JP4108578B2 - 電力系統安定化制御システム及び電力系統安定化制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、電力系統に事故（故障）が発生した場合に、事故後に計測されるオンライン情報を事故発生前に得られるオフライン情報で補強することにより、事故直後に計測されるオンライン情報では適切な安定化制御量の算出が困難な場合に対処する電力系統安定化制御システム及び電力系統安定化制御方法に関するものである。

従来の系統安定化装置においては、オンライン計測の結果に基づいたエネルギー法を用いた安定化制御量の算出を行っているので、一機無限大母線系統への等価変換が可能な系統に限定される構成になっている（例えば、非特許文献１参照）。

鈴木、柳橋、富沢、合田、押田著「大容量電源系統のオンライン安定化制御方式の開発」電気学会論文誌Ｂ、１１０巻、８号、１９９０年８月２０日発行、第６５２頁−第６６０頁

上述したような従来の系統安定化装置では、安定判別および安定化制御量の算出にはエネルギー法（Ｐ−Δδ曲線を推定して実施される）に基づいて行われるため、一機無限大母線系統への等価変換が可能な系統に限定され、対象系統が比較的大きく複雑で、システム上の問題や系統構成により計測不可能なオンライン情報がある場合に、オンライン情報だけでは事故による系統の安定度を適切に判断することが困難という問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、システム上の問題や系統構成により計測不可能なオンライン情報がある場合に、事故後のオンライン情報だけでは系統の安定度を適切に判断することが困難である事故に対しては、事故前の系統情報（発電機の稼動状態、送電線の接続状態）（オフライン情報）により、オンライン情報を補強することによって当該故障に対する適切な制御を実施することができる電力系統安定化制御システム及び電力系統安定化制御方法を得るものである。

なお、本発明の特徴は、単にオンライン型安定化方式（事後演算型）の不得意な事故ケースをオフライン型安定化方式（事前演算型）に移行するのではなく、オンライン計測で得られた安定化指標を事前の系統情報で補強して、オンライン型安定化方式のメリットを有効に活用することを目的としている。

この発明に係る電力系統安定化制御システムは、電力系統に事故が発生すると、前記電力系統の電力の供給量を制御して前記電力系統を安定化する電力系統安定化制御システムにおいて、発電機の出力電流を検出する第１のセンサと、前記発電機が接続された第１の母線の電圧を検出する第２のセンサと、オンライン計測不可能な系統状態によって保護範囲系統の安定度が変化する指標を表す系統裕度指標を供給する系統裕度指標供給装置と、前記第１及び第２のセンサにより検出された電流及び電圧から前記第１の母線及び本系統側に接続された第２の母線間に接続された送電線に流れる潮流値を算出してこの潮流値から過渡安定度指標を算出し、この算出した過渡安定度指標及び前記系統裕度指標供給装置から予め供給された系統裕度指標に基づき両指標の交点が制御量を表す制御量算出図を一定の周期で作成して更新するとともに、前記第１及び第２のセンサにより検出された電流及び電圧の少なくとも一方の変化に基づき事故が発生したと判断した場合にはそのときの過渡安定度指標を算出して前記制御量算出図から対応する制御量を算出し、前記制御量が不安定ケースのときだけ前記制御量に応じて前記発電機に接続された遮断器を制御する系統安定化装置とを設けたものである。

この発明に係る電力系統安定化制御システムは、オンライン計測不可能な系統状態によって安定度が大きく変化する場合においても、計測可能なオンライン情報を事故直前のオフライン情報で補強するようにしたので、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という効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電力系統安定化制御システム及び電力系統安定化制御方法について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る電力系統安定化制御システムの構成例を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、保護範囲系統内には、母線１Ａ、１Ｂ、１Ｃ及び１Ｄと、送電線２Ａ、２Ｂ及び２Ｃと、遮断器３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ及び３Ｈと、電流を取り込む為のセンサ（変流器）（第１のセンサ）４Ａ、４Ｂ及び４Ｃと、母線電圧を取り込む為のセンサ（変成器）（第２のセンサ）５と、遮断器情報や電流、電圧を取り込むための入力ケーブル６Ａ、６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄと、電源制限（遮断）の出力信号を出すための出力ケーブル７と、オンライン計測可能な発電機８Ａ、８Ｂ及び８Ｃと、オンライン計測が不可能な発電機８Ｄと、送電線２Ａ及び２Ｂまたは母線１Ａ及び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９Ａとが設けられている。また、連系線２Ｄにより保護範囲系統内の母線１Ｃと本系統側の母線１Ｅが繋がれている。なお、系統安定化装置９Ａには、ＣＰＵなどを含む。

