JP2000245061A - Electric power system analyzer - Google Patents

Electric power system analyzer

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JP2000245061A
JP2000245061A JP11039419A JP3941999A JP2000245061A JP 2000245061 A JP2000245061 A JP 2000245061A JP 11039419 A JP11039419 A JP 11039419A JP 3941999 A JP3941999 A JP 3941999A JP 2000245061 A JP2000245061 A JP 2000245061A
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JP
Japan
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power system
simulator
impedance element
digital
analog
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Application number
JP11039419A
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Japanese (ja)
Inventor
Teru Kikuchi
輝 菊池
Hiroo Konishi
博雄 小西
Takayoshi Sano
孝義 佐野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GIJUTSU SOKEN KK
Hitachi Ltd
Original Assignee
GIJUTSU SOKEN KK
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a hybrid electric power system analyzer suitable for analyzing an electric power system having a shorter state change than the analysis step time of a digital simulator. SOLUTION: In this electric power system analyzer, an analog simulator 12 is equipped with an analog simulation means 22 of an electric power system PS2, and a subsidiary power source 32 connected via an impedance element 23 of a linkage with an electric power system PS1 as a simulation object of a digital simulator 11, which is equipped with a digital simulation means 21 for analyzing the electric power system PS1 and a subsidisry power source 31 connected via an impedance element 23 of a linkage with the electric power system PS2. A command which makes the power source 31 generate electric quantity at the connection point of the analog simulation means and the impedance element and makes the power source 32 generate electric quantity at the connection point of the digital simulation means and the impedance element is outputted from an interface circuit 13.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディジタルシミュ
レータとアナログシミュレータを組み合わせた電力系統
解析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power system analysis device combining a digital simulator and an analog simulator.

【0002】[0002]

【従来の技術】これまで電力系統の解析装置としては、
実際の電力系統をミニチュアモデルで構成したアナログ
シミュレータが用いられてきた。しかし、このようなア
ナログ電力系統解析装置は、実際の電力系統に比べて使
用している模擬電圧が低いために損失の影響が大きく、
例えば、電圧や電流の定常的な過渡振動の減衰の様相が
実際の現象と合わないなどの問題がある。また、大規模
の電力系統を模擬する場合には、送変電機器毎にアナロ
グシミュレータで模擬するために解析装置が大きくなる
問題がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a power system analysis device,
An analog simulator in which an actual power system is configured by a miniature model has been used. However, such an analog power system analyzer has a large effect of loss because the simulated voltage used is lower than that of an actual power system,
For example, there is a problem that the state of the transient transient oscillation of the voltage or the current does not match the actual phenomenon. In addition, when simulating a large-scale power system, there is a problem that the size of the analysis device is increased because the power transmission and transformation equipment is simulated by the analog simulator.

【0003】一方、マイクロプロセッサの高速化や、電
力系統の解析ソフトの進展にともない、最近はディジタ
ルシミュレータによる精度の高い解析が行われるように
なってきた。特に、ディジタルシミュレータはディジタ
ル演算により電力系統を模擬するものであるから、デー
タを入力するワークステーションなどの計算機とマイク
ロプロセッサからなる解析エンジンなどにより構成でき
るので、装置をコンパクトなものにできる。
On the other hand, with the speeding-up of microprocessors and the development of software for analyzing power systems, highly accurate analysis by digital simulators has recently been performed. In particular, since a digital simulator simulates a power system by digital operation, it can be constituted by a computer such as a work station for inputting data and an analysis engine including a microprocessor, so that the apparatus can be made compact.

【0004】そこで、従来、アナログ型シミュレータの
大規模化を軽減するとともに、系統構成の変更に対応さ
せるため、ディジタル型シミュレータとを組み合わせた
電力系統解析シミュレータシステムが提案されている
(特開平3-256529号公報)。これによれば、発
電機、変圧器、負荷などの電力機器、及び制御モデル、
リレーモデルをアナログ模擬してなるアナログシミュレ
ータと、回路網計算の部分を模擬してなるディジタルシ
ミュレータとを、D/A-A/D変換器を介して接続
し、回路網計算の収束演算を短縮化し、かつアナログシ
ミュレータの大規模化を抑え、かつ系統構成の変更に比
較的容易に対応できるようにしている。
Therefore, in order to reduce the scale of the analog simulator and to cope with a change in the system configuration, a power system analysis simulator system combined with a digital simulator has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei. No. 256529). According to this, power devices such as generators, transformers, loads, and control models,
An analog simulator that simulates a relay model in analog and a digital simulator that simulates the part of network calculation are connected via a D / AA / D converter to shorten the convergence calculation of the network calculation. In addition, the size of the analog simulator is suppressed, and changes in the system configuration can be relatively easily handled.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ディジタルシ
ミュレータでは、解析演算周期である解析刻み時間より
も小さい時定数を持つ現象は、解析することができない
という問題がある。例えば、自励式の半導体電力変換器
を含む電力系統では、変換器の半導体による高速スイッ
チングが行われているから、このような電力系統の解析
には5〜10μsの短い解析刻み時間が必要である。しか
し、現在、一般のリアルタイムディジタルシミュレータ
の解析刻み時間は50〜100μs程度であるため、精度の良
い解析ができないという問題がある。
However, in the digital simulator, there is a problem that a phenomenon having a time constant smaller than the analysis step time, which is the analysis operation cycle, cannot be analyzed. For example, in a power system that includes a self-excited semiconductor power converter, high-speed switching is performed by the semiconductor of the converter, and therefore, analysis of such a power system requires a short analysis step time of 5 to 10 μs. . However, at present, the analysis step of a general real-time digital simulator is about 50 to 100 μs, so that there is a problem that accurate analysis cannot be performed.

