JP4517106B2 - Critical failure removal time calculation method, program - Google Patents
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Description
本発明は、臨界故障除去時間算出方法、プログラムに関する。 The present invention relates to a critical fault removal time calculation method and program.
本出願人は、制御対象の非線形現象の過渡安定度を解析する新たな手法として、特許文献1に開示するとおり、従来のシミュレーション法やエネルギー関数法よりも臨界故障除去時間を精度良く迅速に算出する臨界故障除去時間算出方法等を提案した。以下、特許文献1に開示される手法の概要について説明する。
As a new technique for analyzing the transient stability of the nonlinear phenomenon to be controlled, the present applicant calculates the critical fault removal time more accurately and quickly than the conventional simulation method or energy function method as disclosed in
まず、図1を参照して、臨界故障除去時間について説明する。尚、図1は、制動無しの1機無限大母線系統(制御対象の一例)の状態を発電機の位相角δ及び角速度ωの軌跡で表わした模式図である。故障除去後に安定となる場合の軌跡2と不安定となる場合の軌跡4の間にある臨界軌跡3は、その数理論上の特異点としての支配的不安定平衡点PE(CUEP:controlling unstable equilibrium point)を有している。電力系統の状態は、安定状態を示す安定平衡点PAから故障軌跡1に沿って時間変化している際、その故障が故障軌跡1上の点PCで除去された場合、臨界軌跡3に沿って数理論上無限大の時間をかけて上記の支配的不安定平衡点PEに到達するとされている。そこで、もし安定平衡点PAから点PCまでの時間より短い時間で故障が除去されれば、電力系統の状態は、安定状態に回復可能となる。この安定平衡点PAから点PCまでの時間が、臨界故障除去時間(CCT:critical clearing time)と称されている。
First, the critical fault removal time will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing the state of a one-machine infinite bus system (an example of a control target) without braking with the locus of the phase angle δ and the angular velocity ω of the generator. The
つぎに、図2を参照して、特許文献1に開示された臨界故障除去時間算出方法について説明する。
Next, the critical fault removal time calculation method disclosed in
まず、故障軌跡1上の点であり且つ故障除去時の制御対象の状態(図1に示す点PC)を多次元状態変数x0と定義する。尚、多次元状態変数x0は、故障軌跡1上の点であるため、次の(式1)に示される故障除去時間τの関数として表すことができる。
First, the failure is a point on the
また、多次元状態変数x0を臨界軌跡3の始点とした故障除去後の制御対象の状態を、離散的な時刻tk(1≦k≦m+1)の順に多次元状態変数x1,x2,・・xm,xm+1と定義する。尚、多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)は、それぞれ複数の成分から成る多次元変数(ベクトル)である。例えば、特許文献1の段落番号35には、多次元状態変数xの各成分として、1機無限大母線系統モデルにおける位相角δ、角速度ω、過渡リアクタンス背後電圧E、機械入力PM等が例示されている。
Moreover, multi-dimensional state variable x 1 in the order of the state of the control object after clearing the multidimensional state variables x 0 to the start point of the
ここで、多次元状態変数x0(k=0)が臨界故障除去時間に対応するベクトルであるものとし、多次元状態変数xm+1(k=m+1)を支配的不安定平衡点CUEPにおけるベクトルであるものとすれば、多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)は、制御対象の状態が臨界故障除去時の状態(x0)から支配的不安定平衡状態(xm+1)に至るまでの臨界軌跡3を構成する。尚、多次元状態変数xkは、制御対象の非線形状態を表現する次の(式2)の多次元非線形方程式(電力系統方程式)の解として捉えることができる。
Here, it is assumed that the multidimensional state variable x 0 (k = 0) is a vector corresponding to the critical fault removal time, and the multidimensional state variable x m + 1 (k = m + 1) is a vector at the dominant unstable equilibrium point CUEP. Assuming that there is a multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1), the state of the controlled object is from the state at the time of critical fault removal (x 0 ) to the dominant unstable equilibrium state (x m + 1 ). Of the
(式2)に対して台形公式を適用することで、多次元状態変数xkの中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間は、次の(式3)を満たす。尚、εは、相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間のユークリッド距離を表している。
By applying the formula trapezoidal against (Equation 2), while the multi-dimensional state variable x k and x k + 1 adjacent to each other in a multi-dimensional state variable x k satisfies the following equation (3). Note that ε represents the Euclidean distance between the multidimensional state variables x k and x k + 1 adjacent to each other.
ところで、臨界軌跡3の終点である多次元状態変数xm+1は、一般的に支配的不安定平衡点CUEPとなることが知られている。そこで、(式3)に関する制約条件としては、臨界軌跡3の終点xm+1を支配的不安定平衡点CUEPの所定値を表したxuとして指定する場合には次の(式4−1)となり、臨界軌跡3の終点xm+1を支配的不安定平衡点CUEPの状態を表した平衡条件として指定する場合には次の(式4−2)となる。
By the way, it is known that the multidimensional state variable x m + 1 which is the end point of the
従って、式(1)、(式2)、(式3)及び臨界軌跡3の終点xm+1の制約条件である(式4−1)又は(式4−2)による多元連立方程式を解くことによって、臨界軌跡3の始点x0、ひいては臨界故障除去時間τを求めることができる。
Therefore, by solving the multiple simultaneous equations according to (Equation 4-1) or (Equation 4-2) which is the constraint condition of the end point x m + 1 of the critical trajectory 3 (Equation 1), (Equation 2), (Equation 3) Then, the starting point x 0 of the
尚、上記の(式3)の多元連立方程式を直接的に解くシミュレーション法を採用すると、台形公式の近似に起因する数値誤差が累積して臨界軌跡3の終点xm+1で最大化する虞がある。このため、(式3)における左辺を誤差ベクトルとみなして、次の(式5)のように、この誤差ベクトル(ノルム)の総和を最小化するときの未知変数τ,ε,x1,x2,・・xm,xm+1を一括して求めるようにする。
ところで、本出願人は、上記の制御対象を複数の発電機が連系する多機電力系統とした場合に、前回提案した上記の手法に従って臨界故障除去時間を算出したところ、誤差の点で更なる改善の必要性を認識することができた。 By the way, the present applicant calculated the critical fault elimination time according to the above-mentioned method when the control target is a multi-machine power system in which a plurality of generators are connected. It was possible to recognize the need for improvement.
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、複数の発電機が連系した電力系統の臨界故障除去時間を精度良く迅速に算出する故障除去時間算出方法及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to provide a failure removal time calculation method for accurately and quickly calculating a critical failure removal time of a power system in which a plurality of generators are connected, and To provide a program.
