JP2014023267A - Analysis device and analysis method for power system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently and stably analyze interactions between a distributed power supply system and a large-scale power system in the whole system where the distributed power supply system and a power system are interconnected.SOLUTION: A power system analysis device 1000 includes: a power system simulator 100 for simulating behaviors of a large-scale power system; a testing system 200 configured by an actual machine for simulating behaviors of a distributed power supply system to which a distributed power supply is connected; and an analysis controller 300 for equivalently connecting the power system simulator 100 and the testing system 200 that separately operate from each other. The analysis controller 300 includes: a power command generator 310 for setting a power to be input/output by a virtual power source 180 from/to a bus 150 in the power system simulator 100, on the basis of power achievement in the testing system 200; and a voltage command generator 320 for setting an output voltage of a voltage source circuit 210 in the testing system 200, on the basis of an AC voltage in the power system simulator 100.

Description

この発明は電力系統の解析装置および解析方法に関し、より特定的には、分散電源系統および大規模電力系統の間での相互影響を解析するための電力系統解析に関する。   The present invention relates to an analysis apparatus and an analysis method for a power system, and more particularly to a power system analysis for analyzing a mutual influence between a distributed power system and a large-scale power system.

近年、太陽光発電システムや蓄電池システムといった小規模の分散電源系統が、大規模な商用電力系統に多数連結される傾向にある。このため、分散電源系統および大規模電力系統の間での相互影響をシミュレーションするための電力系統解析の必要性が増している。   In recent years, a large number of small-scale distributed power systems such as photovoltaic power generation systems and storage battery systems tend to be connected to large-scale commercial power systems. For this reason, the necessity of the power system analysis for simulating the mutual influence between a distributed power supply system and a large-scale power system is increasing.

特に、太陽光発電システムや風力発電システムなどの自然エネルギーによる分散電源では、日射量や風況などの自然条件によって出力が変動することが懸念される。このため、分散電源系統における出力変動が電力系統全体の周波数変動へ及ぼす影響を解析することが必要となる。   In particular, in a distributed power source using natural energy such as a solar power generation system or a wind power generation system, there is a concern that the output fluctuates depending on natural conditions such as solar radiation and wind conditions. For this reason, it is necessary to analyze the influence of the output fluctuation in the distributed power system on the frequency fluctuation of the entire power system.

たとえば、特開2005−137130号公報(特許文献1)には、二つの電力系統の接続シミュレーションを可能とする電力系統解析装置が記載されている。特許文献1の電力系統解析装置によれば、分割された第1および第2の電力系統を、第1の電力系統の電流源および第2の電力系統の電圧源を介して仮想的に接続する構成が開示される。特に、第2の電力系統の電流から安定条件を満たす周波数成分のみを取り出して、第1の電力系統の電流源の出力指令値として与えることによって、第1および第2の電力系統の安定な接続を実現して、全体として1つの電力系統を安定的に模擬可能とすることが記載されている。   For example, Japanese Patent Laying-Open No. 2005-137130 (Patent Document 1) describes a power system analysis device that enables connection simulation of two power systems. According to the power system analysis device of Patent Document 1, the divided first and second power systems are virtually connected via the current source of the first power system and the voltage source of the second power system. A configuration is disclosed. In particular, by extracting only the frequency component that satisfies the stability condition from the current of the second power system and giving it as the output command value of the current source of the first power system, the stable connection of the first and second power systems is achieved. It is described that it is possible to stably simulate one power system as a whole.

特開2005−137130号公報JP 2005-137130 A

大規模電力系統の解析には、一般的には、電力系統シミュレータが用いられる。したがって、当該電力系統シミュレータと、分散電源モデルによるシミュレータとを連係して解析することによって、電力系統全体を解析する手法が考えられる。しかしながら、分散電源モデルを実機器の動特性に合致させることが容易でなく、解析の精度を上げることが困難となる。   Generally, a power system simulator is used for analysis of a large-scale power system. Therefore, a method for analyzing the entire power system by linking and analyzing the power system simulator and a simulator based on a distributed power supply model is conceivable. However, it is not easy to match the distributed power supply model with the dynamic characteristics of the actual device, and it is difficult to increase the accuracy of the analysis.

一方で、小規模の分散電源に関しては実機によって試験装置を構成することが可能であるが、大規模な電力系統との連系を含めて実機試験を実行することは、設置場所や費用の面から困難である。   On the other hand, it is possible to configure a test device for a small-scale distributed power supply by using an actual machine. However, performing an actual machine test including interconnection with a large-scale power system is difficult in terms of installation location and cost. It is difficult from.

