特許 7077250 電力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】

(24)【登録日】2022-05-20

(45)【発行日】2022-05-30

(54)【発明の名称】電力系統安定化システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20220523BHJP

   H02J 3/24 20060101ALI20220523BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20220523BHJP

【ＦＩ】

H02J3/00 170

H02J3/24

H02J13/00 311R

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019023790

(22)【出願日】2019-02-13

(65)【公開番号】P2020137164

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2021-03-15

(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】110001634

【氏名又は名称】特許業務法人 志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石原 祐二

(72)【発明者】

【氏名】中村 正

(72)【発明者】

【氏名】石橋 哲

(72)【発明者】

【氏名】井上 泰典

(72)【発明者】

【氏名】木村 操

(72)【発明者】

【氏名】下尾 高廣

(72)【発明者】

【氏名】山嵜 朋秀

【審査官】辻丸 詔

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－１５９６４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０６１９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０９２７１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０７４６７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２９８４９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１８２１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８５８３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／００

Ｈ０２Ｊ ３／２４

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

現在の系統情報を収集して解析用系統モデルを作成し複数の想定事故について過渡安定度演算を実施し電力系統の安定度維持に必要な電制機を選択して制御テーブルに設定し当該制御テーブルを送信することを繰り返し行う中央演算装置と、
系統事故発生時に事故種別を判定し当該事故種別の情報を送信する事故検出端末装置と、
前記事故検出端末装置から受信した事故種別の情報と前記中央演算装置から受信した制御テーブルを照合して電制機を決定し電制指令を送信する中央制御装置と、
前記中央制御装置から受信した電制指令に従って当該電制機を電力系統から解列させる制御端末装置と、を備える電力系統安定化システムであって、
前記中央演算装置は、想定事故の監視点それぞれについて潮流を計測し、計測した監視点潮流を用いて前回演算で設定した制御テーブルを採用した場合に不足制御となる可能性を判定し、不足制御になる可能性があると判定した想定事故について他の想定事故より優先して過渡安定度演算を実施し制御テーブルを更新する、
電力系統安定化システム。

【請求項2】

前記中央演算装置は、想定事故それぞれについて監視点潮流と必要制御量の演算規則に基づいて必要制御量を演算し、前記必要制御量と前回演算で設定した制御テーブルを採用した場合の制御量を比較し、制御量より必要制御量が大きい想定事故について他の想定事故より優先して過渡安定度演算を実施し制御テーブルを更新する、
請求項１に記載の電力系統安定化システム。

【請求項3】

現在の系統情報を収集して解析用系統モデルを作成し複数の想定事故について過渡安定度演算を実施し電力系統の安定度維持に必要な電制機を選択して制御テーブルに設定し当該制御テーブルを送信する一連の処理を所定の周期で繰り返し行う中央演算装置と、
系統事故発生時に事故種別を判定し当該事故種別の情報を送信する事故検出端末装置と、
前記事故検出端末装置から受信した事故種別の情報と前記中央演算装置から受信した制御テーブルを照合して電制機を決定し電制指令を送信する中央制御装置と、
前記中央制御装置から受信した電制指令に従って当該電制機を電力系統から解列させる制御端末装置と、を備える電力系統安定化システムであって、
前記中央演算装置は、想定事故の監視点それぞれについて潮流を計測し、計測した監視点潮流の変化傾向と、前記繰り返し行われる一連の処理のうち前回の処理で選択した電制機選択結果と、に基づいて当該想定事故について電力系統の安定度維持ができるか否かを解析する際の解析条件とする電制機を設定する、電力系統安定化システム。

【請求項4】

現在の系統情報を収集して解析用系統モデルを作成し複数の想定事故について過渡安定度演算を実施し電力系統の安定度維持に必要な電制機を選択して制御テーブルに設定し当該制御テーブルを送信することを繰り返し行う中央演算装置と、
系統事故発生時に事故種別を判定し当該事故種別の情報を送信する事故検出端末装置と、
前記事故検出端末装置から受信した事故種別の情報と前記中央演算装置から受信した制御テーブルを照合して電制機を決定し電制指令を送信する中央制御装置と、
前記中央制御装置から受信した電制指令に従って当該電制機を電力系統から解列させる制御端末装置と、を備える電力系統安定化システムであって、
前記中央演算装置は、想定事故の監視点それぞれについて潮流を計測し、想定事故それぞれについて監視点潮流と必要制御量の演算規則に基づいて必要制御量を演算し、制御量が必要制御量に最も近い電制機の組合せを電制機選択パターンまたは電制効果指標に基づいて選択し、当該想定事故について電力系統の安定度維持ができるか否かを解析する際の解析条件に設定する、
電力系統安定化システム。

【請求項5】

現在の系統情報を収集して解析用系統モデルを作成し複数の想定事故について過渡安定度演算を実施し電力系統の安定度維持に必要な電制機を選択して制御テーブルに設定し当該制御テーブルを送信することを繰り返し行う中央演算装置と、
系統事故発生時に事故種別を判定し当該事故種別の情報を送信する事故検出端末装置と、
前記事故検出端末装置から受信した事故種別の情報と前記中央演算装置から受信した制御テーブルを照合して電制機を決定し電制指令を送信する中央制御装置と、
前記中央制御装置から受信した電制指令に従って当該電制機を電力系統から解列させる制御端末装置と、を備える電力系統安定化システムであって、
前記中央演算装置は、複数の安定度判定手段を備え、想定事故の監視点それぞれについて、監視点潮流の変化傾向に基づいて同一の想定事故について電制機の組合せが異なる複数の解析条件を設定し、複数の解析条件の過渡安定度演算を並列で行う、電力系統安定化システム。

【請求項6】

前記中央演算装置は、複数の安定度判定手段を備え、想定事故それぞれについて監視点潮流と必要制御量の演算規則に基づいて必要制御量を求め、制御量が必要制御量に近い電制機の組合せを複数選択し、選択した複数の解析条件の過渡安定度演算を並列で行う、
請求項５に記載の電力系統安定化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電力系統安定化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、発電機や電力系統間の脱調現象（同期外れを起こし不安定な運転状態になること）の発生を未然に防止する系統脱調・事故波及防止リレーシステム（以下、電力系統安定化システム）に関する技術が開示されている（例えば、非特許文献１）。非特許文献１において開示されているオンライン事前演算型の電力系統安定化システムは、オンラインで入手した系統情報（例えば、接続状態や需給状態を含む）を用いて、予め設定した想定事故毎に過渡安定度演算を実施して、想定事故毎の制御内容を決定し、その決定結果に基づいて制御テーブルを設定する。電力系統安定化システムは、実際に事故が発生した場合、事故種別と制御テーブルとを照合して制御を実施する。

【0003】

なお、制御内容とは事故発生時に解列する（電力系統から切り離すことであり、以下では「遮断」または「電制」と表現する場合がある）発電機である。また、事故の影響が電力系統全体に波及するのを防止するために一部の発電機を電力系統から強制的に遮断する制御のことを電源制限、または電制と称する。なお、以下の説明において、電源制限の対象として選択された発電機のことを電制機、電制機を決定する処理のことを電制機選択と称する。なお、制御内容には、電源制限に加え、発電機の加速を抑制するタービン高速バルブ制御（ＥＶＡ；Early Valve Actuation）が含まれてもよい。

【0004】

図１は、従来のオンライン事前演算型の電力系統安定化システムＳＳの構成図である。電力系統安定化システムＳＳは、例えば、中央演算装置９と、中央制御装置１０と、事故検出端末装置１１と、制御端末装置１２とを備える。

【0005】

なお、中央演算装置９は、「中央演算装置（事前演算部）」と称される場合があり、その際、中央制御装置１０は、「中央演算装置（事後制御部）」と称される場合がある。なお、中央演算装置９および中央制御装置１０は、それぞれの機能を統合してひとつの装置として構成される場合がある（例えば、特許文献１）。

