(57)【要約】【課題】安定条件を満たしていない場合であっても、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現可能な電力系統解析装置を得ること。【解決手段】実効値シミュレータである第１の電力系統１を備える第１の電力系統解析部３と、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統２を備える第２の電力系統シミュレータ４とにより、１つの電力系統のシミュレーションを実施する構成において、第１の電力系統１の電圧絶対値、電圧位相、および有効電力を検出し、第２の電力系統２の有効電力に対する第１の電力系統１の有効電力の差分に所定の位相補正ゲインを適用して電圧位相補正値を求め、電圧位相に対して電圧位相補正値を適用して補正電圧位相を求め、電圧絶対値および補正電圧位相に基づき瞬時電圧波形を生成することにより、瞬時電圧波形の電圧位相の時間遅れを補正するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実効値シミュレータである第１の電力系統を備える第１の電力系統解析部と、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統を備える第２の電力系統解析部とにより、１つの電力系統のシミュレーションを実施する電力系統解析装置であって、
前記第１の電力系統解析部は、
前記第１の電力系統と、
前記第１の電力系統の電圧絶対値を検出する電圧絶対値検出部と、
前記第１の電力系統の電圧位相を検出する電圧位相検出部と、
前記第１の電力系統の有効電力を検出する有効電力検出部と、
前記第１の電力系統の有効電力および前記第２の電力系統の有効電力に基づいて、前記電圧位相を補正して補正電圧位相を出力する電圧位相補正部と、
前記電圧絶対値および前記補正電圧位相に基づき瞬時電圧波形を生成する瞬時電圧波形生成部と、
前記第２の電力系統の有効電力および無効電力に応じて前記第１の電力系統に電力を供給する電力源と、
を備え、
前記第２の電力系統解析部は、
前記第２の電力系統と、
前記第２の電力系統の電圧を検出する電圧検出部と、
前記第２の電力系統の電流を検出する電流検出部と、
前記電圧および前記電流に基づき前記第２の電力系統の有効電力および無効電力を算出する電力算出部と、
前記瞬時電圧波形に応じて前記第１の電力系統に電圧を出力する電圧源と、
を備える
ことを特徴とする電力系統解析装置。
【請求項２】
前記電圧位相補正部は、前記第２の電力系統の有効電力に対する前記第１の電力系統の有効電力の差分に所定の位相補正ゲインを適用して電圧位相補正値を求め、前記電圧位相に対して前記電圧位相補正値を適用して前記補正電圧位相を求めることを特徴とする請求項１に記載の電力系統解析装置。
【請求項３】
実効値シミュレータである第１の電力系統を備える第１の電力系統解析部と、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統を備える第２の電力系統解析部とにより、１つの電力系統のシミュレーションを実施する電力系統解析装置であって、
前記第１の電力系統解析部は、
前記第１の電力系統と、
前記第１の電力系統の電圧絶対値を検出する電圧絶対値検出部と、
前記第１の電力系統の電圧位相を検出する電圧位相検出部と、
前記第１の電力系統の無効電力を検出する無効電力検出部と、
前記第１の電力系統の無効電力および前記第２の電力系統の無効電力に基づいて、前記電圧絶対値を補正して補正電圧絶対値を出力する電圧絶対値補正部と、
前記補正電圧絶対値および前記電圧位相に基づき瞬時電圧波形を生成する瞬時電圧波形生成部と、
前記第２の電力系統の有効電力および無効電力に応じて前記第１の電力系統に電力を供給する電力源と、
を備え、
前記第２の電力系統解析部は、
前記第２の電力系統と、
前記第２の電力系統の電圧を検出する電圧検出部と、
前記第２の電力系統の電流を検出する電流検出部と、
前記電圧および前記電流に基づき前記第２の電力系統の有効電力および無効電力を算出する電力算出部と、
前記瞬時電圧波形に応じて前記第１の電力系統に電圧を出力する電圧源と、
を備える
ことを特徴とする電力系統解析装置。
【請求項４】
前記電圧絶対値補正部は、前記第２の電力系統の無効電力に対する前記第１の電力系統の無効電力の差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して電圧絶対値補正値を求め、前記電圧絶対値に対して電圧絶対値補正値を適用して前記補正電圧絶対値を求めることを特徴とする請求項３に記載の電力系統解析装置。
【請求項５】
実効値シミュレータである第１の電力系統を備える第１の電力系統解析部と、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統を備える第２の電力系統解析部とにより、１つの電力系統のシミュレーションを実施する電力系統解析装置であって、