前記課題を解決するための主たる本発明は、複数の発電機が連系する電力系統が故障した後に回復可能となる時間と、前記電力系統が故障した後に回復不可能となる時間と、の臨界となる故障除去時間を求める臨界故障除去時間算出方法であって、故障除去時間τの関数であり、前記故障を除去した時の前記電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、前記電力系統の状態として支配的不安定平衡状態を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、前記多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m:kは整数)と、前記多次元状態変数x0乃至xm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間のユークリッド距離εと、を定義し、前記電力系統方程式、前記多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)、前記ユークリッド距離εを用いて
として定義される誤差ベクトルμkを用いて
として定義される目的関数に対し、前記多次元状態変数xm+1の制約条件として、前記故障をした後に回復可能となる前記電力系統の状態と、前記故障をした後に回復不可能となる前記電力系統の状態と、の臨界となる前記電力系統の臨界状態の際に同期外れに至る発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定した上で、前記目的関数を最小化し、前記目的関数を最小化する前記多次元状態変数x0に基づいて、前記臨界となる故障除去時間τを求めること、を特徴とする。
The main aspect of the present invention for solving the above problems is that the critical time between the time when the power system connected to a plurality of generators becomes recoverable after failure and the time when the power system becomes unrecoverable after the power system fails A critical failure removal time calculation method for obtaining a failure removal time, which is a function of the failure removal time τ, a multidimensional state variable x 0 representing the state of the power system when the failure is removed, and the power Discretized between a multidimensional state variable x m + 1 (m is an integer) indicating a dominant unstable equilibrium state as a system state, and the multidimensional state variables x 0 and x m + 1 ,
A plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m: k is an integer) and a multidimensional state variable adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1 Euclidean distance ε between x k and x k + 1 , and using the power system equation, the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1), and the Euclidean distance ε
With an error vector μ k defined as
As a constraint condition for the multidimensional state variable x m + 1 , the state of the power system that can be recovered after the failure and the power system that cannot be recovered after the failure And specifying a predetermined value for the element of the multidimensional state variable x m + 1 related to the generator that is out of synchronization in the critical state of the power system that becomes the critical state of the power system, and minimizing the objective function, The critical failure removal time τ is obtained based on the multidimensional state variable x 0 that minimizes the objective function.
また、上記の方法であって、前記多次元状態変数xm+1の制約条件は、前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定する第1制約条件と、前記臨界状態の際に同期外れに至らない発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定する第2制約条件と、を有し、前記第1制約条件を前記第2制約条件よりも制約条件の重みづけを大きくすること、としてもよい。 Further, in the above-described method, the multidimensional state variable x m + 1 constraint specifies a predetermined value to the multi-dimensional state variable x m + 1 elements of the generator leading to desynchronization during the critical state A first constraint, and a second constraint that specifies a predetermined value for an element of the multidimensional state variable x m + 1 related to the generator that does not fall out of synchronization in the critical state, and the first constraint The condition may be that the weight of the constraint condition is made larger than that of the second constraint condition.
また、上記の方法であって、前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機は、前記電力系統に連系された複数の発電機のうちいずれか1台であること、としてもよい。 Moreover, it is said method, Comprising: The generator which loses | synchronizes in the said critical state is good also as being any one among several generators linked | connected with the said electric power grid | system.
また、上記の方法であって、前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素は、前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機の位相角及び角周波数とすること、としてもよい。 Further, in the above method, the elements of the multidimensional state variable x m + 1 related to the generator that is out of synchronization in the critical state are the phase angle of the generator that is out of synchronization in the critical state and An angular frequency may be used.
また、上記の方法であって、前記第1制約条件は、前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機の位相角及び角周波数に所定値を指定する第3制約条件と、前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機の位相角及び角周波数以外の要素に所定値を指定する第4制約条件と、を有し、前記第3制約条件を前記第4制約条件よりも制約条件の重みづけを大きくすること、としてもよい。 Further, in the above method, the first constraint condition includes a third constraint condition that specifies predetermined values for a phase angle and an angular frequency of a generator that are out of synchronization in the critical state, and A fourth constraint that designates a predetermined value for an element other than the phase angle and angular frequency of the generator that is out of synchronization, and the third constraint is more weighted than the fourth constraint It is also possible to increase the attachment.
また、上記の方法であって、前記多次元状態変数xm+1の制約条件として指定する前記多次元状態変数xm+1の所定値である多次元状態変数xuと、前記多次元状態変数xm+1の要素数と同一の行数並びに列数を持ち、前記制約条件の重みづけを示す行列Wと、を定義し、前記多次元状態変数xu、xm+1、前記行列Wを用いて、
として定義される重みづけ制約条件を前記目的関数に加算した、
として定義される目的関数を最小化する前記多次元状態変数x0を求めること、 としてもよい。
Further, in the above-described method, the multidimensional state variable x u a is a predetermined value of the multi-dimensional state variable x m + 1 to be specified as constraints of the multi-dimensional state variable x m + 1, of the multi-dimensional state variable x m + 1 Defining a matrix W having the same number of rows and columns as the number of elements and indicating the weight of the constraint, and using the multidimensional state variables x u , x m + 1 , and the matrix W,
The weighting constraint defined as is added to the objective function,
The multidimensional state variable x 0 that minimizes the objective function defined as
また、上記の方法であって、前記多次元状態変数xm+1の制約条件として、所定の関数gを用いて
として定義される不等式による制約条件を付加すること、としてもよい。
Further, in the above method, a predetermined function g is used as a constraint condition of the multidimensional state variable x m + 1.
It is also possible to add a constraint by an inequality defined as
また、上記の方法であって、前記目的関数を最小化する過程で前記目的関数と前記多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)とを対応づけて記憶すること、としてもよい。 In the above method, the objective function and the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1) may be stored in association with each other in the process of minimizing the objective function. .
