JP2019129644A - Electric power flow calculating device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、分散型電源が接続された電力系統における電圧、有効電力、無効電力等の状態や分布を計算する電力潮流計算装置に関するものである。 The present invention relates to a power flow calculation apparatus that calculates states and distributions of voltage, active power, reactive power, and the like in a power system to which a distributed power supply is connected.
配電系統の制御において、電力事業者には、一般需要家の電圧を所定の管理幅（１０１±６［Ｖ］）に維持することが求められている。
一方、近年では、太陽光発電装置等の分散型電源の普及により、逆潮流の発生や配電系統の負荷分布の急変に起因して、系統電圧を上記の管理幅に維持することが困難になってきており、系統電圧を維持するには、電圧制御機器の制御定数の変更や新規設備の導入が必要になる。
そこで、電圧制御機器の制御定数の変更等によって電力系統の電圧や電力潮流（有効・無効電力の流れ）がどのように変化するかをシミュレーションするために、電力潮流計算が用いられている。
In the control of the distribution system, electric power companies are required to maintain the voltage of general consumers within a predetermined management width (101 ± 6 [V]).
On the other hand, in recent years, with the spread of distributed power sources such as solar power generation devices, it has become difficult to maintain the system voltage within the above management range due to the occurrence of reverse power flow and sudden changes in the load distribution of the distribution system. In order to maintain the system voltage, it is necessary to change the control constant of the voltage control device or introduce new equipment.
Therefore, power flow calculation is used to simulate how the voltage and power flow (active / reactive power flow) of the power system change due to a change in the control constant of the voltage control device.
図６は、実際の電力系統に対応する系統モデルの構成図である。
図６において、Ｇは系統電源、ＳＶＲはタップの切り替えにより出力電圧を調整する自動電圧調整器、Ｆは配電線、ＰＶは太陽光発電装置、Ｌｏａｄは需要家、Ｎ１〜Ｎ４はノードを示す。
FIG. 6 is a configuration diagram of a system model corresponding to an actual power system.
In FIG. 6, G is a system power supply, SVR the automatic voltage regulator for regulating the output voltage by switching the taps, F is the distribution line, PV solar power device, Load is customer, N 1 to N 4 is a node Show.
電力潮流計算では、下記の数式１に示すように、系統電源Ｇの電圧Ｖｓ，自動電圧調節器ＳＶＲの変圧比（タップ）や配電線Ｆのインピーダンス（抵抗Ｒ及びリアクタンスＸ）等の設備情報、太陽光発電装置ＰＶの有効電力ＰＰＶ及び無効電力ＱＰＶからなる発電情報、需要家Ｌｏａｄの有効電力ＰＬｏａｄ及び無効電力ＱＬｏａｄからなる負荷情報を入力として、各ノードＮ１〜Ｎ４における電圧Ｖ１〜Ｖ４や有効電力Ｐ１〜Ｐ４、無効電力Ｑ１〜Ｑ４の分布を求めている。なお、ＳＶＲの変圧比ではなく、目標電圧とＬＤＣ（Ｌｉｎｅ Ｄｒｏｐ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）制御のｒ，ｘを入力しても良い。
［数式１］
［Ｖ１〜４，Ｐ１〜４，Ｑ１〜４］＝ｆ（Ｖｓ，Ｔａｐ，ｒ，ｘ，ＰＰＶ，ＱＰＶ，ＰＬｏａｄ，ＱＬｏａｄ）
In power flow calculation, as shown in Formula 1 below, facility information such as voltage V s of grid power G, transformation ratio (tap) of automatic voltage regulator SVR, impedance (resistance R and reactance X) of distribution line F, etc. Power generation information consisting of active power P PV and reactive power Q PV of photovoltaic power generation device PV, and load information consisting of active power P Load and reactive power Q Load of customer Load are input at each node N 1 to N 4 Distributions of voltages V 1 to V 4 , active powers P 1 to P 4 , and reactive powers Q 1 to Q 4 are obtained. The target voltage and r, x of LDC (Line Drop Compensator) control may be input instead of the transformation ratio of SVR.
[Equation 1]
[V 1-4 , P 1-4 , Q 1-4 ] = f (V s , Tap, r, x, P PV , Q PV , P Load , Q Load )
このような電力潮流計算方法としては、一般に高電圧のループ状系統に適用されるＮＲ（Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ）法や、放射状系統に特化した特許文献１記載のＢＦＳ（Ｂａｃｋｗａｒｄ−Ｆｏｒｗａｒｄ Ｓｗｅｅｐ）法が知られている。
このうち、ＢＦＳ法では、図７（ａ）に示すように、初期設定（ステップＳ２０１）により電力系統の基準電圧を決定した後、放射状系統の末端側から電流または電力潮流を計算していくＢａｃｋｗａｒｄ Ｓｗｅｅｐという計算処理（ステップＳ２０２）と、放射状系統の電源側から電圧変化を計算していくＦｏｒｗａｒｄ Ｓｗｅｅｐという計算処理（ステップＳ２０３）とを繰り返し実行し、電圧の誤差が前回計算時と比較して規定値より小さくなった時点、或いは、放射状系統の末端での電流もしくは電力潮流が規定値より小さくなった時点で計算が収束したと判断して終了する（ステップＳ２０４ Ｙｅｓ）。
As such a power flow calculation method, there are an NR (Newton-Raphson) method generally applied to a high-voltage loop system, and a BFS (Backward-Forward Sweep) method described in Patent Document 1 specialized in a radial system. Are known.
