＳｈＲ：Ｓｈｕｎｔ  Ｒｅａｃｔｏｒ）、ＳＶＣ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｖａｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ：静止型無効電力補償装置）、ＳＶＧ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｃ  Ｖａｒ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ：静止型無効電力発生装置）、ＬＰＣ（Ｌｏｏｐ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：位相調整器付き変圧器）等）の接続ノード、現在出力、定格出力および容量、出力制御余力、などのいずれか又は複数で構成され、保持されている。これらのデータは、電圧安定度監視装置１０の入力部１２を用いて記憶してもよいし、系統計測データや系統設備データから記憶されてもよい。【００３２】
再生可能エネルギー出力変動予測データベース２５には、図４に示すような、想定変化シナリオを作成するための対象再生可能エネルギーがＴ１秒後に予測される出力変動幅およびＴ２秒後に予測される出力変動幅などが記憶されている。Ｔ１およびＴ２は電圧安定度監視装置１０の入力部１２を用いて記憶してもよいし、監視制御装置２１０から通信ネットワーク３００を介して受信してもよい。再生可能エネルギー出力変動には、太陽光発電や風力発電やメガソーラやウィンドファームの出力変動量などを含む。【００３３】
再生可能エネルギー出力制御余力データベース２６には、図５に示すような、電圧安定度向上対策探索を行うための対象再生可能エネルギーが現在（計測時点で）どれだけの出力を制御することができるのかと、Ｔ１秒後に予測される出力変動幅の中でどれだけの出力を制御することができるのかなどが記憶されている。現在とＴ１は電圧安定度監視装置１０の入力部１２を用いて記憶してもよいし、監視制御装置２１０から通信ネットワーク３００を介して受信してもよい。【００３４】
想定変化シナリオデータベース２７には、図６に示すような、時系列電圧安定度計算を行うための対象再生可能エネルギーが現在（計測時点）からＴ１秒後およびＴ２秒後にどれだけ出力変動するかなどが記憶されている。前記想定変化シナリオデータは想定変化シナリオ計算プログラムＰ１０によって計算される。なお、図６では、想定変化を対象再生可能エネルギーの出力変動としたが、電圧安定度監視装置１０の入力部１２を用いて記憶された、電力系統において想定される故障ケースとして故障箇所と故障様相などを想定変化として組み込んでもよい。これ以外の要素としては、故障除去タイミングなどが一覧に含まれる。再生可能エネルギー出力変動には、ウィンドファームの一斉脱落などを含む。故障ケースとしては、系統の運用によっては、過酷な故障ケースのみであってもよい。なお、想定変化シナリオデータＤ７は入力部１２を用いずに事前に設定したり、監視制御装置２１０で設定した値を通信ネットワーク３００および通信部１３を介して設定したり、してもよい。これらの設定方法により、柔軟に想定変化シナリオデータＤ７を設定することができる効果がある。【００３５】
時系列電圧安定度計算結果データベース２８には、時系列電圧安定度計算プログラムＰ２０によって計算された、電圧安定度を評価するための連続型潮流計算などの時系列の計算結果が記憶されている。例えば、図１１や図１２に示すＶ−Ｑ曲線などがある。前記Ｖ−Ｑ曲線はノード毎に求められる。前記Ｖ−Ｑ曲線以外には、ノード毎のＰ−Ｖ曲線などがある。前記連続型潮流計算とは、負荷電力などをある一定の条件で変化させ系統状態を予測する計算（予測子計算）と、対応する母線電圧を潮流計算（修正子計算）で求める、という動作を連続して計算することでＶ−Ｑ曲線やＰ−Ｖ曲線を描く手法である。前記連続型潮流計算の詳細は後述する。時系列電圧安定度計算は、例えばＶ−Ｑ曲線の場合、各ノードの需要に対するノード電圧の変化であってもよいし、各ノードの需要を各ノードの初期需要で割ったものに対するノード電圧の変化であってもよい。上記いずれかひとつまたは複数の需要に対するノード電圧の変化を保存する。