CN104981954A - 电力系统控制系统以及其中所使用的分散控制器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种负载(101)与电压控制设备(102)经由节点连接的电力系统的电力系统控制系统(100)，其中，即使在限定了测量值的取得的情况下，也能够使电力系统整体的电压偏差变小。所述电力系统控制系统所包含的分散控制器(107)具有以下各部而构成：测量值数据收集功能部(108)，其收集自节点和其他节点的测量值(112，113)；状态推定功能部(109)，其推定无法收集测量值的节点的电压或电流来输出推定值(114)；以及最佳控制功能部(110)，其以所述测量值(112，113)、所述推定值(114)和在各节点设定的所述电压目标值(15)为输入，输出控制指令(117)。并且，通过各电压控制设备(102)的电压变化量的叠加来控制系统电压。

Description

电力系统控制系统以及其中所使用的分散控制器

技术领域

本发明涉及一种电力系统控制系统以及其中所使用的分散控制器。

背景技术

电力系统或配电系统，重要的是根据负载的变动等，在潮流变化的情况下也恰当地控制、管理电力系统整体的电压。

例如，在专利文献1中公开了如下技术，即：根据设置在配电系统中的传感器的电压、电流等的测量值和基于系统结构数据的潮流计算，计算测量误差的推定值和基于潮流计算的系统状态的修正量，更高精度地推定系统状态的真值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－154418号公报

发明内容

发明要解决的课题

根据专利文献1公开的技术，根据设置在电力系统中的传感器的电压、电流等的测量值和基于系统结构数据的潮流计算，能够计算测量误差的推定值和基于潮流计算的系统状态的修正量，更高精度地推定系统状态的真值。

然而，该技术以能够取得系统上的所有传感器的测量值的集中控制为前提，存在无法应用于因通信线路的制约而限定测量值的取得的分散控制的状态推定中的问题。

因此，本发明是为了解决该问题而提出的，其目的是即使在因通信线路的制约而限定测量值的取得的情况下，也能够使电力系统整体的电压偏差变小。

用于解决课题的手段

为了解决所述课题而实现本发明的目的，按照如下方式构成本发明。

即，本发明的电力系统控制系统，控制负载与电压控制设备经由节点连接的电力系统的电压，其中，该电力系统控制系统构成为至少包括2个分散控制器，该分散控制器用于对多个所述电压控制设备发出控制指令，所述分散控制器构成为具有测量值数据收集功能部、状态推定功能部以及最佳控制功能部，所述测量值数据收集功能部收集来自测量自身所属于的自节点的电压和电流的传感器的测量值数据和来自测量自身不属于的其他节点的电压和电流的传感器的测量值数据，所述状态推定功能部以所述自节点的电压和电流的测量值以及所述其他节点的电压和电流的测量值为输入，推定在其他节点无法收集所述测量值数据的节点的所述电力系统的状态量即电压或电流并输出，所述最佳控制功能部以所述测量值数据、所述状态推定功能部的输出即推定值以及在各节点设定的电压目标值为输入，根据向包含自节点的多个节点的所述电压控制设备分配的动作量输出控制指令，通过多个所述电压控制设备的电压控制量的叠加来控制电力系统的电压。

此外，在用于实施发明的方式中说明其他手段。

发明效果

根据本发明，即使在因通信线路的制约而限定测量值的取得的情况下，也能够使电力系统整体的电压偏差变小。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的电力系统控制系统的结构例的图。

图2是表示本发明的实施方式的电力系统控制系统的各要素的结构例和对各要素赋予的节点编号的设定例的图。

图3是表示与本发明的实施方式的电力系统控制系统的SVR和SVC相关的参数等的表述的图。

图4是表示通过本发明的实施方式的电力系统控制系统的各电压控制设备的电压变化量的叠加来控制配电系统的电压的状况的例子的图。

图5是表示本发明的实施方式的电力系统控制系统的运用的流程图。

图6是表示存储本发明的实施方式的电力系统控制系统中的测量值的测量值表的数据结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式(以下称为“实施方式”)进行说明。

(实施方式)

参照图1～图6，对本发明的实施方式的电力系统控制系统进行说明。

另外，当对电力系统控制系统进行说明时，需要多个概念、定义、数学式，因此，首先整理按怎样的项目和顺序进行说明并在先示出。然后，按照顺序对各项目进行说明。

＜要说明的项目和顺序的概要＞

首先，参照图1，对电力系统控制系统的结构进行说明。

接着，参照图2，对该电力系统控制系统的数学模型进行说明。在数学模型中示出了系统拓扑和系统参数，并使用邻接矩阵(式1、式2)和分层矩阵(式3A～式3D、式4A～式4D)来进行说明。

接着，与式55A、式5B一起，对观测源节点与观测对象节点的关系和其参数等的表述进行说明。并且，使用该表述方法说明从包含从电力系统所具备的分散控制器观察到的分层矩阵的节点观察到的支路的电力方程式(式6A、式6B)。

此外，说明根据该电力方程式和系统拓扑计算出从分散控制器观察到的节点的动作量变化所引起的电压变化即控制灵敏度(式7)。

接着，说明将在各节点成立的电力方程式在电力系统整体中汇集而得的电力方程式(式8)和基于在各节点取得的节点的电压和电流的测量值的测量方程式(式9)。

然后，说明通过分散控制器所具备的状态推定功能，使该汇集而得的电力方程式和测量方程式联立来求解最小二乘问题，求出使针对电力方程式的误差和针对测量值的误差最小化的近似解的矩阵方程式(式10)。

此外，由于上述的测量值受到通信线路的制约，因此定义与测量精度对应的可靠度矩阵(式11、式12)，进而定义由基于可靠度的对角化可靠度矩阵构成的权重系数矩阵(式13)。

然后，将该权重系数矩阵进一步导入到使上述电力方程式和测量方程式联立的最小二乘问题(式14)，得到误差更小的整个系统的电压和电流相关的推定值(式15)。

此外，说明通过分散控制器所具备的最佳控制功能，求解与电压偏差相关的偏差方程式(式16)和对动作量加以制约的制约方程式(式17)相关的最小二乘问题，从而根据矩阵方程式(式18)得到使针对电压目标值的偏差、针对制约值的误差最小化的近似解。另外，还对该偏差方程式和制约方程式进行说明。

此外，说明状态推定中的近似误差根据节点而不同的情况下，针对敏感的负载优先进行用于消除电压偏差的运用时，对偏差方程式进行基于优先度矩阵(式19、式20)的加权。

此外，作为制约方程式，根据成为制约对象的控制设备，设定与制约强度对应的值的制约度矩阵(式21)。从该制约度矩阵取出对角化制约度矩阵(式22)，并且与从上述的优先度矩阵得到的对角化优先度矩阵(式20)组合来构成权重系数矩阵(式23)。并且，将该权重系数矩阵导入到使上述偏差方程式和制约方程式联立的最小二乘问题(式24)，得到更实际的解(式25)。

