JP2000245064A - 配電系統の状態推定装置およびその方法 - Google Patents
配電系統の状態推定装置およびその方法Info
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- Y04S10/50—Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications
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- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各区間について、区間内の複数の電力注入の
総和である区間注入電力値の算定や補正の処理を適切に
行い、高精度な配電系統の状態推定を行うことにある。 【解決手段】 配電系統を分割した配電線の各区間に各
配電線への送出し電力の計測値を分配する配電系統の状
態推定装置において、各区間内の電力値のサンプル情報
または特高需要家の計測情報に基づいて各区間の注入電
力のバラツキ（分布）を算出する手段１１０と、前記バ
ラツキに基づいて各区間の注入電力の初期値と補正比率
を求めると共に、各区間の注入電力の補正量を算出する
手段１４０と、前記初期値に補正量を加えて各区間の注
入電力値を求めると共に、前記送出し電力を推定する手
段１１５と、前記送出し電力の推定値と実際の計測値と
のミスマッチを求める手段５２０を有し、前記ミスマッ
チが所定値より大きい場合は、前記推定値を初期値とし
て処理を繰り返す。
総和である区間注入電力値の算定や補正の処理を適切に
行い、高精度な配電系統の状態推定を行うことにある。 【解決手段】 配電系統を分割した配電線の各区間に各
配電線への送出し電力の計測値を分配する配電系統の状
態推定装置において、各区間内の電力値のサンプル情報
または特高需要家の計測情報に基づいて各区間の注入電
力のバラツキ（分布）を算出する手段１１０と、前記バ
ラツキに基づいて各区間の注入電力の初期値と補正比率
を求めると共に、各区間の注入電力の補正量を算出する
手段１４０と、前記初期値に補正量を加えて各区間の注
入電力値を求めると共に、前記送出し電力を推定する手
段１１５と、前記送出し電力の推定値と実際の計測値と
のミスマッチを求める手段５２０を有し、前記ミスマッ
チが所定値より大きい場合は、前記推定値を初期値とし
て処理を繰り返す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、配電系統の監視・
制御に係り、特に、限られたオンラインの観測情報から
監視・制御のベースとなる電圧や電力等の系統状態を推
定する配電系統の状態推定装置およびその方法に関す
る。
制御に係り、特に、限られたオンラインの観測情報から
監視・制御のベースとなる電圧や電力等の系統状態を推
定する配電系統の状態推定装置およびその方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来技術について、図２と図３および図
４、図５を用いて配電系統の状態推定方法を説明する。
図２に、配電系統の状態推定システムの概要を示す。配
電系統は、上位系統に相当する電源２００と連系する配
電用変圧器２１０の２次側に接続の母線２２０に遮断器
２３１や２５１を介して接続された配電線２３０や２５
０等から構成される。ここで、課題の状態推定では、配
電線に沿った負荷の分布に着目するので、配電線を適当
な負荷区間に分割し、例えば配電線２５０については、
負荷ノードを２５２，２５３，２５４，２５５としたモ
デルを使用する。負荷ノードは、計算の便宜上、当該区
間に分布する負荷を集中して扱うためのものであり、例
えば負荷ノード２５２の場合、区間＃１に分布の複数の
家庭の総負荷を注入電力とする。なお、各負荷ノードは
区分開閉器の設置点とすることが多い。配電線の電圧や
電流および力率（または、有効、無効電力）は、通常、
送出し（配電線２３０では）２４１、（配電線２５０で
は）２６１の所でしか計測されていない（各区間または
ノードの電力はオンラインでは計測されない）。なお、
特高需要家等の一部の（特に大容量の）負荷２５９や分
散電源発電機２５７の出力、ならびに一部家庭の使用電
力については（少くとも将来的には自動検針の普及等に
より）計測の可能性が高い（ｃｆ．２６７，２６５，２
６３）。なお、２５８は調相設備を表わす。これらの計
測値は、通信用子局（２６２，２６４，２６６，２６
８）や通信線２６０および通信用親局２７０を介してデ
ータベース２８０に取込まれる。なお、親局２７０やデ
ータベース２８０および後述の状態推定装置２９０等
は、通常、営業所の配電自動化計算機システムの構成要
素となっている。
４、図５を用いて配電系統の状態推定方法を説明する。
図２に、配電系統の状態推定システムの概要を示す。配
電系統は、上位系統に相当する電源２００と連系する配
電用変圧器２１０の２次側に接続の母線２２０に遮断器
２３１や２５１を介して接続された配電線２３０や２５
０等から構成される。ここで、課題の状態推定では、配
電線に沿った負荷の分布に着目するので、配電線を適当
な負荷区間に分割し、例えば配電線２５０については、
負荷ノードを２５２，２５３，２５４，２５５としたモ
デルを使用する。負荷ノードは、計算の便宜上、当該区
間に分布する負荷を集中して扱うためのものであり、例
えば負荷ノード２５２の場合、区間＃１に分布の複数の
家庭の総負荷を注入電力とする。なお、各負荷ノードは
