JP2022047103A - 潮流計算装置、プログラム、および潮流計算方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力系統における潮流計算において、計算が未収束となることを防止するとともに、実際の系統に近い状態において計算する。
【解決手段】複数の電気機器を含む電力系統の潮流計算を行う潮流計算装置であって、電力系統の電気的な特性に関する特性情報を取得する情報取得部と、特性情報に基づいて、電力系統の潮流計算を行う潮流計算部と、潮流計算が収束するか否かを判定する判定部と、潮流計算が収束しないと判定部が判定した場合に、それぞれの電気機器の動作時限に基づいて、潮流計算において固定状態にする電気機器を選択し、潮流計算部に潮流計算を繰り返させる選択部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、潮流計算装置、プログラム、および潮流計算方法に関する。

潮流計算において、反復近似解が母線電圧の運用上下限を逸脱している場合に、逸脱を解消するために電圧調整器の制御量を調整する機能を付加した技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。その他、関連する技術として、特許文献２から６が知られている。
特許文献１ 特開平４－７９７２６号公報
特許文献２ 特開２０１２－１３５０６９号公報
特許文献３ 特開２０１２－８０７０９号公報
特許文献４ 特開２００１－７８３５８号公報
特許文献５ 特開平１１－２６２１８０号公報
特許文献６ 特開平９－６５５７２号公報

電力系統における潮流計算においては、計算が未収束となることを防止するとともに、実際の系統に近い状態において計算することが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明の一つの態様においては、複数の電気機器を含む電力系統の潮流計算を行う潮流計算装置を提供する。潮流計算装置は、情報取得部を備えてよい。情報取得部は、電力系統の電気的な特性に関する特性情報を取得してよい。潮流計算装置は、潮流計算部を備えてよい。潮流計算部は、特性情報に基づいて、電力系統の潮流計算を行ってよい。潮流計算装置は、判定部を備えてよい。判定部は、潮流計算が収束するか否かを判定してよい。潮流計算装置は、選択部を備えてよい。選択部は、潮流計算が収束しないと判定部が判定した場合に、それぞれの電気機器の動作時限に基づいて、潮流計算において固定状態にする電気機器を選択し、潮流計算部に潮流計算を繰り返させてよい。

選択部は、動作時限が大きい電気機器を優先して選択してよい。

電力系統は変電所または遮断器を含んでよい。選択部は、変電所または遮断器と、それぞれの電気機器との電気的な距離に更に基づいて、電気機器を選択してよい。

選択段階部は、２つの電気機器の動作時限の差が基準値以下の場合に、電気的な距離が大きい電気機器を優先して選択してよい。

判定部は、潮流計算が収束しないと判定した場合に、潮流計算が収束しない度合いを推定してよい。選択部は、判定部によって推定した度合いに基づいて、固定状態にする電気機器の個数を決定してよい。

潮流計算部は、潮流計算が収束しないと判定部が判定した場合に、潮流計算における電力系統の状態を示す状態変数を修正したうえで、潮流計算を再度実行してよい。判定部は、直前に修正された状態変数の修正量の大きさから、度合いを推定してよい。

本発明の一つの態様においては、プログラムを提供する。プログラムは、コンピュータを、上記のいずれかの潮流計算装置として機能させてよい。

本発明の一つの態様においては、複数の電気機器を含む電力系統の潮流計算を行う潮流計算方法を提供する。潮流計算方法は、情報取得段階を備えてよい。情報取得段階においては、電力系統の電気的な特性に関する特性情報を取得してよい。潮流計算方法は、潮流計算段階を備えてよい。潮流計算段階においては、特性情報に基づいて、電力系統の潮流計算を行ってよい。潮流計算方法は、判定段階を備えてよい。判定段階においては、潮流計算段階において潮流計算が収束するか否かを判定してよい。潮流計算方法は、選択段階を備えてよい。選択段階においては、判定段階において潮流計算が収束しないと判定した場合に、それぞれの電気機器の動作時限に基づいて、潮流計算において固定状態にする電気機器を選択し、潮流計算段階からの処理を繰り返させてよい。

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。

本発明の一つの実施形態に係る潮流計算方法の一例を示すフローチャートである。 本発明の一つの実施形態に係る潮流計算方法の一例を模式的に示す図である。 ノードデータを記憶するデータベースの一例を示す図である。 ブランチデータを記憶するデータベースの一例を示す図である。 電圧調整器データのデータベースの一例を示す図である。 図１における潮流計算段階の内容を示すフローチャートである。 図６における系統状態量の計算段階の内容を示すフローチャートである。 潮流計算段階における電圧の変化の一例を示す図である。 図１における未収束処理段階の内容を示すフローチャートの一例である。 並び替え後の電圧調整器データの一例を示す図である。 図１における未収束処理段階の内容を示すフローチャートの他例である。 図１における未収束処理段階の内容を示すフローチャートの他例である。 本発明の一つの実施形態に係る潮流計算装置１００の構成例を示す図である。 本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。

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、本発明の一つの実施形態に係る潮流計算方法の一例を示すフローチャートである。図２は、本発明の一つの実施形態に係る潮流計算方法の一例を模式的に示す図である。潮流計算とは、電力系統において、供給される電力が電線や変圧器を通してそれぞれの負荷に流れていく状態を算出する計算である。潮流計算方法においては、コンピュータにより、複数の電気機器を含む電力系統の潮流計算を実行する。コンピュータは、汎用のコンピュータであってよく、潮流計算を実行するための専用コンピュータであってもよい。コンピュータは、パソコンであってもよく、ワークステーションであってもよい。

