JP3787486B2 - 系統安定化制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統に事故が発生した場合に、事故の情報に応じて発電制御量を算出し、安定化制御を行う電力系統安定化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図１は「大容量電源系統のオンライン安定化制御方式」電力技術研究会資料、１９８８年７月ＰＥ−８８−９８に示された従来型の系統安定化方法を基にした系統安定化装置の構成図である。
【０００３】
図において、１Ａ，１Ｂは保護範囲系統内の母線、１Ｃは本系統側の母線、２Ａ，２Ｂは保護範囲系統内の送電線、３Ａ〜３Ｇは遮断器、４Ａ〜４Ｃは電流を取り込む為のセンサ（変流器）、５Ａは母線電圧を取り込む為のセンサ（変成器）、６Ａ〜６Ｄは遮断器情報や電流・電圧を取り込むための入力ケーブル、７Ａは電源制限（遮断）の出力信号を出すための出力ケーブル、８Ａ〜８Ｃは保護範囲系統内の発電機、９Ａは送電線２Ａ，２Ｂまたは母線１Ａ，１Ｂで発生する故障に対して、発電機８Ａ〜８Ｃを遮断することで、系統内の過渡安定度を維持するための系統安定化装置を示す。
【０００４】
次に動作について説明する。
系統安定化装置９Ａは、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、電圧低下などの計測要素の急変をキックとして、系統安定化装置９Ａは起動し、常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出しており、事故除去後の有効電力およびその微分値である発電機角周波数偏差、発電機位相角偏差をサンプリングして電力操作角曲線（Ｐ−Δ曲線）を推定し、この曲線を用いて事故後の系統状態を的確に反映した系統安定化制御量を算出し、その制御量に見合った電力を発電している発電機に対し、出力ケーブル７Ａを通じて遮断信号を出力し、過渡安定度を維持する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置は以上のように構成されるので、安定判別および安定化制御量の算出にはＰ−Δδ曲線の推定が必要であり、事故除去後の有効電力が複雑な動きをするなどその推定に困難な推移を示した場合には的確な安定化制御が実施できないという問題があった。
また、Ｐ−Δδ曲線の推定のため、事故除去後の一定時間の有効電力のサンプリングが必要であり、重潮流断面での過酷事故に対しては制御仕上がり時間が間に合わないと言う問題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、Ｐ−Δδ曲線の推定が困難な場合や制御仕上がり時間が緊急を要する過酷事故に対しては事前に決定した制御量テーブルによって制御を実施し、その他の事後演算を選択しても不都合が起こらない事故に対しては、事故発生後のオンライン計測データを用いて、当該事故に対する適切な制御を実施することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）この発明の請求項１に係わる系統安定化制御方法は、電力系統に事故が発生すると、その事故情報に基づいて系統安定化装置により上記電力系統の電力供給量を導出して制御し、系統を安定化する系統安定化方法において、
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定し、その曲線より求められる運動エネルギーと減速エネルギーより発電機の不安定判別を行い、不安定であれば上記電力相差角曲線より発電機制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第１の制御方法と、
予め事故直前の発電量と想定される事故種別によって発電機制御量を算出しておき、算出済みの発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第２の制御方法と、
事故が発生すると、その事故情報に基づき上記第１の制御方法または上記第２の制御方法を上記系統安定化装置が選択する選択方法を用い、
上記選択方法で選択した上記第１または第２の制御方法を上記系統安定化装置が実行するものである。
【０００８】
（２）この発明の請求項２に係わる系統安定化制御方法は、電力系統に事故が発生すると、その事故情報に基づいて系統安定化装置により上記電力系統の電力供給量を導出して制御し、系統を安定化する系統安定化方法において、
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定し、その曲線より求められる運動エネルギーと減速エネルギーより発電機の不安定判別を行い、不安定であれば上記電力相差角曲線より発電機制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第１の制御方法と、
事故発生後に実測される発電機の運動エネルギーまたは発電機位相角偏差あるいは角周波数偏差で発電制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第２の制御方法と、
事故が発生すると、その事故情報に基づき上記第１の制御方法または上記第２の制御方法を上記系統安定化装置が選択する選択方法を用い、
上記選択方法で選択した上記第１または第２の制御方法を上記系統安定化装置が実行するものである。
【０００９】
（３）この発明の請求項３に係わる系統安定化制御方法は、電力系統に事故が発生すると、その事故情報に基づいて系統安定化装置により上記電力系統の電力供給量を導出して制御し、系統を安定化する系統安定化方法において、
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定し、その曲線より求められる運動エネルギーと減速エネルギーより発電機の不安定判別を行い、不安定であれば上記電力相差角曲線より発電機制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第１の制御方法と、
事故発生後に実測される発電機の正規化運動エネルギーで発電制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第２の制御方法と、
事故が発生すると、その事故情報に基づき上記第１の制御方法または上記第２の制御方法を上記系統安定化装置が選択する選択方法を用い、
上記選択方法で選択した上記第１または第２の制御方法を上記系統安定化装置が実行するものである。
【００１０】
（４）この発明の請求項４に係わる系統安定化制御方法は、請求項１〜３のいずれか１項の系統安定化制御方法において、選択方法は、事故が発生すると、その事故情報に基づいて制御方法を導出し、この導出した制御方法に従って第１および第２の制御方法のいずれか一方を選択する方法とし、上記選択方法で選択した制御方法を実行するものである。
【００１１】
（５）この発明の請求項５に係わる系統安定化制御方法は、請求項１〜３のいずれか１項の系統安定化制御方法において、選択方法は、事故が発生すると、事故継続中の発電機角周波数偏差を算出して事故種別を判定し、その判定に従って制御方法を導出し、この導出した制御方法に従って第１および第２の制御方法のいずれか一方を選択する方法とし、上記選択方法で選択した制御方法を実行するものである。
【００１２】
（６）この発明の請求項６に係わる系統安定化制御方法は、請求項１〜５のいずれか１項の系統安定化制御方法において、緊急制御方法を追加し、事故が発生すると、その事故情報から発電機供給量が著しく大きい過酷事故と判断すると、事故発生後速やかに所定の制御量で発電機供給量を制御し、それ以外の事故の場合は、請求項１〜５のいずれか１項の制御方法を実行するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の図に基づいて説明する。