【0006】そこで、小さな解析刻み時間が要求される
電力系統は、アナログシミュレータで模擬し、解析刻み
時間が大きくても問題がない部分は、リアルタイムディ
ジタルシミュレータで模擬し、それらを組合せ、ないし
結合させて、電力系統を解析するハイブリッド電力系統
解析装置が考えられるが、従来は、そのようなハイブリ
ッド電力系統解析装置については考慮されていない。
Therefore, a power system that requires a small analysis step time is simulated by an analog simulator, and a portion where there is no problem even if the analysis step time is long is simulated by a real-time digital simulator, and these are combined or combined. Thus, a hybrid power system analyzer that analyzes a power system is conceivable, but such a hybrid power system analyzer has not been considered in the past.

【0007】本発明は、ディジタルシミュレータの解析
刻み時間よりも短い状態変化を伴う電力系統の解析に好
適なハイブリッド電力系統解析装置を実現することを課
題とする。特に、アナログシミュレータとディジタルシ
ミュレータの結合を適切に行うことを課題とする。
An object of the present invention is to realize a hybrid power system analysis apparatus suitable for analyzing a power system with a state change shorter than the analysis step time of a digital simulator. In particular, it is an object to appropriately combine an analog simulator and a digital simulator.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題は、次の手段に
より解決できる。まず、基本的に、電力系統の一部をア
ナログ模擬により解析するアナログシミュレータと、前
記電力系統の残りの部分をディジタル模擬により解析す
るディジタルシミュレータとを備え、アナログシミュレ
ータは、自己の模擬対象の電力系統をアナログ模擬して
解析するアナログ模擬手段と、ディジタルシミュレータ
の模擬対象の電力系統の連係系統に相当する部位に、該
連係系統の少なくとも一部を模擬するインピーダンス素
子を介して接続してなる第1の従属電源とを有してな
り、ディジタルシミュレータは、自己の模擬対象の電力
系統をディジタル模擬して解析するディジタル演算手段
と、アナログシミュレータの模擬対象の電力系統との連
係系統に相当する部位のデータを、前記インピーダンス
素子と等価なインピーダンス素子を介して書き換える第
2の従属電源とを有してなり、アナログ模擬手段と前記
インピーダンス素子の接続点における電気量の検出値に
相当する電気量を第2の従属電源に発生させる指令と、
ディジタル模擬手段と前記インピーダンス素子の接続点
における電気量の検出値に相当する電気量を第1の従属
電源に発生させる指令を出力するインターフェイス手段
とを備えて構成する。
The above object can be attained by the following means. First, an analog simulator for analyzing a part of the power system by analog simulation and a digital simulator for analyzing the remaining part of the power system by digital simulation are basically provided. An analog simulating means for simulating a system by analog simulating, and a part connected to a part corresponding to a link system of a power system to be simulated by a digital simulator via an impedance element simulating at least a part of the link system. The digital simulator comprises: a digital operation means for digitally simulating and analyzing the power system to be simulated; and a part corresponding to a link system between the power system to be simulated by the analog simulator. Data through an impedance element equivalent to the impedance element. The second result and a sub power supply rewriting Te, a command to generate electricity quantity corresponding to the detected value of the electric quantity at the connection point of the impedance element and the analog simulator means to the second slave power supply,
Digital simulation means and interface means for outputting a command for generating an electric quantity corresponding to a detected value of the electric quantity at the connection point of the impedance element to the first dependent power supply are provided.

【0009】そして、前記インピーダンス素子を、第1
と第2の従属電源に指令入力される電気量の検出から入
力されるまでの伝達時間遅れを考慮した伝達関数が、ナ
イキスト判別法による安定条件を満たす値に設定するこ
とを特徴とする。これにより、アナログシミュレータと
ディジタルシミュレータ間で送受する連係点の電気量の
伝達遅れ時間の影響による解析不安定性を抑制すること
ができる。
[0009] The impedance element is a first element.
And a transfer function taking into account a transfer time delay from the detection of the amount of electric power commanded to the second dependent power supply to the input thereof is set to a value that satisfies a stability condition according to the Nyquist discrimination method. As a result, it is possible to suppress the analysis instability due to the influence of the transmission delay time of the electric quantity at the link point transmitted and received between the analog simulator and the digital simulator.

【0010】また、前記インピーダンス素子を、第1と
第2の従属電源に指令入力される電気量の検出から入力
されるまでの伝達時間遅れを考慮した場合と、考慮しな
い場合で、各部の電圧、電流の基本波成分を比較して得
られる誤差を抑制する値に設定することで、伝達遅れ時
間の影響による解析結果の誤差を抑制することができ
る。
In addition, the voltage of each part is determined depending on whether or not a transmission time delay from detection of an electric quantity commanded to the first and second dependent power supplies to input of the impedance element is taken into consideration. By setting the current to a value that suppresses the error obtained by comparing the fundamental components of the current, it is possible to suppress the error in the analysis result due to the influence of the transmission delay time.

【0011】[0011]

【発明の実施形態】以下、図面を参照して、本発明のハ
イブリッド電力系統解析装置の実施形態を説明する。図
1は、一実施形態のハイブリッド電力系統解析装置の主
用部構成図を示し、図2は、その全体概要構成図を示
す。また、図3は、図1の実施の形態が適用される解析
対象の電力系統モデルを示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a hybrid power system analysis device according to one embodiment, and FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the whole. FIG. 3 shows a power system model to be analyzed to which the embodiment of FIG. 1 is applied.

