JP2791127B2 - 自動周波数制御方式 - Google Patents
自動周波数制御方式Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は電力系統の周波数及び連系線電力を基準値に
制御する自動周波数制御方式に関する。
制御する自動周波数制御方式に関する。
（従来の技術） 負荷と供給力が常にバランスしていれば周波数変動は
生じないが、実際には負荷が時々刻々変動するため需要
と供給のアンバランスを生じ、周波数と連系線電力が変
動する。この変動する周波数と連系線電力を各々の基準
値に維持するようにするのが自動周波数制御（以後AFC
と称す）である。
生じないが、実際には負荷が時々刻々変動するため需要
と供給のアンバランスを生じ、周波数と連系線電力が変
動する。この変動する周波数と連系線電力を各々の基準
値に維持するようにするのが自動周波数制御（以後AFC
と称す）である。
以下に説明する２つの制御方式が使用されている。
（１）定周波数制御方式（略称FFC方式） 電力系統の基準周波数からの偏差である周波数偏差を
検出し、連系線電力に関係なく周波数のみを基準周波数
に維持するよう発電機を制御する方式である。この方式
では、制御量である地域要求量AR（Area Requirement）
は次式で求められる。
検出し、連系線電力に関係なく周波数のみを基準周波数
に維持するよう発電機を制御する方式である。この方式
では、制御量である地域要求量AR（Area Requirement）
は次式で求められる。
AR＝−（Δｆ±α）×Ｋ×Pa×0.1 ……（１） ただし、Δｆは周波数偏差［Hz］，αは時差補正定数
［Hz］,Kは系統定数［％Mw/0.1Hz］,Paは系統容量［M
w］である。
［Hz］,Kは系統定数［％Mw/0.1Hz］,Paは系統容量［M
w］である。
（２）周波数偏倚連系線電力制御方式（略称TBC方式） 周波数及び連系線の基準値からの電力偏差より次式に
より自系統内の制御量である地域要求量ARを求め、これ
を０にするように発電機を制御する方式である。
より自系統内の制御量である地域要求量ARを求め、これ
を０にするように発電機を制御する方式である。
AR＝−（Δｆ±α）×Ｋ×Pa×0.1−ΔPt ……（２） ただし、ΔPtは連系線電力偏差［Mw］である。
現在の我国では、系統容量の大きな電力会社がFFC方
式を採用し、そうでない電力会社がTBC方式を一般に採
用している。
式を採用し、そうでない電力会社がTBC方式を一般に採
用している。
従来のAFCについてFFC方式を例として説明する。
従来のFFC方式のAFCの構成を第16図に示す。この図に
おいて、破線で囲む部分がFFC方式のAFCである。第16図
において、100は制御対象となる電力系統、110は電力系
統100に電力を供給する発電機、200は電力系統100の周
波数ｆと基準周波数f0との差である周波数偏差Δｆ（Δ
ｆ＝ｆ−f0）を導出する周波数偏差導出部、300は周波
数偏差Δｆの積分値である時差Δｔを検出する時差導出
部、400は発電機110の出力である発電機電力Ｐと電力系
統100の連系線電力Ptから系統容量Paを導出する系統容
量導出部、500は次に説明するAR導出部を周波数偏差Δ
f,時差Δｔならびに系統容量Paの大きさに応じて制御す
るためのAR導出制御部、600はAR導出制御部500からの制
御のもとで周波数偏差Δｆと系統容量Paから（１）式に
より制御量ARを導出するAR導出部、700はAR導出部600の
出力である制御量ARを発電機に配分するためのAR配分処
理部である。
おいて、破線で囲む部分がFFC方式のAFCである。第16図
において、100は制御対象となる電力系統、110は電力系
統100に電力を供給する発電機、200は電力系統100の周
波数ｆと基準周波数f0との差である周波数偏差Δｆ（Δ
ｆ＝ｆ−f0）を導出する周波数偏差導出部、300は周波
数偏差Δｆの積分値である時差Δｔを検出する時差導出
部、400は発電機110の出力である発電機電力Ｐと電力系
統100の連系線電力Ptから系統容量Paを導出する系統容
量導出部、500は次に説明するAR導出部を周波数偏差Δ
f,時差Δｔならびに系統容量Paの大きさに応じて制御す
るためのAR導出制御部、600はAR導出制御部500からの制
御のもとで周波数偏差Δｆと系統容量Paから（１）式に
より制御量ARを導出するAR導出部、700はAR導出部600の
出力である制御量ARを発電機に配分するためのAR配分処
理部である。
AR導出制御部500の詳細構成を第17図に示す。この図
において、510は不感帯処理部、511は時差補正活殺部、
512は系統定数切替部である。不感帯処理部510は、周波
数偏差導出部200から出力される周波数偏差Δｆを入力
とし、Δｆの絶対値が所定値より小さいとき制御量ARを
零，それ以外のとき制御量ARを（１）式で計算させるよ
うにAR導出部600を制御する。時差補正活殺部511は、時
差導出部300から出力される時差Δｔを入力とし、時差
Δｔの絶対値が所定時間（例えば10秒）より小さいとき
（１）式中の時差補正定数αを零，そうでないとき非零
（例えば0.02Hz）にするようにして時差補正の機能を活
殺する。系統定数切替部512は、系統容量導出部400から
出力される系統容量Paを入力とし、時々刻々変化する系
統容量Paの大きさに応じて、AR導出部600で計算する
（１）式の中の系統定数Ｋを複数ステップで階段状に切
替える。系統定数切替部512における系統定数Ｋの切替
