(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の詳細安定度計算と安定度判別とを並列して行う電力系統の送電限界算出方法であって、前記安定度の判別には過負荷判別を行う第１の計算と、電圧安定度の判別を行う第２の計算と、周波数限度を算出する第３の計算と、過渡安定度の判別を行う第４の計算と、動態安定度の判別を行う第５の計算とを実施する内容を有し、前記詳細安定度計算結果を常時監視しながら前記第１〜第５の計算で安定度判別を行い、その判別結果で前記電力系統が安定もしくは不安定と判別された時点で、前記詳細安定度計算および安定度判別の実行を中止し、前記電力系統が安定と判別された場合には送電量を増加させて再度前記詳細安定度計算と前記第１〜第５の計算を実行して安定度判別を行い、不安定と判別された場合には、不安定となる直前の送電量を送電限界値とすることを特徴とする電力系統の送電限界算出方法。
【請求項２】
送電限界量が認定されると、詳細安定度計算を実行しその正当性を確認することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の送電限界算出方法。
【請求項３】
電力系統の安定度計算する詳細安定度計算手順と、前記詳細安定度計算手順と並列に実行され、その詳細安定度の計算を常時監視して安定度判別を実行する安定度判別処理手順とを備え、前記安定度判別処理手順には過負荷判別を行う第１の計算と、電圧安定度の判別を行う第２の計算と、周波数限度を算出する第３の計算と、過渡安定度の判別を行う第４の計算と、動態安定度の判別を行う第５の計算とを行う内容を有し、前記第１〜第５の計算結果、前記電力系統が安定もしくは不安定と判別された時点で、前記詳細安定度計算および安定度判別の実行を中止し、前記電力系統が安定と判別された場合には送電量を増加させて再度前記詳細安定度計算と前記安定度判別の実行を行い、不安定と判別された場合には不安定となる直前の送電量を送電限界値とする送電限界値認定処理手順とを備えたことを特徴とする電力系統の送電限界算出プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発電機や負荷などから構成される電力系統の送電限界値を算出するに際して、計算量の軽減や精度の向上を図る送電限界算出方法及び送電限界算出プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来の送電限界算出方法を示すフローチャートである。図において、ＳＴｌは詳細安定度計算に必要なデータを作成するステップ、ＳＴ２はＳＴｌで作成されたデータを用いて詳細安定度計算を実行するステップ、ＳＴ３は詳細安定度計算の計算結果を解析するステップ、ＳＴ４は電力系統が安定であるか否かを判定する判定ステップ、ＳＴ５は電力系統が安定である場合、送電量を増やすステップ、ＳＴ６は電力系統が不安定である場合、電力系統が不安定になる直前の送電量を送電限界値と認定するステップである。
次に動作について説明する。
送電限界値を算出する場合、まず、詳細安定度計算に必要なデータを作成し（ＳＴ１）、そのデータを用いて詳細安定度計算を実行する（ＳＴ２）。
そして、その詳細安定度計算の計算結果を解析して（ＳＴ３）、電力系統が安定であるか否かを判定する（ＳＴ４）。
電力系統が安定である場合、特定の発電機や負荷の値を増やすなどして送電量を増やし（ＳＴ５）、上記の詳細安定度計算を再実行させる。
一方、電力系統が不安定になると、電力系統が不安定になる直前の送電量を送電限界値と認定する（ＳＴ６）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の送電限界算出方法は前記のような手法をとっているので、詳細安定度計算を繰り返し実行すれば、送電限界値を求めることができるが、送電限界を算出するまで繰り返し安定度計算を行うために、その計算に長時間を要するとともに、計算コストが高いという問題点があった。
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、計算時間を短縮できるとともに、正確な送電限界算出を行うことができる手法の確立および送電限界算出プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を得ることを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る送電限界算出方法は、過負荷判別を行う第１の計算と、電圧安定度の判別を行う第２の計算と、周波数限度を算出する第３の計算と、過渡安定度の判別を行う第４の計算と、動態安定度の判別を行う第５の計算とを実施する内容を備えた電力系統の安定度判別が詳細安定度計算と並行して行われ、第１〜第５の計算で電力系統が安定もしくは不安定と判別された時点で、前記詳細安定度計算および安定度判別の実行を中止し、安定の場合送電量を増加させて再度前記詳細安定度計算と第１〜第５の計算を実行して安定度判別を行い、不安定と判別された場合、不安定となる直前の送電量を送電限界値とするものである。