区分開閉器の設置点とすることが多い。配電線の電圧や
電流および力率（または、有効、無効電力）は、通常、
送出し（配電線２３０では）２４１、（配電線２５０で
は）２６１の所でしか計測されていない（各区間または
ノードの電力はオンラインでは計測されない）。なお、
特高需要家等の一部の（特に大容量の）負荷２５９や分
散電源発電機２５７の出力、ならびに一部家庭の使用電
力については（少くとも将来的には自動検針の普及等に
より）計測の可能性が高い（ｃｆ．２６７，２６５，２
６３）。なお、２５８は調相設備を表わす。これらの計
測値は、通信用子局（２６２，２６４，２６６，２６
８）や通信線２６０および通信用親局２７０を介してデ
ータベース２８０に取込まれる。なお、親局２７０やデ
ータベース２８０および後述の状態推定装置２９０等
は、通常、営業所の配電自動化計算機システムの構成要
素となっている。
【０００３】図３は、データベース２８０に取込まれた
状態推定に係わる系統情報の具体的内容を図２の系統に
ついて例示したものである。図３の３０１には、各区間
末端に設置のノードに出入りする電力のデータを示す。
図中、（ ）付は例えば契約電力値に基づく推定値、
（ ）不付はオンラインの計測値である。（ ）付で示
すように、負荷の電力は殆どオンラインでは計測されて
なく、契約電力等のオフライン情報で代用しているのが
実情となっている。ここで、例えば区間＃１の負荷は、
図２に示すように複数の家庭の使用電力の総和である
が、全てはオンラインで計測してないため、結局、全く
計測してないのと同様の扱いとなる。また、状態推定に
は、図３の３０２に示すような配電線の線路定数も必要
となる。これらは、予め用意された設備のデータをベー
スにしているが、開閉器の入・切に伴うオンラインの接
続情報も考慮されている。なお、線路定数の値は、図４
の中の（キルヒホフの法則に相当の）送出し電力値の計
算式ｆPOやｆQOおよび配電線各区間の電圧の計算式に反
映されている（ともに各区間の注入電力と送出し電圧の
関数）。
状態推定に係わる系統情報の具体的内容を図２の系統に
ついて例示したものである。図３の３０１には、各区間
末端に設置のノードに出入りする電力のデータを示す。
図中、（ ）付は例えば契約電力値に基づく推定値、
（ ）不付はオンラインの計測値である。（ ）付で示
すように、負荷の電力は殆どオンラインでは計測されて
なく、契約電力等のオフライン情報で代用しているのが
実情となっている。ここで、例えば区間＃１の負荷は、
図２に示すように複数の家庭の使用電力の総和である
が、全てはオンラインで計測してないため、結局、全く
計測してないのと同様の扱いとなる。また、状態推定に
は、図３の３０２に示すような配電線の線路定数も必要
となる。これらは、予め用意された設備のデータをベー
スにしているが、開閉器の入・切に伴うオンラインの接
続情報も考慮されている。なお、線路定数の値は、図４
の中の（キルヒホフの法則に相当の）送出し電力値の計
算式ｆPOやｆQOおよび配電線各区間の電圧の計算式に反
映されている（ともに各区間の注入電力と送出し電圧の
関数）。
【０００４】図２に例示の系統について、図３のデータ
を用いて行う状態推定の処理を概念的に図４に示す。図
４において、実線は計測値（オンライン情報）、破線は
仮定値を示す。前述のように配電線では送出しの部分以
外は殆どオンラインの情報はなく、各区間の負荷を仮定
して推定計算を行うが、この推定結果には、実測値（こ
こでは、送出し電力）との整合性が要求される。仮に、
ミスマッチが大きければ、前述の各ノードの負荷の値が
不適切と考えられるので、補正の必要がある。従来、補
正の方法として、ミスマッチの電力を各ノード一律に負
荷量の大きさに比例して配分している。こうした方法に
基づく従来型の状態推定装置の構成例を図５に示す。状
態推定装置２９０は、状態推定統括処理手段５００、各
区間の電圧および送出し電力計算手段５１０、ミスマッ
チ計算手段５２０、ミスマッチ評価手段５３０、区間電
力補正手段５４０、計算結果出力手段５５０からなり、
データベース２８０、表示装置２９１を有する。
を用いて行う状態推定の処理を概念的に図４に示す。図
４において、実線は計測値（オンライン情報）、破線は
仮定値を示す。前述のように配電線では送出しの部分以
外は殆どオンラインの情報はなく、各区間の負荷を仮定
して推定計算を行うが、この推定結果には、実測値（こ
こでは、送出し電力）との整合性が要求される。仮に、
ミスマッチが大きければ、前述の各ノードの負荷の値が
不適切と考えられるので、補正の必要がある。従来、補
正の方法として、ミスマッチの電力を各ノード一律に負
荷量の大きさに比例して配分している。こうした方法に
基づく従来型の状態推定装置の構成例を図５に示す。状
態推定装置２９０は、状態推定統括処理手段５００、各
区間の電圧および送出し電力計算手段５１０、ミスマッ
チ計算手段５２０、ミスマッチ評価手段５３０、区間電
力補正手段５４０、計算結果出力手段５５０からなり、
データベース２８０、表示装置２９１を有する。
【０００５】しかし、一律に負荷量の大きさに比例して
行う従来の補正では、以下のような不具合が生じる。例
えば、区間＃２の場合、負荷量Ｐ2から分散電源の出力
ＰGを差引いた値を新たに区間＃２の負荷量Ｐ2とする。
ここで、ＰGは発電機の定格に近い値のことが多いのに
対し、元のＰ2（ＰG差引前）は契約電力値を上限として
電力消費に応じて大きく変動する。すなわち、電力値の
バラツキが大きく異なるので、従来のように精度を無視
