JP4119077B2 - Frequency stabilizer for power system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の周波数の低下あるいは上昇を検出し、一部の負荷あるいは発電機を電力系統から解列することにより、周波数低下あるいは上昇を抑制する電力系統の周波数安定化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電力系統の周波数安定化装置は、電力系統の周波数低下あるいは上昇の大きさを基にした装置の動作条件と周波数変動を抑制するのに必要な制御量との関係を予め設定しておき、監視対象とする各変電所あるいは発電所において計測した周波数と比較して制御量を決定し、制御を実施することで、周波数の低下あるいは上昇を抑制するように構成されている。
【0003】
図39は、上記する従来の電力系統の周波数安定化装置の処理手順を示したものである。
【0004】
まず、(S1)において、事前に周波数低下あるいは上昇の大きさを基にした装置の動作条件と制御量の関係を予め設定しておく。例えば、図40に示す動作条件設定例50のように設定する。次に、(S2)において、監視対象とする変電所あるいは発電所等の電気所において、時々刻々と周波数を計測する。(S3)では、計測した周波数と予め設定した動作条件とを比較する。
【0005】
ここで、(S4)で動作条件が成立するか否かの判定を実行し、動作条件が成立した場合には(S5)へ進み、成立しない場合には、(S2)へ戻り、(S2)〜(S3)の処理を引き続き行う。
【0006】
また、(S5)では、(S4)において装置の動作条件が成立した場合に、その動作条件に対応する制御量を制御する。例えば、図40の条件では、時々刻々と計測した周波数が58.90Hz以下に低下した場合、第一段の動作条件が成立するので、対応する負荷制限量(10%)を遮断する。
【0007】
そして、制御実施後も引き続き(S2)から(S4)の処理を行い、図40に示す次の第二段の動作条件が成立した場合には、更に、対応する負荷制限量(10%)を遮断する。この(S2)から(S4)の処理を周波数の低下あるいは上昇が収まるまで継続する。このような方法により、周波数低下あるいは上昇を抑制して、系統の周波数を安定化させる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図39及び図40に基づき説明した従来の電力系統の周波数安定化装置は、装置の動作条件と制御量の設定を事前に行って、且つ、制御量を固定値として用いているので、次の問題がある。
【0009】
まず、第一に、電力系統内の需要は、季節あるいは時間帯により時々刻々と変化するので、制御量を固定して用いると、潮流断面によっては、過剰制御あるいは不足制御となることが考えられる。過剰あるいは不足制御を防止するためには、潮流断面に合わせて制御量の設定を変更すればよいが、その都度、潮流断面に合わせて設定を変更するのは、系統運用者にとって負担となることが予想される。
【0010】
また、第二に、動作条件の判定には、基準周波数からの偏差の大きさのみを用いて判定している。ところが、周波数低下あるいは上昇の速さや大きさは、発電機の運転状態や種類、接続されている負荷の種類により変わるので、周波数低下あるいは上昇の大きさのみを用いた判定であると、周波数低下あるいは上昇が急激に大きく変化するような場合には、動作条件の設定によっては、次々と動作条件が成立して必要以上に過剰制御してしまう可能性が考えられる。
【0011】
また、第三に、従来、監視対象の電気所内の周波数の異常な変動を抑制する場合、その監視対象の属するローカル系統の多数箇所の各種電気量を広域の情報伝送網によって収集して需給アンバランスを算出しなければならず情報伝送網等によりシステムの規模が大きくなるという問題があった。
【0012】
そこで、本発明は、系統運用者の負担を軽減すべく、系統状態が変化した場合でも装置の動作条件などのパラメータ設定の変更を必要とせず、系統状態の変化に対して柔軟に対応可能で、且つ、周波数を安定化にするのに必要な制御量を高精度に算出する電力系統の周波数安定化装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
【0014】
請求項1の発明は、電力系統の監視対象とする変電所あるいは発電所等の電気所において、計測された系統の周波数を含む各種電気量を用いて所定の演算を行い、得られた周波数の変動を防止するために必要な負荷制限量あるいは電源制限量によって発電機あるいは負荷を遮断する電力系統の周波数安定化装置において、監視対象の電気所の周波数変化率と前記監視対象の電気所が属する系統内の等価発電機の慣性定数とに基づいて、所定の演算により前記系統内の需給アンバランス量を推定する手段と、この手段によって推定された需給アンバランス量に応じて初期の負荷制限量あるいは初期の電源制限量を決定する手段と、前記初期の負荷制限量あるいは初期の電源制限量による実施後に、監視対象の系統の周波数が所定の大きさの変動をする場合、前記実施の前後の各周波数変化率と各負荷制限量あるいは各電源制限量を用いて、前記系統内の需給アンバランス量を再度推定する手段と、この手段によって再度推定された需給アンバランス量に応じて追加の負荷制限量あるいは追加の電源制限量を決定する手段と、この手段によって決定された追加の前記系統の需給アンバランス量の再度の推定及び追加の負荷制限量あるいは電源制限量の決定を、予め定める条件に応じて実施する手段とを備えることにより、前記監視対象電気所毎に個別に監視制御するものである。この手段によれば、遮断済みの制御量の合計値と周波数変化率のみで、監視対象の電気所が属する系統内の需給アンバランス量を推定できるので、演算のためのパラメータ設定が必要なく、また、推定した需給アンバランス量から制御量を算出するので需要の増減などの系統状態が変化しても対応でき、系統運用者の負担を低減でき、また、追加制御を繰り返し実施するので不足制御を防止できる。また、監視対象の電気所端のみで計測あるいは収集可能な情報のみで、需給アンバランス量を推定し、推定した需給アンバランス量に基づいて制御量を算出できるので、電力系統内の各所において計測した情報を収集する必要がなく広域の情報伝送網も不要で、システム規模を小さくできる。また、監視対象の電気所毎に個別に監視,制御が実施できるので、装置構成が簡素で制御性が高く運用性や保守性に優れた装置を提供できる。
【0015】
請求項2の発明は、請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置において、初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した後の監視対象の電気所が属する系統の需給アンバランス量を推定する際に、負荷制限あるいは電源制限の実施の前後の各周波数変化率、各負荷制限量あるいは各電源制限量とともに、系統分離及び負荷制限あるいは電源制限に伴う負荷増減特性係数をも用いて、系統内の需給アンバランス量を推定するようにしたものである。この負荷増減特性係数は、事故発生前の定常時及び前記実施の前後の負荷フィーダーあるいは発電機の各有効電力から算出される。この手段によれば、系統分離に伴う電圧変化によるローカル系統内の負荷の増減とか、ローカル系統内の負荷制限や電源制限に伴う電圧変動による負荷の増減をそれぞれ考慮した需給アンバランスの推定を行えるので、推定精度を高めることができる。また、電圧変動の影響を除去するための周波数の平滑化処理を削除あるいは平滑化処理に用いるデータ区間長の短縮を図ることができため、追加制御量を短時間に算出できる。
【0016】
請求項3の発明は、請求項2記載の電力系統の周波数安定化装置において、系統分離及び負荷制限あるいは電源制限に伴う負荷増減特性係数を、計測した電圧に基づいて算出するようにしたものである。この手段によれば、計測した電圧から算出した電圧変動係数として、負荷の増減特性係数を求めることにより、電圧変動を考慮した需給アンバランス量の推定を行えるので、推定精度を高めることができる。
【0017】
請求項4の発明は、請求項1又は請求項2記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、周波数変化率の演算あるいは需給アンバランス量の演算に用いる各種電気量に対して所定の平滑化処理を施すようにしたものである。この手段によれば、需給アンバランス量を求める際に用いる各種電気量に平滑化処理を施しているので、周波数が長周期あるいは短周期に動揺する場合やごく短時間に急激に変化する場合でも、精度良く需給アンバランス量を推定でき、且つ、推定結果のばらつきを防止するので、高精度で高信頼度の装置を提供できる。
【0018】
請求項5の発明は、請求項1乃至請求項4記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、系統の将来の周波数を予測して予測された将来の周波数の変化率を用いて需給アンバランス量を推定するようにしたものである。この手段によれば、予測した将来の周波数やその周波数変化率を用いて演算を行うので、実測値を用いて演算する場合より早い時点で演算結果を得ることができると共に、早い時点で制御を実施できるので、周波数低下あるいは上昇を短時間で安定化する装置とすることができる。
【0019】
請求項6の発明は、請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、予め設定した所定の条件となったと判定した場合、需給アンバランス量を推定する初期あるいは追加の演算を開始し、得られた初期あるいは追加の需給アンバランス量によって負荷制限量あるいは電源制御量を決定するようにしたものである。この手段によれば、予め設定した条件を基にして、段階的に制御が実施できるので、系統運用に合わせた制御が可能であり運用性の高い装置とすることができる。
【0020】
請求項7の発明は、請求項6記載の電力系統の周波数安定化装置において、各監視対象の電気所に接続される負荷フィーダーあるいは発電機などの周波数変動に対する許容度に応じて個々に需給アンバランス量の推定する演算を開始するようにしたものである。この手段によれば、電力系統の周波数安定化装置が電力系統の複数の電気所に設置されている場合に、複数の周波数安定化装置間で動作条件を異なるようにすることができるので、協調を取った安定化制御により必要以上の解列を防止できる。
【0021】
請求項8の発明は、請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、需給アンバランス量を推定する初期あるいは追加の演算を開始し、得られた初期あるいは追加の需給アンバランス量によって負荷制限量あるいは電源制限量を決定し、発電機あるいは負荷遮断を実施した後に、引き続き、再度、需給アンバランス量を推定する演算を行う場合に予め設定した所定の条件に従って需給アンバランス量を推定する演算をロックするようにしたものである。この手段によれば、負荷制限後の過渡的な電圧上昇が発生している間は、補正制御演算をロックするので、電圧上昇に伴って負荷の消費電力が増加し過剰に制御量が算出される場合でも、過剰制御を防止でき、信頼性の高い装置とすることができる。
【0022】
請求項9の発明は、請求項8記載の電力系統の周波数安定化装置において、需給アンバランス量を推定する初期あるいは追加の演算を開始し、得られた初期あるいは追加の需給アンバランス量によって負荷制限量あるいは電源制限量を決定し、発電機あるいは負荷遮断を実施した後に、引き続き、再度、需給アンバランス量を推定する演算を行う場合に計測した電圧が予め設定される条件となった場合には、需給アンバランス量を推定する演算をロックするようにしたものである。この手段によれば、負荷制限後の過渡的な電圧上昇が発生している間は、補正制御演算をロックするので、電圧上昇に伴って負荷の消費電力が増加し過剰に制御量が算出される場合でも、過剰制御を防止でき、信頼性の高い装置とすることができる。
【0023】
請求項10の発明は、請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、需給アンバランス量の推定の際に予め設定した所定の条件に基づいて、予め設定された複数の発電機の慣性定数を選択するように調整を行うようにしたものである。この手段によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数を、周波数変化率の大きさを用いて自動的に調整するので、実現象に応じた制御量を算出できる。特に、請求項5の発明の周波数平滑化処理手段と請求項7の発明の制御演算開始判定手段と組み合わせた場合には、制御の緊急性が高い周波数変化率が大きい場合に初期の制御量が多めに制御され、制御後に時間的余裕が生まれるので、平滑化処理に用いるデータ数を増やして精度よく追加制御量を算出できるので、運用性が高く制御量を高精度に算出する装置とすることができる。
【0024】
請求項11の発明は、請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、需給アンバランス量の推定の際に周波数変化率の大きさに基づいて、発電機の慣性定数を増減させて補正するようにしたものである。この手段によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数を、周波数変化率の大きさを用いて自動的に調整するので、実現象に応じた制御量を算出できる。特に、請求項4の発明の周波数平滑化処理手段と請求項6の発明の制御演算開始判定手段と組み合わせた場合には、制御の緊急性が高い周波数変化率が大きい場合に初期の制御量が多めに制御され、制御後に時間的余裕が生まれるので、平滑化処理に用いるデータ数を増やして精度よく追加制御量を算出できるので、運用性が高く制御量を高精度に算出する装置とすることができる。
【0025】
求項12の発明は、請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置において、周波数が安定している場合の各種電気量と周波数が変動した場合の各種電気量とに基づいて所定の演算を行い、電源制限量あるいは負荷制限量を補正するようにしたものである。この手段によれば、計測した各種電気量を用いて制御量を自動的に補正するので、実現象に即した制御量を算出でき、運用性の高い装置とすることができる。
【0026】
請求項13の発明は、請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、予め設定した所定の条件に基づいて負荷制限する負荷フィーダーあるいは電源制限する発電機を選択するようにしたものである。この手段によれば、系統より解列する負荷フィーダーあるいは発電機を自動的に選択できるので、運用性に優れた装置とすることができる。
【0027】
請求項14の発明は、請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、監視対象の電気所が属するローカル系統と電力系統のその他の主系統との間の連系線の遮断器の開閉情報と電流,電圧,有効電力などを含む各種電気量とローカル系統内の発電機が運転されているかどうかを示す発電機の解併列情報とを収集すると共に、予め設定し保管したローカル系統内の発電機の定格出力,慣性定数などを含む各種発電機情報と収集した発電機の解併列情報を用いて、連系線上からみたローカル系統側を1機の等価発電機モデルで表わした場合の等価発電機モデルの慣性定数を所定の演算により算出し、算出した慣性定数を需給アンバランス量を推定する際に用いる発電機の慣性定数とする系統状態推定部を設けるようにしたものである。この手段によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数を正確に算出できるので、高精度の装置とすることができる。
【0028】
請求項15の発明は、請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、分離系統内の一部の周波数安定化装置が故障などにより不動作であった場合に、正動作する周波数安定化装置において、故障した周波数安定化装置が実施すべき負荷制限あるいは電源制限分を考慮して制御を実施するようにしたものである。この手段によれば、誤不動作の周波数安定化装置が不特定多数あった場合でも、正動作装置において不足制御分を含めた制御量を算出できるので、システムとして信頼性の高い周波数安定化装置を提供できる。
【0029】
請求項16の発明は、請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、監視対象の電気所が属する系統内の一部の電気所にのみ本装置を設置するようにしたものである。この手段によれば、電力系統内の一部の電気所にのみ本装置を設置することで、ローカル系統の周波数低下あるいは上昇を抑制し、基準周波数に制御できるので、システムを簡素化できる。また、監視対象外の負荷や制御不可能な負荷あるいは送電損失などが存在した場合でも、これらに対する制御量も含め追加制御量を算出できるので、信頼性や運用性の高い周波数安定化装置を提供できる。
【0030】
請求項17の発明は、請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置において、求めた周波数変化率を用いて、制御目標周波数を見直すようにしたものである。この手段によれば、周波数変化率によって目標制御周波数を選択するので、周波数低下率が大きく制御の緊急性が高い場合には制御量が多く算出され、周波数抑止効果が高くなる。また、周波数低下率が小さく安定化制御の緊急性が低い場合には制御量が少なく算出され、発電機の出力増加の制御により基準周波数に制御するので、停電区間を最小化できる。
【0031】
請求項18の発明は、請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置において、事故発生前の定常時及び初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後の負荷フィーダーあるいは発電機の有効電力から算出した係数を用いて、算出した周波数変化率などの各種電気量の変化分や計測した周波数などを補正するようにしたものである。この手段によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる周波数変化率を、負荷の増減特性を表わす係数を用いて自動的に補正するため、負荷の電圧特性により負荷量が増加した場合でも精度よく追加制御量を算出できるので、推定精度の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0032】
請求項19の発明は、請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置において、事故発生前の定常時及び初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後の電圧から算出した係数を用いて、算出した周波数変化率などの各種電気量の変化分や計測した周波数などを補正するようにしたものである。この手段によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる周波数変化率を、電圧変動特性を表わす係数を用いて自動的に補正するため、電圧変動の影響を除去でき精度よく追加制御量を算出できるので、推定精度の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0033】
請求項20の発明は、請求項2または請求項3記載の電力系統の周波数安定化装置において、監視対象の電気所が属する系統内の発電機の慣性定数を推定するようにしたものである。この手段によれば、監視対象の電気所端のみで計測あるいは収集可能な情報のみで、監視対象の電気所が属する系統内の発電機を1機で表わした場合の等価発電機モデルの慣性定数を推定することができる。
【0034】
請求項21の発明は、請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置において、記載の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部において、事故発生前の定常時及び初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後の負荷フィーダーあるいは発電機の有効電力から算出した係数を用いて、算出した制御量を補正するようにしたものである。この手段によれば、負荷の増減特性を表わす係数を用いて制御量を自動的に補正するので、負荷の電圧特性により負荷量が変化した場合でも精度よく追加制御量を算出できるので、負荷の電圧特性を考慮した推定精度の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0036】
図1は、本発明の係わる電力系統の周波数安定化装置の全体構成図である。
【0037】
図1において、電力系統100の主系統101とローカル系統103とが連系線102によって接続し、監視対象に接続する伝送ライン104から各電気所毎の電圧、電流、有効電力、系統の周波数などを含む各種電気量が周波数安定化装置120へ取り込まれるように構成されている。
【0038】
周波数安定化装置120は、系統状態計測部1と周波数演算部2と制御量演算部3と制御部4と系統状態記憶部5とからなっており、ローカル系統103から入力した各種電気量に基づいて、制御部4で得られた制御量をローカル系統103へ安定化制御ライン105から伝えるようになっている。
【0039】
図2は、図1に示す電力系統の周波数安定化装置の具体例を示す電力系統の周波数安定化装置の構成図であって、ローカル系統103は、主系統101と連系線102とによって連系し、遮断器106を介して電気所107に送電線108によって接続している。そして、発電機109あるいは負荷110の近傍の電気所107に計測器111を接続する周波数安定化装置120を複数設けている。
【0040】
図3は、本発明の第1の実施の形態を示す周波数安定化装置の構成図である。
【0041】
図3において、系統状態計測部1は、監視対象の電気所端の電流、電圧、負荷フィーダーあるいは発電機の有効電力、系統の周波数などを含む各種電気量を時々刻々と計測する。周波数演算部2は、前記の周波数などを含む各種電気量を用いて、周波数変化率などの各種電気量の変化分を所定の演算により算出する周波数演算手段21からなる。
【0042】
制御量演算部3は、前記の算出した周波数変化率と監視対象の電気所が属するローカル系統内の発電機の慣性定数を用いて、監視対象の電気所が属するローカル系統の需給アンバランス量を所定の演算により推定し、前記の推定した需給アンバランス量に応じて負荷制限量あるいは電源制限量を決定する主制御演算手段31からなる。
【0043】
制御部4は、前記の負荷制限量あるいは電源制限量に応じて、負荷あるいは発電機を遮断する。系統状態記憶部5は、系統状態計測部1で計測した各種電気量と周波数演算部2の演算結果と制御量演算部3の演算結果を保管し、必要に応じてこれらを呼び出すことができるようになっている。
【0044】
ここで、図2に示す連系線102の遮断器106が開放されると、ローカル系統103内において連系線潮流分の需給アンバランスが発生し、ローカル系統103内の周波数が低下あるいは上昇する。
【0045】
まず、系統状態計測部1において、監視対象の電気所107に設置された計測器111を介して、系統の電圧V,電流I,有効電力P,周波数fを含む各種電気量を時々刻々と計測し、これらを周波数演算部2に渡すと共に、系統状態記憶部5において保管する。
【0046】
なお、有効電力Pあるいは周波数fは、計測した電圧Vや電流Iを用いて、既存の演算方法を流用した演算により求めてもよい。
【0047】
周波数演算部2の周波数演算手段21では、計測した周波数fあるいは演算により求めた周波数fを用いて、ある一定時間間隔における変化分、つまり、周波数変化率df/dtを演算により算出し、結果を制御量演算部3へ渡すと共に、系統状態記憶部5で保管する。例えば、dt=10msとして周波数変化率を継続的に算出する。
【0048】
制御量演算部3では、周波数演算部2で算出した周波数変化率df/dtと監視対象の電気所が属するローカル系統内の後述する発電機の慣性定数Mを用いて、監視対象の電気所が属するローカル系統の需給アンバランス量ΔPを所定の演算により推定し、前記の推定した需給アンバランス量ΔPに応じて負荷制限量あるいは電源制限量を決定する。
【0049】
具体的には、図2に示すようにローカル系統103内に監視対象の電気所が複数存在する場合、ある監視対象の電気所が属するローカル系統103内について、図4に示すように、前記ローカル系統103を、一負荷一発電機の等価系統モデルとして考える。この等価系統モデルにおいて、周波数演算部2において算出した周波数変化率df/dtと等価発電機の慣性定数Mとを用いて、次の(1.1)式から、ローカル系統103内の需給アンバランス量ΔPを求める。なお、電気量は全て、PU(パーセントユニット)に統一する。
【0050】
ΔP=Δf・M ・・・・(1.1)
【0051】
ここで、Δfは、周波数演算部2で求めた周波数変化率df/dt,Mは等価発電機の慣性定数で、ローカル系統103を一負荷一発電機の等価系統モデルに等価縮約したときの定数を、事前に求めて設定した値であり、ローカル系統103内の各発電機の定格出力で加重平均した値である。
【0052】
なお、(1.1)式は、発電機の運動方程式から以下の通り導くことができる。
【0053】
監視対象の電気所が属するローカル系統を一負荷一発電機の等価系統モデルとして考え、発電機の機械入力をPm,電気出力をPe,等価発電機の慣性定数をMとすると、発電機の運動方程式より(1.2)式が成り立つ。
【0054】
【数1】

Figure 0004119077
【0055】
ここで、電気出力Pe=負荷の消費電力PLとみなせるので、(Pm−Pe)=ローカル系統内の需給アンバランス量ΔPと言える。従って、需給アンバランス量ΔPは(1.1)式で求めることができる。
【0056】
なお、周波数低下あるいは上昇は、系統内の電力の消費量と発電量のアンバランス、つまり、需給アンバランスによって発生するので、(1.1)式で求めた需給アンバランス量ΔPと等量の制御を実施すれば、ローカル系統103内の需給アンバランスが解消され、周波数低下あるいは上昇をおさえて、且つ、周波数低下あるいは上昇が発生する前の定常時の周波数に制御(安定化)することができる。
【0057】
前記の通り(1.1)式に用いる電気量は全てPU値で、(1.1)式において推定される需給アンバランス量ΔPは、等価発電機モデルの機械入力Pmを1.0〔PU〕としたときのPmとPeの差である。例えば、周波数低下側をプラスとして周波数変化率df/dtが0.01、等価発電機モデルの慣性定数Mが5.0〔秒〕であった場合の需給アンバランス量ΔPは(1.1)式から0.01×5.0=0.05〔PU〕で、機械入力Pm=1.0〔PU〕の5%が等価系統モデル内の需給アンバランス量ΔPとなる。
【0058】
よって、需給アンバランス量ΔPの0.05〔PU〕にローカル系統内の全発電機の定常時の発電量の合計値(総発電量)を掛けた値が、ローカル系統内の実際の需給アンバランス量ΔPであり、この結果、ローカル系統内の発電機の総発電量の5%の負荷を遮断すれば、需給アンバランスが解消され周波数低下を防止できる。
【0059】
なお、推定した需給アンバランス量ΔPから各周波数安定化装置毎の安定化制御量(負荷制限量あるいは電源制限量)を次のように決定する。
【0060】
監視対象とする電気所毎に設置した周波数安定化装置毎に需給アンバランス量ΔPを推定して、この推定した需給アンバランス量ΔPと各電気所において計測し系統状態記憶部5に保管しておいた定常時の有効電力Pを呼び出して定常時の有効電力Pを基準に、推定したΔPの割合分を制御量PCUT(負荷制限量あるいは電源制限量)として決定する。
【0061】
例えば、周波数低下側を例にとって説明すると、推定した需給アンバランス量ΔPが0.05〔PU〕で、電気所に接続する全負荷の定常時の有効電力PLTが2.0〔PU〕であった場合には、2.0〔PU〕の5%、つまり、0.1〔PU〕を負荷制限量とする。
【0062】
このようにして求められた制御量PCUTを制御部4へ渡されると、制御部4では、制御量演算部3で求めた制御量PCUT(負荷制限量あるいは電源制限量)に応じて、監視対象の電気所に接続する負荷あるいは発電機を系統より解列し、周波数低下あるいは上昇を防止する。
【0063】
このように本発明の第1の実施の形態によれば、監視対象の電気所端のみで、しかも、計測あるいは収集可能な情報のみで、監視対象の電気所が属する全体の系統内の需給アンバランス量を推定し、推定した需給アンバランス量に基づいて制御量を算出できるので、電力系統の各所において計測した情報を収集する必要がなく広域の情報伝送網も必要ないので、システム規模を小さくでき、また、監視対象の電気所毎に個別に監視,制御が実施できるので、装置構成が簡素で運用性の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0064】
次に、本発明の第2の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図1と図2と図4と図5を参照しながら説明する。
【0065】
図1は、本発明に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図、図2は、図1の具体例を示す電力系統の周波数安定化装置の構成図、図5は、本発明の第2の実施の形態を示す電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【0066】
図5において、系統状態計測部1は、監視対象の電気所端の電流,電圧,負荷フィーダーあるいは発電機の有効電力,系統の周波数などを含む各種電気量を時々刻々と計測する。周波数演算部2は、前記の周波数などを含む各種電気量を用いて、周波数変化率などの各種電気量の変化分を所定の演算により算出する周波数演算手段21からなる。
【0067】
制御量演算部3は、初期制御演算手段31’と補正制御演算手段32とからなる。初期制御演算手段31’は、前記の算出した周波数変化率と監視対象の電気所が属するローカル系統内の発電機の慣性定数を用いて、第1の実施の形態に記載の手法により、監視対象の電気所が属するローカル系統の需給アンバランス量を所定の演算により推定し、推定した需給アンバランス量に応じて初期の負荷制限量あるいは電源制限量を算出する。補正制御演算手段32は、初期、または、追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後のそれぞれの周波数変化率と、負荷フィーダあるいは発電機の有効電力から算出した係数と、制御した負荷制限量あるいは電源制限量を用いて、初期、または、追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した後の監視対象の電気所が属するローカル系統の需給アンバランス量を所定の演算により推定し、前記の推定した需給アンバランス量に応じて追加の負荷制限量あるいは電源制限量を決定する。制御部4は、前記の負荷制限量あるいは電源制限量に応じて、負荷あるいは発電機を遮断する。
【0068】
本発明の第2の実施の形態は、予め設定した条件に応じて、需給アンバランス量の推定と追加の負荷制限あるいは電源制限を複数回実施する点に特徴を有している。
【0069】
次に、本発明の第2の実施の形態の処理の流れを図2と図5を用いて説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び系統状態記憶部5の作用は、第1の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0070】
まず、制御量演算部3では、初期制御演算手段31’において、周波数演算部2で算出した周波数変化率df/dtと監視対象の電気所が属するローカル系統内の発電機の慣性定数Mを用いて、第1の実施の形態に記載の手法により、監視対象の電気所が属するローカル系統の需給アンバランス量ΔPC1を所定の演算により推定し、推定した需給アンバランス量ΔPC1に応じて初期の負荷制限量あるいは電源制限量を決定する。
【0071】
次に、補正制御演算手段32において、初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後のそれぞれの周波数変化率df/dtと制御した負荷制限量あるいは電源制限量を用いて、初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した後の監視対象の電気所が属するローカル系統の需給アンバランス量ΔPC2を所定の演算により推定し、前記の推定した需給アンバランス量ΔPC2に応じて追加の負荷制限量あるいは電源制限量を決定する。
【0072】
以下に、初期制御演算手段31’と、補正制御演算手段32を詳細に説明する。
【0073】
まず、初期制御演算手段31’では、事故発生直後に各電気所で一律同じ割合の初期制御量PCUT1を制御して、周波数低下速度あるいは上昇速度を抑制して、補正制御演算を実行するための時間的余裕を確保する。このため、初期制御量PCUT1は、予め設定した固定値としても良いが、需給アンバランスによっては過制御となる可能性が考えられるので、次のように初期制御量PCUT1を算出する。
【0074】
周波数演算部2で算出した周波数変化率df/dtと監視対象の電気所が属するローカル系統内の発電機の慣性定数Mを用いて、監視対象の電気所が属するローカル系統の需給アンバランス量ΔPC1を所定の演算により推定し、前記の推定した需給アンバランス量ΔPC1に応じて負荷制限量あるいは電源制限量を決定する。
【0075】
ΔPC1=Δf・M ・・・・(2.1)
【0076】
具体的には、監視対象の電気所が属するローカル系統を、図4に示すように一負荷一発電機の等価系統モデルとして考えて、周波数演算部2において算出した周波数変化率df/dtと等価発電機の慣性定数Mを用いて、各電気所に設置した周波数安定化装置毎に、おのおの独立に(2.1)式からローカル系統内の需給アンバランス量ΔPC1[%]を推定する。各電気所端で計測した周波数は、ローカル系統内でほぼ同じ様相で変動するので、各装置で算出したΔPC1[%]はほぼ同量となる。
【0077】
なお、初期制御は、補正制御演算を実行するための時間的余裕を確保するのが目的であること、慣性定数Mは発電機の運転状態により変化することから、Mは真値より小さ目の値に設定しておくことが望ましい。例えば、ローカル系統を一負荷一発電機の等価モデルに縮約したときの等価発電機の慣性定数Mの真値(Mを定格出力で加重平均した値)が10[秒]であるとしたら、5あるいは6[秒]といったように小さ目に設定する。
【0078】
次に、各電気所端で制御すべき初期制御量(負荷制限量あるいは電源制限量)PCUT1は、推定した需給アンバランス量ΔPC1と事故発生前の定常時の電気所内の総負荷量あるいは総発電量(=PLOT)を用いて(2.2)式から算出する。
【0079】
CUT1=PLOT・ΔPC1 ・・・・(2.2)
【0080】
ここで、Δfは、周波数演算部2で求めた周波数変化率df/dt,Mは等価発電機の慣性定数で、ローカル系統を一負荷一発電機の等価系統モデルに等価縮約したときの定数を、事前に求めて設定した値であり、ローカル系統内の各発電機の定格出力で加重平均した値である。PLOTは、事故発生前の定常時に計測した電気所内の総負荷量あるいは総発電量である。
【0081】
なお、(2.1)式は、発電機の運動方程式から以下の通り導くことができる。監視対象の電気所が属するローカル系統を一負荷一発電機の等価系統モデルとして考え、発電機の機械入力をPm,電気出力をPe(=負荷の消費電力PL),等価発電機の慣性定数をMとすると、発電機の運動方程式より(1.2)式が成り立つ。
【0082】
(1.2)式について、周波数変化率df/dt=Δf,初期制御前の需給アンバランス量(Pm−Pe)=ΔP1とすると、ΔPC1[%]は(2.1)式で求めることができる。
【0083】
(2.1)式で推定される需給アンバランス量ΔPC1は、例えば、周波数低下側を例にとって説明すると、等価発電機モデルの電気出力Pe(=負荷の消費電力PL)を1.0としたときの供給量(発電量)の不足分であり、仮に、周波数低下側を正として周波数変化率df/dt(dt=10ms)が0.01、等価発電機モデルの慣性定数Mが5.0であった場合の需給アンバランス量ΔPC1は(2.1)式から0.01×5.0=0.05で、ローカル系統内の総負荷量に対して総発電量が5[%]不足していることになる。よって、ローカル系統内の総負荷量の5[%]の負荷を遮断すれば、需給アンバランスが解消され周波数低下を抑制できる。
【0084】
次に、推定した需給アンバランス量ΔPC1から各電気所端(各周波数安定化装置毎)の初期制御量PCUT1(負荷制限量あるいは電源制限量)を求めるには、具体的には、例えば、周波数低下側を例にとって説明すると、ローカル系統内の電気所A1,A2,A3に、PL1=2000[MW],PL2=1000[MW],PL3=500[MW]の負荷(定常時の総負荷量PLOT)があるとした場合で、各電気所端で推定した需給アンバランス量ΔPC1が5[%]と推定されたときには、それぞれの電気所における制御量は、電気所A1は、2000[MW]の5[%]、つまり、100[MW]を、電気所A2は、1000[MW]の5[%]、つまり、50[MW]を、電気所A3は、500[MW]の5[%]、つまり、25[MW]をその電気所で制御する初期制限量とする。分離系統内の周波数は、ほぼ同じ様相で変動し、各電気所端で推定したΔPC1は、ほぼ同量となるので、分散型のシステム構成でも各電気所端において一律α[%]の初期制御を実施できる。このようにして求めた制御量を制御部4へ渡すと共に、系統状態記憶部5において保管する。
【0085】
制御部4では、制御量演算部3で求めた初期制御量PCUT1(初期の負荷制限量あるいは電源制限量)に応じて、監視対象の電気所に接続する負荷あるいは発電機を系統より解列し、周波数低下あるいは上昇を防止する。
【0086】
初期制御実施後は、補正制御演算手段32において、初期制御実施後の周波数が初期制御実施前と同じく継続して低下あるいは上昇しているか確認して、制御実施前と同じく低下あるいは上昇が継続している場合に、初期制御(初期の負荷制限あるいは電源制限)を実施した前の周波数変化率df/dt(以下、Δfbfと示す)と実施した後の周波数変化率df/dt(以下、Δfafと示す)と初期制御量PCUT1及び負荷フィーダーあるいは発電機の有効電力から算出した負荷の増減特性係数abf及びaafを用いて、(2.3)式から、負荷の電圧特性や周波数特性を考慮した初期制御実施後のローカル系統内の需給アンバランス量ΔPC2(=初期制御における不足分)を推定する。なお、負荷の増減特性を考慮しない場合には、係数abf及び係数aafを1.0とすればよい、また、初期制御実施前の周波数変化率Δfbfと初期制御前の需給アンバランスΔPC1は、系統状態記憶部5において保管しておいたものを呼び出して用いる。
