JP3936645B2 - Power system simulator - Google Patents

Description

【０００７】
【数９】

【０００８】
なお、図１７の抵抗７１および７２の値は送電線のサージインピーダンスと呼ばれ、抵抗７１と７２は等しい値になる。これらの値は上記（８）および（９）式ではＺで表した。Ｚの大きさは、送電線のインダクタンスをＬ、キャパシタンスをＣとすると、
【０００９】
【数１０】

【００１０】
により与えられる。また、(８)および（９）式において、ｔは現在の時刻を表しており、τは下記の（１１）式で表される送電線部分での伝搬遅延時間である。
【００１１】
【数１１】

【００１２】
次に動作を説明する。系統の一部をアナログシミュレータで、残りの部分をディジタルシミュレータで模擬する場合には、図１７の装置１と装置２は、一方がアナログシミュレータであり、他方がディジタルシミュレータとなる。また、系統全体をディジタルシミュレータ上でシミュレーションする際の並列計算に適用する場合には、図１７の装置１および装置２はそれぞれ別々の数値演算装置となる。装置１側の電圧および電流値はそれぞれ電圧検出器３１および電流検出器４１によって検出され、それらの値から履歴電流計算部５１によって装置２側の履歴電流源の値が算出され、τ時間後に履歴電流源６２に与えられる。逆に装置２側の電圧および電流値はそれぞれ電圧検出器３２および電流検出器４２によって検出され、それらの値から履歴電流計算部５２によって装置１側の履歴電流源の値が算出され、τ時間後に履歴電流源６１に与えられる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１７の装置１および装置２上の電力系統をそれぞれ独立にシミュレーションし、それぞれの電圧および電流値を互いにやりとりする際には時間遅れが生じる。例えば、装置１側がアナログシミュレータで、装置２側がディジタルシミュレータである場合には、装置１と装置２の間には、ディジタルシミュレータの演算時間、Ｄ／Ａ、Ａ／Ｄ変換時間、アナログシミュレータのセンサの計測遅延時間といった遅れが生じる。
【００１４】
この時間遅れが実現象として生じる時間遅れより長い場合、すなわち系統分割に用いた送電線の伝搬遅延時間より長い場合には正確なシミュレーションを行うことは出来ず、系が不安定になる場合もある。そのため、装置１と装置２の間の遅延時間によって、適用可能な送電線の伝搬遅延時間の最小値は制約を受けることになる。送電線の伝搬遅延時間はその亘長に依存するため、従来方式では装置１と装置２の間の遅延時間以上の伝搬遅延時間を生じる長距離送電線がなければ適用することは出来なかった。
【００１５】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、集中定数で表されるような系統のインダクタンス部分で系統を分割することを可能とし、従来方式における送電線亘長による制約をなくすことを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る電力系統シミュレータは、電力系統１と電力系統２が集中定数のインダクタンスによって接続されている電力系統を模擬する電力系統シミュレータであって、前記集中定数のインダクタンスの電力系統１側には、電力系統２の過去の電圧値Ｖ２(ｔ−τＬ)および過去の電流値Ｉ２(ｔ−τＬ)を下記（１）式に入力し、算出された履歴電流源の値から、先の推定値を演算する予測演算部を介して前記推定値が与えられる履歴電流源Ｊ１(ｔ)、および前記履歴電流源と並列に接続され下記（３）式により求まる抵抗ＺＬを設け、また、前記集中定数のインダクタンスの電力系統２側には電力系統１の過去の電圧値Ｖ１(ｔ−τＬ)および過去の電流値Ｉ１(ｔ−τＬ)を下記（２）式に入力し、算出された履歴電流源の値から、先の推定値を演算する予測演算部を介して前記推定値が与えられる履歴電流源Ｊ２(ｔ)、および前記履歴電流源と並列に接続され下記（３）式により求まる抵抗ＺＬを設けることにより、上記模擬すべき電力系統を前記集中定数のインダクタンス部分で電力系統１と電力系統２に分割し、それぞれ独立に模擬することを特徴とするものである。
【数１２】

【数１３】

【数１４】

ただし、上式において、ｔは現在時刻、τＬは電力系統１と電力系統２の接続部の遅延時間である。
【００１７】
また、この発明の請求項２に係る電力系統シミュレータは、電力系統１と電力系統２が変圧器によって接続されている電力系統を模擬するシミュレータであって、前記変圧器の電力系統１側には、電力系統２の過去の電圧値Ｖ２(ｔ−τＬ)および過去の電流値Ｉ２(ｔ−τＬ)を下記（４）式に入力し、算出された履歴電流源の値から、先の推定値を演算する予測演算部を介して前記推定値が与えられる履歴電流源Ｊ１(ｔ)、および前記履歴電流源と並列に接続され下記（６）式により求まる抵抗Ｚ１を設け、また、前記変圧器の電力系統２側には電力系統１の過去の電圧値Ｖ１(ｔ−τＬ)および電流値Ｉ１(ｔ−τＬ)を下記（５）式に入力し、算出された履歴電流源の値から、先の推定値を演算する予測演算部を介して前記推定値が与えられる履歴電流源Ｊ２(ｔ)、および前記履歴電流源と並列に接続され下記（７）式により求まる抵抗Ｚ２を設けることにより、上記模擬すべき電力系統を前記変圧器部分で電力系統１と電力系統２に分割し、それぞれ独立に模擬することを特徴とするものである。
【数１５】

【数１６】

【数１７】

【数１８】

ただし、上式において、ｔは現在時刻、τＬは電力系統１と電力系統２の接続部の遅延時間である。また、電力系統１側から見た前記変圧器のもれリアクタンスをＬ１とし、前記変圧器の電力系統１側と電力系統２側の変圧比を１：ｎとしている。
【００１９】
また、この発明の請求項３に係る電力系統シミュレータにおいて、上記予測演算部からの出力値の誤差を検出し、前記誤差の大きさがある値以上になったときには前記予測演算部での予測演算を中断する機能を備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
また、この発明の請求項５に係る電力系統シミュレータは、電力系統１と電力系統２が集中定数のインダクタンスによって接続された電力系統を模擬する電力系統シミュレータであって、前記集中定数のインダクタンスの電圧・電流特性を台形積分法により数式で模擬し、相手端電圧の現在値として、過去の電圧値から求めた予測値を用いることにより、上記模擬すべき電力系統を前記集中定数のインダクタンス部分で系統１と系統２に分割し、それぞれ独立に模擬することを特徴とするものである。
【００２１】
また、この発明の請求項６に係る電力系統シミュレータは、電力系統１と電力系統２が集中定数のインダクタンスによって接続された電力系統を模擬する電力系統シミュレータであって、前記集中定数のインダクタンスの電圧・電流特性を後退オイラー法により数式で模擬し、相手端電圧の現在値として、過去の電圧値から求めた予測値を用いることにより、上記模擬すべき電力系統を前記集中定数のインダクタンス部分で系統１と系統２に分割し、それぞれ独立に模擬することを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明における電力系統シミュレータの実施の形態１の構成図である。図１において、図１７の要素と同一の要素には同一符号を付して説明を省略する。１５は接続回路、８１および８２は履歴電流計算部、９１および９２は抵抗である。これらの構成要素の基本機能は従来方式と同じであるが、履歴電流計算部８１および８２の履歴電流の計算式および抵抗９１および９２の抵抗値が従来方式とは異なる。
【００２３】
図２に本発明により分割可能な系統の例を示す。図２において、１６、１７の２つの電力系統Ａおよび電力系統Ｂは１８のインダクタンスを介して接続されている。図１において、電圧検出器３１の出力値をＶ１、電圧検出器３２の出力値をＶ２、電流検出器４１の出力値をＩ１、電流検出器４２の出力値をＩ２とし、履歴電流計算部８１の出力値をＪ２、履歴電流計算部８２の出力値をＪ１とすると、Ｊ１およびＪ２は下記(１)および（２）式により求められる。
【００２４】
【数１９】