また、前記課題を解決するための主たるその他の本発明は、複数の発電機が連系する電力系統が故障した後に回復可能となる時間と、前記電力系統が故障した後に回復不可能となる時間と、の臨界となる故障除去時間を求めるために情報処理装置に実現させるプログラムであって、前記情報処理装置に、故障除去時間τの関数であり、前記故障を除去した時の前記電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、前記電力系統の状態として支配的不安定平衡状態を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、前記多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m:kは整数)と、前記多次元状態変数x0乃至xm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間のユークリッド距離εと、を定義し、前記電力系統方程式、前記多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)、前記ユークリッド距離εを用いて
として定義される誤差ベクトルμkを用いて
として定義される目的関数に対し、前記多次元状態変数xm+1の制約条件として、前記故障をした後に回復可能となる前記電力系統の状態と、前記故障をした後に回復不可能となる前記電力系統の状態と、の臨界となる前記電力系統の臨界状態の際に同期外れに至る発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定した上で、前記目的関数を最小化する機能と、前記目的関数を最小化する前記多次元状態変数x0に基づいて、前記臨界となる故障除去時間τを求める機能と、を実現させるためのプログラムである。
Further, the main other present invention for solving the above-mentioned problems is that the time when the power system connected to a plurality of generators can be recovered after failure and the time when the power system cannot be recovered after failure. And a program for causing the information processing apparatus to realize a critical fault removal time of the information processing apparatus, wherein the information processing apparatus is a function of the fault removal time τ, and is a function of the power system when the fault is removed. a multidimensional state variables x 0 representing the state, the multi-dimensional state variable x m + 1 showing the controlling unstable equilibrium as the state of the power system (m is an integer), and the multi-dimensional state variable x 0 and x m + 1 Discretized between
A plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m: k is an integer) and a multidimensional state variable adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1 Euclidean distance ε between x k and x k + 1 , and using the power system equation, the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1), and the Euclidean distance ε
With an error vector μ k defined as
As a constraint condition for the multidimensional state variable x m + 1 , the state of the power system that can be recovered after the failure and the power system that cannot be recovered after the failure And specifying a predetermined value for the element of the multidimensional state variable x m + 1 related to the generator that is out of synchronization in the critical state of the power system, which is the critical state of the power system, and minimizing the objective function A program for realizing a function and a function for obtaining the critical failure removal time τ based on the multidimensional state variable x 0 that minimizes the objective function.
複数の発電機が連系した電力系統の臨界故障除去時間を精度良く迅速に算出できる。 It is possible to calculate the critical fault removal time of an electric power system in which a plurality of generators are interconnected accurately and quickly.
===臨界故障除去時間算出方法の概要説明===
図2を参照しつつ、本実施の形態の臨界故障除去時間算出方法について説明する。同図では、本実施の形態の多機電力系統の状態を、離散的な時刻tk(0≦k≦m+1;但しmは整数)により離散化された多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)として表現している。尚、xkは、次の(式6)に示される要素で構成されるものとし、以下では状態変数ベクトルと称することとする。
=== Outline Explanation of Critical Failure Removal Time Calculation Method ===
With reference to FIG. 2, the critical fault removal time calculation method of the present embodiment will be described. In the figure, the state of the multi-machine power system of the present embodiment is a multidimensional state variable x k (0 ≦ k) discretized by discrete time t k (0 ≦ k ≦ m + 1; m is an integer). ≦ m + 1). Note that x k is composed of the elements shown in the following (Equation 6), and is hereinafter referred to as a state variable vector.
尚、(式6)において、xgi kは、次の(式7)に示される離散的な時刻tkにおける発電機ユニットi(i=1〜N)の状態変数ベクトルを表現している。
Note that in Equation (6), x gi k is representing the state variable vector generator unit i (i = 1 to N) at discrete time t k as shown in the following (Equation 7).
ここで、(式7)に示される要素に関して、δi kは、発電機ユニットiの時刻tkにおける位相角(スカラー量)を表現しており、ωi kは、発電機ユニットiの時刻tkにおける角周波数(スカラー量)を表現している。尚、δi k並びωi kの座標は、慣性中心座標系であってもよいし、それ以外の座標系でも良い。また、xRi kは、発電機ユニットiに関する制御系変数を含んだその他の状態変数ベクトルを表現しており、xsys kは、上記以外の状態変数を全て含むベクトルを表現している。 Here, regarding the element shown in (Expression 7), δ i k represents the phase angle (scalar amount) of the generator unit i at the time tk, and ω i k represents the time of the generator unit i. It expresses the angular frequency (scalar quantity) in t k. The coordinates of δ i k and ω i k may be in the inertial center coordinate system or in other coordinate systems. X Ri k represents another state variable vector including a control system variable related to the generator unit i, and x sys k represents a vector including all other state variables.
尚、発電機ユニットのモデルとして簡略モデル(例えば、Xd’モデル)を使用する場合には、その状態変数にδとωが必ず含まれることになる。また、一般に、発電機の回転子の運動方程式のことを動揺方程式と呼んでおり、δは発電機の回転子の位相角であり、ωはδの時間tによる微分値であるため、簡略モデル以外の詳細モデルの場合であっても、その状態変数の中にはδとωが必ず含まれることになる。 When a simplified model (for example, Xd ′ model) is used as the generator unit model, δ and ω are always included in the state variables. Also, in general, the equation of motion of the generator rotor is called the oscillating equation, δ is the phase angle of the generator rotor, and ω is the differential value of δ with respect to time t. Even in the case of a detailed model other than δ, δ and ω are always included in the state variables.
また、AVR(Automatic Voltage Regulator)、ガバナ、PSS(Power System Stabilizer)等の制御系のモデルに依存して、対応する状態変数(発電機と制御系のセット)が決定されることになる。例えば、発電機ユニットiに関してAVRとガバナを含む一機無限大母線系統の発電機ユニットのモデルを使用した場合、xgi k、xRi kはそれぞれ次の(式8−1)、(式8−2)のようになる。尚、Ei kは、過渡リアクタンス背後電圧を表しており、Pmi kは、機械入力を表している。
xgi k= [δi k、ωi k、Ei k,Pmi k] ………(式8−1)
xRi k= [Ei k,Pmi k] ………(式8−2)
また、xsys kの一例としては、発電機ユニットや変電所ユニット等に設置されるSVC(Static Var Compensator)やSVG(Static Var Generator)等の制御器の状態変数が挙げられる。
Further, depending on the control system model such as AVR (Automatic Voltage Regulator), governor, PSS (Power System Stabilizer), etc., the corresponding state variable (set of generator and control system) is determined. For example, when a generator unit model of an infinite bus system including AVR and governor is used for the generator unit i, x gi k and x R i k are respectively expressed by the following (formula 8-1) and (formula 8). -2). E i k represents a transient reactance back voltage, and P mi k represents a machine input.
x gi k = [δ i k , ω i k , E i k , P mi k ] (equation 8-1)
x Ri k = [E i k , P mi k ] (Equation 8-2)
Further, as an example of x sys k , there are state variables of controllers such as SVC (Static Var Compensator) and SVG (Static Var Generator) installed in a generator unit, a substation unit or the like.
本実施の形態の多機電力系統の非線形状態は、(式6)で示される状態変数ベクトルxkと多次元関数fを用いた次の(式9)の非線型方程式(電力系統方程式)によって表現される。つまり、状態変数ベクトルxkは、離散的な時刻tk (0≦k≦m+1)における多次元関数fの離散的な解を表現している。
The nonlinear state of the multi-machine power system of the present embodiment is expressed by the following nonlinear equation (power system equation) of (Equation 9) using the state variable vector xk and the multidimensional function f shown in (Equation 6). Expressed. That is, the state variable vector x k represents a discrete solution of the multidimensional function f at a discrete time t k (0 ≦ k ≦ m + 1).
