(57)【要約】【課題】従来の電圧無効電力監視制御装置では、Ｐ−Ｖ曲線（電力系統の総需要Ｐと電圧Ｖとの関係を示す曲線）の計算が静的解析が採用されており、自動電圧無効電力調整装置の電圧変化に対応する挙動が考慮されていないため、精度に問題があり、これを解消するためより精度の高い電圧安定性指標を使用する電圧無効電力制御装置を得る。【解決手段】自動電圧無効電力調整装置動作模擬手段を設けて、系統内の自動電圧無効電力調整装置の電圧変化に対する動作応答特性を取り込んだＰ−Ｖ曲線を求め、これにより精度の高い電圧安定性指標を得て最適潮流状態計算を行う。【選択図】        図１
2004187390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の状態量を入力し、母線電圧の大きさと無効電力潮流の監視を行う電圧無効電力監視制御装置において、系統情報をもとに電力系統の状態を求める状態推定手段と、前記電力系統の状態をもとに、自動電圧無効電力調整装置の電圧変化に対する応答動作特性を取り入れたＰ−Ｖ曲線を求める自動電圧無効電力調整装置動作模擬手段と、前記Ｐ−Ｖ曲線から各母線の電圧安定性指標を計算する電圧安定性指標計算手段と、前記各母線の電圧安定性指標と各母線の有効電圧余裕とを加えて目的関数とし、電力系統の最適状態を求める最適潮流状態計算手段と、前記最適潮流状態計算手段によって得られた電力系統の状態から、自動電圧無効電力調整装置に制御目標を与える電圧無効電力目標計算手段と、前記電圧無効電力目標計算手段によって得られた調整量を制御信号とし、電力系統に送出する制御信号送出手段とを備えたことを特徴とする電圧無効電力監視制御装置。
【請求項２】
電力系統の状態量を入力し、母線電圧の大きさと無効電力潮流の監視を行う電圧無効電力監視制御装置において、系統情報をもとに電力系統の状態を求める状態推定手段と、前記電力系統の状態と、想定擾乱設定手段が設定する想定擾乱を加えた状態をもとに、自動電圧無効電力調整装置の電圧変化に対する応答動作特性を取り入れたＰ−Ｖ曲線を求める自動電圧無効電力調整装置動作模擬手段と、前記Ｐ−Ｖ曲線から各母線の電圧安定性指標を計算する電圧安定性指標計算手段と、前記各母線の電圧安定性指標に各母線の有効電圧余裕を加えて目的関数とし、電力系統の最適状態を求める最適潮流状態計算手段と、前記最適潮流状態計算手段によって得られた電力系統の状態から、自動電圧無効電力調整装置に制御目標を与える電圧無効電力目標計算手段と、前記電圧無効電力目標計算手段によって得られた調整量を制御信号とし、電力系統に送出する制御信号送出手段とを備えたことを特徴とする電圧無効電力監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統の電圧、無効電力の監視制御を行う電圧無効電力監視制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電力系統の母線電圧と無効電力潮流を運用目標値の範囲内またはその付近に維持することを制御条件とし、電力系統の電圧安定性が最大となるように、または所定のレベル以上となるように電圧無効電力調整機器を制御することが可能な電圧無効電力監視制御装置として、
電力系統の状態変数の値を決定するための状態推定手段と、電圧の変化に対するノード電力の変化の比率（ｄｐ／ｄｖ）を計算する手段と、電圧無効電力調整機器を単位量だけ調整したときのｄｐ／ｄｖが変化する度合（感度係数）を計算する手段（感度係数計算手段）と、電圧安定性を改善するための電圧無効電力調整機器の調整量を求める手段（電圧安定性改善調整量計算手段）とを備えたものが示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許公報第２７１２０９２号公報（第２頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に示された従来技術では、Ｐ−Ｖ曲線（電力系統の総需要Ｐと電圧Ｖとの関係を示す曲線）の計算には静的解析が採用されており、自動電圧無効電力調整装置の電圧変化に対応する挙動が考慮されていないため、精度に問題があった。また、前記Ｐ−Ｖ曲線を計算する際に、擾乱が考慮されてなく、大きな擾乱が発生すると急激に不安定領域に入る可能性があり、電圧安定性の余裕度確保に問題があった。
【０００５】
