JP4061412B2 - 電力系統の系統安定度監視方法及びシステム - Google Patents
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太田宏次・井上紀宏・伊藤久徳・福島宣夫・小俣和也・森田憲一・小海裕:「オンライン安定度計算による脱調未然防止システム(TSC)の開発」、 電学論B、 115, 1 , pp.75−84(1995−1) J. A. Demcko, S. Pillutla, and A. Keyhani: "Measurement of Synchronous Generator Data from Digital Fault Recorders for Tracking of Parameters and Field Degradation Detection", Electric Power Systems Research 39, pp.205−213 (1996) 柳橋健・今井伸一・庄司寿哉・佐藤正弘・石原祐二:「リアルタイム測定デ−タを用いた動揺推定と脱調予測法の開発」, 電学論B, 118,10, pp.1186−1193 (1998−10) 鈴木直人・檜山隆・船越節彦:「実時間FFT による電力システム動揺モ−ドのオンライン同定」, 電学論B,120, 2,pp.134−140(2000−2) 斉藤浩海:「電力システムにおける同期計測技術の応用動向」, 電学論B, 119, 8/9, pp.897−900(1999−8/9) 水町守志:「ミニ特集GPS(衛星測位システム)技術と今後の展開」, 計測と制御,36, 8, pp.533−562(1997−8) 今江理人:「全世界測位システム(GPS) とその応用」, 電学論B, 118, 3, pp.227−230(1998−3) R. Tsukui, P. Beaumont, T. Tanaka and K. Sekiguchi: "Intranet−Based Protection and Control", IEEE Computer Applications in Power, pp.14−17(2001−4) 三谷康範・佐伯修・北條昌秀・鵜飼裕之:「多地点同期フェ−ザ量計測に基づく西日本60Hz 系統の動特性オンライン観測システム」, 電気学会電力技術電力系統技術研究会資料,PE−02−60,PSE−02−70 (2002−9) The MathWorks: MATLAB Wavelet Toolbox, Wavelet Toolbox User's guide 小林一行: MATLAB ハンドブック, 秀和システム(1998) 大澤靖冶・杉原弘章:「多数の分散電源からなる電力系統の安定化制御に関する考察」, 電気学会電力技術電力系統技術研究会資料,PE−98−116,PSE−98−106(1998) 富山克之・佐藤雅一・山地幸司・関田昌弘・後藤益雄:「交直並行送電系統における直流パワ−モジュレ−ションによる電力動揺抑制制御」, 電学論B, 117, 7,pp.938−944(1997−7) 垣本直人:「長距離くし形系統の内部共振による長周期動揺不安定性」, 電学論B,115, 3,pp.219−226(1995−3) 渡邊政幸・三谷康範・辻毅一郎:「非線形連成振動モデルを用いた多機くし形系統におけるHopf 分岐特性の解析」, 電学論B, 123, 12,pp.1454−1461(2003−12) 中地域技術研究連絡会・系統研究分科会,西日本研究連絡会:「60Hz 連系系統における電力−周波数特性の実測」, 電学論B,97, 1,pp.45−51(1977−1) 小畑嘉造・平井信好・武田捷一:「小擾乱に対する電力系統の安定度判別手法の比較」, 情報処理研究会資料, IP−78−69(1978) 電力系統モデル標準化調査専門委員会編:「電力系統の標準モデル」, 電気学会技術報告第754 号(1999) I. J. Perez−Arriaga, G. C. Verghese and F. C. Schweppe, "Selective modal analysis with applications to electric power system, Part 1: Heuristics Introduction", IEEE Trans. on Power Apparatus and Systems, Vol. 101, No.9,pp.3117−3125(1982−9)
図3 に2003 年8 月24 日18 時50 分から19 時10 分の九州工業大学の周波数変動を示す。この日の19 時2 分頃、福岡県北九州市近郊の苅田にある火力発電所の発電機(34.7万kW で運転中)が、機器の異常発生のために緊急停止した(九州電力ホ−ムペ−ジプレスリリ−スより)。この停止は発電機の定期検査などのあらかじめ予期されていた停止と異なり不測の事態であったため、時刻約758 秒において系統周波数が急激に低下していることが確認できる。
