JP2017046506A - 電圧無効電力制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、送電ロスの減少，及び，設備寿命に影響を与えるタップ動作回数の低減で，電圧無効電力制御装置を経済的に運用することを目的とする。【解決手段】本発明は、発電パターンの発生確率に基づき母線電圧を算出し，系統構成情報から前記母線電圧に関連付いた損失予測情報を出力する損失予測情報出力部（４０１）と，前記損失予測情報から電圧無効電力制御装置の制御パターンを決定する制御量決定部（４１１）を有する中央監視装置（４０）を有することを特徴とする。【効果】本発明によれば、送電ロスの減少，及び，設備寿命に影響を与えるタップ動作回数の低減で，電圧無効電力制御装置を経済的に運用できる。【選択図】 図１

Description

本発明は、電圧無効電力制御システムに関する。
本技術分野の背景技術として、特開２０１３−００５６２１号公報（特許文献１）がある。この公報には、「複数の発変電所を介して送電線をループ状に構成して電力を供給するようにしているループ系統の母線電圧を適正範囲に維持する電圧無効電力制御システムにおいて、母線電圧が目標設定電圧範囲を超えた場合に、ループ系統の各発変電所の調相設備を別々に投入または開放した場合の無効電力量を演算し、この無効電力量に基づき送電ロスの低減が図れるか否かをシミュレーションすると共に母線電圧が目標設定電圧範囲に収まるか否かをシミュレーションし、送電ロスの低減が図れると判定され、且つ、母線電圧が目標設定電圧範囲内に収まると判定された場合に、そのシミュレーションを行った設定状態となるよう調相設備を制御する。」と記載されている（要約参照）。
特開２０１３−００５６２１号公報
特許文献１には、母線電圧範囲をシミュレーションすることで送電ロスの低減を図り、母線電圧が目標設定電圧範囲内に収まると判定された場合に、そのシミュレーションを行った設定状態となるよう制御する電圧無効電力制御システムが記載されている。しかし，母線電圧の頻繁な変動を考慮していない。例えば，目標設定電圧範囲を逸脱した後，すぐに目標設定電圧範囲内に戻るといったケースである。自然変動電源の増加，及び，電源配置の多様化によって，母線電圧が大きく，頻繁に変動する状況が想定されるため，目標設定電圧を逐次的に判定し，制御量を決める電圧無効電力制御システムでは機器の不要な操作回数が増加する場合がある。また，判定した時刻においては，送電ロスを低減する制御量だとしても，母線電圧の急な変動によっては次の時刻で送電ロスが増加するケースがある。そのため，一定期間でみると，送電ロスを増加させる制御をする場合がある。
そこで，本発明は、送電ロスの減少，及び，設備寿命に影響を与えるタップ動作回数の低減で，電圧無効電力制御装置を経済的に運用することを目的とする。
本発明は、発電パターンの発生確率に基づき母線電圧を算出し，系統構成情報から前記母線電圧に関連付いた損失予測情報を出力する損失予測情報出力部（４０１）と，前記損失予測情報から電圧無効電力制御装置の制御パターンを決定する制御量決定部（４１１）を有する中央監視装置（４０）を有することを特徴とする。
本発明によれば、送電ロスの減少，及び，設備寿命に影響を与えるタップ動作回数の低減で，電圧無効電力制御装置を経済的に運用できる。
本発明の一実施形態に関する電圧無効電力制御システムを示す構成図である。 本発明の一実施形態に関する電源出力ＤＢ１０３が格納するデータを示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する電源出力ＤＢ１０３が格納する出力変動幅の確率分布を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する電力需給ＤＢ１０４が格納するデータを示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する計測情報ＤＢ２０１が格納するデータを示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する計測情報ＤＢ２０１が格納するデータを示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する制御機器情報ＤＢ３０１が格納するデータを示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