(57)【要約】      （修正有）【課題】同じ電力を消費する需要であっても、停電が発生した場合の被害の出方はそれぞれ異なり、被害の大きさを測る尺度を持ち合わせていない。【解決手段】電力系統を構成する個別需要に対して重要度係数を乗じ、求められた値を予め算出された電力潮流に割り当てて潮流評価値とすることにより、潮流評価値の高いブランチで過負荷が起きた場合には、その箇所の被害状況はより深刻と判断でき、潮流評価値による適切な過負荷評価が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に流れる潮流評価値の演算方法において、
前記電力系統を構成する負荷ノードＰｉに対して重要度係数ａを乗じ、求められたａ・Ｐｉ値を予め算出された電力潮流に割り当てて潮流評価値としたことを
特徴とした電力潮流価値の計算方法。
【請求項２】
前記電力系統の各ノードに対する当該ブランチの潮流表とノード価値表を生成し、潮流表の全ての要素がノードに対し潮流流入時を正としたときの正の行を探索して当該ノードに接続するブランチの評価値を求め、求めた当該ブランチの反対の負要素側ノードを更新した後に前記潮流表を更新し、この潮流表更新を前記全ての行要素が正となるまで実行して全ブランチに潮流評価値を割り当てることを特徴とした請求項１記載の電力潮流価値の計算方法。
【請求項３】
前記電力系統に既知の評価値が存在する場合で、前記生成された潮流表のブランチ列で前記正要素側のノード評価値から流れる値を減算し、且つノードに対し潮流流出時を負としたときの負要素側ノードの評価値に流れる値を加算して計算済みブランチ列を削除した後に、他のブランチ計算を行うことを特徴とした請求項２記載の電力潮流価値の計算方法。
【請求項４】
前記電力系統の特定ブランチのみの評価値計算であって、前記全ノードに階層番号を付与し、前記生成された潮流表の対象ブランチ列要素で正側ノードに着目して当該ノードの階層番号を増やして更新すると共に、更新したノード行に対し潮流流出する負要素ブランチの有無を確認して負要素有り時には当該ブランチを次の階層番号増加対象として階層番号を増やし、負要素無し時には階層番号正での最大行を探索し、最大行有り時に当該ノードに接続するブランチの評価値演算を行うことを特徴とした請求項２記載の電力潮流価値の計算方法。
【請求項５】
前記電力系統の各ノードに対する当該ブランチの潮流から各ノード価値Ｐとしたとき、ノードの行要素ｒｉｊに要素を持つブランチＢｊの評価値ＢｊｐをＢｊｐ＝Ｐ×ｒｉｊ／Σｒｉｊで求め、各ブランチＢｊで前記潮流が流出となっているノードのノード価値をＰ’としたとき、Ｐ’＝Ｐ’＋Ｂｊｐで順次更新して全ブランチに評価値を割り当てることを特徴とした請求項１乃至４記載の電力潮流価値の計算方法。
【請求項６】
電力系統に流れる潮流評価値の演算装置において、
前記電力系統の負荷ノードに対する当該ブランチの潮流表と前記ノードに対する係数を乗じて求められた重要度係数と予め算出された電力需要からノード価値表を生成する潮流表生成手段と、潮流表の全ての要素がノードに対し潮流流入時を正としたときの正の行を探索する探索手段と、探索された当該ノードに接続するブランチに対して前記ノード価値表より当該ブランチの評価値を演算する潮流評価値演算手段と、評価値の演算されたブランチにおいて潮流流出時を負としたときの負側ノード価値を更新した後に前記潮流表を更新し、潮流表の全ての要素が正の行となるまで繰り返すノード価値更新手段とを備えたことを特徴とする電力潮流価値の計算装置。
【請求項７】
前記生成された潮流表のブランチ列で評価値が既知のブランチ列において、前記正要素側のノード評価値から流出する値を減算し、負要素側ノード評価値に流れる値を加算して計算済みブランチ列を削除する評価値調整手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の電力潮流価値の計算装置。
【請求項８】
前記電力系統の特定ブランチのみの評価値計算であって、
前記ノード価値表の生成全ノードに階層番号を付与し、前記生成された潮流表の対象ブランチ列要素で正側ノードの階層番号を増やす階層番号更新手段と、階層番号更新ノード行に対し潮流流出する負要素ブランチの有無を確認し、負要素有り時には当該ブランチを次の階層番号増加対象として前記階層番号更新手段により階層番号を増やし、負要素無し時には階層番号正での最大行を探索する最大行探索手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の電力潮流価値の計算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統復旧手順の作成時などのような電力分配時に使用される評価値の生成に係り、特に評価値として電力潮流価値を用いるための潮流価値計算方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力は全ての需要家に平等に供給されるエネルギーであって、その分配法則は自然法則に則っており、電力の利用形態の如何にかかわらず等しく消費されるという考えに基づいている。このため、電力潮流計算とは、Ｉ＝Ｖ／Ｒで表されるオームの法則と、Ｐ＝ΣＩで表されるキルヒホッフの法則に則った潮流計算であり、負荷の分配や送電経路などをパラメータとして数学的処理を加えた最適潮流計算であった。しかし近年、電力事業の自由化などを発端として電力系統におけるより公平な運用が求められている。