して加減するのは実情に合わない。仮に、契約電力値で
代用の元のＰ2の値の大きさがＰGの定格値とたまたま略
等しいとすると、区間＃２の負荷量は０に近い値とな
り、区間＃２には、その後の処理として行うミスマッチ
に対する補正が殆ど行われないことになる。また、例え
ば区間＃１や＃４のように、一部の負荷の計測情報が得
られているのに活用されず、全く計測されていない区間
＃３などと同様に処理されることについても改善の余地
がある。このように、各区間に出入りする注入電力が適
切に推定計算に用いられないと、配電線各区間の電圧等
の推定の精度を著しく損なうことになる。
行う従来の補正では、以下のような不具合が生じる。例
えば、区間＃２の場合、負荷量Ｐ2から分散電源の出力
ＰGを差引いた値を新たに区間＃２の負荷量Ｐ2とする。
ここで、ＰGは発電機の定格に近い値のことが多いのに
対し、元のＰ2（ＰG差引前）は契約電力値を上限として
電力消費に応じて大きく変動する。すなわち、電力値の
バラツキが大きく異なるので、従来のように精度を無視
して加減するのは実情に合わない。仮に、契約電力値で
代用の元のＰ2の値の大きさがＰGの定格値とたまたま略
等しいとすると、区間＃２の負荷量は０に近い値とな
り、区間＃２には、その後の処理として行うミスマッチ
に対する補正が殆ど行われないことになる。また、例え
ば区間＃１や＃４のように、一部の負荷の計測情報が得
られているのに活用されず、全く計測されていない区間
＃３などと同様に処理されることについても改善の余地
がある。このように、各区間に出入りする注入電力が適
切に推定計算に用いられないと、配電線各区間の電圧等
の推定の精度を著しく損なうことになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、この
ような不具合解消、改善のため、各区間について区間内
の複数の電力注入の総和である区間注入電力値の算定や
補正の処理を適切に行い、高精度な配電系統の状態推定
装置およびその方法を提供することにある。
ような不具合解消、改善のため、各区間について区間内
の複数の電力注入の総和である区間注入電力値の算定や
補正の処理を適切に行い、高精度な配電系統の状態推定
装置およびその方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、各区間の電力値のサンプル情報または特高需要家の
計測情報に基づいて各区間の注入電力のバラツキ（分
布）を算出する手段と、前記バラツキ（分布）に基づい
て各区間の注入電力の初期値と補正比率を求めると共
に、各区間の注入電力の補正量を算出する手段と、前記
初期値に前記補正量を加えて前記各区間の注入電力値を
求めると共に、前記送出し電力を推定する手段と、前記
送出し電力の推定値と実際の計測値とのミスマッチを求
める手段を有し、前記ミスマッチが所定値より大きい場
合は、前記推定値を初期値として同様に処理する。ま
た、前記各区間内の電力値のサンプル情報または特高需
要家の計測情報に基づいて前記各区間の注入電力のバラ
ツキ（分布）を算出すると共に、前記算出したバラツキ
（分布）を評価し、この評価結果に基づいて前記配電系
統の前記各区間における計測追加の優先度を決める。
に、各区間の電力値のサンプル情報または特高需要家の
計測情報に基づいて各区間の注入電力のバラツキ（分
布）を算出する手段と、前記バラツキ（分布）に基づい
て各区間の注入電力の初期値と補正比率を求めると共
に、各区間の注入電力の補正量を算出する手段と、前記
初期値に前記補正量を加えて前記各区間の注入電力値を
求めると共に、前記送出し電力を推定する手段と、前記
送出し電力の推定値と実際の計測値とのミスマッチを求
める手段を有し、前記ミスマッチが所定値より大きい場
合は、前記推定値を初期値として同様に処理する。ま
た、前記各区間内の電力値のサンプル情報または特高需
要家の計測情報に基づいて前記各区間の注入電力のバラ
ツキ（分布）を算出すると共に、前記算出したバラツキ
（分布）を評価し、この評価結果に基づいて前記配電系
統の前記各区間における計測追加の優先度を決める。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である配
電系統の状態推定装置１９０の構成を示す。図１におい
て、状態推定装置１９０は、状態推定統括処理手段１０
０、ノード電力のバラツキ算定手段１１０、各区間の電
圧および送出し電力計算手段１１５、ミスマッチ計算手
段５２０、ミスマッチ評価手段５３０、区間電力補正手
段１４０、計算結果出力手段５５０からなり、データベ
ース１８０、表示装置１９１を有する。図５に示す従来
の状態推定装置２９０に対し、各区間での電力のバラツ
キを算定する区間電力のバラツキ算定手段１１０を付加
し、その結果を各区間の電圧および送出し電力計算手段
１１５と区間電力補正手段１４０に渡す点が異なる。な
お、符号の同じ手段は、図１と図５で共通とする。
用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である配
電系統の状態推定装置１９０の構成を示す。図１におい
て、状態推定装置１９０は、状態推定統括処理手段１０
０、ノード電力のバラツキ算定手段１１０、各区間の電
圧および送出し電力計算手段１１５、ミスマッチ計算手
段５２０、ミスマッチ評価手段５３０、区間電力補正手
段１４０、計算結果出力手段５５０からなり、データベ
ース１８０、表示装置１９１を有する。図５に示す従来
