(57)【要約】【課題】  電力系統の下位系統縮約モデルにおいてインバータ型電源の応動を推定することができるインバータ電源の脱落量推定装置を提供する。【解決手段】  本発明は、ノードの電圧残り率から縮約モデルのインバータ型電源の部分脱落特性を算出し（Ｓ２）、この部分脱落特性及び受け付けられたアングル変化量を利用して、縮約モデルにおけるインバータ型電源の脱落量を算出する（Ｓ３）。【選択図】      図５
2008029100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系の下位系統縮約モデルにおけるノードの電圧残り率及びアングル変化量を受け付ける手段と、
ノードの全体負荷に対する誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値を記憶する記憶手段と、
前記受け付けられたノードの電圧残り率、前記記憶された誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値に基づいて、前記下位系統縮約モデルのインバータ型電源の部分脱落量を示す部分脱落特性を算出する手段と、
前記算出された部分脱落特性を利用して、前記入力されたアングル変化量に対応する前記下位系統縮約モデルのインバータ型電源の脱落量を推定する手段と
を具備することを特徴とする電力系統の下位系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の脱落量推定装置。
【請求項２】
前記部分脱落特性は、下記式で決定されることを特徴とする請求項１記載の脱落量推定装置。
【数１】
2008029100.tif 000004
ここで、
Ｗ：同一極性のアングル変化量の最大値と最小値との差[deg]
δj：位相跳躍脱落の整定値
Ｍ：ノードの全体負荷に対する誘導機負荷の割合[％]
Ｖ：電力系の下位系統縮約モデルにおけるノードの電圧残り率
【請求項３】
推定された複数の過去の脱落量の最小値及び推定された過去の脱落量に基づいて、前記推定された脱落量を前記インバータ型電源が脱落判定後、脱落確認時間経過後に脱落することを考慮した脱落量に修正する手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の脱落量推定装置。
【請求項４】
前記修正された脱落量Ｐ'nextは、下記式に基づいて修正されることを特徴とする請求項３記載の脱落量推定装置。
Ｐ'next  ＝  １−ｐnext
ここで、
ｐ  ＝  １−Ｐ，  ｐ0  ＝  １−Ｐ0
Δｐ  ＝  ｐ0  −  Ｍｉｎ（ｐｉ）
ｐnext  ＝  ｐ0＋Δｐ  （−１≦Δｐ≦０）
＝  ｐ0        （Δｐ＜−１，  Δｐ＞０）
【請求項５】
前記修正された脱落量、１つ前に計算された脱落量及び所定時間前の前記修正された脱落量に基づいて、前記修正された脱落量を前記インバータ型電源の復帰を考慮した脱落量に補正する手段をさらに具備することを特徴とする請求項３記載の脱落量推定装置。
【請求項６】
前記補正された脱落量Ｐｎｅｘｔは、下記式に基づいて算出されることを特徴とする請求項５記載の脱落量推定装置。
Ｐｎｅｘｔ  ＝  Ｐ’ｎｅｘｔ  ＋Ｐ０  −Ｐ’’ｎｅｘｔ  （復帰条件成立）
＝  Ｐ’ｎｅｘｔ  ＋Ｐ０                （復帰条件不成立）
【請求項７】
ノードの全体負荷に対する誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値を記憶する記憶手段を具備する電力系統の下位系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の脱落量推定装置における脱落量推定方法において、
電力系の下位系統縮約モデルにおけるノードの電圧残り率及びアングル変化量を受け付け、
前記受け付けられたノードの電圧残り率、前記記憶された誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値に基づいて、前記下位系統縮約モデルのインバータ型電源の部分脱落量を示す部分脱落特性を算出し、
前記算出された部分脱落特性を利用して、前記入力されたアングル変化量に対応する前記下位系統縮約モデルのインバータ型電源の脱落量を推定することを特徴とする脱落量推定方法。
【請求項８】
推定された複数の過去の脱落量の最小値及び推定された過去の脱落量に基づいて、前記推定された脱落量を前記インバータ型電源が脱落判定後、脱落確認時間経過後に脱落することを考慮した脱落量に修正することをさらに具備することを特徴とする請求項７記載の脱落量推定方法。
