JP2019154184A

JP2019154184A - 電力系統解析装置

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Publication number: JP2019154184A
Application number: JP2018039152A
Authority: JP
Inventors: 亮平鈴木; Ryohei Suzuki
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2018-03-05
Filing date: 2018-03-05
Publication date: 2019-09-12
Anticipated expiration: 2038-03-05
Also published as: JP7143597B2

Abstract

【課題】アナログシミュレーターとディジタルシミュレーターとを安定に結合しつつ、結合系の伝送遅延を低減する。【解決手段】第１電力系統を模擬するディジタルシミュレーターと、第２電力系統を模擬するアナログシミュレーターと、ディジタルシミュレーターとアナログシミュレーターとを結合する結合部を模擬する結合部シミュレーターと、第１電力系統および結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つように、それぞれのシミュレーターにおけるパラメータを設定する設定部とを備える電力系統解析装置を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、電力系統解析装置に関する。

電力系統の状態を解析する電力系統解析装置として、電力系統シミュレーターが知られている。例えば、電力系統シミュレーターは、アナログシミュレーターとディジタルシミュレーターとが結合されて構成される。アナログシミュレーターとディジタルシミュレーターとの結合方式として、Ｂｅｒｇｅｒｏｎ（ベルジェロン）結合方式（例えば、特許文献１）および電流結合方式（例えば、特許文献２）が知られている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１７−１５３３１３号公報
［特許文献２］特開２０１３−１６２５４９号公報

電力系統解析装置においては、アナログシミュレーターとディジタルシミュレーターとを安定に結合しつつ、結合系の伝送遅延を低減することが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、電力系統解析装置を提供する。電力系統解析装置は、ディジタルシミュレーターを有してよい。ディジタルシミュレーターは、第１電力系統を模擬してよい。電力系統解析装置は、アナログシミュレーターを有してよい。アナログシミュレーターは、第２電力系統を模擬してよい。電力系統解析装置は、結合部シミュレーターを有してよい。結合部シミュレーターは、結合部を模擬してよい。結合部はディジタルシミュレーターとアナログシミュレーターとを結合してよい。電力系統解析装置は、設定部を備えてよい。設定部は、第１電力系統および結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つように、ディジタルシミュレーターおよび結合部シミュレーターのそれぞれにおけるパラメータを設定してよい。

設定部は、第１電力系統および結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つように、結合部における伝送遅延時間を設定してよい。

ディジタルシミュレーターは、一つの誘導成分および一つの抵抗で、第１電力系統全体の誘導成分および抵抗成分を模擬してよい。

設定部は、一つの誘導成分および一つの抵抗の値に基づく伝達関数を用いて、伝送遅延時間を設定してよい。

設定部は、第１電力系統および結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つ、最小の伝送遅延時間を設定してよい。

第１電力系統の抵抗成分をＲ_Ｄ、誘導成分をＬ_Ｄとし、第１電力系統側および第２電力系統側のそれぞれの対地間抵抗成分をＲ_Ｈとした場合に、設定部は、下式に基づいて、伝送遅延時間として結合部の１次遅れ時間Ｔ_Ｄを設定してよい。

設定部は、ｎを整数としたときに、ｎ次遅れ時間を算出してよい。設定部は、ｎ次遅れ時間に対応するむだ時間を伝送遅延時間として設定してよい。

設定部は、第１電流値または第１電流値と、第２電圧値とに基づいて、結合部の第１電力系統側の第１電流源を設定してよい。第１電圧値または第１電流値は、第１電力系統の予め定められたノードにおける電圧値または電流値であってよい。第２電圧値は、第２電力系統の予め定められたノードにおける電圧値であってよい。設定部は、伝送遅延時間に基づいて、第１電圧値または第１電流値と、第１電流源の設定値との間の遅延時間を設定してよい。