図１は本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例で、従来と同一であるが、安定化装置での処理が異なる。
図において、１Ａ，１Ｂは保護範囲系統内の母線、１Ｃは本系統側の母線、２Ａ，２Ｂは保護範 囲系統内の送電線、３Ａ〜３Ｇは遮断器、４Ａ〜４Ｃは電流を取り込む為のセンサ（変流器）、５Ａは母線電圧を取り込む為のセンサ（変成器）、６Ａ〜６Ｄは遮断器情報や電流・電圧を取り込むための入力ケーブル、７Ａは電源制限（遮断）の出力信号を出すための出力ケーブル、８Ａ〜８Ｃは保護範囲系統内の発電機、９Ａは送電線２Ａ，２Ｂまたは母線１Ａ，１Ｂで発生する故障に対して、発電機８Ａ〜８Ｃを遮断することで、系統内の過渡安定度を維持するための系統安定化装置を示す。
【００１４】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図２に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００１５】
すなわち、図２において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００１６】
（３）ステップＳＴ３は事故直前の潮流値と事故後の情報により事故種別を把握し、事前に決定した必要安定化制御テーブルを用いた制御方法を選択するかを判断し、予測による安定化方法（Ｐ―Δδ曲線による制御量算出方法など）が不得意な事故ケースで、事前の演算テーブルで制御する場合にはステップＳＴ９へ進み、その他の場合にはステップＳＴ４へ進む。
【００１７】
（４）ステップＳＴ４は、計測している電流、電圧情報により事故除去を判定（遮断器情報やリレー情報によって判定しても良い）する。
（５）ステップＳＴ５は、事故除去後の有効電力およびその微分値である発電機角周波数偏差、発電機位相角偏差をサンプリングして電力相差角曲線（Ｐ−Δ曲線）を推定し、この曲線を用いて事故除去後の系統状態が安定に推移するか否かを判定する。
【００１８】
（６）ステップＳＴ６は、ステップＳＴ５の結果に従って、系統が安定に推移すると判断した場合にはステップＳＴ８に進み、その他の場合にはステップＳＴ７に進む。
（７）ステップＳＴ７は、Ｐ−Δδ曲線を基に安定化制御量を算出して、その結果を基に過渡安定度維持のための制御量（発電機９Ａ〜９Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対する制御を実施する。
【００１９】
（８）ステップＳＴ８は、この系統安定化装置を停止して、定常状態に戻す。
（９）ステップＳＴ９は、事前に決定した制御テーブル（シミュレーションによって事故直前の潮流値と事故種別とよって制御量を決定する。その方法は公知の事実）に従って、事故種別に対応した制御を実施する。
【００２０】
尚、Ｐ―Δδ曲線のオンライン推定、および必要安定化制御量の算出の具体的な方法については、電気学会保護リレーシステム研究会資料、ＰＳＲ―９７−１１、「発電機・負荷混在系統における予測型電源制限方式の開発」などによる。
【００２１】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、事故の種類と系統状態によって、事後のオンライン情報を基に推定したＰ−Δδ曲線による制御量算出方法と事前に決定した制御テーブルによる制御量決定方法を組み合わした制御が可能としたので、事故除去後のオンライン情報からＰ―Δδ曲線を推定し難い事故ケースや制御仕上がり時間に緊急を要する過酷事故ケースなど予測による安定化方法の不得意な事故には事前に決定したテーブルによる制御を実施し、それらの制約が無い事故ケースに対しては事故後の系統状態を反映したＰ−Δδ曲線による制御量算出を可能としたため、事故の状態に柔軟に対応した精度の高い制御が実施できる。
【００２２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、予測による安定化制御方法（Ｐ―Δδ曲線による安定化方法など）の不得意な事故ケースに対しては事故種別と事故直前の潮流値によって事前に設定した必要安定化制御テーブルによって制御量を算出したが、事故後の有効電力の実測値によって制御量を算出することもできる。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００２３】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図３に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００２４】
すなわち、図３において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００２５】
（３）ステップＳＴ３は、事故直前の潮流値と事故後の情報により事故種別を把握し、次に下記の（１）式を算出する。
【００２６】
【数１】
【００２７】
但し、Ｍ ：発電機の慣性定数［ｓｅｃ］
ω0 ：定格角周波数２πｆ0 ＝１２０π［ｒａｄ／ｓｅｃ］
ωdet ：ｔ det（最終サンプリング時刻）における発電機角周波数
Ｖkdet ：ｔ detにおける等価発電機の加速エネルギー
【００２８】
上記（１）式で得られるオンライン実測値である運動エネルギーＶｋdet （または（１）式を微分して得られる発電機角周波数偏差ω、発電機位相角偏差δでも良い）により事前に決定した必要安定化制御テーブルを用いた制御方法を選択するかを判断し、予測による安定化方法（Ｐ―Δδ曲線による制御量算出方法など）が不得意な事故ケースで、事前の演算テーブルで制御する場合にはステップＳＴ９へ進み、その他の場合にはステップＳＴ４へ進む。
【００２９】
（４）ステップＳＴ４は、計測している電流、電圧情報により事故除去を判定（遮断器情報やリレー情報によって判定しても良い）する。
（５）ステップＳＴ５は、事故除去後の有効電力およびその微分値である発電機角周波数偏差、発電機位相角偏差をサンプリングして電力操作角曲線（Ｐ−Δ曲線）を推定し、この曲線を用いて事故除去後の系統状態が安定に推移するか否かを判定する。
【００３０】
（６）ステップＳＴ６は、ステップＳＴ５の結果に従って、系統が安定に推移すると判断した場合にはステップＳＴ８に進み、その他の場合にはステップＳＴ７に進む。
（７）ステップＳＴ７は、Ｐ−Δδ曲線を基に安定化制御量を算出して、その結果を基に過渡安定度維持のための制御量（発電機９Ａ〜９Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対する制御を実施する。
【００３１】
（８）ステップＳＴ８は、この系統安定化装置を停止して、定常状態に戻す。
（９）ステップＳＴ９は（１）式で得られるオンライン実測値である運動エネルギーＶｋdet により事前に決定した制御テーブル（図４参照）に従って、事故種別に対応した制御を実施する。
【００３２】
尚、Ｐ―Δδ曲線のオンライン推定、および必要安定化制御量の算出の具体的な方法については、電気学会保護リレーシステム研究会資料、ＰＳＲ―９７−１１、「発電機・負荷混在系統における予測型電源制限方式の開発」などによる。
【００３３】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、事故後のオンライン情報によって制御量算出が実施されるので、事故種別と事故直前の潮流値による制御量算出より実際の事故状況を反映した制御が実施可能である。