つまり、本実施の形態の臨界故障除去時間算出方法は、多機電力系統の臨界軌跡3を(式9)の非線形方程式の解として求め、この解に基づいて臨界故障除去時間を算出するものである。尚、(式9)の解を求めるに際して、故障をした後に回復可能となる多機電力系統の状態と、故障をした後に回復不可能となる多機電力系統の状態と、の臨界となる多機電力系統の臨界状態の際に同期外れ(脱調)に至る発電機(以下、臨界発電機と呼び、この臨界発電機に付与される発電機番号をjとする。)の位相角δj並び角周波数ωjのみが不安定平衡の状態となることを考慮に入れている。
That is, the critical fault removal time calculation method of the present embodiment calculates the
具体的には、臨界軌跡3の終点である多次元状態変数xm+1の制約条件は、臨界発電機に係る多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定する制約条件(第1制約条件)を、臨界状態の際に同期外れに至らない発電機に係る多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定する制約条件(第2制約条件)よりも制約条件の重みづけを大きくする。さらに、臨界発電機に係る制約条件として、臨界発電機の位相角δj及び角周波数ωjに所定値を指定する制約条件(第3制約条件)を、臨界発電機の位相角δj及び角周波数ωj以外の要素に所定値を指定する制約条件(第4制約条件)よりも制約条件の重みづけを大きくする。
Specifically, the constraint condition of the multidimensional state variable x m + 1 that is the end point of the
そこで、前述した前回提案した手法(特開2007−53836号公報を参照)における臨界軌跡3の終点xm+1(k=m+1)の制約条件(式4−1)又は(式4−2)に代えて、次の(式10)及び(式11)のように、xm+1を構成する要素の中で臨界発電機の位相角δj m+1及び角周波数ωj m+1のみを所定値δj u, ωj uに束縛させる新たな制約条件を導入することにした。
Therefore, instead of the constraint condition (Equation 4-1) or (Equation 4-2) of the end point x m + 1 (k = m + 1) of the
尚、所定値δj uに関しては、例えば、エネルギー関数法の一種であるBCU法やBCU−Shadowing法を用いて適切な値を指定することができる。具体的には、電力系統のモデルから得られるエネルギー曲面上で、図1に示した点PC及び点PE間に対応する位相角δの経路を見いだすべくこの曲面の勾配を逐次算出することで、臨界軌跡の初期点x0(所定値を指定する。)に基づいた最終点xu(δj uが含まれる。)を求めることができる。また、所定値ωj uに関しては、次の(式12)のような臨界発電機の慣性中心ωcの値を具体的に指定することができる。
With respect to the predetermined value [delta] j u, for example, it is possible to specify an appropriate value by using BCU method, BCU-Shadowing method which is a kind of energy function method. Specifically, by sequentially calculating the slope of this curved surface to find the path of the phase angle δ corresponding to the point PC and the point PE shown in FIG. 1 on the energy curved surface obtained from the power system model, The final point x u (including δ j u ) based on the initial point x 0 (specify a predetermined value) of the critical locus can be obtained. As for the predetermined value omega j u, can specify a particular value of the inertia center omega c critical generators as follows (Equation 12).
従って、前回提案した手法では(式4−1)又は(式4−2)のように臨界軌跡3の終点xm+1の全ての構成要素に対して制約条件を課していたのに対し、本実施の形態では、(式10)及び(式11)のように臨界軌跡3の終点xm+1の構成要素のうち一部のδj m+1, ωj m+1に対してのみ又は重みづけを大きくして制約条件を課することにした。
Therefore, in the method proposed previously, the constraint condition is imposed on all the components of the end point x m + 1 of the
このように、多機電力系統に存在する多数の発電機の中で臨界発電機のみに注目し、さらに臨界発電機の位相角δj並び角周波数ωjに対してのみ又は重みづけを大きくして制約条件を課することで、冗長な制約条件に拘束されることがなくなり、解探索空間を効果的に広げることができ、臨界故障除去時間τの算出をより高精度に且つより迅速に行えることになった。 In this way, only the critical generator among the many generators existing in the multi-machine power system is focused, and only the phase angle δ j and the angular frequency ω j of the critical generator are increased or the weight is increased. By imposing constraints, it is no longer constrained by redundant constraints, the solution search space can be expanded effectively, and the critical fault elimination time τ can be calculated more accurately and more quickly. is what happened.
===臨界故障除去時間算出方法の詳細説明===
以下では、本実施の形態に係る臨界故障除去時間算出方法を詳細に説明する。(式9)の非線形方程式に台形公式の近似を適用することによって、次の式(13)の等式が成立する。
=== Detailed Description of Critical Fault Removal Time Calculation Method ===
Hereinafter, the critical fault removal time calculation method according to the present embodiment will be described in detail. By applying a trapezoidal approximation to the nonlinear equation of (Equation 9), the following equation (13) is established.
但し、kは、上記離散的な時刻tkの経過とともに多機電力系統の状態が断続的に移行する際の移行番号を示す整数を表している。また、xkは、連続的な多次元状態変数xに対応する離散的なベクトルを表わしている。また、f(xk)は、連続的な多次元関数f(x)に対応した離散的な関数ベクトルを表わしている。つまり、f(xk)は、次の(式14)のとおり、xkの時間微分dxk/dtに等しいものとする。 Here, k is the state of the multi-machine power system with the passage of the discrete time t k is an integer indicating the transition number when intermittently migration. Furthermore, x k represents a discrete vector corresponding to a continuous multi-dimensional state variable x. F (x k ) represents a discrete function vector corresponding to the continuous multidimensional function f (x). That is, f (x k ) is assumed to be equal to the time derivative dx k / dt of x k as shown in the following (Expression 14).
尚、(式14)に示される非線形方程式は、Anderson&Fouadの3機9母線系統(AF9)、IEEEの6機30母線系統(IEEE30)等のモデル毎に定義される。
The nonlinear equation shown in (Equation 14) is defined for each model such as Anderson &Fouad's 3-machine 9 bus system (AF9), IEEE 6-machine 30 bus system (IEEE 30), and the like.