ディジタルシミュレーターは、一つの誘導成分および一つの抵抗で、第１電力系統全体の誘導成分および抵抗成分を模擬してよい。設定部は、第１電力系統および結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つように、ディジタルシミュレーターが模擬する抵抗の抵抗値を設定してよい。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

電力系統解析装置１００によって模擬される電力系統の一例を示す図である。第１実施形態に係る電力系統解析装置１００の構成を示す図である。Ｂｅｒｇｅｒｏｎ結合方式を採用したときの検証回路３００の一例を示す図である。図３の検証回路３００のブロック線図である。電流結合方式を採用したときの検証回路４００の一例を示す図である。図５の検証回路４００のブロック線図である。１次遅れ時間とむだ時間との変換を示す図である。第２実施形態に係る電力系統解析装置１００の構成を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、電力系統解析装置によって模擬される電力系統の一例を示す図である。電力系統１０は、第１電力系統１２と第２電力系統１４とを備える。本例では、第１電力系統１２は、負荷側、すなわち需要家側の電力系統を備える。第１電力系統１２は、同期発電機等を含んでよい。第２電力系統は、発電所の電力系統を備える。第２電力系統は、発電所における発電機、および送電線等を含んでよい。

図２は、第１実施形態に係る電力系統解析装置１００の構成を示す図である。電力系統解析装置１００は、電力系統の状態を解析するためのシミュレーターである。電力系統解析装置１００は、ディジタルシミュレーター１１０、アナログシミュレーター１２０、結合部シミュレーター１３０、および設定部１４０を備える。

ディジタルシミュレーター１１０は、第１電力系統１２を模擬する。アナログシミュレーター１２０は、第２電力系統１４を模擬する。第２電力系統１４は、送電線および遮断器等の高速で動作する機器を含んでよい。また、第２電力系統１４は、変圧器のように非線形の動作特性を示す機器を含んでよい。したがって、アナログシミュレーター１２０は、これら送電線、遮断器、および変圧器等の構成要素をミニチュア化したアナログ回路を含んでよい。

アナログシミュレーター１２０は、電源装置１２１、インダクタ１２２、および抵抗１２３を有する。電源装置１２１、インダクタ１２２、および抵抗１２３は、直列に接続されてよい。電源装置１２１、インダクタ１２２、および抵抗１２３は、第２電力系統１４を縮約して模擬する第２模擬部１２８を構成する。アナログシミュレーター１２０は、対地間抵抗成分１２４および第２電流源１２５を備えてよい。第２電流源１２５の一端は、第２模擬部１２８の一端に接続される。対地間抵抗成分１２４は、第２電流源１２５に並列に接続される。対地間抵抗成分１２４には、第２模擬部１２８からの電流Ｉ_Ａと、第２電流源１２５からの電流Ｉ_Ｄ´とが流れる。図２では、対地間抵抗成分１２４に流れる電流をＩ_ＡＨと表示する。

図２において、電源装置１２１の電圧をＶｓとする。インダクタ１２２のインダクタンスをＬ_Ａとする。抵抗１２３の抵抗値をＲ_Ａとする。対地間抵抗成分１２４の抵抗値をＲ_Ｈとする。第２電流源１２５の電流値をＩ_Ｄ´とする。

一方、ディジタルシミュレーター１１０は、ディジタル計算機であってよい。ディジタルシミュレーター１１０は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、およびＲＯＭを備えたコンピュータによって実現されてよい。ＲＯＭには、演算部等の各機能を実行するためのプログラムおよび値等が格納されてよい。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたプログラムおよび各種データをＲＡＭに読み出して演算を行い、ディジタル信号である演算結果を出力するとともにＲＯＭに記憶する。なお、ディジタルシミュレーター１１０は、ＦＰＧＡ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）によって構成されていてもよい。