Among these, in the BFS method, as shown in FIG. 7A, after determining the reference voltage of the power system by the initial setting (step S201), the Backward is calculated from the end side of the radial system. A calculation process called “Sweep” (step S202) and a calculation process called “forward sweep” (step S203) for calculating a voltage change from the power supply side of the radial system are repeatedly executed, and the voltage error is defined in comparison with the previous calculation. It is determined that the calculation has converged when the current or power flow at the end of the radial system becomes smaller than the specified value when it becomes smaller than the value, and the process is ended (Yes in step S204).
また、特に太陽光発電装置等の分散型電源が導入された電力系統では、時間により変動する分散型電源の発電量に対応できるか否かを評価する必要があるため、潮流計算を実行するごとに計算時間に対応した負荷や発電量にて、連続した時間の系統状態を計算（連続潮流計算）する。
図７（ｂ）は、上述した連続潮流計算のフローチャートである。１日のうち複数時間の電圧分布を求める場合には、まず、計算時間に応じた負荷や発電量を設定する（ステップＳ１００）。そして、例えばｎ分（例えば１分から１０分程度）ごとに、図７（ａ）に示した潮流計算を、時間を増加させながら終了時間になるまで連続的に行う（ステップＳ２００〜Ｓ４００）。
In addition, especially in power systems where distributed power sources such as solar power generation devices are introduced, it is necessary to evaluate whether or not the power generation amount of distributed power sources that fluctuates over time must be evaluated. The system state of continuous time is calculated with the load and power generation corresponding to the calculation time (continuous power flow calculation).
FIG. 7B is a flowchart of the above-described continuous power flow calculation. When obtaining a voltage distribution for a plurality of hours in a day, first, a load and a power generation amount corresponding to the calculation time are set (step S100). Then, for example, every n minutes (for example, about 1 to 10 minutes), the tidal current calculation shown in FIG. 7A is continuously performed while increasing the time until the end time is reached (steps S200 to S400).
この場合、前回（ｎ分前）の時間断面で計算した電圧分布或いは電流もしくは電力潮流を初期値として、今回の潮流計算に利用することができる。通常、需要家の負荷は緩やかに変化し、短時間（例えば１分から１０分程度）では大きく変化しないことが多い。このため、連続潮流計算においては、前回の潮流計算時の電圧値を初期値として設定すれば計算が収束しやすくなる。
または、前回（ｎ分前）の時間断面で計算した電流もしくは電力潮流を初期値として、今回の潮流計算に利用することもできる。連続潮流計算においては、前回の潮流計算時の電流もしくは電力潮流を初期値として設定すれば、計算が収束しやすくなる。電流もしくは電力潮流を初期値として設定する場合、図７（ａ）の初期設定（ステップＳ２０１）では電力系統の電流もしくは電力潮流を初期値として設定する。既に電力系統の電流もしくは電力潮流があるため、１度目のＢａｃｋｗａｒｄ Ｓｗｅｅｐという計算処理（ステップＳ２０２）はスキップする。その後、放射状系統の電源側から電圧変化を計算していくＦｏｒｗａｒｄ Ｓｗｅｅｐという計算処理（ステップＳ２０３）を行う。２回目以降は、電圧を初期値とする場合と同じである。
以下では電圧を初期とした場合の手法を説明するが、電流や電力潮流を初期値としても構わない。
In this case, the voltage distribution or current or power flow calculated in the previous time section (n minutes ago) can be used as an initial value for the current flow calculation. Usually, the load of the customer changes gradually and often does not change significantly in a short time (for example, about 1 to 10 minutes). For this reason, in the continuous power flow calculation, if the voltage value at the time of the previous power flow calculation is set as the initial value, the calculation tends to converge.
Alternatively, the current or power flow calculated in the previous (n minutes ago) time cross section may be used as the initial value for the current power flow calculation. In continuous power flow calculation, if current or power flow at the time of previous power flow calculation is set as an initial value, the calculation tends to converge. When the current or power flow is set as the initial value, the current or power flow of the power system is set as the initial value in the initial setting (step S201) of FIG. Since there is already the current or power flow of the power system, the first Backward Sweep calculation process (step S202) is skipped. Thereafter, a calculation process called forward sweep (step S203) for calculating a voltage change from the power supply side of the radial system is performed. The second and subsequent times are the same as in the case of setting the voltage to the initial value.