この発明は、以上のような課題を解決するためにされたもので、電圧安定性の改善を図るとともに、Ｐ−Ｖ曲線を計算する際に、自動電圧無効電力調整装置の電圧変化に対する応答動作特性を取り入れることで、より高精度の電圧安定性指標を得ることができ、さらにまた、系統電圧に大きな影響を及ぼす可能性のある擾乱についても考慮し、擾乱が発生しても電圧安定性を良好に維持できる電圧無効電力監視制御装置を提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
電力系統の状態量を入力し、母線電圧の大きさと無効電力潮流の監視を行う電圧無効電力監視制御装置において、系統情報をもとに電力系統の状態を求める状態推定手段と、電力系統の状態をもとに、自動電圧無効電力調整装置の電圧変化に対する応答動作特性を取り入れたＰ−Ｖ曲線を求める自動電圧無効電力調整装置動作模擬手段と、Ｐ−Ｖ曲線から各母線の電圧安定性指標を計算する電圧安定性指標計算手段と、各母線の電圧安定性指標と各母線の有効電圧余裕とを加えて目的関数とし、電力系統の最適状態を求める最適潮流状態計算手段と、最適潮流状態計算手段によって得られた電力系統の状態から、自動電圧無効電力調整装置に制御目標を与える電圧無効電力目標計算手段と、電圧無効電力目標計算手段によって得られた調整量を制御信号とし、電力系統に送出する制御信号送出手段とを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図に基づいて説明する。
図１はこの実施の形態１による電圧無効電力監視制御装置の動作フロー図である。図において、電力系統情報入力手段１は、図示はしない情報伝送装置を介して電力系統からの系統情報を入力し、状態推定手段２は、前記系統情報をもとに電力系統の状態を求めるものである。自動電圧無効電力調整装置動作模擬手段７は、前記電力系統の状態をもとに需要を増加させた系統について、系統内に設けられた自動電圧無効電力調整装置の電圧変化に対する応答動作を模擬して総需要Ｐと電圧Ｖとの関係を示すＰ−Ｖ曲線を求める。
電圧安定性指標計算手段３は、前記Ｐ−Ｖ曲線から各母線の電圧安定性指標を計算する。最適潮流状態計算手段４は、前記各母線の有効電力余裕を目的関数に加えて、最適な電力系統の状態を求めるものである。電圧、無効電力目標計算手段５は前記最適潮流状態計算手段４によって得られた電力系統の状態から得られた目標値を各系統に設けられた自動電圧無効電力調整装置に与えるものである。制御信号送出手段６は、前記電圧、無効電力目標計算手段５で得られた調整量を制御信号として送出するものである。
【０００８】
次に動作について説明する。電力系統情報入力手段１によって入力された系統情報をもとに、状態推定手段２を用いて電力系統内各所の母線電圧、有効潮流、無効潮流などを推定して電力系統の状態を求める。次いで自動電圧無効電力調整装置動作模擬手段７により、系統内の電圧の変化に対する自動電圧無効電力調整装置の応答動作特性を考慮に入れてＰ−Ｖ曲線を計算する。その１例を図２の１００に示す。なお、図２には従来の静的解析によるＰ−Ｖ曲線２００も参考に示している。
ここで本実施の形態１において、前記各系統内に設けられた自動電圧無効電力調整装置は、予め制御目標電圧と、前記制御目標電圧からの乖離許容幅などを設定する機能を有するものを対象としており、前記自動電圧無効電力調整装置は、制御対象の母線電圧が変化して、一定の時間乖離許容幅から逸脱した場合に、自動的に乖離許容幅内に引き戻すよう動作するものである。従って、前記図２に示すＰ−Ｖ曲線１００はこのような自動電圧無効電力調整装置の挙動を模擬して電圧を算出する手法を用いている。また図２に示すように、静的な解析によるＰ−Ｖ曲線２００と、本実施の形態１による前記手法の解析によるＰ−Ｖ曲線１００とでは、電圧安定限界が大きく変わるものである。
【０００９】
次いで、電圧安定性指標計算手段３により有効電力余裕を算出する。この有効電力余裕量は、図２のＰ−Ｖ曲線１００において、右端の電圧安定限界需要から左端の現在状態の総需要を差し引いたものであり、図２に示す電圧安定指標に相当するものである。
前記有効電力余裕が大きいほど系統内の電圧安定性が高い。そしてこの実施の形態１では前記有効電力余裕量を電圧安定性指標として用いる。次いで前記電圧安定性指標計算手段３の算出した電圧安定性指標と前記有効電力余裕とを加えた目的関数で、最適潮流状態計算手段４によって最適な電力系統の状態を求める。
ここで、一般に最適潮流計算は電力系統の需給条件、運用制約条件などを与えて、送電ロス合計や発電機運転コストなどの目的関数を、最小化あるいは最大化とする系統状態を求めるものである。本実施の形態１では、前記した有効電力余裕を電圧安定性指標として扱い、この電圧安定性指標を目的関数の一つに加えて全母線の電圧安定性指標合計が最大となるよう最適潮流状態計算手段４によって、最適潮流計算を行う。
