(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の安定度計算と、その安定度計算の計算途中結果に基づく安定度判別とを並列実行し、その安定度判別の判別結果が安定であることを示す場合には、送電量を増やして当該安定度計算と安定度判別の実行を継続する一方、その判別結果が不安定であることを示す場合には、当該安定度計算と安定度判別の実行を中止し、不安定になる直前の送電量を送電限界値と認定する送電限界探索方法。
【請求項２】
安定度計算における事故除去直後の計算結果から大まかな安定度判別を実行して不安定なケースをスクリーニングし、その不安定なケースについて詳細な安定度判別を実行することを特徴とする請求項１記載の送電限界探索方法。
【請求項３】
電力系統の運動エネルギーと位置エネルギーを算出し、その運動エネルギーと位置エネルギーを比較して安定度を判別することを特徴とする請求項１または請求項２記載の送電限界探索方法。
【請求項４】
送電限界値が認定されると、安定度計算を実行して、その送電限界値の正当性を確認することを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の送電限界探索方法。
【請求項５】
電力系統の安定度計算を実行する安定度計算処理手順と、上記安定度計算処理手順と並列に実行され、その安定度計算の計算途中結果に基づく安定度判別を実行する安定度判別処理手順と、その安定度判別の判別結果が安定であることを示す場合には、送電量を増やして当該安定度計算と安定度判別の実行を継続させる一方、その判別結果が不安定であることを示す場合には、当該安定度計算と安定度判別の実行を中止させて、不安定になる直前の送電量を送電限界値と認定する送電限界値認定処理手順とを備えた送電限界探索プログラムが記録された記録媒体。
【請求項６】
安定度判別処理手順は、安定度計算における事故除去直後の計算結果から大まかな安定度判別を実行して不安定なケースをスクリーニングし、その不安定なケースについて詳細な安定度判別を実行することを特徴とする請求項５記載の送電限界探索プログラムが記録された記録媒体。
【請求項７】
安定度判別処理手順は、電力系統の運動エネルギーと位置エネルギーを算出し、その運動エネルギーと位置エネルギーを比較して安定度を判別することを特徴とする請求項５または請求項６記載の送電限界探索プログラムが記録された記録媒体。
【請求項８】
送電限界値が認定されると、安定度計算を実行して、その送電限界値の正当性を確認する確認処理手順を設けたことを特徴とする請求項５から請求項７のうちのいずれか１項記載の送電限界探索プログラムが記録された記録媒体。
【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探索方法及び送電限界探索プログラムが記録された記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は従来の送電限界探索方法を示すフローチャートである。図において、ＳＴ１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はステップＳＴ１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、潮流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潮流量を送電限界値と認定するステップである。
【０００３】
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（ステップＳＴ１）、そのデータを用いて詳細安定度計算を実行する（ステップＳＴ２）。
【０００４】
そして、その詳細安定度計算の計算結果を解析して（ステップＳＴ３）、電力系統が安定であるか否かを判定する（ステップ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潮流量を増やし（ステップ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潮流量を送電限界値と認定する（ステップＳＴ６）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の送電限界探索方法は以上のように構成されているので、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