【0087】
【数2】
Figure 0004119077
【0088】
ここで、Δfは、周波数演算部2で求めた周波数変化率df/dtであり、式の添字のbfは制御実施前の値、afは制御実施後の値であることを示す。ΔPC1は、一回目の追加制御演算では、初期制御実施前の需給アンバランス量ΔPC1であり、二回目以降の追加制御演算では、初期制御量(=ΔPC1)と追加制御量(=ΔPC2)の合計値である。
【0089】
各電気所自端で制御すべき追加制御量(追加の負荷制限量あるいは電源制限量)PCUT2は、需給アンバランス量ΔPC2[%]と事故発生前の定常時の電気所内の総負荷量あるいは総発電量(=PLOT)を用いて(2.4)式で算出する。
【0090】
CUT2=PLOT・ΔPC2 ・・・・(2.4)
【0091】
推定した需給アンバランス量ΔPC2から各電気所端(各周波数安定化装置毎)の追加制御量PCUT2を求めるには、具体的には、例えば、周波数低下側を例にとって説明すると、ローカル系統内の電気所A1,A2,A3にPL1=2000[MW],PL2=1000[MW],PL3=500[MW]の負荷(定常時の総負荷量PLOT)があるとした場合、各電気所端で推定した需給アンバランス量ΔPC2が2[%]と推定された場合には、それぞれの電気所における追加制限量は、電気所A1は、2000[MW]の2[%]、つまり、40[MW]を、電気所A2は、1000[MW]の2[%]、つまり、20[MW]を、電気所A3は、500[MW]の2[%]、つまり、10[MW]をその電気所で制御する追加負荷制限量とする。このようにして求めた追加制御量を制御部4へ渡すと共に、系統状態記憶部5において保管する。
【0092】
制御部4では、制御量演算部3で求めた追加制御量PCUT2(追加の負荷制限量あるいは電源制限量)に応じて、監視対象の電気所に接続する負荷あるいは発電機を系統より解列し、周波数低下あるいは上昇を防止する。
【0093】
通常は、(2.3)式で求めた需給アンバランス量ΔPC2と等量の制御を実施すれば、ローカル系統内の需給アンバランスが解消され、周波数低下あるいは上昇を抑えて、周波数低下あるいは上昇が発生する前の定常時の周波数に制御(安定化)できる。ところが、需要の増減や負荷特性の変化などの系統状態が変化した場合に、一度の追加制御では、不足制御となることが考えられる。
【0094】
このために、追加制御後も引き続き周波数低下あるいは上昇を確認して、制御前と同様に低下あるいは上昇が継続している場合には、次の処理が行われる。
【0095】
具体的には、系統状態記憶部5に保管した追加制御を実施した前の周波数変化率Δfbfと追加制御実施後の周波数変化率Δfafと系統状態記憶部5に保管した初期制御量および追加制御量の合計値PC1を用いて、(2.3)式から、追加制御後の需給アンバランス量ΔPC2を求めて、再度、追加制御を実施と共に、追加制御量を系統状態記憶部5において保管する。追加制御は、周波数低下あるいは上昇がおさまるまで繰り返し行う。
【0096】
以下に、(2.3)式及び負荷の増減特性係数abf,aafについて説明する。
【0097】
初期制御演算と同じく、監視対象の電気所が属するローカル系統を図4に示すような一負荷一発電機の等価系統モデルとして考え、発電機の機械入力をPm,電気出力をPe,等価発電機の慣性定数をMとすると、発電機の運動方程式より(1.2)式が成り立つ。以下、時間変化を示す量には(t)で記す。
【0098】
初期制御前の周波数変動は、制御前の時間をt−とすると、(1.2)式から、(2.5)式で表わすことができる。なお、Δfは、周波数変化率df/dtである。
【0099】
【数3】
Figure 0004119077
【0100】
しかし、実際には、系統分離により電力の供給量が減少した場合には電圧が低下し、これに伴い、系統分離直後の負荷量(=Pe(t−))は減少する。そこで、(2.5)式に負荷の増減特性を表わす係数abfを用いて、負荷の減少分を考慮した推定式を導くと(2.6)式となる。
【0101】
【数4】
Figure 0004119077
【0102】
一方、初期制御後の周波数変動は、初期制御で各電気所で負荷あるいは発電機を一律α[%](=ΔPC1)遮断している。したがって、ローカル系統の総負荷量あるいは総発電量に対してもα[%]の制御を実施したことになるので、制御実施後の時間をt+とすると、(2.7)式で表わすことができる。なお、(2.5)式及び(2.7)式は負荷特性(負荷の電圧特性,周波数特性)が無いものと仮定した場合の近似式である。
【0103】
【数5】
Figure 0004119077
【0104】
しかし、実際には、初期制御後は、負荷制限などの安定化制御による電圧上昇に伴い、第一段制御後の負荷量(=Pe(t+)−ΔPC1)は増加している。そこで、(2.7)式に負荷の増減特性を表わす係数aafを用いて、負荷の増加分を考慮した推定式を導くと(2.8)式となる。
【0105】
【数6】
Figure 0004119077
【0106】
時刻t−とt+の時間差は短いと仮定し、Pm(t−)=Pm(t+)、Pe(t−)=Pe(t+)とすると、(2.8)式−(2.5)式より、
【0107】
【数7】
Figure 0004119077
【0108】
従って、
【0109】
【数8】
Figure 0004119077
【0110】
(2.10)式を(2.8)式に代入し、消費電力PL側を正にとり、初期制限後の需給アンバランス量△PC2を{−Pm(t+)+aaf・(Pe(t+)−ΔPC1)}とすると、ΔPC2[%]は、(2.11)式で求めることができる。
【0111】
【数9】
Figure 0004119077
【0112】
ここで、初期負荷制限後の負荷量Pe(t+)は、電気所内の定常時の総負荷量PLOTから初期制御量PCUT1を遮断したものであり、よって、Pe(+)=PL(+)=(PL0−PCUT1)=(1−ΔPC1)といえるので、ΔPC2[%]は(2.12)式(=(2.3)式)で求めることができることとなる。つまり、(2.3)式を用いて需給アンバランス量を推定すれば、負荷の電圧特性,周波数特性を考慮したΔPC2を求めることができる。
【0113】
【数10】
Figure 0004119077
【0114】
なお、負荷の増減特性係数abf,aafを考慮しない場合のΔPC2の推定式は、(2.13)式となる。
【0115】
【数11】
Figure 0004119077
【0116】
次に負荷の増減特性係数abf,aafの算出方法は、監視対象の各電気所自端で計測できる電気量から算出することを考慮して、時々刻々と計測した総負荷量あるいは総発電量(=PL)と初期制御量PCUT1を用いて算出する。
【0117】
図6は、負荷の増減特性係数abf,aafの概念図で、具体的には、系統分離直後に(2.14)式から時々刻々と負荷の増減特性係数abfを算出し、(2.15)式からその平均値を求める。また、初期制御後に(2.16)式から時々刻々と負荷の増減特性係数aafを算出し、(2.17)式からその平均値を求める。求めたabf,aafを需給アンバランスの推定演算(2.3)式に用いる。例えば、電圧動揺の周期に合せて、動揺周期と同じ時間(区間)の平均値を負荷の増減特性係数abfあるいはaafとして用いる。また、計測した電圧を用いて、系統分離直後は、周波数低下あるいは上昇が発生する前に計測した定常時の電圧V0より低下している間、負荷の増減特性係数abfを時々刻々と求めて、その区間の平均値を(2.3)式で用いる。また、初期制御後あるいは追加制御後は、定常時の電圧V0あるいは初期制御直前の電圧VC1bfより上昇している間、負荷の増減特性係数aafを時々刻々と求めて、その区間の平均値を(2.3)式で用いる。なお、nは、データ数の総数である。
【0118】
【数12】
Figure 0004119077
【0119】
このように本発明の第2の実施の形態によれば、遮断済みの制御量の合計値と周波数変化率のみで、監視対象の電気所が属する系統内の需給アンバランス量を推定できるので、演算のためのパラメータ設定が必要なく、また、推定した需給アンバランス量から制御量を算出するので需要の増減などの系統状態が変化しても対応でき、系統運用者の負担を低減することができる。さらに、追加制御を繰り返し実施するので不足制御を防止でき、また、監視対象の電気所端のみで計測あるいは収集可能な情報のみで、需給アンバランス量を推定し、推定した需給アンバランス量に基づいて制御量を算出できるので、電力系統内の各所において計測した情報を収集する必要がなく広域の情報伝送網も不要で、システム規模を小さくでき、また、監視対象の電気所毎に個別に監視,制御が実施でき、装置構成が簡素で制御性が高く運用性や保守性に優れた電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0120】
また、電気所の有効電力から求めた負荷の増減特性係数を考慮して需給アンバランス量の推定を行えるので、推定精度を高めることができる。
【0121】
さらに、本発明の第2の実施の形態において、負荷の増減特性係数を、電気所の有効電力に代えて、計測した電圧から求め、ローカル系統内の需給アンバランス量を推定する周波数安定化装置について説明する。
【0122】
図5の補正制御演算手段32において、初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した後の監視対象の電気所が属する系統の需給アンバランス量を推定する際に、初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後のそれぞれの周波数変化率及び計測した電圧から算出した係数と制御した負荷制限量あるいは電源制限量を用いる。
【0123】
具体的には、初期の負荷制限を実施した際に発生する電圧上昇による影響を除去するため、初期制御実施後のローカル系統内の需給アンバランス量ΔPC2を(2.18)式から推定する。
【0124】
【数13】
Figure 0004119077
【0125】
ここで、abfv,aafvは、電圧の低下や上昇傾向を表わす電圧変動係数であり、電圧変動分を考慮した需給アンバランス量の推定式である。なお、abfv,aafvは、以下のように求める。
【0126】
電圧変動係数abfv,aafvの算出方法は、監視対象の電気所端で計測できる電気量から算出することを考慮して、各電気所の事故発生前の定常時の電圧V0と時々刻々と計測した電圧Vnと周波数偏差Δfnを用いて算出する。
【0127】
具体的には、(2.19)式あるいは(2.20)式から時々刻々と電圧変動係数abfvnを算出して、その平均値を(2.21)式から求める。また、(2.22)式あるいは(2.23)式から時々刻々と電圧変動係数aafvnを算出して、その平均値を(2.24)式から求める。求めた電圧変動係数abfvn、aafvを、需給アンバランスの推定演算の(2.3)式に用いる。
【0128】
例えば、電圧変動係数abfvは、系統分離後の電圧動揺の周期にあわせて、動揺周期と同じ時間(区間)の平均値を用いる。電圧変動係数aafvは、初期制御を実施してから、電圧動揺の周期に合せて、動揺周期と同じ時間(区間)の平均値を用いる。または、電圧変動係数abfvは、時々刻々と計測した電圧Vnが、定常時の電圧V0より低下している間、電圧変動係数abfvnを求めて、その区間の平均値を(2.21)式で求める。電圧変動係数aafvは、定常時の電圧V0または、初期制御直前の電圧VC1bfより上昇している間、電圧変動係数aafvnを求めて、その区間の平均値を(2.24)式で求める。
【0129】
【数14】
Figure 0004119077
【0130】
ここで、nは、データ数の総数。(2.22)式及び(2.23)式では、V0の代わりに、初期制御直前の電圧VC1bfを用いても良い。KVAは、負荷の電圧特性の割合を設定する定数である。KVBは、予め設定した係数である。αは、予め設定した負荷の電圧特性指数である。KfPは、予め設定した周波数特性定数[%/Hz]である。Δfnは、計測した周波数から求めた(基準周波数からの)周波数偏差[Hz]である。
【0131】
このように、本発明の第2の実施の形態において、さらに、計測した電圧から算出した電圧変動係数として、負荷の増減特性係数を求めることにより、電圧変動を考慮した需給アンバランス量の推定を行えるので、推定精度を高めることができる。また、電圧変動の影響を除去するための周波数の平滑化処理を削除あるいは平滑化処理に用いるデータ区間長の短縮を図ることができるため、追加制御量を短時間に算出できる。
【0132】
次に、本発明の第3の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図1と図2と図7を参照しながら説明する。
【0133】
本発明の第3の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置は、第1の実施の形態または第2の実施の形態に記載の電力系統の周波数安定化装置の周波数演算部2において、算出した周波数変化率などの各種電気量の変化分や計測した周波数などに平滑化処理(フィルタリング)を含む誤差対策を施す周波数平滑化手段22を有した構成を特徴とするものである。
【0134】
次に、本発明の第3の実施の形態の全体の処理の流れを図2と図7を参照して説明する。なお、系統状態計測部1及び制御量演算部3及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用と周波数演算部2の周波数演算手段21の作用は、第1の実施の形態あるいは第2の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0135】
ここで、例えば、系統分離などが発生した後の分離系統の周波数の変化を見ると、系統内の発電機の動揺などの影響により、周波数が短い周期で動揺することがある。このような場合に、計測した周波数をそのまま用いて周波数変化率を求めると、算出した時点によって周波数変化率が変わり、前記の(1.1)式、(2.1)式あるいは、(2.3)式を用いてローカル系統内の需給アンバランス量ΔPを推定しようとすると、周波数変化率の変化、つまり、周波数動揺の影響により、推定結果がばらつくことが考えられる。このため、周波数動揺の影響を排除あるいは低減する必要がある。
【0136】
図7に示す周波数演算部2の周波数平滑化処理手段22は、算出した周波数変化率などの各種電気量の変化分や計測した周波数などに平滑化処理を施し、これら各種電気量が長周期あるいは短周期に動揺する場合やごく短時間の間に急激に変化する場合の影響を低減する。例えば、平滑化処理として、ある一定の区間の周波数変化率や周波数などの各種電気量の平均を求める。
【0137】
具体的には、平均を求める区間を、データ区間長TSMPとして時間で設定する。系統状態記憶部5に保管しておいた、周波数低下あるいは上昇後に計測した各種電気量や算出した周波数変化率を用いて、低下あるいは上昇が発生した時点を基準にデータ区間長TSMP間のデータを用いて、各電気量毎にこの区間の平均値を求めて、その平均値を制御量演算部3の制御量の演算に用いる。
【0138】
なお、各種電気量は時々刻々と計測されるので、新しいデータが計測された場合には、データ区間を更新して平均値を時系列的に継続して求める。つまり、最も古いデータを除いて、新しいデータを追加した区間の平均を求める。新しいデータが計測される度に、同様の作業を繰り返す。
【0139】
ここで、平滑化に用いるデータ区間長TSMPは、例えば、電力動揺の周期と同じに設定する。動揺の周期が1〔秒〕程度ならば、1秒間の平均値を時系列的に継続して求める。以上のように平滑化処理された周波数変化率や周波数などの各種電気量を制御量演算部3へ渡すと共に、系統状態記憶部5において保管する。制御量演算部3では、平滑化処理された各種電気量を用いて制御量を算出する。
【0140】
このように本発明の第3の実施の形態によれば、需給アンバランス量を求める際に用いる各種電気量に平滑化処理を施しているので、周波数が長周期あるいは短周期に動揺する場合やごく短時間に急激に変化する場合でも、精度良く需給アンバランス量を推定でき、且つ、推定結果のばらつきを防止するので、高精度で高信頼度の電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0141】
次に、本発明の第4の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図1と図2と図8を参照しながら説明する。
【0142】
本発明の第4の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、第1の実施の形態または第2の実施の形態に記載の電力系統の周波数安定化装置の周波数演算部2において、計測した系統の周波数などを含む各種電気量を用いて、所定の演算により将来の周波数などの各種電気量の変化を予測する周波数変動予測手段23を備えた構成とした点に特徴を有している。
【0143】
次に、全体の処理の流れを図1と図2と図8を用いて説明する。なお、系統状態計測部1及び制御量演算部3及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用と周波数演算部2の周波数演算手段21及び周波数平滑化手段22の作用は、第1の実施の形態乃至第3の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0144】
まず、図8に示す周波数演算部2の周波数変動予測手段23では、計測した系統の周波数などの各種電気量を用いて、所定の演算により将来の周波数などの各種電気量の変化を予測する。例えば、系統状態記憶部5に保管した過去の周波数などを含む各種電気量を用いて、最小二乗法などの手法により周波数予測式を作成して、数百ミリ秒先の周波数値を予測する。
【0145】
周波数予測式は、次の(4.1)式に示すように1次あるいは次の(4.2)式に示すような2次式の予測関数として、過去の周波数を用いて、最小二乗法などの既存の手法により係数a0〜a2を求める。そして、作成した周波数予測式を用いて、数百ミリ秒先の周波数値を予測する。なお、周波数は時々刻々と変化するので、最小二乗法に用いる周波数を更新しながら、これらの一連の動作を繰り返し行って、時々刻々と将来の周波数を予測する。
【0146】
Δf(t)=a0+a1t ・・・・(4.1)
Δf(t)=a0+a1t+a22 ・・・・(4.2)
【0147】
次に、時々刻々と予測した周波数を用いて、周波数変化率df/dtを演算により算出し、演算結果を制御量演算部3へ渡すと共に、系統状態記憶部5で保管する。例えば、dt=10msとして周波数変化率を継続的に算出する。制御量演算部3では、予測した将来の周波数やその周波数変化率などを用いて演算を行う。
【0148】
このように本発明の第4の実施の形態によれば、予測した将来の周波数やその周波数変化率を用いて演算を行うので、実測値を用いて演算する場合より早い時点で演算結果を得ることができると共に、早い時点で制御を実施できるので、周波数低下あるいは上昇を短時間で安定化する電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0149】
なお、本発明の第4の実施の形態は、図9に示すように実施できる。
【0150】
この図9の実施の形態は、第3の実施の形態による周波数平滑化処理手段22を図8に追設して、周波数の動揺や短時間に急激に変化した場合でも精度よく需給アンバランス量を推定できる。
【0151】
次に、本発明の第5の実施乃至第8の実施の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図1と図2と図10と図12を参照しながら順次説明する。
【0152】
本発明の第5の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、図10に示すように、図5に示す第2の実施の形態に記載の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部3において、予め設定した所定の条件を用いて、需給アンバランス量を推定する演算を開始する条件を切り換える制御演算開始判定手段30を追設した構成とする点に特徴を有している。
【0153】
次に、本発明の第5の実施の形態の全体の処理の流れを図2と図10と図11を用いて説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用は、第1の実施の形態乃至第4実施のいずれかと同様であるので説明を省略する。
【0154】
まず、図10の制御量演算部3の制御演算開始判定手段30では、計測した周波数などの各種電気量と予め設定した所定の条件を用いて、需給アンバランス量ΔPを推定する演算を開始する条件を切り換える。例えば、計測した周波数を用いて演算を開始するかどうかの動作判定を行う場合には、判定条件として、動作判定しきい値fLMを複数設定して、計測した周波数と動作判定しきい値fLMとを比較して、周波数がしきい値fLMを超えた場合には動作条件成立と判定して、需給アンバランス量を推定する演算を開始する。
【0155】
なお、動作判定しきい値fLMは、系統運用の周波数制御体系などを基にして設定すれば、系統運用に見合った制御を実施できる。
【0156】
具体的には、周波数低下側を例にとって全体の処理の流れを説明すると、図11及び図12に示すように、まず、周波数演算部2において、周波数などの各種電気量の計測と周波数変化率などを算出する(S11,S12)。
【0157】
続いて、制御演算開始判定手段30において、周波数が低下しているかどうかを判定して(S13)、低下している場合には、計測した周波数と第一の動作判定しきい値fLM1(例えば、59.0Hz)とを比較する(S14)。この比較でしきい値fLM1以下の場合には、初期制御演算手段31’を動作させ、初期の制御量を算出し制御する(S15〜S17)。
【0158】
一方、しきい値fLM1以下となっていない場合には、(S11)から(S14)の処理を繰り返し行う。その後、(S16,S17)の初期制御実施後も引き続き、(S11)から(S15)の処理を行い、初期制御実施後も継続して周波数が低下している場合は、図12に示す処理へ移行する。
【0159】
まず、追加制御の実施回数により動作判定しきい値fLM2〜fLMnを選択し(S18)、計測した周波数と選択したしきい値fLMを比較する(S19)。この比較でしきい値fLM以下の場合には、補正制御演算手段32を動作させ、追加の制御量を算出し追加制御1回目の制御をする(S20a,21a)。一方、しきい値fLM以下となっていない場合には、図11の(S11)から(S14)及び図12の(S18m)〜(S19m)の処理を繰り返し行う。
【0160】
すなわち、(S20a,21a)の追加制御実施後も引き続き(S11)から(S14)及び(S18m)〜(S21m)の処理を行って、周波数低下がなくなるまで、つまり、(S13)において、周波数低下なしと判定されるか、追加制御の上限回数(m回目)となるまで繰り返し行う。
【0161】
また、本実施の形態は、第3の実施の形態で説明した図7に示す周波数平滑化処理手段22と組み合わせて用いる場合には、図13に示す構成となる。この場合には、周波数低下側を例にとって説明すると、図14及び図15に示すような処理の流れとなる。
【0162】
まず、周波数演算部2において、周波数などの各種電気量の計測と周波数変化率などを算出する(S11,S12)。続いて、計測した周波数などの各種電気量や算出した周波数変化率などに周波数演算手段21によって平滑化処理を施す(S12a)。次に、制御量演算開始判定手段30において、周波数が低下しているかどうかを判定して(S13)、低下している場合には、平滑化処理された周波数と第一の動作判定しきい値fLM1とを比較する(S14)。この比較でしきい値fLM1以下の場合には、初期制御演算手段31’を動作させ、初期の制御量を算出し制御する(S16,S17)。
【0163】
一方、しきい値fLM1以下となっていない場合には、(S11)から(S14)の処理を繰り返し行う。その後、(S16,S17)の初期制御実施後も引き続き(S11)から(S15)の処理を行い、初期制御実施後も継続して周波数が低下している場合には、図15に示す処理へ移行する。
【0164】
まず、追加制御の実施回数により動作判定しきい値fLM2〜fLMnを選択し(S18)、計測した周波数と選択したしきい値fLMを比較する(S19)。この比較によりしきい値fLM以下の場合には、補正制御演算手段32を動作させ、追加の制御量を算出し追加制御1回目の制御をする(S20a,21a)。一方、しきい値fLM以下となっていない場合には、図14の(S11)から(S15)及び図15の(S18m)〜(S19m)の処理を繰り返し行う。
【0165】
すなわち、(S20a,21a)の追加制御実施後も引き続き(S11)から(S15)及び(S18m)〜(S21m)の処理を行い、周波数低下が解消するまで、つまり、(S13)において、周波数低下なしと判定されるか、追加制御の上限回数(m回目)となるまで繰り返し行う。
【0166】
この実施の形態によれば、第3の実施の形態で説明したように、平滑化処理として、ある一定区間の平均を求めるような場合には、平滑化処理に用いるデータを収集している間、つまり、初期制御演算では、周波数低下が発生してからデータ区間長TSMP分時間が経過するまでの間、補正制御演算では、初期あるいは追加制御を実施してからデータ区間長TSMP分時間が経過するまでの間に、系統の周波数が動作判定しきい値fLMを超えてしまうことが考えられる。
【0167】
この様な場合に、平滑化処理を重視してデータ収集を継続すると安定化制御が遅れ、系統に重大な影響を与えかねないので、これを防ぐために、常に、計測した周波数としきい値fLMとの比較を行って、周波数がしきい値fLMを超えた場合には、平滑化処理のデータ収集を中断する。そして、データ収集を始めてから周波数がしきい値fLMを超えてデータ収集が中断されるまでの間に集めたデータを用いて、この間の各種電気量毎の平均値を求め、その平均値を用いて、制御量演算部3において制御量を算出する。
【0168】
なお、前記に説明した制御演算開始判定手段30では、動作判定に時々刻々と計測した周波数の実測値を用いているが、第4の実施の形態で説明した図8に示す周波数変動予測手段23と組み合わせて実施することができる。この実施の形態によれば、予測した将来の周波数を用いて動作判定を行えるので、現時点の実測値を使って判定する場合よりも、早い時点で動作判定ができ、図14の(S11)〜(S13)に代えて、図16に示すような処理の流れとして実施できる。
【0169】
このように本発明の第5の実施の形態によれば、予め設定した条件を基にして、段階的に制御が実施できるので、系統運用に合わせた制御が可能で、運用性の高い装置となる。
【0170】
次に、本発明の第6の実施の形態について説明する。第6の実施の形態は、図10乃至図16に示す第5の実施の形態における需給アンバランス量を推定する演算を開始するかどうかを判定する動作判定しきい値の設定値を、各電気所に設置した周波数安定化装置毎に、各監視対象の電気所に接続される負荷フィーダあるいは発電機などの系統設備の周波数低下あるいは上昇に対する許容度に応じて設定するものである。
【0171】
例えば、一例として、周波数上昇に対して弱い発電機GAが接続されている電気所を監視・制御する周波数安定化装置Aと、逆に、周波数上昇に対して強い発電機GBが接続されている電気所を監視・制御する周波数安定化装置Bがあった場合に、周波数安定化装置Aのしきい値fLMiAを安定化装置Bのしきい値fLMiBより小さ目、つまり、基準周波数に近い値で設定し、安定化装置Bのしきい値fLMiBは安定化装置Aのしきい値fLMiAより大き目、つまり、基準周波数より離れた値で設定する。ここで、添字iは、しきい値fLMの設定数である。
【0172】
このように本発明の第6の実施の形態によれば、電力系統の周波数安定化装置が電力系統の複数の電気所に設置されている場合に、複数の周波数安定化装置間で動作条件を違えることができるので、協調を取った安定化制御により必要以上の解列を防止できる。
【0173】
次に、本発明の第7の実施の形態について説明する。
【0174】
第7の実施の形態は、図10乃至図16に示す第5の実施の形態における制御量演算部3において、予め設定した所定の条件を用いて、初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した後の需給アンバランス量を推定する演算、つまり、補正制御演算をロックするものである。
【0175】
具体的には、予め設定した補正制御演算ロック時間TLKを用いて、初期あるいは追加の負荷制限実施後は、TLKだけ需給アンバランス量を推定する演算をロックする。例えば、TLK=0.2〔秒〕として、初期あるいは追加の負荷制限後0.2秒間は、初期あるいは追加の負荷制限実施後の需給アンバランス量の推定、つまり、補正制御演算をロックする。
【0176】
ここで、周波数低下を防止する安定化制御手段として負荷制限が考えられるが、例えば、系統から解列する負荷の近傍にスタコンなどの容量性の負荷や系統設備があるような系統では、負荷制限直後にスタコンのフェランチ効果による電圧上昇が発生することが考えられる。この電圧上昇が発生している間は、負荷の電圧特性によって負荷の消費電力が増加するので、この過渡的な電圧上昇が発生している間に、需給アンバランス量を推定すると多めに(過剰に)推定され、過剰制御を行ってしまうことが考えられる。
【0177】
これを防止するため、負荷制限後の過渡的な電圧上昇の影響を避けるため数百ミリ秒間は、補正制御演算をロックして過剰制御を防止する。なお、第3の実施の形態のような平滑化処理手段と組合せる場合は、データ区間長との兼ね合いも考慮して、電圧上昇の影響がなくなるように補正制御演算ロック時間TLKを設定する。
【0178】
このように第7の実施の形態によれば、負荷制限後の過渡的な電圧上昇が発生している間は、補正制御演算をロックするので、電圧上昇に伴って負荷の消費電力が増加し過剰に制御量が算出される場合でも、過剰制御を防止でき、信頼性の高い装置とすることができる。
【0179】
次に、本発明の第8の実施の形態について説明する。
【0180】
第8の実施の形態は、図10乃至図16に示す第5の実施の形態における制御量演算部3において、計測した電圧と予め設定したしきい値を用いて、初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した後の需給アンバランス量を推定する演算、つまり、補正制御演算をロックするものである。
【0181】
具体的には、時々刻々と計測した電圧Vなどの各種電気量と予め設定した補正制御演算ロック判定しきい値VLKを用いて、初期あるいは追加の負荷制限実施後の電圧Vがしきい値VLK以上である間は、次の(1.10)式の条件で補正制御演算をロックする。
【0182】
V≧VLKの間、補正制御演算ロック ・・・・(1.10)
【0183】
例えば、しきい値VLKは、定常状態での運用時の電圧が1.00〔P.U.〕であるならば、1.00〜1.20〔P.U.〕程度の範囲で設定し、例えば、VLK=1.05〔P.U.〕と予め設定しておく。
【0184】
このように第8の実施の形態によれば、負荷制限後の過渡的な電圧上昇が発生している間は、補正制御演算をロックするので、電圧上昇に伴って負荷の消費電力が増加し過剰に制御量が算出される場合でも、過剰制御を防止でき、信頼性の高い装置とすることができる。
【0185】
次に、本発明の第9の実施の形態及び第10の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図1と図2と図17と図18を参照しながら説明する。
【0186】
本発明の第9の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、第1の実施の形態あるいは第2の実施の形態に記載の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部3において、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数Mを、調整する演算条件設定手段310を備えた点に特徴を有している。
【0187】
次に、全体の処理の流れを図2と図17と図18とを用いて説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用は、第1の実施の形態乃至第3の実施の形態のいずれかあるいは第5の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0188】
図17または図18に示す制御量演算部3の演算条件設定手段310では、需給アンバランス量ΔPを推定する際に用いる前述した(1.1)式中の等価発電機モデルの慣性定数Mを調整する。例えば、慣性定数Mを予め複数設定しておき、周波数変化率df/dtの大きさにより選択して演算に用いるようにする。
【0189】
具体的には、次の(9.1)式の関係を予め設定しておき、周波数演算部2で求めた周波数変化率df/dtを用いて、(9.1)式との関係と比較して、条件を満足する中で最も大きいαn(周波数変化率)に対応するMnを演算に用いる慣性定数Mとして決定する。
【0190】
例えば、df/dt≧α1及びdf/dt≧α2の条件が成立する場合、α1<α2…<αnの関係から、α2に対応するM2を演算に用いる。これにより、周波数変化率df/dtが大きいほど大きな慣性Mnが選択されるので、慣性定数Mを固定値として用いた場合より、周波数変化率df/dtが大きい、つまり、周波数が急激に、且つ、大幅に変化する場合ほど、制御量が多めに算出されるようになる。
【0191】
df/dt≧α1のときM1,df/dt≧α2のときM2,…,
df/dt≧αnのときMn,df/dt<α1のときM1 ・・・・(9.1)
但し、α1<α2…<αn、且つ、M1<M2…<Mn
【0192】
ここで、αnは、周波数変化率df/dtであり予め設定しておく。Mnは、慣性定数であり予め設定しておく。それぞれnは、設定値の総数。
【0193】
なお、第3の実施の形態の周波数平滑化処理手段22と第5の実施の形態の制御演算開始判定手段30と組み合わせて用いれば、前記のように、周波数変化率が大きい場合、つまり、周波数が急激に、且つ、大幅に低下あるいは上昇する場合に、初期の制御量が多めに制御されるので、初期制御後の周波数低下度合いが緩やかになり、補正制御の動作判定しきい値に達する(補正制御演算を開始する)までに時間的な余裕が生まれるので、平滑化処理に用いるデータ数を増やして平滑化処理の効果を高めることができ、補正制御演算において精度よく追加制御量を算出できる。
【0194】
このように第9の実施の形態によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数を、周波数変化率の大きさを用いて自動的に調整するので、実現象に応じた制御量を算出できる。また、第3の実施の形態の周波数平滑化処理手段と第5の実施の形態の制御演算開始判定手段と組み合わせた場合には、制御の緊急性が高い周波数変化率が大きい場合に初期の制御量が多めに制御されるので、制御後に時間的余裕が生まれるので、平滑化処理に用いるデータ数を増やして精度よく追加制御量を算出でき、運用性が高く制御量を高精度に算出する装置とすることができる。
【0195】
次に、本発明の第10の実施の形態について説明する。
【0196】
第10の実施の形態は、図17または図18の演算条件設定手段310において、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数Mを、周波数変化率df/dtを用いて補正するものである。
【0197】
具体的には、演算条件設定手段310は、前述する(1.1)式中の慣性定数Mを、図17または図18の周波数演算部2で求めた周波数変化率df/dtを用いて、(10.1)式及び(10.2)式のようにして補正するものである。
【0198】
α=KADJ・Δf ・・・・(10.1)
RE=α・M ・・・・(10.2)
【0199】
ここで、Δfは、周波数変化率df/dtである。KADJは、予め設定した係数である。Mは、予め設定した慣性定数であり、MREは補正後の慣性定数である。
【0200】
なお、第3の実施の形態の周波数平滑化処理手段22と第5の実施の形態の制御演算開始判定手段30と組み合わせて用いれば、前記のように、周波数変化率が大きい場合、つまり、周波数が急激に、且つ、大幅に低下あるいは上昇する場合に、初期の制御量が多めに制御されるので、初期制御後の周波数の低下度合いが緩やかになる。このため補正制御の動作判定しきい値に達する(補正制御演算を開始する)までに時間的な余裕が生まれるので、平滑化処理に用いるデータ数を増やして平滑化処理の効果を高めることができ、補正制御演算において精度よく追加制御量を算出できる。
【0201】
このように第10の実施の形態によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数を、周波数変化率の大きさを用いて自動的に調整するので、実現象に応じた制御量を算出できる。さらに、第3の実施の形態の周波数平滑化処理手段と第5の実施の形態の制御演算開始判定手段と組み合わせた場合には、制御の緊急性が高い周波数変化率が大きい場合に初期の制御量が多めに制御されるので、制御後に時間的余裕が生まれ、平滑化処理に用いるデータ数を増やして精度よく追加制御量を算出でき、運用性が高く制御量を高精度に算出する装置とすることができる。
【0202】
次に、本発明の第11の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図1と図2と図19または図20を参照しながら説明する。
【0203】
本発明の第11の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置は、第1の実施の形態または第2の実施の形態に記載の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部3において、計測した電圧などの各種電気量を用いて、算出した制御量を補正する制御量補正演算手段33を備える構成とした点に特徴を有している。
【0204】
次に、全体の処理の流れを図2と図19と図20を参照して説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用と、これから説明する制御量補正演算手段33以外の制御量演算部3の手段の作用は、第1の実施の形態あるいは第2の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0205】
図19または図20の制御量補正演算手段33では、算出した制御量PCUTを、計測した電圧などの各種電気量を用いて補正し、補正した制御量PCMを制御部4へ渡す。