する損失予測情報出力部４０１が格納するデータを示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する発電パターン算出部４０２の処理データを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する発電パターン算出部４０２の処理を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する電圧予測情報算出部４０３の処理データを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する電圧予測情報算出部４０３の処理を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する損失予測情報算出部４０４の処理データを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する損失予測情報算出部４０４の処理を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する損失予測情報算出部４０４の処理を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する損失予測情報算出部４０４の処理を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する制御量決定部４１１の処理データを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する制御量決定部４１１の処理を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する画面表示データを示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する画面表示データを示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する電圧無効電力制御システムを示す構成図である。 本発明の一実施形態に関する発生確率更新部４２１aの処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する発生確率更新部４２１aの処理を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する制御量決定部５０２aの処理を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に関する制御量決定部５０２aの処理を示す説明図である。 本発明の一実施形態に関する損失予測情報算出部４０４の処理を示す説明図である。
以下、実施例を図面を用いて説明する。
本実施例では、送電ロスの減少，及び，設備寿命に影響を与えるタップ動作回数の低減で，電圧無効電力制御装置を経済的に運用する電圧無効電力制御システム１の例を説明する。
図１は，本実施例の電圧無効電力制御システムの構成図の例である。
電圧無効電力制御システム１は，系統情報蓄積装置１０，母線情報計測装置２０，制御機器情報蓄積装置３０，中央監視装置４０，ローカル制御装置５０，出力装置６０を有する。
系統情報蓄積装置１０は，系統構成ＤＢ１０１，設備定数ＤＢ１０２，電源出力ＤＢ１０３，電力需給ＤＢ１０４を有する。
系統構成ＤＢ１０１は，例えば発電機と，負荷と，変電所の位置，及び，送電線との接続状態を格納する。
設備定数ＤＢ１０２は，系統構成ＤＢ１０１で格納された各設備のパラメータを格納する。設備定数ＤＢ１０２は，例えば，送電線のインピーダンス，アドミタンス，及び，変電所のリアクタンス情報を格納する。また，設備定数ＤＢ１０２は，発電所が供給可能な有効電力，及び，無効電力の上下限を格納する。設備定数ＤＢ１０２は，出力調整可能な発電所については，出力調整速度を格納する。
図２は，電源出力ＤＢ１０３が格納するデータの例である。電源出力ＤＢ１０３は，電源の種類，名称，位置，容量を紐づけて格納する。また，電源出力ＤＢ１０３は，電源出力の変動確率を電源出力に紐づけて格納する。電源出力ＤＢ１０３は，１つもしくは複数の時間ステップで予測される出力変動幅の確率を格納する。電源出力の変動幅の確率分布は，例えば風力発電所だと風況，太陽光発電所だと日射量，需給調整用火力発電所だと需要量の変化によって決定される。
