JP3400938B2 - リアルタイム電力系統解析装置 - Google Patents
リアルタイム電力系統解析装置Info
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- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、リアルタイム電力
系統解析装置に係わり、特に、大規模電力系統を刻み時
間の異なる解析装置を組み合わせて解析することを可能
にしたリアルタイム電力系統解析装置に関する。
系統解析装置に係わり、特に、大規模電力系統を刻み時
間の異なる解析装置を組み合わせて解析することを可能
にしたリアルタイム電力系統解析装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電力系統のリアルタイム解析装置
には、実系統のミニチュアモデルで構成されたアナログ
シミュレータが使用されてきた。しかし実系統に比べ
て、使用している電圧が低いために損失の影響が大き
く、実現象と電圧や電流の定常的な大きさや過渡振動の
減衰の様相が合わないといった間題がある。また送変電
機器毎にアナログモデルで模擬するために、大規模系統
を模擬しようとすると解析装置が大きくなり場所を取る
といった間題もある。
には、実系統のミニチュアモデルで構成されたアナログ
シミュレータが使用されてきた。しかし実系統に比べ
て、使用している電圧が低いために損失の影響が大き
く、実現象と電圧や電流の定常的な大きさや過渡振動の
減衰の様相が合わないといった間題がある。また送変電
機器毎にアナログモデルで模擬するために、大規模系統
を模擬しようとすると解析装置が大きくなり場所を取る
といった間題もある。
【０００３】一方、最近のマイクロプロセッサの高速化
や電力系統の解析ソフトの進展により、ディジタルのリ
アルタイム解析が可能となってきた。リアルタイムディ
ジタルシミュレータはディジタルで電力系統を模擬する
ための解析装置であり、その装置の構成は、データを入
力するワークステーション等の計算機とマイクロプロセ
ッサからなる解析エンジンから構成されるため非常にコ
ンパクトなものとなる。現在のところ、リアルタイムデ
ィジタルシミュレータの解析刻み時間が５０〜１００μ
ｓにおいてリアルタイム解析ができるとの報告がある
が、将来はさらに小さい解析刻み時間の解析も可能にな
るものと考えられる。
や電力系統の解析ソフトの進展により、ディジタルのリ
アルタイム解析が可能となってきた。リアルタイムディ
ジタルシミュレータはディジタルで電力系統を模擬する
ための解析装置であり、その装置の構成は、データを入
力するワークステーション等の計算機とマイクロプロセ
ッサからなる解析エンジンから構成されるため非常にコ
ンパクトなものとなる。現在のところ、リアルタイムデ
ィジタルシミュレータの解析刻み時間が５０〜１００μ
ｓにおいてリアルタイム解析ができるとの報告がある
が、将来はさらに小さい解析刻み時間の解析も可能にな
るものと考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】通常、リアルタイムデ
ィジタルシミュレータでは、解析刻み時間より小さい時
定数を持つ現象は解析できないので、例えば、適用が検
討されている自励式変換器を含む電力系統では、変換器
の半導体による高速スイッチングが行われているため、
このような機器を含む電力系統の解析には５０〜１００
μｓ以下の解析刻み時間が必要であり、現在のリアルタ
イムシミュレータでは精度良く電力系統を解析すること
ができない。
ィジタルシミュレータでは、解析刻み時間より小さい時
定数を持つ現象は解析できないので、例えば、適用が検
討されている自励式変換器を含む電力系統では、変換器
の半導体による高速スイッチングが行われているため、
このような機器を含む電力系統の解析には５０〜１００
μｓ以下の解析刻み時間が必要であり、現在のリアルタ
イムシミュレータでは精度良く電力系統を解析すること
ができない。
【０００５】本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、
コンパクトな構成で、刻み時間の小さい現象を含む大規
模電力系統の解析を高精度に行なうことができるリアル
タイム電力系統解析装置を提供することにある。
コンパクトな構成で、刻み時間の小さい現象を含む大規
模電力系統の解析を高精度に行なうことができるリアル
タイム電力系統解析装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような手段を採用した。
解決するために、次のような手段を採用した。
【０００７】請求項１の記載に係る発明は、一方の電力
系統の時間的にゆっくりした現象を所定の刻み時間で解
析を行なう第１のシミュレータ解析手段と、他方の電力
系統の時間的に応答の早い現象を前記刻み時間と異なる
刻み時間で解析を行う第２のシミュレータ解析手段と、
前記両方の電力系統を組み合わせて一括して解析するた
めの前記第１のシミュレータ解析手段と前記第２のシミ
ュレータ解析手段を結合するためのインターフェース手
段と、から構成され、 前記インターフェース手段は、前
記第１のシミュレータ解析手段において検出される電流
値およびまたは電圧値から前記第２のシミュレータ解析
手段に伝達する電流指令値を計算し、また前記第２のシ
ミュレータ解析手段において検出される電流値およびま
たは電圧値から前記第１のシミュレータ解析手段に伝達
する電流指令値を計算し、 前記第１のシミュレータ解析
手段および前記第２のシミュレータ解析手段は、それぞ
れ前記伝達された電流指令値を電源とする電流源手段
と、それぞれ前記両方の電力系統間に接続される分布定
数線路のサージインピーダンスを模擬するインピーダン