仮に、実機で構成された分散電源の試験系統と、電力系統シミュレータとを組み合わせて電力系統解析装置を構成する場合にも問題が生じる。具体的には、実機試験系統がリアルタイムで動作する系である一方で、電力系統シミュレータはシミュレーションに必要な時間を確保するために、所定の一定時間間隔で動作する系となるため、これらの系をどのように連係させるかが問題となる。   A problem also arises when a power system analysis device is configured by combining a distributed power source test system composed of real machines and a power system simulator. Specifically, while the actual machine test system is a system that operates in real time, the power system simulator is a system that operates at predetermined time intervals to ensure the time required for simulation. The problem is how to link the two.

この発明はこのような問題点を解決するためになされたものであって、この発明の目的は、分散電源系統および大規模電力系統が連系された電力系統全体における、分散電源系統および大規模電力系統の間での相互影響を効率的かつ安定的に解析するための電力系統解析装置の構成を提供することである。   The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a distributed power system and a large-scale power system in an entire power system in which a distributed power system and a large-scale power system are interconnected. The object is to provide a configuration of a power system analysis apparatus for efficiently and stably analyzing a mutual influence between power systems.

この発明のある局面では、電力系統の解析装置は、分散電源が接続された分散電源系統の挙動を模擬するための実機で構成された試験系統と、所定周波数の交流電力を送電するための電力系統の挙動を模擬するための電力系統シミュレータと、試験系統および電力系統シミュレータの間で情報を授受するための解析制御部とを備える。電力系統シミュレータは、電力系統に対して、所定周波数の交流電力を模擬的に入出力するための仮想電力源を含む。試験系統は、分散電源系統に接続された交流電圧源回路を含む。解析制御部は、分散電源系統における電力実績値に基づいて、仮想電力源による入出力電力を設定するための第1の設定部と、電力系統シミュレータにおける交流電圧に基づいて、交流電圧源回路の電圧振幅および周波数を設定するための第2の設定部とを含む。   In one aspect of the present invention, an analysis apparatus for a power system includes a test system configured by an actual machine for simulating the behavior of a distributed power system to which a distributed power source is connected, and power for transmitting AC power of a predetermined frequency. A power system simulator for simulating system behavior and an analysis control unit for exchanging information between the test system and the power system simulator are provided. The power system simulator includes a virtual power source for simulated input / output of AC power having a predetermined frequency with respect to the power system. The test system includes an AC voltage source circuit connected to the distributed power supply system. The analysis control unit includes a first setting unit for setting input / output power by the virtual power source based on the actual power value in the distributed power system, and an AC voltage source circuit based on the AC voltage in the power system simulator. And a second setting unit for setting the voltage amplitude and frequency.

この発明の他のある局面では、所定周波数の電力を送電するための電力系統と、分散電源が接続された分散電源系統とが連系された電力系統の解析の解析方法は、分散電源系統の挙動を模擬するための、実機で構成された試験系統における瞬時電力データを取得するステップと、取得された瞬時電力データに基づいて、電力系統の挙動を模擬するための電力系統シミュレータにおいて仮想電力源から電力系統に対して入出力される所定周波数の交流電力を設定するステップと、設定された交流電力が仮想電力源によって入出力された状態下での電力系統シミュレータによる交流電圧の算出結果を取得するステップと、取得した交流電圧の算出結果に基づいて、分散電源系統に接続された交流電圧源回路の電圧振幅および周波数を設定するステップとを含む。   In another aspect of the present invention, an analysis method for analyzing a power system in which a power system for transmitting power at a predetermined frequency and a distributed power system to which a distributed power source is connected is provided. A virtual power source in a power system simulator for simulating the behavior of the power system based on the acquired instantaneous power data and a step of acquiring the instantaneous power data in a test system configured with an actual machine for simulating the behavior The step of setting AC power of a predetermined frequency input / output from / to the power system and obtaining the AC voltage calculation result by the power system simulator under the state where the set AC power is input / output by the virtual power source And a step of setting the voltage amplitude and frequency of the AC voltage source circuit connected to the distributed power supply system based on the obtained AC voltage calculation result. And a flop.

この発明によれば、分散電源系統および大規模電力系統が連系された電力系統全体における、分散電源系統および大規模電力系統の間での相互影響を効率的かつ安定的に解析することができる。   According to the present invention, it is possible to efficiently and stably analyze the mutual influence between the distributed power system and the large-scale power system in the entire power system in which the distributed power system and the large-scale power system are interconnected. .