In the following, a method when the voltage is set as an initial value will be described, but a current or power flow may be set as an initial value.
ここで、図８は、電力系統のある点において、ＢＦＳ法による潮流計算を繰り返し実行した場合の、計算の繰り返し回数に応じた電圧の収束状態を概念的に示した図である。
実際の電力系統には、電圧値によって制御量が変化する電圧制御機器等が存在するため、図８に示すほど単純ではないが、計算の繰り返し回数が多くなるほど電圧は収束値へと近付いていくことが多い。しかし、電圧の初期値が収束値に対して離れ過ぎている場合には、ＢＦＳ法、ＮＲ法の何れの方法でも、計算が収束せずに発散してしまい、解が得られない場合がある。
Here, FIG. 8 is a diagram conceptually showing a voltage convergence state according to the number of repetitions of the calculation when the power flow calculation by the BFS method is repeatedly executed at a certain point of the power system.
In an actual power system, there are voltage control devices etc. whose control amount changes depending on the voltage value, so it is not as simple as shown in FIG. 8, but the voltage approaches the convergence value as the number of iterations of calculation increases. There are many things. However, if the initial value of the voltage is too far from the convergence value, the calculation may not converge but diverge and the solution may not be obtained by either the BFS method or the NR method. .
従来では、電圧の初期値を基準電圧または前回潮流計算時の電圧値に設定することが多い。しかし、近年では太陽光発電装置等の分散型電源の普及が進んでいるため、日射量により、短時間であっても出力が大きく変化することがある。このため、連続潮流計算において、前回潮流計算時の電圧を初期値として設定しても、計算が発散してしまう場合がある。 Conventionally, the initial value of the voltage is often set to the reference voltage or the voltage value at the previous power flow calculation. However, in recent years, the spread of distributed power sources such as solar power generation devices has progressed, and therefore the output may change significantly even for a short time depending on the amount of solar radiation. For this reason, in the continuous power flow calculation, even if the voltage at the previous power flow calculation is set as the initial value, the calculation may diverge.
一方、特許文献２には、本来の潮流計算が発散して最適解を求めることができない場合に、電圧の位相角及び大きさが有効電力，無効電力にそれぞれ比例するという線形近似により簡易潮流計算を行うようにした最適潮流計算装置が記載されている。 On the other hand, in Patent Document 2, when the original power flow calculation diverges and an optimal solution cannot be obtained, a simple power flow calculation is performed by linear approximation that the phase angle and magnitude of the voltage are proportional to the active power and the reactive power, respectively. An optimal power flow calculation device is described which performs the above.
前述の特許文献２に記載された最適潮流計算装置では、潮流計算が発散する場合に簡易潮流計算を行って近似解を求めているため、求められた電圧分布等が最適である保証はない。
そこで、本発明の解決課題は、潮流計算が発散する場合には電圧等の初期値を変更して再度、計算を行うことにより、潮流計算を確実に収束させるようにした電力潮流計算装置を提供することにある。
In the optimum power flow calculation device described in Patent Document 2 described above, when the power flow calculation diverges, a simple power flow calculation is performed to obtain an approximate solution. Therefore, there is no guarantee that the obtained voltage distribution or the like is optimal.
Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a power flow calculation device that reliably converges the power flow calculation by changing the initial value of the voltage or the like and performing the calculation again when the power flow calculation diverges. There is to do.
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、電子計算装置のハードウェア及びソフトウェアにより構成される電力潮流計算装置であって、
分散型電源を有する電力系統の設備情報、前記電力系統の発電量，負荷量を含む発電・負荷情報が入力されるデータ入力部と、前記設備情報及び前記発電・負荷情報に基づいて前記電力系統の各点における電圧及び有効電力・無効電力を計算する潮流計算部と、前記潮流計算部による計算結果を出力するデータ出力部と、を備え、
前記潮流計算部は、
計算の発散・収束を判定する判定手段と、少なくとも前記電力系統の各点における電圧、電流または電力潮流の何れかの初期値を変更する初期値変更手段と、を有し、前記判定手段により計算の発散を判定した場合には前記判定手段により計算の収束が判定されるまで、前記初期値変更手段により前記初期値を変更して再計算を行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a power flow calculation device configured by hardware and software of an electronic calculation device,
A data input unit for receiving facility information of a power system having a distributed power source, power generation / load information including the power generation amount and load amount of the power system, and the power system based on the facility information and the power generation / load information A power flow calculation unit for calculating the voltage and active power / reactive power at each point, and a data output unit for outputting a calculation result by the power flow calculation unit,
The tidal current calculator is
Determination means for determining divergence / convergence of calculation, and initial value changing means for changing an initial value of at least one of voltage, current, and power flow at each point of the power system, and the calculation by the determination means When the divergence is determined, the initial value is changed by the initial value changing means and recalculation is performed until the convergence of the calculation is determined by the determining means.