【００２５】
【数２０】

【００２６】
なお、図１の抵抗９１および９２の値は等しく、上記二つの式ではＺＬで表している。ＺＬの大きさは、図２のインダクタンス１８の大きさをＬとすると、
【００２７】
【数２１】

【００２８】
により与えられる。(１)、(２)式においてｔは現在の時刻を表しており、(１)、(２)、(３)式のτＬは図１の装置１と装置２の間の遅延時間である。
【００２９】
従来方式では(１０)式において送電線のサージインピーダンスを求める際に送電線のキャパシタンスＣが必要であったが、本発明の（３）式ではインダクタンスＬおよび装置１と装置２の間の遅延時間τＬによって求めることが出来る。また、従来方式では送電線の伝搬遅延時間が装置１と装置２の間の遅延時間よりも長くなければならないという制約があったが、本発明では任意のインダクタンスに対して本発明の模擬方法が適用可能である。
【００３０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示すブロック図で、上記実施の形態１の履歴電流計算部８１および８２に予測演算部２１および２２を追加したものである。予測演算部２１、２２では、現在の結果より先の推定値を計算して出力する。その他の構成は図１と同様なので、同一要素に同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
実施の形態１では系統中の任意のインダクタンス部分で系統を分割し、それぞれ独立にシミュレーションすることが可能であるが、次式に比例した誤差が生じる。
【００３２】
【数２２】

【００３３】
(１２)式からわかるように、装置１と装置２の間の遅延時間τＬが大きいと、接続により生じる誤差も大きくなる。そこで、本実施の形態では、予測演算部２１、２２による予測演算により、予測推定値を履歴電流源６１、６２に加えることにより、装置１と装置２の間の遅延時間を見かけ上小さくし、実施の形態１の方式の誤差を低減し、シミュレーション精度を向上させることができる。
【００３４】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３を示すブロック図である。図４は上記実施の形態２に、予測に誤りが生じた場合に予測を一時中断する機能を追加したものである。系統中で事故を発生させると電圧、電流が急変する。その際、履歴電流計算の予測演算部では定常状態における電圧、電流値からの予測値をそのまま出力してしまい、予測結果に大きな誤差が生じる。予測結果に誤差が生じたまま以後の予測を続けると、誤差の大きさが時間と共に増大し、発散する可能性があるので、これを防止する必要がある。
【００３５】
図４において、２３，２４は予測中断機能付き予測演算部であり、２３の詳細を図４（ｂ）に、２４の詳細を図４（ｃ）にそれぞれ示している。図４（ｂ）、図４（ｃ）において、２１，２２は図３と同様の予測演算部、２３１、２４１はデータ退避部、２３２，２４２は誤差比較部、２３３、２４３は切り替えスイッチである。その他の構成は図１と同様なので、同一要素に同一符号を付して説明を省略する。
【００３６】
データ退避部２３１および２４１では、予測演算部２１，２２の予測結果を保存し、予測時間経過後に誤差比較部２３２，２４２で予測値と現在値を比較する。比較した結果、誤差が大きければ切り替えスイッチ２３３、２４３を端子Ｂ側に切り替え、予測を行わない結果を出力し、予測を中断する。なお、予測中断中にも予測演算部２１，２２での予測演算は行い、誤差比較部２３２，２４２で予測結果と現在値を比較し、予測誤差がある値以下となった場合には切り替えスイッチ２３３、２３４を端子Ａ側に切り替え、予測結果を出力する。
【００３７】
その結果、事故の瞬間の１サンプルは誤った値を出力するが、その次の値からは一時、予測値出力の供給を中断することにより、上記発散の可能性を回避することが可能である。
【００３８】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。図５において、図１７と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。図において、１１６は接続部、１０１および１０２は履歴電流計算部、１１１および１１２は抵抗である。これらの構成要素の基本機能は従来方式と同じであるが、１０１、１０２の履歴電流の計算式および１１１、１１２の抵抗値が従来方式とは異なる。
【００３９】
図６に本実施の形態により分割可能な系統の例を示す。図６において、１６、１７の２つの電力系統Ａおよび電力系統Ｂは１１５の変圧器を介して接続されている。ここで、変圧器１１５の系統１６側を１次側、系統１７側を２次側とし、１次側と２次側の変圧比を１：ｎとする。
【００４０】
図５において、電圧検出器３１の出力値をＶ１、電圧検出器３２の出力値をＶ２、電流検出器４１の出力値をＩ１、電流検出器４２の出力値をＩ２とし、履歴電流計算部１０１の出力値をＪ２、履歴電流計算部１０２の出力値をＪ１とすると、Ｊ１およびＪ２は下記（４）および（５）式により求められる。
【００４１】
【数２３】

【００４２】
【数２４】

【００４３】
なお、上記２式中のＺ１およびＺ２はそれぞれ、図５の抵抗１１１および１１２の値に等しく、変圧器１１５の１次側から見た漏れリアクタンスをＬ１とすると、それぞれ次式（６）（７）で与えられる。
【００４４】
【数２５】

【００４５】
【数２６】

【００４６】
(４)、(５)式においてｔは現在の時刻を表しており、(４)、(５)、(６)、(７)式のτＬは図５の装置１と装置２の間の遅延時間である。
【００４７】
従来方式では(１０)式において送電線のサージインピーダンスを求める際に送電線のキャパシタンスＣが必要であったが、本実施の形態では抵抗１１１および１１２の値は、変圧器１１５の漏れリアクタンス、装置１と装置２の間の遅延時間、変圧器の変圧比によって求めることが出来る。また、従来方式では送電線の伝搬遅延時間が装置１と装置２の間の遅延時間よりも長くなければならないという制約があったが、本実施の形態では任意の変圧器に対して適用可能である。
【００４８】
実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５を示すブロック図で、上記実施の形態４の履歴電流計算部１０１および１０２に予測演算部２１および２２を追加したものである。予測演算部２１および２２では現在の結果より先の推定値を計算して出力する。実施の形態１では系統中の任意のインダクタンス部分で系統を分割し、それぞれ独立にシミュレーションすることが可能であるが、次式に比例した誤差が生じる。
【００４９】
【数２７】

