(57)【要約】【課題】事故中の一部の電気量情報を目的関数のパラメータとして用いることで、高速な制御の利点を損なうことなく、事故様相に応じた適切な目標量を得る。【解決手段】系統安定化システムＳ１が、電力系統の安定化を図るための目標量を算出する目的関数を記憶する記憶部１２０と、電力系統において事故が発生した場合に、事故中の電気量情報を取得する情報取得部１１３ａと、情報取得部１１３ａにより取得された電気量情報を、目的関数のパラメータとして、目標量を算出する目標量算出部１１３ｃを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の電気量情報をパラメータとして、電力系統の安定化のための目標量を算出する目的関数を記憶する目的関数記憶部と、
電力系統において事故が発生した場合に、事故中の一部の電気量情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部により取得された電気量情報を、前記目的関数のパラメータとして、目標量を算出する目標量算出部と、
を有することを特徴とする系統安定化システム。
【請求項２】
前記一部の電気量情報は、事故中の所定のタイミングにおける電気量情報であることを特徴とする請求項１記載の系統安定化システム。
【請求項３】
前記電気量情報は、事故中に計測された有効電力を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の系統安定化システム。
【請求項４】
前記電気量情報は、事故中に計測される電圧を含み、
前記目標量算出部が、前記目的関数のパラメータとして有効電力を用いるために、前記電圧に基づいて、有効電力を算出する電力算出部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の系統安定化システム。
【請求項５】
前記電力算出部による有効電力の算出を、負荷特性に基づいて補正する補正制御部を有することを特徴とする請求項４記載の系統安定化システム。
【請求項６】
目標量に対する影響の大きい計測点における電気量情報を、目的関数のパラメータとして選択する計測点選択部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の系統安定化システム。
【請求項７】
前記所定のタイミングは、安定化のための処理を起動させるための起動信号を取得したタイミングを基準とする前若しくは後の所定のタイミングであることを特徴とする請求項２記載の系統安定化システム。
【請求項８】
コンピュータ又は電子回路が、
電力系統の電気量情報をパラメータとして、電力系統の安定化のための目標量を算出する目的関数を記憶する目的関数記憶処理と、
電力系統において事故が発生した場合に、事故中の一部の電気量情報を取得する情報取得処理と、
前記情報取得処理により取得された電気量情報を、前記目的関数のパラメータとして、目標量を算出する目標量算出処理と、
を実行することを特徴とする系統安定化方法。
【請求項９】
コンピュータに、
電力系統の電気量情報をパラメータとして、電力系統の安定化のための目標量を算出する目的関数を記憶する目的関数記憶処理と、
電力系統において事故が発生した場合に、事故中の一部の電気量情報を取得する情報取得処理と、
前記情報取得処理により取得された電気量情報を、前記目的関数のパラメータとして、目標量を算出する目標量算出処理と、
を実行させることを特徴とする系統安定化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力系統における事故発生時に、系統の安定化を図る系統安定化システム、系統安定化方法及び系統安定化プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統において系統事故が発生すると、発電機の機械的入力と電気的出力のバランスが崩れ、事故継続中に発電機が加速する。かかる系統事故時に、事故除去が遅れると、発電機は同期運転を保つことができず、脱調してしまう。このような脱調現象を放置すると、多数の発電機の連鎖的な停止を引き起こし、広域な停電に波及する可能性がある。このため、系統事故発生時には、脱調した発電機を含めて、適切な制御量を決定して早期の制御を行うことにより、電力系統の安定化を図ることが必要となる。
【０００３】
このような系統事故発生時に、電力系統の安定化を図る装置として、系統安定化システムが適用されている。系統安定化システムは、（Ａ）事前演算型、（Ｂ）事後演算型に分類される。そして、事前演算型は、（Ａ−１）オフライン事前演算型、（Ｂ−２）オンライン事前演算型に分類される。以下、これらを簡単に説明する。
【０００４】
（Ａ）事前演算型
事前演算型の系統安定化システムは、事故発生前に、あらかじめ現象を想定して制御量を演算しておくシステムである。そして、事故発生時には、このようにあらかじめ演算しておいた制御量に基づいて、システムが制御を実施する。この事前演算型は、演算に使用するデータの違いによって、オフライン方式とオンライン方式に区分できる。
【０００５】
（Ａ−ａ）オフライン事前演算型
オフライン事前演算型は、計画系統・潮流から想定した系統状態を、演算データとして使用する方式である。
【０００６】
（Ａ−ｂ）オンライン事前演算型
