JP2013074696A - Electric power system voltage control system and electric power system voltage control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力系統における任意の地点の電圧を制御するシステムおよび方法に関する。 The present invention relates to a system and method for controlling the voltage at any point in a power system.
各需要家に送られる電力には許容電圧値が定められおり、例えば、日本では低圧側で101±6(95〜107)Vである。よって、電気事業者は各需要家の受電設備に供給される電圧がこの範囲に収まるように電力系統の電圧を制御する必要がある。 An allowable voltage value is determined for the electric power sent to each consumer. For example, in Japan, it is 101 ± 6 (95 to 107) V on the low voltage side. Therefore, the electric power company needs to control the voltage of the electric power system so that the voltage supplied to the power receiving equipment of each consumer is within this range.
一般に、電力系統の電圧は送り出し変電所(配電用変電所)から末端に向けて、すなわち、上流から下流に向けて低下する。従来、変電所からの送り出し電圧をLRT(Load Ratio control Transformer:負荷時タップ切替装置付変圧器)などで適切に制御し、かつ柱上変圧器(高圧/低圧)にてタップを変更し、さらに電圧低下が著しい場合にはSVR(Step Voltage Regulator:自動電圧調整器)において電圧を持ち上げるという制御が行われている。SVRは、配電線(フィーダ)に直列に挿入されるタップ切替式の変圧器であり、一次側と二次側の巻線比(変圧比)を変更することで電圧を制御する。通常、SVRは配電線の途中に設置され、自動タップ切替により変圧比を調整することで配電線電圧を規定値以内に維持する。 In general, the voltage of the power system decreases from the sending substation (distribution substation) toward the end, that is, from upstream to downstream. Conventionally, the transmission voltage from the substation is appropriately controlled by LRT (Load Ratio control Transformer: Transformer with load tap changer), and the tap is changed by pole transformer (high voltage / low pressure). When the voltage drop is significant, control is performed to raise the voltage in an SVR (Step Voltage Regulator). The SVR is a tap-switching type transformer inserted in series in the distribution line (feeder), and controls the voltage by changing the winding ratio (transformation ratio) between the primary side and the secondary side. Usually, SVR is installed in the middle of a distribution line, and maintains a distribution line voltage within a regulation value by adjusting a transformation ratio by automatic tap switching.
従来の電力系統電圧制御では、LRTおよびSVRなどの電圧制御機器が各地点で個別に動作するため、これら電圧制御機器が直列に複数設置されていると制御が干渉し合って無駄なタップ動作(ハンチング)や逆動作を起こしてしまうことがある。この問題に対して、各電圧制御機器によって制御される電圧の目標電圧からの逸脱量などから算出されるある指標に基づいて各電圧制御機器を集中制御あるいは分散制御することで、電力系統の電圧違反を最小化しつつタップ動作回数も最小化する手法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。
In conventional power system voltage control, voltage control devices such as LRT and SVR operate individually at each point. Therefore, if a plurality of voltage control devices are installed in series, control interferes with each other and wasteful tap operation ( Hunting) and reverse operation may occur. In response to this problem, the voltage of the power system is controlled by centralized control or distributed control of each voltage control device based on a certain index calculated from the deviation of the voltage controlled by each voltage control device from the target voltage. A method for minimizing violations and minimizing the number of tap operations has been proposed (see Non-Patent
近年、地球環境問題を背景に自然エネルギーを利用した太陽光発電や風力発電、電気と熱を併給するコージェネレーション、水素エネルギーを利用した燃料電池などに代表される分散電源の大量導入が予想されている。これら分散電源は電力系統ネットワークの下流に連系されるが、従来系統では、分散電源の大量導入を前提にしていないため、さまざまな問題が指摘されている。例えば、下位母線からの電力供給に対応する保護方式の問題、機器の設置や制御の問題、特に太陽光発電など出力変化が著しい分散電源が多数設置されたときの電力系統の電圧制御が問題となっている。このように、電力系統に分散電源などが大量導入された場合、電圧を制御すべき地点も大幅に増加し得ることから、電圧制御機器N台を用いてそれよりも多い任意のX箇所の電圧を制御する最適制御問題(以下、多点電圧制御問題と称する。)を考える必要がある。 In recent years, against the backdrop of global environmental problems, large-scale introduction of distributed power sources such as solar power generation and wind power generation using natural energy, cogeneration that supplies both electricity and heat, and fuel cells using hydrogen energy are expected. Yes. These distributed power sources are interconnected downstream of the power system network, but various problems have been pointed out in the conventional system because they do not assume the introduction of a large amount of distributed power sources. For example, there are problems with protection methods that support power supply from lower buses, problems with installation and control of equipment, especially voltage control of the power system when many distributed power sources such as photovoltaic power generation that have significant output changes are installed. It has become. As described above, when a large number of distributed power sources are introduced into the power system, the number of points where the voltage should be controlled can be greatly increased. It is necessary to consider an optimal control problem (hereinafter referred to as a multipoint voltage control problem) for controlling.
非特許文献1では、電圧制御機器の制御問題をダイナミックシステムの制御問題として定式化しているが、システムの可制御性を保証するために、電圧制御機器1台に対して制御対象電圧が1箇所であることを前提としている。したがって、非特許文献1に開示された制御手法を多点電圧制御問題にそのまま適用することは困難である。
In
上記問題に鑑み、本発明は、電力系統に配置された複数の電圧制御機器を用いてそれよりも多い制御対象地点の電圧を制御するシステムおよび方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a system and method for controlling a voltage at more control target points using a plurality of voltage control devices arranged in a power system.
本発明の一局面に従うと、複数の電圧制御機器が配置された電力系統の電圧を制御するシステムは、前記複数の電圧制御機器の数よりも多い制御対象地点の電圧値が読み書きされる黒板手段と、前記黒板手段が保持する前記制御対象地点の電圧値に基づいて前記複数の電圧制御機器のそれぞれに係る指標sを計算し、当該計算した指標sに基づいて、前記複数の電圧制御機器のうち制御量を変更すべき電圧制御機器を選択する計算手段と、前記複数の電圧制御機器のそれぞれに対応して設けられ、前記選択された電圧制御機器に対して、前記制御対象地点の電圧値を引数とする目的関数の値が減少するように制御量を変更する指示をする複数の個別制御装置とを備えている。ここで、前記指標sが、前記制御対象地点の電圧変化量に対する前記目的関数の変化量と、前記電圧制御機器の制御量に対する前記制御対象地点の電圧変化量と、前記電圧制御機器が1回の動作で前記目的関数に与える影響度とに基づいて算出される。 According to one aspect of the present invention, a system for controlling the voltage of an electric power system in which a plurality of voltage control devices are arranged is a blackboard means for reading and writing voltage values at control points that are larger than the number of the plurality of voltage control devices. And an index s related to each of the plurality of voltage control devices based on the voltage value of the control target point held by the blackboard means, and based on the calculated index s, the plurality of voltage control devices A calculation means for selecting a voltage control device whose control amount is to be changed, and a voltage value of the control target point provided for each of the plurality of voltage control devices, with respect to the selected voltage control device. And a plurality of individual control devices for instructing to change the control amount so that the value of the objective function having as an argument decreases. Here, the index s is the change amount of the objective function with respect to the voltage change amount of the control target point, the voltage change amount of the control target point with respect to the control amount of the voltage control device, and the voltage control device once. Is calculated based on the degree of influence on the objective function.