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した電力潮流計算装置において、
前記初期値変更手段は、
前記分散型電源の発電量が最大で負荷の需要量が最小である時の前記電力系統の各点における電圧と前記電力系統の送り出し電圧との差分と、所定の係数との積を求め、この積を前記送り出し電圧に加算した値を前記各点における電圧の初期値として設定することを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the power flow calculation apparatus according to claim 1,
The initial value changing means includes
The product of the difference between the voltage at each point of the power system and the delivery voltage of the power system when the amount of power generation of the distributed power source is maximum and the load demand is minimum is determined by A value obtained by adding the product to the delivery voltage is set as an initial value of the voltage at each point.
請求項３に係る発明は、請求項１に記載した電力潮流計算装置において、
前記初期値変更手段は、
前記分散型電源の発電量が最大で負荷の需要量が最小である時の前記電力系統の各点における電流或いは電力潮流を潮流計算により求め、この電流或いは電力潮流と所定の係数との積を前記各点における電流或いは電力潮流の初期値として設定することを特徴とする。
The invention according to
The initial value changing means includes
The current or power flow at each point of the power system when the power generation amount of the distributed power source is maximum and the load demand is minimum is obtained by power flow calculation, and the product of the current or power flow and a predetermined coefficient is calculated. It is set as an initial value of current or power flow at each point.
請求項４に係る発明は、請求項１に記載した電力潮流計算装置において、
前記初期値変更手段は、
前記分散型電源の発電量が最小で負荷の需要量が最大である時の前記電力系統の各点における電圧と前記電力系統の送り出し電圧との差分と、所定の係数との積を求め、この積を前記送り出し電圧に加算した値を前記各点における電圧の初期値として設定することを特徴とする。
The invention according to
The initial value changing means includes
Find the product of the difference between the voltage at each point of the power system and the supply voltage of the power system when the power generation amount of the distributed power source is minimum and the load demand is maximum, and a predetermined coefficient, A value obtained by adding a product to the output voltage is set as an initial value of the voltage at each point.
請求項５に係る発明は、請求項１に記載した電力潮流計算装置において、
前記初期値変更手段は、
前記分散型電源の発電量が最小で負荷の需要量が最大である時の前記電力系統の各点における電流或いは電力潮流を求め、この電流或いは電力潮流と所定の係数との積を前記各点における電流或いは電力潮流の初期値として設定することを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the power flow calculation device according to claim 1,
The initial value changing means includes
The current or power flow at each point of the power system when the power generation amount of the distributed power source is minimum and the load demand is maximum, and the product of this current or power flow and a predetermined coefficient is obtained at each point Set as an initial value of current or power flow in the
請求項６に係る発明は、請求項１〜５の何れか１項に記載した電力潮流計算装置において、
前記初期値変更手段により初期値を変更して前記潮流計算部が計算した結果を新たな初期値として、前記潮流計算部が所定の時間ごとに連続して潮流を計算することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the power flow calculation device according to any one of claims 1 to 5,
It is characterized in that the tidal current calculation unit continuously calculates the tidal current every predetermined time, using the initial value changed by the initial value changing means and the result calculated by the tidal current calculation unit as a new initial value.
本発明によれば、潮流計算が発散する場合に、電力系統の各点における電圧等の初期値を変更して繰り返し計算し直すことにより、潮流計算を収束させ、電力系統の電圧や電力潮流の分布を確実に把握することができる。 According to the present invention, when the tidal current calculation diverges, the tidal current calculation is converged by changing the initial value of the voltage and the like at each point of the power system repeatedly and recalculating, so that the power system voltage and power tidal current can be converged. The distribution can be grasped reliably.
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態が適用される電力系統をモデル化した構成図である。図１において、系統モデルの構成は図６と同一であり、系統電源Ｇ、自動電圧調整器ＳＶＲ、配電線Ｆ、太陽光発電装置ＰＶ、需要家Ｌｏａｄ、ノードＮ１〜Ｎ４を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram modeling a power system to which this embodiment is applied. In Figure 1, the configuration of the system model is the same as FIG. 6, a system power source G, the automatic voltage regulator SVR, distribution line F, photovoltaic device PV, customer Load, the node N 1 to N 4 .
