特許 6422668 系統安定化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6422668

(24)【登録日】2018年10月26日

(45)【発行日】2018年11月14日

(54)【発明の名称】系統安定化システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/24 20060101AFI20181105BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20181105BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/24

   H02J3/00 170

【請求項の数】6

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2014-102900(P2014-102900)

(22)【出願日】2014年5月16日

(65)【公開番号】特開2015-220869(P2015-220869A)

(43)【公開日】2015年12月7日

【審査請求日】2017年2月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(72)【発明者】

【氏名】倉田 幸奈

(72)【発明者】

【氏名】井上 泰典

(72)【発明者】

【氏名】石橋 哲

(72)【発明者】

【氏名】石原 祐二

【審査官】 坂本 聡生

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１０２５９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３５６８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２８０１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０４６９０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１２９８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１５１６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５０３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１６５３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１１９３３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００−５／００

１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統における系統情報を収集する系統情報収集部と、
収集した前記系統情報より一定周期で事前系統モデルの作成を行う系統モデル作成部と、
前記電力系統で発生した事故、及び当該事故の除去の検出を行う事故検出部と、
前記電力系統の事故を検出した場合に、前記系統モデル作成部で作成する事前系統モデルを凍結する系統モデル凍結部と、
凍結した前記事前系統モデルと、事故除去後の前記電力系統の情報に基づいて事後系統モデルの作成を行う事後系統モデル作成部と、
前記事後系統モデルに基づいて、前記電力系統における過負荷箇所の有無の判定を行う過負荷箇所判定部と、
前記過負荷箇所に基づいて制御対象の選択を行う制御対象選択部と、
前記電力系統における過負荷が発生している箇所の検出を行う過負荷検出部と、
前記過負荷箇所判定部で判定した過負荷が発生した箇所と、前記過負荷検出部で検出した過負荷が発生した箇所との確認照合を行う過負荷箇所確認部と、を備え、
前記制御対象選択部は、選択した制御対象の遮断を反映した事後系統モデルにおいて過負荷箇所がなくなるまで制御対象の選択を繰り返すことを特徴とする系統安定化システム。

【請求項2】

前記過負荷検出部で過負荷が発生した箇所を検出した場合に、
前記事後系統モデル作成部において前記事後系統モデルの作成を行うことを特徴とする請求項１に記載の系統安定化システム。

【請求項3】

前記事故検出部は、前記電力系統に設置された各電気所からの事故検出信号に基づいて事故の検出を行い、
前記過負荷検出部は、前記系統情報に基づいて過負荷の発生の箇所の検出を行うことを特徴とする請求項２に記載の系統安定化システム。

【請求項4】

前記過負荷検出部での検出結果に対応する制御パターンを記憶する制御対象パターン記憶部と、
前記過負荷箇所確認部において、前記過負荷箇所判定部の判定結果と、前記過負荷検出部の検出結果が異なる場合には、前記制御パターンに基づいて制御を行うバックアップ用の制御を行うバックアップ制御部を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の系統安定化システム。

【請求項5】

電力系統における系統情報の条件を任意に設定可能な条件設定部を更に備え、
前記系統モデル作成部は、条件の設定を行った前記系統情報に基づいて系統モデルの作成を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の系統安定化システム。

【請求項6】

電力系統における系統情報の条件を任意に設定可能な条件設定部を更に備え、
前記事後系統モデル作成部は、条件の設定を行った前記系統情報に基づいて事後系統モデルの作成を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の系統安定化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力系統を広域に亘って保護するための電力系統における系統安定化システムに関する。

【0002】

系統事故に起因した一部の設備停止等により、残された健全設備に流れる電力潮流が定格容量を超過し、過負荷状態に陥る場合がある。過負荷状態を放置すると、設備損壊に至るため、過負荷解消対策が必要となる。

【0003】

過負荷解消対策には、送電線や変圧器等の機器保護を目的とした過負荷保護リレー(OLR)がある。しかし、機器保護だけでは系統全体の需給バランスを保てず系統崩壊を招く恐れがあるため、事故波及防止システム（以下、系統安定化システム）による電源制限、負荷制限等の系統保護が必要となる。

【0004】

過負荷解消のための系統安定化システムの構成は、大きく分けて、過負荷検出部、演算部、伝送路、制御部から構成される。たとえば、平行２回線の送電線において、そのうちの１回線が事故で遮断された場合には、１回線の送電線での運用となる。この場合に、事故前は２回線分の潮流が、残る１回線に集中する。これにより過負荷が発生した場合、過負荷検出部により健全側の過負荷を検出し、演算部において必要制御量を算出し、制御部において必要制御量分の制御指令を出力する。

【0005】

一般的に放射状系統においては、事故除去後の回り込み潮流がないため、事前に過負荷解消のための必要制御量が算出できる。このため、前記過負荷解消のための系統安定化システムが適用できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【非特許文献1】「電気学会技術報告 第1069号 過負荷保護技術」電気学会

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

一方、メッシュ系統やループ系統では系統内で潮流の分流、回り込み潮流が発生する。このため、事前に過負荷発生箇所を想定することが難しい。また、潮流の分流や回り込み潮流の影響により、制御量に見合った制御効果が得られるとは限らないため、放射状系統向けの系統安定化システムの演算方式では、適切な制御量の算出は困難である。
このため、メッシュ系統やループ系統の過負荷保護を行うためには、より高度な演算方式の系統安定化システムが必要となる。

