(57)【要約】【課題】  動的な接続変化をシミュレーションすることが可能となり、かつ電力系統・接続点・接続される機器又は部分系統を分離したデータとして扱うことによって、分散データべースにデータを格納することが容易となる電力解析方法の提供を目的とする。【解決手段】  開閉器定義部１１は、二つの母線のノードＮ１及びノードＮ２間に開閉器ＣＢを設けた開閉器モデルに基づいて電力系統と例えば誘導機ＩＭとの接続状態を模擬している。開閉器ＣＢの状態を直接取り扱うことを可能としている。開閉器定義部１１では、上記開閉器モデルを用いたので、明確な開閉の定義をすることができた。開閉器モデルを用いることにより、どのように表現するかというルールを作ることがでる。【選択図】  図３
2008220067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統を解析するための電力系統解析方法において、
二つの母線間に電力系統と機器との接続を開閉制御する開閉器を設けた開閉器モデルを用いて上記電力系統の接続状態を模擬して上記電力系統を解析することを特徴とする電力解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力系統解析方法に関し、特に系統機器モデルと電力系統の接続点の模擬に適用できる電力系統解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
潮流計算は、電力の計画・運用などの業務において使用される電力系統の解析手法の中で基本的な役割を果たすものである。その目的は、与えられた電力システムを前もって定めた運転条件で運転するとき、電力システムの既知量をもとに各部の電圧、電流、有効、無効電力などを計算することである。従って、潮流計算とは電力系統の電気状態を表現する電力方程式（高次元非線形方程式）をニュートン・ラフソン法などの数値計算法で解くことである。
【０００３】
ところで、上記潮流計算における従来の数値計算方法（ニュートン・ラフソン法：ＮＲ）では、系統状態を表す電力方程式を下記式（１）に示すＹ行列を用いて表現し、Ｙ行列を計算することによって未知の値を得ている。
【０００４】
【数１】
2008220067.tif 000003
【０００５】
ここで、Ｙ行列に「電力方程式を解くための計算用ワークマトリックス」という役割と、「設備の接続関係表示用のマトリックス」という２つの役割を担わせているため、問題が発生している。
【０００６】
現状では、系統設備の接続状態（ネットワーク・トポロジー）に前処理を施して、Ｙ行列を作成しているが、この前処理の段階で、図７に示すようにＹ行列に接続している設備の情報の集約が行われすぎているため、後のシミュレーション等における系統構成変化を適切に表現する方法がなく、系統設備の接続状態が実際の状態から乖離してしまう場合が生じている。
【０００７】
つまり、Ｙ行列を作成した段階で接続状態が固定されてしまうため、＜１＞保護・制御の論理を表現する方法がない、＜２＞潮流状態決定の際、Ｐ＝Ｑ＝０の状態が不明確である、などの問題が生じている。ここで、＜２＞の問題を詳細に述べると、ある母線ｎにおける有効電力Ｐｎと無効電力Ｑｎが、Ｐｎ＝Ｑｎ＝０と得られたとしても、これは母線ｎにおいて系統設備が接続しているが停止しているのか、母線ｎにおいて系統設備が非接続状態であるのかは判断できない、ということである。
【０００８】
誘導機が運転されているときには、図８（ａ）に示すように、誘導機の状態を解析できたとしても、系統機器側に接続情報を持たせていたため、図８（ｂ）に示すように、機器が停止している場合も、機器が接続していないものとして模擬されるため不都合が生じる。このため、以下の問題が生じる。第１は動的解析の初期潮流計算時に誘導機モデルは停止しているが、データとしては存在しないものとして扱われるので、ＶＴＳで誘導機モデルの起動停止解析が出来ないことである。また、第２はリレー動作を反映した機器接続変更を模擬する場合にも現実の接続状態に合わせたモデル化が出来ないことである。さらに、ユーザが意図しない条件になったことユーザが把握できないという虞もある。
【０００９】
また、下記非特許文献１には、パーソナルコンピュータの発達により利用しやすくなったＧＵＩ技術、データベース技術、スクリプト技術を従来技術と組み合わせることで、系統解析業務の効率化を図る技術が開示されている。特に、ユーザ支援として、ＧＵＩ技術を最大限に活用して、データの作成や入力、出力結果の表示・加工などを視覚的に行うことが特徴的である。
【００１０】
【非特許文献１】系統解析統合環境（ＩＭＰＡＣＴ）の開発−ＧＵＩ技術を利用した系統解析の効率化−  電学論Ｂ,１２２巻１１号、平成１４年  Ｐ１〜Ｐ８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、開閉器モデルを設定することで、動的な接続変化をシミュレーションすることが可能となり、かつ電力系統・接続点・接続される機器又は部分系統を分離したデータとして扱うことによって、分散データべースにデータを格納することが容易となる電力解析方法の提供を目的とする。
【００１２】