つぎに、この実施の形態１に係る電力系統安定化制御システムの動作について図面を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態１に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置の動作を示すフローチャートである。

また、図３は、この発明の実施の形態１に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置により作成される制御量算出図を示す図である。図３において、横軸は加速エネルギー（過渡安定度指標）、縦軸は系統裕度指標をそれぞれ表す。また、動態安定度監視領域は、過渡安定度については保たれるが、動態安定度が弱くなる領域であり、場合によっては発電機の遮断が必要である。

なお、図３に示す系統裕度指標とは、例えば図１で示すオンライン計測不可能な発電機８Ｄの稼動状態、およびその稼動状態によって変化する事前の母線１Ａの電圧位相角偏差、またはオンライン計測不可能な保護範囲系統内の送電線の接続状態など、オンライン計測不可能な系統状態によって保護範囲系統の安定度が変化する指標のことで、その系統状態などについては中央給電所（図示せず）（系統裕度指標供給装置）などから、事前に系統安定化装置９Ａは取り込んでおくものとする。

事故後のオンライン情報である過渡安定度指標と、事故前のオフライン情報である系統裕度指標を基にした安定化方式の具体例について説明する。

送電線２Ａの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃとセンサ５を通じて得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ、６Ｂによって取り込むことで、系統安定化装置９Ａで常時算出される。例えば、送電線２Ａで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧が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。

最初に、図２のステップ１０１において、系統安定化装置９Ａは、常時、センサ４Ａ〜４Ｃ、５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（電力量）を算出し、系統裕度指標と加速エネルギーに基づき制御量算出図を一定の周期（例えば、数分）で作成し、更新する。

すなわち、図３に示す制御量算出図は、最初は当該電力系統のシミュレーションによって作成する。算出された送電線２Ａ、２Ｂに流れる潮流値（電力量）は、後で説明する式（２）の発電機の電気的出力Ｐ_Ｌ（ｔ）に相当する。一定の周期毎の算出された潮流値（電力量）により、式（２）と式（１）から加速エネルギー（過渡安定度指標）を算出して、制御量算出図を作成、更新する。

次に、ステップ１０２において、センサ４Ａ〜４Ｃ、５を通じて得られる電流、電圧データより故障（事故）発生を判断する。例えば、上述したように、母線１Ａの電圧が一定値以下になった場合には、送電線２Ａなどで地絡故障が発生したと判断する。また、例えば電流、電圧データから電力量を求め、その電力量の変化により故障発生を判断する。

次に、ステップ１０３において、故障（事故）が発生したと判断すると、保護範囲系統内の計測可能な発電機８Ａ〜８Ｃのオンライン情報を基に過渡安定度指標を算出する。過渡安定度指標として、例えば、発電機８Ａ〜８Ｃの加速エネルギーＶ_ｋｄｅｔを式（１）に従って算出する。

Ｖ_ｋｄｅｔ＝（１／２）ω_０Ｍ［ω_ｄｅｔ／ω_０］^２ （１）

ここで、Ｍは発電機の慣性定数［ｓｅｃ］、ω_０は定格角周波数２πｆ_０＝１２０π［ｒａｄ／ｓｅｃ］、ω_ｄｅｔはｔ_ｄｅｔ（最終サンプリング時刻）における発電機角周波数、Ｖ_ｋｄｅｔはｔ_ｄｅｔにおける等価発電機の加速エネルギーをそれぞれ表す。なお、ここで言う最終サンプリング時刻とは、事故除去後のある一定時間後の時間を示す。また、ここで算出する加速エネルギーＶ_ｋｄｅｔなどの過渡安定度指標は、当該発電機全体の合計値を示す。

さらに、過渡安定度指標として、加速エネルギーの代わりに、式（２）より得られる角周波数、または式（２）をさらに積分して得られる位相角を用いてもよい。なお、積分範囲は、０からｔ_ｄｅｔまでである。

