JP2015130727A - 系統安定化システム、事故検出端末装置、保護継電装置、系統安定化方法及び系統安定化プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】系統情報収集手段101、系統モデル作成手段102、解析条件設定手段103、安定度判定手段104、電制発電機決定手段105、制御手段107を有し、系統モデル作成手段102、解析条件設定手段103、安定度判定手段104の少なくとも一種の手段の一部または全てを、事故検出端末装置11、演算装置10、制御端末装置12、保護継電装置21、計測端末装置の少なくとも一種の装置が有する。
【選択図】図1
Description
事後演算型の方式では、まず、システムが、事故中および事故後の系統情報をオンラインで取得する。そして、取得した系統情報に基づいて、将来の現象について、システムが予測演算を行う。さらに、予測演算の結果に基づいて、システムが制御対象発電機などの制御量を演算し、即座に制御を実施する。
事前演算型の方式では、まず、システムが、事故発生前の系統情報に基づいて、あらかじめ事故および系統現象を想定して、制御量を演算し、設定しておく。そして、実際に事故が発生した場合、あらかじめ設定しておいた制御量をシステムが参照し、即座に制御を実施する。かかる事前演算型は、オフライン事前演算型とオンライン事前演算型に区分できる。
オフライン事前演算型は、想定した事故や系統状態について、事前にオフラインで詳細安定度計算を繰り返し実施して、予め制御テーブルを決定する方式である。
オンライン事前演算型は、実系統の潮流状況、遮断器入切情報など、オンラインで入手した現在の系統情報(オンラインデータ)を用いて、詳細安定度計算を繰り返し実施して、制御テーブルを作成する方式である。
(a) 電力系統の接続状態および電力の需給状態を、系統情報として収集する系統情報収集手段と、
(b) 前記系統情報収集手段により収集された系統情報と、あらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段と、
(c) 前記系統モデル作成手段により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段と、
(d) 前記解析条件設定手段により設定された各解析条件にしたがって過渡安定度計算を行い、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に、電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を、制御テーブルとして設定する安定度判定手段と、
(e) 電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段と、
(f) 検出された事故種別と前記制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定手段と、
(g) 前記電制発電機決定手段により決定された電制発電機を、電力系統から解列する遮断指令を出力する制御手段と、
を有し、
(h) 前記系統モデル作成手段、前記解析条件設定手段、前記安定度判定手段の少なくとも一種の手段の一部または全てを、前記事故種別検出手段を有する事故検出端末装置、前記電制発電機決定手段を有する演算装置、前記制御手段を有する制御端末装置、前記遮断指令に応じて電制発電機の解列を行う保護継電装置及び系統情報を計測する計測端末装置の少なくとも一種の装置が有する。
[構成]
[1.全体構成]
本実施形態の全体構成を、図1及び図2を参照して説明する。本実施形態は、オンライン事前演算型の系統安定化システムSの一例である。ただし、基本的な構成部分については、オフライン事前演算型とオンライン事前演算型とは同等である。なお、図2において、N2は給電情報網、1は発電機、2は母線、3は送電線若しくは変圧器、4は遮断器(CB)、5は電流計測器(CT)、6は電圧計測器(VT)、7は負荷、8は通信設備を示す。
中央演算装置9は、系統情報収集手段101、系統モデル作成手段102、解析条件設定手段103A、安定度判定手段104A等を有する。
系統情報収集手段101は、電力系統の接続状態および電力の需給状態を、系統情報として給電情報網N2経由で、定周期で収集する系統情報収集部101aを有する。電力系統の接続状態には、例えば、送電線の接続状態及び遮断器や断路器等の開閉状態が含まれる。電力の需給状態には、例えば、発電機の有効および無効電力出力、負荷の有効および無効電力消費量、発電機および負荷母線の電圧、送電線、変圧器の有効および無効電力潮流等が含まれる。
系統モデル作成手段102は、系統情報収集手段101により収集された系統情報と、あらかじめ記憶されている系統設備データ等に基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する処理部である。
解析条件設定手段103Aは、系統モデル作成手段102により作成された解析用系統モデルと、複数の想定事故種別データとに基づいて、複数の解析条件を設定する処理部である。この処理を実現するために、解析条件設定手段103Aは、系統モデル記憶部103a、想定事故種別記憶部103b、解析条件設定部103c等を有している。