【００５０】
装置１と装置２の間の遅延時間τＬが大きいと接続により生じる誤差も大きくなる。そこで、実施の形態５では予測演算により装置１と装置２の間の遅延時間を見かけ上小さくすることにより、実施の形態１の方式の誤差を低減し、シミュレーション精度を向上させることができる。
【００５１】
実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６を示すブロック図である。上記実施の形態５に、予測に誤りが生じた場合に予測を一時中断し、次の計算値から予測を再開する機能を追加したものである。系統中で事故を発生させると電圧、電流が急変する。その際、履歴電流計算の予測演算部では定常状態における電圧、電流値からの予測値をそのまま出力してしまい、予測結果に大きな誤差が生じる。予測結果に誤差が生じたまま以後の予測を続けると、誤差の大きさが時間と共に増大し、発散する可能性がある。
【００５２】
図８において、図４および図７と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。図８において、データ退避部２３１，２４１では予測結果を保存し、予測時間経過後に誤差比較部２３２，２４２で予測値と現在値を比較する。比較した誤差が大きければ切り替えスイッチ２３３、２４３を端子Ｂ側に切り替え、予測を行わない結果を出力し、予測結果の供給を中断する。なお、予測中断中にも予測演算は行い、誤差比較部で予測結果と現在値を比較し、予測誤差がある値以下となった場合には切り替えスイッチ２３３、２４３を端子Ａ側に切り替え、予測結果を出力する。
【００５３】
その結果、事故の瞬間の１サンプルは誤った値を出力するが、その次の値からは一時予測値を中断することにより、上記発散の可能性を回避することが可能である。
【００５４】
実施の形態７．
図９に大きさＬのインダクタンスの端子Ｔ１および端子Ｔ２における電圧、電流計測点を示す。図９のように、電圧、電流の計測点および電流の方向が定義された場合、その電圧・電流特性を台形積分法で摸擬すると、電流Ｉ１およびＩ２は次式により表される。
【００５５】
【数２８】

【００５６】
【数２９】

【００５７】
【数３０】

【００５８】
(１３)、(１４)式において、ｔは現在の時刻を表しており、τＩは台形積分の積分刻みを表している。(１３)式において、Ｖ２（ｔ）の代わりにＶ２（ｔ）*としてＶ２の過去の値から求めた予測値を用いると、(１３)式は次の（１６）式で表され、右辺第１項のＶ１（ｔ）以外の値は全て過去の値から求まることになり、｛｝内は履歴電流源として表すことが出来る。
【００５９】
【数３１】

【００６０】
Ｖ１(ｔ)とＩ１（ｔ）は共に図９のインダクタンスの端子Ｔ１側の電圧、電流値であり、(１６)式で必要な端子Ｔ２側の電圧、電流値は全て過去の値であるので、(１６)式は端子Ｔ２側とは独立に解くことが出来る。
【００６１】
同様に、(１４)式において、Ｖ１（ｔ）の代わりにＶ１（ｔ）*としてＶ１の過去の値から求めた予測値を用いると、(１４)式は次の（１７）式で表され、右辺第１項のＶ２（ｔ）以外の値は全て過去の値から求まることになり、{ }内は履歴電流源として表すことが出来る。
【００６２】
【数３２】

【００６３】
Ｖ２(ｔ)とＩ２(ｔ)は共に図９のインダクタンスの端子Ｔ２側の電圧、電流値であり、(１７)式で必要な端子Ｔ１側の電圧、電流値は全て過去の値であるので、(１７)式は端子Ｔ１側とは独立に解くことが出来る。すなわち、(１６)、(１７)式を用いることにより、インダクタンスの端子Ｔ１側と端子Ｔ２側は独立に解くことが出来、インダクタンス部分で電力系統を分割することが可能となる。
【００６４】
図１０は、この発明の実施の形態７に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。図１０において、図１７と同一の要素は同一符号を付して説明を省略する。図１０において、１２１および１２２は履歴電流計算部であり、１３１および１３２は抵抗である。これらの構成要素の基本機能は従来方式と同じであるが、履歴電流計算部１２１と１２２の履歴電流の計算式、および抵抗１３１と１３２の抵抗値が従来方式とは異なる。
【００６５】
図１１に本実施の形態により分割可能な系統の例を示す。図１１において、１６、１７の２つの電力系統Ａおよび電力系統Ｂは１８のインダクタンスを介 して接続されている。図１０において、電圧検出器３１の出力値をＶ１、電圧検出器３２の出力値をＶ２、電流検出器４１の出力値をＩ１、電流検出器４２の出力値をＩ２とし、履歴電流計算部１２１の出力値をＪ２、履歴電流計算部１２２の出力値をＪ１とすると、Ｊ１およびＪ２は下記(１８)および（１９）式により求められる。
【００６６】
【数３３】

【００６７】
【数３４】

【００６８】
なお、図１０の抵抗１３１および１３２の値は等しく、上記二つの式ではＺで表した。Ｚの大きさは、(１５)式により与えられる。(１８)、(１９)式において、ｔは現在の時刻を表しており、τＩは図１０の装置１と装置２の間の遅延時間である。また、Ｖ１（ｔ）*およびＶ２（ｔ）*は過去の値から求めた予測値である。
【００６９】
従来方式では、(１０)式において送電線のサージインピーダンスを求める際に送電線のキャパシタンスＣが必要であったが、本実施の形態の（１５）式ではインダクタンスＬおよび装置１と装置２の間の遅延時間によって求めることが出来る。また、従来方式では送電線の伝搬遅延時間が装置１と装置２の間の遅延時間よりも長くなければならないという制約があったが、本実施の形態では任意のインダクタンスに対して適用可能である。
【００７０】
実施の形態８．
図１２に大きさＬのインダクタンスの端子Ｔ１および端子Ｔ２における電圧、電流計側点を示す。図１２のように電圧、電流の計測点および電流の方向が定義された場合、その電圧・電流特性を後退オイラー法で模擬すると、電流Ｉ１およびＩ２は次式により表される。
【００７１】
【数３５】

【００７２】
【数３６】

【００７３】
【数３７】

【００７４】
(２０)、(２１)式において、ｔは現在の時刻を表しており、τＩは台形積分の積分刻みを表している。(２０)式において、Ｖ２（ｔ）の代わりにＶ２（ｔ）*としてＶ２の過去の値から求めた予測値を用いると、(２０)式は次の（２３）式で表され、右辺第１項のＶ１（ｔ）以外の値は全て過去の値から求まることになり、{ }内は履歴電流源として表すことが出来る。
【００７５】
【数３８】

【００７６】
Ｖ１（ｔ）とＩ１（ｔ）は共に図１２のインダクタンスの端子Ｔ１側の電圧、電流値であり、(２３)式で必要な端子Ｔ２側の電圧、電流値は全て過去の値であるので、(２３)式は端子Ｔ２側とは独立に解くことが出来る。
【００７７】
同様に、(２１)式において、Ｖ１(ｔ)の代わりにＶ１(ｔ)*としてＶ１の過去の値から求めた予測値を用いると、(２１)式は次の（２４）式で表され、右辺第１項のＶ２（ｔ）以外の値は全て過去の値から求まることになり、履歴電流源として表すことが出来る。
【００７８】
【数３９】

【００７９】
Ｖ２(ｔ)とＩ２(ｔ)は共に図１２のインダクタンスの端子Ｔ２側の電圧、電流値であり、(２４)式で必要な端子Ｔ１側の電圧、電流値は全て過去の値であるので、(２４)式は端子Ｔ１側とは独立に解くことが出来る。すなわち、(２３)、(２４)式を用いることにより、インダクタンスの端子Ｔ１側と端子Ｔ２側は独立に解くことが出来、インダクタンス部分で電力系統を分割することが可能となる。
【００８０】
図１３は、この発明の実施の形態８に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。図１３において、図１７と同一の要素には同一符号を付して説明を省略する。図１３において、１４１および１４２は履歴電流計算部であり、１５１および１５２は抵抗である。これらの構成要素の基本機能は従来方式と同じであるが、履歴電流計算部１４１、１４２の履歴電流の計算式および抵抗１５１、１５２の抵抗値が従来方式とは異なる。
【００８１】
図１４に本実施の形態により分割可能な系統の例を示す。図１４において、１６、１７の２つの電力系統Ａおよび電力系統Ｂは１８のインダクタンスを介して接続されている。図１３において、電圧検出器３１の出力値をＶ１、電圧検出器３２の出力値をＶ２、電流検出器４１の出力値をＩ１、電流検出器４２の出力値をＩ２とし、履歴電流計算部１４１の出力値をＪ２、履歴電流計算部１４２の出力値をＪ１とすると、Ｊ１およびＪ２は下記(２５)および（２６）式により求められる。
【００８２】
【数４０】