【0008】

本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、事故発生後の電力系統の情報に基づいて過負荷保護を行うための演算を行う系統安定化システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の実施形態における系統安定化システムは、上記の目的を達成するために、以下の構成を有することを特徴とする。
（１）電力系統における系統情報を収集する系統情報収集部を備える。
（２）収集した前記系統情報より一定周期で事前系統モデルの作成を行う系統モデル作成部を備える。
（３）前記電力系統で発生した事故、及び当該事故の除去の検出を行う事故検出部を備える。
（４）前記電力系統の事故を検出した場合に、前記系統モデル作成部で作成する事前系統モデルを凍結する系統モデル凍結部を備える。
（５）凍結した前記事前系統モデルと、事故除去後の前記電力系統の系統情報に基づいて事後系統モデルの作成を行う事後系統モデル作成部を備える。
（６）前記事後系統モデルに基づいて、前記電力系統における過負荷箇所の有無の判定を行う過負荷箇所判定部を備える。
（７）前記過負荷箇所に基づいて制御対象の選択を行う制御対象選択部を備える。
（８）前記電力系統における過負荷が発生している箇所の検出を行う過負荷検出部を備える。
（９）前記過負荷箇所判定部で判定した過負荷が発生した箇所と、前記過負荷検出部で検出した過負荷が発生した箇所との確認照合を行う過負荷箇所確認部を備える。
（１０）前記制御対象選択部は、選択した制御対象の遮断を反映した事後系統モデルにおいて過負荷箇所がなくなるまで制御対象の選択を繰り返す。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態における系統安定化システムの構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態におけるＳＶ情報、ＴＭ情報及び系統モデルの一例を示す図である。

【図3】本発明の第１実施形態における系統安定化システムの動作を示すフローチャートである。

【図4】本発明の第１実施形態における過負荷箇所を解消するための制御対象の選択方法の一例を示す図である。

【図5】本発明の第２実施形態における系統安定化システムの構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の第２実施形態における系統安定化システムの動作を示すフローチャートである。

【図7】本発明の第３実施形態における系統安定化システムの構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の第３実施形態における系統安定化システムの動作を示すフローチャートである。

【図9】本発明の第４実施形態における系統安定化システムの構成を示すブロック図である。

【図10】本発明の第４実施形態における系統安定化システムの動作を示すフローチャートである。

【図11】本発明の第５実施形態における系統安定化システムの構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［１．第１の実施の形態］
以下には、本発明による第１の実施の形態として、系統安定化システムの実施の形態を図１〜図４を用いて説明する。本実施形態の系統安定化システムは、電力系統で事故を検出した場合に、当該事故の除去後の系統モデルを用いて潮流計算を行う。本実施形態の系統安定化システムでは、その潮流計算の計算結果から、過負荷発生箇所の検出と、検出した過負荷箇所を解消するための制御対象の選択と制御を行う。

【0013】

［１−１．構成］
図１は、本発明の電力系統の保護システムの概略を示す構成図である。本実施形態の系統安定化システム１は、電力系統Ｅから系統情報を取得し、その系統情報に基づいて過負荷箇所の検出、及び検出した過負荷箇所を解消するための制御対象の選択と制御を行う。系統安定化システム１は、系統情報収集部２、系統モデル作成部３、事前系統モデル凍結・事後演算起動判定部４、事後系統モデル作成部５、過負荷解消制御対象選択部６、出力部７とを備える。

【0014】

系統データ収集部２は、電力系統Ｅにおける系統情報を一定周期で収集する。系統データ収集部２は、電力系統内の各電気所に設置される各種機器とネットワークを介してオンラインで接続され、系統情報としてＳＶ情報、ＴＭ情報を収集する。ＳＶ情報とは、電力系統内の遮断器ＣＢ、線路開閉器ＬＳ、及び保護リレー等の動作情報であり、ＴＭ情報とは、母線電圧や、送電線、変圧器、発電機等の対象系統内の各箇所の潮流の情報である。

【0015】

系統モデル作成部３では、系統データ収集部２で収集したＳＶ情報及びＴＭ情報から系統モデルの作成を行う。系統モデル作成部３では、系統情報記憶部３ａと、モデル生成部３ｂとを備える。

【0016】

系統情報記憶部３ａは、系統データ収集部２で収集した電力系統内の各電気所におけるＳＶ情報及びＴＭ情報を記憶する。

【0017】

モデル作成部３ｂは、系統情報記憶部３ａに記憶された情報を元に系統モデルＰ１の作成を行う。図２は、ＳＶ情報、ＴＭ情報及び系統モデルの一例を示す図である。モデル生成部３ｂで作成する系統モデルＰ１は、電力系統Ｅにおけるノードデータ、ブランチデータ、発電機データから構成されている。ノードは母線、負荷、発電機を、ブランチは送電線、変圧器を示す。

【0018】

ノードデータは、電力系統Ｅに設置されたノードを区別するために各ノードに付された識別番号、ノードの種類を示すノードタイプ、各ノードにおける有効電力、無効電力、電圧等からなる。このうち、有効電力、無効電力、電圧は、電力系統Ｅにおいて時々刻々と変化するデータである。