ス手段と、それぞれ前記電流値およびまたは前記電圧値
を検出する手段と、を備え、 前記両方の電力系統間に接
続される分布定数線路の伝搬時間を、前記刻み時間の整
数倍に近似した値に設定し、この伝搬時間を用いて解析
を行う、ことを特徴とする。
系統の時間的にゆっくりした現象を所定の刻み時間で解
析を行なう第１のシミュレータ解析手段と、他方の電力
系統の時間的に応答の早い現象を前記刻み時間と異なる
刻み時間で解析を行う第２のシミュレータ解析手段と、
前記両方の電力系統を組み合わせて一括して解析するた
めの前記第１のシミュレータ解析手段と前記第２のシミ
ュレータ解析手段を結合するためのインターフェース手
段と、から構成され、 前記インターフェース手段は、前
記第１のシミュレータ解析手段において検出される電流
値およびまたは電圧値から前記第２のシミュレータ解析
手段に伝達する電流指令値を計算し、また前記第２のシ
ミュレータ解析手段において検出される電流値およびま
たは電圧値から前記第１のシミュレータ解析手段に伝達
する電流指令値を計算し、 前記第１のシミュレータ解析
手段および前記第２のシミュレータ解析手段は、それぞ
れ前記伝達された電流指令値を電源とする電流源手段
と、それぞれ前記両方の電力系統間に接続される分布定
数線路のサージインピーダンスを模擬するインピーダン
ス手段と、それぞれ前記電流値およびまたは前記電圧値
を検出する手段と、を備え、 前記両方の電力系統間に接
続される分布定数線路の伝搬時間を、前記刻み時間の整
数倍に近似した値に設定し、この伝搬時間を用いて解析
を行う、ことを特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【００１０】請求項２の記載に係る発明は、請求項１記
載のリアルタイム電力系統解析装置において、前記両方
の電力系統間に接続される分布定数線路の伝搬時間を、
前記刻み時間の整数倍に近似した値に設定し、この伝搬
時間を用いて解析を行う代わりに、前記両方の電力系統
間に接続される分布定数線路長を、前記刻み時間のいず
れかに相当する遅延時間分の分布定数線路長に設定し、
実際の分布定数線路長と前記設定された分布定数線路長
との差に相当する分布定数線路長を、前記第１のシミュ
レータ解析手段または第２のシミュレータ解析手段にお
ける送電線モデルに表して解析する、ことを特徴とす
る。
載のリアルタイム電力系統解析装置において、前記両方
の電力系統間に接続される分布定数線路の伝搬時間を、
前記刻み時間の整数倍に近似した値に設定し、この伝搬
時間を用いて解析を行う代わりに、前記両方の電力系統
間に接続される分布定数線路長を、前記刻み時間のいず
れかに相当する遅延時間分の分布定数線路長に設定し、
実際の分布定数線路長と前記設定された分布定数線路長
との差に相当する分布定数線路長を、前記第１のシミュ
レータ解析手段または第２のシミュレータ解析手段にお
ける送電線モデルに表して解析する、ことを特徴とす
る。
【００１１】請求項３の記載に係る発明は、請求項１記
載のリアルタイム電力系統解析装置において、前記両方
の電力系統間に接続される分布定数線路の伝搬時間を、
前記刻み時間の整数倍に近似した値に設定し、この伝搬
時間を用いて解析を行う代わりに、前記両方の電力系統
間に接続される分布定数線路の伝搬時間を、前記各刻み
時間の最小公倍数に相当する伝搬時間に設定し、実際の
分布定数線路の伝搬時間と設定された伝搬時間との差に
相当する分布定数線路長を、前記第１のシミュレータ解
析手段または第２のシミュレータ解析手段における送電
線モデルに表して解析する、ことを特徴とする。
載のリアルタイム電力系統解析装置において、前記両方
の電力系統間に接続される分布定数線路の伝搬時間を、
前記刻み時間の整数倍に近似した値に設定し、この伝搬
時間を用いて解析を行う代わりに、前記両方の電力系統
間に接続される分布定数線路の伝搬時間を、前記各刻み
時間の最小公倍数に相当する伝搬時間に設定し、実際の
分布定数線路の伝搬時間と設定された伝搬時間との差に
相当する分布定数線路長を、前記第１のシミュレータ解
析手段または第２のシミュレータ解析手段における送電
線モデルに表して解析する、ことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施形態
を図１から図３を用いて説明する。
を図１から図３を用いて説明する。
【００１３】図１は後述する各実施形態に係わるリアル
タイム電力系統解析装置の全体構成を示すブロック図で
ある。
タイム電力系統解析装置の全体構成を示すブロック図で
ある。
【００１４】図において、ＲＤＳはマイクロプロセッサ
から構成されるリアルタイムディジタルシミュレータ、
ＡＮＳはアナログシミュレータ、ＩＮＦは両者を結合す
るインターフェース装置を示し、ＷＳはリアルタイムデ
ィジタルシミュレータＲＤＳ、アナログシミュレータＡ
ＮＳ、およびインターフェース装置ＩＮＦへの入力デー
タ、解析条件、解析結果等の入出力を行う計算機から構
成される入出力装置である。
から構成されるリアルタイムディジタルシミュレータ、
ＡＮＳはアナログシミュレータ、ＩＮＦは両者を結合す
るインターフェース装置を示し、ＷＳはリアルタイムデ
ィジタルシミュレータＲＤＳ、アナログシミュレータＡ
ＮＳ、およびインターフェース装置ＩＮＦへの入力デー
タ、解析条件、解析結果等の入出力を行う計算機から構
成される入出力装置である。
【００１５】図２は、本実施形態を適用して解析を行う
電力系統モデル（Ｂｅｒｇｅｒｏｎ法モデル）を示す図
であり、図において、ＰＳ１、ＰＳ２はそれぞれ現象の
異なる電力系統を表し、両系統間は分布定数線路ＤＬを
介して接続される。
電力系統モデル（Ｂｅｒｇｅｒｏｎ法モデル）を示す図
であり、図において、ＰＳ１、ＰＳ２はそれぞれ現象の
異なる電力系統を表し、両系統間は分布定数線路ＤＬを