特性を第18図に示す。この図において、横軸は系統容量
Pa,縦軸は系統定数Ｋを示す。この図示例では、０Pa
＜PaLのときKN＝1.0,PaLPa＜PaHのときKM＝1.5,PaH
PaのときKp＝2.0である。
において、510は不感帯処理部、511は時差補正活殺部、
512は系統定数切替部である。不感帯処理部510は、周波
数偏差導出部200から出力される周波数偏差Δｆを入力
とし、Δｆの絶対値が所定値より小さいとき制御量ARを
零，それ以外のとき制御量ARを（１）式で計算させるよ
うにAR導出部600を制御する。時差補正活殺部511は、時
差導出部300から出力される時差Δｔを入力とし、時差
Δｔの絶対値が所定時間（例えば10秒）より小さいとき
（１）式中の時差補正定数αを零，そうでないとき非零
（例えば0.02Hz）にするようにして時差補正の機能を活
殺する。系統定数切替部512は、系統容量導出部400から
出力される系統容量Paを入力とし、時々刻々変化する系
統容量Paの大きさに応じて、AR導出部600で計算する
（１）式の中の系統定数Ｋを複数ステップで階段状に切
替える。系統定数切替部512における系統定数Ｋの切替
特性を第18図に示す。この図において、横軸は系統容量
Pa,縦軸は系統定数Ｋを示す。この図示例では、０Pa
＜PaLのときKN＝1.0,PaLPa＜PaHのときKM＝1.5,PaH
PaのときKp＝2.0である。
（発明が解決しようとする課題） 上記説明した従来方式のAFCでは、系統容量Paを第18
図に示すような系統定数切替用しきい値PaLとPaH（普通
10個以内）に応じて階段状に近似した系統定数を用いて
制御量ARを計算しているため、かなりの制御誤差が生じ
るという欠点がある。また従来のAFCでは、周波数偏差
Δｆに対する不感帯と時差補正活殺用しきい値ならびに
系統定数切替用しきい値を夫々一意な実数値に決定する
際に困難を伴なうという欠点がある。
図に示すような系統定数切替用しきい値PaLとPaH（普通
10個以内）に応じて階段状に近似した系統定数を用いて
制御量ARを計算しているため、かなりの制御誤差が生じ
るという欠点がある。また従来のAFCでは、周波数偏差
Δｆに対する不感帯と時差補正活殺用しきい値ならびに
系統定数切替用しきい値を夫々一意な実数値に決定する
際に困難を伴なうという欠点がある。
本発明は上記した欠点を解決するためになされたもの
であり、制御量ARに制御誤差が生じにくく、かつ周波数
不感帯と時差補正活殺用しきい値ならびに系統定数切替
用しきい値の一意な決定を必要としない自動周波数制御
方式を提供することを目的としている。
であり、制御量ARに制御誤差が生じにくく、かつ周波数
不感帯と時差補正活殺用しきい値ならびに系統定数切替
用しきい値の一意な決定を必要としない自動周波数制御
方式を提供することを目的としている。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明では電力系統の周波
数ならびに連系線電力を基準値に制御する自動周波数制
御方式において、周波数偏差，時差，系統容量を夫々フ
ァジィ量に変換しそれらファジィ量のグレードをメンバ
ーシップ関数によって評価する周波数偏差ファジィ化
部，時差ファジィ化部，系統容量ファジィ化部のいずれ
かあるいはそれらの全てと、前記ファジィ量とAR計算式
とのファジィ関係を規定する制御規則の前件部の適合度
を評価する入力状態適合度評価部と、前記制御規則の後
件部で規定されるAR計算式と前記周波数偏差と系統容量
ならびに連系線電力偏差から各制御規則適用時のARを計
算するAR計算部と、前記入力状態適合度評価部の出力と
前記AR計算部の出力から制御量ARを求めるAR統合化部と
から構成した。
数ならびに連系線電力を基準値に制御する自動周波数制
御方式において、周波数偏差，時差，系統容量を夫々フ
ァジィ量に変換しそれらファジィ量のグレードをメンバ
ーシップ関数によって評価する周波数偏差ファジィ化
部，時差ファジィ化部，系統容量ファジィ化部のいずれ
かあるいはそれらの全てと、前記ファジィ量とAR計算式
とのファジィ関係を規定する制御規則の前件部の適合度
を評価する入力状態適合度評価部と、前記制御規則の後
件部で規定されるAR計算式と前記周波数偏差と系統容量
ならびに連系線電力偏差から各制御規則適用時のARを計
算するAR計算部と、前記入力状態適合度評価部の出力と
前記AR計算部の出力から制御量ARを求めるAR統合化部と
から構成した。
（作 用） 周波数偏差ファジィ化部は、周波数偏差Δｆを入力と
しこれをファジィ量； NB…Negative Big （負側に大） ZO…Zero （近似的零） PB…Positive Big （正側に大） でファジィ化し、各ファジィ量NB,ZO,PBのグレードμNB
（Δｆ），μZO（Δｆ），μPB（Δｆ）を第４図に示す
周波数偏差Δｆ上のメンバーシップ関数を用いて評価し
て出力する。時差ファジィ化部は時差Δｔを入力としこ
れをファジィ量NB,ZO,PBでファジィ化し、各ファジィ量
NB,ZO,PBのグレードμNB（Δｔ），μZO（Δｔ），μPB
（Δｔ）を第５図に示す時差Δｔ上のメンバーシップ関
数を用いて評価して出力する。
しこれをファジィ量； NB…Negative Big （負側に大） ZO…Zero （近似的零） PB…Positive Big （正側に大） でファジィ化し、各ファジィ量NB,ZO,PBのグレードμNB
（Δｆ），μZO（Δｆ），μPB（Δｆ）を第４図に示す
