JP2002131356A

JP2002131356A - 負荷特性の観測システム

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Publication number: JP2002131356A
Application number: JP2000326367A
Authority: JP
Inventors: Masanori Hiramatsu; 正宣平松
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】サンプリングデータの変化で負荷状態変化と
してフィルタ演算と静特性パラメータ等を求め、これら
データから事故データとして有効なものを人手で判定す
るのを不要にして簡単化する。【解決手段】統計処理で取得するデータファイル（バ
イナリ）を取り込み（Ｓ３１）、このデータを保存する
ための瞬時電圧Ｖ・電流Ｉチャンネルのメモリ空間へ割
り当てておき（Ｓ３２）、これらデータから有効電力Ｐ
ｎ、無効電力Ｑｎおよび電圧Ｖの実効値に変換し、配列
としてメモリに格納する（Ｓ３３）。これらデータをも
つ事故点データに対するフィルタ演算結果をパスするか
否かをチェックし（Ｓ３４）、フィルタ演算をパスする
ときに、このデータが有効として測定点毎のファイルに
書込む（Ｓ３５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統における
事故などにより系統電圧の変動が生じた時点での負荷特
性を観測するシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の観測システムには、負荷特性観
測装置によって電力系統の線路の３相のうち、２相の電
流と２つの線間電圧を測定し、この測定値からコンピュ
ータ処理によって電気的特性の情報を得ている。

【０００３】この処理手順を図３に示す。データ取得
は、負荷特性観測装置により２相の電流と２つの線間電
圧のサンプリング処理を行い、このサンプリング値のう
ち線間電圧のベクトルデータの変化が３％以上になると
きをトリガ信号とし、このトリガ点の前１秒から後５秒
のサンプリングデータを１つのファイルとしてパソコン
上に蓄積する（Ｓ１）。なお、サンプリングは、電気角
３０度（系統周波数が５０Ｈ_Zでは１.６６７ｍｓ間隔）
で行う。

【０００４】統計処理Ａでは、パソコンに蓄積したサン
プリングデータ群のうち、指定されたデータ群から静特
性パラメータを求め、このパラメータをフィルタ演算の
結果とともに１つのＣＳＶファイル形式で出力し、静特
性パラメータの統計平均処理もして同じファイルにして
おく（Ｓ２）。

【０００５】静特性パラメータＮ_P，Ｎ_Qは、サンプリン
グデータの状態変化前の平均値（有効電力Ｐ_Oと無効電
力Ｑ_O及び電圧Ｖ_O）と、これらの状態変化後の平均値
（有効電力Ｐと無効電力Ｑ及び電圧Ｖ）から、次式の演
算で求める。なお、式中のＫ，Ｋ₀の替わりに、系統の
容量Ｃを用いることでもよい。

【０００６】

【数１】

【０００７】フィルタ演算は、電圧実効値の瞬時変化率
Ａと、電圧の一定時間後の変化率Ｂと、状態変化感知後
の有効電力の変化率Ｃと、状態変化以前の有効電力の変
化率Ｄおよび状態変化前後の有効電力の変化率と電圧の
変化率の積Ｅを求める。これら値Ａ〜Ｅは、以下の演算
式から求める。

【０００８】

【数２】

【０００９】このＦｉｌｔｅｒ＿Ａは、電圧実効値の瞬
時変化により、負荷特性観測装置で取得したデータを振
り分けるものであり、負荷特性観測装置の感度が良すぎ
るために拾った状態変化時のデータを除去する。つま
り、状態変化（状変）検出時以降の電圧瞬時値変化が状
変以前の平均の電圧より判定基準値未満のデータは事故
データでなく、無効なデータとして除去するための処理
である。

