(57)【要約】【課題】  電力系統のループ切替時に、必要に応じて発電機を自動的に出力調整することを可能にする。【解決手段】  制御所システム２から取得したループ対象の電力系統の系統情報に基づいて、現状ループ潮流と現状ループ潮流アングルとを算出し、該現状ループ潮流アングルが所定の目標アングルよりも大きい場合に、現状ループ潮流アングルと目標アングルとの差に基づいて目標ループ潮流を算出し、該目標ループ潮流と発電機の出力調整可能量とに基づいてループ切替時の発電機出力を算出して、算出した発電機出力での出力調整の可否を系統情報に基づいて判定し、出力調整が可能と判定した場合に、該発電機出力に調整するように制御所システム２に対して制御信号を送信する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の潮流データや、遮断器および断路器の入切情報、インピーダンス、関連設備の容量を含む、系統情報を管理する制御所システムと通信するための通信手段と、
前記通信手段を介して前記制御所システムから取得したループ対象の電力系統の系統情報に基づいて、現状ループ潮流と現状ループ潮流アングルとを算出し、該現状ループ潮流アングルが所定の目標アングルよりも大きい場合に、前記現状ループ潮流アングルと前記目標アングルとの差に基づいて目標ループ潮流を算出し、該目標ループ潮流と発電機の出力調整可能量とに基づいてループ切替時の発電機出力を算出して、算出した発電機出力での出力調整の可否を前記系統情報に基づいて判定し、出力調整が可能と判定した場合に、前記発電機出力に調整するように前記制御所システムに対して制御信号を送信する制御手段と、
を備えることを特徴とする発電機自動出力調整システム。
【請求項２】
前記制御手段は、前記出力調整が不可と判定した場合には、前記目標アングルを変更して算出処理を繰り返す、
ことを特徴とする請求項１に記載の発電機自動出力調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力系統のループ切替（転負荷）時に発電機の出力を調整するための発電機自動出力調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統のループ切替操作時は、作業員が、制御所システムでループ対象系統の同期状態を確認した上で、系統操作を行っている。このため、ループ対象系統が同期していない場合、つまり、アングル差・位相差が大きい場合には、指令所にループ対象系統内の発電機の出力調整を依頼し、ループ対象系統を同期状態にしてから系統操作を行う必要がある。
【０００３】
また、配電線のループ切替可否の事前検討および確認を確実かつ迅速に行うことができる、という配電線転負荷可否判定システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この配電線転負荷可否判定システムは、ループ対象変電所の上位系統の％Ｚの合計Σ％Ｚ、％Ｚと潮流Ｐとの積算値の合計Σ（％Ｚ・Ｐ）および基準変電所からループ対象変電所の１次母線においてのループアングルθを示す上位系統情報を、制御所システムから取得するとともに、ループ対象変電所に設置された変圧器の％Ｚとループ対象変電所以降の配電線のループ点までの％Ｚおよび負荷電流とを示す営業所情報を、配電自動化システムから取得する。そして、取得した上位系統情報および営業所情報に基づいて配電線のループ切替時のループ電流を算出し、算出したループ電流に基づいて配電線のループ切替の可否を判定するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０９０３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ループ対象系統が同期しているか否かの判断や発電機の出力調整量の算出、あるいは、ループ電流方向の判断などは、人が行っているため、その判断などに労力と時間を要するばかりでなく、判断などを誤るおそれがある。そして、判断などを誤ると、周波数や電圧の変動が発生し、電力系統の安定維持が行えなくなる。また、特許文献１のシステムでは、ループ切替可否の結果は表示されるが、最終的には、オペレータの判断によって発電機の出力調整（アングル調整）を行わなければならない。