周波数偏差Δｆ上のメンバーシップ関数を用いて評価し
て出力する。時差ファジィ化部は時差Δｔを入力としこ
れをファジィ量NB,ZO,PBでファジィ化し、各ファジィ量
NB,ZO,PBのグレードμNB（Δｔ），μZO（Δｔ），μPB
（Δｔ）を第５図に示す時差Δｔ上のメンバーシップ関
数を用いて評価して出力する。
系統容量ファジィ化部は、系統容量Paを入力とし、こ
れを平均系統容量P0で規格化した（Pa−P0）/P0に変換
し更にこれをファジィ量NB,ZO,PBでファジィ化し、各フ
ァジィ量NB,ZO,PBのグレードμNB（Pa），μZO（Pa），
μPB（Pa）を第６図に示す規格化系統容量（Pa−P0）/P
0上のメンバーシップ関数を用いて評価して出力する。
れを平均系統容量P0で規格化した（Pa−P0）/P0に変換
し更にこれをファジィ量NB,ZO,PBでファジィ化し、各フ
ァジィ量NB,ZO,PBのグレードμNB（Pa），μZO（Pa），
μPB（Pa）を第６図に示す規格化系統容量（Pa−P0）/P
0上のメンバーシップ関数を用いて評価して出力する。
入力状態適合度評価部は、ファジィ量NB,ZO,PBのグレ
ードμNB,μZO,μPBを入力とし、ファジィ集合演算によ
ってファジィ量NB,ZO,PBとAR計算式との関係を規定する
ファジィ制御規則の前件部の適合度Wiを評価して出力す
る。
ードμNB,μZO,μPBを入力とし、ファジィ集合演算によ
ってファジィ量NB,ZO,PBとAR計算式との関係を規定する
ファジィ制御規則の前件部の適合度Wiを評価して出力す
る。
AR計算部は、周波数偏差Δｆと系統容量Paを入力とし
第７図に示されるようなファジィ制御規則Riの後件部で
規定されるAR計算式によって制御量ARiを計算して出力
する。AR統合部は、入力状態適合度評価部の出力の適合
度WiとAR計算部の出力のAR計算値ARiとから最終的な制
御量AR0を求めて出力する。
第７図に示されるようなファジィ制御規則Riの後件部で
規定されるAR計算式によって制御量ARiを計算して出力
する。AR統合部は、入力状態適合度評価部の出力の適合
度WiとAR計算部の出力のAR計算値ARiとから最終的な制
御量AR0を求めて出力する。
（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。
第１図は本発明による自動周波数制御方式を説明する
ための全体構成図である。第１図において第16図と同一
符号は第16図と同一の意味で用いているため、ここでは
その説明を省略し、相違する部分のみ説明する。
ための全体構成図である。第１図において第16図と同一
符号は第16図と同一の意味で用いているため、ここでは
その説明を省略し、相違する部分のみ説明する。
第16図のAR導出制御部500とAR導出部600は、第１図で
は夫々ファジィ評価部800とAR計算統合化部900に変って
いる。以下ではファジィ評価部800とAR計算統合化部900
について図を用いて説明する。
は夫々ファジィ評価部800とAR計算統合化部900に変って
いる。以下ではファジィ評価部800とAR計算統合化部900
について図を用いて説明する。
第２図は本発明の自動周波数制御方式のファジィ評価
部800の構成例図である。第２図において、811は周波数
偏差ファジィ化部、812は時差ファジィ化部、813は系統
容量ファジィ化部、820は入力状態適合度評価部であ
る。周波数偏差ファジィ化部811は、周波数偏差導出部2
00の出力の周波数偏差Δｆを入力とし、これをファジィ
量NB,ZO,PBでファジィ化し、各ファジィ量NB,ZO,PBのグ
レードμNB（Δｆ），μZO（Δｆ），μPB（Δｆ）を後
述の第４図に示すメンバーシップ関数μ（Δｆ）を用い
て評価して出力する。時差ファジィ化部812は、時差導
出部300の出力の時差Δｔを入力とし、これをファジィ
量NB,ZO,PBでファジィ化し、ファジィ量NB,ZO,PBのグレ
ードμNB（Δｔ），μZO（Δｔ），μPB（Δｔ）を後述
の第５図に示すメンバーシップ関数μ（Δｔ）を用いて
評価して出力する。系統容量ファジィ化部813は、系統
容量導出部の出力の系統容量Paを入力とし、これを事前
に知られた平均系統容量P0で規格化した（Pa−P0）/P0
に変換し変換値をファジィ量NB,ZO,PBでファジィ化し、
該ファジィ量NB,ZO,PBのグレードμNB（Pa），μZO（P
a），μPB（Pa）を後述の第６図に示すメンバーシップ
関数μ（Pa）を用いて評価して出力する。入力状態適合
度評価部820は、周波数偏差ファジィ化部811の出力のグ
レードμNB（Δｆ），μZO（Δｆ），μPB（Δｆ）と、
時差ファジィ化部812の出力のグレードμNB（Δｔ），
μZO（Δｔ），μPB（Δｔ）と、系統容量ファジィ化部
813の出力のグレードμNB（Pa），μZO（Pa），μPB（P
a）とを入力とし、周波数偏差Δf,時差Δt,規格化系統
容量（Pa−P0）/P0らに対する各ファジィ量NB,ZO,PBとA
R計算式の関係を規定する後述の第７図図示のファジィ
制御規則Riの前件部の適合度Wiを、後述のファジィ集合
の演算によって評価して出力する。
部800の構成例図である。第２図において、811は周波数
偏差ファジィ化部、812は時差ファジィ化部、813は系統
容量ファジィ化部、820は入力状態適合度評価部であ
る。周波数偏差ファジィ化部811は、周波数偏差導出部2
00の出力の周波数偏差Δｆを入力とし、これをファジィ
量NB,ZO,PBでファジィ化し、各ファジィ量NB,ZO,PBのグ