本実施の形態に従う電力系統解析装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the electric power system analyzer according to this Embodiment. 本実施の形態に従う電力系統解析装置による解析処理手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the analysis process sequence by the electric power grid | system analysis apparatus according to this Embodiment. 試験系統および電力系統シミュレータの間での情報の授受を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating transfer of the information between a test system | strain and an electric power system simulator. 本実施の形態の変形例に従う電力系統解析装置の構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structure of the electric power system analyzer according to the modification of this Embodiment.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は原則的に繰返さないものとする。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following, the same or corresponding parts in the drawings are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated in principle.

図1は、本発明の実施の形態に従う電力系統解析装置の構成を説明するブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a power system analysis apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1を参照して、本発明の実施の形態に従う電力系統解析装置1000は、大規模電力系統の挙動を模擬するための電力系統シミュレータ100と、分散電源が接続された分散電源系統の挙動を模擬するための実機で構成された試験系統200と、別個に動作する電力系統シミュレータ100および試験系統200の間で情報を授受するための解析制御部300とを含む。   Referring to FIG. 1, power system analysis apparatus 1000 according to the embodiment of the present invention shows power system simulator 100 for simulating the behavior of a large-scale power system and the behavior of a distributed power system to which a distributed power source is connected. It includes a test system 200 configured with real machines for simulation, and an electric power system simulator 100 and an analysis control unit 300 for exchanging information between the test systems 200.

電力系統シミュレータ100は、公知のシミュレータを用いて、所定の系統周波数(50Hzまたは60Hz)の交流電力を伝送するための電力系統(電力会社による送電系統)の挙動を模擬するように構成される。電力系統シミュレータ100によって模擬される電力系統は、発電機110、変圧器120、母線130,150、送電線140、仮想発電機180および、電圧検出器190を含む。仮想発電機180は、解析制御部300からの指令に従った系統周波数の交流電力を、分散電源系統と連結されることが想定される母線150に対して入出力するように構成される。仮想発電機180は、「仮想電力源」の一例である。   The power system simulator 100 is configured to simulate the behavior of a power system (a power transmission system by a power company) for transmitting AC power having a predetermined system frequency (50 Hz or 60 Hz) using a known simulator. The power system simulated by the power system simulator 100 includes a generator 110, a transformer 120, buses 130 and 150, a power transmission line 140, a virtual generator 180, and a voltage detector 190. The virtual generator 180 is configured to input / output AC power having a system frequency according to a command from the analysis control unit 300 to / from the bus 150 assumed to be connected to the distributed power supply system. The virtual generator 180 is an example of a “virtual power source”.

たとえば、電力系統シミュレータ100は、電力系統の各要素を数式によってモデル化するとともに、計算機によってその数式を解くことによって、サンプル時間間隔Δtの一定周期で、母線150での交流電圧の電圧絶対値|V|および電圧位相δを計算する。   For example, the power system simulator 100 models each element of the power system by a mathematical expression, and solves the mathematical expression by a computer, so that the voltage absolute value of the alternating voltage at the bus 150 at a constant period of the sampling time interval Δt | Calculate V | and voltage phase δ.

あるいは、電力系統シミュレータ100は、各要素の等価電気回路を接続したアナログシミュレータによって構成されてもよい。この場合にも、電圧検出器190によって、母線150の交流電圧の電圧絶対値|V|および電圧位相δを、Δtに相当する所定の一定周期で検出することができる。   Or the electric power system simulator 100 may be comprised by the analog simulator which connected the equivalent electric circuit of each element. Also in this case, the voltage detector 190 can detect the voltage absolute value | V | and the voltage phase δ of the AC voltage of the bus 150 at a predetermined constant period corresponding to Δt.

試験系統200は、実際の機器で構成された実験的な電力系統である。試験系統200は、三相交流の電力線205と、三相交流の電圧源回路210と、「分散電源」である太陽光発電システム220と、負荷230と、検出器240とを含む。試験系統200には、蓄電池250がさらに設けられてもよい。電圧源回路210の出力電圧の絶対値および周波数は、解析制御部300からの指令に従って制御される。   The test system 200 is an experimental power system composed of actual devices. The test system 200 includes a three-phase AC power line 205, a three-phase AC voltage source circuit 210, a photovoltaic power generation system 220 that is a “distributed power source”, a load 230, and a detector 240. The test system 200 may further be provided with a storage battery 250. The absolute value and frequency of the output voltage of the voltage source circuit 210 are controlled according to a command from the analysis control unit 300.

検出器240は、電力線205の電力実績に関するデータを検出するためのセンサによって構成される。たとえば、検出器240は、試験系統200の電力線205の瞬時電圧値va,vb,vcと、瞬時電流値ia,ib,icを計測する。   The detector 240 is configured by a sensor for detecting data related to the power performance of the power line 205. For example, the detector 240 measures the instantaneous voltage values va, vb, vc and the instantaneous current values ia, ib, ic of the power line 205 of the test system 200.