【0206】
具体的には、系統状態記憶部5に保管しておいた周波数低下あるいは上昇が発生する前に計測した電圧V0と現在の電圧Vを用いて、算出した制御量PCUTを(11.1)式と(11.2)式を用いて補正を行いあるいは(11.1)式と(11.3)式を用いて補正する。なお、現在の電圧値の代わりに、制御実施後から現在までに計測した電圧の平均値を用いても良い。
【0207】
【数15】
Figure 0004119077
【0208】
ここで、PCUTは、図19に示すように第1の実施の形態と組み合わせた場合は、制御量PCUTであり、図20に示すように第2の実施の形態と組み合わせた場合は、初期制御量PCUT1あるいは追加制御量PCUT2である。KPAは、負荷の電圧特性の割合を設定する定数である。KPBは、予め設定した係数である。αは、予め設定した電圧特性指数である。KfPは、予め設定した周波数特性定数〔%/Hz〕である。Δfは、計測した周波数から求めた(基準周波数からの)周波数偏差〔Hz〕である。
【0209】
なお、制御量PCUTを補正する代わりに、推定した需給アンバランス量ΔPを上記方法にて補正し、補正後のΔPを用いて制御量PCUTを算出してもよい。
【0210】
このように本発明の第11の実施の形態によれば、計測した各種電気量を用いて制御量を自動的に補正するので、実現象に即した制御量を算出でき、運用性の高い装置とすることができる。
【0211】
次に、本発明の第12の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図2と図21と図22を参照しながら説明する。
【0212】
本発明の第12の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、第1の実施の形態または第2の実施の形態に記載の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部3において、予め設定した所定の条件を基に、解列する負荷フィーダーあるいは発電機を選択する制御対象決定手段34を備えた構成とした点に特徴を有している。
【0213】
次に、全体の処理の流れを図2と図21及び図22を用いて説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び系統状態記憶部5の作用とこれから説明する制御対象決定手段34以外の制御量演算部3の手段の作用は、第1の実施の形態あるいは第2の実施の形態と同様であるので説明を省略する。
【0214】
図21または図22の制御対象決定手段34は、各制御量演算手段において算出した制御量(PCUTあるいはPCUT1あるいはPCUT2)に応じて、実際に系統から解列する負荷フィーダーあるいは発電機を選択する。例えば、系統状態計測部1において時々刻々と計測した各種電気量あるいは系統状態記憶部5において保管した定常時の各種電気量の中から、各負荷フィーダーの有効電力PLあるいは各発電機の有効電力PGを用いて、制御対象を選択する。
【0215】
ここで、周波数低下側において負荷制限の対象を決定する場合を例にとって説明すると、有効電力PLの大きな負荷フィーダーから順次解列対象として選択し、選択された負荷フィーダーの有効電力PLの合計値PLTと制御量を比較して、合計値PLTが制御量(PCUTあるいはPCUT1あるいはPCUT2)と同様か、大きくなったら、解列対象の選択を止め、それまでに選択した負荷フィーダーを解列対象として決定する。一方、周波数上昇側の場合は、有効電力PGの大きな発電機から順次解列対象として選択する。
【0216】
また、解列した場合に系統運用上あるいは需要家に対して影響が大きいかどうかを表わす重要度や解列した際の周波数低下あるいは上昇の抑止効果の大きさなど基にして遮断の優先順位を決め、この優先順位の高いものから順に制御対象として選択してもよい。
【0217】
この場合も、例えば、周波数低下側を例にとって説明すると、優先順位の高いものから順次解列対象として選択し、選択された負荷フィーダーの有効電力Pの合計値PLTと制御量(PCUTあるいはPCUT1あるいはPCUT2)を比較して、合計値PLTが制御量と同様か、大きくなったら、解列対象の選択を止め、それまでに選択した負荷フィーダーを解列対象として決定する。
【0218】
制御部4では、制御量演算部3の制御対象決定手段34の選択結果に基づいて、解列対象の負荷フィーダーあるいは発電機が接続されている遮断器に対して、開放指令を出力し、負荷制限を実施することで周波数低下あるいは上昇を防止する。
【0219】
なお、第3の実施の形態乃至第11の実施の形態の各手段と適宜組み合わせて、周波数演算部2及び制御量演算部3を図23に示すような構成としてもよい。個々の手段の作用は、第3の実施の形態形態乃至第7の実施の形態形態と同様であるので説明を省略する。
【0220】
このように本発明の第12の実施の形態によれば、系統より解列する負荷フィーダーあるいは発電機を自動的に選択できるので、運用性に優れた装置とすることができる。
【0221】
次に、本発明の第13の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置について、図24乃至図29を参照しながら説明する。
【0222】
本発明の第13の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、第1の実施の形態または第2の実施の形態に記載の電力系統の周波数安定化装置において、監視対象の電気所が属するローカル系統と電力系統のその他の系統(主系統)との間の連系線の遮断器の開閉情報と電流,電圧,有効電力などを含む各種電気量とローカル系統内の発電機が運転されているかどうかを示す発電機の解併列情報を測定あるいは収集すると共に、予め設定し保管したローカル系統内の発電機の定格出力,慣性定数などを含む各種発電機情報と前記収集した発電機の解併列情報を用いて、連系線上からみたローカル系統側を1機の等価発電機モデルで表わした場合の等価発電機モデルの慣性定数を、所定の演算により算出し、算出した慣性定数を需給アンバランス量を推定する際に用いる発電機の慣性定数とするようにした点に特徴を有している。
【0223】
図24は、本発明の第13の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の全体構成図、図25は、系統状態推定部の構成図である。
【0224】
図24において、監視対象の電気所107が属するローカル系統103と電力系統のその他の系統(主系統101)とを連系する送電線102を接続する電気所107端に、系統状態推定部130(図示黒塗部分)を設置して、ローカル系統103内の監視対象とする各電気所107毎に、系統状態計測部1と周波数演算部2と制御量演算部3と制御部4と系統状態記憶部5を一つのセットとしてそれぞれ設置して、情報通信網である通信ネットワーク115で接続し、必要な情報をお互いに送受信する。
【0225】
系統状態推定部130は、図25に示すように、連系線102の電流,電圧,有効電力,遮断器106の開閉情報を入力する一方、発電機の解併列情報を入力して系統状態を推定し、推定した慣性定数を情報通信装置114から通信ネットワーク115へ出力する。
【0226】
系統状態推定部130は、図26に示す具体例のように、連系線状態計測手段61と発電機運転状態把握手段62と慣性定数演算手段63と系統構成把握手段64と発電機情報記憶手段65とから構成されている。
【0227】
系統状態推定部130の連系状態計測手段61では、連系線102の遮断器106の開閉情報と電流,電圧,有効電力などを含む各種電気量を時々刻々と計測あるいは収集し、系統状態推定部130の系統構成把握手段64に渡す。
【0228】
次に、発電機運転状態把握手段62では、発電機の運転状態を示す発電機の解併列情報、つまり、発電機が接続されている遮断器の開閉情報を、ローカル系統内の監視対象とする発電所毎に設置した系統状態計測部1を介して収集し、慣性定数演算手段63へ渡す。
【0229】
次に、発電機情報記憶手段65では、ローカル系統内の発電機の定格出力,慣性定数などを含む各種発電機情報を予め設定し保管しておき、必要に応じて各手段に出力する。図29は、発電機情報記憶手段65の発電機情報のデータベースの概念図である。
【0230】
次に、慣性定数演算手段63では、発電機情報記憶手段65に保管した発電機の定格出力,慣性定数などを含む各種発電機情報と発電機運転状態把握手段62にて収集した発電機の解併列情報を用いて、連系線上からみたローカル系統103側を1機の等価発電機モデルで表わした場合の等価発電機モデル112の慣性定数Mを、所定の演算により算出する。
【0231】
具体的には、発電機の解併列情報からローカル系統103に接続されている発電機を確認して、系統に接続されている発電機の定格出力,慣性定数などの各種発電機情報を発電機情報記憶手段65から呼び出して用いて、次の(13.1)式から慣性定数を定格出力で加重平均した値MCALを演算により求める。
【0232】
【数16】
Figure 0004119077
【0233】
ここで、mは、分離系統内で運転している発電機の総数。nは、発電機の通し番号(図29のnと同様)。
【0234】
次に、系統構成把握手段64では、連系線状態計測手段61で収集した連系線の遮断器の開閉情報を用いて、連系線の遮断器が開放されてローカル系統103が分離系統となっていることを確認する。そして、分離系統となっている場合には、慣性定数演算手段63で求めた等価発電機モデル112の慣性定数MCALを、ローカル系統103内の監視対象の電気所毎に設置したそれぞれの制御量演算部3へ渡す。
【0235】
監視対象の電気所毎に設置したそれぞれの制御量演算部3において、需給アンバランス量を推定する際に用いる前述した(1.1)式中の慣性定数Mに、慣性定数演算手段63で算出した慣性定数MCALを用いて需給アンバランス量を推定する。
【0236】
なお、ここで、遮断されると分離系統となる連系線がローカル系統内に複数個所ある場合には、慣性定数MCALを次のようにして求める。
【0237】
まず、各連系線がそれぞれ遮断された場合の分離系統の系統構成を事前に調査すると共に、各連系線がそれぞれ遮断された場合に分離系統内にどの発電機が属するのかを調査する。そして、各連系線遮断ケース毎に、図29に示すようなデータベース作成し、発電機情報記憶手段65において予め設定し保管しておく。連系線状態計測手段61では、各連系線の遮断器の開閉情報を収集して、系統構成把握手段64に渡す。
【0238】
発電機運転状態把握手段62では、ローカル系統103内の監視対象とする発電所毎に設置した系統状態計測部1によって発電機の運転状態を示す発電機の解併列情報を収集し、慣性定数演算手段63へ渡す。
【0239】
系統構成把握手段64では、収集した連系線の遮断器の開閉情報を用いて、遮断された連系線を確認して、その結果を慣性定数演算手段63に渡す。
【0240】
慣性定数演算手段63では、系統構成把握手段64の結果を用いて、発電機情報記憶手段65に予め設定し保管しておいた複数のデータベースの中から、遮断された連系線に対応するデータベースを選択して、演算に用いる。
【0241】
選択された発電機情報記憶手段65に保管の発電機の定格出力,慣性定数などの各種発電機情報と収集した発電機の解併列情報を用いて、分離系統に接続されている発電機を確認して、等価発電機モデル112の慣性定数MCALを、前述する(13.1)式から演算により算出する。
【0242】
図27及び図28は、系統状態推定部130と組み合わせる周波数安定化装置の構成図である。
【0243】
図27の場合には、系統状態推定部130によって得られた等価発電機モデル112の慣性定数MCALが制御量演算部3の初期制御演算手段31’及び補正制御演算手段32の演算に用いられる。
【0244】
また、図28の場合には、系統状態推定部130によって得られた等価発電機モデル112の慣性定数MCALが主制御演算手段31の演算に用いられる。
【0245】
このように本発明の第13の実施の形態によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数を正確に算出できるので、高精度の装置とすることができる。
【0246】
次に、本発明の第14の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を、図1と図30乃至図34を参照しながら説明する。
【0247】
本発明の第14の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、第2の実施の形態に記載の電力系統の周波数安定化装置において、分離系統内の一部の周波数安定化装置が故障などにより不動作であった場合に、正動作する装置において、故障装置が実施すべき負荷制限あるいは電源制限分を考慮して制御を実施するようにしている。図31は、本発明の第14の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の一実施例の構成図である。
【0248】
次に、全体の処理の流れを図30乃至図34を用いて説明する。なお、系統状態計測部1、周波数演算部2、制御部4及び系統状態記憶部5の作用と、制御量演算部3の以下に説明する手段以外の作用は、第1の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0249】
本周波数安定化装置は、図31に示すようにローカル系統内の監視対象とする各電気所に本装置を分散配置して、それぞれの装置毎にローカル系統内の需給アンバランス量を推定して、推定した需給アンバランス量に基づいて負荷制限量あるいは電源制限量を算出し、制御を実施してローカル系統内の需給アンバランスを解消し、周波数低下あるいは上昇が発生する前の定常時の周波数(基準周波数)に制御する。
【0250】
しかし、ローカル系統内の一部の周波数安定化装置において装置故障等が発生し制御が実施されないと、ローカル系統全体としては制御量が不足し、周波数低下あるいは上昇し続ける可能性が考えられる。このため、正動作する残りの周波数安定化装置において、故障した装置が制御すべき制御量分を多く制御すれば、不足分は解消されるので、周波数低下あるいは上昇を抑制して、周波数低下あるいは上昇が発生する前の定常時の周波数(基準周波数)に制御可能である。
【0251】
以下に、誤不動作装置があった場合の正動作する装置側での処理を説明する。正動作装置において不足分を考慮して制御を実施する必要がある場合は、次のような場合が考えられる。例えば、自端以外の不特定多数の装置で装置故障等が発生し、初期制御及び追加制御が共に実施されなかった場合あるいは全装置とも初期制御は正動作し、追加制御が自端以外の不特定多数の装置で実施されなかった場合などが考えられる。
【0252】
まず初めに、正動作する周波数安定化装置の制御演算開始判定手段30において、計測した周波数などの各種電気量と予め設定した所定の条件を用いて、追加制御を実施するか、実施しないかの判定を行う。例えば、計測した周波数を用いて追加制御を実施するか、実施しないかの判定を行う場合には、予め設定した動作判定しきい値fLMと初期制御後の周波数fを比較すると共に、周波数変化率df/dtを観測して、以下のように判定する。
【0253】
df/dt≦0、且つ、fがfLM以内ならば追加制御不要と判定 (14.1)df/dt>0、且つ、fがfLM超ならば追加制御必要と判定 (14.2)ここで、df/dtは、周波数上昇側では、上昇傾向のとき正とする。周波数低下側では、低下傾向のとき正とする。
【0254】
“追加制御必要と判定”した場合には、補正制御演算手段32で、不足制御分を含めた初期制御実施後のローカル系統内の需給アンバランス量ΔPC2を推定し、推定したΔPC2に応じた追加制御量PCUT2を決定する。
【0255】
以下に、不足制御分を含めた需給アンバランス量ΔPC2の推定方法を説明する。例えば、周波数低下側で自端以外の不特定多数の装置で初期制御及び追加制御が共に実施されなかった場合を例にとって説明する。
【0256】
図31に示すようなローカル系統において、ローカル系統内の負荷変電所A1からA5にそれぞれPL1からPL5の負荷があり、各負荷変電所でほぼ一律に負荷をα(=ΔPC1)[%]づつ遮断したとすると、ローカル系統全体の制御量PC1Tは(14.3)式のようになる。なお、PLn・ΔPC1が、各電気所における制御量である。
【0257】
【数17】
Figure 0004119077
【0258】
次に、誤不動作装置があると仮定した場合、図32に示すように、このときの正動作装置の割合をβとし、β=(1−誤不動作装置の割合)と定義する。例えば、負荷変電所A1からA3の装置が正動作して、その割合βが60[%]であったとすると、(1−β)=(1−0.6)=40[%]が誤不動作装置の割合(A4とA5)となる。
【0259】
正動作装置において、不動作分を含んだ制御を実施することを考えると、(14.4)式に示すように自端で1/β分多く制御すれば不足分を補うことができる。
【0260】
【数18】
Figure 0004119077
【0261】
よって、不特定多数の誤不動作装置があった場合の初期制御後の需給アンバランス量ΔPC2の推定式は、初期制御がβ[%]しか制御されていないことを考慮すると(14.5)式となる。つまり、(2.13)式をそのまま用いれば良い。なお、簡単のため負荷の増減特性係数aafを考慮しない推定式を用いた。
【0262】
負荷の増減特性係数abf,aafを考慮した場合も同様に、ΔPC2の推定式は、初期制御がβ[%]しか制御されていないことを考慮すると(14.6)式あるいは(14.7)式となり、(2.3)式あるいは(2.18)式をそのまま用いれば良いことがわかる。
【0263】
【数19】
Figure 0004119077
【0264】
本実施の形態によれば、誤不動作装置が不特定多数あった場合でも、正動作装置において不足制御分を含めた制御量を算出できるので、システムとして信頼性の高い周波数安定化装置を提供できる。
【0265】
また、本第14の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置では、監視対象の電気所が属する系統内の一部の電気所にのみ本周波数安定化装置を設置するようにした場合にも、対応することができる。図33は、この場合の電力系統の周波数安定化装置の一実施例の構成図である。
【0266】
以下に、全体的な処理の流れを図33と図34を用いて説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用と、制御量演算部3の以下に説明する手段以外の作用は、第2の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0267】
本実施の形態では、図33に示すようにローカル系統内の一部の電気所にのみ本周波数安定化装置を設置して、それぞれ装置毎におのおの独立して周波数を監視し、対策が必要な場合には制御量の算出と制御を実施する。
【0268】
しかし、第2の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、ローカル系統内に属する全ての電気所において、一律の制御が実施されないと、ローカル系統全体としては制御量が不足し、周波数低下あるいは上昇し続ける可能性が考えられる。このため、本実施の形態では、一部の電気所にのみ周波数安定化装置を設置するシステム構成として、各周波数安定化装置において、周波数安定化装置が設置されていない電気所で制御すべき制御量分を含んだ制御量を算出するようにする。
【0269】
以下に、処理を説明する。まず、初期制御演算手段31’にて、監視対象の電気所が属するローカル系統の需給アンバランス量ΔPC1を所定の演算により推定し、推定した需給アンバランス量ΔPC1と電気所内の定常時の総負荷量あるいは総発電量(=PLOT)を用いて初期制御量PCUT1を算出する。具体的な作用は、第1の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0270】
次に、制御演算開始判定手段30において、追加制御を実施するか、実施しないかの判定を行う。具体的な作用は、図31,図32で説明した誤不動作の周波数安定化装置がある場合と同じであるので説明を省略する。なお、“追加制御必要と判定”した場合には、補正制御演算手段32では、本装置が設置されていない電気所分も考慮した初期制御実施後の需給アンバランス量ΔPC2を推定して、推定したΔPC2に応じて追加制御量PCUT2を決定する。
【0271】
具体的には、例えば、周波数低下側を例にとって説明すると、図33に示すようなローカル系統において、ローカル系統内の負荷変電所A1からA5にそれぞれPL1からPL5の負荷があり、負荷変電所A1からA3に本周波数安定化装置を分散設置して監視・制御しているとする。次に、図31,図32で説明した正動作装置の割合βについて、装置が設置されている=正動作装置があるのと同じ,装置が設置されていない=誤不動作装置があるのと同じ,と考え、本装置が設置されている電気所で制御すべき制御量を考えると、(14.4)式に示す通り、自端で1/β分多く制御すれば不足分を補うことができる。同様に、装置が設置されていない電気所分を考慮した初期制御後の需給アンバランス量ΔPC2の推定式を考えると、初期制御量PCUT1は、ローカル系統全体でみればβ[%]しか制御されていないことを考慮すると、やはり(14.5)式乃至(14.7)式に示すようになる。
【0272】
つまり、一部の電気所にのみ本装置が設置されるシステム構成の場合でも、装置が設置されている電気所で1/β分多く制御すれば不足分を補うことができるので、一部の電気所にのみ本装置を設置する形態の場合の推定式は、ローカル系統内の全ての電気所に本周波数安定化装置を設置した場合の推定式(2.3)式あるいは(2.18)式と同じとなる。
【0273】
これらのことから、監視対象外の負荷が存在した場合や、発電所の所内負荷などのような制御不可能な負荷あるいは送電損失の有効電力分PLOSSなどが存在した場合でも、それらに対する制御量も含んだ追加制御量が本装置で算出できることがわかる。
【0274】
本実施の形態によれば、電力系統内の一部の電気所にのみ本装置を設置することで、ローカル系統の周波数低下あるいは上昇を抑制し、基準周波数に制御できるので、システムを簡素化できる。また、監視対象外の負荷や制御不可能な負荷あるいは送電損失などが存在した場合でも、これらに対する制御量も含め追加制御量を算出できるので、信頼性や運用性の高い周波数安定化装置を提供できる。
【0275】
次に、本発明の第15の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を、図1と図2と図35を参照しながら説明する。
【0276】
本発明の第15の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、第2の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部において、求めた周波数変化率を用いて、制御目標周波数を見直すようにしている。図35は、制御量演算部の構成図である。
【0277】
次に、全体の処理の流れを図2と図35を用いて説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用と制御量演算部3の以下に説明する手段以外の作用は、第2の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0278】
制御目標周波数設定手段301では、周波数変化率df/dtと予め設定した制御目標周波数切り換えしきい値ΔfTRGを用いて、周波数変化率の大きさに応じて制御目標周波数を切り換える。
【0279】
df/dt≧ΔfTRG ならば、
制御目標周波数を基準周波数に設定 ・・・・(15.1)
df/dt<ΔfTRG ならば、
制御目標周波数を初期制御実施時点の周波数に設定・・・(15.2)
【0280】
「制御目標周波数を基準周波数に設定」と判定した場合には、第1の実施の形態において説明した方法で初期制御量PCUT1と追加制御量PCUT2を求める。
【0281】
「制御目標周波数を初期制御実施時点の周波数に設定」と判定した場合には、追加制御量PCUT2を以下の通り算出する。
【0282】
ΔPC1の推定方法は、第2の実施の形態と同じであるので説明を省略する。初期制御量PCUT1は、推定した需給アンバランス量ΔPC1と初期制御直前の電気所内の総負荷量あるいは総発電量(=PLC1T)を用いて(15.3)式から算出する。
【0283】
CUT1=PLCIT・ΔPC1 ・・・・(15.3)
【0284】
次に、補正制御演算手段32では、第2の実施の形態で説明したようにΔPC2を推定する。追加制御量PCUT2は、推定した需給アンバランス量ΔPC2と初期制御直前の電気所内の総負荷量あるいは総発電量(=PLC1T)を用いて(15.4)式から算出する。
【0285】
CUT2=PLCIT・ΔPC2 ・・・・(15.4)
【0286】
このようにして求めた追加制御量PCUT2を制御部4へ渡すと共に、系統状態記憶部5において保管する。
【0287】
「制御目標周波数を初期制御実施時点の周波数に設定」の場合には、補正制御演算で、初期制御実施時点の周波数に制御するための制御量を算出する。つまり、初期制御実施時点のローカル系統内の総負荷量と総発電量のアンバランスを推定することになる。一方、「制御目標周波数を基準周波数に設定」の場合は、基準周波数に制御するための制御量を算出する。つまり、系統分離発生時のアンバランス(ローカル系統内の定常時の総需要に対する遮断された連系線事前潮流の割合)を推定することになる。前者の特徴は、初期制御時点の需給アンバランスと同量の制御を行って、まず、周波数低下あるいは上昇を防止し、本装置以外の制御(例えば、発電機の出力増加・低下など)によって、基準周波数に安定化するものであり、後者は、初期の需給アンバランス、つまり、連系線事前潮流分の等量制御を行って、基準周波数に安定化する。
【0288】
本実施の形態によれば、周波数変化率によって目標制御周波数を選択するので、周波数低下率が大きく制御の緊急性が高い場合には制御量が多く算出され、周波数抑止効果が高くなる。また、周波数低下率が小さく安定化制御の緊急性が低い場合には制御量が少なく算出され、発電機の出力増加の制御により基準周波数に制御するので、停電区間を最小化できる。
【0289】
次に、本発明の第16の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図1、図2と図30、図36を参照しながら説明する。
【0290】
本発明の第16の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、まず第1番目として、第2の実施の態様の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部において、負荷フィーダーあるいは発電機の有効電力から算出した係数を用いて、算出した周波数変化率などの各種電気量の変化分や計測した周波数などを補正するようにしている。図36は、その制御量演算部の構成図である。
【0291】
次に、全体の処理の流れを説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用と制御量演算部3の以下に説明する手段以外の作用は、第2の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0292】
具体的には、周波数補正手段302において、周波数演算部2で求めた周波数変化率df/dtを、負荷の増減特性係数abf,aafを用いて、(16.1)式乃至(16.3)式のように補正する。なお、負荷の増減特性係数abf,aafの算出方法は、第2の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0293】
α=KADJ2・abf ・・・・(16.1)
あるいは
α=KADJ2・aaf ・・・・(16.2)
ΔfRE=α・Δf ・・・・(16.3)
【0294】
ここで、Δfは、周波数変化率df/dtであり、添字のREは補正後の値であることを示す。KADJ2は、予め設定した係数である。系統分離直後は、(16.1)式を使用し、初期の負荷制限あるいは追加の負荷制限直後には、(16.2)式を用いる。
【0295】
本実施の形態によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる周波数変化率を、負荷の増減特性を表わす係数を用いて自動的に補正するため、負荷の電圧特性により負荷量が増加した場合でも精度よく追加制御量を算出できるので、推定精度の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0296】
次に、本実施の形態の第2番目として、第2の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部の周波数補正手段302において、電圧から算出した係数を用いて、算出した周波数変化率などの各種電気量の変化分や計測した周波数などを補正するようにしている。
【0297】
具体的には、周波数補正手段302において、周波数演算部2で求めた周波数変化率df/dtを、電圧変動係数abfv,aafvを用いて(16.4)式乃至(16.6)式のように補正する。なお、電圧変動係数abfv,aafvの算出方法は、第2の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0298】
α=KADJ3・abfv ・・・・(16.4)
あるいは
α=KADJ3・aafv ・・・・(16.5)
ΔfRE=α・Δf ・・・・(16.6)
【0299】
ここで、Δfは、周波数変化率df/dtであり、添字のREは補正後の値であることを示す。KADJ3は、予め設定した係数である。系統分離直後は、(16.4)式を使用し、初期の負荷制限あるいは追加の負荷制限直後には、(16.5)式を用いる。
【0300】
本実施の形態によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる周波数変化率を、電圧変動特性を表わす係数を用いて自動的に補正するため、系統分離後の電圧低下や制御を実施した際に発生する電圧上昇の影響を除去でき精度よく追加制御量を算出できるので、推定精度の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0301】
次に、本発明の第17の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図1、図2、図4と図37を参照しながら説明する。
【0302】
本発明の第17の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、第2の実施の態様の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部において、監視対象の電気所が属する系統内の発電機の慣性定数を推定するようにした。図37は、本発明に係わる電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部の一実施例の構成図である。
【0303】
以下に、全体の処理の流れを説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用と制御量演算部3の以下に説明する手段以外の作用は、第2の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0304】
図37に示す慣性定数推定手段35では、前述の(2.10)式を用いて、連系線上からみたローカル系統側を図4に示すような1機の発電機で表わした際の等価発電機モデルの慣性定数Mを推定する。なお、(2.10)式において、有効電力から算出した負荷増減特性係数abf,aafの代わりに、計測した電圧から算出した負荷特性増減係数abfv,aafvを用いてもよい。初期負荷制限後の負荷量Pe(t+)は、第2の実施の形態で説明したように、電気所内の定常時の総負荷量PLOTから初期制御量PCUT1分遮断したものであり、よって、Pe(t+)=PL(t+)=(PL0−PCUT1)=(1−ΔPC1)、とする。
【0305】
推定した慣性定数Mestは、系統状態記憶部5に保管しておき、後日、周波数低下あるいは上昇が発生した際に、初期制御演算手段31’において、初期制御前の需給アンバランス量ΔPC1の推定式(1.1)式のMとして用いる。このようにすれば、実系統の慣性定数を用いることができるので、より高精度に需給アンバランス量を推定できる。
【0306】
本実施の形態によれば、監視対象の電気所端のみで計測あるいは収集可能な情報のみで、監視対象の電気所が属する系統内の発電機を1機で表わした場合の等価発電機モデルの慣性定数を推定することができる。
【0307】
次に、本発明の第18の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の各構成部及び手段の作用を図1、図2と図30、図38を参照しながら説明する。
【0308】
本発明の第18の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置は、第2の実施の形態の電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部において、初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後の負荷フィーダーあるいは発電機の有効電力から算出した係数を用いて、算出した制御量を補正するようにしている。図38は、その制御量演算部の構成図である。
【0309】
次に、全体の処理の流れを説明する。なお、系統状態計測部1及び周波数演算部2及び制御部4及び系統状態記憶部5の作用とこれから説明する制御量補正演算手段33以外の制御量演算部3の手段の作用は、第2の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0310】
制御量補正演算手段33では、算出した制御量PCUT(追加制御量PCUT2)を、負荷増減特性係数aafを用いて(18.1)式のように補正する。なお、負荷増減特性係数aafの算出方法は、第2の実施の形態と同じであるので説明を省略する。
【0311】
具体的には、負荷増減特性係数aafを用いて、算出した制御量PCUTを(18.1)式を用いて補正する。
【0312】
【数20】
Figure 0004119077
【0313】
ここで、αpcは、予め設定した係数であり、PCUTは、追加制御量PCUT2である。
【0314】
なお、制御量PCUTを補正する代わりに、推定した需給アンバランス量ΔP(ΔPC1あるいはΔPC2)を上記方法にて補正し、補正後のΔPを用いて制御量PCUTを算出してもよい。
【0315】
本実施の形態によれば、負荷の増減特性を表わす係数を用いて制御量を自動的に補正するので、負荷の電圧特性により負荷量が変化した場合でも精度よく追加制御量を算出できるので、負荷の電圧特性を考慮した推定精度の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0317】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、遮断済みの制御量の合計値と周波数変化率のみで、監視対象の電気所が属する系統内の需給アンバランス量を推定できるので、演算のためのパラメータ設定が必要なく、また、推定した需給アンバランス量から制御量を算出するので需要の増減などの系統状態が変化しても対応でき、系統運用者の負担を低減でき、また、追加制御を繰り返し実施するので不足制御を防止できる。また、監視対象の電気所端のみで計測あるいは収集可能な情報のみで、需給アンバランス量を推定し、推定した需給アンバランス量に基づいて制御量を算出できるので、電力系統内の各所において計測した情報を収集する必要がなく広域の情報伝送網も不要で、システム規模を小さくできる。また、監視対象の電気所毎に個別に監視,制御が実施できるので、装置構成が簡素で制御性が高く運用性や保守性に優れた装置を提供できる。
【0318】
また、請求項2の発明によれば、系統分離に伴う電圧変化によるローカル系統内の負荷の増減とか、ローカル系統内の負荷制限や電源制限に伴う電圧変動による負荷の増減をそれぞれ考慮した需給アンバランスの推定を行えるので、推定精度を高めることができる。また、電圧変動の影響を除去するための周波数の平滑化処理を削除あるいは平滑化処理に用いるデータ区間長の短縮を図ることができため、追加制御量を短時間に算出できる。
【0319】
また、請求項3の発明によれば、計測した電圧から算出した電圧変動係数として、負荷の増減特性係数を求めることにより、電圧変動を考慮した需給アンバランス量の推定を行えるので、推定精度を高めることができる。また、電圧変動の影響を除去するための周波数の平滑化処理を削除あるいは平滑化処理に用いるデータ区間長の短縮を図ることができため、追加制御量を短時間に算出できる。
【0320】
また、請求項4の発明によれば、需給アンバランス量を求める際に用いる各種電気量に平滑化処理を施しているので、周波数が異常に変動する場合でも、精度良く需給アンバランス量を推定でき、且つ、推定結果のばらつきを防止するので、高精度で高信頼度の装置を提供できる。
【0321】
また、請求項5の発明によれば、予測した将来の周波数やその周波数変化率を用いて演算を行うので、実測値を用いて演算する場合より早い時点で演算結果を得ることができ、早い時点で制御を実施でき、周波数の異常変動を短時間で安定化する装置とすることができる。
【0322】
また、請求項6の発明によれば、予め設定した条件を基にして、段階的に制御が実施できるので、系統運用に合わせた制御が可能であり運用性の高い装置とすることができる。
【0323】
また、請求項7の発明によれば、複数の周波数安定化装置間で動作条件を違えることができるので、協調を取った安定化制御により必要以上の解列を防止できる。
【0324】
また、請求項8の発明によれば、負荷制限後の過渡的な電圧上昇が発生している間は、補正制御演算をロックするので、電圧上昇に伴って負荷の消費電力が増加し過剰に制御量が算出される場合でも、過剰制御を防止できる。
【0325】
また、請求項9の発明によれば、負荷制限後の過渡的な電圧上昇が発生している間は、補正制御演算をロックするので、電圧上昇に伴って負荷の消費電力が増加し過剰に制御量が算出される場合でも、過剰制御を防止できる。
【0326】
また、請求項10の発明によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数を、周波数変化率の大きさを用いて調整するので、実現象に応じた制御量を算出できる。
【0327】
