JP2018078712A - Tidal current calculation device, tidal current calculation method, and tidal current calculation program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、潮流計算装置、潮流計算方法、及び潮流計算プログラムに関する。 The present invention relates to a tidal current calculation device, a tidal current calculation method, and a tidal current calculation program.
電力系統では、母線電圧や電力潮流を把握し管理するために、需要家の負荷データをベースとして潮流計算が行われる。潮流計算では、負荷ノード等の母線電圧の絶対値と位相角とを変数とした潮流方程式（電力方程式）が解かれる。潮流方程式は、非線形代数方程式であることから、潮流方程式を解くために、例えば、ニュートンラフソン（Newton-Raphson）法等の交流法が用いられる。しかしながら、潮流計算において電圧崩壊点を超えた潮流が系統に発生した場合、電圧解が存在せず、潮流計算の解が得られない。 In the power system, in order to grasp and manage the bus voltage and power flow, power flow calculation is performed based on the load data of the customer. In the power flow calculation, a power flow equation (power equation) is solved with the absolute value of the bus voltage such as the load node and the phase angle as variables. Since the tidal equation is a nonlinear algebraic equation, an AC method such as Newton-Raphson method is used to solve the tidal equation. However, when a tidal current exceeding the voltage collapse point is generated in the power flow calculation, there is no voltage solution and a power flow calculation solution cannot be obtained.
例えば、負荷の予測値を用いてオフラインによる潮流計算を事前に行うシステムでは、潮流計算の解が得られない場合には、解が得られかった旨を通知し、その対策を運用者に提供することが望ましい。そこで、潮流計算の解が得られない場合には、例えば、特許文献１に記載されるような最適化計算によって、解が得られない負荷に対して最も負荷遮断量が小さい運用解を計算し、系統切替えのための参考データを運用者に提供することが考えられる。 For example, in a system that performs offline power flow calculations using predicted load values, if a power flow calculation solution cannot be obtained, it notifies the operator that the solution has not been obtained and provides countermeasures to the operator. It is desirable to do. Therefore, when the solution for the power flow calculation cannot be obtained, for example, the operation solution having the smallest load interruption amount is calculated for the load for which no solution can be obtained by the optimization calculation as described in Patent Document 1. It is conceivable to provide reference data for system switching to the operator.
なお、関連する技術として、特許文献２に記載の技術が知られている。すなわち、電力系統安定度監視システムにおいて、電子計算機は、情報伝送装置を介して入力された系統情報を用いて潮流計算を行い、系統状態値として現在運転点の系統電圧及び電力需要量を推定する。そして、電子計算機は、推定された現在運転点の系統状態値を初期値として、電力需要量と系統電圧との関係を示すＰＶ曲線を連続法により推定し、このＰＶ曲線上の解の安定性を固有値計算により判定して系統電圧の安定度限界を決定する。電子計算機は、決定された安定度限界を用いて電圧安定度を判定する。 As a related technique, a technique described in Patent Document 2 is known. That is, in the power system stability monitoring system, the electronic computer performs power flow calculation using the system information input via the information transmission device, and estimates the system voltage and power demand at the current operating point as the system state value. . Then, the electronic computer estimates the PV curve indicating the relationship between the power demand and the system voltage by the continuous method using the estimated system state value of the current operating point as an initial value, and the stability of the solution on the PV curve. Is determined by eigenvalue calculation, and the stability limit of the system voltage is determined. The electronic computer determines the voltage stability using the determined stability limit.
しかしながら、上述したような最適化計算では多くの等式制約及び不等式制約が扱われる。それ故、潮流計算の解が得られない場合に、適切な近似解や、過負荷量或いは負荷遮断量を計算するために最適化計算が用いられると、計算コストが膨大となり、多くの計算機記憶容量や計算時間が必要になる。 However, many equality and inequality constraints are handled in the optimization calculations as described above. Therefore, if an optimal calculation is used to calculate an appropriate approximate solution or an overload amount or a load interruption amount when a solution for the tidal current calculation cannot be obtained, the calculation cost becomes enormous, and many computer memories Capacity and calculation time are required.
本発明の一側面にかかる目的は、負荷予測値に対する電圧解が潮流計算により得られない場合に、多くの計算機記憶容量や計算時間を必要とせずに、適切な近似解と、過負荷量或いは負荷遮断量とを計算できる潮流計算装置を提供することである。 An object according to one aspect of the present invention is that when a voltage solution for a predicted load value cannot be obtained by power flow calculation, an appropriate approximate solution, an overload amount, It is to provide a power flow calculation device capable of calculating a load shedding amount.