前記第１の電力系統解析部は、
前記第１の電力系統と、
前記第１の電力系統の電圧絶対値を検出する電圧絶対値検出部と、
前記第１の電力系統の電圧位相を検出する電圧位相検出部と、
前記第１の電力系統の有効電力を検出する有効電力検出部と、
前記第１の電力系統の無効電力を検出する無効電力検出部と、
前記第１の電力系統の有効電力および前記第２の電力系統の有効電力に基づいて、前記電圧位相を補正して補正電圧位相を出力する電圧位相補正部と、
前記第１の電力系統の無効電力および前記第２の電力系統の無効電力に基づいて、前記電圧絶対値を補正して補正電圧絶対値を出力する電圧絶対値補正部と、
前記補正電圧絶対値および前記補正電圧位相に基づき瞬時電圧波形を生成する瞬時電圧波形生成部と、
前記第２の電力系統の有効電力および無効電力に応じて前記第１の電力系統に電力を供給する電力源と、
を備え、
前記第２の電力系統解析部は、
前記第２の電力系統と、
前記第２の電力系統の電圧を検出する電圧検出部と、
前記第２の電力系統の電流を検出する電流検出部と、
前記電圧および前記電流に基づき前記第２の電力系統の有効電力および無効電力を算出する電力算出部と、
前記瞬時電圧波形に応じて前記第１の電力系統に電圧を出力する電圧源と、
を備える
ことを特徴とする電力系統解析装置。
【請求項６】
前記電圧位相補正部は、前記第２の電力系統の有効電力に対する前記第１の電力系統の有効電力の差分に所定の位相補正ゲインを適用して電圧位相補正値を求め、前記電圧位相に対して前記電圧位相補正値を適用して前記補正電圧位相を求め、
前記電圧絶対値補正部は、前記第２の電力系統の無効電力に対する前記第１の電力系統の無効電力の差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して電圧絶対値補正値を求め、前記電圧絶対値に対して電圧絶対値補正値を適用して前記補正電圧絶対値を求める
ことを特徴とする請求項５に記載の電力系統解析装置。
【請求項７】
前記電圧位相に対する補正による前記補正電圧絶対値への影響をキャンセルすると共に、前記電圧絶対値に対する補正による前記補正電圧位相への影響をキャンセルする非干渉制御部をさらに備えることを特徴とする請求項５または６に記載の電力系統解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統シミュレーションの実現方法としては、大きく分けて以下の２種類に分類することが出来る。その１つは、アナログシミュレータと呼ばれるもので、実際の電力系統を縮小した電気回路を構成し、その回路に電圧を印加することにより電力系統の応動を模擬するものである。２つ目は、デジタルシミュレータと呼ばれるもので、電力系統の各構成要素を数式によってモデル化し、計算機を用いてその数式を解くことにより、電力系統の応動を模擬するものである。
【０００３】
上記２種類のシミュレータには、それぞれ長所、短所があるため、単一の電力系統を分割し、電力系統の一部をアナログシミュレータで模擬し、残りの部分をデジタルシミュレータで模擬し、両者を接続することにより全体として１つの系統を模擬する方法が用いられることがある。
【０００４】
１つの電力系統を複数の部分に分割し、それらを独立にシミュレートすることにより、全体として１つの電力系統をシミュレートする手法として、電圧や電流の大きさの異なる２つの電気回路を接続するに際し、第１の電気回路に電圧増幅器を接続し、第２の電気回路に電流増幅器を接続すると共に、第１の電気回路に電流検出器を接続して当該電流検出器の出力を第２の電気回路の電流増幅器に与え、第２の電気回路に電圧検出器を接続して当該検出器の出力を第１の電気回路側の電圧増幅器に与えるように構成することにより、電圧増幅器と電流増幅器とを介してあたかも両者（第１および第２の電気回路）が接続されているかのように動作する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。この手法は、一般に、電圧電流交換方式と呼ばれている。
【０００５】