また、請求項11の発明によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数を、周波数変化率の大きさを用いて調整するので、実現象に応じた制御量を算出できる。
【0328】
また、請求項12の発明によれば、計測した各種電気量を用いて制御量を補正するので、実現象に即した制御量を算出でき、運用性の高い装置とすることができる。
【0329】
また、請求項13の発明によれば、系統より解列する負荷フィーダーあるいは発電機を選択できるので、運用性に優れた装置とすることができる。
【0330】
また、請求項14の発明によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる等価発電機モデルの慣性定数を正確に算出できるので、高精度の装置とすることができる。
【0331】
また、請求項15の発明によれば、誤不動作装置が不特定多数あった場合でも、正動作装置において不足制御分を含めた制御量を算出できるので、システムとして信頼性の高い周波数安定化装置を提供できる。
【0332】
また、請求項16の発明によれば、電力系統内の一部の電気所にのみ本装置を設置することで、ローカル系統の周波数低下あるいは上昇を抑制し、基準周波数に制御できるので、システムを簡素化できる。また、監視対象外の負荷や制御不可能な負荷あるいは送電損失などが存在した場合でも、これらに対する制御量も含め追加制御量を算出できるので、信頼性や運用性の高い周波数安定化装置を提供できる。
【0333】
また、請求項17の発明によれば、周波数変化率によって目標制御周波数を選択するので、周波数低下率が大きく制御の緊急性が高い場合には制御量が多く算出され、周波数抑止効果が高くなる。また、周波数低下率が小さく安定化制御の緊急性が低い場合には制御量が少なく算出され、発電機の出力増加の制御により基準周波数に制御するので、停電区間を最小化できる。
【0334】
また、請求項18の発明によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる周波数変化率を、負荷の増減特性を表わす係数を用いて自動的に補正するため、負荷の電圧特性により負荷量が増加した場合でも精度よく追加制御量を算出できるので、推定精度の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0335】
また、請求項19の電力系統の周波数安定化装置によれば、需給アンバランス量を推定する際に用いる周波数変化率を、電圧変動特性を表わす係数を用いて自動的に補正するため、電圧変動の影響を除去でき精度よく追加制御量を算出できるので、推定精度の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【0336】
また、請求項20の発明によれば、監視対象の電気所端のみで計測あるいは収集可能な情報のみで、監視対象の電気所が属する系統内の発電機を1機で表わした場合の等価発電機モデルの慣性定数を推定することができる。
【0337】
また、請求項21の発明によれば、負荷の増減特性を表わす係数を用いて制御量を自動的に補正するので、負荷の電圧特性により負荷量が変化した場合でも精度よく追加制御量を算出できるので、負荷の電圧特性を考慮した推定精度の高い電力系統の周波数安定化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用する電力系統の周波数安定化装置の全体構成図である。
【図2】本発明の電力系統の周波数安定化装置の実施の形態を示す構成図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図4】本発明を適用する電力系統の周波数安定化装置が扱う等価系統モデルを示す図である。
【図5】本発明の第2の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図6】本発明の負荷の増減特性係数の概念図である。
【図7】本発明の第3の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図8】本発明の第4の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図9】図8の他の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図10】本発明の第5の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図11】図10の電力系統の周波数安定化装置の処理を示す第1フローチャートである。
【図12】図10の電力系統の周波数安定化装置の処理を示す第2フローチャートである。
【図13】図10の他の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図14】図13の電力系統の周波数安定化装置の処理を示す第1フローチャートである。
【図15】図13の電力系統の周波数安定化装置の処理を示す第2フローチャートである。
【図16】図13の電力系統の周波数安定化装置の別の他の実施の形態に係る電力系統の周波数安定化装置の処理を示す部分フローチャートである。
【図17】本発明の第9の実施の形態及び第10の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図18】本発明の第9の実施の形態及び第10の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図19】本発明の第11の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図20】図19の電力系統の周波数安定化装置の他の実施の形態に係る電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図21】本発明の第12の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図22】図21の電力系統の周波数安定化装置の他の実施の形態に係る電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図23】図22の電力系統の周波数安定化装置の別の他の実施の形態に係る電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図24】本発明の第13の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の全体構成図である。
【図25】図24の電力系統の周波数安定化装置に備える系統状態推定部の説明図である。
【図26】図25の系統状態推定部の具体的構成図である。
【図27】図24の電力系統の周波数安定化装置の具体的構成図である。
【図28】図24の電力系統の周波数安定化装置の別の具体的構成図である。
【図29】図26の系統状態推定部に備える発電機情報記憶手段の構成図である。
【図30】本発明の第14の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の周波数演算部及び制御量演算部の構成図である。
【図31】本発明の第14の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図32】正動作する周波数安定化装置の割合βを説明する図である。
【図33】本発明の第14の実施の形態に係わる他の電力系統の周波数安定化装置の構成図である。
【図34】本発明の第14の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部の構成図である。
【図35】本発明の第15の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部の構成図である。
【図36】本発明の第16の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部の構成図である。
【図37】本発明の第17の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部の構成図である。
【図38】本発明の第18の実施の形態に係わる電力系統の周波数安定化装置の制御量演算部の構成図である。
【図39】従来の電力系統の周波数安定化装置の処理を示すフローチャートである。
【図40】従来の電力系統の周波数安定化装置の周波数低下側を安定化する場合の動作条件設定例の説明図である。
【符号の説明】
1 系統状態計測部
2 周波数演算部
3 制御量演算部
4 制御部
5 系統状態記憶部
21 周波数演算手段
22 周波数平滑化処理手段
23 周波数変動予測手段
30 制御演算開始判定手段
31 主制御演算手段
31’ 初期制御演算手段
32 補正制御演算手段
33 制御量補正演算手段
34 制御対象決定手段
35 慣性定数推定手段
61 連系線状態計測手段
62 発電機運転状態把握手段
63 慣性定数演算手段
64 系統構成把握手段
65 発電機情報記憶手段
100 電力系統
101 主系統
102 連系線
103 ローカル系統
104 伝送ライン
105 安定化制御ライン
106 遮断器
107 電気所
108 送電線
109 発電機
110 負荷
111 計測器
112 等価発電機モデル
113 等価負荷モデル
114,116 情報通信装置
115 通信ネットワーク
120 周波数安定化装置
130 系統状態推定部
301 制御目標周波数設定手段
302 周波数補正手段
310 演算条件設定手段
50 動作条件設定例[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a frequency stabilization device for a power system that detects a decrease or increase in the frequency of a power system and suppresses a decrease or increase in frequency by disconnecting some loads or generators from the power system.
[0002]
[Prior art]
In the conventional power system frequency stabilization device, the relationship between the operating conditions of the device based on the magnitude of the frequency decrease or increase of the power system and the control amount necessary for suppressing the frequency fluctuation is set in advance. The control amount is determined in comparison with the frequency measured at each substation or power plant to be monitored, and the control is performed to suppress the decrease or increase of the frequency.
[0003]
FIG. 39 shows a processing procedure of the above-described conventional power system frequency stabilizing device.
[0004]
First, in (S1), the relationship between the operating condition of the apparatus and the control amount based on the magnitude of frequency decrease or increase is set in advance. For example, the operation condition setting example 50 shown in FIG. 40 is set. Next, in (S2), the frequency is measured from moment to moment at an electrical station such as a substation or a power plant to be monitored. In (S3), the measured frequency is compared with preset operating conditions.
[0005]
Here, it is determined whether or not the operating condition is satisfied in (S4). If the operating condition is satisfied, the process proceeds to (S5). If not, the process returns to (S2), and (S2) The process of (S3) is continued.
[0006]
In (S5), when the operation condition of the apparatus is established in (S4), the control amount corresponding to the operation condition is controlled. For example, in the condition of FIG. 40, when the frequency measured momentarily decreases to 58.90 Hz or less, the first stage operation condition is satisfied, so the corresponding load limit amount (10%) is cut off.
[0007]
Then, the processes from (S2) to (S4) are continued after the control is executed, and when the next second stage operation condition shown in FIG. 40 is satisfied, the corresponding load limit amount (10%) is further set. Cut off. The processes from (S2) to (S4) are continued until the decrease or increase in frequency is settled. By such a method, frequency reduction or increase is suppressed and the system frequency is stabilized.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional power system frequency stabilization device described based on FIGS. 39 and 40 sets the operating conditions and control amount of the device in advance, and uses the control amount as a fixed value, There are the following problems.
[0009]
First of all, the demand in the power system changes every moment depending on the season or time zone, so if the control amount is fixed, it may be over-controlled or under-controlled depending on the cross section of the power flow. . In order to prevent excessive or insufficient control, it is only necessary to change the setting of the control amount according to the tidal current section. However, changing the setting according to the tidal current section is a burden on the grid operator each time. Is expected.
[0010]
Second, the operating condition is determined using only the magnitude of the deviation from the reference frequency. However, since the speed and magnitude of the frequency decrease or increase vary depending on the operating state and type of the generator and the type of load connected, if the determination is made using only the magnitude of the frequency decrease or increase, the frequency decrease Alternatively, in the case where the rise changes drastically greatly, depending on the setting of the operating condition, there is a possibility that the operating condition is established one after another and excessive control is performed more than necessary.
[0011]
Third, conventionally, in order to suppress abnormal fluctuations in the frequency within a monitored electric station, various amounts of electricity in a large number of locations in the local system to which the monitored object belongs are collected by a wide-area information transmission network to supply and demand. There is a problem that the scale of the system becomes large due to an information transmission network or the like because the balance must be calculated.
[0012]
Therefore, the present invention can flexibly respond to changes in the system status without changing the parameter settings such as the operating conditions of the device even when the system status changes in order to reduce the burden on the system operator. And it aims at providing the frequency stabilization apparatus of the electric power system which calculates the control amount required in order to stabilize a frequency with high precision.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
[0014]
  Claim 1According to the invention, in an electric station such as a substation or a power plant to be monitored by an electric power system, predetermined calculations are performed using various electric quantities including the measured frequency of the system, and fluctuations in the obtained frequency are prevented. In a frequency stabilization device for an electric power system that cuts off a generator or a load by a load restriction amount or a power supply restriction amount required for the operation, the frequency change rate of the monitored electric station and the frequency change rate of the monitored electric station Based on the inertia constant of the equivalent generator, a means for estimating the supply / demand imbalance amount in the system by a predetermined calculation, and an initial load limit amount or an initial load amount according to the supply / demand imbalance amount estimated by the means When the frequency of the system to be monitored fluctuates to a predetermined magnitude after the implementation based on the means for determining the power limit and the initial load limit or the initial power limit , Means for re-estimating the supply-demand imbalance amount in the system using each frequency change rate before and after the implementation and each load limit amount or each power limit amount, and the supply-demand unbalance amount re-estimated by this means Means for determining an additional load limit amount or an additional power supply limit amount according to the method, a re-estimation of the supply and demand imbalance amount of the additional grid determined by this means, and an additional load limit amount or power supply limit amount And a means for carrying out the determination in accordance with a predetermined condition, thereby individually monitoring and controlling each monitoring target electric station. According to this means, since it is possible to estimate the supply and demand imbalance amount in the system to which the monitored electric station belongs only by the total value of the control amount that has been shut off and the frequency change rate, there is no need to set parameters for calculation, In addition, since the control amount is calculated from the estimated supply and demand imbalance amount, it is possible to cope with changes in the system status such as increase or decrease in demand, reducing the burden on the system operator, and additional control is repeatedly performed, so insufficient control Can be prevented. In addition, it is possible to estimate the supply and demand imbalance by using only information that can be measured or collected only at the monitored power station end, and calculate the control amount based on the estimated supply and demand imbalance. It is not necessary to collect the information and a wide-area information transmission network is unnecessary, and the system scale can be reduced. Further, since monitoring and control can be performed individually for each electric station to be monitored, it is possible to provide a device with a simple device configuration, high controllability and excellent operability and maintainability.
[0015]
  Claim 2The invention ofClaim 1In the power system frequency stabilization device described above, when estimating the supply / demand imbalance of the system to which the monitored electrical plant belongs after initial or additional load limitation or power limitation, the load limitation or power limitation Estimate the supply and demand imbalance in the system using the frequency change rate before and after the implementation, each load limit amount or each power limit amount, and the load increase / decrease characteristic coefficient associated with system separation and load limit or power limit. It is a thing. The load increase / decrease characteristic coefficient is calculated from the active power of the load feeder or generator before and after the occurrence of the accident. According to this means, it is possible to estimate supply and demand imbalance in consideration of increase / decrease in load in the local system due to voltage change caused by system separation, or increase / decrease in load due to voltage fluctuation due to load restriction or power supply restriction in local system. Therefore, the estimation accuracy can be increased. Further, since the frequency smoothing process for removing the influence of the voltage fluctuation can be deleted or the data section length used for the smoothing process can be shortened, the additional control amount can be calculated in a short time.
[0016]
  Claim 3The invention ofClaim 2In the frequency stabilization apparatus for a power system described, a load increase / decrease characteristic coefficient associated with system separation and load limitation or power source limitation is calculated based on the measured voltage. According to this means, since the increase / decrease characteristic coefficient of the load is obtained as the voltage fluctuation coefficient calculated from the measured voltage, the supply and demand imbalance amount can be estimated in consideration of the voltage fluctuation, so that the estimation accuracy can be improved.
[0017]
  Claim 4The invention ofClaim 1 or claim 2In any one of the power system frequency stabilization apparatuses described above, a predetermined smoothing process is performed on various types of electricity used for calculating a frequency change rate or calculating an unbalanced amount of supply and demand. According to this means, smoothing processing is applied to various types of electricity used to determine the supply and demand imbalance, so even if the frequency fluctuates in a long or short cycle or changes rapidly in a very short time. Since the supply and demand imbalance amount can be estimated with high accuracy and variations in estimation results are prevented, a highly accurate and highly reliable device can be provided.
[0018]
  Claim 5The invention of claim 1 to claim 1Claim 4In any one of the power system frequency stabilization apparatuses described, a future frequency of the system is predicted, and a future frequency change rate predicted is used to estimate the supply and demand imbalance amount. According to this means, since the calculation is performed using the predicted future frequency and the frequency change rate thereof, the calculation result can be obtained at an earlier time point than when the calculation is performed using the actual measurement value, and the control can be performed at an earlier time point. Since it can be implemented, the apparatus can stabilize the frequency drop or rise in a short time.
[0019]
  Claim 6The invention ofClaims 1 to 3In any one of the described power system frequency stabilization devices, when it is determined that a predetermined condition is set in advance, an initial or additional calculation for estimating the supply and demand imbalance amount is started, and the obtained initial or additional The load limit amount or the power control amount is determined according to the supply / demand imbalance amount. According to this means, control can be performed in stages based on preset conditions, so that control in accordance with system operation is possible and an apparatus with high operability can be obtained.
[0020]
  Claim 7The invention ofClaim 6In the power system frequency stabilization device described, the calculation for estimating the supply and demand imbalance amount individually is started according to the tolerance for frequency fluctuations of a load feeder or a generator connected to each monitored electric station. It is a thing. According to this means, when the frequency stabilizing device of the power system is installed in a plurality of electric stations of the power system, the operating conditions can be made different among the plurality of frequency stabilizing devices. Unnecessary disconnection can be prevented by stabilizing control.