【0006】

中央演算装置９は、例えば、系統情報収集手段１０１と、系統モデル作成手段１０２と、解析条件設定手段１０３と、安定度判定手段１０４と、電制機選択手段１０５と、記憶装置１５０とを備える。記憶装置１５０は、例えば、中央演算装置９において実行されるプログラムや、系統設備データ１５１と、想定事故種別データ１５２と、電制機選択パターン１５３と、制御テーブル１５４などを記憶する。

【0007】

系統情報収集手段１０１は、給電情報網Ｎを介して電力系統Ｅから入力された系統情報（給電用オンラインデータ）を収集する。系統設備データ１５１には、例えば、電力系統Ｅを構成する発電機や送電線、変圧器など各種設備のインピーダンスなどの情報が含まれる。系統情報とは、例えば、電力系統Ｅの接続状態や、電力の需給状態、潮流状態に関する情報である。一定の周期または系統情報の更新周期で、給電情報網Ｎから提供される系統情報は、系統情報収集手段１０１により収集される。系統情報収集手段１０１は、収集した系統情報を系統モデル作成手段１０２に出力する。

【0008】

系統モデル作成手段１０２は、例えば、系統情報収集手段１０１から入力された系統情報と、系統設備データ１５１に基づいて、今回処理サイクルの系統状態を表す解析用系統モデルを作成する。系統モデル作成手段１０２は、作成した解析用系統モデルを、解析条件設定手段１０３に出力する。

【0009】

解析条件設定手段１０３は、例えば、系統モデル取得部１０３aと、解析条件設定部１０３ｂとを備える。系統モデル取得部１０３aは、系統モデル作成手段１０２により作成された解析用系統モデルを取得する。解析条件設定部１０３ｂは、系統モデル取得部１０３aにより取得された解析用系統モデルと、想定事故種別に関する定義が格納された想定事故種別データ１５２（図７参照）を参照して得られた想定される事故種別のデータとに基づいて、解析条件を設定する。解析条件には、例えば、想定事故種別に対しての発生時に制御を行う電制機の組合せの情報が含まれる。想定事故種別には、例えば、事故を監視する監視点（例えば、送電線等）と、その事故様相とを示す情報が含まれる。解析条件設定部１０３ｂは、設定した解析条件を、安定度判定手段１０４に出力する。

【0010】

安定度判定手段１０４は、解析条件設定部１０３ｂから出力された解析条件に基づいて、過渡安定度演算を行う。

【0011】

安定度判定手段１０４は、例えば、解析条件取得部１０４ａと、過渡安定度演算部１０４ｂと、安定度判定部１０４ｃとを備える。

【0012】

解析条件取得部１０４ａは、解析条件設定手段１０３により設定された解析条件を取得する。過渡安定度演算部１０４ｂは、解析条件取得部１０４ａにより取得された解析条件に対して、電力系統に並列する発電機が同期を保って運用できるかをシミュレーションする過渡安定度演算を行う。安定度判定部１０４ｃは、過渡安定度演算部１０４ｂにより得られた過渡安定度演算の結果に基づいて、各解析条件において脱調現象を生じることなく電力系統を安定に運用できるか否かを判定する。脱調する発電機がある場合に不安定、すべての発電機が同期運転を保てる場合は安定と判定する。安定度判定部１０４ｃは、安定度に関する判定結果を電制機選択手段１０５に出力する。

【0013】

電制機選択手段１０５は、例えば、電制機選択部１０５ａと、制御テーブル設定部１０５ｂとを備える。

【0014】

電制機選択部１０５ａは、安定度判定部１０４ｃにより出力された各想定事故種別が発生した際の安定度に関する判定結果に基づいて制御対象となる電制機を選択する。電制機選択部１０５ａは、例えば、安定度判定部１０４ｃにより出力された各想定事故種別が発生した際の過渡安定度演算結果から電制効果指標を演算し、その電制効果指標に基づいて優先順位付けした電制機の組合せ候補、あるいは予め記憶されている電制機選択パターン１５３に基づいて電制機を選択する。制御テーブル設定部１０５ｂは、電制機選択部１０５ａにより選択された各想定事故種別における電制機の組合せに基づいて制御テーブルを設定して、制御テーブル１５４として記憶する。また、制御テーブル設定部１０５ｂは、設定した制御テーブルを中央制御装置１０に送信する。

【0015】

なお、制御テーブル１５４は、上述のように設定された制御テーブルに加え、少なくとも前回の処理サイクルにおいて設定された制御テーブル（すなわち、過去の制御テーブル）が含まれる。以下の説明において、「前回制御テーブル」と称する。

【0016】

電制機選択手段１０５は、電制機選択パターン１５３に基づいて電制機を選択する場合、安定度判定手段１０４において安定度が不安定であると判定された際、前回制御テーブルおよび電制機選択パターン１５３（図６参照）を参照して、前回処理時に選択した電制機選択パターンより制御量が次に多い電制機選択パターンを選択する。なお、制御量は、電制機として選択されている発電機の今回処理サイクルにおける出力の合計値として得る。

【0017】

なお、上述した中央演算装置９の一連の処理は、所定の周期で繰り返し行われる。所定の周期とは、例えば、すべての想定事故種別について制御テーブル更新が完了する時間（例えば、１５～４５［s］程度）である。また、所定の周期は、電力系統Ｅの規模や想定事故の種別の数、中央演算装置９の処理能力に基づいて電力系統安定化システムＳＳの管理者により設定されてもよい。

【0018】

中央制御装置１０は、例えば、電制機決定手段１０６と、記憶装置１６０とを備える。記憶装置１６０は、例えば、中央制御装置１０において実行されるプログラムや、制御テーブル１６１などを記憶する。

【0019】

電制機決定手段１０６は、例えば、制御テーブル取得部１０６ａと、照合処理部１０６ｂとを備える。

【0020】

制御テーブル取得部１０６ａは、中央演算装置９により設定された制御テーブルを受信して、記憶装置１６０に制御テーブル１６１として記憶させる。照合処理部１０６ｂは、後述する事故検出端末装置１１から電力系統Ｅの事故種別に関する情報を取得し、その事故種別に対応付いた想定事故種別における電制機の組合せを、制御テーブル１６１を照合して取得し、取得した電制機の組合せを実際の電制対象として決定し、電制機を制御する制御端末装置１２へ電制指令を送信する。

【0021】

事故検出端末装置１１は、例えば、事故種別検出手段１０７を備える。事故種別検出手段１０７は、電力系統Ｅより系統情報を取得して、電力系統Ｅにおける系統事故の発生を検出し、さらに系統事故を検出した場合にはその事故種別を判別する。事故検出端末装置１１は、系統事故の発生を検出すると、事故種別を判別して中央制御装置１０に送信する。

【0022】

制御端末装置１２は、例えば、制御手段１０８を備える。制御手段１０８は、中央制御装置１０より受信した電制指令に基づいて、対象の電制機に対する遮断指令を送信する。

【0023】

図２は、電力系統安定化システムＳＳが設置された電力系統Ｅの構成図である。電力系統Ｅは、例えば、上述の電力系統安定化システムＳＳに加え、さらに、発電機１と、母線２と、送電線または変圧器３と、遮断器（ＣＢ）４と、電流計測器（ＣＴ）５と、電圧計測器（ＶＴ）６と、事故除去リレーシステム７とを備える。

【0024】

電力系統安定化システムＳＳの構成要素である中央演算装置９、中央制御装置１０、事故検出端末装置１１、および制御端末装置１２は、図２に示されるように通信設備８（例えば、信号線や通信装置など）により接続される。事故検出端末装置１１は、例えば、変電所などに設置される。また、制御端末装置１２は、例えば、発電所などに設置される。中央制御装置１０は、他の装置との通信が可能な個所に設置されるが、事故検出端末装置１１や制御端末装置１２と同じ場所に設置されることもある。また、中央制御装置１０には、事故検出端末装置１１や制御端末装置１２の機能を含めて構成されることがある。中央演算装置９は、系統情報をオンラインで入手できるよう中央給電指令所など給電情報網Ｎと接続可能な個所に設置される。

【0025】

図３は、中央演算装置９による処理の流れの一例を示すフローチャートである。図３に示すフローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返し実行される。