図３は，電源出力ＤＢ１０３が格納する出力変動幅の確率分布の例である。図３は，ある電源出力，ある時間ステップについて出力変動幅と確率をプロットしたものである。確率は，蓄積した出力変動のデータから，現時点の電源出力をキーに推定してもよいし，風況，日射量予測，及び，需要予測から計算してもよい。また，時期や季節によって確率分布を複数格納しておき，使いわけてもよい。
図４は，電力需給ＤＢ１０４が格納するデータの例である。電力需給ＤＢ１０４は，発電機毎に電源出力を取得し，格納する。電力需給ＤＢ１０４は，需要地毎に電力需要を取得し，格納する。図４は，電源出力と電力需給について有効電力量を記載したが，電力需給ＤＢ１０４は，無効電力を計測し，格納してもよい。
母線情報計測装置２０は，計測情報ＤＢ２０１を有する。
図５は計測情報ＤＢ２０１が格納するデータの例である。計測情報ＤＢ２０１は，計測箇所の名称，位置，基準電圧，及び，計測母線電圧を制御するローカル制御装置の名称を紐づけて格納する。また，計測情報ＤＢ２０１は，計測した母線電圧を計測時間に紐づけて格納する。母線電圧は断続的に計測してもよいし，一定時間おきに計測してもよい。
図６は計測情報ＤＢ２０１が格納するデータの例である。計測情報ＤＢ２０１は，ローカル制御装置で制御する機器の状態を各機器の名称と紐づけて格納する。機器の状態とは，例えば，電力用コンデンサ，シャントリアクトルといった調相設備は，接続状態を示す入/切である。他にも例えばＬＴＣ付変圧器ではタップの位置である。
制御機器情報蓄積装置３０は，制御機器情報ＤＢ３０１を有する。
図７は制御機器情報ＤＢ３０１が格納するデータの例である。制御機器情報ＤＢ３０１は，ローカル制御装置の名称と，ローカル制御装置の制御機器に関する情報を紐づけて格納する。制御機器に関する情報とは，例えば，調相設備では名称，容量，及び，制御コストを紐づけて格納する。ＬＴＣ付変圧器では，例えば，一次側基準電圧，二次側基準電圧，タップ点数，各タップ位置に対応する変圧比，及び，制御コストを機器の名称に紐づけて格納する。制御コストとは，例えば，タップ制御や無効電力供給に必要な機器の運転費，及び，制御によって生じる機器の劣化損失をコスト換算したものの合計でもよいし，どちらか一方であってもよい。機器の劣化損失は，例えば，機器の導入費，メンテナンス費と，寿命までの制御回数から算出する。
中央監視装置４０は，損失予測情報出力部４０１，制御量決定部４１１を有する。
図８は，損失予測情報出力部４０１の構成図の例である。損失予測情報出力部４０１は，発電パターン算出部４０２，電圧予測情報算出部４０３，損失予測情報算出部４０４を有する。
図９は，発電パターン算出部４０２の処理を示すフローチャートである。以下，図１０に示す発電パターン算出部４０２の処理データを適宜参照しつつ、図９の処理を説明する。
Ｓ１０１として，系統構成ＤＢ１０１と，設備定数ＤＢ１０２から系統構成と設備定数を取得する。
Ｓ１０２として，発電パターン算出部４０２は，電力需給ＤＢ１０４から各発電機，需要地における現在の電源出力，電力需要を取得する。発電パターン算出部４０２は図１０の「需要地」行に需要地の名称，「電力需要」行に各需要地の電力需要を格納する。発電パターン算出部４０２は図１０の「発電所」行に電源の名称，「電源出力」行に各電源の電力需要を格納する。
Ｓ１０３として，発電パターン算出部４０２は，Ｓ１０３で取得した現在の電源出力をキーに電源出力ＤＢ１０３から，出力変動幅の確率分布を取得する。発電パターン算出部４０２は，現在の時期，日付，もしくは，時刻をキーに電源出力ＤＢ１０３から，時期，日付，時刻ごとに作成された電源の出力変動幅の確率分布を取得してもよい。発電パターン算出部４０２は，Ｓ１０３で取得した現在の電力需要をキーに，電力需要ごとに作成された電源の出力変動幅の確率分布を取得してもよい。
Ｓ１０４〜Ｓ１０９として，発電パターン算出部４０２は，Ｓ１０３で取得した各電源の出力変動幅の組合せごとにループ処理を行う。
Ｓ１０５として，発電パターン算出部４０２は，各電源の出力変動幅の組合せから１つ選択し，各電源の出力変動幅を決定する。なお，各電源の出力変動幅はループ処理ごとに変更し，同一の組合せを選択しないよう決定する。出力変動幅と，Ｓ１０２で取得した現在の電源出力から電源出力の予測値を算出する。