図1に例示されるように、k=0とした場合の変数ベクトルxk(=x0)を、臨界故障除去時間CCTに対応する変数ベクトルとし、k=m+1とした場合の変数ベクトルxk(=xm+1)を支配的不安定平衡点CUEPにおける変数ベクトルとすると、(式14)の等式におけるxkは、多機電力系統の状態が臨界故障除去時間の状態(=x0)から支配的不安定平衡状態(=xm+1)に至るまでの臨界軌跡3を構成することになる。
As illustrated in FIG. 1, a variable vector x k (= x 0 ) when k = 0 is set as a variable vector corresponding to the critical fault removal time CCT, and a variable vector x k when k = m + 1 is set. Assuming that (= x m + 1 ) is a variable vector at the dominant unstable equilibrium point CUEP, x k in the equation of (Equation 14) indicates that the state of the multi-machine power system is the critical fault elimination time state (= x 0 ). The
但し、支配的不安定平衡点CUEPに近づくにつれて(式13)の等式の右辺の時間差分(tk+1−tk)は無限に大きくなるため、本実施の形態では、次の(式15)に示す等式に基づいて、図1に例示された隣接する2つの変数ベクトル間のユークリッド距離εを定義する。
However, since the time difference (t k + 1 −t k ) on the right side of the equation of (Equation 13) becomes infinitely large as it approaches the dominant unstable equilibrium point CUEP, in the present embodiment, the following (Equation 15) The Euclidean distance ε between two adjacent variable vectors illustrated in FIG. 1 is defined based on the equation shown in FIG.
そして、(式13)の等式の右辺の時間差分(tk+1−tk)の代わりに(式15)に示されるユークリッド距離εを用いることにより、(式13)の等式は(式16)の等式に変換される。尚、このユークリッド距離εは、支配的不安定平衡点CUEPに近づいても無限大になることなく常に一定である。
Then, by using the Euclidean distance ε shown in (Equation 15) instead of the time difference (t k + 1 −t k ) on the right side of the equation of (Equation 13), the equation of (Equation 13) becomes (Equation 16 ). The Euclidean distance ε is always constant without becoming infinite even when approaching the dominant unstable equilibrium point CUEP.
(式16)の等式の右辺の0は、ゼロベクトルを表しており、(式16)の等式は、(m+1)個の多次元連立方程式を意味している。つまり、(式16)の多元連立方程式の解を求めることは、無限大の時間を直接取り扱うことなく、多機電力系統の臨界軌跡3を構成する等間隔(ユークリッド距離ε)の点xkを求めることと等価となる。
0 on the right side of the equation of (Equation 16) represents a zero vector, and the equation of (Equation 16) means (m + 1) multidimensional simultaneous equations. In other words, finding the solution of the multi-component simultaneous equation of (Equation 16) does not directly deal with infinite time, but directly converts the points x k of the equidistant (Euclidean distance ε) constituting the
但し、(式16)に示される(m+1)個の多元連立方程式の右辺は全てゼロとなることが理想的であるが、実際には、前述した台形公式の近似に起因した数値誤差が生じてくる。そこで、(式16)の多元連立方程式の解を求める手法として、まず、(式16)における左辺を誤差ベクトルμkと定義した上で、(式17)に示すように、誤差ベクトルμkの大きさ(ノルム)の総和を目的関数Oとして定義する。
However, it is ideal that the right side of (m + 1) multiple simultaneous equations shown in (Equation 16) is all zero, but in reality, numerical errors due to the approximation of the trapezoidal formula described above occur. come. Therefore, as a method for obtaining a solution of the multiple simultaneous equations of (Expression 16), first, the left side in (Expression 16) is defined as an error vector μ k, and as shown in (Expression 17), the error vector μ k The sum of the magnitudes (norms) is defined as the objective function O.
そして、(式16)の多元連立方程式の解を求める問題を、(式17)の目的関数Oを最小化させる変数ベクトルxk、ユークリッド距離ε、故障除去時間τ(つまり臨界故障除去時間τ)を求める最適化問題として次の(式18)により定式化することにした。尚、x0は後述の(式21)のとおりτの関数であるため、次の(式18)により最適化されるパラメータは、未知変数τ、x1〜xm、及びεである。
Then, the problem of finding the solution of the multiple simultaneous equations of (Equation 16) is the variable vector x k that minimizes the objective function O of (Equation 17), the Euclidean distance ε, and the failure removal time τ (that is, the critical failure removal time τ). As an optimization problem for obtaining the above, the following (formula 18) was formulated. Since x 0 is a function of as tau of which will be described later (equation 21), the parameters to be optimized by the following (Equation 18) is unknown variables tau, x 1 ~x m, and epsilon.
尚、(式18)において、xkはN次元の実数体の集合に属しており、ユークリッド距離ε並びに故障除去時間τは実数体の集合に属しているものとする。また、同式に示される誤差ベクトルμk(0≦k≦m)は、次の(式19)のとおり、(式16)の左辺を表したものである。ちなみに、(式18)に示される誤差ベクトルμk’は、誤差ベクトルμkを転置したベクトルを表している。
In (Equation 18), x k belongs to a set of N-dimensional real numbers, and Euclidean distance ε and failure removal time τ belong to a set of real numbers. Further, the error vector μ k (0 ≦ k ≦ m) shown in the same expression represents the left side of (Expression 16) as shown in the following (Expression 19). Incidentally, the error vector μ k ′ shown in (Expression 18) represents a vector obtained by transposing the error vector μ k .
また、(式18)の解探索を実行するに際し、次の(式20)及び(式21)により定義される制約条件を課することにした。(式20)は、x0は初期値xpreを起点とした故障軌跡1を表す故障除去時間τの関数XF(τ;xpre)に従うことを表している。(式21)は、(式4−1)の代替表現であって、臨界軌跡3の終点xm+1を支配的不安定平衡点CUEPを表す所定値xuに指定することを表している。尚、μm+1は臨界軌跡3の終点xm+1と支配的不安定平衡点xuとの間の誤差ベクトルを表している。
Further, when executing the solution search of (Expression 18), the constraint condition defined by the following (Expression 20) and (Expression 21) is imposed. (Expression 20) indicates that x 0 follows a function X F (τ; x pre ) of the failure removal time τ representing the
さらに、(式21)の制約条件を課するにあたって、多次元状態変数xm+1の要素数と同一の行数並びに列数を持ち、多次元状態変数xm+1の各要素に対する制約条件の重みづけを指定した正方な対角行例Wを定義する。従って、(式21)の制約条件に対して多次元状態変数xm+1の要素間の重みづけを考慮に入れた重みづけ制約条件は、次の(式22)として定義される。
Moreover, when imposing a constraint (Equation 21), a multi-dimensional state variable x m + 1 of the same number of elements have a number of well number column lines, the weighting of the constraints for each element of the multidimensional state variable x m + 1 Define the specified square diagonal example W. Therefore, a weighting constraint condition that takes into account the weighting between elements of the multidimensional state variable x m + 1 with respect to the constraint condition of (Formula 21) is defined as the following (Formula 22).