潮流計算を行う電子計算装置１０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等のハードウェアとこれに実装されたソフトウェアとによって構成されている。この電子計算装置１０には、系統電源Ｇの電圧Ｖｓ，ｔ、配電線Ｆの抵抗ｒ及びリアクタンスｘ、自動電圧調整器ＳＶＲの変圧比Ｔａｐ，ｔ等の設備情報と、太陽光発電装置ＰＶの有効電力ＰＰＶ，ｔ，無効電力ＱＰＶ，ｔからなる発電情報と、需要家Ｌｏａｄの有効電力ＰＬｏａｄ，ｔ，無効電力ＱＬｏａｄ，ｔからなる負荷情報とが入力される。ここで、添え字ｔを付けた諸量は時間によって値が変化するものである。
電子計算装置１０は、ｎ分（例えば１分から１０分程度）ごとに連続して潮流計算を行い、電力系統の各点における電圧Ｖ１，ｔ〜Ｖ４，ｔや有効電力Ｐ１，ｔ〜Ｐ４，ｔ，無効電力Ｑ１，ｔ〜Ｑ４，ｔ等の電力潮流の分布を出力する。
The
The
図２は、電子計算装置１０の機能を示すブロック図である。
図２において、データ入力部１１には、前述した設備情報、発電情報・負荷情報が適宜な伝送手段を介して入力される。
潮流計算部１２では、演算処理手段の動作によって図７（ｂ）に示したような連続潮流計算を行い、電力系統の各点における電圧、有効電力，無効電力を演算する。また、潮流計算部１２は、後述するように、潮流計算の発散・収束を判定し、かつ、電力系統の各点における電圧等の初期値を変更する手段を備えている。これらの演算、判定、初期値変更等の処理は、コンピュータのハードウェア及びソフトウェアの機能によって実現されるものである。
連続潮流計算により得られた電力系統の各部の電圧Ｖ１，ｔ〜Ｖ４，ｔや電力潮流（有効電力Ｐ１，ｔ〜Ｐ４，ｔ，無効電力Ｑ１，ｔ〜Ｑ４，ｔ）の分布は、データ出力部１３によりディスプレイに表示され、あるいは図示されていない上位の系統監視装置等に伝送される。
FIG. 2 is a block diagram showing the functions of the
In FIG. 2, the facility information and the power generation information / load information described above are input to the
The power
Voltage V1 , t to V4 , t and power flow of each part of the power system obtained by continuous power flow calculation (active power P1 , t to P4 , t , reactive power Q1 , t to Q4 , t ) The distribution of is displayed on the display by the
図３は、潮流計算部１２により実行される連続潮流計算のフローチャートを示している。
まず、今回の計算が連続潮流計算の初回か２回目以降かを判定し、初回である場合は（ステップＳ１ ＹＥＳ）、前回潮流計算結果がないため、電力系統の基準電圧を初期値として潮流計算を実行する（ステップＳ２）。今回の計算が２回目以降である場合は（ステップＳ１ ＮＯ）、前回潮流計算時の各点の電圧を初期値として潮流計算を実行する（ステップＳ３）。
FIG. 3 shows a flowchart of continuous power flow calculation performed by the power
First, it is determined whether the current calculation is the first or second time of continuous power flow calculation. If it is the first time (YES in step S1), there is no previous power flow calculation result, so the power flow calculation is performed using the power system reference voltage as the initial value. Is executed (step S2). If the current calculation is the second time or later (NO in step S1), the power flow calculation is executed with the voltage at each point at the time of the previous power flow calculation as an initial value (step S3).
ステップＳ２またはステップＳ３による潮流計算を実行した後、計算が収束したか否かを判定する（ステップＳ４）。収束の判定は、例えば、図７（ａ）に示したＢＦＳ法による潮流計算の繰り返し時に、系統内の各点の電圧Ｖ１，ｔ〜Ｖ４，ｔを前回計算時の電圧Ｖ１，ｔ−１〜Ｖ４，ｔ−１とそれぞれ比較し、全ての点で電圧の差が１．００−６[ｐ.ｕ.]以下となったら計算が収束したと判定する（ステップＳ４ ＹＥＳ）。
また、発散の判定は、例えば、上限電圧を１．５ [ｐ.ｕ.]、下限電圧を０．５ [ｐ.ｕ.]とし、各点の電圧Ｖ１，ｔ〜Ｖ４，ｔのうちの何れかが、ＢＦＳ法による潮流計算の繰り返し時に上記の上限電圧を上回るか、あるいは下限電圧を下回った場合に計算が発散していると判定する（ステップＳ４ ＮＯ）。
なお、この実施形態では潮流計算にＢＦＳ法を用いているが、本発明は、ＮＲ法を用いる場合にも同様に適用可能である。
After executing the power flow calculation in step S2 or step S3, it is determined whether or not the calculation has converged (step S4). Determination of convergence, for example, when the repetition of flow calculation by BFS method shown in FIG. 7 (a), the voltage V 1 of the points in the grid, t ~V 4, voltages V 1 at the time t of the previous calculation, t -1 to V4 and t-1 , respectively, and it is determined that the calculation has converged if the voltage difference at all points is 1.00 -6 [pu] or less (YES in step S4).