【０００５】
また、送電限界量が認定されると、詳細安定度計算を実行してその正当性を確認、行うものである。
【０００６】
また、この発明に係る送電限界算出プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、詳細安定度計算手順と安定度判別を並列して行う安定度判別処理手順とを備え、前記安定度判別処理手順には過負荷判別を行う第１の計算と、電圧安定度の判別を行う第２の計算と、周波数限度を算出する第３の計算と、過渡安定度の判別を行う第４の計算と、動態安定度の判別を行う第５の計算とを行う内容を有し、前記第１〜第５の計算結果で前記電力系統が安定もしくは不安定と判別された時点で、前記詳細安定度計算および安定度判別の実行を中止し、前記電力系統が安定と判別された場合には送電量を増加させて再度前記詳細安定度計算と前記安定度判別の実行を行い、不安定と判別された場合には不安定となる直前の送電量を送電限界値とする送電限界値認定処理手順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による電力系統の送電限界算出方法を図によって説明する。図１は本発明の理解を助ける目的で示した本発明の送電限界算出方法に基づいた送電限界算出ツールの構成図である。図２は送電限界算出方法のフローチャートである。図２において、ＳＴ１では予め設定しておいた条件に従い、詳細安定計算実行に必要なデータを作成する。ＳＴ２で短絡電流を算定し、ＳＴ３では前記詳細安定計算結果を常時監視して、過負荷判別の第１の計算、電圧安定度判別の第２の計算、周波数限度算出の第３の計算、過渡安定度判別の第４の計算、動態安定度判別の第５の計算と諸計算を実行し、ＳＴ４でその計算結果から電力系統の安定度の判別を行う。ＳＴ４での判別で安定もしくは不安定と判断した時点で、前記詳細安定度計算および安定度判別の計算の実行を中止する。ＳＴ５では前記ＳＴ４で判別されたＳＴ３の第１〜第５の諸計算結果が安定と判断された場合に安定した発電機出力と負荷の値つまり送電量を順次増加させて再度ＳＴ３の第１〜第５の諸計算を行って、ＳＴ４での安定、不安定の判別を行う。不安定と判断された場合には不安定と判断された直前の送電量を送電限界値とする。
以上のように、この発明の実施の形態１によれば電力系統の詳細安定度計算実行と同時に、過負荷判別の第１の計算、電圧安定度判別の第２の計算、周波数限度算出の第３の計算、過渡安定度判別の第４の計算、動態安定度判別の第５の計算による安定度判別を実行し、その判別結果が安定もしくは不安定と判断された時点で詳細安定度計算を強制終了させるとともに安定度判別計算も実行中止するので、詳細安定度計算の計算完了以前に安定度判別結果を得て送電限界値を得ることができ、電力系統の送電限界算出に要する計算時間を適切に短縮させるとともに、送電限界値を速やかに求めることができ、また各安定度を考慮した送電限界値を算出可能である。なお、図１は送電限界算出方法を実行するプログラムの構築例を示す説明図でもあり、このプログラム（安定度計算処理手順、安定度判別処理手順、および送電限界値認定処理手順から構成される送電限界算出プログラム）は計算機が読み取ることが可能なハードディスクやＣＤＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されるものとする。
また、この実施の形態１による送電限度算出方法は、電力系統が安定に動作しているケースはもとより、系統に落雷などによる事故が発生した場合にも、この送電限度算出方法を採用することによって、より効果を奏するものである。
【０００８】
実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１の安定度判別に採用されている第５の計算である動態安定度を取り上げ、この動態安定度の側面から事故発生後の電力系統の安定度を判別するに係るものである。