[0021]
  Claim 8The invention ofClaims 1 to 3In any one of the power system frequency stabilizers described above, the initial or additional calculation for estimating the supply / demand imbalance amount is started, and the load restriction amount or the power supply restriction amount is determined by the obtained initial or additional supply / demand imbalance amount. After deciding and carrying out the generator or load cutoff, the calculation for estimating the supply / demand imbalance amount is locked in accordance with a predetermined condition when the calculation for estimating the supply / demand imbalance amount is performed again. Is. According to this means, the correction control calculation is locked while a transient voltage increase after the load is limited, so that the power consumption of the load increases with the voltage increase, and the control amount is excessively calculated. Even in this case, excessive control can be prevented and a highly reliable device can be obtained.
[0022]
  Claim 9The invention ofClaim 8In the frequency stabilization device of the power system described, the initial or additional calculation to estimate the supply and demand imbalance amount is started, the load restriction amount or the power supply restriction amount is determined according to the obtained initial or additional supply and demand imbalance amount, After performing the generator or load shutoff, if the measured voltage becomes a preset condition when the calculation for estimating the supply / demand imbalance amount is performed again, the calculation for estimating the supply / demand imbalance amount Is to lock. According to this means, the correction control calculation is locked while a transient voltage increase after the load is limited, so that the power consumption of the load increases with the voltage increase, and the control amount is excessively calculated. Even in this case, excessive control can be prevented and a highly reliable device can be obtained.
[0023]
  Claim 10The invention of claim 1 to claim 1Claim 3In any one of the power system frequency stabilizers described above, adjustment is made so as to select preset inertia constants of a plurality of generators based on a preset condition when estimating the supply and demand imbalance amount Is to do. According to this measure, the inertia constant of the equivalent generator model used to estimate the supply and demand imbalance amount is automatically adjusted using the magnitude of the frequency change rate, so the control amount corresponding to the actual phenomenon is calculated. it can. In particular, when the frequency smoothing processing means of the invention of claim 5 and the control calculation start determination means of the invention of claim 7 are combined, the initial control amount is high when the frequency change rate is high and the urgency of control is high. Since it is controlled a lot, and a time margin is created after control, the amount of data used for smoothing processing can be increased and the additional control amount can be calculated with high accuracy. Therefore, the device should be highly operational and calculate the control amount with high accuracy. Can do.
[0024]
  Claim 11The invention of claim 1 to claim 1Claim 3In any one of the power system frequency stabilizers described above, the inertia constant of the generator is increased or decreased based on the magnitude of the frequency change rate when the supply / demand imbalance amount is estimated. . According to this measure, the inertia constant of the equivalent generator model used to estimate the supply and demand imbalance amount is automatically adjusted using the magnitude of the frequency change rate, so the control amount corresponding to the actual phenomenon is calculated. it can. In particular,Claim 4Frequency smoothing processing means of the inventionClaim 6When combined with the control calculation start determination means of the invention of the present invention, when the frequency change rate with high urgency of the control is large, the initial control amount is controlled to be large, and a time margin is created after the control. Since the additional control amount can be calculated with high accuracy by increasing the number of data used for the above, it is possible to provide a device that has high operability and calculates the control amount with high accuracy.
[0025]
  ContractClaim 12The invention of claim1 descriptionIn a power system frequency stabilization device, a predetermined calculation is performed based on various amounts of electricity when the frequency is stable and various amounts of electricity when the frequency fluctuates, and the power limit amount or load limit amount is corrected. It is what you do. According to this means, the control amount is automatically corrected using the various measured electric quantities, so that it is possible to calculate the control amount in accordance with the actual phenomenon and to obtain a highly operable device.
[0026]
  Claim 13The invention of claim 1 to claim 1Claim 3In any one of the power system frequency stabilization apparatuses described above, a load feeder for limiting a load or a generator for limiting a power source is selected based on a predetermined condition set in advance. According to this means, it is possible to automatically select a load feeder or a generator to be disconnected from the system, so that an apparatus with excellent operability can be obtained.
[0027]
  Claim 14The invention of claim 1 to claim 1Claim 3In any of the power system frequency stabilizers described above, the switching information and current, voltage, and validity of the circuit breaker of the interconnection line between the local system to which the monitored power station belongs and the other main system of the power system Collects various amounts of electricity, including electric power, etc., and generator disassembly information indicating whether the generators in the local system are in operation, as well as the rated output and inertia of the generators in the local system that are set and stored in advance. The inertia constant of the equivalent generator model when the local system side viewed from the interconnection line is represented by one equivalent generator model using various generator information including constants and the collected parallel information of the generator. A system state estimation unit is provided which is calculated by a predetermined calculation and uses the calculated inertia constant as a generator inertia constant used when estimating the supply and demand imbalance. According to this means, since the inertia constant of the equivalent generator model used when estimating the supply and demand imbalance amount can be accurately calculated, a highly accurate device can be obtained.
[0028]
  Claim 15The invention ofClaims 1 to 3In any one of the power system frequency stabilizers described above, when a part of the frequency stabilizers in the separated system is inoperable due to a failure or the like, the frequency stabilizer that operates normally is failed. The control is performed in consideration of the load limit or power source limit to be implemented by the control apparatus. According to this means, even when there are an unspecified number of erroneous and non-operating frequency stabilization devices, the control amount including the insufficient control amount can be calculated in the normal operation device. Can provide.
[0029]
  Claim 16The invention ofClaims 1 to 3In any one of the power system frequency stabilization apparatuses described, this apparatus is installed only at a part of electric power stations in the power system to which the monitored electric power station belongs. According to this means, by installing this apparatus only at some electric stations in the power system, it is possible to suppress the frequency drop or increase of the local system and control it to the reference frequency, thereby simplifying the system. In addition, even if there are unmonitored loads, uncontrollable loads, or power transmission losses, additional control amounts can be calculated, including control amounts for these, providing a highly reliable and operable frequency stabilization device. it can.
[0030]
  Claim 17The invention ofClaims 1 to 3In any of the power system frequency stabilization apparatuses described, the control target frequency is reviewed using the obtained frequency change rate. According to this means, since the target control frequency is selected based on the frequency change rate, when the frequency reduction rate is large and the urgency of the control is high, a large amount of control is calculated, and the frequency suppression effect is enhanced. Further, when the frequency reduction rate is small and the urgency of the stabilization control is low, the control amount is calculated to be small, and the control is performed to the reference frequency by controlling the increase in the output of the generator, so that the power failure period can be minimized.
[0031]
  Claim 18The invention ofClaim 1In the power system frequency stabilization device described above, using the coefficient calculated from the active power of the load feeder or generator before and after implementing the initial or additional load limit or power limit at the steady state before the occurrence of the accident, The amount of change in various electric quantities such as the calculated frequency change rate and the measured frequency are corrected. According to this means, since the frequency change rate used when estimating the supply / demand imbalance amount is automatically corrected using a coefficient representing the load increase / decrease characteristic, even when the load amount increases due to the voltage characteristic of the load. Since the additional control amount can be calculated with high accuracy, it is possible to provide a power system frequency stabilization device with high estimation accuracy.
[0032]
  Claim 19The invention ofClaim 1In the frequency stabilization device for the power system described, the frequency change rate calculated using the coefficients calculated from the voltage at steady state before the occurrence of the accident and before and after the initial or additional load limit or power limit The amount of change in various electric quantities and the measured frequency are corrected. According to this means, since the frequency change rate used when estimating the supply / demand imbalance amount is automatically corrected using the coefficient representing the voltage fluctuation characteristic, the influence of the voltage fluctuation can be removed and the additional control amount can be accurately obtained. Since it can be calculated, it is possible to provide a power system frequency stabilization device with high estimation accuracy.
[0033]
  Claim 20The invention ofClaim 2 or claim 3In the frequency stabilization apparatus for a power system described above, an inertia constant of a generator in a system to which a monitored electric station belongs is estimated. According to this means, the inertia constant of the equivalent generator model when the generator in the system to which the monitored electric plant belongs is represented by only one piece of information that can be measured or collected only at the end of the monitored electric plant. Can be estimated.
[0034]
  Claim 21The invention ofClaim 1In the power system frequency stabilization device described above, the control amount calculation unit of the power system frequency stabilization device described above is in a steady state before the occurrence of an accident and before or after the initial or additional load limitation or power source limitation. The calculated control amount is corrected using a coefficient calculated from the active power of the load feeder or generator. According to this means, since the control amount is automatically corrected using a coefficient representing the load increase / decrease characteristic, the additional control amount can be accurately calculated even when the load amount changes due to the voltage characteristic of the load. It is possible to provide a power system frequency stabilization device with high estimation accuracy in consideration of voltage characteristics.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0036]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power system frequency stabilization apparatus according to the present invention.
[0037]
In FIG. 1, the main system 101 and the local system 103 of the power system 100 are connected by the interconnection line 102, and the voltage, current, active power, system frequency, etc. for each electric station from the transmission line 104 connected to the monitoring target. Are included in the frequency stabilizing device 120.
[0038]
The frequency stabilization device 120 includes a system state measurement unit 1, a frequency calculation unit 2, a control amount calculation unit 3, a control unit 4, and a system state storage unit 5, and is based on various electric quantities input from the local system 103. Thus, the control amount obtained by the control unit 4 is transmitted from the stabilization control line 105 to the local system 103.
[0039]
FIG. 2 is a configuration diagram of a power system frequency stabilization device showing a specific example of the power system frequency stabilization device shown in FIG. 1, and the local system 103 is connected by a main system 101 and a connection line 102. Connected to an electrical station 107 via a circuit breaker 106 by a power transmission line 108. In addition, a plurality of frequency stabilization devices 120 for connecting the measuring instrument 111 to the electric station 107 in the vicinity of the generator 109 or the load 110 are provided.
[0040]
  FIG. 3 shows the first embodiment of the present invention.Show formIt is a block diagram of a frequency stabilization apparatus.
[0041]
In FIG. 3, the system state measurement unit 1 measures various amounts of electricity including the current, voltage, active power of the load feeder or generator, the frequency of the system, and the like at every moment to be monitored. The frequency calculation unit 2 includes frequency calculation means 21 that calculates changes in various electric quantities such as a frequency change rate by a predetermined calculation using various electric quantities including the frequency.
[0042]
The control amount calculation unit 3 uses the calculated frequency change rate and the inertia constant of the generator in the local system to which the monitored electric station belongs to calculate the supply and demand imbalance amount of the local system to which the monitored electric station belongs. It comprises main control calculation means 31 that estimates by a predetermined calculation and determines a load limit amount or a power source limit amount according to the estimated supply and demand imbalance amount.
[0043]
The control unit 4 shuts off the load or the generator according to the load limit amount or the power source limit amount. The system state storage unit 5 stores various electric quantities measured by the system state measurement unit 1, the calculation result of the frequency calculation unit 2, and the calculation result of the control amount calculation unit 3, so that they can be called up as necessary. It has become.
[0044]
Here, when the circuit breaker 106 of the interconnection line 102 shown in FIG. 2 is opened, a supply / demand imbalance corresponding to the interconnection line power flow occurs in the local system 103, and the frequency in the local system 103 decreases or increases. .
[0045]
First, in the system state measuring unit 1, various electric quantities including the voltage V, current I, active power P, and frequency f of the system are measured momentarily via the measuring instrument 111 installed in the monitoring target electric station 107. These are passed to the frequency calculation unit 2 and stored in the system state storage unit 5.
[0046]
The active power P or the frequency f may be obtained by calculation using an existing calculation method using the measured voltage V or current I.
[0047]
The frequency calculation means 21 of the frequency calculation unit 2 uses the measured frequency f or the frequency f obtained by calculation to calculate the change at a certain time interval, that is, the frequency change rate df / dt by calculation, and the result is calculated. While being transferred to the control amount calculation unit 3, it is stored in the system state storage unit 5. For example, the frequency change rate is continuously calculated with dt = 10 ms.
[0048]
The control amount calculation unit 3 uses the frequency change rate df / dt calculated by the frequency calculation unit 2 and an inertia constant M of a generator (described later) in the local system to which the monitoring target electric plant belongs to determine the monitoring target electric station. The supply / demand imbalance amount ΔP of the local system to which the unit belongs is estimated by a predetermined calculation, and the load restriction amount or the power supply restriction amount is determined according to the estimated supply / demand imbalance amount ΔP.
[0049]
Specifically, when there are a plurality of monitoring target electric stations in the local system 103 as shown in FIG. 2, the local system 103 to which a certain monitoring target electric station belongs is shown in FIG. The system 103 is considered as an equivalent system model of one load and one generator. In this equivalent system model, using the frequency change rate df / dt calculated in the frequency calculation unit 2 and the inertia constant M of the equivalent generator, the following equation (1.1) is used to calculate the supply and demand imbalance in the local system 103. The quantity ΔP is determined. In addition, all electric quantities are unified to PU (percent unit).
[0050]
ΔP = Δf · M (1.1)
[0051]
Here, Δf is the frequency change rate df / dt obtained by the frequency calculation unit 2, M is the inertia constant of the equivalent generator, and when the local system 103 is equivalently contracted to an equivalent system model of one load and one generator. The constant is a value obtained and set in advance, and is a value obtained by weighted averaging with the rated output of each generator in the local system 103.
[0052]
The equation (1.1) can be derived from the equation of motion of the generator as follows.
[0053]
Considering the local system to which the monitored electrical plant belongs as an equivalent system model of one load and one generator, the machine input of the generator is Pm, P is the electrical outputeIf the inertial constant of the equivalent generator is M, equation (1.2) is established from the equation of motion of the generator.
[0054]
[Expression 1]
Figure 0004119077
[0055]
Where the electrical output Pe= Load power consumption PL(Pm-Pe) = Supply and demand imbalance amount ΔP in the local system. Therefore, the supply and demand imbalance amount ΔP can be obtained by the equation (1.1).
[0056]
Note that the frequency drop or rise occurs due to an imbalance between the power consumption and the power generation amount in the system, that is, the supply and demand imbalance. If the control is performed, the supply and demand imbalance in the local system 103 is eliminated, the frequency drop or rise is suppressed, and control (stabilization) is performed to the steady-state frequency before the frequency drop or rise occurs. it can.
[0057]
As described above, all the electric quantities used in the equation (1.1) are PU values, and the supply and demand imbalance amount ΔP estimated in the equation (1.1) is the machine input P of the equivalent generator model.mP is 1.0 [PU]mAnd PeIs the difference. For example, the supply / demand imbalance amount ΔP when the frequency change rate df / dt is 0.01 and the inertia constant M of the equivalent generator model is 5.0 [seconds] with the frequency lowering side plus is (1.1) From the formula, 0.01 x 5.0 = 0.05 [PU], and machine input Pm= 5% of 1.0 [PU] is the supply and demand imbalance amount ΔP in the equivalent system model.
[0058]
Therefore, the value obtained by multiplying 0.05 [PU] of the supply / demand unbalance amount ΔP by the total value (total power generation amount) of all the generators in the local system at the normal time is the actual supply / demand unbalance in the local system. As a result, if the load of 5% of the total power generation amount of the generator in the local system is shut off, the supply and demand imbalance is eliminated and the frequency reduction can be prevented.
[0059]
A stabilization control amount (load limit amount or power supply limit amount) for each frequency stabilizing device is determined from the estimated supply and demand imbalance amount ΔP as follows.
[0060]
The supply and demand imbalance amount ΔP is estimated for each frequency stabilization device installed at each electric station to be monitored, and the estimated supply and demand imbalance amount ΔP is measured at each electric station and stored in the system state storage unit 5. Called the active power P at the stationary time, and based on the active power P at the stationary time, the estimated proportion of ΔP is the control amount PCUTIt is determined as (load limit amount or power source limit amount).
[0061]
For example, the frequency reduction side will be described as an example. The estimated supply and demand imbalance amount ΔP is 0.05 [PU], and the active power P in the steady state of all loads connected to the electric stationLTIs 2.0 [PU], 5% of 2.0 [PU], that is, 0.1 [PU] is set as the load limit amount.
[0062]
The control amount P determined in this wayCUTIs transferred to the control unit 4, the control unit 4 controls the control amount P obtained by the control amount calculation unit 3.CUTDepending on the load limit amount or power source limit amount, the load or generator connected to the monitored electric station is disconnected from the system to prevent the frequency from falling or rising.
[0063]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, supply-demand balance in the entire system to which the monitoring target electric power plant belongs only by the information of the monitoring target electric power station and only information that can be measured or collected. Since the balance amount can be estimated and the control amount can be calculated based on the estimated supply and demand imbalance amount, there is no need to collect information measured at various locations in the power system and a wide-area information transmission network is not required. In addition, since monitoring and control can be performed individually for each electric station to be monitored, it is possible to provide a power system frequency stabilization device with a simple device configuration and high operability.
[0064]
  Next, the second embodiment of the present inventionForm of power systemThe operation of each component and means of the frequency stabilizing device will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4, and 5. FIG.
[0065]
FIG. 1 is a configuration diagram of a power system frequency stabilization device according to the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a power system frequency stabilization device showing a specific example of FIG. 1, and FIG. 5 is a second configuration of the present invention. It is a block diagram of the frequency stabilization apparatus of the electric power system which shows this embodiment.
[0066]
In FIG. 5, the system state measurement unit 1 measures various amounts of electricity including the current, voltage, load feeder or generator active power, frequency of the system, etc. at the end of the monitoring target. The frequency calculation unit 2 includes frequency calculation means 21 that calculates changes in various electric quantities such as a frequency change rate by a predetermined calculation using various electric quantities including the frequency.
[0067]
The control amount calculation unit 3 includes an initial control calculation unit 31 ′ and a correction control calculation unit 32. The initial control calculation means 31 ′ uses the method described in the first embodiment to calculate the monitoring target by using the calculated frequency change rate and the inertia constant of the generator in the local system to which the monitoring target electric station belongs. The supply / demand imbalance amount of the local system to which the electric power station belongs is estimated by a predetermined calculation, and the initial load limit amount or power supply limit amount is calculated according to the estimated supply / demand imbalance amount. The correction control calculation means 32 is the initial, or before and after the additional load restriction or power supply restriction, the frequency change rate, the coefficient calculated from the active power of the load feeder or generator, and the controlled load restriction. Estimate the supply and demand imbalance amount of the local system to which the monitored electric power station belongs after initial or additional load limitation or power limitation by using a predetermined amount by using a predetermined amount or the power source limitation amount. The additional load limit amount or power supply limit amount is determined according to the supply / demand imbalance amount. The control unit 4 shuts off the load or the generator according to the load limit amount or the power source limit amount.
[0068]
The second embodiment of the present invention is characterized in that the supply and demand imbalance amount estimation and the additional load limitation or power source limitation are performed a plurality of times in accordance with preset conditions.
[0069]
Next, the flow of processing according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, since the effect | action of the system state measurement part 1, the frequency calculating part 2, and the system state memory | storage part 5 is the same as that of 1st Embodiment, description is abbreviate | omitted.
[0070]
First, in the control amount calculation unit 3, the initial control calculation unit 31 ′ uses the frequency change rate df / dt calculated by the frequency calculation unit 2 and the inertia constant M of the generator in the local system to which the monitored electric station belongs. Thus, by the method described in the first embodiment, the supply and demand imbalance amount ΔP of the local system to which the monitored electric station belongsC1Is estimated by a predetermined calculation, and the estimated supply and demand imbalance amount ΔPC1The initial load limit amount or power source limit amount is determined according to the above.
[0071]
Next, the correction control calculation means 32 uses the frequency change rate df / dt and the controlled load limit amount or power source limit amount before and after the initial or additional load limit or power source limit, respectively. Supply / demand unbalance amount ΔP of the local power system to which the monitored power plant belongs after additional load limitation or power limitationC2Is estimated by a predetermined calculation, and the estimated supply-demand imbalance amount ΔPC2The additional load limit amount or power supply limit amount is determined according to.
[0072]
Hereinafter, the initial control calculation means 31 'and the correction control calculation means 32 will be described in detail.
[0073]
First, in the initial control calculation means 31 ', the initial control amount P of the same ratio is uniformly obtained at each electric station immediately after the occurrence of the accident.CUT1Is controlled to suppress the frequency decrease rate or the increase rate, thereby securing a time margin for executing the correction control calculation. Therefore, the initial control amount PCUT1May be a fixed value set in advance, but there is a possibility of over-control depending on supply and demand imbalance.CUT1Is calculated.
[0074]
Using the frequency change rate df / dt calculated by the frequency calculation unit 2 and the inertia constant M of the generator in the local system to which the monitored electric station belongs, the supply / demand imbalance amount ΔP of the local system to which the monitored electric station belongsC1Is estimated by a predetermined calculation, and the estimated supply-demand imbalance amount ΔPC1The load limit amount or power supply limit amount is determined according to the above.
[0075]
ΔPC1= Δf · M (2.1)
[0076]
Specifically, the local system to which the monitored electric station belongs is considered as an equivalent system model of one load and one generator as shown in FIG. 4, and is equivalent to the frequency change rate df / dt calculated by the frequency calculation unit 2. Using the inertia constant M of the generator, for each frequency stabilizer installed at each electric power station, the supply and demand imbalance amount ΔP in the local system is independently calculated from equation (2.1).C1[%] Is estimated. Since the frequency measured at each electric station end fluctuates in almost the same manner in the local system, ΔP calculated by each deviceC1[%] Is almost the same amount.
[0077]
Note that the initial control is intended to ensure a time margin for executing the correction control calculation, and the inertia constant M varies depending on the operating state of the generator. Therefore, M is a value smaller than the true value. It is desirable to set to. For example, if the true value of the inertia constant M of the equivalent generator when the local system is reduced to the equivalent model of one load and one generator (M is a weighted average value of the rated output) is 10 [seconds], Set to a small value such as 5 or 6 [seconds].
[0078]
Next, the initial control amount (load limit amount or power source limit amount) P to be controlled at each electric station endCUT1Is the estimated supply-demand imbalance amount ΔPC1And the total load or power generation amount (= PLOT) To calculate from equation (2.2).
[0079]
PCUT1= PLOT・ ΔPC1  .... (2.2)
[0080]
Here, Δf is the frequency change rate df / dt, M obtained by the frequency calculation unit 2 is the inertia constant of the equivalent generator, and the constant when the local system is equivalently reduced to the equivalent system model of one load and one generator. Is a value obtained and set in advance, and is a value obtained by weighted averaging with the rated output of each generator in the local system. PLOTIs the total load amount or total power generation amount in the electric power plant measured in the steady state before the accident occurred.
[0081]
Equation (2.1) can be derived from the equation of motion of the generator as follows. Considering the local system to which the monitored electric station belongs as an equivalent system model of one load and one generator, the machine input of the generator is Pm, the electric output is Pe (= load power consumption PL), Where M is the inertial constant of the equivalent generator, equation (1.2) is established from the equation of motion of the generator.
[0082]
For equation (1.2), frequency change rate df / dt = Δf, supply / demand imbalance before initial control (Pm−Pe) = ΔP1Then, ΔPC1[%] Can be obtained by equation (2.1).
[0083]
Supply and demand imbalance amount ΔP estimated by equation (2.1)C1For example, when the frequency lowering side is described as an example, the supply amount (power generation amount) is insufficient when the electrical output Pe (= load power consumption PL) of the equivalent generator model is 1.0. Demand / supply imbalance amount ΔP when frequency change rate df / dt (dt = 10 ms) is 0.01 and inertial constant M of the equivalent generator model is 5.0, with the frequency decreasing side being positiveC1Is 0.01 × 5.0 = 0.05 from the equation (2.1), and the total power generation amount is 5% lower than the total load amount in the local system. Therefore, if the load of 5 [%] of the total load amount in the local system is cut off, the supply and demand imbalance is eliminated and the frequency reduction can be suppressed.
[0084]
Next, the estimated supply and demand imbalance amount ΔPC1To initial control amount P for each electrical station end (for each frequency stabilizer)CUT1In order to obtain (load limit amount or power source limit amount), specifically, for example, the frequency lowering side will be described. For example, P in the electric stations A1, A2, A3 in the local systemL1= 2000 [MW], PL2= 1000 [MW], PL3= 500 [MW] load (total load P at steady state)LOT) And supply and demand imbalance amount ΔP estimated at the end of each electric station.C1Is estimated to be 5 [%], the control amount at each electric station is 5 [%] of 2000 [MW] for the electric station A1, that is, 100 [MW], and the electric power A2 is 1000 [%]. 5 [%] of MW], that is, 50 [MW], and the electric power station A3 sets 5 [%] of 500 [MW], that is, 25 [MW], as an initial limit amount controlled at the electric station. The frequency in the separation system fluctuates in almost the same manner, and ΔPC1 estimated at each electric station end is almost the same amount. Therefore, even in a distributed system configuration, initial control of α [%] is uniformly performed at each electric station end. Can be implemented. The control amount obtained in this way is passed to the control unit 4 and stored in the system state storage unit 5.
[0085]
In the control unit 4, the initial control amount P obtained by the control amount calculation unit 3 is used.CUT1Depending on the initial load limit amount or power source limit amount, the load or generator connected to the monitored electric power station is disconnected from the system to prevent frequency reduction or increase.
[0086]
After the initial control is performed, the correction control calculation unit 32 checks whether the frequency after the initial control is continuously decreased or increased as before the initial control is performed, and continues to decrease or increase as before the control is performed. Frequency change rate df / dt (hereinafter referred to as Δf) before the initial control (initial load limitation or power source limitation) is performed.bfAnd df / dt (hereinafter referred to as Δf)afAnd the initial control amount PCUT1And load increase / decrease characteristic coefficient a calculated from the active power of the load feeder or generatorbfAnd aafUsing (2.3), the supply and demand imbalance amount ΔP in the local system after the initial control is performed in consideration of the voltage characteristics and frequency characteristics of the load.C2(= Shortage in initial control) is estimated. If the load increase / decrease characteristics are not considered, the coefficient abfAnd coefficient aafMay be set to 1.0, and the frequency change rate Δf before the initial control is performed.bfSupply and demand imbalance before initial controlC1Is called and used in the system state storage unit 5.
[0087]
[Expression 2]
Figure 0004119077
[0088]
Here, Δf is the frequency change rate df / dt obtained by the frequency calculation unit 2, and the subscript bf in the equation indicates a value before the execution of control, and af indicates a value after the execution of control. ΔPC1Is the supply-demand imbalance amount ΔP before the initial control is performed in the first additional control calculation.C1In the second and subsequent additional control calculations, the initial control amount (= ΔPC1) And additional control amount (= ΔP)C2).
[0089]
Additional control amount (additional load limit or power supply limit) P to be controlled at each electric power station itself PCUT2Is the supply-demand imbalance amount ΔPC2[%] And the total load or power generation amount (= PLOT) To calculate with the formula (2.4).
[0090]
PCUT2= PLOT・ ΔPC2  .... (2.4)
[0091]
Estimated supply and demand imbalance amount ΔPC2To additional control amount P at each electrical station end (for each frequency stabilization device)CUT2Specifically, for example, the frequency lowering side will be described as an example. The electric stations A1, A2, and A3 in the local system are connected to P.L1= 2000 [MW], PL2= 1000 [MW], PL3= 500 [MW] load (total load P at steady state)LOT), The supply and demand imbalance amount ΔP estimated at the end of each electric stationC2Is estimated to be 2 [%], the additional limit amount at each electric power station is 2 [%] of 2000 [MW] for the electric power station A1, that is, 40 [MW], and the electric power station A2 is , 1000 [MW] 2 [%], that is, 20 [MW], and the electric station A3 controls 2 [%] of 500 [MW], that is, 10 [MW], at the electric station. Amount. The additional control amount obtained in this way is passed to the control unit 4 and stored in the system state storage unit 5.
[0092]
In the control unit 4, the additional control amount P obtained by the control amount calculation unit 3.CUT2Depending on the (additional load limit amount or power supply limit amount), the load or generator connected to the monitored electric station is disconnected from the system to prevent the frequency from being lowered or increased.
[0093]
Normally, the supply-demand imbalance amount ΔP obtained from equation (2.3)C2If the same amount of control is performed, the supply and demand imbalance in the local system can be eliminated, and the frequency drop or rise can be suppressed, and the frequency can be controlled (stabilized) to the normal frequency before the frequency drop or rise occurs. However, when the system state changes such as increase / decrease in demand or change in load characteristics, it is conceivable that one additional control results in insufficient control.
[0094]
For this reason, after the additional control, the frequency decrease or increase is confirmed, and if the decrease or increase continues as before the control, the following processing is performed.
[0095]
Specifically, the frequency change rate Δf before performing the additional control stored in the system state storage unit 5bfAnd frequency change rate Δf after additional controlafAnd total value P of initial control amount and additional control amount stored in system state storage unit 5C1Using the formula (2.3), the supply and demand imbalance amount ΔP after the additional controlC2The additional control amount is stored in the system state storage unit 5 together with the additional control. The additional control is repeated until the frequency decrease or increase is stopped.
[0096]
The following formula (2.3) and load increase / decrease characteristic coefficient abf, AafWill be described.
