JP5591505B2

JP5591505B2 - 電力系統安定化システム

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Publication number: JP5591505B2
Application number: JP2009206388A
Authority: JP
Inventors: 祐二石原; 泰典井上; 哲石橋; 操木村
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Priority date: 2009-09-07
Filing date: 2009-09-07
Publication date: 2014-09-17
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Description

本発明は、電力系統安定化システムに係わり、特に、電力系統の事故によって複数の発電機が脱調する現象を、一部の発電機を電力系統から高速に解列することにより残りの発電機を安定化させ電力系統の安定運用を維持する電力系統安定化システムに関する。

電力系統に事故が発生した場合、事故除去リレーシステムにより高速かつ最小範囲での事故除去が行われ、系統への影響は最小限に抑えられる。しかし、事故除去リレーシステムの動作にもかかわらず、遮断器不動作などにより事故除去時間の遅延、広範囲な事故遮断が起きたり、ルート断事故などの重大事故により事故除去後の系統構成が大幅に変化したりする場合には、潮流急変、大幅な需給アンバランスなどを引き起こし、系統の異常現象が発生する場合がある。これを放置すると、発生した異常現象が電力系統全体へ波及して大停電に拡大する恐れがあるため、このような異常現象の発生を未然に防止したり、系統全体への波及拡大を防止したりする事故波及防止リレーシステムがある（例えば、非特許文献１）。また、具体的な保護リレーの例としては非特許文献２〜４などが挙げられる。

事故波及防止リレーシステムは、系統安定化システムとも呼ばれ、対象とする異常現象（脱調現象、周波数異常、電圧異常、過負荷）に応じて様々なシステムがある。

以下、説明を簡単化するため、系統安定化システムの例として発電機や系統間の脱調現象の発生を未然に防止する脱調未然防止リレーシステムを用いて説明する。他の異常現象（周波数異常、電圧異常、過負荷）を対象とする系統安定化システムについても同様のことが言える。

系統安定化システム（脱調未然防止リレーシステム）を演算方式で分類すると、大きく分けて事前演算型と事後演算型の２つがある。

事後演算型は、事故中および事故後の系統情報からオンラインで将来の現象について予測計算を行い、その結果に基づき制御対象発電機などの制御量を演算し、即座に制御を実施する方式である。

事前演算型は、事故および系統現象を想定して、事故発生前の系統情報から制御量をあらかじめ演算、設定しておき、実際に事故が発生した場合、設定を参照し、即座に制御を実施する方式である。

さらに事前演算型は、オフライン事前演算型とオンライン事前演算型に分類される。

オフライン事前演算型は、想定した事故や系統状態について事前に計算機による安定度計算を繰り返して実施し、送電線潮流などと事故種別により遮断すべき発電機をあらかじめ設定しておき、実際に事故が発生した場合、設定を照合し、即座に制御を実施する方式である。

オンライン事前演算型は、現在のオンラインデータを用いた系統状態を用いて想定した事故について事前に計算機により安定度計算を繰り返して実施し、事故種別により制御すべき発電機などをあらかじめ設定しておき、実際に事故が発生した場合、設定を照合し、即座に制御を実施する方式である。

電気学会技術報告第８０１号「系統脱調・事故波及防止リレー技術」、（社）電気学会、２０００年１０月、ｐ５〜６、ｐ５２〜５７、ｐ６１、ｐ７４〜７５電力用規格Ｂ−４０２「ディジタル形保護継電器および保護継電装置」電気事業連合会、平成２０年４月電気工学ハンドブック（第６版）、（社）電気学会、２００１年２月「運用者の負担を低減する次世代ディジタルリレーＤ４」、東芝レビューＶｏｌ．６３、Ｎｏ．２、２００８年２月

前述のオンライン事前演算型のシステムは、現在のオンラインデータを用いた系統状態を用いて、想定した事故が発生したときの安定度計算を行って制御内容を求める方式であるため、系統構成や運用状態の変化に対応した迅速な安定化制御が可能である。また、膨大な事前シミュレーション（安定度計算）が必要であるが、すべて計算機（中央演算装置）が行うため、人間系の負担が少ないといった長所がある。

