JP2004096889A

JP2004096889A - Electric power system simulator

Info

Publication number: JP2004096889A
Application number: JP2002254703A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kuroda; 黒田　憲一; Yoshiyuki Kono; 河野　良之; Chand Verma Sureshi; スレシ　チャンド　ヴァルマ; Shigeaki Ogawa; 小川　重明
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP3936645B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To divide an electric power system at an inductance portion represented by a lumped constant and eliminate the restriction of transmission line length which is involved in conventional systems. <P>SOLUTION: An electric power system simulator is for simulating an electric power system wherein a first system A and a second system B are connected with each other by inductance in lumped constant. The first system side of the inductance in lumped constant is provided with a source 61 of hysteresis current obtained from the past voltage and current values of the second system as in the Bergeron's method and a resistor 91. Similarly, the second system side of the inductance in lumped constant is provided with a source 62 of hysteresis current obtained from the past voltage and current values of the first system, and a resistor 92. The electric power system is divided into the first system and the second system at the inductance portion in lumped constant. Thus, the first and the second systems can be independently simulated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電力系統シミュレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統シミュレータは、その実現方法に着目すると、大きく分けて以下の２種類に分類することが出来る。１つはアナログシミュレータと呼ばれるもので、実際の電力系統を縮小した電気回路を構成し、その回路に電圧を印加することにより電力系統の応動を模擬するものである。２つ目はディジタルシミュレータと呼ばれるもので、電力系統の各構成要素を数式によってモデル化し、計算機を用いてその数式を解くことにより、電力系統の応動を模擬するものである。
【０００３】
上記２種類の電力系統シミュレータには、それぞれ長所、短所があるため、系統の一部をアナログシミュレータで模擬し、残りの部分をディジタルシミュレータで模擬し、両者を接続することにより全体として一つの系統を模擬する方法が用いられることがある。また、ディジタルシミュレータで電力系統をシミュレーションする際には、ディジタルシミュレータ内の数値演算装置の演算能力によってシミュレーション可能な系統規模が制約されるため、系統をいくつかの部分に分割し、複数の数値演算装置上で並列に演算し、全体して１つの系統をシミュレーションする方法が用いられている。
【０００４】
以上のように１つの電力系統を複数の部分に分割し、それらを独立にシミュレーションすることにより、全体として１つの系統をシミュレーションするための手法として、系統中の送電線部分で生じる伝搬遅延時間を利用したものが従来から用いられている（「電力系統解析装置におけるアナログ部とディジタル部の結合方法に関する研究」電学論Ｂ２０００年，Ｖｏｌ．１２０−Ｂ、Ｎｏ．２、１５４頁）。一般にこの方式はＢｅｒｇｅｒｏｎ法と呼ばれている。
【０００５】
図１６に従来の方式により分割可能な系統の例を示す。図１６において、１６および１７で示す２つの電力系統Ａ及び電力系統Ｂは、２４の送電線を介して接続されている。図１６の系統を従来の方式で分割した場合のシミュレータ構成を図１７に示す。図１７において、破線で囲んだ２５の部分は図１６の送電線２４の等価回路であり、電力系統Ａを電力系統解析装置１上で、電力系統Ｂを電力系統解析装置２上でシミュレーションする。３１および３２は電圧検出器、４１および４２は電流検出器、５１および５２は履歴電流計算部、６１および６２は履歴電流源、７１および７２は抵抗である。電圧検出器３１の出力値をＶ１、電圧検出器３２の出力値をＶ２、電流検出器４１の出力値をＩ１、電流検出器４２の出力値をＩ２とし、履歴電流計算部５１の出力値をＪ２、履歴電流計算部５２の出力値をＪ１とすると、Ｊ１およびＪ２は下記（８）および（９）式により与えられる。
【０００６】
【数８】

【０００７】
【数９】

【０００８】
なお、図１７の抵抗７１および７２の値は送電線のサージインピーダンスと呼ばれ、抵抗７１と７２は等しい値になる。これらの値は上記（８）および（９）式ではＺで表した。Ｚの大きさは、送電線のインダクタンスをＬ、キャパシタンスをＣとすると、
【０００９】
【数１０】

【００１０】
により与えられる。また、（８）および（９）式において、ｔは現在の時刻を表しており、τは下記の（１１）式で表される送電線部分での伝搬遅延時間である。
【００１１】
【数１１】

【００１２】
次に動作を説明する。系統の一部をアナログシミュレータで、残りの部分をディジタルシミュレータで模擬する場合には、図１７の装置１と装置２は、一方がアナログシミュレータであり、他方がディジタルシミュレータとなる。また、系統全体をディジタルシミュレータ上でシミュレーションする際の並列計算に適用する場合には、図１７の装置１および装置２はそれぞれ別々の数値演算装置となる。装置１側の電圧および電流値はそれぞれ電圧検出器３１および電流検出器４１によって検出され、それらの値から履歴電流計算部５１によって装置２側の履歴電流源の値が算出され、τ時間後に履歴電流源６２に与えられる。逆に装置２側の電圧および電流値はそれぞれ電圧検出器３２および電流検出器４２によって検出され、それらの値から履歴電流計算部５２によって装置１側の履歴電流源の値が算出され、τ時間後に履歴電流源６１に与えられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１７の装置１および装置２上の電力系統をそれぞれ独立にシミュレーションし、それぞれの電圧および電流値を互いにやりとりする際には時間遅れが生じる。例えば、装置１側がアナログシミュレータで、装置２側がディジタルシミュレータである場合には、装置１と装置２の間には、ディジタルシミュレータの演算時間、Ｄ／Ａ、Ａ／Ｄ変換時間、アナログシミュレータのセンサの計測遅延時間といった遅れが生じる。
【００１４】
この時間遅れが実現象として生じる時間遅れより長い場合、すなわち系統分割に用いた送電線の伝搬遅延時間より長い場合には正確なシミュレーションを行うことは出来ず、系が不安定になる場合もある。そのため、装置１と装置２の間の遅延時間によって、適用可能な送電線の伝搬遅延時間の最小値は制約を受けることになる。送電線の伝搬遅延時間はその亘長に依存するため、従来方式では装置１と装置２の間の遅延時間以上の伝搬遅延時間を生じる長距離送電線がなければ適用することは出来なかった。
【００１５】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、集中定数で表されるような系統のインダクタンス部分で系統を分割することを可能とし、従来方式における送電線亘長による制約をなくすことを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る電力系統シミュレータは、電力系統１と電力系統２が集中定数のインダクタンスによって接続された電力系統を模擬する電力系統シミュレータであって、前記集中定数のインダクタンスの電力系統１側には、電力系統２の過去の電圧値Ｖ２（ｔ−τＬ）および過去の電流値Ｉ２（ｔ−τＬ）を下記（１）式に入力することにより求まる履歴電流源Ｊ１（ｔ）、および前記履歴電流源と並列に接続され下記（３）式により求まる抵抗ＺＬを設け、また、前記集中定数のインダクタンスの電力系統２側には電力系統１の過去の電圧値Ｖ１（ｔ−τＬ）および過去の電流値Ｉ１（ｔ−τＬ）を下記（２）式に入力することにより求まる履歴電流源Ｊ２（ｔ）、および前記履歴電流源と並列に接続され下記（３）式により求まる抵抗ＺＬを設けることにより、上記模擬すべき電力系統を前記集中定数のインダクタンス部分で電力系統１と電力系統２に分割し、それぞれ独立に模擬することを特徴とするものである。
【数１２】