【0026】

まず、系統情報収集手段１０１は、給電情報網Ｎを介して、電力系統Ｅの系統情報を収集する（ステップＳ１００）。次に、系統モデル作成手段１０２は、収集された系統情報と系統設備データ１５１に基づいて状態推定計算や系統縮約等を行い（ステップＳ１０２）、電力系統Ｅの解析用系統モデルを作成する（ステップＳ１０４）。

【0027】

次に、解析条件設定手段１０３は、ステップＳ１０４において作成された解析用系統モデルと想定事故種別データ１５２に基づいて解析条件を設定する（ステップＳ１０６）。次に、安定度判定手段１０４は、ステップＳ１０６において設定された解析条件の過渡安定度演算を行う（ステップＳ１０８）。

【0028】

次に、安定度判定手段１０４は、ステップＳ１０８の過渡安定度演算の結果に基づき、想定事故種別が仮に発生した場合、電力系統Ｅが安定運転を維持できるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。電制機選択手段１０５は、安定と判定しなかった場合、その想定事故種別における電制機の選択内容を変更して（ステップＳ１１２）、ステップＳ１０６に処理を戻す。この場合、ステップＳ１０６は、ステップＳ１１２で選択した電制機を電制する条件を含む解析条件を設定する。電制機選択手段１０５は、安定と判定した場合、すべての想定事故種別の安定度判定を完了したか否かを判定する（ステップＳ１１４）。すべての想定事故種別の安定度判定を完了していないと判定した場合、電制機選択手段１０５は、ステップＳ１０６に処理を戻し、次の想定事故種別の安定度判定を行う。すべての想定事故種別の安定度判定を完了したと判定した場合、電制機選択手段１０５は、制御テーブルを設定して（ステップＳ１１６）、本フローチャートの処理を終了する。

【0029】

電制機選択（ステップ１１２）の処理には、電制効果指標に基づいて電制機を選択する方法と、予め記憶されている電制機選択パターン１５３の中から電制機の組み合わせを選択する方法がある。

【0030】

図４は、電制効果指標に基づいて電制機を選択する電制機選択部１０５ａの処理の流れの一例を示すフローチャートである。図４のフローチャートの処理は、図３に示すフローチャートのステップＳ１１２に対応付いた処理である。

【0031】

まず、電制機選択部１０５ａは、電制機候補を選択する（ステップＳ２００）。より具体的には、電制機選択部１０５ａは、電力系統安定化システムＳＳが制御可能な発電機、すなわち制御端末装置１２が設置された発電機のうち、下記の数式（１）または数式（２）の判定条件を用いて、最初に発電機が不安定と判断された時点から、一定時間内に不安定と判定された発電機群を電制機の候補として選択する。

【0032】

｛δ_ｉ（ｔ）－δ_Ｓ（ｔ）｝≧δ_ｋ ・・・（１）
｛δ_ｉ（ｔ）－δ_Ｓ（ｔ）｝≧δ_ｋ かつ ｛ω_ｉ（ｔ）－ω_Ｓ（ｔ）｝≧ω_ｋ
・・・（２）

【0033】

ここで、δ_ｉ（ｔ）は時間ｔにおける電力系統Ｅ内の発電機の内部位相角、ω_ｉ（ｔ）は時間ｔにおける電力系統Ｅ内の発電機の角速度、δ_Ｓ（ｔ）は時間ｔにおける基準発電機の内部位相角、ω_Ｓ（ｔ）は時間ｔにおける基準発電機の角速度、ｉは発電機番号（ｉ＝１～Ｎ；Ｎは電力系統Ｅの発電機数）、ｔは過渡安定度演算におけるシミュレーション時間、δ_kおよびω_kはしきい値である。

【0034】

ステップＳ２００の処理の後、電制機選択部１０５ａは、電制機の候補として選択された各発電機の加速エネルギーを電制効果指標ＡＥとして演算し（ステップＳ２０２）、電力系統Ｅの運用制約を考慮した重み係数を用いて電制効果指標ＡＥを補正して（ステップＳ２０４）、電制効果指標ＡＥが最大の発電機を追加する電制機として選択する（ステップＳ２０６）。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

【0035】

図５は、系統設備データ１５１に含まれる電制機候補になり得る発電機の情報、すなわち制御端末装置１２が設置された発電機について、過渡安定度演算結果を用いて電制機候補を選択し電制効果指標ＡＥを演算した結果の一例を示す図である。図中のｘは自然数である。図示のように、例えば、選択優先順位と、電制機候補の発電機、内部位相角差、角速度差、電制効果指標などの情報が含まれ、電制効果指標ＡＥの高い発電機が優先的に選択されるように、選択優先順位が設定された情報が含まれる。

【0036】

以上が、電制効果指標に基づいて電制機を選択する例である。

【0037】

次に、予め記憶されている電制機選択パターン１５３の中から電制機の組み合わせを選択する電制機選択部１０５ａの処理について述べる。

【0038】

図６は、電制機選択部１０５ａにより参照される電制機選択パターン１５３に含まれる内容の一例を示す図である。図中のＮ_Ｐは自然数である。電制機選択パターン１５３とは、例えば、制御端末装置１２が設置された発電機のそれぞれに対して、各発電機の特性（例えば、安定化効果、経済性など）を考慮して電制機として選択する優先度があらかじめ定められたものである。電制機選択パターン１５３には、図示のように、制御量が少ない電制機選択パターンから制御量が多い電制機選択パターンまで、複数の電制機の組み合わせが定められる。

【0039】

電制機選択手段１０５は、安定度判定手段１０４において安定度が不安定であると判定された場合、電制機選択パターン１５３を参照して、前回処理時に選択した電制機選択パターンの次に制御量が多い電制機選択パターンを選択する。

【0040】

例えば、安定度判定手段１０４において安定度が不安定であると判定され、前回処理時に選択した電制機選択パターンが「３」である場合、電制機選択手段１０５は、制御量が次に多い電制機パターン「４」を選択する。なお、各発電機の出力は、例えば、制御端末装置１２において計測されて中央演算装置９へ伝送された、または給電情報網Ｎを介して取得された系統情報であり、記憶装置１５０などに記憶される。

【0041】

以上が、電制機選択パターンに基づいて電制機を選択する例である。

【0042】

以下、説明を簡素化するために、電制機選択手段１０５は予め記憶されている電制機選択パターン１５３に基づいて電制機を選択する方法を基本に説明し、電制効果指標で優先順位付けした電制機候補から電制機を選択する場合の処理については補足説明に留める。

【0043】

図７は、想定事故種別データ１５２に含まれる内容の一例を示す図である。図中のＮ_Ｆは自然数である。想定事故種別データ１５２には、例えば、想定事故種別を識別するための想定事故種別番号と、監視点と、監視点において検知される事故様相などの情報が含まれる。解析条件設定部１０３ｂは、例えば、系統モデル取得部１０３ａにより取得された解析用系統モデルと、想定事故種別データ１５２に含まれる想定事故種別データと、電制機選択手段１０５で選択した電制機の組み合わせを用いて解析条件を設定する。

【0044】

図８は、制御テーブル１５４に含まれる内容の一例を示す図である。制御テーブル１５４には、例えば、想定事故種別番号と、電制機などの情報が含まれる。なお、制御テーブル１５４には、後続の処理において安定度判定手段１０４において不安定であると判定された場合に早期に電制機選択パターン１５３を参照できるように、図示のように電制機選択パターン番号が含まれてもよい。

【0045】

図８に示す制御テーブル１５４は、例えば、想定事故種別番号「１」の事故、すなわち図７に示すＡ変電所Ｘ送電線での３Φ６ＬＧ－Ｏの事故（図中の「３Φ６ＬＧ－Ｏ」等の情報は、事故様相を表すコードであり、これら事故番号、事故対応箇所、および事故様相の組み合わせを、以下、事故種別と記す）が発生した場合は図２に示した発電機１のうち発電機Ｇ１、Ｇ２およびＧ３を電制し、想定事故種別番号２の場合は発電機Ｇ２およびＧ３を電制することが設定されている。