試験系統200では、分散電源である太陽光発電システム220の出力電力が、負荷230や蓄電池250へ供給される。したがって、電力線205の瞬時電力は、分散電源の出力変動によって変化する。この電力変化は、検出器240の出力に基づいて、解析制御部300によって検知することができる。   In the test system 200, the output power of the photovoltaic power generation system 220, which is a distributed power supply, is supplied to the load 230 and the storage battery 250. Therefore, the instantaneous power of the power line 205 changes due to output fluctuations of the distributed power supply. This power change can be detected by the analysis control unit 300 based on the output of the detector 240.

解析制御部300は、電力指令生成部310および電圧指令生成部320を含む。電力指令生成部310は、検出器240によって検出された試験系統200での電力実績(瞬時電力値)に基づいて、電力系統シミュレータ100における仮想発電機180の入出力電力(系統周波数の交流電力)を設定する。これにより、試験系統(分散電力系統)200での入出力電力相当の交流電力が母線150に対して入出力された状態を形成できるので、試験系統200が母線150と等価的に接続された状態を作り出して、電力系統シミュレータ100を動作させることができる。   Analysis control unit 300 includes a power command generation unit 310 and a voltage command generation unit 320. The power command generation unit 310 inputs / outputs power (system power AC power) of the virtual generator 180 in the power system simulator 100 based on the actual power (instantaneous power value) in the test system 200 detected by the detector 240. Set. As a result, a state where AC power equivalent to input / output power in the test system (distributed power system) 200 is input / output to / from the bus 150 can be formed, so that the test system 200 is equivalently connected to the bus 150. And the electric power system simulator 100 can be operated.

電力系統シミュレータ100は、電力指令生成部310によって設定された交流電力が母線150に対して入出力された下での、母線150の電圧絶対値|V|および電圧位相δを算出する。これにより、分散電源での出力変動が、母線150の交流電圧変動に及ぼす影響がシミュレーションされる。   The power system simulator 100 calculates the voltage absolute value | V | and the voltage phase δ of the bus 150 when the AC power set by the power command generator 310 is input to and output from the bus 150. Thereby, the influence of the output fluctuation in the distributed power supply on the AC voltage fluctuation of the bus 150 is simulated.

電圧指令生成部320は、電力系統シミュレータ100における母線150の交流電圧に基づいて、試験系統200における電圧源回路210の出力電圧を設定する。すなわち、電圧源回路210の出力電圧が母線150の交流電圧と同等になるので、電力線205が母線150と等価的に接続された状態を作り出して、試験系統200を動作させることができる。   Voltage command generator 320 sets the output voltage of voltage source circuit 210 in test system 200 based on the AC voltage of bus 150 in power system simulator 100. That is, since the output voltage of the voltage source circuit 210 becomes equivalent to the AC voltage of the bus 150, the test system 200 can be operated by creating a state where the power line 205 is equivalently connected to the bus 150.

このように、解析制御部300は、電力系統シミュレータ100および試験系統200の間で情報を授受することによって、別個に動作する両者を等価的に接続するように動作する。電力指令生成部310は「第1の設定部」に対応し、電圧指令生成部320は、「第2の設定部」に対応する。   In this way, the analysis control unit 300 operates to equivalently connect both operating separately by exchanging information between the power system simulator 100 and the test system 200. The power command generation unit 310 corresponds to a “first setting unit”, and the voltage command generation unit 320 corresponds to a “second setting unit”.

図2には、本実施の形態に従う電力系統解析装置による解析処理手順が示される。図3に示すフローチャートは、所定のサンプル時間間隔Δt毎に繰り返し実行される一連の処理手順を示すものである。   FIG. 2 shows an analysis processing procedure by the power system analysis apparatus according to the present embodiment. The flowchart shown in FIG. 3 shows a series of processing procedures that are repeatedly executed at predetermined sample time intervals Δt.

図2を参照して、解析制御部300は、ステップS100により、試験系統200の電力線205の瞬時電力に関するデータ(具体的には、瞬時電圧値va,vb,vcと、瞬時電流値ia,ib,ic)を、検出器240の出力をサンプリングすることによって取得する。   Referring to FIG. 2, in step S100, analysis control unit 300 performs data relating to instantaneous power (specifically, instantaneous voltage values va, vb, vc and instantaneous current values ia, ib) of power line 205 of test system 200. , Ic) is obtained by sampling the output of the detector 240.

解析制御部300は、ステップS110により、下記の式(1),(2)に従って、試験系統200での瞬時有効電力P(t)および瞬時無効電力Q(t)を算出する。   In step S110, analysis control unit 300 calculates instantaneous active power P (t) and instantaneous reactive power Q (t) in test system 200 in accordance with the following equations (1) and (2).