【００８３】
【数４１】

【００８４】
なお、図１３の抵抗１５１および１５２の値は等しく、上記二つの式ではＺで表した。Ｚの大きさは、(２２)式により与えられる。(２５)、(２６）式においてｔは現在の時刻を表しており、τＩは図１３の装置１と装置２の間の遅延時間である。また、Ｖ１（ｔ）*およびＶ２（ｔ）*は過去の値から求めた予測値である。
【００８５】
従来方式では、(３)式において送電線のサージインピーダンスを求める際に送電線のキャパシタンスＣが必要であったが、本実施の形態の（２２）式ではインダクタンスＬおよび装置１と装置２の間の遅延時間によって求めることが出来る。また、従来方式では送電線の伝播遅延時間が装置１と装置２の間の遅延時間よりも長くなければならないという制約があったが、本実施の形態では任意のインダクタンスに対して適用可能である。
【００８６】
（３）式の導出方法の説明
なお、上記各実施の形態で使用した(３)式の導出方法について説明する。分布定数線路のBergeron等価回路を導出する際には、図１５がよく用いられる。図１５においてΔｘは分布定数線路の微少区間を表しており、Δｘ区間の抵抗をＲ・Δｘ、インダクタンスをＬ・Δｘ、キャパシタンスをＣ・Δｘ、コンダクタンスをＧ・Δｘで表している。Δｘ→０とすることにより得られる波動方程式の一般解を変形すると下記(２７),(２８)式が得られ、これらを整理することにより分布定数線路のBergeron等価回路が導出される。(関根泰次監修、雨谷昭弘著「分布定数回路論」コロナ社、 P150参照)
【００８７】
【数４２】

【００８８】
図１５において、Ｒ＝Ｇ＝０,Ｃ≒０とすると、単純なインダクタンス分のみの回路となる。この時、回路中にＣが存在しないため(２７)式および(２８)式は次式となる。ここでＺＬは√Ｌ／Ｃではなく、等価インピーダンスであり、τＬは接続による遅延時間を表している。
【００８９】
【数４３】

【００９０】
(２９)、(３０)式をラプラス変換すると、
【数４４】

【００９１】
(３１)、(３２)式をまとめて行列式で表すと、
【数４５】

【００９２】
(３３)式をＩ＝Ｙ・Ｖの形に変形すると、
【数４６】

【００９３】
正弦波定常応答においては、s = jωであるから(３４)式は次式に変形できる。
【数４７】

【００９４】
ここで、ω・τＬ≒０とすると、
【数４８】

【００９５】
通常のインダクタンスの場合、電圧・電流の関係式は
【数４９】

【００９６】
で表されるので、(３６)式と(３７)式を比較すると、
【数５０】

【００９７】
とすれば、(３６)式によりインダクタンスの特性を模擬することができる。すなわちBergeron等価回路の並列抵抗ＺＬをＺＬ＝Ｌ/τＬとすれば、インダクタンスを模擬することが可能となる。
【００９８】
【発明の効果】
請求項１の発明に係る電力系統シミュレータによれば、系統中の集中定数のインダクタンス部分での系統分割が可能となり、かつ装置１と装置２の間の遅延時間を見かけ上小さくし、誤差を低減することができる。
【００９９】
請求項２の発明に係る電力系統シミュレータは、系統中の変圧器部分での系統分割を可能とし、かつ装置１と装置２の間の遅延時間を見かけ上小さくし、誤差を低減することができる。
【０１０１】
請求項３の発明に係る電力系統シミュレータは、請求項１または２の予測演算部に、予測の誤りを検出し予測を中断する機能を追加することで、事故等による電圧、電流急変時の予測の誤りに起因する発散現象を防止する。
【０１０２】
請求項４、請求項５の発明に係る電力系統シミュレータは、系統中の集中定数のインダクタンス部分での系統分割を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図２】 実施の形態１の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態２に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態３に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態４に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図６】 実施の形態４の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態５に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態６に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図９】 実施の形態７に係る電力系統シミュレータを適用する際の電圧、電流の計測点および電流の計測方向を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態７に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図１１】 実施の形態７の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図１２】 実施の形態８に係る電力系統シミュレータを適用する際の電圧、電流の計測点および電流の計測方向を示す図である。
【図１３】 この発明の実施の形態８に係る電力系統シミュレータの構成を示すブロック図である。
【図１４】 実施の形態８の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図１５】 一般的な分布定数線路の近似回路図である。
【図１６】 従来の電力系統シミュレータが適用可能な電力系統の一例を示す図である。
【図１７】 従来の方式による電力系統シミーレータの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 電力系統解析装置１、
２ 電力系統解析装置２、
１５ 接続回路、
１６ 電力系統Ａ、
１７ 電力系統Ｂ、
１８ インダクタンス、
２１、２２ 予測演算部、
２３、２４ 予測中断機能付き予測演算部、
３１、３２ 電圧検出器、
４１、４２ 電流検出器、
６１、６２ 履歴電流源、
８１、８２ 履歴電流計算部、
９１、９２ 抵抗、
１０１、１０２ 履歴電流計算部、
１１１、１１２ 抵抗、
１１５ 変圧器、
１１６ 接続部、
１２１、１２２ 履歴電流計算部、
１３１、１３２ 抵抗、
１４１、１４２ 履歴電流計算部、
１５１、１５２ 抵抗、
２３１ データ退避部、
２３２ 誤差比較部、
２３３ 切り替えスイッチ、
２４１ データ退避部、
２４２ 誤差比較部、
２４３ 切り替えスイッチ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power system simulator.
[0002]
[Prior art]
The electric power system simulator can be broadly classified into the following two types, focusing on the realization method. One is called an analog simulator, which configures an electric circuit in which an actual power system is reduced, and impresses the response of the power system by applying a voltage to the circuit. The second one is called a digital simulator, which simulates the response of the power system by modeling each component of the power system by a mathematical formula and solving the mathematical formula using a computer.
[0003]
Each of the above two types of power system simulators has advantages and disadvantages, so a part of the system is simulated by an analog simulator, the rest of the system is simulated by a digital simulator, and both are connected to form one system as a whole. The method of simulating may be used. In addition, when simulating an electric power system with a digital simulator, the system scale that can be simulated is limited by the computing capacity of the numerical arithmetic unit in the digital simulator, so the system is divided into several parts and multiple numerical computations are performed. A method is used in which the calculation is performed in parallel on the apparatus and the entire system is simulated.
[0004]
As described above, by dividing one power system into a plurality of parts and independently simulating them, as a method for simulating one system as a whole, the propagation delay time generated in the transmission line part in the system is The ones that have been used have been used conventionally ("Study on a method of combining an analog part and a digital part in an electric power system analyzer", Electrology B2000, Vol. 120-B, No. 2, pages 154). In general, this method is called the Bergeron method.
[0005]
FIG. 16 shows an example of a system that can be divided by the conventional method. In FIG. 16, two electric power systems A and B indicated by 16 and 17 are connected via 24 power transmission lines. FIG. 17 shows a simulator configuration when the system of FIG. 16 is divided by the conventional method. In FIG. 17, a portion 25 surrounded by a broken line is an equivalent circuit of the power transmission line 24 of FIG. 16, and the power system A is simulated on the power system analysis apparatus 1 and the power system B is simulated on the power system analysis apparatus 2. 31 and 32 are voltage detectors, 41 and 42 are current detectors, 51 and 52 are hysteresis current calculators, 61 and 62 are hysteresis current sources, and 71 and 72 are resistors. The output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, the output value of the current detector 42 is I2, and the output value of the history current calculator 51 is Assuming that the output value of J2 and the history current calculator 52 is J1, J1 and J2 are given by the following equations (8) and (9).
[0006]
[Equation 8]