、詳細安定度計算の計算が完了するまでに長時間を要するため、速やかに送電限界値を求めることができない課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、正確な送電限界値を速やかに求めることができる送電限界探索方法及び送電限界探索プログラムが記録された記録媒体を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る送電限界探索方法は、安定度判別の判別結果が安定であることを示す場合には、送電量を増やして安定度計算と安定度判別の並列実行を継続する一方、その判別結果が不安定であることを示す場合には、安定度計算と安定度判別の実行を中止し、不安定になる直前の送電量を送電限界値と認定するようにしたものである。
【０００８】
この発明に係る送電限界探索方法は、安定度計算における事故除去直後の計算結果から大まかな安定度判別を実行して不安定なケースをスクリーニングし、その不安定なケースについて詳細な安定度判別を実行するようにしたものである。
【０００９】
この発明に係る送電限界探索方法は、電力系統の運動エネルギーと位置エネルギーを算出し、その運動エネルギーと位置エネルギーを比較して安定度を判別するようにしたものである。
【００１０】
この発明に係る送電限界探索方法は、送電限界値が認定されると、安定度計算を実行して、その送電限界値の正当性を確認するようにしたものである。
【００１１】
この発明に係る送電限界探索プログラムが記録された記録媒体は、安定度判別の判別結果が安定であることを示す場合には、送電量を増やして安定度計算と安定度判別の実行を継続させる一方、その判別結果が不安定であることを示す場合には、安定度計算と安定度判別の実行を中止させて、不安定になる直前の送電量を送電限界値と認定する送電限界値認定処理手順を設けたものである。
【００１２】
この発明に係る送電限界探索プログラムが記録された記録媒体は、安定度判別処理手順が安定度計算における事故除去直後の計算結果から大まかな安定度判別を実行して不安定なケースをスクリーニングし、その不安定なケースについて詳細な安定度判別を実行するようにしたものである。
【００１３】
この発明に係る送電限界探索プログラムが記録された記録媒体は、安定度判別処理手順が電力系統の運動エネルギーと位置エネルギーを算出し、その運動エネルギーと位置エネルギーを比較して安定度を判別するようにしたものである。
【００１４】
この発明に係る送電限界探索プログラムが記録された記録媒体は、送電限界値が認定されると、安定度計算を実行して、その送電限界値の正当性を確認する確認処理手順を設けたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による送電限界探索方法を示すフローチャートである。図において、ＳＴ１１は詳細安定度計算に必要なデータを作成するステップ、ＳＴ１２はステップＳＴ１１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、ＳＴ１３は詳細安定度計算と並列に実行し、その詳細安定度計算の計算途中結果に基づいて短絡電流を算定するステップ、ＳＴ１４は詳細安定度計算と並列に実行し、その詳細安定度計算の計算途中結果に基づいて過負荷判別を行うステップ、ＳＴ１５は詳細安定度計算と並列に実行し、その詳細安定度計算の計算途中結果に基づいて電圧安定度判別を行うステップ、ＳＴ１６は詳細安定度計算と並列に実行し、その詳細安定度計算の計算途中結果に基づいて過渡安定度判別を行うステップである。
【００１６】
ＳＴ１７はステップＳＴ１３〜ＳＴ１６における判別結果から電力系統が安定であるか否かを判定するステップ、ＳＴ１８は電力系統が安定である場合、送電量を増やすステップ、ＳＴ１９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。
【００１７】
図２は送電限界探索方法を実行するプログラムの構築例を示す説明図であり、図において、１はステップＳＴ１３の内容を実行する短絡電流算定部、２はステップＳＴ１４の内容を実行する過負荷判別部、３はステップＳＴ１５の内容を実行する電圧判別部、４はステップＳＴ１６の内容を実行する過渡安定度判別部である。
なお、送電限界探索方法を実行するプログラム（安定度計算処理手順、安定度判別処理手順及び送電限界値認定処理手順から構成される送電限界探索プログラム）は、計算機が読み取ることが可能なハードディスクやＣＤＲＯＭなどの記録媒体に記録されるものとする。