ω_ｄｅｔ＝（ω_０／Ｍ）∫{Ｐ_ｍ−Ｐ_Ｌ（ｔ）}ｄｔ （２）

ここで、ｔ_ｄｅｔは事故除去時刻［ｓｅｃ］、Ｐ_ｍは発電機の機械的入力［ｐ．ｕ．］、Ｐ_Ｌ（ｔ）は発電機の電気的出力［ｐ．ｕ．］、Ｍは発電機の慣性定数［ｓｅｃ］、ω_０は定格周波数２πｆ_０＝１２０π［ｒａｄ／ｓｅｃ］をそれぞれ表す。なお、Ｐ_ｍは事故直前の発電機出力と等価である。

次に、ステップ１０４において、事前にシミュレーションなどによって作成した図３の制御量算出図を基に、ステップ１０３で算出した過渡安定度指標から、系統裕度指標との交点である制御量（発電量）を算出する。

次に、ステップ１０５において、ステップ１０４で算出した過渡安定度指標と系統裕度指標の交点である制御量が、制御が必要な不安定ケースか否かを判断する。不安定ケースの場合は次のステップ１０６に進み、安定なケースの場合には、ステップ１０６をスキップしてステップ１０７に進む。図３では、左上の安定領域以外の動態安定度監視領域、１台遮断領域、２台遮断領域、及び３台遮断領域が不安定ケースとなる。

次に、ステップ１０６において、ステップ１０４の算出結果に従って過渡安定度維持のための制御量（発電機８Ａ〜８Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対応する制御を発電機８Ａ〜８Ｃに対して実施する。つまり、出力ケーブル７を通じて遮断器３Ａ〜３Ｃを制御する。

そして、ステップ１０７において、系統安定化装置９Ａは停止して、定常状態に戻る。

以上のように、この実施の形態１によれば、オンライン計測可能な保護範囲系統内の発電機の加速エネルギーなどの運動エネルギー（角周波数、位相角でも良い）だけでは適切な安定化制御量算出が困難な場合（オンライン計測可能な発電機以外の系統状態によって安定度が変化する）においても、事故直前の系統裕度指標を組み合わせることで適切な制御量算出が可能となる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る電力系統安定化制御システム及び電力系統安定化制御方法について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係る電力系統安定化制御システムの構成例を示す図である。

図４において、系統安定化装置９Ｂの機能を除いて、この実施の形態２の構成は、図１に示す実施の形態１の構成と同様である。

つぎに、この実施の形態２に係る電力系統安定化制御システムの動作について図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態２に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置の動作を示すフローチャートである。

また、図６は、この発明の実施の形態２に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置により作成される制御量算出図を示す図である。図３において、横軸は正規化加速エネルギー（過渡安定度指標）、縦軸は系統裕度指標をそれぞれ表す。また、動態安定度監視領域は、過渡安定度については保たれるが、動態安定度が弱くなる領域であり、場合によっては発電機の遮断が必要である。

なお、図６に示す系統裕度指標とは、例えば図１で示すオンライン計測不可能な発電機８Ｄの稼動状態、およびその稼動状態によって変化する事前の母線１Ａの電圧位相角偏差、またはオンライン計測不可能な保護範囲系統内の送電線の接続状態など、オンライン計測不可能な系統状態によって保護範囲系統の安定度が変化する指標のことで、その系統状態などについては中央給電所（図示せず）（系統裕度指標供給装置）などから、事前に系統安定化装置９Ｂは取り込んでおくものとする。

上記実施の形態１では、事故後のオンライン情報として、当該発電機の加速エネルギーなどの運動エネルギーを用いる安定化方式について説明したが、当該発電機の稼動状態によって安定度は影響を受ける場合があるため、その稼動状態を考慮した方式について説明する。

送電線２Ａの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃとセンサ５を通じて得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ、６Ｂによって取り込むことで、系統安定化装置９Ｂで常時算出される。例えば、送電線２Ａで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧が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９Ｂ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。

最初に、図５のステップ２０１において、系統安定化装置９Ｂは、常時、センサ４Ａ〜４Ｃ、５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（電力量）を算出し、系統裕度指標と正規化加速エネルギーに基づき制御量算出図を一定の周期（例えば、数分）で作成し、更新する。