此外，说明从该解得到与自节点相关的动作量，并将该动作量作为控制指令向电压控制设备输出、分配，从而实现电力系统整体的电压偏差变小的控制。

此外，说明导入可靠度矩阵、优先度矩阵、制约度矩阵(式26、式27、式28)，通过这些矩阵的要素的选择，能够在本地控制、分散协调控制、集中控制之间进行无缝迁移。

此外，说明示出了以上控制中的电力系统控制系统的运用的流程图和测量值表的数据结构。

＜电力系统控制系统的结构＞

以下，对本发明的电力系统控制系统的结构进行说明。

图1是表示本发明的实施方式的电力系统控制系统100的结构例的图。

在图1中，电力系统控制系统100具备：多个负载101、SVR(Step VoltageRegulator，自动电压调整器)或SVC(Static Var Compensator，无功功率补偿装置)等电压控制设备102。

此外，电力系统控制系统100具备：所述电压控制设备与多个所述负载经由多个节点103连接而得的电力系统104、设置在所述多个节点的所有节点或部分节点上且测量电压和电流的多个传感器105、从该各传感器105收集数据的通信线路106、控制所述各电压控制设备的多个分散控制器107。

具体而言，负载101以高压/低压系统上的单一消费者，或者汇集了多个低压消费者的柱上变压器等为单位，经由节点103与电力系统104连接。

电压控制设备102除了考虑SVR或SVC等专用电压控制设备外，作为高压/低压系统上的设备，还考虑例如使用DMS(Distribution Management System，配电电压控制系统)控制消费者的消耗功率或使用PCS(Power ConditioningSystem，功率调节系统)控制太阳电池的输出功率。此外，电压控制设备还包括DVR(Dynamic Voltage Restorer，动态电压补偿装置)、UPS(UninterruptiblePower Supply，不间断电源装置)、带电压调节功能的柱上变压器。并且，还考虑使用HEMS(Home Energy Management System，家庭能源管理系统)或所述DMS，根据电力系统连接时的充电计划设定，控制能够输入输出电力的电动汽车，电热水器，空调等的功率。

多个分散控制器107各自具备：测量值表(测量值数据收集功能部)108、状态推定功能(状态推定功能部)109、最佳控制功能(最佳控制功能部)110以及将系统拓扑和电路阻抗设定为已知信息的系统参数111。

将在自节点进行测量而得到的自节点测量值112和经由通信线路106限定地得到的其他节点测量值113存储在测量值表108中。

状态推定功能109输入存储在测量值表108中的测量值，使用系统参数111推定电力系统的状态量即各节点电压和各节点电流。

最佳控制功能110使用状态推定功能109的输出即推定值114和上述系统参数111，并且输入并参照电压控制的目标值115和对动作量设定制约的制约值116，来分配各电压控制设备的动作量，以便消除推定值114与目标值115的电压偏差。并且，最佳控制功能110向电压控制设备102输出与自节点相关的动作量作为控制指令117。

＜电力系统控制系统的数学模型＞

以下，表示电力系统控制系统100的数学模型。

在数学模型中，按如下方式定义在系统参数111中设定的系统拓扑。

首先，设定电力系统的各要素的节点编号，通过邻接矩阵(上游邻接矩阵U、下游邻接矩阵D)和分层矩阵(C_U、C_D、C_O、C_E)来表现该节点之间的连接关系。以下，按照顺序进行说明。

《节点编号》

图2是表示本发明的实施方式的电力系统控制系统的各要素的结构例和向各要素赋予的节点编号的设定例的图。

在图2中表示从送电端201向电力系统控制系统200的配电线211输送电压V_S的状态。

另外，电压V_S是交流(复数)的电压向量，如图2所示，惯例是在字符上方附加作为修饰记号的点，但在文章中为了便于表述省略了点来表述。

作为数学模型的该配电线211上首先有与负载212连接的负载端202，其次有分支端203。在分支端203分支成第1配电系统234和第2配电系统237。

在第1配电系统234中连接SVR245，在SVR245的输入侧和输出侧分别有SVR端204和SVR端205。并且，在SVR端205的输出的末端有与负载216连接的负载端206。

此外，在从分支端203分支而得的第2配电系统237中，首先具有与负载217连接的负载端207。其次，有与SVC218连接的SVC端208。并且，在其末端有与负载219连接的负载端209。

节点编号如图2所示，对送电端201、负载端202、分支端203、SVR端204、SVR端205、负载端206、负载端207、SVC端208、负载端209分别按照顺序排他地设定1～9的编号作为节点编号。

此外，通过以下所述的邻接矩阵和分层矩阵来表现节点之间的连接关系。首先，对邻接矩阵进行说明，之后，对分层矩阵进行说明。

《邻接矩阵》

对邻接矩阵进行说明。

将邻接矩阵定义为节点上下游(与送电端较近的一方为上游，较远的一方为下游)的邻接关系的数学表述。此外，根据上游和下游，分别定义上游邻接矩阵U和下游邻接矩阵D。接着，按照顺序进行说明。

《上游邻接矩阵U》

将上游邻接矩阵U的要素u_p设为节点p的上游邻接节点(节点编号)。按照图2的例子，从节点1起按顺序从左侧书写各节点的上游邻接节点时，该定义如下式1所示。其中，0表示没有相应的节点。

【数学式1】

U＝[0 1 2 3 4 5 3 7 8]  …(式1)

《下游邻接矩阵D》

接着，对下游邻接矩阵D进行说明。

将下游邻接矩阵D的各要素d_np定义为在到达节点n的路径中节点p的下游邻接节点(节点编号)。其中，0表示没有相应的节点。

此外，上游邻接节点是唯一的，与此相对，下游邻接节点有分支，因此在图2的例子中，到达节点5的路径与到达节点8的路径中，节点3的下游邻接节点不同。

此外，在后述的式2的第8行和第9行中，与节点编号3(表述为7)和节点编号7(表述为8)对应的下游邻接矩阵成分d_8,3和d_8,7、或在d_9,3和d_9,7之间存在0、0、0，本来是与节点编号4、5、6对应的位置，但在图2中，在到达节点7或节点8的路径中没有节点(4、5、6)，因此表述为0、0、0。这是为了本方式的数学处理上的方便而如此定义。

按照该定义，针对图2的例子写下所有的要素而成为下式2的矩阵。

【数学式2】

$D=\left[\begin{array}{ccccccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 2& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 2& 3& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 2& 3& 4& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 2& 3& 4& 5& 0& 0& 0& 0& 0\\ 2& 3& 4& 5& 6& 0& 0& 0& 0\\ 2& 3& 7& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 2& 3& 7& 0& 0& 0& 8& 0& 0\\ 2& 3& 7& 0& 0& 0& 8& 9& 0\end{array}\right]$ …(式2)

《分层矩阵》

分层矩阵如后所述，有4种分层矩阵C_U、C_D、C_O、C_E，分别根据后述的式3A～式3D的关系式，通过式4A～式4D的矩阵进行定义。

分层矩阵C_U、C_D、C_O、C_E不论邻接、间接，定义为用于表示上下游的连接关系的数学表述。各自的各要素的C_Unp、C_Dnp、C_Onp、C_Enp取根据连接关系而定义(式3A～式3D)的值。