ディジタルシミュレーター１１０は、電源装置１１１、インダクタ１１２、および抵抗１１３をディジタル計算機において模擬する。インダクタ１１２は、一つの誘導成分である。抵抗１１３は、一つの抵抗である。したがって、ディジタルシミュレーター１１０は、一つの誘導成分および一つの抵抗で、第１電力系統１２全体の誘導成分および抵抗成分を模擬してよい。電源装置１１１、インダクタ１１２、および抵抗１１３は、直列に接続されてよい。電源装置１１１、インダクタ１１２、および抵抗１１３は、第１電力系統１２を縮約して模擬する第１模擬部１１８を構成する。ディジタルシミュレーター１１０は、対地間抵抗成分１１４および第１電流源１１５を備えてよい。第１電流源１１５の一端は、第１模擬部１１８の一端に接続される。対地間抵抗成分１１４は、第１電流源１１５に並列に接続される。対地間抵抗成分１１４には、第１模擬部１１８からの電流Ｉ_Ｄと、第１電流源１１５からの電流Ｉ_Ａ´とが流れる。図２では、対地間抵抗成分１１４に流れる電流をＩ_ＤＨと表示する。

図２において、電源装置１１１の電圧をＶ_Ｄとする。インダクタ１１２のインダクタンスをＬ_Ｄとする。抵抗１１３の抵抗値をＲ_Ｄとする。対地間抵抗成分１１４の抵抗値をＲ_Ｈとする。第１電流源１１５の電流値をＩ_Ａ´とする。本例では、アナログ側の対地間抵抗成分１２４と、ディジタル側の対地間抵抗成分１１４とが同じ抵抗値Ｒ_Ｈを有する。

結合部シミュレーター１３０は、結合部を模擬する。結合部は、ディジタルシミュレーター１１０とアナログシミュレーター１２０との間を結合する。図２を参照しつつ、ディジタルシミュレーター１１０とアナログシミュレーター１２０の結合方式について説明する。図２に示される構成は、Ｂｅｒｇｅｒｏｎ結合方式によってディジタルシミュレーター１１０とアナログシミュレーター１２０を結合している。

Ｂｅｒｇｅｒｏｎ結合方式においては、ディジタルシミュレーター１１０側のノードとアナログシミュレーター１２０側のノードとが切り離されている。ディジタルシミュレーター１１０側の送受端ノードは、上述したとおり等価電流源である第１電流源１１５と対地間抵抗成分１１４とで表される。一方、アナログシミュレーター１２０側の送受端ノードは、上述したとおり等価電流源である第２電流源１２５と対地間抵抗成分１２４とで表される。このために第１電力系統および第２電力系統の間の結合部（結合関係）を模擬する結合部シミュレーター１３０が備えられる。

結合部シミュレーター１３０は、第１電流源１１５、第２電流源１２５、対地間抵抗成分１１４、対地間抵抗成分１２４、電圧検出部１２６、電流検出部１１６、電流検出部１１７、アナログ−ディジタル変換器１３１、ディジタル−アナログ変換器１３２、および演算部１３３を備えてよい。演算部１３３は、変換部１３５と遅延部１３４とを備えてよい。

本実施形態においては、結合部シミュレーター１３０の上記構成要素のうち、第２電流源１２５、対地間抵抗成分１２４、電圧検出部１２６、アナログ−ディジタル変換器１３１、ディジタル−アナログ変換器１３２は、実際の素子として実現されてよい。電流検出部１１６、電流検出部１１７、および演算部１３３は、ディジタルシミュレーター１１０におけるディジタル計算機の機能として実現されてよい。

演算部１３３は、ディジタルシミュレーター１１０側の第１電流源１１５を制御する。演算部１３３は、設定部１４０と協働して、設定部の一部として機能してよい。具体的には、演算部１３３は、第１電力系統１２の予め定められたノードにおける第１電流値と、第２電力系統１４の予め定められたノードにおける第２電圧値とに基づいて、第１電力系統側の第１電流源１１５を設定してよい。第１電流値は、複数のノードにおける複数の電流値であってもよい。本例では、第１模擬部１１８において算出された第１電力系統１２の出力電流Ｉ_Ｄと、対地間抵抗成分１１４に流れる電流Ｉ_ＤＨとが、第１電流値の例である。本例では、第２電力系統１４における第２模擬部１２８の出力電圧Ｖ_Ａが第２電圧の例である。