また、時系列電圧安定度計算結果データベース２８には、時系列電圧安定度計算プログラムＰ２０によって計算された、電圧安定度計算結果データＤ４のＶ−Ｑ曲線などを用いて、図１１のように算出する、Ｖ−Ｑ曲線の無効電力Ｑのボトムからゼロまでの差分から無効電力余裕ΔＱがノード毎に記憶されている。電圧安定度余裕も時系列電圧安定度計算と同様に、例えばＶ−Ｑ曲線から前記無効電力余裕ΔＱを求める際に用いるＶ−Ｑ曲線は、各ノードの需要に対するノード電圧の変化であってもよいし、各ノードの需要を各ノードの初期需要で割ったものに対するノード電圧の変化であってもよい。なお、Ｖ−Ｑ曲線では、無効電力限界よりも低い電圧は、不安定となる。また、Ｖ−Ｑ曲線のΔＱ以外の評価方法としては、ＷＥＣＣ、「Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｒｉｔｅｒｉａ、Ｕｎｄｅｒｖｏｌｔａｇｅ  Ｌｏａｄ  Ｓｈｅｄｄｉｎｇ  Ｓｔｒａｔｅｇｙ、ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒｅｓｅｒｖｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ」、Ｆｉｎａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ、１９９８、ｐｐ.３３−５８や、電力系統安定運用技術専門委員会：「電力系統安定運用技術」、電気協同研究、第４７巻、第１号、１９９１、ｐｐ.２４−３４に記載の判定方法や評価方法などに則して行う。【００３６】
電圧安定度向上対策要否判定結果データベース２９には、閾値データＤ３と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８とを用いて電圧安定度向上対策要否判定プログラムＰ３０によって計算された、図１４や図１５に示すような各想定変化シナリオの各ノードの逸脱度、および、図１６に示すような逸脱度が閾値以下となる過酷想定変化シナリオを抽出した結果が記憶されている。【００３７】
電圧安定度向上対策探索結果データベース３０には、系統データＤ１と系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と再生可能エネルギー出力制御余力データＤ６と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８と電圧安定度向上要否判定結果データＤ９とを用いて電圧安定度向上対策探索計算プログラムＰ４０によって計算された、図１８に示すような各想定変化シナリオの各ノードの逸脱度の制御後の改善結果、および、図１９に示すような各シナリオにおける想定制御の逸脱度改善率を計算した結果が記憶されている。【００３８】
次に電圧安定度監視装置１０の計算処理内容について図８を用いて説明する。図８は、電圧安定度監視装置の処理の全体を示すフローチャートの例である。まず、簡単に流れを説明する。系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４を入力し記憶したあと、系統計測データＤ１と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と再生可能エネルギー出力制御余力データＤ６を受信し、状態推定計算を行い、状態推定計算結果を記憶する。次に、系統データＤ１と系統設備データＤ２と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と前記状態推定結果（系統計測データベース２１に格納される）とを用いて想定変化シナリオを計算する（想定変化シナリオデータベース２７に格納される）。次に、算出した想定変化シナリオデータＤ７と系統データＤ１と系統設備データＤ２と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と想定変化シナリオデータＤ７とを用いて時系列電圧安定度計算を行った後に、電圧安定度余裕を算出し、電圧安定度計算結果および電圧安定度余裕算出結果を記憶する（時系列電圧安定度計算結果データベース２８）。次に、閾値データＤ３と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８とを用いて電圧安定度向上対策要否判定を行い、電圧安定度向上対策要否判定結果を記憶する（電圧安定度向上対策要否判定結果データベース２９）。