Figure 2014023267
Figure 2014023267

あるいは、電力指令生成部310は、座標変換を伴う下記式(3)〜(8)に従って、試験系統200での瞬時有効電力P(t)および瞬時無効電力Q(t)を算出してもよい。   Alternatively, the power command generation unit 310 may calculate the instantaneous active power P (t) and the instantaneous reactive power Q (t) in the test system 200 according to the following formulas (3) to (8) involving coordinate conversion. .

Figure 2014023267
Figure 2014023267

Figure 2014023267
Figure 2014023267

算出された瞬時有効電力P(t)および瞬時無効電力Q(t)は、試験系統200によって模擬される分散電源系統および、電力系統シミュレータ100によって模擬される電力系統が連結されている場合において、分散電源系統から電力系統へ供給される電力(P(t),Q(t)>0)または、分散電源系統が電力系統から供給される電力(P(t),Q(t)<0)を示している。分散電源の出力が変動すると、電力線205の瞬時有効電力P(t)および瞬時無効電力Q(t)が変化する。   The calculated instantaneous active power P (t) and instantaneous reactive power Q (t) are obtained when the distributed power system simulated by the test system 200 and the power system simulated by the power system simulator 100 are connected. Power supplied from the distributed power system to the power system (P (t), Q (t)> 0) or power supplied from the power system to the distributed power system (P (t), Q (t) <0) Is shown. When the output of the distributed power supply fluctuates, the instantaneous active power P (t) and the instantaneous reactive power Q (t) of the power line 205 change.

解析制御部300は、ステップS120により、ステップS110で算出された瞬時有効電力P(t)および瞬時無効電力Q(t)に従って、仮想発電機180による入出力電力を設定する。このように、ステップS110〜S120の処理によって、図1の電力指令生成部310の機能が実現される。   In step S120, analysis control unit 300 sets input / output power by virtual generator 180 according to instantaneous active power P (t) and instantaneous reactive power Q (t) calculated in step S110. Thus, the function of the power command generation unit 310 of FIG. 1 is realized by the processing of steps S110 to S120.

電力系統シミュレータ100では、仮想発電機180が、ステップS120において設定された交流電力を母線150に対して入出力した条件下での、サンプル時間間隔Δt経過後における母線の交流電圧が算出される。たとえば、母線150の交流電圧の電圧絶対値|V|および電圧位相δが算出される。   In the power system simulator 100, the AC voltage of the bus after the elapse of the sample time interval Δt under the condition that the virtual generator 180 inputs and outputs the AC power set in step S120 to the bus 150 is calculated. For example, the absolute voltage value | V | and voltage phase δ of the AC voltage of the bus 150 are calculated.

このように、電力系統シミュレータ100において、試験系統200(分散電源系統)における出力変動は、仮想発電機180(仮想電力源)によって母線150に対する電力変動外乱として作用させることができる。この結果、分散電源系統における出力変動が、電力系統における電圧変動(電圧絶対値および位相)に与える影響を解析することができる。   Thus, in the power system simulator 100, the output fluctuation in the test system 200 (distributed power supply system) can be caused to act as a power fluctuation disturbance for the bus 150 by the virtual generator 180 (virtual power source). As a result, it is possible to analyze the influence of the output fluctuation in the distributed power supply system on the voltage fluctuation (voltage absolute value and phase) in the power system.

解析制御部300は、ステップS130により、電力系統シミュレータ100によって上述のように算出された母線150の交流電圧の電圧絶対値|V|および電圧位相δを取得する。さらに、解析制御部300は、ステップS140により、電力系統シミュレータ100によって計算された交流電圧の電圧絶対値|V|および電圧位相δに基づいて、下記式(9)に従って、周波数変動量を示す角周波数偏差Δω0を算出する。 In step S130, analysis control unit 300 obtains voltage absolute value | V | and voltage phase δ of the AC voltage of bus 150 calculated by power system simulator 100 as described above. Further, the analysis control unit 300, based on the voltage absolute value | V | and the voltage phase δ of the AC voltage calculated by the power system simulator 100 in step S140, represents the frequency variation amount according to the following equation (9). A frequency deviation Δω 0 is calculated.

Figure 2014023267
Figure 2014023267

式(9)において、δ(t−1)は前回演算された(すなわち、Δt前における)電圧位相δであり、δ(t)は今回演算された電圧位相δである。角周波数偏差Δω0は、所定の系統周波数(50Hzもしくは60Hz)に対応する標準角周波数からの偏差を示し、電力系統における周波数変動に相当する。 In Expression (9), δ (t−1) is the voltage phase δ calculated last time (that is, before Δt), and δ (t) is the voltage phase δ calculated this time. The angular frequency deviation Δω 0 indicates a deviation from the standard angular frequency corresponding to a predetermined system frequency (50 Hz or 60 Hz), and corresponds to a frequency variation in the power system.