【数１３】

【数１４】

ただし、上式において、ｔは現在時刻、τＬは電力系統１と電力系統２の接続部の遅延時間である。
【００１７】
また、この発明の請求項２に係る電力系統シミュレータは、電力系統１と電力系統２が変圧器によって接続された電力系統を模擬するシミュレータであって、前記変圧器の電力系統１側には、電力系統２の過去の電圧値Ｖ２（ｔ−τＬ）および過去の電流値Ｉ２（ｔ−τＬ）を下記（４）式に入力することにより求まる履歴電流源Ｊ１（ｔ）、および前記履歴電流源と並列に接続され下記（６）式により求まる抵抗Ｚ１を設け、また、前記変圧器の電力系統２側には電力系統１の過去の電圧値Ｖ１（ｔ−τＬ）および電流値Ｉ１（ｔ−τＬ）を下記（５）式に入力することにより求まる履歴電流源Ｊ２（ｔ）、および前記履歴電流源と並列に接続され下記（７）式により求まる抵抗Ｚ２を設けることにより、上記模擬すべき電力系統を前記変圧器部分で電力系統１と電力系統２に分割し、それぞれ独立に模擬することを特徴とするものである。
【数１５】

【数１６】

【数１７】

【数１８】

ただし、上式において、ｔは現在時刻、τＬは電力系統１と電力系統２の接続部の遅延時間である。また、電力系統１側から見た前記変圧器のもれリアクタンスをＬ１とし、前記変圧器の電力系統１側と電力系統２側の変圧比を１：ｎとしている。
【００１８】
また、この発明の請求項１または請求項２に係る電力系統シミュレータにおいて、上記前記履歴電流源の値を求める部分に、現在より先の値を推定する予測演算部を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、この発明の請求項３に係る電力系統シミュレータにおいて、上記予測演算部からの出力値の誤差を検出し、前記誤差の大きさがある値以上になったときには前記予測演算部での予測演算を中断する機能を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
また、この発明の請求項５に係る電力系統シミュレータは、電力系統１と電力系統２が集中定数のインダクタンスによって接続された電力系統を模擬する電力系統シミュレータであって、前記集中定数のインダクタンスの電圧・電流特性を台形積分法により数式で模擬し、相手端電圧の現在値として、過去の電圧値から求めた予測値を用いることにより、上記模擬すべき電力系統を前記集中定数のインダクタンス部分で系統１と系統２に分割し、それぞれ独立に模擬することを特徴とするものである。
【００２１】
また、この発明の請求項６に係る電力系統シミュレータは、電力系統１と電力系統２が集中定数のインダクタンスによって接続された電力系統を模擬する電力系統シミュレータであって、前記集中定数のインダクタンスの電圧・電流特性を後退オイラー法により数式で模擬し、相手端電圧の現在値として、過去の電圧値から求めた予測値を用いることにより、上記模擬すべき電力系統を前記集中定数のインダクタンス部分で系統１と系統２に分割し、それぞれ独立に模擬することを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明における電力系統シミュレータの実施の形態１の構成図である。図１において、図１７の要素と同一の要素には同一符号を付して説明を省略する。１５は接続回路、８１および８２は履歴電流計算部、９１および９２は抵抗である。これらの構成要素の基本機能は従来方式と同じであるが、履歴電流計算部８１および８２の履歴電流の計算式および抵抗９１および９２の抵抗値が従来方式とは異なる。
【００２３】
図２に本発明により分割可能な系統の例を示す。図２において、１６、１７の２つの電力系統Ａおよび電力系統Ｂは１８のインダクタンスを介して接続されている。図１において、電圧検出器３１の出力値をＶ１、電圧検出器３２の出力値をＶ２、電流検出器４１の出力値をＩ１、電流検出器４２の出力値をＩ２とし、履歴電流計算部８１の出力値をＪ２、履歴電流計算部８２の出力値をＪ１とすると、Ｊ１およびＪ２は下記（１）および（２）式により求められる。
【００２４】
【数１９】

【００２５】
【数２０】

【００２６】
なお、図１の抵抗９１および９２の値は等しく、上記二つの式ではＺＬで表している。ＺＬの大きさは、図２のインダクタンス１８の大きさをＬとすると、
【００２７】
【数２１】

【００２８】
により与えられる。（１）、（２）式においてｔは現在の時刻を表しており、（１）、（２）、（３）式のτＬは図１の装置１と装置２の間の遅延時間である。
【００２９】
従来方式では（１０）式において送電線のサージインピーダンスを求める際に送電線のキャパシタンスＣが必要であったが、本発明の（３）式ではインダクタンスＬおよび装置１と装置２の間の遅延時間τＬによって求めることが出来る。また、従来方式では送電線の伝搬遅延時間が装置１と装置２の間の遅延時間よりも長くなければならないという制約があったが、本発明では任意のインダクタンスに対して本発明の模擬方法が適用可能である。
【００３０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示すブロック図で、上記実施の形態１の履歴電流計算部８１および８２に予測演算部２１および２２を追加したものである。予測演算部２１、２２では、現在の結果より先の推定値を計算して出力する。その他の構成は図１と同様なので、同一要素に同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
実施の形態１では系統中の任意のインダクタンス部分で系統を分割し、それぞれ独立にシミュレーションすることが可能であるが、次式に比例した誤差が生じる。
【００３２】
【数２２】

【００３３】
（１２）式からわかるように、装置１と装置２の間の遅延時間τＬが大きいと、接続により生じる誤差も大きくなる。そこで、本実施の形態では、予測演算部２１、２２による予測演算により、予測推定値を履歴電流源６１、６２に加えることにより、装置１と装置２の間の遅延時間を見かけ上小さくし、実施の形態１の方式の誤差を低減し、シミュレーション精度を向上させることができる。
【００３４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示すブロック図である。図４は上記実施の形態２に、予測に誤りが生じた場合に予測を一時中断する機能を追加したものである。系統中で事故を発生させると電圧、電流が急変する。その際、履歴電流計算の予測演算部では定常状態における電圧、電流値からの予測値をそのまま出力してしまい、予測結果に大きな誤差が生じる。予測結果に誤差が生じたまま以後の予測を続けると、誤差の大きさが時間と共に増大し、発散する可能性があるので、これを防止する必要がある。
【００３５】
図４において、２３，２４は予測中断機能付き予測演算部であり、２３の詳細を図４（ｂ）に、２４の詳細を図４（ｃ）にそれぞれ示している。図４（ｂ）、図４（ｃ）において、２１，２２は図３と同様の予測演算部、２３１、２４１はデータ退避部、２３２，２４２は誤差比較部、２３３、２４３は切り替えスイッチである。その他の構成は図１と同様なので、同一要素に同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
データ退避部２３１および２４１では、予測演算部２１，２２の予測結果を保存し、予測時間経過後に誤差比較部２３２，２４２で予測値と現在値を比較する。比較した結果、誤差が大きければ切り替えスイッチ２３３、２４３を端子Ｂ側に切り替え、予測を行わない結果を出力し、予測を中断する。なお、予測中断中にも予測演算部２１，２２での予測演算は行い、誤差比較部２３２，２４２で予測結果と現在値を比較し、予測誤差がある値以下となった場合には切り替えスイッチ２３３、２３４を端子Ａ側に切り替え、予測結果を出力する。
【００３７】
その結果、事故の瞬間の１サンプルは誤った値を出力するが、その次の値からは一時、予測値出力の供給を中断することにより、上記発散の可能性を回避することが可能である。
【００３８】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。図５において、図１７と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。図において、１１６は接続部、１０１および１０２は履歴電流計算部、１１１および１１２は抵抗である。これらの構成要素の基本機能は従来方式と同じであるが、１０１、１０２の履歴電流の計算式および１１１、１１２の抵抗値が従来方式とは異なる。
【００３９】
図６に本実施の形態により分割可能な系統の例を示す。図６において、１６、１７の２つの電力系統Ａおよび電力系統Ｂは１１５の変圧器を介して接続されている。ここで、変圧器１１５の系統１６側を１次側、系統１７側を２次側とし、１次側と２次側の変圧比を１：ｎとする。
【００４０】
図５において、電圧検出器３１の出力値をＶ１、電圧検出器３２の出力値をＶ２、電流検出器４１の出力値をＩ１、電流検出器４２の出力値をＩ２とし、履歴電流計算部１０１の出力値をＪ２、履歴電流計算部１０２の出力値をＪ１とすると、Ｊ１およびＪ２は下記（４）および（５）式により求められる。
【００４１】
【数２３】

