(57)【要約】  発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて電力ネットワーク１０を制御する。電力ネットワーク１０の各々のコントローラは、電力ネットワーク内の異なるそれぞれの場所において電力ネットワークへと接続された制御可能装置３０を制御する。本方法は、電力ネットワークまたは電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象の発生を判断する。本方法では、複数のコントローラ２４の各々において複数の実質的に同期した量を受信し、複数の量の各々は、電力ネットワーク内の複数の異なる位置のそれぞれにおける周波数および角度の少なくとも一方に対応する。本方法では、受信された複数の量に基づいてコントローラ２４の各々から制御出力を生成し、各々の制御出力は、それぞれの制御可能装置３０を制御するためのものであり、各々のコントローラは、あらゆる他のコントローラの動作から独立して、進行する前記複数の量の受信に基づく継続的なやり方で、制御出力を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコントローラ（２４）を備える電力ネットワーク（１０）であって、各々のコントローラ（２４）が該電力ネットワーク（１０）内の異なるそれぞれの場所において該電力ネットワーク（１０）へと接続された制御可能装置（３０）について制御をもたらすように構成されている電力ネットワーク（１０）を、発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて制御する方法であって、
前記電力ネットワーク（１０）または前記電力ネットワーク（１０）の一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象の発生を判断するステップと、
各々が前記電力ネットワーク（１０）内の複数の異なる場所のうちの該当の１つにおける周波数および角度の少なくとも一方に対応する複数の実質的に同期した量を、前記複数のコントローラ（２４）の各々において受信するステップと、
各々がそれぞれの制御可能装置（３０）を制御するためのものである制御出力を、前記受信した複数の量に基づいて前記コントローラ（２４）の各々から生成するステップとを含んでおり、各々のコントローラ（２４）は、あらゆる他のコントローラ（２４）の動作から独立して、進行する前記複数の量の受信に基づく継続的なやり方で、前記制御出力を生成するように動作することができる、方法。
【請求項２】
各々のコントローラ（２４）は、前記他の複数のコントローラ（２４）のいずれかから受信される信号に依存することなく、前記制御出力を生成するように動作することができる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記突発事象の発生を判断するステップの前に、中央コントローラ（３４）が、該中央コントローラ（３４）から前記複数のコントローラ（２４）の各々において受信されるデータによって、前記複数のコントローラ（２４）の協調をもたらし、前記複数のコントローラ（２４）の監督制御を行うステップをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記突発事象の発生を判断するステップおよび前記受信した複数の量に基づいて制御出力を生成するステップは、コントローラ（２４）によって、あらゆる他のコントローラ（２４）または前記中央コントローラ（３４）との通信を必要とせずに実行される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記突発事象の発生を判断するステップは、前記電力ネットワーク（１０）内の複数の異なる場所の各々における周波数に対応する少なくとも１つの量を分析するステップを含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記複数の量は、前記電力ネットワーク（１０）内の前記異なる場所から受信される電圧フェーザおよび電流フェーザのうちの少なくとも１つに対応する量を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
コントローラ（２４）は、量が所定の値よりも大きい変化率を有する場合に、突発事象が発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちであると判断するように動作することができる、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記コントローラ（２４）は、ウインドウが幅の変化するウインドウであることによって量の以前の値が考慮に入れられる移動ウインドウの手法を適用するように動作することができる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記突発事象の発生を判断するステップおよび前記制御出力をコントローラ（２４）から生成するステップの少なくとも一方を、前記コントローラ（２４）に対してローカルに測定される少なくとも１つのさらなる量に基づいて実行することができる、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
コントローラ（２４）において受信された前記複数の量を分析するステップと、前記受信された複数の量のうちの少なくとも１つに関する測定信号の利用可能性に基づいて、突発事象の発生の判断および制御信号の生成の少なくとも一方に関する前記コントローラ（２４）の動作が前記コントローラ（２４）に対してローカルに測定される少なくとも１つの量に基づくべきであると判断するステップとをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
コントローラ（２４）が、前記電力ネットワーク（１０）に含まれる装置における故障を監視するように動作することができ、前記コントローラ（２４）は、故障の検出にもとづいて突発事象が存在すると判断することがないように構成されている、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
故障の検出後に、前記コントローラ（２４）は所定の時間期間の後に突発事象の監視を再開するように動作することができる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
コントローラ（２４）が、前記受信した複数の量に加え、前記コントローラ（２４）と同じ場所における周波数に対応する少なくとも１つのローカル量に基づいて、前記制御出力を生成するように動作することができる、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
コントローラ（２４）は、前記コントローラ（２４）にとってローカルなリソースの最大利用可能電力および前記コントローラ（２４）を含むエリアからの最大利用可能電力の割合に基づいて、前記制御出力を生成するように構成されている、請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記電力ネットワーク（１０）は、前記コントローラ（２４）を含むエリアからの最大利用可能電力に関するデータを前記コントローラ（２４）から受信し、該データに基づくデータを前記コントローラ（２４）の伝えるように構成された中央コントローラ（３４）を備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
コントローラ（２４）は、前記制御出力の生成において、前記電力ネットワーク（１０）に含まれる複数のエリアの各々の応答能力を考慮するように構成されている、請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記コントローラ（２４）は、前記電力ネットワーク（１０）の動作特性を考慮するように構成されている、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記コントローラ（２４）は、前記突発事象の検出後のエリア角度およびエリア角度に対応する量のうちの一方の変化と系統角度および系統角度に対応する量のうちの一方の変化との間の差に基づいて、前記制御出力を生成するように構成されている、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記コントローラ（２４）は、系統周波数および系統周波数の変化率のうちの少なくとも一方に基づいて、前記制御出力を生成するように構成されている、請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記制御出力は、系統の慣性にさらに基づいて生成される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記事象の発生を判断するステップは、前記受信した複数の量に基づいて量の変化、量の広がり、および潮流挙動の変化のうちの少なくとも１つを決定するステップを含む、請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記制御出力は、制御可能なリソースの即座のトリガリング、制御可能なリソースの連続的な応答、および制御可能なリソースの遅延させられた応答のうちの少なくとも１つをもたらすことができる、請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
コントローラ（２４）は、前記複数の量ではなく、少なくとも１つのローカル信号に基づいて制御出力を生成するように動作することができる、請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記コントローラ（２４）は、少なくとも１つのローカル信号に基づく前記複数の量によらない制御が、前記複数の量に基づく制御の後で行われるように構成されている、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記制御出力は、ローカル周波数の変化率に依存する、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記制御出力は、前記制御可能装置（３０）の最大利用可能電力に依存する、請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
前記制御出力は、複数のレベルのうち、ローカル周波数の変化率と複数の異なるしきい値の各々との比較に基づいて選択されるひとつのレベルを有する、請求項２３乃至２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
現在の単独運転状態の検出および差し迫る単独運転状態の検出のうちの少なくとも一方と、前記電力ネットワーク（１０）のうちの接続されている部分の特定とをさらに含む、請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記コントローラ（２４）の自身の測定および前記電力ネットワーク（１０）のうちの前記コントローラ（２４）が属する部分のうちの少なくとも一方に同期していない信号を除外することをさらに含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記制御出力は、現在の単独運転状態および差し迫る単独運転状態の検出の一方の検出後の前記電力ネットワーク（１０）のうちの前記接続されている部分に含まれる制御可能装置（３０）を考慮して生成される、請求項２８または２９に記載の方法。