上述した電圧電流交換方式により電力系統をシミュレートする場合、電流増幅器（電流源）によりシミュレートしている電力系統のインピーダンスが電圧増幅器（電圧源）によりシミュレートしている電力系統のインピーダンスよりも大きい場合には、電圧の位相遅れが次第に大きくなり、それに伴い電圧、電流が発散し、安定した電力系統シミュレーションを実現することが出来ないという問題がある。したがって、電流増幅器（電流源）によりシミュレートしている電力系統のインピーダンスが電圧増幅器（電圧源）によりシミュレートしている電力系統のインピーダンスよりも小さくなることが、電圧電流交換方式における安定条件となる。この安定条件を全ての周波数成分に対して満たし、安定した電力系統シミュレーションを実現する手法として、安定条件を満たさない周波数成分を抽出フィルタで除去する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３３６６５８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３７１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、安定条件が成立しない周波数成分を抽出フィルタで除去しているため、除去した周波数成分については適切なシミュレーション結果を得ることができない。特に、電力系統の基本周波数（５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）において安定条件が満たされていない場合には、基本周波数成分を抽出フィルタで除去することとなり電力系統シミュレーションが成立しない。このように、上記従来技術では、適切に電力系統シミュレーションを実施することができない、という問題があった。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定条件を満たしていない場合であっても、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現可能な電力系統解析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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる電力系統解析装置は、実効値シミュレータである第１の電力系統を備える第１の電力系統解析部と、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統を備える第２の電力系統解析部とにより、１つの電力系統のシミュレーションを実施する電力系統解析装置であって、前記第１の電力系統解析部は、前記第１の電力系統と、前記第１の電力系統の電圧絶対値を検出する電圧絶対値検出部と、前記第１の電力系統の電圧位相を検出する電圧位相検出部と、前記第１の電力系統の有効電力を検出する有効電力検出部と、前記第１の電力系統の有効電力および前記第２の電力系統の有効電力に基づいて、前記電圧位相を補正して補正電圧位相を出力する電圧位相補正部と、前記電圧絶対値および前記補正電圧位相に基づき瞬時電圧波形を生成する瞬時電圧波形生成部と、前記第２の電力系統の有効電力および無効電力に応じて前記第１の電力系統に電力を供給する電力源と、を備え、前記第２の電力系統解析部は、前記第２の電力系統と、前記第２の電力系統の電圧を検出する電圧検出部と、前記第２の電力系統の電流を検出する電流検出部と、前記電圧および前記電流に基づき前記第２の電力系統の有効電力および無効電力を算出する電力算出部と、前記瞬時電圧波形に応じて前記第１の電力系統に電圧を出力する電圧源と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１にかかる電力系統解析装置のブロック構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態２にかかる電力系統解析装置のブロック構成の一例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態３にかかる電力系統解析装置のブロック構成の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態４にかかる電力系統解析装置のブロック構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる電力系統解析装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる電力系統解析装置のブロック構成の一例を示す図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる電力系統解析装置は、第１の電力系統１を模擬する第１の電力系統解析部３と、第２の電力系統２を模擬する第２の電力系統解析部４とからなり、１つの電力系統をシミュレートする。
【００１４】
第１の電力系統解析部３は、実効値シミュレータである第１の電力系統１と、第１の電力系統１に電力を供給する電力源１１と、第１の電力系統１のシミュレーション結果の１つである電圧絶対値｜Ｖ｜を検出する電圧絶対値検出部１２と、第１の電力系統１のシミュレーション結果の１つである電圧位相δを検出する電圧位相検出部１３と、第１の電力系統１のシミュレーション結果の１つである有効電力Ｐ１を検出する有効電力検出部１４と、電圧位相δを補正して補正電圧位相δ’を出力する電圧位相補正部３１と、電圧絶対値｜Ｖ｜および補正電圧位相δ’に基づき瞬時電圧波形を生成する瞬時電圧波形生成部４１とを備えている。
