JP2019187224A - 電力系統の監視制御システム、及び、無効電力補償装置の制御定数設定支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】系統運用者によるＳＶＣの適切な制御定数の設定を支援可能とし、ＳＶＣ相互間の通信も不要とした電力系統の監視制御システム及び制御定数設定支援システムを提供する。【解決手段】区分開閉器の動作に応じてＳＶＣを含むｎ（ｎは複数）通りの系統構成が存在し得る電力系統を対象として監視・制御を行う計算機システム１２が、ｎ通りの系統構成について、ＳＶＣの制御が安定となる制御定数の安定性限界値と系統電圧を所定値に維持する制御定数の電圧維持限界値とに基づく候補領域をそれぞれ計算し、ｎ個の候補領域の重複領域からＳＶＣの制御定数の設定可能領域Ｃ’を抽出すると共に、マン・マシンインターフェースとしての端末１１のディスプレイに表示する。系統運用者Ｍは、設定可能領域Ｃ’に含まれるスロープリアクタンスを選定し、計算装置１０及びネットワーク２０を介してＳＶＣ３２１等に設定する。【選択図】図１

Description

この発明は、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）が接続された電力系統の監視制御システムに関し、詳しくは、ＳＶＣのスロープリアクタンス（または制御ゲイン）等の制御定数を適切に設定して系統電圧のハンチングを防止するための技術に関するものである。

近年、太陽光や風力等の再生可能エネルギーを利用した発電システムが広く普及しており、需要家設備に近い配電系統においても、上述したような各種の発電システムが分散電源として設置されている。
これらの分散電源は自然条件によって発電量が急峻に変化して系統電圧を変動させるため、その対策として、ＳＶＣにより配電系統に無効電力を注入して電圧変動を抑制する方法が知られている。

今後、分散電源の導入が更に進んでいくと、配電系統に複数台のＳＶＣが設置されることが予想される。一般に、個々のＳＶＣを内部のコントローラによって制御する場合には秒以下のオーダーの制御周期で電圧変動を調整可能であるが、通常のＳＶＣや配電系統の通信設備では通信速度に制限があるため、複数台のＳＶＣの間で通信設備を介した制御を行う場合には、秒以下のオーダーの制御を協調して行うことは困難である。
このような高速の制御においては、個々のＳＶＣが個別に動作する場合でも、各ＳＶＣが相互干渉しないように制御定数を設計する必要がある。

そこで、特許文献１には、２台のＳＶＣ間で自己の動作モード情報を送受信することにより、各ＳＶＣが協調を取りつつ制御定数を決定するようにした無効電力補償システムが記載されている。

図９は、この特許文献１に記載された無効電力補償システムの構成図である。
図９において、１００は電力系統、１０１は交流電源、１１０，１２０は電力系統１００に接続されたＳＶＣである。

通常モードでは、各ＳＶＣ１１０，１２０が、電圧検出部１１１，１２１、無効電力出力制御部１１２，１２２、無効電力出力部１１３，１２３の動作により、系統電圧Ｖ，Ｖ_ｏに基づく無効電力指令Ｑ^＊，Ｑ_ｏ ^＊に従って電力系統１００に無効電力Ｑ，Ｑ_ｏをそれぞれ注入する。
また、ＳＶＣ１１０の系統特性算出部１１５及び系統特性判定部１１６は、系統インピーダンス測定モードにおいて、電圧偏差ΔＶ及び無効電力偏差ΔＱから算出した系統インピーダンスＸ（Ｚ_ｓ）のばらつきに応じて制御パラメータ指令値を生成し、この制御パラメータ指令値に従って無効電力指令Ｑ^＊を演算する。これと同時に、ＳＶＣ１１０は自己が系統インピーダンス測定モードである旨を動作モード情報として通信装置１１４から他方のＳＶＣ１２０の通信装置１２４に送信する。

ＳＶＣ１２０では、ＳＶＣ１１０の動作モード（系統インピーダンス測定モード）に従って出力制限指令部１２５が無効電力抑制指令を生成し、無効電力出力制御部１２２及び無効電力出力部１２３を介して電力系統１００への注入無効電力Ｑ_ｏを変化させないように制御を行う。
これにより、ＳＶＣ１２０から出力される無効電力Ｑ_ｏによって電圧偏差ΔＶが変動するのを防ぎ、ＳＶＣ１１０は、正確に測定した系統インピーダンスＸに基づいて適切な大きさの無効電力Ｑを電力系統１００に注入することができる。すなわち、ＳＶＣ１１０は、ＳＶＣ１２０による干渉を受けずに無効電力補償を行うことが可能である。