しかし一方では、中央演算装置が計算機で構成されるためメンテナンス回数が多く、また、システム規模が大きいためシステム全体にかかる費用が高い、といった問題がある。

このように、従来のオンライン事前演算型系統安定化システムは、中央演算装置の保守負担が大きく、システム全体にかかる費用が高い、という問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、保守負担や費用の低減を実現する系統安定化システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様による電力系統安定化システムは、電力系統の接続状態および電力の需給状態を系統情報として定周期で収集する系統情報収集手段と、前記系統情報収集手段により収集された系統情報とあらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段と、前記系統モデル作成手段により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データとに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段と、前記解析条件設定手段により設定された各解析条件に従って過渡安定度計算を行ない、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を制御テーブルとして設定する安定度判定手段と、電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段と、前記事故種別検出手段により検出された事故種別と前記安定度判定手段により設定された各想定事故種別に対する電制発電機を記録した制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定手段と、前記電制発電機決定手段により決定された電制発電機を電力系統から解列する制御手段と、を備えて成るオンライン事前演算型の電力系統安定化システムにおいて、前記系統情報収集手段と前記系統モデル作成手段と前記解析条件設定手段と前記安定度判定手段とを、１つのディジタル形リレーに搭載し、前記系統情報収集手段は、系統情報を給電情報網を経由せずに前記電力系統から直接、前記ディジタル形リレーが備えるアナログ入力部もしくはディジタル入力部を通じて収集することを特徴とする。

また、本発明の他の態様による電力系統安定化システムは、電力系統の接続状態および電力の需給状態を系統情報として定周期で収集する系統情報収集手段と、前記系統情報収集手段により収集された系統情報とあらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段と、前記系統モデル作成手段により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データとに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段と、前記解析条件設定手段により設定された各解析条件に従って過渡安定度計算を行ない、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を制御テーブルとして設定する安定度判定手段と、電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段と、前記事故種別検出手段により検出された事故種別と前記安定度判定手段により設定された各想定事故種別に対する電制発電機を記録した制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定手段と、前記電制発電機決定手段により決定された電制発電機を電力系統から解列する制御手段と、を備えて成るオンライン事前演算型の電力系統安定化システムにおいて、前記系統情報収集手段と前記系統モデル作成手段と前記解析条件設定手段と前記安定度判定手段と前記電制発電機決定手段とを、１つのディジタル形リレーに搭載し、前記系統情報収集手段は、系統情報を給電情報網を経由せずに前記電力系統から直接、前記ディジタル形リレーが備えるアナログ入力部もしくはディジタル入力部を通じて収集することを特徴とする。

本発明によれば、保守負担や費用の低減を実現する系統安定化システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る系統安定化システムの構成の一例を示す図。同実施形態に係る系統安定化システムを構成する各装置の設置の一例を示す図である。各実施形態の系統安定化システムに使用されるディジタル形リレーのハードウェア構成の一例を示す図。本発明の第２の実施形態に係る系統安定化システムの構成の一例を示す図。同実施形態に係る系統安定化システムの設置の一例を示す図。本発明の第３の実施形態に係る系統安定化システムの構成の一例を示す図。一般的な系統情報収集の手法を説明するための図。同実施形態における系統情報収集の手法を説明するための図。本発明の第４の実施形態に係る系統安定化システムの構成の一例を示す図。同実施形態における系統情報収集の手法を説明するための図。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施形態）
最初に、図１〜図３を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。なお、図３は、後述する第２〜第４の実施形態においても使用する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る系統安定化システムの構成の一例を示す図である。