オンライン事前演算型は、実系統の潮流状況、遮断器入切情報などのオンラインデータを、演算データとして使用する方式である。
【０００７】
（Ｂ）事後演算型
事後演算型の系統安定化システムは、事故中や事故除去後の電圧・電流値を測定する。そして、測定した電圧・電流値に基づいて、システムがそれ以降の現象を予測して、演算・制御を実施する。この事後演算型は、実際の測定値の入力が不可欠であるため、オンライン方式に限定される。
【０００８】
上記のような系統安定化システムのうち、オフライン事前演算型の系統安定化システムの一例を、図１６を参照して説明する。この系統安定化システムＳは、中央演算装置１０と制御端末装置２０、外部演算装置３０等を有している。中央演算装置１０は、演算部１１と記憶部１２を有している。演算部１１は、観測部１１ａ、照合部１１ｂ、制御量決定部１１ｃ等を有している。
【０００９】
このような系統安定化システムによる一般的な処理は、以下の通りである。
【００１０】
(1) オフライン安定度計算
事前演算型では、あらかじめ系統事故ケースを想定して、系統を安定化するために必要な目標量を求める。この目標量は、たとえば、ＥＷＳやＰＣ等の外部演算装置３０上でシミュレーションを行うことにより、求めることができる。系統事故時における電源制限の目標量算出には、たとえば、系統事故発生前の潮流をパラメータとする関数やテーブルなどが用いられる。この関数やテーブルを、目的関数と呼ぶ。
【００１１】
このような目的関数は、あらかじめ図示しない入力部から入力され、記憶部１２に記憶されている。外部演算装置３０によって生成し、入力されたものを、あらかじめ記憶部１２に記憶しておいてもよい。なお、発電機運用状態や事故様相によって、系統事故発生後の発電機の振る舞いが異なる場合がある。かかる場合には、系統を安定化させるために必要な電源制限量の傾向にも、相違が生じる。そこで、これに対処するために、目的関数が複数用意されることもある。
【００１２】
(2) 系統状態把握
観測部１１ａは、常時、電力系統の状態を観測して、事前状態を把握する。たとえば、観測部１１ａは、外部から入力される線路潮流、発電機情報（発電機出力等を含む運用状態）などの電気量情報を、記憶部１２に記憶する。
【００１３】
(3) 系統安定化演算
照合部１１ｂは、外部から事故種別が入力されることにより、系統事故などの擾乱発生を検出した場合に、系統安定化制御のための演算を起動する。たとえば、保護リレーの動作情報や遮断器の状態変化から取得した事故相と、事前の発電機運用状態などに基づいて、記憶部１２から、適切な目的関数を選択する。そして、制御量決定部１１ｃが、選択された目的関数のパラメータとして、(2)で取得した潮流などの事故前状態を用いて目標量を算出し、発電機の運用状態に応じて、実際の制御量を決定する。
【００１４】
(4) 系統制御実施
制御端末装置２０は、制御量決定部１１ｃによって決定された制御量に基づいて、実際に電源制限などの制御を実施する。たとえば、制御端末装置２０が、発電機を選択的に電力系統から解列させる指示を出力することで、電力系統の安定化を図る。
【００１５】
上述の通り、オフライン事前演算型の系統安定化システムでは、目標量の演算のために、事故後の電気量情報を必要としない。また、かかる系統安定化システムでは、保護リレーの動作によって起動する場合、遮断器の開路による事故除去を待たずに動作することが可能となる。このため、オフライン事前演算型の系統安定化システムでは、高速な制御を期待することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】「系統脱調・事故波及防止リレー技術」，電気学会技術報告，社団法人電気学会，２０００年１０月，第８０１号，ｐ５−１７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、実際の系統事故では、故障点抵抗、事故点によって、発電機の加速に与える影響が異なる。しかし、事前演算型の系統安定化システムでは、事故様相を保護リレーの動作情報や、遮断器の状態変化で判別し、事前の発電機運用状態などに基づいて目的関数を選択している。このため、確実に脱調等を防止するためには、系統事故とその影響（発電機の加速等）を苛酷側に考慮して、制御量を決定しなければならなかった。すると、たとえば、実際に系統で必要な制御量と比べて、決定された制御量が上回る傾向があり、必ずしも適切な制御とならない場合があった。
【００１８】
本発明は、上記のような課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、事故中の一部の電気量情報を目的関数のパラメータとして用いることで、高速な制御の利点を損なうことなく、事故様相に応じた適切な目標量を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記のような目的を達成するため、実施形態の系統安定化システムは、以下の構成を有することを特徴とする。
(1) 電力系統の電気量情報をパラメータとして、電力系統の安定化のための目標量を算出する目的関数を、あらかじめ記憶する目的関数記憶部
(2) 電力系統において事故が発生した場合に、事故中の一部の電気量情報を取得する情報取得部