【0012】図2に示すように、ハイブリッド電力系統
解析装置は、リアルタイム解析を実行するディジタルシ
ミュレータ(RDS)11、アナログシミュレータ(A
NS)12、インターフェース回路(INF)13、入
出力装置(WS)14を備えて構成されている。ディジ
タルシミュレータ11は、マイクロプロセッサからなる
解析エンジンからなるディジタル模擬手段を含んで構成
される。アナログシミュレータ12は、電力系統の一部
を解析対象としてアナログ模擬解析するものであり、そ
の解析対象の電力系統をミニチュアモデルで模擬してな
るアナログ模擬手段を含んで構成されている。インター
フェース回路13は、ディジタルシミュレータ11、ア
ナログシミュレータ12及び入出力装置14にそれぞれ
接続されており、それらの間のデータの受け渡しを行
う。入出力装置14は、計算機を用いて構成され、ディ
ジタルシミュレータ11、アナログシミュレータ12及
びインターフェース回路13への入力データ、解析条
件、解析結果の表示等の入出力を行う。
As shown in FIG. 2, the hybrid power system analysis device includes a digital simulator (RDS) 11 for executing real-time analysis and an analog simulator (A).
NS) 12, an interface circuit (INF) 13, and an input / output device (WS) 14. The digital simulator 11 is configured to include digital simulation means including an analysis engine including a microprocessor. The analog simulator 12 performs analog simulation analysis on a part of a power system as an analysis target, and is configured to include analog simulation means that simulates the power system to be analyzed with a miniature model. The interface circuit 13 is connected to each of the digital simulator 11, the analog simulator 12, and the input / output device 14, and exchanges data between them. The input / output device 14 is configured using a computer, and performs input / output of input data, analysis conditions, display of analysis results, and the like to the digital simulator 11, the analog simulator 12, and the interface circuit 13.

【0013】図3に示すように、解析対象の電力系統モ
デルは、電力系統を2つの電力系統PS1、PS2に分
けて、それらの2つの電力系統間をインピーダンス素子
Zeを介して接続したものとする。ここで、電力系統P
S2は,パワーエレクトロニクス機器等で構成されるよ
うな送変電機器が含まれている電力系統である。すなわ
ち、パワーエレクトロニクス機器等は、スイッチング周
波数が高くなってきているため、状態変化が極めて短い
時間で起こる。そのようなパワーエレクトロニクス機器
等を含む系統の状態変化を解析するには、小さい解析刻
み時間(例えば,50μs以下)を必要とする。一方、
電力系統PS1は、解析刻み時間が比較的大きい(例え
ば,50μs以上)送変電機器で構成された電力系統を
想定している。
As shown in FIG. 3, the power system model to be analyzed includes a power system divided into two power systems PS1 and PS2, and these two power systems are connected via an impedance element Ze. I do. Here, the power system P
S2 is a power system that includes transmission and transformation equipment such as power electronics equipment. That is, in power electronics devices and the like, since the switching frequency is increasing, the state change occurs in a very short time. In order to analyze a state change of a system including such a power electronic device or the like, a small analysis step time (for example, 50 μs or less) is required. on the other hand,
The power system PS1 is assumed to be a power system configured with transmission and transformation equipment having a relatively long analysis step (for example, 50 μs or more).

【0014】そして、図1に示すように、電力系統PS
2はアナログシミュレータ12によって解析し、電力系
統PS1はディジタルシミュレータ11によって解析す
るようにしている。ここで、本発明の特徴部に係る点の
1つは、アナログシミュレータ12とディジタルシミュ
レータ11を、共通のインピーダンス素子Zeを用い、
そのインピーダンス素子Zeの両端の電圧又は電流を、
相互に交換するようにして、両者のシミュレータを結合
した点にある。ここで、インピーダンス素子Zeは、電
力系統PS1、PS2を接続している系統、すなわち連
係部位を構成する系統の送変電機器のインピーダンスに
対応し、その連係部位の全部または少なくとも一部のイ
ンピーダンスを模擬するものである。ここで、共通のイ
ンピーダンス素子Zeの両端の電圧Vn1とVn2が、
位相情報を含めて決まると、電力系統PS1、PS2の
間の電力のやり取りが一義的に決まる。そこで、電力系
統PS2と共通のインピーダンス素子Ze及びディジタ
ルシミュレータ11で模擬した電力系統PS1の系統電
圧Vn1をもつ従属電源をアナログ模擬し、電力系統P
S1と共通のインピーダンス素子Ze及びアナログシミ
ュレータ12で模擬した電力系統PS2の系統電圧Vn
2をもつ従属電源をディジタル模擬することにより、図
1に示す2つのシミュレータを結合したハイブリッド電
力系統解析装置を実現できる。
Then, as shown in FIG.
2 is analyzed by the analog simulator 12, and the power system PS1 is analyzed by the digital simulator 11. Here, one of the points relating to the characteristic portion of the present invention is that the analog simulator 12 and the digital simulator 11 use the common impedance element Ze,
The voltage or current across the impedance element Ze is
The point is that both simulators are connected so that they can be exchanged. Here, the impedance element Ze corresponds to the impedance of the transmission / transformation equipment of the system that connects the power systems PS1 and PS2, that is, the system that forms the connection part, and simulates the impedance of all or at least a part of the connection part. Is what you do. Here, the voltages Vn1 and Vn2 across the common impedance element Ze are
When it is determined including the phase information, the exchange of power between the power systems PS1 and PS2 is uniquely determined. Therefore, the subordinate power supply having the impedance element Ze common to the power system PS2 and the system voltage Vn1 of the power system PS1 simulated by the digital simulator 11 is analog-simulated, and the power system P2
The impedance element Ze common to S1 and the system voltage Vn of the power system PS2 simulated by the analog simulator 12
By digitally simulating the sub power supply having the power supply 2, a hybrid power system analysis device combining the two simulators shown in FIG. 1 can be realized.