[0007]
[Equation 9]

[0008]
Note that the values of the resistors 71 and 72 in FIG. 17 are called the surge impedance of the transmission line, and the resistors 71 and 72 have the same value. These values are represented by Z in the above formulas (8) and (9). The size of Z is as follows: L is the inductance of the transmission line and C is the capacitance.
[0009]
[Expression 10]

[0010]
Given by. In the equations (8) and (9), t represents the current time, and τ is the propagation delay time in the transmission line portion represented by the following equation (11).
[0011]
## EQU11 ##

[0012]
Next, the operation will be described. When a part of the system is simulated by an analog simulator and the remaining part is simulated by a digital simulator, one of the devices 1 and 2 in FIG. 17 is an analog simulator and the other is a digital simulator. Moreover, when applying to the parallel calculation at the time of simulating the whole system | strain on a digital simulator, the apparatus 1 and the apparatus 2 of FIG. 17 each become a separate numerical arithmetic unit. The voltage and current values on the device 1 side are detected by the voltage detector 31 and the current detector 41, respectively, and the value of the history current source on the device 2 side is calculated by the history current calculation unit 51 from these values. A current source 62 is provided. Conversely, the voltage and current values on the device 2 side are detected by the voltage detector 32 and the current detector 42, respectively, and the value of the history current source on the device 1 side is calculated from the values by the history current calculation unit 52, and τ time It is given to the history current source 61 later.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
When the power systems on the device 1 and the device 2 in FIG. 17 are respectively simulated independently and each voltage and current value are exchanged with each other, a time delay occurs. For example, when the device 1 side is an analog simulator and the device 2 side is a digital simulator, the digital simulator operation time, D / A, A / D conversion time, analog simulator sensor are between the device 1 and device 2. A delay such as the measurement delay time occurs.
[0014]
If this time delay is longer than the time delay that occurs as a real phenomenon, that is, longer than the propagation delay time of the transmission line used for system division, accurate simulation cannot be performed and the system may become unstable. . Therefore, the minimum value of the applicable propagation delay time of the transmission line is restricted by the delay time between the devices 1 and 2. Since the propagation delay time of the transmission line depends on the length of the transmission line, the conventional method could not be applied unless there is a long-distance transmission line that generates a propagation delay time longer than the delay time between the device 1 and the device 2.
[0015]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and allows the system to be divided by the inductance portion of the system as represented by a lumped constant, and is limited by the transmission line length in the conventional system. The purpose is to eliminate.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  A power system simulator according to claim 1 of the present invention is a power system simulator for simulating a power system in which the power system 1 and the power system 2 are connected by a lumped constant inductance, wherein the power system has the lumped constant inductance. On the first side, the past voltage value V2 (t−τL) and the past current value I2 (t−τL) of the power system 2 are input to the following equation (1).Then, the estimated value is given from the calculated value of the history current source via a prediction calculation unit that calculates the previous estimated value.A history current source J1 (t) and a resistor ZL connected in parallel with the history current source and obtained by the following equation (3) are provided, and the lumped constant inductance has a past power system 1 on the power system 2 side. Input voltage value V1 (t-τL) and past current value I1 (t-τL) into the following equation (2)Then, the estimated value is given from the calculated value of the history current source via a prediction calculation unit that calculates the previous estimated value.By providing a history current source J2 (t) and a resistor ZL connected in parallel with the history current source and obtained by the following equation (3), the power system to be simulated is connected to the power system 1 in the inductance portion of the lumped constant. It is divided into the electric power system 2, and each is simulated independently.
[Expression 12]

[Formula 13]

[Expression 14]

However, in the above equation, t is the current time, and τL is the delay time of the connection portion between the power system 1 and the power system 2.
[0017]
  Moreover, the electric power system simulator which concerns on Claim 2 of this invention is a simulator which simulates the electric power system with which the electric power system 1 and the electric power system 2 are connected by the transformer, Comprising: In the electric power system 1 side of the said transformer, The past voltage value V2 (t−τL) and the past current value I2 (t−τL) of the power system 2 are input to the following equation (4)Then, the estimated value is given from the calculated value of the history current source via a prediction calculation unit that calculates the previous estimated value.A history current source J1 (t) and a resistor Z1 connected in parallel with the history current source and obtained by the following equation (6) are provided, and a past voltage value of the power system 1 is provided on the power system 2 side of the transformer. Input V1 (t-τL) and current value I1 (t-τL) into the following equation (5)Then, the estimated value is given from the calculated value of the history current source via a prediction calculation unit that calculates the previous estimated value.By providing a history current source J2 (t) and a resistor Z2 connected in parallel with the history current source and obtained by the following equation (7), the power system to be simulated is the power system 1 and the power system at the transformer portion. It is divided into two and each is simulated independently.
[Expression 15]

[Expression 16]

[Expression 17]

[Expression 18]

However, in the above equation, t is the current time, and τL is the delay time of the connection portion between the power system 1 and the power system 2. Further, the leakage reactance of the transformer viewed from the power system 1 side is L1, and the transformation ratio of the transformer between the power system 1 side and the power system 2 side is 1: n.
[0019]
In the electric power system simulator according to claim 3 of the present invention, an error in the output value from the prediction calculation unit is detected, and when the magnitude of the error exceeds a certain value, the prediction calculation in the prediction calculation unit It is characterized by having a function of interrupting.
[0020]
A power system simulator according to claim 5 of the present invention is a power system simulator that simulates a power system in which the power system 1 and the power system 2 are connected by a lumped constant inductance, and the voltage of the lumped constant inductance・ Simulate the current characteristics with a mathematical formula using the trapezoidal integration method, and use the predicted value obtained from the past voltage value as the current value of the other end voltage. It is divided into 1 and system 2, and each is simulated independently.
[0021]
A power system simulator according to claim 6 of the present invention is a power system simulator that simulates a power system in which the power system 1 and the power system 2 are connected by a lumped constant inductance, and the voltage of the lumped constant inductance. The current characteristics are simulated by the backward Euler method and the predicted value obtained from the past voltage value is used as the current value of the other end voltage. It is divided into 1 and system 2, and each is simulated independently.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 is a configuration diagram of a first embodiment of a power system simulator according to the present invention. In FIG. 1, the same elements as those in FIG. 15 is a connection circuit, 81 and 82 are hysteresis current calculators, and 91 and 92 are resistors. The basic functions of these components are the same as in the conventional system, but the calculation formulas of the historical current of the historical current calculators 81 and 82 and the resistance values of the resistors 91 and 92 are different from those of the conventional system.
[0023]
FIG. 2 shows an example of a system that can be divided according to the present invention. In FIG. 2, two power systems A and B of 16 and 17 are connected via 18 inductances. In FIG. 1, the output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, the output value of the current detector 42 is I2, and the history current calculation unit 81 Is J2, and the output value of the history current calculator 82 is J1, J1 and J2 are obtained by the following equations (1) and (2).
[0024]
[Equation 19]