系統全体で発生する第1モ−ド(長周期動揺)は系統両端の発電機群が関連するモ−ドであり、系統が左右に分かれて動揺し、中央が節となる。第2モ−ドは系統中央と両端の発電機群が関連しており(非特許文献13)、系統の中央と両端が動揺し、節の数は2である(非特許文献14)。またこれらの動揺成分は、0.2〜0.8Hzの周波数領域に含まれていることが上述のことより明らかとなった。そこで、この2 つのモ−ド間には相互作用が働く連成モデルであることを考慮した(非特許文献15)、2自由度系振動モデルを考える。名古屋工業大学−宮崎大学間の位相差情報から、離散ウェ−ブレット変換により抽出された0.2〜0.8Hz の動揺成分をx1、その1 階微分をx2、徳島大学−宮崎大学間の位相差(0.2〜0.8Hz)をx3、その1 階微分をx4 とするとモデル式は以下のように示すことができる。X1〜X4は、それぞれx1〜x4の微分を示している。
X2=a1000・x1+a0100・x2+a0010・x3+a0001・x4 (4)
X3=x4 (5)
X4=b1000・x1+b0100・x2+b0010・x3+b0001・x4 (6)
位相計測によって直接観測される信号はx1,x3である。これらを微分するとX1,X3すなわち、x2,x4が得られる。さらにx2,x4を微分してX2,X4が得られるとx1,x2,x3,x4,X1,X2,X3,X4の時間データすべてが得られる。
(3)〜(6) 式における線形部は
図11 に示す電気学会WEST30 機系統モデル(非特許文献18) を用いて、位相差の揺らぎ情報から2自由度系振動モデルの評価を行った。潮流条件としては昼間断面潮流を設定し、負荷特性は定電流特性とした。この時、図12に示すような負荷を微小変動させることでおこる位相差の揺らぎ情報を用いて、2自由度系振動モデルを評価した。負荷変動の箇所として負荷が大きい上位3 箇所を選定している。また2自由度系振動モデルを用いた解析を行うために、寄与率(19) を用いて2つの不安定モ−ドに対して寄与の大きい発電機を選定した。
2003 年8 月24 日18 時50 分〜19 時10 分の名古屋工業大学−宮崎大学、徳島大学− 宮崎大学の位相差情報を(3)〜(6)式に適用し固有値を導出した。この時、デ−タ長(時間)を変化させながら固有値を求めた結果を図15、図16に示す。図15 は固有値の実部を示しており、固有値実部の正負によって安定、 不安定の判別が可能であり、その大きさによって安定の度合いが分かる。また図16 は固有値の虚部を示しており、動揺の固有角周波数に相当する。図15、図16よりデ−タ長が約200 秒でほぼ一定値に達していることが分かる。
Claims (6)
- 広域的な複数地点におけるデ−タ収集に基づきリアルタイムに電力系統の系統安定度を監視する方法において、
前記広域的な複数地点のそれぞれにおいて、一般需要家が用いる商用電源コンセントの電圧からその位相を検出し、
この位相情報に時刻情報を付加したデ−タを、ネットワ−クを介して、デ−タサ−バに送出し、
デ−タサ−バは、前記複数地点からのデ−タを、継続的に取得して、収集し、
次に、取得したデ−タに基づき、系統内で発生する最も周期が長い第1モ−ドと次に周期が長い第2モ−ドの動揺成分を抽出し、
抽出した第1モードと第2モードの動揺成分に基づき系統の安定度を判別し、
前記安定度の判別は、前記第1と第2の2つのモ−ド間に相互作用が働く連成モデルであることを考慮した2自由度系振動モデルを適用し、第1と第2モ−ドの動揺成分から前記連成モデルの係数を同定し、その結果から固有値を計算することにより行う、
ことから成る電力系統の系統安定度監視方法。 - 前記第1と第2モードの動揺成分は、前記複数地点から取得したデ−タに、ウェ−ブレット変換を施すことにより抽出する請求項1に記載の電力系統の系統安定度監視方法。
- 広域的な複数地点におけるデ−タ収集に基づきリアルタイムに電力系統の系統安定度を監視するシステムにおいて、
前記広域的な複数地点のそれぞれにおいて、一般需要家が用いる商用電源コンセントの電圧からその位相を検出し、この位相情報に時刻情報を付加したデ−タを送出する位相計測装置と、
前記複数地点からのデ−タを、ネットワ−クを介して、継続的に取得して、収集するデ−タサ−バと、
前記デ−タサ−バが取得したデ−タに基づき、系統内で発生する最も周期が長い第1モ−ドと次に周期が長い第2モ−ドの動揺成分を抽出する手段と、
抽出した動揺成分に基づき系統の安定度を判別する手段と、を備え、
前記安定度の判別は、前記第1と第2の2つのモ−ド間に相互作用が働く連成モデルであることを考慮した2自由度系振動モデルを適用し、第1と第2モ−ドの動揺成分から前記連成モデルの係数を同定し、その結果から固有値を計算することにより行う、
ことから成る電力系統の系統安定度監視システム。 - 前記第1と第2モードの動揺成分を抽出する手段は、前記複数地点から取得したデ−タに、ウェ−ブレット変換を施すことにより抽出する請求項4に記載の電力系統の系統安定度監視システム。
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