(3) 前記情報取得部により取得された電気量情報を、前記目的関数のパラメータとして、目標量を算出する目標量算出部
【００２０】
なお、本発明は、上記の各部の機能をコンピュータ又は電子回路により実現するための方法及びコンピュータに実行させるプログラムとして捉えることもできる。
【００２１】
以上のような形態では、事故中の一部の電気量情報を目的関数のパラメータとして用いて目標量を算出することで、高速な制御の利点を損なうことなく、事故様相に応じた適切な目標量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態の構成の一例を示すブロック図
【図２】制御対象となる系統の一例を示す説明図
【図３】図２の系統を簡略化して示した説明図
【図４】系統における事故発生箇所の一例を示す説明図
【図５】系統における事故発生箇所の一例を示す説明図
【図６】系統における測定点の一例を示す説明図
【図７】第１の実施形態の処理の手順を示すフローチャート
【図８】第２の実施形態の系統における測定点の一例を示す説明図
【図９】第３の実施形態の制御量決定部の構成の一例を示すブロック図
【図１０】第３の実施形態の測定点の一例を示す説明図
【図１１】第４の実施形態の制御量決定部の構成の一例を示すブロック図
【図１２】事故発生後の潮流の一例を示す説明図
【図１３】第４の実施形態の取得タイミングの基準の一例を示す説明図
【図１４】第４の実施形態の取得タイミングの一例を示す説明図
【図１５】第５の実施形態の制御量決定部の構成の一例を示すブロック図
【図１６】従来の系統安定化システムの構成例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［Ａ．第１の実施形態］
［１．構成］
［１−１．全体構成］
本実施形態の系統安定化システムＳ１について、図面を参照して説明する。本実施形態は、図１のブロック図に示すように、中央演算装置１００、検出端末装置２００、制御端末装置３００、入力部４００、出力部５００、外部演算装置６００等を有している。中央演算装置１００、検出端末装置２００、制御端末装置３００、外部演算装置６００は、互いに通信ネットワーク（図示せず）を介して、情報を入出力（送受信）可能に構成されている。
【００２４】
このような中央演算装置１００、検出端末装置２００、制御端末装置３００、外部演算装置６００は、コンピュータを所定のプログラムで制御することによって実現できる。この場合のプログラムは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで、以下に述べるような各部の処理を実現するものである。
【００２５】
なお、以下に述べる各部の処理を実行する装置、方法、プログラム及びプログラムを記録した記録媒体も、実施形態の一態様である。また、ハードウェアで処理する範囲、プログラムを含むソフトウェアで処理する範囲をどのように設定するかは、特定の態様には限定されない。たとえば、以下に述べる各部のいずれかを、それぞれの処理を実現する回路として構成することも可能である。
【００２６】
［１−２．中央演算装置］
中央演算装置１００は、目的関数に基づいて制御量を決定し、制御端末装置３００に出力する装置である。目的関数のパラメータとしては、検出端末装置２００から取得した事故中の電気量情報が用いられる。この中央演算装置１００は、演算部１１０及び記憶部１２０等を有している。
【００２７】
［１−２−１．演算部］
演算部１１０は、系統安定化のための制御量の演算を行う処理部である。この演算部１１０は、観測部１１１、照合部１１２、制御量決定部１１３等を有している。
【００２８】
観測部１１１は、電力系統の状態を、常時監視する処理部である。この観測部１１１は、外部から入力される電気量情報を記憶部１２０に記憶する。このように記憶部１２０に記憶された電気量情報により、事故の前後の電力系統の状態が把握可能となる。
【００２９】
照合部１１２は、事故発生時に、事故種別及び電気量情報との照合に基づいて、最適な目的関数を選択する処理部である。このため、照合部１１２は、目的関数を選択する選択部としての機能を有している。事故種別は、検出端末装置２００によって判定された事故の発生と種別に関する情報である。たとえば、何相何線地絡事故というような情報は、事故種別の一例である。この事故種別は、事故様相を決定しうる情報であり、これら事故種別及び事故様相を広く事故情報と表現してもよい。本実施形態では、照合部１１２が、目的関数を選択しうる事故情報が得られればよい。
【００３０】
目的関数は、制御対象に対する制御量を決定するための演算式や、事故の様相に応じて制御対象を決定するテーブル等を含む概念である。たとえば、有効電力をパラメータとして制御電力を算出する演算式と、この制御電力に対応する遮断発電機を決定するテーブル等が考えられる。ただし、本実施形態はこれには限定されない。また、上記のように、目的関数は、複数用意されていてもよい。たとえば、各事故種別に応じて異なる演算式が用意されていてもよいし、複数の事故種別に共通する演算式が用意されていてもよい。テーブル等、目的関数の更新の態様も特定のものには限定されない。
【００３１】