解析制御部300は、ステップS150により、電力系統シミュレータ100での算出結果に基づく電圧絶対値|V|および角周波数偏差Δω0に基づいて、下記式(10)〜(12)に従って、試験系統200における電圧源回路210の出力電圧を設定する。 Based on the voltage absolute value | V | based on the calculation result of the power system simulator 100 and the angular frequency deviation Δω 0 in step S150, the analysis control unit 300 performs the test system 200 according to the following equations (10) to (12). The output voltage of the voltage source circuit 210 is set.

Figure 2014023267
Figure 2014023267

これにより、分散電源の出力変動によって生じた電力系統の電圧変動(周波数変動)が、試験系統200(分散電源系統)に及ぼす影響を解析することができる。このように、ステップS130〜S150の処理によって、図1の電圧指令生成部320の機能が実現される。   Thereby, it is possible to analyze the influence of the voltage fluctuation (frequency fluctuation) of the power system caused by the output fluctuation of the distributed power supply on the test system 200 (distributed power supply system). As described above, the function of the voltage command generation unit 320 of FIG. 1 is realized by the processing of steps S130 to S150.

図3を参照して、本実施の形態による電力系統解析装置では、解析制御部300によって、分散電源の出力変動に起因する試験系統200(分散電源系統)における電力変動が、仮想発電機180(仮想電力源)によって、電力系統シミュレータ100における電力変動外乱として反映される。さらに、この電力変動外乱によって電力系統に生じた電圧変動(特に、周波数変動)を、試験系統200に反映することができる。   Referring to FIG. 3, in the power system analysis apparatus according to the present embodiment, the analysis control unit 300 causes the power fluctuation in the test system 200 (distributed power supply system) caused by the output fluctuation of the distributed power supply to the virtual generator 180 ( This is reflected as a power fluctuation disturbance in the power system simulator 100 by the virtual power source. Furthermore, voltage fluctuations (particularly frequency fluctuations) generated in the power system due to this power fluctuation disturbance can be reflected in the test system 200.

以上説明したように、本実施の形態による電力系統解析装置では、分散電源系統を模擬するための実機試験系統と、大規模電力系統を模擬するためのシミュレータとの組み合わせによって、電力系統および分散電源系統の間での相互影響を解析することができる。さらに、分散電源系統および大規模電力系統が連系された電力系統全体において、両系統間での相互影響を反映した上で、分散電源の出力変動が系全体に及ぼす影響について、特に、周波数変動を解析することができる。   As described above, in the power system analysis apparatus according to the present embodiment, the power system and the distributed power source are combined by combining the actual machine test system for simulating the distributed power system and the simulator for simulating the large-scale power system. Mutual effects between systems can be analyzed. Furthermore, in the entire power system where a distributed power system and a large-scale power system are interconnected, reflecting the mutual influence between the two systems, the effects of fluctuations in the output of the distributed power source on the entire system, Can be analyzed.

なお、本実施の形態による電力系統解析装置では、実機で構成された試験系統200での瞬時値データを系統周波数の交流電力の情報に変換して、一定時間間隔(Δt)で動作する電力系統シミュレータ100に伝達することによって、電力系統シミュレータ100および試験系統200を等価的に接続している。これにより、特許文献1で指摘されている電圧、電流の発散を生じさせることなく、電力系統全体の解析を安定的に実行できる。   In the power system analysis device according to the present embodiment, instantaneous value data in the test system 200 configured with an actual machine is converted into AC power information of the system frequency, and the power system operates at a constant time interval (Δt). By transmitting to the simulator 100, the power system simulator 100 and the test system 200 are equivalently connected. Thereby, the analysis of the whole electric power grid | system can be performed stably, without producing the divergence of the voltage and electric current pointed out by patent document 1. FIG.

また、電力系統および分散電源系統の全体をリアルタイム系でシミュレーションする場合には、ハードウエア面の負荷(設備規模)ないしソフトウェア面の負荷(計算機負荷)の増大が懸念されるのに対して、一定時間刻みの演算を実行する電力系統シミュレータと実機の試験系統とを組み合わせる本実施の形態によれば、電力系統全体の解析を効率的に実行することができる。   In addition, when simulating the entire power system and distributed power system in real time, there is concern about an increase in hardware load (equipment scale) or software load (computer load). According to the present embodiment, which combines a power system simulator that executes time step calculation and a test system of an actual machine, analysis of the entire power system can be executed efficiently.