【００１０】

【数３】

【００１１】このＦｉｌｔｅｒ＿Ｂは、電圧の一定時間
後の変化率によって負荷特性観測装置で取得したデータ
を振り分けるものであり、静特性パラメータＮｐ，Ｎｑ
における分母ｌｎ（Ｖ／Ｖ₀）が小さいとき（Ｖ≒
Ｖ₀）、例えば図４に示すような波形では、静特性パラ
メータＮｐ，Ｎｑが大きくなり過ぎることが多く、分母
が判定基準値より小さい場合は静特性を得るサンプリン
グ波形としては不適切とし、無効なデータとして除去す
るための処理である。

【００１２】

【数４】

【００１３】このＦｉｌｔｅｒ＿Ｃは、状態変化感知後
の有効電力の投入・脱落の程度により、負荷特性観測装
置で取得したデータを振り分けるものであり、例えば、
図５に示す波形では、上記式中の有効電力の最大値Ｐｍ
ａｘと最小値Ｐｍｉｎは、同図中に示す部分にあり、こ
の値Ｆｉｌｔｅｒ＿Ｃの値が大きいものは静特性パラメ
ータを得るのに不適切とし、後の統計処理から除外する
ための処理である。図６は、除外されない正常な波形の
例である。なお、図５中のＰｍａｘ，Ｐｍｉｎは、電圧
の瞬時変動を考慮して、時刻１秒〜３秒の各有効電力に
対して、−０.０５秒〜＋０.０５秒の区間平均の中から
求める。

【００１４】

【数５】

【００１５】このＦｉｌｔｅｒ＿Ｄは、状態変化感知
後、状態変化以前の５有効電力の投入・脱落の程度によ
り、負荷特性観測装置で取得したデータを振り分けるも
のであり、例えば、図７に示すように、状態変化感知前
に負荷の変動が生じた場合、事故データではあるが、静
特性パラメータを得るのに不適切とし、無効なデータと
して除外するための処理である。

【００１６】

【数６】

【００１７】このＦｉｌｔｅｒ＿Ｅは、負荷特性観測装
置で取得したデータから状態変化時の不要波形を除去す
るためのものであり、例えば、図８、図９に示すよう
に、状態変化時のＮｐ，Ｎｑが大きな負値をとる場合の
波形を除外するためのものである。図１０はそのときの
電圧波形である。

【００１８】次に、静特性パラメータの統計処理手順を
図１１に示す。静特性パラメータＮ _P，Ｎ_Qと上記のフィ
ルタ演算値Ａ〜Ｅを取り込み（Ｓ１０）、これら値につ
いて以下の各判定処理と保存処理を行う。

【００１９】判定処理Ｓ１１は、フィルタ演算結果Ａに
ついてそれが基準値を越えているか否かを判定する。こ
の判定結果で、基準値未満のデータのときは振り分け保
存処理Ｓ１２によってその発生を保存しておく。この保
存には、静特性パラメータＮｐとＮｑ別にした識別子
「Ｇ」と「Ｆ」に振り分け、その値をそれぞれ「−２０
０」としておく。

【００２０】同様に、判定処理Ｓ１３は、フィルタ演算
結果Ｂについてそれが基準値を越えているか否かを判定
し、この判定結果で、基準値未満のデータのときは振り
分け保存処理Ｓ１４によってその発生を保存しておき、
識別子「Ｇ」と「Ｆ」別に、値を「−１００」としてお
く。

【００２１】また、判定処理Ｓ１５，Ｓ１７は、フィル
タ演算結果Ｃ，Ｄについてそれが基準値を越えているか
否かを判定し、この判定結果で、基準値未満のデータの
ときは振り分け保存処理Ｓ１６，Ｓ１８によってその発
生を保存しておく。これら保存での値は「−２０」とし
ておく。

【００２２】さらに、判定処理Ｓ１９は、フィルタ演算
結果Ｅについてそれが基準値を越えているか否かを判定
し、この判定結果で、基準値以上のデータのときは振り
分け保存処理Ｓ２０によってその発生を保存しておく。
この保存での値は「−５」としておく。