また、非特許文献１には、模擬配電設備にＳＶＣを複数台設置した場合において、一部のＳＶＣの制御ゲインを調整することにより、相互干渉を起こさずに電圧一定制御を行えることが報告されている。

特開２０１５−４２０３１号公報（段落［００５３］〜［００６２］、図１１，図１２等）

河原克樹ほか，「６．６ｋＶ模擬配電設備を用いたＳＶＣ複数台設置時の相互干渉性評価」，九州電力（株），平成２９年電気学会全国大会論文集，Ｎｏ．６−１８５

しかしながら、需要家に近い配電系統では、区分開閉器を切り替えて電力供給経路を変更する場合があり、これらの系統構成の変更を考慮してＳＶＣの制御パラメータを適切に設定する必要がある。今後、多数のＳＶＣが配電系統に密に設置されるようになると、ＳＶＣの制御パラメータの設計は一層困難になることが想定される。
また、配電系統は、その地域の自然環境や特徴的な需要家に合わせてケースバイケースで構成されることが多く、計算装置を用いた監視制御システム上に系統構成等の情報が完全に集約されているとは限らない。

特許文献１に記載された従来技術では、ＳＶＣの台数が増えるほどＳＶＣ相互間で通信を行うためのハードウェアやソフトウェアが複雑になり、コストの増加を招くという問題がある。
更に、非特許文献１では、ＳＶＣの追加等により系統構成が変更された場合の相互干渉については考慮されていない。

そこで、本発明の解決課題は、系統構成が変更された場合でも、系統運用者によるＳＶＣの適切な制御定数の設定を支援可能とし、しかもＳＶＣ相互間の通信ができない場合においても制御定数の設定を支援可能とした、電力系統の監視制御システム、及び、ＳＶＣの制御定数設定支援システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に係る監視制御システムは、開閉器の動作に応じて無効電力補償装置を含むｎ（ｎは複数）通りの系統構成が存在し得る電力系統を対象として、計算機システムが監視・制御を行う監視制御システムにおいて、
前記計算機システムは、
前記ｎ通りの系統構成について、前記無効電力補償装置の制御が安定となる制御定数の安定性限界値と、系統電圧を所定値に維持する制御定数の電圧維持限界値と、に基づく候補領域をそれぞれ計算する手段と、
計算したｎ個の前記候補領域の重複領域から前記制御定数の設定可能領域を抽出する手段と、
前記設定可能領域を、マン・マシンインターフェースを介して出力する手段と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る監視制御システムは、請求項１に記載の電力系統の監視制御システムにおいて、前記計算機システムは、前記電力系統の線路上の前記無効電力補償装置の位置または前記制御定数またはその両方にマージンを持たせて、前記候補領域を計算することを特徴とする。

請求項３に係る監視制御システムは、請求項１または２に記載の電力系統の監視制御システムにおいて、前記計算機システムが、ネットワークを介して前記電力系統と通信可能であることを特徴とする。

請求項４に係る監視制御システムは、請求項３に記載の電力系統の監視制御システムにおいて、前記計算機システムが、前記設定可能領域に含まれる前記制御定数であって、前記マン・マシンインターフェースを介して外部から入力された制御定数を、前記ネットワークを介して前記無効電力補償装置に設定可能であることを特徴とする。

請求項５に係る監視制御システムは、請求項４に記載の電力系統の監視制御システムにおいて、前記計算機システムは、前記制御定数の逆数を制御ゲインとして前記無効電力補償装置に設定し、前記無効電力補償装置を前記電力系統に投入して制御を開始した時の実測電圧または実測電流の過渡的波形から算出される減衰時定数実測値に基づいて、前記無効電力補償装置に設定された前記制御ゲインを自動的に調整することを特徴とする。

請求項６に係る監視制御システムは、請求項５に記載の電力系統の監視制御システムにおいて、前記制御ゲインを、前記計算機システムが算出した減衰時定数理論値と前記減衰時定数実測値との偏差に基づいて自動的に調整することを特徴とする。

請求項７に係る監視制御システムは、請求項１〜６の何れか一項に記載の電力系統の監視制御システムにおいて、前記マン・マシンインターフェースは、前記設定可能領域を表示する表示手段を少なくとも備えることを特徴とする。

請求項８に係る監視制御システムは、請求項１〜７の何れか一項に記載の電力系統の監視制御システムにおいて、前記制御定数が、前記無効電力補償装置のスロープリアクタンスまたは制御ゲインであることを特徴とする。