レードμNB（Δｆ），μZO（Δｆ），μPB（Δｆ）を後
述の第４図に示すメンバーシップ関数μ（Δｆ）を用い
て評価して出力する。時差ファジィ化部812は、時差導
出部300の出力の時差Δｔを入力とし、これをファジィ
量NB,ZO,PBでファジィ化し、ファジィ量NB,ZO,PBのグレ
ードμNB（Δｔ），μZO（Δｔ），μPB（Δｔ）を後述
の第５図に示すメンバーシップ関数μ（Δｔ）を用いて
評価して出力する。系統容量ファジィ化部813は、系統
容量導出部の出力の系統容量Paを入力とし、これを事前
に知られた平均系統容量P0で規格化した（Pa−P0）/P0
に変換し変換値をファジィ量NB,ZO,PBでファジィ化し、
該ファジィ量NB,ZO,PBのグレードμNB（Pa），μZO（P
a），μPB（Pa）を後述の第６図に示すメンバーシップ
関数μ（Pa）を用いて評価して出力する。入力状態適合
度評価部820は、周波数偏差ファジィ化部811の出力のグ
レードμNB（Δｆ），μZO（Δｆ），μPB（Δｆ）と、
時差ファジィ化部812の出力のグレードμNB（Δｔ），
μZO（Δｔ），μPB（Δｔ）と、系統容量ファジィ化部
813の出力のグレードμNB（Pa），μZO（Pa），μPB（P
a）とを入力とし、周波数偏差Δf,時差Δt,規格化系統
容量（Pa−P0）/P0らに対する各ファジィ量NB,ZO,PBとA
R計算式の関係を規定する後述の第７図図示のファジィ
制御規則Riの前件部の適合度Wiを、後述のファジィ集合
の演算によって評価して出力する。
第３図は本発明の自動周波数制御方式のAR計算統合化
部900の構成例図である。第３図において、901から927
はAR計算部、930はAR統合化部である。各AR計算部901か
ら927は、周波数偏差導出部200の出力の周波数偏差Δｆ
と系統容量導出部400の出力の系統容量Paとを夫々入力
とし、後述の第７図に示すファジィ制御規則Riの後件部
で規定されるAR計算式によって、AR計算値ARiを計算し
て出力する。AR統合部930は、入力状態適合度評価部820
の出力の適合度Wiと各AR計算部901から927の出力のAR計
算値ARiとから最終的な制御量AR0を で計算して、AR配分処理部700へ出力する。上記（３）
式は、各AR計算部901から927で計算したAR計算値ARiの
適合度Wiによる、重付き平均として最終的制御量AR0を
計算させる方式である。
部900の構成例図である。第３図において、901から927
はAR計算部、930はAR統合化部である。各AR計算部901か
ら927は、周波数偏差導出部200の出力の周波数偏差Δｆ
と系統容量導出部400の出力の系統容量Paとを夫々入力
とし、後述の第７図に示すファジィ制御規則Riの後件部
で規定されるAR計算式によって、AR計算値ARiを計算し
て出力する。AR統合部930は、入力状態適合度評価部820
の出力の適合度Wiと各AR計算部901から927の出力のAR計
算値ARiとから最終的な制御量AR0を で計算して、AR配分処理部700へ出力する。上記（３）
式は、各AR計算部901から927で計算したAR計算値ARiの
適合度Wiによる、重付き平均として最終的制御量AR0を
計算させる方式である。
第４図は、周波数偏差Δｆのファジィ量NB,ZO,PBに対
するメンバーシップ関数の例を示す図である。第４図に
おいて、横軸は10倍にスケーリングされた周波数偏差Δ
f,縦軸はファジィ量NB,ZO,PBへの周波数偏差Δｆの所属
のグレードμ（Δｆ）を示す。
するメンバーシップ関数の例を示す図である。第４図に
おいて、横軸は10倍にスケーリングされた周波数偏差Δ
f,縦軸はファジィ量NB,ZO,PBへの周波数偏差Δｆの所属
のグレードμ（Δｆ）を示す。
第５図は、時差Δｔのファジィ量NB,ZO,PBに対するメ
ンバーシップ関数の例を示す図である。第５図におい
て、横軸は10分の１にスケーリングされた時差Δt,縦軸
はファジィ量NB,ZO,PBへの時差Δｔの所属のグレードμ
（Δｔ）を示す。
ンバーシップ関数の例を示す図である。第５図におい
て、横軸は10分の１にスケーリングされた時差Δt,縦軸
はファジィ量NB,ZO,PBへの時差Δｔの所属のグレードμ
（Δｔ）を示す。
第６図は、規格化系統容量（Pa−P0）/P0のファジィ
量NB,ZO,PBに対するメンバーシップ関数の例を示す図で
ある。第６図において、横軸は４倍にスケーリングされ
た規格化系統容量（Pa−P0）/P0,縦軸はファジィ量NB,Z
O,PBへの規格化系統容量（Pa−P0）/P0の所属のグレー
ドμ（Pa）を示す。
量NB,ZO,PBに対するメンバーシップ関数の例を示す図で
ある。第６図において、横軸は４倍にスケーリングされ
た規格化系統容量（Pa−P0）/P0,縦軸はファジィ量NB,Z
O,PBへの規格化系統容量（Pa−P0）/P0の所属のグレー
ドμ（Pa）を示す。
第７図は、本発明によるFFC方式のファジィ制御規則
を例示する表である。このファジィ制御規則は第１図の
ファジィ評価部800とAR計算統合化部900とにおいて処理
される。第７図において、縦の列は制御規則番号Ri（ｉ
＝1,2,…,27），横の行は各制御規則Riの前件部と後件
部を示し、前件部ではファジィ量NB,ZO,PBを使った規格
化系統容量（Pa−P0）/P0,時差Δt,周波数偏差Δｆの状
態を、また後件部では前記前件部に対応するAR計算式
（非ファジィ）を示している。例えば、表中の第７番目