【００１８】
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（ステップＳＴ１１）、そのデータを用いて詳細安定度計算を実行する（ステップＳＴ１２）。
【００１９】
そして、詳細安定度計算の実行を開始すると、その詳細安定度計算と並列に安定度判別を実行する（ステップＳＴ１３〜ＳＴ１６）。
即ち、その詳細安定度計算の計算途中結果に基づく短絡電流の算定と、その詳細安定度計算の計算途中結果に基づく過負荷の判定と、その詳細安定度計算の計算途中結果に基づく電圧安定度の判別と、その詳細安定度計算の計算途中結果に基づく過渡安定度の判別とを行う。
【００２０】
ステップＳＴ１３〜ＳＴ１６における判別結果を参照し、電力系統が安定であるか否かを判定する（ステップＳＴ１７）。
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（ステップＳＴ１８）、上記の安定度判別を再実行させる。
一方、電力系統が不安定になると、詳細安定度計算と安定度判別の実行を中止し、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ＳＴ１９）。
【００２１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、安定度判別の判別結果が安定であることを示す場合には、送電量を増やして安定度計算と安定度判別の並列実行を継続する一方、その判別結果が不安定であることを示す場合には、安定度計算と安定度判別の実行を中止し、不安定になる直前の送電量を送電限界値と認定するように構成したので、詳細安定度計算の計算が完了する前に、安定度の判別結果を得て送電限界値を求めることができる。したがって、正確な送電限界値を速やかに求めることができる効果を奏する。
【００２２】
実施の形態２．
図３は想定される事故ケースや潮流断面から明らかに安定と判別されるケースを効率的に絞り込むスクリーニング処理を示すフローチャートであり、図４はスクリーニングの結果、不安定であると判定されたケースに対して行う詳細な安定度判別処理を示すフローチャートである。
【００２３】
上記実施の形態１では、詳細安定度計算と安定度判別処理を並列に実行するものについて示したが、安定度判別処理を実行するに際して、最初にスクリーニング処理を実行してから詳細な安定度判別処理を実行するようにしてもよい。
【００２４】
最初にスクリーニング処理の内容から説明する。
スクリーニング処理とは、図５に示すような対象系統内の発電機を加速側と減速側の２グループに分割して、各グループを１台の等価発電機に縮約し、等面積法を適用して過渡安定度判別を行うものである。
【００２５】
まず、事故除去後の詳細安定度結果から、系統の慣性中心δcenterを求める。
【数１】
0004112161.tif 000002
次に、各発電機の位相角δｉ と慣性中心δcenterとの大小比較を実行し、慣性中心δcenterより位相角δｉ が大きい発電機群を加速側グループ、慣性中心δcenterより位相角δｉ が小さい発電機群を減速側グループとして、これらの発電機群を（２）式〜（６）式に示すように、等価発電機に集約する。
【数２】
0004112161.tif 000003
【００２６】
次に、上記の２機系を安定度的に等価な１機系に縮約する。
【数３】
0004112161.tif 000004
（９）式の機械的出力ＰE は次のように表すことができる。
ＰE ＝Ｐ0 ＋Ｐ1 ・ｓｉｎδ＋Ｐ2 ・ｃｏｓδ          （１２）
ここで、Ｐ0 ＝０と仮定すると、（１２）式は次のように変形することができる。
ＰE ＝Ｐ1 ・ｓｉｎδ＋Ｐ2 ・ｃｏｓδ＝ＰPEAKｓｉｎ（δ＋δ0 ）（１３）
ただし、ＰPEAK＝（Ｐ12+Ｐ22）1/2
【００２７】
次に、等価１機発電機の機械的出力ＰE と位相角δから事故後の電力相差角曲線：ＰE ＝ＰPEAKｓｉｎ（δ＋δ0 ）を求める。ただし、初期位相角δ0 はわからないため、δ0 ＝０と仮定する。
そして、事故後の電力相差角曲線より、運動エネルギーＶk を下記に示すように算出する。
Ｖk ＝Ｍω2(t=ΔT) ／２ω0                           （１４）
【００２８】
δ0 ＝０と仮定しているため、電力相差角曲線はＰE ＝ＰPEAKｓｉｎδとなり、ＰPEAK及び不安定平衡点δu は下記のようにして算出することができる。