次に、系統データＤ１と系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と再生可能エネルギー出力制御余力データＤ６と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８と電圧安定度向上要否判定結果データＤ９とを用いて電圧安定度向上対策探索計算を行い、電圧安定度向上対策探索結果データＤ１０を記憶する（電圧安定度向上対策探索結果データベース３０）。最後に、電圧安定度監視状況として、前記時系列電圧安定度計算結果Ｄ８と変化前から想定変化後の逸脱度と逸脱度改善率計算結果と推奨制御機器計算結果である電圧安定度向上対策探索結果データＤ１０の画面表示を行う。なお、各種計算結果や計算途中でメモリに蓄積されるデータは、監視制御装置２１０の画面に逐次表示されてもよい。これにより、運用者が電圧安定度監視装置１０の運用状況を容易に把握できる。また、電圧安定度監視装置１０において、運転状況として、監視内容（系統データ受信、電圧安定度監視計算終了の有無、逸脱度、Ｔ１秒後、Ｔ２秒後の電圧安定度計算結果）などが表示されてもよい。これにより、運用者が電圧安定度監視装置１０の運用状況を容易に把握できる。なお、監視箇所変更が実施されるまで、各種データの受信から各種計算結果を夫々送信するまでの状況の画面表示を繰り返す。以上の処理の流れをステップ毎に説明する。【００３９】
まず、ステップＳ１では、系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４が予め設定されていない場合、系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４を入力部１２および表示部１１を用いて入力する。ここで、監視制御装置２１０から通信ネットワーク３００および通信部１３を通してデータの入力をしてもよいし、監視制御装置２１０などで保持している系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４に関するデータを一定周期で自動受信し、記憶してもよい。また、系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４が予め設定されている場合は、修正を加えてもよいし、そのままのデータを用いてもよい。【００４０】
ステップＳ２では、系統計測データＤ１と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と再生可能エネルギー出力制御余力データＤ６を受信し、状態推定計算を行い、状態推定計算結果を、系統計測データベース２１に記憶する。状態推定計算によって、もっともらいしい系統の各ノード、ブランチ、発電機、負荷、制御機器の有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧Ｖ、電圧位相角δ、電流Ｉ、力率Φ、を推定計算した結果も、系統計測データとして保存しておく。なお、状態推定計算の方法は、例えば、Ｌａｒｓ  Ｈｏｌｔｅｎ、Ａｎｄｅｒｓ  Ｇｊｅｌｓｖｌｋ、Ｓｖｅｒｒｅ Ａｄａｍ、Ｆ．Ｆ．Ｗｕ、ａｎｄ  Ｗｅｎ−Ｈｓ  Ｉｕｎｇ  Ｅ. Ｌｉｕ、Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｏｆ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎt  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｓｔａｔｅ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ  ｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｖｏｌ．３（１９８８）、ｐｐ.１７９８−１８０６に記載の計算方法などに則して行う。【００４１】