【0019】

ブランチデータは、電力系統Ｅに設置されたブランチを区別するために各ブランチに付された識別番号、ブランチの始端ノード、ブランチの終端ノード、運用回線数、インピーダンス等からなる。このうち、運用回線数は電力系統Ｅにおいて系統運用操作および系統事故の除去等により変化するデータである。

【0020】

発電機データは、電力系統Ｅに設置された発電機データを区別するために各発電機データに付された識別番号、定格容量、定格出力、内部定数等の発電機の情報を示すデータからなる。

【0021】

以上のデータからなる系統モデルＰ１は、系統解析シミュレーションにおける潮流計算を行う際のデータである。系統モデルＰ１を入力データとして潮流計算を行うことにより、系統各部の電圧、潮流値を求めることができる。

【0022】

モデル作成部３ｂでは、系統モデルＰ１のデータのうち、時々刻々と変化するデータ、すなわちノードの有効電力、無効電力、電圧、ブランチの運用回線数を、一定周期で書き換えることにより、系統モデルＰ１を作成する。情報を取得できない電気所のＴＭ情報については、状態推定機能を用いて補完する。

【0023】

作成した系統モデルＰ１は、系統モデル作成部３に図示しないデータベースに記憶される。系統モデルＰ１の作成は、ＳＶ情報及びＴＭ情報を収集する度ごとに行われる。

【0024】

事前系統モデル凍結・事後演算起動判定部４は、電力系統で発生した事故及び当該事故の除去の検出と、モデル作成部３ｂにおける系統モデルＰ１の作成の凍結、および後述する事後演算機能の起動信号の出力を行う。事前系統モデル凍結・事後演算起動判定部４は、事故検出部４ａ、系統モデル凍結部４ｂ、及び事後演算起動部４ｃとを備える。

【0025】

事故検出部４ａは、電力系統で発生した事故及び当該事故の除去の検出を行う。電力系統で発生した事故は、系統情報収集部２から取得した各電気所の事故検出信号により検出する。また、当該事故の除去の検出は、系統情報収集部２から取得したＣＢ入切情報または潮流値から送電線、変圧器の遮断を検出することで行う。

【0026】

系統モデル凍結部４ｂは、電力系統の事故を検出した場合に、モデル作成部３ｂで作成する電力系統のモデルＰ１の作成を凍結する。これにより事故発生前に作成した電力系統のモデルＰ１が事前系統モデルＰ２となる。

【0027】

事後演算起動部４ｃは、電力系統の事故の除去を検出した場合に事後演算機能を起動する起動信号の出力を行う。事後演算機能は、事後系統モデルＰ３を作成し、その事後系統モデルＰ３に基づく潮流計算の結果により、電力系統内に過負荷箇所がなくなるように制御対象の選択を行うための演算機能である。事後演算機能を実現するために、事後系統モデル作成部５と、過負荷解消制御対象選択部６とを備える。

【0028】

事後系統モデル作成部５は、凍結した前記事前系統モデルＰ２と、事故除去後の前記電力系統の情報に基づいて事後系統モデルＰ３の作成を行う。事後系統モデル作成部５は、事前系統モデル記憶部５ａ、事後系統情報記憶部５ｂ、及び事後系統モデル作成部５ｃとを備える。

【0029】

事前系統モデル記憶部５ａは、系統モデル凍結部４ｂにて凍結した事前系統モデルＰ２を記憶する。

【0030】

事後系統情報記憶部５ｂでは、事後演算起動部４ｃから出力された起動信号を受けた時点で系統情報収集部２から取得した系統情報を記憶する。事後演算起動部４ｃによる起動信号は、電力系統の事故の除去を検出した後に出力させるため、事後系統情報記憶部５ｂに記憶される系統情報は、事故の除去後の系統情報である。

【0031】

事後系統モデル作成部５ｃでは、事前系統モデル記憶部５ａに記憶した系統モデルＰ２に、事後系統情報記憶部５ｂに記憶した系統情報を反映して事後系統モデルＰ３を作成する。事後系統モデルＰ３の作成は、凍結した事前系統モデルＰ２に対して、事故除去または系統操作による送電線、変圧器の遮断を、対応するブランチの運用回線数の削減または対応するブランチの削除として反映することで行う。これにより、事故後の系統モデルＰ３が作成できる。

【0032】

過負荷解消制御対象選択部６は、事後系統モデルＰ３に基づいて電力系統における過負荷箇所の有無の判定を行い、その判定結果に基づいて電力系統内の制御対象の選択を行う。過負荷解消制御対象選択部６は、過負荷判定部６ａ、制御対象選択部６ｂとを備える。

【0033】

過負荷判定部６ａでは、事後系統モデルＰ３を用いて潮流計算を実施し、過負荷箇所の有無を判定する。

【0034】

制御対象選択部６ｂでは、制御対象として効果的な負荷乃至発電機を選択し、選択した制御対象の遮断を反映した事後系統モデルを入力として潮流計算を行い過負荷箇所の有無を判定する。制御対象選択部６ｂでは、この処理を、過負荷箇所がなくなるまで繰り返すことにより、過負荷解消のための制御対象を選択する。