【００１５】
第２の電力系統解析部４は、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統２と、第２の電力系統２に電圧を供給する電圧源２１と、第２の電力系統２のシミュレーション結果の１つである電圧を検出する電圧検出部２３と、第２の電力系統２のシミュレーション結果の１つである電流を検出する電流検出部２４と、電圧および電流に基づいて有効電力Ｐ２および無効電力Ｑ２を算出する電力算出部２２とを備えている。
【００１６】
つぎに、実施の形態１にかかる電力系統解析装置の動作について説明する。第１の電力系統１は、第２の電力系統解析部４（電力算出部２２）から与えられる有効電力Ｐ２および無効電力Ｑ２に基づいて電力源１１から電力が供給され、第２の電力系統２は、第１の電力系統解析部３（瞬時電圧波形生成部４１）から与えられる瞬時電圧波形に基づいて電圧源２１から電圧が供給される。これにより、電力源１１と電圧源２１とを介してあたかも第１の電力系統１と第２の電力系統２とが接続されているかのように動作する。
【００１７】
ここで、電力源１１から見た第１の電力系統１のインピーダンスをＺ１、電圧源２１から見た第２の電力系統２のインピーダンスをＺ２とすると、Ｚ１＜Ｚ２の安定条件を満たせば、電力系統シミュレーションを安定に実施することができる。
【００１８】
一方、上述した安定条件を満たしていない、つまり、Ｚ１＞Ｚ２となる場合には、電圧位相の時間遅れが次第に大きくなり、それに伴い電圧、電流が発散し、安定した電力系統シミュレーションを実現することが出来ない。
【００１９】
したがって、本実施の形態では、電圧位相補正部３１を用いて瞬時電圧波形生成部４１が出力する瞬時電圧波形の位相遅れを補正することにより、上述した安定条件を満たしていない場合でも、電圧、電流の発散を抑制して、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現する。
【００２０】
第１の電力系統１は、第２の電力系統解析部４（電力算出部２２）から与えられる有効電力Ｐ２および無効電力Ｑ２に基づいて、有効電力Ｐ１をシミュレーションしている。このため、第１の電力系統１のシミュレーション結果である有効電力Ｐ１は、第２の電力系統解析部４（電力算出部２２）から与えられる有効電力Ｐ２に対して、第１の電力系統１によるシミュレーション計算刻み時間分の時間遅れが生じる。
【００２１】
電圧位相補正部３１は、第２の電力系統２の有効電力Ｐ２に対する第１の電力系統１の有効電力Ｐ１の差分を求め、その差分に所定の位相補正ゲインを適用して電圧位相補正値を求め、第１の電力系統１のシミュレーション結果の１つである電圧位相δに対して電圧位相補正値を適用して補正電圧位相δ’を求める。
【００２２】
瞬時電圧波形生成部４１は、第１の電力系統１のシミュレーション結果である電圧絶対値｜Ｖ｜と、補正電圧位相δ’とに基づき瞬時電圧波形を生成する。これにより、瞬時電圧波形生成部４１が出力する瞬時電圧波形の電圧位相の時間遅れが補償されるので、安定条件を満たしていない場合でも、電圧、電流の発散を抑制して、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現することができる。
【００２３】
なお、例えば、実施の形態１にかかる電力系統解析装置のシミュレーション対象である電力系統が三相交流である場合、第１の電力系統解析部３（瞬時電圧波形生成部４１）から第２の電力系統解析部４（電圧源２１）に与えられる各相（ａ相，ｂ相，ｃ相）瞬時値電圧波形ｖａ，ｖｂ，ｖｃは、電力系統の基本周波数（一般的には、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）をｆとし、ω０＝２πｆとすると、次式（１）で表すことができる。
【００２４】
ｖａ＝｜Ｖ｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ’）
ｖｂ＝｜Ｖ｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ’−２π／３）      …（１）
ｖｃ＝｜Ｖ｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ’−４π／３）
【００２５】