【請求項３１】
発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて電力ネットワーク（１０）を制御するための装置であって、
前記電力ネットワーク（１０）または前記電力ネットワーク（１０）の一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象の発生を判断するように構成された装置と、
複数のコントローラ（２４）とを備えており、各々のコントローラ（２４）は、前記複数のコントローラ（２４）の各々において受信される複数の実質的に同期した量に基づいて、前記電力ネットワーク（１０）内の異なるそれぞれの場所において前記電力ネットワーク（１０）へと接続された制御可能装置（３０）の制御をもたらすように構成され、前記複数の量の各々は、前記電力ネットワーク（１０）内の複数の異なる場所のうちの該当の１つにおける周波数および角度の少なくとも一方に対応し、前記制御可能装置（３０）の制御は、前記受信される複数の量に基づいて各々のコントローラ（２４）によって生成される制御出力により、各々の制御出力は、それぞれの制御可能装置（３０）の制御のためのものであり、各々のコントローラ（２４）は、あらゆる他のコントローラ（２４）の動作から独立して、進行する前記複数の量の受信に基づく継続的なやり方で、前記制御出力を生成するように動作することができる、装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の装置を少なくとも１つ備える電力ネットワーク（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電線、発電機、または負荷の喪失など、電力ネットワークまたは電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて、電力ネットワークを制御する方法に関する。また、本発明は、電力ネットワークまたは電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて電力ネットワークを制御するための装置に関する。さらに、本発明は、電力ネットワークまたは電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づく制御に向けて構成された電力ネットワークに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力ネットワークは、安定性の問題の結果として、連鎖的な供給停止および停電を引き起こす可能性がある。大規模な広い地理的範囲に広がった電力ネットワークほど、特定の状況において、安定性の問題を引き起こしやすいが、より控え目な規模の電力ネットワークでも問題が生じ得ることは、理解されるべきである。さらに、再生可能エネルギによる発電の使用がますます増加することで、電力ネットワークにおける慣性が減少し、結果として供給停止および停電が生じやすくなる。
【０００３】
分散制御の手法を使用して安定性の問題の影響を緩和することは、古くから知られている。そのような分散制御の手法は、ローカル測定に基づくガバナ−周波数応答および低すぎる周波数の負荷の遮断などのローカル制御を含む。しかながら、このような分散制御の手法は、電力ネットワークの動揺に対する反応が遅くなりすぎ、あるいは反応が不釣り合いである。ローカル分散制御には、ローカルな影響とより広い電力ネットワークに影響を及ぼす事象との間を区別するしきい値を設定することによる固有の遅延が伴う。さらに、このような分散制御の手法は、より最近に開発されたパワーエレクトロニクスなどの高速動作の制御装置において有利に機能することができないことが多い。
【０００４】
また、安定性の問題の影響を緩和するために、系統完全性保護体系（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅｓ）（ＳＩＰＳ）を使用することも知られている。ＳＩＰＳは、同期の損失ならびに連鎖的な供給停止および停電などの問題につながりかねないネットワークの不具合に基づき、制御された発電および負荷の遮断の少なくとも一方を開始するように機能する一連の保護体系を備える。ＳＩＰＳは、特定の動作シナリオに関して設定された事象の複雑な論理的組み合わせを考慮するまでのネットワーク回路と発電機との間の比較的単純なインタートリップ（ｉｎｔｅｒ−ｔｒｉｐｐｉｎｇ）の形態をとることができる。ＳＩＰＳの働きは、雑多であると評価される。ＳＩＰＳは、予めプログラムされた偶発事件に基づいて制御を行うことを含むが、実際の電力ネットワークの動揺は、複雑な一連の事象および不確実な動的応答を伴う。したがって、ＳＩＰＳは、特定の状況下では動揺に正しく反応できない傾向にあり、より大きな問題を発生させる可能性がある。ＳＩＰＳは、動揺に対して過剰に応答するように構成され、したがってより大きなコストを被る。さらに、過剰な応答の結果として、電力ネットワークが、ＳＩＰＳ応答を生じさせた初期事象からの動揺に加えて、ＳＩＰＳ応答からの動揺にも直面する可能性がある。さらなる欠点は、ＳＩＰＳの集中型の性質である。集中型のシステムは、一点故障（ｓｉｎｇｌｅ  ｐｏｉｎｔ  ｆａｉｌｕｒｅ）を生じがちである。複数のＳＩＰＳを展開することで、一点故障の問題に対処することができる。しかしながら、動揺の際の複数のＳＩＰＳ間の不測の相互作用が知られている。
【０００５】
本発明の発明者は、電力ネットワークを制御する公知の手法の上述の欠点を認識するに至り、本発明は、この認識に照らして考え出されている。したがって、本発明の目的は、送電線、発電機、または負荷の喪失など、電力ネットワークまたは電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて、電力ネットワークを制御する改善された方法を提供することにある。
【０００６】
本発明のさらなる目的は、電力ネットワークまたは電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて電力ネットワークを制御するための改善された装置を提供することにある。
【０００７】
本発明のまたさらなる目的は、電力ネットワークまたは電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づく制御に向けて構成された改善された電力ネットワークを提供することにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１３２０８１号パンフレット
【発明の概要】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、複数のコントローラを備える電力ネットワークであって、各々のコントローラが該電力ネットワーク内の異なるそれぞれの場所において該電力ネットワークへと接続された制御可能装置について制御をもたらすように構成されている電力ネットワークを、発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて制御する方法であって、
前記電力ネットワークまたは前記電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象の発生を判断するステップと、
各々が前記電力ネットワーク内の複数の異なる場所のうちの該当の１つにおける周波数および角度の少なくとも一方に対応する複数の実質的に同期した量を、前記複数のコントローラの各々において受信するステップと、
各々がそれぞれの制御可能装置を制御するためのものである制御出力を、前記受信した複数の量に基づいて前記コントローラの各々から生成するステップとを含んでおり、各々のコントローラは、あらゆる他のコントローラの動作から独立して、進行する前記複数の量の受信に基づく継続的なやり方で、前記制御出力を生成するように動作することができる、方法が提供される。
【００１０】
本発明の方法によれば、電力ネットワークが、発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて制御される。発電または負荷の喪失または過剰は、上述した種類の問題、すなわち供給停止および停電につながる可能性があるため、本発明によって負荷および発電を再び釣り合わせることが、そのような問題を予防し、より具体的には発電または負荷の喪失を、そのような喪失が実質的に防止されない場合でも、少なくとも抑えることが望ましい。突発事象には、発電機の喪失、負荷の損失、および送電線の喪失のうちの少なくとも１つが含まれ得る。このような突発事象は、発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちである。本発明によれば、突発事象は、典型的には供給の継続性の喪失を伴い、そのような継続性の喪失を伴わず、むしろ負荷／発電機の平衡、能動電力制御、例えば周波数の振動などの振動の安定化、などの定常状態制御を伴うより低速な事象と対比され得る。
【００１１】
本方法によれば、電力ネットワークは、複数のコントローラを備え、各々のコントローラは、電力ネットワーク内の異なるそれぞれの場所において電力ネットワークへと接続された制御可能装置の制御をもたらすように構成される。電力ネットワーク内の異なる場所は、電力ネットワークの異なるそれぞれのエリアにあってよい。本発明の文脈におけるエリアは、分離が起こりそうにないほどに充分に強く結合した発電および負荷の少なくとも１つを含むことができる。エリアは、送電の境界によって互いに分離されてもよい。
【００１２】
本方法は、上述した形態であってよく、電力ネットワークまたは電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちである突発事象の発生を判断することを含む。特定の状況において、突発事象は、或るエリアが、そのエリアを他のエリアへと接続する送電経路にとって対処できないほどに大きい電力の不釣り合いを有する場合の、そのエリアへとつながる送電線の喪失を伴い得る。その結果、周波数および角度の少なくとも一方に対応し、より具体的には電力ネットワーク内の複数の異なる場所のそれぞれにおける電圧位相角度に対応する複数の実質的に同期した量が、複数のコントローラの各々において受信される。周波数に対応する量は、以下でさらに詳しく説明されるように、周波数の変化率であってよい。角度に対応する量は、以下でさらに詳しく説明されるように、突発事象の前からの角度の変化であってよい。より具体的には、複数の量は、電力ネットワーク内の複数の異なる場所の各々における周波数および角度に対応することができる。周波数に対応する量などの受信される量は、さらなる対応する量の集計に基づくことができる。そのような量を、特定のエリア内の量を集計するように動作することができる集計装置から受信することができる。したがって、集計された量を受信するコントローラは、自身が含まれる特定のエリアにおける状況に、電力ネットワーク全体の状況を考慮して適切に応答することが可能であり得る。複数の実質的に同期した量のうちの少なくとも１つは、電圧フェーザ、電流フェーザ、有効電力、および無効電力のうちの少なくとも１つへの周波数および角度の少なくとも１つにさらに対応することができる。これに代え、あるいはこれに加えて、複数の実質的に同期した量のうちの少なくとも１つは、電圧振幅、電流位相角度、および電流の大きさのうちの少なくとも１つをさらに含むことができる。少なくとも１つの量を、フェーザ計測ユニット（Ｐｈａｓｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）（ＰＭＵ）によってもたらすことができる。量の由来元である電力ネットワーク内の異なる場所は、電力ネットワークの異なるそれぞれのエリアにあってよい。より具体的には、量の由来元である少なくとも１つの場所は、電力ネットワークにおけるコントローラの場所と同じであってよい。したがって、測定および制御を、実質的に同じ場所で行うことができる。