【０００６】
そこでこの発明は、電力系統のループ切替時に、必要に応じて発電機を自動的に出力調整することを可能にする、発電機自動出力調整システム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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、電電力系統の潮流データや、遮断器および断路器の入切情報、インピーダンス、関連設備の容量を含む、系統情報を管理する制御所システムと通信するための通信手段と、前記通信手段を介して前記制御所システムから取得したループ対象の電力系統の系統情報に基づいて、現状ループ潮流と現状ループ潮流アングルとを算出し、該現状ループ潮流アングルが所定の目標アングルよりも大きい場合に、前記現状ループ潮流アングルと前記目標アングルとの差に基づいて目標ループ潮流を算出し、該目標ループ潮流と発電機の出力調整可能量とに基づいてループ切替時の発電機出力を算出して、算出した発電機出力での出力調整の可否を前記系統情報に基づいて判定し、出力調整が可能と判定した場合に、前記発電機出力に調整するように前記制御所システムに対して制御信号を送信する制御手段と、を備えることを特徴とする発電機自動出力調整システムである。
【０００８】
この発明によれば、現状ループ潮流アングルが所定の目標アングルよりも大きい場合には、目標ループ潮流が算出され、さらに、ループ切替時の発電機出力が算出されて、出力調整が可能な場合には、制御所システムに制御信号が送信される。これにより、制御所システムによって発電機を自動的に出力調整することが可能となる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発電機自動出力調整システムにおいて、前記制御手段は、前記出力調整が不可と判定した場合には、前記目標アングルを変更して算出処理を繰り返す、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明によれば、電力系統のループ切替時に、現状ループ潮流アングルが所定の目標アングルよりも大きい場合には、自動的に、ループ切替時の発電機出力が算出されて、制御所システムに制御信号が送信されるため、必要に応じて発電機を自動的に出力調整することが可能となる。
【００１１】
請求項２の発明によれば、算出された発電機出力による出力調整が不可能な場合には、目標アングルを変更してループ切替時の発電機出力が再度算出されるため、より確実かつ適正に発電機を自動的に出力調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係る発電機自動出力調整システムと制御所システム等の関係を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態におけるループ点周辺の電力系統を示す図である。
【図３】図１の発電機自動出力調整システムを示す概略構成ブロック図である。
【図４】図１の発電機自動出力調整システムの制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図４の続きを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態に係る発電機自動出力調整システム１と制御所システム２等の関係を示す図である。この発電機自動出力調整システム１は、電力系統のループ切替（転負荷）時に、ループ対象系統のアングル差・位相差が大きい場合に、発電機出力を自動で調整するためのシステムであり、通信網ＮＷを介して制御所システム２と通信可能に接続されている。