の状態推定装置２９０に対し、各区間での電力のバラツ
キを算定する区間電力のバラツキ算定手段１１０を付加
し、その結果を各区間の電圧および送出し電力計算手段
１１５と区間電力補正手段１４０に渡す点が異なる。な
お、符号の同じ手段は、図１と図５で共通とする。
【０００９】ノード電力のバラツキ算定手段１１０にお
ける処理を、図２を例に概念的に図６を用いて説明す
る。例えば、区間＃１の場合、オンラインの計測値ＰS1
とＰS2は、当該区間の一部の家庭のサンプルであり、こ
れに基づき当該区間内全家庭の使用電力を推定する。一
方、区間＃４の場合、計測されているのは特高需要家２
５９の負荷であり、当該区間内の残りの負荷である家庭
のものとは、時変動パタンが異なるが、特に電力値が大
きいと、区間の負荷電力の推定高精度化への寄与が期待
される。なお、両者混在の場合は各々に分けて対応す
る。
ける処理を、図２を例に概念的に図６を用いて説明す
る。例えば、区間＃１の場合、オンラインの計測値ＰS1
とＰS2は、当該区間の一部の家庭のサンプルであり、こ
れに基づき当該区間内全家庭の使用電力を推定する。一
方、区間＃４の場合、計測されているのは特高需要家２
５９の負荷であり、当該区間内の残りの負荷である家庭
のものとは、時変動パタンが異なるが、特に電力値が大
きいと、区間の負荷電力の推定高精度化への寄与が期待
される。なお、両者混在の場合は各々に分けて対応す
る。
【００１０】区間＃１の場合を図６の上の図「（１）サ
ンプル的計測値のある場合（区間＃１）」に示す。例え
ば２つの需要家（家庭）で計測値ＰS1とＰS2が得られた
とすると、母集団に当たる区間全体（全家庭）ではＰS1
とＰS2の平均値ＰSに基づきＰ1を算出する。すなわち、
２つの需要家（家庭）の契約電力と区間全体（全家庭）
の契約電力の合計との比を平均値ＰSに掛けてＰ1を算出
する。Ｐ1は計測されてない需要家も考慮するため、ＰS
に比べバラツキ（負荷推定値の分布の幅）が大きくなる
（精度が下がる）。なお、図中のグラフでは、横軸に電
力値、縦軸に各電力値の存在確率の推定値として、負荷
の推定の状況を示す。従来手法ではこうした分布は想定
してないが、各区間に対して契約負荷量で代用の電力値
で一律に補正していることから、破線のような負荷推定
値の分布が考えられる。一方、本実施形態では、図示の
ように、負荷推定値の分布を大幅に絞込むことができ、
負荷およびそれらに基づく（電圧値等も含む。）配電線
全体の推定の精度向上が図れることになる。ここで、実
際の計測値は、通常、送出しの電圧と電力だけであり、
それに合致するような配電線の負荷分布は（計算上）無
数に有るため、配電線の電圧等も計測しないと負荷分布
が適切か否かは評価できない、ということに留意する必
要がある（従来手法でも、送出し部分の計測値と推定値
とのミスマッチは解消できる。）。すなわち、負荷の分
布の推定精度が重要ということであり、本実施形態で
は、この負荷分布の推定精度向上のため、既存の測定値
の活用を図るものである。
ンプル的計測値のある場合（区間＃１）」に示す。例え
ば２つの需要家（家庭）で計測値ＰS1とＰS2が得られた
とすると、母集団に当たる区間全体（全家庭）ではＰS1
とＰS2の平均値ＰSに基づきＰ1を算出する。すなわち、
２つの需要家（家庭）の契約電力と区間全体（全家庭）
の契約電力の合計との比を平均値ＰSに掛けてＰ1を算出
する。Ｐ1は計測されてない需要家も考慮するため、ＰS
に比べバラツキ（負荷推定値の分布の幅）が大きくなる
（精度が下がる）。なお、図中のグラフでは、横軸に電
力値、縦軸に各電力値の存在確率の推定値として、負荷
の推定の状況を示す。従来手法ではこうした分布は想定
してないが、各区間に対して契約負荷量で代用の電力値
で一律に補正していることから、破線のような負荷推定
値の分布が考えられる。一方、本実施形態では、図示の
ように、負荷推定値の分布を大幅に絞込むことができ、
負荷およびそれらに基づく（電圧値等も含む。）配電線
全体の推定の精度向上が図れることになる。ここで、実
際の計測値は、通常、送出しの電圧と電力だけであり、
それに合致するような配電線の負荷分布は（計算上）無
数に有るため、配電線の電圧等も計測しないと負荷分布
が適切か否かは評価できない、ということに留意する必
要がある（従来手法でも、送出し部分の計測値と推定値
とのミスマッチは解消できる。）。すなわち、負荷の分
布の推定精度が重要ということであり、本実施形態で
は、この負荷分布の推定精度向上のため、既存の測定値
の活用を図るものである。
【００１１】次に、区間＃４の場合を図６の下の図
「（２）特高需要家の計測値のある場合（区間＃４）」
に示す。Ｐ41とＰ42の電力値の推定分布は、図示のよう
に、Ｐ42は計測値の周辺（計測等の誤差も考慮）であ
り、一方、Ｐ41は計測されてないので、従来通り、区間
内の契約電力を上限とした分布になる。区間＃４全体の
電力Ｐ4は、Ｐ41とＰ42の和で、バラツキも相応に大き
くなり、下の実線のグラフのような分布となる。なお、
従来手法で求まるＰ4'は、破線のように契約電力の和を
上限とする分布となる。この場合も、本実施形態により
負荷推定値の分布を大幅に絞込むことができ、負荷およ
びそれらに基づく配電線全体の推定の精度向上が図られ
る。
「（２）特高需要家の計測値のある場合（区間＃４）」
に示す。Ｐ41とＰ42の電力値の推定分布は、図示のよう
に、Ｐ42は計測値の周辺（計測等の誤差も考慮）であ
り、一方、Ｐ41は計測されてないので、従来通り、区間
内の契約電力を上限とした分布になる。区間＃４全体の