潮流計算方法は、例えば、図２における電力系統１０の潮流計算を実行する。電力系統１０は、例えば、配電系統である。電力系統１０は、配電線１１を有する。電力系統１０は、配電線１１の上流側において変電所１２およびフィーダ遮断器１３の少なくとも一方を含む。変電所１２は、電力系統１０中で電気の電圧または周波数の変換を実行する。フィーダ遮断器（ＦＣＢ）１４は、変電所１２からの電力を下流側に供給する遮断器である。

電力系統１０は、一つのフィーダ遮断器１３に接続される系統において複数の電気機器を備える。電気機器は、電圧調整器と呼ばれる。本例では、電圧調整器として、自動電圧調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator）１５ａ、１５ｂおよび静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator）１６を備える。

自動電圧調整器１５ａは、電力系統１０上の２つのノード間に直列に接続されており、直列型電圧調整器の一種である。自動電圧調整器１５ｂも同様である。自動電圧調整器１５ａ、１５ｂ等の直列型電圧調整器は、タップ位置を変更することによって電圧調整する。タップ位置は、変圧器の巻線比に対応してよい。静止型無効電力補償装置１６は、電力系統１０上の１つのノードから分岐して接続されており、並列型電圧調整器の一種である。静止型無効電力補償装置は、電力系統１０に無効電力を注入したり電力系統１０から無効電力を吸収したりして電力系統１０における電圧を制御する。

電圧調整器の種類および数は、図２に示される場合に限られない。電力系統１０は、電圧調整器として、負荷時タップ切替変圧器（ＬＲＴ：Load Ratio Control Transformer）、静的同期直列補償装置（ＳＳＳＣ：Static Synchronous Series Compensator）、および無効電力補償装置（ＳＴＡＴＣＯＭ：Static Synchronous CoMpensator）の少なくとも一つを備えてよい。

図２において、ノード１は、フィーダ遮断器１３であり、電圧等の基準となるスラックノードとして機能する。図２では、変電所１２およびフィーダ遮断器１３に近い方からノード２、３、・・・１１というノード番号を付している。ノード番号は、ノードを識別する識別情報であってよい。電気経路において変電所１２およびフィーダ遮断器１３に近い方を電源側（上流側）という。電気経路において変電所１２およびフィーダ遮断器１３から遠い方を負荷側（下流側）または末端側という。ノード番号の小さい方が、電源側（上流側）にあることを意味する。

図２において、ノード２、５、８、９、１０は、需要家１４を意味する。需要家１４は負荷を有してよく、分散型電源を有してもよい。本例では、ノード２、５、８、１０は、負荷を意味する。ノード３とノード４の間には、自動電圧調整器１５ａが設けられている。ノード３が、自動電圧調整器１５ａの一次側（上流側）のノードを示し、ノード４が二次側（下流側）のノードを示す。同様に、ノード６とノード７の間に自動電圧調整器１５ｂが設けられている。ノード６が、自動電圧調整器１５ｂの一次側（上流側）のノードを示し、ノード７が二次側（下流側）のノードを示す。ノード１１は、ノード９に接続されており、静止型無効電力補償装置１６である。

図１のフローチャートにおいて、コンピュータは、電力系統１０の電気的な特性に関する特性情報を取得する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０は、特性情報を取得する情報取得段階に対応する。取得する特性情報は、ノードデータ、ブランチデータ、および電圧調整器データを含んでいてよい。ノードデータ、ブランチデータ、および電圧調整器データは、データベースから取得してよい。図３、図４、図５にノードデータ、ブランチデータ、および電圧調整器データの一例を示す。なお、特性情報は、ノードデータ、ブランチデータ、および電圧調整器データに限られない。

図３はノードデータを記憶するデータベースの一例を示す図である。図３に示されるように、ノードデータのデータベースは、ノード毎に、ノード番号、ノード種類、有効電力負荷（ｋＷ）、および無効電力負荷（ｋＶａｒ）等の各種の情報を格納する。ノード番号およびノード種類は、系統構成を示すデータの一例である。有効電力負荷（ｋＷ）および無効電力負荷（ｋＶａｒ）は負荷容量を示すデータの一例である。

ノードの種類を示す情報として、スラック、負荷、ＳＶＲの一次側、ＳＶＣの二次側、およびＳＶＣ等の種類を示す情報が格納されている。ノード種類がノード１のようにスラックノードである場合、ノード３、４、６、７のように電圧調整器（ＳＶＲ）の場合、およびノード１１のように電圧調整器（ＳＶＣ）の場合には、有効電力負荷および無効電力負荷はゼロであってよく、ノード２、５、８、９、１０のようにノード種類が負荷の場合には、有効電力負荷および無効電力負荷の具体的な値が格納されてよい。