安定度判定手段104Aは、上記の解析条件に基づいて過渡安定度計算を行ない、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を、制御テーブルとして設定する処理部である。
演算装置10は、電制発電機決定手段105等を有する。電制発電機決定手段105は、検出された事故情報に応じて、電制発電機を決定する処理部である。この処理を実現するため、電制発電機決定手段105は、制御テーブル記憶部105a、照合処理部105b等を有する。
事故検出端末装置11は、事故種別検出手段106、解析条件設定手段103B、安定度判定手段104B等を有する。事故種別検出手段106は、電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、事故の検出情報毎に事故種別を判定して事故を検出する処理部である。
制御端末装置12は、制御手段107を有している。制御手段107は、電制発電機決定手段105により決定された制御内容に応じて、電源制限等の制御を行う処理部である。例えば、電制対象となる発電機に対応する遮断器4へ開動作指示を出力することにより、発電機を電力系統から解列することができる。
上記の各装置には、図示はしないが、上記で明示的に示した記憶部の他に、各装置において送受信、検出、生成等される情報など、系統安定化システムSの処理に必要な各種の情報を記憶する記憶部が構成されている。この記憶部に記憶される情報には、各手段、各部の処理のための演算式、パラメータ、しきい値等を含む基準値等も含まれている。
上記各装置には、図示はしないが、入力部が接続されている。この入力部は、系統安定化システムSに必要な情報の入力、処理の選択や指示等を行う構成部である。入力部としては、例えば、スイッチ、タッチパネル、キーボード、マウス等が考えられる。ただし、現在又は将来において利用可能なあらゆる入力装置を含む。
上記各装置には、図示はしないが、出力部が接続されている。この出力部は、電気量情報、事故情報、動作情報、設定情報等、系統安定化システムSにおける処理の対象となる情報を、運用者等のユーザが認識可能となるように出力する構成部である。この出力部としては、例えば、表示装置、プリンタ等が考えられる。ただし、現在又は将来において利用可能なあらゆる出力装置を含む。
以上のような構成を有する本実施形態の作用を説明する。
[1.制御テーブルの設定]
事故発生前は、中央演算装置9において、系統情報収集手段101によりオンライン系統情報が収集される。系統モデル作成手段102は、オンライン系統情報と、あらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、状態推定計算と潮流計算を行い、現在の潮流状態を表す解析用系統モデルを作成する。
そして、系統事故が発生すると、事故種別検出手段106が、系統情報に基づいて、当該事故の種別を判定して検出し、演算装置10に事故種別を出力する。演算装置10においては、検出された事故種別と設定された各想定事故種別に対する電制発電機を記録した制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定し、さらに制御端末装置12において、決定された電制発電機を電力系統から解列する。
以上のような本実施形態によれば、事故検出端末装置11の演算能力を有効に活用することができる。従前は、事故検出端末装置11のマイコンは、系統に多数存在し、個々の演算能力は高いにもかかわらず、CTからの電流、PTからの電圧、開閉器からの動作信号等の情報を処理する程度であった。
[構成]
本実施形態は、基本的には、上記の第1の実施形態と同様の構成である。但し、本実施形態においては、図3に示すように、事故検出端末装置11が、中央演算装置9の系統情報収集手段101Aと同様に、系統情報収集手段101Bを有する。そして、事故検出端末装置11が、第1の系統モデル作成手段102−1を有し、中央演算装置9が、第2の系統モデル作成手段102−2を有する。
以上のような構成を有する本実施形態の作用を説明する。なお、基本的な作用は、上記の第1の実施形態と同様である。但し、本実施形態においては、各事故検出端末装置11における系統情報収集手段101Bが収集した系統情報に基づいて、第1の系統モデル作成手段102−1の系統情報ファイル作成部102c1が、部分系統情報ファイルを作成する。
以上のような本実施形態によれば、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られるとともに、複数分担することに適した系統情報ファイルを、各事故検出端末装置11において作成し、全体的な演算に適した解析用系統モデルを、中央演算装置9において作成することにより、効率のよい処理が可能となる。
[構成]
本実施形態は、基本的には上記の第1の実施形態と同様の構成である。但し、本実施形態においては、図5に示すように、事故検出端末装置11が、第2の実施形態における第2の系統モデル作成手段102−2を有する。