Ｂｅｒｇｅｒｏｎ結合方式においては、アナログ側で複数の電流処理部が設けられる。そして複数の電流処理部によって電流Ｉ_Ａと電流Ｉ_ＡＨとを取得する。電流Ｉ_Ａと電流Ｉ_ＡＨが加算された電流値に基づいて、第１電流源１１５の値を算出する。そのためには、電流Ｉ_Ａと電流Ｉ_ＡＨを検出するための電流検出部を設ける必要が生じる。しかしながら、アナログシミュレーター１２０に電流検出部を設ける場合には、検出ノイズが生じる場合がある。したがって、本例においては、アナログシミュレーター１２０において電流検出部に代えて電圧検出部１２６を備える。これにより、アナログシミュレーター１２０において電流検出部を有しないので、検出ノイズを軽減することができる。すなわち、図２の構成は、電圧検出型のＢｅｒｇｅｒｏｎ結合方式を示している。

電圧検出部１２６は、第２電力系統１４の予め定められたノードにおける第２電圧値Ｖ_Ａを検出する。第２電圧値Ｖ_Ａは、アナログ−ディジタル変換器１３１によってディジタル値に変換される。アナログ−ディジタル変換器１３１において変換遅延Ｔ１が生じる。本例においては、ディジタルシミュレーター１１０側において、電流検出部１１６が、第１模擬部１１８からの電流Ｉ_Ｄを検出する。電流検出部１１７は、対地間抵抗成分１１４に流れる電流Ｉ_ＤＨを検出する。

本例において、結合演算式は、以下のとおりとなる。

変換部１３５は、第２電圧値Ｖ_Ａに２／Ｒ_Ｈを乗じる。一方、電流Ｉ_Ｄの値と電流Ｉ_ＤＨの値が加算された結果の値が遅延部１３４に入力される。遅延部１３４は、むだ時間要素として機能する。遅延部１３４は、電流Ｉ_Ｄと電流Ｉ_ＤＨとの加算値が入力されてからむだ時間Ｌだけ経過してから応答出力する。演算部１３３は、変換部１３５から出力される値である２Ｖ_Ａ／Ｒ_Ｈから、遅延部１３４の出力値である（Ｉ_Ｄ＋Ｉ_ＤＨ）ｅ−^ＳＬを差し引く。以上の処理によって、演算部１３３は、第１電力系統側の第１電流源１１５を設定する。

本例では、電流Ｉ_Ｄと電流Ｉ_ＤＨとを加算した電流値がディジタル−アナログ変換器１３２によってアナログ値に変換されて、第２電流源１２５の値が算出される。ディジタル−アナログ変換器１３２において変換遅延Ｔ２が生じる。

本例では、演算部１３３は、第１電力系統の予め定められたノードにおける第１電流値として電流Ｉ_Ｄと電流Ｉ_ＤＨを用いる場合を説明したが、この場合に限られない。電流Ｉ_ＤＨに代えて、第１模擬部１１８の出力電圧が用いられてもよい。上記の（１）式からわかるとおり、演算部１３３における遅延部１３４は、伝送遅延時間が生じる。図２における"Ｓ"は、複素数"ｊω"を示している。

設定部１４０は、第１電力系統を模擬するディジタルシミュレーター１１０のパラメータおよび結合部シミュレーター１３０のパラメータのいずれかを設定する。設定部１４０は、伝送遅延時間として、上記のむだ時間Ｌを設定してよい。むだ時間Ｌの長さによって、ディジタルシミュレーター１１０および結合部シミュレーター１３０を含む系の安定性が異なる。むだ時間Ｌの大きさは、伝達関数の特定方程式が実数解を持つか否かに影響する。