図４は、ブランチデータを記憶するデータベースの一例を示す図である。ブランチは、隣接する２つのノード番号で規定してよい。例えば、ノード１とノード２とは隣接している。ノード１とノード２との間のブランチは、１－２ブランチと称される。データベースは、ブランチ毎にブランチ種類を記録してよい。ブランチを構成するノード番号の情報、およびブランチ種類の情報は、系統構成を示すータの一例である。本例では、ノード３とノード４との間のブランチである３－４ブランチと、ノード６とノード７との間のブランチである６－７ブランチとが、ブランチ種類として自動電圧調整器（ＳＶＲ）であり、他のブランチが、配電線１１である。また、データベースは、ブランチ毎に、抵抗Ｒ（Ω）およびアドミッタンスＸ（Ω）の値を格納してよい。抵抗Ｒ（Ω）およびアドミッタンスＸ（Ω）は、線路データの一例である。

図５は、電圧調整器データのデータベースの一例を示す図である。本例において、データベースは、自動電圧調整器１５ａ、１５ｂおよび静止型無効電力補償装置１６についてのデータを記録する。自動電圧調整器１５ａ、１５ｂおよび静止型無効電力補償装置１６は、電力系統１０に含まれる機器の一例である。本例においては、データベースは、自動電圧調整器１５ａ、１５ｂおよび静止型無効電力補償装置１６の設けられているノード番号、ノード種類、制御モード情報、動作時限（秒）、定格電圧（Ｖ）、目標電圧（Ｖ）、不感帯（Ｖ）、昇降電圧幅（Ｖ）を格納する。電圧調整器データは、ノード番号（識別情報）によって、図３のノードデータおよび図４のブランチデータと紐づけられてよい。

ノード番号は、上述のように電圧調整器を識別する識別情報であってよい。本例では、自動電圧調整器１５ａ、１５ｂにおいては、二次側のノード番号が示されている。ノード種類は、電圧調整器の種類と、端子情報とを含んでよい。端子情報は、ノードが二次側か一次側かを示す情報であってよい。ノード番号およびノード種類は、系統構成を示すデータの一例である。制御モード情報は、電圧調整器が自動制御モードか否かを示す情報である。制御モードが自動制御モードであれば、コンピュータは、逐次計算によって算出された電圧や電流をもとに、自動電圧調整器１５ａ、１５ｂのタップ位置および静止型無効電力補償装置１６からの無効電力を決定する。

動作時限は、電圧等の信号が予め定められた不感帯（閾値）を超えてから電圧調整器による調整動作が開始されるまでの時間を意味する。動作時限が小さいほど、早期に調整動作が開始される。一方、動作時限が大きいほど、調整動作が遅れて開始される。例えば、ノード番号４の自動電圧調整器１５ａは、動作時限が６０秒であり、ノード番号７の自動電圧調整器１５ｂは、動作時限が９０秒である。本例では、ノード番号１１の静止型無効電力補償装置１６は、動作時限が０秒である。

自動電圧調整器１５ａ、１５ｂのような直列型電圧調整器は、二次側に接続された領域の全体に昇降電圧幅の電圧変動を与えるので、頻繁に調整が切り替わらないように動作時限が大きく設定されてよい。一方、静止型無効電力補償装置１６のような並列型電圧調整器は、昇降電圧幅という概念がなく電圧変動が限定的であるので、直列型電圧調整器に比べて動作時限が短く設定されてよい。

定格電圧は、定格として定められている上限の電圧であってよい。目標電圧は、調整する電圧の目標値であってよい。不感帯は、電圧等の信号が変化しても調整動作を実行しない電圧範囲である。昇降電圧幅は、タップ位置を一段階切り替えることによって昇降する電圧の幅を意味する。制御モード情報、動作時限、定格電圧、目標電圧、不感帯、および昇降電圧幅は、変圧器データの一例であってよい。

コンピュータは、図１のステップＳ２０において、以上のような特性情報に基づいて、電力系統１０の潮流計算を実行する。ステップＳ２０のステップは、潮流計算段階に対応する。そして、コンピュータは、潮流計算段階（ステップＳ２０）において潮流計算が収束するか否かを判定する（ステップＳ３０）。ステップＳ３０の処理は、判定段階に対応する。コンピュータは、潮流計算が収束すると判定した場合には（ステップＳ３０：ＹＥＳ）、計算結果データを出力し（ステップＳ５０）、計算結果をディスプレイ等に表示して、正常に処理を終了してよい（ステップＳ６０）。一方、コンピュータは、潮流計算が収束しないと判定した場合には（ステップＳ３０：ＮＯ）、対策として未収束処理を実行する（ステップＳ４０）。

具体的には、コンピュータは、潮流計算が収束しないと判定した場合には（ステップＳ３０：ＮＯ）、潮流計算において固定状態（固定モード）にする電気調整器を選択し、潮流計算段階からの処理を繰り返させる（ステップＳ４０）。ステップＳ４０の処理は選択段階に対応する。なお、固定状態（固定モード）にするとは、自動電圧調整器１５ａ、１５ｂのタップ位置を固定値にしたり、静止型無効電力補償装置１６における無効電力の注入または吸収量を固定値にしたりすることを意味する。すなわち、固定モードにするとは、電気調整器におけるタップ位置または無効電力を保持（ホールド）することを意味する。コンピュータは、潮流計算が収束しないと判定した時点におけるタップ位置または無効電力の値、すなわち前回の潮流計算（ステップＳ２０）において用いられたタップ位置または無効電力の値を固定値としてよい。

本実施形態の潮流計算方法においては、未収束段階（ステップＳ４０）において、動作時限が大きい電圧調整器を固定状態とする機器として優先して選択する。未収束段階における処理を除いて、他の段階については既存の各種計算手法を適用してよい。