電力Ｐ4は、Ｐ41とＰ42の和で、バラツキも相応に大き
くなり、下の実線のグラフのような分布となる。なお、
従来手法で求まるＰ4'は、破線のように契約電力の和を
上限とする分布となる。この場合も、本実施形態により
負荷推定値の分布を大幅に絞込むことができ、負荷およ
びそれらに基づく配電線全体の推定の精度向上が図られ
る。
【００１２】なお、分布のグラフは、ファジィ推論のメ
ンバシップ関数に相当するとみなすこともできる。以上
では、左右対称の直線的なグラフを例示しているが、実
情に応じ形状は任意に設定できる。また、図１の各区間
の電圧および送出し電力計算手段５１０で初期値として
使用の各区間の電力値としては、（後述のように）最大
の分布確率に相当の電力値、あるいはファジィ推論にお
ける重心の値等を設定すれば良い。また、区間＃２の分
散電源２５７が連系され、出力が計測されている場合
も、区間＃４の場合と同様に扱うことができる（但し、
符号が逆）。また、区間＃３の調相設備２５８について
も、機器の仕様に応じ、例えば力率1制御のものについ
ては無効電力ＱCの範囲を負荷の有効電力に対する比率
を小さく、夜間の軽負荷時には配電線から開放して運用
するものは夜間のＱCは０などと設定することができ
る。これらの情報が不明な部分は、従来通り可能な範囲
を全て想定する必要があるが、以上で述べたように、入
手可能な計測値や装置の仕様および運用条件の情報を部
分的にでも活用することにより、従来手法に比べ、区間
の注入電力とそれに基づく推定の改善が図れる。
ンバシップ関数に相当するとみなすこともできる。以上
では、左右対称の直線的なグラフを例示しているが、実
情に応じ形状は任意に設定できる。また、図１の各区間
の電圧および送出し電力計算手段５１０で初期値として
使用の各区間の電力値としては、（後述のように）最大
の分布確率に相当の電力値、あるいはファジィ推論にお
ける重心の値等を設定すれば良い。また、区間＃２の分
散電源２５７が連系され、出力が計測されている場合
も、区間＃４の場合と同様に扱うことができる（但し、
符号が逆）。また、区間＃３の調相設備２５８について
も、機器の仕様に応じ、例えば力率1制御のものについ
ては無効電力ＱCの範囲を負荷の有効電力に対する比率
を小さく、夜間の軽負荷時には配電線から開放して運用
するものは夜間のＱCは０などと設定することができ
る。これらの情報が不明な部分は、従来通り可能な範囲
を全て想定する必要があるが、以上で述べたように、入
手可能な計測値や装置の仕様および運用条件の情報を部
分的にでも活用することにより、従来手法に比べ、区間
の注入電力とそれに基づく推定の改善が図れる。
【００１３】以上のようにして求めた各区間の注入電力
の情報を用いて行う推定計算の処理を、図７の数値例で
説明する。図７の上部に示す対象の系統は、図２と同様
の系統であり、ここでは簡単のため、有効電力（Ｐ）に
ついてのみ説明する。送出し電力Ｐ0は、オンラインで
計測されていて、着目の時間断面ではＰ0＝１００とす
る（簡単のため単位は省略）。なお、従来手法について
は図１ではなく、図５を適用するが、手段の符号が共通
なものについては、図１を参照できる。Ｐ0を各区間に
配分するため、従来手法である図５の各区間の電圧およ
び送出し電力計算手段５１０では、まず、各区間の電力
の初期値を求める。各区間の契約電力値を、Ｐ1（区間
＃１）：１００，Ｐ2（区間＃２）：２０，Ｐ3（区間＃
３）：４０，Ｐ4（区間＃４）：２５とすると、各区間
の契約電力値の合計値は１８５となり、図７の表に示す
ように、各区間の合計値（１８５）で各区間の契約電力
値（＃１：１００，＃２：２０，＃３：４０，＃４：２
５）を按分し、表に示す各初期値（＃１：５４，＃２：
１１，＃３：２２，＃４：１３）を求める。ここで、区
間＃２には分散電源の発電機２５７が連系されているの
で、前述のように、発電機の出力を差引いた値を対象と
する（区間＃２では、負荷の契約電力値：３０，分散電
源発電機の定格値：１０）。一方、本実施形態における
図１の各区間の電圧および送出し電力計算手段１１５で
は、各区間の電力の予測値は、図７の実線グラフの（前
述のように）最大値をとって、Ｐ1（区間＃１）：７
５，Ｐ2（区間＃２）：５，Ｐ3（区間＃３）：２０，Ｐ
4（区間＃４）：１５であり、各区間の予測値の合計値
は１１５となり、この値で各区間の予測値（＃１：７
５，＃２：５，＃３：２０，＃４：１５）を按分し、表
に示す各区間の初期値（＃１：６５，＃２：４．５，＃
３：１７．５，＃４：１３）を求める。
の情報を用いて行う推定計算の処理を、図７の数値例で
説明する。図７の上部に示す対象の系統は、図２と同様
の系統であり、ここでは簡単のため、有効電力（Ｐ）に
ついてのみ説明する。送出し電力Ｐ0は、オンラインで
計測されていて、着目の時間断面ではＰ0＝１００とす
る（簡単のため単位は省略）。なお、従来手法について
は図１ではなく、図５を適用するが、手段の符号が共通
なものについては、図１を参照できる。Ｐ0を各区間に
配分するため、従来手法である図５の各区間の電圧およ
び送出し電力計算手段５１０では、まず、各区間の電力
の初期値を求める。各区間の契約電力値を、Ｐ1（区間
＃１）：１００，Ｐ2（区間＃２）：２０，Ｐ3（区間＃
３）：４０，Ｐ4（区間＃４）：２５とすると、各区間
の契約電力値の合計値は１８５となり、図７の表に示す
ように、各区間の合計値（１８５）で各区間の契約電力
値（＃１：１００，＃２：２０，＃３：４０，＃４：２