【００２３】以上の判定処理Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ１５，
Ｓ１７，Ｓ１９をクリアしたデータについては、振り分
け保存処理Ｓ２１によってその発生を保存しておく。こ
の保存での値は「Ｎｑ」、「Ｎｐ」としておく。

【００２４】図３に戻って、上記の統計処理結果を使っ
て、事故データとして有効と判定される場合には（Ｓ
３）、当該事故データをＣＳＶ形式のファイルに変換
し、エクセル（商品名）等にて波形出力を行う（Ｓ
４）。例えば、下記の表１に示すものにする。

【００２５】

【表１】

【００２６】この表は、同じトリガ点のサンプリングデ
ータについて、負荷特性観測装置の測定点毎に同じ行位
置に、静特性パラメータＮｐ，Ｎｑの他に、各フィルタ
処理部で求めた値Ｆｉｌｔｅｒ＿Ａ，Ｃ，Ｅをそれぞれ
の欄に表示し、さらにＶ_STEPには後述の指数を表示す
る。

【００２７】また、「Ｆ」と「Ｇ」の欄には振り分け保
存処理Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２０，Ｓ２
１のいずれか１つの保存処理でなされた値を表示する。
例えば、あるデータに対して、判定処理Ｓ１５まではそ
の判定結果が「はい」で、判定処理Ｓ１５で「いいえ」
になり、振り分け保存処理Ｓ１６を経て出力処理部５に
移行したとき、表１には「Ｎｐ」と「Ｎｑ」の欄にはそ
の値が表示され、「Ａ」〜「Ｅ」等の欄には値Ｆｉｌｔ
ｅｒ＿Ａ〜Ｅ等の演算結果が表示されると共に、「Ｆ」
と「Ｇ」の欄には振り分け保存処理Ｓ１６で保存した値
「−２０」、もしくはフィルタ処理に対応した記号
「Ｃ」が表示される。

【００２８】このような表出力により、従来の表１や有
効・無効電力グラフからの事故データとして有効か無効
かを目視判定するのに比べて、目視判定作業を不要にし
ながら、フィルタ演算結果（Ａ〜Ｅの欄）の値表示から
どのような波形であったかを担当者が容易に推測するこ
とができる。また、何れのフィルタ演算で除外されたか
をＦ，Ｇ欄の数値又は記号から担当者が容易に知ること
ができる。さらに、表のＦ，Ｇ欄をフィルタ処理別に縦
側に合計することで負荷特性観測装置でトリガされた各
データについてどのような頻度でフィルタ処理とパラメ
ータ取得から除外されたかを容易に知ることができる。

【００２９】次に、統計処理Ａの結果になる静特性パラ
メータと各フィルタの結果および静特性パラメータの平
均値を取り出し（Ｓ５）、この静特性パラメータのヒス
トグラム化処理（Ｓ６）を行う。これを以下に詳細に説
明する。

【００３０】まず、処理Ｓ２におけるＦｉｌｔｅｒ＿Ｂ
の演算に際して、Ｆｉｌｔｅｒ＿Ａの値との比になる以
下の式（１０）になる指数Ｖ_stepを求める。

【００３１】

【数７】

【００３２】この式中のＶ，Ｖ₀，Ｖ’の関係は図１２
に示すようになり、指数Ｖｓｔｅｐは、電圧のステップ
変化の状態を現し、完全にステップ状変化では１００
％、電圧が元に戻るときは０％となる。したがって、指
数Ｖｓｔｅｐがほぼ０になるときは前記（１）、（２）
式の分母がほぼ０になり、静特性パラメータＮｐ，Ｎｑ
の妥当性が低下することを示す指数Ｖｓｔｅｐを得るこ
とができる。

【００３３】この指数Ｖｓｔｅｐを適用しないまま、静
特性パラメータを求めると、例えば、パラメータＮｐの
分布は図１３に示すようになり、フィルタ通過するデー
タは２４１個になる。このときの静特性パラメータＮｐ
とＦｉｌｔｅｒ＿Ｂの相関関係は図１４に示し、また図
１５に示すようにＦｉｌｔｅｒ＿Ｂの値が１.０％を越
える静特性パラメータＮｐの個数が１００個程度まで減
らすと共にピーク付近のみを選別できる。