Ｓ１０６として，発電パターン算出部４０２は，Ｓ１０５で算出した各電源の出力，及び，Ｓ１０２で取得した現在の需要量をもとに，出力調整可能な電源の出力を決定する。発電パターン算出部４０２は，出力調整可能な電源の出力を決定する際には，Ｓ１０１で取得した出力調整速度，有効電力，及び，無効電力の上下限をもとに出力の配分，量を決定する。出力調整可能な電源の出力とは，例えば，ガス火力発電所や水力発電所であり，需給バランスを保つように出力を決定する。
Ｓ１０７として，発電パターン算出部４０２は，各ループの電源出力パターン毎にパターン番号を割振る。発電パターン算出部４０２は，図１０の「発電パターン」行にパターン番号を格納する。発電パターン算出部４０２は，図１０の「発電所」行にＳ１０１で取得した発電所の名称を格納し，対応する発電所名称に紐づけて，Ｓ１０５で算出した電源出力の予測値，及び，Ｓ１０６で決定した出力調整可能な電源の出力を「電源出力」行に格納する。
Ｓ１０８として，発電パターン算出部４０２は，現在の電源出力と，発電パターン毎に各電源の出力変動幅をキーとして，発電出力ＤＢ１０３から電源毎の発生確率を取得する。発電パターンに紐づいた全電源の確率を掛け合わせて，発電パターンの発生確率を出力する。発電パターン算出部４０２は，図１０の「発生確率」行に予測の時間ステップに対応した発生確率を格納する。
図１１は，電圧予測情報算出部４０３の処理を示すフローチャートである。以下，図１２に示す電圧予測情報算出部４０３の処理データを適宜参照しつつ、図１１の処理を説明する。
Ｓ２０１として，電圧予測情報算出部４０３は，系統構成ＤＢ１０１と，設備定数ＤＢ１０２から系統構成と設備定数を取得する。
Ｓ２０２として，電圧予測情報算出部４０３は，計測情報ＤＢ２０１から母線電圧を計測箇所の名称に紐づけて取得する。電圧予測情報算出部４０３は，計測情報ＤＢ２０１で計測できない時間帯のデータを電源出力，需要量から計算することで補間してもよい。また，電圧予測情報算出部４０３は，計測情報ＤＢ２０１から制御機器の状態を名称に紐づけて取得する。電圧予測情報算出部４０３は，図１２の「現在の潮流」行に計測情報ＤＢ２０１で取得した計測箇所の名称，及び，前記名称に紐づいた母線電圧を格納する。
Ｓ２０３として，電圧予測情報算出部４０３は，電力需給ＤＢ１０４から各発電機，需要地における現在の電源出力，電力需要を取得する。
Ｓ２０４として，電圧予測情報算出部４０３は，発電パターン算出部４０２から発電パターンのパターン番号に紐づいた発生確率を取得する。電圧予測情報算出部４０３は，図１２の「発電パターン」行に発電パターン番号を格納する。電圧予測情報算出部４０３は，図１２の「発生確率」行に予測の時間ステップに対応した発生確率を格納する。
Ｓ２０５〜Ｓ２０８として，電圧予測情報算出部４０３は，Ｓ２０３で取得した発電パターンごとにループ処理を行う。
Ｓ２０６として，電圧予測情報算出部４０３は，発電パターン番号をキーとし，発電パターン算出部４０２から各電源出力を取得する。電圧予測情報算出部４０３は，Ｓ２０３で取得した電力需要，前記各電源出力，Ｓ２０１で取得した系統構成，設備定数，及び，Ｓ２０２で取得した制御機器の状態を入力とし，潮流計算を行う。
Ｓ２０７として，電圧予測情報算出部４０３は，Ｓ２０６で計算した潮流計算結果のうち各母線電圧を出力する。電圧予測情報算出部４０３は，図１２の「予測潮流」行に各母線電圧を格納する。
図１３は，損失予測情報算出部４０４の処理を示すフローチャートである。以下，図１４，１５，１６に示す損失予測情報算出部４０４の処理データを適宜参照しつつ、図１３の処理を説明する。
Ｓ３０１として，損失予測情報算出部４０４は，制御機器情報ＤＢ３０１から系統構成と制御機器に関する情報を取得する。例えば，調相設備では名称，及び，容量，ＬＴＣ付変圧器では，一次側基準電圧，二次側基準電圧，タップ点数，及び，各タップ位置に対応する変圧比である。損失予測情報算出部４０４は，図１４の「制御対象機器」行，「名称」列に取得した機器の名称を格納する。