【請求項９】
前記修正された脱落量、前に計算された脱落量及び所定時間前の前記修正された脱落量に基づいて、前記修正された脱落量を前記インバータ型電源の復帰を考慮した脱落量に補正することをさらに具備することを特徴とする請求項８記載の脱落量推定方法。
【請求項１０】
ノードの全体負荷に対する誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値を記憶する記憶手段を具備する電力系統の下位系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の脱落量推定装置においてインバータ型電源の脱落量推定を行わせる脱落量推定プログラムにおいて、
前記脱落量推定プログラムは、前記脱落量推定装置に、
電力系の下位系統縮約モデルにおけるノードの電圧残り率及びアングル変化量を受け付けさせ、
前記受け付けられたノードの電圧残り率、前記記憶された誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値に基づいて、前記下位系統縮約モデルのインバータ型電源の部分脱落量を示す部分脱落特性を算出させ、
前記算出された部分脱落特性を利用して、前記入力されたアングル変化量に対応する前記下位系統縮約モデルのインバータ型電源の脱落量を推定させることを特徴とする脱落量推定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の下位系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の脱落量を推定する脱落量推定装置に関し、特に、分散型電源を大量に含んだ下位系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の脱落量を推定する脱落量推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分散型電源の基幹系統への影響を詳細に把握するためには、分散型電源の接続された系統まで模擬したデータにより解析をする必要があるが、全系統規模では計算諸量が膨大となり現実には計算を行うことはできない。
【０００３】
そこで、従来より、分散型電源を含んだ負荷供給系統を等価的に縮約した１つの縮約モデル（以下、「系統縮約モデル」という。）で表わし、この系統縮約モデルを用いることにより分散型電源の基幹系統への影響を定量的に把握することが行われている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１４３７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
下位系統に含まれる回転機には様々なものがあるものの、誘導機や同期機はそれぞれの代表機によって、その応動を系統縮約モデルにおいて等価的に表わすことができるが、従来の系統縮約モデルにおいてはインバータ型電源の応動を等価的に表わすことができなかっため、下位系統に大量のインバータ型電源を含む場合に、当該下位系統の基幹系統への影響を正確に推定することができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、電力系統の下位系統縮約モデルにおいてインバータ型電源の応動を推定することができるインバータ電源の脱落量推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の発明によれば、電力系統の下位系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の脱落量推定装置において、電力系の下位系統縮約モデルにおけるノードの電圧残り率及びアングル変化量を受け付ける手段と、ノードの全体負荷に対する誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値を記憶する記憶手段と、前記受け付けられたノードの電圧残り率、前記記憶された誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値に基づいて、前記下位系統縮約モデルのインバータ型電源の部分脱落量を示す部分脱落特性を算出する手段と、前記算出された部分脱落特性を利用して、前記入力されたアングル変化量に対応する前記下位系統縮約モデルのインバータ型電源の脱落量を推定する手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、推定された複数の過去の脱落量の最小値及び推定された過去の脱落量に基づいて、前記推定された脱落量を前記インバータ型電源が脱落判定後、脱落確認時間経過後に脱落することを考慮した脱落量に修正する手段をさらに具備する。