【0015】すなわち、図1に示すように、アナログシ
ミュレータ12は、電力系統PS2をアナログ模擬して
なるアナログ模擬手段22を有してなり、電力系統PS
1との連係点に相当する部位に、その連係系統の少なく
とも一部を構成するインピーダンスを模擬するインピー
ダンス素子23の一端が接続され、そのインピーダンス
素子23の他端に、従属電源32を接続して構成されて
いる。また、インピーダンス素子23の自端側の電圧V
n2が、電圧検出器36により検出されて、インターフ
ェース回路13に出力されている。
That is, as shown in FIG. 1, the analog simulator 12 has analog simulating means 22 for simulating the power system PS2 in an analog manner.
One end of an impedance element 23 that simulates impedance constituting at least a part of the link system is connected to a portion corresponding to a link point with 1, and a dependent power supply 32 is connected to the other end of the impedance element 23. It is configured. Also, the voltage V on the self-end side of the impedance element 23 is
n2 is detected by the voltage detector 36 and output to the interface circuit 13.

【0016】一方、ディジタルシミュレータ11は、電
力系統PS1をディジタル演算により模擬してなるディ
ジタル模擬手段21を有してなり、電力系統PS2との
連係点に相当する部位に、前記インピーダンス素子23
と等価なインピーダンス素子23の一端が接続され、そ
のインピーダンス素子23の他端に従属電源31を接続
して構成されている。ただし、図示のディジタルシミュ
レータ11の構成は、模式的に概念を表したものであ
り、実際にはディジタルプロセッサで構成されている。
つまり、インピーダンス素子23は演算定数として設定
され、従属電源31は演算式等により模擬され、インピ
ーダンス素子23の一端の系統データが、ディジタル模
擬手段21の連係点に相当する部位のデータとして共有
するようになっている。また、インピーダンス素子23
の自端側の電圧Vn1の演算データは、概念的には、電
圧検出器35により検出されて、インターフェース回路
13に出力されている。
On the other hand, the digital simulator 11 has digital simulating means 21 for simulating the power system PS1 by digital operation, and the impedance element 23 is provided at a portion corresponding to a link point with the power system PS2.
One end of an impedance element 23 equivalent to the above is connected, and the other end of the impedance element 23 is connected to a dependent power supply 31. However, the configuration of the illustrated digital simulator 11 schematically represents a concept, and is actually configured by a digital processor.
That is, the impedance element 23 is set as an operation constant, the dependent power supply 31 is simulated by an arithmetic expression or the like, and system data at one end of the impedance element 23 is shared as data of a portion corresponding to a link point of the digital simulation means 21. It has become. The impedance element 23
The calculation data of the voltage Vn1 on its own end is conceptually detected by the voltage detector 35 and output to the interface circuit 13.

【0017】インターフェース回路13は、指令作成回
路33、34を備えて構成されている。指令作成回路3
4は、アナログシミュレータ12の電圧検出器36から
出力される検出電圧Vn2を取りこみ、1解析刻み時間
後にそのままディジタルシミュレータ11の従属電源3
1に指令値として送り、その出力電圧Vn2を調整する
ようになっている。同様に、指令作成回路33は、ディ
ジタルシミュレータ11の電圧検出器35から送られて
くる検出電圧Vn1を取りこみ、1解析刻み時間後にそ
のままアナログシミュレータ12の従属電源32に指令
値として送り、その出力電圧Vn1を調整するようにな
っている。
The interface circuit 13 includes command generation circuits 33 and 34. Command creation circuit 3
Reference numeral 4 denotes a detection voltage Vn2 output from the voltage detector 36 of the analog simulator 12, and the slave power supply 3 of the digital simulator 11
1 as a command value to adjust the output voltage Vn2. Similarly, the command creation circuit 33 takes in the detection voltage Vn1 sent from the voltage detector 35 of the digital simulator 11, sends it as a command value to the sub power supply 32 of the analog simulator 12 as it is after one analysis step, and outputs the output voltage. Vn1 is adjusted.

【0018】上記のように、図1の構成によれば、アナ
ログシミュレータ12とディジタルシミュレータ11の
連係点における解析データを、共通のインピーダンス素
子を介して、相互に従属電源31、32を用いて供給す
るようにして、2つのシミュレータを結合したことか
ら、それぞれのシミュレータの特性を生かした、ハイブ
ッリッド電力系統解析装置を実現できる。特に、サンプ
リング時間等による指令値の伝達遅れ時間が、解析する
現象の動きに比べて十分に小さければ、アナログシミュ
レータ12とディジタルシミュレータ11を図1のよう
に結合してなる装置により、精度よく電力系統の解析を
行うことができる。
As described above, according to the configuration of FIG. 1, the analysis data at the link point between the analog simulator 12 and the digital simulator 11 is supplied via the common impedance element and mutually dependent power supplies 31 and 32. As described above, since the two simulators are combined, it is possible to realize a hybrid power system analysis device utilizing the characteristics of each simulator. In particular, if the transmission delay time of the command value due to the sampling time or the like is sufficiently small compared to the movement of the phenomenon to be analyzed, the power can be accurately calculated by the device combining the analog simulator 12 and the digital simulator 11 as shown in FIG. Systematic analysis can be performed.