Ｓ３０２として，損失予測情報算出部４０４は，Ｓ３０１で取得した制御機器に関する情報をもとに制御パターンを作成，パターン番号を付与し，出力する。損失予測情報算出部４０４は，制御パターンは制御機器の状態の組合せで決定する。制御機器の状態の組合せとは，例えば，調相設備ではＯＮ／ＯＦＦ状態，ＬＴＣ付変圧器ではタップ位置の組合せである。損失予測情報算出部４０４は，図１４の「制御パターン」行に制御パターン番号を格納する。損失予測情報算出部４０４は，図１４の「制御対象機器」行に制御機器の状態を各制御パターン番号の列毎に格納する。損失予測情報算出部４０４は，制御の状態をキーに制御機器情報ＤＢ３０１から各機器の制御コストを取得し，合計値を制御パターン毎に算出する。損失予測情報算出部４０４は，図１４の「制御コスト合計」行に制御コストの合計値を制御パターン毎に格納する。
Ｓ３０３として，損失予測情報算出部４０４は，計測情報ＤＢ２０１から母線電圧を計測箇所の名称に紐づけて取得する。損失予測情報算出部４０４は，計測情報ＤＢ２０１から現在の制御機器の状態を名称に紐づけて取得する。損失予測情報算出部４０４は，図１４の「制御対象機器」行，「初期状態」列に現在の制御機器の状態を格納する。また，現在の制御状態をキーに制御機器情報ＤＢ３０１から各機器の制御コストを取得し，現在の制御機器の状態を維持するために必要な制御コストを算出する。損失予測情報算出部４０４は，図１４の「制御コスト合計」行，「初期状態」列に現在の制御機器の状態を維持するために必要な制御コストを格納する。
Ｓ３０４として，損失予測情報算出部４０４は，電力需給ＤＢ１０４から各発電機，需要地における現在の電源出力，電力需要を取得する。
Ｓ３０５として，損失予測情報算出部４０４は，発電パターン算出部４０２から発電パターンのパターン番号に紐づいた発生確率を取得する。損失予測情報算出部４０４は，図１６の「発電パターン」行に発電パターン番号を格納する。電圧予測情報算出部４０３は，図１６の「予測ステップ」行の各予測の時間ステップに対応した発生確率を「発生確率」行に格納する。
Ｓ３０６〜Ｓ３１１として，損失予測情報算出部４０４は，Ｓ３０５で取得した発電パターンごとにループ処理を行う。
Ｓ３０７〜Ｓ３１０として，損失予測情報算出部４０４は，Ｓ３０２で決定した制御パターンごとにループ処理を行う。
Ｓ３０８として，損失予測情報算出部４０４は，発電パターン番号をキーとし，発電パターン算出部４０２から各電源出力を取得する。損失予測情報算出部４０４は，制御パターン番号をキーとし，Ｓ３０２から各制御機器の状態を取得する。損失予測情報算出部４０４は，Ｓ３０４で取得した電力需要，前記各電源出力，Ｓ３０１で取得した系統構成，設備定数，及び，Ｓ３０２から取得した制御機器の状態を入力とし，潮流計算を行う。損失予測情報算出部４０４は，図１２の「予測潮流」行を電圧予測情報算出部４０３から取得し，図１５の「予測潮流（制御なし）」へ格納する。損失予測情報算出部４０４は，図１５「制御パターン」行にループ処理中の制御パターン番号を格納する。損失予測情報算出部４０４は，図１５の「制御パターン」行に，潮流計算で算出した電圧を各母線に紐づけて格納する。損失予測情報算出部４０４は，Ｓ３０３から現在の母線電圧を取得し，算出した電圧との差から電圧変動を算出し，「制御パターン」，「電圧変動」行へ格納する。
Ｓ３０９として，損失予測情報算出部４０４は，Ｓ３０８で算出した潮流計算結果をもとに損失コスト（損失予測情報）を算出する。損失コストは，例えば，送電損失によるロスコスト，電圧の異常上昇，低下によるロスコストである。送電損失によるロスコストは，送電損失を潮流計算結果から算出し，各発電機の平均燃料費からコスト換算してもよいし，電気料金から計算してもよい。電圧の異常上昇，低下によるロスコストは，例えば，電圧安定性の問題によるロスコスト，機器の電圧許容限度を超えることによる機器故障の損失コスト，及び，電圧品質低下によるロスコストである。電圧安定性の問題によるロスコストは，電圧崩壊を抑制するための対策費として，電源の出力調整，及び，緊急停止と，需要抑制，負荷遮断に要する費用を計算する。損失予測情報算出部４０４は，図１５の「予測潮流（制御なし）」，「損失コスト」行，及び，「制御パターン」，「損失コスト」行に計算した損失コスト（損失予測情報）を格納する。損失予測情報算出部４０４は，Ｓ３０５で取得した発電パターン，及び，予測の時間ステップ毎の発生確率を図１６の「予測時間ステップ」，「発生確率」行へ格納する。損失予測情報算出部４０４は，算出した損失コストを発電パターン，予測の時間ステップ，及び，制御パターン毎に「予測時間ステップ」，「損失コスト」行へ格納する。
図１７は，制御量決定部４１１の処理を示すフローチャートである。以下，図１８に示す制御量決定部４１１の処理データを適宜参照しつつ、図１７の処理を説明する。