図６は、図１における潮流計算段階の内容を示すフローチャートである。本実施形態の潮流計算方法では、図２において概略が示されるBackward Forward法が用いられる。潮流計算は、図２に示すように系統状態量の計算と状態変数の修正を繰り返し、解が収束した時点で計算結果を出力する収束計算を用いる。ただし、収束計算回数が規定値を超えても収束しない場合は、計算未収束として正しい計算値が出力されない。

図２を参照しつつ、潮流計算段階について説明する。コンピュータは、各電圧の初期推定値を用いて状態変数（図２におけるＰ_０＋ｊＱ_０）の初期計算を実行する（ステップＳ２１）。状態変数は、スラックノードにおける有効電力および無効電力を含んでよい。

次いで、コンピュータは、系統状態量の計算（逐次的な前進計算）を実行する（ステップＳ２２）。コンピュータは、算出された状態変数を用いて、電源側から末端ノードに向かって逐次的に状態量（有効電力、無効電力、および電圧等）を計算する。コンピュータは、末端ノードの電力の絶対値がある判定基準値より小さくなったかどうかにより、収束判定を行う（ステップＳ２３）。

計算のループ回数が規定値以下である場合には（ステップＳ２３：ＮＯ、かつ、ステップＳ２４：ＹＥＳ）、コンピュータは、状態変数の修正（後進計算）を実行する（ステップＳ２５）。コンピュータは、末端ノードからの流出電力はないという事実に基づいて、状態変数を修正する。つまり、末端ノードにおける誤差分だけ各分岐配電線の先頭ノードの流入電力を修正する。

以上のように、潮流計算段階Ｓ２０は、系統状態量の計算段階Ｓ２２から状態変数の修正段階Ｓ２５までを繰り返すことにより、収束計算を実行する。計算が収束した場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）および計算が規定のループ回数以内で収束しない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）には、図１のステップＳ３０に処理が戻る。

図７は、図６における系統状態量の計算段階の内容を示すフローチャートである。系統状態量の計算段階Ｓ２２は、図７に示すように系統の上位ノードの情報をもとに下位ノードに向かって逐次計算を行う処理である。

コンピュータは、先頭ノードであるスラックノードを対象ノードＮｓに設定する（ステップＳ２２１）。次いで、コンピュータは、図４のブランチデータを参照して、対象ノードＮｓの接続先ノードＮｅを選択する（ステップＳ２２２）。コンピュータは接続先ノードＮｅが電圧調整器であるか配線であるかを判断する（ステップＳ２２３）。

接続先ノードＮｅが、自動電圧調整器１５ａ、１５ｂおよび静止型無効電力補償装置１６等の電圧調整器である場合には（ステップＳ２２３：ＹＥＳ）、コンピュータは、接続先ノードＮｅが自動制御モードに設定されているか否かを判断する（ステップＳ２２４）。コンピュータは、図３に示されるノードデータおよび図５に示される電圧調整器データを参照して、ステップＳ２２３およびステップＳ２２４の判断を実行してよい。

接続先ノードＮｅが自動制御モードに設定された電圧調整器である場合（ステップＳ２２３：ＹＥＳ、かつステップＳ２２４：ＹＥＳ）、コンピュータは、当該ノードＮｅの電圧および電流に応じて電圧調整器におけるタップ位置または無効電力量を計算する（ステップＳ２２５）。具体的には、コンピュータは、電圧調整器が自動電圧調整器１５ａ、１５ｂのような直列型電圧調整器の場合には、タップ位置を計算して、必要に応じてタップ位置を変更する。コンピュータは、電圧調整器が静止型無効電力補償装置１６のような並列型電圧調整器の場合には、電力系統１０において注入または吸収すべき無効電力を計算して、必要に応じて注入または吸収する無効電力を変更する。

一方、接続先ノードＮｅが手動制御モードに設定された電圧調整器である場合（ステップＳ２２４：ＮＯ）、予め設定されたタップ位置または無効電力量に設定される（ステップＳ２２６）。接続先ノードＮｅが、単なる配線の場合には（ステップＳ２２３：ＮＯ）、ステップＳ２２４からステップＳ２２６を実行することなく、処理がステップＳ２２７に進む。なお、Ｎｓに接続される接続先ノードＮｅが複数ある場合には、ステップＳ２２２からステップＳ２２５の処理は、すべての接続先ノードＮｅについて実行されてよい。

コンピュータは、対象ノードＮｓに対するブランチ、Ｎｓ－Ｎｅブランチについて潮流計算し、Ｎｅノードの電圧計算を実行する（ステップＳ２２７）。コンピュータは、全ノードについて電圧および潮流の計算が完了していない場合には（ステップＳ２２８：ＮＯ）、対象ノードＮｓを変更し（ステップＳ２２９）、ステップＳ２２２の処理に戻る。具体的には、コンピュータは、潮流未計算ブランチのうちで最上位にあるノードを選択し、対象ノードＮｓとしてよい。この結果、逐次的に前進計算が実行される。

図７のステップＳ２２４およびステップＳ２２５において、電圧調整器である自動電圧調整器１５ａ、１５ｂのタップ位置、あるいは静止型無効電力補償装置１６の無効電力量が、電圧および電流等に応じて変更されることに起因して、計算が収束しにくくなる場合がある。図８は、潮流計算段階における電圧の変化の一例を示す図である。図８は、図２に示される構成において、図５に示される電圧調整器によって電圧を調整した結果を示す。