【０００３】
従来においては、電力運用に持いる電力潮流は上記以外の計算法に基づくものは存在していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電力系統に流れる潮流は自然法則に則って流れている。しかし、電気の利用形態はさまざまであり、例え同じ電力を消費する需要であっても、停電が発生した場合の被害の出方はそれぞれ異なるものである。つまり実際の電力潮流では、単なるエネルギーの流れでしかなく、それが途絶えたときの被害の大きさを測る尺度を持ち合わせていない。
【０００５】
そこで本発明が目的とするところは、電力系統に流れるエネルギーがどれくらいの価値を持っているかを明確にする潮流価値計算方法とその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１は、電力系統に流れる潮流評価値の演算方法において、
前記電力系統を構成する負荷ノードＰｉに対して重要度係数ａを乗じ、求められたａ・Ｐｉ値を予め算出された電力潮流に割り当てて潮流評価値としたことを
特徴としたものである。
【０００７】
本発明の第２は、前記電力系統の各ノードに対する当該ブランチの潮流表とノード価値表を生成し、潮流表の全ての要素がノードに対し潮流流入時を正としたときの正の行を探索して当該ノードに接続するブランチの評価値を求め、求めた当該ブランチの反対の負要素側ノードを更新した後に前記潮流表を更新し、この潮流表更新を前記全ての行要素が正となるまで実行して全ブランチに潮流評価値を割り当てることを特徴としたものである。
【０００８】
本発明の第３は、前記電力系統に既知の評価値が存在する場合で、前記生成された潮流表のブランチ列で前記正要素側のノード評価値から流れる値を減算し、且つノードに対し潮流流出時を負としたときの負要素側ノードの評価値に流れる値を加算して計算済みブランチ列を削除した後に、他のブランチ計算を行うことを特徴としたものである。
【０００９】
本発明の第４は、前記電力系統の特定ブランチのみの評価値計算であって、前記全ノードに階層番号を付与し、前記生成された潮流表の対象ブランチ列要素で正側ノードに着目して当該ノードの階層番号を増やして更新すると共に、更新したノード行に対し潮流流出する負要素ブランチの有無を確認して負要素有り時には当該ブランチを次の階層番号増加対象として階層番号を増やし、負要素無し時には階層番号正での最大行を探索し、最大行有り時に当該ノードに接続するブランチの評価値演算を行うことを特徴としたものである。
【００１０】
本発明の第５は、前記電力系統の各ノードに対する当該ブランチの潮流から各ノード価値Ｐとしたとき、ノードの行要素ｒｉｊに要素を持つブランチＢｊの評価値ＢｊｐをＢｊｐ＝Ｐ×ｒｉｊ／Σｒｉｊで求め、各ブランチＢｊで前記潮流が流出となっているノードのノード価値をＰ’としたとき、Ｐ’＝Ｐ’＋Ｂｊｐで順次更新して全ブランチに評価値を割り当てることを特徴としたものである。
【００１１】
本発明の第６は、電力系統に流れる潮流評価値の演算装置において、
前記電力系統の負荷ノードに対する当該ブランチの潮流表と前記ノードに対する係数を乗じて求められた重要度係数と予め算出された電力需要からノード価値表を生成する潮流表生成手段と、潮流表の全ての要素がノードに対し潮流流入時を正としたときの正の行を探索する探索手段と、探索された当該ノードに接続するブランチに対して前記ノード価値表より当該ブランチの評価値を演算する潮流評価値演算手段と、評価値の演算されたブランチにおいて潮流流出時を負としたときの負側ノード価値を更新した後に前記潮流表を更新し、潮流表の全ての要素が正の行となるまで繰り返す潮流表更新手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００１２】
本発明の第７は、前記生成された潮流表のブランチ列で評価値が既知のブランチ列において、前記正要素側のノード評価値から流出する値を減算し、負要素側ノードの評価値に流れる値を加算して計算済みブランチ列を削除する評価値調整手段を備えたことを特徴としたものである。
【００１３】