請求項９に係る制御定数設定支援システムは、開閉器の動作に応じて無効電力補償装置を含むｎ（ｎは複数）通りの系統構成が存在し得る電力系統を対象として、計算機システムが前記無効電力補償装置の制御定数の設定を支援する制御定数設定支援システムにおいて、
前記計算機システムは、
前記ｎ通りの系統構成について、前記無効電力補償装置の制御が安定となる制御定数の安定性限界値と、系統電圧を所定値に維持する制御定数の電圧維持限界値と、に基づく候補領域をそれぞれ計算する手段と、
計算したｎ個の前記候補領域の重複領域から前記制御定数の設定可能領域を抽出する手段と、
前記設定可能領域を、マン・マシンインターフェースを介して出力する手段と、
を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、例えば区分開閉器の動作によって系統に連系されるＳＶＣの台数が変わり、系統構成が変更される場合でも、制御定数の安定性を維持しつつ系統電圧を所定値に維持可能な制御定数の設定が容易になる。このため、端末の表示・設定画面を介してＳＶＣの制御定数を設定する系統運用者に対して、利便性の高い支援システムを構築することができる。
また、ＳＶＣ相互間の通信も不要であるため、特に多数のＳＶＣが接続される電力系統における通信回路等のハードウェアやソフトウェアの負担も少なく、システム全体の低コスト化に寄与する。

本発明の第１実施形態の全体構成図である。 ＳＶＣの電圧制御部の構成図である。 ＳＶＣのスロープリアクタンスの設定可能領域を説明するための特性図である。 シミュレーションに用いた系統モデルの一例を示す構成図である。 シミュレーションにより得たスロープリアクタンスの安定領域の説明図である。 本発明の第１実施形態における端末の表示画面の説明図である。 本発明の第２実施形態の主要部の構成図である。 本発明の第２実施形態の動作を説明する波形図である。 特許文献１に記載された無効電力補償システムの構成図である。

以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
なお、以下の実施形態では、本発明を「配電系統」（一般に、配電用変電所から需要家に至る線路）に適用した場合について説明するが、本発明は、発電所から需要家に至る送配電系統（電力系統）の全般に適用可能である。

図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る監視制御システムの全体構成図であり、図１（ｂ）は配電系統の一例を詳細に示した図である。
図１（ａ）において、電力会社等に設置されたサーバーやワークステーション等の計算装置１０には、系統運用者Ｍによって操作されるパソコン等の端末１１が接続されている。ここで、計算装置１０及び端末１１は、請求項における計算機システム１２を構成する。

計算装置１０は、イントラネットやインターネット等のネットワーク２０を介して、配電系統３０から種々の情報（有効電力・無効電力、電圧、電流、周波数、ＳＶＣや開閉器の動作状態等）を取得し、所定の監視制御動作によってＳＶＣの制御や開閉器の開閉制御等を実行する。更に、後述するＳＶＣの制御定数の設定を支援するための種々の演算や端末１１に対する表示制御等を実行する。

図１（ｂ）に示す配電系統３０において、３００は交流電源（配電用変圧器）、３０１，３０２は配電線、３１１，３１２は負荷、３２１，３２２はＳＶＣ、３３１，３３２は制御回路、３４０は区分開閉器である。この配電系統３０では、区分開閉器３４０の開閉動作に伴い、ＳＶＣ３２１，３２２による異なった無効電力注入経路が構成されるようになっている。
図１（ｂ）における監視制御システム５０は、図１（ａ）の計算装置１０、端末１１及びネットワーク２０を含み、配電系統３０内の各部との間で制御信号や動作情報を送受信可能である。

ここで、ＳＶＣの制御定数の一つとして、ＳＶＣが出力する無効電力（無効電流）に対する系統電圧の比としてのスロープリアクタンスＸ_ｓ（制御ゲインＧの逆数）が知られている。このスロープリアクタンスＸ_ｓが小さ過ぎるとＳＶＣが過制御状態になって系統電圧の変動が拡大・継続するハンチングを引き起こし、逆にスロープリアクタンスＸ_ｓが大き過ぎると、系統電圧を所定値に維持できなくなり、電圧制御性能が低下する。
このため、監視制御システム５０は、系統電圧のハンチングを招くことなく、しかもＳＶＣ３２１，３２２の所定の電圧制御性能を維持するように、ＳＶＣ３２１，３２２のスロープリアクタンスＸ_ｓを適切に設定することが求められる。
本実施形態では、計算装置１０及び端末１１からなる計算システム１２が、系統運用者ＭによるスロープリアクタンスＸ_ｓの設定支援を行う。