例えば、事故種別と事故直前の潮流値で決定する制御量は、同一送電線における事故であればどの地点の事故かを区別できない（至近端故障か、中間点故障かで故障のレベルが異なり、必要安定化制御量も変化するが、区別できない）が、事後のオンライン実測値をもとに制御量をテーブル化することで、それらの状態が反映できる。
尚、そのテーブルはシミュレーションによって、図４の方法で決定する。
【００３４】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、予測による安定化制御方法（Ｐ―Δδ曲線による安定化方法など）の不得意な事故ケースに対しては、事故後の有効電力の実測値によって制御量を算出したが、発電機の初期出力が運用により変化し、その影響で必要安定化制御量が変化する場合においては、正規化運動エネルギー：Ｖｋdet ／Ｐ（（１）式で求めた運動エネルギーを初期発電機出力で除算する）を用いて同様の方法で制御量を算出することも可能である。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００３５】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図５に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００３６】
すなわち、図５において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００３７】
（３）ステップＳＴ３、は事故直前の潮流値と事故後の情報により事故種別を把握し、（１）式で得られるオンライン実測値である運動エネルギーＶｋdet を発電機初期出力で除算した正規化運動エネルギー：Ｖｋdet ／Ｐにより事前に決定した必要安定化制御テーブルを用いた制御方法を選択するかを判断し、予測による安定化方法（Ｐ―Δδ曲線による制御量算出方法など）が不得意な事故ケースで、事前の演算テーブルで制御する場合にはステップＳＴ９へ進み、その他の場合にはステップＳＴ４へ進む。
【００３８】
（４）ステップＳＴ４は、計測している電流、電圧情報により事故除去を判定（遮断器情報やリレー情報によって判定しても良い）する。
（５）ステップＳＴ５は、事故除去後の有効電力およびその微分値である発電機角周波数偏差、発電機位相角偏差をサンプリングして電力操作角曲線（Ｐ−Δ曲線）を推定し、この曲線を用いて事故除去後の系統状態が安定に推移するか否かを判定する。
【００３９】
（６）ステップＳＴ６は、ステップＳＴ５の結果に従って、系統が安定に推移すると判断した場合にはステップＳＴ８に進み、その他の場合にはステップＳＴ７に進む。
（７）ステップＳＴ７は、Ｐ−Δδ曲線を基に安定化制御量を算出して、その結果を基に過渡安定度維持のための制御量（発電機９Ａ〜９Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対する制御を実施する。
【００４０】
（８）ステップＳＴ８は、この系統安定化装置を停止して、定常状態に戻す。ステップＳＴ９は（１）で得られるオンライン実測値である運動エネルギーＶｋdet を初期発電機出力（Ｐ）によって除算した正規化運動エネルギーにより事前に決定した制御テーブルに従って、事故種別に対応した制御を実施する。
【００４１】
尚、Ｐ―Δδ曲線のオンライン推定、および必要安定化制御量の算出の具体的な方法については、電気学会保護リレーシステム研究会資料、ＰＳＲ―９７−１１、「発電機・負荷混在系統における予測型電源制限方式の開発」などによる。
【００４２】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、（１）式で得られた運動エネルギーを発電機初期出力で除算した正規化運動エネルギーによって、必要安定化制御量テーブルを設定して制御を実施するようにしたので、発電機初期出力によって安定化制御量が変化する場合にも精度よく制御が実施できる。
【００４３】
実施の形態４．
尚、上記実施の形態１〜３では、事前に設定した制御量に従って制御する方法と、事後のオンライン情報によって推定したＰ−Δδ曲線によって制御を実施する方法を組み合わせた系統安定化方法について説明したが、ここでは両者の方法の選択方法について述べる。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００４４】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図６に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００４５】
すなわち、図６において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００４６】
（３）ステップＳＴ３は、入力ケーブル６Ｃ〜６Ｄによって取り込まれる３Ｅ、３Ｇの遮断器情報や継電器情報などの設置機器によって事故種別を判定し、事前に設定した制御量テーブルに従って制御する方法と事後のオンライン情報により推定するＰ−Δδ曲線で算出した制御量で制御する方法を判定する。
選定の基準は例えば、Ｐ−Δδ曲線の推定には事故除去後の有効電力が時系列的にある程度変化することが要求されるので、比較的事故ショックの大きな事故はＰ−Δδ曲線などによる予測型系統安定化方法を採用し、事故ショックの小さいケースは事前の制御テーブルによる制御を採用すると良い。
【００４７】
（４）ステップＳＴ４は、ステップＳＴ３で決定した制御に従って、Ｐ―Δδ曲線による制御を選択した場合にはステップＳＴ５に進み、その他の場合にはステップＳＴ６に進む。（５）ステップＳＴ５は、実施の形態１〜３で示したＰ―Δδ曲線による制御を実施する。ステップＳＴ６は実施の形態１〜３で示した事前設定テーブルによる制御を実施する。
【００４８】
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、事故情報を遮断器情報や継電器情報によって事故種別を特定し、その事故種別によって事前に設定した制御テーブルによる制御で制御を行うか、事故除去後のオンライン情報によって推定したＰ―Δδ曲線で制御量算出した制御量で制御を行うかを選択して制御を行うようにしたので、事故の特徴に沿った制御を実施できるため、精度の高い系統安定化制御が実施できる。
【００４９】
実施の形態５．
尚、上記実施の形態４では、事前に設定した制御量に従って制御する方法と、事後のオンライン情報によって推定したＰ−Δδ曲線によって制御を実施する方法を組み合わせた系統安定化の選択方法を遮断器情報や継電器情報などの設置機器によって選択する方法について述べたが、事故発生から事故除去後までのオンライン実測値による選択方法も可能である。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００５０】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図７に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００５１】
すなわち、図７において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００５２】
（３）ステップＳＴ３は、入力ケーブル６Ａ，６Ｂを通して得られるセンサ４Ａ〜４Ｃ、および５Ａの電流、電圧値を基に有効電力を算出し、次に下記の（２）式を算出する。
【００５３】
【数２】
【００５４】
但し、ｔf ：事故除去時刻［ｓｅｃ］
Ｐm ：発電機の機械的入力［ｐ．ｕ］
ＰL（ｔ） ：発電機の電気的出力［ｐ．ｕ］
Ｍ ：発電機の慣性定数［ｓｅｃ］
ω0 ：定格角周波数２πｆ０＝１２０π［ｒａｄ／ｓｅｃ］
ωf ：事故中の発電機の角周波数偏差
尚、Ｐm ：事故直前の発電機出力と等価