図１に示される系統安定化システムは、オンライン事前演算型の系統安定化システムであり、電力系統の接続状態および電力の需給状態を系統情報として給電情報網Ｎ経由で定周期で収集する系統情報収集手段１０１と、系統情報収集手段１０１により収集された系統情報とあらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段１０２と、系統モデル作成手段１０２により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データとに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段１０３と、解析条件設定手段１０３により設定された各解析条件に従って過渡安定度計算を行ない、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を制御テーブルとして設定する安定度判定手段１０４と、電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段１０６と、事故種別検出手段１０６により検出された事故種別と安定度判定手段１０４により設定された各想定事故種別に対する電制発電機を記録した制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定手段１０５と、電制発電機決定手段１０５により決定された電制発電機を電力系統から解列する制御手段１０７と、を備えて成る。

ここで、上記系統情報収集手段１０１は、電力系統の接続状態（遮断器や断路器等の開閉状態）および電力の需給状態（発電機出力や負荷、送電線の有効および無効電力）を、系統情報として定周期で収集する系統情報収集部１０１ａから成る。

また、上記系統モデル作成手段１０２は、系統情報収集部により収集された系統情報を記憶する系統情報記憶部１０２ａと、電力系統の送電線のインピーダンスや発電機の諸定数を記憶している系統設備記憶部１０２ｂと、系統情報記憶部１０２ａに記憶されている系統情報と系統設備記憶部１０２ｂに記憶されている送電線のインピーダンスや発電機の諸定数とを用いて、解析用系統モデルを作成する系統モデル作成部１０２ｃとから成るものであることが望ましい。

また、上記解析条件設定手段１０３は、系統モデル作成手段１０２により作成された解析用系統モデルを記憶する系統モデル記憶部１０３ａと、想定する複数の事故種別データを記憶している想定事故種別記憶部１０３ｂと、系統モデル記憶部１０３ａおよび想定事故種別記憶部１０３ｂにそれぞれ記憶されている解析用系統モデルおよび想定事故種別データとを用いて、電制発電機の組み合わせを変えて複数の解析条件を設定する解析条件設定部１０３ｃとから成るものであることが望ましい。

また、上記安定度判定手段１０４は、解析条件設定手段１０３により設定された各解析条件を記憶する解析条件記憶部１０４ａと、当該解析条件記憶部１０４ａに記憶されている各解析条件に対して過渡安定度計算を行なう過渡安定度計算部１０４ｂと、当該過渡安定度計算部１０４ｂによる計算結果を用いて、各解析条件に対する安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を求める安定度判定部１０４ｃと、安定度判定部１０４ｃの判定結果を制御テーブルとして設定する制御テーブル設定部１０４ｄと、から成るものであることが望ましい。

また、上記事故種別検出手段１０６は、電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出するものであることが望ましい。

また、上記電制発電機決定手段１０５は、安定度判定手段１０４により設定された制御テーブルを記憶する制御テーブル記憶部１０５ａと、事故種別検出手段１０６により検出された事故種別と前記制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する照合処理部１０５ｂと、から成るものであることが望ましい。

さらに、上記制御手段１０７は、電制発電機決定手段１０５により決定された電制発電機を電力系統から解列するため、各発電機の遮断器のうちの該当遮断器をしゃ断するものであることが望ましい。

前述の手段を備えて成るオンライン事前演算型の系統安定化システムは、中央演算装置９と演算装置１０と事故検出端末装置１１と制御端末装置１２で構成される。

事前演算ではオンライン情報に基づき広範囲な系統を対象に安定度計算を行うため、事前演算を行う中央演算装置９と、安定度計算結果に基づき作成した制御テーブルにより制御量を決定する制御シーケンスを処理する演算装置１０とは別装置としている。

中央演算装置９は限られた時間内に高速で膨大な情報をもとに安定度計算を実施する必要があるため、従来は当該中央演算装置を計算機（制御用計算機やＥＷＳ）で構成していたが、本実施形態ではディジタル形リレーで構成する。

また、演算装置１０もディジタル形リレーで構成する。さらに、事故検出端末装置１１もディジタル形リレーで構成し、制御端末装置１２もディジタル形リレーで構成するようにしてもよい。

