JP2703090B2 - 大規模電力系統リアルタイム・シミュレータ - Google Patents
大規模電力系統リアルタイム・シミュレータInfo
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- JP2703090B2 JP2703090B2 JP2055621A JP5562190A JP2703090B2 JP 2703090 B2 JP2703090 B2 JP 2703090B2 JP 2055621 A JP2055621 A JP 2055621A JP 5562190 A JP5562190 A JP 5562190A JP 2703090 B2 JP2703090 B2 JP 2703090B2
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- calculation
- simulator
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- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002940 Newton-Raphson method Methods 0.000 description 1
- 239000008364 bulk solution Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
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-
- Y02E60/76—
-
- Y04S40/22—
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は大規模電力系統の動的現象をリアルタイム
で解析するシミュレータに関するものである。
で解析するシミュレータに関するものである。
［従来の技術］ 従来、電力系統を模擬するシミュレータとしては、電
力抵抗を構成する要素１つ１つを模擬した装置を数多く
組み合せたアナログ型のものと、各構成要素を計算式を
用い大型の汎用コンピュータによつて解析するデジタル
型のものの２種類があつた。ところが、アナログ型にお
いては実際の電力系統のような規模の大きなものは不可
能であり、また、模擬する系統の状態を変更するのは大
変な作業になり、ほとんど不可能であつた。また、従来
のデジタル型のものはCPUの数が少なかつたため発電
機、励磁系、PSS、調速系等の系統構成要素を模擬する
ための微分方程式を解析するためには、全体をまとめた
方程式を解いて行く一括解法と、１つ１つの要素毎に分
けた式を順に解いて行く分割解法（電気学会論文誌、昭
和59年５月号P.297〜P.304）のいずれかであつたが、一
括解法は大きな方程式を一度に解くため、また、分割解
法では１つの方程式を解くためにはそのほかの処理は全
て中止せねばならず、いずれの方法によつても長い時間
を要し、実際の電力系統を模擬することは無理であつ
た。
力抵抗を構成する要素１つ１つを模擬した装置を数多く
組み合せたアナログ型のものと、各構成要素を計算式を
用い大型の汎用コンピュータによつて解析するデジタル
型のものの２種類があつた。ところが、アナログ型にお
いては実際の電力系統のような規模の大きなものは不可
能であり、また、模擬する系統の状態を変更するのは大
変な作業になり、ほとんど不可能であつた。また、従来
のデジタル型のものはCPUの数が少なかつたため発電
機、励磁系、PSS、調速系等の系統構成要素を模擬する
ための微分方程式を解析するためには、全体をまとめた
方程式を解いて行く一括解法と、１つ１つの要素毎に分
けた式を順に解いて行く分割解法（電気学会論文誌、昭
和59年５月号P.297〜P.304）のいずれかであつたが、一
括解法は大きな方程式を一度に解くため、また、分割解
法では１つの方程式を解くためにはそのほかの処理は全
て中止せねばならず、いずれの方法によつても長い時間
を要し、実際の電力系統を模擬することは無理であつ
た。
これに対し、高速処理できるデジタル型シミュレータ
として、特願平１−245493号明細書に示すものがある。
これは第１図に示すような構成であり、複数個のCPU
（１）を持つ分散型計算機を使用し、各々のCPU（１）
に電力系統を構成する発電機、励磁系、PSS、調速系等
の構成要素の微分方程式を割り当てて、構成要素毎に分
割した計算処理を行い、１個のCPUに対する処理の負荷
を減らしながら分散処理を行つて、高速に計算処理を行
うものである。なお、（２）は各CPUをつなぐ通信線で
ある。
として、特願平１−245493号明細書に示すものがある。
これは第１図に示すような構成であり、複数個のCPU
（１）を持つ分散型計算機を使用し、各々のCPU（１）
に電力系統を構成する発電機、励磁系、PSS、調速系等
の構成要素の微分方程式を割り当てて、構成要素毎に分
割した計算処理を行い、１個のCPUに対する処理の負荷
を減らしながら分散処理を行つて、高速に計算処理を行
うものである。なお、（２）は各CPUをつなぐ通信線で
ある。
第２図は、上記先行技術によるシミュレータにおい
て、構成要素をなす１つの母線における処理の手順を示
すフローチャートであり、各CUP（１）で行われる微分
方程式の求解過程においては、図に示すように各発電機
母線（31）の電気系（PSS（33）・励磁系（34）・発電
機（35））と機械系（運動系（36）・調速系（37））