一実施形態に従った潮流計算装置は、負荷変化量方向計算部、最大負荷計算部、及び負荷遮断量計算部を含む。負荷変化量方向計算部は、電力系統に含まれる負荷ノードの第１の時刻における負荷予測値に対する電圧解が潮流計算により得られない場合に、負荷予測値と第１の時刻より前の第２の時刻における負荷値との差分から負荷変化量方向を計算する。最大負荷計算部は、第２の時刻における電圧解を初期値として負荷変化量方向に従って負荷量を徐々に大きくすることによって、潮流計算により電圧解が得られる最大負荷値を計算する。負荷遮断量計算部は、負荷予測値と最大負荷値との差分から負荷遮断量を計算する。 A power flow calculation device according to an embodiment includes a load change amount direction calculation unit, a maximum load calculation unit, and a load cutoff amount calculation unit. The load change amount direction calculation unit, when a voltage solution for the load predicted value at the first time of the load node included in the power system is not obtained by the power flow calculation, the load change amount direction and the second before the first time. The direction of load change is calculated from the difference from the load value at the time. The maximum load calculation unit calculates a maximum load value at which a voltage solution can be obtained by power flow calculation by gradually increasing the load amount according to the load change amount direction with the voltage solution at the second time as an initial value. The load cutoff amount calculation unit calculates the load cutoff amount from the difference between the predicted load value and the maximum load value.
一実施形態に従った潮流計算装置によれば、負荷予測値に対する電圧解が潮流計算により得られない場合に、多くの計算機記憶容量や計算時間を必要とせずに、適切な近似解と、過負荷量或いは負荷遮断量とを計算できる。 According to the power flow calculation device according to one embodiment, when a voltage solution for the predicted load value cannot be obtained by power flow calculation, an appropriate approximate solution and an excessive solution can be obtained without requiring much computer storage capacity and calculation time. The amount of load or the amount of load interruption can be calculated.
以下、図面に基づいて実施形態について詳細を説明する。
図１は、実施形態に従った潮流計算装置の構成例を示す図である。図１に示す構成例では、潮流計算装置１は、入力部２、計算部３、記憶部４、出力部５、及び通信部６を含む。潮流計算装置１は、スタンドアローンで設置されてもよく、或いは、潮流計算の対象となる電力系統を監視及び制御する端末装置（図示せず）等と通信部６を介して接続されてもよい。
Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a tidal current calculation device according to the embodiment. In the configuration example shown in FIG. 1, the power flow calculation device 1 includes an input unit 2, a calculation unit 3, a storage unit 4, an output unit 5, and a communication unit 6. The tidal current calculation device 1 may be installed stand-alone, or may be connected via a communication unit 6 to a terminal device (not shown) that monitors and controls a power system that is a target of tidal current calculation. .
入力部２は、例えば、キーボード、マウス、及び／又はタッチパネル等である。通信部６は、例えば、有線又は無線の送受信機である。入力部２或いは通信部６には、潮流計算に用いられる系統情報が入力される。 The input unit 2 is, for example, a keyboard, a mouse, and / or a touch panel. The communication unit 6 is, for example, a wired or wireless transceiver. System information used for power flow calculation is input to the input unit 2 or the communication unit 6.
入力される系統情報には、例えば、系統構成、設備定数、及び運用条件に関する情報が含まれる。系統構成情報は、例えば、発電機、変圧器、及び送電線負荷の接続状態等である。設備定数情報は、例えば、各設備及び機器のインピーダンスやアドミタンス、並びに変圧器タップ情報等である。運用条件情報は、例えば、発電機の有効電力及び母線電圧、並びに需要家（負荷ノード）の負荷予測値等である。入力された系統情報は、記憶部４に記憶される。記憶部４は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等である。 The input system information includes, for example, information on the system configuration, equipment constants, and operation conditions. The system configuration information is, for example, a connection state of a generator, a transformer, and a transmission line load. The equipment constant information is, for example, impedance and admittance of each equipment and equipment, transformer tap information, and the like. The operating condition information is, for example, the active power of the generator and the bus voltage, the predicted load value of the customer (load node), and the like. The input system information is stored in the storage unit 4. The storage unit 4 is, for example, a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory).
計算部３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、マルチコアＣＰＵ、又はプログラマブルなディバイス（ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）等）である。計算部３は、潮流計算部３１、負荷値抽出部３２、負荷変化量方向計算部３３、最大負荷計算部３４、及び負荷遮断量計算部３５を含む。 The calculation unit 3 is a CPU (Central Processing Unit), a multi-core CPU, or a programmable device (FPGA (Field Programmable Gate Array), PLD (Programmable Logic Device, etc.)). The calculation unit 3 includes a power flow calculation unit 31, a load value extraction unit 32, a load change amount direction calculation unit 33, a maximum load calculation unit 34, and a load cutoff amount calculation unit 35.
潮流計算部３１は、記憶部４に記憶された系統情報を用いて潮流計算を行う。潮流計算における潮流方程式は、例えば、ニュートンラフソン法等の交流法を用いて解かれる。
潮流計算の結果として出力される解には、電圧解（ベクトル）、すなわち各負荷ノードにおける電圧及び位相角が少なくとも含まれ、それらと系統情報とから求まる各送電線や変圧器の有効電力及び無効電力潮流が含まれ得る。潮流計算の結果は、記憶部４に記憶される。
The tidal current calculation unit 31 performs tidal current calculation using the system information stored in the storage unit 4. The tidal current equation in the tidal current calculation is solved by using an AC method such as Newton-Raphson method.
