JP2828725B2 - 電力系統模擬装置 - Google Patents

電力系統模擬装置

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JP2828725B2
JP2828725B2 JP2055623A JP5562390A JP2828725B2 JP 2828725 B2 JP2828725 B2 JP 2828725B2 JP 2055623 A JP2055623 A JP 2055623A JP 5562390 A JP5562390 A JP 5562390A JP 2828725 B2 JP2828725 B2 JP 2828725B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、電力系統の解析や、電力系統機器の機能
試験などに利用する電力系統模擬装置に関するものであ
る。
[従米の技術] 電力系統の模擬は、発電機・励磁系・PSS・調達系・
運動系などの系統のダイナミックスを計算する微分方程
式と、母線・送電線間の関係を表わす回路網方程式の2
組の方程式を、逐次時間を進めながら交互に解いていく
問題である。第3図は、例えば、電気学会論文誌B分
冊、昭和59年5月号、第297頁〜第304頁、諭文59−B3
6、「アレイプロセッサに適した高速過渡安定度計算手
法」に示された従来の電力系統模擬装置である。
図において、ステップ(41)は初期設定、ステップ
(21)〜(23)は電気系統網計算、ステップ(101)〜
(105)は発電機動特性計算に関する処理であり、ステ
ップ(45)、(46)はこの従来例に特有の処理である。
次に動作について説明する。まず、ステップ(41)で
初期設定を行なった後、発電機母線の計算(ステップ
(21))、非発電機母線の計算(ステップ(22))を行
なう。この従来例による計算では、負荷の非線形特性、
例えば、印加電圧によらず一定の電力を消費するとい
う、いわゆる定電力特性を考慮して電力系統網計算を行
なうため、ステップ(21)〜(23)に示すように、繰り
返し計算で解を求めている。即ち、ステップ(23)で収
束したかどうかを判断し、収束していないときはステッ
プ(21)に戻る。
ステップ(23)で収束した場合は、発電機の出力電力
と端子電圧が得られる。ステップ(45)とステップ(4
6)の判断により、2回目以降で収束した場合は処理を
終了し、それ以外の場合は得られた発電機の出力電力と
端子電圧を用いて、ステップ(101)〜ステップ(105)
の発電機動特性計算を行なう。即ち、運動系の計算(ス
テップ(101))、PSSの計算(ステップ(102))、励
磁系の計算(ステップ(103))、調達系の計算(ステ
ップ(104))、発電機方程式の計算(ステップ(10
5))をする。この計算により得られた発電機内部誘起
電圧の振幅、位相を用いて、再び電力系統網計算を行な
う。このフローチャートは「始め」から「終了」までで
一積分きざみにおける処理であり、この処理を繰り返し
て、電力系統の状態変化を逐次計算している。
[発明が解決しようとする課題] 従米の電力系統模擬装置は、以上のように構成されて
いるので、一台の演算装置で全ての処理を行なってお
り、時間管理、即ち決められた時間間隔ごとに処理を実
行することは比較的容易であるが、反面、演算時間が長
くなるという問題点があった。特に、ステップ(101)
〜ステップ(105)の処理は発電機一台ごとに実行する
必要があり、発電機の数が多くなればその台数分必要と
なる。処理の構成上、収束の繰り返しの中に含まれてし
まうので、計算処理時間が非常に長くなるという問題点
があった。さらに、台数が増えると時間管理は困難にな
り、実時間シミュレーションができないなどの問題点も
あった。
この発明は上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、演算を短時間で実行できるとともに、発電
機の台数が増えても比較的正確に演算の時間管理のでき
る電力系統模擬装置を得ることを目的とするものであ
る。
[課題を解決するための手段] この発明の請求項1の発明に係る電力系統模擬装置
は、発電機の動特性を演算する第1演算手段と、電力系
統網の送電状態を演算する第2演算手段と、前記第1演
算手段と前記第2演算手段の情報の伝送を行う通信手段
とを備え、前記第1演算手段は、前記第2演算手段から
出力される発電機の出力電力と端子電圧情報を入力し、
一積分きざみ後の上記発電機の状態を演算し、上記発電
機内部誘起電圧情報を通信手段を介して第2演算手段に
出力し、前記第2演算手段は、電力系統網送電状態計算