以上のような構成を有する本実施形態の作用を説明する。なお、基本的な作用は、上記の第1の実施形態と同様である。但し、本実施形態においては、中央演算装置9における系統情報収集手段101が収集した系統情報に基づいて、第1の系統モデル作成手段102−1における系統情報ファイル作成部102c1が、系統情報ファイルを作成する。
以上のような本実施形態によれば、中央演算装置9から事故検出端末装置11へ伝送される情報が、解析用系統モデルではなく、系統情報ファイルとなる。系統情報ファイルは、解析用系統モデルに比べて、情報量が少ない。このため、伝送量を減らして、トラフィックの負荷を軽減できる。
[構成]
本実施形態は、基本的には上記の第1の実施形態と同様の構成である。但し、本実施形態においては、図6に示すように、事故検出端末装置11は、基本的な機能としての事故種別検出手段106を有するだけの装置である。そして、制御端末装置12は、電制発電機決定手段105を有している。
以上のような構成を有する本実施形態の作用を説明する。なお、基本的な作用は、上記の第1の実施形態と同様である。但し、本実施形態においては、中央演算装置9において作成された制御テーブルが、全ての制御端末装置12に伝送される。
以上のような本実施形態では、演算装置10が、電制発電機決定手段105に必要な制御テーブル記憶部105aと、照合処理部105bを持つ必要が無い。このため、演算装置10のハードボリュームを小さくして、コストを節約することが可能となる。
[構成]
本実施形態は、基本的には上記の第4の実施形態と同様の構成である。但し、本実施形態においては、図7に示すように、事故検出端末装置11から、中央演算装置9を経由しない各制御端末装置12への伝送路が設けられている。
以上のような構成を有する本実施形態では、事故検出端末装置11が事故を検出した場合に、事故種別を、中央演算装置9を経由させずに、全ての制御端末装置12に伝送する。
以上のような本実施形態によれば、事故後に事故種別を一旦中央演算装置9に集めてから伝送する場合に比べて、伝達する経路に、経由する装置数が少なくなるため、制御のタイミングを早くすることができる。
[構成]
本実施形態は、基本的には上記の第1の実施形態と同様の構成である。但し、本実施形態においては、図8に示すように、中央演算装置9が、演算ケース管理手段109を有する。演算ケース管理手段109は、事故検出端末装置11における演算ケースの分配を行う演算ケース管理部109aを有する。
以上のような構成を有する本実施形態の作用を説明する。なお、基本的な作用は、上記の第1の実施形態と同様である。但し、本実施形態においては、演算時間計測部108aにより計測された事故検出端末装置11の解析条件設定及び安定度判定の演算時間が、中央演算装置9に伝送される。
以上のような本実施形態においては、個々の事故検出端末装置11の演算処理能力が許す範囲で、演算する内容を動的に変更することができる。これにより、事故検出端末装置11の負荷が均一化され、特定の事故検出端末装置11の負荷が過大となって全体の処理の遅れが生じることが防止される。
[構成]
本実施形態は、系統を保護する保護継電装置に適用される。例えば、図9に示すように、送電線保護継電装置A21、送電線保護継電装置B22、母線保護継電装置23が、系統に設けられているとする。送電線保護継電装置A21は、対象とする事故の保護範囲が、送電線20Aである。送電線保護継電装置B22は、対象とする事故の保護範囲が、送電線20Bである。母線保護継電装置23は、対象とする事故の保護範囲が、母線20Cである。
以上のような構成を有する本実施形態の作用を説明する。まず、中央演算装置9において、解析用系統モデルが作成され、解析条件設定手段103Bと安定度判定手段104Bを持つ送電線保護継電装置A21に伝送される。
以上のような本実施形態においては、系統内に多数存在する保護継電装置の演算能力を有効活用することにより、上記の実施形態と同様に、中央演算装置9等の系統安定化システムの専用の装置のハードボリュームを小さくすることができる。保護継電装置は、そもそも事故種別検出機能を有しているため、これを事故種別検出手段106とすることにより、全体として装置を簡略化できる。
本実施形態は上記のような態様には限定されない。
(1)事故検出端末装置、制御端末装置、保護継電装置、計測端末装置のいずれか1つ又は複数に、演算能力を分担させることにより、本実施形態の効果が得られる。
1…発電機
2…母線
3…送電線あるいは変圧器
4…遮断器(CB)
5…電流計測器(CT)
6…電圧計測器(VT)
7…事故除去リレーシステム
8…通信設備
9…中央演算装置
10…演算装置
11…事故検出端末装置
12…制御端末装置
20A、20B、20C…送電線
21、22…送電線保護継電装置
23…母線保護継電装置
101…系統情報収集手段
101a…系統情報収集部
102…系統モデル作成手段
102−1…第1の系統モデル作成手段
102−2…第2の系統モデル作成手段
102a…系統情報記憶部
102b…系統設備記憶部
102c…系統モデル作成部
102c1…系統情報ファイル作成部
102c2…解析用系統モデル作成部
103A、103B…解析条件設定手段
103a…系統モデル記憶部
103b…想定事故種別記憶部
103c…解析条件設定部
104A、104B…安定度判定手段
