JP4148208B2 - 配電系統の状態推定装置,方法及びプログラム - Google Patents
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10とそれらを結ぶ通信ネットワーク200の構成を示した図である。配電系統100は、配電変電所110とノード(母線)130およびそれらを接続する線路140,ノード130に接続される負荷150や発電設備160,配電線路に設置されるセンサ170で構成される。配電変電所110は配電変電所母線120や、センサ170を含む。センサは、線路の電流,電流力率,有効電力P,無効電力Q,ノード電圧Vを測定し、通信ネットワーク200を介して状態推定装置10に情報を送る。
(1日分の24時間)を表し、縦軸は発電の有効電力量を示す。PGmax221 は各時間帯の発電最大値を、PGmin222 は同様に発電最小値を表す。これらのデータは、各時間帯の発電の取りうる最大値,最小値と見なすことも可能であり、後述の状態推定計算アルゴリズムで上下限制約値として扱われる。PGa220は発電の有効電力の日変化パターンを示すグラフであり、各発電設備毎に設けられる。発電の有効電力が測定されず不明である場合は、この日変化パターンの該当時刻tの有効電力値PGa(t)を疑似測定値として用いることができる。また、状態推定計算の過程で、発電の有効電力を修正する必要が生じた場合の上下限は、時刻tではそれぞれPGmax(t),PGmin(t)とすることで、推定される発電量を上下限内に納めることができる。ここでは、有効電力に関するデータについて示したが、無効電力のデータを用意することで、無効電力の状態推定に用いることができる。
ΔVm=Vm′−Vmのように求めておく。電流,有効・無効電力等についても、状態推定計算に用いる測定値がある場合は同様に計算しておく。ステップS7で、負荷・発電量の修正量を計算する。ここで、修正量は感度係数等を用いて問題を二次計画問題として定式化を行い、それを最適化計算プログラムで解くことで計算することができる。定式化方法の詳細は後述する。最適化計算プログラムとしては一般的な二次計画法を解くアルゴリズムを用いることで、一意に解が得られる。ステップS8では、ステップS7で計算した負荷・発電量の修正量に基づいて、潮流計算入力データの負荷・発電量を修正する。修正後の入力データを用いて潮流計算を再度実施し、各ノードの電圧,線路潮流(有効・無効電力潮流,線路電流,電流力率など)を計算し、計算結果を状態推定結果データベース
24に格納する。この潮流計算結果と、ステップS4で読み出した計測データとの偏差を再度計算し、偏差を求める。この偏差が基準値以上であれば、ステップS9からステップS5に戻り、再度負荷・発電量の修正量を求める。偏差が基準値以内であれば、系統の状態推定結果が得られたものとして終了する。
231は有効電力Pf、点線232は無効電力Qfの状態推定計算結果を表す。ここで、時刻t1,t2の二つの時刻の状態推定計算結果データに着目する。時刻t1の有効電力Pf(t1)と時刻t2の有効電力Pf(t2)の偏差をΔPfとする。同様に、無効電力についてもQf(t1)とQf(t2)の偏差をΔQfと定義する。一方、図5(b)は同時刻のあるノード(母線)iの電圧の一例を示したグラフである。実線233は各時刻の状態推定計算結果の電圧推定値を示している。時刻t1の電圧推定値Vn(t1)と時刻t2の電圧推定値ΔVn(t2)の偏差をΔVnとする。また、図中の黒丸は電圧測定値を表す。時刻t1の電圧測定値Vn′(t1)と時刻t2の電圧測定値ΔVn′(t2)の偏差を
ΔVn′と定義する。電圧推定値の偏差ΔVnと電圧測定値の偏差ΔVn′の差分を
ΔVzと定義する。
ΔVn″)/Δr,感度γx=(ΔVn′−ΔVn″)/Δx、の式で求められる。ステップS27では、図5(b)で説明した、計測データを潮流計算結果データの偏差ΔVz(=ΔVn−ΔVn′)の計算を行う。この偏差を0とするようなインピーダンスの修正量が求める答えとなる。ステップS28で、線路インピーダンスの修正量を計算する。ここで、修正量は感度係数等を用いて問題を二次計画問題として定式化を行い、それを最適化計算プログラムで解くことで計算することができる。定式化方法は前述の(式1)〜
(式4)の定式化において、変数ΔLp,ΔLqをインピーダンス修正量Δr,Δxに、感度係数α,βをγr,γxと置き換えることで同様に定式化できる。ステップS29では、ステップS28で計算した線路インピーダンスの修正量に基づいて、潮流計算入力データの線路インピーダンスを修正する。修正後の線路インピーダンスデータとした条件1のデータから、各負荷(または発電量)をΔPf,ΔQfほど変化させた条件(条件2)で潮流計算を再度実施し、偏差ΔVzを再度計算する。このΔVzが基準値以上であれば、ステップS30からステップS26に戻り、再度負荷・発電量の修正量を求める。偏差が基準値以内であれば、系統の線路インピーダンス推定結果が得られたものとして終了する。