すなわち、図６に示す制御量算出図は、最初は当該電力系統のシミュレーションによって作成する。算出された送電線２Ａ、２Ｂに流れる潮流値（電力量）は、上述した式（２）の発電機の電気的出力Ｐ_Ｌ（ｔ）に相当する。一定の周期毎の算出された潮流値（電力量）により、式（２）と、後で説明する式（３）から正規化加速エネルギー（過渡安定度指標）を算出して、制御量算出図を作成、更新する。

次に、ステップ２０２において、センサ４Ａ〜４Ｃ、５を通じて得られる電流、電圧データより故障（事故）発生を判断する。例えば、上述したように、母線１Ａの電圧が一定値以下になった場合には、送電線２Ａなどで地絡故障が発生したと判断する。また、例えば電流、電圧データから電力量を求め、その電力量の変化により故障発生を判断する。

次に、ステップ２０３において、故障（事故）が発生したと判断すると、保護範囲系統内の計測可能な発電機８Ａ〜８Ｃのオンライン情報を基に過渡安定度指標を算出する。過渡安定度指標として、例えば、発電機８Ａ〜８Ｃの加速エネルギーＶ_ｋｄｅｔを当該発電機初期出力Ｐで除算した正規化加速エネルギーを式（３）に従って算出する。

Ｖ_ｋｄｅｔ／ΣＰ＝（１／２）ω_０Ｍ［ω_ｄｅｔ／ω_０］^２／ΣＰ （３）

ここで、Ｍは発電機の慣性定数［ｓｅｃ］、ω_０は定格角周波数２πｆ_０＝１２０π［ｒａｄ／ｓｅｃ］、ω_ｄｅｔはｔ_ｄｅｔ（最終サンプリング時刻）における発電機角周波数、Ｖ_ｋｄｅｔはｔ_ｄｅｔにおける等価発電機の加速エネルギー、ΣＰは当該発電機の初期出力の合計値をそれぞれ表す。

次に、ステップ２０４において、事前にシミュレーションなどによって作成した図６の制御量算出図を基に、ステップ２０３で算出した過渡安定度指標から、系統裕度指標との交点である制御量（発電量）を算出する。

次に、ステップ２０５において、ステップ２０４で算出した過渡安定度指標と系統裕度指標の交点である制御量が、制御が必要な不安定ケースか否かを判断する。不安定ケースの場合は次のステップ２０６に進み、安定なケースの場合には、ステップ２０６をスキップしてステップ２０７に進む。図６では、左上の安定領域以外の動態安定度監視領域、１台遮断領域、２台遮断領域、及び３台遮断領域が不安定ケースとなる。

次に、ステップ２０６において、ステップ２０４の算出結果に従って過渡安定度維持のための制御量（発電機８Ａ〜８Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対応する制御を発電機８Ａ〜８Ｃに対して実施する。つまり、出力ケーブル７を通じて遮断器３Ａ〜３Ｃを制御する。

そして、ステップ２０７において、系統安定化装置９Ｂは停止して、定常状態に戻る。

以上のように、実施の形態２によれば、式（１）で得られる加速エネルギーを発電機初期出力で除算した正規化加速エネルギーによって、必要安定化制御量図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。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システム及び電力系統安定化制御方法について図面を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの構成例を示す図である。

図７において、系統安定化装置９Ｃの機能を除いて、この実施の形態３の構成は、図１に示す実施の形態１の構成と同様である。

つぎに、この実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの動作について図面を参照しながら説明する。図８は、この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置の動作を示すフローチャートである。

また、図９は、この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの３相・２回線の構成を示す図である。図１０は、この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの保護範囲系統内で１回線・２相地絡が発生した場合の様子を示す図である。図１１は、この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの３相・２回線の事故のパターン例を示す図である。

さらに、図１２は、この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置により作成される制御量算出図を示す図である。図１２（ａ）及び（ｂ）において、横軸は過渡安定度指標、縦軸は系統裕度指標をそれぞれ表す。また、（ａ）は再閉路成功の場合、（ｂ）は再閉路失敗の場合をそれぞれ表す。

上記実施の形態１及び２では、事前に設定した制御量に従って制御する方式によって事後のオンライン情報を補強する方法についての系統安定化方式について説明したが、この実施の形態３では、再閉路（成功または失敗）によって安定化制御量が大きく異なる事故ケースに対応する方式について説明する。