状態１においては、ノード１において６６００Ｖであった電圧は、インピーダンスによる電圧降下によって、ノード４において６５００Ｖとなる。自動電圧調整器１５ａは、自動電圧調整器１５ａにおける目標電圧６６００Ｖよりも不感帯幅１．５％を超えて電圧が低下していると判断し（図５参照）、タップ位置をタップ５からタップ６へと切り替える。これにより、電圧は、自動電圧調整器１５ａにおける昇降電圧幅１５０（Ｖ）だけ昇圧されて６６５０Ｖとなる。タップ位置６は、昇降電圧幅だけ電圧を加えるタップ位置であり、タップ位置５は、電圧の加減がないタップ位置である。

電圧は、インピーダンスによる電圧降下によって、ノード７において６５８０Ｖとなる。自動電圧調整器１５ｂは、電圧が目標電圧６４８０Ｖよりも不感帯幅１．０％を超えて高いと判断する（図５参照）。自動電圧調整器１５ｂは、タップ位置をタップ５からタップ４へと切り替える。これにより電圧は、自動電圧調整器１５ｂにおける昇降電圧幅（１００Ｖ）だけ減少し６４８０Ｖとなる。タップ位置４は、昇降電圧幅だけ電圧を減ずるタップ位置である。

電圧は、インピーダンスによる電圧降下によって、ノード９において６４３０Ｖとなる。ノード９に接続されている静止型無効電力補償装置１６は、目標電圧６４５０Ｖよりも不感帯幅０．１％を超えて電圧が低いので、進み無効電力を２００ｋＶａｒ投入して電圧を調整しようとする。この無効電力の注入により、例えば、状態１から状態２のように状態が変化する。

状態２においては、ノード１において６６００Ｖであった電圧は、電圧降下によって、ノード４において、６５５０Ｖとなる。昇降電圧幅１５０（Ｖ）の昇圧を必要としないので、タップ位置をタップ６からタップ５に戻す。さらに、電圧は、インピーダンスによる電圧降下によって、ノード７において６５００Ｖとなる。自動電圧調整器１５ｂは、自動電圧調整器１５ｂにおける昇降電圧幅１００（Ｖ）の降圧を必要としないので、タップ位置をタップ４からタップ５に戻す。電圧は、インピーダンスによる電圧降下によって、ノード９において６４８０Ｖとなる。ノード９に接続されている静止型無効電力補償装置１６は、目標電圧６４５０Ｖよりも不感帯幅０．１％を超えて電圧が高いので、遅れ無効電力を２００ｋＶａｒ投入して電圧を調整しようとする。この無効電力の注入により、例えば、再び、状態２から状態１のように状態が変化してしまう場合がある。このように、無効電力の注入の効果によって、自動電圧調整器１５ａ、１５ｂ、において計算されるタップ位置および静止型無効電力補償装置１６において計算される無効電力量が変化する場合がある。したがって、状態１と状態２との間で状態が繰り返して、潮流計算が収束しなくなる場合がある。

一例において、特許文献６（特開平９－６５５７２号公報）において、動作時限の最小の静止型無効電力補償装置１６または自動電圧調整器１５を先にシミュレートしても、動作時限が次に小さい自動電圧調整器１５のタップ位置が変更された場合に、先のシミュレーション結果が影響を受ける場合がる。したがって、この場合も図８の状態１と状態２とを繰り返すことにより、計算自体が収束しないことがある。そこで、図１に示されるとおり、本実施形態の潮流計算方法は、未収束処理（ステップＳ４０）を実行する。これにより、一つの系統に複数の電圧調整器が接続されたことにより発生する未収束問題を解消し、潮流計算の精度を向上することができる。

図９は、図１における未収束処理段階の内容を示すフローチャートの一例である。コンピュータは、電力系統１０における複数の電圧調整器である自動電圧調整器１５ａ、１５ｂ、静止型無効電力補償装置１６を動作時限の順に並び替える。

図１０は、並び替え後の電圧調整器データの一例を示す図である。コンピュータは、図５に示される電圧調整器データのデータベースを参照して、図１０のように動作時限が大きい順に電圧調整器を順番にソートしてよい。本例では、自動電圧調整器１５ｂ（ノード７）、自動電圧調整器１５ａ（ノード４）、静止型無効電力補償装置１６（ノード１１）の順にソートされる。

コンピュータは、これらの電圧調整器のなかに自動制御モードの電圧調整器が含まれているか否かを判断する（ステップＳ４２）。自動制御モードの電圧調整器が含まれていない場合、すなわち、すべての電圧調整器が手動制御モードの場合には（ステップＳ４２：ＮＯ）、図１のステップＳ２０の処理に戻る。一方、これらの電圧調整器のなかに少なくとも一つの自動制御モードの電圧調整器が含まれている場合には（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、コンピュータは、自動制御モードかつ動作時限が最大の電圧調整器を、固定状態にする機器として選択し（ステップＳ４３）、潮流計算する（図１のステップＳ２０、図６、図７）。本例では、図１０に示されるとおり、自動電圧調整器１５ｂ（ノード７）の動作時限が９０秒であり最大であるので、固定状態にする機器として自動電圧調整器１５ｂ（ノード７）が選択される（ステップＳ４３）。