図２は、ＳＶＣ３２１，３２２の電圧制御部の一例であり、制御回路３３１，３３２に設けられている。
この電圧制御部３３０は、比例制御型スロープリアクタンス制御方式に基づくもので、制御点の電圧実効値と電圧目標値との偏差を減算器３３０ａにより算出し、この偏差をゲイン乗算器３３０ｂに入力して制御ゲイン（比例ゲイン）Ｇを乗算した後、リミッタ３３０ｃに通してＳＶＣ３２１，３２２に対する無効電流指令をそれぞれ生成する。
なお、前述したように、制御ゲインＧはスロープリアクタンスＸ_ｓの逆数である。

この実施形態では、ＳＶＣ３２１，３２２のスロープリアクタンスＸ_ｓを設定するに当たり、計算装置１０が、系統構成の複数通りのパターン（例えば、図１（ｂ）の区分開閉器３４０の開閉に応じて、ＳＶＣ３２１のみが接続されるパターン、及び、２台のＳＶＣ３２１，３２２が接続されるパターン）について、スロープリアクタンスＸ_ｓの安定性を保つための限界値（安定性限界値）と系統電圧を所定値に維持するための限界値（電圧維持限界値）とによって決まる候補領域をそれぞれ求めて、端末１１のディスプレイに表示する。
そして、系統運用者Ｍは、各パターンの候補領域が重複する重複領域内で、対象とするＳＶＣの位置（配電用変圧器からの距離）に応じた設定可能領域を確認し、その設定可能領域に含まれるスロープリアクタンスＸ_ｓを当該ＳＶＣに設定する。
なお、この実施形態では電圧制御部３３０が比例制御型であり、電圧制御部３３０の制御ゲインがゲイン乗算器３３０ｂ（比例ゲイン）の例であるが、電圧制御部３３０が積分器または微分器を含む場合であっても良いし、電圧制御部３３０の制御ゲインが積分器または微分器に入力される制御ゲインであっても良い。

図３は、上述した安定性限界値、電圧維持限界値、候補領域、及び設定可能領域を示す概念図である。
図３において、候補領域Ａは安定性限界値Ａと電圧維持限界値Ａとによって区画されるパターンＡの領域であり、候補領域Ｂは同様に安定性限界値Ｂと電圧維持限界値Ｂとによって区画されるパターンＢの領域である。ここで、二通りのパターンＡ，Ｂは、例えば図１（ｂ）において１台のＳＶＣ３２１のみが接続される系統構成と、２台のＳＶＣ３２１，３２２が接続される系統構成とに相当する。すなわち、複数の候補領域Ａ，Ｂは、配電系統３０内の区分開閉器３４０の動作によって形成され得る複数通りの系統構成（複数通りの無効電力注入経路）に対応している。

あるＳＶＣ、例えばＳＶＣ３２１のスロープリアクタンスＸ_ｓを設定するには、他のＳＶＣ３２２のスロープリアクタンスＸ_ｓを適宜な値に仮設定しておき、候補領域Ａ，Ｂが重複する重複領域Ｃにおいて、配電線亘長（ＳＶＣ３２１の位置、すなわち配電用変圧器からＳＶＣ３２１までの距離）に応じた設定可能領域Ｃ’内で設定すれば良い。これにより、系統構成が二つのパターンＡ，Ｂの何れかを採る場合でも、スロープリアクタンスＸ_ｓの安定性及び所定の系統電圧を維持することができる。
他方のＳＶＣ３２２のスロープリアクタンスＸ_ｓについても、同様にして設定すれば良い。

ここで、安定性限界値及び電圧維持限界値は、図１の計算機システム１２がシミュレーションを行って（または解析的に）求めることができる。
一例として、安定性限界値をシミュレーションにより求める例を説明する。
図４は、シミュレーションに用いた簡易配電系統モデルを示しており、交流電源３００、配電線３０３、負荷３１３，３１４、ＳＶＣ３２３，３２４、開閉器３４１〜３４４、変圧器３５１，３５２によって構成されている。
上記の系統モデルを対象として、ＳＶＣ３２３，３２４の一台連系時、二台連系時の各パターンについて、電力系統シミュレーションソフトウェア（例えば、ＥＭＴＰ：Electro Magnetic Transients Program）を実行することにより、配電線亘長（ＳＶＣの位置）に対する安定性限界値を算出する。