【0046】

このように、従来の電力系統安定化システムＳＳでは、すべての想定事故種別について、初めに電制機なしの解析条件で過渡安定度演算を行い、過渡安定度演算の結果が不安定な場合に電制機を追加し、結果が安定になるまで電制機選択と過渡安定度演算を繰り返し実施していた。すなわち、中央演算装置９は繰り返し実施する処理において、すべての想定事故種別を判定対象とし、電制機なしの解析条件から過渡安定度演算結果が安定となるまで電制機を順次追加して過渡安定度演算を繰り返し実施していた。このため、すべての想定事故種別の制御内容の演算が完了するまでにかかる時間が長く、その間に発生する系統状態変化が制御内容に反映されるのが遅くなり、制御内容に過不足が生じる恐れがあった。

【0047】

特に、太陽光発電や風力発電など自然エネルギーを活用した再生可能エネルギー発電（以下、再エネ）の導入量が多い電力系統においては、気象条件の変化によって発電出力等の系統状態が急変することが想定される。オンライン事前演算型の電力系統安定化システムＳＳにおいて、電力系統Ｅの系統状態の変化が制御内容へ反映される前に系統事故が発生した場合、制御内容に過不足が生じ、制御量が不足した場合には安定度を維持できない恐れがある。このように、特に再エネの導入量が多い電力系統に適用するオンライン事前演算型の電力系統安定化システムにおいて、系統状態の変化を早期に制御内容へ反映するために、中央演算装置９による事前演算の高速化が求められており、事前演算の高速化に関する技術が多数開示されている（例えば、特許文献２～４）。

【0048】

例えば、特許文献２では、安定度判定手段１０４がスクリーニング（簡易的な安定度判別処理）を行った後、スクリーニングで不安定と判別された想定事故種別については詳細な過渡安定度演算を行い、スクリーニングで安定と判定された想定事故種別については詳細な過渡安定度演算を省略することにより計算時間（演算時間）を短縮する技術について開示されている。しかしながら、特許文献２に開示された方式によれば、安定な想定事故種別は詳細な過渡安定度演算の対象としないため安定度判定手段１０４による安定度判定処理量を削減できるが、系統状態の変化によって不安定な想定事故種別、すなわち電制機選択が必要な想定事故種別が多数ある場合は処理負荷が増加し、処理時間が長くなる可能性がある。

【0049】

例えば、特許文献３では、複数の安定度判定手段１０４を設け、複数の想定事故種別を計算負荷（演算負荷）がほぼ均等になるように複数の安定度判定手段１０４のそれぞれへ分配して演算を行う技術について開示されている。しかしながら特許文献３に開示された方式によれば、複数備えた安定度判定手段１０４が並列処理を行うことで、全体の処理時間を短縮できるが、安定度判定手段１０４を多数備えることは中央演算装置９を構成するハードウェアおよびソフトウェアを増加させたり複雑化させたりし、コストアップや信頼性低下の要因となる可能性があった。また、ひとつの想定事故種別あたりの演算処理量は従来と同じであるため、事前演算部全体の演算処理量は低減されない可能性があった。

【0050】

例えば、特許文献４では、想定事故種別毎の過酷度を求め、過酷度が閾値を超える想定事故種別のみ安定度判定処理を行う技術について開示されている。しかしながら特許文献４に開示された方式では、あるタイミングの系統状態では過酷度が閾値以下であった想定事故種別も系統状態が変化した場合には過酷度が閾値を超えて安定度判定処理が必要になり、演算時間を短縮できない可能性があった。

【0051】

また、特許文献４では、過酷度が所定の包含関係にある想定事故種別について、過酷度の高い想定事故種別を過酷度の低い想定事故種別より優先的に演算することが開示されている。この方式では、過酷度が下位の想定事故種別も過酷度の高い想定事故種別と同じ演算周期で演算するため、演算時間を短縮することができない。また、過酷度の高い想定事故種別が安定と判定された場合は過酷度が包含される下位の想定事故種別の演算は行わないため、過酷度が下位の想定事故種別の制御内容が更新されず、制御が過剰に行われる可能性があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0052】

【文献】特許第５５９１５０５号公報

【文献】特許第３４２３６１５号公報

【文献】特許第３３５０２６５号公報

【文献】特開平７－２９８４９８号公報

【非特許文献】

【0053】

【文献】電気学会技術報告 第８０１号、「系統脱調・事故波及防止リレー技術」、ｐ５、ｐ６、ｐ５２、ｐ５４、ｐ５５、ｐ７４（図３．５）、ｐ７５、ｐ８８、ｐ８９、ｐ９１、ｐ９２、一般社団法人 電気学会、２０００年１０月

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0054】

本発明が解決しようとする課題は、中央演算装置における事前演算の処理を、より高速に行うことができる電力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】

【0055】

実施形態の電力系統安定化システムは、中央演算装置と、事故検出端末装置と、中央制御装置と、制御端末装置とを持つ。中央演算装置は、現在の系統情報を収集して解析用系統モデルを作成し複数の想定事故について過渡安定度演算を実施し電力系統の安定度維持に必要な電制機を選択して制御テーブルに設定し当該制御テーブルを送信することを繰り返し行い、想定事故の監視点それぞれについて潮流を計測し、計測した監視点潮流を用いて前回演算で求めた電制機選択結果を採用した場合に不足制御となる可能性を判定し、不足制御になる可能性があると判定した想定事故を他の想定事故より優先して演算する。事故検出端末装置は、系統事故発生時に事故種別を判定し当該事故種別の情報を送信する。中央制御装置は、前記事故検出端末装置から受信した事故種別の情報と前記中央演算装置から受信した制御テーブルを照合して電制機を決定し電制指令を送信する。制御端末装置は、前記中央制御装置から受信した電制指令に従って当該電制機を電力系統から解列させる。

【図面の簡単な説明】

【0056】

【図1】従来のオンライン事前演算型の電力系統安定化システムＳＳの構成図。

【図2】電力系統安定化システムＳＳが設置された電力系統Ｅの構成図。

【図3】中央演算装置９による処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図4】電制効果指標に基づいて電制機を選択する電制機選択部１０５ａの処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図5】系統設備データ１５１に含まれる電制機候補になり得る発電機の一例を示す図。

【図6】電制機選択パターン１５３に含まれる内容の一例を示す図。

【図7】想定事故種別データ１５２に含まれる内容の一例を示す図。

【図8】制御テーブル１５４に含まれる内容の一例を示す図。

【図9】第１の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＡの構成図。

【図10】系統情報収集手段１０１において各監視点の潮流Ｐ_Ｍと、その変化量ΔＰ_Ｍを収集した結果に含まれる内容の一例を示す図。

【図11】第１の実施形態に係る中央演算装置９による処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図12】第２の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＢの構成図。

【図13】発電機の現在出力Ｐ_Ｇの一例を示す図。

【図14】制御テーブル１５４に含まれる内容の一例を示す図。

【図15】第３の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＣの構成図。

【図16】制御テーブル１５４に含まれる内容の他の一例を示す図。

【図17】第３の実施形態に係る中央演算装置９による処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図18】第３の実施形態に係る中央演算装置９による処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図19】第４の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＤの構成図。

【図20】電制機選択パターン１５３に含まれる内容の他の一例を示す図。

【図21】第５の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＥの構成図。

【図22】第５の実施形態に係る中央演算装置９による処理の流れの一例を示すフローチャート。

【図23】第６の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＦの構成図。

【発明を実施するための形態】

【0057】

以下、実施形態の電力系統安定化システムを、図面を参照して説明する。

【0058】

（第１の実施形態）
図９は、第１の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＡの構成図である。図９に示す電力系統安定化システムＳＳＡは、図１に示す電力系統安定化システムＳＳと比較すると、系統情報収集手段１０１が想定事故種別データ１５２を参照して処理を行う点が異なる。従って、以下では電力系統安定化システムＳＳＡの系統情報収集手段１０１の処理を中心に説明する。

【0059】

電力系統安定化システムＳＳＡは、例えば、中央演算装置９と、中央制御装置１０と、事故検出端末装置１１と、制御端末装置１２とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置１５０や記憶装置１６０にインストールされてもよい。記憶装置１５０および記憶装置１６０は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。