前記計算手段は、前記複数の電圧制御機器のうち指標sの絶対値が閾値よりも大きくかつ最大であるいずれか一つの電圧制御機器を選択してもよい。あるいは、前記計算手段は、前記複数の個別制御装置のそれぞれに分散して設けられた複数の計算部であり、前記計算部は、対応する前記電圧制御機器に係る指標sを計算するものであり、前記個別制御装置は、対応する前記電圧制御機器に係る指標sの絶対値が閾値よりも大きい場合、当該電圧制御機器に対して制御量を変更する指示をするものであってもよい。 The calculation means may select any one voltage control device having an absolute value of the index s that is greater than and equal to the maximum value among the plurality of voltage control devices. Alternatively, the calculation means is a plurality of calculation units provided in a distributed manner in each of the plurality of individual control devices, and the calculation unit calculates an index s related to the corresponding voltage control device. The individual control device may instruct the voltage control device to change the control amount when the absolute value of the index s related to the corresponding voltage control device is larger than a threshold value.
前記計算部は、所定期間、対応する前記電圧制御機器に係る指標sの計算を繰り返し、そのいずれもが前記閾値よりも大きい場合、当該電圧制御機器に対して制御量を変更する指示をしてもよい。さらに、前記指標sが、移動平均値であってもよい。 The calculation unit repeats the calculation of the index s related to the corresponding voltage control device for a predetermined period, and when any of them is larger than the threshold value, instructs the voltage control device to change the control amount. Also good. Further, the index s may be a moving average value.
また、前記黒板手段は、前記制御対象地点の各電圧値の信憑性を示すフラグを含み、前記計算手段は、前記黒板手段が保持する前記制御対象地点の電圧値のうち前記フラグによって信憑性が示されている電圧値を、前記複数の電圧制御機器のそれぞれに係る指標sの計算に用いるものであってもよい。 Further, the blackboard means includes a flag indicating the credibility of each voltage value at the control target point, and the calculation means is credible by the flag among the voltage values of the control target point held by the blackboard means. The voltage value shown may be used for calculation of the index s related to each of the plurality of voltage control devices.
本発明によると、電力系統に配置された複数の電圧制御機器を用いてそれよりも多い制御対象地点の電圧を制御することができる。 According to the present invention, it is possible to control more voltages at control target points using a plurality of voltage control devices arranged in the power system.
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.
1 システムの概要
図1は、本発明の一実施形態に係る電力系統電圧制御システムの概要を示す。説明の便宜上、電力系統は6母線(ν1〜ν6)3タップ系統とし、また、3つのタップ機器は、配電変電所のLRTあるいはOLTC(On-Load Tap-Changing Transformer:負荷時タップ切替式変圧器)(電圧制御機器101)と、配電線の途中に配置された2つのSVR(電圧制御機器102,103)とする。なお、図示していないが、太陽光発電、風力発電などの分散電源、蓄電池などの電力貯蔵装置、および調相設備などが、任意の母線に任意の個数接続されていてもよい。
1 System Overview FIG. 1 shows an overview of a power system voltage control system according to an embodiment of the present invention. For convenience of explanation, the power system is a 6-bus (ν 1 to ν 6 ) 3-tap system, and the three tap devices are LRT or OLTC (On-Load Tap-Changing Transformer) Transformer) (voltage control device 10 1 ) and two SVRs (
本実施形態に係るシステムは、3つの電圧制御機器101〜103を用いて6箇所の制御対象地点の電圧ν1〜ν6を制御する。本システムは、電圧制御機器101〜103をそれぞれ制御する個別制御装置201〜203と、個別制御装置201〜203を集中制御する集中制御装置30を備えている。なお、以下において、電圧制御機器101〜103および個別制御装置201〜203について特に個別のものを指し示す必要がなければ符号の添字を省略して参照することがある。
The system according to the present embodiment controls the voltages ν 1 to ν 6 at six control target points using the three
本システムの制御方式として、集中制御装置30が各電圧制御機器10に対して直接動作指示をし、各個別制御装置20はその指示を中継する集中制御方式と、各個別制御装置20が各電圧制御機器10に対して動作指示をし、集中制御装置30は各個別制御装置20の情報共有装置として機能する自律分散制御方式とがある。
As a control method of this system, the
特に、自律分散制御方式では、各個別制御装置20は、自身の環境の状態を知覚し、自身の意思決定によって行動を起こして環境に影響を与えることのできる自律的主体であるエージェントとして機能する。自律分散制御方式で動作する本システムは、エージェントとしての個別制御装置20が複数集まって構成されたマルチエージェントシステムとして見ることができる。
In particular, in the autonomous distributed control method, each
2 システムの詳細構成
次に、本システムの詳細構成について説明する。各個別制御装置20は、通信部202、知識部204、および計算部206を備えている。集中制御装置30は、黒板手段301、通信部302、知識部304、および計算部306を備えている。
2 Detailed Configuration of System Next, a detailed configuration of the system will be described. Each
各個別制御装置20の通信部202は、対応する電圧制御機器10と通信することができる。各個別制御装置20は、通信部202を介して、対応する電圧制御機器10の一次母線および二次母線の各電圧値や変圧比などを取得したり、対応する電圧制御機器10に対して制御量を変更する指示をしたりする。
The
また、各個別制御装置20の通信部202は、集中制御装置30の通信部302と通信することができる。各個別制御装置20は、これら通信部を介して、集中制御装置30との間で各種情報のやり取りをする。例えば、各個別制御装置20は、これら通信部を介して、対応する電圧制御機器10から取得した電圧値や変圧比などを黒板手段301に書き込み、必要に応じて、他の個別制御装置20が書き込んだ電圧値などを黒板手段301から読み出す。
Further, the
集中制御装置30の通信部302は、電圧制御機器10に直接接続されていない母線の電圧ν6を測定する電圧計測機器15と通信して、その電圧値を取得することができる。本実施形態では電圧計測機器15が1個しか配置されていないが、本システムの制御対象地点の電圧を測定するためにさらに多くの電圧制御機器15を電力系統中に配置してもよい。また、分散電源などが連系される場合には、電圧計測機器15に代えて分散電源と通信して電圧値を取得するようにしてもよい。
The
なお、通信部202と電圧制御機器10との間の通信、通信部302と電圧計測機器15との間の通信、および通信部202と通信部302との間の通信は、メタル回線通信、光回線通信、PLC(Power Line Communication:電力線通信)、無線通信などのいずれであってもよい。通信プロトコルについても特に制限はなく任意である。
Note that communication between the
各個別制御装置20の知識部204は、通信部202が取得した各種情報や計算部206の計算結果などを記憶する。知識部204は、各種メモリ装置、ハードディスク装置などで実現可能である。
The
各個別制御装置20の計算部206は、通信部202が取得した各種情報および知識部204に保持された各種情報を用いて、対応する電圧制御機器10に係る指標sを計算する。計算部206は、マイコンなどで実現可能である。なお、指標sの詳細については後述する。