尚、(式22)の重みづけ制約条件を(式17)に示される目的関数Oに加算した目的関数Eが、次の(式23)により定義される。
The objective function E obtained by adding the weighting constraint condition of (Expression 22) to the objective function O shown in (Expression 17) is defined by the following (Expression 23).
そして、上記の(式18)等による最適化問題は、(式23)の目的関数Eを最小化させる未知変数τ、x1〜xm、及びεを求める最適化問題へと帰着することになる。即ち、(式18)は次の(式24)に変形される。
The optimization problem based on the above (Expression 18) or the like results in an optimization problem for obtaining unknown variables τ, x 1 to x m , and ε that minimize the objective function E of (Expression 23). Become. That is, (Equation 18) is transformed into the following (Equation 24).
ところで、多次元状態変数xm+1は、(式6)並びに(式7)に対応する次の(式25)に示される要素を持つことになる。つまり、対角行例Wの行列成分としては、δi m+1並びωi m+1に対応した対角要素(以下、臨界要素と呼ぶ)は「1」を設定値とし、それ以外の対角要素(以下、非臨界要素と呼ぶ。)は1に比べて十分小さな値を設定値としている。
By the way, the multidimensional state variable x m + 1 has elements shown in the following (Expression 25) corresponding to (Expression 6) and (Expression 7). That is, as a matrix component of the diagonal row example W, a diagonal element corresponding to δ i m + 1 and ω i m + 1 (hereinafter referred to as a critical element) has “1” as a set value, and other diagonal elements ( In the following, the non-critical element) is set to a value sufficiently smaller than 1.
つまり、(式21)により示される誤差ベクトルμm+1を二乗した各要素に対し対角行列Wの要素(重みづけ)が乗算されることで、臨界軌跡3の終点xm+1に関して、(式10)及び(式11)に係るδj m+1, ωj m+1には重みづけの大きい制約条件が課されることになり、δj m+1, ωj m+1以外の臨界軌跡3の終点xm+1の要素には重みづけの小さい制約条件が課されることになる。
That is, by multiplying each element obtained by squaring the error vector μ m + 1 represented by (Expression 21) by the element (weighting) of the diagonal matrix W, the end point x m + 1 of the
ここで、(式25)に対応した対角行列Wの一例を次の(式26)に示す。尚、(式26)に示される対角行列Wは、説明の便宜上、対象とする電力系統の全ての発電機を臨界発電機とした場合を示している。しかしながら、現実的には電力系統を構成する全ての発電機が臨界発電機とはならないので、故障点近傍で最も不安定となりそうな発電機を一台指定し、これを臨界発電機とすれば十分である。言い換えると、指定した一台の臨界発電機に対応した臨界要素のみに「1」を設定すれば十分である。尚、臨界発電機の指定方法としては、例えば故障後の角速度から求まる運動エネルギー等に基づいて指定することができる。 Here, an example of the diagonal matrix W corresponding to (Equation 25) is shown in the following (Equation 26). In addition, the diagonal matrix W shown in (Equation 26) has shown the case where all the generators of the target electric power system are made into critical generators for convenience of explanation. However, in reality, all the generators that make up the power system do not become critical generators, so if you designate one generator that is most likely to be unstable near the point of failure and make it the critical generator, It is enough. In other words, it is sufficient to set “1” only to the critical element corresponding to one designated critical generator. In addition, as a designation | designated method of a critical generator, it can designate based on the kinetic energy etc. which are obtained from the angular velocity after a failure, for example.
ところで、臨界要素であるδj m+1, ωj m+1以外の臨界軌跡3の終点xm+1の非臨界要素は、実質的に意味を持たないので解を求める必要はないので、(式26)に示される対角行列Wは、全ての非臨界要素を「0」と設定した場合を示している。しかしながら、重みを考慮した計算プログラムでゼロを入力すると数値計算が不安定になることが知られており、非臨界要素としては事実上ゼロと見なせる適当な仮の設定値(1に比べて十分小さな値)を入力して計算を実行することとする。
By the way, since the non-critical elements at the end point x m + 1 of the
以下、図3に示すフローチャートを用いて、本実施の形態の臨界故障除去時間算出方法の流れを説明する。 The flow of the critical fault removal time calculation method of the present embodiment will be described below using the flowchart shown in FIG.
まず、臨界故障除去時間の算出を行う多機電力系統を表したモデルを特定する。これにより、多次元関数fや、多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)が特定される(S300)。 First, a model representing a multi-machine power system for calculating the critical fault removal time is specified. Thus, the multidimensional function f and the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1) are specified (S300).
つぎに、多機電力系統に連系される複数の発電機の中で臨界発電機を特定し、臨界軌跡3の終点xm+1を構成する要素の中でこの臨界発電機に係る位相角δj m+1及び角周波数ωj m+1に対して(式10)並びに(式11)の制約条件を設定する。これにより、(式21)に示される制約条件が設定される。また、臨界軌跡3の始点x0に関して(式20)に示される制約条件を設定する。さらに、(式24)に示されるように、臨界軌跡3の終点xm+1の各要素の制約条件の重み付けとして、対角行列Wの各要素(重み付け)を設定する。以上により、全ての制約条件並びにその重みづけが設定される(S301)。
Next, a critical generator is specified among a plurality of generators linked to the multi-machine power system, and the phase angle related to the critical generator among the elements constituting the end point x m + 1 of the
つぎに、(式23)に示される目的関数Eを最小化させる解探索を実行する(S302)。この結果、臨界故障除去時の状態から支配的不安定平衡状態に至るまでの臨界軌跡3に沿って誤差を分散させながら、臨界軌跡2の始点x0等を得る(S302)。 そして、この得られたx0に対して(式20)の等式を適用することで臨界故障除去時間τを算出する(S303)。
Next, a solution search for minimizing the objective function E shown in (Equation 23) is executed (S302). As a result, while dispersing the error along the
尚、(式23)に示される目的関数Eを最小化させる解探索を実行する過程で、目的関数Eと多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)との推移を所定のメモリに記憶しておき、解探索後に当該メモリに記憶された目的関数Eと多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)を時系列に表示等することにより、探索経路の確認や局所最適解に陥っていないか否かの確認等を視覚的に行うことができる。 In the course of executing a solution search that minimizes the objective function E shown in (Equation 23), the transition between the objective function E and the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1) is stored in a predetermined memory. In addition, the objective function E and the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1) stored in the memory after the solution search are displayed in time series, thereby confirming the search route and falling into the local optimal solution. It is possible to visually check whether or not there is any.