此外，通过式3D定义的C_Enp中的并流节点，是存在经由分支端并列的连接关系的节点，如图2的例子所述，从节点8看到的节点5是并流节点。

《分层矩阵的各要素C_Unp、C_Dnp、C_Onp、C_Enp》

详细说明分层矩阵的各要素C_Unp、C_Dnp、C_Onp、C_Enp。

如下表示各要素C_Unp、C_Dnp、C_Onp、C_Enp的式3A～式3D的定义的细节如下。

【数学式3】

【数学式4】

【数学式5】

【数学式6】

按照图2的例子书写上述分层矩阵的定义时，分别成为如下式4A、式4B、式4C、式4D所示的矩阵。分层矩阵的各成分要素C_Unp、C_Dnp、C_Onp、C_Enp是相互排他的，并且对任意的n、p存在C_Unp+C_Dnp+C_Onp+C_Enp＝1的关系。

【数学式7】

$C_U=\left[\begin{array}{ccccccccc}0& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 0& 0& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 0& 0& 0& 1& 1& 1& 1& 1& 1\\ 0& 0& 0& 0& 1& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$ …(式4A)

【数学式8】

$C_D=\left[\begin{array}{ccccccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 1& 1& 1& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 1& 1& 1& 0& 0& 0& 1& 1& 0\end{array}\right]$ …(式4B)

【数学式9】

$C_O=\left[\begin{array}{ccccccccc}1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1\end{array}\right]$ …(式4C)

【数学式10】

$C_E=\left[\begin{array}{ccccccccc}0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1\\ 0& 0& 0& 0& 0& 0& 1& 1& 1\\ 0& 0& 0& 1& 1& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 1& 1& 0& 0& 0\\ 0& 0& 0& 1& 1& 1& 0& 0& 0\end{array}\right]$ …(式4D)

下游邻接矩阵、分层矩阵是上游邻接矩阵的冗余表现，却是在记述数学模型方面频繁使用的表述，并且，只要配电系统的拓扑不变则为不变的常数。因此，将分散控制器107(图1)安装在电力系统控制系统100中时，可以预先生成上述的上游邻接矩阵、下游邻接矩阵以及各分层矩阵。

以下，为了容易观看数学模型的记述，将u_p、d_np、C_Unp、C_Dnp、C_Onp、C_Enp分别适当地表述为u(p)、d(n，p)、C_U(n，p))、C_D(n，p))、C_O(n，p))、C_E(n，p)。

《基于观测源节点与观测对象节点的关系的测量值》

根据通信线路的有无或带宽的制约，经由通信线路106(图1)得到的传感器105的测量值的更新周期或分辨率根据节点103的配置而不同。这是因为即使相同节点是观测对象(p)，根据观测源(i)的节点得到的测量值不同，其他节点的测量值的取得依存于节点之间的通信线路106的状况。

具体而言，按照精度从高到低的顺序设想如下状况：(通过充分的带宽的通信线路能够实时取得测量值)＞(因通信带宽的不足，在测量值中产生时间延迟或离散化误差)＞(无法取得测量值，但能够用统计值或额定值代替)＞(不存在测量值和代替值)。

如上所述，将根据观测源节点与观测对象节点的关系而不同的电压和电流，如下式5A、式5B那样进行矩阵表述。

另外，如式5A、式5B所示，交流(复数)的向量表述V_ip、I_ip，惯例是在字符上附加作为修饰记号的点，但在说明语句中为了便于表述，省略了点来表述。

此外，交流(复数)的向量表述V_ip、I_ip是从节点i看到的节点p的节点电压、节点电流(其中，1≤i≤N、1≤p≤N)。

这些V_ip、I_ip是在节点i的分散控制器107中保持的与节点p相关的内部状态。此外，节点电流I_ip不是通过该节点的合计电流，而是指流入或流出该节点的负载或SVC的电流(参照后述的图3)。

此外，N为所有节点数量。

【数学式11】

【数学式12】

此外，在“从节点i看到的节点p的节点电压”的表现中，表述为“从……看到的”的理由是因为如上所述，节点p的节点电压未必针对每个节点限于相同的信息。

也就是说，节点p的节点电压，在节点p自身被测定的电压是测量时间点的大致准确的值，但其他节点具有的节点p的节点电压信息经由通信线路106，因此是依存于通信线路的信息。

即，如上所述，有时是过去时间点的信息，或是有离散化误差，或是用统计值或额定值代替的信息，或是原本不具有信息。也就是说，“从节点i看到的节点p的节点电压”相当于“节点i具有的节点p的节点电压的信息”的意思。

《与SVR和SVC相关的参数表述》

根据用以上的式5A、式5B定义的电压和电流的表述，记述了从节点i的分散控制器107看到的电力方程式，但在此之前，对与SVR和SVC相关的参数等的表述进行说明。

图3是对本发明的实施方式的电力系统控制系统的SVR和SVC相关的参数等的表述进行表示的图。

在图3中，在节点p和与其邻接的上位节点u(p)之间具备SVR345。将从节点i看到的该SVR345的电压调整的抽头比表述为τ_ip。

此外，作为没有SVR345的情况，将节点u(p)与节点p之间的支路的阻抗的电阻成分表述为r_u(p)→p，将电抗成分表述为x_u(p)→p。

此外，设节点p上连接了负载319和SVC318，在此将从节点i看到的、流入或流出节点p的负载319或SVC318的电流表述为I_ip。

另外，用一般的电容器的符号表述了SVC318，但SVC318具有不仅能够使电容器的朝前电流流动，还能够使滞后电流流动的功能。

《支路的电力方程式》

接着，对支路的电力方程式(式6A、式6B)进行说明。这是在邻接的节点(u(p)，p)之间成立的关系式。另外，将连接邻接的节点之间的要素称为支路。此外，节点p可以在节点i的上游也可以在下游。

在以下所示的式6A中，除了从节点i看到的节点p的电压V_ip、电流I_ip外，将从节点p起上游侧一个节点的节点电压表述为V_iu(p)。

此外，对于任意的下游侧节点n的节点电流I_in，将通过节点p的通过电流表述为I’_in(p)。

此外，作为在系统参数111中设定的电路阻抗的表述，如上所述，将从邻接的节点u(p)向节点p的支路(相当于配电线)加下标u(p)→p来表述。

即，将该阻抗的电阻成分和电抗成分分别表述为r_u(p)→p、x_u(p)→p，将阻抗表述为(r_u(p)→p+jx_u(p)→p)。

此外，如上所述，τ_ip是从节点i看到的节点p的SVR抽头比。

另外，关于作为交流(复数)的V_ip、V_iu(p)、I_ip、I’_in(p)、I_in，在式6A、式6B中，在字符上记载了作为修饰记号的点，但如上所述，在说明语句中，为了便于表述而省略点来表述。

此外，将各节点排他性地设定在SVR端、SVC端、负载端、分支端，但将这些如上述的图3所示地一般化时，从节点i看到的支路u(p)→p的电力方程式根据电压、电阻、阻抗的关系成为下式6A、式6B。

在此，若对SVR抽头比进行补充，则在没有设置SVR的节点成为τ_ip＝1。或者，通过对τ_ip设定固定的变压比，能够记述高压/低压系统之间的柱上变压器。

【数学式13】

${\stackrel{\·}{V}}_{ip}={\mathrm{\τ}}_{ip}{\stackrel{\·}{V}}_{iu\left(p\right)}-\left(r_{u\left(p\right)\→p}+{\mathrm{jx}}_{u\left(p\right)\→p}\right)\left({\stackrel{\·}{I}}_{ip}+\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{C}_D\left(n,p\right){{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_{in}\left(p\right)\right)$ …(式6A)