Ｓ４０１として，制御量決定部４１１は，損失予測情報算出部４０４から図１６記載の情報、及び、制御機器情報ＤＢ３０１が格納する電圧無効電力制御装置の制御コストを取得する。
Ｓ４０２〜Ｓ４０５として，制御量決定部４１１は，Ｓ４０１で取得した制御パターンごとにループ処理を行う。
Ｓ４０３として，制御量決定部４１１は，Ｓ４０１で取得した予測の時間ステップ，及び，発電パターン毎の発生確率と損失コストとを掛け，全発電パターンで合算する。計算した値を損失期待コストとし，損失期待コストを既定の予測時間ステップ分だけ足し合わせ，予測損失トータルとして出力する。既定の予測時間ステップとは，ユーザによる入力で決めてもよいし，ローカル制御装置の制御周期，応答周期，または，中央監視装置４０の通信周期によって決めてもよい。制御量決定部４１１は，ループ処理中の制御パターン番号を図１８の「制御パターン」行へ格納する。制御量決定部４１１は，予測損失トータルを図１８の「予測損失トータル」行へ格納する。図１８の例では合算する予測時間ステップの規定値は１分間とした。これは，現状から１分間の予測損失の合計値を計算していることを示す。
Ｓ４０５として，制御量決定部４１１は，図１８の制御コスト合計と予測損失トータルの和が最小となる制御パターンを選択し，出力する。
ローカル制御装置５０は，制御部５０１を有する。
制御部５０１は，制御量決定部４１１から制御パターンを取得し，制御パターンに従う機器の制御を行う。
図１９は，出力装置６０の出力例である。出力装置６０は，制御機器情報ＤＢ３０１からローカル制御装置の名称を取得し，図１９の「ローカル制御装置の名称」に出力する。出力装置６０は，ローカル制御装置が制御した時間をローカル制御装置５０から取得し，図１９の「制御した時刻」欄に記載する。出力装置６０は，ローカル制御装置が制御する前と後の母線電圧を計測情報ＤＢ２０１から取得し，図１９の「制御前の母線電圧」，「制御後の母線電圧」欄に出力する。出力装置６０は，損失予測情報算出部４０４から制御前の制御機器の状態を取得し，図１９の「制御前の制御機器の状態」欄へ出力する。出力装置６０は，制御量決定部４１１から制御パターンを取得し，取得した制御パターンをキーに損失予測情報算出部４０４から制御機器の状態を取得する。出力装置６０は，図１９の「制御後の制御機器の状態」欄へ制御機器の状態を出力する。出力装置６０は，制御量決定部４１１から，制御なしの制御コスト合計と，予測損失トータルを取得し，図１９の「制御なしのコスト予測値」欄へ記載する。出力装置６０は，制御量決定部４１１から制御パターンの制御コスト合計と，予測損失トータルを取得し，図１９の「制御後のコスト予測値」欄へ記載する。
既定の予測時間において，制御コストと損失コストを予測し，制御量を決定することで，頻繁な電圧変動においても経済的な機器の運用が可能になる。制御なしのコスト予測値と制御後のコスト予測値を出力することで制御による効果が評価できるため，より経済性の高い制御の検討ができる。
図２０は，出力装置６０の出力例である。出力装置６０は，制御なし，及び，制御後の電圧予測値とその発生確率を予測時間ステップ毎に損失予測情報算出部４０４から取得し，プロットする。出力装置６０は，制御なし，及び，制御後の損失コストとその発生確率を予測時間ステップ毎に損失予測情報算出部４０４から取得し，プロットする。図２０の実線は，損失コストの期待値であり，点線は，９０％区間の上下限を示す。
電圧予測値の確率分布を出力することで，電圧変動の頻度や大きさが評価でき，電圧崩壊など大きな停電のリスク評価に使用することができる。また，制御後の電圧予測値の出力により，停電リスクにおける電圧無効電力装置の効果が評価可能である。
損失コストの確率分布を出力することで，損失原因の時間帯，要因を評価することが可能となる。また，損失低減額を評価できるため，設備投資への検討に使用することができる。そして、送電ロスの減少，及び，設備寿命に影響を与えるタップ動作回数の低減で，電圧無効電力制御装置を経済的に運用できる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
本実施例では、電圧無効電力制御装置に制御目標量を直接出力するのではなく，ローカルの制御装置が計測データをもとに予測情報を更新することで，精度良く電圧予測，及び，損失予測を実施することで，電圧無効電力制御装置を経済的に運用する電圧無効電力制御システム１ａの例を説明する。