介して接続される。
【００１６】ここで、電力系統ＰＳ１には、解析刻み時
間が比較的小さい、例えば５０μｓ以下の解析刻み時間
を必要とする送変電機器モデルは含まれていない電力系
統を想定し、電力系統ＰＳ２には、パワエレ機器等で構
成される小さい解析刻み時間が必要なモデルが含まれて
いる電力系統を想定する。この場合、電力系統ＰＳ１は
ディジタルシミュレータＲＤＳによって、また電力系統
ＰＳ２はアナログシミュレータによって模擬するのが好
ましい。
間が比較的小さい、例えば５０μｓ以下の解析刻み時間
を必要とする送変電機器モデルは含まれていない電力系
統を想定し、電力系統ＰＳ２には、パワエレ機器等で構
成される小さい解析刻み時間が必要なモデルが含まれて
いる電力系統を想定する。この場合、電力系統ＰＳ１は
ディジタルシミュレータＲＤＳによって、また電力系統
ＰＳ２はアナログシミュレータによって模擬するのが好
ましい。
【００１７】図３は、図２に示す電力系統モデルに本実
施形態のリアルタイム電力系統解析装置を適用した一例
を示す図であり、図において、１，２はそれぞれ図２に
示す電力系統ＰＳ１，ＰＳ２に対応する電力系統、１０
は電力系統ＰＳ１と分布定数線路ＤＬとの接続端（以
下、送電端という）において仮想される等価電流源，２
０は電力系統ＰＳ２と分布定数線路ＤＬとの接続端（以
下、受電端という）において仮想される等価電流源、１
１，２１はそれぞれ分布定数線路ＤＬのサージインピー
ダンス、１２，２２はそれぞれ電力系統ＰＳ１の送電端
および電力系統ＰＳ２の受電端での電流を検出する電流
検出器、１３，２３はそれぞれ電力系統ＰＳ１の送電端
および電力系統ＰＳ２の受電端での電圧を検出する電圧
検出器、３１，３２はインターフェース回路であり、Ｒ
ＤＳ，ＡＮＳ，およびＩＮＦはそれぞれ図１に示す構成
に対応する。
施形態のリアルタイム電力系統解析装置を適用した一例
を示す図であり、図において、１，２はそれぞれ図２に
示す電力系統ＰＳ１，ＰＳ２に対応する電力系統、１０
は電力系統ＰＳ１と分布定数線路ＤＬとの接続端（以
下、送電端という）において仮想される等価電流源，２
０は電力系統ＰＳ２と分布定数線路ＤＬとの接続端（以
下、受電端という）において仮想される等価電流源、１
１，２１はそれぞれ分布定数線路ＤＬのサージインピー
ダンス、１２，２２はそれぞれ電力系統ＰＳ１の送電端
および電力系統ＰＳ２の受電端での電流を検出する電流
検出器、１３，２３はそれぞれ電力系統ＰＳ１の送電端
および電力系統ＰＳ２の受電端での電圧を検出する電圧
検出器、３１，３２はインターフェース回路であり、Ｒ
ＤＳ，ＡＮＳ，およびＩＮＦはそれぞれ図１に示す構成
に対応する。
【００１８】ここで、電流検出器１２，２２で検出され
た電流検出値をｉkm，ｉmk、電圧検出器１３，２３で検
出される電圧検出値をｖk，ｖm、等価電流源１０，２０
の電流指令値をＩkm，Ｉmk、サフィックスｋを送電端、
ｍを受電端、τを分布定数線路ＤＬの伝搬時間、Ｚをサ
ージインピーダンス１１，２１の値とする。
た電流検出値をｉkm，ｉmk、電圧検出器１３，２３で検
出される電圧検出値をｖk，ｖm、等価電流源１０，２０
の電流指令値をＩkm，Ｉmk、サフィックスｋを送電端、
ｍを受電端、τを分布定数線路ＤＬの伝搬時間、Ｚをサ
ージインピーダンス１１，２１の値とする。
【００１９】送電端ｋにおける等価電流源１０の電流指
令値Ｉkm（ｔ）は、受電端ｍで検出された電圧検出値ｖ
m（ｔ） と電流検出値ｉmk（ｔ）をインターフェース回
路３２において下式の演算を行うことによって得られ
る。
令値Ｉkm（ｔ）は、受電端ｍで検出された電圧検出値ｖ
m（ｔ） と電流検出値ｉmk（ｔ）をインターフェース回
路３２において下式の演算を行うことによって得られ
る。
【００２０】
【数１】
【００２１】同様に、受電端ｍの等価電流源２０の電流
指令値Ｉmk（ｔ）は、送電端ｋで検出された電圧検出値
ｖk（ｔ） と電流検出値ｉkm（ｔ）をインターフェース
回路３１において下式の演算を行うことによって得られ
る。
指令値Ｉmk（ｔ）は、送電端ｋで検出された電圧検出値
ｖk（ｔ） と電流検出値ｉkm（ｔ）をインターフェース
回路３１において下式の演算を行うことによって得られ
る。
【００２２】
【数２】
【００２３】ここで、（ｔ−τ）は分布定数線路ＤＬで
の伝搬時間τ遅れた時点における検出値や電流指令値を
表す。さらに、上記の数式１および数式２はそれぞれ電
流検出値のみを使った下式に書き替えることができる。
の伝搬時間τ遅れた時点における検出値や電流指令値を
表す。さらに、上記の数式１および数式２はそれぞれ電
流検出値のみを使った下式に書き替えることができる。
【００２４】
【数３】
【００２５】
【数４】
【００２６】ここで、ディジタルシミュレータＲＤＳヘ
は、アナログシミュレータＡＮＳにおいて電流検出器２
２と電圧検出器２３によって電流と電圧を検出し、イン
ターフェース回路３２に取り込んで、数式１に示す計算
を行い、伝搬時間τだけ遅らせた電流指令値Ｉkm（ｔ−
τ）を送電端ｋに伝達する。この電流指令値Ｉkm（ｔ−
τ）は、ディジタルシミュレータＲＤＳにおいて模擬さ
れる電力系統ＰＳ１のサージインピーダンス１１、電流
検出器１２および電圧検出器１３に接続される等価電流
源１０の指令値となる。
は、アナログシミュレータＡＮＳにおいて電流検出器２
２と電圧検出器２３によって電流と電圧を検出し、イン
ターフェース回路３２に取り込んで、数式１に示す計算
を行い、伝搬時間τだけ遅らせた電流指令値Ｉkm（ｔ−
τ）を送電端ｋに伝達する。この電流指令値Ｉkm（ｔ−
τ）は、ディジタルシミュレータＲＤＳにおいて模擬さ
れる電力系統ＰＳ１のサージインピーダンス１１、電流
検出器１２および電圧検出器１３に接続される等価電流
源１０の指令値となる。
【００２７】一方、アナログシミュレータＡＮＳへは、