其中，

【数学式14】

${{\stackrel{\·}{I}}^{\′}}_{in}\left(p\right)=({\mathrm{\τ}}_{id\left(n,p\right)}\×{\mathrm{\τ}}_{id(n,d(n,p\left)\right)}\×...\×{\mathrm{\τ}}_{in}){\stackrel{\·}{I}}_{in}$ …(式6B)

另外，在式6A中，包含系数τ_ip的项与SVR和柱上变压器关联，包含I’_in(p)的项与SVC和负载关联。

此外，在式6B中，如上所述，τ的下标d(n，p)是下游邻接矩阵D的要素d_np，并且，d(n，d(n，p))表示该n与d(n，p)之间的关系，按顺序向下游前进。

《控制灵敏度K(i)》

通过该式6A、式6B使各电压控制设备102的动作量(SVR抽头比或SVC电流)变化时，各节点103的电压按照式6A、式6B的电力方程式变化。

在数学模型中，将由从节点i的分散控制器107看到的节点p的动作量变化引起的节点n的电压变化即控制灵敏度K(i)作为K(i)_np来矩阵表述。

将矩阵表述的控制灵敏度K(i)表示为下式7。

【数学式15】

另外，对于SVR， $K{\left(i\right)}_{np}=\∂V_{in}/\∂{\mathrm{\τ}}_{ip}.$

此外，对于SVC， $K{\left(i\right)}_{np}=\∂V_{in}/\∂I_{ip}.$

此外，没有设置电压控制设备的节点，K(i)_np＝0。

根据系统拓扑(邻接矩阵U、D、分层矩阵C_U、C_D、C_O、C_E)和电力方程式的式6A、式6B计算出控制灵敏度K(i)的各要素的具体数值。但是，省略了求解过程的详细说明。

《汇集而得的电力方程式》

状态推定功能109(图1)通过求解与电力方程式和测量方程式相关的最小二乘问题，来推定电力系统的状态量即各节点电压和各节点电流。

关于电力方程式，对邻接的所有节点的组合，用式6A、式6B记述的支路u(p)→p的电压和电流相关的线性方程式成立。

即，对于节点数量N，方程式的数量为(N－1)，汇集来记述时，如下式所示表示成矩阵方程式。

【数学式16】

$A\left(i\right)\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{V}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\stackrel{\·}{V}}_{iN}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{iN}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{V}}_S\\ 0_{N-1}\end{array}\right]$ …(式8)

该式8中的A(i)是通过支路的电力方程式(式6A、式6B)得出的阻抗r_u(p)→p、x_u(p)→p和由抽头比τ_ip、分层矩阵C_D(n，p)构成的与节点i的分散控制器相关的系数矩阵。其中，第1行记述针对送电端节点的送出电压V_S的约束条件V_i1＝V_S。另外，以送电端节点的送出电压V_S为基准，根据电压下降量计算(V_i1…V_iN)，并进行记述。

此外，在右边的V_S下具有基于(N－1)个0的纵列的向量(O_N－1)。

针对这些存在2N个变量(V_i1…V_iN、I_i1…I_iN)，因此A(i)的大小为N×2N(N行、2N列)的系数矩阵。

另外，A(i)的系数要素还包含0。例如在A(i)的第1行中，左端为系数1，位于其右侧的项全部为0。

此外，在系统参数111中设定的阻抗和分层矩阵C_D(n，p)是已知的常数，但由于包含SVR的被调整的抽头比(τ_ip)，因此A(i)随时间变化。此外，在式6A中由于所有的项包括V_ip、I_ip的某个，因此如上所述，式8的右边是除第1要素以外是0的向量。

《测量方程式》

关于测量方程式，对在节点i取得的节点p的电压和电流的测量值V_ip、I_ip(自节点测量值112和经由通信线路限定地取得的其他节点测量值113)下式9成立，或优选成立。

也就是说，在式9中用“＝”即等号表述了左边和右边，但并不是必须“＝”成立，而是相当于以尽可能成立的方式求解的条件式。另外，通过式9求出的是在字符上部标记了作为修饰记号的点的(V_i1…V_iN、I_i1…I_iN)。

【数学式17】

$I_{2N}\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{V}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\stackrel{\·}{V}}_{iN}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{iN}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{\tilde{V}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\tilde{V}}_{iN}\\ {\tilde{I}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\tilde{I}}_{iN}\end{array}\right]$ …(式9)

此外，在式9中，左边的I_2N是2N×2N的矩阵，表示对角成分为1，除对角成分以外全部是0的对角矩阵。

此外，在左边，在字符的上部附加了作为交流(复数)的向量值的修饰记号的点的(V_i1…V_iN、I_i1…I_iN)表示用分散控制器107保持的各节点相关的电压、电流的内部状态。

此外，在右边，在字符的上部附加了作为修饰记号的“～”的(V_i1…V_iN、I_i1…I_iN)如上所述，表示测量值(不仅包括实测值，还包括推定值、代替值)。

《最小二乘问题的近似解》

通过使式8、式9联立来求解最小二乘问题，得到使针对电力方程式的误差和针对测量值的误差最小化的近似解。该近似解通过求解下式10所示的矩阵方程式而得到。

【数学式18】

$\left[\begin{array}{c}A\left(i\right)\\ I_{2N}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{V}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\stackrel{\·}{V}}_{iN}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{iN}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{V}}_S\\ 0_{N-1}\\ {\tilde{V}}_{i1}\end{array}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\tilde{V}}_{iN}\\ {\tilde{I}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\tilde{I}}_{iN}\end{array}\right]$ …(式10)

在式10的右边，V_S和O_N－1为N个，用“～”修饰了上部的测量值V_i1…V_iN为N个，I_i1…I_iN为N个，因此式10成为3N个方程式。

此外，在式10的左边，用点修饰了上部的复数向量显示的V_i1…V_iN为N个，I_i1…I_iN为N个，因此具有2N个变量。

也就是说，对3N个方程式存在2N个变量，因此其一般可以作为过约束问题来求解。

另外，式10的右边和左边的系数矩阵A(i)和单位矩阵(对角矩阵)I_2N是已知的值。

以上，将式10作为过约束问题来求解，由此能够使电力系统整体的电压偏差变小。

另外，省略将式10作为过约束问题来求解的过程的细节。

＜导入了测量精度的可靠度的可靠性更高的解法＞

上述式10中的上述测量值由于受到通信线路的制约，因此并不局限于实时的测量值。即，用式10求出的解(V_i1…V_iN、I_i1…I_iN)并不保证是使电力系统整体的电压偏差变小的最佳解。

因此，接着说明导入与测量精度对应的可靠度矩阵W，求出可靠性更高的解，由此使电力系统整体的电压偏差进一步变小的方法。

《可靠度矩阵W》

将与测量精度对应的可靠度矩阵W定义为下式，对式10进行加权而求出可靠性更高的解。

【数学式19】

式11所示的可靠度矩阵的要素W_ip是从节点i看到的节点p的可靠度，值越大表示测量值越准确。作为在式10的加权中所使用的矩阵，从可靠度矩阵W取出与节点i相关的行，并将其设为对角化可靠度矩阵W_d(i)。