The solution output as a result of the power flow calculation includes at least the voltage solution (vector), that is, the voltage and phase angle at each load node, and the active power and invalidity of each transmission line and transformer determined from these and system information Power flow can be included. The result of the power flow calculation is stored in the storage unit 4.
例えば、任意の時刻である第１の時刻における負荷予測値が電力系統の電圧安定限界を超える負荷値である場合を仮定する。この場合、ニュートンラフソン法等を用いた計算は収束せずに発散し、電圧解が得られない。負荷値抽出部３２は、第１の時刻における負荷予測値に対する電圧解が潮流計算により得られない場合に、第１の時刻より前の第２の時刻における負荷値を抽出する。第２の時刻における負荷値は、潮流計算により電圧解が得られる負荷値である。第２の時刻における負荷値は、対応する電圧解が潮流計算部３１により既に計算されている負荷予測値であってもよい。また、第２の時刻における負荷値は、入力部２又は通信部６を介して入力された負荷実測値であってもよい。 For example, it is assumed that the predicted load value at the first time, which is an arbitrary time, is a load value that exceeds the voltage stability limit of the power system. In this case, the calculation using the Newton-Raphson method or the like diverges without converging and a voltage solution cannot be obtained. The load value extraction unit 32 extracts the load value at the second time before the first time when the voltage solution for the predicted load value at the first time cannot be obtained by the power flow calculation. The load value at the second time is a load value at which a voltage solution can be obtained by power flow calculation. The load value at the second time may be a predicted load value for which the corresponding voltage solution has already been calculated by the power flow calculation unit 31. In addition, the load value at the second time may be an actual load value input via the input unit 2 or the communication unit 6.
負荷変化量方向計算部３３は、第１の時刻の負荷予測値と第２の時刻における負荷値との差分から負荷変化量方向（ベクトル量）を計算する。最大負荷計算部３４は、第２の時刻における電圧解を初期値として負荷変化量方向に従って負荷量を徐々に大きくすることによって、潮流計算により電圧解が得られる最大負荷値を計算する。負荷遮断量計算部３５は、第１の時刻における負荷予測値と最大負荷値との差分から負荷遮断量を計算する。負荷遮断量は、電圧安定限界を超える過負荷量に相当する。 The load change amount direction calculation unit 33 calculates a load change amount direction (vector amount) from the difference between the predicted load value at the first time and the load value at the second time. The maximum load calculation unit 34 calculates the maximum load value at which a voltage solution can be obtained by power flow calculation by gradually increasing the load amount according to the load change amount direction with the voltage solution at the second time as an initial value. The load cutoff amount calculation unit 35 calculates the load cutoff amount from the difference between the predicted load value and the maximum load value at the first time. The load cutoff amount corresponds to an overload amount exceeding the voltage stability limit.
出力部５は、例えば、液晶ディスプレイ又はＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイである。出力部５は、潮流計算部３１による潮流計算の結果を出力する。また、出力部５は、最大負荷計算部３４により計算された最大負荷値に対する電圧解と、負荷遮断量計算部３５により計算された負荷遮断量とを出力する。なお、潮流計算の結果、最大負荷値に対する電圧解、及び負荷遮断量は、通信部６から前述したような端末装置等へ出力されてもよい。 The output unit 5 is, for example, a liquid crystal display or a CRT (Cathode Ray Tube) display. The output unit 5 outputs the result of the tidal current calculation by the tidal current calculation unit 31. The output unit 5 outputs the voltage solution for the maximum load value calculated by the maximum load calculation unit 34 and the load cutoff amount calculated by the load cutoff amount calculation unit 35. As a result of the power flow calculation, the voltage solution for the maximum load value and the load interruption amount may be output from the communication unit 6 to the terminal device as described above.
このように、実施形態に従った潮流計算装置によれば、負荷予測値に対する電圧解が潮流計算により得られない場合に、等式制約や不等式制約が扱われる最適化計算を用いなくても、負荷予測値に対する適切な近似解と、過負荷量或いは負荷遮断量とを計算できる。したがって、実施形態に従った潮流計算装置によれば、多くの計算機記憶容量や計算時間を必要とせずに、適切な近似解と、過負荷量或いは負荷遮断量とを計算できる。 As described above, according to the power flow calculation device according to the embodiment, when the voltage solution for the load prediction value is not obtained by the power flow calculation, the optimization calculation that handles the equality constraint and the inequality constraint is not used. An appropriate approximate solution for the predicted load value and an overload amount or load interruption amount can be calculated. Therefore, according to the power flow calculation device according to the embodiment, an appropriate approximate solution and an overload amount or load interruption amount can be calculated without requiring much computer storage capacity and calculation time.