ディジタルシミュレータＲＤＳにおいて電流検出器１２
と電圧検出器１３によって電流と電圧を検出し、インタ
ーフェース回路３１に取り込んで、数式２に示す計算を
行い、伝搬時間τだけ遅らせた電流指令値Ｉmk（ｔ−
τ）を受電端ｍに伝達する。この電流指令値Ｉmk（ｔ−
τ）は、アナログシミュレータＡＮＳにおいて模擬され
る電力系統ＰＳ２のサージインピーダンス２１、電流検
出器２２および電圧検出器２３に接続される等価電流源
２０の指令値となる。
ディジタルシミュレータＲＤＳにおいて電流検出器１２
と電圧検出器１３によって電流と電圧を検出し、インタ
ーフェース回路３１に取り込んで、数式２に示す計算を
行い、伝搬時間τだけ遅らせた電流指令値Ｉmk（ｔ−
τ）を受電端ｍに伝達する。この電流指令値Ｉmk（ｔ−
τ）は、アナログシミュレータＡＮＳにおいて模擬され
る電力系統ＰＳ２のサージインピーダンス２１、電流検
出器２２および電圧検出器２３に接続される等価電流源
２０の指令値となる。
【００２８】上記の各式から明らかなように、ディジタ
ルシミユレータＲＤＳの解析刻み時間を伝搬時間τより
小さく、逆に分布定数線路ＤＬの伝搬時間τを解析刻み
時間よりも長くなるように分布送電線路長を取ることに
より、信号のやり取りに必要な時間の影響を受けること
なくディジタルシミュレータＲＤＳとアナログシミュレ
ータＡＮＳを組み合わせた解析を行うことができる。即
ち、ディジタルシミュレータＲＤＳとアナログシミュレ
ータＡＮＳを結合して解析する場合の信号のやり取りや
計算刻み時間等による時間遅れを、この伝搬時間τの中
に含めることにより、これらの遅れの影響を受けないよ
うにすることができる。
ルシミユレータＲＤＳの解析刻み時間を伝搬時間τより
小さく、逆に分布定数線路ＤＬの伝搬時間τを解析刻み
時間よりも長くなるように分布送電線路長を取ることに
より、信号のやり取りに必要な時間の影響を受けること
なくディジタルシミュレータＲＤＳとアナログシミュレ
ータＡＮＳを組み合わせた解析を行うことができる。即
ち、ディジタルシミュレータＲＤＳとアナログシミュレ
ータＡＮＳを結合して解析する場合の信号のやり取りや
計算刻み時間等による時間遅れを、この伝搬時間τの中
に含めることにより、これらの遅れの影響を受けないよ
うにすることができる。
【００２９】このように、ディジタルシミュレータの時
間刻み、電圧電流の検出の遅れ、等価電流源における増
幅器の応答の遅れ時間等を分布定数線路の伝搬時間に割
り振ることにより、これらの遅れの影響を受けずにアナ
ログシミュレータとディジタルシミュレータを結合した
解析が行える。
間刻み、電圧電流の検出の遅れ、等価電流源における増
幅器の応答の遅れ時間等を分布定数線路の伝搬時間に割
り振ることにより、これらの遅れの影響を受けずにアナ
ログシミュレータとディジタルシミュレータを結合した
解析が行える。
【００３０】この場合、上記遅れ時間の整数倍に伝搬時
間を正確に合わせることは不可能であり、整数倍に丸め
込んだ伝搬時間を使うことになるが、解析結果によれば
この丸め込みによる解析結果への影響は小さくわずかで
あり、間題はない。
間を正確に合わせることは不可能であり、整数倍に丸め
込んだ伝搬時間を使うことになるが、解析結果によれば
この丸め込みによる解析結果への影響は小さくわずかで
あり、間題はない。
【００３１】上記の説明では単相回路の電力系統につい
て述べたが、３相回路で構成される電力系統も、以下に
述べるように単相回路と同様に扱うことができる。具体
的には、関根著の「電力系統解析理論」ｐ３４６、電気
書院、にあるように３相間に相互インダクタンスやキャ
パシタンスのある３相の相空間での扱いをモード空間に
変換することにより単相回路と同様に扱うことができ
る。
て述べたが、３相回路で構成される電力系統も、以下に
述べるように単相回路と同様に扱うことができる。具体
的には、関根著の「電力系統解析理論」ｐ３４６、電気
書院、にあるように３相間に相互インダクタンスやキャ
パシタンスのある３相の相空間での扱いをモード空間に
変換することにより単相回路と同様に扱うことができ
る。
【００３２】なお、上記実施形態では、解析刻み時間の
小さい現象をアナログシュミレータＡＮＳを用いて解析
するものとしたが、高速のマイクロプロセッサを備えた
ディジタルリアルタイムシュミレータとしても良いこと
は明らかである。
小さい現象をアナログシュミレータＡＮＳを用いて解析
するものとしたが、高速のマイクロプロセッサを備えた
ディジタルリアルタイムシュミレータとしても良いこと
は明らかである。
【００３３】次に、本発明の第２の実施形態を図４から
図５を用いて説明する。
図５を用いて説明する。
【００３４】図４は、本実施形態を適用する３相分布定
数線路を含む電力系統モデル（Ｂｅｒｇｅｒｏｎ法モデ
ル）を表す図であり、図において、ＰＳ１、ＰＳ２はそ
れぞれ現象の異なる電力系統を表し、両系統間は３相各
相の分布定数線路ＤＬＡ，ＤＬＢ，ＤＬＣを介して接続
される。
数線路を含む電力系統モデル（Ｂｅｒｇｅｒｏｎ法モデ
ル）を表す図であり、図において、ＰＳ１、ＰＳ２はそ
れぞれ現象の異なる電力系統を表し、両系統間は３相各
相の分布定数線路ＤＬＡ，ＤＬＢ，ＤＬＣを介して接続
される。
【００３５】ここで、第１の実施形態と同様に、電力系
統ＰＳ１には、解析刻み時間が比較的小さい送変電機器
モデルは含まれていないものとし、電力系統ＰＳ２に
は、パワエレ機器等で構成される小さい解析刻み時間が
必要なモデルが含まれている場合を想定し、電力系統Ｐ
Ｓ１はディジタルシミュレータＲＤＳによって、電力系
統ＰＳ２はアナログシミュレータＡＮＳによって模擬す
る。
統ＰＳ１には、解析刻み時間が比較的小さい送変電機器
モデルは含まれていないものとし、電力系統ＰＳ２に
は、パワエレ機器等で構成される小さい解析刻み時間が