制御量決定部１１３は、照合部１１２により選択された目的関数に基づいて、制御量を決定する処理部である。この制御量決定部１１３は、情報取得部１１３ａ、電力算出部１１３ｂ、目標量算出部１１３ｃ、制御量算出部１１３ｄ等を有している。情報取得部１１３ａは、事故発生後、検出端末装置２００若しくは記憶部１２０から事故中の電気量情報を取得する処理部である。
【００３２】
電力算出部１１３ｂは、事故中の電気量情報に基づいて、有効電力を算出する処理部である。目標量算出部１１３ｃは、目的関数のパラメータとして、事故中の有効電力を用いて、目標量を算出する処理部である。制御量算出部１１３ｄは、算出された目標量に基づいて、実際に系統を制御するための制御量を算出する処理部である。
【００３３】
［１−２−２．記憶部］
記憶部１２０は、系統安定化システムＳ１の処理に必要な各種の情報を記憶する構成部である。この記憶部１２０には、目的関数、電気量情報、設定情報等が記憶されている。これらの情報の記憶領域は、たとえば、目的関数記憶部、電気量情報記憶部、設定情報記憶部等を構成している。
【００３４】
目的関数や設定情報は、たとえば、入力部４００、外部演算装置６００等から入力することができる。電気量情報は、検出端末装置２００、入力部４００等から入力することができる。設定情報には、たとえば、中央演算装置１００における処理のための基準（しきい値等を含む）、演算式及びパラメータ等が含まれる。
【００３５】
［１−３．検出端末装置］
検出端末装置２００は、系統の状態を計測した情報を管理する装置である。この検出端末装置２００は、中央演算装置１００と各種の機器及び計測器からの情報に基づいて、電気量情報、事故情報等を生成し、中央演算装置１００に出力することができる。
【００３６】
たとえば、遮断器（ＣＢ）や断路器（ＬＳ）に関する情報、保護リレーに関する情報、計器用変圧器（ＶＴ）や変流器（ＣＴ）に関する情報等が入力可能に設けられている。また、入力された情報に基づいて生成された各種の情報（２値情報（ＳＶ）、数値情報（ＴＭ）等を含む）が出力可能に設けられている。これにより、中央演算装置１００は、線路潮流等のデータを得ることができる。
【００３７】
なお、各情報は、計測時刻（たとえば、タイムスタンプ等）とともに管理（送受信、記憶等）されることにより、計測タイミングを把握可能に構成されている。また、検出端末装置２００において入出力される情報は、検出端末装置２００に設定された記憶部にも記憶される。
【００３８】
事故の検出は、たとえば、検出端末装置２００に設定された事故検出部が、事故除去リレー動作検出、遮断器の状態変化、電気量の変化検出等に基づいて行うことができる。事故種別の判定は、たとえば、検出端末装置２００に設定された事故判定部が、事故検出部による事故検出に繋がった上記の情報等に基づいて行うことができる。ただし、事故検出、事故種別、事故様相等の判定の手法、これに必要な情報については、現在又は将来において適用可能な種々のものを用いることができる。
【００３９】
なお、図１の検出端末装置２００は、仮想的に図示したものである。検出対象の数や位置に応じて複数用意され、それぞれが中央演算装置１００に情報を出力するように構成してもよい。一つの検出端末装置２００が管理する対象の数や種類も自由である。また、中央演算装置１００と検出端末装置２００の一部若しくは全部の処理部を共通のコンピュータに構成した装置も実現可能である。
【００４０】
［１−４．制御端末装置］
制御端末装置３００は、制御量決定部１１３によって決定された制御量に基づいて、電力系統を制御する信号を出力する処理部である。たとえば、対象となる発電機の解列等の指示を出力することにより、電源制限を行うことができる。
【００４１】
なお、図１の制御端末装置３００は、仮想的に図示したものである。制御対象の数や位置に応じて複数用意され、それぞれが中央演算装置１００からの情報が入力されるように構成してもよい。一つの制御端末装置３００が制御する制御対象の数についても自由である。
【００４２】
［１−５．入力部］
入力部４００は、系統安定化システムＳ１に必要な情報の入力、処理の選択や指示をする構成部である。この入力部４００としては、たとえば、キーボード、マウス、タッチパネル（表示装置に構成されたものを含む）等が考えられる。但し、現在又は将来において利用可能なあらゆる入力装置を含む。また、入力部４００には、通信ネットワークからの入力を受け付けるインタフェース（受信部）等も含まれる。上述の通り、記憶部１２０に記憶される情報は、入力部４００を介して入力したものを用いることができる。
【００４３】
たとえば、図示はしないが、入力部４００は、通信ネットワークを介して、給電情報網等に接続されている。これにより、中央演算装置１００は、系統からの種々の情報を入手可能となる。たとえば、発電所に設置され、個々の発電機の出力を計測している端末装置からの情報が、入力部４００から入力され、観測部１１１により電気量情報として記憶部１２０に記憶される。発電機についての電気量情報としては、発電機運用状態などの情報が含まれる。これにより、事前の発電機の機械的入力ＰＭ、電気的出力ＰＥ、慣性定数ＭＧ等の情報も取得できる。
【００４４】
［１−６．出力部］
出力部５００は、電気量情報、事故種別、目的関数、タイムチャート、設定情報等、系統安定化システムＳ１における処理の対象となる情報を、管理者、オペレータ等も含むユーザが認識可能となるように出力する構成部である。この出力部５００としては、たとえば、表示装置、プリンタ等が考えられる。但し、現在又は将来において利用可能なあらゆる出力装置を含む。