図５は、シミュレーションにより得られたスロープリアクタンスの安定領域の説明図であり、図５の「限界値：Ｘ_２ｌｉｍ（Ｌ）」と記載された特性線が図３の安定性限界値ＡまたはＢに相当している。
スロープリアクタンスＸ_ｓがＸ_ｓ≦Ｘ_２ｌｉｍ（Ｌ）以下の領域は不安定領域であり、ハンチングの可能性が大きいのに対し、Ｘ_ｓ＞Ｘ_２ｌｉｍ（Ｌ）の領域は、理論的には安定領域であると言える。

しかしながら、本実施形態では、シミュレーションの誤差や配電線亘長または線路インピーダンスの誤差等を考慮してＸ_２ｌｉｍ（Ｌ）より大きい許容値：Ｘ_２ｔｏｌ（Ｌ）を想定し、更に、このＸ_２ｔｏｌ（Ｌ）に配電線亘長のマージンＬ_α（例えば、Ｌ_α＝２．２［ｋｍ］）を加えた値：Ｘ_２ｔｏｌ（Ｌ＋Ｌ_α）を整定目安として、Ｘ_ｓ≧Ｘ_２ｔｏｌ（Ｌ＋Ｌ_α）の範囲をスロープリアクタンスＸ_ｓの安定領域としている。
従って、図３に示した安定性限界値ＡまたはＢは、図５における整定目安：Ｘ_２ｔｏｌ（Ｌ＋Ｌ_α）または許容値：Ｘ_２ｔｏｌ（Ｌ）に相当するものと考えても良い。
なお、マージンは配電線亘長方向に設定する以外に、スロープリアクタンスＸ_ｓ方向に直接設定しても良い。具体的には、マージンを０．０２などに設定し、スロープリアクタンスの安定領域をＸ_ｓ≧Ｘ_２ｌｉｍ（Ｌ）＋０．０２としても良い。

上述したマージンの意義を更に説明すると、図５の亘長Ｌ＝１５［ｋｍ］の位置において、スロープリアクタンスＸ_ｓが０〜０．０２の範囲ではマージンによらず不安定になる。つまり、マージンが０の場合には、スロープリアクタンスＸ_ｓがとり得る範囲はＸ_ｓ＞０．０２（＝Ｘ_２ｌｉｍ（Ｌ））であるのに対し、配電線亘長に換算してマージンがＬ_αだけ確保されている場合には、Ｘ_ｓがとり得る範囲はＸ_ｓ≧Ｘ_２ｔｏｌ（Ｌ＋Ｌ_α）となる。

このようにして、図３の安定性限界値ＡまたはＢに相当する特性を得ることができるため、候補領域Ａ，Ｂを決定するには、残りの電圧維持限界値Ａ，Ｂを求めれば良い。
これらの電圧維持限界値Ａ，Ｂについても、図１の計算機システム１２が、以下のような公知技術を利用してシミュレーションにより求めることができる。

例えば、本出願人による特許第３７１９４７７号「放射状配電系統における潮流計算方法」や、大森俊也ほかによる論文「配電系統向け高速三相不平衡潮流計算用機器モデルの開発」（電気学会論文誌Ｂ，１２２巻２号，２００２年）等に記載されているニュートン・ラフソン法（ＮＲ法）やバックワード・フォワードスイープ法（ＢＦＳ法）等の潮流計算方法を用いれば、配電線の各点の電圧を計算することができる。

配電線の電圧は、電力を安定供給するために各種の法律や系統連系規程等によってとり得る範囲が規定されている（例えば、低圧配電線の場合には１０１±６［Ｖ］など）。
ＳＶＣの制御ゲインを大きくするとＳＶＣの接続点及び近傍における配電線電圧を目標値（通常は定格電圧付近）に近付けようとする作用が強くなるため、配電線電圧が規定範囲内に収束し易くなる。配電系統のとり得る負荷や分散電源、ＳＶＣの配置、及び制御ゲインを加味したシミュレーションを実施することにより、配電線の電圧を所定値に維持する観点から、マージンを含めた制御ゲインのとり得る範囲を決定することは容易である。
なお、配電線の電圧を計算する方法は、配電系統を定式化する方法を用いても良い。例えば、清水慶一ほかによる論文「配電系統用ＳＶＣの安定性評価に関する検討」（電気学会論文誌Ｂ，１２５巻５号，２００５年）に記載されている方法を用いることができる。

従って、これらの公知技術を用いれば、計算機システム１２が図３の電圧維持限界値Ａ，Ｂを計算することができ、結果として、候補領域Ａ，Ｂ、その重複領域Ｃ、及び設定可能領域Ｃ’を決定することができる。
計算装置１０は、上記の各領域を示す表示データを生成し、端末１１のディスプレイ上に表示させる。