ここで、測定値が得られている値に対しても推定値を計算している理由は、測定値に測定誤差(精度的なもの,時間ずれ的なもの)などが含まれるために、その誤差を含めてもっともつじつまのあう値を計算するために必要となる。例えば、すぐとなりの地点で測定しても、異なる値が情報として収集されるような場合があり、その対策として推定値を計算することが必要となる。ここでは、表91に各測定点での潮流を、表92に各ノードの負荷を、表93に各ノードの発電量を、表94に各線路のインピーダンスを、それぞれ測定値(または初期値)と状態推定計算結果である推定値の対比で示している。このように表示することで、ユーザに状態推定計算結果をわかりやすく伝えることが可能となる。ここでは、画面への出力例を示したが、書類等に印刷可能なフォーマットのデータとしてユーザに提供してもよい。
210…通信線路、220…PGa、221…PGmax、222…PGmin。
Claims (7)
- 配電系統の潮流状態を推定する配電系統状態推定装置であって、
配電系統の計測値を格納する計測データベースと、
配電系統に接続される負荷の上下限値,発電量の上下限値,日変化パターンまたは線路インピーダンス修正量上下限値を格納する設備データベースと、
負荷,発電量またはインピーダンスの変化に対する潮流状態の変化量を表す感度係数を算出する感度係数算出部と、
前記計測データベースから読み出した配電系統の計測値及び前記設備データベースから読み出した配電系統に接続される負荷または発電量の上下限値,日変化パターンまたは線路インピーダンス修正量上下限値,前記感度係数算出部が算出した感度係数に基づいて前記配電系統状態の推定値を算出する配電系統状態推定部と、
前記配電系統状態推定部が算出した配電系統状態の推定値を表示する表示部とを備えることを特徴とする配電系統の状態推定装置。 - 請求項1において、前記感度係数算出部が算出する感度係数が負荷,発電量,インピーダンス変化に対する線路有効電力,線路無効電力,線路電流,負荷有効電力,発電量有効電力,負荷無効電力,発電量無効電力または母線電圧のいずれかの変化量であることを特徴とする配電系統の状態推定装置。
- 請求項1または2において、前記設備データベースは、状態推定計算に用いる測定データのリスト,修正量を求める負荷のリストまたは修正量を求める発電設備のリストを有することを特徴とする配電系統の状態推定装置。
- 請求項1から3のいずれかにおいて、前記設備データベースは、状態推定計算に用いる測定データ,修正量を求める負荷または修正量を求める発電設備を入力するユーザインターフェイスを有することを特徴とする配電系統の状態推定装置。
- 請求項1から4のいずれかにおいて、前記状態推定結果データを、配電系統の測定点,ノード,線路,負荷または発電設備と対応させて画面に表示する表示部を有することを特徴とする配電系統の状態推定装置。
- 配電系統の潮流状態を推定する配電系統状態推定方法であって、
配電系統の計測値を計測データベースに記憶する手順と、
配電系統に接続される負荷の上下限値,発電量の上下限値,日変化パターンまたは線路インピーダンス修正量上下限値を設備データベースに記憶する手順と、
負荷,発電量またはインピーダンスの変化に対する潮流状態の変化量を表す感度係数を感度係数算出部により算出する手順と、
前記計測データベースから読み出した配電系統の計測値及び前記設備データベースから読み出した配電系統に接続される負荷上下限値,発電量の上下限値,日変化パターンまたは線路インピーダンス修正量上下限値,前記感度係数算出部が算出した感度係数に基づいて前記配電系統状態の推定値を算出する手順と、
前記配電系統状態推定部が算出した配電系統状態の推定値を表示部に表示させる手順とを備えることを特徴とする配電系統状態推定方法。 - コンピュータを配電系統の計測値を格納する計測データベース,配電系統に接続される負荷または発電量の上下限値,日変化パターンまたは線路インピーダンス修正量上下限値を格納する設備データベース,負荷,発電量またはインピーダンスの変化に対する潮流状態の変化量を表す感度係数を算出する感度係数算出部と、前記潮流計算データベースから読み出した配電系統の計測値及び前記設備データベースから読み出した配電系統に接続される負荷または発電量の上下限値,日変化パターンまたは線路インピーダンス修正量上下限値,前記感度係数算出部が算出した感度係数に基づいて前記配電系統状態の推定値を算出する配電系統状態推定部,前記配電系統状態推定部が算出した配電系統状態の推定値を表示する表示部として機能させる配電系統状態推定プログラム。
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