【００５５】
上記（２）式によって計測された事故中の発電機角周波数偏差ωｆによって事故のショック（この値が大きいほど事故中の発電機加速度は大きくなり、それがすなわち発電機に与える事故ショックの大きさを表す指標になる）を判定し、事前に設定した制御量テーブルに従って制御する方法と事後のオンライン情報により推定するＰ−Δδ曲線で算出した制御量で制御する方法を判定する。
【００５６】
選定の基準は例えば、Ｐ−Δδ曲線の推定には事故除去後の有効電力が時系列的にある程度変化することが要求されるので、比較的事故ショックの大きな事故はＰ−Δδ曲線などによる予測型系統安定化方法を採用し、事故ショックの小さいケースは事前の制御テーブルによる制御方法を採用すると良い。
【００５７】
（４）ステップＳＴ４は、ステップＳＴ３で決定した制御方法に従って、Ｐ―Δδ曲線による制御方法を選択した場合にはステップＳＴ５に進み、その他の場合にはステップＳＴ６に進む。
（５）ステップＳＴ５は、実施の形態１〜３で示したＰ―Δδ曲線による制御を実施するブロック。ステップＳＴ６は実施の形態１〜３で示した事前設定テーブルによる制御を実施する。
【００５８】
以上のように、この発明の実施の形態５によれば、（２）式で得られる発電機角周波数偏差によって事故のショックを判定し、それを基に事前に設定した制御テーブルによる制御方法で制御を行うか、事故除去後のオンライン情報によって推定したＰ―Δδ曲線で制御量算出した制御量で制御を行う方法かを選択して制御を行うようにしたので、設置機器の情報が取れないような装置においても、安定化装置端の計測データのみで事故の特徴に沿った制御方法を実施できるため、精度の高い系統安定化制御が実施できる。
【００５９】
実施の形態６．
尚、上記実施の形態１〜３では、事前に設定した制御量に従って制御する方法と事後のオンライン情報によって推定したＰ−Δδ曲線によって制御を実施する方法を組み合わせた系統安定化方法について述べたが、事故直前の発電機出力が大きな安定度的に不安定な系統断面において、過酷事故が発生した場合には事故種別を判定して制御する時間的な余裕がない事故ケース（緊急制御ケース）においては、さらに直前の潮流値に従って、事故発生と同時に想定されるもっとも制御量の大きな制御を実施する方法を組み込むことで、事故ケースに柔軟な制御が実施可能である。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００６０】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図８に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００６１】
すなわち、図８において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００６２】
（３）ステップＳＴ３は、ステップＳＴ１で計測された事故直前の潮流値が事前に設定した緊急制御ケースに該当するケースか否かを判定する処理ブロックで、緊急制御ケースの場合には、ステップＳＴ５に進み、それ以外のケースはステップＳＴ４に進む。
（４）ステップＳＴ４は、実施の形態１〜３の制御方法によって制御を実施する。
（５）ステップＳＴ５は、事故発生と同時に想定される最も制御量の大きな制御を実施する。
【００６３】
以上のように、この発明の実施の形態６によれば、事故発生後に事故種別を判定して制御する時間的な余裕の無い過酷な事故ケースに対して、事故発生と同時に想定される最も大きな制御量で制御する方法を組み込んだので、事故ケースに囚われない柔軟な制御が実施できる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、電力系統に事故が発生した場合に、事故の情報に基づいて複数の安定化制御方法からその一つを系統安定化装置が選択して上記系統安定化装置が実行するようにしたので、的確な発電制御量を算出して安定化制御を行うことができる。
また、過酷な事故の場合は最大の制御量で上記系統安定化装置が制御するようにしたので、緊急制御が必要な場合の対処が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１および従来の系統安定化装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態２による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２による運動エネルギーにより必要な発電制御量を算出する制御テーブルの図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態４による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態５による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態６による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 保護範囲系統内の母線 １Ｃ 本系統内の母線
２Ａ，２Ｂ 送電線 ３Ａ〜３Ｇ 遮断器
４Ａ〜４Ｃ センサ（変流器） ５Ａ センサ（変成器）
６Ａ〜６Ｄ 入力ケーブル ７Ａ 出力ケーブル
８Ａ〜８Ｃ 発電機 ９Ａ 系統安定化装置
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力系統に事故が発生した場合に、事故の情報に応じて発電制御量を算出し、安定化制御を行う電力系統安定化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図１は「大容量電源系統のオンライン安定化制御方式」電力技術研究会資料、１９８８年７月ＰＥ−８８−９８に示された従来型の系統安定化方法を基にした系統安定化装置の構成図である。
【０００３】
図において、１Ａ，１Ｂは保護範囲系統内の母線、１Ｃは本系統側の母線、２Ａ，２Ｂは保護範囲系統内の送電線、３Ａ〜３Ｇは遮断器、４Ａ〜４Ｃは電流を取り込む為のセンサ（変流器）、５Ａは母線電圧を取り込む為のセンサ（変成器）、６Ａ〜６Ｄは遮断器情報や電流・電圧を取り込むための入力ケーブル、７Ａは電源制限（遮断）の出力信号を出すための出力ケーブル、８Ａ〜８Ｃは保護範囲系統内の発電機、９Ａは送電線２Ａ，２Ｂまたは母線１Ａ，１Ｂで発生する故障に対して、発電機８Ａ〜８Ｃを遮断することで、系統内の過渡安定度を維持するための系統安定化装置を示す。
【０００４】
次に動作について説明する。
系統安定化装置９Ａは、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、電圧低下などの計測要素の急変をキックとして、系統安定化装置９Ａは起動し、常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出しており、事故除去後の有効電力およびその微分値である発電機角周波数偏差、発電機位相角偏差をサンプリングして電力操作角曲線（Ｐ−Δ曲線）を推定し、この曲線を用いて事故後の系統状態を的確に反映した系統安定化制御量を算出し、その制御量に見合った電力を発電している発電機に対し、出力ケーブル７Ａを通じて遮断信号を出力し、過渡安定度を維持する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置は以上のように構成されるので、安定判別および安定化制御量の算出にはＰ−Δδ曲線の推定が必要であり、事故除去後の有効電力が複雑な動きをするなどその推定に困難な推移を示した場合には的確な安定化制御が実施できないという問題があった。