部と、この電力系統網送電状態計算部に一積分きざみに
一致させて等間隔の計算開始許可信号を与える時間管理
部とを備え、前記第1演算手段から出力される前記発電
機内部誘起電圧情報を入力し、この情報と電力系統網の
諸定数を用いて所定時点における前記電力系統網の送電
状態を演算し、前記発電機の出力電力と端子電圧情報を
前記通信手段を介して第1演算手段に出力し、前記第1
演算手段の処理動作の終了により前記第2演算手段を処
理動作させるように交互に処理動作して上記発電機を含
む電力系統全体の動的変化を逐次模擬するものである。
[作用] この発明における電力系統模擬装置は、複数の演算装
置を用い、発電機の動特性に係る演算装置と電力系統網
の送電状態に係る演算装置を各々備え、分担して演算を
行なうように構成している。このため、発電機が複数台
になって演算量が増加した場合は、新規の演算装置を追
加し、1台又は複数台の発電機に係る演算を分担させ
る。発電機台数の増加により、演算時間が長くなること
が防止される。又、電力系統網の演算実行の時間管理を
行なうことで全体の時間管理もできる。
[実施例] 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電力系統模擬装置の演算方式
を示すブロック図である。(1)は発電機動特性計算手
段(第1演算手段)、(2)は電力系統網送電状態計算
手段(第2演算手段)、(3)は計算手段(1)、
(2)間の通信手段である。
発電機動特性計算手段(1)は発電機の回転子の動
き、即ちタービンの出力エネルギーと発電機の電気的エ
ネルギーの差を求解する計算と、出力される電圧、即ち
界磁回路に流れる電流を算出する計算である。今、発電
機動特性計算手段(1)により発電機の出力電圧PG、
発電機の端子電圧Vtを入力し、一積分きざみ時間後の発
電機内部誘起電圧情報として、振幅VO、位相δを出力す
る。
一方、電力系統網送電状態計算手段(2)は発電機内
部誘起電圧の振幅VO、位相δを入力し、電力系統網の諸
定数を用いて交流回路網計算を行なって、発電機の出力
電力PG,端子電圧Vtを出力する。電力系統網の諸定数
とは、例えば、電力系統網の送電線路の交流インピーダ
ンス、負荷の等価交流インピーダンス・変圧器の巻線比
などである。
通信手段(3)は計算手段(1)、(2)からの出力
結果である振幅VO、位相δ、発電機の出力電力PG、端
子電圧Vtを計算手段間(1)、(2)で伝送する。発電
機動特性計算手段(1)と電力系統網送電状態計算手段
(2)を交互に処理して発電機を含む電力系統全体の動
的変化を逐次模擬するのである。このように諸変数を伝
送しながら従来装置と等価な演算を複数の計算手段で実
行できる。
この実施例では、系統解析計算をその処理内容に応じ
て、発電機の動特性計算の部分と電力系統網の送電状態
計算の部分とで分割したので、各々の計算手段として各
々の演算に適したものを選択でき、演算の高速化を図る
ことができる。さらに、発電機が複数台になって演算量
が増加した場合、新規の計算手段を追加して1台又は複
数台の発電機に係る演算を分担すれば、発電機台数の増
加により、演算時間が長くなることが防止できる。
また、第2図はこの発明の実施例による電力系統模擬
装置を示すブロック図である。図において、(11)、
(12)は発電機動特性計算手段、(2)は電力系統網送
電状態計算手段で、電力系統網送電状態計算部(2a)と
時間管理部(2b)とで構成される。(31)、(32)は通
信手段である。この例では、計算手段(11)では2台の
発電機の演算、計算手段(12)では1台の発電機の演算
を行なうものとし、合計3台の発電機の構成を考えてい
る。発電機動特性計算は、必要な入力、即ち計算手段
(11)では発電機#1、#2の出力電力PG1,PG2,端子
電圧Vt1,Vt2が入力されれば、演算を開始するという、
いわゆるデータ駆動型演算とする。計算手段(12)も同
様である。又、電力系統網送電状態演算部(2a)は基本
的には発電機#1、#2、#3の内部誘起電圧の振幅V0
1,V01,V03と位相δ1 δ2 δ3が入力完了後演算を開始
するデータ駆動型とする。さらに、時間管理部(2b)に
より、開始時間を管理している。即ち、入力が完了し、
かつ、時間管理部(2b)により開始許可信号を与えた時
刻より電力系統網送電状態計算部(2a)は演算を開始す
る。計算手段(11),(12)は、電力系統網送電状態計
算部(2a)の演算で、発電機の出力電力PG1,PG2,PG3、
端子電圧Vt1,Vt2,Vt3が計算され、通信手段(31),(3
2)を介して入力されれば、自動的に演算を開始するの
で、時間管理部(2b)により等間隔の開始許可信号を与