ステップＳ４３の処理は、収束判定段階において潮流計算（図１のステップＳ２０）が収束しないと判定した場合に、それぞれの電圧調整器（電気機器）の動作時限に基づいて、潮流計算（図１のステップＳ２０、図６、図７）において固定状態にする電圧調整器を選択し、潮流計算段階（図１のステップＳ２０）からの処理（図１のステップＳ２０、ステップＳ３０）を繰り返させる選択段階に対応する。特に、選択段階（図９のステップＳ４３）において、動作時限が大きい電圧調整器を優先して選択してよい。

固定状態とされた電圧調整器は、図７のステップＳ２２４の処理において、当該ノードが自動制御モードであるにもかかわらず、タップ位置または無効電力量が、ノードの電圧および電流等の計算によって変更されずに固定される。

したがって、図８において説明したような状態１と状態２との間で状態が変位して潮流計算が収束しない状態を回避しやすくなる。自動電圧調整器１５ｂ（ノード７）が固定状態にされた場合にも、図１のステップＳ２０の判定段階において計算が収束しないと判定される場合には、さらに別の電圧調整器として自動電圧調整器１５ａ（ノード４）が固定状態とされる機器として選択される。以上のとおり、コンピュータは、動作時限が大きい電圧調整器から順々にタップ位置または無効電力量などの状態を固定しつつ、潮流計算を実行することができる。

動作時限が大きい電圧調整器は、調整動作を開始するのが遅い。したがって、動作時限が大きい順番に電圧調整器を固定モードとすることによって、実際の系統に近い状態で、潮流計算を収束させることができる。これにより、潮流計算結果の精度を維持しつつ、潮流計算を収束しやすくすることが可能となる。

図９における選択段階では、動作時限が最大の機器を固定状態とする場合が説明されたが、動作時限のみならず他のパラメータを考慮して、固定状態とする機器を選択してもよい。

図１１は、図１における未収束処理段階の内容を示すフローチャートの他例である。ステップＳ１４１およびステップＳ１４２の処理は、図９におけるステップＳ４１およびステップＳ４２の処理と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。

コンピュータは、自動制御モードの機器のうち、動作時限に基づいて、固定状態にする複数の機器候補を選択する（ステップＳ１４３）。一例において、コンピュータは、動作時限が大きいものから予め定められた個数の電圧調整器を複数の機器候補として選択してよい。次いで、コンピュータは、複数の機器候補間の動作時限の差が基準値以下のものがあるかを判断する（ステップＳ１４４）。基準値は微小な値であってよく、たとえば０であってよい。すなわち、一例において、複数の機器候補間の動作時限の差が基準値以下である電圧調整器は、動作時限が同じ電圧調整器であってよい。複数の機器候補間の動作時限の差が基準値以下の値となるものがない場合には（ステップＳ１４４：ＮＯ）、図９に示される場合と同様に、動作時限が最大の機器候補を固定状態とする電圧調整器として選択してよい（ステップＳ１４５）。

動作時限の差が基準値以下である複数の機器候補がある場合（ステップＳ１４４：ＹＥＳ）、例えば、動作時限が同じである複数の機器候補がある場合には、変電所１２またはフィーダ遮断器１３と、機器候補との間の電気的な距離に基づいて、固定状態にする機器を選択してよい。具体的には、コンピュータは、電気的な距離が大きい機器を固定状態にする機器として優先的に選択してよい。コンピュータは、選択段階において、２つの電気機器の動作時限の差が基準値以下の場合に、電気的な距離が大きい電気機器を優先して選択してよい。電気的な距離が大きいとは、インピーダンスが大きいことを意味してよく、電気経路長が長いことを意味してもよい。同じ種類の電圧調整器において動作時限の差が基準値以下である場合には、変電所１２またはフィーダ遮断器１３と、機器候補との間の電気的な距離が大きい機器を優先的に選択してよい。

特に、電力系統１０に、静止型無効電力補償装置１６が複数設けられている場合がある。複数の静止型無効電力補償装置１６間において、動作時限がともに０である場合がある。静止型無効電力補償装置１６は、無効電力を注入することで、電圧を安定させており、無効電力を注入したときの電圧の変動量は、電線のインピーダンスによる。したがって、変電所１２またはフィーダ遮断器１３から離れた末端側の静止型無効電力補償装置１６から無効電力を注入したほうが、効率的に電圧調整が可能となる。

図９および図１１に示される処理においては、固定状態とする機器として一つずつ電圧調整器を選択する場合が示された。しかしながら、本実施形態の潮流計算方法は、この場合に限れず、複数の機器を固定状態とする電圧調整器として選択してもよい。また、コンピュータは、潮流計算が収束しない度合いに応じて、固定状態とする電圧調整器の数を変更してもよい。

図１２は、図１における未収束処理段階の内容を示すフローチャートの他例である。ステップＳ２４１およびステップＳ２４２の処理は、図９におけるステップＳ４１およびステップＳ４２の処理と同様である。したがって、繰り返しの説明を省略する。