【0019】しかし、図1の場合において、電圧Vn
1、Vn2が検出されてから、各従属電源に指令値が伝
達されるまでに遅れ時間が大きいと、解析不安定が生じ
たり、解析結果の誤差が大きくなることがある。そのよ
うな問題を解決することができる本発明の実施の形態を
図4を用いて説明する。
However, in the case of FIG.
If the delay time is long between the detection of 1, Vn2 and the transmission of the command value to each sub power supply, the analysis may become unstable or the error of the analysis result may increase. An embodiment of the present invention capable of solving such a problem will be described with reference to FIG.

【0020】電力系統PS1,PS2をそれぞれ等価的
に内部インピーダンスZ1、Z2を持つ電圧源Vs1,
Vs2に置き換えると図4のようになる。また、図1に
おける共通インピーダンス素子ZeをZe'とする。こ
こで、ディジタルシミュレータ11とアナログシミュレ
ータ12の間で電圧値が検出されてからそれぞれの従属
電圧源31,32に指令値が伝達されるまでに掛かる遅
れ時間をτとする。まず、遅れ時間の影響による解析不
安定性を抑制する方法について述べる。
The power systems PS1 and PS2 are equivalently connected to voltage sources Vs1 and Vs1 having internal impedances Z1 and Z2, respectively.
When it is replaced with Vs2, it becomes as shown in FIG. Further, the common impedance element Ze in FIG. 1 is assumed to be Ze ′. Here, a delay time from when a voltage value is detected between the digital simulator 11 and the analog simulator 12 to when a command value is transmitted to the respective dependent voltage sources 31 and 32 is defined as τ. First, a method for suppressing the analysis instability due to the influence of the delay time will be described.

【0021】Vs1,Vs2から成る信号を入力とし、
Vn1を出力として、図1をブロック線図で表わすと図
5のようになり、開ループ伝達関数Go(s)は数1で
表わされる。
A signal consisting of Vs1 and Vs2 is input and
When FIG. 1 is represented by a block diagram using Vn1 as an output, the result is as shown in FIG. 5, and the open-loop transfer function Go (s) is represented by Expression 1.

【0022】[0022]

【数1】 (Equation 1)

【0023】ここで、数1にナイキストの安定判別法を
適用することにより、図4の解析が安定となる条件を導
出する。すなわち、数1において、s=jωとし、ω=
0〜∞の範囲で変化させたときの開ループ伝達関数Go
(s)の複素平面上での軌跡が,負の実軸を横切るとき
に(−1、0)点を左に見ながら横切るように、Z1,
Z2,Ze'を設定する。これにより、ディジタルシミ
ュレータ11とアナログシミュレータ12の間で、電圧
値が検出されてから従属電圧源31,32に指令値が伝
達されるまでに掛かる遅れ時間τの影響による解析不安
定性を抑制することができる。
Here, by applying the Nyquist stability discrimination method to Equation 1, a condition for stabilizing the analysis of FIG. 4 is derived. That is, in Equation 1, s = jω, and ω =
Open loop transfer function Go when varied in the range of 0 to ∞
As the trajectory on the complex plane of (s) crosses the (-1, 0) point while looking to the left when crossing the negative real axis, Z1,
Z2 and Ze 'are set. This suppresses analysis instability between the digital simulator 11 and the analog simulator 12 due to the delay time τ required from the detection of the voltage value to the transmission of the command value to the dependent voltage sources 31 and 32. Can be.

【0024】次に、遅れ時間の影響による解析結果の誤
差を抑制する方法について述べる。図4において、ディ
ジタルシミュレータ11とアナログシミュレータ12の
間で電圧値が検出されてから指令値が従属電圧源31,
32に伝達されるまでに掛かる遅れ時間τを無視した場
合と、考慮した場合とで、各シミュレータの電圧Vn
1,Vn2,及びインピーダンス素子24に流れる電流
In1,In2の基本波成分をそれぞれ比較すること
で、数2が得られる。
Next, a method for suppressing an error in the analysis result due to the influence of the delay time will be described. In FIG. 4, after a voltage value is detected between the digital simulator 11 and the analog simulator 12, the command value is changed to the dependent voltage source 31,
32, when the delay time τ required to be transmitted to the simulator 32 is ignored and when the delay time τ is considered.
By comparing the fundamental wave components of the currents In1 and In2 flowing through the impedance elements 24, respectively, the following equation (2) is obtained.

【0025】[0025]

【数2】 (Equation 2)

【0026】ここで、数2を満たすように、Z1,Z
2,Ze'を設定すればよい。すなわち、電力系統PS
1とPS2の連係系統のインピーダンスを模擬するイン
ピーダンス素子24の切り分け点、つまり送電線の長さ
や送電機器をPS1又はPS2のいずれに属させるか等
を調整することにより、ディジタルシミュレータ11と
アナログシミュレータ12の間で電圧値が検出されてか
ら指令値が従属電圧源に伝達されるまでに掛かる遅れ時
間の影響による解析結果の誤差を抑制することができ
る。
Here, Z1, Z
2, Ze 'may be set. That is, the power system PS
The digital simulator 11 and the analog simulator 12 are controlled by adjusting the separation point of the impedance element 24 that simulates the impedance of the link system between the PS1 and PS2, that is, the length of the power transmission line and whether the power transmission device belongs to PS1 or PS2. Between the detection of the voltage value and the transmission of the command value to the dependent voltage source due to the delay time.