ステップＳ３では、ステップＳ１で記憶した系統設備データＤ２とステップＳ２で記憶した系統データＤ１と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と、ステップＳ２で求めた状態推定結果とを用いて、想定変化シナリオ計算を行い、その結果を想定変化シナリオデータベース２７に記憶する。ここで、図９を用いて、想定変化シナリオ計算の流れを説明する。図９は、想定変化シナリオ計算部３１の処理を説明するフローチャートの例である。図９は、ステップＳ１１〜Ｓ１８を通して、系統計測データＤ１と系統設備データＤ２と再生可能エネルギー出力変動データＤ５とを読込み、想定故障箇所・様相を選択後、Ｔ１秒後およびＴ２秒後の再生可能エネルギー出力変動予測を選択し想定変化シナリオＤ７として保存する流れを、想定故障箇所と想定故障様相と再生可能エネルギー出力変動予測が選択し終わるまで繰り返して計算する方法を示している。以上の処理の流れを以下で説明する。ステップＳ１１では、ステップＳ１で記憶した系統設備データＤ２とステップＳ２で記憶した系統データＤ１と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と、ステップＳ２で求めた状態推定結果とをメモリ１４に読込む。図面には出ていないが、想定故障箇所および想定故障様相からなる想定故障リストも保持しメモリ１４に読込む。ステップＳ１２では、メモリ１４に読み出された想定故障箇所のリストの中から、未選択のひとつを選択する。ステップＳ１３では、メモリ１４に読み出された想定故障様相のリストの中から、未選択のひとつを選択する。ステップＳ１４では、メモリ１４に読み出されたＴ１秒後の再生可能エネルギー出力変動予測の変動幅の上下限値から、いずれかを選択する。ステップＳ１４’では、メモリ１４に読み出されたＴ２秒後の再生可能エネルギー出力変動予測の変動幅の上下限値から、いずれかを選択する。ステップＳ１５では、ステップＳ１２〜１４’で選択された想定故障箇所・想定故障様相・再生可能エネルギー出力変動予測の組合せをひとつの想定変化シナリオＤ７として保存する。ステップＳ１６では、全ての再生可能エネルギー出力変動予測のリストが選択されていない場合、ステップＳ１４に戻る。また、ステップＳ１６では、全ての再生可能エネルギー出力変動予測のリストが選択されている場合、ステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、全ての想定故障様相のリストが選択されていない場合、ステップＳ１３に戻る。また、ステップＳ１７では、全ての想定故障様相のリストが選択されている場合、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、全ての想定故障箇所のリストが選択されていない場合、ステップＳ１２に戻る。また、ステップＳ１８では、全ての想定故障箇所のリストが選択されている場合、フローを終了する。ここで、再生可能エネルギー出力変動予測は、出力変化なし、（ある一定期間の間の）出力減少、（ある一定期間の間の）出力増加などが考えられるが、今回は厳し目の条件を想定するために、出力変動幅の上下限値を利用して想定変化シナリオを作成する例を示した。また、再生可能エネルギー出力変動予測は、一定周期毎に手入力や監視制御装置やデータベースに記憶されたデータを元に更新されてもよい。ここで、想定故障箇所・想定故障様相・再生可能エネルギー出力変動予測の組合せとして、故障なしで、再生可能エネルギー出力変動予測だけの組合せも存在する。以降、故障なしのケースとして実施例の内容を説明する。ここで、図７を用いて、想定変化シナリオデータＤ７の例を説明する。図７に示すように、電力系統において想定される故障ケースとして故障箇所と故障様相と再生可能エネルギー出力変動予測などを組み合わせたリストが含まれる。これ以外の要素としては、故障除去タイミングなどが一覧に含まれる。再生可能エネルギー出力変動予測は、太陽光発電や風力発電やメガソーラやウィンドファームの出力変動量や、ウィンドファームの一斉脱落などを含む。故障ケースとしては、系統の運用によっては、過酷な故障ケースのみであってもよい。なお、想定変化シナリオデータＤ７は入力部１２を用いずに事前に設定したり、監視制御装置２１０で設定した値を通信ネットワーク３００および通信部１３を介して設定したり、してもよい。これらの設定方法により、柔軟に想定変化シナリオデータＤ７を設定することができる効果がある。【００４２】