は、並列して計算することができる。これらの発電機・
制御系は、別のCPU（１）で実行されるため、これらの
タスク間にデータ授受が必要である。また、非発電機母
線（32）は、ダイナミックスの計算をするタスクとの通
信は不要である。
て、構成要素をなす１つの母線における処理の手順を示
すフローチャートであり、各CUP（１）で行われる微分
方程式の求解過程においては、図に示すように各発電機
母線（31）の電気系（PSS（33）・励磁系（34）・発電
機（35））と機械系（運動系（36）・調速系（37））
は、並列して計算することができる。これらの発電機・
制御系は、別のCPU（１）で実行されるため、これらの
タスク間にデータ授受が必要である。また、非発電機母
線（32）は、ダイナミックスの計算をするタスクとの通
信は不要である。
このようにして、分散処理された結果を用い、母線間
の関係を表わす回路網方程式を母線間のデータを転送し
ながら収束するまで計算する。
の関係を表わす回路網方程式を母線間のデータを転送し
ながら収束するまで計算する。
［発明が解決しようとする課題］ 従来のシミュレータは以上のように構成されており、
第１図及び第２図に示す先行技術によるシミュレータ
は、複数のCPUを持つ分散型計算機の各CPUに各構成要素
の微分方程式を割り付けることで、系統要素の分散化を
はかることができ、処理時間の短縮がはかれた。だが一
方で回路網方程式の求解に対しては連立１次方程式で表
現された系統状態をLU分解法やニュートン・ラプソン
（Newton−Raphson）法で解く方法が一般的であつた。
例えば、発電機、負荷を等価電流源として系統状態をＩ
＝YVの連立１次方程式に表し、Ｉを既知数、Ｖを未知数
としてLU分解法で解いていた。他に分散型計算機を用い
て解くアルゴリズムもいくつか考えられているが、何れ
の方法によつても分散システムの高速解析処理能力を十
分に生かしきれていないという問題点があつた。
第１図及び第２図に示す先行技術によるシミュレータ
は、複数のCPUを持つ分散型計算機の各CPUに各構成要素
の微分方程式を割り付けることで、系統要素の分散化を
はかることができ、処理時間の短縮がはかれた。だが一
方で回路網方程式の求解に対しては連立１次方程式で表
現された系統状態をLU分解法やニュートン・ラプソン
（Newton−Raphson）法で解く方法が一般的であつた。
例えば、発電機、負荷を等価電流源として系統状態をＩ
＝YVの連立１次方程式に表し、Ｉを既知数、Ｖを未知数
としてLU分解法で解いていた。他に分散型計算機を用い
て解くアルゴリズムもいくつか考えられているが、何れ
の方法によつても分散システムの高速解析処理能力を十
分に生かしきれていないという問題点があつた。
この発明は上記の問題点を解消するためになされたも
ので、分散型計算機を用いて系統解析シミュレータにお
ける収束計算を速く処理でき、実際の現象進行速度に近
い速さでの模擬が可能な大規模電力系統リアルタイム・
シミュレータを得ることを目的とする。
ので、分散型計算機を用いて系統解析シミュレータにお
ける収束計算を速く処理でき、実際の現象進行速度に近
い速さでの模擬が可能な大規模電力系統リアルタイム・
シミュレータを得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る大規模電力系統リアルタイム・シミュ
レータは、各CPUにおいて電力系統を構成する構成要素
の情報に基づき同一プログラムにより分散処理された計
算結果を、各CPUをつなぐ通信線により転送し、１つの
母線の回路網計算を行う際に、この１つの母線と直接接
続された母線のみの情報をもとに計算を行うものであ
る。
レータは、各CPUにおいて電力系統を構成する構成要素
の情報に基づき同一プログラムにより分散処理された計
算結果を、各CPUをつなぐ通信線により転送し、１つの
母線の回路網計算を行う際に、この１つの母線と直接接
続された母線のみの情報をもとに計算を行うものであ
る。
［作用］ この発明における大規模電力系統リアルタイム・シミ
ュレータは、解析対象母線の選択により回路網計算の収
束が速くなり、リアルタイムで解析を行うことができ
る。
ュレータは、解析対象母線の選択により回路網計算の収
束が速くなり、リアルタイムで解析を行うことができ
る。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図は、この発明の一実施例による大規模電力系統
リアルタイム・シミュレータを示す構成図、及び第２図
は、この発明の一実施例に係わる１つの発電機母線にお
ける計算手順を示すフローチャートであり、各々上述の
先行技術による分散型計算機を用いたシミュレータと同
様の構成をしている。そして、この発明の一実施例にお
けるシミュレータにおいては、第２図の回路網計算にお
いて、次式に示すような求解方法を用いる。
リアルタイム・シミュレータを示す構成図、及び第２図
は、この発明の一実施例に係わる１つの発電機母線にお
ける計算手順を示すフローチャートであり、各々上述の
先行技術による分散型計算機を用いたシミュレータと同
様の構成をしている。そして、この発明の一実施例にお
けるシミュレータにおいては、第２図の回路網計算にお
いて、次式に示すような求解方法を用いる。
Vii(k+1)＝−（YG＊VG＋ΣYij ＊Vi(k)）/Yij （１） Iii(k+1)＝YG＊VG＋ΣYij＊Vj(k+1) ＋Yij＊Vii(k+1) （２） Iii(k+1)→０ （３） 即ち、Ｖを既知数としてＩ＝YV（Ｙはアドミッタン