【００４５】
［１−７．外部演算装置］
外部演算装置６００は、系統安定化システムＳ１に必要な情報の演算を、あらかじめ行うコンピュータである。たとえば、目的関数の生成等を、この外部演算装置６００において行うこともできる。
【００４６】
［２．作用］
以上のような本実施形態の作用を説明する。
［２−１．事故中の有効電力を用いる理由］
まず、本実施形態において目標量の算出に事故中の有効電力を用いる理由を説明する。すなわち、平常時には、発電機の機械的入力ＰＭと電気的出力ＰＥは、ほぼ釣り合った状態となっている。しかし、系統事故時には、電気的出力ＰＥが減少するのに比べて、機械的入力ＰＭはほとんど変化しない。このため、ＰＭとＰＥのバランスが崩れ、発電機が加速する。このとき、発電機の加速度は、発電機の慣性定数ＭＧを用いて、次の式１で表すことができる。
【００４７】
（数１）
（ＰＭ−ＰＥ）／ＭＧ      …式１
【００４８】
図１６で示したような、従来の事前演算型の系統安定化システムでは、制御量の算出に用いられる目的関数のパラメータとして使用されるデータは、主に事故前の情報であった。つまり、事前演算型では、事故中の電気量情報を使用していなかった。しかし、実際には、事故点や、事故点抵抗等によって、事故中の電気的出力ＰＥが変化する。このため、事故毎に発電機の加速度も異なり、安定化に必要な制御量が異なる。
【００４９】
一例として、図２に示すように、対象事故範囲の送電線を介して、主系統と安定化対象発電機群が接続されている系統を想定する。このような系統において、主系統と安定化対象発電機群を一つの発電機とみなすと、図３に示すように表現できる。図３では、安定化対象発電機群が接続されている母線Ｂに接続された負荷群も、一つの負荷とみなしている。すると、発電機の電気的出力ＰＥは、負荷へ送られる有効電力ＰＥ１と、主系統へ送られる有効電力ＰＥ２の合計になる。
【００５０】
母線Ａ側の電圧をＶａ、母線Ｂ側の電圧をＶｂ、負荷のインピーダンスをＸ１、母線Ａ，Ｂ間の送電線のインピーダンスをＸ２、母線Ａ，Ｂの電圧位相差をθと仮定する。すると、有効電力ＰＥ１、ＰＥ２は、それぞれ以下の式２、式３の通り表すことができる。
【００５１】
（数２）
ＰＥ１＝（|Ｖｂ||Ｖｂ|／Ｘ１）        …式２
（数３）
ＰＥ２＝（|Ｖａ||Ｖｂ|／Ｘ２）・sinθ    …式３
【００５２】
ここで、図４に示すように、母線Ｂ至近で完全地絡事故が起きたケースαを想定する。この場合、Ｖｂ≒０となることから、有効電力ＰＥ１、ＰＥ２ともに０である。一方、図５に示すように、線路中央で完全地絡事故が起きたケースβを想定する。この場合、母線に電圧が残るため、有効電力ＰＥ１、ＰＥ２は０とならない。このため、ケースβよりも、ケースαの方が、電気的出力ＰＥが小さくなる。したがって、ケースβに比べて、ケースαの方が、発電機の加速度が大きくなる。これは、ケースαの方が、脱調を防止するために必要となる制御量が大きくなることを意味する。
【００５３】
以上のことから、本実施形態では、発電機の加速に影響を与える事故中の有効電力を計測し、その測定値を目的関数のパラメータとして用いている。なお、図６は、事故中の有効電力ＰＥ１、ＰＥ２の計測点の一例を、黒丸点で示したものである。これらの計測点は、中央演算装置１００及び検出端末装置２００と同一の電気所内にある。好ましい計測タイミングは、後述する。ただし、複数の時点での測定値の平均値を用いるような態様も含まれる。
【００５４】
［２−２．制御量算出処理］」
本実施形態による制御量算出処理を、図７のフローチャートを参照して説明する。すなわち、平常時には、検出端末装置２００及び入力部４００から、中央演算装置１００に、系統の電気量情報が入力される（ステップ０１のＹＥＳ）。監視部１１１は、入力された電気量情報を、記憶部１２０に記憶する（ステップ０２）。
【００５５】
系統において事故が発生した場合、これを検出した検出端末装置２００から事故種別が出力され、中央演算装置１００に入力される（ステップ０３のＹＥＳ）。照合部１１２は、事故種別が入力されると、事故様相と電気量情報に基づいて、記憶部１２から適切な目的関数を選択する（ステップ０４）。
【００５６】
次に、制御量決定部１１３の情報取得部１１３ａは、検出端末装置２００から出力される事故中の有効電力を取得する（ステップ０５）。電力算出部１１３ｂは、取得した有効電力を合計することにより、電気的出力ＰＥを求める（ステップ０６）。
【００５７】
目標量算出部１１３ｃは、求められた電気的出力ＰＥと目的関数に基づいて、目標量を算出する（ステップ０７）。制御量算出部１１３ｄは、算出された目標量に基づいて、系統を制御するための制御量を算出する（ステップ０８）。たとえば、電気的出力ＰＥに基づいて目標量となる制御電力を求め、この制御電力に基づいて、制御量となる遮断発電機を決定する。
【００５８】
決定された制御量は、制御端末装置３００に出力される（ステップ０９）。制御端末装置３００は、入力された制御量に基づいて、発電機を系統から解列する等、安定化制御を実施する。
【００５９】
［３．効果］