The
自律分散制御方式の場合、各個別制御装置20は、計算部206が計算した指標sに基づいて、通信部202を介して、対応する電圧制御機器10に対して制御量を変更する指示をする。具体的には、各個別制御装置20は、指標sと正値の閾値αとを比較し、s>αならば電圧制御機器10に対してタップ値を下げる指示をし、s<−αならば電圧制御機器10に対してタップ値を上げる指示をする。
In the case of the autonomous distributed control method, each
電力系統の電圧を最適制御するには1時刻に高々1つの電圧制御機器10が動作すればよいが、自律分散制御方式では、指標sが所定の条件を満たせば複数の電圧制御機器10が一斉に動作することがある。このような無駄動作を抑制するために、電圧制御機器10への動作指示に時限を設けてもよい。具体的には、各個別制御装置20は、計算部206が計算した指標sが条件を満たしても、対応する電圧制御機器10に対して直ちに動作指示は出さずに、タイマーをスタートさせて、所定期間、指標sの計算を繰り返す。そして、タイマー値が閾値を超えてもなお指標sが条件を満たすようであれば、ようやくそのとき、対応する電圧制御機器10に対して動作指示を出す。なお、タイマーの計時中に指標sが条件を満たさなくなれば、タイマーをリセットする。
In order to optimally control the voltage of the power system, at most one
このように、電圧制御機器10への動作指示に時限を設けることで電圧制御機器10の無駄動作が減少する。特に、出力変動が激しい分散電源などが電力系統に連系された場合に有効である。例えば、分散電源の出力が瞬間的に変動して制御対象地点の電圧が許容値を逸脱したとしても、分散電源の出力が直ちに元に戻るようであれば、電圧制御機器10を無駄に動作させなくて済む。
In this way, wasteful operations of the
集中制御装置30の黒板手段301は、上述したように各個別制御装置20から電圧値などの情報が読み書きされる共有メモリであり、マルチエージェントシステムにおける黒板モデルに該当する。情報の読み書きは、各個別制御装置20が任意のタイミングで行ってもよいし(非同期式)、各個別制御装置20が同期したタイミングで行ってもよい(同期式)。黒板手段301は、各種メモリ装置、ハードディスク装置などで実現可能である。
The blackboard means 301 of the
集中制御装置30の知識部304は、通信部302が取得した各種情報や計算部306の計算結果などを記憶する。知識部304は、各種メモリ装置、ハードディスク装置などで実現可能である。
The
また、知識部304は、全体の系統構成に関する情報を保持する。集中制御装置30は、個別制御装置20や図示しない区分開閉器などからの情報を元に全体の系統構成を監視しており、例えば、電力系統に分散電源などが追加あるいは離脱されたこと、あるいは線路が切り替えられたことなどによる何らかの系統構成変化を検出すると、知識部304に保持された系統構成情報を更新する。更新された系統構成情報は、黒板手段301を介して、あるいは知識部304から読み出されて、各個別制御装置20に伝達される。
The
集中制御装置30の計算部306は、黒板手段301に保持された各種情報や知識部304に保持された各種情報を用いて各電圧制御機器10に係る指標sを計算する。計算部306は、マイコンなどで実現可能である。
The
集中制御方式の場合、集中制御装置30は、計算部306が計算した指標sに基づいて、通信部302および個別制御装置20の通信部202を介して、いずれか一つの電圧制御機器10に対して制御量を変更する指示をする。具体的には、集中制御装置30は、指標sの絶対値が閾値よりも大きくかつ最大である電圧制御機器10に対して、指標sが正値ならばタップ値を下げる指示をし、指標sが負値ならばタップ値を上げる指示をする。
In the case of the centralized control method, the
一方、自律分散制御方式の場合、計算部306の計算結果は、電圧制御機器10の制御に用いずに、各個別制御装置20において計算された指標sの計算チェックや、通信機能喪失時のバックアップのため、さらには後に行う動作の解析・評価のために知識部304に保存されるのみである。
On the other hand, in the case of the autonomous decentralized control method, the calculation result of the
なお、集中制御方式および自律分散制御方式のいずれにおいても、指標sをそのまま使用するのではなく移動平均値を使用するようにしてもよい。計算部206および計算部306が計算した指標sを適切に重み付けしつつ移動平均を取ることで、制御対象地点の突発的な電圧変動に過敏に反応することを避けつつ傾向を掴むことができる。この結果、電圧制御機器10の無駄動作を抑制することができる。
In either the centralized control method or the autonomous distributed control method, the moving average value may be used instead of using the index s as it is. By taking a moving average while appropriately weighting the index s calculated by the
また、黒板手段301に制御対象地点の各電圧値の信憑性を示すフラグ(信憑性フラグ)を導入してもよい。指標sの計算には各制御対象地点の最新かつ正確な電圧値が必要であるところ、個別制御装置20と集中制御装置30との間の通信が途絶えた場合など、黒板手段301において一部の電圧値が更新されなくなり、指標sが正しく計算できなくなるおそれがある。これは、各個別制御装置20が黒板手段301に対して非同期に情報を読み書きして自律的に指標sを計算する場合に特に問題である。そこで、黒板手段301に保持された各種情報が最新の系統状態を正確に反映したものであるかどうかを信憑性フラグで表すようにする。
Further, a flag (credibility flag) indicating the credibility of each voltage value at the control target point may be introduced into the blackboard means 301. The calculation of the index s requires the latest and accurate voltage value at each control target point. However, when the communication between the
例えば、信憑性フラグが“1”だとその情報は更新済み(最新)であり、信憑性フラグが“0”だとそうではないことを意味し、デフォルトは“0”とする。各個別制御装置20は、取得した電圧値を黒板手段301に書き込む際、その電圧値が最新であることを示すため、信憑性フラグを“1”に設定する。他の個別制御装置20および集中制御装置30がその電圧値を読み取る際、信憑性フラグが“1”であれば、その電圧値は現在の最新の系統状態を反映したものであり、信頼できると判断することができ、計算部206および計算部306は、その電圧値を用いて指標sを計算する。一方、信憑性フラグが“0”であれば、その電圧値は最新でない可能性がある。この場合、計算部206および計算部306は、1)指標sを計算しない、2)電圧値を推定して指標sを計算する、3)その電圧値の重み付けを小さくして指標sを計算する、などのさまざまな対応を取ることができる。
For example, if the credibility flag is “1”, the information has been updated (latest), and if the credibility flag is “0”, this means that it is not, and the default is “0”. Each
なお、信憑性フラグは、系統接続状態が変更された場合(例えば、系統切替後など)や系統接続自体が変わった場合(例えば、ある電圧制御機器10が動作した後など)には、すべて“0”にリセットされる。そして、黒板手段301に最新の電圧値が書き込まれるたびに信憑性フラグは“1”に更新されていく。
Note that the credibility flag is “all” when the system connection state is changed (for example, after system switching) or when the system connection itself is changed (for example, after a certain
3 変形例
各個別制御装置20の知識部204および計算部206を省略して、集中制御装置30の知識部304および計算部306に機能を集約してもよい。図2は、変形例に係る電力系統電圧制御システムの概要を示す。変形例において、各個別制御装置20は通信部202を有し、集中制御装置30と各電圧制御機器10との間の通信を中継するのみである。特に、集中制御方式に特化する場合には当該変形例が有利である。
3 Modifications The
4 指標sについて
4.1 多点電圧制御問題の定式化
次に、本システムで使用する指標sについて説明する。指標sは、多点電圧制御問題を最適化問題として定式化することで導出される。
4. About Index s 4.1 Formulation of Multipoint Voltage Control Problem Next, the index s used in this system will be described. The index s is derived by formulating the multipoint voltage control problem as an optimization problem.
まず、本システムの目的関数と制約条件は次の通りである。なお、制約条件における記号Rは実数体を表す。 First, the objective function and constraints of this system are as follows. The symbol R in the constraint condition represents a real number field.