えれば、演算が当時間間隔に実行される。
さらに、この間隔を演算中で用いている一積分きざみ
と一致させれば、演算中の諸変数の変化は実際の時間と
同期して進行することになるので、いわゆる実時間シミ
ュレーションが可能になる。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、発電機の動
特性を演算する第1演算手段と、電力系統網の送電状態
を演算する第2演算手段と、前記第1演算手段と前記第
2演算手段間の情報の伝送を行う通信手段とを備え、前
記第1演算手段は、前記第2演算手段から出力される発
電機の出力電力と端子電圧情報を入力し、一積分きざみ
後の上記発電機の状態を演算し、上記発電機内部誘起電
圧情報を通信手段を介して第2演算手段に出力し、前記
第2演算手段は、電力系統網送電状態計算部と、この電
力系統網送電状態計算部に一積分きざみに一致させて等
間隔の計算開始許可信号を与える時間管理部とを備え、
前記第1演算手段から出力される前記発電機内部誘起電
圧情報を入力し、この情報と電力系統網の諸定数を用い
て所定時点における前記電力系統網の送電状態を演算
し、前記発電機の出力電力と端子電圧情報を前記通信手
段を介して第1演算手段に出力し、前記第1演算手段の
処理動作の終了により前記第2演算手段を処理動作させ
るように交互に処理動作して上記発電機を含む電力系統
全体の動的変化を逐次模擬するように構成したので、計
算内容に応じた複数の計算手段を用いて実行でき、発電
機台数の多い電力系統の模擬も短時間で演算できる。
又、電力系統網送電状態計算部に一積分きざみに一致
させて等間隔の演算開始許可信号を与えることにより、
演算中の諸変数の変化は実際の時間と同期して進行し、
上記効果に加えて、実時間シミュレーションが可能とな
る効果がある。
又、この発明によれば、第1演算手段の処理動作の終
了により第2演算手段を処理動作させるようにすること
により、処理動作を無駄なく効率よく行うことができる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による電力系統模擬装置を
示すブロック図、第2図はこの発明の他の実施例による
電力系統模擬装置を示す7ロック図、第3図は従来の電
力系統模擬装置の演算処理過程を示すフローチャートで
ある。 (1),(11),(12)……発電機動特性計算手段、
(2)……電力系統網送電状態計算手段、(2a)……電
力系統網送電状態計算部、(2b)……時間管理部、
(3),(31),(32)……通信装置。
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57−138819(JP,A) 特開 昭63−114530(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02J 3/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発電機の動特性を演算する第1演算手段
    と、電力系統網の送電状態を演算する第2演算手段と、
    前記第1演算手段と前記第2演算手段間の情報の伝送を
    行う通信手段とを備え、前記第1演算手段は、前記第2
    演算手段から出力される発電機の出力電力と端子電圧情
    報を入力し、一積分きざみ後の上記発電機の状態を演算
    し、上記発電機内部誘起電圧情報を通信手段を介して第
    2演算手段に出力し、前記第2演算手段は、電力系統網
    送電状態計算部と、この電力系統網送電状態計算部に一
    積分きざみに一致させて等間隔の計算開始許可信号を与
    える時間管理部とを備え、前記第1演算手段から出力さ
    れる前記発電機内部誘起電圧情報を入力し、この情報と
    電力系統網の諸定数を用いて所定時点における前記電力
    系統網の送電状態を演算し、前記発電機の出力電力と端
    子電圧情報を前記通信手段を介して第1演算手段に出力
    し、前記第1演算手段の処理動作の終了により前記第2
    演算手段を処理動作させるように交互に処理動作して上
    記発電機を含む電力系統全体の動的変化を逐次模擬する
    ことを特徴とする電力系統模擬装置。
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EP91103265A EP0445713B1 (en) 1990-03-06 1991-03-04 Electric power system simulator
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