図８に戻り、ここで、ステップＳ４では、前記状態推定計算結果と前記各想定変化シナリオを用いて、電圧安定度計算を行った後に、電圧安定度計算結果を記憶する。電圧安定度計算の方法は、例えば、特許文献３や、Ｃｈｉａｎｇ．Ｈ．Ｄ．ｅｔ  ａｌ．、「ＣＰＦＬＯＷ：Ａ  Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｔｏｏｌ  ｆｏｒ  Ｔｒａｃｉｎｇ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｓｔｅａｄｙ−Ｓｔａｔｅ  Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ  Ｂｅｈａｖｉｏｒ  Ｄｕｅ  ｔｏ  Ｌｏａｄ  ａｎｄ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．ｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｖｏｌ. １０、Ｎｏ. 2、ｐｐ.６２３−６３４、１９９５や、ＶＶｅｎｋａｔａｒａｍａｎａ Ａｊｊａｒａｐ、「Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｆｏｒ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌ」、Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、２００６、ｐｐ．４９−１１６や、特開平６−１５３３９７号公報などに記載の計算方法などに則して行う。また、Ｖ−Ｑ曲線の計算方法としては、特許文献１に示された方法や、電力系統安定運用技術専門委員会：「電力系統安定運用技術」、電気協同研究、第４７巻、第１号、１９９１、ｐｐ．２４−３４に記載の方法などに則して行う。また、Ｖ−Ｑ曲線の評価方法としては、電力系統安定運用技術専門委員会：「電力系統安定運用技術」、電気協同研究、第４７巻、第１号、１９９１、ｐｐ．２４−３４に記載の方法や、ＷＥＣＣ、「Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｒｉｔｅｒｉａ、Ｕｎｄｅｒ  ｖｏｌｔａｇｅ  Ｌｏａｄ  Ｓｈｅｄｄｉｎｇ  Ｓｔｒａｔｅｇｙ、ａｎｄ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ｒｅｓｅｒｖｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ」、Ｆｉｎａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ、１９９８、ｐｐ．３３−５８に記載の方法などに則して行う。例えば、無効電力余裕ΔＱを用いることとする。ここで、図１０を用いて、時系列電圧安定度計算の流れを説明する。ステップＳ２１では、系統データＤ１と系統設備データＤ２と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と想定変化シナリオデータＤ７とをメモリ１４に読込む。ステップＳ２２では、負荷母線を一つ選択する。次に、ステップＳ２３では、ステップ幅を決定する。ここで、本ステップＳ２３の１回目に関しては、ステップ幅は初期値を用いるが、本ステップＳ２３の２回目からは、先程のステップ幅で修正子計算が収束するまでにかかった回数などを考慮して決定する。ステップＳ２４では、１回目は設定値もしくは状態推定値のそのものを予測子として設定し、ステップＳ２５に進む。２回目以降は、選択した負荷母線をＰＶ指定し、有効電力を固定として前記ステップ幅を用いて電圧Ｖを低下させた点を予測子計算結果とする。この時、無効電力は前回の収束計算結果の値を用いてよい。次に、ステップＳ２５では、ステップＳ２４で計算した予測子の点を初期値として、潮流計算を行う。潮流計算は、ニュートンラプソン法などを用いて収束計算を行う。ここで、収束計算における収束判定の条件は予め設定された値を持っていることとする。なお、ニュートンラプソン法は、ＷＩＬＬＩＡＭ．Ｆ．ＴＩＮＮＥＹ、ｅｔ  ａｌ．、「Ｐｏｗｅｒ  Ｆｌｏｗ  Ｓｏｌｕｔｉ��ｎ  ｂｙ  Ｎｅｗｔｏｎ’ｓ  Ｍｅｔｈｏｄ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ.ｏｎ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｖｏｌ．ＰＡＳ−８６、Ｎｏ．１１、ｐｐ．１４４９−１４６０、１９６７などに記載の方法に則して行う。ステップＳ２６では、ステップＳ２５が規定の収束回数内で収束したかを判定する。収束回数の最大値は事前に設定されているものとする。収束する場合には、ステップＳ２７に進み収束した電圧値を保存する。未収束の場合は、ステップＳ２８に進みステップ幅が最小でなければ、ステップ幅を小さくして、ステップＳ２４に戻る。ステップＳ２７では、潮流計算によって収束した値を保存する。また、ステップＳ２８では、ステップ幅が最小でなければ、ステップＳ２３に戻り、ステップ幅が最小であれば、ステップＳ２９に進み、この負荷母線に関しては、計算を諦める（ただし、エラーメッセージを返す）。ステップＳ２９では、全ての負荷母線を選択したかどうかを確認し、全ての負荷母線を選択した場合には、ステップＳ３０に進む。全ての負荷母線を選択済みでない場合は、ステップＳ２２に戻り、負荷母線を選択する。ステップＳ３０では、時系列電圧安定度計算結果Ｄ８を保存する。ステップＳ２２〜ステップＳ３０までの流れは、Ｖ−Ｑ曲線を想定変化シナリオ毎に実施する。このような連続して潮流計算を解くことで連続潮流計算を実施し、Ｖ―Ｑ曲線を描画する。ここで、図１２を用いて、時系列電圧安定度計算結果の例を説明する。図１２は、時系列電圧安定度計算部３１のイメージを説明する例である。図１２は、横軸にノードｉの電圧Ｖｉ、縦軸に無効電力のノードｉの無効電力消費から系統側からの無効電力供給分を引くことで描く事ができる。また、奥行きに時間軸を設けており、想定変化シナリオに従い時系列に、Ｖ−Ｑ曲線を計算することができることを示している。なお、図１１は、ひとつの時間断面のＶ−Ｑ曲線であるが、運転点は、（Ｖｉ0、Ｑ0）となる。さらに、電圧安定度の限界である、無効電力限界は、ＱCの箇所である。Ｖ−Ｑ曲線は、ノードｉの無効電力消費から、系統側からの無効電力供給分を引くことで描く事ができる。なお、発電機の有効無効電力の出力可能制約データを考慮した電圧安定度計算の機能を持ってもよい。これにより、より現実に近い電力系統の電圧安定性を検討することができる。以上の曲線を全ての負荷母線について計算する。【００４３】
図８に戻り、ステップＳ５では、電圧安定度向上対策要否判定を行い、電圧安定度向上対策要否判定結果データを記憶する。ここで、図１３を用いて、電圧安定度向上対策要否判定の流れを説明する。ステップＳ３１では、閾値データＤ３と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８とをメモリ１４に読込む。ステップＳ３２では、想定変化シナリオを選択する。ステップＳ３３では、ステップＳ３２で選択した想定変化シナリオの時系列電圧安定度計算結果データＤ８と閾値データＤ３から、逸脱度を算出する。ここで、図１４を用いて、逸脱度の計算例を説明する。図１４は、想定変化前と想定変化後のＶ−Ｑ曲線を夫々示している。逸脱度とは、想定変化前の曲線から想定変化後の曲線がどれだけ離れているかを示す指標であり、逸脱度をＤとおくと、（１）式によって、算出できる。ここで、Ｖｉは各ノードの電圧、ＱｃはＶ−Ｑ曲線の無効電力のボトム値である。なお、逸脱度の計算は、運転点における傾きｄＶi／ｄＱの差などから行ってもよい。前記傾きを利用すれば、計算量が低減できる。また、図１５に時系列に逸脱度の計算を行った例を示す。このように時系列に逸脱度を算出した場合は、それぞれの時刻における逸脱度をさらに合算することで逸脱度の算出を行う。【００４４】
【数１】
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【００４５】