【0035】

出力部７は、制御対象選択部６ｂにて決定した制御対象に対して制御指令を出力すると共に、運用者に対して制御対象選択部６ｂにて決定した制御対象を示す動作表示乃至系統運用操作ガイダンスの表示指令を出力する。出力部７は、制御出力部７ａと、警報出力部７ｂとを備える。

【0036】

制御出力部７ａは、制御対象選択部６ｂにて決定した制御対象に対して制御指令を出力する。制御指令は、電力系統内の制御機器に対して伝送され、制御機器の遮断が実行される。また、制御出力部７ａは、系統モデル凍結部４ｂに対して、系統モデルＰ１の凍結を解除する指示である事前系統モデル凍結解除指令を出力する。系統モデル凍結部４ｂでは、事前系統モデル凍結解除指令が入力すると、凍結していた電力系統モデルＰ１の凍結が解除され、系統モデルＰ２の作成が再開される。

【0037】

警報出力部７ｂは、運用者に対して制御対象選択部６ｂにて決定した制御対象に対する制御を行った場合の系統運用の表示を行う。系統安定化システム１は、図示しない表示部を備える。警報出力部７ｂは、この表示部に対して、制御対象選択部６ｂにて決定した制御対象を示す系統運用操作ガイダンスの表示指令を出力する。表示部に動作表示乃至系統運用操作ガイダンスが表示されることで、運用者は、制御内容を把握することができる。動作表示は、制御が実施された際に制御内容を表示するものであり、系統運用操作ガイダンスは制御が必要なことを運用者に促し、運用者が手動で制御を行うものである。動作表示と系統運用操作ガイダンスのどちらを表示するかは一方固定としても、切替可能としてもよい。

【0038】

［１−２．システム動作］
以上のような構成を有する図１の系統安定化システム１の動作の概略は次の通りである。図３は、系統安定化システム１の一連の処理を示すフローチャートである。

【0039】

系統安定化システム１では、電力系統Ｅにおける系統情報を定周期で収集する（Ｓ０１）。収集した系統情報より、系統モデルＰ１が作成される（Ｓ０２）。

【0040】

系統モデルＰ１の作成は、電力系統内で事故が発生するまで継続して行われる（Ｓ０３のＮＯ）。電力系統内で事故が発生した場合には（Ｓ０３のＹＥＳ）、系統モデルＰ１の作成を凍結し、事前系統モデルＰ２とする（Ｓ０４）。その後、当該事故が除去されたかの確認を行う（Ｓ０５）。事故の除去の検出ができない場合には、一定時間の後、再度事故が除去されたかの確認を行う（Ｓ０５のＮＯ）

【0041】

事故の除去の検出ができた場合（Ｓ０５のＹＥＳ）には、事前系統モデルＰ２に対して、事故除去または系統操作による送電線、変圧器の遮断を、対応するブランチの運用回線数の削減または対応するブランチの削除として反映することで、事後系統モデルＰ３の作成を行う（Ｓ０６）。その後、作成した事後系統モデルＰ３を用いて潮流計算を実施し（Ｓ０７）、過負荷箇所の有無を判定する（Ｓ０８）。過負荷箇所が無いと判定した場合には（Ｓ０８のＮＯ）、発生した事故の影響により過負荷が発生した箇所が無いと判定し、系統モデルＰ１の作成の凍結を解除する。

【0042】

一方、過負荷箇所が有ると判定した場合には（Ｓ０８のＹＥＳ）、過負荷を解消するために、制御を行う制御対象として効果的な負荷乃至発電機を選択する（Ｓ０９）。
そして、選択した制御対象の遮断を反映した事後系統モデルＰ３を入力として潮流計算を実施し（Ｓ１０）、過負荷箇所の有無を判定する（Ｓ１１）。一方、過負荷箇所が有ると判定した場合には（Ｓ１１のＹＥＳ）、新たな制御対象を選択し、選択した制御対象の遮断を反映した事後系統モデルＰ４を入力として潮流計算を実施し、過負荷箇所の有無を判定する（Ｓ９〜１１）。これを過負荷箇所が無くなるまで実施する。そして、過負荷箇所が無くなった場合には、選択された制御対象に対して、制御指令を出力し、その旨を運用者に対して出力し、事前系統モデルＰ１の作成の凍結を解除する（Ｓ１２）。

【0043】

過負荷箇所を解消するための制御対象の選択方法としては様々な方法があるが、ここではその一例として、負荷制限対象の選択方法例を、図４を用いて説明する。同図はメッシュ系統の一例であり、電気所Ｓ−Ａ間の送電線において事故が発生し、事故除去により同送電線が遮断された後、電気所Ｒ−Ａ間の送電線で過負荷が発生したケースを示している。同図中系統内の潮流の向きおよび大きさを、矢印の向きおよび太さで示している。

【0044】

まず、系統内の変電所を、過負荷判定部６ａにて求められた過負荷箇所（電気所Ｒ−Ａ間のブランチ）を介して潮流が流入する電気所（電気所Ａ）を制御電気所として選択し、その制御電気所の中で負荷ノードを選択し、過負荷が解消できるかを潮流計算で確認する。過負荷が解消できない場合は、制御電気所（電気所Ａ）から潮流が流入する先の電気所（電気所ＢまたはＦ）のうち、潮流値が大きい電気所（電気所Ｂ）を、次の制御電気所とし、その制御電気所の中で負荷ノードを追加で選択し、過負荷が解消できるかを潮流計算で確認する。