【００４２】
【数２４】

【００４３】
なお、上記２式中のＺ１およびＺ２はそれぞれ、図５の抵抗１１１および１１２の値に等しく、変圧器１１５の１次側から見た漏れリアクタンスをＬ１とすると、それぞれ次式（６）（７）で与えられる。
【００４４】
【数２５】

【００４５】
【数２６】

【００４６】
（４）、（５）式においてｔは現在の時刻を表しており、（４）、（５）、（６）、（７）式のτＬは図５の装置１と装置２の間の遅延時間である。
【００４７】
従来方式では（１０）式において送電線のサージインピーダンスを求める際に送電線のキャパシタンスＣが必要であったが、本実施の形態では抵抗１１１および１１２の値は、変圧器１１５の漏れリアクタンス、装置１と装置２の間の遅延時間、変圧器の変圧比によって求めることが出来る。また、従来方式では送電線の伝搬遅延時間が装置１と装置２の間の遅延時間よりも長くなければならないという制約があったが、本実施の形態では任意の変圧器に対して適用可能である。
【００４８】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５を示すブロック図で、上記実施の形態４の履歴電流計算部１０１および１０２に予測演算部２１および２２を追加したものである。予測演算部２１および２２では現在の結果より先の推定値を計算して出力する。実施の形態１では系統中の任意のインダクタンス部分で系統を分割し、それぞれ独立にシミュレーションすることが可能であるが、次式に比例した誤差が生じる。
【００４９】
【数２７】

【００５０】
装置１と装置２の間の遅延時間τＬが大きいと接続により生じる誤差も大きくなる。そこで、実施の形態５では予測演算により装置１と装置２の間の遅延時間を見かけ上小さくすることにより、実施の形態１の方式の誤差を低減し、シミュレーション精度を向上させることができる。
【００５１】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６を示すブロック図である。上記実施の形態５に、予測に誤りが生じた場合に予測を一時中断し、次の計算値から予測を再開する機能を追加したものである。系統中で事故を発生させると電圧、電流が急変する。その際、履歴電流計算の予測演算部では定常状態における電圧、電流値からの予測値をそのまま出力してしまい、予測結果に大きな誤差が生じる。予測結果に誤差が生じたまま以後の予測を続けると、誤差の大きさが時間と共に増大し、発散する可能性がある。
【００５２】
図８において、図４および図７と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。図８において、データ退避部２３１，２４１では予測結果を保存し、予測時間経過後に誤差比較部２３２，２４２で予測値と現在値を比較する。比較した誤差が大きければ切り替えスイッチ２３３、２４３を端子Ｂ側に切り替え、予測を行わない結果を出力し、予測結果の供給を中断する。なお、予測中断中にも予測演算は行い、誤差比較部で予測結果と現在値を比較し、予測誤差がある値以下となった場合には切り替えスイッチ２３３、２４３を端子Ａ側に切り替え、予測結果を出力する。
【００５３】
その結果、事故の瞬間の１サンプルは誤った値を出力するが、その次の値からは一時予測値を中断することにより、上記発散の可能性を回避することが可能である。
【００５４】
実施の形態７．
図９に大きさＬのインダクタンスの端子Ｔ１および端子Ｔ２における電圧、電流計測点を示す。図９のように、電圧、電流の計測点および電流の方向が定義された場合、その電圧・電流特性を台形積分法で摸擬すると、電流Ｉ１およびＩ２は次式により表される。
【００５５】
【数２８】

【００５６】
【数２９】

【００５７】
【数３０】

【００５８】
（１３）、（１４）式において、ｔは現在の時刻を表しており、τＩは台形積分の積分刻みを表している。（１３）式において、Ｖ２（ｔ）の代わりにＶ２（ｔ）＊としてＶ２の過去の値から求めた予測値を用いると、（１３）式は次の（１６）式で表され、右辺第１項のＶ１（ｔ）以外の値は全て過去の値から求まることになり、［　　］内は履歴電流源として表すことが出来る。
【００５９】
【数３１】

【００６０】
Ｖ１（ｔ）とＩ１（ｔ）は共に図９のインダクタンスの端子１側の電圧、電流値であり、（１６）式で必要な端子２側の電圧、電流値は全て過去の値であるので、（１６）式は端子２側とは独立に解くことが出来る。
【００６１】
同様に、（１４）式において、Ｖ１（ｔ）の代わりにＶ１（ｔ）＊としてＶ１の過去の値から求めた予測値を用いると、（１４）式は次の（１７）式で表され、右辺第１項のＶ２（ｔ）以外の値は全て過去の値から求まることになり、｛　｝内は履歴電流源として表すことが出来る。
【００６２】
【数３２】

【００６３】
Ｖ２（ｔ）とＩ２（ｔ）は共に図９のインダクタンスの端子Ｔ２側の電圧、電流値であり、（１７）式で必要な端子Ｔ１側の電圧、電流値は全て過去の値であるので、（１７）式は端子Ｔ１側とは独立に解くことが出来る。すなわち、（１６）、（１７）式を用いることにより、インダクタンスの端子１側と端子２側は独立に解くことが出来、インダクタンス部分で電力系統を分割することが可能となる。
【００６４】
図１０は、この発明の実施の形態７に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。図１０において、図１７と同一の要素は同一符号を付して説明を省略する。図１０において、１２１および１２２は履歴電流計算部であり、１３１および１３２は抵抗である。これらの構成要素の基本機能は従来方式と同じであるが、履歴電流計算部１２１と１２２の履歴電流の計算式、および抵抗１３１と１３２の抵抗値が従来方式とは異なる。
【００６５】
図１１に本実施の形態により分割可能な系統の例を示す。図１１において、１６、１７の２つの電力系統Ａおよび電力系統Ｂは１８のインダクタンスを介　して接続されている。図１０において、電圧検出器３１の出力値をＶ１、電圧検出器３２の出力値をＶ２、電流検出器４１の出力値をＩ１、電流検出器４２の出力値をＩ２とし、履歴電流計算部１２１の出力値をＪ２、履歴電流計算部１２２の出力値をＪ１とすると、Ｊ１およびＪ２は下記（１８）および（１９）式により求められる。
【００６６】
【数３３】

【００６７】
【数３４】

【００６８】
なお、図１０の抵抗１３１および１３２の値は等しく、上記二つの式ではＺで表した。Ｚの大きさは、（１５）式により与えられる。（１８）、（１９）式において、ｔは現在の時刻を表しており、τＩは図１０の装置１と装置２の間の遅延時間である。また、Ｖ１（ｔ）＊およびＶ２（ｔ）＊は過去の値から求めた予測値である。
【００６９】
従来方式では、（１０）式において送電線のサージインピーダンスを求める際に送電線のキャパシタンスＣが必要であったが、本実施の形態の（１５）式ではインダクタンスＬおよび装置１と装置２の間の遅延時間によって求めることが出来る。また、従采方式では送電線の伝搬遅延時間が装置１と装置２の間の遅延時間よりも長くなければならないという制約があったが、本実施の形態では任意のインダクタンスに対して適用可能である。
【００７０】
実施の形態８．
図１２に大きさＬのインダクタンスの端子Ｔ１および端子Ｔ２における電圧、電流計側点を示す。図１２のように電圧、電流の計測点および電流の方向が定義された場合、その電圧・電流特性を後退オイラー法で模擬すると、電流Ｉ１およびＩ２は次式により表される。
【００７１】
【数３５】