【００１３】
本方法は、受信した複数の量に基づいてコントローラの各々から制御出力を生成することをさらに含み、各々の制御出力は、それぞれの制御可能装置の制御用である。さらに、各々のコントローラは、あらゆる他のコントローラの動作から独立して、進行する複数の量の受信に基づく継続的なやり方で、制御出力を生成するように動作することができる。最初に各々のコントローラにおいて受信される複数の実質的に同期した量に加えて、各々のコントローラは、あらゆる他のコントローラの動作から独立して動作することができる。より具体的には、各々のコントローラは、複数のコントローラのうちの別のひとつのコントローラから受信される信号に依存することなく、制御出力を生成するように動作することができる。したがって、各々のコントローラは、他のコントローラとの直接の相互作用を伴わずに動作することができる。それにもかかわらず、コントローラは、中央コントローラから受信される信号に基づいて動作することができる。本明細書の他の箇所に記載されているように、中央コントローラは、協調を提供し、監督制御を行うように動作することができる。より具体的には、本方法は、各々のコントローラにおいて中央コントローラから設定データなどのデータを受信することを含むことができる。この工程は、突発事象の発生を判断する工程の前に実行されてよい。これに代え、あるいはこれに加えて、この工程を、少なくとも１回、より具体的には突発事象の発生を判断するステップの前に、実行することができる。それにもかかわらず、制御出力は、中央コントローラからのそのようなデータの受信に関係なく、上記で定めたように他のコントローラの動作から独立してコントローラによって生成されることを、理解すべきである。より具体的には、突発事象の発生を判断するステップおよび受信した複数の量に基づいて制御出力を生成するステップは、あらゆる他のコントローラまたは中央コントローラとの通信を必要とせずに実行される。
【００１４】
コントローラ間に直接的な相互作用がないにもかかわらず、１つ以上のコントローラの動作によって影響を受けている可能性がある電力ネットワークの状態に対する共通の応答または必然的な応答などによるコントローラ間の間接的な相互作用が存在する可能性がある。さらなる例として、間接的な相互作用は、コントローラによって受信された中央コントローラからの信号によるものであってもよい。各々のコントローラの独立動作に加えて、各々のコントローラは、進行する複数の量の受信に基づく継続的なやり方で制御出力を生成するように動作することができる。したがって、本方法は、進行する測定に基づいてさらなる複数の量をもたらすことを含み、さらに複数の量は、各々のコントローラにおいて受信される。したがって、本発明によれば、各々にコントローラが含まれる複数のフィードバックループが存在し得る。したがって、各々のコントローラは、独立した制御が可能であってよく、したがって従来技術の手法には欠けている突発事象に対する適応的かつ比例した迅速な応答を提供することができる。したがって、本方法は、ネットワーク全体の応答および制御を提供する一方で、個々のコントローラの自律的なやり方での応答を可能にする。さらに、本発明による方法の分散的性質は、一点故障への適応の少なくとも合理的な処置を提供する。加えて、本方法は、本方法に関する装置間のデータの流れを減らすことができ、したがって応答時間を短縮することができる。
【００１５】
電力ネットワークにおける発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象の発生を判断するステップは、電力ネットワーク内の異なる場所の各々における周波数および角度の少なくとも１つに対応する複数の量を分析するステップを含むことができる。突発事象の発生を判断するステップを、以下で説明されるように、少なくとも１つのローカル量に優先して複数の量（すなわち、広域量）に基づいて実行することができる。このやり方にて異なる場所からの複数の量に依拠することにより、広域の突発事象を適切に検出することができる。さらに、突発事象の発生の判断に複数の量を用いることにより、迅速な判断がもたらされる。この手法、すなわち少なくとも１つのローカル量に優先して複数の量を使用することは、再生可能エネルギによる発電が電力ネットワークに含まれる場合に生じ得るような低い慣性の場合に、とくに有利であり得る。しかしながら、複数の量が存在しない場合には、少なくとも１つのローカル量に基づいて判断を行うことができる。複数のコントローラの各々は、突発事象の発生を判断するために単独で動作することが可能であってよい。
【００１６】
コントローラは、突発事象が例えば周波数に関して所定の値よりも大きい変化率を有するか否かを判断するように動作することができる。例えば、英国について、変化率が考慮される場合、所定の値は、毎秒０．２Ｈｚであってよい。より具体的には、コントローラは、以前の事象値が考慮に入れられる移動ウインドウ手法を適用するように動作することができる。ウインドウは、変化する幅であってよく、より具体的には、増加する幅であってよい。例えば、ウインドウは、初期幅を有することができ、次いでしきい値幅に達するまで幅が増加してよく、その後に実質的に一定の幅であってよい。
【００１７】
複数の量に基づく動作は、現実的でないかもしれず、場合によっては不可能でさえあり得る。例えば、通信が失われて、例えば１つ以上の測定場所に関する複数の量が、コントローラにおいて受信できなくなる可能性がある。さらなる例として、複数の量を少なくとも１つのコントローラへと通信するために必要な帯域幅に値する充分な利益が存在しないかもしれない。したがって、動作は、複数の量の代わりに、周波数などの少なくとも１つのローカル量に基づくことができる。動作は、突発事象の発生を判断するステップおよびコントローラから制御出力を生成するステップの少なくとも一方に関することができる。したがって、本方法は、複数の量のうちの少なくとも１つがコントローラに存在するか否かを判断することを含むことができる。これに代え、あるいはこれに加えて、本方法は、複数の量のうちの少なくとも１つが、測定場所からの測定信号の利用可能性の欠如を反映するか否かを、判断することを含むことができる。例えば、複数の量のうちの１つは、測定場所における測定の欠如または測定場所からの測定の通信の欠如を反映するヌル値を有することができる。これに代え、あるいはこれに加えて、本方法は、コントローラにおいて受信された複数の量を分析するステップをさらに含むことができる。より具体的には、本方法は、動作が分析に基づく少なくとも１つのローカル量に基づくと決定することを、含むことができる。さらに、本方法は、突発事象の発生の判断が少なくとも１つのローカル信号に基づくように、コントローラの設定を変更することを含むことができる。これに代え、あるいはこれに加えて、本方法は、制御信号が少なくとも１つのローカル信号に基づいて生成されるようにコントローラの設定を変更することを含むことができる。本方法は、複数のコントローラのうちの１つのコントローラ、いくつかのコントローラ、またはおそらくは全てのコントローラについて、少なくとも１つのローカル量に基づくこのような動作を含むことができる。ローカル量をフィルタ処理し、ノイズ、動揺、および振動を減衰させることができる。そのようなフィルタ処理は、遅延を導入する可能性があり、したがって少なくとも１つのローカル量に基づく動作は、複数の量に基づく動作よりも遅くなる可能性がある。
【００１８】
コントローラは、本発明に従って動作する装置の故障を監視するように動作することができる。典型的には、故障は、大きな電圧降下および周波数の上昇によって反映され得る。コントローラを、このような故障を検出するように構成することができる。より具体的には、コントローラを、故障の検出に基づき、突発事象が存在するか否かの判断を行わないように構成することができる。故障の検出に続いて、コントローラは、一定期間、より具体的には設定された期間の後で、突発事象が存在するか否かの判断を再開するように動作することができる。このような期間は、故障の測定値が本発明に従って動作する装置を通って適切に伝播し、加速している装置が減速するために充分でなければならない。期間を、例えば２０ｍｓ〜４０ｍｓの間に設定することができる。これに代え、あるいはこれに加えて、期間は変化してもよい。期間は、明らかにされた故障の特性に依存してもよい。
【００１９】
コントローラは、受信した複数の量に加え、コントローラと同じ場所における周波数に対応する少なくとも１つのローカル量に基づいて、制御出力を生成するように動作することができる。少なくとも１つのローカル量は、コントローラと同じ場所における電圧フェーザおよび電流フェーザの少なくとも１つにさらに対応することができる。コントローラは、受信した複数の量および少なくとも１つのローカル量に基づいて制御出力をもたらすように構成されてよい。
【００２０】
コントローラは、コントローラにとってローカルな発電などのリソースの最大利用可能電力およびコントローラを含むエリアからの最大利用可能電力の割合に基づいて、制御出力を生成するように構成されてよい。したがって、本発明による装置は、そのような目的でデータをコントローラへと伝達するように構成された中央コントローラを備えることができる。中央コントローラは、コントローラからデータを受信するようにさらに構成されてよく、おそらくはデータをコントローラへと伝達する前に、受信したデータに対して演算を実行するようにさらに構成されてよい。コントローラは、電力ネットワークに含まれる複数のエリアの各々の応答能力を考慮に入れるように構成されてよい。このようなエリアデータは、演算のために中央コントローラで受信されてよい。これに代え、あるいはこれに加えて、コントローラは、電力ネットワークの動作の要件を考慮に入れるように構成されてよい。状況は、最大の発電ユニットのアイデンティティまたは推定される慣性などについて、時間とともに変化する可能性がある。したがって、コントローラは、応答能力および動作要件などを継続的に考慮に入れるように構成されてよい。これに代え、あるいはこれに加えて、コントローラは、事象前の状態からの周波数などのエリア角度またはエリア角度に対応する量の変化と、事象前の状態からの周波数などの系統角度または系統角度に対応する量の変化との間の差に基づいて、制御出力を生成するように構成されてよい。これに代え、あるいはこれに加えて、コントローラは、系統周波数および系統周波数の変化率のうちの少なくとも一方に基づいて、制御出力を生成するように構成されてよい。系統周波数は、周波数に対応する複数の量の集計に基づいて決定でき、複数の量の各々は、電力ネットワーク内の異なる場所で行われた測定に基づく。集計は、複数の段階であってよい。例えば、電力ネットワークは、複数のエリアアグリゲータを備えることができ、各々のエリアアグリゲータは、電力ネットワークのうちのエリアアグリゲータを含むエリアにおける測定に基づいて複数の量を集計するように動作することができる。その後に、複数のエリアアグリゲータからの集計量自体を集計し、系統周波数をもたらすことができる。より具体的には、制御出力は、系統周波数および系統周波数の変化率のうちの少なくとも１つ加えて、系統の慣性に基づいて生成されてよい。系統の慣性は、推定されてよい。これに代えて、あるいはこれに加えて、系統の慣性は、電力ネットワークに含まれる中央プロセッサに記憶され、そこからコントローラに伝達されてもよい。