【数４】
0004112161.tif 000005
そして、（１５）式及び（１６）式を下式に代入して、位置エネルギーである臨界エネルギーＶc を算出する。
【数５】
0004112161.tif 000006
【００２９】
上記のようにして、運動エネルギーＶk と臨界エネルギーＶc を算出すると、これらを大小比較することにより、安定であるか不安定であるかを判別し、スクリーニング処理を終了する。
Ｖk ＜Ｖc     ：安定
Ｖk ≧Ｖc     ：不安定
【００３０】
次に詳細な安定度判別処理の内容について説明する。
上記のスクリーニング処理において、不安定であると判定されたケースを対象にして、詳細な安定度判別処理を一定間隔毎に行う。
【００３１】
まず、スクリーニング処理と同様に、図５に示すような対象系統内の発電機を加速側と減速側の２グループに分割して、各グループを１台の等価発電機に縮約し、等面積法を適用して過渡安定度判別を行う。
詳細過渡安定度判別を行う時点（時刻ｔ）の詳細安定度計算結果から系統の慣性中心δcenterを求める。
【数６】
0004112161.tif 000007
【００３２】
次に、各発電機の位相角δｉ （ｔ）と慣性中心δcenterとの大小比較を実行し、慣性中心δcenterより位相角δｉ （ｔ）が大きい発電機群を加速側グループ、慣性中心δcenterより位相角δｉ （ｔ）が小さい発電機群を減速側グループとして、これらの発電機群を（１９）式〜（２３）式に示すように、等価発電機に集約する。
【数７】
0004112161.tif 000008
【００３３】
次に、上記の２機系を安定度的に等価な１機系に縮約する。
【数８】
0004112161.tif 000009
等価１機発電機の電力相差角曲線はＰE ＝ＰPEAKｓｉｎ（δ＋δ0 ）で表されるが、これを変換すると次のようになる。
【数９】
0004112161.tif 000010
【００３４】
次に、詳細安定度計算のサンプリングデータから最小２乗法を用いて、（２９）式の未知の項Ｐ1 ，Ｐ2 を算出する。
なお、サンプリングデータは、事故除去の過渡的な値を避けるため、事故除去から一定時間後のデータを最低５点、最大３０点用いる。
【数１０】
0004112161.tif 000011
（３０）式より、未知のパラメータＸ（Ｐ1 ，Ｐ2 ）は、最小２乗法を用いて、以下の式より推定することができる。
Ｘ＝（ＡT Ａ）-1ＡT ｂ                            （３１）
【００３５】
（３１）式より算出した未知の項Ｐ1 ，Ｐ2 より、ＰPEAK及び不安定平衡点δu を算出する。
【数１１】
0004112161.tif 000012
運動エネルギーＶk と臨界エネルギーＶc は下記のようにして算出する。
【数１２】
0004112161.tif 000013
【００３６】
上記のようにして、運動エネルギーＶk と臨界エネルギーＶc を算出すると、これらを大小比較することにより、安定であるか不安定であるかを判別し、詳細な安定度判別処理を終了する。
Ｖk ＜Ｖc     ：安定
Ｖk ≧Ｖc     ：不安定
【００３７】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、安定度計算における事故除去直後の計算結果から大まかな安定度判別を実行して不安定なケースをスクリーニングし、その不安定なケースについて詳細な安定度判別を実行するように構成したので、すべてのケースについて詳細な安定度判別を実行する必要がなくなる。したがって、上記実施の形態１よりも更に速やかに送電限界値を求めることができる効果を奏する。
【００３８】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、安定度判別を実行して送電限界値を求めるものについて示したが、図６に示すように、さらに、安定度計算を実行して、その送電限界値の正当性を確認するようにしてもよい。
【００３９】
具体的には、上記実施の形態１，２と同様にして、暫定的に送電限界値を算出すると（ステップＳＴ１９）、その送電限界値で送電する条件の下で、詳細な安定度計算を実行し（ステップＳＴ２０）、確認計算を実行する（ステップＳＴ２１）。
【００４０】
そして、当該条件下での計算結果が安定であることを示し、かつ、当該送電限界値を１ステップ増加して、確認計算をしたとき不安定であることを示す場合には、その送電限界値が正しいものと認定する（ステップＳＴ２２〜ＳＴ２４）。