以上のような本実施形態では、事故中に対象発電機群から主系統や負荷へ送り出す有効電力ＰＥ１、ＰＥ２を、目的関数のパラメータとして用いている。このため、事故前に、あらかじめ計測しておいた有効電力のみを目的関数のパラメータとして用いるよりも、実際の事故の様相を反映した演算を行うことができる。したがって、従来よりも必要制御量に近い目標量を得ることができる。
【００６０】
また、本実施形態では、事故発生から事故除去までの電気量情報を用いるのではなく、事故中の一部の測定値を限定して使用している。このため、事故除去を待たずに、制御量が決定でき、事前演算型の高速な制御の利点を損なうことなく、目標量を従来より精度高く算出することができる。
【００６１】
［Ｂ．第２の実施形態］
［１．構成］
本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様の構成である。ただし、本実施形態においては、情報取得部１１３ａが取得する電気量情報を、有効電力の代替となる電圧としている点に特徴がある。そして、本実施形態では、電力算出部１１３ｂが、情報取得部１１３ａが取得した電圧に基づいて、目的関数のパラメータとなる有効電力を算出する機能を有している。
【００６２】
［２．作用］
以上のような本実施形態における電力算出部１１３ｂによる有効電力ＰＥ１の算出例を説明する。すなわち、上記の式２、式３で示したように、発電機の加速度に関係する発電機の電気的出力ＰＥは、有効電力ＰＥ１及び有効電力ＰＥ２から求めることができる。ただし、負荷に接続される送電線が多数ある場合などには、それだけ計測点が多くなる。すると、有効電力ＰＥ１を計測するためのハードウェア規模が大きくなることが考えられる。
【００６３】
ここで、負荷に接続される送電線の有効電力ＰＥ１は、式２より、電圧と負荷のインピーダンスを用いて表現することができる。このことから、計測された電圧を用いることによって、有効電力ＰＥ１を求めることができることがわかる。たとえば、図６に例示したように、回線毎の有効電力を計測する代わりに、図８に示すように、母線Ｂ（計測点は、正方形で囲まれた黒丸）において計測された電圧Ｖｂを用いることが考えられる。
【００６４】
また、上記のように、中央演算装置１００においては、制御対象決定などのため、発電所に設置された端末からの個々の発電機出力が、伝送回線を介して、収集される。ここで、個々の発電機出力の合計値はＰＥとなる。このため、事故発生前の有効電力ＰＥ１を、以下の式４により推定することが可能となる。
【００６５】
（数４）
ＰＥ１＝ＰＥ−ＰＥ２      …式４
【００６６】
ところが、各発電機における端末と中央演算装置１００との間は、比較的長距離である。このため、上記のように推定されたＰＥ１は、同一電気所内の計測点からの情報に比べて、伝送遅延時間の影響を受ける。したがって、かかるＰＥ１を目的関数のパラメータとして用いると、系統安定化システムの動作時間を遅延させることになる。
【００６７】
一方、たとえば、図８に示したように、母線Ｂにおいて電圧Ｖｂを計測する場合、計測点は同一電気所内とすることができる。このため、各発電機出力を計測する場合に比べて、伝送遅延時間の影響を受けない。そこで、この電圧Ｖｂを用いて、事故中のＰＥ１を、以下の式５により推定することができる。
【００６８】
（数５）
事故中ＰＥ１＝（事故前ＰＥ−事故前ＰＥ２）×（事故中Ｖｂ／事故前Ｖｂ）２…式５
【００６９】
本実施形態においては、上記のように、情報取得部１１３ａが取得した事故中の電圧に基づいて、電力算出部１１３ｂが有効電力ＰＥ１を算出する。そして、この有効電力ＰＥ１に基づいて、上記の第１の実施形態と同様の処理を行うことにより、電力系統を適切に制御できる。
【００７０】
［３．効果］
以上のような本実施形態によれば、計測対象として、有効電力の代替となる電圧を用いるので、母線の電気量を計測すればよく、各回線のそれぞれの電気量を計測する必要がない。このため、測定点数を減じ、システムの規模を縮小することが可能となる。これは、負荷に接続される送電線が多数ある場合に、特に有効となる。
【００７１】
［Ｃ．第３の実施形態］
［１．構成］
本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様の構成である。ただし、本実施形態においては、図９に示すように、制御量決定部１１３が、計測点判定部１１３ｅ、計測点選択部１１３ｆ等を有している点に特徴がある。計測点判定部１１３ｅは、記憶部１２０に記憶された電気量情報に基づいて、目標量に対する影響の大きい計測点を判定する処理部である。計測点選択部１１３ｆは、計測点判定部１１３ｅの判定結果に従って、目的関数で使用するパラメータとして用いる電気量の計測点を選択する処理部である。
【００７２】
［２．作用］
以上のような本実施形態においては、計測点判定部１１３ｅが、たとえば、外部演算装置６００によるオフラインシミュレーションの結果などから、目標量に対する影響の大きい計測点を判定する。そして、計測点選択部１１３ｆが、情報取得部１１３ａが取得する電気量情報の計測点として、計測点判定部１１３ｅにより判定された計測点を選択する。
【００７３】