このような構成のオンライン事前演算型の系統安定化システムでは、事故発生前は、中央演算装置９において、オンライン系統情報とあらかじめ記憶されている系統設備データとを用いて状態推定計算と潮流計算を行い、現在の潮流状態を表す解析用系統モデルを作成し、作成した解析用系統モデルとあらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データを用いた安定度計算により、各想定事故が発生した場合の電力系統の安定度判定と安定度維持に必要な制御内容算出を行い、想定事故種別毎の制御内容を制御テーブルとして設定し、演算装置１０へ送信する。演算装置１０は中央演算装置９から受信した制御テーブルを記憶、更新する。

中央演算装置９で行う前述の事前演算処理は定周期で行われ、その周期は、システムが扱う系統規模や想定事故種別数、中央演算装置９の処理能力、オンライン系統情報（給電用オンラインデータ）の更新周期などによって決められる。

事故発生時は、事故検出端末装置１１において、当該事故の種別を判定して検出し、演算装置１０において、検出された事故種別と設定された各想定事故種別に対する電制発電機を記録した制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定し、さらに制御端末装置１２において、決定された電制発電機を電力系統から解列する。

図２は、本実施形態に係る系統安定化システムを構成する各装置の設置の一例を示す図である。

前述の中央演算装置９、演算装置１０、事故検出端末装置１１、および制御端末装置１２は、図２に示されるように信号線などの通信設備８により接続される。また、電力系統には、発電機１、母線２、変圧器あるいは送電線３、遮断器（ＣＢ）４、電流計測器（ＣＴ）５、電圧計測器（ＰＴ）６、負荷７が存在する。

事故検出端末装置１１は変電所など、制御端末装置１２は発電所などにそれぞれ設置される。演算装置１０は他の装置との通信が可能な個所に設置される。事故検出端末装置１１や制御端末装置１２と同じ場所に設置されることもある。さらには、演算装置１０に、事故検出端末装置１１や制御端末装置１２の機能を含めて構成することもある。中央演算装置９は中央給電指令所など給電情報網Ｎと接続可能な個所に設置される。

図３は、本実施形態の系統安定化システムに使用されるディジタル形リレーのハードウェア構成の一例を示す図である。

本実施形態では、少なくとも中央演算装置９を、図３に示されるディジタル形リレー２０で構成する。すなわち、系統情報収集手段１０１と系統モデル作成手段１０２と解析条件設定手段１０３と安定度判定手段１０４とを、１つのディジタル形リレー２０に搭載する。

このディジタル形リレー２０は、非特許文献２で規定されるディジタル形リレーに属するものであり、ディジタル量に変換された入力量を演算処理または係数処理する基本的な機能を有する。

また、このディジタル形リレー２０は、演算処理部（ＣＰＵ）にマイクロプロセッサを有し、リレーの入力である系統の電圧・電流を適当な周期でサンプリングし、量子化されたディジタル量に変換し、これをあらかじめ用意したプログラムで計算処理して、系統事故の有無を判断する機能（非特許文献３に示される機能）をさらに備えている。

また、このディジタル形リレー２０は、高い演算処理能力とネットワーク通信機能（非特許文献４に示される機能）を備えている。

ディジタル形リレー２０は、図３に示されるように、メイン用のアナログ入力部３１とフェイルセーフ用のアナログ入力部３２とを備えたアナログ入力部３０、メイン用のディジタル入出力部（入力部および出力部）４１とフェイルセーフ用のディジタル入出力部（入力部および出力部）４２とを備えた入出力部４０、および、メイン用の演算部５１とフェイルセーフ用の演算部５２とネットワーク情報処理部（例えばEthernet（登録商標）に準拠したネットワーク通信機能）５３とを備えた演算処理部５０を備えて成る。

アナログ入力部３０は、アナログ入力部３１（あるいはアナログ入力部３２）により、系統情報のうちのアナログ情報（発電機出力や負荷、送電線の電圧および電流など、電力の需給状態を示す情報）を入力し、入力したアナログ情報を、図示しないアナログ／ディジタル変換部を通じてサンプリングし、これによりディジタル変換されたデータを演算処理部５０へ送ることができる。