【００７２】
【数３６】

【００７３】
【数３７】

【００７４】
（２０）、（２１）式において、ｔは現在の時刻を表しており、τＩは台形積分の積分刻みを表している。（２０）式において、Ｖ２（ｔ）の代わりにＶ２（ｔ）＊としてＶ２の過去の値から求めた予測値を用いると、（２０）式は次の（２３）式で表され、右辺第１項のＶ１（ｔ）以外の値は全て過去の値から求まることになり、｛　｝内は履歴電流源として表すことが出来る。
【００７５】
【数３８】

【００７６】
Ｖ１（ｔ）とＩ１（ｔ）は共に図１２のインダクタンスの端子Ｔ１側の電圧、電流値であり、（２３）式で必要な端子Ｔ２側の電圧、電流値は全て過去の値であるので、（２３）式は端子Ｔ２側とは独立に解くことが出来る。
【００７７】
同様に、（２１）式において、Ｖ１（ｔ）の代わりにＶ１（ｔ）＊としてＶ１の過去の値から求めた予測値を用いると、（２１）式は次の（２４）式で表され、右辺第１項のＶ２（ｔ）以外の値は全て過去の値から求まることになり、履歴電流源として表すことが出来る。
【００７８】
【数３９】

【００７９】
Ｖ２（ｔ）とＩ２（ｔ）は共に図１２のインダクタンスの端子２側の電圧、電流値であり、（２４）式で必要な端子Ｔ１側の電圧、電流値は全て過去の値であるので、（２４）式は端子Ｔ１側とは独立に解くことが出来る。すなわち、（２３）、（２４）式を用いることにより、インダクタンスの端子Ｔ１側と端子Ｔ２側は独立に解くことが出来、インダクタンス部分で電力系統を分割することが可能となる。
【００８０】
図１３は、この発明の実施の形態８に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。図１３において、図１７と同一の要素には同一符号を付して説明を省略する。図１３において、１４１および１４２は履歴電流計算部であり、１５１および１５２は抵抗である。これらの構成要素の基本機能は従来方式と同じであるが、履歴電流計算部１４１、１４２の履歴電流の計算式および抵抗１５１、１５２の抵抗値が従来方式とは異なる。
【００８１】
図１４に本実施の形態により分割可能な系統の例を示す。図１４において、１６、１７の２つの電力系統Ａおよび電力系統Ｂは１８のインダクタンスを介して接続されている。図１３において、電圧検出器３１の出力値をＶ１、電圧検出器３２の出力値をＶ２、電流検出器４１の出力値をＩ１、電流検出器４２の出力値をＩ２とし、履歴電流計算部１４１の出力値をＪ２、履歴電流計算部１４２の出力値をＪ１とすると、Ｊ１およびＪ２は下記（２５）および（２６）式により求められる。
【００８２】
【数４０】

【００８３】
【数４１】

【００８４】
なお、図１３の抵抗１５１および１５２の値は等しく、上記二つの式ではＺで表した。Ｚの大きさは、（２２）式により与えられる。（２５）、（２６）式においてｔは現在の時刻を表しており、τＩは図１３の装置１と装置２の間の遅延時間である。また、Ｖ１（ｔ）＊およびＶ２（ｔ）＊は過去の値から求めた予測値である。
【００８５】
従来方式では、（３）式において送電線のサージインピーダンスを求める際に送電線のキャパシタンスＣが必要であったが、本実施の形態の（２２）式ではインダクタンスＬおよび装置１と装置２の間の遅延時間によって求めることが出来る。また、従来方式では送電線の伝播遅延時間が装置１と装置２の間の遅延時間よりも長くなければならないという制約があったが、本実施の形態では任意のインダクタンスに対して適用可能である。
【００８６】
（３）式の導出方法の説明
なお、上記各実施の形態で使用した（３）式の導出方法について説明する。分布定数線路のＢｅｒｇｅｒｏｎ等価回路を導出する際には、図１５がよく用いられる。図１５においてΔｘは分布定数線路の微少区間を表しており、Δｘ区間の抵抗をＲ・Δｘ、インダクタンスをＬ・Δｘ、キャパシタンスをＣ・Δｘ、コンダクタンスをＧ・Δｘで表している。Δｘ→０とすることにより得られる波動方程式の一般解を変形すると下記（２７），（２８）式が得られ、これらを整理することにより分布定数線路のＢｅｒｇｅｒｏｎ等価回路が導出される。（関根泰次監修、雨谷昭弘著「分布定数回路論」コロナ社、　Ｐ１５０参照）
【００８７】
【数４２】

【００８８】
図１５において、Ｒ＝Ｇ＝０，Ｃ≒０とすると、単純なインダクタンス分のみの回路となる。この時、回路中にＣが存在しないため（２７）式および（２８）式は次式となる。ここでＺＬは√Ｌ／Ｃではなく、等価インピーダンスであり、τＬは接続による遅延時間を表している。
【００８９】
【数４３】