但し、むだ時間要素ｅ−^ＳＬが伝達関数に含まれている場合には、系の安定性解析を解析的に実行できない。したがって、本例では、設定部１４０は、むだ時間要素ｅ−^ＳＬをｎ次遅れ時間要素（例えば、１次遅れ要素１／（Ｔ_ＤＳ＋１））で近似する。設定部１４０は、ｎ次遅れ時間要素における遅れ時間Ｔ_Ｄを伝送遅延時間として設定してもよい。

図３は、Ｂｅｒｇｅｒｏｎ結合方式を採用したときの検証回路３００の一例を示す図である。図４は、図３の検証回路３００のブロック線図である。検証回路は、伝達関数を導出するために実際の実装回路を近似化した回路である。図３においては、電流検出型のＢｅｒｇｅｒｏｎ結合方式についての検証回路３００を示しているが、電流検出型のＢｅｒｇｅｒｏｎ結合方式の場合であっても、伝達関数自体は同様となる。検証回路３００は、ディジタル部３１０、アナログ部３２０および結合部３３０を含んでよい。検証回路３００は、１次遅れ要素３３２を含む。１次遅れ要素３３２は、回路分割によりやむを得ず発生する伝送遅延時間を近似した要素であり、実装回路における制御演算を実行する要素ではない。図３における検証回路３００は、アナログ部３２０において、図２に示される第２模擬部１２８と、第２電流源１２５との間が開放されてよい。したがって、ＩＡ″第２模擬部１２８と第２電流源１２５の間を開放するためのスイッチが設けられてよい。このため、ＩＡ″は０とすることができる。図３および図４においては、第２模擬部１２８は省略されている。設定部１４０は、むだ時間要素ｅ−^ＳＬを、１次遅れ要素３３２によって近似してよい。

むだ時間要素ｅ−^ＳＬを１次遅れ要素１／（Ｔ_ＤＳ＋１）で近似することによって、結合方式としてＢｅｒｇｅｒｏｎ結合方式を採用した場合におけるディジタルシミュレーター１１０および結合部シミュレーター１３０の伝達関数は、図３および図４から、以下のように近似的に導出することができる。

以上のように、Ｂｅｒｇｅｒｏｎ結合方式を採用した場合におけるアナログシミュレーター１２０および結合部シミュレーター１３０の伝達関数は（２）式で近似される。これにより、伝達関数の特定方程式が実数解を有するか否かを解析的に判別することができる。したがって、系の安定性が解析しやすくなる。

結合方式として電流結合方式を採用したときの伝達関数を比較例として説明する。図５は、結合方式として電流結合方式を採用したときの検証回路４００の一例を示す図である。図６は、図５の検証回路４００のブロック線図を示す。検証回路４００は、ディジタル部４１０、アナログ部４２０および結合部４３０を含んでよい。検証回路３００は、１次遅れ要素４３２を含む。結合方式として電流結合方式を採用した場合におけるディジタルシミュレーターおよび結合部シミュレーターの伝達関数は、図５および図６から、以下のように導出することができる。

以上のように、電流結合方式を採用した場合におけるディジタルシミュレーターおよび結合部シミュレーターの伝達関数は（３）式で近似される。

ここで、伝達関数の分母が、第１電力系統１２および結合部を含む系の伝達関数の特性方程式を意味する。設定部１４０は、特性方程式が実数解を持つように、それぞれのシミュレーターにおけるパラメータを設定する。（３）式に示される電流結合方式においては、常に特性方程式は、実数解を有する。一方、本例におけるＢｅｒｇｅｒｏｎ結合方式においては、以下の（４）式を満たす場合に、特性方程式、すなわち、（２）式の分母が実数解を持つ。そして、特性方程式が実数解を持つ場合に、系が安定していると判断される。