【００２１】
コントローラは、受信した複数の量に基づいて電力ネットワークにおける事象の発生を判断するように動作することができる。コントローラは、受信した複数の量に基づいて、系統周波数などの量の変化、量の広がり、および潮流挙動（ｌｏａｄｆｌｏｗ  ｂｅｈａｖｉｏｕｒ）の変化のうちの少なくとも１つを決定するように動作することができる。コントローラが、量の変化および潮流挙動の変化のうちの少なくとも１つを決定するように動作することができる場合、その変化を、しきい値と比較することができる。事象の発生の判断は、比較に基づくことができる。本方法のさらなるステップに関するコントローラの動作は、イベントの発生の判断に基づく条件付きであり得る。
【００２２】
制御出力に基づく制御可能装置の制御は、制御可能装置の性質に基づくことができる。より具体的には、制御の３つの形態のうちの１つを選択することができる。制御の３つの形態は、遮断器の開路などの即時のトリガリング、可変速駆動などの連続的な応答、および発電機または負荷のランピングなどの遅延応答を含むことができる。
【００２３】
コントローラは、受信した複数の量に加え、事象量に基づいて制御出力を生成するように動作することが可能であってよい。事象量を、電力ネットワークに含まれる制御可能装置などの装置の特性および挙動に基づいてもたらすことができる。
【００２４】
コントローラは、複数の段階での制御動作をもたらすように動作することができる。必要とされる応答のレベルに基づき、複数の段階を含む制御動作を、単一段階に優先して達成することができる。より具体的には、第１の段階が、負荷遮断など、高速な応答の制御可能装置の制御を含むことができる。第２の後続の段階は、発電または負荷ランピングなど、より低速な応答の制御可能装置の制御を含むことができる。
【００２５】
制御出力は、受信した複数の量に基づいてコントローラによって生成されてよい。制御出力は、事象の発生、ローカル量、および事象量のうちの少なくとも１つにさらに基づいて生成されてよい。制御目標は、制御目標量を含むことができる。制御目標量は、継続的に受信されるさらなる複数の量によって決定されるとおり、電力ネットワークの充分な応答が達成されるまで、効果が増大するように変更されてよい。
【００２６】
上述のように、コントローラは、周波数などの少なくとも１つのローカル信号に基づいて制御出力を生成するように動作することができる。より具体的には、コントローラは、複数の量ではなく、少なくとも１つのローカル信号について動作することが可能であってよい。コントローラは、少なくとも１つのローカル信号に基づく複数の量によらない制御を、複数の量に基づく制御の後で行なうことができるように、構成されてよい。本明細書の他の箇所に記載されるように、このようなローカル信号制御は、複数の量に基づく制御よりも本質的に遅い可能性がある。したがって、ローカル信号制御は、複数の量に基づく応答の初期の高速段階に続く応答の維持段階に適切であり得る。
【００２７】
制御が少なくとも１つのローカル信号に基づく場合、制御出力は、ローカル周波数の変化率に依存してよい。これに代え、あるいはこれに加えて、制御出力は、制御可能装置が応答すべきローカル周波数の最悪の場合の変化率から導かれる定数に依存することができる。これに代え、あるいはこれに加えて、制御出力は、制御可能装置の最大利用可能電力に依存し得る。これに代え、あるいはこれに加えて、制御出力は、複数の異なるしきい値の各々と周波数との比較に基づいて選択される複数のレベルのうちの１つを有することができる。これに代え、あるいはこれに加えて、制御出力は、複数の異なるしきい値の各々とローカル周波数の変化率との比較に基づいて選択される複数のレベルのうちの１つを有することができる。例えば、周波数が第１のより低いしきい値を下回る場合に、第１のより低いレベルの制御出力が選択され、周波数が第２のより高いしきい値よりも低い場合に、第２のより高いレベルの制御出力が選択され得る。
【００２８】
突発事象は、電力ネットワークが完全な状態である場合または電力ネットワークが単独運転状態にある場合に発生し得る。さらに、突発事象は、電力ネットワークが完全な状態である場合に発生する可能性があるが、電力ネットワークを単独運転状態にする可能性がある。周波数の変化率と周波数応答から要求される電力との間の関係は、単独運転状態にあるとき、完全な状態とは異なる。したがって、電力ネットワークを制御する方法は、単独運転検出方法をさらに含むことができる。
【００２９】
単独運転検出方法は、現在の単独運転状態の検出および差し迫った単独運転状態の検出の少なくとも一方を含むことができる。現在の単独運転状態の検出は、電力ネットワークの異なる部分について測定された周波数値を比較し、例えば測定された周波数値のお互いの交差の頻度に基づいて単独運転の状態を判断することを含むことができる。これに代え、あるいはこれに加えて、現在の単独運転状態の検出は、例えば測定された周波数値のお互いの交差の頻度に基づいて、どの部分が同じ単独運転範囲内あるかを判断することを含むことができる。より具体的には、電力ネットワークの各部分から測定された周波数値の交差の頻度が大であることは、それらの部分が接続されていることを示しており、電力ネットワークの各部分から測定された周波数値の交差の頻度が小であることは、それらの部分が切り離されており、すなわち単独運転状態であることを示している。差し迫った単独運転状態の検出は、周波数差を用い、電力ネットワークの各部分の間で測定された現在の角度差を時間的に前方に投影することを含むことができる。加えて、投影された角度差を、角度差の所定のしきい値と比較することができる。投影された絶対角度差が所定のしきい値よりも大きい場合、それらの部分は分離に向かっている。
【００３０】
現在の単独運転状態および差し迫った単独運転状態の検出の一方の検出に続いて、電力ネットワークを制御する方法は、電力ネットワークのうちの接続されている部分、より具体的にはローカルコントローラに同期して接続されている部分を特定することをさらに含むことができる。本方法は、さらに、ローカルコントローラ自身の測定値および電力ネットワークのうちのローカルコントローラが属する部分のうちの少なくとも一方に同期していない信号を除外することも含むことができる。したがって、電力ネットワークの周波数の変化率を、電力ネットワークの接続された部分に関して決定することができる。
【００３１】
これに代え、あるいはこれに加えて、突然事象に対する電力応答の性質および電力ネットワークの周波数の変化率の少なくとも１つは、現在の単独運転状態および差し迫った単独運転状態の検出の一方の検出に基づいて変更され得る。より具体的には、完全な状態の電力ネットワークに関して使用される係数が、電力ネットワーク全体に対する接続された部分の慣性の割合によって低減され得る。
【００３２】
これに代え、あるいはこれに加えて、現在の単独運転状態および差し迫った単独運転状態の検出の１つが検出された場合、ローカルコントローラが、電力ネットワークのうちの切り離された部分のリソースが考慮されないように動作することができる。
【００３３】
受信された複数の量は、異なる場所で測定を行うように動作することができる装置の同期またはそのような装置からの信号によって実質的に同期され得る。例えば、ＰＭＵが測定を行うように動作することができる場合、ＰＭＵおよびＰＭＵからの信号の一方を実質的に同期させることにより、複数の量を実質的に同期させることができる。例えば、ＰＭＵを、ＧＰＳタイムスタンプなどのタイムスタンプによって同期させることができる。このようにして、継続的に受信される複数の量を、実質的に同期させることができる。
【００３４】
本発明の第２の態様によれば、発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象に基づいて電力ネットワークを制御するための装置であって、
電力ネットワークまたは電力ネットワークの一部における発電または負荷のさらなる喪失または過剰につながりがちな突発事象の発生を判断するように構成された装置と、
複数のコントローラとを備えており、各々のコントローラは、複数のコントローラの各々において受信される複数の実質的に同期した量に基づいて、電力ネットワーク内の異なるそれぞれの場所において電力ネットワークへと接続された制御可能装置の制御をもたらすように構成され、複数の量の各々は、電力ネットワーク内の複数の異なる場所のうちの該当の１つにおける周波数および角度の少なくとも一方に対応し、制御可能装置の制御は、受信される複数の量に基づいて各々のコントローラによって生成される制御出力により、各々の制御出力は、それぞれの制御可能装置の制御のためのものであり、各々のコントローラは、あらゆる他のコントローラの動作から独立して、進行する複数の量の受信に基づく継続的なやり方で、制御出力を生成するように動作することができる、装置が提供される。
【００３５】
本発明の第２の態様のさらなる実施形態は、本発明の第１の態様の１つ以上の特徴を含むことができる。
【００３６】
本発明の第３の態様によれば、本発明の第２の態様による少なくとも１つの装置を含む電力ネットワークが提供される。
【００３７】
本発明の第３の態様の実施形態は、本発明の第１または第２の態様の１つ以上の特徴を含むことができる。
【００３８】
本発明のさらなる態様によれば、複数のコントローラを備える電力ネットワークであって、各々のコントローラが該電力ネットワーク内の異なるそれぞれの場所において該電力ネットワークへと接続された制御可能装置について制御をもたらすように構成されている電力ネットワークを制御する方法であって、
前記複数のコントローラの各々において、前記電力ネットワーク内の或る場所において行われた電気的および機械的測定の一方に対応する少なくとも１つの量を受信するステップと、
前記受信した少なくとも１つの量に基づき、それぞれの制御可能装置を制御するための各々の制御出力を、前記コントローラの各々から生成するステップと
を含む方法が提供される。
【００３９】
本発明のさらなる態様の実施形態は、本発明の任意の先の態様の１つ以上の特徴を含むことができる。