以上のように、実施の形態１にかかる電力系統解析装置によれば、実効値シミュレータである第１の電力系統を備える第１の電力系統解析部と、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統を備える第２の電力系統解析部とにより、１つの電力系統のシミュレーションを実施する構成において、第１の電力系統の有効電力を検出し、第２の電力系統の有効電力に対する第１の電力系統の有効電力の差分を求め、その差分に所定の位相補正ゲインを適用して電圧位相補正値を求め、第１の電力系統の電圧位相に対して電圧位相補正値を適用して瞬時電圧波形の電圧位相の時間遅れを補正するようにしたので、第１の電力系統と第２の電力系統との間の安定条件の緩和を図ることができ、電圧、電流の発散を抑制して、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現することができる。
【００２６】
実施の形態２．
実施の形態１では、第２の電力系統の有効電力に対する第１の電力系統の有効電力の差分を求め、その差分に所定の位相補正ゲインを適用して瞬時電圧波形の位相遅れを補正する例について説明したが、本実施の形態では、第２の電力系統の無効電力に対する第１の電力系統の無効電力の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して瞬時電圧波形の電圧絶対値の時間遅れを補正する例について説明する。
【００２７】
図２は、実施の形態２にかかる電力系統解析装置のブロック構成の一例を示す図である。図２に示すように、第１の電力系統解析部３は、実施の形態１において説明した有効電力検出部１４、電圧位相補正部３１、および瞬時電圧波形生成部４１に代えて、第１の電力系統１のシミュレーション結果の１つである無効電力Ｑ１を検出する無効電力検出部１５と、電圧絶対値｜Ｖ｜を補正して補正電圧絶対値｜Ｖ’｜を出力する電圧絶対値補正部３３と、補正電圧絶対値｜Ｖ’｜および電圧位相δに基づき瞬時電圧波形を生成する瞬時電圧波形生成部４２とを備えている。なお、実施の形態１と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
つぎに、実施の形態２にかかる電力系統解析装置の動作について説明する。本実施の形態では、電圧絶対値補正部３３を用いて瞬時電圧波形生成部４２が出力する瞬時電圧波形の時間遅れを補正することにより、実施の形態１において説明した安定条件を満たしていない場合でも、電圧、電流の発散を抑制して、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現する。
【００２９】
第１の電力系統１は、第２の電力系統解析部４（電力算出部２２）から与えられる有効電力Ｐ２および無効電力Ｑ２に基づいて、無効電力Ｑ１をシミュレーションしている。このため、第１の電力系統１のシミュレーション結果である無効電力Ｑ１は、第２の電力系統解析部４（電力算出部２２）から与えられる無効電力Ｑ２に対して、第１の電力系統１によるシミュレーション計算刻み時間分の時間遅れが生じる。
【００３０】
電圧絶対値補正部３３は、第２の電力系統２の無効電力Ｑ２に対する第１の電力系統１の無効電力Ｑ１の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して電圧絶対値補正値を求め、第１の電力系統１のシミュレーション結果の１つである電圧絶対値｜Ｖ｜に対して電圧絶対値補正値を適用して補正電圧絶対値｜Ｖ’｜を求める。
【００３１】
瞬時電圧波形生成部４２は、補正電圧絶対値｜Ｖ’｜と、第１の電力系統１のシミュレーション結果である電圧位相δとに基づき瞬時電圧波形を生成する。これにより、瞬時電圧波形生成部４２が出力する瞬時電圧波形の電圧絶対値の時間遅れが補償されるので、安定条件を満たしていない場合でも、電圧、電流の発散を抑制して、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現することができる。
【００３２】
なお、例えば、実施の形態１にかかる電力系統解析装置のシミュレーション対象である電力系統が三相交流である場合、第１の電力系統解析部３（瞬時電圧波形生成部４２）から第２の電力系統解析部４（電圧源２１）に与えられる各相（ａ相，ｂ相，ｃ相）瞬時値電圧波形ｖａ，ｖｂ，ｖｃは、電力系統の基本周波数（一般的には、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）をｆとし、ω０＝２πｆとすると、次式（２）で表すことができる。
【００３３】
ｖａ＝｜Ｖ’｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ）
ｖｂ＝｜Ｖ’｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ−２π／３）      …（２）
ｖｃ＝｜Ｖ’｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ−４π／３）
【００３４】