【００９０】
（２９）、（３０）式をラプラス変換すると、
【数４４】

【００９１】
（３１）、（３２）式をまとめて行列式で表すと、
【数４５】

【００９２】
（３３）式をＩ＝Ｙ・Ｖの形に変形すると、
【数４６】

【００９３】
正弦波定常応答においては、ｓ　＝　ｊωであるから（３４）式は次式に変形できる。
【数４７】

【００９４】
ここで、ω・τＬ≒０とすると、
【数４８】

【００９５】
通常のインダクタンスの場合、電圧・電流の関係式は
【数４９】

【００９６】
で表されるので、（３６）式と（３７）式を比較すると、
【数５０】

【００９７】
とすれば、（３６）式によりインダクタンスの特性を模擬することができる。すなわちＢｅｒｇｅｒｏｎ等価回路の並列抵抗ＺＬをＺＬ＝Ｌ／τＬとすれば、インダクタンスを模擬することが可能となる。
【００９８】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る電力系統シミュレータによれば、系統中の集中定数のインダクタンス部分での系統分割が可能となる。
【００９９】
請求項２の発明に係る電力系統シミュレータは、系統中の変圧器部分での系統分割を可能とする。
【０１００】
請求項３の発明に係る電力系統シミュレータによれば、請求項１または請求項２の電力系統シミュレータにおいて、装置１と装置２の間でやりとりする履歴電流値を予測することにより、装置１と装置２の間の遅延時間を見かけ上小さくし、請求項１または請求項２の方式の誤差を低減することができる。
【０１０１】
請求項４の発明に係る電力系統シミュレータは、請求項３の予測演算部に、予測の誤りを検出し予測を中断する機能を追加することで、事故等による電圧、電流急変時の予測の誤りに起因する発散現象を防止する。
【０１０２】
請求項５、請求項６の発明に係る電力系統シミュレータは、系統中の集中定数のインダクタンス部分での系統分割を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態３に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態４に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態４の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態５に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態６に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図９】実施の形態７に係る電力系統シミュレータを適用する際の電圧、電流の計測点および電流の計測方向を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態７に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態７の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図１２】実施の形態８に係る電力系統シミュレータを適用する際の電圧、電流の計測点および電流の計測方向を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態８に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図１４】実施の形態８の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図１５】一般的な分布定数線路の近似回路図である。
【図１６】従来の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図１７】従来の方式による電力系統シミーレータの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１　電力系統解析装置１、
２　電力系統解析装置２、
１５　接続回路、
１６　電力系統Ａ、
１７　電力系統Ｂ、
１８　インダクタンス、
２１、２２　予測演算部、
２３、２４　予測中断機能付き予測演算部、
３１、３２　電圧検出器、
４１、４２　電流検出器、
６１、６２　履歴電流源、
８１、８２　履歴電流計算部、
９１、９２　抵抗、
１０１、１０２　履歴電流計算部、
１１１、１１２　抵抗、
１１５　変圧器、
１１６　接続部、
１２１、１２２　履歴電流計算部、
１３１、１３２　抵抗、
１４１、１４２　履歴電流計算部、
１５１、１５２　抵抗、
２３１　データ退避部、
２３２　誤差比較部、
２３３　切り替えスイッチ、
２４１　データ退避部、
２４２　誤差比較部、
２４３　切り替えスイッチ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power system simulator.
[0002]
[Prior art]
Focusing on the method of realizing the power system simulator, the power system simulator can be roughly classified into the following two types. One is called an analog simulator, which forms an electric circuit in which the actual power system is reduced, and simulates the response of the power system by applying a voltage to the circuit. The second one is called a digital simulator, in which each component of the power system is modeled by a mathematical formula, and the mathematical formula is solved using a computer to simulate the response of the power system.
[0003]
The above two types of power system simulators each have advantages and disadvantages. Therefore, part of the system is simulated by an analog simulator, and the remaining part is simulated by a digital simulator. May be used. Also, when simulating a power system with a digital simulator, the system capacity that can be simulated is limited by the arithmetic capability of the numerical arithmetic unit in the digital simulator. A method of performing calculations in parallel on a device and simulating one system as a whole has been used.
[0004]
As described above, one power system is divided into a plurality of parts, and these are independently simulated. As a method for simulating one system as a whole, a propagation delay time generated in a transmission line part in the system is calculated. What has been used has been used in the past ("Study on Coupling Method of Analog and Digital Units in Power System Analysis Device", IEICE B2000, Vol. 120-B, No. 2, p. 154). Generally, this method is called Bergeron method.
[0005]
FIG. 16 shows an example of a system that can be divided by a conventional method. In FIG. 16, two power systems A and B indicated by 16 and 17 are connected via 24 power transmission lines. FIG. 17 shows a simulator configuration when the system shown in FIG. 16 is divided by the conventional method. In FIG. 17, a portion 25 surrounded by a broken line is an equivalent circuit of the transmission line 24 in FIG. 16. The power system A is simulated on the power system analyzer 1 and the power system B is simulated on the power system analyzer 2. 31 and 32 are voltage detectors, 41 and 42 are current detectors, 51 and 52 are hysteresis current calculators, 61 and 62 are hysteresis current sources, and 71 and 72 are resistors. The output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, the output value of the current detector 42 is I2, and the output value of the history current calculator 51 is J2, assuming that the output value of the history current calculator 52 is J1, J1 and J2 are given by the following equations (8) and (9).
[0006]
(Equation 8)

[0007]
(Equation 9)

[0008]
Note that the values of the

resistors

71 and 72 in FIG. 17 are called surge impedance of the transmission line, and the

resistors

71 and 72 have the same value. These values are represented by Z in the above equations (8) and (9). The magnitude of Z is as follows, where L is the inductance of the transmission line and C is the capacitance.
[0009]
(Equation 10)

[0010]
Given by In equations (8) and (9), t represents the current time, and τ is a propagation delay time in the transmission line portion expressed by the following equation (11).
[0011]
[Equation 11]

[0012]
Next, the operation will be described. When a part of the system is simulated by an analog simulator and the remaining part is simulated by a digital simulator, one of the

devices

1 and 2 in FIG. 17 is an analog simulator and the other is a digital simulator. In addition, when the present invention is applied to parallel calculation when simulating the entire system on a digital simulator, the

devices

1 and 2 in FIG. 17 are separate numerical calculation devices. The voltage and current values on the device 1 side are detected by the voltage detector 31 and the current detector 41, respectively, and the value of the history current source on the device 2 side is calculated by the history current calculation unit 51 from these values. The current is supplied to a current source 62. Conversely, the voltage and current values of the device 2 are detected by the voltage detector 32 and the current detector 42, respectively, and from these values, the value of the history current source of the device 1 is calculated by the history current calculation unit 52. Later, it is given to the history current source 61.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The power systems on the device 1 and the device 2 in FIG. 17 are independently simulated, and a time delay occurs when each voltage and current value are exchanged with each other. For example, if the device 1 is an analog simulator and the device 2 is a digital simulator, the operation time of the digital simulator, the D / A and A / D conversion time, the sensor of the analog simulator A delay such as a measurement delay time occurs.
[0014]
If this time delay is longer than the time delay that occurs as an actual phenomenon, that is, if it is longer than the propagation delay time of the transmission line used for system division, accurate simulation cannot be performed and the system may become unstable. . Therefore, the minimum value of the applicable transmission line propagation delay time is restricted by the delay time between the device 1 and the device 2. Since the propagation delay time of a transmission line depends on its length, the conventional method cannot be applied unless there is a long-distance transmission line that generates a propagation delay time longer than the delay time between the device 1 and the device 2.
[0015]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and enables a system to be divided by an inductance part of a system represented by a lumped constant, and is restricted by a transmission line length in a conventional system. The purpose is to eliminate.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
A power system simulator according to claim 1 of the present invention is a power system simulator that simulates a power system in which a power system 1 and a power system 2 are connected by a lumped constant inductance, wherein the power system 1 having the lumped constant inductance. On the side, a historical current source J1 (t) obtained by inputting the past voltage value V2 (t−τL) and the past current value I2 (t−τL) of the power system 2 into the following equation (1), and A resistance ZL which is connected in parallel with the hysteresis current source and is determined by the following equation (3) is provided. Also, the past voltage value V1 (t-τL) of the power system 1 is provided on the power system 2 side of the lumped constant inductance. A historical current source J2 (t) obtained by inputting the past current value I1 (t−τL) into the following equation (2), and a historical current source J2 (t) connected in parallel with the history current source and obtained by the following equation (3) By providing the resistor ZL, it is characterized in that the electric power system to be the simulated divided by the inductance part to the power system 1 and the power system 2 of the lumped constant simulates independently.
(Equation 12)

(Equation 13)

[Equation 14]

However, in the above equation, t is the current time, and τL is the delay time of the connection between the power system 1 and the power system 2.
[0017]
A power system simulator according to a second aspect of the present invention is a simulator that simulates a power system in which a power system 1 and a power system 2 are connected by a transformer, and the power system 1 of the transformer includes: A history current source J1 (t) obtained by inputting a past voltage value V2 (t−τL) and a past current value I2 (t−τL) of the power system 2 into the following equation (4), and the history current source And a resistor Z1 determined in accordance with the following equation (6), and a past voltage value V1 (t−τL) and a current value I1 (t−t) of the power system 1 are provided on the power system 2 side of the transformer. τL) is input to the following equation (5), and the above-described simulation is performed by providing a hysteresis current source J2 (t) obtained in parallel with the hysteresis current source and a resistor Z2 obtained by the following equation (7). Transform the power system Divided to the power grid 1 and the power system 2 in the portion, and is characterized in that to simulate independently.
[Equation 15]

(Equation 16)

[Equation 17]

(Equation 18)

