JP2015219189A - 高調波推定装置、高調波推定方法及び高調波推定プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
入力制御部11は、マウスやキーボードなどの入力機器からの入力を受ける。具体的には、入力制御部11は、操作者が入力機器を用いて入力した、需要家の高調波電流特性の情報、配変高調波計測データ、配電線データ及び需要家設備データを受信する。また、入力データを切り替えることで、データベースや遠方の計測機からのデータを受信する。ここで、各入力データについて詳細に説明する。
需要家の高調波電流特性とは、特性グループ、消費電力あたりの高調波電流の発生量、高調波電流の振幅分布モデル及び高調波電流の位相角分布モデルを含む。
配変高調波計測データは、配電用変電所における計測データである。配変高調波計測データは、図1のバンク変圧器100の2次側の母線電圧計測地点101の電圧である配電線の送り出し電圧及び配電線の送り出し電流102の2要素を有する。配電線送り出し高調波電圧は、母線電圧計測地点101の電圧を計測し、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)を施し、5次の高調波成分を抽出することで取得できる。同様に、配電線送り出し高調波電流は、母線電圧計測地点101からノード111に流れる電流102を計測しFFTを施し、5次の高調波成分を抽出することで取得できる。ここで、図1では、算出した配電線送り出し高調波電圧を「Vh」とし、配電線送り出し高調波電流を「Ih」として表している。また、電圧と電流にFFTを施し、5次の高調波成分を抽出するときには、同じ地点の電圧と電流とは共に同じ位相角を基準としている。
配電線データは、配変変圧器に電力を供給するノード、配電線上の母線電圧計測地点及び各ノードのそれぞれの間におけるインピーダンスを含む。以下では、これらのインピーダンスをまとめて、「配電線のインピーダンス」という。例えば、図1の配電線モデルの場合、配電線データは、配変変圧器100におけるインピーダンス、母線電圧計測地点101とノード111との間の幹線のインピーダンス及びノード111とノード112との間の幹線のインピーダンスを含む。さらに、配電線データは、ノード112とノード113との間の幹線のインピーダンス、ノード113とノード114との間の幹線のインピーダンス、ノード111とノード115との間の分岐線のインピーダンス及びノード112とノード116との間の分岐線のインピーダンスを含む。
需要家設備データは、設備容量及びSC容量を含む。設備容量は、各需要家における負荷又は受電変圧器の容量である。図1の配電線モデルの場合、ノード111〜116の需要家それぞれが有する負荷又は受電変圧器の容量である。設備容量のうち最大設備容量は、各需要家が有する負荷の最大電力又は受電変圧器の容量であり、設備データから取得することができる。ただし、最大電力が不明な場合は、最大設備容量として、契約電力から想定してもよい。また、最小設備容量は、需要家の最低電力であり、例えば常に消費する電力の最低値が決まっていればその値を使用することができる。ただし、最低電力が決まっていない場合には、最小設備容量として0を用いてもよい。
図2に戻って説明を続ける。入力制御部11は、受信した需要家の高調波電流特性の情報、配変高調波計測データ、配電線データ及び需要家設備データを記憶部12に記憶させる。記憶部12は、ハードディスクなどの記憶装置である。
高調波推定部14は、高調波推定式である数式28を推定式生成部32から受信する。また、高調波推定部14は、予め決められた状態変数xの初期値x0を記憶している。例えば、計測値z及び期待値μをIhとして数式3から求めたVhを初期値x0として用いる。
11 入力制御部
12 記憶部
13 高調波電圧推定式生成部
14 高調波推定部
15 通知部
16 位相ずれ算出部
17 消費電力/分散電源出力推定部
31 ノードアドミタンス行列生成部
32 推定式生成部
Claims (11)
- 配電線に接続する需要家における消費電力あたりの高調波電流の発生量、各前記需要家において発生した高調波電流の分布モデル、前記需要家から発生した高調波電流を分類した高調波グループ、前記配電線の送り出し高調波電圧、前記配電線の送り出し高調波電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における力率改善コンデンサの容量を基に、前記配電線の送り出し及び前記各需要家の接続点の各ノードにおける高調波電圧の推定値を求めるための、状態変数を含む高調波推定式を生成する推定式生成部と、
前記推定式生成部が生成した前記高調波推定式を基に、最小二乗法を用いて各前記ノードにおける高調波電圧の推定値を算出する推定値算出部と