[0097]
Similar to the initial control calculation, the local system to which the monitored electric station belongs is considered as an equivalent system model of one load and one generator as shown in FIG. 4, and the mechanical input of the generator is Pm, the electrical output is Pe, and the equivalent generator If the inertia constant of is M, the equation (1.2) is established from the equation of motion of the generator. Hereinafter, the amount indicating the time change is indicated by (t).
[0098]
The frequency fluctuation before the initial control can be expressed by the equation (2.5) from the equation (1.2), where t- is the time before the control. Δf is a frequency change rate df / dt.
[0099]
[Equation 3]
Figure 0004119077
[0100]
However, in practice, when the power supply amount decreases due to system separation, the voltage decreases, and accordingly, the load amount (= Pe (t−)) immediately after system separation decreases. Therefore, the coefficient a representing the increase / decrease characteristic of the load in equation (2.5)bfUsing (), an estimation formula that takes into account the decrease in load is derived as shown in (2.6).
[0101]
[Expression 4]
Figure 0004119077
[0102]
On the other hand, the frequency fluctuation after the initial control is such that the load or the generator is uniformly α [%] (= ΔP) at each electric station in the initial control.C1) Shut off. Therefore, the control of α [%] is also performed for the total load amount or the total power generation amount of the local system. Therefore, when the time after the control is performed is t +, it can be expressed by the equation (2.7). it can. Equations (2.5) and (2.7) are approximate equations when it is assumed that there is no load characteristic (load voltage characteristic, frequency characteristic).
[0103]
[Equation 5]
Figure 0004119077
[0104]
However, in practice, after the initial control, the load amount after the first-stage control (= Pe (t +) − ΔP) as the voltage increases due to stabilization control such as load limitation.C1) Is increasing. Therefore, the coefficient a representing the increase / decrease characteristic of the load in the equation (2.7)afUsing (), an estimation formula that takes into account the increase in load is derived as (2.8).
[0105]
[Formula 6]
Figure 0004119077
[0106]
Assuming that the time difference between the times t− and t + is short, and assuming that Pm (t −) = Pm (t +) and Pe (t −) = Pe (t +), the equation (2.8) −the equation (2.5) Than,
[0107]
[Expression 7]
Figure 0004119077
[0108]
Therefore,
[0109]
[Equation 8]
Figure 0004119077
[0110]
Substituting equation (2.10) into equation (2.8), power consumption PLDemand-supply imbalance after initial restriction ΔPC2{−Pm (t +) + aaf・ (Pe (t +) − ΔPC1)}, ΔPC2[%] Can be obtained by equation (2.11).
[0111]
[Equation 9]
Figure 0004119077
[0112]
Here, the load amount Pe (t +) after the initial load limit is the total load amount P at the normal time in the electric station.LOTTo initial control amount PCUT1Therefore, Pe (+) = PL(+) = (PL0-PCUT1) = (1−ΔPC1) ΔPC2[%] Can be obtained by equation (2.12) (= (2.3) equation). In other words, if the supply and demand imbalance amount is estimated using equation (2.3), ΔP taking into account the voltage and frequency characteristics of the load.C2Can be requested.
[0113]
[Expression 10]
Figure 0004119077
[0114]
The load increase / decrease characteristic coefficient abf, AafΔP without consideringC2The estimation formula of (2) is the formula (2.13).
[0115]
[Expression 11]
Figure 0004119077
[0116]
Next, load increase / decrease characteristic coefficient abf, AafIn consideration of calculating from the amount of electricity that can be measured at each monitored power station, the total load amount or total power generation amount (= PL) And initial control amount PCUT1Calculate using.
[0117]
FIG. 6 shows the load increase / decrease characteristic coefficient a.bf, AafSpecifically, the load increase / decrease characteristic coefficient a from moment (2.14) immediately after system separation.bfIs calculated, and the average value is obtained from equation (2.15). Also, after the initial control, the load increase / decrease characteristic coefficient a is momentarily calculated from the formula (2.16).afIs calculated, and the average value is obtained from equation (2.17). Sought abf, AafIs used in the equation (2.3) for estimating supply and demand imbalance. For example, according to the period of voltage fluctuation, the average value of the same time (section) as the fluctuation period is calculated as the load increase / decrease characteristic coefficient a.bfOr aafUsed as Moreover, using the measured voltage, immediately after system separation, the steady-state voltage V measured before the frequency drop or rise occurs.0The load increase / decrease characteristic coefficient abfIs obtained from time to time, and the average value of the interval is used in equation (2.3). In addition, after the initial control or after the additional control, the steady-state voltage V0Or the voltage V just before the initial controlC1bfThe load increase / decrease characteristic coefficient aafIs obtained from time to time, and the average value of the interval is used in equation (2.3). Note that n is the total number of data.
[0118]
[Expression 12]
Figure 0004119077
[0119]
As described above, according to the second embodiment of the present invention, it is possible to estimate the supply and demand imbalance amount in the system to which the monitored electric power plant belongs only by the total value of the cut-off control amount and the frequency change rate. There is no need to set parameters for calculation, and the control amount is calculated from the estimated supply and demand imbalance. it can. Furthermore, additional control is repeatedly performed, so that insufficient control can be prevented, and supply / demand imbalance amounts are estimated based only on information that can be measured or collected only at the monitored electrical station end. Based on the estimated supply / demand imbalance amounts Control amount can be calculated, so there is no need to collect information measured at various places in the power system, no need for a wide-area information transmission network, the system scale can be reduced, and each monitored electric station can be monitored individually Therefore, it is possible to provide a power system frequency stabilization device that can perform control, has a simple device configuration, high controllability, and excellent operability and maintainability.
[0120]
In addition, since the supply / demand imbalance amount can be estimated in consideration of the load increase / decrease characteristic coefficient obtained from the effective power of the electric station, the estimation accuracy can be improved.
[0121]
Furthermore, in the second embodiment of the present invention, a frequency stabilization device that obtains the load increase / decrease characteristic coefficient from the measured voltage instead of the active power of the electric station and estimates the supply and demand imbalance in the local system Will be described.
[0122]
In the correction control calculation means 32 of FIG. 5, when estimating the supply and demand imbalance amount of the system to which the monitored electric power station belongs after initial or additional load limitation or power source limitation, the initial or additional load limitation or The frequency change rate before and after the power supply restriction and the coefficient calculated from the measured voltage and the controlled load restriction amount or power supply restriction amount are used.
[0123]
Specifically, in order to remove the influence caused by the voltage increase that occurs when the initial load restriction is performed, the supply and demand imbalance amount ΔP in the local system after the initial control is performed.C2Is estimated from equation (2.18).
[0124]
[Formula 13]
Figure 0004119077
[0125]
Where abfv, AafvIs a voltage fluctuation coefficient that represents a decrease or increase in voltage, and is an estimation formula for the supply and demand imbalance amount in consideration of the voltage fluctuation. Abfv, AafvIs obtained as follows.
[0126]
Voltage fluctuation coefficient abfv, AafvIn consideration of calculating from the amount of electricity that can be measured at the end of the monitored electric station, the calculation method of the voltage V at the steady state before the occurrence of the accident at each electric station0The voltage Vn and the frequency deviation Δfn measured every moment are calculated.
[0127]
Specifically, the voltage fluctuation coefficient a is momentarily calculated from the equation (2.19) or (2.20).bfvnIs calculated, and the average value is obtained from equation (2.21). In addition, the voltage variation coefficient a is momentarily calculated from the equation (2.22) or (2.23).afvnIs calculated, and the average value is obtained from the equation (2.24). The obtained voltage fluctuation coefficient abfvn, AafvIs used in the equation (2.3) of the estimation calculation of supply and demand imbalance.
[0128]
For example, the voltage variation coefficient abfvUses the average value of the same time (section) as the oscillation period in accordance with the voltage oscillation period after system separation. Voltage fluctuation coefficient aafvUses the average value of the same time (section) as the oscillation period in accordance with the voltage oscillation period after the initial control. Or the voltage fluctuation coefficient abfvIs the voltage Vn measured every moment, the voltage V in the steady state0The voltage coefficient of variation abfvnAnd the average value of the section is obtained by equation (2.21). Voltage fluctuation coefficient aafvIs the steady-state voltage V0Or the voltage V just before the initial controlC1bfThe voltage variation coefficient aafvnAnd the average value of the section is obtained by equation (2.24).
[0129]
[Expression 14]
Figure 0004119077
[0130]
Here, n is the total number of data. In the equations (2.22) and (2.23), V0Instead of the voltage V immediately before the initial controlC1bfMay be used. KVAIs a constant that sets the ratio of the voltage characteristics of the load. KVBIs a preset coefficient. α is a preset voltage characteristic index of the load. KfPIs a preset frequency characteristic constant [% / Hz]. Δfn is a frequency deviation [Hz] (from the reference frequency) obtained from the measured frequency.
[0131]
As described above, in the second embodiment of the present invention, the load fluctuation characteristic coefficient is calculated as the voltage fluctuation coefficient calculated from the measured voltage, thereby estimating the supply and demand imbalance amount considering the voltage fluctuation. Since it can do, estimation accuracy can be raised. Further, since the frequency smoothing process for removing the influence of the voltage fluctuation can be deleted or the data section length used for the smoothing process can be shortened, the additional control amount can be calculated in a short time.
[0132]
  Next, the third embodiment of the present inventionRelated to formThe operation of each component and means of the power system frequency stabilization device will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 7. FIG.
[0133]
In the frequency stabilizing unit of the power system frequency stabilizing device according to the first embodiment or the second embodiment, the power system frequency stabilizing device according to the third embodiment of the present invention is provided. The configuration is characterized by having a frequency smoothing means 22 for taking an error countermeasure including a smoothing process (filtering) on a change amount of various electric quantities such as a calculated frequency change rate or a measured frequency.
[0134]
Next, the overall processing flow of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The operation of the system state measurement unit 1, the control amount calculation unit 3, the control unit 4, and the system state storage unit 5 and the operation of the frequency calculation unit 21 of the frequency calculation unit 2 are the same as those in the first embodiment or the second embodiment. Since it is the same as that of form, description is abbreviate | omitted.
[0135]
Here, for example, when the frequency change of the separated system after the system separation or the like occurs, the frequency may oscillate in a short cycle due to the influence of the sway of the generator in the system. In such a case, when the frequency change rate is obtained by using the measured frequency as it is, the frequency change rate changes depending on the calculated time point, and the above formula (1.1), formula (2.1), or (2. If an attempt is made to estimate the supply and demand imbalance amount ΔP in the local system using the equation (3), the estimation result may vary due to the change in the frequency change rate, that is, the influence of the frequency fluctuation. For this reason, it is necessary to eliminate or reduce the influence of frequency fluctuations.
[0136]
The frequency smoothing processing means 22 of the frequency calculation unit 2 shown in FIG. 7 performs a smoothing process on a change amount of various electric quantities such as a calculated frequency change rate and a measured frequency. Reduces the effects of shaking in short cycles or sudden changes in a very short time. For example, as a smoothing process, an average of various electric quantities such as a frequency change rate and a frequency in a certain section is obtained.
[0137]
Specifically, the interval for which the average is calculated is the data interval length TSMPSet as time. The data section length T based on the time point when the decrease or increase occurs, using various amounts of electricity measured after the frequency decrease or increase and the calculated frequency change rate stored in the system state storage unit 5SMPUsing the data in between, the average value of this section is obtained for each amount of electricity, and the average value is used for the calculation of the control amount of the control amount calculation unit 3.
[0138]
Since various electric quantities are measured every moment, when new data is measured, the data section is updated and the average value is continuously obtained in time series. In other words, the average of the interval in which new data is added is obtained except for the oldest data. The same operation is repeated each time new data is measured.
[0139]
Here, the data section length T used for smoothingSMPIs set to be the same as the period of power fluctuation, for example. If the oscillation period is about 1 [second], the average value for 1 second is continuously obtained in time series. Various amounts of electricity such as frequency change rate and frequency smoothed as described above are transferred to the control amount calculation unit 3 and stored in the system state storage unit 5. The control amount calculation unit 3 calculates the control amount by using various smoothed electric quantities.
[0140]
As described above, according to the third embodiment of the present invention, the smoothing process is performed on various electric quantities used when the supply and demand imbalance amount is obtained, and therefore, when the frequency fluctuates in a long period or a short period, Even when it changes suddenly in a very short time, the supply and demand imbalance amount can be accurately estimated, and variations in estimation results can be prevented, so that a highly accurate and highly reliable power system frequency stabilization device can be provided.
[0141]
  Next, the fourth embodiment of the present inventionRelated to formThe operation of each component and means of the power system frequency stabilization device will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 8. FIG.
[0142]
The frequency stabilization device for a power system according to the fourth embodiment of the present invention performs measurement in the frequency calculation unit 2 of the frequency stabilization device for a power system described in the first embodiment or the second embodiment. It is characterized in that it has a configuration provided with a frequency fluctuation predicting means 23 for predicting changes in various electric quantities such as a future frequency by a predetermined calculation using various electric quantities including the frequency of the selected system. .
[0143]
Next, the overall processing flow will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 8. The operation of the system state measurement unit 1, the control amount calculation unit 3, the control unit 4, and the system state storage unit 5, and the operation of the frequency calculation unit 21 and the frequency smoothing unit 22 of the frequency calculation unit 2 are the same as those in the first embodiment. Since it is the same as that of form thru | or 3rd Embodiment, description is abbreviate | omitted.
[0144]
First, the frequency fluctuation predicting means 23 of the frequency calculation unit 2 shown in FIG. 8 uses various electric quantities such as the measured frequency of the system to predict changes in various electric quantities such as future frequencies by a predetermined calculation. For example, a frequency prediction formula is created by a method such as a least square method using various electric quantities including past frequencies stored in the system state storage unit 5 to predict a frequency value several hundred milliseconds ahead.
[0145]
The frequency prediction formula is a least square method using a past frequency as a prediction function of a primary expression or a quadratic expression as shown in the following (4.2) as shown in the following (4.1). The coefficient a by the existing method such as0~ A2Ask for. Then, a frequency value several hundred milliseconds ahead is predicted using the created frequency prediction formula. Since the frequency changes from moment to moment, the series of operations are repeated while updating the frequency used in the least square method, and future frequencies are predicted momentarily.
[0146]
Δf (t) = a0+ A1t (4.1)
Δf (t) = a0+ A1t + a2t2  .... (4.2)
[0147]
Next, the frequency change rate df / dt is calculated by calculation using the frequency predicted every moment, and the calculation result is passed to the control amount calculation unit 3 and stored in the system state storage unit 5. For example, the frequency change rate is continuously calculated with dt = 10 ms. The control amount calculation unit 3 performs calculation using the predicted future frequency, its frequency change rate, and the like.
[0148]
As described above, according to the fourth embodiment of the present invention, the calculation is performed using the predicted future frequency and the frequency change rate thereof, so that the calculation result is obtained at an earlier time point than when calculating using the actual measurement value. In addition, since control can be performed at an early point, it is possible to provide a frequency stabilization device for a power system that stabilizes a decrease or increase in frequency in a short time.
[0149]
In addition, the 4th Embodiment of this invention can be implemented as shown in FIG.
[0150]
In the embodiment of FIG. 9, the frequency smoothing processing means 22 according to the third embodiment is additionally provided in FIG. 8, and the supply and demand imbalance amount is accurately obtained even when the frequency fluctuates or rapidly changes in a short time. Can be estimated.
[0151]
  Next, fifth to eighth embodiments of the present inventionImplementationThe operation of each component and means of the power system frequency stabilization device will be described in sequence with reference to FIGS. 1, 2, 10, and 12.
[0152]
As shown in FIG. 10, the power system frequency stabilization device according to the fifth embodiment of the present invention calculates the control amount of the power system frequency stabilization device described in the second embodiment shown in FIG. The unit 3 is characterized in that a control calculation start determining means 30 for switching a condition for starting a calculation for estimating the supply and demand imbalance amount using a predetermined condition set in advance is additionally provided.
[0153]
Next, the overall processing flow of the fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2, FIG. 10, and FIG. In addition, since the effect | action of the system state measurement part 1, the frequency calculating part 2, the control part 4, and the system state memory | storage part 5 is the same as that of any of 1st Embodiment thru | or 4th Embodiment, description is abbreviate | omitted.
[0154]
First, the control calculation start determination means 30 of the control amount calculation unit 3 in FIG. 10 starts calculation for estimating the supply and demand imbalance amount ΔP using various electric quantities such as the measured frequency and predetermined conditions set in advance. Switch conditions. For example, when performing an operation determination as to whether or not to start a calculation using the measured frequency, the operation determination threshold fLMA plurality of frequencies are set, and the measured frequency and the operation determination threshold fLMAnd the frequency is the threshold fLMIf it exceeds, it is determined that the operating condition is satisfied, and calculation for estimating the supply and demand imbalance amount is started.
[0155]
The operation determination threshold fLMIf it is set based on the frequency control system for system operation, etc., control suitable for system operation can be performed.
[0156]
Specifically, the overall processing flow will be described taking the frequency lowering side as an example. As shown in FIGS. 11 and 12, first, in the frequency calculation unit 2, measurement of various electric quantities such as frequency and frequency change rate are performed. Etc. are calculated (S11, S12).
[0157]
Subsequently, the control calculation start determination means 30 determines whether or not the frequency has decreased (S13). If the frequency has decreased, the measured frequency and the first operation determination threshold value f are determined.LM1(For example, 59.0 Hz) is compared (S14). In this comparison, the threshold value fLM1In the following cases, the initial control calculation means 31 'is operated to calculate and control the initial control amount (S15 to S17).
[0158]
On the other hand, the threshold value fLM1If not, the processes from (S11) to (S14) are repeated. Thereafter, the processes from (S11) to (S15) are continued after the initial control of (S16, S17), and if the frequency continues to decrease after the initial control is performed, the process proceeds to the process shown in FIG. Transition.
[0159]
First, the operation determination threshold value f is determined according to the number of times of additional control.LM2~ FLMn(S18), the measured frequency and the selected threshold value fLMAre compared (S19). In this comparison, the threshold value fLMIn the following cases, the correction control calculation means 32 is operated to calculate the additional control amount and perform the first control of the additional control (S20a, 21a). On the other hand, the threshold value fLMIf not, the processes from (S11) to (S14) in FIG. 11 and (S18m) to (S19m) in FIG. 12 are repeated.
[0160]
That is, even after the additional control of (S20a, 21a) is performed, the processing from (S11) to (S14) and (S18m) to (S21m) is performed until the frequency reduction disappears, that is, in (S13), the frequency reduction. The process is repeated until it is determined that there is none or the upper limit number (m-th) of additional control is reached.
[0161]
In addition, this embodiment has the configuration shown in FIG. 13 when used in combination with the frequency smoothing processing means 22 shown in FIG. 7 described in the third embodiment. In this case, if the frequency lowering side is described as an example, the processing flow shown in FIGS. 14 and 15 is obtained.
[0162]
First, the frequency calculation unit 2 measures various electric quantities such as frequency and calculates a frequency change rate (S11, S12). Subsequently, smoothing processing is performed by the frequency calculation means 21 on various electric quantities such as the measured frequency and the calculated frequency change rate (S12a). Next, the control amount calculation start determination means 30 determines whether or not the frequency has decreased (S13). If the frequency has decreased, the smoothed frequency and the first operation determination threshold value are determined. fLM1Are compared (S14). In this comparison, the threshold value fLM1In the following cases, the initial control calculation means 31 'is operated to calculate and control the initial control amount (S16, S17).
[0163]
On the other hand, the threshold value fLM1If not, the processes from (S11) to (S14) are repeated. Thereafter, the processes from (S11) to (S15) are continued after the initial control of (S16, S17), and if the frequency continues to decrease after the initial control is performed, the process proceeds to the process shown in FIG. Transition.
[0164]
First, the operation determination threshold value f is determined according to the number of times of additional control.LM2~ FLMn(S18), the measured frequency and the selected threshold value fLMAre compared (S19). By this comparison, the threshold value fLMIn the following cases, the correction control calculation means 32 is operated to calculate the additional control amount and perform the first control of the additional control (S20a, 21a). On the other hand, the threshold value fLMIf not, the processes from (S11) to (S15) in FIG. 14 and (S18m) to (S19m) in FIG. 15 are repeated.
[0165]
That is, even after the additional control of (S20a, 21a) is performed, the processing from (S11) to (S15) and (S18m) to (S21m) is performed until the frequency reduction is eliminated, that is, in (S13), the frequency reduction is performed. The process is repeated until it is determined that there is none or the upper limit number (m-th) of additional control is reached.
[0166]
According to this embodiment, as described in the third embodiment, when the average of a certain interval is obtained as the smoothing process, the data used for the smoothing process is collected. That is, in the initial control calculation, the data interval length T after the frequency drop occursSMPUntil the minute time elapses, in the correction control calculation, after the initial or additional control is performed, the data section length TSMPUntil the minute time elapses, the frequency of the system is changed to the operation determination threshold value f.LMIt is thought that it will exceed.
[0167]
In such a case, if data collection is continued with an emphasis on smoothing processing, the stabilization control is delayed, which may seriously affect the system. To prevent this, the measured frequency and the threshold f are always measured.LMAnd the frequency is the threshold fLMIf the value exceeds, data collection for the smoothing process is interrupted. The frequency is the threshold value f after starting data collection.LMUsing the data collected until the data collection is interrupted beyond this value, an average value for each amount of electricity during this period is obtained, and the control amount is calculated in the control amount calculation unit 3 using the average value. .
[0168]
In the control calculation start determination unit 30 described above, an actual measurement value measured every moment is used for the operation determination, but the frequency fluctuation prediction unit 23 shown in FIG. 8 described in the fourth embodiment. Can be implemented in combination. According to this embodiment, since the operation determination can be performed using the predicted future frequency, the operation determination can be performed at an earlier point in time than the determination using the actual measurement value at present, and (S11) to FIG. It can replace with (S13) and can implement as a flow of a process as shown in FIG.
[0169]
As described above, according to the fifth embodiment of the present invention, since control can be performed step by step based on preset conditions, it is possible to perform control in accordance with system operation, and to provide a device with high operability. Become.
[0170]
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, the setting value of the operation determination threshold value for determining whether or not to start the calculation for estimating the supply and demand imbalance amount in the fifth embodiment shown in FIGS. For each frequency stabilization device installed at a location, the frequency stabilization device is set in accordance with the tolerance for the frequency drop or rise of the system equipment such as a load feeder or generator connected to each monitored electrical site.
[0171]
For example, as an example, a generator G that is weak against frequency riseAThe frequency stabilizer A that monitors and controls the electrical station to which the is connected, and conversely the generator G that is strong against frequency riseBWhen there is a frequency stabilization device B that monitors and controls the electrical station to which the is connected, the threshold value f of the frequency stabilization device ALMiAThe threshold value f of the stabilizer BLMiBSet to a smaller value, that is, a value close to the reference frequency, and the threshold value f of the stabilizing device BLMiBIs the threshold value f of the stabilizer ALMiAA larger value, that is, a value far from the reference frequency is set. Where the subscript i is the threshold fLMIs the number of settings.
[0172]
As described above, according to the sixth embodiment of the present invention, when the frequency stabilizing device of the power system is installed in a plurality of electric stations of the power system, the operating condition is set between the plurality of frequency stabilizing devices. Since it is possible to make a mistake, unnecessary disconnection can be prevented by coordinated stabilization control.
[0173]
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described.
[0174]
In the seventh embodiment, the control amount calculation unit 3 in the fifth embodiment shown in FIGS. 10 to 16 performs initial or additional load limitation or power source limitation using a predetermined condition set in advance. The calculation for estimating the supply and demand imbalance after the correction, that is, the correction control calculation is locked.
[0175]
Specifically, a preset correction control calculation lock time TLKAfter the initial or additional load limit, TLKOnly lock the calculation to estimate the supply and demand imbalance amount. For example, TLKAssuming = 0.2 [seconds], for 0.2 seconds after the initial or additional load limitation, the estimation of the supply / demand imbalance after the initial or additional load limitation, that is, the correction control calculation is locked.
[0176]
Here, load restriction can be considered as a stabilization control means for preventing frequency reduction. For example, in systems where there is a capacitive load or system equipment such as a stuctor in the vicinity of the load disconnected from the system, Immediately after that, voltage increase due to the ferrant effect of the stacons may occur. While this voltage increase occurs, the power consumption of the load increases due to the voltage characteristics of the load. It is estimated that excessive control will be performed.
[0177]
In order to prevent this, overcorrection is prevented by locking the correction control calculation for several hundred milliseconds in order to avoid the influence of the transient voltage rise after the load limit. When combined with the smoothing processing means as in the third embodiment, the correction control calculation lock time T is set so that the influence of the voltage rise is eliminated in consideration of the balance with the data section length.LKSet.
[0178]
As described above, according to the seventh embodiment, the correction control calculation is locked while the transient voltage rise after the load limitation occurs, so that the power consumption of the load increases with the voltage rise. Even when the control amount is excessively calculated, excessive control can be prevented and a highly reliable apparatus can be obtained.
[0179]
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described.
[0180]
In the eighth embodiment, the control amount calculation unit 3 in the fifth embodiment shown in FIGS. 10 to 16 uses the measured voltage and a preset threshold value to perform initial or additional load limiting or The calculation for estimating the supply and demand imbalance after the power supply restriction is performed, that is, the correction control calculation is locked.
[0181]
Specifically, various electric quantities such as voltage V measured every moment and a preset correction control calculation lock determination threshold VLKThe voltage V after the initial or additional load limit is applied to the threshold VLKWhile this is the case, the correction control calculation is locked under the condition of the following expression (1.10).
[0182]
V ≧ VLKCorrection control calculation lock during (1.10)
[0183]
For example, threshold VLKThe voltage during operation in a steady state is 1.00 [P. U. ], 1.00-1.20 [P. U. ] Set within a range, for example, VLK= 1.05 [P. U. ] In advance.
[0184]
As described above, according to the eighth embodiment, the correction control calculation is locked while the transient voltage rise after the load limit is generated, so that the power consumption of the load increases with the voltage rise. Even when the control amount is excessively calculated, excessive control can be prevented and a highly reliable apparatus can be obtained.
[0185]
  Next, the ninth embodiment and the tenth implementation of the present inventionFormThe operation of each component and means of the power system frequency stabilizing device will be described with reference to FIGS. 1, 2, 17, and 18. FIG.
[0186]
In the power system frequency stabilization device according to the ninth embodiment of the present invention, the control amount calculation unit 3 of the power system frequency stabilization device according to the first embodiment or the second embodiment includes: The present invention is characterized in that it has a calculation condition setting means 310 for adjusting the inertia constant M of the equivalent generator model used when estimating the supply and demand imbalance amount.
[0187]
Next, the overall processing flow will be described with reference to FIGS. 2, 17, and 18. The operation of the system state measurement unit 1, the frequency calculation unit 2, the control unit 4, and the system state storage unit 5 is the same as that of the first embodiment to the third embodiment or the fifth embodiment. Since it is the same, description is abbreviate | omitted.
[0188]
In the calculation condition setting means 310 of the control amount calculation unit 3 shown in FIG. 17 or FIG. 18, the inertia constant M of the equivalent generator model in the aforementioned equation (1.1) used when estimating the supply / demand imbalance amount ΔP is calculated. adjust. For example, a plurality of inertia constants M are set in advance and selected according to the magnitude of the frequency change rate df / dt to be used for the calculation.
[0189]
Specifically, the relationship of the following equation (9.1) is set in advance, and compared with the relationship with equation (9.1) using the frequency change rate df / dt obtained by the frequency calculation unit 2. The largest α that satisfies the conditionsnM corresponding to (frequency change rate)nIs determined as the inertia constant M used in the calculation.
[0190]
For example, df / dt ≧ α1And df / dt ≧ α2If the condition of12… <ΑnFrom the relationship2M corresponding to2Is used for calculation. As a result, the larger the frequency change rate df / dt, the greater the inertia MnTherefore, the control amount is calculated to be larger as the frequency change rate df / dt is larger than when the inertia constant M is used as a fixed value, that is, when the frequency changes drastically and drastically. Become so.
[0191]
df / dt ≧ α1When M1, Df / dt ≧ α2When M2, ...,
df / dt ≧ αnWhen Mn, Df / dt <α1When M1  .... (9.1)
Where α12… <ΑnAnd M1<M2... <Mn
[0192]
Where αnIs a frequency change rate df / dt and is set in advance. MnIs an inertia constant and is set in advance. N is the total number of set values.
[0193]
If the frequency smoothing processing means 22 of the third embodiment and the control calculation start determination means 30 of the fifth embodiment are used in combination, as described above, when the frequency change rate is large, that is, the frequency Since the initial control amount is controlled by a large amount when the value rapidly decreases and increases significantly, the frequency decrease degree after the initial control becomes gradual and reaches the operation determination threshold value of the correction control ( Time) until the correction control calculation is started), the number of data used for the smoothing process can be increased to increase the effect of the smoothing process, and the additional control amount can be calculated with high accuracy in the correction control calculation. .