【０００８】
さらに、本発明の第３の発明によれば、第２の発明において、前記修正された脱落量、１つ前に計算された脱落量及び所定時間前の前記修正された脱落量に基づいて、前記修正された脱落量を前記インバータ型電源の復帰を考慮した脱落量に補正する手段をさらに具備する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、電力系統の下位系統縮約モデルにおいてインバータ型電源の応動を推定することができるインバータ型電源の脱落量推定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るインバータ型電源の脱落量推定装置について説明する。
【００１１】
図１は、系統縮約モデルの一例を示す図である。
【００１２】
同図においては、基幹系統の負荷母線１の下位系統の縮約モデルを示しており、コイル２を介して変圧器３−１〜３−４が並列に接続されている。変圧器３−１の一端はコイル２に接続され、他端は抵抗４−１及びキャパシタ６−１の一端に接続されている。抵抗４−１及びキャパシタ６−１の他端は接地されている。
【００１３】
変圧器３−２の一端はコイル２に接続され、他端には誘導機５、抵抗４−２及びキャパシタ６−２の一端が並列に接続されている。抵抗４−２及びキャパシタ６−２の他端は接地されている。変圧器３−３の一端はコイル２に接続され、他端は同期機７に接続されている。また、変圧器３−４の一端はコイル２に接続され、他端はインバータ型電源８に接続されている。本実施の形態におけるインバータ型電源は、例えば、主に太陽光を利用したインバータ型電源である。
【００１４】
上述のように、従来より、誘導機５や同期機７はそれぞれの代表機によって、その応動を系統縮約モデルにおいて等価的に表わすことができるが、本実施の形態では下位系統内に含まれる多数のインバータ型電源を１つのインバータ型電源８で模擬するものである。
【００１５】
次に、通常のインバータ型電源の基本応動について、図２を参照して説明する。
【００１６】
インバータ型電源は、系統の擾乱を検知すると脱落し、復帰時間が経過した段階で復帰条件が整っていれば復帰し、復帰条件が整っていなければ永久脱落となる。脱落するか否かは、検出点の電圧と電圧アングルの変化量によってほぼ決定される。すなわち、ある系統に多数のインバータ型電源が接続されている場合、個々の検出点が異なるために、各インバータ型電源は独自に動作することになる。
【００１７】
個々のインバータ型電源の動作は、図２において説明した通りであるが、次に、系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の基本応動について説明する。
【００１８】
実機器のインバータ型電源の場合、脱落するかしないかは単純にオン・オフの関係であるが、縮約モデルの場合、縮約した系統内の一部のインバータ型電源のみが脱落する、ということを模擬する必要がある。
【００１９】
本発明の実施の形態においては、あるノードにおいて、電圧残り率Ｖ［％］とアングル変化量Δδ［deg]で何％のインバータ型電源が脱落するか、ということを下記式（１）乃至式（４）により模擬する。図３は、式（１）乃至式（４）によって求められる脱落量特性を示す図である。
【数２】
2008029100.tif 000003
【００２０】
ここで、
Ｗ：同一極性のアングル変化量の最大値と最小値との差[deg]
δj：位相跳躍脱落の整定値
Ｍ：ノードの全体負荷に対する誘導機負荷の割合［％」
すなわち、本発明の実施の形態においては、ノードの電圧残り率Ｖ［％］から、式（１）乃至式（４）を使用してインバータ型電源の脱落が始まる（であろう）アングル変化量と、全インバータ型電源が脱落してしまう（であろう）アングル変化量とを計算して脱落量特性を算出する。そして、この算出された脱落量特性を使用して、現在のアングル変化量Δδ［deg]の脱落量を決定する。なお、脱落量特性を示す式は、これらに限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変形することが可能である。
【００２１】
図４は、本発明の実施の形態に係る電力系統の下位系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の脱落量推定装置のハードウェア構成を示す図である。
【００２２】
同図に示すように、脱落量推定装置１０は、バス１１にＣＰＵ１２、通信部１３、表示部１４、メモリ１５、入力部１６及び記憶装置１７が接続されている。