図７は、１次遅れ時間とむだ時間との変換を示す図である。横軸は、時間を示す。縦軸は、ｔ＝０のときにステップ入力が与えられた場合におけるむだ時間系のステップ応答ｄ（ｔ，Ｌ）および１次遅れ系のステップ応答ｇ（ｔ、Ｔ_Ｄ）を示す。むだ時間Ｌは、むだ時間系のステップ応答がされるまでの時間を意味する。１次遅れ時間Ｔ_Ｄは、時定数であってよい。最終的に到達する値をＹとすると、時定数は、０．６３２Ｙに到達するまでに要する時間を意味する。

本例においては、むだ時間系のステップ応答ｄ（ｔ，Ｌ）と、１次遅れ系のステップ応答ｇ（ｔ、Ｔ_Ｄ）との差分で与えられる面積が最小となるように、むだ時間系のステップ応答ｄ（ｔ，Ｌ）が設定される。具体的には、以下の式（５）を解くことによって、設定部１４０は、むだ時間Ｌを決定してよい。差分で与えられる面積Ｊが最小となるようにむだ時間系のステップ応答ｄ（ｔ，Ｌ）を設定するためには、最小二乗法等が用いられてよい。

以上のように、設定部１４０は、上記（４）式の条件に基づいて、ｎ次遅れ時間Ｔ_Ｄを算出してよい。そして、設定部１４０は、図７および（５）式の関係に基づいて、ｎ次遅れ時間Ｔ_Ｄに対応するむだ時間Ｌを算出する。設定部１４０は、むだ時間Ｌを伝送遅延時間として設定してよい。

以上のように、設定部１４０は、一つの誘導成分である誘導成分Ｌ_Ｄおよび一つの抵抗Ｒ_Ｄで、第１電力系統１２全体の誘導成分および抵抗成分を模擬する。特に、設定部１４０は、（２）式に示されるとおり、一つの誘導成分である誘導成分Ｌ_Ｄおよび一つの抵抗Ｒ_Ｄの値に基づく伝達関数を用いて、伝送遅延時間を設定してよい。設定部１４０は、第１電力系統および結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つように伝送遅延時間を設定してよい。特に、設定部１４０は、第１電力系統および結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つ、最小の伝送遅延時間を設定してよい。設定部１４０は、伝送遅延時間として、むだ時間Ｌを設定してよい。但し、設定部１４０は、この場合に限られない。設定部１４０は、伝送遅延時間として結合部の１次遅れ時間Ｔ_Ｄを設定してもよい。

設定部１４０によって、伝送遅延時間が設定されると、設定部１４０および演算部１３３は、第１電力系統１２の予め定められた一または複数のノードにおける第１電圧値または第１電圧値（電流Ｉ_Ｄ、および電流Ｉ_ＤＨ）と、第２電力系統１４の予め定められたノードにおける第２電圧値（電圧値Ｖ_Ａ）とに基づいて、結合部の第１電力系統側の第１電流源１１５を設定してよい。演算部１３３は、設定部１４０と協働して、設定部の一部の機能を実行してよい。設定部１４０は、伝送遅延時間に基づいて、第１電圧値または第１電流値（電流Ｉ_Ｄ、および電流Ｉ_ＤＨ）と、第１電流源１１５の設定値との間の遅延時間を設定する。

以上のように、本実勢形態の電力系統解析装置１００によれば、ディジタルシミュレーター１１０とアナログシミュレーター１２０とを安定に結合させることができる。さらに、Ｂｅｒｇｅｒｏｎ方式を採用いた出力電流指令により、ディジタル−アナログ間の応答を改善し、応答の遅れに伴う誤差であるモデル化誤差を低減することができる。

さらに、アナログシミュレーター１２０においては、電流検出部を用いずに、電圧検出部１２６を用いる。したがって、電流検出部を用いる場合に発生しやすい検出ノイズを軽減することができる。結合部に対する安定性解析によって、系を安定化可能な伝送遅延時間を設定することができる。したがって、Ｂｅｒｇｅｒｏｎ結合方式を採用する場合における不安定性を回避することができる。特に、１次遅れ要素を用いて算出した１次遅れ時間Ｔ_Ｄをむだ時間Ｌに近似変換することにより、安定性解析の結果を反映した電力系統解析装置１００を実現することができる。