以上のように、実施の形態２にかかる電力系統解析装置によれば、実効値シミュレータである第１の電力系統を備える第１の電力系統解析部と、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統を備える第２の電力系統解析部とにより、１つの電力系統のシミュレーションを実施する構成において、第１の電力系統の無効電力を検出し、第２の電力系統の無効電力に対する第１の電力系統の無効電力の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して電圧絶対値補正値を求め、第１の電力系統のシミュレーション結果の１つである電圧絶対値に対して電圧絶対値補正値を適用して瞬時電圧波形の電圧絶対値の時間遅れを補正するようにしたので、実施の形態１と同様に、第１の電力系統と第２の電力系統との間の安定条件の緩和を図ることができ、電圧、電流の発散を抑制して、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現することができる。
【００３５】
実施の形態３．
実施の形態１では、第２の電力系統の有効電力に対する第１の電力系統の有効電力の差分を求め、その差分に所定の位相補正ゲインを適用して瞬時電圧波形の位相遅れを補正する例について説明し、実施の形態２では、第２の電力系統の無効電力に対する第１の電力系統の無効電力の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して瞬時電圧波形の電圧絶対値の時間遅れを補正する例について説明したが、本実施の形態では、第２の電力系統の有効電力に対する第１の電力系統の有効電力の差分に所定の位相補正ゲインを適用して瞬時電圧波形の位相遅れを補正すると共に、第２の電力系統の無効電力に対する第１の電力系統の無効電力の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して瞬時電圧波形の電圧絶対値の時間遅れを補正する例について説明する。
【００３６】
図３は、実施の形態３にかかる電力系統解析装置のブロック構成の一例を示す図である。図３に示すように、第１の電力系統解析部３は、実施の形態１において説明した構成に加え、実施の形態２において説明した無効電力検出部１５、および電圧絶対値補正部３３を備え、さらに、瞬時電圧波形生成部４１に代えて、補正電圧絶対値｜Ｖ’｜および補正電圧位相δ’に基づき瞬時電圧波形を生成する瞬時電圧波形生成部４３を備えている。なお、実施の形態１または２と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００３７】
つぎに、実施の形態３にかかる電力系統解析装置の動作について説明する。本実施の形態では、電圧位相補正部３１を用いて瞬時電圧波形生成部４３が出力する瞬時電圧波形の電圧位相の時間遅れを補正すると共に、電圧絶対値補正部３３を用いて瞬時電圧波形生成部４３が出力する瞬時電圧波形の電圧絶対値の時間遅れを補正することにより、実施の形態１において説明した安定条件を満たしていない場合でも、電圧、電流の発散を抑制して、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現する。
【００３８】
第１の電力系統１は、第２の電力系統解析部４（電力算出部２２）から与えられる有効電力Ｐ２および無効電力Ｑ２に基づいて、有効電力Ｐ１および無効電力Ｑ１をシミュレーションしている。このため、第１の電力系統１のシミュレーション結果である有効電力Ｐ１は、第２の電力系統解析部４（電力算出部２２）から与えられる有効電力Ｐ２に対して、第１の電力系統１によるシミュレーション計算刻み分の時間遅れが生じる。また、第１の電力系統１のシミュレーション結果である無効電力Ｑ１は、第２の電力系統解析部４（電力算出部２２）から与えられる無効電力Ｑ２に対して、第１の電力系統１によるシミュレーション計算刻み分の時間遅れが生じる。
【００３９】
電圧位相補正部３１は、第２の電力系統２の有効電力Ｐ２に対する第１の電力系統１の有効電力Ｐ１の差分を求め、その差分に所定の位相補正ゲインを適用して電圧位相補正値を求め、第１の電力系統１のシミュレーション結果の１つである電圧位相δに対して電圧位相補正値を適用して補正電圧位相δ’を求める。
【００４０】
電圧絶対値補正部３３は、第２の電力系統２の無効電力Ｑ２に対する第１の電力系統１の無効電力Ｑ１の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して電圧絶対値補正値を求め、第１の電力系統１のシミュレーション結果の１つである電圧絶対値｜Ｖ｜に対して電圧絶対値補正値を適用して補正電圧絶対値｜Ｖ’｜を求める。
【００４１】
瞬時電圧波形生成部４３は、補正電圧絶対値｜Ｖ’｜と、補正電圧位相δ’とに基づき瞬時電圧波形を生成する。これにより、瞬時電圧波形生成部４３が出力する瞬時電圧波形の電圧位相の時間遅れと電圧絶対値の時間遅れとが補償されるので、安定条件を満たしていない場合でも、電圧、電流の発散を抑制して、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現することができる。