[0194]
Thus, according to the ninth embodiment, the inertia constant of the equivalent generator model used when estimating the supply and demand imbalance amount is automatically adjusted using the magnitude of the frequency change rate. It is possible to calculate a control amount according to the above. In addition, when the frequency smoothing processing unit of the third embodiment and the control calculation start determination unit of the fifth embodiment are combined, the initial control is performed when the frequency change rate with high control urgency is large. Since the amount is controlled to a large amount, there is a time margin after control, so the number of data used for smoothing processing can be increased and the additional control amount can be calculated with high accuracy, and the operability is high and the control amount can be calculated with high accuracy. It can be.
[0195]
Next, a tenth embodiment of the present invention will be described.
[0196]
In the tenth embodiment, the calculation condition setting means 310 of FIG. 17 or 18 uses the frequency change rate df / dt to calculate the inertia constant M of the equivalent generator model used when estimating the supply and demand imbalance amount. It is to correct.
[0197]
Specifically, the calculation condition setting unit 310 uses the frequency change rate df / dt obtained by the frequency calculation unit 2 in FIG. Corrections are made as shown in equations (10.1) and (10.2).
[0198]
α = KADJ.DELTA.f (10.1)
MRE= Α · M (10.2)
[0199]
Here, Δf is the frequency change rate df / dt. KADJIs a preset coefficient. M is a preset inertia constant, and MREIs the corrected inertial constant.
[0200]
If the frequency smoothing processing means 22 of the third embodiment and the control calculation start determination means 30 of the fifth embodiment are used in combination, as described above, when the frequency change rate is large, that is, the frequency Since the initial control amount is controlled to be large when the value rapidly decreases or increases significantly, the degree of frequency decrease after the initial control becomes moderate. For this reason, a time margin is created until the operation judgment threshold value for correction control is reached (correction control calculation is started), so the effect of the smoothing process can be increased by increasing the number of data used for the smoothing process. In the correction control calculation, the additional control amount can be calculated with high accuracy.
[0201]
As described above, according to the tenth embodiment, the inertia constant of the equivalent generator model used when estimating the supply / demand imbalance amount is automatically adjusted using the magnitude of the frequency change rate. It is possible to calculate a control amount according to the above. Further, when the frequency smoothing processing unit of the third embodiment and the control calculation start determination unit of the fifth embodiment are combined, the initial control is performed when the frequency change rate with a high urgency of control is large. Since the amount is controlled to be large, there is a time margin after the control, the additional control amount can be calculated with high accuracy by increasing the number of data used for smoothing processing, and the device has high operability and the control amount is calculated with high accuracy can do.
[0202]
  Next, an eleventh embodiment of the present inventionFormThe operation of each component and means of the power system frequency stabilization device will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 19 or FIG.
[0203]
The power system frequency stabilization apparatus according to the eleventh embodiment of the present invention is the control amount calculation unit 3 of the power system frequency stabilization apparatus described in the first embodiment or the second embodiment. Further, the present invention is characterized in that a control amount correction calculation means 33 for correcting the calculated control amount using various electric quantities such as the measured voltage is provided.
[0204]
Next, the overall processing flow will be described with reference to FIGS. 2, 19, and 20. The operations of the system state measurement unit 1, the frequency calculation unit 2, the control unit 4, and the system state storage unit 5, and the operations of the control amount calculation unit 3 other than the control amount correction calculation unit 33 to be described below are the first. Since this is the same as the second embodiment or the second embodiment, the description thereof will be omitted.
[0205]
In the control amount correction calculation means 33 of FIG. 19 or FIG. 20, the calculated control amount PCUTIs corrected using various electric quantities such as the measured voltage, and the corrected control amount P is corrected.cmTo the control unit 4.
[0206]
Specifically, the voltage V stored before the frequency decrease or increase stored in the system state storage unit 5 occurs.0And the control amount P calculated using the current voltage VCUTIs corrected using equations (11.1) and (11.2), or is corrected using equations (11.1) and (11.3). Instead of the current voltage value, an average value of the voltages measured from the execution of the control to the present may be used.
[0207]
[Expression 15]
Figure 0004119077
[0208]
Where PCUTAs shown in FIG. 19, when combined with the first embodiment, the control amount PCUTAs shown in FIG. 20, when combined with the second embodiment, the initial control amount PCUT1Alternatively, the additional control amount PCUT2It is. KPAIs a constant that sets the ratio of the voltage characteristics of the load. KPBIs a preset coefficient. α is a preset voltage characteristic index. KfPIs a preset frequency characteristic constant [% / Hz]. Δf is a frequency deviation [Hz] (from the reference frequency) obtained from the measured frequency.
[0209]
Control amount PCUTIn this case, the estimated supply-demand imbalance amount ΔP is corrected by the above method, and the control amount P is used by using the corrected ΔP.CUTMay be calculated.
[0210]
As described above, according to the eleventh embodiment of the present invention, the controlled variable is automatically corrected using the various measured electric quantities, so that the controlled variable according to the actual phenomenon can be calculated, and the device has high operability. It can be.
[0211]
  Next, a twelfth embodiment of the present inventionFormThe operation of each component and means of the power system frequency stabilization device will be described with reference to FIGS.
[0212]
A power system frequency stabilization device according to a twelfth embodiment of the present invention includes a control amount calculation unit 3 of the power system frequency stabilization device described in the first embodiment or the second embodiment. It is characterized in that it has a configuration including a control object determining means 34 for selecting a load feeder or a generator to be disconnected based on a predetermined condition set in advance.
[0213]
Next, the overall processing flow will be described with reference to FIGS. 2, 21, and 22. The operation of the system state measurement unit 1, the frequency calculation unit 2, and the system state storage unit 5 and the operation of the control amount calculation unit 3 other than the control target determination unit 34 to be described below are the same as those in the first embodiment or the first embodiment. Since it is the same as that of 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted.
[0214]
21 or 22 is controlled by the control amount (PCUTOr PCUT1Or PCUT2) To select the load feeder or generator that is actually disconnected from the grid. For example, the active power P of each load feeder is selected from the various electric quantities measured every moment in the system state measuring unit 1 or the various electric quantities stored in the system state storage unit 5 at normal times.LOr the active power P of each generatorGThe control object is selected using.
[0215]
Here, the case where the target of load restriction is determined on the frequency lowering side will be described as an example.LThe load feeders with large load are sequentially selected as the target to be disconnected, and the active power P of the selected load feeder is selected.LTotal value PLTAnd the control amount, and the total value PLTIs the controlled variable (PCUTOr PCUT1Or PCUT2If it is the same as or larger than), the selection of the target to be disconnected is stopped, and the load feeder selected so far is determined as the target of the release. On the other hand, in the case of increasing frequency, the active power PGThe generators with the largest generators are selected as the target for disconnection.
[0216]
In addition, the priority of interruption is determined based on the importance that indicates whether there is a significant impact on system operation or customers when disconnected, and the magnitude of the effect of suppressing frequency decrease or increase when disconnected. It is also possible to select the control targets in order from the highest priority.
[0217]
In this case as well, for example, when the frequency lowering side is described as an example, the active power P of the selected load feeder is selected sequentially from the one with the highest priority as the target to be disconnected.LTotal value PLTAnd control amount (PCUTOr PCUT1Or PCUT2) And the total value PLTIs the same as or larger than the control amount, the selection of the target to be disconnected is stopped, and the load feeder selected so far is determined as the target of disconnection.
[0218]
The control unit 4 outputs an opening command to the circuit breaker to which the load feeder or generator to be disconnected is connected based on the selection result of the control target determining means 34 of the control amount calculation unit 3, and the load By implementing the restriction, the frequency drop or rise is prevented.
[0219]
In addition, the frequency calculation unit 2 and the control amount calculation unit 3 may be configured as shown in FIG. 23 by appropriately combining with each unit of the third to eleventh embodiments. The actions of the individual means are the same as those in the third to seventh embodiments, so that the description thereof is omitted.
[0220]
As described above, according to the twelfth embodiment of the present invention, the load feeder or the generator to be disconnected from the system can be automatically selected, so that an apparatus with excellent operability can be obtained.
[0221]
  Next, a thirteenth embodiment of the present inventionFormA power system frequency stabilization device will be described with reference to FIGS.
[0222]
A power system frequency stabilization device according to a thirteenth embodiment of the present invention is the power system frequency stabilization device described in the first embodiment or the second embodiment. The circuit breaker switching information of the interconnection line between the local system to which it belongs and the other system of the power system (main system) and various electric quantities including current, voltage, active power, etc., and the generators in the local system are operated. Measure or collect generator disassembly information that indicates whether or not the generator is installed, and store various generator information including the rated output and inertia constant of the generator in the local system that has been set and stored in advance, and the collected generator solution. Using the parallel information, the inertia constant of the equivalent generator model when the local system side as viewed from the interconnection line is represented by one equivalent generator model is calculated by a predetermined calculation, and the calculated inertia constant is calculated as a supply-demand unbalance. And characterized in that as the inertia constant of the generator to be used for estimating the scan volume.
[0223]
FIG. 24 is an overall configuration diagram of a power system frequency stabilization device according to a thirteenth embodiment of the present invention, and FIG. 25 is a configuration diagram of a system state estimation unit.
[0224]
In FIG. 24, the system state estimation unit 130 (at the end of the electric station 107 connecting the power transmission line 102 connecting the local system 103 to which the electric station 107 to be monitored belongs and the other system (main system 101) of the electric power system is connected. For each electric station 107 to be monitored in the local system 103, a system state measurement unit 1, a frequency calculation unit 2, a control amount calculation unit 3, a control unit 4, and a system state storage are installed. The units 5 are respectively installed as one set, connected via a communication network 115 which is an information communication network, and necessary information is transmitted / received to / from each other.
[0225]
As shown in FIG. 25, the system state estimation unit 130 inputs the current, voltage, active power, and switching information of the circuit breaker 106 of the interconnection line 102, and inputs the disjunction information of the generator to determine the system state. The estimated inertia constant is output from the information communication device 114 to the communication network 115.
[0226]
As shown in the specific example shown in FIG. 26, the system state estimation unit 130 includes a connection line state measuring unit 61, a generator operating state grasping unit 62, an inertia constant calculating unit 63, a system configuration grasping unit 64, and a generator information storage unit. 65.
[0227]
The connection state measurement means 61 of the system state estimation unit 130 measures or collects various amounts of electricity including the switching information of the circuit breaker 106 of the connection line 102 and the current, voltage, active power, etc. from time to time to estimate the system state. To the system configuration grasping means 64 of the unit 130.
[0228]
Next, the generator operating state grasping means 62 uses the generator disassembly information indicating the generator operating state, that is, the switching information of the circuit breaker to which the generator is connected, as the monitoring target in the local system. Collected via the system state measuring unit 1 installed for each power plant and passed to the inertia constant calculation means 63.
[0229]
Next, in the generator information storage means 65, various generator information including the rated output of the generator in the local system, the inertia constant, etc. are set in advance and stored, and output to each means as necessary. FIG. 29 is a conceptual diagram of a generator information database in the generator information storage means 65.
[0230]
Next, in the inertia constant calculation means 63, various generator information including the rated output, inertia constant, etc. of the generator stored in the generator information storage means 65 and the generator solution collected in the generator operating state grasping means 62 are stored. Using the parallel information, the inertia constant M of the equivalent generator model 112 when the local system 103 side viewed from the interconnection line is represented by one equivalent generator model is calculated by a predetermined calculation.
[0231]
Specifically, the generator connected to the local system 103 is confirmed from the disjunction information of the generator, and various generator information such as the rated output and inertia constant of the generator connected to the system is generated. A value M obtained by weighting and averaging the inertial constant with the rated output from the following equation (13.1) using and calling from the information storage means 65CALIs obtained by calculation.
[0232]
[Expression 16]
Figure 0004119077
[0233]
Here, m is the total number of generators operating in the separation system. n is the serial number of the generator (similar to n in FIG. 29).
[0234]
Next, the system configuration grasping means 64 uses the connection line circuit breaker switching information collected by the connection line state measuring means 61 to open the connection line circuit breaker, so that the local system 103 is separated from the separated system. Make sure that In the case of a separated system, the inertia constant M of the equivalent generator model 112 obtained by the inertia constant calculation means 63 is obtained.CALIs transferred to each control amount calculation unit 3 installed for each monitoring target electric station in the local system 103.
[0235]
In each control amount calculation unit 3 installed for each monitored electric station, the inertia constant calculation means 63 calculates the inertia constant M in the above-described equation (1.1) used when estimating the supply and demand imbalance amount. Inertia constant MCALIs used to estimate supply and demand imbalance.
[0236]
Here, when there are a plurality of interconnection lines in the local system that become separated systems when cut off, the inertia constant MCALIs obtained as follows.
[0237]
First, the system configuration of the separation system when each interconnection line is cut off is investigated in advance, and which generator belongs to the separation system when each interconnection line is cut off. Then, a database as shown in FIG. 29 is created for each interconnection line interruption case, and is set and stored in advance in the generator information storage means 65. The connection line state measurement means 61 collects circuit breaker switching information of each connection line and passes it to the system configuration grasping means 64.
[0238]
The generator operating state grasping means 62 collects generator disassembly information indicating the operating state of the generator by the system state measuring unit 1 installed for each power plant to be monitored in the local system 103, and calculates the inertia constant. Passed to means 63.
[0239]
The system configuration grasping means 64 uses the collected circuit breaker switching information of the interconnecting lines to check the interrupted interconnecting lines, and passes the result to the inertia constant calculating means 63.
[0240]
In the inertia constant calculation means 63, the database corresponding to the disconnected interconnection line is selected from a plurality of databases set and stored in the generator information storage means 65 in advance using the result of the system configuration grasping means 64. Is used for the calculation.
[0241]
The generator connected to the separation system is confirmed by using the generator information stored in the selected generator information storage means 65, such as the rated output and inertia constant of the generator, and the collected parallel information of the generator. The inertia constant M of the equivalent generator model 112CALIs calculated from the equation (13.1) described above.
[0242]
27 and 28 are configuration diagrams of a frequency stabilization device combined with the system state estimation unit 130. FIG.
[0243]
In the case of FIG. 27, the inertia constant M of the equivalent generator model 112 obtained by the system state estimation unit 130 is obtained.CALIs used for the calculation of the initial control calculation means 31 ′ and the correction control calculation means 32 of the control amount calculation unit 3.
[0244]
In the case of FIG. 28, the inertia constant M of the equivalent generator model 112 obtained by the system state estimation unit 130 is obtained.CALIs used for the calculation of the main control calculation means 31.
[0245]
Thus, according to the thirteenth embodiment of the present invention, the inertia constant of the equivalent generator model used when estimating the supply-demand imbalance amount can be accurately calculated, so that a highly accurate device can be obtained.
[0246]
  Next, a fourteenth embodiment of the present inventionFormThe operation of each component and means of the power system frequency stabilization device will be described with reference to FIGS. 1 and 30 to 34.
[0247]
The frequency stabilization device for a power system according to the fourteenth embodiment of the present invention is the same as the frequency stabilization device for a power system described in the second embodiment. In the case of non-operation due to, for example, in a device that operates normally, control is performed in consideration of a load limit or a power source limit that should be implemented by the failed device. FIG. 31 is a configuration diagram of an example of a frequency stabilizing device for a power system according to the fourteenth embodiment of the present invention.
[0248]
Next, the overall processing flow will be described with reference to FIGS. The operations of the system state measurement unit 1, the frequency calculation unit 2, the control unit 4, and the system state storage unit 5 and the operations other than the means described below of the control amount calculation unit 3 are the same as those in the first embodiment. Therefore, explanation is omitted.
[0249]
As shown in FIG. 31, this frequency stabilization device distributes this device at each electric station to be monitored in the local system, and estimates the supply and demand imbalance amount in the local system for each device. Calculate the load limit or power supply limit based on the estimated supply and demand imbalance, and implement control to eliminate the supply and demand imbalance in the local system. Control to (reference frequency).
[0250]
However, if an apparatus failure or the like occurs in some frequency stabilizing devices in the local system and control is not performed, the control amount of the local system as a whole may be insufficient, and the frequency may continue to decrease or increase. For this reason, in the remaining frequency stabilizing device that operates normally, if the amount of control to be controlled by the failed device is controlled by a large amount, the shortage is eliminated. The frequency can be controlled to a normal frequency (reference frequency) before the rise occurs.
[0251]
In the following, a description will be given of processing on the side of a device that operates correctly when there is a malfunctioning device. When it is necessary to perform control in consideration of the shortage in the normal operation device, the following cases can be considered. For example, if an unspecified number of devices other than one's own device fails, the initial control and additional control are not performed, or the initial control is normal for all devices, and additional control is not The case where it was not implemented with a specific many apparatus etc. can be considered.
[0252]
First, whether or not to perform additional control using various electric quantities such as the measured frequency and predetermined conditions in the control calculation start determination means 30 of the frequency stabilizing device that operates normally or not. Make a decision. For example, when it is determined whether or not to perform additional control using the measured frequency, a preset operation determination threshold value fLMAnd the frequency f after the initial control are compared, and the frequency change rate df / dt is observed to make a determination as follows.
[0253]
df / dt ≦ 0 and f is fLM(14.1) df / dt> 0 and f is fLMIf it is over, it is determined that additional control is necessary. (14.2) Here, df / dt is positive when the frequency is on the increase side. On the frequency lowering side, it is positive when there is a downward trend.
[0254]
When it is determined that “additional control is necessary”, the supply / demand imbalance amount ΔP in the local system after the initial control including the shortage control is performed by the correction control calculation means 32.C2And estimated ΔPC2Additional control amount P according toCUT2To decide.
[0255]
Below, the supply and demand imbalance amount ΔP including the shortage controlC2The estimation method of will be described. For example, the case where neither initial control nor additional control is performed in an unspecified number of devices other than the terminal on the frequency lowering side will be described as an example.
[0256]
In the local system as shown in FIG. 31, each of the load substations A1 to A5 in the local system has PL1To PL5The load is almost uniformly distributed at each load substation by α (= ΔPC1) Assuming that [%] block each time, the control amount P of the entire local system PC1TBecomes as shown in (14.3). PLn・ ΔPC1Is the controlled variable at each electric station.
[0257]
[Expression 17]
Figure 0004119077
[0258]
Next, when it is assumed that there is a malfunctioning device, as shown in FIG. 32, the ratio of the correct operation device at this time is β, and β = (1−the ratio of malfunctioning device) is defined. For example, if the devices of the load substations A1 to A3 operate normally and the ratio β is 60 [%], (1-β) = (1-0.6) = 40 [%] is erroneous. This is the ratio of operating devices (A4 and A5).
[0259]
Considering that the control including the non-operational part is performed in the normal operation device, the shortage can be compensated for by increasing the control by 1 / β by itself as shown in the equation (14.4).
[0260]
[Expression 18]
Figure 0004119077
[0261]
Therefore, the estimation formula of the supply and demand imbalance amount ΔPC2 after the initial control when there are a large number of unspecified malfunctioning devices is that the initial control is controlled only by β [%] (14.5) It becomes an expression. That is, the expression (2.13) may be used as it is. For simplicity, the load increase / decrease characteristic coefficient aafAn estimation formula that does not consider is used.
[0262]
Increase / decrease characteristic coefficient abf, AafSimilarly, ΔPC2In consideration of the fact that the initial control is controlled only by β [%], the estimation formula of (14.6) or (14.7) becomes the formula (2.3) or (2.18). It can be seen that it can be used as it is.
[0263]
[Equation 19]
Figure 0004119077
[0264]
According to this embodiment, even when there are an unspecified number of malfunctioning devices, it is possible to calculate the control amount including the shortage control amount in the normal operation device, so that a highly reliable frequency stabilization device is provided as a system. it can.
[0265]
Further, in the power system frequency stabilization device of the fourteenth embodiment, even when the frequency stabilization device is installed only at some of the electrical stations in the system to which the monitored electrical plant belongs. Can respond. FIG. 33 is a configuration diagram of an embodiment of a frequency stabilizing device for a power system in this case.
[0266]
The overall processing flow will be described below with reference to FIGS. 33 and 34. The operations of the system state measurement unit 1, the frequency calculation unit 2, the control unit 4, and the system state storage unit 5 and the operations other than the means described below of the control amount calculation unit 3 are the same as those in the second embodiment. Therefore, explanation is omitted.
[0267]
In the present embodiment, as shown in FIG. 33, the frequency stabilizing device is installed only at some electric stations in the local system, and the frequency is monitored independently for each device, and countermeasures are required. In this case, the control amount is calculated and controlled.
[0268]
However, the frequency stabilizing device for the power system according to the second embodiment has a shortage of control amount as a whole of the local system and the frequency is lowered unless uniform control is performed at all the electric stations belonging to the local system. Or the possibility of continuing to rise is considered. For this reason, in the present embodiment, as a system configuration in which the frequency stabilization device is installed only in some electrical stations, in each frequency stabilization device, control that should be controlled at the electrical site where the frequency stabilization device is not installed. The control amount including the amount is calculated.
[0269]
The process will be described below. First, in the initial control calculation means 31 ', the supply and demand imbalance amount ΔP of the local system to which the monitored electric power station belongs.C1Is estimated by a predetermined calculation, and the estimated supply and demand imbalance amount ΔPC1And the total load or power generation during normal operation in the power station (= PLOT) Using the initial control amount PCUT1Is calculated. Since the specific action is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0270]
Next, the control calculation start determination unit 30 determines whether or not to perform additional control. The specific operation is the same as that in the case of the malfunctioning frequency stabilizing device described with reference to FIGS. When it is determined that “additional control is necessary”, the correction control calculation means 32 supplies the supply and demand imbalance amount ΔP after the initial control in consideration of the electric place where the apparatus is not installed.C2And the estimated ΔPC2Depending on the additional control amount PCUT2To decide.
[0271]
Specifically, for example, the frequency reduction side will be described as an example. In the local system as shown in FIG. 33, each of the load substations A1 to A5 in the local system has PL1To PL5It is assumed that the frequency stabilizing devices are distributedly installed and monitored and controlled at load substations A1 to A3. Next, with respect to the ratio β of the normal operation device described in FIGS. 31 and 32, the device is installed = the same as the presence of the normal operation device, the device is not installed = there is a malfunctioning device. Considering the control amount that should be controlled at the electric power station where this equipment is installed, the shortage can be compensated by controlling 1 / β more at its own end as shown in equation (14.4). Can do. Similarly, the supply and demand imbalance amount ΔP after the initial control taking into account the electrical location where no device is installedC2Considering the estimation equation, the initial control amount PCUT1Considering that only β [%] is controlled in the local system as a whole, equations (14.5) to (14.7) are also obtained.
[0272]
In other words, even in the case of a system configuration in which this device is installed only at some electrical stations, the shortage can be compensated for by controlling 1 / β more at the electrical site where the device is installed. The estimation formula in the case where the present apparatus is installed only at the electric station is the estimation formula (2.3) or (2.18) when the present frequency stabilization apparatus is installed at all the electric stations in the local system. The same as the formula.
[0273]
Therefore, when there is a load that is not subject to monitoring, or an uncontrollable load such as an in-house load of the power plant or the active power P of the transmission lossLOSSIt can be seen that even if there are, the additional control amount including the control amount for them can be calculated by this apparatus.
[0274]
According to the present embodiment, the system can be simplified because the frequency can be controlled to the reference frequency by suppressing the frequency drop or rise of the local system by installing this device only at some electric stations in the power system. . In addition, even if there are unmonitored loads, uncontrollable loads, or power transmission losses, additional control amounts can be calculated, including control amounts for these, providing a highly reliable and operable frequency stabilization device. it can.
[0275]
  Next, a fifteenth embodiment of the present inventionFormThe operation of each component and means of the power system frequency stabilization device will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 35.
[0276]
The frequency stabilization device for the power system according to the fifteenth embodiment of the present invention uses the frequency change rate obtained by the control amount calculation unit of the frequency stabilization device for the power system according to the second embodiment to control the frequency stabilization device. The target frequency is reviewed. FIG. 35 is a configuration diagram of the control amount calculation unit.
[0277]
Next, the overall processing flow will be described with reference to FIGS. The operation of the system state measurement unit 1, the frequency calculation unit 2, the control unit 4, and the system state storage unit 5 and the operation other than the means described below of the control amount calculation unit 3 are the same as those in the second embodiment. Since there is, explanation is omitted.
[0278]
In the control target frequency setting means 301, the frequency change rate df / dt and a preset control target frequency switching threshold ΔfTRGIs used to switch the control target frequency according to the magnitude of the frequency change rate.
[0279]
df / dt ≧ ΔfTRG  Then
Set the control target frequency to the reference frequency (15.1)
df / dt <ΔfTRG  Then
Set the control target frequency to the frequency at the time of initial control execution (15.2)
[0280]
If it is determined that “the control target frequency is set to the reference frequency”, the initial control amount P is determined by the method described in the first embodiment.CUT1And additional control amount PCUT2Ask for.
[0281]
If it is determined that “the control target frequency is set to the frequency at the time of initial control execution”, the additional control amount PCUT2Is calculated as follows.
[0282]
ΔPC1Since the estimation method is the same as that of the second embodiment, the description thereof is omitted. Initial control amount PCUT1Is the estimated supply-demand imbalance amount ΔPC1And the total load or total power generation amount (= PLC1T) To calculate from equation (15.3).
[0283]
PCUT1= PLCIT・ ΔPC1  ... (15.3)
[0284]
Next, in the correction control calculation means 32, ΔP as described in the second embodiment.C2Is estimated. Additional control amount PCUT2Is the estimated supply-demand imbalance amount ΔPC2And the total load or total power generation amount (= PLC1T) To calculate from the equation (15.4).
[0285]
PCUT2= PLCIT・ ΔPC2  ... (15.4)
[0286]
The additional control amount P obtained in this wayCUT2Is transferred to the control unit 4 and stored in the system state storage unit 5.
[0287]
In the case of “setting the control target frequency to the frequency at the time of initial control execution”, the control amount for controlling to the frequency at the time of initial control execution is calculated by the correction control calculation. That is, the imbalance between the total load amount and the total power generation amount in the local system at the time of initial control execution is estimated. On the other hand, in the case of “set the control target frequency to the reference frequency”, the control amount for controlling to the reference frequency is calculated. In other words, the imbalance at the time of system separation occurrence (the ratio of the disconnected pre-flow current to the total demand at the stationary time in the local system) is estimated. The former features the same amount of supply and demand imbalance at the time of initial control, and first prevents a decrease or increase in frequency, and controls other than this device (for example, increase / decrease in generator output) The latter is stabilized at the reference frequency, and the latter performs the initial supply and demand imbalance, that is, the equivalence control of the interconnected line prior power flow, and is stabilized at the reference frequency.
[0288]
According to the present embodiment, since the target control frequency is selected based on the frequency change rate, when the frequency reduction rate is large and the urgency of the control is high, a large amount of control is calculated, and the frequency suppression effect is enhanced. Further, when the frequency reduction rate is small and the urgency of the stabilization control is low, the control amount is calculated to be small, and the control is performed to the reference frequency by controlling the increase in the output of the generator, so that the power failure period can be minimized.
[0289]
  Next, a sixteenth embodiment of the present inventionFormThe operation of each component and means of the power system frequency stabilization device will be described with reference to FIGS. 1, 2, 30, and 36.
[0290]
In the power system frequency stabilization device according to the sixteenth embodiment of the present invention, first, in a control amount calculation unit of the power system frequency stabilization device according to the second embodiment, a load feeder or power generation The coefficient calculated from the active power of the machine is used to correct changes in various electric quantities such as the calculated frequency change rate and the measured frequency. FIG. 36 is a configuration diagram of the control amount calculation unit.
[0291]
Next, the overall processing flow will be described. The operation of the system state measurement unit 1, the frequency calculation unit 2, the control unit 4, and the system state storage unit 5 and the operation other than the means described below of the control amount calculation unit 3 are the same as those in the second embodiment. Since there is, explanation is omitted.
[0292]
Specifically, in the frequency correction unit 302, the frequency change rate df / dt obtained by the frequency calculation unit 2 is used as the load increase / decrease characteristic coefficient a.bf, AafUsing (1), correction is performed as in the equations (16.1) to (16.3). The load increase / decrease characteristic coefficient abf, AafSince the calculation method is the same as that of the second embodiment, the description thereof is omitted.
[0293]
α = KADJ2・ Abf  .... (16.1)
Or
α = KADJ2・ Aaf  .... (16.2)
ΔfRE= Α · Δf (16.3)
[0294]
Here, Δf is the frequency change rate df / dt, and the subscript RE indicates the value after correction. KADJ2Is a preset coefficient. The expression (16.1) is used immediately after the system separation, and the expression (16.2) is used immediately after the initial load limit or the additional load limit.
[0295]
According to the present embodiment, the frequency change rate used when estimating the supply / demand imbalance amount is automatically corrected using the coefficient representing the load increase / decrease characteristic, so the load amount has increased due to the voltage characteristic of the load. Even in this case, since the additional control amount can be calculated with high accuracy, it is possible to provide a power system frequency stabilization device with high estimation accuracy.