入出力部４０は、ディジタル入出力部４１（あるいはディジタル入出力部４２）により、系統情報のうちのディジタル情報（遮断器や断路器等の開閉状態など、電力系統の接続状態を示す情報）を入力し、入力した情報を演算処理部５０へ送ることができ、また、演算処理部５０から送られてくる情報（トリップ指令や警報などの情報）をディジタル情報として出力することができる。

演算処理部５０は、アナログ入力部３０や入出力部４０、もしくはネットワークを通じて送られてくる情報に基づき、演算部５１（あるいは演算部５２）により、前述の事前演算処理などを行い、演算結果に基づく情報を入出力部４０もしくはネットワーク上へ送出することができる。

本実施形態の構成では、前述の系統情報収集手段１０１の処理が、アナログ入力部３１（あるいはアナログ入力部３２）、ディジタル入出力部４１（あるいはディジタル入出力部４２）、もしくはネットワーク情報処理部５３、ならびに演算部５１（あるいは演算部５２）が実行するプログラムにより実現される。また、系統モデル作成手段１０２、解析条件設定手段１０３、および安定度判定手段１０４の各処理も、演算部５１（あるいは演算部５２）が実行するプログラムにより実現される。

なお、ディジタル形リレー２０は、中央演算装置９だけでなく、演算装置１０、事故検出端末装置１１、および制御端末装置１２のそれぞれに適用してもよい。その場合、装置９〜１２のそれぞれは、ディジタル形リレー２０に備えられるディジタル入出力部４１，４２のみならず、ネットワーク情報処理部５３を使用して、相互に各種の情報を通信することができる。

このように第１の実施形態によれば、少なくとも中央演算装置９における系統情報収集処理や事前演算処理を、冷却ファンやハードディスクなどの故障しやすい回転体をはじめとする多くの機械類や必要以上の機能や装置を備えた高価な計算機を用いることなく、非特許文献２で規定されるディジタル形リレーにより実現しているため、システムの信頼性を向上させるとともに、システムの保守負担の低減や費用の低減を図ることが可能となる。

（第２の実施形態）
次に、図４および図５を参照するとともに図３も参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。

この第２の実施形態においては、第１の実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態に係る系統安定化システムの構成の一例を示す図である。

前述の第１の実施形態では、系統情報収集手段１０１と系統モデル作成手段１０２と解析条件設定手段１０３と安定度判定手段１０４とが、中央演算装置９に備えられていたが、この第２の実施形態では、それらの手段が演算装置１０に備えられる。すなわち、この第２の実施形態では、中央演算装置９は設けられず、演算装置１０が、系統情報収集手段１０１と系統モデル作成手段１０２と解析条件設定手段１０３と安定度判定手段１０４と電制発電機決定手段１０５とを備えている。この演算装置１０は、ディジタル形リレーで構成される。さらに、事故検出端末装置１１もディジタル形リレーで構成し、制御端末装置１２もディジタル形リレーで構成するようにしてもよい。

このような構成のオンライン事前演算型の系統安定化システムでは、事故発生前は、演算装置１０において、オンライン系統情報とあらかじめ記憶されている系統設備データとを用いて状態推定計算と潮流計算を行い、現在の潮流状態を表す解析用系統モデルを作成し、作成した解析用系統モデルとあらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データを用いた安定度計算により、各想定事故が発生した場合の電力系統の安定度判定と安定度維持に必要な制御内容算出を行い、想定事故種別毎の制御内容を制御テーブルとして設定し、当該制御テーブルを記憶、更新する。

図４は、本実施形態に係る系統安定化システムの設置の一例を示す図である。

演算装置１０、事故検出端末装置１１、および制御端末装置１２の設置の詳細については、図２を用いて既に説明した通りである。

本実施形態では、少なくとも演算装置１０を、図３に示されるディジタル形リレー２０で構成する。すなわち、系統情報収集手段１０１と系統モデル作成手段１０２と解析条件設定手段１０３と安定度判定手段１０４と電制発電機決定手段１０５とを、１つのディジタル形リレー２０に搭載する。