【００４２】
なお、例えば、実施の形態３にかかる電力系統解析装置のシミュレーション対象である電力系統が三相交流である場合、第１の電力系統解析部３（瞬時電圧波形生成部４３）から第２の電力系統解析部４（電圧源２１）に与えられる各相（ａ相，ｂ相，ｃ相）瞬時値電圧波形ｖａ，ｖｂ，ｖｃは、電力系統の基本周波数（一般的には、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）をｆとし、ω０＝２πｆとすると、次式（３）で表すことができる。
【００４３】
ｖａ＝｜Ｖ’｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ’）
ｖｂ＝｜Ｖ’｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ’−２π／３）      …（３）
ｖｃ＝｜Ｖ’｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ’−４π／３）
【００４４】
以上のように、実施の形態３にかかる電力系統解析装置によれば、実効値シミュレータである第１の電力系統を備える第１の電力系統解析部と、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統を備える第２の電力系統解析部とにより、１つの電力系統のシミュレーションを実施する構成において、第１の電力系統の有効電力および無効電力を検出し、第２の電力系統の有効電力に対する第１の電力系統の有効電力の差分を求め、その差分に所定の位相補正ゲインを適用して電圧位相補正値を求め、第１の電力系統の電圧絶対値に対して電圧絶対値補正値を適用して瞬時電圧波形の電圧位相の時間遅れを補正すると共に、無効電力に対する無効電力の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して電圧絶対値補正値を求め、第１の電力系統の電圧絶対値に対して電圧絶対値補正値を適用して瞬時電圧波形の電圧絶対値の時間遅れを補正するようにしたので、実施の形態１および２よりもさらに第１の電力系統と第２の電力系統との間の安定条件の緩和を図ることができ、電圧、電流の発散を抑制して、適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現することができる。
【００４５】
実施の形態４．
実施の形態３では、第２の電力系統の有効電力に対する第１の電力系統の有効電力の差分に所定の位相補正ゲインを適用して瞬時電圧波形の位相遅れを補正すると共に、第２の電力系統の無効電力に対する第１の電力系統の無効電力の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して瞬時電圧波形の電圧絶対値の時間遅れを補正する例について説明したが、この場合、電圧位相補正部および電圧絶対値補正部のそれぞれの制御が相互干渉する。つまり、電圧位相に対する補正により電圧絶対値に影響を及ぼし、電圧絶対値に対する補正により電圧位相に影響を及ぼす。本実施の形態では、これらの相互干渉を補正して、より適切に瞬時電圧波形の電圧位相の時間遅れおよび電圧絶対値の時間遅れを補正する例について説明する。
【００４６】
図４は、実施の形態４にかかる電力系統解析装置のブロック構成の一例を示す図である。図４に示すように、第１の電力系統解析部３は、実施の形態３において説明した電圧位相補正部３１および電圧絶対値補正部３３に代えて、電圧位相補正部３２および電圧絶対値補正部３４を備え、瞬時電圧波形生成部４３に代えて、瞬時電圧波形生成部４４を備え、さらに、非干渉制御部３５を備えている。なお、実施の形態３と同一または同等の構成部には同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。
【００４７】
つぎに、実施の形態４にかかる電力系統解析装置の動作について説明する。本実施の形態では、非干渉制御部３５を用いて、電圧位相に対する補正により電圧絶対値に影響を及ぼすのをキャンセルすると共に、電圧絶対値に対する補正により電圧位相に影響を及ぼすのをキャンセルすることにより、実施の形態１において説明した安定条件を満たしていない場合でも、電圧、電流の発散を抑制して、より適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現する。
【００４８】
電圧位相補正部３２は、第２の電力系統２の有効電力Ｐ２に対する第１の電力系統１の有効電力Ｐ１の差分を求め、その差分に所定の位相補正ゲインを適用して、第１の電圧位相補正値を求める。
【００４９】