また、本発明は、ユーザが意図しない条件となってしまったことをユーザが把握できるようにする電力解析方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る電力解析方法は、電力系統を解析するための電力系統解析方法において、二つの母線間に電力系統と機器との接続を開閉制御する開閉器を設けた開閉器モデルを用いて上記電力系統の接続状態を模擬して上記電力系統を解析する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、潮流計算による電力系統解析方法において、既存の計算プログラムを複雑にすること無く、電力系統上の、例えば変圧器、誘導機、発電機などの様々な機器の接続方法の模擬をより現実に近い運用状態で、計算を行うことが可能である。
【００１５】
提案する模擬手法は、機器の起動停止、接続・開放にかかわる課題を解決する手法として、初期潮流計算の必要な全てのダイナミックシミュレーションにおいて活用できる。
【００１６】
系統設備と開閉器の情報を個別に扱うため、開閉器の属性を明確に管理することにより、動的な接続変化をシミュレーションすることが可能になる。例えば、誘導機モデルの起動停止の模擬・リレー動作の模擬などを行うことができる。また、開閉器で切り離した部分系統ごとに系統情報を管理することができる。従って、部分系統ごとに分散データベースに分けて格納することが容易になり、大規模系統を扱う際も、大次元のＹ行列を格納する必要がない。これは、計算速度を向上することとなり、よってダウンサイジングの効果が得られる。
【００１７】
さらに、将来設備のような仮想的な系統設備（計画発電機）も部分系統の一つとして系統データ上で統一的な取り扱いが可能となり、計画・運用業務のスムーズな連携が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。本実施の形態では、図１に示すように、開閉器１、２、３を用いた系統表現を行う。各設備４、５、６、７は開閉器１、２、３を介してそれぞれ接続されている。設備４と設備５は開閉器１及び開閉器２を介して接続されている。設備６と設備７は、開閉器２及び開閉器３を介して接続されている。また、設備４と設備６は、開閉器２を介して接続されている。また、設備５と設備７は、開閉器２を介して接続されている。
【００１９】
この実施の形態では、電力系統母線に接続されている各種の設備、例えば変圧器、誘導機、発電機などの接続状態の模擬方法を、接続母線と接続される機器との間に開閉器と、その制御装置とを設定し、制御装置に開閉器の開閉状態の制御信号を持たせることによって、接続状態を模擬し、電力系統接続を解析する。
【００２０】
本発明の原理を接続するための接続データの処理例を図２に示す。例えば、誘導機ＩＭのような系統機器モデルと電力系統の接続点において、電力系統母線のノードＮ１と電力系統母線のノードＮ２との間に開閉器モデルＣＢを設定する。開閉器ＣＢの開閉を制御する制御信号が開制御信号であれば、非接続状態であり、閉制御信号であれば接続状態であることが模擬される。開閉器ＣＢが制御信号である閉制御信号により閉じられると母線のノードＮ１と母線のノードＮ２はこの方法でも、電力方程式を解くためにＹ行列の計算は行うが、Ｙ行列は計算用マトリックスとしての位置付けとなり、系統の接続状態は開閉器を用いてより詳細に模擬する。特に、本発明は、ノードＮ１とノードＮ２があってその間に開閉器ＣＢを設けたモデルをおき、その開閉器ＣＢに制御部から制御信号を供給することで、開閉器ＣＢにコントロール特性を持たせている。接続に関するシーケンス情報（始動装置・リレーなど）は開閉器モデルの情報となる。系統機器モデルには設備情報のみを設定する。
【００２１】
次に、図３には、本実施の電力解析方法に基づいた解析のシステム構成を示す。電力系統の実態１０に対して開閉器の状態を定義する開閉器定義部１１とＹ行列を計算するＹマトリックス部１２が接続している。開閉器定義部１１とＹマトリックス部１２は解析者がモニタしている。３つのアプリケーション（１）１３、アプリケーション（２）１４、アプリケーション（３）１５は、開閉器定義部１１及びＹマトリックス部１２に基づいて各アプリケーション処理を実行する。
【００２２】
開閉器定義部１１は、図２に示したように、二つの母線のノードＮ１及びノードＮ２間に開閉器ＣＢを設けた開閉器モデルに基づいて電力系統と例えば誘導機ＩＭとの接続状態を模擬している。開閉器ＣＢの状態を直接取り扱うことを可能としている。従来は、開閉器ＣＢのオペレーションはアプリケーション毎に異なったが、開閉器定義部１１では、上記開閉器モデルを用いているので、明確な開閉の定義をすることができる。開閉器モデルを用いることにより、どのように表現するかというルールを作ることができたためである。
【００２３】
Ｙマトリックス部１２は、電力方程式を解くためのＹ行列の計算を行うが、あくまでＹ行列計算用のマトリックスとして用いるものであり、系統の接続状態は開閉器ＣＢを二つの母線のノードＮ１及びＮ２の間に設けた開閉器モデルで行う。
【００２４】
図４は、電力系統（ネットワーク）ＮＴＷに誘導機ＩＭを図２に示した開閉器ＣＢモデルを介して接続した構成を示している。図４の（ａ）に示すように誘導機ＩＭには例えば回転することで風を起こすファンｆが接続されている。図４の（ａ）は、開閉器ＣＢが閉状態で誘導機が駆動し、ファンｆを回転している状態を示す。