図８は、第２実施形態に係る電力系統解析装置１００の構成を示す図である。本例の電力系統解析装置１００は、ディジタルシミュレーター２１０、アナログシミュレーター１２０、結合部シミュレーター１３０、および設定部１４０を備える。本実施形態においては、ディジタルシミュレーター２１０における電流検出部２１９が設けられる位置が、第１実施形態におけるディジタルシミュレーター１１０における電流検出部１１７が設けられる位置と異なる。本実施形態において、電流検出部２１９は、第１電流源２１５から流れ出る電流Ｉ_Ａ´を検出する。電流検出部２１６は、第１模擬部２１８からの電流Ｉ_Ｄを検出する。

第１実施形態においては、電流Ｉ_Ｄの値と電流Ｉ_ＤＨの値が加算されて、遅延部１３４に入力される。一方、本構成においては、Ｉ_ＤＨ＝Ｉ_Ｄ＋Ｉ_Ａ´であることを考慮すると、Ｉ_Ｄ＋Ｉ_ＤＨ＝Ｉ_Ｄ＋Ｉ_Ｄ＋Ｉ_Ａ´＝２Ｉ_Ｄ＋Ｉ_Ａ´となる。したがって、本例では、電流Ｉ_Ｄの値が乗算器２１７によって２倍されて、Ｉ_Ａ´が加算されて、遅延部１３４に入力される。また、電流Ｉ_Ｄの値が乗算器２１７によって２倍されてＩ_Ａ´が加算された電流値が、ディジタル−アナログ変換器１３２によってアナログ値に変換されて、第２電流源１２５の値が算出される。電源装置２１１、インダクタ２１２、抵抗２１３、対地間抵抗成分２１４、第１電流源２１５、電流検出部２１６、乗算器２１７、および第１模擬部２１８については、第１実施形態における構成（符号１１１〜１１８）の構成と同様であるので、繰返しの説明を省略する。

以上のように第１および第２実施形態の電力系統解析装置１００を説明したが、本発明は、これら場合に限られない。上記の第１および第２実施形態の電力系統解析装置１００においては、設定部１４０は、パラメータとして、伝送遅延時間（Ｔ_Ｄ等）を設定する場合を説明した。電力系統解析装置１００は、シミュレーターの設計段階において、接合部のパラメータを決めてよい。この場合、シミュレーション対象であるディジタルシミュレーターとアナログシミュレーターにおいて、伝送遅延時間（Ｔ_Ｄ等）以外のパラメータであるインダクタンスＬＤ、抵抗１１３の抵抗値ＲＤ、および対地間抵抗成分ＲＨは固定される。このように電力系統解析装置１００は、伝送遅延時間以外のパラメータを固定し、パラメータとして伝送遅延時間を設定する場合に好適に用いられる。一方、接合部のパラメータ設定が終わった後にユーザがシミュレーターを使う段階、すなわち、シミュレーターの使用段階においても第１および第２実施形態の電力系統解析装置１００を適用してもよい。この場合、設定部１４０は、（４）式を満たすように、図２および図８において、他のパラメータであるインダクタ１１２のインダクタンスＬ_Ｄ、抵抗１１３の抵抗値をＲ_Ｄ、およびディジタル側の対地間抵抗成分１１４の少なくとも一つを変更してもよい。設定部１４０は、第１電力系統１２および結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つように、ディジタルシミュレーター１１０が模擬する抵抗１１３の抵抗値Ｒ_Ｄを設定してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・電力系統、１２・・第１電力系統、１４・・第２電力系統、１００・・電力系統解析装置、１１０・・ディジタルシミュレーター、１１１・・電源装置、１１２・・インダクタ、１１３・・抵抗、１１４・・対地間抵抗成分、１１５・・第１電流源、１１６・・電流検出部、１１７・・電流検出部、１１８・・第１模擬部、１２０・・アナログシミュレーター、１２１・・電源装置、１２２・・インダクタ、１２３・・抵抗、１２４・・対地間抵抗成分、１２５・・第２電流源、１２６・・電圧検出部、１２８・・第２模擬部、１３０・・結合部シミュレーター、１３１・・アナログ−ディジタル変換器、１３２・・ディジタル−アナログ変換器、１３３・・演算部、１３４・・遅延部、１３５・・変換部、１４０・・設定部、２１０・・ディジタルシミュレーター、２１１・・電源装置、２１２・・インダクタ、２１３・・抵抗、２１４・・対地間抵抗成分、２１５・・第１電流源、２１６・・電流検出部、２１７・・乗算器、２１８・・第１模擬部、２１９・・電流検出部、３００・・検証回路、３１０・・ディジタル部、３２０・・アナログ部、３３０・・結合部、３３２・・１次遅れ要素、４００・・検証回路、４１０・・ディジタル部、４２０・・アナログ部、４３０・・結合部、４３２・・１次遅れ要素