[0025]
[Expression 20]

[0026]
Note that the values of the resistors 91 and 92 in FIG. 1 are equal and are represented by ZL in the above two equations. The size of ZL is L, where L is the size of inductance 18 in FIG.
[0027]
[Expression 21]

[0028]
Given by. In the expressions (1) and (2), t represents the current time, and τL in the expressions (1), (2) and (3) is a delay time between the apparatus 1 and the apparatus 2 in FIG.
[0029]
In the conventional method, the capacitance C of the transmission line is required when calculating the surge impedance of the transmission line in the equation (10). In the equation (3) of the present invention, the inductance L and the delay time between the device 1 and the device 2 are used. It can be obtained by τL. Further, in the conventional method, there is a restriction that the propagation delay time of the transmission line must be longer than the delay time between the device 1 and the device 2, but in the present invention, the simulation method of the present invention is applied to an arbitrary inductance. Applicable.
[0030]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing the second embodiment of the present invention, in which prediction calculation units 21 and 22 are added to the history current calculation units 81 and 82 of the first embodiment. The prediction calculation units 21 and 22 calculate and output an estimated value ahead of the current result. Since other configurations are the same as those in FIG. 1, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0031]
In the first embodiment, it is possible to divide the system at an arbitrary inductance portion in the system and perform the simulation independently, but an error proportional to the following equation occurs.
[0032]
[Expression 22]

[0033]
As can be seen from the equation (12), when the delay time τL between the device 1 and the device 2 is large, the error caused by the connection also becomes large. Therefore, in the present embodiment, by adding the prediction estimated value to the history current sources 61 and 62 by the prediction calculation by the prediction calculation units 21 and 22, the delay time between the device 1 and the device 2 is apparently reduced, It is possible to reduce errors in the method of the first embodiment and improve simulation accuracy.
[0034]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a block diagram showing Embodiment 3 of the present invention. FIG. 4 is obtained by adding a function of temporarily suspending prediction when an error occurs in prediction to the second embodiment. When an accident occurs in the system, the voltage and current change suddenly. At that time, the prediction calculation unit of the history current calculation outputs the predicted value from the voltage and current value in the steady state as it is, and a large error occurs in the prediction result. If the subsequent prediction is continued with an error in the prediction result, the magnitude of the error increases with time and may diverge, so this needs to be prevented.
[0035]
In FIG. 4, reference numerals 23 and 24 denote prediction calculation units with a prediction interruption function. Details of 23 are shown in FIG. 4B, and details of 24 are shown in FIG. 4C. 4 (b) and 4 (c), 21 and 22 are prediction calculation units similar to those in FIG. 3, 231 and 241 are data saving units, 232 and 242 are error comparison units, and 233 and 243 are changeover switches. . Since other configurations are the same as those in FIG. 1, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0036]
The data saving units 231 and 241 store the prediction results of the prediction calculation units 21 and 22, and the error comparison units 232 and 242 compare the predicted value with the current value after the prediction time has elapsed. As a result of the comparison, if the error is large, the selector switches 233 and 243 are switched to the terminal B side, a result of not performing the prediction is output, and the prediction is interrupted. It should be noted that the prediction calculation units 21 and 22 perform the prediction calculation even while the prediction is interrupted, and the error comparison units 232 and 242 compare the prediction result with the current value. 233 and 234 are switched to the terminal A side, and the prediction result is output.
[0037]
As a result, one sample at the moment of the accident outputs an incorrect value, but it is possible to avoid the possibility of divergence by temporarily interrupting the supply of the predicted value output from the next value. .
[0038]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 5, the same elements as those in FIG. In the figure, 116 is a connection part, 101 and 102 are history current calculation parts, and 111 and 112 are resistors. The basic functions of these components are the same as in the conventional method, but the calculation formulas for the hysteresis currents 101 and 102 and the resistance values 111 and 112 are different from those in the conventional method.
[0039]
FIG. 6 shows an example of a system that can be divided according to this embodiment. In FIG. 6, two power systems A and B of 16 and 17 are connected via 115 transformers. Here, the system 16 side of the transformer 115 is the primary side, the system 17 side is the secondary side, and the transformation ratio between the primary side and the secondary side is 1: n.
[0040]
In FIG. 5, the output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, the output value of the current detector 42 is I2, and the history current calculation unit 101 Is J2, and the output value of the history current calculator 102 is J1, J1 and J2 are obtained by the following equations (4) and (5).
[0041]
[Expression 23]

[0042]
[Expression 24]

[0043]
Z1 and Z2 in the above two formulas are respectively equal to the values of the resistors 111 and 112 in FIG. 5, and assuming that the leakage reactance viewed from the primary side of the transformer 115 is L1, the following formulas (6) (7 ).
[0044]
[Expression 25]

[0045]
[Equation 26]

[0046]
In the expressions (4) and (5), t represents the current time, and τL in the expressions (4), (5), (6), and (7) is a delay between the apparatus 1 and the apparatus 2 in FIG. It's time.
[0047]
In the conventional method, the capacitance C of the transmission line is required when calculating the surge impedance of the transmission line in the equation (10). In this embodiment, the values of the resistors 111 and 112 are the leakage reactance of the transformer 115, the device It can be obtained by the delay time between 1 and device 2 and the transformation ratio of the transformer. Further, in the conventional method, there is a restriction that the propagation delay time of the transmission line must be longer than the delay time between the device 1 and the device 2, but this embodiment can be applied to any transformer. is there.
[0048]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing the fifth embodiment of the present invention, which is obtained by adding prediction calculation sections 21 and 22 to the history current calculation sections 101 and 102 of the fourth embodiment. The prediction calculation units 21 and 22 calculate and output an estimated value ahead of the current result. In the first embodiment, it is possible to divide the system at an arbitrary inductance portion in the system and perform the simulation independently, but an error proportional to the following equation occurs.
[0049]
[Expression 27]

[0050]
If the delay time τL between the device 1 and the device 2 is large, the error caused by the connection also becomes large. Therefore, in the fifth embodiment, the delay time between the device 1 and the device 2 is apparently reduced by prediction calculation, thereby reducing the error of the method of the first embodiment and improving the simulation accuracy.
[0051]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 8 is a block diagram showing Embodiment 6 of the present invention. In the fifth embodiment, a function is added in which, when an error occurs in prediction, the prediction is temporarily suspended and the prediction is restarted from the next calculated value. When an accident occurs in the system, the voltage and current change suddenly. At that time, the prediction calculation unit of the history current calculation outputs the predicted value from the voltage and current value in the steady state as it is, and a large error occurs in the prediction result. If the subsequent prediction is continued with an error in the prediction result, the magnitude of the error may increase with time and diverge.
[0052]
8, the same elements as those in FIGS. 4 and 7 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. In FIG. 8, the data saving units 231 and 241 store the prediction results, and the error comparison units 232 and 242 compare the predicted values with the current values after the prediction time has elapsed. If the compared error is large, the selector switches 233 and 243 are switched to the terminal B side, the result of not performing the prediction is output, and the supply of the prediction result is interrupted. Note that the prediction calculation is performed even while the prediction is interrupted, the prediction result is compared with the current value by the error comparison unit, and when the prediction error falls below a certain value, the changeover switches 233 and 243 are switched to the terminal A side, Output the result.
[0053]
As a result, although one sample at the moment of the accident outputs an incorrect value, it is possible to avoid the possibility of the divergence by interrupting the temporary predicted value from the next value.
[0054]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 9 shows voltage and current measurement points at the terminals T1 and T2 of the inductance having the size L. As shown in FIG. 9, when voltage and current measurement points and current directions are defined, if the voltage / current characteristics are simulated by the trapezoidal integration method, currents I1 and I2 are expressed by the following equations.
[0055]
[Expression 28]