【００３４】これに対して、指数Ｖｓｔｅｐと静特性パ
ラメータＮｐとの相関関係は図１６に示すようになり、
また図１７に示すように、Ｆｉｌｔｅｒ＿Ｂの値が４０
％を越える静特性パラメータＮｐの個数に図１５の場合
と同等のものが得られ、静特性パラメータＮｐの妥当性
を高めることができる。

【００３５】次に、静特性パラメータの統計平均も算出
・出力する。このときのファイル出力は、前記の表１に
示すようになる。

【００３６】このように、個別事故データの電圧ステッ
プ状変化を表す指数を基に、フィルタを通過した静特性
パラメータＮｐ，Ｎｑの統計平均値を出力することによ
り、その妥当性を高める。また、静特性パラメータＮ
ｐ，Ｎｑの統計平均を求める場合には、指数Ｖｓｔｅｐ
を効果的に利用することにより、自動統計処理を可能に
する。

【００３７】次に、図３の処理Ｓ７，Ｓ８による統計処
理Ｂは、統計処理Ａで求めた静特性パラメータの統計平
均値を使用し（Ｓ７）、指定された事故データ群から動
特性パラメータを求め、フィルタ演算の結果をそのまま
利用して１つのＣＳＶファイル形式で出力し、さらに動
特性パラメータの統計平均も求めて同ファイルに出力す
る（Ｓ８）。そして、これら静特性および動特性パラメ
ータ、誤差関数、動特性パラメータの統計平均値を記録
した１つのＣＳＶファイルを出力する（Ｓ９）。

【００３８】この処理には、以下の有効電力及び無効電
力の予想式における動特性パラメータＴｐ，Ｔｑ，Ａ
ｐ，Ａｑについて、定常誤差ε_p，ε_qが最小になる値と
して求める。

【００３９】

【数８】

【００４０】これら処理Ｓ７〜Ｓ９では、フィルタ演算
の結果は出力せずに、下記の表３に示すように、静特性
パラメータ及び動特性パラメータとフィルタとして動作
したものを指数として「Ｈ」の項に表記する。さらに、
動特性パラメータの統計値を最後に出力する。

【００４１】

【表２】

【００４２】上記の表中で、Ｎｐ，Ｎｑは静特性パラメ
ータ。Ｔｐ，Ｔｑは動特性パラメータであり、フィルタ
でカットされる場合は値「２０」とする。Ａｐ，Ａｑは
動特性パラメータであり、フィルタでカットされる場合
は値「１００」とする。Ｉｐ，Ｉｑは誤差関数ε_p，ε_q
であり、フィルタでカットされる場合は値「０」とす
る。

【００４３】また、動特性パラメータの統計平均ＴＰ，
ＴＱ及びＡＰ，ＡＱは、フィルタを通過したデータＴ
ｐ，Ｔｑ及びＡｐ，Ａｑの統計平均値として求める。

【００４４】このような出力により、フィルタでカット
された場合、どのフィルタでカットされたかを判定可能
にする。また、動特性パラメータの統計平均の自動算出
ができる。また、理論予想式の妥当性を誤差関数Ｉｐ，
Ｉｑの大きさで判定可能にする。

【００４５】なお、動特性パラメータの算出時に、静特
性パラメータＮｐ，Ｎｑが不適当な場合（例えば、負値
や大きな値）には、統計処理Ａで求めた統計平均値を代
用するのが好ましい。これにより、動特性パラメータの
分布を良好にする。つまり、動特性パラメータＡｐ，Ａ
ｑが負値や大きすぎる値を取りにくくなるし、統計平均
Ｔｐ，Ｔｑが不定（Ｉｐ，Ｉｑの最小となるものが求ま
らない）となるケースを減らすことができる。