【0045】

過負荷が解消できない場合は次の制御電気所（電気所Ｆ）について、上記と同様の処理を行う。上記の処理を過負荷が解消されるまで繰り返すことによって、過負荷解消のための制御対象選択を行う。同一の電気所内の負荷ノード選択方法としては、予め設定した優先順位に従って選択する方法、制御量が最小となる負荷ノードの組合せを選択する方法、またはそれらの方法の組合せ等がある。また、一つの電気所内での負荷の全停が許容されない場合には、負荷ノードの選択可否を設定できるようにし、選択方法に反映することも考えられる。上記は負荷制限対象の選択方法例を述べたが、電源制限対象についても同様の方法で制御対象の選択を行うこともできる。

【0046】

［１−３．効果］
以上のような構成及び作用を有する本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。

【0047】

（１）事後系統モデルＰ３に基づいて、電力系統における過負荷箇所の有無の判定を行うため、事前の過負荷発生箇所の想定および適正な制御量の算出が難しいメッシュ系統やループ系統でも過負荷を検出し、過負荷解消制御を行うことができる。

【0048】

（２）一定周期で電力系統が情報を収集し、その情報に基づいて系統モデルＰ１の作成を行っている。そして、事故の検出とともに系統モデルＰ１の凍結を行い、事前系統モデルＰ２とする。

【0049】

（３）事前系統モデルＰ２と、事故除去後の電力系統の情報に基づいて事後系統モデルＰ３の作成を行う。これにより、事故除去後の電力系統の情報から事後系統モデルＰ３を作成する場合と比較して、事後の系統動揺がなくなるまで待つ必要がないため、短時間で事後系統モデルＰ３の作成を行うことができる。

【0050】

［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
系統安定化システム１の第２実施形態について、図５、図６を用いて説明する。第２の実施形態は、事故除去後の系統情報を使って、事後系統モデルＰ３を作成し、潮流計算を行うことを特徴とする。事故除去後に系統モデルＰ３を作成する場合、系統動揺があると正しいＴＭ情報が得られないため、正しい系統モデルが作成できない。そこで、本実施形態では、系統動揺収束判定部９を設けている。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0051】

図５は、本実施形態に係る系統安定化システム１を示すブロック図である。本実施形態の系統安定化システム１は、事後演算起動判定部８、系統動揺収束判定部９、事後系統モデル作成部１０、過負荷解消制御対象選択部６、出力部７とを備える。系統動揺収束判定部９と、事後系統モデル作成部１０と、過負荷解消制御対象選択部６は、事後演算起動判定部８での起動判定成立によって起動する、事後演算機能である。系統情報収集部２、過負荷解消制御対象選択部６、出力部７については、実施例１と同様のため、説明は省略する。

【0052】

事後演算起動判定部８は、電力系統で発生した事故及び当該事故の除去の検出、および後述する事後演算機能の起動信号の出力を行う。事後演算起動判定部４は、事故検出部４ａ、及び事後演算起動部４ｃとを備える。

【0053】

系統動揺収束判定部９は、系統情報収集部２から取得した系統情報を用いて、系統の動揺が収束したかどうかの判定を行う。系統動揺の収束判定の方法としては、対象系統内のブランチの通過潮流の動揺振幅が所定値以下に収まることを確認し、系統動揺収束判定成立とする等、様々な方法がある。また、判定用の所定値を、ユーザによる可変設定としても良い。

【0054】

事後系統モデル作成部１０は、系統動揺収束判定部９において系統動揺収束判定が成立した場合、現在の系統情報に基づいて系統モデルを作成する。この系統モデルが事後系統モデルＰ３となる。事後系統モデルの作成方法については、系統モデル作成部３と同様である。

【0055】

［２−２．システム動作］
以上のような構成を有する図５の系統安定化システム１の動作の概略は次の通りである。図６は、系統安定化システム１の一連の処理を示すフローチャートである。

【0056】

系統安定化システム１では、電力系統Ｅにおける系統情報を一定周期で収集する（Ｓ０１）。収集した系統情報に基づいて、電力系統内における事故の発生を監視する（Ｓ０３）。電力系統内で事故が発生した場合には（Ｓ０３のＹＥＳ）、当該事故が除去されたかの確認を行う（Ｓ０５）。事故の除去の検出ができない場合には、一定時間の後、再度事故が除去されたかの確認を行う（Ｓ０５のＮＯ）。

【0057】

事故の除去の検出ができた場合（Ｓ０５のＹＥＳ）には、当該事故の影響による系統動揺が収束したかの確認を行う（Ｓ１３）。系統動揺の収束が確認できない場合には、一定時間の後、再度系統動揺の収束の確認を行う（Ｓ１３のＮＯ）。