実施形態に従った潮流計算装置が実行する潮流計算方法の具体例を図２を参照しながら更に説明する。図２は、実施形態に従った潮流計算の処理フローの一例を示す図である。なお、図２には、特定の時刻（第１の時刻）における潮流計算の処理フローが示されているが、図２に示す処理フローは、時系列で繰り返し実行されてもよい。 A specific example of the tidal current calculation method executed by the tidal current calculation apparatus according to the embodiment will be further described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a processing flow of power flow calculation according to the embodiment. In addition, although the processing flow of the tidal current calculation in specific time (1st time) is shown in FIG. 2, the processing flow shown in FIG. 2 may be repeatedly performed in time series.
潮流計算では、次の式(1)で示される電力方程式を解くことによって解が求まる。 In the tidal current calculation, the solution is obtained by solving the power equation expressed by the following equation (1).
ここで、Ｉｋはノードｋへ流入する電流であり、Ｙｋｊはノードｋからノードｊに対するアドミタンス（Ｙ：アドミタンス行列）であり、Ｖｊはノードｊに対する電圧であり、Ｓｋはノードｋの電力であり、＊は共役複素数である。潮流計算では、各ノードに対して事前に指定される条件としてＰＱ指定とＰＶ指定とがあり、ＰＱ指定又はＰＶ指定によって系統内の各ノードの電圧及び／又は位相角や潮流が決定される。ＰＱ指定された各ノードｋに対しては、式(1)において有効電力Ｐｋと無効電力Ｑｋとが事前に指定され、電圧値｜Ｖｋ｜と位相角δｋとが計算される。一方、ＰＶ指定された各ノードｋに対しては、有効電力Ｐｋと電圧値｜Ｖｋ｜とが事前に指定され、無効電力Ｑｋと位相角δｋとが計算される。 Here, I k is a current flowing into the node k, Y kj is an admittance (Y: admittance matrix) from the node k to the node j, V j is a voltage with respect to the node j, and S k is the node k. Power, * is a conjugate complex number. In the tidal current calculation, there are PQ designation and PV designation as conditions specified in advance for each node, and the voltage and / or phase angle and tidal current of each node in the system are determined by PQ designation or PV designation. For each node k designated PQ, active power P k and reactive power Q k are designated in advance in equation (1), and voltage value | V k | and phase angle δ k are calculated. On the other hand, for each node k designated PV, active power P k and voltage value | V k | are designated in advance, and reactive power Q k and phase angle δ k are calculated.
このように、式(1)を解くために、各ノードについて、有効電力Ｐｋ及び無効電力Ｑｋの指定値、又は有効電力Ｐｋ及び電圧値｜Ｖｋ｜の指定値が事前に与えられる。特に、ＰＱ指定される負荷ノードでは、ある時刻における有効電力Ｐｋ及び無効電力Ｑｋを事前に推定するために、例えば、ある時刻における負荷予測値が用いられる。なお、負荷予測値は、過去の負荷値、日時や気象情報、並びにその他要因を基に数理的又は統計的手法を用いて計算され得る。 Thus, in order to solve Equation (1), for each node, designated values of active power P k and reactive power Q k or designated values of active power P k and voltage value | V k | are given in advance. . In particular, in a load node designated by PQ, for example, a predicted load value at a certain time is used in order to estimate the active power P k and the reactive power Q k at a certain time in advance. The predicted load value can be calculated using a mathematical or statistical method based on past load values, date and time, weather information, and other factors.
そこで、ステップＳ１及びＳ２において、計算対象となる電力系統のデータと、第１の時刻における負荷予測値とが入力部２或いは通信部６に入力される。
ステップＳ３において、潮流計算部３１は、入力された電力系統のデータと第１の時刻における負荷予測値とに従って(1)で示される電力方程式を解くことで、電圧解を求める。具体的には、(1)で示される電力方程式は非線形代数方程式であるため、潮流計算部３１は、ニュートンラフソン法等を用いて電力方程式を解く。ニュートンラフソン法では、任意に設定された電圧の初期値から繰り返し計算が行われると、計算結果は精度の高い電圧解に収束し得る。
Therefore, in steps S1 and S2, data of the power system to be calculated and the predicted load value at the first time are input to the input unit 2 or the communication unit 6.
In step S3, the power flow calculation unit 31 obtains a voltage solution by solving the power equation shown in (1) according to the input power system data and the predicted load value at the first time. Specifically, since the power equation shown in (1) is a nonlinear algebraic equation, the power flow calculation unit 31 solves the power equation using the Newton-Raphson method or the like. In the Newton-Raphson method, if the calculation is repeatedly performed from an arbitrarily set initial voltage value, the calculation result can converge to a highly accurate voltage solution.
ステップＳ３での潮流計算が収束し、第１の時刻における負荷予測値に対する電圧解が計算された場合（ステップＳ４で“ＹＥＳ”）、計算された電圧解は、対応する負荷予測値と共に記憶部２に記憶される。また、計算された電圧解は、出力部５或いは通信部６から出力される（ステップ５）。そして、一連の処理は終了する。 When the power flow calculation in step S3 converges and the voltage solution for the load predicted value at the first time is calculated (“YES” in step S4), the calculated voltage solution is stored together with the corresponding load predicted value in the storage unit. 2 is stored. The calculated voltage solution is output from the output unit 5 or the communication unit 6 (step 5). Then, a series of processing ends.