を備えたことを特徴とする高調波推定装置。 - 前記推定式生成部は、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における力率改善コンデンサの容量を基に、ノードアドミタンス行列を作成する行列作成部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の高調波推定装置。
- 前記推定式生成部は、状態変数を含む計測方程式及び計測誤差を用いて、各前記ノードにおける前記高調波推定式を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の高調波推定装置。
- 前記推定値算出部は、算出した前記高調波電圧の推定値及び前記行列作成部により作成された前記ノードアドミタンス行列を用いて、各前記ノードにおける高調波電流の推定値をさらに算出することを特徴とする請求項2〜3のいずれか一つに記載の高調波推定装置。
- 前記行列作成部は、各前記需要家における前記力率改善コンデンサの基本波の容量性リアクタンスを高調波成分の次数分の1倍した値を高調波のリアクタンスとして用い、前記力率改善コンデンサの誘導性リアクタンスを高調波成分の次数倍した値を高調波のリアクタンスとして用いて前記ノードアドミタンス行列を作成することを特徴とする請求項4に記載の高調波推定装置。
- 前記配電線の送り出し電圧、前記配電線の送り出し電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における前記力率改善コンデンサの容量を基に、前記配電線を流れる基本波の電圧位相角のずれを算出する位相算出部をさらに備え、
前記推定式生成部は、前記前記位相算出部により算出された前記基本波の電圧位相のずれを用いて、各前記需要家において発生した高調波電流の位相角分布を補正することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の高調波推定装置。 - 前記位相算出部は、
状態変数を含む計測方程式及び計測誤差を基に、各前記ノードにおける基本波電圧の推定式を生成する基本波電圧推定式生成部と、
前記基本波電圧推定式生成部により生成された基本波電圧の推定式を基に、最小二乗法を用いて各前記ノードにおける基本波電圧の推定値を算出する基本波電圧推定部と、
前記基本波電圧推定部により算出された各前記需要家の基本波電圧の推定値と配電線送り出し電圧の推定値との位相角のずれを求める算出部と
を備えたことを特徴とする請求項6に記載の高調波推定装置。 - 前記位相算出部は、各前記需要家の負荷の容量を基に、各前記需要家における有効電力及び無効電力の推定値を算出し、
前記位相算出部により算出された各前記需要家における有効電力及び無効電力の推定値及び前記高調波電流算出部により算出された各前記需要家から発生する高調波電流の推定値を基に、各前記需要家における消費電力を算出する消費電力算出部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項4に記載の高調波推定装置。 - 前記消費電力算出部は、前記位相算出部により算出された各前記需要家における有効電力及び無効電力の推定値及び前記高調波電流算出部により算出された各前記需要家から発生する高調波電流の推定値を基に、各前記需要家における分散電源の出力を推定することを特徴とする請求項8に記載の高調波推定装置。
- 配電線に接続する需要家における消費電力あたりの高調波電流の発生量、各前記需要家において発生した高調波電流の位相角分布、前記需要家から発生した高調波電流を分類した高調波グループ、前記配電線の送り出し高調波電圧、前記配電線の送り出し高調波電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における力率改善コンデンサの容量を基に、前記配電線の送り出し及び前記各需要家の接続点の各ノードにおける高調波電圧の推定値を求めるための、状態変数を含む高調波推定式を生成し、
生成された前記高調波推定式を基に、最小二乗法を用いて各前記ノードにおける高調波電圧の推定値を算出する
ことを特徴とする高調波推定方法。 - 配電線に接続する需要家における消費電力あたりの高調波電流の発生量、各前記需要家において発生した高調波電流の位相角分布、前記需要家から発生した高調波電流を分類した高調波グループ、前記配電線の送り出し高調波電圧、前記配電線の送り出し高調波電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における力率改善コンデンサの容量を基に、前記配電線の送り出し及び前記各需要家の接続点の各ノードにおける高調波電圧の推定値を求めるための、状態変数を含む高調波推定式を生成し、
生成された前記高調波推定式を基に、最小二乗法を用いて各前記ノードにおける高調波電圧の推定値を算出する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする高調波推定プログラム。
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