の制御規則R7は、 R7:if（Pa−P0）/P0 is NB and Δt is PB and Δf is NB, then AR7＝−（Δｆ＋α）×KN×Pa×0.1 を意味している。
を例示する表である。このファジィ制御規則は第１図の
ファジィ評価部800とAR計算統合化部900とにおいて処理
される。第７図において、縦の列は制御規則番号Ri（ｉ
＝1,2,…,27），横の行は各制御規則Riの前件部と後件
部を示し、前件部ではファジィ量NB,ZO,PBを使った規格
化系統容量（Pa−P0）/P0,時差Δt,周波数偏差Δｆの状
態を、また後件部では前記前件部に対応するAR計算式
（非ファジィ）を示している。例えば、表中の第７番目
の制御規則R7は、 R7:if（Pa−P0）/P0 is NB and Δt is PB and Δf is NB, then AR7＝−（Δｆ＋α）×KN×Pa×0.1 を意味している。
第８図は、本発明の自動周波数制御方式による周波数
制御の応答例を説明するための表である。第８図におい
て、縦の列は第７図と同じで制御規則番号Ri,横の行は
各制御規則Riの前件部のグレード値μ（Pa），μ（Δ
ｔ），μ（Δｆ）及び適合度Wiと後件部のAR計算値ARi
を示している。第８図では、周波数偏差Δf,時差Δt,規
格化系統容量（Pa−P0）/P0からの値が下記の場合 Δf1＝−0.6×10-1［Hz］ Δt1＝0.7×10［Ｓ］ （Pa1−P0）/P0＝−0.7×1/4 に対する各制御規則Riの応答値を示している。
制御の応答例を説明するための表である。第８図におい
て、縦の列は第７図と同じで制御規則番号Ri,横の行は
各制御規則Riの前件部のグレード値μ（Pa），μ（Δ
ｔ），μ（Δｆ）及び適合度Wiと後件部のAR計算値ARi
を示している。第８図では、周波数偏差Δf,時差Δt,規
格化系統容量（Pa−P0）/P0からの値が下記の場合 Δf1＝−0.6×10-1［Hz］ Δt1＝0.7×10［Ｓ］ （Pa1−P0）/P0＝−0.7×1/4 に対する各制御規則Riの応答値を示している。
第８図中の前件部の周波数偏差Δｆのグレード値μ
（Δf1），時差Δｔのグレード値μ（Δt1），規格化系
統容量（Pa1−P0）/P0のグレード値μ（Pa1）は、夫々
第４図，第５図，第６図から破線で示されるように次の
値であることが読取れる。
（Δf1），時差Δｔのグレード値μ（Δt1），規格化系
統容量（Pa1−P0）/P0のグレード値μ（Pa1）は、夫々
第４図，第５図，第６図から破線で示されるように次の
値であることが読取れる。
μNB（Δf1）＝0.5（NB） μZO（Δf1）＝0.35（ZO） μPB（Δf1）＝０（PB） μNB（Δt1）＝０（NB） μZO（Δt1）＝0.2（ZO） μPB（Δt1）＝0.5（PB） μNB（ΔPa1）＝0.75（NB） μZO（ΔPa1）＝0.3（ZO） μPB（ΔPa1）＝０（PB） なお上式中の右辺の数値の後の括弧は、その数値の表
わすファジィ量NB,ZO,PBを第８図上で明示するために付
けている。上記の値を第７図の各制御規則はR1毎の前件
部のファジィ量NB,ZO,PBにあてはめて得られたのが第８
図の前件部のグレード値μ（Pa1），μ（Δt1），μ
（Δf1）である。
わすファジィ量NB,ZO,PBを第８図上で明示するために付
けている。上記の値を第７図の各制御規則はR1毎の前件
部のファジィ量NB,ZO,PBにあてはめて得られたのが第８
図の前件部のグレード値μ（Pa1），μ（Δt1），μ
（Δf1）である。
第８図中の前件部の適合度Wiは積（AND）ファジィ集
合に関する演算子∧として下式； Wi＝μ（Pa）∧μ（Δｔ）∧μ（Δｆ） ＝min｛μ（Pa），μ（Δｔ），μ（Δｆ）｝ ……（４） を用いて求めている。ただし、min｛ ｝は｛｝内の最
小値を選択することを意味する例えば第８図中の７番目
の制御規則R7の前件部の適合度W7は W7＝min｛μNB（Pa1），μPB（Δt1），μNB（Δ
f1）｝ ＝min｛0.75,0.5,0.5｝ ＝0.5 として求まる。
合に関する演算子∧として下式； Wi＝μ（Pa）∧μ（Δｔ）∧μ（Δｆ） ＝min｛μ（Pa），μ（Δｔ），μ（Δｆ）｝ ……（４） を用いて求めている。ただし、min｛ ｝は｛｝内の最
小値を選択することを意味する例えば第８図中の７番目
の制御規則R7の前件部の適合度W7は W7＝min｛μNB（Pa1），μPB（Δt1），μNB（Δ
f1）｝ ＝min｛0.75,0.5,0.5｝ ＝0.5 として求まる。
第８図中の後件部のAR計算値ARiは、第７図図示の制
御規則Riの後件部で規定される各AR計算式にΔf1＝−0.
06［Hz］とΔt1［Ｓ］を代入して求める。その際、時差
補正定数α＝0.02［Hz］,3つの系統定数KN＝1.0［％Mw/
0.1Hz］,KM＝1.5［％Mw/0.1Hz］,Kp＝2.0［％Mw/0.1H
z］としている。例えば、第８図中の７番目の制御規則R
7のAR計算値AR7は、 AR7＝−（Δｆ＋α）×KN×Pa1×0.1 ＝−（−0.006＋0.02）×1.0×Pa1×0.1 ＝0.004×Pa として決まる。なお、第８図中の後件部のAR計算値ARt
の中で前件部の適合度Wi＝０なものは、その計算値の表
記を省略している。これは、最終的制御量AR0を計算す
る（３）式からわかるように、前件部の適合度Wi＝０に
対応するAR計算値ARiは、最終的制御量AR0に影響しない
からである。
御規則Riの後件部で規定される各AR計算式にΔf1＝−0.