104a…解析条件記憶部
104b…過渡安定度計算部
104c…安定度判定部
104d…制御テーブル設定部
105…電制発電機決定手段
105a…制御テーブル記憶部
105b…照合処理部
106…事故種別検出手段
107…制御手段
108…演算ケース変更手段
108a…演算時間計測部
108b…演算ケース記憶部
109…演算ケース管理手段
109a…演算ケース管理部
Claims (9)
- 電力系統の接続状態および電力の需給状態を、系統情報として収集する系統情報収集手段と、
前記系統情報収集手段により収集された系統情報と、あらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段と、
前記系統モデル作成手段により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段と、
前記解析条件設定手段により設定された各解析条件にしたがって過渡安定度計算を行い、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に、電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を、制御テーブルとして設定する安定度判定手段と、
電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段と、
検出された事故種別と前記制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定手段と、
前記電制発電機決定手段により決定された電制発電機を、電力系統から解列する遮断指令を出力する制御手段と、
を有し、
前記系統モデル作成手段、前記解析条件設定手段、前記安定度判定手段の少なくとも一種の手段の一部または全てを、前記事故種別検出手段を有する事故検出端末装置、前記電制発電機決定手段を有する演算装置、前記制御手段を有する制御端末装置、前記遮断指令に応じて電制発電機の解列を行う保護継電装置及び系統情報を計測する計測端末装置の少なくとも一種の装置が有することを特徴とする系統安定化システム。 - 前記系統モデル作成手段は、
静的な回路としての系統状態を示す系統情報ファイルを作成する系統情報ファイル作成部と、
前記系統情報ファイルにおける系統の動的な潮流計算の結果を示す解析用系統モデルを作成する解析系統モデル作成部と、
を有し、
前記系統情報収集手段を有する中央演算装置、前記事故検出端末装置、前記演算装置、前記制御端末装置、前記保護継電装置及び前記計測端末装置のいずれか二種であって、通信設備を介して互いに接続された装置が、一方が前記系統情報ファイル作成部を有し、他方が前記解析用系統モデル作成部を有することを特徴とする請求項1記載の系統安定化システム。 - 前記解析条件設定手段及び前記安定度判定手段を有する装置が、前記解析用系統モデル作成部を有することを特徴とする請求項2記載の系統安定化システム。
- 前記解析条件設定手段及び前記安定度判定手段を有する複数の装置における演算時間の差が低減されるように、処理を分担させる演算ケース管理手段を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の系統安定化システム。
- 電力系統の接続状態および電力の需給状態を、系統情報として収集する系統情報収集手段と、
前記系統情報収集手段により収集された系統情報と、あらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段と、
前記系統モデル作成手段により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段と、
前記解析条件設定手段により設定された各解析条件にしたがって過渡安定度計算を行い、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に、電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を、制御テーブルとして設定する安定度判定手段と、
電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段と、
検出された事故種別と前記制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定手段と、
前記電制発電機決定手段により決定された電制発電機を、電力系統から解列する遮断指令を出力する制御手段と、
を有し、
前記制御手段を有する制御端末装置が、前記電制発電機決定手段を有することを特徴とする系統安定化システム。 - 電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段を有し、
電力系統から収集された系統情報と、あらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段と、
前記系統モデル作成手段により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段と、