図１３に戻り、ステップＳ３４では、ステップＳ３３で算出した逸脱度が予め設定された閾値の範囲内かどうかを判定する。閾値以内であれば、ステップＳ３２の想定変化シナリオを選択に戻り、閾値よりも大きければステップＳ３５に進む。ステップＳ３５では、電圧安定度向上要否判定結果データＤ９として、逸脱度および逸脱度が閾値以内であったかどうかを保存する。なお、閾値よりも大きいときにステップＳ３５に進むが、閾値以内であったという結果もメモリ１４に保持しておき、ステップＳ３５を通過する際に、保存する。ここで、図１６に各想定変化シナリオの逸脱度と閾値の関係イメージを示す。図１６では、想定変化シナリオＮｏ．１が過酷想定変化シナリオとなる。なお、過酷想定シナリオは、ひとつとは限らないし、ない場合もありうる。図１３に戻り、ステップＳ３６では、全ての想定変化シナリオが選択済みであるか判定し、まだ未選択の想定変化シナリオがあれば、ステップＳ３２に戻る。全ての想定変化シナリオが選択済みであれば、終了となりステップＳ６に進む。【００４６】
図８に戻り、ステップＳ６では、電圧安定度向上対策探索計算を行い、電圧安定度向上対策探索計算結果データを記憶する。ここで、図１７を用いて、電圧安定度向上対策探索計算の流れを説明する。ステップＳ４１では、系統データＤ１と系統設備データＤ２と閾値データＤ３と想定制御データＤ４と再生可能エネルギー出力変動データＤ５と再生可能エネルギー出力制御余力データＤ６と想定変化シナリオデータＤ７と時系列電圧安定度計算結果データＤ８と電圧安定度向上要否判定結果データＤ９とをメモリ１４に読込む。ステップＳ４２では、想定変化シナリオを選択する。ステップＳ４３では、想定制御データより想定制御を選択する。ステップＳ４４では、前記時系列電圧安定度計算を実施し、ステップＳ４５では、前記逸脱度算出を実施する。ここで、図１８に電圧安定度向上対策要否判定時に算出した図１４に追記する形で、選択した想定制御を実施場合の逸脱度を示す。電圧安定度向上対策探索計算における逸脱度は電圧安定度向上対策要否判定時と同様の式で算出される。また、図１９は、想定制御前後の逸脱度を用いて、逸脱度がどれだけ改善されたか（小さくなったか）を示している。ここで、図１７に戻り、ステップＳ４６では、電圧安定度向上対策探索結果データＤ１０を保存する。次に、ステップＳ４７では、全ての想定制御が選択されたかどうかを判定する。全ての想定制御が選択されていない場合には、ステップＳ４３に戻り、済みの場合はステップＳ４８に進む。ステップＳ４８では、全ての想定変化シナリオが選択されたかどうかを判定する。全ての想定変化シナリオが選択されていない場合には、ステップＳ４２に戻り、済みの場合はステップＳ４９に進む。ステップＳ４９では、それぞれの想定変化シナリオおよび想定制御における逸脱度の平均値を算出しメモリ１４に保持する。ステップＳ５０では、前記メモリに保持した逸脱度の平均値が低い想定制御群を電圧安定度向上対策に決定する。前記想定制御群は、ゼロの場合もしくは、一つの場合がある。次に、ステップＳ５１では、電圧安定度向上対策探索結果データＤ１０を保存し終了となる。なお、前記電圧安定度向上対策に決定された想定制御群は、推奨電圧安定度向上対策となり、図２０に示すように系統図上にその地理的位置を示すことによって、どこで電圧安定度を改善できるのかがわかりやすいという効果があり、運用者が対策を検討しやすくなる。また、複数の想定変化シナリオに対する推奨電圧安定度向上対策を重ねて表示したり、その他の電圧安定度向上対策を重ねて表示したりすることで、どの想定変化シナリオが厳しく、どの想定制御の改善度が低い・高いのかといった傾向がつかみやすくなる。これにより、運用者が電圧安定度向上対策の検討しやすくなる効果がある。【００４７】
図８に戻り、ここで、最後のステップＳ７では、電圧安定度監視状況として、前記時系列電圧安定度計算結果Ｄ８と変化前から想定変化後の逸脱度と逸脱度改善率計算結果と推奨制御機器計算結果である電圧安定度向上対策探索結果データＤ１０の画面表示を行う。なお、各種計算結果や計算途中でメモリに蓄積されるデータは、監視制御装置２１０の画面に逐次表示されてもよい。これにより、運用者が電圧安定度監視装置１０の運用状況を容易に把握できる。また、電圧安定度監視装置１０において、運転状況として、監視内容（系統データ受信、電圧安定度監視計算終了の有無、逸脱度、Ｔ１秒後、Ｔ２秒後の電圧安定度計算結果）などが表示されてもよい。これにより、運用者が電圧安定度監視装置１０の運用状況を容易に把握できる。なお、監視箇所変更が実施されるまで、各種データの受信から各種計算結果を夫々送信するまでの状況の画面表示を繰り返す。その後、ステップＳ２のデータの受信ステップに戻ってもよいし、ステップＳ１のデータの入力処理にもどって、入力データを修正してもよい。なお、画面表示は、アラームとして表示することで、運用者の気付きを生むことができる効果がある。一方で、アラームを出し過ぎると、通常業務に支障をきたす恐れがあることから、有る程度のマージンを設けて、厳しい時にアラームを出すようにすることで、運用者の負担を低減できる。【００４８】