【0060】

さらに、系統情報収集手段１０１は、想定事故種別データ１５２と給電情報網Ｎから入手した系統情報とを用いて、想定事故の各監視点（例えば、図２における送電線３や母線２、変圧器（不図示）など）における潮流の変化量ΔＰ_Ｍを演算する。図１０は、系統情報収集手段１０１において各監視点の潮流Ｐ_Ｍと、その変化量ΔＰ_Ｍを収集した結果に含まれる内容の一例を示す図である。図中のＮ_Ｍは自然数である。なお、図１０に示した情報は、例えば、記憶装置１５０に記憶されてもよい。

【0061】

各監視点の潮流Ｐ_Ｍは、監視点が送電線や変圧器の場合は当該設備を通過する有効電力、監視点が母線の場合は当該母線に流入する有効電力の合計値である。系統情報収集手段１０１は、監視点の潮流Ｐ_Ｍが増加傾向にあるか否かを、例えば、中央演算装置９が繰り返し行う処理の処理周期ΔＴにおける監視点の潮流の変化量ΔＰ_Ｍを用いて、以下の式（３）を用いて判定する。なお、変化量ΔＰ_Ｍは式（４）で求められる。

【0062】

ΔＰ_Ｍ ＞ ０ ・・・（３）
ΔＰ_Ｍ ＝ Ｐ_Ｍ（ｔ） － Ｐ_{Ｍ（ｔ－ΔＴ）} ・・・（４）

【0063】

なお、Ｐ_Ｍ（ｔ）は、今回の系統情報収集時の時刻ｔの監視点潮流値である。なお、処理周期ΔＴは、例えば、系統情報収集手段１０１にて、変化量ΔＰ_Ｍの演算が行われる前に、下記の式（５）を用いて求められる。ここで、ｔ_ＲＥＣは、式（６）により記録された前回の系統情報収集時の時刻である。

【0064】

ΔＴ ＝ ｔ － ｔ_ＲＥＣ ・・・（５）
ｔ_ＲＥＣ ← ｔ ・・・（６）

【0065】

図１１は、第１の実施形態に係る中央演算装置９による処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートは、所定の周期で繰り返し行われる。なお、図１１に記載のフローチャートのステップＳ３００～ステップ３０４は、図３に示したフローチャートのステップＳ１００～ステップＳ１０４と同じ処理である。また、図１１に記載のフローチャートのステップＳ３０８は、図３に示したフローチャートのステップＳ１０６と同じ処理である。また、図１１に記載のフローチャートのステップＳ３１２～ステップ３２０は、図３に示したフローチャートのステップＳ１０８～ステップＳ１１６と同じ処理である。また、図１１に記載のフローチャートのステップＳ３１６における処理詳細は、図４に示したフローチャートの処理に対応するものである。

【0066】

まず、系統情報収集手段１０１は、給電情報網Ｎを介して、電力系統Ｅの系統情報を収集する（ステップＳ３００）。次に、系統モデル作成手段１０２は、収集された系統情報と系統設備データ１５１に基づいて状態推定計算や系統縮約等を行い（ステップＳ３０２）、電力系統Ｅの解析用系統モデルを作成する（ステップＳ３０４）。

【0067】

次に、解析条件設定手段１０３は、演算回数ＣＮＴをカウントする（ステップＳ３０６）。より具体的には、解析条件設定手段１０３は、例えば、演算回数ＣＮＴに１を加算するインクリメント演算を行う。

【0068】

より具体的には、解析条件設定手段１０３は、演算回数ＣＮＴを参照して各想定事故種別について安定度判定手段１０４による過渡安定度演算（ステップＳ３１２）および安定度判定（ステップＳ３１４）を行うか否かを判定する。解析条件設定手段１０３は、例えば、電力系統Ｅの系統状態の変化に応じて、安定度が低下傾向である監視点、すなわち上述の式（３）が成立する想定事故種別については過渡安定度演算および安定度判定の対象とし、安定度が低下傾向でない想定事故種別については、所定の条件（例えば、演算回数ＣＮＴが所定の自然数Ｍで割り切れるなど）を満たす場合のみ過渡安定度演算および安定度判定の処理を行う。解析条件設定手段１０３は、所定の条件を満たさない想定事故種別については、過渡安定度演算および安定度判定の処理を省略する。また、所定の条件には、解析条件設定手段１０３の処理の度に必ず過渡安定度演算および安定度判定の処理を行う想定事故種別が設定されるものであってもよい。

【0069】

所定の自然数Ｍは、例えば、電力系統安定化システムＳＳＡの管理者により任意に設定される。また、所定の自然数Ｍは、中央演算装置９の処理周期ΔＴに応じて調整される値であってもよい。例えば、安定度判定手段１０４は、中央演算装置９の処理周期ΔＴが電力系統安定化システムＳＳＡの管理者等によりあらかじめ設定された最大周期時間Ｔ_ＭＡＸを超えた場合は自然数Ｍに１を加算する。安定度判定手段１０４は、所定の自然数Ｍが最大値Ｍ_ＭＡＸに達し、且つ処理周期ΔＴが最大周期時間Ｔ_ＭＡＸを超える場合には、システムが所要の性能を満たしていないことを管理者へ通知するため、また系統情報収集手段１０１や系統モデル作成手段１０２、解析条件設定手段１０３において何らかのエラーが生じていたり、給電情報網Ｎから収集された系統情報が正確でなかったりする可能性を考慮して、管理者に対して警告情報を出力してもよい。安定度判定手段１０４は、処理周期ΔＴが電力系統安定化システムＳＳＡの管理者等によりあらかじめ設定された最小周期時間Ｔ_ＭＩＮより小さい場合、自然数Ｍから１を減算するデクリメント処理を行う。ただし、自然数Ｍの最小値は１とし、Ｍ＝１のときにはデクリメント処理は行わない。

【0070】

図１１に戻り、ステップＳ３０６の処理の後、解析条件設定手段１０３は、ステップＳ３０４において作成された解析用系統モデルと想定事故種別データ１５２に基づいて解析条件を設定する（ステップＳ３０８）。次に、解析条件設定手段１０３は、電力系統Ｅの系統状態の安定度の傾向とステップＳ３０６において更新された演算回数ＣＮＴとに基づいて、制御テーブルの更新対象の想定事故種別か否かを判定する（ステップＳ３１０）。次に、安定度判定手段１０４は、ステップＳ３１０で演算対象と判定された解析条件の過渡安定度演算を行う（ステップＳ３１２）。

【0071】

次に、安定度判定手段１０４は、ステップＳ３１２の過渡安定度演算結果に基づき、想定事故種別が仮に発生した場合、発電機が脱調することなく電力系統Ｅが安定な状態を維持できるか否かを判定する（ステップＳ３１４）。電制機選択手段１０５は、安定と判定しなかった場合、すなわち不足制御になる可能性があると判定した場合、その想定事故種別における電制機の選択内容を変更して（ステップＳ３１６）、ステップＳ３０８に処理を戻す。この場合、ステップＳ３０８は、ステップＳ３１６で選択した電制機を電制する条件を含む解析条件を設定する。電制機選択手段１０５は、安定と判定した場合、すべての想定事故種別の安定度判定を完了したか否かを判定する（ステップＳ３１８）。すべての想定事故種別の安定度判定を完了していないと判定した場合、電制機選択手段１０５は、ステップＳ３０８に処理を戻し、次の想定事故種別の安定度判定を行う。すべての想定事故種別の安定度判定を完了したと判定した場合、電制機選択手段１０５は、制御テーブルを設定して（ステップＳ３２０）、本フローチャートの処理を終了する。

【0072】

以上説明した第１の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＡによれば、中央演算装置９において繰り返し実施する処理について、安定度判定手段１０４により判定対象とする想定事故種別の数を可能な範囲で削減する処理を行うことによって、中央演算装置９の演算処理量を低減することができる。また、中央演算装置９は、安定度が低下傾向である想定事故種別は原則として安定度判定手段１０４による判定対象に加えることにより、系統事故が発生した際に電力系統安定化システムＳＳＡにおける制御量が不足するのを抑制することができる。