【0027】以上のように、数1、数2により与えられ
る条件を満足するようにZ1,Z2,Ze'を設定する
ことで、図1に示されるようなリアルタイムハイブッリ
ド電力系統解析装置による解析が可能になる。したがっ
て、図3に示される電力系統を図1に示される電力系統
解析装置で解析するためには、図4のように、電力系統
PS1,PS2を等価的に内部インピーダンスZ1,Z
2を持つ電圧源と考えて、インピーダンス素子24の値
Ze'を、数1、数2で与えられる条件を満足するよう
に、解析を行う前にあらかじめ連係系統の共通インピー
ダンスの切り分け位置を調整して設定する必要がある。
As described above, by setting Z1, Z2, and Ze 'so as to satisfy the conditions given by the equations (1) and (2), the real-time hybrid power system analyzer as shown in FIG. Analysis becomes possible. Therefore, in order to analyze the power system shown in FIG. 3 by the power system analysis device shown in FIG. 1, the power systems PS1 and PS2 are equivalently converted into internal impedances Z1 and Z as shown in FIG.
Assuming that the voltage source has a value of 2, the value Ze ′ of the impedance element 24 is adjusted in advance so as to satisfy the conditions given by Equations (1) and (2) before performing the analysis to separate the common impedance of the linked system. Must be set.

【0028】図6に、図3の電力系統モデルに本発明を
適用した他の実施形態の電力系統解析装置の基本構成を
示す。図6において、図1と同一の機能構成を有するも
のには同一の符号を付して説明を省略する。図1と異な
る点は、ディジタルシミュレータ11の連係点の検出電
気量を電流に変え、これに合わせて、アナログシミュレ
ータ12の従属電源を従属電流源62に置き換えたこと
にある。したがって、インターフェース回路13の指令
値作成回路37は、電流検出器612より検出されたデ
ィジタルシミュレータ11の連係点における検出電流
を、1解析刻み時間後にそのまま指令値として従属電流
源62に出力する。
FIG. 6 shows a basic configuration of a power system analysis apparatus according to another embodiment in which the present invention is applied to the power system model of FIG. 6, components having the same functional configuration as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. The difference from FIG. 1 is that the detected electric quantity at the link point of the digital simulator 11 is changed to a current, and the dependent power supply of the analog simulator 12 is replaced with a dependent current source 62 in accordance with this. Therefore, the command value generation circuit 37 of the interface circuit 13 outputs the detected current at the link point of the digital simulator 11 detected by the current detector 612 to the dependent current source 62 as a command value as it is after one analysis step.

【0029】ここで、図6に示した電力系統解析装置の
場合も、図1の場合と同様に、電圧値及び電流値が検出
されてから対応する従属電圧源31及び従属電流源62
に指令値が伝達されるまでに掛かる遅れ時間による影響
を抑制する必要がある。そこで、図7に示すように、デ
ィジタルシミュレータ11とアナログシミュレータ12
の間で電圧値及び電流値が検出されてから指令値が従属
電圧源31及び従属電流源62に伝達されるまでに掛か
る遅れ時間をτとし、電力系統PS1,PS2を等価的
に内部インピーダンスZ1,Z2を持つ電圧源に置き換
える。これをブロック線図で表すと図8のようになり、
開ループ伝達関数Go(s)は数3で表される。ここ
で、数3にナイキストの安定判別法を適用することで、
図7が安定となる条件が導出される。また、図7におい
てディジタルシミュレータ11とアナログシミュレータ
12の間で,電圧値及び電流値が検出されてから指令値
が従属電圧源31及び従属電流源62に伝達されるまで
に掛かる遅れ時間τを無視した場合と,考慮した場合
で,各シミュレータの電圧Vn1,Vn2,及びインピ
ーダンス素子24に流れる電流In1,In2の基本波
成分をそれぞれ比較することで、数4が得られる。
Here, in the case of the power system analyzing apparatus shown in FIG. 6, similarly to the case of FIG. 1, after the voltage value and the current value are detected, the corresponding subordinate voltage source 31 and subordinate current source 62
It is necessary to suppress the influence of the delay time required until the command value is transmitted to the controller. Therefore, as shown in FIG.
Between the detection of the voltage value and the current value and the transmission of the command value to the subordinate voltage source 31 and the subordinate current source 62 is defined as τ, and the power systems PS1 and PS2 are equivalently equivalent to the internal impedance Z1. , Z2. This is represented by a block diagram as shown in FIG.
The open-loop transfer function Go (s) is expressed by Equation 3. Here, by applying the Nyquist stability determination method to Equation 3,
The condition for stabilizing FIG. 7 is derived. In FIG. 7, the delay time τ required between the detection of the voltage value and the current value between the digital simulator 11 and the analog simulator 12 until the command value is transmitted to the dependent voltage source 31 and the dependent current source 62 is ignored. By comparing the voltages Vn1 and Vn2 of each simulator and the fundamental components of the currents In1 and In2 flowing through the impedance element 24, respectively, in the case where the simulation is performed and the case where the simulation is considered, Expression 4 is obtained.