【００１５】
ここで、この発明の実施では、制御所システム２は、通信網ＮＷを介してループ対象系統のＡ変電所、Ｂ変電所、Ｃ発電所、Ｄ変電所、Ｅ変電所、Ｆ変電所と通信可能に接続されている。また、図２に示すように、１号発電機Ｇ１と２号発電機Ｇ２を有するＣ発電所がループ点であり、１号発電機Ｇ１側の１１０ｋＶ甲母線と、２号発電機Ｇ２側の１１０ｋＶ乙母線とに接続されている場合について説明する。このＣ発電所においては、現状のアングル（１号発電機Ｇ１を基準とした２号発電機Ｇ２のアングル差）が９．４１°、電流が１６０Ａ、電力が３０．５ＭＷ、アングル１°当りの電流値が１７Ａ／°となっているものとする。
【００１６】
また、制御所システム２は、既存・既設のシステムであり、上位系統から配電線を経由して遮断器までの系統情報を管理したり、発電所を制御したりするシステムであり、Ａ変電所、Ｂ変電所、Ｃ発電所、Ｄ変電所、Ｅ変電所、Ｆ変電所から直接系統情報を受信したり、受信した情報に基づいて系統情報を算出可能となっている。ここで、系統情報とは、電力系統の潮流データや、電力系統の遮断器および断路器の入切情報、電力系統のインピーダンス、電力系統の変電所や発電所の負荷側に接続されている関連設備（変圧器や送電線など）の容量、電力系統の発電機の現在出力などを含む情報であり、さらに、これらの情報に基づいて算出した、基準点からのアングル差・位相差、アングル１°当りの電流値、発電所間のインピーダンスも含まれる。この制御所システム２は、発電機自動出力調整システム１からのデータ送信要求に応じて、発電機自動出力調整システム１に系統情報を送信する。
【００１７】
発電機自動出力調整システム１は、図３に示すように、主として、通信部（通信手段）１１と、入力部（入力手段）１２と、表示部（表示手段）１３と、記憶部（記憶手段）１４と、制御部（制御手段）１５と、これらを制御などする中央処理部１６と、を備えている。
【００１８】
通信部１１は、通信網ＮＷを介して制御所システム２と相互通信するためのインターフェイスであり、入力部１２は、ループ点などの情報を選択・入力するためのインターフェイスである。表示部１３は、後述する制御部１５によるループ電流値やループの可否などの情報を表示するディスプレイ装置であり、記憶部１４は、後述する制御部１５による処理に必要な各種データ・情報（各発電機の最大出力、最低出力等）や、電力系統図などを記憶したメモリである。
【００１９】
制御部１５は、通信部１１を介して制御所システム２から取得したループ対象の電力系統の系統情報に基づいて、現状ループ潮流と現状ループ潮流アングルとを算出し、該現状ループ潮流アングルが所定の目標アングルよりも大きい場合に、現状ループ潮流アングルと目標アングルとの差に基づいて目標ループ潮流を算出し、該目標ループ潮流と発電機Ｇ１、Ｇ２の出力調整可能量とに基づいてループ切替時の発電機出力を算出して、算出した発電機出力での出力調整の可否を系統情報に基づいて判定し、出力調整が可能と判定した場合に、発電機出力に調整するように制御所システム２に対して制御信号を送信するタスクであり、出力調整が不可と判定した場合には、目標アングルを変更して算出処理を繰り返す。また、１号発電機Ｇ１と２号発電機Ｇ２の現在出力に基づいて、１号発電機Ｇ１と２号発電機Ｇ２のどちらを出力増加させどちらを出力減少させるかを判断して、それぞれに対して調整すべき発電機出力を算出する。
【００２０】