【0073】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＢについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。

【0074】

図１２は、第２の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＢの構成図である。電力系統安定化システムＳＳＢは、図９に示した第１の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＡに加え、さらに記憶装置１５０が制御量情報１５５を記憶する点が異なる。また、系統情報収集手段１０１が制御量情報１５５を参照して処理を行う点が異なる。従って、以下では、電力系統安定化システムＳＳＢの系統情報収集手段１０１の処理を中心に説明する。

【0075】

制御量情報１５５は、例えば、必要制御量の演算規則として、下記の式（７）などに相当する情報が含まれる。

【0076】

ｆ（Ｐ_Ｍ（ｔ）） ＝ ａ・Ｐ_Ｍ（ｔ） ＋ ｂ ・・・（７）

【0077】

ここで、ａおよびｂは係数であり、整定値と称される場合がある。係数ａおよびｂは、過去に実施した中央演算装置９の処理結果である制御量とその時の監視点潮流の複数の組み合わせデータに基づいて、最小二乗法等で演算されてもよい。

【0078】

また、系統情報収集手段１０１は、想定事故種別それぞれについて、例えば、上述の必要制御量の式（７）を用いて下記の式（８）により現在の監視点潮流での必要制御量Ｐ_Ｃ（ｔ）を演算する。

【0079】

Ｐ_Ｃ（ｔ） ＝ ｆ（Ｐ_Ｍ（ｔ）） ・・・（８）

【0080】

次に、系統情報収集手段１０１は、想定事故種別のそれぞれに対して前回の中央演算装置９の処理において演算した電制機選択結果を採用した場合の制御量ΣＰ_Ｇと、式（８）で演算した必要制御量Ｐ_Ｃ（ｔ）を比較し、必要制御量Ｐ_Ｃ（ｔ）の方が大きい、すなわち式（９）が成立する想定事故種別を制御量不足となる恐れのある想定事故種別と判定し、優先して安定度判定処理対象とする。

【0081】

ΣＰ_Ｇ（ｔ） ＜ Ｐ_Ｃ（ｔ） ・・・（９）

【0082】

ここで、ΣＰ_Ｇ（ｔ）は、中央演算装置９が前回処理で求めた電制機選択結果が採用された場合の制御量であり、前回制御テーブルに電制機として設定されている発電機の現在出力を合計することで演算する。すなわち、図１１に示したフローチャートのステップＳ３１０において、式（９）が成立する想定事故種別については、演算回数に関わらず毎回の安定度演算対象とされ、その他の想定事故種別はステップＳ３０６において更新された演算回数ＣＮＴが所定の自然数Ｍで割り切れる場合のみ安定度演算対象とされる。

【0083】

図１３は、給電情報網Ｎから収集した発電機の現在出力Ｐ_Ｇの一例を示す図である。系統情報収集手段１０１は、例えば、給電情報網Ｎを介して発電機の現在出力Ｐ_Ｇを取得して、記憶装置１５０に記憶する。

【0084】

系統情報収集手段１０１は、例えば、想定事故種別番号「１」の制御量ΣＰ_Ｇ１を演算する場合、制御テーブル１５４を参照して電制機として選択されている発電機が発電機Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３であることを取得し、次に、各発電機Ｇ１、Ｇ２、およびＧ３の現在出力Ｐ_{Ｇ１（ｔ）}～Ｐ_{Ｇ３（ｔ）}を参照することで制御量ΣＰ_Ｇ１を演算する。

【0085】

図１４は、制御テーブル１５４に含まれる内容の一例を示す図である。制御テーブル１５４には、図示のように、演算された制御量ΣＰ_Ｇや必要制御量Ｐ_Ｃなどの情報が含まれる。図示のように、例えば、制御テーブル１５４には、想定事故種別番号「１」に対応付いた電制機が発電機Ｇ１、Ｇ２およびＧ３であり、それらの現在出力Ｐ_Ｇを合計した制御量ΣＰ_ＧがΣＰ_Ｇ１であり、必要制御量Ｐ_ＣがＰ_Ｃ１であることが格納される。

【0086】

以上説明した第２の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＢによれば、第１の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＡと同様の効果を奏する他、制御量が不足する可能性のある想定事故種別に関する安定度判定を、より優先的に行うことで、制御量が不足する可能性のある想定事故種別の処理時間をより短くすることができ、且つ電力系統安定化システムＳＳＢによる制御が制御量不足とならないようにすることができる。

【0087】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＣについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態および第２の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。

【0088】

図１５は、第３の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＣの構成図である。図１５に示す電力系統安定化システムＳＳＣは、図１２に示す電力系統安定化システムＳＳＢと比較すると、解析条件設定手段１０３が電制機選択パターン１５３および制御テーブル１５４を参照して処理を行う点が異なる。従って、以下では電力系統安定化システムＳＳＣの解析条件設定手段１０３の処理を中心に説明する。

【0089】

解析条件設定手段１０３は、まず、電制機選択パターン１５３を参照して初めに設定する解析条件を、各想定事故種別における監視点潮流Ｐ_Ｍの変化傾向に応じて設定する。解析条件設定手段１０３は、例えば、上述の式（３）が成立する場合、前回処理で選択した電制機選択パターンより制御量が１段多い電制機選択パターンを電制機選択パターン１５３より選択して、式（３）が成立しない場合、前回演算で選択した電制機選択パターンをそのまま選択する。

【0090】

図１６は、電制効果指標ＡＥに基づいて電制機を選択する場合の制御テーブル１５４に含まれる内容の他の一例を示す図である。解析条件設定手段１０３は、例えば、式（３）が成立する場合、図１６に示す制御テーブル１５４の前回処理で選択した電制機選択結果に対応付いた、次点の電制機候補を参照して電制機を１台追加した解析条件を設定する。式（３）が成立しない場合、前回演算で選択した電制機をそのまま選択する。

【0091】

また、解析条件設定手段１０３は、例えば、式（３）が成立しない場合、前回処理で選択した電制機選択パターンより制御量が１段少ない電制機選択パターンを電制機選択パターン１５３より選択する処理を行ったり、現在の電制機選択結果から最後に追加した電制機を削減したりしてもよい。このように、解析条件設定手段１０３は監視点潮流Ｐ_Ｍの変化傾向に基づいて今回周期で初めに設定する解析条件の電制機を設定する。

【0092】

以下の説明において、制御量が１段多い電制機選択パターンや、次点の電制機候補を追加した解析条件を求める処理を「第１条件の電制機選択」、制御量が１段少ない電制機選択パターンや、最後に選択した電制機を削減した解析条件を求める処理を「第２条件の電制機選択」と称する。

【0093】

図１７および図１８は、第３の実施形態に係る中央演算装置９による処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１７および図１８のフローチャートは、所定の周期で繰り返し行われる。なお、図１７に記載のフローチャートのステップＳ４００～ステップ４０４は、図３に示したフローチャートのステップＳ１００～ステップＳ１０４と同様の処理である。また、図１７に記載のフローチャートのステップＳ４１０、ステップＳ４１２、ステップＳ４１６は、図３に示したフローチャートのステップＳ１０８、ステップＳ１１０、ステップＳ１１２と同様の処理である。また、図１８に記載のフローチャートのステップＳ４２８～ステップ４３０は、図３に示したフローチャートのステップＳ１１４～ステップＳ１１６と同様の処理である。また、図１７に記載のステップＳ４１６、および図１８に記載のステップＳ４２０における処理詳細は、図４に示したフローチャートの処理に対応付いたものである。

【0094】

まず、系統情報収集手段１０１は、給電情報網Ｎを介して、電力系統Ｅの系統情報を収集する（ステップＳ４００）。次に、系統モデル作成手段１０２は、収集された系統情報と系統設備データ１５１に基づいて状態推定計算や系統縮約等を行い（ステップＳ４０２）、電力系統Ｅの解析用系統モデルを作成する（ステップＳ４０４）。