５）を按分し、表に示す各初期値（＃１：５４，＃２：
１１，＃３：２２，＃４：１３）を求める。ここで、区
間＃２には分散電源の発電機２５７が連系されているの
で、前述のように、発電機の出力を差引いた値を対象と
する（区間＃２では、負荷の契約電力値：３０，分散電
源発電機の定格値：１０）。一方、本実施形態における
図１の各区間の電圧および送出し電力計算手段１１５で
は、各区間の電力の予測値は、図７の実線グラフの（前
述のように）最大値をとって、Ｐ1（区間＃１）：７
５，Ｐ2（区間＃２）：５，Ｐ3（区間＃３）：２０，Ｐ
4（区間＃４）：１５であり、各区間の予測値の合計値
は１１５となり、この値で各区間の予測値（＃１：７
５，＃２：５，＃３：２０，＃４：１５）を按分し、表
に示す各区間の初期値（＃１：６５，＃２：４．５，＃
３：１７．５，＃４：１３）を求める。
【００１４】これら各区間の推定値を用いて推定計算を
行うと、各区間の電圧や送出し電力が求まる（すなわ
ち、この各区間の電圧および送出し電力計算手段１１５
は、状態推定の基本機能をカバーする）。このうち送出
し電力については、計測情報があり推定結果を評価可能
なので（通常は各区間の電圧は計測なし）、ミスマッチ
計算手段５２０で計測値と推定値との差を求め、ミスマ
ッチとしてΔＰ0＝計測値−推定値＝１０が求まったと
する（原因として考えられる送電損失による値としては
過大だが、ここでは簡単のためこの値とする）。次に、
ミスマッチ評価手段５３０ではこのミスマッチの値は大
きいと判定され、区間電力補正手段１４０（従来手段の
場合５４０）では、以下のような補正の処理を行う。送
出しのミスマッチは、各区間に対して想定の電力値が不
適切なことに起因するので（但し、前述のように、ミス
マッチが充分小さいだけでは、想定の電力値が適切とは
限らない）、補正比率に基づき各区間の補正量を算定す
る。まず、従来手法では、各区間で想定の電力値（ここ
では、初期値で合計値＝１００）を按分して、表に示す
補正率（＃１：０．５４，＃２：０．１１，＃３：０．
２２，＃４：０．１３）が求まる。各区間の補正量は、
ΔＰ0＝１０に各補正率を掛けて求まる（＃１：５．
４，＃２：１．１，＃３：２．２，＃４：１．３）。一
方、本実施形態では、各区間で想定の電力値のバラツキ
（負荷推定値の分布の幅）（＃１：８５−６５＝２０，
＃２：２０−（−１０）＝３０，＃３：４０−０＝４
０，＃４：２０−１０＝１０）を各区間で想定の電力値
（ここでは、初期値で合計値＝１００）で按分して、表
に示す補正率（＃１：０．２，＃２：０．３，＃３：
０．４，＃４：０．１）を求める。すなわち、バラツキ
が大きい値である程、精度が悪いため、より大きな補正
を行なおうとするものである。各区間の補正量について
は、従来手法と同様に求め、ΔＰ0＝１０に各補正率を
掛けて求まる（＃１：２．０，＃２：３．０，＃３：
４．０，＃４：１．０）。補正結果は、初期値に補正量
を加えて求める。ここでは、一次の結果でなおもミスマ
ッチが大きい場合は、補正結果を初期値として同様な処
理が繰返される。一方、ミスマッチが小さい場合は、計
算結果出力手段５５０を介して表示装置１９１に計算結
果を表示する。この例では、特に区間＃１と＃２につい
て、従来手法と本実施形態との差が大きいが、ともに予
測値の相違の影響が大きい。前述のように、これらの電
力値の推定精度改善は、これらに基づき計算の配電線各
区間の電圧等の推定精度向上にも効果がある。
行うと、各区間の電圧や送出し電力が求まる（すなわ
ち、この各区間の電圧および送出し電力計算手段１１５
は、状態推定の基本機能をカバーする）。このうち送出
し電力については、計測情報があり推定結果を評価可能
なので（通常は各区間の電圧は計測なし）、ミスマッチ
計算手段５２０で計測値と推定値との差を求め、ミスマ
ッチとしてΔＰ0＝計測値−推定値＝１０が求まったと
する（原因として考えられる送電損失による値としては
過大だが、ここでは簡単のためこの値とする）。次に、
ミスマッチ評価手段５３０ではこのミスマッチの値は大
きいと判定され、区間電力補正手段１４０（従来手段の
場合５４０）では、以下のような補正の処理を行う。送
出しのミスマッチは、各区間に対して想定の電力値が不
適切なことに起因するので（但し、前述のように、ミス
マッチが充分小さいだけでは、想定の電力値が適切とは
限らない）、補正比率に基づき各区間の補正量を算定す
る。まず、従来手法では、各区間で想定の電力値（ここ
では、初期値で合計値＝１００）を按分して、表に示す
補正率（＃１：０．５４，＃２：０．１１，＃３：０．
２２，＃４：０．１３）が求まる。各区間の補正量は、
ΔＰ0＝１０に各補正率を掛けて求まる（＃１：５．
４，＃２：１．１，＃３：２．２，＃４：１．３）。一
方、本実施形態では、各区間で想定の電力値のバラツキ
（負荷推定値の分布の幅）（＃１：８５−６５＝２０，
＃２：２０−（−１０）＝３０，＃３：４０−０＝４
０，＃４：２０−１０＝１０）を各区間で想定の電力値
（ここでは、初期値で合計値＝１００）で按分して、表
に示す補正率（＃１：０．２，＃２：０．３，＃３：
０．４，＃４：０．１）を求める。すなわち、バラツキ
が大きい値である程、精度が悪いため、より大きな補正
を行なおうとするものである。各区間の補正量について
は、従来手法と同様に求め、ΔＰ0＝１０に各補正率を
掛けて求まる（＃１：２．０，＃２：３．０，＃３：
４．０，＃４：１．０）。補正結果は、初期値に補正量
を加えて求める。ここでは、一次の結果でなおもミスマ
ッチが大きい場合は、補正結果を初期値として同様な処