一方、当該条件下での計算結果が不安定であることを示す場合、あるいは、当該条件下での計算結果が安定であることを示し、かつ、当該送電限界値を１ステップ増加して、確認計算をしたとき安定であることを示す場合には、当該送電限界値が正しくないものと認定し、適宜送電量を変化させて正しい送電限界値を算出する（ステップＳＴ２２〜ＳＴ２４）。
これにより、この実施の形態３によれば、精度の高い送電限界値を得ることができる効果を奏する。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、安定度判別の判別結果が安定であることを示す場合には、送電量を増やして安定度計算と安定度判別の並列実行を継続する一方、その判別結果が不安定であることを示す場合には、安定度計算と安定度判別の実行を中止し、不安定になる直前の送電量を送電限界値と認定するように構成したので、正確な送電限界値を速やかに求めることができる効果がある。
【００４２】
この発明によれば、安定度計算における事故除去直後の計算結果から大まかな安定度判別を実行して不安定なケースをスクリーニングし、その不安定なケースについて詳細な安定度判別を実行するように構成したので、更に速やかに送電限界値を求めることができる効果がある。
【００４３】
この発明によれば、電力系統の運動エネルギーと位置エネルギーを算出し、その運動エネルギーと位置エネルギーを比較して安定度を判別するように構成したので、処理の複雑化を招くことなく、正確な安定度判別を行うことができる効果がある。
【００４４】
この発明によれば、送電限界値が認定されると、安定度計算を実行して、その送電限界値の正当性を確認するように構成したので、精度の高い送電限界値を得ることができる効果がある。
【００４５】
この発明によれば、安定度判別の判別結果が安定であることを示す場合には、送電量を増やして安定度計算と安定度判別の実行を継続させる一方、その判別結果が不安定であることを示す場合には、安定度計算と安定度判別の実行を中止させて、不安定になる直前の送電量を送電限界値と認定する送電限界値認定処理手順を設けるように構成したので、正確な送電限界値を速やかに求めることができる効果がある。
【００４６】
この発明によれば、安定度判別処理手順が安定度計算における事故除去直後の計算結果から大まかな安定度判別を実行して不安定なケースをスクリーニングし、その不安定なケースについて詳細な安定度判別を実行するように構成したので、更に速やかに送電限界値を求めることができる効果がある。
【００４７】
この発明によれば、安定度判別処理手順が電力系統の運動エネルギーと位置エネルギーを算出し、その運動エネルギーと位置エネルギーを比較して安定度を判別するように構成したので、処理の複雑化を招くことなく、正確な安定度判別を行うことができる効果がある。
【００４８】
この発明によれば、送電限界値が認定されると、安定度計算を実行して、その送電限界値の正当性を確認する確認処理手順を設けるように構成したので、精度の高い送電限界値を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による送電限界探索方法を示すフローチャートである。
【図２】  送電限界探索方法を実行するプログラムの構築例を示す説明図である。
【図３】  想定される事故ケースや潮流断面から明らかに安定と判別されるケースを効率的に絞り込むスクリーニング処理を示すフローチャートである。
【図４】  スクリーニングの結果、不安定であると判定されたケースに対して行う詳細な安定度判別処理を示すフローチャートである。
【図５】  等価発電機の縮約を説明する説明図である。
【図６】  この発明の実施の形態３による送電限界探索方法を示すフローチャートである。
【図７】  従来の送電限界探索方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  短絡電流算定部、２  過負荷判別部、３  電圧判別部、４  過渡安定度判別部。
【図１】
0004112161.tif 000014
【図２】
0004112161.tif 000015
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004112161.tif 000019
【図７】
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