なお，第２実施形態以降、前の実施形態で説明済みの要素に関しては、前の実施形態と同一の符号を付し、説明を省略することとする。
図２１は，第２実施形態にかかる電圧無効電力制御システムの構成図の例である。電圧無効電力制御システム１ａにおいて第１実施形態に示す電圧無効電力制御システム１と異なる点は、中央監視装置４０aの構成が制御量決定部４１１を持たず，発生確率更新部４２１aを有し，また，ローカル制御装置５０aが制御量決定部５０２aを有する点である。
図２２は，発生確率更新部４２１aの処理を示すフローチャートである。以下，図２３に示す発生確率更新部４２１aの処理データを適宜参照しつつ、図２２の処理を説明する。
Ｓ５０１として，発生確率更新部４２１aは，発電パターン算出部４０２から発電パターンを取得する。
Ｓ５０２として，発生確率更新部４２１aは，発電パターンを現在の電源出力とみなす。発生確率更新部４２１aは，図２３の「現在の電源出力」行に現在の電源出力とみなす発電パターン番号を格納する。
Ｓ５０３〜Ｓ５０７として，発生確率更新部４２１aは，発電パターンの総数分存在する現在の電源出力毎にループ処理を行う。
Ｓ５０４〜Ｓ５０６として，発生確率更新部４２１aは，発電パターンごとにループ処理を行う。
Ｓ５０５として，発生確率更新部４２１aは，現在の電源出力とＳ５０１で取得した発電パターン番号と紐づく各電源の出力から出力変動幅を導出する。発生確率更新部４２１aは，現在の電源出力と出力変動幅をキーに発電出力ＤＢ１０３から電源毎の発生確率を取得する。発電パターンに紐づいた全電源の確率を掛け合わせて，発電パターンの発生確率を出力する。発生確率更新部４２１aは，図２３の「発生確率」行に予測の時間ステップ，及び，現在の電源出力に対応した発生確率を格納する。
図２４は，制御量決定部５０２aの処理を示すフローチャートである。以下，制御量決定部５０２aの処理データを適宜参照しつつ、図２４の処理を説明する。
Ｓ６０１として，制御量決定部５０２aは，損失予測情報算出部４０４から図１６記載の情報を取得する。
Ｓ６０２として，制御量決定部５０２aは，発生確率更新部４２１aから図２３記載の発生確率更新情報を取得する。
Ｓ６０３として，制御量決定部５０２aは，中央監視装置から現在の電源出力を計測した時刻を取得し，現在との時間との差分から経過時間を算出する。制御量決定部５０２aは，図２５の「経過時間」行に算出した経過時間を格納する。
Ｓ６０４として，制御量決定部５０２aは，計測情報ＤＢ２０１から現在の母線電圧を取得する。制御量決定部５０２aは，少なくともローカル制御装置が制御対象とする母線電圧を計測情報ＤＢ２０１から取得する。制御量決定部５０２aは，図２５の「現在の潮流」行に母線電圧を格納する。
Ｓ６０５として，制御量決定部５０２aは，経過時間が近い予測の時間ステップを選択し，予測の時間ステップ，及び，現在の母線電圧をキーに電圧予測情報算出部４０３から，発電パターン番号に紐づいた発生確率を取得する。制御量決定部５０２aは，取得した確率を現在の電源出力状態の存在確率としてみなす。制御量決定部５０２aは，「現在の電源状態推定」行に取得した確率を発電パターン毎に格納する。
Ｓ６０６として，制御量決定部５０２aは，図２５の「現在の電源状態推定」記載の発電パターンをキーとし，発生確率更新部４２１aから，変動後の発電パターン，及び，予測の時間ステップごとの発生確率を取得する。制御量決定部５０２aは，図２５の「発生確率」行に取得した確率を格納する。
Ｓ６０７として，制御量決定部５０２aは，図２５の「現在の電源状態推定」行の発生確率と，変動後の発電パターンの発生確率を掛け合わせて，変動後の発電パターンの発生確率を更新する。導出した確率は，変動後の発電パターンが共通するもの同士を合計し，図２６の「予測の時間ステップ」行へ確率を格納する。
Ｓ６０８〜Ｓ６１０として，制御量決定部５０２aは，Ｓ６０１で取得した制御パターンごとにループ処理を行う。
Ｓ６０９として，制御量決定部５０２aは，Ｓ６０１で取得した予測の時間ステップ，及び，発電パターン毎の発生確率と損失コストとを掛け，全発電パターンで合算する。計算した値を損失期待コストとし，損失期待コストを既定の予測時間ステップ分だけ足し合わせ，予測損失トータルとして出力する。既定の予測時間ステップとは，ユーザによる入力で決めてもよいし，ローカル制御装置の制御周期，応答周期，または，中央監視装置４０の通信周期によって決めてもよい。制御量決定部５０２aは，ループ処理中の制御パターン番号を図１８の「制御パターン」行へ格納する。制御量決定部５０２aは，予測損失トータルを図１８の「予測損失トータル」行へ格納する。図１８の例では合算する予測時間ステップの規定値は１分間とした。これは，現状から１分間の予測損失の合計値を計算していることを示す。