However, in the above equation, t is the current time, and τL is the delay time of the connection between the power system 1 and the power system 2. The leakage reactance of the transformer as viewed from the power system 1 side is L1, and the transformation ratio of the transformer between the power system 1 side and the power system 2 side is 1: n.
[0018]
The power system simulator according to

claim

1 or 2 of the present invention is characterized in that a part for obtaining the value of the history current source is provided with a prediction operation unit for estimating a value earlier than the present. Things.
[0019]
Further, in the electric power system simulator according to claim 3 of the present invention, an error of the output value from the prediction operation unit is detected, and when the magnitude of the error becomes a certain value or more, the prediction operation by the prediction operation unit is performed. Is provided with a function of interrupting the operation.
[0020]
A power system simulator according to claim 5 of the present invention is a power system simulator that simulates a power system in which a power system 1 and a power system 2 are connected by a lumped constant inductance, wherein the voltage of the lumped constant inductance is Simulating the current characteristics with a mathematical expression by the trapezoidal integration method, and using the predicted value obtained from the past voltage value as the current value of the other end voltage, the power system to be simulated is formed by the inductance part of the lumped constant. 1 and system 2 and simulated independently of each other.
[0021]
A power system simulator according to claim 6 of the present invention is a power system simulator that simulates a power system in which a power system 1 and a power system 2 are connected by a lumped constant inductance. Simulating the current characteristic with a mathematical formula by the backward Euler method, and using the predicted value obtained from the past voltage value as the current value of the other end voltage, the power system to be simulated is systematized by the inductance portion of the lumped constant. 1 and system 2 and simulated independently of each other.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of Embodiment 1 of a power system simulator according to the present invention. 1, the same elements as those of FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Reference numeral 15 denotes a connection circuit, 81 and 82 denote hysteresis current calculators, and 91 and 92 denote resistors. Although the basic functions of these components are the same as those of the conventional system, the calculation formulas of the history currents of the history

current calculation units

81 and 82 and the resistance values of the resistors 91 and 92 are different from those of the conventional system.
[0023]
FIG. 2 shows an example of a system that can be divided according to the present invention. In FIG. 2, two power systems A and B, 16 and 17, are connected via 18 inductances. In FIG. 1, the output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, and the output value of the current detector 42 is I2. Is J2 and the output value of the history current calculator 82 is J1, J1 and J2 are obtained by the following equations (1) and (2).
[0024]
[Equation 19]

[0025]
(Equation 20)

[0026]
The values of the resistors 91 and 92 in FIG. 1 are equal, and are represented by ZL in the above two equations. Assuming that the magnitude of the inductance 18 in FIG.
[0027]
(Equation 21)

[0028]
Given by In Expressions (1) and (2), t represents the current time, and τL in Expressions (1), (2), and (3) is a delay time between the device 1 and the device 2 in FIG.
[0029]
In the conventional method, the capacitance C of the transmission line is necessary when calculating the surge impedance of the transmission line in the expression (10). However, in the expression (3) of the present invention, the inductance L and the delay time between the device 1 and the device 2 are required. It can be obtained by τL. Further, in the conventional method, there is a restriction that the propagation delay time of the transmission line must be longer than the delay time between the device 1 and the device 2, but in the present invention, the simulation method of the present invention is applied to an arbitrary inductance. Applicable.
[0030]
Embodiment 2 FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, in which

prediction operation units

21 and 22 are added to the history

current calculation units

81 and 82 of the first embodiment. The

prediction calculation units

21 and 22 calculate and output an estimated value ahead of the current result. Other configurations are the same as those in FIG. 1, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0031]
In the first embodiment, it is possible to divide the system at an arbitrary inductance part in the system and simulate each system independently, but an error proportional to the following equation occurs.
[0032]
(Equation 22)

[0033]
As can be seen from equation (12), when the delay time τL between the device 1 and the device 2 is large, the error caused by the connection also increases. Therefore, in the present embodiment, the delay time between the device 1 and the device 2 is apparently reduced by adding the predicted estimated value to the history

current sources

61 and 62 by the prediction calculation by the

prediction calculation units

21 and 22; The error of the method of the first embodiment can be reduced and the simulation accuracy can be improved.
[0034]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing Embodiment 3 of the present invention. FIG. 4 is obtained by adding a function of temporarily suspending the prediction when an error occurs in the prediction to the second embodiment. When an accident occurs in the system, the voltage and current change suddenly. At this time, the prediction calculation unit for the history current calculation outputs the prediction value from the voltage and current values in the steady state as it is, and a large error occurs in the prediction result. If the subsequent prediction is continued while an error occurs in the prediction result, the magnitude of the error increases with time and may diverge. Therefore, it is necessary to prevent this.
[0035]
In FIG. 4,

reference numerals

23 and 24 denote prediction operation units with a prediction interruption function. Details of 23 are shown in FIG. 4B, and details of 24 are shown in FIG. 4C. 4B and 4C,

reference numerals

21 and 22 denote prediction operation units similar to those in FIG. 3, 231 and 241 denote data saving units, 232 and 242 denote error comparison units, and 233 and 243 denote switch switches. . Other configurations are the same as those in FIG. 1, and therefore, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
[0036]
In the

data saving units

231 and 241, the prediction results of the

prediction calculation units

21 and 22 are stored, and after the prediction time elapses, the

error comparison units

232 and 242 compare the predicted value with the current value. As a result of the comparison, if the error is large, the changeover switches 233 and 243 are switched to the terminal B side, a result for which no prediction is performed is output, and the prediction is interrupted. Note that even during the interruption of the prediction, the

prediction calculation units

21 and 22 perform the prediction calculation, and the

error comparison units

232 and 242 compare the prediction result with the current value. 233 and 234 are switched to the terminal A side, and the prediction result is output.
[0037]
As a result, one sample at the moment of the accident outputs an erroneous value, but the supply of the predicted value output is temporarily stopped from the next value, thereby making it possible to avoid the possibility of the divergence. .
[0038]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 5, the same elements as those in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the figure, 116 is a connection unit, 101 and 102 are hysteresis current calculation units, and 111 and 112 are resistors. Although the basic functions of these components are the same as those of the conventional system, the calculation formulas of the hysteresis currents of 101 and 102 and the resistance values of 111 and 112 are different from those of the conventional system.
[0039]
FIG. 6 shows an example of a system that can be divided according to the present embodiment. In FIG. 6, two power systems A and B, 16 and 17, are connected via 115 transformers. Here, the system 16 side of the transformer 115 is the primary side, and the system 17 side is the secondary side, and the transformation ratio between the primary side and the secondary side is 1: n.
[0040]
In FIG. 5, the output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, and the output value of the current detector 42 is I2. Is J2 and the output value of the history current calculator 102 is J1, J1 and J2 are obtained by the following equations (4) and (5).
[0041]
(Equation 23)

[0042]
[Equation 24]

[0043]
Note that Z1 and Z2 in the above two equations are respectively equal to the values of the resistors 111 and 112 in FIG. 5, and when the leakage reactance viewed from the primary side of the transformer 115 is L1, the following equations (6) and (7) ).
[0044]
(Equation 25)

[0045]
(Equation 26)

[0046]
In Expressions (4) and (5), t represents the current time, and τL in Expressions (4), (5), (6), and (7) is the delay between the device 1 and the device 2 in FIG. Time.
[0047]
In the conventional method, the capacitance C of the transmission line is necessary when calculating the surge impedance of the transmission line in the equation (10). In the present embodiment, the values of the resistors 111 and 112 are determined by the leakage reactance of the transformer 115 and the device. It can be obtained from the delay time between the device 1 and the device 2 and the transformation ratio of the transformer. Further, in the conventional method, there is a restriction that the propagation delay time of the transmission line must be longer than the delay time between the device 1 and the device 2, but in the present embodiment, the present invention is applicable to any transformer. is there.
[0048]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a fifth embodiment of the present invention, in which

prediction operation units

21 and 22 are added to the history

current calculation units

101 and 102 of the fourth embodiment. The

prediction calculation units

21 and 22 calculate and output an estimated value ahead of the current result. In the first embodiment, it is possible to divide the system at an arbitrary inductance part in the system and simulate each system independently, but an error proportional to the following equation occurs.
[0049]
[Equation 27]