另外，对角化可靠度矩阵W_d(i)是N×N的结构，仅在对角线上存在要素，而对角线以外的要素为0。

【数学式20】

W_d(i)＝diag([W_i1 … W_iN])  …(式12)

《权重系数矩阵H(i)》

为了用可靠度对式10进行加权，首先生成下式13所示的由对角化可靠度矩阵W_d(i)构成的权重系数矩阵H(i)。

【数学式21】

$H\left(i\right)=\left[\begin{array}{ccc}{I}_N& & 0\\ & W_d\left(i\right)& \\ 0& & W_d\left(i\right)\end{array}\right]$ …(式13)

在该式13中，右边的I_N是N×N的矩阵，表述了对角成分为1，而对角成分以外全部为0的对角矩阵。

此外，右边的对角化可靠度矩阵W_d(i)是上述的N×N结构，仅在对角线上存在要素，对角线以外的要素为0。并且，存在两个对角化可靠度矩阵W_d(i)。

因此，式13的右边是3N×3N结构，表述了对角成分是1或W_d(i)的要素，对角成分以外全部是0的对角矩阵。该结构是在式13的左边表述的权重系数矩阵H(i)的结构。

《进行了加权的最小二乘问题》

将在上述式13表示的权重系数矩阵H(i)从左侧乘到式10的两边时，得到下式14。

【数学式22】

$H\left(i\right)\left[\begin{array}{c}A\left(i\right)\\ I_{2N}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{V}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\stackrel{\·}{V}}_{iN}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\stackrel{\·}{I}}_{iN}\end{array}\right]=H\left(i\right)\left[\begin{array}{c}\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{V}}_S\\ 0_{N-1}\\ {\tilde{V}}_{i1}\end{array}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\tilde{V}}_{iN}\\ {\tilde{I}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\tilde{I}}_{iN}\end{array}\right]$ …(式14)

式14是将权重系数矩阵H(i)的对角成分作为系数，对构成式10的各个方程式进行加权的操作。通过下式给出作为进行了加权的最小二乘问题即式14的解。

【数学式23】

…(式15)

在字符的上部附加了作为该式15的左边的复数向量表述的修饰记号的点的(V_i1…V_iN、I_i1…I_iN)是在节点i的分散控制器107得到的整个系统的电压和电流相关的推定值114。另外，式15的右边全部是已知的值。

以上，用式15得到的解是导入了受到通信线路的制约的测量精度的可靠度的、可靠性更高的解，能够使电力系统整体的电压偏差进一步变小。

＜基于最佳控制功能的与偏差方程式和制约方程式相关的最小二乘问题＞

在存在多个使电力系统整体的电压偏差变小的方法(解)的情况下，一般期望电压控制设备102的动作量(控制量)较小。其理由是为了使电力系统整体的电压偏差变小，使电压控制设备102的动作量变大时，需要额外的电力。因此，要求不仅简单地使电力系统整体的电压偏差变小，而且考虑电压控制设备102的动作量的最佳分配。

接着，说明最佳控制功能110(图1)通过求解与电压偏差相关的偏差方程式和给予电压控制设备的动作量的抑制或固定的制约的制约方程式相关的最小二乘问题，来求出电压控制设备102的动作量的最佳分配，并据此分配动作量的方法。

首先，对与电压偏差相关的偏差方程式进行说明。

《偏差方程式》

与电压偏差相关的偏差方程式，以控制灵敏度矩阵K(i)和电压控制设备的动作量Δf_ip，如下式16所述地记述针对各节点电压的目标值V_refn(图1的目标值115)的推定值V_in(图1的推定值114)的偏差ΔV_in。

另外，在式16中，对ΔV_i1…ΔV_iN在字符的上部附加作为复数向量表述的修饰记号的点来进行了表述，但在说明语句中为了便于表述而省略。

【数学式24】

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{V}}_{i1}\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{V}}_{iN}\end{array}\right]=K\left(i\right)\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{f}_{i1}\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\Δ}{f}_{iN}\end{array}\right]$ …(式16)

《制约方程式》

关于电压控制设备的动作量的制约方程式，对电压控制设备的动作量Δf_ip设定制约值Δf_refp(图1的制约值116)。例如，为了固定SVR的抽头位置，其为

Δf_refp＝0，

为了抑制SVC的输出，针对SVC端的节点电流推定值I_ip设定成

Δf_refp＝﹣I_ip。

结合式16用矩阵方程式记述这样的制约时，成为下式17所示。

另外，式17的左边的I_N是N×N的单位矩阵，是对角成分为1，且其他全部为0的对角矩阵。

【数学式25】

$I_N\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{f}_{i1}\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\Δ}{f}_{iN}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{f}_{ref1}\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\Δ}{f}_{refN}\end{array}\right]$ …(式17)

《基于偏差方程式和制约方程式的最小二乘问题》

通过使式16、17联立来求解最小二乘问题，得到使针对电压目标值的偏差和针对制约值的误差最小化的近似解。其通过求解下式18所示的矩阵方程式来求出。

【数学式26】

$\left[\begin{array}{c}K\left(i\right)\\ I_N\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{f}_{i1}\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\Δ}{f}_{iN}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{V}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{V}}_{iN}\\ {\mathrm{\Δf}}_{ref1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\mathrm{\Δf}}_{refN}\end{array}\right]$ …(式18)

在式18中，由推定值V_in的偏差ΔV_in构成的ΔV_i1…ΔV_iN为N个，且是已知的，此外，由制约值Δf_refp构成的Δf_ref1…Δf_refN为N个，且是已知的。因此，式18的右边是2N个已知的值。

此外，由电压控制设备的动作量Δf_ip构成的Δf_i1…Δf_iN为N个，且是未知的。

因此，式18针对2N个方程式存在N个变量，因此其一般能够作为过约束问题来求解。

以上，通过求解式18的过约束问题，得到考虑了最佳控制功能110的电压偏差和电压控制设备的动作量的解和控制。

另外，省略将式18作为过约束问题来求解的过程的细节。

＜对于对电压变动敏感的负载，优先消除电压偏差的方法＞

在求解上述式18的情况下，状态推定中的近似误差根据节点而不同时，针对误差较大的推定值消除电压偏差的必要性较低。

因此，对于对电压变动敏感的负载，还考虑优先消除电压偏差的运用。因此，说明针对式18所包含的偏差方程式进一步进行考虑了每个节点的优先度的基于优先度矩阵的加权的方法。

《优先度矩阵L、L_d(i)》

对导入优先度矩阵L的方法进行说明。

下式19表示优先度矩阵L。

【数学式27】

在式19的优先度矩阵L中，L_ip是从节点i看到的节点p的优先度，值越大，控制的优先度越高，优先消除电压偏差。另一方面，将优先度设定成较小相当于在控制中不考虑该节点的电压偏差。

为了将式19的优先度矩阵L用于式18的加权，取出与节点i相关的行，将其设为对角化优先度矩阵L_d(i)。下式20表示该对角化优先度矩阵L_d(i)。

【数学式28】

L_d(i)＝diag([L_i1 … L_iN])  …(式20)