[0296]
Next, as the second of the present embodiment, the frequency correction unit 302 of the control amount calculation unit of the frequency stabilization device of the power system according to the second embodiment uses the coefficient calculated from the voltage. Changes in various electric quantities such as frequency change rate and measured frequencies are corrected.
[0297]
Specifically, in the frequency correction unit 302, the frequency change rate df / dt obtained by the frequency calculation unit 2 is used as the voltage variation coefficient a.bfv, AafvIs used to correct as in the equations (16.4) to (16.6). Voltage fluctuation coefficient abfv, AafvSince the calculation method is the same as that of the second embodiment, the description thereof is omitted.
[0298]
α = KADJ3・ Abfv  .... (16.4)
Or
α = KADJ3・ Aafv  .... (16.5)
ΔfRE= Α · Δf (16.6)
[0299]
Here, Δf is the frequency change rate df / dt, and the subscript RE indicates the value after correction. KADJ3Is a preset coefficient. (16.4) is used immediately after the system separation, and (16.5) is used immediately after the initial load limit or additional load limit.
[0300]
According to this embodiment, in order to automatically correct the frequency change rate used when estimating the supply and demand imbalance amount using the coefficient representing the voltage fluctuation characteristic, the voltage reduction and control after the system separation were performed. Since the influence of the voltage rise that occurs at the time can be removed and the additional control amount can be calculated with high accuracy, it is possible to provide a frequency stabilization device for a power system with high estimation accuracy.
[0301]
  Next, a seventeenth embodiment of the present inventionFormThe operation of each component and means of the power system frequency stabilizing device will be described with reference to FIGS. 1, 2, 4 and 37. FIG.
[0302]
The frequency stabilization device for a power system according to the seventeenth embodiment of the present invention includes a control amount calculation unit of the frequency stabilization device for a power system according to the second embodiment. The inertia constant of the generator was estimated. FIG. 37 is a block diagram of an embodiment of the control amount calculation unit of the frequency stabilizer for the power system according to the present invention.
[0303]
The overall process flow will be described below. The operation of the system state measurement unit 1, the frequency calculation unit 2, the control unit 4, and the system state storage unit 5 and the operation other than the means described below of the control amount calculation unit 3 are the same as those in the second embodiment. Since there is, explanation is omitted.
[0304]
In the inertia constant estimation means 35 shown in FIG. 37, the equivalent power generation when the local system side seen from the interconnection line is represented by one generator as shown in FIG. The inertia constant M of the machine model is estimated. Note that, in the equation (2.10), the load increase / decrease characteristic coefficient a calculated from the active powerbf, AafInstead of the load characteristic increase / decrease coefficient a calculated from the measured voltagebfv, AafvMay be used. As described in the second embodiment, the load amount Pe (t +) after the initial load limit is the total load amount P at the normal time in the electric station.LOTTo initial control amount PCUT1And thus Pe (t +) = PL(T +) = (PL0-PCUT1) = (1−ΔPC1).
[0305]
Estimated inertia constant MestIs stored in the system state storage unit 5, and when the frequency lowers or rises at a later date, the initial control calculating means 31 'causes the supply / demand unbalance amount ΔP before the initial control to be obtained.C1Is used as M in the estimation formula (1.1). In this way, since the inertia constant of the real system can be used, the supply and demand imbalance amount can be estimated with higher accuracy.
[0306]
According to the present embodiment, the equivalent generator model in the case where the generator in the system to which the monitored electric plant belongs is represented by only one piece of information that can be measured or collected only at the end of the monitored electric plant. Inertia constant can be estimated.
[0307]
Next, operation of each component and means of the power system frequency stabilization device according to the eighteenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 2, 30 and 38. FIG.
[0308]
The power system frequency stabilization device according to the eighteenth embodiment of the present invention performs initial or additional load limitation or power source limitation in the control amount calculation unit of the power system frequency stabilization device according to the second embodiment. The calculated control amount is corrected using a coefficient calculated from the active power of the load feeder or the generator before and after the execution. FIG. 38 is a configuration diagram of the control amount calculation unit.
[0309]
Next, the overall processing flow will be described. The operations of the system state measuring unit 1, the frequency calculating unit 2, the control unit 4, and the system state storage unit 5 and the operations of the control amount calculation unit 3 other than the control amount correction calculation unit 33 to be described below are as follows. Since it is the same as the embodiment, the description is omitted.
[0310]
In the control amount correction calculation means 33, the calculated control amount PCUT(Additional control amount PCUT2), Load increase / decrease characteristic coefficient aafIs corrected as shown in equation (18.1). The load increase / decrease characteristic coefficient aafSince the calculation method is the same as that of the second embodiment, the description thereof is omitted.
[0311]
Specifically, the load increase / decrease characteristic coefficient aafThe calculated control amount P usingCUTIs corrected using equation (18.1).
[0312]
[Expression 20]
Figure 0004119077
[0313]
Where αpcIs a preset coefficient, PCUTIs the additional control amount PCUT2It is.
[0314]
Control amount PCUTInstead of correcting the estimated supply-demand imbalance amount ΔP (ΔPC1Or ΔPC2) Is corrected by the above method, and the control amount P is used by using the corrected ΔP.CUTMay be calculated.
[0315]
According to the present embodiment, since the control amount is automatically corrected using a coefficient representing the load increase / decrease characteristic, the additional control amount can be accurately calculated even when the load amount changes due to the voltage characteristic of the load. It is possible to provide a power system frequency stabilization device with high estimation accuracy in consideration of the voltage characteristics of the load.
[0317]
【The invention's effect】
  Claim 1According to the invention, it is possible to estimate the supply and demand imbalance amount in the system to which the monitored electric power plant belongs only by the total value of the control amount that has been shut off and the frequency change rate, so there is no need to set parameters for the calculation. Because the control amount is calculated from the estimated supply and demand imbalance amount, it is possible to cope with changes in the system status such as increase or decrease in demand, so that the burden on the system operator can be reduced. Can be prevented. In addition, it is possible to estimate the supply and demand imbalance by using only information that can be measured or collected only at the monitored power station end, and calculate the control amount based on the estimated supply and demand imbalance. It is not necessary to collect the information and a wide-area information transmission network is unnecessary, and the system scale can be reduced. Further, since monitoring and control can be performed individually for each electric station to be monitored, it is possible to provide a device with a simple device configuration, high controllability and excellent operability and maintainability.
[0318]
Also,Claim 2According to the invention, it is possible to estimate the supply and demand imbalance considering the increase or decrease of the load in the local system due to the voltage change caused by the system separation or the increase or decrease of the load due to the voltage fluctuation caused by the load restriction or power supply restriction in the local system. Therefore, the estimation accuracy can be increased. Further, since the frequency smoothing process for removing the influence of the voltage fluctuation can be deleted or the data section length used for the smoothing process can be shortened, the additional control amount can be calculated in a short time.
[0319]
  Also,Claim 3According to the present invention, since the increase / decrease characteristic coefficient of the load is obtained as the voltage fluctuation coefficient calculated from the measured voltage, the supply and demand imbalance amount can be estimated in consideration of the voltage fluctuation, so that the estimation accuracy can be improved. Further, since the frequency smoothing process for removing the influence of the voltage fluctuation can be deleted or the data section length used for the smoothing process can be shortened, the additional control amount can be calculated in a short time.
[0320]
  Also,Claim 4According to the invention, since the smoothing process is applied to the various electric quantities used for obtaining the supply / demand imbalance amount, the supply / demand imbalance amount can be estimated with high accuracy even when the frequency fluctuates abnormally. Since variations in results are prevented, a highly accurate and highly reliable device can be provided.
[0321]
  Also,Claim 5According to the invention, since the calculation is performed using the predicted future frequency and its frequency change rate, the calculation result can be obtained at an earlier time point than when calculating using the actual measurement value, and the control is performed at an earlier time point. And an apparatus that stabilizes abnormal fluctuations in frequency in a short time.
[0322]
  Also,Claim 6According to this invention, since control can be performed in stages based on preset conditions, control according to system operation is possible, and an apparatus with high operability can be obtained.
[0323]
  Also,Claim 7According to the invention, since the operating conditions can be different among the plurality of frequency stabilizing devices, it is possible to prevent more than necessary disconnection by the coordinated stabilization control.
[0324]
  Also,Claim 8According to the invention, the correction control calculation is locked while the transient voltage rise after the load limit occurs, so the power consumption of the load increases with the voltage rise and the control amount is excessively calculated. Even in the case of excessive control, excessive control can be prevented.
[0325]
  Also,Claim 9According to the invention, the correction control calculation is locked while the transient voltage rise after the load limit occurs, so the power consumption of the load increases with the voltage rise and the control amount is excessively calculated. Even in the case of excessive control, excessive control can be prevented.
[0326]
  Also,Claim 10According to this invention, since the inertia constant of the equivalent generator model used when estimating the supply and demand imbalance amount is adjusted using the magnitude of the frequency change rate, the control amount according to the actual phenomenon can be calculated.
[0327]
  Also,Claim 11According to this invention, since the inertia constant of the equivalent generator model used when estimating the supply and demand imbalance amount is adjusted using the magnitude of the frequency change rate, the control amount according to the actual phenomenon can be calculated.
[0328]
  Also,Claim 12According to the invention, since the control amount is corrected using the various measured electric quantities, the control amount in accordance with the actual phenomenon can be calculated and the device can be made highly operational.
[0329]
  Also,Claim 13According to the invention, since the load feeder or the generator to be disconnected from the system can be selected, it is possible to provide an apparatus with excellent operability.
[0330]
  Also,Claim 14According to this invention, since the inertia constant of the equivalent generator model used when estimating the supply and demand imbalance amount can be accurately calculated, a highly accurate device can be obtained.
[0331]
  Also,Claim 15According to the invention, even when there are an unspecified number of malfunctioning devices, it is possible to calculate the control amount including the shortage control amount in the correct operation device, so that it is possible to provide a highly reliable frequency stabilization device as a system.
[0332]
  Also,Claim 16According to the invention, by installing this apparatus only at some electric stations in the electric power system, it is possible to suppress the frequency decrease or increase of the local system and control it to the reference frequency, thereby simplifying the system. In addition, even if there are unmonitored loads, uncontrollable loads, or power transmission losses, additional control amounts can be calculated, including control amounts for these, providing a highly reliable and operable frequency stabilization device. it can.
[0333]
  Also,Claim 17According to this invention, since the target control frequency is selected based on the frequency change rate, when the frequency reduction rate is large and the urgency of the control is high, a large amount of control is calculated, and the frequency suppression effect is enhanced. Further, when the frequency reduction rate is small and the urgency of the stabilization control is low, the control amount is calculated to be small, and the control is performed to the reference frequency by controlling the increase in the output of the generator, so that the power failure period can be minimized.
[0334]
  Also,Claim 18According to the invention, since the frequency change rate used when estimating the supply / demand imbalance amount is automatically corrected using the coefficient representing the load increase / decrease characteristic, even when the load amount increases due to the voltage characteristic of the load. Since the additional control amount can be calculated with high accuracy, it is possible to provide a power system frequency stabilization device with high estimation accuracy.
[0335]
  Also,Claim 19The power system frequency stabilization device automatically corrects the frequency change rate used when estimating the supply and demand imbalance using a coefficient that expresses the voltage fluctuation characteristics, so that the effects of voltage fluctuations can be eliminated. Since the additional control amount can be calculated with high accuracy, it is possible to provide a power system frequency stabilization device with high estimation accuracy.
[0336]
  Also,Claim 20According to the invention, the inertia constant of the equivalent generator model when the generator in the system to which the monitored electric plant belongs is represented by only one piece of information that can be measured or collected only at the end of the monitored electric plant. Can be estimated.
[0337]
  Also,Claim 21According to the invention, since the control amount is automatically corrected using the coefficient representing the load increase / decrease characteristic, the additional control amount can be accurately calculated even when the load amount changes due to the voltage characteristic of the load. It is possible to provide a power system frequency stabilization device with high estimation accuracy in consideration of voltage characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a power system frequency stabilization apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of a power system frequency stabilization device of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a frequency stabilization device for a power system according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an equivalent system model handled by a frequency stabilization device for a power system to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a configuration diagram of a power system frequency stabilization apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a conceptual diagram of an increase / decrease characteristic coefficient of a load according to the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a frequency stabilizing device for a power system according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of a frequency stabilizing device for a power system according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is a configuration diagram of a power system frequency stabilization device according to another embodiment of FIG. 8;
FIG. 10 is a configuration diagram of a frequency stabilizing device for a power system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a first flowchart showing a process of the frequency stabilizing device for the power system of FIG. 10;
12 is a second flowchart showing processing of the power system frequency stabilization device of FIG. 10; FIG.
13 is a configuration diagram of a frequency stabilizing device for a power system according to another embodiment of FIG.
14 is a first flowchart showing processing of the frequency stabilizing device for the power system of FIG. 13; FIG.
15 is a second flowchart showing processing of the power system frequency stabilization device of FIG. 13; FIG.
16 is a partial flowchart showing a process of a power system frequency stabilizing device according to another embodiment of the power system frequency stabilizing device of FIG. 13; FIG.
FIG. 17 is a configuration diagram of a frequency stabilizing device for a power system according to a ninth embodiment and a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a configuration diagram of a frequency stabilizing device for a power system according to a ninth embodiment and a tenth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a configuration diagram of a frequency stabilizing device for a power system according to an eleventh embodiment of the present invention.
20 is a configuration diagram of a power system frequency stabilization device according to another embodiment of the power system frequency stabilization device of FIG. 19;
FIG. 21 is a configuration diagram of a frequency stabilization device for a power system according to a twelfth embodiment of the present invention.
22 is a configuration diagram of a power system frequency stabilization device according to another embodiment of the power system frequency stabilization device of FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is a configuration diagram of a power system frequency stabilization device according to another embodiment of the power system frequency stabilization device of FIG. 22;
FIG. 24 is an overall configuration diagram of a frequency stabilizing device for a power system according to a thirteenth embodiment of the present invention.
25 is an explanatory diagram of a system state estimation unit provided in the power system frequency stabilization device of FIG. 24. FIG.
26 is a specific configuration diagram of a system state estimation unit in FIG. 25. FIG.
27 is a specific configuration diagram of the frequency stabilization device for the power system of FIG. 24. FIG.
28 is another specific configuration diagram of the power system frequency stabilization device of FIG. 24. FIG.
29 is a configuration diagram of generator information storage means provided in the system state estimation unit of FIG. 26. FIG.
FIG. 30 is a configuration diagram of a frequency calculation unit and a control amount calculation unit of a frequency stabilization device for a power system according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 31 is a configuration diagram of a frequency stabilizing device for a power system according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 32 is a diagram for explaining a ratio β of a frequency stabilizing device that operates normally.
FIG. 33 is a configuration diagram of a frequency stabilization device for another power system according to the fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 34 is a configuration diagram of a control amount calculation unit of a frequency stabilizer for a power system according to a fourteenth embodiment of the present invention.
FIG. 35 is a configuration diagram of a control amount calculation unit of a frequency stabilizer for a power system according to a fifteenth embodiment of the present invention.
FIG. 36 is a configuration diagram of a control amount calculation unit of a frequency stabilizer for a power system according to a sixteenth embodiment of the present invention.
FIG. 37 is a configuration diagram of a control amount calculation unit of a frequency stabilizer for a power system according to a seventeenth embodiment of the present invention.
FIG. 38 is a configuration diagram of a control amount calculation unit of a frequency stabilizer for a power system according to an eighteenth embodiment of the present invention.
FIG. 39 is a flowchart showing processing of a conventional power system frequency stabilizing device;
FIG. 40 is an explanatory diagram of an example of setting operating conditions in the case of stabilizing the frequency lowering side of the conventional frequency stabilizing device for a power system.
[Explanation of symbols]
1 System state measurement unit
2 Frequency calculator
3 Control amount calculator
4 Control unit
5 System state storage
21 Frequency calculation means
22 Frequency smoothing processing means
23 Frequency fluctuation prediction means
30 Control calculation start judging means
31 Main control calculation means
31 'initial control calculation means
32 Correction control calculation means
33 Control amount correction calculation means
34 Control object determining means
35 Inertia constant estimation means
61 Interconnection line state measuring means
62 Generator operation state grasping means
63 Inertia constant calculation means
64 System configuration grasping means
65 Generator information storage means
100 Power system
101 Main system
102 Interconnection line
103 Local system
104 Transmission line
105 Stabilization control line
106 Circuit breaker
107 Electricity station
108 Transmission line
109 Generator
110 load
111 Measuring instrument
112 Equivalent generator model
113 Equivalent load model
114, 116 Information communication device
115 Communication network
120 Frequency stabilizer
130 System State Estimator
301 Control target frequency setting means
302 Frequency correction means
310 Calculation condition setting means
50 Operating condition setting example

Claims (21)

電力系統の監視対象とする変電所あるいは発電所等の電気所において、計測された系統の周波数を含む各種電気量を用いて所定の演算を行い、得られた周波数の変動を防止するために必要な負荷制限量あるいは電源制限量によって発電機あるいは負荷を遮断する電力系統の周波数安定化装置において、
監視対象の電気所の周波数変化率と前記監視対象の電気所が属する系統内の等価発電機の慣性定数とに基づいて、所定の演算により前記系統内の需給アンバランス量を推定する手段と、
この手段によって推定された需給アンバランス量に応じて初期の負荷制限量あるいは初期の電源制限量を決定する手段と、
前記初期の負荷制限量あるいは初期の電源制限量による実施後に、監視対象の系統の周波数が所定の大きさの変動をする場合、前記実施の前後の各周波数変化率と各負荷制限量あるいは各電源制限量を用いて、前記系統内の需給アンバランス量を再度推定する手段と、
この手段によって再度推定された需給アンバランス量に応じて追加の負荷制限量あるいは追加の電源制限量を決定する手段と、
この手段によって決定された追加の前記系統の需給アンバランス量の再度の推定及び追加の負荷制限量あるいは電源制限量の決定を、予め定める条件に応じて実施する手段とを備えることにより、前記監視対象電気所毎に個別に監視制御することを特徴とする電力系統の周波数安定化装置。
Necessary in order to prevent fluctuations in the obtained frequency by performing predetermined calculations using various amounts of electricity including the measured system frequency at electrical stations such as substations or power plants that are monitored by the power system In the frequency stabilization device of the power system that cuts off the generator or the load by the limited load limit or power supply limit,
Based on the frequency change rate of the monitoring target power station and the inertia constant of the equivalent generator in the system to which the monitoring target power station belongs, means for estimating the supply and demand imbalance amount in the system by a predetermined calculation;
Means for determining an initial load limit amount or an initial power supply limit amount according to the supply and demand imbalance amount estimated by the means;
When the frequency of the system to be monitored fluctuates by a predetermined magnitude after the initial load limit amount or the initial power limit amount, the frequency change rate and the load limit amount or the power source before and after the execution are changed. Means for re-estimating the supply and demand imbalance in the system using the limit amount;
Means for determining an additional load limit amount or an additional power source limit amount according to the supply-demand imbalance amount re-estimated by this means;
Means for re-estimating the supply and demand imbalance amount of the additional system determined by this means and determining the additional load limit amount or power supply limit amount according to a predetermined condition. A frequency stabilization device for a power system, which is individually monitored and controlled for each target electric station.
前記系統内の需給アンバランス量を再度推定する手段において、負荷制限あるいは電源制限の実施の前後の各周波数変化率、各負荷制限量あるいは各電源制限量とともに、系統分離及び負荷制限あるいは電源制限に伴う負荷増減特性係数をも用いて、系統内の需給アンバランス量を推定することを特徴とする請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置。In the means for reestimating the supply and demand imbalance amount in the system, the frequency separation rate before and after the load limit or power limit is implemented, the load limit amount or the power limit amount, and the system separation and load limit or power limit 2. The power system frequency stabilization apparatus according to claim 1 , wherein a supply / demand imbalance amount in the system is estimated also using the accompanying load increase / decrease characteristic coefficient. 前記系統分離及び負荷制限あるいは電源制限に伴う負荷増減特性係数を、計測した電圧に基づいて算出することを特徴とする請求項2記載の電力系統の周波数安定化装置。The frequency stabilization device for a power system according to claim 2 , wherein a load increase / decrease characteristic coefficient associated with the system separation and load limitation or power source limitation is calculated based on the measured voltage. 前記周波数変化率の演算、あるいは、前記需給アンバランス量の演算に用いる各種電気量に対して所定の平滑化処理を施すことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。The power system according to claim 1 or 2 , wherein a predetermined smoothing process is performed on various electric quantities used for calculating the frequency change rate or calculating the supply and demand imbalance. Frequency stabilization device. 系統の将来の周波数を予測して予測された将来の周波数の変化率を用いて前記需給アンバランス量を推定することを特徴とする請求項1乃至請求項4記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。The frequency of the power system according to any one of claims 1 to 4, wherein the supply and demand imbalance amount is estimated using a future frequency change rate predicted by predicting a future frequency of the system. Stabilizer. 予め設定した所定の条件となったと判定した場合、前記需給アンバランス量を推定する初期あるいは追加の演算を開始し、得られた初期あるいは追加の需給アンバランス量によって負荷制限量あるいは電源制御量を決定することを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。When it is determined that the predetermined condition set in advance is satisfied, the initial or additional calculation for estimating the supply and demand imbalance amount is started, and the load limiting amount or the power control amount is determined by the obtained initial or additional supply and demand unbalance amount. The frequency stabilization device for a power system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the frequency stabilization device is determined. 各監視対象の電気所に接続される負荷フィーダーあるいは発電機などの周波数変動に対する許容度に応じて個々に需給アンバランス量を推定する演算を開始することを特徴とする請求項6記載の電力系統の周波数安定化装置。7. The electric power system according to claim 6, wherein calculation for individually estimating the supply and demand imbalance amount is started in accordance with a tolerance for frequency fluctuations of a load feeder or a generator connected to each monitored electric station. Frequency stabilization device. 前記需給アンバランス量を推定する初期あるいは追加の演算を開始し、得られた初期あるいは追加の需給アンバランス量によって負荷制限量あるいは電源制限量を決定し、発電機あるいは負荷の遮断を実施した後に、引き続き、再度、需給アンバランス量を推定する演算を行う場合に予め設定した所定の条件に従って前記需給アンバランス量を推定する演算をロックすることを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。After starting the initial or additional calculation for estimating the supply / demand imbalance amount, determining the load limit amount or the power supply limit amount based on the obtained initial or additional supply / demand imbalance amount, and shutting off the generator or the load , subsequently, again, of the claims 1 to 3, wherein the locking the operation of estimating the supply unbalance amount according to a predetermined condition set in advance when performing the operation of estimating the supply unbalance amount Frequency stabilizer for any power system. 前記需給アンバランス量を推定する初期あるいは追加の演算を開始し、得られた初期あるいは追加の需給アンバランス量によって負荷制限量あるいは電源制限量を決定し、発電機あるいは負荷の遮断を実施した後に、引き続き、再度、需給アンバランス量を推定する演算を行う場合に、計測した電圧が予め設定される条件となった場合には、前記需給アンバランス量を推定する演算をロックすることを特徴とする請求項8記載の電力系統の周波数安定化装置。After starting the initial or additional calculation for estimating the supply / demand imbalance amount, determining the load limit amount or the power supply limit amount based on the obtained initial or additional supply / demand imbalance amount, and shutting off the generator or the load Subsequently, when the calculation for estimating the supply / demand imbalance amount is performed again, the calculation for estimating the supply / demand imbalance amount is locked when the measured voltage becomes a preset condition. The frequency stabilization device for a power system according to claim 8 . 需給アンバランス量の推定の際に予め設定した所定の条件に基づいて、予め設定された複数の発電機の慣性定数を選択するように調整を行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。Based on a predetermined condition set in advance at the time of estimation of demand unbalance amount, claims 1 to 3, wherein an adjustment be performed to select the inertia constants of the preset plurality of generators A frequency stabilizing device for any of the power systems described. 需給アンバランス量の推定の際に周波数変化率の大きさに基づいて、発電機の慣性定数を増減させて補正することを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。The power system according to any one of claims 1 to 3 , wherein when the supply and demand imbalance amount is estimated, the inertia constant of the generator is increased or decreased based on the magnitude of the frequency change rate. Frequency stabilizer. 周波数が安定している場合の各種電気量と周波数が変動した場合の各種電気量とに基づいて所定の演算を行い、前記電源制限量あるいは前記負荷制限量を補正することを特徴とする請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置。The power supply limit amount or the load limit amount is corrected by performing a predetermined calculation based on various amounts of electricity when the frequency is stable and various amounts of electricity when the frequency fluctuates. The frequency stabilization apparatus of the electric power system of 1 description . 予め設定した所定の条件に基づいて、負荷制限する負荷フィーダーあるいは電源制限する発電機を選択することを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。Based on a predetermined condition set in advance, the frequency stabilizer of any one of the power system of claim 1 to claim 3, wherein the selecting the generator to the load feeder or power limit load limit. 監視対象の電気所が属するローカル系統と電力系統のその他の主系統との間の連系線の遮断器の開閉情報と電流,電圧,有効電力などを含む各種電気量とローカル系統内の発電機が運転されているかどうかを示す発電機の解併列情報とを収集すると共に、予め設定し保管したローカル系統内の発電機の定格出力,慣性定数などを含む各種発電機情報と前記の収集した発電機の解併列情報を用いて、連系線上からみたローカル系統側を1機の等価発電機モデルで表わした場合の等価発電機モデルの慣性定数を所定の演算により算出し、算出した慣性定数を需給アンバランス量を推定する際に用いる前記系統内の発電機の慣性定数とする系統状態推定部を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。Switching information of circuit breakers between the local system to which the monitored power station belongs and other main systems of the power system, various electric quantities including current, voltage, active power, etc., and generators in the local system Collecting generator disassembly information indicating whether the generator is in operation, as well as various generator information including the rated output and inertia constant of the generator in the local system set and stored in advance and the collected power generation Using the parallel information of the machine, the inertia constant of the equivalent generator model when the local system side viewed from the interconnection line is represented by one equivalent generator model is calculated by a predetermined calculation, and the calculated inertia constant is frequency stability KaSo of any power system of claim 1 to claim 3, wherein further comprising a system condition estimating unit according to the inertia constant of the generator in said system for use in estimating the supply unbalance amount . 分離系統内の一部の周波数安定化装置が故障などにより不動作であった場合に、正動作する周波数安定化装置において、故障した周波数安定化装置が実施すべき負荷制限あるいは電源制限分を考慮して制御を実施することを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。If some frequency stabilizers in the isolated system are inoperable due to a failure, etc., consider the load limit or power supply limit that the failed frequency stabilizer must perform in the frequency stabilizer that operates normally 4. The frequency stabilization device for a power system according to claim 1 , wherein control is performed as described above. 監視対象の電気所が属する系統内の一部の電気所にのみ本装置を設置することを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。The frequency stabilization device for a power system according to any one of claims 1 to 3, wherein the apparatus is installed only at some of the electric stations in the system to which the electric station to be monitored belongs. 求めた周波数変化率を用いて、制御目標周波数を見直すことを特徴とする請求項1乃至請求項3記載のいずれかの電力系統の周波数安定化装置。The frequency stabilization device for a power system according to any one of claims 1 to 3 , wherein the control target frequency is reviewed by using the obtained frequency change rate. 事故発生前の定常時及び初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後の負荷フィーダーあるいは発電機の有効電力から算出した係数を用いて、算出した周波数変化率などの各種電気量の変化分や計測した周波数などを補正することを特徴とする請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置。Using the coefficients calculated from the active power of the load feeder or generator before and after the initial or additional load limit or power supply limit at the steady state before the accident occurs, various electric quantities such as the calculated frequency change rate The frequency stabilization device for a power system according to claim 1 , wherein a change, a measured frequency, and the like are corrected. 事故発生前の定常時及び初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後の電圧から算出した係数を用いて、算出した周波数変化率などの各種電気量の変化分や計測した周波数などを補正することを特徴とする請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置。Changes in various quantities of electricity, such as the calculated frequency change rate, measured frequencies, etc., using the coefficients calculated from the voltage at the steady state before the accident and at the beginning or before or after additional load limiting or power limiting. The frequency stabilization device for a power system according to claim 1, wherein: 監視対象の電気所が属する系統内の発電機の慣性定数を推定することを特徴とする請求項2または請求項3記載の電力系統の周波数安定化装置。The frequency stabilization device for a power system according to claim 2 or 3, wherein an inertia constant of a generator in a system to which an electric station to be monitored belongs is estimated. 事故発生前の定常時及び初期あるいは追加の負荷制限あるいは電源制限を実施した前と後の負荷フィーダーあるいは発電機の有効電力から算出した係数を用いて、算出した制御量を補正することを特徴とする請求項1記載の電力系統の周波数安定化装置。It is characterized in that the calculated control amount is corrected by using a coefficient calculated from the active power of the load feeder or generator at the normal time before the accident occurrence and before or after the initial or additional load limitation or power source limitation. The frequency stabilization device for a power system according to claim 1 .
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