The determination of the divergence, for example, the upper limit voltage 1.5 [p.u.], a lower limit voltage and 0.5 [p.u.], the voltage V 1, t ~V 4, t for each point It is determined that the calculation is diverged if any of them exceeds the upper limit voltage or falls below the lower limit voltage at the time of repetition of the power flow calculation by the BFS method (step S4 NO).
In addition, although BFS method is used for tidal current calculation in this embodiment, the present invention is applicable similarly, also when using NR method.
次に、ステップＳ４で発散と判定された場合に、発散の方向を判定する（ステップＳ５）。
計算した電圧が前述した上限電圧の１．５ [ｐ.ｕ.]を上回って発散していた場合、つまり高電圧方向に発散していた場合には、収束する電圧が高めにあると想定されるため、現在の初期値より高めの電圧を初期値に設定して潮流計算を実行する（ステップＳ６）。また、計算した電圧が下限電圧の０．５ [ｐ.ｕ.]を下回って発散していた場合、つまり低電圧方向に発散していた場合には、収束する電圧が低めにあると想定されるため、現在の初期値より低めの電圧を初期値に設定して潮流計算を実行する（ステップＳ７）。
Next, when it is determined in step S4 that there is a divergence, the direction of the divergence is determined (step S5).
If the calculated voltage diverges beyond the upper limit voltage of 1.5 [p.u.] described above, that is, if it diverges in the high voltage direction, it is assumed that the converging voltage is higher. Therefore, the power flow calculation is executed with the voltage higher than the current initial value set to the initial value (step S6). If the calculated voltage diverges below the lower limit voltage of 0.5 [p.u.], that is, if it diverges in the lower voltage direction, it is assumed that the converged voltage is lower. Therefore, the flow calculation is executed by setting a voltage lower than the current initial value to the initial value (step S7).
ここで、初期値として新たに設定される高めの電圧（以下、高めの初期値），低めの電圧（以下、低めの初期値）について説明する。
まず、高めの初期値とは、例えば、電力系統に接続されている太陽光発電装置ＰＶの出力が最大であって需要家Ｌｏａｄの負荷が最小である時の各点の電圧分布を計算し、この電圧分布と電力系統の送り出し電圧（系統電源Ｇの電圧）Ｖｓとの差分値であるΔＶに係数Ｋ（Ｋ＝０〜１）を掛けた値を送り出し電圧Ｖｓに加算した電圧（その電圧分布）をいう。
また、低めの初期値とは、太陽光発電装置ＰＶの出力が最小（ゼロを含む）であって需要家Ｌｏａｄの負荷が最大である時の各点の電圧分布を計算し、この電圧分布と送り出し電圧Ｖｓとの差分値である負の値ΔＶに係数Ｋ（Ｋ＝０〜１）を掛けた値を送り出し電圧Ｖｓに加算した電圧（その電圧分布）をいう。
電流或いは電力潮流を初期値とする場合は、高めの電圧に相当する初期値として、電力系統に接続されている太陽光発電装置ＰＶの出力が最大であって需要家Ｌｏａｄの負荷が最小である時の各点の電流或いは電力潮流を計算し、この値に係数Ｋ（Ｋ＝０〜１）を掛けた値を各点の初期値として設定する。また、低めの電圧に相当する初期値として、太陽光発電装置ＰＶの出力が最小（ゼロを含む）であって需要家Ｌｏａｄの負荷が最大である時の各点の電流或いは電力潮流を計算し、この値に係数Ｋ（Ｋ＝０〜１）を掛けた値を各点の初期値として設定する。
Here, a higher voltage (hereinafter referred to as a higher initial value) and a lower voltage (hereinafter referred to as a lower initial value) newly set as initial values will be described.
First, the higher initial value is, for example, calculating the voltage distribution at each point when the output of the photovoltaic power generator PV connected to the power system is maximum and the load of the consumer Load is minimum, A voltage obtained by adding a value obtained by multiplying ΔV, which is a difference value between the voltage distribution and the power supply voltage (voltage of the system power supply G) V s , by a coefficient K (K = 0 to 1) to the supply voltage V s Voltage distribution).
The lower initial value is calculated by calculating the voltage distribution at each point when the output of the photovoltaic power generator PV is minimum (including zero) and the load of the customer load is maximum. It refers to delivery voltage V s a negative value ΔV to the coefficient K (K = 0 to 1) voltage obtained by adding the voltage V s send out value obtained by multiplying a difference value (that voltage distribution).
When current or power flow is taken as an initial value, the output of the photovoltaic power generation system PV connected to the electric power system is the largest and the load of the customer Load is the smallest as the initial value corresponding to a higher voltage The current or power flow at each point in time is calculated, and a value obtained by multiplying this value by a coefficient K (K = 0 to 1) is set as the initial value of each point. In addition, as an initial value corresponding to a lower voltage, the current or power flow at each point when the output of the photovoltaic power generation device PV is minimum (including zero) and the load of the consumer load is maximum is calculated. A value obtained by multiplying this value by a coefficient K (K = 0 to 1) is set as an initial value of each point.