【００４０】
本発明のさらなる態様によれば、電力ネットワークを制御するための装置であって、複数のコントローラを備えており、各々のコントローラは、電力ネットワーク内の異なるそれぞれの場所において電力ネットワークへと接続された制御可能装置について制御をもたらすように構成され、当該装置は、前記複数のコントローラの各々において、電力ネットワーク内の或る場所において行われた電気的および機械的測定の一方に対応する少なくとも１つの量を受信するように構成され、各々のコントローラは、前記受信した少なくとも１つの量に基づき、それぞれの制御可能装置を制御するための各々の制御出力を生成するように構成されている、装置が提供される。
【００４１】
本発明のまたさらなる態様の実施形態は、本発明の任意の先の態様の１つ以上の特徴を含むことができる。
【００４２】
本発明のさらなる特徴および利点は、あくまでも例示として与えられる以下の具体的な説明から、添付の図面を参照して明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による装置のブロック図表現である。
【図２】分散型制御装置のブロック図表現である。
【図３】冗長性を有する本発明による装置のブロック図表現である。
【図４】エリア測定の集計をより詳細に示している。
【図５】冗長性を目指して構成されたコントローラにローカルな装置のブロック図表現である。
【図６】発電機の喪失後の挙動を示している。
【図７Ａ】それぞれ事象後の角度挙動およびネットワークにおける角度差を示している。
【図７Ｂ】それぞれ事象後の角度挙動およびネットワークにおける角度差を示している。
【図８】２点間の角度差を示している。
【図９Ａ】それぞれ制御の効果およびネットワークにおける角度差を示している。
【図９Ｂ】それぞれ制御の効果およびネットワークにおける角度差を示している。
【図９Ｃ】それぞれ正の制御動作および負の制御動作を示している。
【図９Ｄ】それぞれ正の制御動作および負の制御動作を示している。
【図１０】角度差の増加の影響を示している。
【図１１Ａ−１１Ｄ】事象の検出および周波数の変化率の決定へのウインドウの適用を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明による装置のブロック図表現が、図１に示されている。図１は、３つの地域アグリゲータ１２を含む電力ネットワーク１０の３つのエリアを表しており、各々の地域アグリゲータは、図１に示す電力ネットワーク１０に含まれる３つのエリアのうちの該当の１つにおいて行われた測定を受信する。エリア内には、複数の変電所１４が存在する。複数の変電所１４の各々に、フェーザ計測ユニット（ＰＭＵ）１６が存在する。各々のＰＭＵ１６は、それぞれの変電所１４において周波数および電圧位相角度１８を測定するように動作することができる。ＰＭＵ１６は、ＧＰＳタイムスタンプによる測定の同期を提供する。エリア内のＰＭＵ１６によって行われた測定値は、地域アグリゲータ１２で受信され、複数の周波数および電圧位相角度の測定値が、地域アグリゲータ１２において集計される。装置は、第１および第２の分散制御装置２０，２２をさらに備える。第１および第２の分散制御装置２０，２２の各々は、コントローラ２４、ＰＭＵ２６、制御インタフェース２８、および制御可能な装置３０を備える。第１の分散制御装置２０において、制御可能な装置３０は、風力発電機である。第２の分散制御装置２２において、制御可能な装置３０は、需要側応答（Ｄｅｍａｎｄ  Ｓｉｄｅ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）（ＤＳＲ）装置である。装置は、地域アグリゲータ１２と第１および第２の分散制御装置２０，２２との間の通信を提供する仮想ローカルエリアネットワーク（ｖＬＡＮ）３２をさらに備える。ｖＬＡＮ３２は、ＩＥＥＥ  Ｃ３７．１１８のＰＭＵプロトコルに従って動作することができる。
【００４５】
第１および第２の分散制御装置２０，２２をさらに考えると、コントローラ２４が、ｖＬＡＮ３２によるデータおよびローカルＰＭＵ２６によって行われた測定値を受信する。したがって、第１および第２の分散制御装置２０，２２の各々は、実際の測定値の平均など、図１に示したエリアにおいて行われて地域アグリゲータ１２によって集計された後の集計された形態の測定値を受け取り、実際には後述されるとおりのまたさらなるエリアにおいて行われた測定値を集計された形態で受け取ることにより、各々の分散制御装置２０，２２は、広域の測定値に基づいて動作することができる。さらに、第１および第２の分散制御装置２０，２２の各々は、ローカルＰＭＵ２６からローカルの測定値を受信し、したがってローカルの測定値および広域の測定値に基づいて動作することができる。コントローラ２４は、制御インタフェース２８によって受信される制御信号を生成するように動作することができる。制御インタフェース２８は、受信した制御信号に基づいて制御可能な装置３０を制御するように動作することができ、制御可能な装置３０の状態および動作に関するデータをコントローラ２４に送信するようにも動作することができる。コントローラ２４と制御インタフェース２８との間および制御インタフェース２８と制御可能な装置３０との間のデータの通信は、ＩＥＣ  ６１８５０のＧＯＯＳＥプロトコルに従う。これに代え、あるいはこれに加えて、レガシー機器が存在する場合には、そのようなレガシー機器を制御するために追加のプロトコルを使用することができる。このような追加のプロトコルの作成は、このようなレガシー機器に精通した当業者の通常の設計能力の範囲内にある。
【００４６】
上述のように、図１は、電力ネットワークの３つのエリアを示している。図１には示されていないが、電力ネットワークは、図１に示したエリアと同じ形態および機能のまたさらなるエリアを含む。したがって、各々のさらなるエリアは、地域アグリゲータ１２を含む。装置は、図１に示したエリアおよびまたさらなるエリアと通信するように構成された中央コントローラ３４をさらに備える。より具体的には、中央コントローラ３４は、電力ネットワークの種々のエリアの地域アグリゲータ１２との通信を提供するように構成され、動作することができる。中央コントローラ３４は、以下でさらに説明されるように、複数のエリアに対する測定値の収集および分配を含む監視および協調動作を提供するように動作することができる。コントローラ２４が、突発事象の発生の検出または突発事象への応答に関して、中央コントローラ３４に依存しないことに留意されたい。
【００４７】
さらに通信について考えると、装置は、２つのレベルを含む階層通信アーキテクチャを有する。第１のレベルは、新たなリソースの接続のためのプラグ・アンド・プレイ構成によって柔軟性を目指して設計された広域ＰＭＵ１６からコントローラ２４への高速通信層によって構成される。高速通信層は、５０Ｈｚの系統において、２０ｍｓの更新時間を有する。第２のレベルは、高速通信層と比べてはるかに遅い更新レートでデータをコントローラ２４と中央コントローラ３４との間で双方向に送信するように動作することができるより低速な通信層によって構成される。階層通信アーキテクチャは、突発事象の検出および応答に必要な測定に優先権を与える。中央コントローラ３４は、コントローラ２４との間のより低速な更新データの処理に専用である。コントローラ２４への直接の地域アグリゲータ１２からの測定値の提供が、通信遅延を減少させることに、留意されたい。さらに、突発事象への応答に関する意思決定を各々のコントローラ２４において具現化し、そのような意思決定が他のコントローラから独立していることにより、応答時間が短くなる。
【００４８】
各々のコントローラ２４は、他のコントローラ２４の動作に関する直接の情報を受信することがない。それでも、各々のコントローラ２４は、より広い装置における自身の状態を認識しており、地域アグリゲータ１２からのデータを利用する。自身のデータを広域データと比較することによって、エリア内のコントローラの各々は、ローカルの制御可能な装置に関する比例応答、およびいつ応答が必要であるかを判断する。或るエリアから要求される応答の割合は、中央コントローラ３４から受信されるデータに依存する。このデータは、各々のコントローラ２４が自由に利用できる応答の量、およびコントローラが提供できる全エリアの応答の割合の計算に基づく。中央コントローラ３４は、すべてのコントローラ２４からのリソース可用性を照合し、そのエリアにおいて利用することができるリソースの量の合計値を生成する。次いで、各々のコントローラは、エリアから要求された応答をエリア内の利用可能な応答と比較して、応答への寄与を決定する。ローカル周波数制御は、随意による機能である。広域データの受信が失われたり、あるいはコストの理由などでそのような受信が実行不可能である場合、コントローラ２４は、それぞれのローカルＰＭＵ２６によって行われたローカル測定に基づいて動作することができる。ローカル制御が広域測定とは独立に動作するように意図されている場合、ローカル周波数測定のみが使用される。そのような状況では、フルＰＭＵの代わりに、商用オフザシェルフ（Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ  Ｏｆｆ−ｔｈｅ−Ｓｈｅｌｆ）（ＣＯＴＳ）の周波数測定リレーを使用することができる。さらに詳しく後述されるように、ローカル制御が広域応答を損なうことがなく、むしろ何らかの広域動作が行われた後に必要であれば応答をもたらすように保証するために、ローカル制御が広域制御よりも低速でなければならないことに、留意されたい。
【００４９】
分散制御装置のブロック図表現が、図２に示されている。図２の分散制御装置５０は、コントローラ５２および制御インタフェース５４を備える。制御インタフェース５４は、ローカルＰＭＵ５６およびローカルリソース５８を備えるものとして示されている。コントローラ５２は、その構成に応じて入力信号を受信する。コントローラ５２について、考えられる２つの構成、すなわちローカル制御モードおよび広域制御モードが存在する。両方の構成は、図２に示されるように、分散制御装置５０に設けられる。コントローラ５２は、広域の性質の少なくとも電圧フェーザおよび周波数情報あるいはローカルモードにあるときの少なくともローカル周波数測定値を含んでいるＩＥＥＥ  Ｃ３７．１１８のデータストリームを受信する。さらに、コントローラ５２は、制御プロトコルを通じて直接的またはローカルＰＭＵ５６を介して間接的に、リソース５８からデータを受信する。リソース５８からのデータが、コントローラ５２にとって受信可能なプロトコル（例えば、ＩＥＣ  ６０８７０−５−１０４またはＩＥＣ  ６１８５０（ＧＯＯＳＥ））に従う場合、データ通信は、それらの間の直接の適切なリンクによって実行される。リソース５８からのデータが例外的なプロトコルに従う場合、例えばＭＯＤＢＵＳからＩＥＣ６１８５０（ＧＯＯＳＥ）など、コントローラ５２とリソース５８との間にインタフェースが使用される。リソース５８からのデータがアナログまたはデジタルデータの形態である場合、そのようなデータは、ローカルＰＭＵ５６に直接送られ、ローカルＩＥＥＥ  Ｃ３７．１１８ストリームによってコントローラ５２に返信される。
【００５０】