06［Hz］とΔt1［Ｓ］を代入して求める。その際、時差
補正定数α＝0.02［Hz］,3つの系統定数KN＝1.0［％Mw/
0.1Hz］,KM＝1.5［％Mw/0.1Hz］,Kp＝2.0［％Mw/0.1H
z］としている。例えば、第８図中の７番目の制御規則R
7のAR計算値AR7は、 AR7＝−（Δｆ＋α）×KN×Pa1×0.1 ＝−（−0.006＋0.02）×1.0×Pa1×0.1 ＝0.004×Pa として決まる。なお、第８図中の後件部のAR計算値ARt
の中で前件部の適合度Wi＝０なものは、その計算値の表
記を省略している。これは、最終的制御量AR0を計算す
る（３）式からわかるように、前件部の適合度Wi＝０に
対応するAR計算値ARiは、最終的制御量AR0に影響しない
からである。
AR統合部930において、（３）式を用いて計算される
最終的制御量AR0は、第８図図示の適合度WiとAR計算値A
Rtを使って次のように求められる。
最終的制御量AR0は、第８図図示の適合度WiとAR計算値A
Rtを使って次のように求められる。
以上説明した如く、本実施例によれば、不感帯と時差
補正活殺用しきい値、ならびに系統定数切替用しきい値
の一意な決定を必要としない自動周波数制御方式を提供
できる。
補正活殺用しきい値、ならびに系統定数切替用しきい値
の一意な決定を必要としない自動周波数制御方式を提供
できる。
第９図は本発明による他の実施例の構成図である。本
実施例ではTBC方式の自動周波数制御を示している。第
９図において、第１図の符号と同一の符号は第１図と同
一の意味で用いているので、以下ではその説明は省略し
相違点のみ説明する。950はTBC方式AR計算統合化部、10
00は連系線電力偏差導出部である。連系線電力偏差導出
部1000は、電力系統100の連系線電力Ptとそれに対応し
て予め設定された連系線電力基準値Pt0との差として連
系線電力偏差ΔPtをΔPt＝Pt−Pt0なる式によって導出
して、TBC方式AR計算統合化部950へ出力する。第10図は
TBC方式AR計算統合化部950の構成例図である。第10図に
おいて、951から977はTBC方式AR計算部であり、周波数
偏差導出部200の出力の周波数偏差Δｆと時差導出部300
の時差Δｔ、ならびに連系線電力偏差導出部1000の出力
の連系線電力偏差ΔPtとを各々入力とし、後述の第11図
に示すファジィ制御規則Riの後件部で規定されるAR計算
式によってAR計算値ARiを計算して、AR統合化部930へ出
力する。
実施例ではTBC方式の自動周波数制御を示している。第
９図において、第１図の符号と同一の符号は第１図と同
一の意味で用いているので、以下ではその説明は省略し
相違点のみ説明する。950はTBC方式AR計算統合化部、10
00は連系線電力偏差導出部である。連系線電力偏差導出
部1000は、電力系統100の連系線電力Ptとそれに対応し
て予め設定された連系線電力基準値Pt0との差として連
系線電力偏差ΔPtをΔPt＝Pt−Pt0なる式によって導出
して、TBC方式AR計算統合化部950へ出力する。第10図は
TBC方式AR計算統合化部950の構成例図である。第10図に
おいて、951から977はTBC方式AR計算部であり、周波数
偏差導出部200の出力の周波数偏差Δｆと時差導出部300
の時差Δｔ、ならびに連系線電力偏差導出部1000の出力
の連系線電力偏差ΔPtとを各々入力とし、後述の第11図
に示すファジィ制御規則Riの後件部で規定されるAR計算
式によってAR計算値ARiを計算して、AR統合化部930へ出
力する。
第11図は本発明によるTBC方式のファジィ制御規則を
例示する表である。この制御規則はファジィ評価部800,
TBC方式AR計算部951から977ならびにAR統合化部930にお
いて処理される。第11図は第７図の後件部で規定される
AR計算式のみが、TBC方式のAR計算用に変更されてい
る。例えば、表中の第７番目の制御規則R7は、 R7:if（Pa−P0）/P0 is NB and Δt is PB andΔf isNB, then AR7＝−（Δｆ＋α）KN×Pa×0.1−ΔPt を意味している。
例示する表である。この制御規則はファジィ評価部800,
TBC方式AR計算部951から977ならびにAR統合化部930にお
いて処理される。第11図は第７図の後件部で規定される
AR計算式のみが、TBC方式のAR計算用に変更されてい
る。例えば、表中の第７番目の制御規則R7は、 R7:if（Pa−P0）/P0 is NB and Δt is PB andΔf isNB, then AR7＝−（Δｆ＋α）KN×Pa×0.1−ΔPt を意味している。
第12図は本発明による他の実施例の構成図である。本
実施例は第16図と第17図図示の従来のFFC方式の自動周
波数制御方式の系統定数切替部512に本発明を適用して
いる。第12図において、第16図，第17図及び第１図と同
一の符号は、それら図と同一の意味で用いているため、
以下ではそれらについての説明は省略し、相違点のみ説
明する。830は系統容量ファジィ評価部である。系統容
量ファジィ評価部830は、系統容量導出部400の出力の系
統容量Paを入力とし、これをファジィ量： VS…Very Small （大変小さい） Ｓ…Small （小さい） Ｍ…Midium （中くらい） Ｂ…Big （大きい） VB……Very Big （大変大きい） でファジィ化し、各ファジィ量VS,S,M,B,VBのグレード
μVS（Pa），μＳ（Pa），μＭ（Pa），μＢ（Pa），μ
VB（Pa）を後述の第13図に例示するメンバーシップ関数
μ（Pa）を用いて評価して、AR計算統合化部900へ出力
する。
実施例は第16図と第17図図示の従来のFFC方式の自動周
波数制御方式の系統定数切替部512に本発明を適用して
いる。第12図において、第16図，第17図及び第１図と同
一の符号は、それら図と同一の意味で用いているため、
以下ではそれらについての説明は省略し、相違点のみ説
明する。830は系統容量ファジィ評価部である。系統容
量ファジィ評価部830は、系統容量導出部400の出力の系
統容量Paを入力とし、これをファジィ量： VS…Very Small （大変小さい） Ｓ…Small （小さい） Ｍ…Midium （中くらい） Ｂ…Big （大きい） VB……Very Big （大変大きい） でファジィ化し、各ファジィ量VS,S,M,B,VBのグレード
μVS（Pa），μＳ（Pa），μＭ（Pa），μＢ（Pa），μ
VB（Pa）を後述の第13図に例示するメンバーシップ関数
μ（Pa）を用いて評価して、AR計算統合化部900へ出力
する。
第13図は系統容量Paのファジィ量VS,S,M,B,VBに対す
るメンバーシップ関数を例示する図である。第13図にお
いて、横軸は系統容量Pa,縦軸はファジィ量VS,S,M,B,VB
への系統容量Paの所属のグレードμ（Pa）を示す。
るメンバーシップ関数を例示する図である。第13図にお
いて、横軸は系統容量Pa,縦軸はファジィ量VS,S,M,B,VB
への系統容量Paの所属のグレードμ（Pa）を示す。