本実施形態の構成では、前述の系統情報収集手段１０１の処理が、アナログ入力部３１（あるいはアナログ入力部３２）、ディジタル入出力部４１（あるいはディジタル入出力部４２）、もしくはネットワーク情報処理部５３、ならびに演算部５１（あるいは演算部５２）が実行するプログラムにより実現される。また、系統モデル作成手段１０２、解析条件設定手段１０３、安定度判定手段１０４、および電制発電機決定手段１０５の各処理も、演算部５１（あるいは演算部５２）が実行するプログラムにより実現される。

なお、ディジタル形リレー２０は、演算装置１０だけでなく、事故検出端末装置１１、および制御端末装置１２のそれぞれに適用してもよい。その場合、装置１０〜１２のそれぞれは、ディジタル形リレー２０に備えられるディジタル入出力部４１，４２のみならず、ネットワーク情報処理部５３を使用して、相互に各種の情報を通信することができる。

このように第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果に加え、システムを構成する装置の数の削減によりシステムが簡素化されるため、さらなる信頼性向上および費用低減を図れるという効果がある。

（第３の実施形態）
次に、図６〜図８を参照するとともに図３も参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。

この第３の実施形態においては、第２の実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図６は、本発明の第３の実施形態に係る系統安定化システムの構成の一例を示す図である。

前述の第２の実施形態では、系統情報収集手段１０１は系統情報を給電情報網Ｎから収集していたが、この第３の実施形態では、系統情報収集手段１０１は系統情報を給電情報網Ｎを経由せずに電力系統から直接収集する。

この場合、系統情報収集手段１０１は、系統情報を、ディジタル形リレー２０が備えるアナログ入力部３１（あるいはアナログ入力部３２）、もしくは、ディジタル入出力部４１（あるいはディジタル入出力部４２）を通じて収集する。

特に、系統情報収集手段１０１は、収集される系統情報のうちのアナログ情報を、ディジタル形リレー２０が備えるアナログ／ディジタル変換部を通じて例えば電気角３０度で高速サンプリングする。すなわち、電力系統のＴＭ情報（電圧、電流などのアナログ情報）については、計測箇所に設置された電圧計測器（ＰＴ）６、電流計測器（ＣＴ）５から、ディジタル形リレー２０が備えるアナログ入力部３１（あるいはアナログ入力部３２）に取り込み、アナログ／ディジタル変換部によりアナログ／ディジタル変換することにより、電気角３０度などで高速サンプリングすることができる。なお、サンプリングにおける電気角は、３０度に限らず、１５度や、７．５度などにしてもよい。

一方、系統情報収集手段１０１は、収集される系統情報のうちのディジタル情報を、ディジタル形リレー２０が備えるディジタル入出力部４１（あるいはディジタル入出力部４２）を通じて取り込む。すなわち、電力系統のＳＶ情報（遮断器などの入切り情報）については、計測箇所に設置された遮断器（ＣＢ）４から、ディジタル形リレー２０が備えるディジタル入出力部４１（あるいはディジタル入出力部４２）を通じて取り込む。

こうしてディジタル形リレー２０の内部に取り込まれた系統情報は、演算処理部５０における演算部５１（あるいは演算部５２）での演算処理に使用される。

ここで、図７および図８を参照して、一般的な系統情報収集の手法と、本実施形態における系統情報収集の手法とを対比させて説明する。

図７は、一般的な系統情報収集の手法を示す図である。一方、図８は、本実施形態における系統情報収集の手法を示す図である。

図７に示す一般的な系統情報収集では、系統情報を給電情報網Ｎ経由で収集しており、その伝送方式はＣＤＴ（サイクリックデータ伝送）が多く用いられているため、系統情報収集における情報収集周期Ｔ１は長く、数秒から数十秒である。その結果、電力系統の状態変化ａ，ｂなどの情報収集に遅延が生じ、演算周期Ｔ２を有する事前演算処理Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅへの電力系統の状態変化の取り込みに遅延が生じ、事前演算処理の精度が低下する。