必要なモデルが含まれている場合を想定し、電力系統Ｐ
Ｓ１はディジタルシミュレータＲＤＳによって、電力系
統ＰＳ２はアナログシミュレータＡＮＳによって模擬す
る。
【００３６】図５は、図４に示す３相の電力系統モデル
に本実施形態のリアルタイム電力系統解析装置を適用し
た図であり、図において、１，２はそれぞれ図４に示す
電力系統ＰＳ１，ＰＳ２に対応する電力系統、１０１，
１０２，１０３はそれぞれ電力系統ＰＳ１とそれぞれの
各相の分布定数線路ＤＬＡ，ＤＬＢ，ＤＬＣとの接続端
（以下、送電端という）において模擬される等価電流
源，２０１，２０２，２０３はそれぞれ電力系統ＰＳ２
とそれぞれの各相の分布定数線路ＤＬＡ，ＤＬＢ，ＤＬ
Ｃとの接続端（以下、受電端という）において仮想され
る等価電流源、１１１，２１１は分布定数線路ＤＬＡの
サージインピーダンス、１１２，２１２は分布定数線路
ＤＬＢのサージインピーダンス、１１３，２１３は分布
定数線路ＤＬＣのサージインピーダンス、１２１，１２
２，１２３はそれぞれ前記送電端における電流を検出す
る電流検出器、１４１，１４２，１４３は電力系統ＰＳ
１における各送電線間のインピーダンス、１５１，１５
２，１５３はそれぞれ電力系統ＰＳ１の送電端の電圧検
出器、２２１，２２２，２２３はそれぞれ電力系統ＰＳ
２の受電端における電流を検出する電流検出器、２４
１，２４２，２４３は電力系統ＰＳ２における各送電線
間のインピーダンス、２５１，２５２，２５３はそれぞ
れ電力系統ＰＳ２の受電端での電圧を検出する電圧検出
器、３１０，３２０はインターフェース回路であり、Ｒ
ＤＳ，ＡＮＳ，およびＩＮＦはそれぞれ図１に示す構成
に対応する。
に本実施形態のリアルタイム電力系統解析装置を適用し
た図であり、図において、１，２はそれぞれ図４に示す
電力系統ＰＳ１，ＰＳ２に対応する電力系統、１０１，
１０２，１０３はそれぞれ電力系統ＰＳ１とそれぞれの
各相の分布定数線路ＤＬＡ，ＤＬＢ，ＤＬＣとの接続端
（以下、送電端という）において模擬される等価電流
源，２０１，２０２，２０３はそれぞれ電力系統ＰＳ２
とそれぞれの各相の分布定数線路ＤＬＡ，ＤＬＢ，ＤＬ
Ｃとの接続端（以下、受電端という）において仮想され
る等価電流源、１１１，２１１は分布定数線路ＤＬＡの
サージインピーダンス、１１２，２１２は分布定数線路
ＤＬＢのサージインピーダンス、１１３，２１３は分布
定数線路ＤＬＣのサージインピーダンス、１２１，１２
２，１２３はそれぞれ前記送電端における電流を検出す
る電流検出器、１４１，１４２，１４３は電力系統ＰＳ
１における各送電線間のインピーダンス、１５１，１５
２，１５３はそれぞれ電力系統ＰＳ１の送電端の電圧検
出器、２２１，２２２，２２３はそれぞれ電力系統ＰＳ
２の受電端における電流を検出する電流検出器、２４
１，２４２，２４３は電力系統ＰＳ２における各送電線
間のインピーダンス、２５１，２５２，２５３はそれぞ
れ電力系統ＰＳ２の受電端での電圧を検出する電圧検出
器、３１０，３２０はインターフェース回路であり、Ｒ
ＤＳ，ＡＮＳ，およびＩＮＦはそれぞれ図１に示す構成
に対応する。
【００３７】ここで、アナログシミュレータＡＮＳのそ
れぞれの電流検出器２２１，２２２，２２３で検出され
た電流検出値をｉmka，ｉmkb，ｉmkc、 電圧検出器２４
１，２４２，２４３で検出される電圧検出値をｖma，ｖ
mb，ｖmc、等価電流源１０１，１０２，１０３の各電流
指令値をＩkma，Ｉkmb，Ｉkmc、 サフィックスのｋを送
電端、ｍを受電端とする。
れぞれの電流検出器２２１，２２２，２２３で検出され
た電流検出値をｉmka，ｉmkb，ｉmkc、 電圧検出器２４
１，２４２，２４３で検出される電圧検出値をｖma，ｖ
mb，ｖmc、等価電流源１０１，１０２，１０３の各電流
指令値をＩkma，Ｉkmb，Ｉkmc、 サフィックスのｋを送
電端、ｍを受電端とする。
【００３８】また、モード空間では伝搬時間に２つのモ
ード、即ち、零相モードとα相（＝β相）モードの異な
った２つのモードが現れるので、モード毎に伝搬時間だ
け遅らせた電流指令値を使う必要がある。
ード、即ち、零相モードとα相（＝β相）モードの異な
った２つのモードが現れるので、モード毎に伝搬時間だ
け遅らせた電流指令値を使う必要がある。
【００３９】送電端ｋにおける等価電流源１０１，１０
２，１０３の電流指令値Ｉmka（ｔ），Ｉmkb（ｔ），Ｉ
mkc（ｔ）は、受電端ｍで検出された電圧検出値ｖ
ma（ｔ）， ｖmb（ｔ） ，ｖmc（ｔ）と電流検出値ｉ
mka（ｔ），ｉmkb（ｔ），ｉmkc（ｔ）をインターフェ
ース回路３２０において下式の演算を行うことによって
得られる。
２，１０３の電流指令値Ｉmka（ｔ），Ｉmkb（ｔ），Ｉ
mkc（ｔ）は、受電端ｍで検出された電圧検出値ｖ
ma（ｔ）， ｖmb（ｔ） ，ｖmc（ｔ）と電流検出値ｉ
mka（ｔ），ｉmkb（ｔ），ｉmkc（ｔ）をインターフェ
ース回路３２０において下式の演算を行うことによって
得られる。
【００４０】
【数５】
【００４１】ここで、
【００４２】
【数６】
【００４３】次に、相空間において求められた検出値
は、下式によってモード空間の検出値に変換することが
できる。
は、下式によってモード空間の検出値に変換することが
できる。
【００４４】
【数７】
【００４５】さらに、モード空間において求められ電流
指令値は、下式によって相空間の電流指令値に変換する
ことができる。
指令値は、下式によって相空間の電流指令値に変換する
ことができる。
【００４６】
【数８】
【００４７】次に、本実施形態に係わる電力系統解析装
置の動作について説明する。
置の動作について説明する。
【００４８】はじめに、インターフェース回路３２０に
おいて、検出された電流検出値ｉmka（ｔ），ｉ
mkb（ｔ），ｉmkc（ｔ）、電圧検出値ｖma，ｖmb，ｖmc