一方、第１の時刻における負荷予測値が大きく、電源ノードから負荷ノードまでの潮流量が電圧安定限界を超える場合には、電圧崩壊が発生する。この場合、ステップＳ３での潮流計算は収束せずに発散し、第１の時刻における負荷予測値に対する電圧解が得られない（ステップＳ４で“ＮＯ”）。そこで、一連の処理はステップＳ６の処理に進む。 On the other hand, when the predicted load value at the first time is large and the flow rate from the power supply node to the load node exceeds the voltage stability limit, voltage collapse occurs. In this case, the power flow calculation at step S3 diverges without converging, and a voltage solution for the predicted load value at the first time cannot be obtained (“NO” at step S4). Therefore, the series of processes proceeds to the process of step S6.
ステップＳ６において、負荷抽出部３２は、第１の時刻より前の第２の時刻における負荷値（負荷予測値又は負荷実測値）を抽出する。例えば、負荷抽出部３２は、第１の時刻に直近して潮流計算部３１による潮流計算により電圧解が得られた時刻における負荷予測値を第２の時刻における負荷値として抽出してもよい。すなわち、第１の時刻及び第２の時刻を含む複数の時刻における夫々の負荷予測値に対する電圧解を潮流計算部３１が時系列で計算している場合に、負荷抽出部３２は、第１の時刻における負荷予測値に最も近傍して電圧解が得られた負荷予測値を抽出してもよい。また、例えば、負荷抽出部３２は、日時、曜日、及び気象条件等によって変動し得る負荷値の中から、第１の時刻における負荷予測値と相関のある時刻における負荷値を第２の時刻における負荷値として抽出してもよい。 In step S6, the load extraction unit 32 extracts a load value (a predicted load value or a measured load value) at a second time prior to the first time. For example, the load extraction unit 32 may extract the predicted load value at the time when the voltage solution is obtained by the power flow calculation by the power flow calculation unit 31 immediately after the first time as the load value at the second time. That is, when the power flow calculation unit 31 calculates the voltage solution for each predicted load value at a plurality of times including the first time and the second time in time series, the load extraction unit 32 You may extract the load predicted value from which the voltage solution was obtained closest to the load predicted value at the time. Further, for example, the load extraction unit 32 calculates a load value at a time correlated with the predicted load value at the first time from the load values that may vary depending on the date, day of the week, weather conditions, and the like at the second time. It may be extracted as a load value.
ステップＳ７において、負荷抽出部３２は、第２の時刻における負荷値に対する電力解を抽出する。第２の時刻における負荷値に対する電力解が潮流計算部３１により既に計算されている場合には、負荷抽出部３２は、第２の時刻における負荷値に対する電力解を記憶部２から取得してもよい。また、第２の時刻における負荷値に対する電力解が潮流計算部３１により未だ計算されていない場合には、負荷抽出部３２は、第２の時刻における負荷値に対する電力解を潮流計算部３１に計算させて取得してもよい。なお、第２の時刻における負荷値が負荷実測値である場合、対応する電圧解は、入力部２或いは通信部６を介して取得されてもよい。 In step S7, the load extraction unit 32 extracts a power solution for the load value at the second time. If the power solution for the load value at the second time has already been calculated by the power flow calculation unit 31, the load extraction unit 32 may acquire the power solution for the load value at the second time from the storage unit 2. Good. In addition, when the power solution for the load value at the second time has not yet been calculated by the power flow calculation unit 31, the load extraction unit 32 calculates the power solution for the load value at the second time to the power flow calculation unit 31. You may get it. When the load value at the second time is the actual load value, the corresponding voltage solution may be acquired via the input unit 2 or the communication unit 6.
ステップＳ８において、負荷変化量方向計算部３３は、式(2)に示すように、第１の時刻における負荷予測値と第２の時刻における負荷値との差分から負荷変化量方向（ベクトル量）を計算する。 In step S8, the load change amount direction calculation unit 33 calculates the load change amount direction (vector amount) from the difference between the predicted load value at the first time and the load value at the second time, as shown in Equation (2). Calculate
ここで、Ｌ(ｔ１)は第１の時刻ｔ１における負荷予測値であり、Ｌ(ｔ２)は第２の時刻ｔ２における負荷予測値であり、ｄＬ(ｔ)は負荷変化量方向である。なお、Ｌ(ｔ１)及びＬ(ｔ２)はベクトルであり、計算対象の電力系統にｎ個（ｎは１以上の整数）の負荷ノードが存在する場合、負荷予測値Ｌは、各ノードの有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを用いて次の式(3)で表される。 Here, L (t1) is the predicted load value at the first time t1, L (t2) is the predicted load value at the second time t2, and dL (t) is the load change amount direction. Note that L (t1) and L (t2) are vectors, and when there are n load nodes (n is an integer of 1 or more) in the power system to be calculated, the load prediction value L is the effective value of each node. It is expressed by the following equation (3) using the power P and the reactive power Q.