冗長性を含む本発明による装置のブロック図表現が、図３に示されている。図３の装置は、電力ネットワークの第１のエリアに関して図１に詳細に示した種類の装置７０の第１の組と、電力ネットワークの第２のエリアに関して図１に詳細に示した種類の装置７２の第２の組とを備える。装置の各組に含まれる構成要素の説明については、図１および付随する上述の説明を参照されたい。装置７０，７２の第１および第２の組の間をそれぞれの制御インタフェースに一致して延びている破線によって示されるとおり、図３の装置は、装置の複数のさらなる組を備えるが、そのような装置の複数のさらなる組は、図３においては分かり易くするために示されていない。図３の装置は、一次中央コントローラ７４および冗長中央コントローラ７６をさらに備える。装置７０，７２の各組は、すでに説明した一次地域アグリゲータに加えて、冗長地域アグリゲータ７８をさらに備える。一次地域アグリゲータの喪失が、冗長地域アグリゲータ７８の存在によって対処される。また、一次中央コントローラ７４の喪失は、冗長中央コントローラ７６の存在によって対処される。このような構成は、認識された主な故障点に対処する。
【００５１】
エリア測定値の集計が、図４にさらに詳しく示されている。図４の構成９０は、一次および二次地域アグリゲータ９２，９４ならびに複数のＰＭＵ９６を含み、それらの間の通信は、２つの仮想ローカルエリアネットワーク（ｖＬＡＮ）ストリーム９８，１００によって行われ、各々のｖＬＡＮストリームは、ＩＥＥＥ  Ｃ３７．１１８のＰＭＵプロトコルに従って動作することができる。各々のＰＭＵ９６が、２つの地域アグリゲータ９２，９４へとマルチキャスト通信プロトコルを使用するように構成されることで、各々の地域アグリゲータは、同じデータを受信し、したがって同じ出力データを生成する。各々のアグリゲータ９２，９４は、各々のコントローラ（図示せず）がエリア内の両方のアグリゲータを認識するように、自身の出力をｖＬＡＮストリームへと伝える。コントローラは、一次地域アグリゲータへの接続が失われたが、二次アグリゲータへの接続が依然として良好である場合、二次地域アグリゲータへの切り替えを決定する。
【００５２】
冗長性を求めて構成されたコントローラにローカルな装置１１０のブロック図表現が、図５に示されている。図５の装置１１０は、各々が図１を参照して上述したようにそれぞれの制御可能なリソース１１４とともに動作することができる複数の制御インタフェース１１２を備える。さらに、図５の装置１１０は、図１を参照して上述したように制御インタフェース１１２とともに動作することができる複数のコントローラ１１６を備える。加えて、図５の装置１１０は、どちらもコントローラ１１６とデータを通信し、したがって上述のように冗長性をもたらす一次地域アグリゲータ１１８および二次地域アグリゲータ１２０を備える。
【００５３】
上述したように、各々のコントローラは、ローカル制御モードおよび広域制御モードで動作できるように構成される。この動作の態様をさらに詳しく検討すると、コントローラは、ローカル制御モードにおいては広域測定の可観測性を有さず、したがって周波数のローカルＰＭＵ測定のみに依存する。ローカル周波数測定は、地域アグリゲータのフィルタ処理または平均化の効果から恩恵を受けるものではないため、振動を含む可能性がある。コントローラがそのような振動に応答して誤ったトリップを引き起こしてしまうことがないように、周波数信号は、エリア間の振動からの影響を除去するために、ローパスフィルタを使用してフィルタ処理される。したがって、突発事象の発生の検出およびそれに対する応答は、ローカルのフィルタ処理された周波数測定データに基づく。広域モードに目を向けると、コントローラは、ローカル測定に加えて、広域測定も受け取る。各々のコントローラは、各々の地域アグリゲータを認識する。地域アグリゲータからのデータストリームは、系統等価値を生成するために、コントローラに含まれるフェーザデータコンセントレータ（Ｐｈａｓｏｒ  Ｄａｔａ  Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒ）（ＰＤＣ）によって処理される。さらに、各々の地域アグリゲータは、自身の出力ストリームを専用のＩＤ／ＩＰアドレスを使用して通信する。コントローラに含まれるＰＤＣは、複数のデータストリームの各々およびローカルＰＭＵからのデータストリームを受信するように構成される。ＰＤＣは、ＰＭＵデータストリームを時間的に整列させるように動作することができる。応答速度の通常の必要性を考慮すると、受信したパケットに関連する待ち時間は、監視システムにおける待機時間よりもかなり短くてもよいことに留意されたい。さらに、ＰＤＣは、地域アグリゲータからのデータストリームを組み合わせ、系統等価データ、より具体的には、系統、エリア、ならびにローカルの角度および周波数データの組を形成するように動作することができる。
【００５４】
突発事象の発生の検出、およびそのような発生の検出に基づく制御を、次に説明する。目的は、高速な周波数の振動をできる限り迅速に停止させること、ならびに電力潮流パターンを事象前の状態へと回復させる際の不安定性のリスクを最小限にするように、適切な場所において適切な割合で応答することにある。
【００５５】
対象の電力ネットワークは、応答に対して位置特有の要素を有するように複数のエリアに分割され、その目的は、安定性への影響を最小限にし、系統の分離を防止することにある。これらのエリアは、地域内の全てが緊密に結合（すなわち、引き離すことがきわめて難しい）していなければならないコヒーレンシに基づいて形成される。地域間の結合が弱くなることにより、分離のリスクが増大しがちである。エリア間の分離のリスクは、エリア間の結合がより弱いがゆえに、エリア内の分離よりも懸念されるため、現在の位置特有の応答の目的を形成する。地域内で分離のリスクがより低い場合、通常は、場所に関する懸念が少なくなる。さらに、エリア内のリソースは、通常は応答に位置特有の要素を必要とせず、なぜならば、通常は地域内の場所間の角度差は比較的小さく、したがって不安定になりにくいからである。
【００５６】
エリア内の構成要素間の結合は、異なるシナリオの下で変化する可能性があり、そのような変化が考慮される。よりコヒーレントな地域が存在する場合、より低いリスクが提示されることに留意されたい。さまざまな種類の結合が、いくつかの異なる系統のシナリオについて研究を実行することによって考慮される。例えば、緊密に結合した領域が、特定の系統のシナリオにおいて２つの弱く結合したエリアを形成する場合、それらは常に２つの領域として扱われるべきである。コヒーレントなエリアの最悪の場合の数を見つけることによって、弱い結合のエリアを形成するリスクが大幅に低減される。
【００５７】
エリア内のＰＭＵ信号には、慣性に基づく重みが割り当てられている。一例として、１つのＰＭＵが大型の発電機に接続され、第２のＰＭＵがより小型の発電機に接続されている２つのＰＭＵ信号を考える。或る事象において、小型の発電機は、より大型の発電機と比べてより速く、より大きく動くが、全体としての挙動は、この場合にはより大型の発電機からの慣性によって決定される。単純な平均化は、両方のＰＭＵに均等に重み付けを行い、全体としての挙動の誤った表現をもたらす。各々の信号に重みが割り当てられる場合、重み付け平均を使用することで、より大型の発電機に対応する信号が、平均の出力により大きな影響を有することになり、したがって全体としての挙動がよりよく表現される。地域アグリゲータへともたらされるＰＭＵ信号の各々に、重みが割り当てられる。これは、ＰＭＵからもたらされる信号の各々について地域アグリゲータ自体を設定することによって達成される。慣性値は、モデルを使用してオフラインで計算される。
【００５８】
図６が、発電の喪失に応答する電力ネットワークの挙動を示している。ネットワークにおけるエネルギの不釣り合いゆえに、残りの発電機の速度が低下し、周波数が低下する。周波数の低下の全体的な速度は、ネットワークの慣性に依存する。同じ原理が、エリアのレベルに当てはまる。発電の喪失後の初期のモーメントに鑑み、グラフから見て取ることができるとおり、エリアの慣性ならびに事象への近さの理由で、異なる場所間で周波数の傾向の間に隔たりが存在する。事象への近さは、角度の変化によって反映され、イベントに近い角度は、遠くの角度よりも大きく変化する。Ｓｐａｌｄｉｎｇ  Ｎｏｒｔｈの近くでの発電機の喪失の事象において、図に示されるように、残りの発電機の負荷の増大ゆえに、図７Ａに示されるとおりに角度が故障前の状態と比べて後退する角度挙動が生じ得る。ネットワークを巡ってこれらの変化を比較することで、２つの測定点の間の電力潮流およびストレスに密接に関連するネットワーク全体における角度差がもたらされる。Ｓｐａｌｄｉｎｇ  ＮｏｒｔｈおよびＳｔｒａｔｈａｖｅｎの測定点を考えると、事象後のこれらの場所の間の角度差は、図７Ｂに示されるように増加する。この挙動を、境界をまたぐ２つの場所での測定に関連する図８から見て取ることができる。これらの２つの場所の間の角度差の増加は、境界に対するストレスの増加を意味する。イベント自体が境界をまたぐストレスを増加させる場合、コントローラの動作がストレスを増加させないことが、安定性の目的にとって重要である。
【００５９】
負荷または発電の喪失の事象の後に、エネルギの不釣り合いがネットワークに存在する。目的は、ネットワーク全体に分布しているリソースを、不釣り合いへの対処に貢献するように制御することである。新たなリソースが不釣り合いに対処し始めると、これらの場所における角度が変化し始め、図９Ａに示されるとおりの出力の増加の場合には、制御前の状態に対して前進する。これは、既存の設備への電気負荷が減少し、故障前の角度へと向かう角度の回復および移動が可能になるからである。しかしながら、これらの制御動作が行われる場所を考慮することが、ネットワークの安定にとって不可欠です。図９Ｂに示される事象のために増加した２つの場所の間の角度差を考える。Ｓｐａｌｄｉｎｇ  Ｎｏｒｔｈの近く（事象の近くで）行われる制御動作に関して、Ｓｐａｌｄｉｎｇ  Ｎｏｒｔｈにおける角度は、故障後の状態に対して前進し、系統における角度差は、図９Ｃに示されるように減少する。しかしながら、制御動作がＳｔｒａｔｈａｖｅｎの近くで行われる場合、角度は、Ｓｔｒａｔｈａｖｅｎの故障後の状態に対して前進し、系統における全体としての角度差を図９Ｄに示されるように増加させる。角度差が大きくなりすぎると、系統が、系統分離のリスクが大幅に増加する安定限界を超える可能性がある。したがって、いかなる動作もネットワークをさらに危うくするように働くことがなく、ネットワークのストレスを緩和するやり方で動作を提供することが、制御にとって重要である。どちらの制御動作もエネルギの不釣り合いを最小化するが、動作が行われる場所も、考慮されなければならない。増加した角度差の影響が、図１０に示されている。
【００６０】