なお、電力系統解析装置の変形例として、図4に示されるように、電力系統シミュレータ100に設けられる「仮想電力源」として、仮想発電機180(図1)に代えて、仮想電流源185を用いることも可能である。この場合には、電力指令生成部310は、検出器240によって検出された瞬時電流値および瞬時電圧値に基づいて、電流絶対値|I|および電流位相(電圧に対する電流の位相差)φを算出する。さらに、電力指令生成部310は、算出された電流絶対値|I|および電流位相φに従った、系統周波数の交流電流が母線150に対して入出力されるように、電力系統シミュレータ100における仮想電流源185の指令を生成する。   As a modification of the power system analysis device, as shown in FIG. 4, a “virtual power source” provided in the power system simulator 100 is replaced with a virtual current source 185 instead of the virtual generator 180 (FIG. 1). It is also possible to use it. In this case, power command generation unit 310 calculates current absolute value | I | and current phase (current phase difference with respect to voltage) φ based on instantaneous current value and instantaneous voltage value detected by detector 240. To do. Further, power command generation unit 310 performs virtual operation in power system simulator 100 such that an AC current at the system frequency is input / output to / from bus 150 according to the calculated absolute current value | I | and current phase φ. A command for the current source 185 is generated.

同様に、図2のステップS110では、試験系統200における電流絶対値|I|および電流位相φが算出されるとともに、ステップS120では、電力系統シミュレータ100において仮想電流源185によって入出力される電流絶対値および電流位相が設定される。   Similarly, in step S110 of FIG. 2, the absolute current value | I | and the current phase φ in the test system 200 are calculated, and in step S120, the absolute current value input and output by the virtual current source 185 in the power system simulator 100 is calculated. The value and current phase are set.

このようにしても、図1に示した電力系統解析装置と同様に、分散電源系統および大規模電力系統が連系された電力系統全体において、両系統間での相互影響を反映した上で、分散電源の出力変動が系全体に及ぼす影響(特に、周波数変動)を解析することができる。   Even in this case, as in the power system analysis apparatus shown in FIG. 1, in the entire power system in which the distributed power system and the large-scale power system are connected, the mutual influence between both systems is reflected. It is possible to analyze the influence (especially frequency fluctuation) of the output fluctuation of the distributed power source on the entire system.

なお、本実施の形態では、実機の試験系統200に接続される分散電源として太陽電池システムを例示したが、電力系統に連系される分散電源であれば、任意の電源を実機適用することができる。また、電力系統シミュレータ100は、公知の任意のシミュレータによって構成することが可能である。   In this embodiment, the solar cell system is exemplified as the distributed power source connected to the test system 200 of the actual machine. However, any power source can be applied to the actual machine as long as it is a distributed power source linked to the power system. it can. In addition, the power system simulator 100 can be configured by any known simulator.

なお、本実施の形態によれば、分散電源の出力変動が、分散電源系統および電力系統を連系した電力系統全体に及ぼす影響について、解析することができる。したがって、本実施の形態による電力系統解析では、出力変動が生じ易い、自然エネルギーによって発電されるように構成された分散電源が接続された分散電源系統が解析対象として好適である。   According to the present embodiment, it is possible to analyze the influence of fluctuations in the output of the distributed power supply on the entire power system interconnecting the distributed power supply system and the power system. Therefore, in the power system analysis according to the present embodiment, a distributed power system connected to a distributed power source configured to generate power by natural energy, which is likely to cause output fluctuations, is suitable as an analysis target.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

100 電力系統シミュレータ、110 発電機、120 変圧器、130,150 母線、140 送電線、180 仮想発電機、185 仮想電流源、190 電圧検出器、200 試験系統、205 電力線、210 電圧源回路、220 太陽光発電システム、230 負荷、240 検出器、250 蓄電池、300 解析制御部、310 電力指令生成部、320 電圧指令生成部、1000 電力系統解析装置。   100 Power System Simulator, 110 Generator, 120 Transformer, 130, 150 Bus, 140 Transmission Line, 180 Virtual Generator, 185 Virtual Current Source, 190 Voltage Detector, 200 Test System, 205 Power Line, 210 Voltage Source Circuit, 220 Solar power generation system, 230 load, 240 detector, 250 storage battery, 300 analysis control unit, 310 power command generation unit, 320 voltage command generation unit, 1000 power system analysis device.