図６は、端末１１のディスプレイに表示される画面の一例を示している。
特性表示部１１ａには、図３と同様の候補領域Ａ，Ｂ、重複領域Ｃ、及び設定可能領域Ｃ’が、スロープリアクタンスＸ_ｓの数値目盛と共に表示されている。
また、特性表示部１１ａの上方には、例えば配電系統にＳＶＣが３台（ＳＶＣ_１〜ＳＶＣ_３）存在する場合に、特性表示部１１ａに表示されている特性がどのＳＶＣに関するものであるかを表示する選択表示部１１ｄが設けられている。選択表示部１１ｄ及び特性表示部１１ａに表示されるＳＶＣ（及びその特性図）は、スクロールボタン１１ｆにより切替可能である。

特性表示部１１ａの下方には、ＳＶＣ_１〜ＳＶＣ_３のそれぞれについて、系統運用者Ｍが設定可能領域Ｃ’を確認してこの領域Ｃ’に属するスロープリアクタンスＸ_ｓを適宜選定し、その数値を、スライダー１１ｂの操作によって数値表示部１１ｃに表示させるための設定手段が配置されている。
なお、図６では、ＳＶＣ_１のスロープリアクタンスＸ_ｓの設定可能領域Ｃ’を表示させて所定値（例えば０．０２５）を設定する場合を例示してあり、この場合、他のＳＶＣ_２，ＳＶＣ_３のスロープリアクタンスＸ_ｓは既に設定済み（例えば０．０４０）であるものとしている。

いま、図６におけるＳＶＣ_１が図１（ｂ）のＳＶＣ３２１に相当する場合、系統運用者Ｍが、図６のようにスライダー１１ｂを操作してＳＶＣ_１のスロープリアクタンスＸ_ｓ＝０．０２５を設定すると、その設定値は計算装置１０及びネットワーク２０を介して配電系統３０内の制御回路３３１に送信され、制御回路３３１は対応するＳＶＣ３２１のスロープリアクタンスＸ_ｓを０．０２５に設定する。これにより、ＳＶＣ３２１のスロープリアクタンスＸ_ｓとして、ハンチング等を招く恐れのない適切な値を設定することができる。
系統運用者ＭによるスロープリアクタンスＸ_ｓの入力手段（設定手段）としては、上記のスライダー１１ｂに限らず、キーボードから数値を直接入力しても構わない。

なお、ＳＶＣ３２１のスロープリアクタンスＸ_ｓの設定は、上記のごとくオンラインによって行う以外に、系統運用者Ｍが設定可能領域Ｃ’から選定したスロープリアクタンスＸ_ｓを配電系統３０側の現場操作員に連絡して人為的に設定させても良い。
また、図６に示した表示画面は、端末１１以外の操作卓などに設置されたディスプレイに表示させても良い。更には、必要に応じて、設定可能領域Ｃ’の上下限値を音声出力によって系統運用者Ｍに伝えても良い。

図６において、ＳＶＣ_２，ＳＶＣ_３に関する設定可能領域Ｃ’の表示やスロープリアクタンスＸ_ｓの設定についても、ＳＶＣ_１と同様にそれぞれ個別に実行可能であるが、同一画面上に配置された連動設定ボタン１１ｅに、複数台のＳＶＣのスロープリアクタンスＸ_ｓを一括または連動させて設定する機能を持たせても良い。例えば、連動設定ボタン１１ｅをクリックすることにより、複数台のＳＶＣのスロープリアクタンスＸ_ｓを同一値に設定する、または所定の比率で設定する、等のメニューを選択可能にしたポップアップ画面を追加的に表示させても良い。
なお、上記実施形態においてはＳＶＣを例に説明したが、ＳＶＣと同様の電圧制御機能を備えた配電系統に接続するインバータ（太陽光発電用パワーコンディショナ・風力発電用パワーコンディショナ・蓄電池用パワーコンディショナ・静止型同期直列補償装置）であっても良い。例えば、太陽光発電用パワーコンディショナの場合には、発電有効電力を配電系統に供給するだけではなく、無効電力注入による電圧上昇抑制機能を備えている場合があるが、この場合にはスロープリアクタンスＸ_ｓの代わりにその制御ゲインを対象として設定可能とすれば良い。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図３等を用いて説明したように、計算機システム１２は、系統構成の二つのパターンＡ，Ｂについて、スロープリアクタンスにマージンを持たせて安定性限界値Ａ，Ｂをそれぞれ計算し、これらの安定性限界値Ａ，Ｂと電圧維持限界値Ａ，Ｂとによって区画される候補領域Ａ，Ｂの重複領域Ｃ内で最適なスロープリアクタンスを設定可能としている。ここで、上記のマージンは、例えば配電線亘長や線路インピーダンスを考慮して設定されるものであるが、計算機システム１２に固定値として保持されるか、あるいは、操作員がマン・マシンインターフェースを介してその都度、設定する等の方法が採られている。