Claims

第１電力系統を模擬するディジタルシミュレーターと、
第２電力系統を模擬するアナログシミュレーターと、
前記ディジタルシミュレーターと前記アナログシミュレーターとを結合する結合部を模擬する結合部シミュレーターと、
前記第１電力系統および前記結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つように、それぞれのシミュレーターにおけるパラメータを設定する設定部と
を備える電力系統解析装置。
前記設定部は、前記第１電力系統および前記結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つように、前記結合部における伝送遅延時間を設定する
請求項１に記載の電力系統解析装置。
前記ディジタルシミュレーターは、一つの誘導成分および一つの抵抗で、前記第１電力系統全体の誘導成分および抵抗成分を模擬する
請求項２に記載の電力系統解析装置。
前記設定部は、前記一つの誘導成分および前記一つの抵抗の値に基づく伝達関数を用いて、前記伝送遅延時間を設定する
請求項３に記載の電力系統解析装置。
前記設定部は、前記第１電力系統および前記結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つ、最小の前記伝送遅延時間を設定する
請求項２から４のいずれか一項に記載の電力系統解析装置。
前記第１電力系統の抵抗成分をＲ_Ｄ、誘導成分をＬ_Ｄとし、
第１電力系統側および第２電力系統側のそれぞれの対地間抵抗成分をＲ_Ｈとした場合に、
前記設定部は、下式に基づいて、前記伝送遅延時間として前記結合部の１次遅れ時間Ｔ_Ｄを設定する

請求項２から５のいずれか一項に記載の電力系統解析装置。
前記設定部は、ｎを整数としたときに、ｎ次遅れ時間を算出し、ｎ次遅れ時間に対応するむだ時間を前記伝送遅延時間として設定する
請求項２から５のいずれか一項に記載の電力系統解析装置。
前記設定部は、第１電力系統の予め定められたノードにおける第１電圧値または第１電流値と、前記第２電力系統の予め定められたノードにおける第２電圧値とに基づいて、前記結合部の前記第１電力系統側の第１電流源を設定し、
前記設定部は、前記伝送遅延時間に基づいて、前記第１電圧値または前記第１電流値と、前記第１電流源の設定値との間の遅延時間を設定する
請求項２から７のいずれか一項に記載の電力系統解析装置。
前記ディジタルシミュレーターは、一つの誘導成分および一つの抵抗で、前記第１電力系統全体の誘導成分および抵抗成分を模擬し、
前記設定部は、前記第１電力系統および前記結合部を含む系の伝達関数の特性方程式が実数解を持つように、前記ディジタルシミュレーターが模擬する抵抗の抵抗値を設定する
請求項１に記載の電力系統解析装置。