[0056]
[Expression 29]

[0057]
[30]

[0058]
  In equations (13) and (14), t represents the current time, and τI represents the integration step of trapezoidal integration. In the equation (13), when the predicted value obtained from the past value of V2 is used as V2 (t) * instead of V2 (t), the equation (13) is expressed by the following equation (16), All values other than one term V1 (t) are obtained from past values.{}The inside can be expressed as a history current source.
[0059]
[31]

[0060]
  V1 (t) and I1 (t) are both inductance terminals in FIG.T1Side voltage and current values, terminals required by equation (16)T2The voltage and current values on the side are all past values, so equation (16) is the terminalT2Can be solved independently of the side.
[0061]
Similarly, in equation (14), if a predicted value obtained from the past value of V1 is used as V1 (t) * instead of V1 (t), equation (14) is expressed by the following equation (17). All values other than V2 (t) in the first term on the right side are obtained from past values, and the contents in {} can be expressed as a history current source.
[0062]
[Expression 32]

[0063]
  V2 (t) and I2 (t) are both the voltage and current values on the terminal T2 side of the inductance in FIG. 9, and all the voltage and current values on the terminal T1 side required in equation (17) are past values. , (17) can be solved independently of the terminal T1 side. That is, by using the equations (16) and (17), the inductance terminalT1Side and terminalT2The sides can be solved independently, and the power system can be divided by the inductance part.
[0064]
10 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 7 of the present invention. In FIG. 10, the same elements as those in FIG. In FIG. 10, 121 and 122 are history current calculation units, and 131 and 132 are resistors. The basic functions of these components are the same as in the conventional method, but the calculation formulas of the hysteresis current of the hysteresis current calculation units 121 and 122 and the resistance values of the resistors 131 and 132 are different from those in the conventional method.
[0065]
FIG. 11 shows an example of a system that can be divided according to this embodiment. In FIG. 11, two power systems A and B of 16 and 17 are connected via 18 inductances. In FIG. 10, the output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, the output value of the current detector 42 is I2, and the history current calculation unit 121 is set. Is J2, and the output value of the history current calculator 122 is J1, J1 and J2 are obtained by the following equations (18) and (19).
[0066]
[Expression 33]

[0067]
[Expression 34]

[0068]
Note that the values of the resistors 131 and 132 in FIG. 10 are equal and are represented by Z in the above two equations. The magnitude of Z is given by equation (15). In the equations (18) and (19), t represents the current time, and τI is the delay time between the device 1 and the device 2 in FIG. V1 (t) * and V2 (t) * are predicted values obtained from past values.
[0069]
  In the conventional method, the capacitance C of the transmission line is required when the surge impedance of the transmission line is obtained in the equation (10), but in the equation (15) of the present embodiment, the inductance L and between the device 1 and the device 2 The delay time can be obtained. Also,ConventionalIn the system, there is a restriction that the propagation delay time of the transmission line must be longer than the delay time between the device 1 and the device 2, but this embodiment is applicable to any inductance.
[0070]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 12 shows the voltage and ammeter side points at the terminals T1 and T2 of the inductance of size L. When the voltage and current measurement points and the current direction are defined as shown in FIG. 12, when the voltage / current characteristics are simulated by the backward Euler method, the currents I1 and I2 are expressed by the following equations.
[0071]
[Expression 35]

[0072]
[Expression 36]

[0073]
[Expression 37]

[0074]
In equations (20) and (21), t represents the current time, and τI represents the integration step of trapezoidal integration. In the equation (20), when the predicted value obtained from the past value of V2 is used as V2 (t) * instead of V2 (t), the equation (20) is expressed by the following equation (23). All values other than V1 (t) in one term are obtained from past values, and the contents in {} can be expressed as a history current source.
[0075]
[Formula 38]

[0076]
V1 (t) and I1 (t) are both the voltage and current values on the terminal T1 side of the inductance in FIG. 12, and all the voltage and current values on the terminal T2 side required in equation (23) are past values. , (23) can be solved independently of the terminal T2 side.
[0077]
Similarly, in equation (21), if a predicted value obtained from the past value of V1 is used as V1 (t) * instead of V1 (t), equation (21) is expressed by the following equation (24). All values other than V2 (t) in the first term on the right side are obtained from past values and can be expressed as a history current source.
[0078]
[39]

[0079]
  V2 (t) and I2 (t) are both inductance terminals in FIG.T2Since the voltage and current values on the terminal T1 side required in the equation (24) are all past values, the equation (24) can be solved independently from the terminal T1 side. That is, by using the equations (23) and (24), the terminal T1 side and the terminal T2 side of the inductance can be solved independently, and the power system can be divided at the inductance portion.
[0080]
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 8 of the present invention. In FIG. 13, the same elements as those of FIG. In FIG. 13, reference numerals 141 and 142 denote history current calculation units, and reference numerals 151 and 152 denote resistors. The basic functions of these components are the same as in the conventional system, but the calculation formulas of the historical current of the historical current calculators 141 and 142 and the resistance values of the resistors 151 and 152 are different from those in the conventional system.
[0081]
FIG. 14 shows an example of a system that can be divided according to this embodiment. In FIG. 14, two power systems A and B of 16 and 17 are connected via 18 inductances. In FIG. 13, the output value of the voltage detector 31 is V1, the output value of the voltage detector 32 is V2, the output value of the current detector 41 is I1, the output value of the current detector 42 is I2, and the history current calculator 141 Is J2, and the output value of the history current calculator 142 is J1, J1 and J2 are obtained by the following equations (25) and (26).
[0082]
[Formula 40]

[0083]
[Expression 41]

[0084]
Note that the values of the resistors 151 and 152 in FIG. 13 are equal, and are represented by Z in the above two equations. The magnitude of Z is given by equation (22). In the equations (25) and (26), t represents the current time, and τI is the delay time between the device 1 and the device 2 in FIG. V1 (t) * and V2 (t) * are predicted values obtained from past values.
[0085]
In the conventional method, the capacitance C of the transmission line is required when calculating the surge impedance of the transmission line in the equation (3), but in the equation (22) of the present embodiment, the inductance L and between the device 1 and the device 2 are required. The delay time can be obtained. Further, in the conventional method, there is a restriction that the propagation delay time of the transmission line has to be longer than the delay time between the device 1 and the device 2, but in the present embodiment, it can be applied to any inductance. .
[0086]
(3) Explanation of derivation method
The method for deriving equation (3) used in each of the above embodiments will be described. When deriving a Bergeron equivalent circuit of distributed constant lines, FIG. 15 is often used. In FIG. 15, Δx represents a minute section of the distributed constant line, wherein resistance in the Δx section is represented by R · Δx, inductance is represented by L · Δx, capacitance is represented by C · Δx, and conductance is represented by G · Δx. By transforming the general solution of the wave equation obtained by setting Δx → 0, the following equations (27) and (28) are obtained, and by arranging these, a Bergeron equivalent circuit of a distributed constant line is derived. (Refered by Taiji Sekine, Akihiro Ameya, "Distributed Constant Circuit Theory", Corona, P150)
[0087]
[Expression 42]