これに対し、図８に示す本実施形態の系統情報収集では、系統情報を電力系統から直接収集しているため、例えば電気角３０度での高速サンプリングが可能となり、情報収集周期Ｔ１は数ミリ秒に短縮できる。その結果、電力系統の状態変化ａ，ｂなどの情報収集に遅延が生じにくく、演算周期Ｔ２を有する事前演算処理Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅへ電力系統の状態変化を直ちに取り込むことができる。例えば、図７の例では状態変化ａが反映されるのは事前演算処理Ｃであるのに対し、図８の例では状態変化ａが反映されるのは事前演算処理Ｂとなる。これにより、高精度な事前演算処理を実現できる。

なお、この第３の実施形態では、前述の第２の実施形態の構成（図４）において給電情報網Ｎを経由せずに系統情報を収集する構成（図６）を例示したが、代わりに、前述の第１の実施形態の構成（図１）において給電情報網Ｎを経由せずに系統情報を収集する構成としてもよい。

このように第３の実施形態によれば、第１の実施形態や第２の実施形態の効果に加え、電力系統の状態変化を直ちに系統安定化システムに取り込むことができるため、従来以上に系統構成や運用状態の変化に迅速に対応する高精度な安定化制御を行うことが可能となる。

（第４の実施形態）
次に、図９および図１０を参照するとともに図３も参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。

この第４の実施形態においては、第３の実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第３の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図９は、本発明の第４の実施形態に係る系統安定化システムの構成の一例を示す図である。

この第４の実施形態の構成（図９）では、前述の第３の実施形態の構成（図６）と異なり、系統情報収集手段１０１は、系統情報の変化を検出する系統変化検出部１０１ａを備え、系統変化検出部１０１ａが系統状態の変化を検出したときにのみ、系統モデル作成手段１０２と解析条件設定手段１０３と安定度判定手段１０４とを動作させるものとなっている。この系統変化検出部１０１ａは、ディジタル形リレー２０が備えるアナログ入力部３１（あるいはアナログ入力部３２）、ディジタル入出力部４１（あるいはディジタル入出力部４２）、もしくは、演算部５１（あるいは演算部５２）に搭載される。

系統変化検出部１０１ｂは、系統情報収集部１０１ａで収集した系統情報を参照し、系統状態の変化の有無を検出して、図１０に示されるように、状態変化ａ，ｂを検出したタイミングで、事前演算処理Ａ，Ｂを系統モデル作成手段１０２以降に開始させる。

系統変化検出部１０１ｂで行う系統状態の変化検出は、例えば、遮断器状態の場合は（１）式、電流の場合は（２）式などを用いて行う。

遮断器状態（ｔ_ｉ） ≠ 遮断器状態（ｔ_ｉ−１）のとき、変化あり …（１）
電流（ｔ_ｉ）−電流（ｔ_ｉ−１）＞Ｉｋのとき、変化あり …（２）
ここで、ｔ_ｉは最新サンプリングデータ、ｔ_ｉ−１は前回サンプリングデータ、Ｉｋは整定値を表す。

これにより、事前演算処理は、定周期で行われるのではなく、系統変化検出部１０１ｂが電力系統の状態変化を検出した際に行われることになる。

なお、この第４の実施形態では、前述の第３の実施形態の構成（図６）の系統情報収集手段１０１の中に系統変化検出部１０１ｂを追加する構成（図９）を例示したが、代わりに、前述の第１の実施形態の構成（図１）において給電情報網Ｎを経由せずに系統情報を収集する構成に変えた上で系統情報収集手段１０１の中に系統変化検出部１０１ｂを追加する構成としてもよい。

このように第４の実施形態によれば、第１〜第３の実施形態の効果に加え、電力系統の状態変化があった場合にのみ事前演算処理が行われるようにすることができるため、事前演算処理などの処理負担を軽減できるとともに、系統状態の変化を即座に制御内容へ反映させることができる。