しかしながら、配電系統は支線を含めると構成が複雑であり、経年変化等も影響して正確な線路インピーダンスを把握することは難しいため、マージンを適切な値に設定することは困難である。そのため、第１実施形態により操作員がスロープリアクタンスＸ_ｓの設定値を決定し、当該スロープリアクタンスＸ_ｓの逆数が制御ゲインとしてＳＶＣに設定されても、ＳＶＣに設定した制御ゲイン（スロープリアクタンスＸ_ｓの逆数）により想定される動作特性と実際のＳＶＣの動作特性との間には乖離が生じ得る。
そこで、本発明の第２実施形態では、実際のＳＶＣの出力特性が、設定された制御ゲイン（スロープリアクタンスＸ_ｓの逆数）により想定される出力特性となるように制御ゲインを計算機システム１２にて調整することにより、系統運用者の負担を軽減させるようにした。

図７は、この第２実施形態の主要部の構成図であり、計算機システム１２におけるＳＶＣの制御ゲイン（スロープリアクタンスＸ_ｓの逆数）の自動調整機能を概念的に示したものである。
計算機システム１２に設定された目標制御ゲイン（理論上の制御ゲイン）に、加算手段１２ｂによって制御ゲイン調整値が加算される。本実施形態では、この制御ゲイン調整値を、電圧波形または電流波形の実測値が理論値に追従するように構成されたフィードバック制御系を用いて最適値に調整する。

すなわち、後述するＰＩ制御手段１２ａの動作により前記制御ゲイン調整値を求め、この制御ゲイン調整値を加算手段１２ｂによって目標制御ゲインと加算することにより、ＳＶＣに実際に設定する制御ゲイン（スロープリアクタンスＸ_ｓの逆数）を求める。

一方、目標制御ゲインをシミュレータ１２ｃに与え、このシミュレータ１２ｃでは目標制御ゲインの電圧波形または電流波形を理論値として演算して減衰時定数抽出手段１２ｄに入力する。減衰時定数抽出手段１２ｄでは、この電圧波形または電流波形の包絡線から減衰時定数（理論値）を抽出する。

減算手段１２ｆでは、減衰時定数（理論値）と減衰時定数（実測値）との偏差を演算してＰＩ制御手段１２ａに入力する。なお、減衰時定数（実測値）は、減衰時定数抽出手段１２ｅが、ＳＶＣから出力される電圧波形または電流波形（何れも実測値）の包絡線から抽出する。ＰＩ制御手段１２ａでは、減衰時定数（理論値）と減衰時定数（実測値）との偏差をゼロにするように調節動作することにより、制御ゲイン調整値を演算して加算手段１２ｂに出力する。そして、加算手段１２ｂにより目標制御ゲインと制御ゲイン調整値とを加算した結果を、ＳＶＣに設定する。

ここで、図８は、電圧波形または電流波形の理論値及び実測値と、これらの波形の包絡線である減衰時定数の理論値及び実測値とを示す概念図である。図８における波形（理論値）は減衰時定数（電圧または電流が制御開始から制御目標値に収束するまでの時間）が小さいため、高速な制御を実現することができる。一方で、図８における波形（実測値）は減衰時定数が大きく、制御の速度が低い。

従って、目標制御ゲイン（理論上の制御ゲイン）よりも大きい制御ゲインに調整することにより、実測値を理論値に近付けることができる。
図８とは逆に、波形（理論値）は減衰時定数が大きく、波形（実測値）は減衰時定数が小さい場合には、目標制御ゲインよりも小さい制御ゲインに調整することによって実測値を理論値に近付けることができる。
この第２実施形態では、ＳＶＣから出力される電圧波形または電流波形の実測値が、目標制御ゲインのもとでＳＶＣから出力される電圧波形または電流波形の理論値に追従するようにフィードバック制御を行うことにより、適正な減衰時定数となるように制御ゲインが調整されることになる。