【0058】

系統動揺の収束が確認できた場合（Ｓ１３のＹＥＳ）には、事後系統モデルＰ３の作成を行う（Ｓ０５）。その後、作成した事後系統モデルＰ３を用いて潮流計算を実施し、過負荷箇所の有無を判定する。過負荷箇所が無いと判定した場合には（６のＮＯ）、発生した事故の影響により過負荷が発生した箇所が無いと判定する。

【0059】

一方、過負荷箇所が有ると判定した場合には（６のＹＥＳ）、過負荷を解消するために、制御を行う制御対象として効果的な負荷乃至発電機を選択する。出力部は、過負荷を解消するために選択した制御機器に対して制御指令を出力すると共に、事前系統モデルＰ１の作成の凍結を解除する（Ｓ１２）。

【0060】

［２−３．効果］
以上のような構成及び作用を有する本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。

【0061】

（１）事後系統モデルＰ３に基づいて、電力系統における過負荷箇所の有無の判定を行うため、事前の過負荷発生箇所の想定および適正な制御量の算出が難しいメッシュ系統やループ系統でも過負荷を検出し、過負荷解消制御を行うことができる。

【0062】

（２）事故後の系統情報を用いて事後系統モデルを作成するため、正確な系統モデルを作成することができる。これにより、過負荷判定部６ａでの演算および判定の精度を高めることができる。その結果、制御の高精度化を図ることができる。また、系統動揺が収束するまで待つ必要があるが、過負荷制御は過負荷状態発生から数十〜数百秒オーダの制御であるため、制御の仕上がり時間上支障はない。

【0063】

［３．第３実施形態］
［３−１．構成］
系統安定化システム１の第３実施形態について、図７、図８を用いて説明する。第３実施形態は、電力系統において、実際に過負荷状態が発生していることを確認して制御を実施することを特徴としている。そこで、本実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、過負荷検出部１１及び過負荷箇所確認部１２ｃを設けている。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0064】

図７は、本実施形態に係る系統安定化システム１を示すブロック図である。本実施形態の系統安定化システム１は、系統情報収集部２、系統モデル作成部３、事前系統モデル凍結・事後演算起動判定部４、事後系統モデル作成部５、過負荷解消制御対象選択部１２、出力部７、及び過負荷検出部１１とを備える。系統情報収集部２、系統モデル作成部３、事前系統モデル凍結・事後演算起動判定部４、事後系統モデル作成部５、及び出力部７については、第１実施形態と同様のため、説明は省略する。

【0065】

過負荷検出部１１では、系統情報収集部２から取得した系統情報を用いて、電力系統で実際に過負荷が発生している箇所を検出する。過負荷検出部１１は、事後演算機能の一部として事故除去後に起動する方法と、常時処理する方法のどちらでも同等の機能が得られる。また、過負荷箇所の検出は、系統情報収集部２から取得した各箇所の潮流値が所定値を所定時間継続して超過することを判定して行う。

【0066】

過負荷箇所確認部１２ｃでは、第１実施形態の過負荷判定部６ａにて判定した過負荷箇所と過負荷検出部１１にて検出した過負荷箇所を照合確認する。

【0067】

［３−２．システム動作］
以上のような構成を有する図７の系統安定化システム１の動作の概略は次の通りである。図８は、系統安定化システム１の一連の処理を示すフローチャートである。

【0068】

系統安定化システム１では、電力系統Ｅにおける系統情報を定周期で収集する処理（Ｓ０１）から、過負荷箇所の有無を判定（Ｓ１１）までは、第１実施形態と同様である。本実施形態においては、潮流計算の結果、過負荷箇所が無いと判定した場合には（Ｓ１１のＮＯ）、電力系統の実系統上に過負荷箇所があるかの確認を行う（Ｓ１５）。電力系統の実系統上に過負荷箇所がない場合には、発生した事故の影響により過負荷が発生した箇所が無いと判定し、事前系統モデルの作成の凍結を解除する（Ｓ１５のＮＯ）。

【0069】

一方、実系統上に過負荷箇所が有ると判定した場合には（Ｓ１５のＹＥＳ）、過負荷箇所の比較を行う。過負荷箇所の照合確認は、過負荷判定部６ａでの判定結果と、過負荷検出部１１での検出結果が一致しているか否かで判定する（Ｓ１６）。

【0070】

一致していると判定した場合には（Ｓ１６のＹＥＳ）、過負荷判定部６ａで選択した制御対象に対して、制御指令を出力し、その旨を運用者に対して出力し、事前系統モデルＰ１の作成の凍結を解除する（Ｓ１２）。

【0071】

［３−３．効果］
以上のような構成及び作用を有する本実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加えて、過負荷箇所の判定結果を、電力系統の実系統における過負荷の検出箇所と照合確認することにより、より正確な制御を行うことができる。また、不要制御防止の効果も得られる。

【0072】

また、本実施形態においては、過負荷検出部１１における電力系統で実際に過負荷が発生している箇所を検出後に、事後演算機能を起動させても良い。例えば、過負荷検出部１１で過負荷の発生箇所の検出を行った際に、事後系統モデル作成部５に対して起動信号を送信する。事後系統モデル作成部５では、事後演算起動部４ｃからの起動信号と、過負荷検出部１１からの起動信号との入力基づいて、事後系統モデルの作成を行うようにしても良い。