【００４６】

【発明が解決しようとする課題】従来の負荷特性観測シ
ステムには、以下の問題がある。

【００４７】（１）フィルタ処理は、特性パラメータＮ
ｐ，Ｎｑと動特性パラメータＴｐ，Ｔｑ，Ａｐ，Ａｑを
統計的に求めるために不要データを除去するものであ
り、個別のデータに対して有効な波形かどうかの判断は
図３の処理手順の出力である表１の形式の出力ファイル
から人が判断する必要がある。

【００４８】（２）変換後のテキストファイルは、ファ
イル名に月日時分を用いているが、測定装置、測定点、
年、秒はファイル名に表わされず、ファイルを開いて該
当箇所を見る必要がある。

【００４９】（３）１つの測定器で同時刻に取得したデ
ータであっても、測定点によりフィルタ演算で除外され
る波形と残される波形とに分かれることがある。このた
め、単に波形選別を自動化するだけでは、測定点毎にフ
ィルタをかけることになるため、フィルタ演算で除外さ
れた測定点のデータが歯抜けになり、結果として系統の
振る舞いが分かりにくくなる。

【００５０】本発明の目的は、上記の課題を解決した負
荷特性の観測システムを提供することにある。

【００５１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、事故データとして有効か否かの判定にフ
ィルタ演算結果を基に自動的に行うことにより、従来の
からの人手による判定を不要にし、さらに１つの測定点
のフィルタ演算結果のみを用いて判定すること、観測波
形データのファイル名は事象の発生した場所、年月日、
時分秒を付加して保存・表示することとしたもので、以
下の構成を特徴とする。

【００５２】負荷特性観測装置によって電力系統の線路
の電圧及び電流をサンプリングし、このサンプリングデ
ータの変化から負荷に状態変化があったと判定した時点
の前後のデータを取得し、このデータから系統負荷の静
特性パラメータを求めるとともにフィルタ演算を行う統
計処理を行い、この処理結果を使って事故データとして
有効と判定される場合には当該事故データを観測波形デ
ータに変換する負荷特性の観測システムであって、前記
事故データとして有効か否かの判定は、前記フィルタ演
算をしたその結果を基に行う自動判定処理手段を備えた
ことを特徴とする。

【００５３】また、前記自動判定処理手段は、負荷特性
観測装置の１つの測定点のフィルタ演算結果のみを用い
て判定することを特徴とする。

【００５４】また、前記自動判定処理手段は、観測波形
データのファイル名は事象の発生した場所、年月日、時
分秒を付加して保存・表示することを特徴とする。

【００５５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
負荷特性の観測システムの処理手順であり、図３におけ
るステップＳ２とＳ３およびＳ４におけるファイル変換
プログラムの処理手順である。

【００５６】前記のように、図３のステップＳ３では、
ステップＳ４での波形観測のために、ステップＳ２で得
る個別のデータに対して有効な波形かどうかの判断は出
力ファイルから人が判断し、有効な場合に変換プログラ
ムで波形観測可能なテキストデータへ変換している。

【００５７】本実施形態は、波形観測のための有効なデ
ータをフィルタ演算結果を利用することで自動化する。

【００５８】図１において、統計処理Ａで取得するデー
タファイル（バイナリ）を取り込み（Ｓ３１）、このデ
ータを保存するための瞬時電圧Ｖ・電流Ｉチャンネルの
メモリ空間へ割り当てておき（Ｓ３２）、これらデータ
から有効電力Ｐｎ、無効電力Ｑｎおよび電圧Ｖの実効値
に変換し、配列としてメモリに格納する（Ｓ３３）。こ
れら実効値をもつ事故点データに対する前記のフィルタ
演算結果をパスするか否かをチェックし（Ｓ３４）、フ
ィルタ演算をパスするときに、このデータが有効として
測定点毎のファイルに書込む（Ｓ３５）。これら処理を
各測定点データについて繰り返す（Ｓ３６）。