【0095】

次に、解析条件設定手段１０３は処理フラグＩＤのクリア処理（例えば、処理フラグＩＤを「０」とする）を行う（ステップＳ４０６）。処理フラグＩＤは、電制機を増加させる第１条件の電制機選択（ステップＳ４１６）を実施したことを解析条件設定手段１０３が判別するための識別子である。次に、解析条件設定手段１０３は、ステップＳ４０４において作成された解析用系統モデルと想定事故種別データ１５２と電制機選択パターン１５３と制御テーブル１５４とに基づいて解析条件を設定する。今回周期で初めに設定する解析条件の電制機は上述の処理により監視点潮流Ｐ_Ｍの変化傾向に基づいて設定する（ステップＳ４０８）。次に、安定度判定手段１０４は、ステップＳ４０８において設定された解析条件に基づいて、過渡安定度演算を行う（ステップＳ４１０）。

【0096】

次に、安定度判定手段１０４は、ステップＳ４１０の過渡安定度演算の結果に基づき、想定事故種別が仮に発生した場合、電力系統Ｅが安定運転を維持できるか否かを判定する（ステップＳ４１２）。ステップＳ４１２において安定と判定しなかった場合、電制機選択手段１０５は、処理フラグＩＤを０から１に変更した上で（ステップＳ４１４）、第１条件の電制機選択を行って（ステップＳ４１６）、ステップＳ４０８に処理を戻す。

【0097】

図１８に移り、ステップＳ４１２において安定と判定した場合、電制機選択手段１０５は、制御量ΣＰ_Ｇが０であるか（すなわち、電制機が選択されていない状態であるか）、または処理フラグＩＤが１であるかのうち、少なくともいずれか一方の条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ４１８）。少なくともいずれか一方の条件を満たすと判定されなかった場合、電制機選択手段１０５は、第２条件の電制機選択を行って（ステップＳ４２０）、解析条件設定手段１０３は、ステップＳ４０４において作成された解析用系統モデルに、想定事故種別に基づく解析条件とステップＳ４２０で選択した電制機を設定した解析条件を設定する（ステップＳ４２２）。次に、安定度判定手段１０４は、過渡安定度演算を実施する（ステップＳ４２４）。次に、安定度判定手段１０４は、ステップＳ４２４の過渡安定度演算の結果に基づき、想定事故種別が仮に発生した場合、電力系統Ｅが安定運転を維持できるか否かを判定する（ステップＳ４２６）。電制機選択手段１０５は、安定と判定しなかった場合、電制機を削減させる前の電制機選択パターンすなわちステップ４２０を行う前の電制機選択パターンを電制機選択結果として、ステップＳ４２８に処理を進める。電制機選択手段１０５は、安定と判定した場合、ステップＳ４１８に処理を戻す。

【0098】

ステップＳ４１８において、少なくともいずれか一方の条件を満たすと判定された場合、電制機選択手段１０５は、すべての想定事故種別の安定度判定を完了したか否かを判定する（ステップＳ４２８）。すべての想定事故種別の安定度判定を完了していないと判定した場合、電制機選択手段１０５は、ステップＳ４０６に処理を戻す。すべての想定事故種別の安定度判定を完了したと判定した場合、電制機選択手段１０５は、制御テーブルを設定して（ステップＳ４３０）、本フローチャートの処理を終了する。

【0099】

以上説明した第３の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＣによれば、ひとつの想定事故種別あたりの安定度判定処理に要する処理量を削減することができ、処理を高速化させることができる。

【0100】

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＤについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態～第３の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。

【0101】

図１９は、第４の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＤの構成図である。図１９に示す電力系統安定化システムＳＳＣは、図１５に示す電力系統安定化システムＳＳＣに加え、さらに記憶装置１５０が制御量情報１５５を記憶する点が異なる。また、系統情報収集手段１０１が制御量情報１５５を参照して処理を行う点が異なる。従って、以下では、電力系統安定化システムＳＳＤの系統情報収集手段１０１の処理を中心に説明する。

【0102】

系統情報収集手段１０１は、例えば、想定事故種別それぞれについて、監視点の潮流Ｐ_Ｍと制御量情報１５５を用いて必要制御量Ｐ_Ｃ（ｔ）を演算する。また、電制機選択パターン１５３を参照して各電制機選択パターンの電制機として設定されている発電機の現在出力を合計して制御量ΣＰ_Ｇを演算する。

【0103】

図２０は、電制機選択パターン１５３に含まれる内容の他の一例を示す図である。図２０に示す電制機選択パターン１５３には、図６に示した電制機選択パターン１５３に加えて、さらに各電制機選択パターンが選択された場合の制御量ΣＰ_Ｇの情報が含まれる。

【0104】

解析条件設定手段１０３は、例えば、電制機選択パターン１５３の制御量ΣＰ_Ｇを参照して解析条件を設定する。解析条件設定手段１０３は、初めに設定する解析条件を、各想定事故種別の必要制御量Ｐ_Ｃより制御量ΣＰ_Ｇが大きく、且つ必要制御量Ｐ_Ｃに制御量ΣＰ_Ｇが最も近い電制機選択パターンを電制機選択パターン１５３から選択する。その際、解析条件設定手段１０３は、例えば、下記の式（１０）が成立する電制機選択パターンを電制機選択パターン１５３から選択する。

【0105】

［ΣＰ_Ｇ（ｔ） ≧ Ｐ_Ｃ（ｔ）
かつ
min｛｜ΣＰ_Ｇ（ｔ）－Ｐ_Ｃ（ｔ）｜｝］ ・・・（１０）

【0106】

なお、min（｜ΣＰ_Ｇ（ｔ）－Ｐ_Ｃ（ｔ）｜）は、ΣＰ_Ｇ（ｔ）－Ｐ_Ｃ（ｔ）の絶対値が最小となる制御量ΣＰ_Ｇ（ｔ）の電制機選択パターンを求める式である。

【0107】

以上説明した第４の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＤによれば、第３の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＣと同様の効果を奏する他、解析条件設定手段１０３が電制機選択パターン１５３を参照して解析条件を設定することにより、系統状態が急変した場合などであっても、ひとつの想定事故種別あたりの演算処理量を削減することができる。

【0108】

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＥについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態～第４の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。

【0109】

図２１は、第５の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＥの構成図である。図２１に示す電力系統安定化システムＳＳＥは、図９に示す電力系統安定化システムＳＳＡと比較すると、複数の安定度判定手段１０４－１および安定度判定手段１０４－２を備える点が異なる。また、図２１に示す電力系統安定化システムＳＳＥは、図９に示す電力系統安定化システムＳＳＡと比較すると、解析条件設定手段１０３が解析条件分配部１０３ｃをさらに備える点が異なる。従って、以下では解析条件設定手段１０３、安定度判定手段１０４－１および安定度判定手段１０４－２の処理を中心に説明する。

【0110】

安定度判定手段１０４－１および安定度判定手段１０４－２は、それぞれ上述の安定度判定手段１０４と同様の機能を有するものである。安定度判定手段１０４－１および安定度判定手段１０４－２は、他方の安定度判定手段の処理とは独立して安定度判定処理を行うものである。なお、図２１には２つの安定度判定手段１０４が設けられる例を示したが、３つ以上の安定度判定手段１０４が設けられてもよい。

【0111】

解析条件設定手段１０３は、初めに設定する解析条件を２つ選択し、選択した解析条件を安定度判定手段１０４－１および安定度判定手段１０４－２に出力して、並列で安定度判定処理を行わせる。より具体的には、解析条件設定部１０３ｂは、系統モデル取得部１０３aにより取得された解析用系統モデルと、想定事故種別に関する定義が格納された想定事故種別データ１５２を参照して得られた想定される事故種別のデータとに基づいて、解析条件を２つ設定する。解析条件分配部１０３ｃは、解析条件設定部１０３ｂにより設定された解析条件のいずれか一方を安定度判定手段１０４－１に出力し、他方を安定度判定手段１０４－２に出力する。

【0112】

電制機選択手段１０５は、安定度判定手段１０４－１および安定度判定手段１０４－２のそれぞれから安定度判定結果を取得して、それらの判定結果に基づいて制御テーブルを設定する。