ス）の式に代入し、単なる代数方程式を計算することに
より解く方法をとり、まずＩ＝YVの行列式から（１）式
の計算を行い、新しいVii(k+1)を求める。ここで、アン
ダーライン部分YG＊VGは従来手法の等価電流源に相当す
る項であり、発電機母線の電流である。また、ΣYij＊V
j(k)は今の状態（ｋ）における、母線ｉと直接接続する
母線ｊの電流の合計である。次に（１）で求めた新しい
（ｋ＋１）の状態のVij(k+1)から（２）式を解いて新し
いIii(k+1)を求める。（３）式は（２）式で求めたI
ii(k+1)の値が合値しないことから、Ｉが０になるまで
収束計算を行うことを示している。
ス）の式に代入し、単なる代数方程式を計算することに
より解く方法をとり、まずＩ＝YVの行列式から（１）式
の計算を行い、新しいVii(k+1)を求める。ここで、アン
ダーライン部分YG＊VGは従来手法の等価電流源に相当す
る項であり、発電機母線の電流である。また、ΣYij＊V
j(k)は今の状態（ｋ）における、母線ｉと直接接続する
母線ｊの電流の合計である。次に（１）で求めた新しい
（ｋ＋１）の状態のVij(k+1)から（２）式を解いて新し
いIii(k+1)を求める。（３）式は（２）式で求めたI
ii(k+1)の値が合値しないことから、Ｉが０になるまで
収束計算を行うことを示している。
このようにこの発明における回路網計算では、１つの
母線を計算する際に、直接その母線に送電線・変圧器等
で接続されている母線の情報のみを受け取つて計算する
方法をとつており、このことにより系統構成にそつて母
線を模擬するCPU間を接続すればよく、回路網計算の分
散化をはかることができ、回路網計算の収束を速めるこ
とができる。また、従来の母線に用いられていたスラッ
ク母線を設ける必要がなく、各母線が対等であるため母
線・送電線の追加、変更も容易であり、分散システムの
柔軟性・耐故障性を生かした方法となつている。
母線を計算する際に、直接その母線に送電線・変圧器等
で接続されている母線の情報のみを受け取つて計算する
方法をとつており、このことにより系統構成にそつて母
線を模擬するCPU間を接続すればよく、回路網計算の分
散化をはかることができ、回路網計算の収束を速めるこ
とができる。また、従来の母線に用いられていたスラッ
ク母線を設ける必要がなく、各母線が対等であるため母
線・送電線の追加、変更も容易であり、分散システムの
柔軟性・耐故障性を生かした方法となつている。
なお、（１）式のVj(k)の代わりに、先に求められたV
j(k+1)を逐次用いて計算し、残りの母線のVi(k+1)を求
める方法をとれば、収束するまでの演算回数はさらに減
少する。
j(k+1)を逐次用いて計算し、残りの母線のVi(k+1)を求
める方法をとれば、収束するまでの演算回数はさらに減
少する。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、複数のCPUをもつ分
散型計算機の各CPUに電力系統を構成する構成要素を表
現する微分方程式を配置し、上記各CPUにおいて上記構
成要素の情報に基づき同一プログラムにより分散処理さ
れた計算結果を上記各CPUをつなぐ通信線により転送
し、電力系統の現象を模擬するものにおいて、１つの母
線の回路網計算を行う際に、上記１つの母線と直接接続
された母線の情報のみを用いて、計算するようにしたの
で、回路網方程式が高速に計算でき、その結果分散型計
算機上で実際の系統現象の進行速度と同じ程度の速度で
現象を解析できる大規模電力系統リアルタイム・シミュ
レータが実現できる効果がある。また各CPUにおいて、
同一プログラムを使用し、各構成要素の情報を入力する
ことにより分散処理しているので、母線・送電線の追
加、変更も容易であるという効果がある。
散型計算機の各CPUに電力系統を構成する構成要素を表
現する微分方程式を配置し、上記各CPUにおいて上記構
成要素の情報に基づき同一プログラムにより分散処理さ
れた計算結果を上記各CPUをつなぐ通信線により転送
し、電力系統の現象を模擬するものにおいて、１つの母
線の回路網計算を行う際に、上記１つの母線と直接接続
された母線の情報のみを用いて、計算するようにしたの
で、回路網方程式が高速に計算でき、その結果分散型計
算機上で実際の系統現象の進行速度と同じ程度の速度で
現象を解析できる大規模電力系統リアルタイム・シミュ
レータが実現できる効果がある。また各CPUにおいて、
同一プログラムを使用し、各構成要素の情報を入力する
ことにより分散処理しているので、母線・送電線の追
加、変更も容易であるという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による大規模電力系統リア
ルタイム・シミュレータを示す構成図、及び第２図はこ
の発明の一実施例に係わるCPUにおける処理の手順を示
すフローチャートである。 （１）はCPU、（２）は通信線である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
ルタイム・シミュレータを示す構成図、及び第２図はこ
の発明の一実施例に係わるCPUにおける処理の手順を示