コンピュータは、潮流計算が収束しないと判定した場合に、潮流計算が収束しない度合いを推定する（ステップＳ２４３）。特に、コンピュータは、潮流計算段階において潮流計算が収束するか否かを判定する判定段階（図６のステップＳ２３）で潮流計算が収束しない度合いを推定してよい。より具体的には、潮流計算段階は、判定段階において潮流計算が収束しないと判定した場合に（図６のステップＳ２３：ＮＯ）、潮流計算における電力系統１０の状態を示す状態変数を修正して、潮流計算を再度実行させる変数修正段階を有する（ステップＳ２５）。そして、図１２のステップＳ２４３の処理において、コンピュータは、直前の変数修正段階における状態変数の修正量の大きさから、収束しない度合いを推定してよい。状態変数として、電圧、電流、電力値等の変動するパラメータを用いてよい。

コンピュータは、選択段階において、推定された未収束度合いに基づいて、固定状態にする電圧調整器の個数を決定してよい。具体的には、推定された未収束度合いが大きいほど、固定状態にする電圧調整器の個数を多く設定してよい（ステップＳ２４４）。そして、コンピュータは、動作時限に基づいて、設定台数の電気機器を固定状態にする機器として選択する（ステップＳ２４５）。具体的には、コンピュータは、直前の変数修正段階における状態変数の修正量が大きいほど、固定状態にする電圧調整器の個数を多く設定してよい。

図１２に示された処理によれば、未収束度合いに応じて固定状態にする電圧調整器の個数を多くするので、収束する時間を短縮することができる。

図１３は、本発明の一つの実施形態に係る潮流計算装置１００の構成例を示す図である。潮流計算装置１００は、複数の電気調整器を含む電力系統の潮流計算を行う潮流計算装置である。潮流計算装置１００は、情報取得部１０２、潮流計算部１０４、収束判定部（判定部）１０６、および選択部１０８を備える。潮流計算部１０４、収束判定部１０６、および選択部１０８は、共通の演算部であってよい。情報取得部１０２は、図１に示した情報取得段階Ｓ１０を実行する。潮流計算部１０４は、図１に示した潮流計算段階Ｓ２０、具体的には、図６および図７に示される処理を実行する。収束判定部１０６は、図１に示した判定段階Ｓ３０、あるいは図６のステップＳ２３を実行してよい。選択部１０８は、図１に示した未収束処理Ｓ４０のうち、選択処理を実行する。選択処理は、潮流計算が収束しないと収束判定部１０６が判定した場合に、それぞれの電気機器（電気調整器である自動電圧調整器１５ａ、１５ｂおよび静止型無効電力補償装置１６等）の動作時限に基づいて、潮流計算において固定状態にする電気機器を選択し、潮流計算部１０４に潮流計算を繰り返させる処理である。選択部１０８は、図９に示した選択段階Ｓ４１からＳ４３を実行してよい。具体的には、選択部１０８は、動作時限が大きい電気機器を優先して選択してよい。あるいは、選択部１０８は、図１１に示した選択段階Ｓ１４１からＳ１４６の処理を実行してよい。具体的には、選択部１０８は、変電所１２またはフィーダ遮断器１３と、それぞれの電気機器との電気的な距離に更に基づいて、電気機器を選択してよい。特に、選択部１０８は、２つの電気機器の動作時限の差が基準値以下の場合に、電気的な距離が大きい電気機器を優先して選択してよい。あるいは、選択部１０８は、図１２に示したＳ２４１、Ｓ２４２、Ｓ２４４、およびＳ２４５の処理を実行してよい。また、収束判定部１０６が、潮流計算が収束しないと判定した場合に、潮流計算が収束しない度合いを推定する処理（ステップＳ２４３）を実行してよい。特に、収束判定部１０６によって潮流計算が収束しないと判定された場合に、潮流計算部１０４が、潮流計算における電力系統の状態を示す状態変数を修正して、潮流計算を再度実行してよい。この場合、収束判定部１０６は、直前に修正された状態変数の修正量の大きさから、潮流計算が収束しない度合いを推定してよい。このような構成により、潮流計算装置１００は、図１から図１２において説明した潮流計算方法を実行することができる。

図１４は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ２２００の例を示す。コンピュータ２２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられる操作または当該装置の１または複数のセクションとして機能させることができ、または当該操作または当該１または複数のセクションを実行させることができ、および／またはコンピュータ２２００に、本発明の実施形態に係る方法または当該方法の段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ２２００に、本明細書に記載のフローチャートおよびブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定の操作を実行させるべく、ＣＰＵ２２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ２２００は、ＣＰＵ２２１２、ＲＡＭ２２１４、グラフィックコントローラ２２１６、およびディスプレイデバイス２２１８を含み、それらはホストコントローラ２２１０によって相互に接続されている。コンピュータ２２００はまた、通信インタフェース２２２２、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６、およびＩＣカードドライブのような入／出力ユニットを含み、それらは入／出力コントローラ２２２０を介してホストコントローラ２２１０に接続されている。コンピュータはまた、ＲＯＭ２２３０およびキーボード２２４２のようなレガシの入／出力ユニットを含み、それらは入／出力チップ２２４０を介して入／出力コントローラ２２２０に接続されている。

ＣＰＵ２２１２は、ＲＯＭ２２３０およびＲＡＭ２２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。グラフィックコントローラ２２１６は、ＲＡＭ２２１４内に提供されるフレームバッファ等またはそれ自体の中にＣＰＵ２２１２によって生成されたイメージデータを取得し、イメージデータがディスプレイデバイス２２１８上に表示されるようにする。