また、Ｐ−Δδ曲線の推定のため、事故除去後の一定時間の有効電力のサンプリングが必要であり、重潮流断面での過酷事故に対しては制御仕上がり時間が間に合わないと言う問題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、Ｐ−Δδ曲線の推定が困難な場合や制御仕上がり時間が緊急を要する過酷事故に対しては事前に決定した制御量テーブルによって制御を実施し、その他の事後演算を選択しても不都合が起こらない事故に対しては、事故発生後のオンライン計測データを用いて、当該事故に対する適切な制御を実施することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）この発明の請求項１に係わる系統安定化制御方法は、電力系統に事故が発生すると、その事故情報に基づいて系統安定化装置により上記電力系統の電力供給量を導出して制御し、系統を安定化する系統安定化方法において、
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定し、その曲線より求められる運動エネルギーと減速エネルギーより発電機の不安定判別を行い、不安定であれば上記電力相差角曲線より発電機制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第１の制御方法と、
予め事故直前の発電量と想定される事故種別によって発電機制御量を算出しておき、算出済みの発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第２の制御方法と、
事故が発生すると、その事故情報に基づき上記第１の制御方法または上記第２の制御方法を上記系統安定化装置が選択する選択方法を用い、
上記選択方法で選択した上記第１または第２の制御方法を上記系統安定化装置が実行するものである。
【０００８】
（２）この発明の請求項２に係わる系統安定化制御方法は、電力系統に事故が発生すると、その事故情報に基づいて系統安定化装置により上記電力系統の電力供給量を導出して制御し、系統を安定化する系統安定化方法において、
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定し、その曲線より求められる運動エネルギーと減速エネルギーより発電機の不安定判別を行い、不安定であれば上記電力相差角曲線より発電機制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第１の制御方法と、
事故発生後に実測される発電機の運動エネルギーまたは発電機位相角偏差あるいは角周波数偏差で発電制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第２の制御方法と、
事故が発生すると、その事故情報に基づき上記第１の制御方法または上記第２の制御方法を上記系統安定化装置が選択する選択方法を用い、
上記選択方法で選択した上記第１または第２の制御方法を上記系統安定化装置が実行するものである。
【０００９】
（３）この発明の請求項３に係わる系統安定化制御方法は、電力系統に事故が発生すると、その事故情報に基づいて系統安定化装置により上記電力系統の電力供給量を導出して制御し、系統を安定化する系統安定化方法において、
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定し、その曲線より求められる運動エネルギーと減速エネルギーより発電機の不安定判別を行い、不安定であれば上記電力相差角曲線より発電機制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第１の制御方法と、
事故発生後に実測される発電機の正規化運動エネルギーで発電制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第２の制御方法と、
事故が発生すると、その事故情報に基づき上記第１の制御方法または上記第２の制御方法を上記系統安定化装置が選択する選択方法を用い、
上記選択方法で選択した上記第１または第２の制御方法を上記系統安定化装置が実行するものである。
【００１０】
（４）この発明の請求項４に係わる系統安定化制御方法は、請求項１〜３のいずれか１項の系統安定化制御方法において、選択方法は、事故が発生すると、その事故情報に基づいて制御方法を導出し、この導出した制御方法に従って第１および第２の制御方法のいずれか一方を選択する方法とし、上記選択方法で選択した制御方法を実行するものである。
【００１１】
（５）この発明の請求項５に係わる系統安定化制御方法は、請求項１〜３のいずれか１項の系統安定化制御方法において、選択方法は、事故が発生すると、事故継続中の発電機角周波数偏差を算出して事故種別を判定し、その判定に従って制御方法を導出し、この導出した制御方法に従って第１および第２の制御方法のいずれか一方を選択する方法とし、上記選択方法で選択した制御方法を実行するものである。
【００１２】
（６）この発明の請求項６に係わる系統安定化制御方法は、請求項１〜５のいずれか１項の系統安定化制御方法において、緊急制御方法を追加し、事故が発生すると、その事故情報から発電機供給量が著しく大きい過酷事故と判断すると、事故発生後速やかに所定の制御量で発電機供給量を制御し、それ以外の事故の場合は、請求項１〜５のいずれか１項の制御方法を実行するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の図に基づいて説明する。
図１は本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例で、従来と同一であるが、安定化装置での処理が異なる。
図において、１Ａ，１Ｂは保護範囲系統内の母線、１Ｃは本系統側の母線、２Ａ，２Ｂは保護範 囲系統内の送電線、３Ａ〜３Ｇは遮断器、４Ａ〜４Ｃは電流を取り込む為のセンサ（変流器）、５Ａは母線電圧を取り込む為のセンサ（変成器）、６Ａ〜６Ｄは遮断器情報や電流・電圧を取り込むための入力ケーブル、７Ａは電源制限（遮断）の出力信号を出すための出力ケーブル、８Ａ〜８Ｃは保護範囲系統内の発電機、９Ａは送電線２Ａ，２Ｂまたは母線１Ａ，１Ｂで発生する故障に対して、発電機８Ａ〜８Ｃを遮断することで、系統内の過渡安定度を維持するための系統安定化装置を示す。
【００１４】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図２に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００１５】
すなわち、図２において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００１６】
（３）ステップＳＴ３は事故直前の潮流値と事故後の情報により事故種別を把握し、事前に決定した必要安定化制御テーブルを用いた制御方法を選択するかを判断し、予測による安定化方法（Ｐ―Δδ曲線による制御量算出方法など）が不得意な事故ケースで、事前の演算テーブルで制御する場合にはステップＳＴ９へ進み、その他の場合にはステップＳＴ４へ進む。
【００１７】
（４）ステップＳＴ４は、計測している電流、電圧情報により事故除去を判定（遮断器情報やリレー情報によって判定しても良い）する。
（５）ステップＳＴ５は、事故除去後の有効電力およびその微分値である発電機角周波数偏差、発電機位相角偏差をサンプリングして電力相差角曲線（Ｐ−Δ曲線）を推定し、この曲線を用いて事故除去後の系統状態が安定に推移するか否かを判定する。
【００１８】
（６）ステップＳＴ６は、ステップＳＴ５の結果に従って、系統が安定に推移すると判断した場合にはステップＳＴ８に進み、その他の場合にはステップＳＴ７に進む。