【0030】[0030]

【数3】 (Equation 3)

【0031】[0031]

【数4】 (Equation 4)

【0032】数3、数4により与えられる条件を満足す
るように、Z1,Z2,Ze'を設定することにより、
ディジタルシミュレータ11とアナログシミュレータ1
2の間での指令値の伝達遅れ時間の影響による解析不安
定性及び解析結果の誤差を抑制することができ、図7に
示されるリアルタイム電力系統解析装置による解析が可
能になる。したがって、図3に示される電力系統を、図
6に示したリアルタイム電力系統解析装置で解析するた
めには、ディジタルシミュレータ11の模擬対象の電力
系統PS1と、アナログシミュレータ12の模擬対象の
電力系統PS2を、それぞれ等価的に内部インピーダン
スZ1,Z2を持つ電圧源Vs1,Vs2と考えたと
き、インピーダンス素子24の値Ze'が、数3、数4
で与えられる条件を満足するように、解析を行う前に連
係部位の切り分けを調整して、あらかじめ設定する必要
がある。
By setting Z1, Z2, and Ze 'so as to satisfy the conditions given by Equations 3 and 4,
Digital simulator 11 and analog simulator 1
The analysis instability and the error of the analysis result due to the influence of the transmission delay time of the command value between the two can be suppressed, and the analysis by the real-time power system analysis device shown in FIG. 7 becomes possible. Therefore, in order to analyze the power system shown in FIG. 3 by the real-time power system analysis device shown in FIG. 6, the power system PS1 to be simulated by the digital simulator 11 and the power system PS2 to be simulated by the analog simulator 12 are to be analyzed. Are considered as voltage sources Vs1 and Vs2 equivalently having internal impedances Z1 and Z2, respectively, the value Ze ′ of the impedance element 24 becomes
It is necessary to adjust the division of the linked part before the analysis so as to satisfy the condition given by.

【0033】上記の各実施形態は、単相回路で示した
が,3相回路でも同様に扱うことができるのは明らかで
ある。
Although each of the above embodiments has been described as a single-phase circuit, it is apparent that a three-phase circuit can be similarly handled.

【0034】また、本実施形態では、アナログシミュレ
−タとディジタルシミュレ−タを結合する場合について
のみ示してあるが、アナログシミュレ−タとアナログシ
ミュレ−タを結合する場合、及びディジタルシミュレ−
タとディジタルシミュレ−タを結合する場合についても
同様に扱うことができる。
In this embodiment, only the case where the analog simulator and the digital simulator are connected is shown. However, the case where the analog simulator and the analog simulator are connected, and the case where the digital simulator is used.
The case where the digital simulator and the digital simulator are combined can be handled in the same manner.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ディジタルシミュレータの解析刻み時間よりも短い状態
変化を伴う電力系統の解析に好適なハイブリッド電力系
統解析装置を実現することができ、特にアナログシミュ
レータとディジタルシミュレータの結合を適切に行うこ
とができる。
As described above, according to the present invention,
A hybrid power system analysis device suitable for analyzing a power system with a state change shorter than the analysis step time of the digital simulator can be realized. In particular, the analog simulator and the digital simulator can be appropriately combined.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態の電力系統解析装置に係る
主要部の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a power system analysis device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態の電力系統解析装置に係る
全体構成図である。
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a power system analysis device according to an embodiment of the present invention.

【図3】図1の実施形態を適用する電力系統モデルを示
す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a power system model to which the embodiment of FIG. 1 is applied.

【図4】図1の実施形態の電力系統解析装置の模擬対象
の電力系統を、内部インピーダンスを有する等価な電圧
源に置き換えた場合の図である。
FIG. 4 is a diagram when the power system to be simulated by the power system analysis device of the embodiment in FIG. 1 is replaced with an equivalent voltage source having an internal impedance.

【図5】図4に示す電力系統解析装置を伝達関数のブロ
ック図で表した図である。
FIG. 5 is a diagram showing the power system analysis device shown in FIG. 4 in a block diagram of a transfer function.

【図6】本発明の一実施形態の電力系統解析装置に係る
主要部の基本構成図である。
FIG. 6 is a basic configuration diagram of a main part according to a power system analysis device of one embodiment of the present invention.

【図7】図6の実施形態の電力系統解析装置の模擬対象
の電力系統を、内部インピーダンスを有する等価な電圧
源に置き換えた場合の図である。
7 is a diagram when the power system to be simulated by the power system analysis device of the embodiment of FIG. 6 is replaced with an equivalent voltage source having an internal impedance.

【図8】図7に示す電力系統解析装置を伝達関数のブロ
ック図で表した図である。
8 is a diagram showing a block diagram of a transfer function of the power system analysis device shown in FIG. 7;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ディジタルシミュレータ 12 アナログシミュレータ 13 インターフェース回路 14 入出力装置 21 ディジタル模擬手段 22 アナログ模擬手段 23,24 インピーダンス素子 31,32 従属電圧源 33,34,37 指令値作成回路 35,36 電圧検出器 61 電流検出器 62 従属電流源 PS1,PS2 電力系統 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Digital simulator 12 Analog simulator 13 Interface circuit 14 Input / output device 21 Digital simulation means 22 Analog simulation means 23, 24 Impedance element 31, 32 Dependent voltage source 33, 34, 37 Command value creation circuit 35, 36 Voltage detector 61 Current detection Unit 62 Dependent current sources PS1, PS2 Power system

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 博雄 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 佐野 孝義 東京都中央区築地六丁目19番20号 株式会 社技術綜研内 Fターム(参考) 5G066 AA03 AE09 AE10  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroo Konishi 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takayoshi Sano 6-19, Tsukiji, Chuo-ku, Tokyo No. 20 F-term (Reference) in Technology Research Institute of Japan 5G066 AA03 AE09 AE10