具体的には、作業者が、制御部１５を起動してループ点を選択すると、ループ対象発電所としてＣ発電所を抽出して、通信部１１を介して制御所システム２に対してＣ発電所の系統情報のデータ送信要求を送信する。そして、制御所システム２から系統情報（全インピーダンス、全潮流、アングル差を含む）を受信すると、図３、図４に示すフローチャートに従って処理を行う。
【００２１】
まず、系統情報であるループ対象の電力系統の潮流データや、遮断器および断路器の入切情報、インピーダンス等に基づいて、ループ潮流を算出し（ステップＳ１１）、さらに、現状ループ潮流Ｐ０と、現状ループ潮流アングル∠θと、Ｐ０と∠θに基づく１°当りのループ潮流と、を算出する（ステップＳ１２）。これらの算出方法は、既知の算出式に基づくため、ここでの説明は省略する。
【００２２】
次に、目標アングルＡ°を、Ｂ−αとして設定する（ステップＳ１３）。ここで、Ｂはアングル上限値（任意設定値）であり、具体的には、例えば、平常時は１５°、緊急時は３０°（火力発電所および電源線は２０°）に設定されている。また、αは補正値であり、初期値はゼロに設定されている。
【００２３】
続いて、現状ループ潮流アングル∠θと目標アングルＡ°とを比較して、−Ａ°≦∠θ≦Ａ°を満たしているか否か、すなわち、現状ループ潮流アングル∠θが目標アングルＡ°よりも大きく出力調整が必要であるか否か、を判定する（ステップＳ１４）。その結果、条件を満たしている場合（出力調整が不要で「ＹＥＳ」の場合）には、後述するステップＳ２５に進む。
【００２４】
一方、条件を満たしていない場合（出力調整が必要で「ＮＯ」の場合）には、現状ループ潮流アングル∠θと目標アングルＡ°との差に基づいて目標ループ潮流Ｐ２を算出する（ステップＳ１５）。すなわち、現状ループ潮流アングル∠θと目標アングルＡ°とのアングル差∠θ２を次式で算出し、
∠θ２＝∠｜θ｜−｜Ａ｜°
目標ループ潮流Ｐ２を次式で算出する。
Ｐ２＝Ｐθ１×∠θ２で算出する。
ここで、∠｜θ｜は、現状ループ潮流アングルの絶対値であり、｜Ａ｜°は、目標アングルの絶対値であり、Ｐθ１は、１°当りのループ潮流である。
【００２５】
次に、この目標ループ潮流Ｐ２と発電機Ｇ１、Ｇ２の出力調整可能量とに基づいて、ループ切替時における各発電機Ｇ１、Ｇ２の発電機出力（出力電力値）を算出する。まず、１号発電機Ｇ１の出力調整可能量を算出する（ステップＳ１６）。つまり、１号発電機Ｇ１の出力増方向の出力調整可能量ＰＡＨ１および出力減方向の出力調整可能量ＰＡＬ１を次式によって算出する。
ＰＡＨ１＝ＧＡ×（ＰＡＨ−ＰＡ０）
ＰＡＬ１＝ＧＡ×（ＰＡ０−ＰＡＬ）
【００２６】
ここで、ＧＡは、１号発電機Ｇ１が運転中は「１」、１号発電機Ｇ１が停止中は「０」とする。ＰＡＨは、１号発電機Ｇ１の最大出力（任意設定値）であり、ＰＡＬは、１号発電機Ｇ１の最低出力（任意設定値）であり、ＰＡ０は、１号発電機Ｇ１の現在出力である。
【００２７】
同様に、２号発電機Ｇ２の出力調整可能量を算出する（ステップＳ１７）。つまり、２号発電機Ｇ２の出力増方向の出力調整可能量ＰＢＨ１および出力減方向の出力調整可能量ＰＢＬ１を次式によって算出する。
ＰＢＨ１＝ＧＢ×（ＰＢＨ−ＰＢ０）
ＰＢＬ１＝ＧＢ×（ＰＢ０−ＰＢＬ）
【００２８】
ここで、ＧＢは、２号発電機Ｇ２が運転中は「１」、２号発電機Ｇ２が停止中は「０」とする。ＰＢＨは、２号発電機Ｇ２の最大出力（任意設定値）であり、ＰＢＬは、２号発電機Ｇ２の最低出力（任意設定値）であり、ＰＢ０は、２号発電機Ｇ２の現在出力である。
【００２９】
次に、甲母線を基準としてアングルを判定する。すなわち、１号発電機Ｇ１と２号発電機Ｇ２の現在出力ＰＡ０、ＰＢ０に基づいて、ループ潮流が甲母線から乙母線方向に流れるか否かを判定する（ステップＳ１８）。具体的には、１号発電機Ｇ１の現在出力ＰＡ０が２号発電機Ｇ２の現在出力ＰＢ０よりも大きい場合には、ループ潮流が甲母線から乙母線方向に流れると判定し（「ＹＥＳ」）、ステップＳ１９に進む。一方、２号発電機Ｇ２の現在出力ＰＢ０が１号発電機Ｇ１の現在出力ＰＡ０よりも大きい場合には、ループ潮流が乙母線から甲母線方向に流れると判定し（「ＮＯ」）、ステップＳ２２に進む。