ステップＳ９〜ステップＳ１１において、最大負荷計算部３４は、第２の時刻における電圧解を初期値として負荷変化量方向に従って負荷量を徐々に大きくすることによって、潮流計算により電圧解が得られる最大負荷値を計算する。具体的には、最大負荷計算部３４は、パラメータλを徐々に大きくしながら（ステップＳ９）、次の式(4)で示すようなパラメータλを含む潮流方程式を解くことで（ステップＳ１０）、潮流計算により電圧解が得られる最大負荷値を計算する（ステップＳ１１）。 In step S9 to step S11, the maximum load calculation unit 34 gradually increases the load amount in accordance with the load change amount direction with the voltage solution at the second time as an initial value, and thereby the maximum load from which the voltage solution can be obtained by the power flow calculation. Calculate the value. Specifically, the maximum load calculation unit 34 gradually increases the parameter λ (step S9) and solves the power flow equation including the parameter λ as shown in the following equation (4) (step S10). The maximum load value for obtaining the voltage solution by the power flow calculation is calculated (step S11).
ここで、｜ｄＬ｜は負荷変化量方向ｄＬのノルムであり、ｘは電圧解（ベクトル）であり、ｆ(ｘ)は潮流方程式であり、ｈ(ｘ,λ)はパラメータλを含む潮流方程式である。ステップＳ９〜ステップＳ１１において式(4)を解くための連続潮流計算には、例えば、予測子修正子法等が用いられてもよい。連続潮流計算により得られた最大負荷値Ｌ´を次の式(5)で表し、最大負荷値Ｌ´に対する電圧解をｘ´とする。 Here, | dL | is a norm in the load change amount direction dL, x is a voltage solution (vector), f (x) is a power flow equation, and h (x, λ) is a power flow equation including a parameter λ. It is. For example, a predictor corrector method or the like may be used for the continuous power flow calculation for solving Equation (4) in Steps S9 to S11. The maximum load value L ′ obtained by the continuous power flow calculation is expressed by the following equation (5), and the voltage solution for the maximum load value L ′ is x ′.
ステップＳ１２において、負荷遮断量計算部３５は、式(6)に示すように、第１の時刻における負荷予測値Ｌ（ｔ１）と最大負荷値Ｌ´との差分から負荷遮断量ｄＳ（ｔ１）を計算する。 In step S12, the load cutoff amount calculation unit 35 calculates the load cutoff amount dS (t1) from the difference between the predicted load value L (t1) and the maximum load value L ′ at the first time, as shown in Expression (6). Calculate
式(6)で得られた負荷遮断量ｄＳ（ｔ１）は、第２の時刻ｔ２における負荷値から第１の時刻ｔ１における負荷予測値に至るまでに増加可能な負荷量であり、時刻ｔ１における過負荷量或いは負荷遮断量として運用者への参考値となる。また、最大負荷値Ｌ´に対する電圧解ｘ´は第１の時刻における近似電圧解として用いることが可能であり、解なしで潮流計算が終了し、運用者に情報が何ら提供されないことを防止できる。そこで、例えば、オフラインで時系列で行われる潮流計算を解なしとして終了することなく、近似解を用いて継続することができる。 The load cutoff amount dS (t1) obtained by the equation (6) is a load amount that can be increased from the load value at the second time t2 to the predicted load value at the first time t1, and at the time t1. This is a reference value for the operator as the amount of overload or load interruption. Further, the voltage solution x ′ with respect to the maximum load value L ′ can be used as an approximate voltage solution at the first time, and it can be prevented that the power flow calculation is completed without the solution and no information is provided to the operator. . Therefore, for example, the power flow calculation performed offline in time series can be continued using the approximate solution without ending as no solution.
このように、実施形態に従った潮流計算装置によれば、例えば特許文献１等に示されるような最適化計算を行わなくても、負荷予測値に対する適切な近似解と、過負荷量或いは負荷遮断量とを計算できる。したがって、実施形態に従った潮流計算装置によれば、多くの計算機記憶容量や計算時間を必要とせずに、適切な近似解と、過負荷量或いは負荷遮断量とを計算できる。また、過負荷量或いは負荷遮断量を出力部５が出力することは、負荷遮断に関する運用者の判断を助力する。出力部５から出力された過負荷量或いは負荷遮断量は系統計画の作成に用いることが可能である。例えば、運用者は、過負荷量或いは負荷遮断量を負荷遮断の順番や系統切替えの有無の判断の指針とすることができる。 As described above, according to the power flow calculation device according to the embodiment, an appropriate approximate solution for the predicted load value, an overload amount or a load can be obtained without performing an optimization calculation as disclosed in Patent Document 1, for example. The amount of blockage can be calculated. Therefore, according to the power flow calculation device according to the embodiment, an appropriate approximate solution and an overload amount or load interruption amount can be calculated without requiring much computer storage capacity and calculation time. In addition, the output unit 5 outputting the overload amount or the load interruption amount helps the operator's judgment regarding the load interruption. The overload amount or the load interruption amount output from the output unit 5 can be used to create a system plan. For example, the operator can use the overload amount or the load shedding amount as a guideline for judging the order of load shedding or the presence / absence of system switching.