《制约度矩阵R、R_d(i)》

接着，对制约度矩阵R进行说明。

在控制电力系统的电压控制设备(SVR、SVC等)的调整能力中存在上述制约(固定等)，导入基于该制约的制约方程式来求解的方法，如使用式16、式17、式18所说明的那样。

但是，在电压控制设备中，进一步根据各个电压控制设备，有时制约的强弱程度不同。也就是说，有时要求计算出使针对制约较强的制约值的误差更小的动作量。

这样的情况下，根据在制约方程式中成为对象的控制设备，如下式21所示地设定由表示制约强弱的制约度构成的制约度矩阵R。

【数学式29】

式21中的R_ip是与从节点i看到的节点p的控制设备相关的制约度，设定与制约强度对应的值。为了将制约度矩阵R用于对作为矩阵方程式的式18的加权，与优先度矩阵L的情况同样地取出与节点i相关的行，将其设成对角化制约度矩阵R_d(i)。下面所示的式22为对角化制约度矩阵R_d(i)。

【数学式30】

R_d(i)＝diag([R_i1 … R_iN])  …(式22)

《权重系数矩阵G(i)》

组合上述式20所示的对角化优先度矩阵L_d(i)和式22所示的对角化制约度矩阵R_d(i)来构成兼备优先度和制约度的权重系数矩阵G(i)。

下式23表示权重系数矩阵G(i)。

【数学式31】

$G\left(i\right)=\left[\begin{array}{cc}{L}_d\left(i\right)& 0\\ 0& R_d\left(i\right)\end{array}\right]$ …(式23)

将该式23所示的权重系数矩阵G(i)从左侧乘到式18的两边，得到下式24。

【数学式32】

$G\left(i\right)\left[\begin{array}{c}K\left(i\right)\\ I_N\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{f}_{i1}\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\Δ}{f}_{iN}\end{array}\right]=G\left(i\right)\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{V}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{V}}_{iN}\\ {\mathrm{\Δf}}_{ref1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\mathrm{\Δf}}_{refN}\end{array}\right]$ …(式24)

《进行了加权的最小二乘问题》

该式24是将权重系数矩阵G(i)的对角成分作为系数，对构成公式18的各个方程式进行加权的操作。通过如下所示的式25给出作为进行了加权的最小二乘问题的式24的解。

【数学式33】

$\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{f}_{i1}\\ .\\ .\\ .\\ \mathrm{\Δ}{f}_{iN}\end{array}\right]={\left({\left[\begin{array}{c}K\left(i\right)\\ I_N\end{array}\right]}^{T}G{\left(i\right)}^2\left[\begin{array}{c}K\left(i\right)\\ I_N\end{array}\right]\right)}^{-1}{\left[\begin{array}{c}K\left(i\right)\\ I_N\end{array}\right]}^{T}G{\left(i\right)}^2\left[\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{V}}_{i1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ \mathrm{\Δ}{\stackrel{\·}{V}}_{iN}\\ {\mathrm{\Δf}}_{ref1}\\ \begin{array}{c}.\\ .\\ .\end{array}\\ {\mathrm{\Δf}}_{refN}\end{array}\right]$ …(式25)

《动作量Δf_ii》

式25的左边的Δf_i1…Δf_iN是在节点i的分散控制器107(图1)中分配的各电压控制设备(102、图1)的动作量。

分散控制器107向电压控制设备102输出式25的解中的与自节点i相关的动作量Δf_ii作为控制指令117(图1)。

通过式25，被最佳分配的各电压控制设备的动作量不仅能够使整个系统的电压偏差变小，而且通过将各电压控制设备的动作量的分配最佳化，能够实现各电压控制设备的消耗功率的降低或实现考虑了现场的各种制约的基于更理想的电力系统控制系统的控制。

另外，在式25的权重系数矩阵G(i)中包括对角化优先度矩阵L_d(i)和对角化制约度矩阵R_d(i)，但可以仅使用与优先度相关的对角化优先度矩阵L_d(i)来进行求解。此外，也可以仅使用与制约度相关的对角化制约度矩阵R_d(i)来进行求解。

＜基于电压控制设备的系统电压的变化＞

接着，通过各电压控制设备的电压变化量的叠加来控制配电系统的电压，下面示意性地表示该作用而进行说明。

图4是表示通过基于本发明的实施方式的电力系统控制系统的各电压控制设备的电压变化量的叠加来控制配电系统的电压的状况的例子的图。

表示了电力系统401的概要结构和4例从电力系统401的送电端405到受电端406的各位置的系统电压的变化。

在图4中，电力系统401中连接了多个负载402、1个SVR403和1个SVC404。

在SVR403和SVC404不动作的状态下，系统电压如电压曲线407那样，从送电端405向受电端406下降(电压下降)。

从该状态使SVR403动作时，系统电压如电压曲线408所示那样，在与设置有SVR403的位置对应的A点上升。

此外，使SVC404动作时，系统电压如电压曲线409那样，在与设置有SVC404的位置对应的B点上升。

此外，使SVR403和SVC404同时动作时，系统电压作为其叠加，如电压曲线410那样，在与A点和B点对应的点上升。

以上，通过恰当地控制SVR403和SVC404使其动作，使电力系统(电力系统整体)401中的电压偏差变小。

＜权重系数矩阵与集中控制、本地控制、分散协调控制的关联：其一＞

接着，说明根据可靠度矩阵、优先度矩阵、制约度矩阵的各要素的设定，能够使集中控制、本地控制、分散协调控制的区分使用无缝迁移的情况。

《基于可靠度矩阵W和优先度矩阵L的集中控制》

首先，对基于可靠度矩阵W和优先度矩阵L的要素的设定的集中控制进行说明。

如以下所示的式26A所示，若将可靠度矩阵W的所有要素设成1，则表示所有节点的分散控制器107取得了相互相同精度的测量值。

此外，若将优先度矩阵L的所有要素设成1，则表示所有节点的分散控制器107以相互相同的分配对动作量进行分配。

基于这些所有要素为1的可靠度矩阵W和所有要素为1的优先度矩阵L的控制，等价于集中控制。

【数学式34】

【数学式35】

《基于可靠度矩阵W、优先度矩阵L、制约度矩阵R的本地控制》

接着，说明基于可靠度矩阵W、优先度矩阵L、制约度矩阵R的要素的设定的本地控制。

此外，如下式27A所示，若将可靠度矩阵W的非对角要素设为0，则表示各节点的分散控制器107仅取得自节点的测量值。

此外，如下式27B所示，若将优先度矩阵L的非对角要素设为0，则表示各节点的分散控制器107仅控制自节点电压。

这些各节点的分散控制器107仅取得自节点的测量值并仅控制自节点电压，等价于各电压控制设备独立地被控制的本地控制。

此外，在此，如下式27C所示，将制约度矩阵R的对角要素设为0，将非对角要素设为1。这样，通过对自节点设定制约值0，表示各节点的分散控制器107仅向自节点的电压控制设备102分配动作量。另外，其他节点正在以制约值1执行制约。