を数式６によりモード空間に変換する。次に数式５によ
って、モード空間における電流指令値Ｉkm0（ｔ−
τ0），Ｉkmα（ｔ−τα），Ｉkmβ（ｔ−τβ）を算
出する。最後に、数式７によって、相空間における電流
指令値Ｉkma（ｔ−τ0）， Ｉkmb（ｔ−τα），Ｉkmc
（ｔ−τβ） を算出することによって、等価電流源１
０１，１０２，１０３の電流指令値を求めることができ
る。
おいて、検出された電流検出値ｉmka（ｔ），ｉ
mkb（ｔ），ｉmkc（ｔ）、電圧検出値ｖma，ｖmb，ｖmc
を数式６によりモード空間に変換する。次に数式５によ
って、モード空間における電流指令値Ｉkm0（ｔ−
τ0），Ｉkmα（ｔ−τα），Ｉkmβ（ｔ−τβ）を算
出する。最後に、数式７によって、相空間における電流
指令値Ｉkma（ｔ−τ0）， Ｉkmb（ｔ−τα），Ｉkmc
（ｔ−τβ） を算出することによって、等価電流源１
０１，１０２，１０３の電流指令値を求めることができ
る。
【００４９】また、等価電流源２０１，２０２，２０３
の電流指令値も上記と同様の計算によって求めることが
できる。
の電流指令値も上記と同様の計算によって求めることが
できる。
【００５０】このようにディジタルシミュレータＲＤＳ
とアナログシミュレータＡＮＳの結合を、第１の実施形
態と同様に、時間遅れの影響を受けないで行うことがで
きる。
とアナログシミュレータＡＮＳの結合を、第１の実施形
態と同様に、時間遅れの影響を受けないで行うことがで
きる。
【００５１】なお、上記の電流指令値は電流検出値と電
圧検出値の両方を使って求めたが、第１の実施形態にお
いて数式３および数式４で求めたように、電流検出値の
みを使って求めることもできる。
圧検出値の両方を使って求めたが、第１の実施形態にお
いて数式３および数式４で求めたように、電流検出値の
みを使って求めることもできる。
【００５２】上記のごとく、一般に多相分布定数線路の
場合、線路間の相互誘導があるために３相の相空間から
モード空間に変数変換して相互誘導の影響を打ち消して
扱うのが好都合である。上記の各式に示したように、相
空間からモード空間へ、さらにはモード空間から相空間
への変換を行うことによつて電流指令値を算出すること
ができる。
場合、線路間の相互誘導があるために３相の相空間から
モード空間に変数変換して相互誘導の影響を打ち消して
扱うのが好都合である。上記の各式に示したように、相
空間からモード空間へ、さらにはモード空間から相空間
への変換を行うことによつて電流指令値を算出すること
ができる。
【００５３】また、数式５からも明らかなように、３相
回路においても、単相回路と同様に扱うことができ、デ
ィジタルシミュレータの時間刻み、電圧電流の検出の遅
れ、等価電流源の増幅器の応答の遅れ時間等を分布定数
線路の伝搬時間に割り振ることにより、これらの遅れの
影響を受けずにアナログシミュレータとディジタルシミ
ュレータを結合した解析を行うことができる。
回路においても、単相回路と同様に扱うことができ、デ
ィジタルシミュレータの時間刻み、電圧電流の検出の遅
れ、等価電流源の増幅器の応答の遅れ時間等を分布定数
線路の伝搬時間に割り振ることにより、これらの遅れの
影響を受けずにアナログシミュレータとディジタルシミ
ュレータを結合した解析を行うことができる。
【００５４】また、モード空間の伝搬定数には零相モー
ドの伝搬時間とα相およびβ相モードの伝搬時間があ
り、リアルタイムディジタルシミュレータの解析刻み時
間は決まっており、そのため零相モードとα相及びβ相
モードの両方に合わせることは困難であるが、検討の結
果、解析刻み時問の整数倍に近い値にそれぞれのモード
の伝搬時間を丸め込んだ値を使っても、この丸め込みに
よる解析結果への影響は小さくわずかであり、間題はな
い。なお、計算刻み時間の整数倍による丸め込み時間が
分布定数線路の伝搬時間と大きくずれる場合には、分布
定数線路の伝搬時間の近似値として計算刻み時間の整数
倍による丸め込み時間をとった分布定数線路の長さでア
ナログシミュレータとディジタルシミュレータの結合を
行い、残りの線路はディジタルシミュレータまたはアナ
ログシミュレータで模擬すれば良い。
ドの伝搬時間とα相およびβ相モードの伝搬時間があ
り、リアルタイムディジタルシミュレータの解析刻み時
間は決まっており、そのため零相モードとα相及びβ相
モードの両方に合わせることは困難であるが、検討の結
果、解析刻み時問の整数倍に近い値にそれぞれのモード
の伝搬時間を丸め込んだ値を使っても、この丸め込みに
よる解析結果への影響は小さくわずかであり、間題はな
い。なお、計算刻み時間の整数倍による丸め込み時間が
分布定数線路の伝搬時間と大きくずれる場合には、分布
定数線路の伝搬時間の近似値として計算刻み時間の整数
倍による丸め込み時間をとった分布定数線路の長さでア
ナログシミュレータとディジタルシミュレータの結合を
行い、残りの線路はディジタルシミュレータまたはアナ
ログシミュレータで模擬すれば良い。
【００５５】次に、本発明の第３の実施形態を図６およ
び図７を用いて説明する。
び図７を用いて説明する。
【００５６】図６および図７は、それぞれ図２に示す単
相回路における電力系統モデルに、計算刻み時間の整数
倍による丸め込み時間が分布定数線路の伝搬時間と大き
くずれる場合に、リアルタイム電力系統解析装置を適用
した一例を示す図である。
相回路における電力系統モデルに、計算刻み時間の整数
倍による丸め込み時間が分布定数線路の伝搬時間と大き
くずれる場合に、リアルタイム電力系統解析装置を適用
した一例を示す図である。
【００５７】図６には、ディジタルシミユレータＲＤＳ
に分布定数線路の伝搬時間の端数分の線路ＤＬＸを置い
ている。その他の構成は図３に示した部分と相違しない
ので、同一符号を付して説明を省略する。
に分布定数線路の伝搬時間の端数分の線路ＤＬＸを置い