【００３０】
そして、ステップＳ１９に進んだ場合には、乙母線が遅れているため、乙母線を進めるように制御する。すなわち、１号発電機Ｇ１の出力が減少し、２号発電機Ｇ２の出力が増加するように制御する。このため、目標ループ潮流Ｐ２と発電機Ｇ１、Ｇ２の出力調整可能量ＰＡＨ１、ＰＡＬ１、ＰＢＨ１、ＰＢＬ１とに基づいて、ループ切替時の発電機出力を算出する。つまり、アングル差∠θ２が解消されてアングルが目標アングル±Ａ°内に収まるように（ループ潮流が目標ループ潮流Ｐ２になるように）、発電機出力を算出する。
【００３１】
具体的には、まず、１号発電機Ｇ１の出力調整量Ｐ０Ａおよび２号発電機Ｇ２の出力調整量Ｐ０Ｂを次式によって算出する（ステップＳ１９）。
Ｐ０Ａ＝Ｐ２×ＰＡＬ１／（ＰＡＬ１＋ＰＢＨ１）
Ｐ０Ｂ＝Ｐ２×ＰＢＨ１／（ＰＡＬ１＋ＰＢＨ１）
【００３２】
次に、１号発電機Ｇ１の発電機出力（目標出力）ＰＡ２および２号発電機Ｇ２の発電機出力（目標出力）ＰＢ２を次式によって算出する（ステップＳ２０）。
ＰＡ２＝ＰＡ０−Ｐ０Ａ
ＰＢ２＝ＰＢ０＋Ｐ０Ｂ
【００３３】
そして、算出した目標出力の調整可否を判定する（ステップＳ２１）。具体的には、目標出力が最低出力以上で最大出力以下であるか否かを、次式によって判定する。
１号発電機Ｇ１が、ＰＡＬ≦ＰＡ２≦ＰＡＨ  かつ、
２号発電機Ｇ２が、ＰＢＬ≦ＰＢ２≦ＰＢＨ
【００３４】
その結果、この条件を満たすと判定した場合（「ＹＥＳ」の場合）は、ステップＳ２５に進み、条件を満たさないと判定した場合（「ＮＯ」の場合）は、表示部１３に、ループ電流値Ｐ２とループ不可を表示し、ステップＳ１２に戻って調整可能になるまで処理を繰り返す。
【００３５】
一方、ステップＳ２２に進んだ場合には、乙母線が進んでいるため、乙母線を遅らせるように制御する。すなわち、１号発電機Ｇ１の出力が増加し、２号発電機Ｇ２の出力が減少するように制御する。このため、目標ループ潮流Ｐ２と発電機Ｇ１、Ｇ２の出力調整可能量ＰＡＨ１、ＰＡＬ１、ＰＢＨ１、ＰＢＬ１とに基づいて、ループ切替時の発電機出力を算出する。
【００３６】
具体的には、まず、１号発電機Ｇ１の出力調整量Ｐ０Ａおよび２号発電機Ｇ２の出力調整量Ｐ０Ｂを次式によって算出する（ステップＳ２２）。
Ｐ０Ａ＝Ｐ２×ＰＡＨ１／（ＰＡＨ１＋ＰＢＬ１）
Ｐ０Ｂは、Ｐ２×ＰＢＬ１／（ＰＡＨ１＋ＰＢＬ１）
【００３７】
次に、１号発電機Ｇ１の発電機出力（目標出力）ＰＡ２および２号発電機Ｇ２の発電機出力（目標出力）ＰＢ２を次式によって算出する（ステップＳ２３）。
ＰＡ２＝ＰＡ０＋Ｐ０Ａ
ＰＢ２＝ＰＢ０−Ｐ０Ｂ
【００３８】
そして、算出した目標出力の調整可否を判定する（ステップＳ２４）。具体的には、目標出力が最低出力以上で最大出力以下であるか否かを、次式によって判定する。
１号発電機Ｇ１が、ＰＡＬ≦ＰＡ２≦ＰＡＨ  かつ、
２号発電機Ｇ２が、ＰＢＬ≦ＰＢ２≦ＰＢＨ
【００３９】
その結果、この条件を満たすと判定した場合（「ＹＥＳ」の場合）は、ステップＳ２５に進み、条件を満たさないと判定した場合（「ＮＯ」の場合）は、表示部１３に、ループ電流値Ｐ２とループ不可を表示し、ステップＳ１２に戻って調整可能になるまで処理を繰り返す。
【００４０】
次に、算出した発電機出力ＰＡ２、ＰＢ２での出力調整の可否を系統情報に基づいて判定する。すなわち、算出した発電機出力ＰＡ２、ＰＢ２が関連設備（変圧器や送電線など）の容量以内であるか否か、換言すると、発電機出力ＰＡ２、ＰＢ２に調整することで関連設備が過負荷にならないか否かを判定する（ステップＳ２５）。その結果、関連設備の容量以内である（出力調整が可能）と判定された場合（「ＹＥＳ」の場合）は、ステップＳ２６に進んで、出力調整を許可する。