電圧絶対値補正部３４は、第２の電力系統２の無効電力Ｑ２に対する第１の電力系統１の無効電力Ｑ１の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して、第１の電圧絶対値補正値を求める。
【００５０】
非干渉制御部３５は、第１の電圧位相補正値に対して、電圧絶対値に対する補正による干渉をキャンセルする電圧絶対値干渉補正ゲインを適用して、第２の電圧絶対値補正値を求めると共に、第１の電圧絶対値補正値に対して、電圧位相に対する補正による干渉をキャンセルする電圧位相干渉補正ゲインを適用して、第２の電圧位相補正値を求める。
【００５１】
そして、電圧位相補正部３２は、第１の電力系統１の電圧位相δに対して、第１の電圧位相補正値および第２の電圧位相補正値を適用して補正電圧位相δ”を求め、電圧絶対値補正部３４は、第１の電力系統１の電圧絶対値｜Ｖ｜に対して、第１の電圧絶対値補正値および第２の電圧絶対値補正値を適用して補正電圧絶対値｜Ｖ”｜を求める。
【００５２】
瞬時電圧波形生成部４４は、補正電圧絶対値｜Ｖ”｜と、補正電圧位相δ”とに基づき瞬時電圧波形を生成する。これにより、瞬時電圧波形生成部４４が出力する瞬時電圧波形の電圧位相の時間遅れおよび電圧絶対値の時間遅れがより適切に補償されるので、さらに適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現することができる。
【００５３】
なお、例えば、実施の形態４にかかる電力系統解析装置のシミュレーション対象である電力系統が三相交流である場合、第１の電力系統解析部３（瞬時電圧波形生成部４４）から第２の電力系統解析部４（電圧源２１）に与えられる各相（ａ相，ｂ相，ｃ相）瞬時値電圧波形ｖａ，ｖｂ，ｖｃは、電力系統の基本周波数（一般的には、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）をｆとし、ω０＝２πｆとすると、次式（４）で表すことができる。
【００５４】
ｖａ＝｜Ｖ”｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ”）
ｖｂ＝｜Ｖ”｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ”−２π／３）      …（４）
ｖｃ＝｜Ｖ”｜ｓｉｎ（ω０ｔ＋δ”−４π／３）
【００５５】
以上のように、実施の形態４にかかる電力系統解析装置によれば、実効値シミュレータである第１の電力系統を備える第１の電力系統解析部と、瞬時値シミュレータもしくはアナログシミュレータである第２の電力系統を備える第２の電力系統解析部とにより、１つの電力系統のシミュレーションを実施する構成において、第１の電力系統１の有効電力および無効電力を検出し、第２の電力系統の有効電力に対する第１の電力系統の有効電力の差分を求め、その差分に所定の位相補正ゲインを適用して第１の電圧位相補正値を求め、第２の電力系統の無効電力に対する第１の電力系統の無効電力の差分を求め、その差分に所定の電圧絶対値補正ゲインを適用して、第１の電圧絶対値補正値を求め、第１の電圧位相補正値に対して、電圧絶対値に対する補正による干渉をキャンセルする電圧絶対値干渉補正ゲインを適用して第２の電圧絶対値補正値を求めると共に、第１の電圧絶対値補正値に対して、電圧位相に対する補正による干渉をキャンセルする電圧位相干渉補正ゲインを適用して第２の電圧位相補正値を求め、第１の電力系統の電圧位相に対して第１の電圧位相補正値および第２の電圧位相補正値を適用して瞬時電圧波形の電圧位相の時間遅れを補正すると共に、第１の電力系統の電圧絶対値に対して第１の電圧絶対値補正値および第２の電圧絶対値補正値を適用して瞬時電圧波形の電圧絶対値の時間遅れを補正するようにしたので、電圧位相に対する補正による電圧絶対値への影響をキャンセルすると共に、電圧絶対値に対する補正による電圧位相への影響をキャンセルすることができ、さらに適切かつ安定した電力系統シミュレーションを実現することができる。
【００５６】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５７】
１  第１の電力系統
２  第２の電力系統
３  第１の電力系統解析部
４  第２の電力系統解析部
１１  電力源
１２  電圧絶対値検出部
１３  電圧位相検出部
１４  有効電力検出部
１５  無効電力検出部
２１  電圧源
２２  電力算出部
２３  電圧検出部
２４  電流検出部
３１，３２  電圧位相補正部
３３，３４  電圧絶対値補正部
３５  非干渉制御部
４１，４２，４３，４４  瞬時電圧波形生成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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