（７）ステップＳＴ７は、Ｐ−Δδ曲線を基に安定化制御量を算出して、その結果を基に過渡安定度維持のための制御量（発電機９Ａ〜９Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対する制御を実施する。
【００１９】
（８）ステップＳＴ８は、この系統安定化装置を停止して、定常状態に戻す。
（９）ステップＳＴ９は、事前に決定した制御テーブル（シミュレーションによって事故直前の潮流値と事故種別とよって制御量を決定する。その方法は公知の事実）に従って、事故種別に対応した制御を実施する。
【００２０】
尚、Ｐ―Δδ曲線のオンライン推定、および必要安定化制御量の算出の具体的な方法については、電気学会保護リレーシステム研究会資料、ＰＳＲ―９７−１１、「発電機・負荷混在系統における予測型電源制限方式の開発」などによる。
【００２１】
以上のように、この発明の実施の形態１によれば、事故の種類と系統状態によって、事後のオンライン情報を基に推定したＰ−Δδ曲線による制御量算出方法と事前に決定した制御テーブルによる制御量決定方法を組み合わした制御が可能としたので、事故除去後のオンライン情報からＰ―Δδ曲線を推定し難い事故ケースや制御仕上がり時間に緊急を要する過酷事故ケースなど予測による安定化方法の不得意な事故には事前に決定したテーブルによる制御を実施し、それらの制約が無い事故ケースに対しては事故後の系統状態を反映したＰ−Δδ曲線による制御量算出を可能としたため、事故の状態に柔軟に対応した精度の高い制御が実施できる。
【００２２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、予測による安定化制御方法（Ｐ―Δδ曲線による安定化方法など）の不得意な事故ケースに対しては事故種別と事故直前の潮流値によって事前に設定した必要安定化制御テーブルによって制御量を算出したが、事故後の有効電力の実測値によって制御量を算出することもできる。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００２３】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図３に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００２４】
すなわち、図３において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００２５】
（３）ステップＳＴ３は、事故直前の潮流値と事故後の情報により事故種別を把握し、次に下記の（１）式を算出する。
【００２６】
【数１】
但し、Ｍ ：発電機の慣性定数［ｓｅｃ］
ω0 ：定格角周波数２πｆ0 ＝１２０π［ｒａｄ／ｓｅｃ］
ωdet ：ｔ det（最終サンプリング時刻）における発電機角周波数
Ｖkdet ：ｔ detにおける等価発電機の加速エネルギー
【００２８】
上記（１）式で得られるオンライン実測値である運動エネルギーＶｋdet （または（１）式を微分して得られる発電機角周波数偏差ω、発電機位相角偏差δでも良い）により事前に決定した必要安定化制御テーブルを用いた制御方法を選択するかを判断し、予測による安定化方法（Ｐ―Δδ曲線による制御量算出方法など）が不得意な事故ケースで、事前の演算テーブルで制御する場合にはステップＳＴ９へ進み、その他の場合にはステップＳＴ４へ進む。
【００２９】
（４）ステップＳＴ４は、計測している電流、電圧情報により事故除去を判定（遮断器情報やリレー情報によって判定しても良い）する。
（５）ステップＳＴ５は、事故除去後の有効電力およびその微分値である発電機角周波数偏差、発電機位相角偏差をサンプリングして電力操作角曲線（Ｐ−Δ曲線）を推定し、この曲線を用いて事故除去後の系統状態が安定に推移するか否かを判定する。
【００３０】
（６）ステップＳＴ６は、ステップＳＴ５の結果に従って、系統が安定に推移すると判断した場合にはステップＳＴ８に進み、その他の場合にはステップＳＴ７に進む。
（７）ステップＳＴ７は、Ｐ−Δδ曲線を基に安定化制御量を算出して、その結果を基に過渡安定度維持のための制御量（発電機９Ａ〜９Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対する制御を実施する。
【００３１】
（８）ステップＳＴ８は、この系統安定化装置を停止して、定常状態に戻す。
（９）ステップＳＴ９は（１）式で得られるオンライン実測値である運動エネルギーＶｋdet により事前に決定した制御テーブル（図４参照）に従って、事故種別に対応した制御を実施する。
【００３２】
尚、Ｐ―Δδ曲線のオンライン推定、および必要安定化制御量の算出の具体的な方法については、電気学会保護リレーシステム研究会資料、ＰＳＲ―９７−１１、「発電機・負荷混在系統における予測型電源制限方式の開発」などによる。
【００３３】
以上のように、この発明の実施の形態２によれば、事故後のオンライン情報によって制御量算出が実施されるので、事故種別と事故直前の潮流値による制御量算出より実際の事故状況を反映した制御が実施可能である。
例えば、事故種別と事故直前の潮流値で決定する制御量は、同一送電線における事故であればどの地点の事故かを区別できない（至近端故障か、中間点故障かで故障のレベルが異なり、必要安定化制御量も変化するが、区別できない）が、事後のオンライン実測値をもとに制御量をテーブル化することで、それらの状態が反映できる。
尚、そのテーブルはシミュレーションによって、図４の方法で決定する。
【００３４】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、予測による安定化制御方法（Ｐ―Δδ曲線による安定化方法など）の不得意な事故ケースに対しては、事故後の有効電力の実測値によって制御量を算出したが、発電機の初期出力が運用により変化し、その影響で必要安定化制御量が変化する場合においては、正規化運動エネルギー：Ｖｋdet ／Ｐ（（１）式で求めた運動エネルギーを初期発電機出力で除算する）を用いて同様の方法で制御量を算出することも可能である。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００３５】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図５に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００３６】
すなわち、図５において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００３７】
（３）ステップＳＴ３、は事故直前の潮流値と事故後の情報により事故種別を把握し、（１）式で得られるオンライン実測値である運動エネルギーＶｋdet を発電機初期出力で除算した正規化運動エネルギー：Ｖｋdet ／Ｐにより事前に決定した必要安定化制御テーブルを用いた制御方法を選択するかを判断し、予測による安定化方法（Ｐ―Δδ曲線による制御量算出方法など）が不得意な事故ケースで、事前の演算テーブルで制御する場合にはステップＳＴ９へ進み、その他の場合にはステップＳＴ４へ進む。
【００３８】
（４）ステップＳＴ４は、計測している電流、電圧情報により事故除去を判定（遮断器情報やリレー情報によって判定しても良い）する。
（５）ステップＳＴ５は、事故除去後の有効電力およびその微分値である発電機角周波数偏差、発電機位相角偏差をサンプリングして電力操作角曲線（Ｐ−Δ曲線）を推定し、この曲線を用いて事故除去後の系統状態が安定に推移するか否かを判定する。
【００３９】
（６）ステップＳＴ６は、ステップＳＴ５の結果に従って、系統が安定に推移すると判断した場合にはステップＳＴ８に進み、その他の場合にはステップＳＴ７に進む。