以上、本実施形態によれば、(式16)の多元連立方程式を、臨界故障除去時の状態から支配的不安定平衡状態に至るまで逐次解くのではなく、(式24)の解探索により一括して解くことによって、臨界軌跡3に対するより高精度の計算結果を与えることになり、ひいては臨界故障除去時間τの精度を向上化できる。
As described above, according to the present embodiment, the multiple simultaneous equations of (Equation 16) are not solved sequentially from the state at the time of removing the critical fault to the dominant unstable equilibrium state, but collectively by the solution search of (Equation 24). By solving in this manner, a more accurate calculation result for the
さらに、(式24)の解探索の際に、(式21)の制約条件としてはxm+1を構成する要素の中で臨界発電機の要素のみに制約条件を課し、解(故障除去時間)の精度に与える影響が少ない発電機の要素に制約条件を何ら課さない若しくは臨界発電機よりも制約条件の重みづけを小さくすることで、臨界軌跡3に影響を与えない発電機に束縛されずに探索する解空間を広げることができ、臨界故障除去時間τをより高精度に且つ迅速に求められることができる。
Further, when searching for the solution of (Equation 24), as a constraint condition of (Equation 21), a constraint condition is imposed only on the critical generator element among the elements constituting x m + 1 , and the solution (fault removal) It is constrained to a generator that does not affect the
さらに、臨界発電機の要素として位相角δj m+1及び角周波数ωj m+1のみに制約条件を課し、解の精度に与える影響が少ない位相角δj m+1及び角周波数ωj m+1とは異なる状態変数には制約条件を何ら課さない若しくは位相角δj m+1及び角周波数ωj m+1よりも制約条件を緩めることで、臨界軌跡3に影響を与えない状態変数に束縛されずに探索する解空間を効果的に広げることができ、臨界故障除去時間τをより高精度に且つより迅速に求められることができる。
Furthermore, the phase angle δ j m + 1 and the angular frequency ω j m + 1 are limited as the elements of the critical generator, and the phase angle δ j m + 1 and the angular frequency ω j m + 1 are different from the phase angle δ j m + 1 and have little influence on the accuracy of the solution. No constraint condition is imposed on the variable, or a solution space to be searched without being bound by a state variable that does not affect the
尚、(式24)による解探索の手法の場合、次の(式27)による不等式による制約条件を更に付加することができる。尚、g(x)は、このモデルに付加される発電機のリミッタ等を意味する関数を採用することができる。
In the case of the solution search method according to (Equation 24), a constraint condition based on an inequality according to (Equation 27) can be further added. Note that g (x) may employ a function that means a generator limiter or the like added to this model.
但し、(式27)の不等式による制約条件についても、上記と同様に臨界発電機に係る位相角δj m+1及び角周波数ωj m+1のみを対象とすることができる。また、新たな等式制約条件についても(式27)の不等式による制約条件の場合と同様に取り扱うことができる。この結果、制約条件が増えたとしても、探索する解空間が狭まることを効果的に抑えることができ、臨界故障除去時間τをより高精度に且つより迅速に求められることができる。 However, the constraint condition by the inequality of (Equation 27) can be targeted only for the phase angle δ j m + 1 and the angular frequency ω j m + 1 related to the critical generator, as described above. Also, the new equality constraint condition can be handled in the same manner as the constraint condition based on the inequality in (Equation 27). As a result, even if the constraint condition increases, it is possible to effectively suppress the search solution space from being narrowed, and the critical fault removal time τ can be obtained more accurately and more quickly.
===プログラム===
前述した実施の形態の臨界故障除去時間算出方法は、図4に示されるCPU110、メモリ120、キーボード、マウス等の入力装置130、液晶ディスプレイ、ブラウン管等の表示装置140を備える情報処理装置によって実行される。尚、当該情報処理装置は、例えば、電力系統の運用に携わる作業者が操作するPSSとして機能するコンピュータやワークステーション等である。PSSは、例えば特開平10−28326号公報に開示された周知の装置である。
=== Program ===
The critical fault elimination time calculation method of the above-described embodiment is executed by an information processing apparatus including the
尚、メモリ120には、前述した臨界故障除去時間の算出を行うためのプログラム125が格納されており、CPU110は、メモリ120からプログラム125を呼び出して実行することになる。また、メモリ120は、関数fに関する情報や、状態変数ベクトルx0〜xuや誤差ベクトル等の中間データ等も記憶される。
The
前述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく変更、改良されるとともに、本発明にはその等価物も含まれる。 The above-described embodiment is intended to facilitate understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention is changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
1 故障軌跡
2 故障が除去された後に安定状態に戻ることが可能な電力系統の状態を示す軌跡
3 臨界軌跡
4 故障が除去された後に安定状態に戻ることが不可能な電力系統の状態を示す軌跡
100 情報処理装置
110 CPU
120 メモリ
125 プログラム
130 入力装置
140 表示装置
1 Failure locus
2 Trajectory indicating the state of the power system that can return to the stable state after the failure is removed 3
120
Claims (9)
故障除去時間τの関数であり、前記故障を除去した時の前記電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、
前記電力系統の状態として支配的不安定平衡状態を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、
前記多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m:kは整数)と、
前記多次元状態変数x0乃至xm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間のユークリッド距離εと、
を定義し、前記電力系統方程式、前記多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)、前記ユークリッド距離εを用いて
として定義される誤差ベクトルμkを用いて
として定義される目的関数に対し、
前記多次元状態変数xm+1の制約条件として、前記故障をした後に回復可能となる前記電力系統の状態と、前記故障をした後に回復不可能となる前記電力系統の状態と、の臨界となる前記電力系統の臨界状態の際に同期外れに至る発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定した上で、前記目的関数を最小化し、
前記目的関数を最小化する前記多次元状態変数x0に基づいて、前記臨界となる故障除去時間τを求めること、を特徴とする臨界故障除去時間算出方法。 Critical failure removal time calculation to find the critical failure removal time of the time that can be recovered after the failure of the power system connecting multiple generators, and the time that cannot be recovered after the failure of the power system A method,
A multidimensional state variable x 0 that is a function of the fault removal time τ and represents the state of the power system when the fault is removed;
A multidimensional state variable x m + 1 (m is an integer) indicating a dominant unstable equilibrium state as the state of the power system;
Discretized between the multidimensional state variables x 0 and x m + 1 ,
A plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m: k is an integer) according to a power system equation defined as:
Euclidean distance ε between multidimensional state variables x k and x k + 1 that are adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1 ,
And using the power system equation, the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1), and the Euclidean distance ε
With an error vector μ k defined as
For an objective function defined as
As a constraint condition of the multidimensional state variable x m + 1 , the power system state that can be recovered after the failure and the state of the power system that cannot be recovered after the failure are critical. Specifying a predetermined value for the element of the multidimensional state variable x m + 1 related to the generator that is out of synchronization in the critical state of the power system, and then minimizing the objective function,
A critical fault elimination time calculation method, characterized in that the critical fault elimination time τ is obtained based on the multidimensional state variable x 0 that minimizes the objective function.