図３は動態安定度の側面から送電限界を算出する手法のフローチャートである。図において、ＳＴｌでは事故前の潮流計算を実施し、事故前の潮流状態を算出する。ＳＴ２では事故による事故点の開放によって分離される系統の探索を実施する。ＳＴ３、ＳＴ４では系統が分離される場合、分離されない場合に応じてそれぞれの事故後の系統を作成する。ＳＴ５ではＳＴ３、ＳＴ４で作成した事故後の系統を用いて潮流計算を実施し事故後の潮流状態を算出する。ＳＴ６では事故後の潮流状態から等価１機の位相角δを算出し、ＳＴ７で前記位相角δと予め設定したしきい値のδshと比較して電力系統の安定判別を実施する。
次に図３で示したＳＴ３、ＳＴ４で系統が分離される場合の事故後の系統作成部分について説明する。
事故による事故点の開放によって電力系統が分離された場合、系統では電力のアンバランスが発生する。この場合はガバナフリー運転の発電機等でそのアンバランスを吸収すると考えられるため、次に示す（１）式から分離後の系統に残っている発電機の定格容量の総和（ＧＭＶＡ）を算出し、事故点の潮流値ΔＰを（２）式のように各発電機に定格容量の比で配分してＰｉ′とする。
【０００９】
【数１】
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【数２】
0003865608.tif 000003
【００１０】
なお、事故による事故点の開放によって系統が分離されない場合には、事故後の系統では電力のアンバランスは発生しないため、開放される事故点の線路を削除する。
次に図３のＳＴ６、ＳＴ７の事故後の潮流状態から等価１機の位相角δを算出し電力系統の安定判別部分についてを説明する。
ＳＴ５の事故後の潮流計算結果より次の（３）式を用いて系統の慣性中心を求める。
【００１１】
【数３】
0003865608.tif 000004
【００１２】
次に各発電機の位相角δｉと慣性中心δセンタとの大小比較を行い、δセンタよりδが大きい発電機群を加速側グループ、小さい発電機群を減速側グループとしてそれぞれ次の（４）〜（５）式より等価発電機に縮約する。
【００１３】
【数４】
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【数５】
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【００１４】
上記（４）〜（５）式より、２機系を安定度的に等価な１機系に縮約する。そして、図３に示すＳＴ７において上記（５）式で得られた加速側グループの各発電機の位相角δ１と減速側グループの位相角δ２との差のδ、つまり等価１機の位相角δがあらかじめ設定しておいたしきい値δshを越えれば不安定、δsh以下であれば安定と判断する。
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、電力系統事故発生後、動態安定度の側面から見た系統の安定判別を行うことができ、この安定判別の結果、安定と判断された場合には、多大なコストと計算時間を費やす詳細安定計算に着手するが不必要となり、容易にかつ低コストで安定判別を行うことができる。
【００１５】
実施の形態３．
この実施の形態３では、前記の実施の形態２の図３に示したＳＴ７で動態安定度の側面から不安定と判別されたケースについて、より詳細な動態安定度の安定判別を行う手法について説明する。図４はそのフローチャートである。図において、ＳＴｌ、ＳＴ２では系統内の全発電機の内部位相角δを監視し、最も加速している発電機のδと最も加速していないδとの差が最大となるタイミングを算出する。ＳＴ３、ＳＴ４、ＳＴ５ではＳＴ２で算出したタイミングで等価１機に縮約し、等価１機の内部位相角δから安定判別を実施する。
次に図４のＳＴ３、ＳＴ４、ＳＴ５の等価１機の位相角δから動態安定度の安定度判別を実施する手法について詳説する。
ＳＴｌ、ＳＴ２で算出した系統内の全発電機の位相角δの中で、最も加速している発電機のδと最も加速していないδとの差が最大となるタイミングにおいて、実施の形態２で述べたのと同様の手法で等価１機系へ縮約し、事故発生直後から判別する現時点までの等価１機系の位相角δを算出する。
算出した事故発生直後から現時点までの等価１機系の位相角δの最高点、最下点を算出し、最高点、最下点が最低３点ずつ合計６点求まった時点で、最高点と最低点の差ＤＰ１〜ＤＰ３を算出し、等価１機系の位相角δの発散傾向を確認する。図５に示すように最高点と最低点の差が徐々に広がっていけば不安定、狭まっていけば安定と判定する。