（７）ステップＳＴ７は、Ｐ−Δδ曲線を基に安定化制御量を算出して、その結果を基に過渡安定度維持のための制御量（発電機９Ａ〜９Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対する制御を実施する。
【００４０】
（８）ステップＳＴ８は、この系統安定化装置を停止して、定常状態に戻す。ステップＳＴ９は（１）で得られるオンライン実測値である運動エネルギーＶｋdet を初期発電機出力（Ｐ）によって除算した正規化運動エネルギーにより事前に決定した制御テーブルに従って、事故種別に対応した制御を実施する。
【００４１】
尚、Ｐ―Δδ曲線のオンライン推定、および必要安定化制御量の算出の具体的な方法については、電気学会保護リレーシステム研究会資料、ＰＳＲ―９７−１１、「発電機・負荷混在系統における予測型電源制限方式の開発」などによる。
【００４２】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、（１）式で得られた運動エネルギーを発電機初期出力で除算した正規化運動エネルギーによって、必要安定化制御量テーブルを設定して制御を実施するようにしたので、発電機初期出力によって安定化制御量が変化する場合にも精度よく制御が実施できる。
【００４３】
実施の形態４．
尚、上記実施の形態１〜３では、事前に設定した制御量に従って制御する方法と、事後のオンライン情報によって推定したＰ−Δδ曲線によって制御を実施する方法を組み合わせた系統安定化方法について説明したが、ここでは両者の方法の選択方法について述べる。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００４４】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図６に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００４５】
すなわち、図６において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００４６】
（３）ステップＳＴ３は、入力ケーブル６Ｃ〜６Ｄによって取り込まれる３Ｅ、３Ｇの遮断器情報や継電器情報などの設置機器によって事故種別を判定し、事前に設定した制御量テーブルに従って制御する方法と事後のオンライン情報により推定するＰ−Δδ曲線で算出した制御量で制御する方法を判定する。
選定の基準は例えば、Ｐ−Δδ曲線の推定には事故除去後の有効電力が時系列的にある程度変化することが要求されるので、比較的事故ショックの大きな事故はＰ−Δδ曲線などによる予測型系統安定化方法を採用し、事故ショックの小さいケースは事前の制御テーブルによる制御を採用すると良い。
【００４７】
（４）ステップＳＴ４は、ステップＳＴ３で決定した制御に従って、Ｐ―Δδ曲線による制御を選択した場合にはステップＳＴ５に進み、その他の場合にはステップＳＴ６に進む。（５）ステップＳＴ５は、実施の形態１〜３で示したＰ―Δδ曲線による制御を実施する。ステップＳＴ６は実施の形態１〜３で示した事前設定テーブルによる制御を実施する。
【００４８】
以上のように、この発明の実施の形態４によれば、事故情報を遮断器情報や継電器情報によって事故種別を特定し、その事故種別によって事前に設定した制御テーブルによる制御で制御を行うか、事故除去後のオンライン情報によって推定したＰ―Δδ曲線で制御量算出した制御量で制御を行うかを選択して制御を行うようにしたので、事故の特徴に沿った制御を実施できるため、精度の高い系統安定化制御が実施できる。
【００４９】
実施の形態５．
尚、上記実施の形態４では、事前に設定した制御量に従って制御する方法と、事後のオンライン情報によって推定したＰ−Δδ曲線によって制御を実施する方法を組み合わせた系統安定化の選択方法を遮断器情報や継電器情報などの設置機器によって選択する方法について述べたが、事故発生から事故除去後までのオンライン実測値による選択方法も可能である。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００５０】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図７に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００５１】
すなわち、図７において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００５２】
（３）ステップＳＴ３は、入力ケーブル６Ａ，６Ｂを通して得られるセンサ４Ａ〜４Ｃ、および５Ａの電流、電圧値を基に有効電力を算出し、次に下記の（２）式を算出する。
【００５３】
【数２】
但し、ｔf ：事故除去時刻［ｓｅｃ］
Ｐm ：発電機の機械的入力［ｐ．ｕ］
ＰL（ｔ） ：発電機の電気的出力［ｐ．ｕ］
Ｍ ：発電機の慣性定数［ｓｅｃ］
ω0 ：定格角周波数２πｆ０＝１２０π［ｒａｄ／ｓｅｃ］
ωf ：事故中の発電機の角周波数偏差
尚、Ｐm ：事故直前の発電機出力と等価
【００５５】
上記（２）式によって計測された事故中の発電機角周波数偏差ωｆによって事故のショック（この値が大きいほど事故中の発電機加速度は大きくなり、それがすなわち発電機に与える事故ショックの大きさを表す指標になる）を判定し、事前に設定した制御量テーブルに従って制御する方法と事後のオンライン情報により推定するＰ−Δδ曲線で算出した制御量で制御する方法を判定する。
【００５６】
選定の基準は例えば、Ｐ−Δδ曲線の推定には事故除去後の有効電力が時系列的にある程度変化することが要求されるので、比較的事故ショックの大きな事故はＰ−Δδ曲線などによる予測型系統安定化方法を採用し、事故ショックの小さいケースは事前の制御テーブルによる制御方法を採用すると良い。
【００５７】
（４）ステップＳＴ４は、ステップＳＴ３で決定した制御方法に従って、Ｐ―Δδ曲線による制御方法を選択した場合にはステップＳＴ５に進み、その他の場合にはステップＳＴ６に進む。
（５）ステップＳＴ５は、実施の形態１〜３で示したＰ―Δδ曲線による制御を実施するブロック。ステップＳＴ６は実施の形態１〜３で示した事前設定テーブルによる制御を実施する。
【００５８】
以上のように、この発明の実施の形態５によれば、（２）式で得られる発電機角周波数偏差によって事故のショックを判定し、それを基に事前に設定した制御テーブルによる制御方法で制御を行うか、事故除去後のオンライン情報によって推定したＰ―Δδ曲線で制御量算出した制御量で制御を行う方法かを選択して制御を行うようにしたので、設置機器の情報が取れないような装置においても、安定化装置端の計測データのみで事故の特徴に沿った制御方法を実施できるため、精度の高い系統安定化制御が実施できる。
【００５９】
実施の形態６．
尚、上記実施の形態１〜３では、事前に設定した制御量に従って制御する方法と事後のオンライン情報によって推定したＰ−Δδ曲線によって制御を実施する方法を組み合わせた系統安定化方法について述べたが、事故直前の発電機出力が大きな安定度的に不安定な系統断面において、過酷事故が発生した場合には事故種別を判定して制御する時間的な余裕がない事故ケース（緊急制御ケース）においては、さらに直前の潮流値に従って、事故発生と同時に想定されるもっとも制御量の大きな制御を実施する方法を組み込むことで、事故ケースに柔軟な制御が実施可能である。
本発明の系統安定化方法に基づいた安定化装置の構成例は実施の形態１の図１と同一である。
【００６０】
次に動作について説明する。