次に、突発事象の発生の検出を、さらに詳しく説明する。上述のように、各々のコントローラは、広域測定の受信に基づいて突発事象を検出するように動作することができる。この動作の態様は、広範囲の系統にとっては重大な事象が存在しなくても、慣性の減少の影響ゆえに、ローカルレベルにおいて周波数がより大きく動く場合に、とくに重要である。例えば、風力による発電が支配的なエリアは、周波数のより大きな変動に直面する可能性がある。しかしながら、ネットワーク全体の応答を正当化するほどには重要でない変動かもしれない。周波数変化率（Ｒａｔｅ  ｏｆ  Ｃｈａｎｇｅ  ｏｆ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）（ＲｏＣｏＦ）に依存する幹線喪失（ｌｏｓｓ−ｏｆ−ｍａｉｎｓ）などのローカル制御および／または保護は、期待されるとおりには動作しない可能性がある。より広い系統の視覚化が、このような変動に対して応答が必要であるか否かを判断するうえで、有益となりうる。また、ネットワークの周波数がより変動しやすくなるにつれて、ローカル信号のみに基づく検出は、周波数応答が制御可能なリソースからきわめて頻繁に引き起こされる結果となり、制御可能なリソースの寿命が短くなる可能性がある。したがって、事象が広域事象とみなされる場合に限って、このような制御可能な資源を反応させることが、より効果的である。
【００６１】
各々のコントローラは、地域アグリゲータからのデータを使用して、広域事象を独立して検出するように動作することができる。コントローラ上で動作することができる事象検出アルゴリズムを、上述のとおりの広域信号の利用可能性に応じて、ローカルＰＭＵ測定および広域ＰＭＵ測定から始動させることができる。広域検出モードは、ローカル信号のフィルタ処理ゆえの遅延を伴うローカルモードとは対照的に、より早い段階で事象を識別する能力があるため、優先される。しかしながら、広域信号がコントローラにとって利用可能でない場合、コントローラは、検出および制御の開始のためにローカルＰＭＵ測定値を利用するように動作することができる。ローカルＰＭＵによって取得された周波数データは、エリア間およびローカル振動ならびに故障関連の変動を除去するために、ローパスフィルタに通される。広域およびローカルの両方の事象検出が有効である場合に、広域の事象検出が開始されるとき、ローカル事象検出は、コントローラの動作モードを変更するために動作しない。しかしながら、広域信号が利用できない場合や、広域事象検出が動作できない場合には、ローカル事象検出がバックアップとして使用される。
【００６２】
事象検出アルゴリズムは、予想される将来の挙動に基づく英国の系統について例えば０．２Ｈｚ／秒などの所定の限界よりも大きい周波数の変化率を有する高速検出事象に向けて構成される。広域事象検出の場合、事象検出アルゴリズムは、系統周波数の以前の値およびそれぞれのタイムスタンプを格納する移動ウインドウを使用する。図１１Ａが、事象検出に使用される移動ウインドウを示している。タイムスタンプｔnewを有する新たな系統周波数測定値ｆnewごとに、イベント検出アルゴリズムは、どのタイムスタンプｔnew±xmHzがｆnew±xmHzを横切ったかをチェックし、ここでｘはユーザが設定できる値であり、すなわち例えばｘ＝５０ｍＨｚの場合、周波数が±５０ｍＨｚ動くのに要した時間をチェックし、所要時間が０．２６秒未満の場合に、０．２Ｈｚ／秒の限界に基づく検出を通知する。０．２６ｓの時間差は、事象検出アルゴリズムが周波数事象として検出するように構成された所定の周波数変化率（すなわち、０．２Ｈｚ／秒）に依存する（
【００６３】
【数１】
2018518930.tif 000003
であり、２０ｍｓの実行時間ステップに基づいて０．２６ｓとなる）。本手法の利点は、遅延を加える可能性がある所定の時間を待つ必要がないことであり、代わりに周波数が使用され、時間差が計算される。検出プロセスにロバスト性を追加するために、図１１Ｂに示されるように、より多くのサンプルを使用して検出を検証するために、ベストフィット手法が使用される。これにより、高速事象のより迅速な検出がもたらされる。しかしながら、周波数の変化が毎秒０．２Ｈｚ未満の場合など、より低速な事象は捕らえられないかもしれない。周波数の変化が低速である場合でも、依然として４９．５Ｈｚなどの警報レベルに入る可能性はある。したがって、イベント検出アルゴリズムは、追加の一組の境界を適用するように構成され、そのような境界は、危険しきい値よりもわずかに小さい。低速の周波数事象が発生する場合、４９．６Ｈｚ／５１Ｈｚなどの境界値を横切るときに検出される。
【００６４】
周波数値の変化率を導出するために、同じ手法が用いられる。周波数値の変化率は、事象の期間のみに関連するはずであるため、所定のウインドウを使用すると、ウインドウが事象データのみで満たされるまで待たなければならず、したがって周波数の変化率の決定が遅れると考えられる。事象の前からのウインドウのデータによる周波数値の変化率の使用は、事象の周波数の真の変化率を示さない。上述のウインドウは、周波数の変化率の計算のための初期のウインドウを与えるために使用される。次いで、図１１Ｃに示されるように、取得された新たなサンプルの各々についてウインドウが成長することにより、事象の進行の最中に周波数値の変化率がさらに精緻化される成長ウインドウ法が適用される。ウインドウが所定の限界まで成長すると、図１１Ｄに示されるように、ウインドウは固定サイズの移動ウインドウになる。
【００６５】
系統において生じる故障は、周波数の上昇を伴う大きな電圧降下を特徴とする。これは、真の周波数過大の事象ではないが、故障の挙動において見られる。コントローラは、このような挙動に反応しないように構成される。故障が系統に残っている間、コントローラは、事象検出を阻止するように構成される。故障が解消した後に、イベント検出アルゴリズムは、事象ブロック検出を解消する前に、２０〜４０ミリ秒程度の所定の時間だけ待機するように構成される。このようにして、故障の測定値はＰＭＵを完全に通過でき、加速しているユニットを減速させることができる。
【００６６】
本手法は、上述の階層データトポロジを使用し、すなわち高速なＰＭＵにもとづくネットワークレベルおよびより低速の中央で監督されるネットワークレベルを使用する。２つのレベルは、突発事象に対する比例の目標付けられた応答を実現するために一緒に使用される。広域応答の目的は、応答に関する系統全体の要件を調べ、レスポンスの系統要件をすべて満たし、場所に応じ、突発事象に比例して、系統全体に展開することである。したがって、各々のコントローラからの応答量は、以下に依存する。
【００６７】
系統から要求される全応答ＰSは、周波数の変化率と系統の慣性とを使用して突発事象後の電力の変化を発見するための一般的な特性である。慣性値Ｈは、中央コントローラを使用して設定され、各々のコントローラに通信される。したがって、各々のコントローラは、ＰS値を計算することができる。
【００６８】
【数２】
2018518930.tif 000004
ここで、
Ｈは、系統の慣性（推定値）であり、
【００６９】
【数３】
2018518930.tif 000005
は、系統周波数の変化率である。
【００７０】
系統から要求される全応答は、角度インジケータに応じてエリア間に分配される。これは、不安定性のリスクを最小限に抑えるために事象前のパターンに可能な限り近くなるように角度および電力潮流を回復させるために行われる。これは、エリアおよび系統の間の角度の差の関数を使用してエリアの重み
ＷRk＝ｆ（ΔδRk−ΔδS）
を生成することによって達成され、
ここで、
ΔδRkは、故障前の状態からのエリアの角度ｋの変化であり、
ΔδSは、故障前の状態からの系統の角度の変化である。
【００７１】
このアプローチは、エリアにおける利用可能な応答についての情報を得ることを必要とする。したがって、各々のコントローラは、自身のローカルリソースについての情報を中央コントローラへと通信し、ここで個々の容量の合計が、エリア能力
【００７２】
【数４】
2018518930.tif 000006
を形成するために決定され、
ここで、
Ｌiは、ローカルリソースの最大利用可能電力であり、
Ｒkは、エリアｋからの最大利用可能電力である。
【００７３】
したがって、リソースがすべて同様の特性を共有する１つの実施例では、各々のコントローラからの出力は、角度差、要求される応答、および
【００７４】
【数５】
2018518930.tif 000007
に基づくローカル割合の関数である。
【００７５】
【数６】
2018518930.tif 000008
上記の式を実行するために、コントローラは、ＲkおよびＨなどの値について中央コントローラに依存する。これらの値は、高速で更新される必要がないため、はるかに遅い速度で更新されてよい。このような中央コントローラからのデータへの依存の減少は、ネットワーク上のデータを少なくし、したがって遅延を少なくする。ＷRおよびＰSなどの値は、集計された信号を使用して各々のコントローラにおいてローカルに計算され、高速検出に使用される。
【００７６】
中央リソースアロケータのためのアルゴリズムの１つの実施例が、以下で説明される。利用可能なリソースは、リソース応答時間に応じ、すなわちリソース種類の特性である高速、低速、および離散応答のうちの１つに応じて、さらに分類される。リソースの典型的な多様性に鑑み、リソースは、種類に従って分類され、種類データは、中央コントローラによって段階的に制御を開始するために使用される。・即時トリガ−例えば、遮断器開路。
【００７７】
・連続的応答−例えば、可変速駆動部。
【００７８】
・遅れた応答−例えば、ロードランピング。
【００７９】
中央リソースアロケータのためのアルゴリズムの別の実施例は、より多数かつより多様なリソースにおいて使用することができる。この実施例によれば、リソースは、異なるリソース群へと割り当てられ、各々のリソース群は、群内のリソースの応答プロファイルに基づく特定の応答プロファイルをもたらす。リソースの応答プロファイルは、応答速度、持続時間、および遅延のうちの１つ以上を含むことができる。一例として、リソース群は、各々が異なる応答速度、応答時間、および応答前遅延をもたらす複数のリソースを含むことができる。
【００８０】
コントローラは、接続された装置の応答特性を直接伝達し、したがって中央コントローラは、これらの特性に基づいて分類を実行するように動作することができる。したがって、通常は、以下のリソースデータが、少なくとも必要である。
【００８１】
１．利用可能な能力。
【００８２】
２．応答時間。
【００８３】
３．応答／エネルギの持続時間。
【００８４】
４．可用性（有効／無効）。
【００８５】
本発明の特定の形態において、広域制御動作は、要求される応答のレベルに応じて２つの段階で展開される。このような形態の目的は、厳しい事象にとってとくに重要な速い初期応答を提供し、その後に必要に応じて追加の動作が続くようにすることにある。１つの形態においては、リソースが、それらの応答速度に応じて２つの異なる段階に割り当てられる。負荷遮断などの高速リソースが即時であるが、例えば電池貯蔵など、連続的なリソースの一部も、高速な応答時間を有することができる。即時トリガのリソースが、高速な応答ゆえに優先される。中央コントローラにおいて、高速応答のためのしきい値時間を定めることによって、この時間よりも短い時間で応答するリソースが、第１の段階に割り当てられる一方で、しきい値を超える応答時間を有するリソースが、第２の段階に割り当てられる。いずれかのフェーズにおいて過度の応答が存在すると中央コントローラが判断する場合に、中央コントローラは、しきい値を調整するように構成される。
【００８６】