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、電力系統事故発生後の系統の安定度判別を、より詳細な動態安定度の側面から見た計算手法によって確認することができ、また安定と判断された場合には、詳細安定計算に依存することなく、コストと計算時間の縮減をはかることができる。
【００１６】
実施の形態４．
この実施の形態４においては、電力系統に発生した事故により系統分離が発生した場合の周波数の側面から見た送電限界を算出する手法ついて図６、図７により説明する。
図６は系統分離が発生した場合の周波数の側面から見た送電限界を算出する手法のフローチャートである。ＳＴｌでは事故による事故点の開放によって分離される系統の探索を実施する。ＳＴ２、ＳＴ３では系統分離が発生した場合に系統毎の周波数を算出して、安定度判別を実施する。
次に図６のＳＴ２、ＳＴ３の系統分離が発生した場合の系統毎の周波数を算出し、安定度判別を実施する手法について詳細な説明をする。
各系統内の総発電量ＰＧ、総負荷量ＰＬを計算し、下記（６）（７）式からガバナフリー領域内の周波数偏差ΔＦ１、ガバナフリー領域外の周波数偏差ΔＦ２を算出する。
【００１７】
【数６】
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【数７】
0003865608.tif 000008
【００１８】
各系統の周波数ΔＦは、ガバナフリー発電機の出力増加はガバナフリー容量までで、出力低下は制限無しと仮定すれば、図７のような特性となり、周波数偏差はガバナフリー領域内の周波数偏差ΔＦ１、ガバナフリー領域外の周波数偏差ΔＦ２の値が小さいほうとなる。
算出した各系統のΔＦが事前に設定した許容範囲（ΔＦmin≦ΔＦ≦ΔＦmax）を逸しているかどうかで安定判別を行い、ΔＦが許容範囲であれば安定、許容範囲を逸脱している場合には不安定と判断する。
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、事故発生後の電力系統の安定判別を、詳細安定計算を実行するまでもなく、周波数の側面から見た系統の安定判別を実施できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、詳細安定度計算と安定度判別とを並列にして行う送電限界算出方法であって、安定度の判別には過負荷判別、電圧安定度判別、周波数限度、過渡安定度、動態安定度の判別と５つの計算を行う内容を有し、前記計算で安定度の判別が為された時点で詳細安定度、安定度判別の実行を中止し、安定と判別された場合には、送電量を増加させて再度詳細安定度計算と安定度判別を行い、不安定と判別された場合、その直前の送電量を送電限界値とする構成としたので、送電限界値を速やかに求めることができて、計算時間、コストの節約が可能となるという秀れた効果を奏する。
【００２０】
また、この発明によれば、詳細安定度計算手順と安定度判別手順とを並列して行う送電限界算出プログラムが記録された記憶媒体であって、安定度の判別には過負荷判別、電圧安定度判別、周波数限度、過渡安定度、動態安定度の判別と５つの計算を行う内容を有し、前記計算で安定度の判別が為された時点で詳細安定度、安定度判別の実行を中止し、安定と判別された場合には、送電量を増加させて再度詳細安定度計算と安定度判別を行い、不安定と判別された場合、その直前の送電量を送電限界値とする送電限界値認定処理手順を備えているので、送電限界値を速やかに求めることができて、計算時間、コストの節約が可能となるという秀れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１〜４の理解を助ける目的で示した送電限界算出ツールの構成図である。
【図２】  この発明の実施の形態１の送電限界算出方法のフローチャート図である。
【図３】  この発明の実施の形態２の動態安定度の側面からの安定判別を行うフローチャート図である。
【図４】  この発明の実施の形態３の動態安定度の側面からの安定判別を行うフローチャートである。
【図５】  この発明の実施の形態３の等価１機発電機の位相角の波形を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態４の周波数限度の側面からの安定判別を行うフローチャートである。
【図７】  この発明の実施の形態４の周波数特性の波形を示す図である。
【図８】  従来の送電限界算出手法を示すフローチャートである。
【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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