図４は、高めの初期値を概念的に説明した図であり、Ｋ＝０の場合、Ｋ＝０．５の場合、及びＫ＝１の場合の、送り出し点（系統電源Ｇ）からの距離に応じた電圧の初期値をそれぞれ示している。図示するように、係数Ｋを適宜設定し、各点の電圧と送り出し電圧Ｖｓとの差分ΔＶと係数Ｋとの積を送り出し電圧Ｖｓに加算することで、系統上の各点における電圧の新たな初期値を求めることができる。
なお、図５は、前回潮流計算時の電圧初期値と、新たに設定される高めの初期値，低めの初期値を概念的に示した図である。
上述した新たな初期値の演算・変更や、計算の収束及び発散の判定は、潮流計算部１２の演算処理によって容易に実現可能である。
FIG. 4 is a diagram conceptually illustrating a high initial value, and in the case of K = 0, K = 0.5, and K = 1, the distance from the delivery point (system power G) The initial values of the voltages according to the are respectively shown. As shown, by setting the coefficient K as appropriate, it adds the feed to the voltage V s the product of the difference ΔV and the coefficient K of the voltage V s feeding the voltage of each point, the voltage at each point on line A new initial value can be obtained.
FIG. 5 is a diagram conceptually showing a voltage initial value at the time of the previous power flow calculation, a newly set higher initial value, and a lower initial value.
The above-described calculation / change of the new initial value and determination of convergence and divergence of the calculation can be easily realized by the calculation process of the power
図３に戻って、高めの初期値を用いて潮流計算（ステップＳ６）を行った結果、未だに計算が発散する場合には、ステップＳ６とは逆に初期値を低めに設定して再度、潮流計算を行う（ステップＳ８，Ｓ１０）。
また、低めの初期値を用いて潮流計算（ステップＳ７）を行った結果、未だに計算が発散する場合には、ステップＳ７とは逆に初期値を高めに設定して再度、潮流計算を行う（ステップＳ９，Ｓ１１）。
その後、終了時間になったか否かを判断し、終了時間になっていなければ、系統内で時間により変化する値（例えば、太陽光発電装置ＰＶの有効電力ＰＰＶ，ｔ，無効電力ＱＰＶ，ｔからなる発電情報と、需要家Ｌｏａｄの有効電力ＰＬｏａｄ，ｔ，無効電力ＱＬｏａｄ，ｔからなる負荷情報等）を変更し、ステップＳ１からの処理を繰り返し実行する（ステップＳ１２ ＮＯ，Ｓ１３）。
Returning to FIG. 3, as a result of performing the tidal current calculation (step S6) using a higher initial value, if the calculation still diverges, the initial value is set to a lower value contrary to step S6 and the tidal current is performed again. Calculation is performed (steps S8 and S10).
In addition, if the calculation still diverges as a result of performing the tidal current calculation (step S7) using the lower initial value, the tidal current calculation is performed again by setting the initial value higher, contrary to step S7. Steps S9 and S11).
Thereafter, it is determined whether or not the end time has been reached. If the end time has not been reached, values that change with time in the system (for example, the active power P PV, t , the reactive power Q PV, The power generation information consisting of t and the load information consisting of the active power P Load, t of the customer load, the reactive power Q Load, t, etc.) are changed, and the processing from step S1 is repeatedly executed (NO in step S12, S13). .
なお、図３に示したフローチャートでは、高めの初期値と低めの初期値とを用いる２通りの場合につき潮流計算を行っているが、発散しやすい電力系統の場合には、係数Ｋを０〜１の範囲で細かく変更する等の方法により、高めから低めまで段階的に多数の初期値を設定して潮流計算を行っても良い。
また、この実施形態では、電力系統の各点における電圧等の初期値を変更する場合について説明したが、分散型電源や負荷の定格動作時の有効電力と無効電力との和の初期値を変更して連続潮流計算を行っても良い。
In the flowchart shown in FIG. 3, the power flow is calculated for two cases using a higher initial value and a lower initial value, but in the case of a power system which is easily diverged, the coefficient K is 0 to 0. It is also possible to perform tidal current calculation by setting a large number of initial values stepwise from high to low by a method of finely changing in the range of 1.
Further, in this embodiment, the case where the initial value such as the voltage at each point of the power system is changed has been described, but the initial value of the sum of the active power and the reactive power at the rated operation of the distributed power source or the load is changed. Then, continuous power flow calculation may be performed.