【００２５】
また、図４の（ｂ）は、開閉器ＣＢが閉状態であるが誘導機ＩＭに接続しているファンｆが空回りでほとんど電力が消費されていない状態を示している。また、図４の（ｃ）は、開閉器が開状態でネットワークＮＴＷに誘導機ＩＭが接続していない状態を示している。もちろん、消費電力は０である。
【００２６】
従来の電力解析方法では、誘導機ＩＭにて電力が消費されているか、消費されていないのかだけしか区別できなかった。つまり、ネットワークの接続状態が固定されてしまっていた。このため、ファンｆが空回りで電力が消費されていないのか、或いは誘導機ＩＭが接続されないので電力が消費されていないのかを区別することはできなかった。これはＹマトリックス部での判断だけで行うためであった。
【００２７】
そこで、電力が消費されていないが、それはファンｆが空回りしているのか、あるいは開閉器ＣＢが開状態なのかを区別するために、従来考えられてきたシステム構成について図５及び図６を用いて説明する。
【００２８】
図５にあって電力系統の実態２０は開閉器の状態把握部２１とＹマトリックス部２２に接続していた。開閉器の状態把握部２１は解析者によりモニタできる。Ｙマトリックス部２２は、それぞれのアプリケーション（１）２６、アプリケーション（２）２７及びアプリケーション（３）２８毎に固有な入力ファイル２３、２４及び２５のデータに基づいて電力系統のＹ行列を計算する。解釈の仕方をアプリケーションが指定し、アプリケーションのローカルルールが決定されていた。
【００２９】
その際、解析者は、各アプリケーション毎に固有のルール部２９、３０及び３１の各ルールと開閉器状態把握部２１を見ながら、プログラムに応じて入力ファイル２３、２４及び２５の各データを調整する。
【００３０】
このようにして、図６に示すような、３つの状態を区別していた。図６の（ａ）は、電力ネットワークＮＴＷと誘導機ＩＭが開閉器ＣＢの閉状態により接続されファンｆを駆動している状態である。なお、一つの母線にノードが一つであった。図６の（ｂ）は、ネットワークＮＴＷと誘導機ＩＭが閉状態の開閉器ＣＢにより接続しているがファンｆが空回りをして電力が消費されていない状態である。図６の（ａ）は、ネットワークＮＴＷと誘導機ＩＭが開状態の開閉器ＣＢにより開放されている状態であり、もちろん消費電力が無い状態を示している。
【００３１】
しかし、図６に示した状態を区別するためには、図５に示したような複雑なシステム構成が必要とされ、かつ解析者の処理はプログラムに基づいて煩雑なものであった。図５に示したシステムでは、Ｙマトリックスなどで計算のやりかたを変えるのか、或いは変えないのかということ自体もプログラムにしたがってフラグを立てたり、取ったりというような作業を必要としていた。処理が煩雑であるということは、解析者が意図しないデータになったにもかかわらず、解析者がそれを把握することができないということが生じることである。
【００３２】
本発明の上記実施の形態によれば、図３に示した開閉器の定義部１１にあって、解析者が開閉器ＣＢについて定義を明確化することができるので、図５及び図６を用いて説明した複雑なシステムを不要として、電力系統の解析業務を著しく効率化させることができる。
【００３３】
具体的には、電力解析のシミュレーションを行うために、ノードの端子電圧を測定するような場合には、上記開閉器ＣＢモデルを用いるのが有効である。
【００３４】
以上に説明したように、本実施の形態によれば、潮流計算による電力系統解析方法において、既存の計算プログラムを複雑にすること無く、電力系統上の様々な機器（変圧器、誘導機、発電機など）の接続方法の模擬をより現実に近い運用状態で、計算を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】開閉器を用いた系統表現を説明するための図である。
【図２】本発明の原理を説明するための図である。
【図３】電力解析方法に基づいた解析のシステム構成図である。
【図４】電力系統ネットワークに誘導機を接続した構成例を示す図である。
【図５】従来の電力解析方法に基づいた解析のシステム構成図である。
【図６】従来の電力系統ネットワークに誘導機を接続した構成例を示す図である。
【図７】Ｙ行列に接続している設備の状態を示す図である。
【図８】誘導機の運転時と停止時の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  実態、１１  開閉器の定義部、１２  Ｙマトリックス部、１３，１４，１５  アプリケーション
【図１】
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【図２】
2008220067.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008220067.tif 000008
【図６】
2008220067.tif 000009
【図７】
2008220067.tif 000010
【図８】
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