[0050]
If the delay time τL between the device 1 and the device 2 is large, the error caused by the connection increases. Therefore, in the fifth embodiment, the delay time between the device 1 and the device 2 is apparently reduced by the prediction calculation, so that the error of the method of the first embodiment can be reduced and the simulation accuracy can be improved.
[0051]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing Embodiment 6 of the present invention. In the fifth embodiment, the function of temporarily suspending the prediction when an error occurs in the prediction and resuming the prediction from the next calculated value is added. When an accident occurs in the system, the voltage and current change suddenly. At this time, the prediction calculation unit for the history current calculation outputs the prediction value from the voltage and current values in the steady state as it is, and a large error occurs in the prediction result. If subsequent prediction is continued with an error in the prediction result, the magnitude of the error may increase with time and diverge.
[0052]
8, the same elements as those in FIGS. 4 and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 8, the

data saving units

231 and 241 store the prediction results, and after the elapse of the prediction time, the

error comparison units

232 and 242 compare the predicted values with the current values. If the compared error is large, the changeover switches 233 and 243 are switched to the terminal B side, a result for which no prediction is performed is output, and the supply of the prediction result is interrupted. The prediction calculation is performed even during the prediction interruption, and the error comparison unit compares the prediction result with the current value. When the prediction error becomes equal to or less than a certain value, the changeover switches 233 and 243 are switched to the terminal A, and the prediction Output the result.
[0053]
As a result, one sample at the moment of the accident outputs an erroneous value, but it is possible to avoid the possibility of the divergence by interrupting the temporary predicted value from the next value.
[0054]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 9 shows voltage and current measurement points at the terminals T1 and T2 of the inductance having the magnitude L. When voltage and current measurement points and current directions are defined as shown in FIG. 9, if the voltage / current characteristics are simulated by the trapezoidal integration method, the currents I1 and I2 are expressed by the following equations.
[0055]
[Equation 28]

[0056]
(Equation 29)

[0057]
[Equation 30]

[0058]
In Expressions (13) and (14), t represents the current time, and τI represents an integration step of trapezoidal integration. In Expression (13), when a predicted value obtained from a past value of V2 is used as V2 (t) * instead of V2 (t), Expression (13) is expressed by the following Expression (16). All the values other than V1 (t) in one term are obtained from past values, and [] can be expressed as a history current source.
[0059]
(Equation 31)

[0060]
Both V1 (t) and I1 (t) are the voltage and current value on the terminal 1 side of the inductance in FIG. 9, and the necessary voltage and current value on the terminal 2 side in equation (16) are all past values. , (16) can be solved independently of the terminal 2 side.
[0061]
Similarly, in equation (14), when a predicted value obtained from a past value of V1 is used as V1 (t) * instead of V1 (t), equation (14) is expressed by the following equation (17). , All values other than V2 (t) in the first term on the right side are obtained from past values, and the inside of {} can be represented as a history current source.
[0062]
(Equation 32)

[0063]
Both V2 (t) and I2 (t) are the voltage and current value on the terminal T2 side of the inductance in FIG. 9, and the necessary voltage and current value on the terminal T1 side in equation (17) are all past values. , (17) can be solved independently of the terminal T1 side. That is, by using the equations (16) and (17), the terminal 1 side and the terminal 2 side of the inductance can be solved independently, and the power system can be divided at the inductance portion.
[0064]
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 7 of the present invention. 10, the same elements as those of FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 10, reference numerals 121 and 122 denote hysteresis current calculators, and

reference numerals

131 and 132 denote resistors. Although the basic functions of these components are the same as those of the conventional system, the calculation formulas of the history currents of the history current calculation units 121 and 122 and the resistance values of the

resistors

131 and 132 are different from those of the conventional system.
[0065]
FIG. 11 shows an example of a system that can be divided according to the present embodiment. In FIG. 11, two power systems A and B, 16 and 17, are connected via 18 inductances. 10, the output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, and the output value of the current detector 42 is I2. Is J2 and the output value of the history current calculator 122 is J1, J1 and J2 are obtained by the following equations (18) and (19).
[0066]
[Equation 33]

[0067]
[Equation 34]

[0068]
The values of the

resistors

131 and 132 in FIG. 10 are equal, and are represented by Z in the above two equations. The magnitude of Z is given by equation (15). In Expressions (18) and (19), t represents the current time, and τI is the delay time between the device 1 and the device 2 in FIG. V1 (t) * and V2 (t) * are predicted values obtained from past values.
[0069]
In the conventional method, the capacitance C of the transmission line is required when calculating the surge impedance of the transmission line in Expression (10), but in Expression (15) of the present embodiment, the inductance L and the inductance between the device 1 and the device 2 are determined. Can be obtained from the delay time. Further, in the following system, there is a restriction that the propagation delay time of the transmission line must be longer than the delay time between the device 1 and the device 2, but this embodiment is applicable to any inductance. is there.
[0070]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 12 shows the voltage and ammeter side points at the terminals T1 and T2 of the inductance having the magnitude L. When voltage and current measurement points and current directions are defined as shown in FIG. 12, if the voltage-current characteristics are simulated by the backward Euler method, the currents I1 and I2 are expressed by the following equations.
[0071]
(Equation 35)

[0072]
[Equation 36]

[0073]
(37)

[0074]
In equations (20) and (21), t represents the current time, and τI represents the integration step of trapezoidal integration. In Expression (20), when a predicted value obtained from a past value of V2 is used as V2 (t) * instead of V2 (t), Expression (20) is expressed by the following Expression (23). All the values other than V1 (t) in one term are obtained from past values, and the inside of {} can be represented as a history current source.
[0075]
[Equation 38]

[0076]
Both V1 (t) and I1 (t) are the voltage and current value on the terminal T1 side of the inductance of FIG. 12, and the necessary voltage and current value on the terminal T2 side in equation (23) are past values. , (23) can be solved independently of the terminal T2 side.
[0077]
Similarly, in equation (21), when a predicted value obtained from a past value of V1 is used as V1 (t) * instead of V1 (t), equation (21) is expressed by the following equation (24). , All values other than V2 (t) in the first term on the right side are obtained from past values, and can be represented as a history current source.
[0078]
[Equation 39]

[0079]
Both V2 (t) and I2 (t) are the voltage and current value on the terminal 2 side of the inductance in FIG. 12, and the necessary voltage and current value on the terminal T1 side in equation (24) are past values. , (24) can be solved independently of the terminal T1 side. That is, by using the equations (23) and (24), the terminal T1 side and the terminal T2 side of the inductance can be solved independently, and the power system can be divided at the inductance part.
[0080]
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 8 of the present invention. 13, the same elements as those in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 13, 141 and 142 are hysteresis current calculators, and 151 and 152 are resistors. Although the basic functions of these components are the same as those of the conventional system, the calculation formulas of the history currents of the history current calculators 141 and 142 and the resistance values of the resistors 151 and 152 are different from those of the conventional system.
[0081]
FIG. 14 shows an example of a system that can be divided according to the present embodiment. In FIG. 14, two power systems A and B, 16 and 17, are connected through 18 inductances. 13, the output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, and the output value of the current detector 42 is I2. Is J2 and the output value of the history current calculator 142 is J1, J1 and J2 are obtained by the following equations (25) and (26).
[0082]
(Equation 40)

[0083]
(Equation 41)