【0113】

図２２は、第５の実施形態に係る中央演算装置９による処理の流れの一例を示すフローチャートである。図２２のフローチャートは、所定の周期で繰り返し行われる。なお、図２２に記載のフローチャートのステップＳ５００～ステップ５０６は、図３に示したフローチャートのステップＳ１００～ステップＳ１０６と同様の処理である。また、図２２に記載のフローチャートのステップＳ５１０およびステップＳ５１２のそれぞれは、図３に示したフローチャートのステップＳ１０８と同様の処理である。また、図２２に記載のフローチャートのステップＳ５１４～ステップ５２０は、図３に示したフローチャートのステップＳ１１０～ステップＳ１１６と同様の処理である。また、図２２に記載のフローチャートのステップＳ５１６における処理詳細は、図４に示したフローチャートの処理に対応付いたものである。

【0114】

まず、系統情報収集手段１０１は、給電情報網Ｎを介して、電力系統Ｅの系統情報を収集する（ステップＳ５００）。次に、系統モデル作成手段１０２は、収集された系統情報と系統設備データ１５１に基づいて状態推定計算や系統縮約等を行い（ステップＳ５０２）、電力系統Ｅの解析用系統モデルを作成する（ステップＳ５０４）。

【0115】

次に、解析条件設定手段１０３は、ステップＳ５０４において作成された解析用系統モデルと想定事故種別データ１５２と電制機選択パターン１５３と制御テーブル１５４と、各想定事故種別の監視点潮流の変化傾向に応じて、解析条件を２つ設定する（ステップＳ５０６）。

【0116】

（３）式が成立するときは、前回演算で選択した電制機選択パターンより制御量が１段多い電制機選択パターンを選択して設定した第１の解析条件と、前回演算で選択した電制機選択パターンを設定した第２の解析条件を作成する。

【0117】

（３）式が成立しないときは、前回演算で選択した電制機選択パターンを設定した第１の解析条件と、前回演算で選択した電制機選択パターンより制御量が１段少ない電制機選択パターンを選択して設定した第２の解析条件を作成する。

【0118】

次に、解析条件分配部１０３ｃは、第１の解析条件を安定度判定手段１０４－１、第２の解析条件を安定度判定手段１０４－２へ分配する（ステップＳ５０８）。

【0119】

次に、安定度判定手段１０４－１は、第１の解析条件の過渡安定度演算を行う（ステップＳ５１０）。また、ステップＳ５１０と並行して、安定度判定手段１０４－２は、第２の解析条件の過渡安定度演算を行う（ステップＳ５１２）。

【0120】

次に、安定度判定手段１０４は、ステップＳ５１０およびステップＳ５１２の過渡安定度演算の結果に基づき、想定事故種別が仮に発生した場合、電力系統Ｅが安定運転を維持できるか否かを判定する（ステップＳ５１４）。電制機選択手段１０５は、ステップＳ５１４において、ふたつの解析条件とも結果が不安定であると判定した場合はそれぞれの解析条件について電制機を追加する第１条件の電制機選択、ふたつの解析条件とも結果が安定であると判定した場合は第２条件の電制機選択を行い（ステップＳ５１６）、ステップＳ５０６に処理を戻す。電制機選択手段１０５は、第１の解析条件の結果が不安定で第２の解析条件の結果が安定と判定した場合、第２の解析条件の電制機選択パターンを電制機選択結果として採用し、すべての想定事故種別の安定度判定を完了したか否かを判定する（ステップＳ５１８）。すべての想定事故種別の安定度判定を完了していないと判定した場合、電制機選択手段１０５は、ステップＳ５０６に処理を戻す。すべての想定事故種別の安定度判定を完了したと判定した場合、電制機選択手段１０５は、制御テーブルを設定して（ステップＳ５２０）、本フローチャートの処理を終了する。

【0121】

なお、説明を簡素化するため図２２では図示していないが、電制機選択手段１０５は図１８と同様に、電制機を削減あるいは制御量が１段少ない電制機選択パターンを選択する第２条件の電制機選択や処理フラグを用いた判定処理などを備える。

【0122】

以上説明した第５の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＥによれば、第１の実施形態と同様の効果を奏するほか、安定度判定手段１０４を複数備え、安定度判定処理を並列で行うことにより、安定度判定処理の処理時間を短縮することができる。

【0123】

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＦについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態～第５の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。

【0124】

図２３は、第６の実施形態に係る電力系統安定化システムＳＳＦの構成図である。図２３に示す電力系統安定化システムＳＳＦは、図２１に示す電力系統安定化システムＳＳＥに加え、さらに記憶装置１５０が制御量情報１５５を記憶する点が異なる。また、系統情報収集手段１０１が制御量情報１５５を参照して処理を行う点が異なる。従って、以下では、電力系統安定化システムＳＳＦの解析条件設定手段１０３の処理を中心に説明する。

【0125】

解析条件設定手段１０３は、解析条件を２つ設定する際に、例えば、以下のような方法を用いる。

【0126】

解析条件設定手段１０３は、安定度判定手段１０４－１に出力する第１の解析条件として、各想定事故種別の必要制御量Ｐ_Ｃより制御量ΣＰ_Ｇが大きく、且つ必要制御量Ｐ_Ｃに制御量ΣＰ_Ｇが最も近い電制機選択パターンを電制機選択パターン１５３から選択して、設定する。この際、解析条件設定手段１０３は、例えば、式（１０）の条件が成立する電制機選択パターンを選択する。

【0127】

同様に、解析条件設定手段１０３は、安定度判定手段１０４－２に出力する第２の解析条件として、各想定事故種別の必要制御量Ｐ_Ｃより制御量ΣＰ_Ｇが小さく、且つ必要制御量Ｐ_Ｃに制御量ΣＰ_Ｇが最も近い電制機選択パターンを電制機選択パターン１５３から選択して、設定する。この際、解析条件設定手段１０３は、例えば、以下の式（１１）の条件が成立する電制機選択パターンを選択する。

【0128】

［ΣＰ_Ｇ（ｔ） ＜ Ｐ_Ｃ（ｔ）
かつ
min｛｜ΣＰ_Ｇ（ｔ）－Ｐ_Ｃ（ｔ）｜｝］ ・・・（１１）

【0129】

以上説明した第６の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＦによれば、第５の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＥと同様の効果を奏する他、複数の安定度判定手段１０４のそれぞれに必要制御量Ｐ_Ｃに制御量ΣＰ_Ｇが近接する条件で安定度判定処理を行わせることができるため、系統状態が急変した場合などであっても、ひとつの想定事故種別あたりの演算処理量を削減することができる。

【0130】

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電力系統Ｅの系統情報に基づいて想定事故種別それぞれの監視点の潮流値を用いて安定度の変化傾向や必要制御量を求め過渡安定度演算の解析条件を設定し、電力系統Ｅにおける複数の想定事故種別毎に電制機を選択して制御テーブル１５４を設定することを繰り返し行う中央演算装置９と、事故検出端末装置１１から受信した事故種別と中央演算装置９から受信した制御テーブルを照合して制御内容を決定する中央制御装置１０と、系統事故の有無を検出し、事故種別を判別する事故検出端末装置１１と、中央制御装置１０により決定された電制機を電制する制御端末装置１２とを持つことにより、電力系統の系統事故に対する好適な安定化制御をより高速に行うことができる。

【0131】

本発明のいくつか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り、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら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。

【0132】

例えば、第１の実施形態の電力系統安定化システムＳＳＡにおいて第５の実施形態の安定度判定手段１０４－１および１０４－２のように複数の安定度判定手段１０４が設けられ、同一の想定事故種別について電制機の組合せが異なる制御条件をそれぞれ設定した２以上の過渡安定度演算が並列で行われてもよい。

【符号の説明】

【0133】

ＳＳ、ＳＳＡ、ＳＳＢ、ＳＳＣ、ＳＳＤ、ＳＳＥ、ＳＳＦ…電力系統安定化システム、９…中央演算装置、１０…中央制御装置、１１…事故検出端末装置、１２…制御端末装置、１０４…安定度判定手段、Ｅ…電力系統、Ｎ…給電情報網

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】