目的関数
電圧偏差:minn V(ν) (1)
Objective function Voltage deviation: min n V (ν) (1)
制約条件
潮流方程式より決まる配送電特性方程式:ν=h(L,n) (2)
ただし、
V:RX→R1:スカラー目的関数(任意に設定)
ν=[ν1,…,νX]T∈RX:制御対象地点の電圧値ベクトル(X次元)
n=[n1,…,nN]T∈RN:タップ値ベクトル(N次元)
L=[L1,…,LY]T∈RY:負荷等の変動パラメータベクトル(Y次元)
h:RY*N→RX:送配電電圧特性関数
Constraint condition Distribution power characteristic equation determined by tidal equation: ν = h (L, n) (2)
However,
V: R X → R 1 : Scalar objective function (arbitrary setting)
ν = [ν 1 ,..., ν X ] T ∈R X : Voltage value vector (X dimension) of the control target point
n = [n 1 ,..., n N ] T ∈R N : Tap value vector (N dimension)
L = [L 1 ,..., L Y ] T ∈R Y : Fluctuation parameter vector such as load (Y dimension)
h: R Y * N → R X : Transmission / distribution voltage characteristic function
ここで、k=1,…,Nとして、nkは第k番目の電圧制御機器10のタップ値であり、次式の形で順次制御していくものと仮定する。すなわち、電圧制御機器10としては、離散特性を模擬した以下のモデルを用いる。
Here, assuming that k = 1,..., N, nk is a tap value of the k-th
nk(τ+1)=nk(τ) + Δnk(τ)
Δnk(τ)=rk・fk(τ):時刻τにおけるタップ値変化
fk(τ)=1(タップ1段上げ動作) or 0(不動作) or −1(タップ1段下げ動作) (3)
n k (τ + 1) = n k (τ) + Δn k (τ)
Δn k (τ) = r k · f k (τ): tap value change at time τ f k (τ) = 1 (tap one step up operation) or 0 (non-operation) or −1 (tap one step down operation) (3)
上記を次式としてベクトル表現する。 The above is expressed as a vector as the following equation.
n(τ+1)=n(τ) + Δn(τ) (4)
ただし、
Δn(τ)=R・f(τ)
R=diag[r1,…,rN]
f(τ)=[f1(τ),…,fN(τ)]T:時刻τにおけるタップ制御
n (τ + 1) = n (τ) + Δn (τ) (4)
However,
Δn (τ) = R · f (τ)
R = diag [r 1 , ..., r N ]
f (τ) = [f 1 (τ),..., f N (τ)] T : Tap control at time τ
行列Rは、電圧制御機器10が1回の動作で目的関数に与える影響度を表す行列であり、具体的には、タップ1段の変化幅を表す行列である。
The matrix R is a matrix that represents the degree of influence that the
いま、(3),(4)式に従ってタップを動作させるものと仮定し、この動作の結果、(1),(2)式の最適解n*に到達させる。 Now, it is assumed that the tap is operated according to the equations (3) and (4), and as a result of this operation, the optimum solution n * of the equations (1) and (2) is reached.
いま、負荷パラメータLが定数であると仮定すると、目的関数の値は以下のように変化する。 Assuming that the load parameter L is a constant, the value of the objective function changes as follows.
V(ν(τ+1))=V(ν(τ)) + ΔV(τ)
ΔV(τ)=∂V/∂ν・∂h/∂n・Δn(τ) (5)
V (ν (τ + 1)) = V (ν (τ)) + ΔV (τ)
ΔV (τ) = ∂V / ∂ν ・ ∂h / ∂n ・ Δn (τ) (5)
ここで、ΔV(τ)はタップ動作による目的関数の減少量である。したがって、1時刻に1つの電圧制御機器10のみを動作させる場合を考えると、目的関数を最も大きく減少させる電圧制御機器10を選定して制御する手法が最も効果的である。これは、(5)式のΔV(τ)値を各電圧制御機器10について調べることで達成できる。すなわち、(5)式は次式のように書ける。
Here, ΔV (τ) is a reduction amount of the objective function due to the tap operation. Therefore, considering the case where only one
ΔV(τ)=w(τ)・A(τ)・R・f(τ)
=s(τ)・f(τ)
=[s1(τ) … sN(τ)][f1(τ) … fN(τ)]T
=Σi=1 Nsi(τ)fi(τ)
ただし、
s(τ)=w(τ)・A(τ)・R
w=[∂V/∂ν]
A=[∂h/∂n]=[∂ν/∂n]
ΔV (τ) = w (τ) ・ A (τ) ・ R ・ f (τ)
= S (τ) · f (τ)
= [S 1 (τ) ... s N (τ)] [f 1 (τ) ... f N (τ)] T
= Σ i = 1 N s i (τ) f i (τ)
However,
s (τ) = w (τ) ・ A (τ) ・ R
w = [∂V / ∂ν]
A = [∂h / ∂n] = [∂ν / ∂n]
行列wは、制御対象地点の電圧変化量に対する目的関数の変化量を表す行列である。また、行列Aは、電圧制御機器10の制御量に対する制御対象地点の電圧変化量を表す行列であり、具体的には、電圧/タップ感度行列である。
The matrix w is a matrix representing the change amount of the objective function with respect to the voltage change amount at the control target point. The matrix A is a matrix that represents the voltage change amount at the control target point with respect to the control amount of the
上記から、第i番目の電圧制御機器10に係る指標sは次式で表される。
From the above, the index s related to the i-th
si=[∂V/∂ν1 … ∂V/∂νX][∂ν1/∂ni … ∂νX/∂ni]Tri (6) s i = [∂V / ∂ν 1 … ∂V / ∂ν X ] [∂ν 1 / ∂n i … ∂ν X / ∂n i ] T r i (6)
すなわち、指標siは、任意に設定する目的関数V(ν)に対して第i番目の電圧制御機器10を動作させた場合の目的関数の変化を表している。
That is, the index s i represents a change in the objective function when the i-th
なお、電圧制御機器10のタップ切り替えが1段ずつ行われることを前提とした場合、riはタップ1段当たりの変化幅を表すが、一度に2段以上のタップ切り替えが行われることもあるかもしれない。そのような場合にはriを適宜変更すればよい。
When it is assumed that tap switching of the
(目的関数の例1)
目的関数V(ν)は、例えば次式のように定義することができる。
(Example of objective function 1)
The objective function V (ν) can be defined as, for example, the following equation.
V(ν)=1/2・(ν−νR)T・M・(ν−νR)
=1/2・Σi=1 Nmi(νi−νR,i)2
ただし、
νR=[νR,1,…,νR,X]T∈RX:制御対象地点の目標電圧値ベクトル(X次元)
M=diag[m1,…,mx]:制御対象地点の電圧の重み行列
V (ν) = 1/2 ・ (ν−ν R ) T・ M ・ (ν−ν R )
= 1/2 ・ Σ i = 1 N m i (ν i −ν R, i ) 2
However,
ν R = [ν R, 1 ,..., ν R, X ] T ∈R X : Target voltage value vector (X dimension) at the point to be controlled
M = diag [m 1 ,..., M x ]: Weight matrix of voltage at control target point
この場合、時刻τにおける指標sは次式のように表される。 In this case, the index s at time τ is expressed as the following equation.
s(τ)=w(τ)・A(τ)・R
=(ν−νR)T・M・A(τ)・R
s (τ) = w (τ) ・ A (τ) ・ R
= (Ν−ν R ) T・ M ・ A (τ) ・ R
この指標sは、非特許文献1に開示された、電圧制御機器1台に対して制御対象電圧を1箇所とした場合、すなわちX=Nとした場合の指標sと一致する。すなわち、本発明によって提案する制御手法は、目的関数の設定によっては従来の制御手法をそのまま包含することができる。
This index s corresponds to the index s disclosed in
(目的関数の例2)
次に、目的関数V(ν)の別例を説明する。いま、電圧制御機器10kが2点の地点電圧を制御対象とする場合を考え、その送り出し電圧をν1,k、担当区域の末端電圧をν2,kとする。例えば、電圧制御機器101の場合、電圧ν1が送り出し電圧ν1,1であり、電圧ν2が末端電圧ν2,1である。また、2点の地点電圧に対する電圧上下限範囲は同じとする。この2点の異なる電圧ν1,k,ν2,kを最適に制御することは、電圧上下限範囲が同じ場合、電圧上限値と電圧下限値の中央値に近づけるように制御することと等価である。ここで、電圧上限値をνUL、電圧下限値をνLLとすると、電圧中央値νCは次式で表される。
(Example 2 of objective function)
Next, another example of the objective function V (ν) will be described. Now, let us consider a case where the
νC=(νUL+νLL)/2 ν C = (ν UL + ν LL ) / 2
そして、複数の地点電圧を中央値に近づける制御を行う場合には、より電圧上下限値に近い値を重視すべきである。そのため、複数の電圧値を制御に反映させる場合、各地点の電圧値に応じて重み付けを行うこととする。具体的には、より電圧上下限に近い電圧値ほど重み付けを大きくして制御への反映感度を上げる一方、電圧上下限に遠い電圧値の重み付けは小さくして制御への反映感度を下げるようにすればよい。 And when performing the control which makes a several point voltage approach a median value, the value nearer to a voltage upper / lower limit value should be emphasized. Therefore, when a plurality of voltage values are reflected in the control, weighting is performed according to the voltage value at each point. Specifically, voltage values closer to the upper and lower limits of the voltage are increased to increase the reflection sensitivity to control, while voltage values far from the upper and lower voltage limits are decreased to reduce the reflection sensitivity to control. do it.