前記多次元状態変数xm+1の制約条件は、
前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定する第1制約条件と、
前記臨界状態の際に同期外れに至らない発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定する第2制約条件と、
を有し、
前記第1制約条件を前記第2制約条件よりも制約条件の重みづけを大きくすること、
を特徴とする臨界故障除去時間算出方法。 The critical fault removal time calculation method according to claim 1,
The constraint condition of the multidimensional state variable x m + 1 is
A first constraint that specifies a predetermined value for an element of the multidimensional state variable x m + 1 associated with the generator that is out of synchronization in the critical state;
A second constraint that specifies a predetermined value for an element of the multidimensional state variable x m + 1 relating to the generator that does not fall out of synchronization in the critical state;
Have
Making the weighting of the constraint condition greater than the second constraint condition for the first constraint condition;
A critical fault elimination time calculation method characterized by the following.
前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機は、前記電力系統に連系された複数の発電機のうちいずれか1台であること、
を特徴とする臨界故障除去時間算出方法。 The critical fault removal time calculation method according to claim 2,
The generator that is out of synchronization in the critical state is any one of a plurality of generators linked to the power system,
A critical fault elimination time calculation method characterized by the following.
前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素は、
前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機の位相角及び角周波数とすること、
を特徴とする臨界故障除去時間算出方法。 The critical fault removal time calculation method according to claim 2 or 3,
The elements of the multidimensional state variable x m + 1 for the generator that is out of synchronization during the critical state are:
The phase angle and angular frequency of the generator that will be out of synchronization during the critical state,
A critical fault elimination time calculation method characterized by the following.
前記第1制約条件は、
前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機の位相角及び角周波数に所定値を指定する第3制約条件と、
前記臨界状態の際に同期外れに至る発電機の位相角及び角周波数以外の要素に所定値を指定する第4制約条件と、
を有し、
前記第3制約条件を前記第4制約条件よりも制約条件の重みづけを大きくすること、
を特徴とする臨界故障除去時間算出方法。 The critical fault removal time calculation method according to claim 4,
The first constraint condition is:
A third constraint that specifies predetermined values for the phase angle and angular frequency of the generator that will be out of synchronization in the critical state;
A fourth constraint condition that specifies predetermined values for elements other than the phase angle and angular frequency of the generator that are out of synchronization in the critical state;
Have
Making the weight of the constraint condition larger than the fourth constraint condition for the third constraint condition;
A critical fault elimination time calculation method characterized by the following.
前記多次元状態変数xm+1の制約条件として指定する前記多次元状態変数xm+1の所定値である多次元状態変数xuと、
前記多次元状態変数xm+1の要素数と同一の行数並びに列数を持ち、前記制約条件の重みづけを示す行列Wと、
を定義し、前記多次元状態変数xu、xm+1、前記行列Wを用いて、
として定義される重みづけ制約条件を前記目的関数に加算した、
として定義される目的関数を最小化する前記多次元状態変数x0を求めること、
を特徴とする臨界故障除去時間算出方法。 A critical fault removal time calculation method according to any one of claims 2 to 5,
A multidimensional state variable x u is the predetermined value of the multi-dimensional state variable x m + 1 to be specified as constraints of the multi-dimensional state variable x m + 1,
A matrix W having the same number of rows and columns as the number of elements of the multidimensional state variable x m + 1 and indicating the weight of the constraint condition;
And using the multidimensional state variables x u and x m + 1 and the matrix W,
The weighting constraint defined as is added to the objective function,
Determining the multidimensional state variable x 0 that minimizes the objective function defined as
A critical fault elimination time calculation method characterized by the following.
前記多次元状態変数xm+1の制約条件として、所定の関数gを用いて
として定義される不等式による制約条件を付加すること、
を特徴とする臨界故障除去時間算出方法。 The critical fault removal time calculation method according to any one of claims 1 to 6,
As a constraint condition of the multidimensional state variable x m + 1 , using a predetermined function g
Adding constraints with inequalities defined as
A critical fault elimination time calculation method characterized by the following.
前記目的関数を最小化する過程で前記目的関数と前記多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)とを対応づけて記憶すること、
を特徴とする臨界故障除去時間算出方法。 A critical fault removal time calculation method according to any one of claims 1 to 7,
Storing the objective function and the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1) in association with each other in the process of minimizing the objective function;
A critical fault elimination time calculation method characterized by the following.
前記情報処理装置に、
故障除去時間τの関数であり、前記故障を除去した時の前記電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、
前記電力系統の状態として支配的不安定平衡状態を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、
前記多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m:kは整数)と、
前記多次元状態変数x0乃至xm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間のユークリッド距離εと、
を定義し、前記電力系統方程式、前記多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)、前記ユークリッド距離εを用いて
として定義される誤差ベクトルμkを用いて
として定義される目的関数に対し、
前記多次元状態変数xm+1の制約条件として、前記故障をした後に回復可能となる前記電力系統の状態と、前記故障をした後に回復不可能となる前記電力系統の状態と、の臨界となる前記電力系統の臨界状態の際に同期外れに至る発電機に係る前記多次元状態変数xm+1の要素に所定値を指定した上で、前記目的関数を最小化する機能と、
前記目的関数を最小化する前記多次元状態変数x0に基づいて、前記臨界となる故障除去時間τを求める機能と、
を実現させるためのプログラム。 An information processing apparatus for obtaining a critical failure removal time of a time that can be recovered after a failure of a power system connected to a plurality of generators, and a time that cannot be recovered after a failure of the power system A program to be realized,
In the information processing apparatus,
A multidimensional state variable x 0 that is a function of the fault removal time τ and represents the state of the power system when the fault is removed;
A multidimensional state variable x m + 1 (m is an integer) indicating a dominant unstable equilibrium state as the state of the power system;
Discretized between the multidimensional state variables x 0 and x m + 1 ,
A plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m: k is an integer) according to a power system equation defined as:
Euclidean distance ε between multidimensional state variables x k and x k + 1 that are adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1 ,
And using the power system equation, the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1), and the Euclidean distance ε
With an error vector μ k defined as
For an objective function defined as
As a constraint condition of the multidimensional state variable x m + 1 , the power system state that can be recovered after the failure and the state of the power system that cannot be recovered after the failure are critical. A function of minimizing the objective function after designating a predetermined value for the element of the multidimensional state variable x m + 1 related to the generator that is out of synchronization in the critical state of the power system;
A function for determining the critical failure removal time τ based on the multidimensional state variable x 0 that minimizes the objective function;
A program to realize
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