【００２３】
ＣＰＵ１２は、記憶装置１７に記憶された脱落量推定プログラム２２と協働して、本発明の実施の形態に係る処理全体を司るものである。
【００２４】
通信部１３は、ネットワークを介した外部装置との通信の制御を司る。
【００２５】
表示部１４は、脱落量推定処理に関する結果などを表示するものであり、例えば、液晶ディスプレイである。
【００２６】
メモリ１５は、脱落量プログラム２２を実行する際に必要とされるワークエリアなどとして使用される。
【００２７】
入力部１６は、脱落量推定を行なう際に必要とされる数値などを入力するためのインターフェイスであり、例えば、キーボードである。
【００２８】
記憶装置１７は、脱落量推定処理に必要とされるデータ、プログラムなどを格納するためのものであり、例えば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）である。この記憶装置１７には、ＯＳ(Operating System)２１、脱落量推定プログラム２２及びデータベース２３が格納されている。
【００２９】
ＯＳ２１は、脱落量推定装置１全体の制御を司るものである。
【００３０】
脱落量推定プログラム２２は、ＯＳ２１上で動作するアプリケーションプログラムであって、ＣＰＵ２２と協働して、本発明の実施の形態に係る脱落量推定処理を実現する。図５は、脱落量推定プログラムの動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
【００３１】
データベース２３は、脱落量推定を行なうために必要とされる係数を格納するものであり、入力部１６により入力されるノードの電圧残り率、アングル変化量、ノードの全体負荷に対する誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値などが記憶される。
【００３２】
次に、本発明の実施の形態に係る脱落量推定装置の動作について、図５のフローチャート及び図６の脱落量計算のアルゴリズムを参照して説明する。
【００３３】
まず、入力部１６により入力されたノードの電圧残り率及びアングル変化量を受け付ける（Ｓ１）。その後、Ｓ１において受け付けられたノードの電圧残り率、記憶部１７のデータベース２３に記憶された誘導機負荷割合整定値及び位相跳躍整定値に基づいて、式（１）乃至式（４）を利用して部分脱落特性を算出する（Ｓ２）。
【００３４】
その後、Ｓ２において算出された部分脱落特性を利用して、受け付けられたアングル変化量に対する下位系統縮約モデルのインバータ型電源の脱落量が推定される（Ｓ３）。これにより、模擬しようとするインバータ型電源の一部のみが脱落した場合の現象を正しく再現することができる。
【００３５】
ところで、Ｓ２において算出される系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の部分脱落特性により推定される脱落量の出力値は時間変化するが、実際のインバータ型電源には、脱落判定後、ある確認時間をもって脱落するタイプのものがある。このタイプのインバータ型電源を縮約インバータ型電源モデルで模擬する場合、脱落確認時間中に、部分脱落特性により判定される脱落量の出力値が変化すると正確な脱落量を推定することができなくなる。
【００３６】
また、実際のインバータ型電源は、脱落した後、一定時間経過後に出力が回復（以下、「復帰」という。）するので、この動作をも模擬することにより、より正確な脱落量の推定を行うことができる。
【００３７】
Ｓ４においては、このような脱落確認時間後に脱落するタイプのインバータ型電源を模擬する場合に、出力を変化させる過程の間に緩衝式を追加することにより、正確な脱落量を推定するものである。また、インバータ型電源の復帰を考慮した脱落量の推定を行うものである。すなわち、Ｓ４においては、Ｓ３において推定された脱落量に対して、インバータ型電源の脱落確認時間及び復帰時間を考慮した脱落量の算出を行う。
【００３８】
具体的には、脱落確認時間を考慮した脱落量の算出は下記式（５）に基づいて算出される。
【００３９】
Ｐ'next  ＝  １−ｐnext      …  （５）
ここで、
ｐ  ＝  １−Ｐ，  ｐ0  ＝  １−Ｐ0
Δｐ  ＝  ｐ0  −  Ｍｉｎ（ｐｉ）
ｐnext  ＝  ｐ0＋Δｐ  （−１≦Δｐ≦０）
＝  ｐ0        （Δｐ＜−１，  Δｐ＞０）
算出された脱落確認時間を考慮した脱落量Ｐ’ｎｅｘｔに対して、次に、インバータ型電源の復帰時間を考慮して補正する。
【００４０】