より具体的な例としては、計測点判定部１１３ｅが、事故前（通常時）において、負荷への有効電力と主系統への有効電力との大小を比較して、負荷への有効電力が大きい場合に、図１０に示すように、計測点を主系統への回線の２点とする。このような判定結果は、事故前に、あらかじめ設定情報として記憶部に記憶しておいてもよい。そして、情報取得部１１３ａが取得するパラメータとして、若しくは電力算出部１１３ｂが算出するパラメータとして、判定された計測点からのパラメータを選択する。その後の制御量の算出処理は、上記と同様である。
【００７４】
［３．効果］
以上のような本実施の形態によれば、計測対象として、目標量に対する影響の少ない計測点を削減することができる。このため、システムの規模をさらに縮小することが可能となる。また、目標量に対する影響の少ない計測点からの情報を演算の対象から除外するので、演算量を低減することができる。
【００７５】
［Ｄ．第４の実施形態］
［１．構成］
本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様の構成である。ただし、本実施形態においては、図１１に示すように、制御量決定部１１３が、タイミング判定部１１３ｇ、タイミング制御部１１３ｈ等を有している点に特徴がある。タイミング判定部１１３ｇは、情報取得部１１３ａによる情報の取得タイミングの基準となる基準タイミングを判定する処理部である。タイミング制御部１１３ｈは、タイミング判定部１１３ｇで判定された基準タイミングの前若しくは後の所定の時間内のタイミングで計測された電気量データを、情報取得部１１３ａが取得するように制御する処理部である。この所定の時間は、設定情報として、あらかじめ記憶部に記憶されている。
【００７６】
［２．作用］
以上のような本実施形態によるタイミング制御処理を説明する。すなわち、ディジタルリレーでは、電気量の計測を行うため、入力データに対してフィルタを適用したり、複数のサンプリングデータを用いたアルゴリズムで計測演算を行うことが一般的である。そして、アナログフィルタには群遅延時間があり、ディジタルフィルタや計測アルゴリズムには窓長がある。このため、原理的に、電気量の計測結果には、実現象に対して一定時間の遅れが発生する。
【００７７】
したがって、事故継続中の電気量を精度良く計測するためには、事故発生前に取得されたデータの影響を排除できるようになるまで、計測タイミングを遅延させることが望ましい。ただし、計測タイミングを遅延させすぎると、系統安定化システムＳ１の動作時間に対する影響が大きくなることから、適切に計測タイミングを決定する必要がある。
【００７８】
たとえば、図１２に示すように、事故発生すぐの電気量は、事故発生後時間が経過した後の電気量よりも変動が大きい。このため、好ましい計測タイミングとしては、以下のものが例示できる。
(1) 安定化システムの動作を遅らせないために、事故相の判定等の、事故中の電気量を使用しない演算が終了して、事故中の電気量を使用するタイミング以前（図１４参照）
(2) 事故除去が早く行われた場合も、事故除去前となる時間
(3) できるだけ事故発生から時間が経過したもの
【００７９】
一方、系統安定化システムＳ１では、起動条件として、検出端末装置２００から取得される情報（起動信号）を用いている。たとえば、系統事故は保護リレーによって除去される。このため、一般的には、系統安定化システムＳ１は、次のような情報を起動信号として取得している。
(a) 保護リレーによる系統事故の検出信号
(b) 保護リレーによる遮断器に対する開路指令の出力
【００８０】
また、保護リレー以外の起動信号としては、次のような情報がある。
(c) 遮断器を制御する制御装置からの開路指令の出力
(d) 遮断器状態を表すパレット条件の反転
【００８１】
本実施形態においては、タイミング判定部１１３ｇが、起動信号を取得した時点を基準タイミングとして判定する。そして、タイミング制御部１１３ｈが、図１３に示すように、基準タイミングの前後の所定の時間内で計測された事故中の電気量情報を取得するように、情報取得部１１３ａを制御する。このように取得された電気量情報に基づいて、上記のように、制御量の算出が行われる。
【００８２】
たとえば、計測タイミングが、起動信号を取得したタイミングの１ｍｓ前の電気量情報とする、若しくは起動信号を取得したタイミングの５ｍｓ後の電気量情報とする等が考えられる。また、たとえば、図１４は、所定の時間を、安定化システムの動作を遅らせない範囲で、できるだけ遅いタイミングとした一例である。計測タイミング以前に大部分の演算を終了していれば、計測値を得た後、残りの少しの演算をした後、すぐに安定化動作とすることができる。なお、上記の起動信号の例、所定の時間の例は、実施形態をこれらに限定するものではない。
【００８３】
［３．効果］
以上のような本実施形態では、起動信号を取得したタイミングを、目的関数でパラメータとして用いる電気量情報を計測するタイミングの基準としている。このため、システムとしての動作を遅延させることなく、精度のよい目標量を算出することが可能となる。
【００８４】
［Ｅ．第５の実施形態］
［１．構成］
本実施形態は、基本的には、上記の第２の実施形態と同様の構成である。ただし、本実施形態においては、図１５に示すように、制御量決定部１１３が、負荷特性判定部１１３ｉ、補正制御部１１３ｊ等を有している点に特徴がある。負荷特性判定部１１３ｉは、記憶部１２０に記憶された電気量情報に基づいて、負荷特性を判定する処理部である。