第14図は本発明のファジィ制御規則を例示する表であ
る。この制御規則は第12図の時差補正活殺部511と系統
容量ファジィ評価部830、ならびにAR計算統合化部900と
において処理される。第14図において、縦の列は制御規
則番号Ri（ｉ＝1,2,…,10），横の列は各制御規則Riの
前件部と後件部を示し、前件部では非ファジィな時差Δ
ｔとVS,S,M,B,VBなる５つのラベルでファジィ化された
系統容量Paの状態を、また後件部では前記前件部に対応
するAR計算式を示している。例えば表中の３番目の制御
規則R3は、Ｔ（Ｔ＞０）を時差差補正しきい値とすると R3:ifΔｔ＜−T and Pa is M, then AR3＝−（Δｆ−α）×K3×Pa×0.1 を意味している。第14図のAR計算式中の定数Ki（ｉ＝1,
2,…,5）は、系統容量Paの状態（VS,S,M,B,VB）に対応
した系統容量である。本実施例の最終制御量AR0は、第1
4図図示の制御規則の前件部において、時差Δｔに関す
る条件が２つしかないこと、ならびに系統容量Paに関す
るファジィ量のグレード値μVS（Pa），μＳ（Pa），μ
Ｍ（Pa），μＢ（Pa），μVB（Pa）が同時に非零な値を
持つのは隣接の２つしかないことより、 によって計算できる。
る。この制御規則は第12図の時差補正活殺部511と系統
容量ファジィ評価部830、ならびにAR計算統合化部900と
において処理される。第14図において、縦の列は制御規
則番号Ri（ｉ＝1,2,…,10），横の列は各制御規則Riの
前件部と後件部を示し、前件部では非ファジィな時差Δ
ｔとVS,S,M,B,VBなる５つのラベルでファジィ化された
系統容量Paの状態を、また後件部では前記前件部に対応
するAR計算式を示している。例えば表中の３番目の制御
規則R3は、Ｔ（Ｔ＞０）を時差差補正しきい値とすると R3:ifΔｔ＜−T and Pa is M, then AR3＝−（Δｆ−α）×K3×Pa×0.1 を意味している。第14図のAR計算式中の定数Ki（ｉ＝1,
2,…,5）は、系統容量Paの状態（VS,S,M,B,VB）に対応
した系統容量である。本実施例の最終制御量AR0は、第1
4図図示の制御規則の前件部において、時差Δｔに関す
る条件が２つしかないこと、ならびに系統容量Paに関す
るファジィ量のグレード値μVS（Pa），μＳ（Pa），μ
Ｍ（Pa），μＢ（Pa），μVB（Pa）が同時に非零な値を
持つのは隣接の２つしかないことより、 によって計算できる。
上記（５）式は、第14図の後件部の時差Δｔ＜−Ｔの
場合のAR計算式を用い、さらに前件部の適合度Wi＝μｉ
（Pa）なる関係を用いれば、 と書ける。ただし、μｉ（Pa）（ｉ＝1,2,…,5）はファ
ジィ量VS,S,M,B,VBに対応するグレード値である。時差
Δｔ＞Ｔの場合は上式（５）のαの符号を変えればよ
い。上記（６）式の｛｝は、系統容量Paのファジィ量の
グレードμｉ（Pa）を重みとする隣接する２つの系統定
数Kiの重み付き平均である。
場合のAR計算式を用い、さらに前件部の適合度Wi＝μｉ
（Pa）なる関係を用いれば、 と書ける。ただし、μｉ（Pa）（ｉ＝1,2,…,5）はファ
ジィ量VS,S,M,B,VBに対応するグレード値である。時差
Δｔ＞Ｔの場合は上式（５）のαの符号を変えればよ
い。上記（６）式の｛｝は、系統容量Paのファジィ量の
グレードμｉ（Pa）を重みとする隣接する２つの系統定
数Kiの重み付き平均である。
第15図は上記重み付き平均系統定数Ｋを示す。第15図
中の太線で示す折線が重み付き平均系統定数Ｋの変化を
表わすグラフである。従って（６）式は第15図図示の連
続的変化の系統定数Ｋを使っているため、制御誤差の小
さい制御量AR0を与える。
中の太線で示す折線が重み付き平均系統定数Ｋの変化を
表わすグラフである。従って（６）式は第15図図示の連
続的変化の系統定数Ｋを使っているため、制御誤差の小
さい制御量AR0を与える。
以上説明した如く、本実施例によれば、制御量AR0に
制御誤差が生じにくく、かつ系統定数切替用しきい値の
一意な決定をしない自動周波数制御方式を提供できる。
制御誤差が生じにくく、かつ系統定数切替用しきい値の
一意な決定をしない自動周波数制御方式を提供できる。
上記した各実施例では、ファジィ制御規則の前件部の
適合度Wiを、積ファジィ集合のmin演算（（４）式）を
用いた場合について説明したがこれに限定されるもので
なく、各ファジィ集合のグレード値の掛算などのファジ
ィ集合の他の演算で置きかえても本発明が成り立つこと
は言うまでもない。また上記した実施例では、メンバー
シップ関数の形として三角形，台形,S形,Z形を用いてい
るがこれに限定されるものでなく、つり鐘形などの他の
メンバーシップ関数を用いても本発明が成り立つことは
言うまでもない。また上記した実施例では、制御量AR0
の計算に（３）式あるいは（５）式で表わされる単純な
重み付き平均計算を用いているが、本発明はこれに限定
されるものでなく、二乗の重み付き平均計算法あるいは
最大適合度に対応したAR計算値を選択する最大適合度法
などの、他の非ファジィ化法を用いても成り立つことは
言うまでもない。また上記した実施例では、周波数偏差
などのファジィ化に際し、３あるいは５つのファジィ量
を用いているが、本発明はこれに限定されることなく、
７あるいは９つなど他のファジィ量に個数についても成
り立つことは勿論である。
適合度Wiを、積ファジィ集合のmin演算（（４）式）を
用いた場合について説明したがこれに限定されるもので
なく、各ファジィ集合のグレード値の掛算などのファジ
ィ集合の他の演算で置きかえても本発明が成り立つこと
は言うまでもない。また上記した実施例では、メンバー
シップ関数の形として三角形，台形,S形,Z形を用いてい
るがこれに限定されるものでなく、つり鐘形などの他の
メンバーシップ関数を用いても本発明が成り立つことは
言うまでもない。また上記した実施例では、制御量AR0
の計算に（３）式あるいは（５）式で表わされる単純な
重み付き平均計算を用いているが、本発明はこれに限定
されるものでなく、二乗の重み付き平均計算法あるいは
最大適合度に対応したAR計算値を選択する最大適合度法
などの、他の非ファジィ化法を用いても成り立つことは
言うまでもない。また上記した実施例では、周波数偏差
などのファジィ化に際し、３あるいは５つのファジィ量
を用いているが、本発明はこれに限定されることなく、
７あるいは９つなど他のファジィ量に個数についても成
り立つことは勿論である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば周波数偏差，時
差及び総需要をファジィ化し、これらファジィ化された
入力量の状態に対して制御演算式を1:1に対応させるよ
うに構成したので、制御量の制御誤差が生じにくく、か
つ周波数不感帯と時差補正活殺用しきい値ならびに系統
定数切替用しきい値の一意な決定を必要としない自動周
波数制御方式を提供できる。
差及び総需要をファジィ化し、これらファジィ化された
入力量の状態に対して制御演算式を1:1に対応させるよ