具体的には、復帰時間を考慮した脱落量Ｐｎｅｘｔの算出は下記式（６）に基づいて算出される。
【００４１】
Ｐｎｅｘｔ  ＝  Ｐ’ｎｅｘｔ  ＋Ｐ０  −Ｐ’’ｎｅｘｔ  （復帰条件成立）
＝  Ｐ’ｎｅｘｔ  ＋Ｐ０                （復帰条件不成立）    …（６）
ここで、
Ｐ’ｎｅｘｔ    ：脱落確認時間を考慮した脱落量
Ｐ’’ｎｅｘｔ  ：Ｐ’ｎｅｘｔの一定時間前の値
Ｐ０        ：１つ前に計算された脱落確認時間及び復帰時間を考慮した脱落量
上記（６）式は、図６に示すアルゴリズムにより実現される。同図に示すように、脱落確認時間を考慮した脱落量Ｐ’ｎｅｘｔは、タイマーにより所定時間（例えば、５秒）だけ遅延させられる。この所定時間だけ遅延させられた脱落確認時間を考慮した脱落量をＰ’’ｎｅｘｔとする。このＰ’’ｎｅｘｔは、インバータ型電源の復帰条件が成立した場合に、Ｐ’ｎｅｘｔから差し引かれ、復帰条件が成立しない場合には、Ｐ’’ ｎｅｘｔは、Ｐ’ｎｅｘｔに寄与しない。
【００４２】
また、脱落確認時間及び復帰時間を考慮した脱落量ＰｎｅｘｔをＤｅｌａｙにより、１計算周期だけ遅らせた脱落量をＰ０とする。この１つ前に計算された脱落量をＰ０は、Ｐ’ｎｅｘｔに加算される。これにより、式（６）が得られる。
【００４３】
したがって、本発明の実施の形態に係るインバータ型電源の脱落量推定装置によれば、電力系統の下位系統縮約モデルにおいてインバータ型電源の応動を推定することができる。また、本発明の実施の形態によれば、インバータ型電源が脱落確認時間後に脱落するタイプであっても、脱落確認時間を考慮して正確な脱落量を算出することができる。さらに、本発明の実施の形態によれば、復帰時間を考慮して正確な脱落量を算出することができる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００４５】
また、実施形態に記載した手法は、計算機（コンピュータ）に実行させることができるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁気ディスク（ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＭＯ等）、半導体メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等）等の記録媒体に格納し、また通信媒体により伝送して頒布することもできる。なお、媒体側に格納されるプログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含む。本装置を実現する計算機は、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、また場合により設定プログラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウエア手段によって動作が制御されることにより上述した処理を実行する。なお、本明細書でいう記録媒体は、頒布用に限らず、計算機内部あるいはネットワークを介して接続される機器に設けられた磁気ディスクや半導体メモリ等の記憶媒体を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】系統縮約モデルの一例を示す図である。
【図２】通常のインバータ型電源の基本応動について説明するための図である。
【図３】式（１）乃至式（４）によって求められる脱落量特性を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電力系統の下位系統縮約モデルにおけるインバータ型電源の脱落量推定装置のハードウェア構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る脱落量推定装置の動作について説明するためのフローチャートである。
【図６】脱落量計算のアルゴリズムを示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０…脱落量推定装置、１１…バス、１２…ＣＰＵ、１３…通信部、１４…表示部、１５…メモリ、１６…入力部、１７…記憶装置、２１…ＯＳ、２２…脱落量推定プログラム、２３…データベース。
【図１】
2008029100.tif 000005
【図２】
2008029100.tif 000006
【図３】
2008029100.tif 000007
【図４】
2008029100.tif 000008
【図５】
2008029100.tif 000009
【図６】
2008029100.tif 000010