ν1,k>ν2,kのとき、電圧値ν1,kの重みβ1,kおよび電圧値ν2,kの重みβ2,kを算出し、制御対象電圧νγ,kを以下のように算出する。なお、ν1,k<ν2,kのときはこれとは逆の操作を行う。 When ν 1, k> ν 2, k, and calculates a weight beta 2, k of the weighting beta 1, k and the voltage value [nu 2, k of the voltage value [nu 1, k, the control target voltage [nu gamma, a k less Calculate as follows. When ν 1, k <ν 2, k , the opposite operation is performed.
β1,k=Δν2,k/(Δν1,k+Δν2,k)
β2,k=1−β1,k=Δν1,k/(Δν1,k+Δν2,k)
νγ,k=β1,k・ν1,k+β2,k・ν2,k (7)
ただし、
Δν1,k=νUL−ν1,k
Δν2,k=ν2,k−νLL
β 1, k = Δν 2, k / (Δν 1, k + Δν 2, k )
β 2, k = 1−β 1, k = Δν 1, k / (Δν 1, k + Δν 2, k )
ν γ, k = β 1, k・ ν 1, k + β 2, k・ ν 2, k (7)
However,
Δν 1, k = ν UL −ν 1, k
Δν 2, k = ν 2, k −ν LL
(7)式で算出した加重平均電圧νγ,kを第k番目の電圧制御機器10の制御対象電圧として、目的関数V(ν)を以下のように定義する。
The objective function V (ν) is defined as follows, with the weighted average voltage νγ , k calculated by equation (7) as the control target voltage of the k-th
V(ν)=1/2・(νγ−νC)T・M・(νγ−νC) V (ν) = 1/2 ・ (ν γ −ν C ) T・ M ・ (ν γ −ν C )
この場合、時刻τにおける指標sは次式のように表される。 In this case, the index s at time τ is expressed as the following equation.
s(τ)=w(τ)・A(τ)・R
=(νγ−νC)T・M・A(τ)・R
s (τ) = w (τ) ・ A (τ) ・ R
= (Ν γ −ν C ) T・ M ・ A (τ) ・ R
4.2 行列Aの算出
重み行列Mとタップ1段の変化幅riを既知とすると、指標sの計算に必要な情報は制御対象地点の電圧値νと行列Aである。行列Aは上述した系統構成情報に該当する。電圧値νについては黒板手段301を介して情報を得ることができるが、行列Aの算出には多くの系統情報と複雑な計算が必要となる。そこで、次のようにして行列Aの算出を簡略化してもよい。この算出方法は、ある電圧制御機器10が動作した場合、その影響が系統上位から下位へと伝わるが、並列の他フィーダや、系列下位から上位へと伝わることは少ないという性質を利用したものである。具体的には、集中制御装置30は、系統内で最上位の母線を1つ指定し、その母線から各母線の繋がりを放射状に認識する。そして、母線の階層情報に基づいて行列Aを算出する。
4.2 Calculation of Matrix A Assuming that the weight matrix M and the change width r i of one tap stage are known, the information necessary for calculating the index s is the voltage value ν of the control target point and the matrix A. The matrix A corresponds to the system configuration information described above. Information about the voltage value ν can be obtained through the blackboard means 301, but the calculation of the matrix A requires a lot of system information and complicated calculations. Therefore, the calculation of the matrix A may be simplified as follows. This calculation method uses the property that when a certain
例えば、図3に示したような電力系統において、第k番目の電圧制御機器10の一次母線電圧および二次母線電圧をνp,kおよびνq,k、系統上位の集合をUk、系統下位の集合をLkとする。この場合、行列Aの要素は次のように決まる。
For example, in the power system as shown in FIG. 3, the primary bus voltage and the secondary bus voltage of the k-th
∂νi/∂nk≒∂νp,k/∂nk=0 (iがUkに属する場合)
∂νi/∂nk≒∂νq,k/∂nk=1 (iがLkに属する場合)
∂νi/∂nk=0 (iがUk、Lkのいずれにも属さない場合)
∂ν i / ∂n k ≈∂ν p, k / ∂n k = 0 (when i belongs to U k )
∂ν i / ∂n k ≈∂ν q, k / ∂n k = 1 (when i belongs to L k )
∂ν i / ∂n k = 0 (when i does not belong to either U k or L k )
系統内に、自動電圧制御装置(AVR)の機能を有する分散電源などが連系されている場合、その分散電源は電圧値を一定に保とうとする。そこで、下記のインピーダンス比例配分法によって系統下位の集合Lkに係る要素を修正してもよい。例えば、図4に示したように電力系統にAVR機能を有する分散電源(DG)が連系されているとすると、次式の概念を系統下位の集合Lkに与えるとよい。なお、Ziは各母線間のインピーダンスである。 When a distributed power source or the like having the function of an automatic voltage control device (AVR) is interconnected in the system, the distributed power source tries to keep the voltage value constant. Therefore, the elements related to the system lower set L k may be modified by the following impedance proportional distribution method. For example, assuming that a distributed power source (DG) having an AVR function is connected to the power system as shown in FIG. 4, the concept of the following equation may be given to the system lower set L k . Z i is the impedance between the buses.
∂νn/∂nn=Σi=1 kZi/Σi=1 NZi×Σi=1 nZi/Σi=1 kZi
=Σi=1 nZi/Σi=1 NZi
ただし、タップの向きが逆転する場合は次式を用いる。
∂νn/∂nn=−Σi=1 kZi/Σi=1 NZi×Σi=1 nZi/Σi=1 kZi
=−Σi=1 nZi/Σi=1 NZi
∂ν n / ∂n n = Σ i = 1 k Z i / Σ i = 1 N Z i × Σ i = 1 n Z i / Σ i = 1 k Z i
= Σ i = 1 n Z i / Σ i = 1 N Z i
However, when the direction of the tap is reversed, the following equation is used.
∂ν n / ∂n n = −Σ i = 1 k Z i / Σ i = 1 N Z i × Σ i = 1 n Z i / Σ i = 1 k Z i
= −Σ i = 1 n Z i / Σ i = 1 N Z i
4.3 ローカルな目的関数の変化量
いま、(1)式の目的関数が上記例1および例2のように系統各所のローカルな目的関数の合計値で表されている場合を想定する。通常は、このような目的関数の構成が現実的である。すなわち、
4.3 Amount of change in local objective function Now, let us assume a case where the objective function of equation (1) is represented by the total value of local objective functions in various places as in Example 1 and Example 2 above. Usually, the structure of such an objective function is realistic. That is,
V(ν)=Σz=1 ZVz(ν) V (ν) = Σ z = 1 Z V z (ν)
ただし、Zはローカルな目的関数の総数を、Vz(ν)は第z番目のローカルな目的関数を表す。このとき、電圧制御機器10の制御量変化に対して目的関数のΔV(ν)は次のように書ける。
Here, Z represents the total number of local objective functions, and V z (ν) represents the zth local objective function. At this time, ΔV (ν) of the objective function can be written as follows with respect to the control amount change of the
ΔV(ν)=Σz=1 ZΔVz(ν) (8) ΔV (ν) = Σ z = 1 Z ΔV z (ν) (8)
さらに、上記のローカルな目的関数の変化は以下のように算出できる。 Further, the change in the local objective function can be calculated as follows.