つまり、最適潮流計算での系統状態探索において目的関数値の比較を行う際に、前記電圧安定性指標計算手段３によって繰り返しＰ−Ｖ曲線を作成して、結果を比較し、最善値を求めるものである。このことによって最善な電圧安定性を与える系統状態を得ることが可能となる。
【００１０】
次いで、電圧無効電力目標計算手段５により前記最善な電圧安定性を与える系統状態から、自動電圧無効電力調整装置の制御目標を計算する。最後に前記電圧無効電力目標計算手段５によって得られた調整量を、制御信号送出手段６により制御信号として電力系統に送出する。
以上のように、この実施の形態１では、自動電圧無効電力調整装置の応答挙動を考慮して作成したＰ−Ｖ曲線から求めた電圧安定性指標を、目的関数として加えて最適潮流計算を行っているため、より精度の高い自動電圧無効電力調整装置の制御目標を作成することができ、より良好な電圧安定性を維持する電圧無効電力監視制御装置を提供できる。
【００１１】
実施の形態２．
実施の形態２を動作フローを示す図３およびこの実施の形態２による概念的なＰ−Ｖ曲線を示す図４に基づいて説明する。
前記実施の形態１では、現在の状態を平常時、すなわち大きな擾乱がない状態でＰ−Ｖ曲線を計算しているが、大きな擾乱が発生した場合には、電圧安定性が悪化する。図４に示すとおり、擾乱を想定した場合には平常時に比べて電圧安定限界が厳しくなる。
この実施の形態２では、図３に示すように、想定擾乱格納手段８につながる想定擾乱設定手段９を設けることで、想定擾乱が発生した場合についても、擾乱を考慮したＰ−Ｖ曲線を計算することが可能となる。このＰ−Ｖ曲線の１例を前記した図４に示す。
なお、この図４の１００ａ、１００ｂはそれぞれ平常時、擾乱時のＰ−Ｖ曲線を示し、その概念を示すものであって、前述した図２のＰ−Ｖ曲線１００の如く、部分的な鋸歯状を有するものであるが、図４ではその記入を省略している。
このようにこの実施の形態２では、擾乱が発生したとしても、電圧安定性をより良好に維持できる電圧無効電力監視制御装置を提供することができるという優れた効果を奏する。
【００１２】
【発明の効果】
この発明は以上述べたような構成の電圧無効電力監視制御装置であるので、以下のような効果がある。
系統情報をもとに電力系統の状態を求める状態推定手段と、電力系統の状態をもとに、自動電圧無効電力調整装置の電圧変化に対する応答動作特性を取り入れたＰ−Ｖ曲線を求める自動電圧無効電力調整装置動作模擬手段と、Ｐ−Ｖ曲線から各母線の電圧安定性指標を計算する電圧安定性指標計算手段と、各母線の電圧安定性指標と各母線の有効電圧余裕とを加えて目的関数とし、電力系統の最適状態を求める最適潮流状態計算手段と、最適潮流状態計算手段によって得られた電力系統の状態から、自動電圧無効電力調整装置に制御目標を与える電圧無効電力目標計算手段と、電圧無効電力目標計算手段によって得られた調整量を制御信号とし、電力系統に送出する制御信号送出手段とを備えているものであるので、各系統内に設けられた自動電圧無効電力調整装置に対して、より精度の高い制御目標を与えることが可能となり、さらにより良好な電圧安定性を維持する電圧無効電力監視制御装置を提供することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による動作フローを示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるＰ−Ｖ曲線を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２による動作フローを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるＰ−Ｖ曲線の概念を示す図である。
【符号の説明】
１  電力系統情報入力手段、２  状態推定手段、
３  電圧安定性指標計算手段、４  最適潮流状態計算手段、
５  電圧無効電力目標計算手段、６  制御信号送出手段、
７  自動電圧無効電力調整装置動作模擬手段、８  想定擾乱格納手段、
９  想定擾乱設定手段、１００，１００ａ，１００ｂ，２００  Ｐ−Ｖ曲線。
【図１】
2004187390.tif 000003
【図２】
2004187390.tif 000004
【図３】
2004187390.tif 000005
【図４】
2004187390.tif 000006