次に、図２１〜図２３にて、出力画面の表示例を示す。図２１は、電圧安定度監視状況として、電圧安定度計算結果と電圧安定度余裕計算結果と変化前から想定変化後の逸脱度を表示する画面の一例を示す図である。逸脱度を棒グラフにして整理することによって、想定変化後の電圧安定度の悪化が一目でみてわかる効果がある。また、指定箇所を動かすと各シナリオの電圧値および無効電力余裕を表示することで、ユーザが容易にデータを見ることができる機能をもつ。また、無効電力余裕を表示することで、運用者が余裕を一目で把握することが可能となる。また、電圧安定度の指標をいくつか選択でき、それぞれの結果および画面上で表示を操作可能な機能をもってもよい。これにより、電圧安定度の厳しさを容易に評価可能である。また、過去の履歴を選択し、表示を変更可能な機能をもつ。これにより、通常は、設定された母線を表示しているが、別の母線のＶ−Ｑ曲線を確認することも可能である。図２２は、電圧安定度監視状況として、時系列の電圧安定度計算結果と電圧安定度余裕計算結果と変化前から想定変化後の逸脱度を表示する画面の一例を示す図である。図２１に時間軸の概念を加えることで、時間が変化した際の想定変化シナリオそれぞれの比較評価が容易となる効果がある。図２３は、逸脱度改善率計算結果および推奨制御機器計算結果を表示する画面の一例を示す図である。このように系統図上に推奨制御機器を表示することで、運用者が容易に制御箇所を理解できるという効果がある。さらに、別の各想定変化シナリオをタブで選択し、その時の逸脱度改善率を画面上で表示し、内容を見る事ができる機能を持つ。これにより、ひとつ又は複数の推奨制御機器の位置を容易に認識可能である。また、過去の履歴を選択し、表示を変更可能な機能をもつ。
【符号の説明】
【００４９】
１０  電圧安定度監視装置
１１  表示部
１２  入力部
１３  通信部
１４  ＣＰＵ
１５  メモリ
２０  プログラムデータ（プログラムデータベース）
２１  系統計測データ（系統計測データベース）
２２  系統設備データ（系統設備データベース）
２３  閾値データ（閾値データベース）
２４  想定制御データ（想定制御データベース）
２５  再生可能エネルギー出力変動予測データ（再生可能エネルギー出力変動予測データベース）
２６  再生可能エネルギー出力制御余力データ（再生可能エネルギー出力制御余力データベース）
２７  想定変化シナリオデータ（想定変化シナリオデータベース）
２８  時系列電圧安定度計算結果データ（時系列電圧安定度計算結果データベース）
２９  電圧安定度向上対策要否判定結果データ（電圧安定度向上対策要否判定結果データベース）
３０  電圧安定度向上対策探索結果データ（電圧安定度向上対策探索結果データベース）
３１  想定変化シナリオ計算部
３２  時系列電圧安定度計算部
３３  電圧安定度向上対策要否判定部
３４  電圧安定度向上対策探索計算部
４０  電圧安定度監視計算部
４１  電圧安定度監視計算結果データ（電圧安定度監視計算結果データベース）
４２  バス線
４３  計測装置
５１  系統計測データ
１００  電力系統
１１０  電源（再生可能エネルギー電源を含む）
１２０ａ、１２０ｂ、１２１ａ、１２１ｂ  ノード（母線）
１３０ａ、１３０ｂ  変圧器
１４０ａ、１４０ｂ、１４１ａ、１４１ｂ  ブランチ（線路）
１５０  負荷
２１０  監視制御装置
３００  通信ネットワーク
３１０  電圧安定度監視画面
３２０  時系列の電圧安定度計算結果画面と電圧安定度余裕計算結果画面と変化前から想定変化後の逸脱度画面
３３０  各シナリオの逸脱度改善率計算結果画面
３４０  推奨制御機器計算結果の系統情報画面
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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