[0084]
The values of the resistors 151 and 152 in FIG. 13 are equal, and are represented by Z in the above two equations. The magnitude of Z is given by equation (22). In Expressions (25) and (26), t represents the current time, and τI is the delay time between the device 1 and the device 2 in FIG. V1 (t) * and V2 (t) * are predicted values obtained from past values.
[0085]
In the conventional method, the capacitance C of the transmission line is required when calculating the surge impedance of the transmission line in Expression (3). However, in Expression (22) of the present embodiment, the inductance L and the inductance between the device 1 and the device 2 are determined. Can be obtained from the delay time. Further, in the conventional method, there is a restriction that the propagation delay time of the transmission line must be longer than the delay time between the device 1 and the device 2, but the present embodiment is applicable to any inductance. .
[0086]
(3) Explanation of derivation method of equation
A method of deriving the equation (3) used in each of the above embodiments will be described. FIG. 15 is often used to derive a Bergeron equivalent circuit of a distributed constant line. In FIG. 15, Δx represents a minute section of the distributed constant line, and the resistance in the Δx section is represented by R · Δx, the inductance is represented by L · Δx, the capacitance is represented by C · Δx, and the conductance is represented by G · Δx. When the general solution of the wave equation obtained by setting Δx → 0 is modified, the following equations (27) and (28) are obtained. By organizing these, a Bergeron equivalent circuit of the distributed constant line is derived. (Refer to Yasuji Sekine, Akihiro Ametani, "Distributed Constant Circuit Theory", Corona, P150)
[0087]
(Equation 42)

[0088]
In FIG. 15, when R = G = 0 and C ≒ 0, a circuit having only a simple inductance is obtained. At this time, since C does not exist in the circuit, the expressions (27) and (28) are as follows. Here, ZL is not ΔL / C but an equivalent impedance, and τL represents a delay time due to connection.
[0089]
[Equation 43]

[0090]
When Laplace transform is applied to equations (29) and (30),
[Equation 44]

[0091]
When expressions (31) and (32) are collectively expressed by a determinant,
[Equation 45]

[0092]
When formula (33) is transformed into the form of I = Y · V,
[Equation 46]

[0093]
In the sine wave stationary response, since s = jω, equation (34) can be transformed into the following equation.
[Equation 47]

[0094]
Here, if ω · τL ≒ 0,
[Equation 48]

[0095]
For normal inductance, the relational expression of voltage and current is
[Equation 49]

[0096]
Therefore, when the expressions (36) and (37) are compared,
[Equation 50]

[0097]
Then, the characteristics of the inductance can be simulated by equation (36). That is, if the parallel resistance ZL of the Bergeron equivalent circuit is ZL = L / τL, the inductance can be simulated.
[0098]
【The invention's effect】
According to the power system simulator according to the first aspect of the present invention, it is possible to divide the system at the inductance part of the lumped constant in the system.
[0099]
The power system simulator according to the second aspect of the present invention enables system division at a transformer portion in the system.
[0100]
According to the power system simulator according to the third aspect of the present invention, in the power system simulator according to the first or second aspect, a history current value exchanged between the device 1 and the device 2 is predicted, so that the device 1 and the device The delay time between the two can be made apparently small, and the error of the method of the first or second aspect can be reduced.
[0101]
A power system simulator according to a fourth aspect of the present invention further includes a function of detecting a prediction error and interrupting the prediction to the prediction calculation unit according to the third aspect, so that the prediction error at the time of a sudden change in voltage or current due to an accident or the like. To prevent divergence due to
[0102]
The power system simulator according to the fifth and sixth aspects of the present invention enables the system to be divided at the inductance part of the lumped constant in the system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a power system to which the power system simulator according to the first embodiment can be applied;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a power system to which a power system simulator according to a fourth embodiment is applicable.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing voltage and current measurement points and current measurement directions when the power system simulator according to the seventh embodiment is applied.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a power system to which a power system simulator according to a seventh embodiment is applicable.
FIG. 12 is a diagram showing voltage and current measurement points and current measurement directions when the power system simulator according to the eighth embodiment is applied.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 8 of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a power system to which the power system simulator of the eighth embodiment can be applied.
FIG. 15 is an approximate circuit diagram of a general distributed constant line.
FIG. 16 is a diagram showing an example of a power system to which a conventional power system simulator can be applied.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to a conventional method.
[Explanation of symbols]
1 power system analyzer 1,
2 Power system analyzer 2,
15 connection circuit,
16 Power system A,
17 Power system B,
18 inductance,
21, 22 prediction operation unit,
23, 24 prediction operation unit with prediction suspension function,
31, 32 voltage detector,
41, 42 current detector,
61, 62 hysteresis current source,
81, 82 hysteresis current calculator,
91, 92 resistance,
101, 102 hysteresis current calculator,
111, 112 resistance,
115 transformer,
116 connection,
121, 122 hysteresis current calculator,
131, 132 resistance,
141, 142 hysteresis current calculator,
151, 152 resistance,
231 data saving unit,
232 error comparison unit,
233 changeover switch,
241 data saving unit,
242 error comparison unit,
243 Changeover switch.

Claims

A power system simulator simulating a power system in which a power system 1 and a power system 2 are connected by a lumped constant inductance, wherein a past voltage value of the power system 2 is provided on the power system 1 side of the lumped constant inductance. V2 (t−τL) and a past current value I2 (t−τL) are input to the following equation (1), and a history current source J1 (t) is obtained. ), And the past voltage value V1 (t−τL) and past current value I1 (t−τL) of the power system 1 are provided on the power system 2 side of the lumped constant inductance as follows. The simulation should be performed by providing the history current source J2 (t) obtained by inputting the equation (2) and the resistor ZL connected in parallel with the history current source and obtained by the following equation (3). Power system simulator, characterized in that dividing the force lines in inductance part to the power system 1 and the power system 2 of the lumped constant simulates independently.

However, in the above equation, t is the current time, and τL is the delay time of the connection between the power system 1 and the power system 2.

A simulator simulating a power system in which a power system 1 and a power system 2 are connected by a transformer, and a past voltage value V2 (t-τL) of the power system 2 is provided on the power system 1 side of the transformer. And a past current value I2 (t-τL) into the following equation (4), and a history current source J1 (t) obtained by inputting the past current value I2 (t−τL), and a resistor Z1 connected in parallel with the history current source and obtained by the following equation (6). And the past voltage value V1 (t−τL) and current value I1 (t−τL) of the power system 1 are input to the power system 2 side of the transformer by the following equation (5). By providing a hysteresis current source J2 (t) and a resistor Z2 connected in parallel with the hysteresis current source and determined by the following equation (7), the power system to be simulated is connected to the power system 1 and the power system in the transformer section. Divide into two, each German Power system simulator, characterized in that to simulate a.

However, in the above equation, t is the current time, and τL is the delay time of the connection between the power system 1 and the power system 2. The leakage reactance of the transformer as viewed from the power system 1 side is L1, and the transformation ratio of the transformer between the power system 1 side and the power system 2 side is 1: n.

The power system simulator according to claim 1, wherein a part for obtaining the value of the history current source includes a prediction operation unit for estimating a value ahead of the present.

4. The apparatus according to claim 3, further comprising a function of detecting an error in an output value from the prediction operation unit, and interrupting the prediction operation in the prediction operation unit when the magnitude of the error exceeds a certain value. A power system simulator according to item 1.

A power system simulator for simulating a power system in which a power system 1 and a power system 2 are connected by a lumped constant inductance. By using a predicted value obtained from a past voltage value as the current value of the terminal voltage, the power system to be simulated is divided into a system 1 and a system 2 by an inductance portion of the lumped constant, and each of the simulated power systems is independently simulated. A power system simulator characterized by the following.