本発明の第８は、前記電力系統の特定ブランチのみの評価値計算であって、
前記ノード価値表の生成全ノードに階層番号を付与し、前記生成された潮流表の対象ブランチ列要素で正側ノードの階層番号を増やす階層番号更新手段と、階層番号更新ノード行に対し潮流流出する負要素ブランチの有無を確認し、負要素有り時には当該ブランチを次の階層番号増加対象として前記階層番号更新手段により階層番号を増やし、負要素無し時には階層番号正での最大行を探索する最大行探索手段を備えたことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のとおり、本発明によれば、負荷ノードの大きさに重要度係数を乗じた評価値が、電力系統を流れていく様子を捉えることができる。これにより事故前において事故発生時の社会的損失の概要を知ることができる。
また、広範囲に遮断の伴う保護装置の整定において、遮断負荷量を維持しつつ社会的損失を最小にするような検討を、明確な価値基準のもとで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、価値判断の評価値として停電価値損失と潮流価値損失を含む価値損失を基本概念として導入したことにある。
【００１６】
（１）停電価値損失について
ある負荷ノード(需要家など)評価値を次のように定義する。
評価値Ｐ＝ａ・Ｐｉ
ここで、ａは重要度係数で、この係数ａは停電時における需要家が被る被害が全てに一定でないないことに基づき、個別負荷ノード毎に設定される。Ｐｉ各個別需要の負荷の大きさである。
これを用いれば、例えば電力系統に停電が発生した場合に停電量の評価値を
停電評価値ＬＰＨ(Lost Price Hour)＝Σ∫（ａ・Pｉ）ｄｔ
などと計算することができる。ここで、ｔは個々の負荷ノードが停電した時間である。重要度係数ａは目的に応じて様々な使い方ができる。例えば、
ア）．全てのａをａ＝１とした場合
個別の評価値は個々の負荷の電力と等しくなり、ＬＰＨは停電電力量と等しくなる。
【００１７】
イ）．ａ＝１／Ｐｉとした場合
個別の評価値は常に１となり、ＬＰＨは停電した負荷ノードの総停電時間となる。
【００１８】
ウ）．ａを個別に設定する。
評価値ＬＰＨは政治的配慮を加味したものとなる。例えば、長時間の停電時に社会的影響が大きいと思われる警察、消防、病院等各種公共機関などの重要度係数を大きく設定しておくことで、停電時の被害をより深刻に評価することができる。
【００１９】
エ）．その他の応用
ａ＝ａ（ｔ）といったように停電時間の関数として定義することにより、上記のようなケースが複数に絡み合った場合の評価値を算出することができる。例えば、ある程度の停電時ならば個々の需要家がもっている非常用電源で回避できるが、長時間に及ぶと被害が発生するといった場合である。
【００２０】
（２）潮流評価値について
潮流評価値の評価は停電評価値の考え方を反映した価とするために、負荷ノードのａ・Pｉを実潮流に割り当てていったものである。或る系統をノードとブランチに区分し、あるノードに必要な価値をそのノードに流入する潮流の割合で各ブランチ毎に割り当てていったとき、ブランチに割り当てられた値が潮流評価値である。系統が放射状の場合、末端送電線に流れる潮流評価値は、その送電線が停止した時の価値損失を表す。
【００２１】
図１は、潮流価値を計算する本発明の実施例を示したもので、（ａ）図はある系統における潮流状況図、（ｂ）図は計算結果による潮流評価値（Price Flow）の結果図である。また、各図のＢ１〜Ｂ４はブランチ、Ｄ１〜Ｄ４は需要を示すノードで、○内の数値は負荷ノードＰｉ値、ａは重要度係数である。（ａ）図のような潮流であったとすると、負荷と重要度係数の積の流れである潮流評価値は、（ｂ）図のようになる。すなわち、重要度係数ａの高いノードＤ３とＤ４に流れる潮流の評価値は２５と３０で高くなっており、潮流評価値の高いブランチで過負荷が起きた場合には、より深刻と判断し、潮流価値による過負荷評価が可能となる。
【００２２】
図２は系統がループ状の場合の潮流価値計算の説明図である。（ａ）図のような潮流状況で、且つ重要度係数ａが設定されていたとする。ループ状系統のときには流入する潮流比で按分され、潮流評価値は（ｂ）図のように計算される。なお、図２でのＧは発電機である。これは、受電している電気の価値はどこからもらっても母線にて混じってしまうため全て同じで、電気の単価も同じことから価値の流入量を潮流比としたものである。この場合も、負荷と重要度係数の積の流れとなるので、負荷量が少なくても重要度の高い需要への潮流評価値は高くなる。
【００２３】
次に、潮流価値計算の例について説明する。潮流計算そのものは、従来より知られている直流法でも交流法でもよいが、交流法の場合には実効電流値に注目する。
【００２４】