Claims (6)

分散電源が接続された分散電源系統の挙動を模擬するための実機で構成された試験系統と、
所定周波数の交流電力を送電するための電力系統の挙動を模擬するための電力系統シミュレータと、
前記試験系統および前記電力系統シミュレータの間で情報を授受するための解析制御部とを備え、
前記電力系統シミュレータは、
前記電力系統に対して前記所定周波数の交流電力を模擬的に入出力するための仮想電力源を含み、
前記試験系統は、
前記分散電源系統に接続された交流電圧源回路を含み、
前記解析制御部は、
前記分散電源系統における電力実績値に基づいて、前記仮想電力源による入出力電力を設定するための第1の設定部と、
前記電力系統シミュレータにおける交流電圧に基づいて、前記交流電圧源回路の電圧振幅および周波数を設定するための第2の設定部とを含む、電力系統の解析装置。
A test system composed of actual machines for simulating the behavior of the distributed power supply system to which the distributed power supply is connected;
A power system simulator for simulating the behavior of the power system for transmitting AC power of a predetermined frequency;
An analysis control unit for transferring information between the test system and the power system simulator,
The power system simulator is
A virtual power source for simulating input / output of AC power of the predetermined frequency to the power system,
The test system is
An AC voltage source circuit connected to the distributed power supply system,
The analysis control unit
A first setting unit for setting input / output power by the virtual power source based on the actual power value in the distributed power supply system;
And a second setting unit for setting a voltage amplitude and a frequency of the AC voltage source circuit based on an AC voltage in the power system simulator.
前記電力変動シミュレータは、所定の一定時間刻み毎に、前記電力系統における交流電圧の電圧振幅および電圧位相を算出し、
前記第2の設定部は、算出された前記電圧位相の変化量に応じて前記交流電圧源回路の周波数を設定する、請求項1記載の電力系統の解析装置。
The power fluctuation simulator calculates a voltage amplitude and a voltage phase of an AC voltage in the power system every predetermined time interval,
The power system analysis device according to claim 1, wherein the second setting unit sets the frequency of the AC voltage source circuit according to the calculated change amount of the voltage phase.
前記仮想電力源は、前記電力系統に接続された仮想発電機によって構成され、
前記第2の設定部は、前記分散電源系統における電流瞬時値および電圧瞬時値に基づいて、前記仮想発電機によって入出力される瞬時有効電力および瞬時無効電力を設定する、請求項1または2に記載の電力系統の解析装置。
The virtual power source is constituted by a virtual generator connected to the power system,
The second setting unit sets instantaneous active power and instantaneous reactive power input and output by the virtual generator based on instantaneous current values and instantaneous voltage values in the distributed power supply system. The power system analysis device described.
前記仮想電力源は、前記電力系統に接続された仮想電流源によって構成され、
前記第2の設定部は、前記分散電源系統における電流瞬時値および電圧瞬時値に基づいて、前記仮想電流源によって入出力される電流の振幅および位相を設定する、請求項1または2に記載の電力系統の解析装置。
The virtual power source is constituted by a virtual current source connected to the power system,
The said 2nd setting part sets the amplitude and phase of the electric current input / output by the said virtual current source based on the electric current instantaneous value and the voltage instantaneous value in the said distributed power supply system. Power system analyzer.
前記分散電源は、自然エネルギーによって発電するように構成される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力系統の解析装置。   5. The power system analysis device according to claim 1, wherein the distributed power source is configured to generate power using natural energy. 所定周波数の電力を送電するための電力系統と、分散電源が接続された分散電源系統とが連系された電力系統の解析方法であって、
前記分散電源系統の挙動を模擬するための、実機で構成された試験系統における瞬時電力データを取得するステップと、
取得された前記瞬時電力データに基づいて、前記電力系統の挙動を模擬するための電力系統シミュレータにおいて仮想電力源から前記電力系統に対して入出力される前記所定周波数の交流電力を設定するステップと、
設定された交流電力が前記仮想電力源によって入出力された状態下での前記電力系統シミュレータによる交流電圧の算出結果を取得するステップと、
取得した前記交流電圧の算出結果に基づいて、前記分散電源系統に接続された交流電圧源回路の電圧振幅および周波数を設定するステップとを備える、電力系統の解析方法。
An analysis method of a power system in which a power system for transmitting power of a predetermined frequency and a distributed power system connected to a distributed power source are interconnected,
Obtaining instantaneous power data in a test system composed of actual machines for simulating the behavior of the distributed power system; and
Setting the AC power of the predetermined frequency input / output from / to a power system from a virtual power source in a power system simulator for simulating the behavior of the power system based on the acquired instantaneous power data; ,
Obtaining a calculation result of the AC voltage by the power system simulator under a state where the set AC power is input and output by the virtual power source; and
A method for analyzing a power system, comprising: setting a voltage amplitude and a frequency of an AC voltage source circuit connected to the distributed power supply system based on the obtained calculation result of the AC voltage.
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