【００８５】
負荷には、たとえば、インバータなど、電圧低下時においても、一定の電力を消費するものが含まれている。このため、電圧が低下しても、電力Ｐ、電圧Ｖ、インピーダンスＸの関係が、Ｐ＝Ｖ２／Ｘの通りにならない場合がある。つまり、電圧低下時に負荷で消費される電力が、たとえば、上記のＰＥ１＝（|Ｖｂ||Ｖｂ|／Ｘ１）であらわされる挙動を示さない場合がある。これを負荷特性と称する。
【００８６】
負荷特性判定部１１３ｉは、系統の特性として、あらかじめ判明しているＶとＰの関係から、Ｐを求める演算式を生成し、設定情報として、記憶部１２０に記憶しておく。補正制御部１１３ｊは、上記のように、負荷特性判定部１１３ｉにより生成された演算式に基づいて、電力算出部１１３ｂによる有効電力の算出を補正する処理部である。
【００８７】
［２．作用効果］
以上のような本実施形態による有効電力の算出の補正処理は、以下の通りである。すなわち、上記の実施形態で説明したように、電力算出部１１３ｂが、電圧計測値とＸ１からＰＥ１を推定する際、補正制御部１１３ｊが、あらかじめ設定された演算式による補正を行う。
【００８８】
これは、たとえば、次のような例が考えられる。
（数６）
Ｐ＝Ｖ２／Ｘ（Ｖ）  …式６
これは、Ｖが低下した場合のＸを想定して、Ｖの変化に応じて、Ｘを切り替える機能を設けたものである。
【００８９】
（数７）
Ｐ＝Ｋ（Ｖ）Ｖ２／Ｘ（Ｖ）  …式７
これは、係数ＫをＶに応じて切り替える機能を設けたものである。
【００９０】
これにより、より正確にＰＥを得ることが可能となる。このように、電圧低下にともなって、目的関数・補正係数を切り替えることで、負荷特性を考慮し、精度の高い目標量を算出することができる。なお、補正処理の演算は、上記ものには限定されない。
【００９１】
［Ｆ．他の実施形態］
（１）上記の各処理部、記憶部等は、共通のコンピュータにおいて実現してもよいし、通信ネットワークで接続された複数のコンピュータによって実現してもよい。たとえば、記憶部を、独立したサーバにより構成してもよい。
【００９２】
（２）各部を回路として実現する場合、たとえば、各機能を実現するＡＳＩＣやＣＰＵ等のＩＣチップその他の周辺回路によって構成したり、複数の機能を集約したシステムＬＳＩによって構成する等、種々考えられるものであり、特定のものには限定されない。
【００９３】
（３）記憶部は、典型的には、内蔵された若しくは外部接続された各種メモリ、ハードディスク、光ディスク等により構成できるが、現在又は将来において利用可能なあらゆる記憶媒体を利用可能である。演算に用いるレジスタ等も、記憶部として捉えることができる。すでに情報が記憶された記憶媒体を、読み取り装置に装着することにより、演算に利用可能となる態様でもよい。記憶の態様も、長時間記憶が保持される態様のみならず、処理のために一時的に記憶され、短時間で消去若しくは更新される態様も含まれる。
【００９４】
（４）通信ネットワークは、情報のやりとりが可能な伝送路（伝送回線）を広く含む。伝送路としては、有線若しくは無線のあらゆる伝送媒体を適用可能であり、どのようなＬＡＮやＷＡＮを経由するか若しくは経由しないかは問わない。通信プロトコルについても、現在又は将来において利用可能なあらゆるものを適用可能である。
【００９５】
各種の端末と演算装置のように、通信ネットワークのノードを構成する要素間での同期の方法も自由である。たとえば、一般的なサンプリング同期制御は、ノード（主局、従局）間の伝送路の上りと下りの伝送遅延時間がほぼ等しいことを前提として、互いに送信したタイミングフラグの受信タイミングのズレから、同一タイミングとなるように補正制御している。また、ＮＴＰやＧＰＳ等により同期制御を行うこともできる。
【００９６】
（５）実施形態に用いられる情報の具体的な内容、値は自由であり、特定の内容、数値には限定されない。実施形態において、値に対する大小判断、一致不一致の判断等において、以上、以下として値を含めるように判断するか、より大きい、より小さいとして値を含めないように判断するかも自由である。
【００９７】
（６）本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９８】
Ｓ，Ｓ１…系統安定化システム
１０，１００…中央演算装置
１１，１１０…演算部
１１ａ，１１１…観測部
１１ｂ，１１２…照合部
１２，１２０…記憶部
２０，３００…制御端末装置
３０，６００…外部演算装置
１１３…制御量決定部
１１３ａ…情報取得部
１１３ｂ…電力算出部
１１３ｃ…目標量算出部
１１３ｄ…制御量算出部
１１３ｅ…計測点判定部
１１３ｆ…計測点選択部
１１３ｇ…タイミング判定部
１１３ｈ…タイミング制御部
１１３ｉ…負荷特性判定部
１１３ｊ…補正制御部
２００…検出端末装置
４００…入力部
５００…出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2012186961.tif 000014
【図１３】
2012186961.tif 000015
【図１４】
2012186961.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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