ΔVz(τ)=wz(τ)・A(τ)・Δn(τ)
=Σi=1 Nsz i(τ)fi(τ)
ただし、
sz(τ)=wz(ν)・A(τ)・R
wz=[wz 1 … wz X]=[∂Vz/∂ν]
ΔV z (τ) = w z (τ) ・ A (τ) ・ Δn (τ)
= Σ i = 1 N s z i (τ) f i (τ)
However,
s z (τ) = w z (ν) · A (τ) · R
w z = [w z 1 ... w z X ] = [∂V z / ∂ν]
sz k(τ)は、任意に設定するローカルな目的関数Vz(ν)に対し、第k番目の電圧制御機器10を動作させた場合の目的関数の変化を表している。なお、sz(τ)は次式のように指標sの構成要素である。
s z k (τ) represents a change in the objective function when the k-th
s(τ)=Σz=1 Zsz(τ) s (τ) = Σ z = 1 Z s z (τ)
4.4 指標sの別例
上記説明は、電圧制御機器10がSVRやLRTなどのタップ切替式変圧器であることを前提としているが、本発明はこれに限定されない。電圧制御機器10は、ShC(Shunt Capacitor:分路コンデンサ)やShR(Shunt Reactor:分路リアクトル)などのタップ切替式並列無効電力供給機器や、SVC(Static Var Compensator:静止型無効電力補償装置)などのFACTS(Flexible AC Tansmission System)機器であってもよい。特に、FACTS機器は1秒以内の高速な制御が可能であり、上記のタップ機器とは異なり、制御量は連続的である。
4.4 Another Example of Index s The above description assumes that the
電圧制御機器10がShC、ShR、SVCなどの無効電力供給機器である場合、定式化には(5)式ではなく次式を用いる。Qは無効電力注入量である。
When the
ΔV(τ)=∂V/∂ν・∂h/∂Q・ΔQ(τ)
=w(τ)・A(τ)・R・f(τ)
=s(τ)・f(τ)
=[s1(τ) … sN(τ)][f1(τ) … fN(τ)]T
=Σi=1 Nsi(τ)fi(τ)
ただし、
s(τ)=w(τ)・A(τ)・R
w=[∂V/∂ν]
A=[∂h/∂Q]=[∂ν/∂Q]
ΔV (τ) = ∂V / ∂ν ・ ∂h / ∂Q ・ ΔQ (τ)
= W (τ) ・ A (τ) ・ R ・ f (τ)
= S (τ) · f (τ)
= [S 1 (τ) ... s N (τ)] [f 1 (τ) ... f N (τ)] T
= Σ i = 1 N s i (τ) f i (τ)
However,
s (τ) = w (τ) ・ A (τ) ・ R
w = [∂V / ∂ν]
A = [∂h / ∂Q] = [∂ν / ∂Q]
行列wは、制御対象地点の電圧変化量に対する目的関数の変化量を表す行列である。また、行列Aは、電圧制御機器10の制御量に対する制御対象地点の電圧変化量を表す行列である。
The matrix w is a matrix representing the change amount of the objective function with respect to the voltage change amount at the control target point. The matrix A is a matrix that represents the voltage change amount at the control target point with respect to the control amount of the
このように、電圧制御機器10の制御変数に応じて行例Aは変わり得る。なお、制御変数が無効電力注入量Qである場合、第i番目の電圧制御機器10に係る指標sは次式で表される。
As described above, the example A can be changed according to the control variable of the
si=[∂V/∂ν1 … ∂V/∂νX][∂ν1/∂Qi … ∂νX/∂Qi]Tri s i = [∂V / ∂ν 1 ... ∂V / ∂ν X ] [∂ν 1 / ∂Q i ... ∂ν X / ∂Q i ] T r i
4.5 本定式化の利点および特徴
本定式化の利点および特徴は以下のようにまとめられる。
4.5 Advantages and features of this formulation The advantages and features of this formulation are summarized as follows.
1)従来手法は、タップ機器の制御問題をダイナミックシステムの制御の問題として定式化したため、システムの安定性を常に念頭に置く必要があった。これは、自動制御システムとしての機能を重視していたためである。しかし、本定式化は目的関数の改善だけに着目し、制約付き非線形計画法として定式化したことで、ダイナミックシステム制御の観点を無視している。このため、制御対象地点の各電圧値から算出される目的関数以外の挙動については考慮しておらず、制御を実施する際に特定箇所の電圧などが問題となる場合には目的関数に加えるなどの対応が別途必要になる。しかし、これは電圧制御機器や制御対象地点の最適配置の問題であり、制御系の設計においては、どのような場合も必要となる共通的な検討事項である。 1) Since the conventional method formulated the control problem of the tap device as a problem of the control of the dynamic system, it was necessary to always keep the stability of the system in mind. This is because the function as an automatic control system was emphasized. However, this formulation focuses only on the improvement of the objective function and ignores the viewpoint of dynamic system control by formulating it as a constrained nonlinear programming method. For this reason, behavior other than the objective function calculated from each voltage value at the control target point is not taken into account, and when the voltage at a specific point becomes a problem when performing control, it is added to the objective function. Need to be handled separately. However, this is a problem of optimal arrangement of voltage control devices and control target points, and is a common consideration that is necessary in any case in the design of a control system.
2)ダイナミックシステムとしての議論をしないため、システムの可制御性の議論も不要である。本定式化では可制御でない観測点やローカルな目的関数が混在しても無視されるのみである。この性質は完全に独立した自動制御システムとして構築する場合には大きな問題となるが、黒板方式で全体情報を監視しながら制御を行う場合には問題とならない。 2) Since there is no discussion as a dynamic system, there is no need to discuss the controllability of the system. In this formulation, even if there are uncontrollable observation points and local objective functions, they are only ignored. This property is a big problem when it is constructed as a completely independent automatic control system, but it is not a problem when the control is performed while monitoring the whole information by the blackboard method.
3)従来手法では、独立した自動制御システムを構築するために平衡状態の議論が不可欠であった。平衡状態は、目的関数の設定時に矛盾が生じないように適切に確保しておかないと有害なハンチングなどの振動現象を誘発する。一方、本定式化では目的関数の設定のみが必要である。 3) In the conventional method, discussion of the equilibrium state was indispensable in order to construct an independent automatic control system. The equilibrium state induces harmful vibration phenomena such as hunting unless properly secured so that no contradiction occurs when setting the objective function. On the other hand, only the objective function needs to be set in this formulation.
4)従来手法では、上記の例1に係る目的関数を設定した。これは、ダイナミックシステムの安定性を保証するリアプノフ関数としての性格を持つため、設定する目的関数にはリアプノフ関数として使うための制約があったためである。一方、本定式化では、このような制約が一切ないため、目的関数を任意に設定できる点が有利である。 4) In the conventional method, the objective function according to Example 1 is set. This is because the objective function to be set has a restriction to use as a Lyapunov function because it has the characteristic of a Lyapunov function that guarantees the stability of the dynamic system. On the other hand, the present formulation is advantageous in that the objective function can be arbitrarily set because there are no such restrictions.
5)非線形計画問題の最適化を求める問題として定式化しているので、制御対象地点や電圧制御機器の数などに関して格段に自由度がある。 5) Since it is formulated as a problem to seek optimization of the nonlinear programming problem, there is a great degree of freedom with respect to the number of control target points and the number of voltage control devices.