送電線２Ａの有効電力潮流は、センサ４Ａ〜４Ｃとセンサ５を通じて得られる電流、電圧データを入力ケーブル６Ａ、６Ｂによって取り込むことで、系統安定化装置９Ｃで常時算出される。例えば、送電線２Ａで地絡故障が発生した場合、母線１Ａの電圧が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９Ｃ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。

最初に、図８のステップ３０１において、系統安定化装置９Ｃは、常時、センサ４Ａ〜４Ｃ、５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、系統裕度指標と加速エネルギーや正規化加速エネルギーに基づき制御量算出図を一定の周期（例えば、数分）で作成し、更新する。なお、制御量算出図は、事前のシミュレーションなどにより再閉路によって必要制御量が大きく変化する事故ケース（再閉路成功及び失敗の両方）についても予め設定しておくものとする。つまり、再閉路を考慮しない制御量算出図と、再閉路（成功及び失敗の両方）を考慮した制御量算出図を一定の周期（例えば、数分）で作成し、更新する。この部分の基本的な動作は、上記実施の形態１や実施の形態２と同様である。

次に、ステップ３０２において、センサ４Ａ〜４Ｃ、５を通じて得られる電流、電圧データより故障（事故）発生を判断する。例えば、上述したように、母線１Ａの電圧が一定値以下になった場合には、送電線２Ａなどで地絡故障が発生したと判断する。また、例えば電流、電圧データから電力量を求め、その電力量の変化により故障発生を判断する。

ここで、事故種別と再閉路について図面を参照しながら説明する。電力の送電は、図７のシステム構成例には詳細を図示していないが、一般に、図９に示すように、３相・２回線で行っている。図９において、四角形（□）印は、遮断器３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇを表す。

各相（つまり、６相）は、絶縁処理が行われているが、送電線、鉄塔などに落雷事故があった場合には、その絶縁が破壊されて、地絡、短絡事故が発生する。そのような事故が発生した場合には、それぞれの相の保護リレーが働いて、当該事故相の遮断器を開放し、事故相を電力系統から切り離す処理を行う。

例えば、図１０（ａ）に示すように、落雷によって、１回線のＡ相とＢ相の絶縁が破壊されて、１回線・２相地絡が発生した場合には、そのＡ相とＢ相の遮断器が開放されて、事故相が電力系統から切り離される。これを簡単に表現すると、図１０（ｂ）の左図から右図のように表現できる。図１０（ｂ）において、白丸（○）は健全相（事故が発生していない相）、黒丸（●）は事故相（事故が発生して、遮断器が開放した状態）を表している（縦の列が、各回線を表す）。

従って、図１１に示すように、事故の状態により、３相・２回線の６相の組み合わせの遮断器の開放投入状態が考えられ、それぞれの状態により、事故の大きさ（重大さ）が異なってくる。図１１の上段の（ａ）〜（ｃ）は１回線事故、下段の（ｄ）〜（ｍ）は２回線事故を表す。

再閉路の条件は、電力会社によって、また電力系統の運用状況によって異なるが、概ね以下の条件で再閉路（事故による遮断器開放後、一定時間後に当該遮断器の再投入を保護リレーにより行うこと）を実施する。（１）１回線が全て健全相の場合、つまり１回線（片回線）事故の場合、または、（２）２回線にまたがる事故であっても、片回線で健全な相が２相残っている場合である。図１１の例では、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｉ）、（ｊ）が該当する。

次に、ステップ３０３において、故障（事故）が発生したと判断すると、遮断器３Ｅ、３Ｇの開放情報により、事故の種別を判定し、３相２回線（つまり、６相）の健全相と事故相（遮断器が開放されている相）の組み合わせを判定する。

次に、ステップ３０４において、ステップ３０３の判定結果から、再閉路を考慮すべき事故ケ一ス（事故の種別）か否かを判断する。再閉路を考慮すべき事故ケースならばステップ３０８へ進み、その他の場合にはステップ３０５に進む。つまり、判定された事故種別が、あらかじめ設定された再閉路条件を満たしているか否かを判定し、なおかつ事前のシミュレーションなどによって再閉路成功、失敗を判断して制御量を決定した方が大幅に制御量を減少させることが可能なケースを抽出する。なお、再閉路成功によって、系統安定度は著しく上昇するが、制御タイミングが遅れる（事故相の遮断器が開放された後、一定時間後に当該遮断器が再投入されるため、その時間の間、制御タイミングが遅れる）ため、制御量がほとんど変わらないケースもあり、事前のシミュレーションによって再閉路条件が満たされるケースにおいても、再閉路を考慮して（再閉路の成功と失敗を見極めて）制御を行うか否かを判断する必要がある。