[0088]
In FIG. 15, when R = G = 0 and C≈0, a circuit having only a simple inductance is obtained. At this time, since C does not exist in the circuit, the equations (27) and (28) become the following equations. Here, ZL is not √L / C but equivalent impedance, and τL represents a delay time due to connection.
[0089]
[Expression 43]

[0090]
When Laplace transforms (29) and (30),
(44)

[0091]
When the expressions (31) and (32) are collectively expressed as a determinant,
[Equation 45]

[0092]
When the equation (33) is transformed into the form I = Y · V,
[Equation 46]

[0093]
In the sine wave steady response, since s = jω, the equation (34) can be transformed into the following equation.
[Equation 47]

[0094]
Here, when ω · τL≈0,
[Formula 48]

[0095]
For normal inductance, the relationship between voltage and current is
[Equation 49]

[0096]
Therefore, when comparing the equation (36) and the equation (37),
[Equation 50]

[0097]
Then, the inductance characteristic can be simulated by the equation (36). That is, if the parallel resistance ZL of the Bergeron equivalent circuit is set to ZL = L / τL, the inductance can be simulated.
[0098]
【The invention's effect】
  According to the electric power system simulator according to the invention of claim 1, it is possible to divide the system at the inductance portion of the lumped constant in the system.In addition, the delay time between the device 1 and the device 2 can be apparently reduced, and the error can be reduced.
[0099]
  The electric power system simulator according to the invention of claim 2 enables system division at a transformer portion in the system,In addition, the delay time between the device 1 and the device 2 can be apparently reduced, and the error can be reduced.
[0101]
  Claim3The power system simulator according to the invention of claim1 or 2In addition, a function of detecting a prediction error and interrupting the prediction is added to the prediction calculation unit, thereby preventing a divergence phenomenon caused by a prediction error at the time of sudden change in voltage or current due to an accident or the like.
[0102]
  Claim4, Claims5The power system simulator according to the present invention enables system division at the inductance portion of the lumped constant in the system.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a power system to which the power system simulator of the first embodiment can be applied.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a power system to which the power system simulator of the fourth embodiment can be applied.
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating voltage, current measurement points, and current measurement directions when applying the power system simulator according to the seventh embodiment.
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing an example of an electric power system to which the electric power system simulator according to the seventh embodiment can be applied.
FIG. 12 is a diagram illustrating voltage, current measurement points, and current measurement directions when applying the power system simulator according to the eighth embodiment.
FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing an example of a power system to which the power system simulator of the eighth embodiment can be applied.
FIG. 15 is an approximate circuit diagram of a general distributed constant line.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a power system to which a conventional power system simulator can be applied.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a power system simulator according to a conventional method.
[Explanation of symbols]
1 Power system analysis device 1,
2 Power system analysis device 2,
15 connection circuit,
16 Power system A,
17 Power system B,
18 inductance,
21, 22 Prediction calculation unit,
23, 24 Prediction calculation unit with prediction interruption function,
31, 32 voltage detector,
41, 42 current detector,
61, 62 History current source,
81, 82 History current calculator,
91, 92 resistance,
101, 102 History current calculator,
111, 112 resistance,
115 transformer,
116 connection part,
121, 122 History current calculator,
131, 132 resistance,
141, 142 history current calculator,
151, 152 resistance,
231 data saving unit,
232 error comparison unit,
233 selector switch,
241 Data saving unit,
242 error comparison unit,
243 Changeover switch.

Claims (5)

An electric power system simulator for simulating an electric power system in which the electric power system 1 and the electric power system 2 are connected by a lumped constant inductance, wherein a past voltage value of the electric power system 2 is present on the electric power system 1 side of the lumped constant inductance. V2 (t−τL) and past current value I2 (t−τL) are input to the following equation (1) , and the predicted value is calculated from the calculated history current source value via the prediction calculation unit. A hysteresis current source J1 (t) to which the estimated value is given, a resistor ZL connected in parallel with the history current source and obtained by the following equation (3) are provided, and the inductance of the lumped constant is on the power system 2 side. The past voltage value V1 (t−τL) and the past current value I1 (t−τL) of the power system 1 are input to the following equation (2) , and the previous estimated value is calculated from the calculated history current source value. The estimated value is calculated through a prediction calculation unit that calculates Erareru history current source J2 (t), and by providing the determined resistance ZL by the history current source and are connected in parallel following equation (3), the power system of the power system to be the simulated inductance part of the lumped constant 1. A power system simulator, wherein the power system simulator is divided into 1 and a power system 2, and each is simulated independently.

However, in the above equation, t is the current time, and τL is the delay time of the connection portion between the power system 1 and the power system 2. A simulator for simulating an electric power system in which the electric power system 1 and the electric power system 2 are connected by a transformer, and a past voltage value V2 (t−τL) of the electric power system 2 is provided on the electric power system 1 side of the transformer. The past current value I2 (t−τL) is input to the following equation (4), and the estimated value is given from the calculated value of the history current source via the prediction calculation unit that calculates the previous estimated value. A history current source J1 (t) and a resistor Z1 connected in parallel with the history current source and obtained by the following equation (6) are provided, and a past voltage value of the power system 1 is provided on the power system 2 side of the transformer. V1 (t−τL) and current value I1 (t−τL) are input to the following equation (5) , and the estimation is performed from the calculated history current source value via a prediction calculation unit that calculates the previous estimated value. history current source J2 which value is given (t), and the lower is connected in parallel with the history current source By providing the determined resistance Z2 by (7), the power system simulator, characterized in that the electric power system to be the simulated divided into the power system 1 and the power system 2 in the transformer portion, simulating independently.

However, in the above equation, t is the current time, and τL is the delay time of the connection portion between the power system 1 and the power system 2. Further, the leakage reactance of the transformer viewed from the power system 1 side is L1, and the transformation ratio of the transformer between the power system 1 side and the power system 2 side is 1: n. Claim detects errors in the output value from the prediction computation unit, when it is above a certain value the magnitude of the error is characterized by having a function to interrupt the prediction calculation in the prediction computation unit 1 Or the electric power system simulator of Claim 2 .   A power system simulator for simulating a power system in which power system 1 and power system 2 are connected by a lumped constant inductance, wherein the voltage and current characteristics of the lumped constant inductance are simulated by a trapezoidal integration method, By using the predicted value obtained from the past voltage value as the current value of the end voltage, the power system to be simulated is divided into the system 1 and the system 2 at the inductance portion of the lumped constant, and each is simulated independently. Power system simulator characterized by   A power system simulator for simulating a power system in which power system 1 and power system 2 are connected by a lumped constant inductance, wherein the voltage and current characteristics of the lumped constant inductance are simulated by a backward Euler method, By using the predicted value obtained from the past voltage value as the current value of the end voltage, the power system to be simulated is divided into the system 1 and the system 2 at the inductance portion of the lumped constant, and each is simulated independently. Power system simulator characterized by

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