6)目的関数の設定に自由度があるため、任意の設定に関して(8)式の形で電圧制御機器10の制御量に対する目的関数の詳細変化を予想できる。これは、黒板形式の制御法と組み合わせた場合、制御性能を高める上で大きな利点となる。
6) Since there is a degree of freedom in setting the objective function, a detailed change of the objective function with respect to the control amount of the
5 個別制御装置20の動作例
次に、本システムが自律分散制御方式で動作する場合における個別制御装置20の動作例について図5のフローチャートを参照しながら説明する。図6は、黒板手段301が保持する各種情報の一例を模式的に表として表したものである。なお、表中の各列は各個別制御装置20が書き込んだ情報であり、V1、V2は各電圧制御機器10の一次母線電圧値[p.u.]および二次母線電圧値[p.u.]を表す。
5 Operation Example of
ステップ1:対応する電圧制御機器10の一次母線電圧値および二次母線電圧値の計測する。なお、適宜、計測値のフィルタリングを行ってもよい。
Step 1: The primary bus voltage value and the secondary bus voltage value of the corresponding
ステップ2:計測した電圧値およびタップ比などを黒板手段301に書き込む。このとき、対応する電圧制御機器10の信憑性フラグを“1”に更新する。
Step 2: The measured voltage value and tap ratio are written in the blackboard means 301. At this time, the reliability flag of the corresponding
ステップ3:黒板手段301から、信憑性フラグが“1”である他の電圧制御機器10の情報を読み込み、知識部204に保存する。なお、信憑性フラグが“0”である他の電圧制御機器10の情報については、1)読み込まない、2)推定する、3)重み付けを小さくする、などの処置をする。
Step 3: Read the information of the other
ステップ4:指標sを計算する。例えば、上記の目的関数の例2の場合には加重平均電圧νγを計算する。 Step 4: Calculate the index s. For example, in the case of the above objective function example 2, the weighted average voltage ν γ is calculated.
ステップ5:指標sの移動平均値s_aveを計算し、黒板手段301に書き込む。例えば、第k番目の電圧制御機器10に係る移動平均値は次式で表される。ただし、aは指標sのサンプル個数、miは各サンプルの重みである。
Step 5: The moving average value s_ave of the index s is calculated and written in the blackboard means 301. For example, the moving average value related to the kth
s_avek=Σb=0 a-1mb(sk,t-b/a) s_ave k = Σ b = 0 a-1 m b (s k, tb / a)
ステップ6:移動平均値の絶対値|s_avek|と閾値αとを比較する。もし、|s_avek|<αなら、タイマーをリセットし、黒板手段301にタイマーリセットの情報を書き込んで終了する。 Step 6: The absolute value | s_ave k | of the moving average value is compared with the threshold value α. If | s_ave k | <α, the timer is reset, timer reset information is written in the blackboard means 301, and the process ends.
ステップ7:|s_avek|>αなら、タイマーが停止している場合はタイマーをスタートさせ、黒板手段301にタイマースタートの情報を書き込む。タイマーがすでにスタートしていたならタイマーを継続させる。 Step 7: If | s_ave k |> α, if the timer is stopped, start the timer and write the timer start information to the blackboard means 301. If the timer has already started, continue the timer.
ステップ8:黒板手段301を参照して、自身の移動平均値が最大かどうか、すなわち、タイマーがスタートしている他のどの電圧制御機器10の移動平均値よりも大きいかどうかを確認する。
Step 8: Referring to the blackboard means 301, it is confirmed whether or not its own moving average value is the maximum, that is, whether or not it is larger than the moving average value of any other
ステップ9:|s_avek|が最大なら、特別の制御規範を満たすか否かを判定する。例えば、移動平均値や電圧違反の積分値が相当程度大きい場合、タイマーが上限に達しなくても、対応する電圧制御機器10に対して動作指示をする。なお、このステップの実行は任意であり、省略してもよい。
Step 9: If | s_ave k | is maximum, it is determined whether or not a special control criterion is satisfied. For example, when the moving average value or the integrated value of the voltage violation is considerably large, an operation instruction is given to the corresponding
ステップ10:タイマーが上限に達したかどうかを判定する。もし、タイマーがまだ上限に達していなければ終了する。 Step 10: Determine whether the timer has reached the upper limit. If the timer has not yet reached the upper limit, it ends.
ステップ11:自身の移動平均値と同じ値の移動平均値が他に存在するかどうかを判定する。もし、存在しなければ、対応する電圧制御機器10が動作可能かどうかの判定に進む。
Step 11: It is determined whether or not there is another moving average value having the same value as the moving average value of itself. If it does not exist, the process proceeds to the determination of whether or not the corresponding
ステップ12:もし、自身の移動平均値と同じ値の移動平均値が他にも存在すれば、電圧偏差|νk−νR|が不感帯εよりも大きいかどうかを判定する。もし、大きければ、対応する電圧制御機器10が動作可能かどうかの判定に進み、小さければ終了する。
Step 12: If there is another moving average value that is the same as its own moving average value, it is determined whether or not the voltage deviation | ν k −ν R | is larger than the dead zone ε. If it is larger, the process proceeds to a determination of whether or not the corresponding
ステップ13:対応する電圧制御機器10が動作可能であるかどうかを判定する。もし、電圧制御機器10のタップ値が上限値あるいは下限値に達している場合、さらにタップ値を上げるあるいは下げるという動作は不可能である。
Step 13: It is determined whether or not the corresponding
ステップ14:対応する電圧制御機器10が動作可能であれば、当該電圧制御機器10に動作指示を出す。そして、黒板手段301において自身に関する各種フラグ(例えば、動作可能フラグなど)をリセットして終了する。
Step 14: If the corresponding
ステップ15:対応する電圧制御機器10が動作不可能であれば、黒板手段301において自身に関する各種フラグをリセットして終了する。なお、サブタイマーをスタートさせて、動作不可能な状態が一定期間以上継続するようであれば、他の電圧制御機器10に動作指示を出すようにしてもよい。
Step 15: If the corresponding
本発明に係る電力系統電圧制御システムおよび方法は、電力系統に配置された複数の電圧制御機器を用いてそれよりも多い制御対象地点の電圧を制御することができるため、配電系統や船舶内系統の電圧制御に有用である。 Since the power system voltage control system and method according to the present invention can control more voltages at a point to be controlled using a plurality of voltage control devices arranged in the power system, the power distribution system and the ship system This is useful for voltage control.
10 電圧制御機器
20 個別制御装置
206 計算部(計算手段)
306 計算部(計算手段)
301 黒板手段
DESCRIPTION OF
306 Calculation unit (calculation means)
301 Blackboard means
Claims (11)
前記複数の電圧制御機器の数よりも多い制御対象地点の電圧値が読み書きされる黒板手段と、
前記黒板手段が保持する前記制御対象地点の電圧値に基づいて前記複数の電圧制御機器のそれぞれに係る指標sを計算し、当該計算した指標sに基づいて、前記複数の電圧制御機器のうち制御量を変更すべき電圧制御機器を選択する計算手段と、
前記複数の電圧制御機器のそれぞれに対応して設けられ、前記選択された電圧制御機器に対して、前記制御対象地点の電圧値を引数とする目的関数の値が減少するように制御量を変更する指示をする複数の個別制御装置とを備え、
前記指標sが、前記制御対象地点の電圧変化量に対する前記目的関数の変化量と、前記電圧制御機器の制御量に対する前記制御対象地点の電圧変化量と、前記電圧制御機器が1回の動作で前記目的関数に与える影響度とに基づいて算出される
ことを特徴とする電力系統電圧制御システム。 A system for controlling the voltage of a power system in which a plurality of voltage control devices are arranged,
Blackboard means for reading and writing voltage values of control target points greater than the number of the plurality of voltage control devices;
An index s associated with each of the plurality of voltage control devices is calculated based on the voltage value of the control target point held by the blackboard means, and control is performed among the plurality of voltage control devices based on the calculated index s. A calculation means for selecting a voltage control device whose amount is to be changed;
The control amount is provided corresponding to each of the plurality of voltage control devices, and the control amount is changed with respect to the selected voltage control device so that the value of the objective function using the voltage value at the control target point as an argument decreases. A plurality of individual control devices for instructing
The index s is the change amount of the objective function with respect to the voltage change amount at the control target point, the voltage change amount at the control target point with respect to the control amount of the voltage control device, and the voltage control device in one operation. The power system voltage control system is calculated based on the degree of influence on the objective function.