次に、ステップ３０５において、再閉路を考慮しないで制御可能な事故ケースについて実施の形態１、実施の形態２で示した何れかの方式により制御量（安定判別を含む）を算出する。

次に、ステップ３０６において、ステップ３０５で算出した過渡安定度指標と系統裕度指標の交点である制御量が、制御が必要な不安定ケースか否かを判断する。不安定ケースの場合は次のステップ３０７に進み、安定なケースの場合には、ステップ３０７をスキップしてステップ３１０に進む。図３又は図６では、左上の安定領域以外の動態安定度監視領域、１台遮断領域、２台遮断領域、及び３台遮断領域が不安定ケースとなる。

次に、ステップ３０７において、ステップ３０５の算出結果に従って過渡安定度維持のための制御量（発電機８Ａ〜８Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対応する制御を発電機８Ａ〜８Ｃに対して実施する。つまり、出力ケーブル７を通じて遮断器３Ａ〜３Ｃを制御する。この後、ステップ３１０に進む。

次に、ステップ３０８において、ステップ３０４で判断した再閉路を考慮する事故ケース（事故の種別）に対して、その再閉路成功、失敗を遮断器３Ｅ、３Ｇの情報から判断し、それぞれの事故に対応した制御量を図１２（ａ）、（ｂ）から算出する。つまり、事故発生時の保護範囲系統内の計測可能な発電機８Ａ〜８Ｃのオンライン情報を基に過渡安定度指標を算出する。この算出した過渡安定度指標から、図１２（ａ）、（ｂ）のいずれかの系統裕度指標との交点である制御量（発電量）を算出する。

次に、ステップ３０９において、ステップ３０８の算出結果に従って過渡安定度維持のための制御量（発電機８Ａ〜８Ｃの何れか、またはその組み合わせの遮断量）に対応する制御を発電機８Ａ〜８Ｃに対して実施する。つまり、出力ケーブル７を通じて遮断器３Ａ〜３Ｃを制御する。

そして、ステップ３１０において、系統安定化装置９Ｃは停止して、定常状態に戻る。

この実施の形態３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、再閉路成功、失敗により必要制御量（安定度）が大きく変化する事故ケースについては、事前に設定した制御量算出図（この制御量算出図においても、事故直前の系統裕度指標を反映する）に従って制御を行い、その他のケースについては、事故後のオンライン情報によって制御量を算出する方式にしたので、事故の特徴に沿った制御方式を実施できるため、精度の高い系統安定化制御が実施できる。

以上のように、上記の各実施の形態によれば、電源系統に限定しない複雑な系統に対して、システム構成上や系統構成の問題により、オンライン計測不可能な系統状態によって安定度が大きく変化する場合においても、計測可能なオンライン情報を事故直前のオフライン情報で補強するようにしたので、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。

この発明の実施の形態１に係る電力系統安定化制御システムの構成例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置により作成される制御量算出図を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る電力系統安定化制御システムの構成例を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置により作成される制御量算出図を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの構成例を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの３相・２回線の構成を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの保護範囲系統内で１回線・２相地絡が発生した場合の様子を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの３相・２回線の事故のパターン例を示す図である。 この発明の実施の形態３に係る電力系統安定化制御システムの系統安定化装置により作成される制御量算出図を示す図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 母線、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ 送電線、２Ｄ 連系線、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ、３Ｅ、３Ｆ、３Ｇ、３Ｈ 遮断器、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ センサ（変流器）、５ センサ（変成器）、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ 入力ケーブル、７ 出力ケーブル、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ 発電機、９Ａ、９Ｂ、９Ｃ 系統安定化装置。

Claims (8)