理が繰返される。一方、ミスマッチが小さい場合は、計
算結果出力手段５５０を介して表示装置１９１に計算結
果を表示する。この例では、特に区間＃１と＃２につい
て、従来手法と本実施形態との差が大きいが、ともに予
測値の相違の影響が大きい。前述のように、これらの電
力値の推定精度改善は、これらに基づき計算の配電線各
区間の電圧等の推定精度向上にも効果がある。
【００１５】以上のように、本実施形態により従来手法
に対して大幅な推定精度改善が図れるが、推定精度改善
のためには、基本的に充分な量のオンラインの計測デー
タが必要となる。しかし、現実には、特に配電系統の場
合、対象の規模が膨大なので、優先的に計測を追加すべ
き推定精度改善に有効な箇所を判定する必要がある。
に対して大幅な推定精度改善が図れるが、推定精度改善
のためには、基本的に充分な量のオンラインの計測デー
タが必要となる。しかし、現実には、特に配電系統の場
合、対象の規模が膨大なので、優先的に計測を追加すべ
き推定精度改善に有効な箇所を判定する必要がある。
【００１６】図７の各区間の注入電力の情報に対し、計
測追加による推定精度改善への影響を評価するため、項
目を設定し、評価した結果を図８の表に示す。配電線の
運用で電圧の適正値維持は非常に重要だが、配電線末端
の電力情報のバラツキが大きいと、高精度な状態把握や
制御が困難となる。そこで、図８の表には、区間毎に、
電力情報のバラツキと当該区間の送出しからの距離、お
よびこれに基づいて求めた計測箇所追加の優先度を示
す。図８の表では、各因子項目は、人間に分かり易いよ
うに大、中、小の３段階としたが、計算機による処理の
ためには適当な数値を当てると都合が良い。優先度算定
の処理は、各因子の重み付け加算やファジィ推論の適用
等で実現できる。なお、図７や図８の表に示すような情
報を画面に表示すれば、運用者に系統の状態把握の状況
を呈示できる。
測追加による推定精度改善への影響を評価するため、項
目を設定し、評価した結果を図８の表に示す。配電線の
運用で電圧の適正値維持は非常に重要だが、配電線末端
の電力情報のバラツキが大きいと、高精度な状態把握や
制御が困難となる。そこで、図８の表には、区間毎に、
電力情報のバラツキと当該区間の送出しからの距離、お
よびこれに基づいて求めた計測箇所追加の優先度を示
す。図８の表では、各因子項目は、人間に分かり易いよ
うに大、中、小の３段階としたが、計算機による処理の
ためには適当な数値を当てると都合が良い。優先度算定
の処理は、各因子の重み付け加算やファジィ推論の適用
等で実現できる。なお、図７や図８の表に示すような情
報を画面に表示すれば、運用者に系統の状態把握の状況
を呈示できる。
【００１７】なお、以上の説明では、配電線の計測は送
出し部分のみとしたが、配電線の途中に例えば制御装置
が設置されたりして計測情報が収集される場合も、途中
で分割することにより、同様に扱うことができる。
出し部分のみとしたが、配電線の途中に例えば制御装置
が設置されたりして計測情報が収集される場合も、途中
で分割することにより、同様に扱うことができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各区間に対して想定した注入電力のバラツキ（分布）を
評価して推定の処理に反映するので、現行のオンライン
情報でも、高精度な各区間の電力値の推定が可能にな
り、また、これらの電力値を用いた高精度な配電系統
（または、当該配電線）の状態の推定が可能になる。ま
た、各区間に対して想定した注入電力のバラツキ（分
布）に基づいてオンラインの計測情報をどこに追加すれ
ばよいかの指針も得ることができる。
各区間に対して想定した注入電力のバラツキ（分布）を
評価して推定の処理に反映するので、現行のオンライン
情報でも、高精度な各区間の電力値の推定が可能にな
り、また、これらの電力値を用いた高精度な配電系統
（または、当該配電線）の状態の推定が可能になる。ま
た、各区間に対して想定した注入電力のバラツキ（分
布）に基づいてオンラインの計測情報をどこに追加すれ
ばよいかの指針も得ることができる。
【図１】本発明の一実施形態である配電系統の状態推定
装置の構成図
装置の構成図
【図２】配電系統および状態推定システムの概念図
【図３】状態推定に係わるデータの例を示す図
【図４】従来の状態推定方法の概念図
【図５】従来の配電系統の状態推定装置の構成図
【図６】本発明による区間の負荷量のバラツキを説明す
るための概念図
るための概念図
【図７】本発明による推定処理の適用例
【図８】本発明による計測追加の優先度評価の例（表）
図
図
１００…状態推定の統括処理手段，５００…状態推定の
統括処理手段，１１０…ノード電力のバラツキ算定手
段，１１５…各区間の電圧および送出し電力計算手段，
５１０…各区間の電圧および送出し電力計算手段，１４
０…区間電力補正手段，５４０…区間電力補正手段，１
８０…データベース，２８０…データベース，１９１…
表示装置，２９１…表示装置，１９０…状態推定装置，
２９０…状態推定装置，５２０…ミスマッチ計算手段，
５３０…ミスマッチ評価手段，５５０…計算結果出力手
段
統括処理手段，１１０…ノード電力のバラツキ算定手
段，１１５…各区間の電圧および送出し電力計算手段，
５１０…各区間の電圧および送出し電力計算手段，１４
０…区間電力補正手段，５４０…区間電力補正手段，１
８０…データベース，２８０…データベース，１９１…
表示装置，２９１…表示装置，１９０…状態推定装置，
２９０…状態推定装置，５２０…ミスマッチ計算手段，