本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…発電機、２…母線、３…変圧器あるいは送電線、４…遮断器（ＣＢ）、５…電流計測器（ＣＴ）、６…電圧計測器（ＰＴ）、７…負荷、８…通信設備、９…中央演算装置、１０…演算装置、１１…事故検出端末装置、１２…制御端末装置、１０１…系統情報収集手段、１０１ａ…系統状態収集部、１０１ｂ…系統変化検出部、１０２ｂ…系統変化検出部、１０２…系統モデル作成手段、１０２ａ…系統情報記憶部、１０２ｂ…系統設備記憶部、１０２ｃ…系統モデル作成部、１０３…解析条件設定手段、１０３ａ…系統モデル記憶部、１０３ｂ…想定事故種別記憶部、１０３ｃ…解析条件設定部、１０４…安定度判定手段、１０４ａ…解析条件記憶部、１０４ｂ…過渡安定度計算部、１０４ｃ…安定度判定部、１０４ｄ…制御テーブル設定部、１０５…電制発電機決定手段、１０５ａ…制御テーブル記憶部、１０５ｂ…照合処理部、１０６…事故種別検出手段、１０７…制御手段。

Claims

電力系統の接続状態および電力の需給状態を系統情報として定周期で収集する系統情報収集手段と、前記系統情報収集手段により収集された系統情報とあらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段と、前記系統モデル作成手段により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データとに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段と、前記解析条件設定手段により設定された各解析条件に従って過渡安定度計算を行ない、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を制御テーブルとして設定する安定度判定手段と、電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段と、前記事故種別検出手段により検出された事故種別と前記安定度判定手段により設定された各想定事故種別に対する電制発電機を記録した制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定手段と、前記電制発電機決定手段により決定された電制発電機を電力系統から解列する制御手段と、を備えて成るオンライン事前演算型の電力系統安定化システムにおいて、
前記系統情報収集手段と前記系統モデル作成手段と前記解析条件設定手段と前記安定度判定手段とを、１つのディジタル形リレーに搭載し、
前記系統情報収集手段は、系統情報を給電情報網を経由せずに前記電力系統から直接、前記ディジタル形リレーが備えるアナログ入力部もしくはディジタル入力部を通じて収集することを特徴とする電力系統安定化システム。
電力系統の接続状態および電力の需給状態を系統情報として定周期で収集する系統情報収集手段と、前記系統情報収集手段により収集された系統情報とあらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、現在の潮流状態を表わす解析用系統モデルを作成する系統モデル作成手段と、前記系統モデル作成手段により作成された解析用系統モデルと、あらかじめ記憶されている複数の想定事故種別データとに基づいて、複数の解析条件を設定する解析条件設定手段と、前記解析条件設定手段により設定された各解析条件に従って過渡安定度計算を行ない、各解析条件に対する電力系統の安定度を判定し、各想定事故種別が発生した際に電力系統の安定度維持に必要な電制発電機を制御テーブルとして設定する安定度判定手段と、電力系統に事故が発生したことを起動条件とし、当該事故の種別を判定して検出する事故種別検出手段と、前記事故種別検出手段により検出された事故種別と前記安定度判定手段により設定された各想定事故種別に対する電制発電機を記録した制御テーブルとを照合して、電制発電機を決定する電制発電機決定手段と、前記電制発電機決定手段により決定された電制発電機を電力系統から解列する制御手段と、を備えて成るオンライン事前演算型の電力系統安定化システムにおいて、
前記系統情報収集手段と前記系統モデル作成手段と前記解析条件設定手段と前記安定度判定手段と前記電制発電機決定手段とを、１つのディジタル形リレーに搭載し、
前記系統情報収集手段は、系統情報を給電情報網を経由せずに前記電力系統から直接、前記ディジタル形リレーが備えるアナログ入力部もしくはディジタル入力部を通じて収集することを特徴とする電力系統安定化システム。
請求項１または２に記載の電力系統安定化システムにおいて、
前記系統情報収集手段は、系統情報の変化を検出する系統変化検出部を備え、前記系統変化検出部が系統状態の変化を検出したときにのみ、前記系統モデル作成手段と前記解析条件設定手段と前記安定度判定手段とを動作させることを特徴とする電力系統安定化システム。