1. 電力系統に事故が発生すると、前記電力系統の電力の供給量を制御して前記電力系統を安定化する電力系統安定化制御システムにおいて、
   発電機の出力電流を検出する第１のセンサと、
   前記発電機が接続された第１の母線の電圧を検出する第２のセンサと、
   オンライン計測不可能な系統状態によって保護範囲系統の安定度が変化する指標を表す系統裕度指標を供給する系統裕度指標供給装置と、
   前記第１及び第２のセンサにより検出された電流及び電圧から前記第１の母線及び本系統側に接続された第２の母線間に接続された送電線に流れる潮流値を算出してこの潮流値から過渡安定度指標を算出し、この算出した過渡安定度指標及び前記系統裕度指標供給装置から予め供給された系統裕度指標に基づき両指標の交点が制御量を表す制御量算出図を一定の周期で作成して更新するとともに、前記第１及び第２のセンサにより検出された電流及び電圧の少なくとも一方の変化に基づき事故が発生したと判断した場合にはそのときの過渡安定度指標を算出して前記制御量算出図から対応する制御量を算出し、前記制御量が不安定ケースのときだけ前記制御量に応じて前記発電機に接続された遮断器を制御する系統安定化装置と
   を備えたことを特徴とする電力系統安定化制御システム。
2. 前記過渡安定度指標は、前記発電機の運動エネルギー、角周波数、位相角のいずれかである
   ことを特徴とする請求項１記載の電力系統安定化制御システム。
3. 前記過渡安定度指標は、前記発電機の正規化運動エネルギーである
   ことを特徴とする請求項１記載の電力系統安定化制御システム。
4. 前記系統安定化装置は、遮断器の再閉路を考慮した制御量算出図も一定の周期で作成して更新するとともに、前記第１及び第２のセンサにより検出された電流及び電圧の少なくとも一方の変化に基づき事故が発生したと判断した場合には前記送電線に挿入された遮断器の情報から事故種別を判定し、遮断器の再閉路を考慮すべき事故種別のときには事故発生時の過渡安定度指標を算出して再閉路成功、失敗に応じた前記制御量算出図から対応する制御量を算出し、前記制御量に応じて前記発電機に接続された遮断器を制御し、遮断器の再閉路を考慮すべき事故種別ではないときには事故発生時の過渡安定度指標を算出して前記制御量算出図から対応する制御量を算出し、前記制御量が不安定ケースのときだけ前記制御量に応じて前記発電機に接続された遮断器を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の電力系統安定化制御システム。
5. 電力系統に事故が発生すると、前記電力系統の電力の供給量を制御して前記電力系統を安定化する電力系統安定化制御方法において、
   発電機の出力電流及び前記発電機が接続された第１の母線の電圧から前記第１の母線及び本系統側に接続された第２の母線間に接続された送電線に流れる潮流値を算出してこの潮流値から過渡安定度指標を算出し、この算出した過渡安定度指標及びオンライン計測不可能な系統状態によって保護範囲系統の安定度が変化する指標を表す系統裕度指標に基づき両指標の交点が制御量を表す制御量算出図を一定の周期で作成して更新するステップと、
   前記発電機の出力電流及び前記発電機が接続された第１の母線の電圧の少なくとも一方の変化に基づき事故が発生したと判断した場合にはそのときの過渡安定度指標を算出して前記制御量算出図から対応する制御量を算出するステップと、
   前記制御量が不安定ケースのときだけ前記制御量に応じて前記発電機に接続された遮断器を制御するステップと
   を含むことを特徴とする電力系統安定化制御方法。
6. 前記過渡安定度指標は、前記発電機の運動エネルギー、角周波数、位相角のいずれかである
   ことを特徴とする請求項５記載の電力系統安定化制御方法。
7. 前記過渡安定度指標は、前記発電機の正規化運動エネルギーである
   ことを特徴とする請求項５記載の電力系統安定化制御方法。
8. 遮断器の再閉路を考慮した制御量算出図も一定の周期で作成して更新するステップと、
   前記発電機の出力電流及び前記発電機が接続された第１の母線の電圧の少なくとも一方の変化に基づき事故が発生したと判断した場合には前記送電線に挿入された遮断器の情報から事故種別を判定し、遮断器の再閉路を考慮すべき事故種別のときには事故発生時の過渡安定度指標を算出して再閉路成功、失敗に応じた前記制御量算出図から対応する制御量を算出し、前記制御量に応じて前記発電機に接続された遮断器を制御するステップと、
   遮断器の再閉路を考慮すべき事故種別ではないときには事故発生時の過渡安定度指標を算出して前記制御量算出図から対応する制御量を算出し、前記制御量が不安定ケースのときだけ前記制御量に応じて前記発電機に接続された遮断器を制御するステップと
   を含むことを特徴とする請求項５記載の電力系統安定化制御方法。

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