【0073】

前述の通り、事後演算起動部４ｃの起動信号は、事故検出部４ａによる系統情報収集部２から取得した各電気所の事故検出信号に基づいて出力される。一方、過負荷検出部１１では、系統情報収集部２から取得した系統情報を用いて、電力系統で実際に過負荷が発生している箇所を検出する。この様に事後系統モデル作成部５の起動条件を、各電気所からの事故検出信号に基づく起動信号と、実際の系統情報を用いた過負荷検出に基づく起動信号の両方の入力とする所謂ＡＮＤ条件とする。これにより、一方の起動信号の入力のみをトリガーとする場合と比較して、系統での事故の発生を高精度で判定することができ、不要制御防止の効果を更に高くすることができる。

【0074】

また、ユーザの要望や設置場所の条件に合わせて、事後系統モデル作成部５の起動条件を各電気所からの事故検出信号に基づく起動信号の入力と、実際の系統情報を用いた過負荷検出に基づく起動信号の入力のいずれかとする所謂ＯＲ条件としても良い。ＯＲ条件であれば、各電気所からの事故検出信号に基づく起動信号のみで事後系統モデル作成部５の作成を行うことができるのは当然として、実際の系統情報を用いた過負荷検出に基づく起動信号の入力のみで事後系統モデル作成部５の作成を行うことができるので、想定事故以外の原因によって過負荷箇所が発生した場合や、伝送不良などにより各電気所からの事故検出信号が送られない場合にでも、電力系統内の過負荷箇所を解消させる制御を行うことが可能となる。

【0075】

［４．第４実施形態］
［４−１．構成］
系統安定化システム１の第４実施形態について、図９、図１０を用いて説明する。第４の実施形態は、実系統で過負荷が発生しているにもかかわらず、潮流計算を用いた過負荷判定部６ａで過負荷が検出されない場合、バックアップ制御機能により制御が実施できることを特徴とする。本実施形態では、第３実施形態の構成に加えて、バックアップ制御部１６を設けている。なお、第３の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0076】

図９は、本実施形態に係る系統安定化システム１を示すブロック図である。本実施形態の系統安定化システム１は、系統情報収集部２、系統モデル作成部３、事前系統モデル凍結・事後演算起動部４、事後系統モデル作成部５、過負荷解消制御対象選択部６、出力部７、過負荷検出部１１及びバックアップ制御部１６とを備える。系統情報収集部２、系統モデル作成部３、事前系統モデル凍結・事後演算起動判定部４、事後系統モデル作成部５、過負荷解消制御対象選択部６、出力部７、及び過負荷検出部１１については、第３実施形態と同様のため、説明は省略する。

【0077】

バックアップ制御部１６は、実系統で過負荷が発生しているにもかかわらず、潮流計算を用いた過負荷判定部６ａで過負荷が検出されない場合、バックアップ制御機能により制御を実施する。バックアップ制御部１６は、バックアップ制御起動部１６ａと、バックアップ制御パターン記憶部１６ｂと、バックアップ制御パターン選択部１６ｃを備える。

【0078】

バックアップ制御起動部１６ａは、過負荷検出部１１において実系統で過負荷箇所が検出されているにもかかわらず、過負荷判定部６ａでは過負荷を検出していない場合や、過負荷判定部６ａと過負荷検出部１１の結果が一致しない場合、バックアップ制御を起動する。

【0079】

バックアップ制御パターン記憶部１６ｂでは、バックアップ制御用の制御パターンを記憶している。ここで制御パターンとは、制御対象の選択の組合せを指す。バックアップ制御パターンは、想定事故が発生した場合の制御量を、オフライン事前シミュレーション等により求め、予め装置に設定しておく。

【0080】

バックアップ制御パターン選択部１６ｃでは、バックアップ制御パターン記憶部１６ｂに記憶した制御パターンから、過負荷検出部１１が検出した過負荷を解消するための制御パターンを選択し、制御対象として出力部７に出力する。

【0081】

［４−２．システム動作］
以上のような構成を有する図９の系統安定化システム１の動作の概略は次の通りである。図１０は、系統安定化システム１の一連の処理を示すフローチャートである。

【0082】

系統安定化システム１では、電力系統Ｅにおける系統情報を一定周期で収集する処理（Ｓ０１）から、過負荷判定部６ａで判定した過負荷箇所が、過負荷検出部１１で検出した過負荷箇所と一致しているかの照合確認（Ｓ１６）までは、第３実施形態と同様である。本実施形態においては、過負荷箇所の照合確認は、過負荷判定部６ａでの判定結果と、過負荷検出部１１での検出結果が一致しているか否かで判定の結果、一致していないと判定した場合には、バックアップ制御パターン記憶部１６ｂに記憶した制御パターンから、過負荷検出部１１が検出した過負荷を解消するための制御パターンを選択し（Ｓ１７）、制御対象に対して制御指令を出力し、事前系統モデルＰ１の作成の凍結を解除する（Ｓ１２）。

【0083】

［４−３．効果］
以上のような構成及び作用を有する本実施形態によれば、第３の実施形態の効果に加えて、実系統で過負荷が発生しているにもかかわらず、潮流計算を用いた過負荷検出部１１で過負荷検出がない場合や、過負荷判定部６ａで判定した過負荷箇所と過負荷検出部１１で検出した過負荷箇所が一致しない場合でも、バックアップ制御により制御を実施できるので、制御の信頼性向上と誤不動作防止の効果が得られる。