【００４１】
続いて、発電機出力ＰＡ２、ＰＢ２に出力調整するように、制御所システム２に対して制御信号を送信する（ステップＳ２７）。これと同時に、表示部１３に、ループ電流値Ｐ２とループ可を表示する。そして、制御信号を受けて、制御所システム２によって発電機Ｇ１、Ｇ２の出力が発電機出力ＰＡ２、ＰＢ２に自動調整され、ループ切替操作が実施される（ステップＳ２８）。ここで、ステップＳ１４からステップＳ２５に進んだ場合、つまり、出力調整が不要であると判定された場合は、ステップＳ２６、Ｓ２７の処理をスキップする。
【００４２】
一方、ステップＳ２５において、算出した発電機出力ＰＡ２、ＰＢ２が関連設備の容量以内ではなく、出力調整が不可と判定した場合（「ＮＯ」の場合）は、ステップＳ２９に進み、目標アングルＡ°を補正、変更して算出処理等を繰り返す。具体的には、関連設備の容量等に応じて補正値αを変えて目標アングルＡ°を変更する。例えば、出力調整量Ｐ０Ａ、Ｐ０Ｂが２０ＭＷの場合は、その出力調整量Ｐ０Ａ、Ｐ０Ｂをアングル差に換算してαとする。そして、補正した目標アングルＡ°によって、ステップＳ１３から処理を繰り返すものである。
【００４３】
このように、この発電機自動出力調整システム１によれば、電力系統のループ切替時に、現状ループ潮流アングル∠θが所定の目標アングルＡ°よりも大きい場合には、自動的に、ループ切替時の発電機出力ＰＡ２、ＰＢ２が算出されて、制御所システム２に制御信号が送信されるため、必要に応じて発電機Ｇ１、Ｇ２を自動的に出力調整することが可能となる。
【００４４】
そして、発電機Ｇ１、Ｇ２を自動的に出力調整できることで、適正かつ確実なループ操作が可能となる。また、作業員の労力、負荷を軽減できるばかりでなく、ヒューマンエラーを防止して、電力系統の安定維持を図ることができる。さらには、系統事故に伴う設備過負荷発生時における系統切替時間を短縮できることで、早期の過負荷解消が可能となる。
【００４５】
また、算出された発電機出力ＰＡ２、ＰＢ２による出力調整が不可能な場合には、目標アングルＡ°を変更してループ切替時の発電機出力ＰＡ２、ＰＢ２が再度算出されるため、より確実かつ適正に発電機Ｇ１、Ｇ２を自動的に出力調整することが可能となる。
【００４６】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、ステップＳ１９、Ｓ２２において出力調整量Ｐ０Ａ、Ｐ０Ｂを、各発電機Ｇ１、Ｇ２の出力調整可能量ＰＡＨ１、ＰＡＬ１、ＰＢＨ１、ＰＢＬ１で目標ループ潮流Ｐ２を按分して算出しているが、その他の手法で算出してもよい。例えば、発電機Ｇ１、Ｇ２の可動状況や目標ループ潮流Ｐ２の大きさなどに応じて、一方の発電機Ｇ１、Ｇ２に目標ループ潮流Ｐ２を多く（あるいはすべて）分配するようにしてもよい。同様に、出力調整可能量ＰＡＨ１、ＰＡＬ１、ＰＢＨ１、ＰＢＬ１についても、上記の実施の形態に限定されず、その他の手法で算出したり定義したりしてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１        発電機自動出力調整システム
２        制御所システム
１１      通信部（通信手段）
１５      制御部（制御手段）
Ｇ１、Ｇ２  発電機
ＮＷ      通信網
【図１】
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【図２】
2016129457.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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