【数学式36】

【数学式37】

【数学式38】

《基于可靠度矩阵W、优先度矩阵L的分散协调控制》

接着，对基于可靠度矩阵W、优先度矩阵L的分散协调控制进行说明。

此外，如下式28A所示，若不仅可靠度矩阵W的对角要素(1)，非对角要素的一部分设为非零(例如，0.7)，则表示各节点的分散控制器107还部分地取得其他端的测量值。

此外，如下式28B所示，若将优先度矩阵L的非对角要素的一部分设为非零，则表示各节点的分散控制器107也部分地控制其他端的电压。

这些相当于分散协调控制。

【数学式39】

【数学式40】

＜权重系数矩阵与集中控制、本地控制、分散协调控制的关联：其二＞

如上所述，表示本发明的电力系统控制系统根据可靠度和优先度的设定，能够使控制特性为集中控制、本地控制、分散协调控制。

不仅如此，通过将分散协调控制中的可靠度矩阵的非对角要素的一部分和优先度矩阵的非对角要素的一部分的非零要素取各种值，从本地控制经由分散协调控制到集中控制能够进行无缝迁移。

＜表示电力系统控制系统的运用的流程图＞

接着，对表示电力系统控制系统的运用的流程图进行说明。

图5是表示本发明的实施方式的电力系统控制系统100的运用的流程图。

在图5中，具有步骤S501～步骤S505的各阶段(步骤)。此外，对于步骤S502～步骤S505，在多个分散控制器107(图1)中相同，因此仅对一个分散控制器107的步骤S502～步骤S505进行说明。

<步骤S501>

在步骤S501，作为运用开始时的初始设定，在各分散控制器107的系统参数111中设定系统拓扑和电路阻抗(系统参数的设定)。

<步骤S502>

运用时，首先在步骤S502，分散控制器107将自节点测量值112(图1)和经由通信线路得到的其他节点测量值113(图1)存储在测量值表108(图1)中(存储测量值)。

<步骤S503>

接着，在步骤S503，状态推定功能109(图1)以存储在测量值表108中的测量值为输入，使用系统参数111推定电力系统的状态量即各节点电压和各节点电流(推定状态)。

<步骤S504>

在步骤S504，最佳控制功能110(图1)以状态推定功能109的输出即推定值114(图1)、电压控制的目标值115(图1)以及动作量的制约值116(图1)为输入，使用系统参数111分配各电压控制设备102(图1)的动作量，以便消除推定值114与目标值115的电压偏差，并向电压控制设备102输出与自节点相关的动作量作为控制指令117(图1)(最佳控制)。

<步骤S505>

在步骤S505，电压控制设备102根据控制指令117使动作量(若为SVR则是抽头比、若为SVC则是无效电流输出)变化，处理返回到步骤S502(产生自节点动作量)。

如上所述，对电压控制设备102和成对的每个分散控制器107并列实施步骤S502～步骤S505的处理。通过在图5并列表述S502至S505来将其示出。

＜测量值表的数据结构＞

在步骤S502(图5)进行了测量值的存储，接着，说明该存储的测量值表的数据结构。

图6是表示本发明的实施方式的电力系统控制系统100(图1)中的、存储自节点测量值112(图1)和经由通信线路限定地得到的其他节点测量值113(图1)的测量值表108(图1)的数据结构的图。

在图6中，数据的记录(记录值)与各节点对应。并且，各记录由节点编号、更新时刻、电压、电流(有效电流、无效电流)、额定电压、额定电流(额定有效电流、额定无效电流)构成。

在图6的例子中，节点(节点编号)1、节点2大体是新数据，记录有最新的更新时刻和该时刻的电压、有效电流、无效电流。

节点4、节点5与节点1、节点2相比，更新时刻的时间戳较旧，因此视为这些测量值精度较低。并且，在状态推定功能109(图1)中，将其可靠度设定成较小而代入式14的最小二乘问题。

此外，节点3是分支端，原本就不存在测量值(有效电流、无效电流)。因此，在状态推定功能109中将其可靠度设定为0。

另一方面，节点6的测量值在该时刻没有测量，因此不存在，但存在被测量的可能性，且存在额定值(额定有效电流、额定无效电流)，因此将其可靠度设定成较小，且将额定值作为测量值的代替值代入到式14的最小二乘问题。

＜对实施方式的补充＞

以上，在本发明的电力系统控制系统中，各个分散控制器以自节点测量值和经由通信线路限定地得到的其他节点测量值为输入来推定电力系统的状态量，根据推定状态量向自节点输出控制指令，以使自节点的电压控制设备的动作量和其他节点的电压控制设备的动作量成为最佳分配，从而可以通过各电压控制设备的电压变化量的叠加使电力系统整体的电压偏差变小。

此外，通过导入与测量精度对应的可靠度矩阵，得到误差更小的整个电力系统的电压和电流相关的推定值。

此外，导入对敏感的负载优先消除电压偏差的优先度矩阵、和根据成为制约对象的控制设备来设定制约强度的制约度矩阵，由此实现考虑了各电压控制设备的消耗电力的减少和现场的各种制约的更理想的控制。

此外，导入上述的可靠度矩阵、优先度矩阵、制约度矩阵，通过选择这些矩阵的要素，能够实现在本地控制、分散协调控制、集中控制之间无缝迁移的控制。

符号说明

1～9、103 节点

100、200 电力系统控制系统

101、212、216、217、219、319、402 负载

102 电压控制设备

104、401 电力系统

105 传感器

106 通信线路

107 分散控制器

108 测量值表(测量值数据收集功能部)

109 状态推定功能(状态推定功能部)

110 最佳控制功能(最佳控制功能部)

111 系统参数

112 自节点测量值

113 其他节点测量值

114 推定值

115 目标值

116 制约值

117 控制指令

201、405 送电端

202、206、209 负载端

203 分支端

204、205 SVR端

208 SVC端

201、405 送电端

211 配电线

218、318、404 SVC

234 第1配电系统

237 第2配电系统

245、345、403 SVR

406 受电端

407、408、409、410 电压曲线

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种电力系统控制系统，用于控制负载与电压控制设备经由节点连接的电力系统中的电压，该电力系统控制系统的特征在于，

该电力系统控制系统构成为至少包括2个分散控制器，该分散控制器用于对多个所述电压控制设备发出控制指令，

所述分散控制器构成为具有测量值数据收集功能部、状态推定功能部以及最佳控制功能部，

所述测量值数据收集功能部收集来自测量自身所属于的自节点的电压和电流的传感器的测量值数据和来自测量自身不属于的其他节点的电压和电流的传感器的测量值数据，

所述状态推定功能部以所述自节点的电压和电流的测量值以及所述其他节点的电压和电流的测量值为输入，推定在其他节点无法收集所述测量值数据的节点的所述电力系统的状态量即电压或电流并输出，

所述最佳控制功能部以所述测量值数据、所述状态推定功能部的输出即推定值以及在各节点设定的电压目标值为输入，根据向包含自节点的多个节点的所述电压控制设备分配的动作量输出控制指令，

通过多个所述电压控制设备的电压变化量的叠加来控制电力系统的电压。

2.根据权利要求1所述的电力系统控制系统，其特征在于，

所述状态推定功能部，求解使针对所述各节点和邻接的节点之间的与电压和电流相关的电力方程式的误差、针对所述各节点的电压和电流的测量值的误差最小化的最小二乘问题，由此计算出所述各节点的电压或电流的推定值。