第i番目の前記電圧制御機器が、タップ切替式変圧器であり、
第i番目の前記電圧制御機器に係る指標sが、
si=[∂V/∂ν1 … ∂V/∂νX][∂ν1/∂ni … ∂νX/∂ni]Tri
(ただし、Vは前記目的関数、ν1,…,νXはある時刻における前記制御対象地点の各電圧値、niは前記時刻における当該電圧制御機器のタップ値、riは当該電圧制御機器のタップ1段の変化幅である。)である
ことを特徴とする電力系統電圧制御システム。 The power system voltage control system according to claim 1,
The i-th voltage control device is a tap-switching transformer;
An index s related to the i-th voltage control device is:
s i = [∂V / ∂ν 1 ... ∂V / ∂ν X ] [∂ν 1 / ∂n i ... ∂ν X / ∂n i ] T r i
(Where V is the objective function, ν 1 ,..., Ν X are each voltage value at the control target point at a certain time, n i is the tap value of the voltage control device at the time, and r i is the voltage control device. 1), the power system voltage control system.
前記計算手段は、前記複数の電圧制御機器のうち指標sの絶対値が閾値よりも大きくかつ最大であるいずれか一つの電圧制御機器を選択する
ことを特徴とする電力系統電圧制御システム。 In the electric power system voltage control system as described in any one of Claim 1 and 2,
The electric power system voltage control system, wherein the calculation means selects any one of the plurality of voltage control devices whose absolute value of the index s is larger than the threshold value and maximum.
前記計算手段は、前記複数の個別制御装置のそれぞれに分散して設けられた複数の計算部であり、
前記計算部は、対応する前記電圧制御機器に係る指標sを計算するものであり、
前記個別制御装置は、対応する前記電圧制御機器に係る指標sの絶対値が閾値よりも大きい場合、当該電圧制御機器に対して制御量を変更する指示をする
ことを特徴とする電力系統電圧制御システム。 In the electric power system voltage control system as described in any one of Claim 1 and 2,
The calculation means is a plurality of calculation units provided in a distributed manner in each of the plurality of individual control devices,
The calculation unit calculates an index s related to the corresponding voltage control device,
The individual control device instructs the voltage control device to change a control amount when the absolute value of the index s related to the corresponding voltage control device is larger than a threshold value. system.
前記計算部は、所定期間、対応する前記電圧制御機器に係る指標sの計算を繰り返し、そのいずれもが前記閾値よりも大きい場合、当該電圧制御機器に対して制御量を変更する指示をする
ことを特徴とする電力系統電圧制御システム。 The power system voltage control system according to claim 4,
The calculation unit repeats the calculation of the index s related to the corresponding voltage control device for a predetermined period, and when all of them are larger than the threshold value, instructs the voltage control device to change the control amount. Power system voltage control system characterized by.
前記指標sが、移動平均値である
ことを特徴とする電力系統電圧制御システム。 In the electric power system voltage control system as described in any one of Claim 1 to 5,
The power system voltage control system, wherein the index s is a moving average value.
前記黒板手段は、前記制御対象地点の各電圧値の信憑性を示すフラグを含み、
前記計算手段は、前記黒板手段が保持する前記制御対象地点の電圧値のうち前記フラグによって信憑性が示されている電圧値を、前記複数の電圧制御機器のそれぞれに係る指標sの計算に用いる
ことを特徴とする電力系統電圧制御システム。 In the electric power system voltage control system as described in any one of Claim 1 to 6,
The blackboard means includes a flag indicating the credibility of each voltage value at the control target point,
The calculation means uses a voltage value whose reliability is indicated by the flag among the voltage values of the control target point held by the blackboard means for calculating the index s associated with each of the plurality of voltage control devices. A power system voltage control system characterized by that.
前記複数の電圧制御機器のそれぞれに係る指標sを計算する第1のステップと、
前記計算された指標sに基づいて、前記複数の電圧制御機器のうち制御量を変更すべき電圧制御機器を選択する第2のステップと、
前記電圧制御機器の数よりも多い制御対象地点の電圧値を引数とする目的関数の値が減少するように、前記選択された電圧制御機器の制御量を変更する第3のステップとを備え、
前記指標sが、前記制御対象地点の電圧変化量に対する前記目的関数の変化量と、前記電圧制御機器の制御量に対する前記制御対象地点の電圧変化量と、前記電圧制御機器が1回の動作で前記目的関数に与える影響度とに基づいて算出される
ことを特徴とする電力系統電圧制御方法。 A method for controlling the voltage of a power system in which a plurality of voltage control devices are arranged,
A first step of calculating an index s associated with each of the plurality of voltage control devices;
A second step of selecting a voltage control device whose control amount should be changed among the plurality of voltage control devices based on the calculated index s;
A third step of changing a control amount of the selected voltage control device so that a value of an objective function having an argument of a voltage value of a control target point larger than the number of voltage control devices is decreased,
The index s is the change amount of the objective function with respect to the voltage change amount at the control target point, the voltage change amount at the control target point with respect to the control amount of the voltage control device, and the voltage control device in one operation. A power system voltage control method characterized in that the power system voltage control method is calculated based on the degree of influence on the objective function.
第i番目の前記電圧制御機器が、タップ切替式変圧器であり、
第i番目の前記電圧制御機器に係る指標sが、
si=[∂V/∂ν1 … ∂V/∂νX][∂ν1/∂ni … ∂νX/∂ni]Tri
(ただし、Vは前記目的関数、ν1,…,νXはある時刻における前記制御対象地点の各電圧値、niは前記時刻における当該電圧制御機器のタップ値、riは当該電圧制御機器のタップ1段の変化幅である。)である
ことを特徴とする電力系統電圧制御方法。 The power system voltage control method according to claim 8,
The i-th voltage control device is a tap-switching transformer;
An index s related to the i-th voltage control device is:
s i = [∂V / ∂ν 1 ... ∂V / ∂ν X ] [∂ν 1 / ∂n i ... ∂ν X / ∂n i ] T r i
(Where V is the objective function, ν 1 ,..., Ν X are each voltage value at the control target point at a certain time, n i is the tap value of the voltage control device at the time, and r i is the voltage control device. 1), the power system voltage control method.
前記第2のステップでは、前記複数の電圧制御機器のうち指標sの絶対値が閾値よりも大きくかつ最大であるいずれか一つの電圧制御機器が選択される
ことを特徴とする電力系統電圧制御方法。 The power system voltage control method according to any one of claims 8 and 9,
In the second step, one of the plurality of voltage control devices is selected as one of the voltage control devices whose absolute value of the index s is larger than the threshold value and the maximum value. .
前記第2のステップでは、前記複数の電圧制御機器のうち指標sの絶対値が閾値よりも大きい一または複数の電圧制御機器が選択される
ことを特徴とする電力系統電圧制御方法。 The power system voltage control method according to any one of claims 8 and 9,
In the second step, one or more voltage control devices whose absolute value of the index s is larger than a threshold value are selected from the plurality of voltage control devices.
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