うに構成したので、制御量の制御誤差が生じにくく、か
つ周波数不感帯と時差補正活殺用しきい値ならびに系統
定数切替用しきい値の一意な決定を必要としない自動周
波数制御方式を提供できる。
第１図は本発明による周波数制御方式を説明するための
一実施例の構成図、第２図は本発明の自動周波数制御方
式のファジィ評価部の構成図、第３図は本発明の自動周
波数制御方式のAR計算統合化部の構成図、第４図は周波
数偏差のメンバーシップ関数、第５図は時差のメンバー
シップ関数、第６図は規格化系統容量のメンバーシップ
関数、第７図は本発明のFFC方式の制御規則を表わす
図、第８図は本発明のFFC方式の自動周波数制御方式に
よる周波数制御の応答例を説明するための図、第９図は
本発明によるTBC方式の自動周波数制御方式の他の実施
例を示す構成図、第10図は本発明の他の実施例の自動周
波数制御方式のTBC方式AR計算統合化部の構成図、第11
図は本発明の他の実施例のTBC方式の制御規則を表わす
図、第12図は本発明によるFFC方式の自動周波数制御方
式の他の実施例を示す構成図、第13図は第12図図示の系
統容量に対するメンバーシップ関数、第14図は本発明の
他の実施例のFFC方式の制御規則を表わす図、第15図は
重み付き平均系統定数の変化を示す図、第16図は従来の
自動周波数制御方式の構成図、第17図は従来の自動周波
数制御方式のAR導出制御部の構成図、第18図は従来の自
動周波数制御方式の系統定数の切替方法を説明するため
の図である。 100……電力系統 200……周波数偏差導出部 300……時差導出部、400……系統容量導出部 500……AR導出制御部、600……AR導出部 700……AR配分処理部、800……ファジィ評価部 811……周波数偏差ファジィ化部 812……時差ファジィ化部 813……系統容量ファジィ化部 820……入力状態適合度評価部 830……系統容量ファジィ評価部 900……AR計算統合化部 911〜927……AR計算部、930……AR統合化部 950……TBC方式AR計算統合化部 951〜977……TBC方式AR計算部 1000……連系線電力偏差導出部
一実施例の構成図、第２図は本発明の自動周波数制御方
式のファジィ評価部の構成図、第３図は本発明の自動周
波数制御方式のAR計算統合化部の構成図、第４図は周波
数偏差のメンバーシップ関数、第５図は時差のメンバー
シップ関数、第６図は規格化系統容量のメンバーシップ
関数、第７図は本発明のFFC方式の制御規則を表わす
図、第８図は本発明のFFC方式の自動周波数制御方式に
よる周波数制御の応答例を説明するための図、第９図は
本発明によるTBC方式の自動周波数制御方式の他の実施
例を示す構成図、第10図は本発明の他の実施例の自動周
波数制御方式のTBC方式AR計算統合化部の構成図、第11
図は本発明の他の実施例のTBC方式の制御規則を表わす
図、第12図は本発明によるFFC方式の自動周波数制御方
式の他の実施例を示す構成図、第13図は第12図図示の系
統容量に対するメンバーシップ関数、第14図は本発明の
他の実施例のFFC方式の制御規則を表わす図、第15図は
重み付き平均系統定数の変化を示す図、第16図は従来の
自動周波数制御方式の構成図、第17図は従来の自動周波
数制御方式のAR導出制御部の構成図、第18図は従来の自
動周波数制御方式の系統定数の切替方法を説明するため
の図である。 100……電力系統 200……周波数偏差導出部 300……時差導出部、400……系統容量導出部 500……AR導出制御部、600……AR導出部 700……AR配分処理部、800……ファジィ評価部 811……周波数偏差ファジィ化部 812……時差ファジィ化部 813……系統容量ファジィ化部 820……入力状態適合度評価部 830……系統容量ファジィ評価部 900……AR計算統合化部 911〜927……AR計算部、930……AR統合化部 950……TBC方式AR計算統合化部 951〜977……TBC方式AR計算部 1000……連系線電力偏差導出部
Claims (1)
- 【請求項１】電力系統の周波数ならびに連系線電力を基
準値に制御する自動周波数制御方式において、周波数偏
差，時差，系統容量を夫々ファジィ量に変換しそれらフ
ァジィ量のグレードをメンバーシップ関数によって評価
する周波数偏差ファジィ化部，時差ファジィ化部，系統
容量ファジィ化部のいずれかあるいはそれらの全てと、
前記ファジィ量とAR計算式とのファジィ関係を規定する
制御規則の前件部の適合度を評価する入力状態適合度評
価部と、前記制御規則の後件部で規定されるAR計算式と
前記周波数偏差と系統容量ならびに連系線電力偏差から
各制御規則適用時のARを計算するAR計算部と、前記入力
状態適合度評価部の出力と前記AR計算部の出力から制御
量ARを求めるAR統合化部とを備えたことを特徴とする自
動周波数制御方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1225586A JP2791127B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 自動周波数制御方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1225586A JP2791127B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 自動周波数制御方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0388007A JPH0388007A (ja) | 1991-04-12 |
| JP2791127B2 true JP2791127B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=16831636
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1225586A Expired - Fee Related JP2791127B2 (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 自動周波数制御方式 |
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|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6075116B2 (ja) * | 2012-02-29 | 2017-02-08 | 富士電機株式会社 | 需給制御装置 |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP1225586A patent/JP2791127B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0388007A (ja) | 1991-04-12 |
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