送電線２Ａ，２Ｂの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ，６Ｂによって取りむことで、系統安定化装置９Ａで常時算出され、例えば送電線２Ａ，２Ｂで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧がある一定値以下になったことをキックとして、系統安定化装置９Ａは、図８に示したフローチャートに従って安定化制御を行う。
【００６１】
すなわち、図８において、
（１）ステップＳＴ１は、系統安定化装置９Ａは常時センサ４Ａ〜４Ｃ、５Ａを通じて、入力ケーブル６Ａ，６Ｂにより入力される電流、電圧から送電線２Ａ，２Ｂに流れる潮流値を算出する。
（２）ステップＳＴ２は、センサ４Ａ〜４Ｃおよび５Ａを通して得られる電流、電圧データより事故発生を判断する。
【００６２】
（３）ステップＳＴ３は、ステップＳＴ１で計測された事故直前の潮流値が事前に設定した緊急制御ケースに該当するケースか否かを判定する処理ブロックで、緊急制御ケースの場合には、ステップＳＴ５に進み、それ以外のケースはステップＳＴ４に進む。
（４）ステップＳＴ４は、実施の形態１〜３の制御方法によって制御を実施する。
（５）ステップＳＴ５は、事故発生と同時に想定される最も制御量の大きな制御を実施する。
【００６３】
以上のように、この発明の実施の形態６によれば、事故発生後に事故種別を判定して制御する時間的な余裕の無い過酷な事故ケースに対して、事故発生と同時に想定される最も大きな制御量で制御する方法を組み込んだので、事故ケースに囚われない柔軟な制御が実施できる。
【００６４】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、電力系統に事故が発生した場合に、事故の情報に基づいて複数の安定化制御方法からその一つを系統安定化装置が選択して上記系統安定化装置が実行するようにしたので、的確な発電制御量を算出して安定化制御を行うことができる。
また、過酷な事故の場合は最大の制御量で上記系統安定化装置が制御するようにしたので、緊急制御が必要な場合の対処が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１および従来の系統安定化装置を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図３】 この発明の実施の形態２による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２による運動エネルギーにより必要な発電制御量を算出する制御テーブルの図である。
【図５】 この発明の実施の形態３による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態４による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態５による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態６による系統安定化方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ 保護範囲系統内の母線 １Ｃ 本系統内の母線
２Ａ，２Ｂ 送電線 ３Ａ〜３Ｇ 遮断器
４Ａ〜４Ｃ センサ（変流器） ５Ａ センサ（変成器）
６Ａ〜６Ｄ 入力ケーブル ７Ａ 出力ケーブル
８Ａ〜８Ｃ 発電機 ９Ａ 系統安定化装置
Claims (6)
- 電力系統に事故が発生すると、その事故情報に基づいて系統安定化装置により上記電力系統の電力供給量を導出して制御し、系統を安定化する系統安定化方法において、
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定し、その曲線より求められる運動エネルギーと減速エネルギーより発電機の不安定判別を行い、不安定であれば上記電力相差角曲線より発電機制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第１の制御方法と、
予め事故直前の発電量と想定される事故種別によって発電機制御量を算出しておき、算出済みの発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第２の制御方法と、
事故が発生すると、その事故情報に基づき上記第１の制御方法または上記第２の制御方法を上記系統安定化装置が選択する選択方法を用い、
上記選択方法で選択した上記第１または第２の制御方法を上記系統安定化装置が実行することを特徴とする系統安定化制御方法。 - 電力系統に事故が発生すると、その事故情報に基づいて系統安定化装置により上記電力系統の電力供給量を導出して制御し、系統を安定化する系統安定化方法において、
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定し、その曲線より求められる運動エネルギーと減速エネルギーより発電機の不安定判別を行い、不安定であれば上記電力相差角曲線より発電機制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第１の制御方法と、
事故発生後に実測される発電機の運動エネルギーまたは発電機位相角偏差あるいは角周波数偏差で発電制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第２の制御方法と、
事故が発生すると、その事故情報に基づき上記第１の制御方法または上記第２の制御方法を上記系統安定化装置が選択する選択方法を用い、
上記選択方法で選択した上記第１または第２の制御方法を上記系統安定化装置が実行することを特徴とする系統安定化制御方法。 - 電力系統に事故が発生すると、その事故情報に基づいて系統安定化装置により上記電力系統の電力供給量を導出して制御し、系統を安定化する系統安定化方法において、
発電機の電力相差角曲線（Ｐ−Δδ曲線）を推定し、その曲線より求められる運動エネルギーと減速エネルギーより発電機の不安定判別を行い、不安定であれば上記電力相差角曲線より発電機制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第１の制御方法と、
事故発生後に実測される発電機の正規化運動エネルギーで発電制御量を算出し、算出した発電制御量に応じて発電供給量を上記系統安定化装置により制御する第２の制御方法と、
事故が発生すると、その事故情報に基づき上記第１の制御方法または上記第２の制御方法を上記系統安定化装置が選択する選択方法を用い、
上記選択方法で選択した上記第１または第２の制御方法を上記系統安定化装置が実行することを特徴とする系統安定化制御方法。 - 請求項１〜３のいずれか１項の系統安定化制御方法において、選択方法は、事故が発生すると、その事故情報に基づいて制御方法を導出し、この導出した制御方法に従って、第１および第２の制御方法のいずれか一方を選択する方法とし、上記選択方法で選択した制御方法を実行することを特徴とする系統安定化制御方法。
- 請求項１〜３のいずれか１項の系統安定化制御方法において、選択方法は、事故が発生すると、事故継続中の発電機角周波数偏差を算出して事故種別を判定し、その判定に従って制御方法を導出し、この導出した制御方法に従って、第１および第２の制御方法のいずれか一方を選択する方法とし、上記選択方法で選択した制御方法を実行することを特徴とする系統安定化制御方法。
- 請求項１〜５のいずれか１項の系統安定化制御方法において、緊急制御方法を追加し、事故が発生すると、その事故情報から発電機供給量が著しく大きい過酷事故と判断すると、事故発生後速やかに所定の制御量で発電機供給量を制御し、それ以外の事故の場合は、請求項１〜５のいずれか１項の制御方法を実行することを特徴とする系統安定化制御方法。
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