【００５９】したがって、本実施形態によれば、事故デ
ータとして有効か否かを判断していたのを、フィルタ演
算結果を基に自動判定処理することができる。

【００６０】これに加えて、本実施形態は、フィルタ演
算適用を測定装置の測定点のうちの任意の１つのデータ
に対してのみ行い、他の測定点はフィルタ演算を行わ
ず、テキストデータ変換を追従させる。これにより、フ
ィルタ演算を１つの測定点に限ることができ、観測する
同時刻の系統の多数のデータを欠くことなく波形観測可
能なテキストファイルを得ることができる。

【００６１】また、テキスト変化後のファイル名には測
定点番号と測定年月日時分秒を付ける。図２は、テキス
ト変化後のファイル例の画面を示し、測定点番号ｍｄ_
ｘｘと測定年月日２０００ｙｙｙｙと時分秒ｚｚｚｚｚ
ｚを一括表示する。これにより、事象の発生した場所・
年・月・日・時・分・秒までがファイル名から容易に知
ることができ、データの整理を簡単にする。

【００６２】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、事故デ
ータとして有効か否かの判定にフィルタ演算結果を基に
自動的に行うことにより、従来のからの人手による判定
を不要にする。

【００６３】また、１つの測定点のフィルタ演算結果の
みを用いて判定することにより、フィルタ演算で除外さ
れた測定点のデータが歯抜けになることはない。

【００６４】また、観測波形データのファイル名は事象
の発生した場所、年月日、時分秒を付加して保存・表示
することにより、事故データの波形観測の選択が容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す変換プログラム処理手
順図。

【図２】実施形態におけるテキスト変換後のファイル
例。

【図３】従来の負荷特性処理手順図。

【図４】フィルタ演算Ｂで除去するＶ₀≒Ｖの波形例。

【図５】フィルタ演算Ｃでカットされる波形例。

【図６】フィルタ演算Ｃでカットされない正常な波形
例。

【図７】フィルタ演算Ｄで状態感知以前に負荷の変動が
発生した波形例。

【図８】フィルタ演算ＥでカットされるＮｑが大きな負
値をとる例。

【図９】フィルタ演算ＥでカットされるＮｐが大きな負
値をとる例。

【図１０】図８及び図９での電圧波形の例。

【図１１】統計処理手順図。

【図１２】指数ＶｓｔｅｐとＦｉｌｔｅｒ＿ＡとＦｉｌ
ｔｅｒ＿Ｂの関係を示す図。

【図１３】従来方式での静特性パラメータＮｐの分布
例。

【図１４】従来方式での静特性パラメータＮｐとＦｉｌ
ｔｅｒ＿Ｂの相関関係例。

【図１５】従来方式でのフィルタＢを施したＮｐの分布
例。

【図１６】静特性パラメータＮｐと指数Ｖｓｔｅｐの相
関関係例。

【図１７】指数Ｖｓｔｅｐを施したＮｐの分布例。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】負荷特性観測装置によって電力系統の線
路の電圧及び電流をサンプリングし、このサンプリング
データの変化から負荷に状態変化があったと判定した時
点の前後のデータを取得し、このデータから系統負荷の
静特性パラメータを求めるとともにフィルタ演算を行う
統計処理を行い、この処理結果を使って事故データとし
て有効と判定される場合には当該事故データを観測波形
データに変換する負荷特性の観測システムであって、前記事故データとして有効か否かの判定は、前記フィル
タ演算をしたその結果を基に行う自動判定処理手段を備
えたことを特徴とする負荷特性の観測システム。
【請求項２】前記自動判定処理手段は、負荷特性観測
装置の１つの測定点のフィルタ演算結果のみを用いて判
定することを特徴とする請求項１に記載の負荷特性の観
測システム。
【請求項３】前記自動判定処理手段は、観測波形デー
タのファイル名は事象の発生した場所、年月日、時分秒
を付加して保存・表示することを特徴とする請求項１ま
たは２に記載の負荷特性の観測システム。