図３は潮流評価値の基本的な計算フローを示したもので、ステップＳ１では潮流表作成手段により潮流表をつくる。この潮流表は図４のように作成されて縦軸にノードを、横軸にブランチをとった表にされ、各枠内にはノードに対する当該ブランチ潮流を入力する。例えば、系統が図１（ａ）の場合には、縦軸はノードＤ１〜Ｄ４とされ、横軸はブランチＢ１〜Ｂ４にされる。そして、それぞれの枠内には例えば交流法で求められた各ノードに対する当該ブランチ潮流が書き込まれ、最後にノードの発電入出力が書き込まれる。ステップＳ２ではノード価値表作成手段によってノード価値表が生成される。これは、ノード表中に需要（ＭＷ）×重要度係数の演算値を入れることによって価値表を生成する。
【００２５】
ステップＳ３では、探索手段によりＳ１で作成された潮流表において、行要素ｒｉｊが全て正である行Ｒｉを見つけるための探索を開始する。Ｓ４で正である行を見つけたときには、Ｓ５でブランチの潮流評価値演算手段により当該行の行要素ｒｉｊに要素を持つブランチＢｊの潮流評価値を演算する。潮流評価値は、Ｓ２で作成したノード価値表より当該ノードの価値をＰとしたとき、次の演算を実行して求める。
Ｂｊ＝Ｐ×ｒｉｊ／Σｒｉｊ
ステップＳ６ではノード価値更新手段により、Ｓ５で求められたブランチＢｊの反対側のノード、すなわち、図４で示すような流出元（−Ｐ）となっているノードのノード価値Ｐ’をＰ’＝Ｐ’+Ｂｊで更新する。ステップＳ７では図４の潮流表から、先に計算したＲｉ行と潮流評価値の設定されたブランチＢｊを削除して潮流表を更新する。以下、潮流表に書き込まれた全ての行要素に負が無くなるまでステップＳ３〜Ｓ７を繰り返すことで全部のブランチに潮流評価値を割り当てることが可能となる。ここで、負とはノードに対して潮流が流出する方向であり、正とは流入する方向である。
【００２６】
図５は評価値が既知の送電線がある場合の計算フローを示したものである。
ステップＳ１とＳ２では図３と同様の手段によって潮流表とノード価値表が生成される。
ステップＳ１０では、潮流評価値演算手段が最初に潮流表を作成した段階で評価値が既知のブランチに注目する。評価値調整手段は負の要素ノード枠内に流れる値に既知の評価値を加算し、正の要素ノード枠内に流れる値から既知の評価値を差っ引く。Ｓ１１では潮流表から計算済みのブランチ列を削除し、以後、Ｓ１２では残りの他のブランチについて、図３で示すステップＳ３〜Ｓ７を繰り返してブランチ計算を実行して全部のブランチに潮流評価値を割り当てる。
【００２７】
図６は電力系統を構成する特定の（任意の）ブランチのみの評価値を計算する場合のフローである。
ステップ２０では図４のような潮流表及びノード価値表を生成する。Ｓ２１ではフラグｉを０とした後、Ｓ２２では生成された価値表の全ノードに階層番号ｉを付与する。階層番号更新手段は階層番号の付与された潮流表において、調べるブランチ列の要素で正側のノードに着目し、着目した正側ノードの階層番号を１つ増やして（Ｓ２３）ｉ＝ｉ＋１とし、Ｓ２４で対象ブランチ列の正要素側の階層番号をｉに更新する。
【００２８】
Ｓ２５では、階層番号を更新したノード行において負の要素ブンランチの有無に注目し、負の要素がある場合にはステップＳ２３に戻ってＳ２４、Ｓ２５を繰り返し、負の要素が無くなるまでこれを繰り返すことで、ブランチ価値の流出源が特定できる。
【００２９】
負の要素が無くなるとステップＳ２６に移行して、階層番号が正で且つ最大の行を探索する。Ｓ２７で該当する行が存在している場合には、ステップＳ２８において当該ノードに接続するブランチの評価値を計算する。Ｓ２９では計算されたブランチの反対側ノードの価値更新を実行して潮流表をＳ３０において更新してＳ２６に戻る。ステップＳ２６〜Ｓ３０までは、図３で示すＳ３〜Ｓ７と同様の探索及び計算を繰り返し実行して全部のブランチに潮流評価値を割り当てる。
【００３０】
以上のように本発明は、潮流評価値が特定でき、潮流評価値の高いブランチで過負荷が起きた場合の過負荷評価が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態を示す潮流価値の説明図で、（ａ）は潮流状況図、（ｂ）は潮流価値図。
【図２】本発明の他の実施形態を示す潮流価値の説明図で、（ａ）は潮流状況図、（ｂ）は潮流価値図。
【図３】評価値計算フロー。
【図４】潮流表図。
【図５】評価値に既知のものが存在する場合の計算フロー。
【図６】特定ブランチのみの評価値計算フロー。
【符号の説明】
【００３２】
Ｄ１〜Ｄ４…  ノード
Ｂ１〜Ｂ４…  ブランチ
ａ…  重要度係数
【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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