前記解析条件設定手段により設定された各解析条件にしたがって過渡安定度計算を行い、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に、電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を、制御テーブルとして設定する安定度判定手段と、
の少なくとも一種の手段の一部または全てを有することを特徴とする事故検出端末装置。 - 遮断指令に応じて電制発電機の解列を行う保護継電装置であって、
電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段と、
電力系統から収集された系統情報と、あらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段と、
前記系統モデル作成手段により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段と、
前記解析条件設定手段により設定された各解析条件にしたがって過渡安定度計算を行い、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に、電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を、制御テーブルとして設定する安定度判定手段と、
前記電制発電機決定手段により決定された電制発電機を、電力系統から解列する遮断指令を出力する制御手段と、
の少なくとも一種の手段の一部または全てを有することを特徴とする保護継電装置。 - コンピュータ又は電子回路が、
電力系統の接続状態および電力の需給状態を、系統情報として収集する系統情報収集処理と、
前記系統情報収集処理により収集された系統情報と、あらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成処理と、
前記系統モデル作成処理により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定処理と、
前記解析条件設定処理により設定された各解析条件にしたがって過渡安定度計算を行い、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に、電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を、制御テーブルとして設定する安定度判定処理と、
電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出処理と、
検出された事故種別と前記制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定処理と、
前記電制発電機決定処理により決定された電制発電機を、電力系統から解列する遮断指令を出力する制御処理と、
を実行し、
前記系統モデル作成処理、前記解析条件設定処理、前記安定度判定処理の少なくとも一種の手段の一部または全てを、前記事故種別検出処理を行う事故検出端末装置、前記電制発電機決定処理を行う演算装置、前記制御処理を行う制御端末装置、前記遮断指令に応じて電制発電機の解列を行う保護継電装置及び系統情報を計測する計測端末装置の少なくとも一種の装置が実行することを特徴とする系統安定化方法。 - コンピュータに、
電力系統の接続状態および電力の需給状態を、系統情報として収集する系統情報収集処理と、
前記系統情報収集処理により収集された系統情報と、あらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成処理と、
前記系統モデル作成処理により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定処理と、
前記解析条件設定処理により設定された各解析条件にしたがって過渡安定度計算を行い、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に、電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を、制御テーブルとして設定する安定度判定処理と、
電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出処理と、
検出された事故種別と前記制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定処理と、
前記電制発電機決定処理により決定された電制発電機を、電力系統から解列する遮断指令を出力する制御処理と、
を実行させ、
前記系統モデル作成処理、前記解析条件設定処理、前記安定度判定処理の少なくとも一種の手段の一部または全てを、前記事故種別検出処理を行う事故検出端末装置、前記電制発電機決定処理を行う演算装置、前記制御処理を行う制御端末装置、前記遮断指令に応じて電制発電機の解列を行う保護継電装置及び系統情報を計測する計測端末装置の少なくとも一種の装置が実行させることを特徴とする系統安定化プログラム。
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