上述した実施形態では、本発明を電力系統の監視制御システムとして説明したが、本発明は、無効電力補償装置におけるスロープリアクタンス等の制御定数の設定を支援する制御定数設定支援システムとしても利用することができる。

１０：計算装置
１１：端末
１１ａ：特性表示部
１１ｂ：スライダー
１１ｃ：数値表示部
１１ｄ：選択表示部
１１ｅ：連動設定ボタン
１１ｆ：スクロールボタン
１２：計算機システム
１２ａ：ＰＩ制御手段
１２ｂ：加算手段
１２ｃ：シミュレータ
１２ｄ，１２ｅ： 減衰時定数抽出手段
１２ｆ：減算手段
２０：ネットワーク
３０：配電系統
３００：交流電源（配電用変圧器）
３０１，３０２，３０３：配電線
３１１，３１２，３１３，３１４：負荷
３２１，３２２，３２３，３２４：ＳＶＣ
３３０：電圧制御部
３３０ａ：減算器
３３０ｂ：ゲイン乗算器
３３０ｃ：リミッタ
３３１，３３２：制御回路
３４０：区分開閉器
３４１，３４２，３４３，３４４：開閉器
３５１，３５２：変圧器
５０：監視制御システム
Ｍ：系統運用者

Claims (9)

1. 開閉器の動作に応じて無効電力補償装置を含むｎ（ｎは複数）通りの系統構成が存在し得る電力系統を対象として、計算機システムが監視・制御を行う監視制御システムにおいて、
   前記計算機システムは、
   前記ｎ通りの系統構成について、前記無効電力補償装置の制御が安定となる制御定数の安定性限界値と、系統電圧を所定値に維持する制御定数の電圧維持限界値と、に基づく候補領域をそれぞれ計算する手段と、
   計算したｎ個の前記候補領域の重複領域から前記制御定数の設定可能領域を抽出する手段と、
   前記設定可能領域を、マン・マシンインターフェースを介して出力する手段と、
   を備えたことを特徴とする電力系統の監視制御システム。
2. 前記計算機システムは、
   前記電力系統の線路上の前記無効電力補償装置の位置または前記制御定数またはその両方にマージンを持たせて、前記候補領域を計算することを特徴とした、請求項１に記載の電力系統の監視制御システム。
3. 前記計算機システムが、ネットワークを介して前記電力系統と通信可能であることを特徴とした、請求項１または２に記載の電力系統の監視制御システム。
4. 前記計算機システムは、
   前記設定可能領域に含まれる前記制御定数であって、前記マン・マシンインターフェースを介して外部から入力された制御定数を、前記ネットワークを介して前記無効電力補償装置に設定可能であることを特徴とした、請求項３に記載の電力系統の監視制御システム。
5. 前記計算機システムは、
   前記制御定数の逆数を制御ゲインとして前記無効電力補償装置に設定し、
   前記無効電力補償装置を前記電力系統に投入して制御を開始した時の実測電圧または実測電流の過渡的波形から算出される減衰時定数実測値に基づいて、前記無効電力補償装置に設定された前記制御ゲインを自動的に調整することを特徴とした、請求項４に記載の電力系統の制御監視システム。
6. 前記制御ゲインを、前記計算機システムが算出した減衰時定数理論値と前記減衰時定数実測値との偏差に基づいて自動的に調整することを特徴とした、請求項５に記載の電力系統の監視制御システム。
7. 前記マン・マシンインターフェースは、
   前記設定可能領域を表示する表示手段を少なくとも備えることを特徴とした、請求項１〜６の何れか一項に記載の電力系統の監視制御システム。
8. 前記制御定数が、前記無効電力補償装置のスロープリアクタンスまたは制御ゲインであることを特徴とした、請求項１〜７の何れか一項に記載の電力系統の監視制御システム。
9. 開閉器の動作に応じて無効電力補償装置を含むｎ（ｎは複数）通りの系統構成が存在し得る電力系統を対象として、計算機システムが前記無効電力補償装置の制御定数の設定を支援する制御定数設定支援システムにおいて、
   前記計算機システムは、
   前記ｎ通りの系統構成について、前記無効電力補償装置の制御が安定となる制御定数の安定性限界値と、系統電圧を所定値に維持する制御定数の電圧維持限界値と、に基づく候補領域をそれぞれ計算する手段と、
   計算したｎ個の前記候補領域の重複領域から前記制御定数の設定可能領域を抽出する手段と、
   前記設定可能領域を、マン・マシンインターフェースを介して出力する手段と、
   を備えたことを特徴とする、無効電力補償装置の制御定数設定支援システム。

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