なお、特許文献２では、現在運転点の系統状態値を初期値として連続型潮流計算によってＰＶ曲線をまず作成し、作成したＰＶ曲線を基にして電力系統の安定度限界を計算する。一方、実施形態に従った潮流計算方法では、潮流計算においてある負荷予測値に対する電圧解が得られない（すなわち、電圧安定限界を超えた潮流が電力系統に発生する）場合を仮定する。そして、こうした仮定が発生した場合に、潮流計算により電圧解が得られる負荷値から当該負荷予測値への負荷変化量方向を基にして、適切な近似解と過負荷量或いは負荷遮断量とが計算される。このように、実施形態に従った潮流計算方法は、特許文献２に記載の技術とは全く異なる。 In Patent Document 2, a PV curve is first created by continuous power flow calculation using the system state value at the current operating point as an initial value, and the stability limit of the power system is calculated based on the created PV curve. On the other hand, in the power flow calculation method according to the embodiment, it is assumed that a voltage solution for a certain load predicted value cannot be obtained in power flow calculation (that is, a power flow exceeding the voltage stability limit occurs in the power system). When such an assumption occurs, based on the load change direction from the load value at which the voltage solution is obtained by power flow calculation to the predicted load value, an appropriate approximate solution and an overload amount or load interruption amount are obtained. Calculated. Thus, the tidal current calculation method according to the embodiment is completely different from the technique described in Patent Document 2.
次に、上述したような実施形態に従った潮流計算方法は、実施形態に従った潮流計算処理の手順を規律する潮流計算プログラムを実行するコンピュータによっても実施可能である。図３は、実施形態に従った潮流計算プログラムを実行するコンピュータの構成例を示す図である。 Next, the tidal current calculation method according to the embodiment as described above can also be implemented by a computer that executes a tidal current calculation program that regulates the tidal current calculation processing procedure according to the embodiment. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a computer that executes a power flow calculation program according to the embodiment.
図３に示す構成例では、コンピュータ７は、プロセッサの一例であるＣＰＵ７１と、ＲＡＭ等の主記憶装置７２と、ハードディスクドライブ等の補助記憶装置７３とを含む。また、コンピュータ７は、キーボードやマウス等の入力装置７４と、液晶ディスプレイ又はＣＲＴディスプレイ等の出力装置７５とを更に含む。そして、コンピュータ７は、可搬型記憶媒体へデータを書き込み且つ可搬型記憶媒体からデータを読み取る可搬型記憶媒体読み書き装置７６と、インターネット等の通信ネットワークと接続する通信インタフェース装置７７とを更に含む。コンピュータ７に含まれるこれらの構成要素７１〜７７は、バス７８を介して相互に接続される。 In the configuration example shown in FIG. 3, the computer 7 includes a CPU 71 which is an example of a processor, a main storage device 72 such as a RAM, and an auxiliary storage device 73 such as a hard disk drive. The computer 7 further includes an input device 74 such as a keyboard and a mouse, and an output device 75 such as a liquid crystal display or a CRT display. The computer 7 further includes a portable storage medium read / write device 76 that writes data to the portable storage medium and reads data from the portable storage medium, and a communication interface device 77 connected to a communication network such as the Internet. These components 71 to 77 included in the computer 7 are connected to each other via a bus 78.
実施形態に従った潮流計算プログラムは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又はフラッシュメモリ等の可搬型記憶媒体に記憶されてもよい。可搬型記憶媒体に記憶された潮流計算プログラムは、可搬型記憶媒体読み書き装置７６を介して読み取られ、補助記憶装置７３にインストールされる。また、実施形態に従った潮流計算プログラムは、他のコンピュータ装置（図示せず）に格納された潮流計算プログラムを通信インタフェース装置７７を介してコンピュータ７が取得することによって、補助記憶装置７３にインストールされてもよい。ＣＰＵ７１は、潮流計算プログラムを補助記憶装置７３から主記憶装置７２に読み出して潮流計算プログラムを実行することによって、実施形態に従った潮流計算プログラムを実行する。 The power flow calculation program according to the embodiment may be stored in a portable storage medium such as a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or a flash memory. The tidal current calculation program stored in the portable storage medium is read via the portable storage medium read / write device 76 and installed in the auxiliary storage device 73. The tidal current calculation program according to the embodiment is installed in the auxiliary storage device 73 by the computer 7 acquiring the tidal current calculation program stored in another computer device (not shown) via the communication interface device 77. May be. The CPU 71 executes the power flow calculation program according to the embodiment by reading the power flow calculation program from the auxiliary storage device 73 to the main storage device 72 and executing the power flow calculation program.