【0084】

［５．第５実施形態］
［５−１．構成］
系統安定化システムの第５実施形態について、図１１を用いて説明する。第５の実施形態は、第１実施形態における系統安定化システム１に、機能試験のための系統情報模擬機能を持たせたことを特徴とする。本実施形態では、第１実施形態の構成に加えて、試験用系統情報記憶部１３、系統情報切替部１４、及び出力ロック部１５を設けている。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0085】

図１１は、本実施形態に係る系統安定化システム１を示すブロック図である。本実施形態の系統安定化システム１は、系統情報収集部２、系統モデル作成部３、事前系統モデル凍結・事後演算起動判定部４、事後系統モデル作成部５、過負荷解消制御対象選択部６、出力部７、試験用系統情報記憶部１３、系統情報切替部１４、及び出力ロック部１５とを備える。系統情報収集部２、系統モデル作成部３、事前系統モデル凍結・事後演算起動判定部４、事後系統モデル作成部５、過負荷解消制御対象選択部６、及び出力部７については、第１実施形態と同様のため、説明は省略する。

【0086】

試験用系統情報記憶部１３では、ヒューマンインターフェイス機能等を介して入力した試験用系統情報を記憶する。なお、試験用系統情報は、オンライン系統情報の全情報を模擬する方法と、一部の情報のみ模擬する方法がある。

【0087】

系統情報切替部１４では、系統モデル作成部３以降の処理で使用する系統情報を、系統情報収集部２から取得した実系統の系統情報に切替え、システム試験時には試験用系統情報記憶部１３に記憶した試験用系統情報に切替える。

【0088】

出力ロック部１５では、制御指令および動作表示乃至系統運用操作ガイダンス表示が試験中に不要に出力されないように、必要に応じて出力部７の処理をロックする。出力ロック部１５の起動は、系統情報切替部１４の切替条件に連動させて系統情報が試験用系統情報に切替られた時に起動する方法や、独立したユーザ設定を設ける方法がある。

【0089】

［５−２．システム動作］
以上のような構成を有する図１１の系統安定化システム１の動作の概略は次の通りである。試験用系統情報に基づいてシミュレーションを行う場合には、運用者は試験用系統情報記憶部１３に対して、ヒューマンインターフェイス機能を利用して試験用系統情報の入力を行う。

【0090】

次に、運用者は、入力した試験用系統情報を利用し、試験が実施できるように、系統モデル作成部３で使用する系統情報を、系統情報収集部２から取得した実系統の系統情報から、試験用系統情報記憶部１３に記憶した試験用系統情報に切替える。

【0091】

そして、出力部７より制御指令や動作表示乃至系統運用操作ガイダンス表示の指示が実際に出力されないように、出力ロック部１５により、必要に応じて出力部をロックする。

【0092】

［５−３．効果］
以上のような構成及び作用を有する本実施形態によれば、実系統の系統情報の代わりに試験用系統情報を入力することにより、系統安定化システム１の機能を容易に確認することができる。

【0093】

［６．他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数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って、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの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。

【0094】

第３実施形態において、第１実施形態の構成に過負荷検出部１１及び過負荷箇所確認部１２ｃとを付け加えたが、第２実施形態の構成に過負荷検出部１１及び過負荷箇所確認部１２ｃとを付け加えることもできる。

【0095】

第５実施形態において、第１実施形態の構成に試験用系統情報記憶部１３、系統情報切替部１４、及び出力ロック部１５を付け加えたが、第２実施形態、第３実施形態乃至第４実施形態の構成に試験用系統情報記憶部１３、系統情報切替部１４、及び出力ロック部１５を付け加えることもできる。

【符号の説明】

【0096】

１… 系統安定化システム
２… 系統情報収集部
３… 系統モデル作成部
３ａ… 系統情報記憶部
３ｂ… モデル作成部
４… 事前系統モデル凍結・事後演算起動判定部
４ａ… 事故検出部
４ｂ… 系統モデル凍結部
４ｃ… 事後演算起動部
５… 事後系統モデル作成部
５ａ… 事前系統モデル記憶部
５ｂ… 事後系統情報記憶部
５ｃ… 事後系統モデル作成部
６… 過負荷解消制御対象選択部
６ａ… 過負荷判定部
６ｂ… 制御対象選択部
７… 出力部
７ａ… 制御出力部
７ｂ… 警報出力部
８… 事後演算起動判定部
８ａ… 事故検出部
８ｂ… 事後演算起動部
９… 系統動揺収束判定部
９ａ… 系統動揺収録判定部
１０… 事後系統モデル作成部
１０ａ… 事後系統情報記憶部
１０ｂ… 事後系統モデル作成部
１１… 過負荷検出部
１２… 過負荷確認・制御対象選択部
１２ｃ… 過負荷箇所確認部
１３… 試験用系統情報記憶部
１４… 系統情報切替部
１５… 出力ロック部
１６… バックアップ制御部
１６ａ… バックアップ制御起動部
１６ｂ… バックアップ制御パターン記憶部
１６ｃ… バックアップ制御パターン選択部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】