3.根据权利要求2所述的电力系统控制系统，其特征在于，

以表示所述各测量值的精度的高低的可靠度对所述最小二乘问题进行加权，由此计算出使针对精度较高的测量值的误差变得更小的推定值。

4.根据权利要求1所述的电力系统控制系统，其特征在于，

所述最佳控制功能部通过求解使针对所述各节点的电压的目标值的偏差和针对所述各电压控制设备的动作量的制约值的误差最小化的最小二乘问题，来计算出所述各电压控制设备的动作量。

5.根据权利要求4所述的电力系统控制系统，其特征在于，

以与所述目标值的达成相关的优先度对所述最小二乘问题进行加权，由此计算出使针对优先度较高的目标值的偏差变得更小的动作量。

6.根据权利要求4所述的电力系统控制系统，其特征在于，

以表示所述制约值的制约强弱的制约度对所述最小二乘问题进行加权，由此计算出使针对制约较强的制约值的误差变得更小的动作量。

7.根据权利要求1所述的电力系统控制系统，其特征在于，

所述测量值数据收集功能部经由通信线路收集所述其他节点的测量值。

8.根据权利要求1所述的电力系统控制系统，其特征在于，

所述电压控制设备中包括自动电压调整器(SVR)、无功功率补偿装置(SVC)、配电电压控制系统(DMS)、功率调节器(PCS)、动态电压补偿装置(DVR)、不间断电源装置(UPS)、家庭能源管理系统(HEMS)或带电压调整功能的柱上变压器。

9.一种分散控制器，用于控制负载与电压控制设备经由节点连接的电力系统中的电压，该分散控制器的特征在于，

所述分散控制器构成为具有测量值数据收集功能部、状态推定功能部以及最佳控制功能部，

所述测量值数据收集功能部收集来自测量自身所属于的自节点的电压和电流的传感器的测量值数据和来自测量自身不属于的其他节点的电压和电流的传感器的测量值数据，

所述状态推定功能部以所述自节点的电压和电流的测量值以及所述其他节点的电压和电流的测量值为输入，推定在其他节点无法收集所述测量值数据的节点的所述电力系统的状态量即电压或电流并输出，

所述最佳控制功能部以所述测量值数据、所述状态推定功能部的输出即推定值以及在各节点设定的电压目标值为输入，根据向包含自节点的多个节点的所述电压控制设备分配的动作量输出控制指令。

10.根据权利要求9所述的分散控制器，其特征在于，

所述电压控制设备中包括自动电压调整器(SVR)、无功功率补偿装置(SVC)、配电电压控制系统(DMS)、功率调节器(PCS)、动态电压补偿装置(DVR)、不间断电源装置(UPS)、家庭能源管理系统(HEMS)或带电压调整功能的柱上变压器。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

1.修改内容

对权利要求1进行了修改。

2.说明

在权利要求1中，将“电压控制量”修改为“电压变化量”。该修改基于说明书段落[0102]、图4等，而并非新事项的追加。

Claims (10)

1.一种电力系统控制系统，用于控制负载与电压控制设备经由节点连接的电力系统中的电压，该电力系统控制系统的特征在于，

该电力系统控制系统构成为至少包括2个分散控制器，该分散控制器用于对多个所述电压控制设备发出控制指令，

所述分散控制器构成为具有测量值数据收集功能部、状态推定功能部以及最佳控制功能部，

所述测量值数据收集功能部收集来自测量自身所属于的自节点的电压和电流的传感器的测量值数据和来自测量自身不属于的其他节点的电压和电流的传感器的测量值数据，

所述状态推定功能部以所述自节点的电压和电流的测量值以及所述其他节点的电压和电流的测量值为输入，推定在其他节点无法收集所述测量值数据的节点的所述电力系统的状态量即电压或电流并输出，

所述最佳控制功能部以所述测量值数据、所述状态推定功能部的输出即推定值以及在各节点设定的电压目标值为输入，根据向包含自节点的多个节点的所述电压控制设备分配的动作量输出控制指令，

通过多个所述电压控制设备的电压控制量的叠加来控制电力系统的电压。

2.根据权利要求1所述的电力系统控制系统，其特征在于，

所述状态推定功能部，求解使针对所述各节点和邻接的节点之间的与电压和电流相关的电力方程式的误差、针对所述各节点的电压和电流的测量值的误差最小化的最小二乘问题，由此计算出所述各节点的电压或电流的推定值。

3.根据权利要求2所述的电力系统控制系统，其特征在于，

以表示所述各测量值的精度的高低的可靠度对所述最小二乘问题进行加权，由此计算出使针对精度较高的测量值的误差变得更小的推定值。

4.根据权利要求1所述的电力系统控制系统，其特征在于，

所述最佳控制功能部通过求解使针对所述各节点的电压的目标值的偏差和针对所述各电压控制设备的动作量的制约值的误差最小化的最小二乘问题，来计算出所述各电压控制设备的动作量。

5.根据权利要求4所述的电力系统控制系统，其特征在于，

以与所述目标值的达成相关的优先度对所述最小二乘问题进行加权，由此计算出使针对优先度较高的目标值的偏差变得更小的动作量。

6.根据权利要求4所述的电力系统控制系统，其特征在于，

以表示所述制约值的制约强弱的制约度对所述最小二乘问题进行加权，由此计算出使针对制约较强的制约值的误差变得更小的动作量。

7.根据权利要求1所述的电力系统控制系统，其特征在于，

所述测量值数据收集功能部经由通信线路收集所述其他节点的测量值。

8.根据权利要求1所述的电力系统控制系统，其特征在于，

所述电压控制设备中包括自动电压调整器(SVR)、无功功率补偿装置(SVC)、配电电压控制系统(DMS)、功率调节器(PCS)、动态电压补偿装置(DVR)、不间断电源装置(UPS)、家庭能源管理系统(HEMS)或带电压调整功能的柱上变压器。

9.一种分散控制器，用于控制负载与电压控制设备经由节点连接的电力系统中的电压，该分散控制器的特征在于，

所述分散控制器构成为具有测量值数据收集功能部、状态推定功能部以及最佳控制功能部，

所述测量值数据收集功能部收集来自测量自身所属于的自节点的电压和电流的传感器的测量值数据和来自测量自身不属于的其他节点的电压和电流的传感器的测量值数据，

所述状态推定功能部以所述自节点的电压和电流的测量值以及所述其他节点的电压和电流的测量值为输入，推定在其他节点无法收集所述测量值数据的节点的所述电力系统的状态量即电压或电流并输出，

所述最佳控制功能部以所述测量值数据、所述状态推定功能部的输出即推定值以及在各节点设定的电压目标值为输入，根据向包含自节点的多个节点的所述电压控制设备分配的动作量输出控制指令。

10.根据权利要求9所述的分散控制器，其特征在于，

所述电压控制设备中包括自动电压调整器(SVR)、无功功率补偿装置(SVC)、配电电压控制系统(DMS)、功率调节器(PCS)、动态电压补偿装置(DVR)、不间断电源装置(UPS)、家庭能源管理系统(HEMS)或带电压调整功能的柱上变压器。