実施形態に従った潮流計算プログラムをコンピュータに実行させることによっても、実施形態に従った潮流計算方法から得られる上述の効果を得ることができる。
本発明は、以上の実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
The above-described effect obtained from the power flow calculation method according to the embodiment can also be obtained by causing a computer to execute the power flow calculation program according to the embodiment.
The present invention is not limited to the above embodiments, and various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
１ 潮流計算装置
２ 入力部
３ 計算部
４ 記憶部
５ 出力部
６ 通信部
３１ 潮流計算部
３２ 負荷値抽出部
３３ 負荷変化量方向計算部
３４ 最大負荷計算部
３５ 負荷変化量計算部
７ コンピュータ
７１ ＣＰＵ
７２ 主記憶装置
７３ 補助記憶装置
７４ 入力装置
７５ 出力装置
７６ 可搬型記憶媒体読み書き装置
７７ 通信インタフェース装置
７８ バス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power flow calculation apparatus 2 Input part 3 Calculation part 4 Storage part 5 Output part 6 Communication part 31 Power flow calculation part 32 Load value extraction part 33 Load change amount direction calculation part 34 Maximum load calculation part 35 Load change amount calculation part 7 Computer 71 CPU
72 Main storage device 73 Auxiliary storage device 74 Input device 75 Output device 76 Portable storage medium read / write device 77 Communication interface device 78 Bus
Claims (7)
前記第２の時刻における電圧解を初期値として前記負荷変化量方向に従って負荷量を徐々に大きくすることによって、前記潮流計算により電圧解が得られる最大負荷値を計算する最大負荷計算部と、
前記負荷予測値と前記最大負荷値との差分から負荷遮断量を計算する負荷遮断量計算部と
を含む潮流計算装置。 When the voltage solution for the load predicted value at the first time of the load node included in the power system is not obtained by the power flow calculation, the load predicted value and the load value at the second time before the first time A load change amount direction calculation unit for calculating a load change amount direction from the difference;
A maximum load calculation unit for calculating a maximum load value by which the voltage solution is obtained by the power flow calculation by gradually increasing the load amount according to the load change amount direction with the voltage solution at the second time as an initial value;
A tidal current calculation device including a load cutoff amount calculation unit that calculates a load cutoff amount from a difference between the load predicted value and the maximum load value.
前記第１の時刻における負荷予測値に対する電圧解が前記潮流計算により得られない場合に、前記第１の時刻に直近して前記潮流計算により電圧解が得られた時刻における負荷予測値を前記第２の時刻における負荷値として抽出する負荷値抽出部と
を更に含む、請求項１に記載の潮流計算装置。 A tidal current calculation unit that calculates a tidal current in time series with respect to each load prediction value at a plurality of times including the first time and the second time;
When the voltage solution for the predicted load value at the first time cannot be obtained by the power flow calculation, the predicted load value at the time when the voltage solution is obtained by the power flow calculation immediately after the first time is The tidal current calculation device according to claim 1, further comprising: a load value extraction unit that extracts a load value at time 2.
を更に含む、請求項１に記載の潮流計算装置。 When a voltage solution for the predicted load value at the first time is not obtained by the power flow calculation, a load value at a time correlated with the predicted load value at the first time is used as a load value at the second time. The tidal current calculation device according to claim 1, further comprising a load value extraction unit for extraction.
前記第２の時刻における電圧解を初期値として前記負荷変化量方向に従って負荷量を徐々に大きくすることによって、前記潮流計算により電圧解が得られる最大負荷値を計算し、
前記最大負荷値と前記負荷予測値との差分から負荷遮断量を計算する
ことを含む潮流計算方法。 When the voltage solution for the load predicted value at the first time of the load node included in the power system is not obtained by the power flow calculation, the load predicted value and the load value at the second time before the first time Calculate the load change direction from the difference,
By gradually increasing the load amount according to the load change amount direction with the voltage solution at the second time as an initial value, the maximum load value at which the voltage solution is obtained by the power flow calculation is calculated,
A tidal current calculation method including calculating a load cutoff amount from a difference between the maximum load value and the predicted load value.
前記第２の時刻における電圧解を初期値として前記負荷変化量方向に従って負荷量を徐々に大きくすることによって、前記潮流計算により電圧解が得られる最大負荷値を計算し、
前記最大負荷値と前記負荷予測値との差分から負荷遮断量を計算する
ことを含む処理をコンピュータに実行させる潮流計算プログラム。 When the voltage solution for the load predicted value at the first time of the load node included in the power system is not obtained by the power flow calculation, the load predicted value and the load value at the second time before the first time Calculate the load change direction from the difference,
By gradually increasing the load amount according to the load change amount direction with the voltage solution at the second time as an initial value, the maximum load value at which the voltage solution is obtained by the power flow calculation is calculated,
A tidal current calculation program for causing a computer to execute processing including calculating a load shedding amount from a difference between the maximum load value and the predicted load value.
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