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電力系統の一部をアナログ模擬により解
析するアナログシミュレータと、前記電力系統の残りの
部分をディジタル模擬により解析するディジタルシミュ
レータとを備え、 前記アナログシミュレータは、自己の模擬対象の電力系
統をアナログ模擬して解析するアナログ模擬手段と、前
記ディジタルシミュレータの模擬対象の電力系統の連係
系統に相当する部位に、該連係系統の少なくとも一部を
模擬するインピーダンス素子を介して接続してなる第1
の従属電源とを有してなり、 前記ディジタルシミュレータは、自己の模擬対象の電力
系統をディジタル模擬して解析するディジタル演算手段
と、前記アナログシミュレータの模擬対象の電力系統と
の連係系統に相当する部位のデータを、前記インピーダ
ンス素子と等価なインピーダンス素子を介して書き換え
る第2の従属電源とを有してなり、 前記アナログ模擬手段と前記インピーダンス素子の接続
点における電気量の検出値に相当する電気量を第2の従
属電源に発生させる指令と、前記ディジタル模擬手段と
前記インピーダンス素子の接続点における電気量の検出
値に相当する電気量を第1の従属電源に発生させる指令
を出力するインターフェイス手段とを備え、 前記インピーダンス素子は、第1と第2の従属電源に指
令入力される前記電気量の検出から入力されるまでの伝
達時間遅れを考慮した伝達関数が、ナイキスト判別法に
よる安定条件を満たす値に設定されてなることを特徴と
する電力系統解析装置。
1. An analog simulator for analyzing a part of a power system by analog simulation, and a digital simulator for analyzing the remaining part of the power system by digital simulation, wherein the analog simulator has its own power to be simulated. An analog simulation means for analogly simulating and analyzing a system, and a part corresponding to a cooperative system of a power system to be simulated by the digital simulator, which is connected via an impedance element simulating at least a part of the cooperative system. First
The digital simulator corresponds to a link system between a digital operation unit that digitally simulates and analyzes a power system to be simulated by itself and a power system to be simulated by the analog simulator. A second sub power supply for rewriting the data of the part via an impedance element equivalent to the impedance element; and an electric power corresponding to a detected value of an electric quantity at a connection point between the analog simulation means and the impedance element. Interface means for outputting a command to generate a quantity in the second dependent power supply and a command to generate a quantity of electricity corresponding to a detected value of the quantity of electricity at the connection point between the digital simulation means and the impedance element in the first dependent power supply And the impedance element is configured to receive a command from a first and a second dependent power supply. A power system analysis device, wherein a transfer function taking into account a transfer time delay from the detection of an air volume to an input is set to a value that satisfies a stability condition according to the Nyquist discrimination method.
【請求項2】 電力系統の一部をアナログ模擬により解
析するアナログシミュレータと、前記電力系統の残りの
部分をディジタル模擬により解析するディジタルシミュ
レータとを備え、 前記アナログシミュレータは、自己の模擬対象の電力系
統をアナログ模擬して解析するアナログ模擬手段と、前
記ディジタルシミュレータの模擬対象の電力系統の連係
系統に相当する部位に、該連係系統の少なくとも一部を
模擬するインピーダンス素子を介して接続してなる第1
の従属電源とを有してなり、 前記ディジタルシミュレータは、自己の模擬対象の電力
系統をディジタル模擬して解析するディジタル演算手段
と、前記アナログシミュレータの模擬対象の電力系統と
の連係系統に相当する部位のデータを、前記インピーダ
ンス素子と等価なインピーダンス素子を介して書き換え
る第2の従属電源とを有してなり、 前記アナログ模擬手段と前記インピーダンス素子の接続
点における電気量の検出値に相当する電気量を第2の従
属電源に発生させる指令と、前記ディジタル模擬手段と
前記インピーダンス素子の接続点における電気量の検出
値に相当する電気量を第1の従属電源に発生させる指令
を出力するインターフェイス手段とを備え、 前記インピーダンス素子は、第1と第2の従属電源に指
令入力される前記電気量の検出から入力されるまでの伝
達時間遅れを考慮した場合と、考慮しない場合で、各部
の電圧、電流の基本波成分を比較して得られる誤差を抑
制する値に設定されてなることを特徴とする電力系統解
析装置。
2. An analog simulator for analyzing a part of an electric power system by analog simulation, and a digital simulator for analyzing the remaining part of the electric power system by digital simulation, wherein the analog simulator has its own power to be simulated. An analog simulation means for analogly simulating and analyzing a system, and a part corresponding to a cooperative system of a power system to be simulated by the digital simulator, which is connected via an impedance element simulating at least a part of the cooperative system. First
The digital simulator corresponds to a link system between a digital operation unit that digitally simulates and analyzes a power system to be simulated by itself and a power system to be simulated by the analog simulator. A second sub power supply for rewriting the data of the part via an impedance element equivalent to the impedance element; and an electric power corresponding to a detected value of an electric quantity at a connection point between the analog simulation means and the impedance element. Interface means for outputting a command to generate a quantity in the second dependent power supply and a command to generate a quantity of electricity corresponding to a detected value of the quantity of electricity at the connection point between the digital simulation means and the impedance element in the first dependent power supply And the impedance element is configured to receive a command from a first and a second dependent power supply. It must be set to a value that suppresses the error obtained by comparing the fundamental wave components of the voltage and current of each part when the transmission time delay from the detection of the air volume to the input is considered and when it is not considered A power system analyzer characterized by the above-mentioned.
【請求項3】 前記電気量は、電圧又は電流であること
を特徴とする請求項1又は2に記載の電力系統解析装
置。
3. The power system analysis device according to claim 1, wherein the electric quantity is a voltage or a current.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005137130A (en) * 2003-10-30 2005-05-26 Mitsubishi Electric Corp Power system analyzer
JP2013162549A (en) * 2012-02-01 2013-08-19 Fuji Electric Co Ltd Power system simulator and interface device
JP2014204503A (en) * 2013-04-02 2014-10-27 株式会社ダイヘン Simulator, simulation system, simulation method, and program

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