Ｇ：系統電源
ＳＶＲ：自動電圧調整器
Ｆ：配電線
ＰＶ：太陽光発電装置
Ｌｏａｄ：需要家
Ｎ１〜Ｎ４：ノード
１０： 電子計算装置（ＰＣ）
１１：データ入力部
１２：潮流計算部
１３：データ出力部
G: system power supply SVR: automatic voltage regulator F: distribution line PV: Photovoltaic device Load: customer N 1 to N 4: Node 10: electronic computing device (PC)
11: data input unit 12: tidal current calculation unit 13: data output unit
Claims (6)
分散型電源を有する電力系統の設備情報、前記電力系統の発電量，負荷量を含む発電・負荷情報が入力されるデータ入力部と、前記設備情報及び前記発電・負荷情報に基づいて前記電力系統の各点における電圧及び有効電力・無効電力を計算する潮流計算部と、前記潮流計算部による計算結果を出力するデータ出力部と、を備え、
前記潮流計算部は、
計算の発散・収束を判定する判定手段と、少なくとも前記電力系統の各点における電圧、電流または電力潮流の何れかの初期値を変更する初期値変更手段と、を有し、前記判定手段により計算の発散を判定した場合には前記判定手段により計算の収束が判定されるまで、前記初期値変更手段により前記初期値を変更して再計算を行うことを特徴とする電力潮流計算装置。 A power flow calculation device comprising hardware and software of an electronic calculation device, comprising:
A data input unit for receiving facility information of a power system having a distributed power source, power generation / load information including the power generation amount and load amount of the power system, and the power system based on the facility information and the power generation / load information A power flow calculation unit for calculating the voltage and active power / reactive power at each point, and a data output unit for outputting a calculation result by the power flow calculation unit,
The tidal current calculator is
Determination means for determining divergence / convergence of calculation, and initial value changing means for changing an initial value of at least one of voltage, current, and power flow at each point of the power system, and the calculation by the determination means When the divergence is determined, until the convergence of the calculation is determined by the determination unit, the initial value is changed by the initial value changing unit and recalculation is performed.
前記初期値変更手段は、
前記分散型電源の発電量が最大で負荷の需要量が最小である時の前記電力系統の各点における電圧と前記電力系統の送り出し電圧との差分と、所定の係数との積を求め、この積を前記送り出し電圧に加算した値を前記各点における電圧の初期値として設定することを特徴とする電力潮流計算装置。 In the power flow calculation device according to claim 1,
The initial value changing means includes
The product of the difference between the voltage at each point of the power system and the delivery voltage of the power system when the amount of power generation of the distributed power source is maximum and the load demand is minimum is determined by A power flow calculation apparatus, wherein a value obtained by adding a product to the delivery voltage is set as an initial value of the voltage at each point.
前記初期値変更手段は、
前記分散型電源の発電量が最大で負荷の需要量が最小である時の前記電力系統の各点における電流或いは電力潮流を潮流計算により求め、この電流或いは電力潮流と所定の係数との積を前記各点における電流或いは電力潮流の初期値として設定することを特徴とする電力潮流計算装置。 In the power flow calculation device according to claim 1,
The initial value changing means includes
The current or power flow at each point of the power system when the power generation amount of the distributed power source is maximum and the load demand is minimum is obtained by power flow calculation, and the product of the current or power flow and a predetermined coefficient is calculated. The power flow calculation device set as an initial value of current or power flow at each point.
前記初期値変更手段は、
前記分散型電源の発電量が最小で負荷の需要量が最大である時の前記電力系統の各点における電圧と前記電力系統の送り出し電圧との差分と、所定の係数との積を求め、この積を前記送り出し電圧に加算した値を前記各点における電圧の初期値として設定することを特徴とする電力潮流計算装置。 In the power flow calculation device according to claim 1,
The initial value changing means includes
The product of the difference between the voltage at each point of the electric power system and the delivery voltage of the electric power system when the amount of power generation of the distributed power source is minimum and the amount of load demand is maximum is determined by A power flow calculation apparatus, wherein a value obtained by adding a product to the delivery voltage is set as an initial value of the voltage at each point.
前記初期値変更手段は、
前記分散型電源の発電量が最小で負荷の需要量が最大である時の前記電力系統の各点における電流或いは電力潮流を求め、この電流或いは電力潮流と所定の係数との積を前記各点における電流或いは電力潮流の初期値として設定することを特徴とする電力潮流計算装置。 In the power flow calculation device according to claim 1,
The initial value changing means includes
The current or power flow at each point of the power system when the power generation amount of the distributed power source is minimum and the load demand is maximum, and the product of this current or power flow and a predetermined coefficient is obtained at each point The electric power flow calculation apparatus characterized by setting as an initial value of the electric current or electric power flow in.
前記初期値変更手段により初期値を変更して前記潮流計算部が計算した結果を新たな初期値として、前記潮流計算部が所定の時間ごとに連続して潮流を計算することを特徴とする電力潮流計算装置。 In the power flow calculation apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The electric power is characterized in that the power flow calculation unit continuously calculates the power flow every predetermined time with the result calculated by the power flow calculation unit changing the initial value by the initial value changing means as a new initial value. Tidal current calculation device.
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