別の形態においては、リソースが、リソースの特性に応じて３つ以上のリソース群に割り当てられる。この場合、応答は、最も速い応答をもたらすリソース群で始まって、これらのリソース群の優先度に応じて電力を要求することによって展開される。追加の応答が必要な場合に、より低速なリソース群からのリソースが呼び出される。この手法は、上述したように２つの段階を使用して依然として適用されるが、２つの段階におけるリソースの適用のより大きな柔軟性を提供する。低速更新データに関しては、各々のコントローラは、接続されたリソースの下記などの詳細について、中央コントローラに返信する。・リソースの種類。
【００８７】
・利用可能な応答。
【００８８】
・応答時間。
【００８９】
・応答の持続時間。
【００９０】
・リソースの可用性。
【００９１】
中央コントローラは、少なくとも接続されているすべてのコントローラに対して以下を通信する。
【００９２】
・リソースが割り当てられている段階またはバンド。
【００９３】
・エリア内の合計応答。
【００９４】
・系統の推定による慣性。
【００９５】
・体系がリソースを必要とするか否か。
【００９６】
ここで、ローカル制御を検討すると、広域制御が動作のための時間を有した後に、コントローラは、ローカル測定が周波数を回復するために使用されるローカル制御モードに変化する。このようなローカル測定信号は、ローカル測定信号のフィルタ処理ゆえに、広域信号よりも遅い。コントローラは、系統へのストレスを増大させる制御動作を最小限にするために、より高速な広域制御が動作のための時間を有するまで、ローカル制御が働かないように構成される。ローカル制御のこの形態が、広域制御と協調することにより、広域制御からローカル制御状態への滑らかな移行が存在する。
【００９７】
さらに、コントローラを、独立したローカルモードで動作するように構成することもできる。そのように構成されたとき、コントローラは、中央コントローラとの通信に依存せず、ローカルで測定された信号のみに基づいて制御を開始する。この手法の一実施例において、そのように構成されたときのコントローラの出力は、
【００９８】
【数７】
2018518930.tif 000009
によって定められる。
【００９９】
ここで、ＫLは、系統において生じ得る最大の事象に関して、系統が応答しなければならない最悪の場合の
【０１００】
【数８】
2018518930.tif 000010
について導出された定数であり、
【０１０１】
【数９】
2018518930.tif 000011
である。したがって、コントローラの出力は、所定の重大事象と比較した事象の重大度によって定められる。
【０１０２】
独立ローカルモードの別の実施例においては、周波数および周波数の変化率の一連のしきい値が指定され、どのしきい値が破られたかに基づいて複数の異なるレベルの応答から或る応答レベルが選択されて展開される。連続リソースの場合、制御出力は、その最大可用性の或る割合である。離散リソースの場合、制御出力は、しきい値のうちの１つにリンクされたユーザ定義のバンドに従う。
【０１０３】
次に、事象応答制御を考えると、最大の製錬所から直接測定された電力が特定の制御を加速するために使用されるアイスランドなどにおける応答駆動の手法が適切な状況が存在する。そのような状況は、例えば電力の喪失の直接測定によって特定の事象について計算されるアルゴリズムへのΔＰ3項の導入によって対応される。ΔＰ3は、特定の発電または負荷トリップ事象が発生する場合に指示される電力変化を指す。例えば、３００ＭＷの製錬所がトリップする場合、この事象に起因して特定のコントローラにおいて要求される応答ΔＰは、例えば３００ＭＷの４０％であってよく、これを、角度および周波数の測定につきものの遅延を導入するよりもむしろ事象の検出時にただちに開始することができる。事実上、これは、初期のインタ−トリップ動作をもたらし、このインタ−トリップ動作は、応答を突発事象に合わせて調節し、より一般的な動揺の組をカバーする広域動作によって補われる。
【０１０４】
ここで、異なる応答の種類の協調に目を向けると、各々のコントローラは、広域応答ΔＰ1とローカル応答ΔＰ2とを協調させるように構成される。しかしながら、一部のコントローラは、事象ベースの制御用としても構成されているため、広域、ローカル、および事象ベースの間のさらなる協調も提供する。そのような手法は、時間に基づくことができる優先方法を使用する。事象ベースの制御は、電力の変化を直接測定する場合に最も正確であり、したがって優先されるべきである。電力の変化をほぼ即座に検出できるため、応答は、検出が広域信号によるべき場合に遅れると考えられる。広域制御について、重要な目的は、不安定性の導入を避けることであり、最初の０．５秒から１秒が重要である。したがって、広域応答モードが最初に動作すべきであり、あるいは少なくともローカル応答モードへの引き継ぎの前に動作する機会を有するべきである。コントローラによって展開される電力ΔＰｃは、制御段階の間で協調させられ、例えば以下のとおりである（ΔＰ1についての例として１秒を使用）。ΔＰｃ値は、事象の種類、すなわち周波数が低すぎるか、あるいは高すぎるかに応じて、正または負となることができる。
【０１０５】
【数１０】
2018518930.tif 000012
上記の式において、ΔＰ3は直接測定値であるため、直ちに作用する。広域信号を使用して事象が検出される場合、本質的に事象ベースの手法よりも長い時間を要するため、ΔＰ1＞ΔＰ3の場合は制御出力が変化し、そうでない場合はΔＰ3が維持される。広域制御が例えば１秒間の動作の機会を得た後で、コントローラは、ローカル測定への引き継ぎを行うように動作することができ、出力はΔＰ2がΔＰ1またはΔＰ3よりも大きいならば変化する。
【０１０６】
協調の別の実施例は、下記に従って広域モードの直後に動作するローカル協調モードを備えることを含む。
【０１０７】
【数１１】
2018518930.tif 000013
上記の式において、事象ベースの検出ΔＰ3が、依然として最も高速な制御の形態であり、次に系統全体の事象が検出されたときにのみ働く広域応答が続く。最初の１秒の期間において、コントローラは、広域モードで動作する。１秒の期間の後に、制御出力は、ローカル測定を使用して制御を継続するローカル協調モードに移行する。この後者の段階は、追加の地域が応答に寄与することおよび必要な場合に追加の応答をもたらすことの両方を可能にする。この実施例においては、広域信号が存在しない場合にのみΔＰ2が動作可能である。
【０１０８】
協調の最後の要素は、コントローラが、事象に応答している間は出力信号の方向を変えないことを要件とし、例えば、制御体系が追加の電力を展開している場合に、コントローラは、事象が解消するまで、出力を増やすことしかできず、出力を減らすことができない。これは、「ラチェット」機構と呼ばれる。この機構の目的は、リソースが振動信号に追従することを可能にすることによって、系統振動および減衰のさらなる悪化を防止することである。
【０１０９】
別の実施形態において、本方法は、突発事象が単独運転（ｉｓｌａｎｄｉｎｇ）状態の最中に生じるか、あるいは突発事象が単独運転をもたらすかにかかわらず、単独運転に対応する。この実施形態は、現在の単独運転を検出することを含む。現在の単独運転の検出は、周波数測定値が電力ネットワークの切り離された（単独運転の）部分からのものである場合と比べ、電力ネットワークが接続されている場合は、電力ネットワークの接続された地域からの周波数測定値が所与の時間期間において互いにより頻繁に交差するという原理に基づく。この実施形態は、差し迫った単独運転を検出することをさらに含む。差し迫った単独運転の検出は、周波数差を使用して時間において前方に投影された地域間の現在の測定角度差を決定し、投影された角度差を所定の角度差のしきい値と比較することを含む。投影された絶対角度差が所定のしきい値よりも大きい場合、地域は切り離しに向かっている。
【０１１０】
単独運転検出方法は、地域アグリゲータからの共有データを使用してローカルコントローラにおいて適用される。上述したように、単独運転検出方法は、系統が単独運転しているかどうかを識別し、もしそうであれば、どの領域がローカルコントローラに同期して接続されているかを識別する。次いで、ローカルコントローラは、系統が上述のように接続されている場合と同じ原理を使用する。しかしながら、単独運転に対応するために、以下の特徴が必要である。
【０１１１】
１．ローカルコントローラの自身の測定および／またはローカルコントローラの動作の地域に同期していないすべての地域集計信号を除外するようにプログラムされた系統集計。したがって、系統の周波数値の変化率は、残りの接続されたエリアについてのみ計算される。
【０１１２】
２．要求される電力応答および系統の周波数値の変化率に関連するパラメータの改訂。これは、元の系統において使用される係数を、系統全体に対する残りの接続された地域の慣性の割合で減少させることによって達成される。
【０１１３】
３．切り離されたエリアのリソースの応答をローカルコントローラの応答予測から除外する。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  電力ネットワーク
１２  地域アグリゲータ
１４  変電所
１６  ＰＭＵ
１８  電圧位相角度
２０  第１の分散制御装置
２２  第２の分散制御装置
２４  コントローラ
２６  ＰＭＵ
２８  制御インタフェース
３０  制御可能装置
３２  仮想ローカルエリアネットワーク（ｖＬＡＮ）
３４  中央コントローラ
５０  分散制御装置
５２  コントローラ
５４  制御インタフェース
５６  ローカルＰＭＵ
５８  ローカルリソース
７０  装置
７２  装置
７４  一次中央コントローラ
７６  冗長中央コントローラ
７８  冗長地域アグリゲータ
９０  構成
９２  一次地域アグリゲータ
９４  二次地域アグリゲータ
９６  ＰＭＵ
９８  仮想ローカルエリアネットワーク（ｖＬＡＮ）ストリーム
１００  仮想ローカルエリアネットワーク（ｖＬＡＮ）ストリーム
１１０  装置
１１２  制御インタフェース
１１４  制御可能リソース
１１６  コントローラ
１１８  一次地域アグリゲータ
１２０  二次地域アグリゲータ
【図１】
2018518930.tif 000014
【図２】
2018518930.tif 000015
【図３】
2018518930.tif 000016
【図４】
2018518930.tif 000017
【図５】
2018518930.tif 000018
【図６】
2018518930.tif 000019
【図７Ａ】
2018518930.tif 000020
【図７Ｂ】
2018518930.tif 000021
【図８】
2018518930.tif 000022
【図９Ａ】
2018518930.tif 000023
【図９Ｂ】
2018518930.tif 000024
【図９Ｃ】
2018518930.tif 000025
【図９Ｄ】
2018518930.tif 000026
【図１０】
2018518930.tif 000027
【図１１Ａ−１１Ｄ】
2018518930.tif 000028
【国際調査報告】
2018518930.tif 000029
2018518930.tif 000030
2018518930.tif 000031