５３０…ミスマッチ評価手段，５５０…計算結果出力手
段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長尾 晃一 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 速水 光夫 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 Ｆターム(参考） 5G064 AC09 CB03 CB06 DA01 5G066 AA03 AA09 AE01 AE05 AE09
Claims (6)
- 【請求項１】 配電系統を分割した配電線の各区間に前
記各配電線への送出し電力の計測値を分配する配電系統
の状態推定装置において、前記各区間内の電力値のサン
プル情報または特高需要家の計測情報に基づいて前記各
区間の注入電力のバラツキ（分布）を算出する手段と、
前記バラツキ（分布）に基づいて前記各区間の注入電力
の初期値と補正比率を求めると共に、前記各区間の注入
電力の補正量を算出する手段と、前記初期値に前記補正
量を加えて前記各区間の注入電力値を求めると共に、前
記送出し電力を推定する手段と、前記送出し電力の推定
値と実際の計測値とのミスマッチを求める手段を有し、
前記ミスマッチが所定値より大きい場合は、前記推定値
を初期値として処理することを特徴とする配電系統の状
態推定装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記各区間の注入電
力のバラツキ（分布）は、当該区間内に計測情報があれ
ば計測の精度に、計測情報がなければ連系の設備の仕様
や運用条件に基づいて設定することを特徴とする配電系
統の状態推定装置。 - 【請求項３】 配電系統を分割した配電線の各区間に前
記各配電線への送出し電力の計測値を分配する配電系統
の状態推定装置において、前記各区間内の電力値のサン
プル情報または特高需要家の計測情報に基づいて前記各
区間の注入電力のバラツキ（分布）を算出する手段と、
前記算出したバラツキ（分布）を評価する手段を有し、
前記評価の結果に基づいて前記配電系統の前記各区間に
おける計測追加の優先度を決めることを特徴とする配電
系統の状態推定装置。 - 【請求項４】 配電系統を分割した配電線の各区間に前
記各配電線への送出し電力の計測値を分配する配電系統
の状態推定方法において、前記各区間内の電力値のサン
プル情報または特高需要家の計測情報に基づいて前記各
区間の注入電力のバラツキ（分布）を算出し、前記バラ
ツキ（分布）に基づいて前記各区間の注入電力の初期値
と補正比率を求めると共に、前記各区間の注入電力の補
正量を算出し、前記初期値に前記補正量を加えて前記各
区間の注入電力値を求めると共に、前記送出し電力を推
定し、前記送出し電力の推定値と実際の計測値とのミス
マッチを求め、前記ミスマッチが所定値より大きい場合
は、前記推定値を初期値として同様な処理を繰り返すこ
とを特徴とする配電系統の状態推定方法。 - 【請求項５】 請求項４において、前記各区間の注入電
力のバラツキ（分布）は、当該区間内に計測情報があれ
ば計測の精度に、計測情報がなければ連系の設備の仕様
や運用条件に基づいて設定することを特徴とする配電系
統の状態推定方法。 - 【請求項６】 配電系統を分割した配電線の各区間に前
記各配電線への送出し電力の計測値を分配する配電系統
の状態推定方法において、前記各区間内の電力値のサン
プル情報または特高需要家の計測情報に基づいて前記各
区間の注入電力のバラツキ（分布）を算出すると共に、
前記算出したバラツキ（分布）を評価し、この評価結果
に基づいて前記配電系統の前記各区間における計測追加
の優先度を決めることを特徴とする配電系統の状態推定
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041006A JP2000245064A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 配電系統の状態推定装置およびその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11041006A JP2000245064A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 配電系統の状態推定装置およびその方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000245064A true JP2000245064A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12596322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11041006A Pending JP2000245064A (ja) | 1999-02-19 | 1999-02-19 | 配電系統の状態推定装置およびその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000245064A (ja) |
Cited By (11)
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-
1999
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