ている。その他の構成は図３に示した部分と相違しない
ので、同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】この場合、解析刻み時間の整数倍に伝搬時
間、即ち送電線長を取り、余った部分はデイジタルシミ
ュレータＲＤＳの内部の分布定数線路モデルを使って模
擬する。その結果、実際の分布定数線路の場合と同じ解
析結果を得ることができる。
間、即ち送電線長を取り、余った部分はデイジタルシミ
ュレータＲＤＳの内部の分布定数線路モデルを使って模
擬する。その結果、実際の分布定数線路の場合と同じ解
析結果を得ることができる。
【００５９】また、図７には、アナログミユレータＡＮ
Ｓに分布定数線の伝搬時間の端数分の線路ＤＬＹを置く
場合を示す。この場合も、その他の構成は図３に示した
部分と相違しないので、同一符号を付して説明を省略す
る。
Ｓに分布定数線の伝搬時間の端数分の線路ＤＬＹを置く
場合を示す。この場合も、その他の構成は図３に示した
部分と相違しないので、同一符号を付して説明を省略す
る。
【００６０】この場合も、解析刻み時間の整数倍に伝搬
時間、即ち送電線長を取り、余った部分はアナログシミ
ュレータＡＮＳの内部の分布定数線路モデルを使って模
擬する。その結果、実際の分布定数線路の場合と同じ解
析結果を得ることができる。
時間、即ち送電線長を取り、余った部分はアナログシミ
ュレータＡＮＳの内部の分布定数線路モデルを使って模
擬する。その結果、実際の分布定数線路の場合と同じ解
析結果を得ることができる。
【００６１】なお、本実施形態では、単相回路で示した
が、３相回路でも同様に扱うことができる。
が、３相回路でも同様に扱うことができる。
【００６２】上記のごとく、本実施形態によれば、解析
刻み時間の異なる２つのリアルタイムディジタルシミュ
レータを結合して１つの電力系統として解析する場合に
は、結合の分布送電線の伝搬時間が２つのシミュレータ
の解析刻み時間の最小公倍数に近い値に丸め込んだ送電
線長に取ることにより、実際の分布送電線路の場合と同
じ解析結果を得ることができる。
刻み時間の異なる２つのリアルタイムディジタルシミュ
レータを結合して１つの電力系統として解析する場合に
は、結合の分布送電線の伝搬時間が２つのシミュレータ
の解析刻み時間の最小公倍数に近い値に丸め込んだ送電
線長に取ることにより、実際の分布送電線路の場合と同
じ解析結果を得ることができる。
【００６３】
【発明の効果】本発明により、刻み時間の小さい現象を
含む大規模電力系統を効率良く解析できるコンパクトな
リアルタイムの電力系統解析装置が得られる。
含む大規模電力系統を効率良く解析できるコンパクトな
リアルタイムの電力系統解析装置が得られる。
【図１】本発明の各実施形態に係わるリアルタイム電力
系統解析装置の全体構成を示すブロック図である。
系統解析装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１および第３の実施形態を適用して解析を行
う電力系統モデル（Ｂｅｒｇｅｒｏｎ法モデル）を示す
図である。
う電力系統モデル（Ｂｅｒｇｅｒｏｎ法モデル）を示す
図である。
【図３】図２に示す電力系統モデルに本実施形態のリア
ルタイム電力系統解析装置を適用した一例を示す図であ
ルタイム電力系統解析装置を適用した一例を示す図であ
【図４】第２の実施形態を適用して解析を行う３相分布
定数線路を含む電力系統モデル（Ｂｅｒｇｅｒｏｎ法モ
デル）を示す図である。
定数線路を含む電力系統モデル（Ｂｅｒｇｅｒｏｎ法モ
デル）を示す図である。
【図５】図４に示す電力系統モデルに本実施形態のリア
ルタイム電力系統解析装置を適用した一例を示す図であ
る。
ルタイム電力系統解析装置を適用した一例を示す図であ
る。
【図６】図２に示す電力系統モデルに第３の実施形態に
係わるリアルタイム電力系統解析装置を適用した一例を
示す図である。
係わるリアルタイム電力系統解析装置を適用した一例を
示す図である。
【図７】図２に示す電力系統モデルに第３の実施形態に
係わるリアルタイム電力系統解析装置を適用した一例を
示す図である。
係わるリアルタイム電力系統解析装置を適用した一例を
示す図である。
１ 電力系統ＰＳ１
２ 電力系統ＰＳ２
１０，２０ 等価電流源
１１，２１，１１１，１１２，１１３，２１１，２１
２，２１３ 分布定数線路のサージインピーダンス １２，２２，１２１，１２２，１２３，２２１，２２
２，２２３ 電流検出器１３，２３，１５１，１５２，
１５３，２５１，２５２，２５３ 電圧検出器 ３１，３２，３１０，３２０ インターフェース回路 １４１，１４２，１４３，２４１，２４２，２４３ 送
電線間のインピーダンス ＲＤＳ ディジタルシミュレータ ＡＮＳ アナログシミュレータ ＩＮＦ インターフェース装置 ＤＬ 分布定数線路 ＤＬＡ，ＤＬＢ，ＤＬＣ ３相分布定数線路
２，２１３ 分布定数線路のサージインピーダンス １２，２２，１２１，１２２，１２３，２２１，２２
２，２２３ 電流検出器１３，２３，１５１，１５２，
１５３，２５１，２５２，２５３ 電圧検出器 ３１，３２，３１０，３２０ インターフェース回路 １４１，１４２，１４３，２４１，２４２，２４３ 送
電線間のインピーダンス ＲＤＳ ディジタルシミュレータ ＡＮＳ アナログシミュレータ ＩＮＦ インターフェース装置 ＤＬ 分布定数線路 ＤＬＡ，ＤＬＢ，ＤＬＣ ３相分布定数線路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 田中 愁佳夫
大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西
電力株式会社内
(72)発明者 西垣内 秀俊
大阪市北区中之島３丁目３番22号 関西
電力株式会社内