Ｓ６１１として，制御量決定部５０２aは，図１８の制御コスト合計と予測損失トータルの和が最小となる制御パターンを選択し，出力する。
中央制御装置からの通信は遅れが生じるため，ローカル制御装置は必ずしも最新の情報が取得できるわけではない。そのため，中央制御装置からの予測情報は精度が悪い場合が考えられる。本実施例では，電圧，及び，損失を予測に必要な情報をローカル制御装置が取得することで，ローカル制御装置で計測できる最新の情報をもとに損失予測情報を更新できるため，より正確な予測が可能となる。そのため，電圧無効電力制御装置をより経済的に運用することが可能となる。
１ 電圧無効電力制御装置
１０ 系統情報蓄積装置
２０ 母線情報計測装置
３０ 制御機器情報蓄積装置
４０ 中央監視装置
５０ ローカル制御装置
６０ 出力装置

Claims (6)

  1. 電力系統の電圧無効電力制御装置を監視する電圧無効電力制御システムにおいて，
    発電パターンの発生確率に基づき母線電圧を算出し，系統構成情報から前記母線電圧に関連付いた損失予測情報を出力する損失予測情報出力部（４０１）と，
    前記損失予測情報から電圧無効電力制御装置の制御パターンを決定する制御量決定部（４１１）を有する中央監視装置（４０）を有することを特徴とする電圧無効電力制御システム（１）。
  2. 請求項１記載の電圧無効電力制御システムであって、
    前記中央監視装置（４０）は，電源出力ＤＢ（１０３）が格納する電源の出力変動幅の確率分布を入力とし，各電源出力とその発生確率を発電パターンとして出力する発電パターン算出部（４０２）と，
    前記発電パターンを入力とし，各母線の電圧変動を予測する電圧予測情報算出部（４０３）を有することを特徴とする電圧無効電力制御システム（１）。
  3. 請求項１記載の電圧無効電力制御システムであって、
    前記制御量決定部（４１１）は，制御機器情報ＤＢ（３０１）が格納する電圧無効電力制御装置の制御コストと前記損失予測情報を入力とし，電圧無効電力制御装置の目標量である制御パターンを決定することを特徴とする電圧無効電力制御システム（１）。
  4. 請求項２〜３記載の電圧無効電力制御システムであって、
    前記中央監視装置（４０）は，損失予測情報として，送電損失コスト，電力流通設備の故障による損失コスト，電源の出力調整，及び，緊急停止と，需要抑制，負荷遮断に要する費用のいずれか少なくとも１つを発生確率と紐づいた時系列情報として，前記発電パターンを入力とした潮流計算から算出することと，
    電圧無効電力制御装置の制御コストとして，機器の導入費，メンテナンス費，及び，寿命までの制御回数のいずれか少なくとも１つを発生確率と紐づいた時系列情報として，前記発電パターンを入力とした潮流計算から算出することを特徴とする電圧無効電力制御システム（１）。
  5. 請求項４記載の電圧無効電力制御システムであって、
    前記電圧無効電力制御システム（１）は，中央監視装置（４０）の出力，及び，ローカル制御装置（５０）の制御結果から，前記制御コストと，前記損失予測情報を現在の制御装置の状態を維持したままの時の予測値，及び，前記中央監視装置（４０）が出力する制御目標量に従った時の予測値を表示することと，
    発生確率と紐づいた前記損失予測情報の時系列情報，及び，同様に発生確率と紐づいた電圧予測情報を表示することを特徴とする電圧無効電力制御システム（１）。
  6. 請求項１記載の電圧無効電力制御システムであって、
    前記電圧無効電力制御システム（１）は，母線電圧に紐づいた前記損失予測情報を更新する情報を出力する発生確率更新部（４２１a）と，
    ローカル制御装置で計測する母線電圧と，前記発生確率更新部からの情報を入力とし，前記損失予測情報を更新する制御量決定部（５０２a）を有することを特徴とする電圧無効電力制御システム（１）。
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