すフローチャートである。 （１）はCPU、（２）は通信線である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 信之 東京都調布市西つつじケ丘２丁目４番１ 号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 田岡 久雄 兵庫県尼崎市塚口本町８丁目１番１号 三菱電機株式会社産業システム研究所内 (72)発明者 伊与田 功 東京都千代田区丸の内２丁目２番３号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 野口 秀夫 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 ２号 三菱電機株式会社制御製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−33933（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−203518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−125933（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】複数のCPUをもつ分散型計算機の各CPUに、
電力系統を構成する構成要素を表現する微分方程式を配
置し、上記各CPUにおいて上記構成要素の情報に基づき
同一プログラムにより分散処理された計算結果を、上記
各CPUをつなぐ通信線により転送し、電力系統の現象を
模擬するものにおいて、１つの母線の回路網計算を行う
際に、上記１つの母線と直接接続された母線の情報のみ
を用いて、計算するようにしたことを特徴とする大規模
電力系統リアルタイム・シミュレータ。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2055621A JP2703090B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 大規模電力系統リアルタイム・シミュレータ |
| CA002037371A CA2037371C (en) | 1990-03-06 | 1991-02-28 | Electric power system simulator |
| EP91103265A EP0445713B1 (en) | 1990-03-06 | 1991-03-04 | Electric power system simulator |
| DE69133132T DE69133132T2 (de) | 1990-03-06 | 1991-03-04 | Simulator für ein elektrisches Leistungssystem |
| US07/665,192 US5317525A (en) | 1990-03-06 | 1991-03-05 | Electric power system simulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2055621A JP2703090B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 大規模電力系統リアルタイム・シミュレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03256525A JPH03256525A (ja) | 1991-11-15 |
| JP2703090B2 true JP2703090B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=13003853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2055621A Expired - Lifetime JP2703090B2 (ja) | 1990-03-06 | 1990-03-06 | 大規模電力系統リアルタイム・シミュレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703090B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103474992B (zh) * | 2013-10-08 | 2015-05-13 | 东南大学 | 电力系统节点电压稳定状态的实时在线辨识判据 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56125933A (en) * | 1980-03-07 | 1981-10-02 | Mitsubishi Electric Corp | Power system tidal flow calculating device |
| JPS5833933A (ja) * | 1981-08-21 | 1983-02-28 | 株式会社日立製作所 | 電力系統の過渡状態演算装置 |
| JPH0728504B2 (ja) * | 1986-02-28 | 1995-03-29 | 株式会社日立製作所 | 進行波演算装置 |
-
1990
- 1990-03-06 JP JP2055621A patent/JP2703090B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03256525A (ja) | 1991-11-15 |
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