(56)参考文献 特開 平９−117061（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−107633（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H02J 3/00 - 5/00
Claims (3)
- 【請求項１】 一方の電力系統の時間的にゆっくりした
現象を所定の刻み時間で解析を行なう第１のシミュレー
タ解析手段と、他方の電力系統の時間的に応答の早い現
象を前記刻み時間と異なる刻み時間で解析を行う第２の
シミュレータ解析手段と、前記両方の電力系統を組み合
わせて一括して解析するための前記第１のシミュレータ
解析手段と前記第２のシミュレータ解析手段を結合する
ためのインターフェース手段と、から構成され、 前記インターフェース手段は、前記第１のシミュレータ
解析手段において検出される電流値およびまたは電圧値
から前記第２のシミュレータ解析手段に伝達する電流指
令値を計算し、また前記第２のシミュレータ解析手段に
おいて検出される電流値およびまたは電圧値から前記第
１のシミュレータ解析手段に伝達する電流指令値を計算
し、 前記第１のシミュレータ解析手段および前記第２のシミ
ュレータ解析手段は、それぞれ前記伝達された電流指令
値を電源とする電流源手段と、それぞれ前記両方の電力
系統間に接続される分布定数線路のサージインピーダン
スを模擬するインピーダンス手段と、それぞれ前記電流
値およびまたは前記電圧値を検出する手段と、を備え、 前記両方の電力系統間に接続される分布定数線路の伝搬
時間を、前記刻み時間の整数倍に近似した値に設定し、
この伝搬時間を用いて解析を行う、 ことを特徴とするリ
アルタイム電力系統解析装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のリアルタイム電力系統解
析装置において、 前記両方の電力系統間に接続される分布定数線路の伝搬
時間を、前記刻み時間の整数倍に近似した値に設定し、
この伝搬時間を用いて解析を行う代わりに、 前記両方の電力系統間に接続される分布定数線路長を、
前記刻み時間のいずれかに相当する遅延時間分の分布定
数線路長に設定し、実際の分布定数線路長と前記設定さ
れた分布定数線路長との差に相当する分布定数線路長
を、前記第１のシミュレータ解析手段または第２のシミ
ュレータ解析手段における送電線モデルに表して解析す
る、ことを特徴とするリアルタイム電力系統解析装置。 - 【請求項３】 請求項１記載のリアルタイム電力系統解
析装置において、 前記両方の電力系統間に接続される分布定数線路の伝搬
時間を、前記刻み時間の整数倍に近似した値に設定し、
この伝搬時間を用いて解析を行う代わりに、 前記両方の電力系統間に接続される分布定数線路の伝搬
時間を、前記各刻み時間の最小公倍数に相当する伝搬時
間に設定し、実際の分布定数線路の伝搬時間と設定され
た伝搬時間との差に相当する分布定数線路長を、前記第
１のシミュレータ解析手段または第２のシミュレータ解
析手段における送電線モデルに表して解析する、ことを
特徴とするリアルタイム電力系統解析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02203198A JP3400938B2 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | リアルタイム電力系統解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02203198A JP3400938B2 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | リアルタイム電力系統解析装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11220832A JPH11220832A (ja) | 1999-08-10 |
| JP3400938B2 true JP3400938B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=12071617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02203198A Expired - Fee Related JP3400938B2 (ja) | 1998-02-03 | 1998-02-03 | リアルタイム電力系統解析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3400938B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003037936A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 複合型電力系統シミュレータを用いた試験装置 |
| JP5953780B2 (ja) * | 2012-02-01 | 2016-07-20 | 富士電機株式会社 | 電力系統シミュレータ、インターフェース装置 |
| WO2018042506A1 (ja) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | 株式会社日立製作所 | 電力系統の安定度解析装置および方法 |
-
1998
- 1998-02-03 JP JP02203198A patent/JP3400938B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11220832A (ja) | 1999-08-10 |
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