通信インタフェース２２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブ２２２４は、コンピュータ２２００内のＣＰＵ２２１２によって使用されるプログラムおよびデータを格納する。ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６は、プログラムまたはデータをＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１から読み取り、ハードディスクドライブ２２２４にＲＡＭ２２１４を介してプログラムまたはデータを提供する。ＩＣカードドライブは、プログラムおよびデータをＩＣカードから読み取り、および／またはプログラムおよびデータをＩＣカードに書き込む。

ＲＯＭ２２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ２２００によって実行されるブートプログラム等、および／またはコンピュータ２２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。入／出力チップ２２４０はまた、様々な入／出力ユニットをパラレルポート、シリアルポート、キーボードポート、マウスポート等を介して、入／出力コントローラ２２２０に接続してよい。

プログラムが、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１またはＩＣカードのようなコンピュータ可読媒体によって提供される。プログラムは、コンピュータ可読媒体から読み取られ、コンピュータ可読媒体の例でもあるハードディスクドライブ２２２４、ＲＡＭ２２１４、またはＲＯＭ２２３０にインストールされ、ＣＰＵ２２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ２２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ２２００の使用に従い情報の操作または処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ２２００および外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース２２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース２２２２は、ＣＰＵ２２１２の制御下、ＲＡＭ２２１４、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１、またはＩＣカードのような記録媒体内に提供される送信バッファ処理領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信された受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ処理領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ２２１２は、ハードディスクドライブ２２２４、ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ２２２６（ＤＶＤ－ＲＯＭ２２０１）、ＩＣカード等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたは図３から図５に示されるデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ２２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ２２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ２２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックする。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、および図３から図５に示されるデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ２２１２は、ＲＡＭ２２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプの操作、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ２２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ２２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ２２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ２２００上またはコンピュータ２２００近傍のコンピュータ可読媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ２２００に提供する。

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、１１・・・配電線、１２・・・変電所、１３・・・フィーダ遮断器、１４・・・需要家、１５・・・自動電圧調整器、１６・・・静止型無効電力補償装置、１００・・・潮流計算装置、１０２・・・情報取得部、１０４・・・潮流計算部、１０６・・・収束判定部、１０８・・・選択部、２２００・・・コンピュータ、２２０１・・・ＤＶＤ－ＲＯＭ、２２１０・・・ホストコントローラ、２２１２・・・ＣＰＵ、２２１４・・・ＲＡＭ、２２１６・・・グラフィックコントローラ、２２１８・・・ディスプレイデバイス、２２２０・・・入／出力コントローラ、２２２２・・・通信インタフェース、２２２４・・・ハードディスクドライブ、２２２６・・・ＤＶＤ－ＲＯＭドライブ、２２３０・・・ＲＯＭ、２２４０・・・入／出力チップ、２２４２・・・キーボード

Claims (8)

1. 複数の電気機器を含む電力系統の潮流計算を行う潮流計算装置であって、
   前記電力系統の電気的な特性に関する特性情報を取得する情報取得部と、
   前記特性情報に基づいて、前記電力系統の潮流計算を行う潮流計算部と、
   前記潮流計算が収束するか否かを判定する判定部と、
   前記潮流計算が収束しないと前記判定部が判定した場合に、それぞれの前記電気機器の動作時限に基づいて、前記潮流計算において固定状態にする前記電気機器を選択し、前記潮流計算部に前記潮流計算を繰り返させる選択部と
   を備える潮流計算装置。
2. 前記選択部は、前記動作時限が大きい前記電気機器を優先して選択する
   請求項１に記載の潮流計算装置。
3. 前記電力系統は変電所または遮断器を含み、
   前記選択部は、前記変電所または前記遮断器と、それぞれの前記電気機器との電気的な距離に更に基づいて、前記電気機器を選択する
   請求項１または２に記載の潮流計算装置。
4. 前記選択部は、２つの前記電気機器の動作時限の差が基準値以下の場合に、前記電気的な距離が大きい前記電気機器を優先して選択する
   請求項３に記載の潮流計算装置。
5. 前記判定部は、前記潮流計算が収束しないと判定した場合に、前記潮流計算が収束しない度合いを推定し、
   前記選択部は、前記判定部によって推定した前記度合いに基づいて、前記固定状態にする前記電気機器の個数を決定する
   請求項１から４のいずれか一項に記載の潮流計算装置。
6. 前記潮流計算部は、前記潮流計算が収束しないと前記判定部が判定した場合に、前記潮流計算における前記電力系統の状態を示す状態変数を修正したうえで、前記潮流計算を再度実行し、
   前記判定部は、直前に修正された前記状態変数の修正量の大きさから、前記度合いを推定する
   請求項５に記載の潮流計算装置。
7. コンピュータを、請求項１から６のいずれか一項に記載の潮流計算装置として機能させるためのプログラム。
8. 複数の電気機器を含む電力系統の潮流計算を行う潮流計算方法であって、
   前記電力系統の電気的な特性に関する特性情報を取得する情報取得段階と、
   前記特性情報に基づいて、前記電力系統の潮流計算を行う潮流計算段階と、
   前記潮流計算段階において前記潮流計算が収束するか否かを判定する判定段階と、
   前記判定段階において前記潮流計算が収束しないと判定した場合に、それぞれの前記電気機器の動作時限に基づいて、前記潮流計算において固定状態にする前記電気機器を選択し、前記潮流計算段階からの処理を繰り返させる選択段階と
   を備える潮流計算方法。

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