JP5820240B2 - 電力系統制御システム及び電力系統制御方法 - Google Patents
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Description
この発明では、電力系統上の任意ノードでの同時刻の電圧及び位相が少なくとも取得され、該取得値から任意ノードの有効電力及び無効電力が取得される。これら同時刻の少なくとも電圧、位相、有効電力及び無効電力から任意ノード間の配線損失が算出され、電力系統の総配線損失の取得が可能となる。そして、有効電力又は無効電力の系統出力が可能な制御対象に対し、電力系統の総配線損失が小となるような出力指令値が算出され、該出力指令値に基づいて制御対象が制御される。これにより、各制御対象では電力系統の総配線損失が小となるような出力制御がなされるため、電力系統の送電効率の向上が可能となる。
この発明では、無効電力指令値を通じて各制御対象に対して電力系統の総配線損失が小となるような出力制御がなされ、電力系統の送電効率の向上が図られる。また、出力指令値として無効電力指令値のみとすれば、指令値の算出、制御対象への指令値の出力が容易となる。
請求項10に記載の発明は、所定電力系統上の任意ノードでの時刻同期測定による同時刻の少なくとも電圧及び位相を取得し、前記取得した同時刻の電圧及び位相を少なくとも用いて前記任意ノードの有効電力及び無効電力を取得し、前記取得した任意ノードの同時刻の電圧、位相、有効電力及び無効電力を少なくとも用いて、有効電力と無効電力を供給する事により発生する損失の合計である任意ノード間の配線損失を算出して前記電力系統の総配線損失を取得し、前記電力系統への有効電力又は無効電力の出力が可能な制御対象の出力指令値であり、前記電力系統の総配線損失が小となるような前記制御対象の出力指令値を算出し、前記算出した出力指令値に基づいて前記制御対象を制御する電力系統制御方法であって、前記制御対象は、有効電力及び無効電力の系統出力が可能な分散型電源、無効電力の系統出力が可能な調相器を含み、前記制御対象の前記出力指令値の算出では、前記分散型電源が出力する有効電力を最大化する一方、前記調相器が出力する無効電力、前記電力系統の総配線損失が最小化するような出力指令値を算出する。
この発明では、請求項2と同様に、電力系統の送電効率の向上が可能となる。また、請求項2と同様に、電力消費地の近隣に配置されることが多い調相器から好適に無効電力が注入されて電力系統の総配線損失を低減させつつ、分散型電源が出力する有効電力量を増加させることが可能となる。この場合、調相器が出力する無効電力の負担が増加する分、分散型電源が出力する有効電力量を増加できる。
図1に示す本実施形態の電力系統Lsは、火力発電所発電機G1にて発電された系統周波数の三相交流電力が第1系統Ls1、第2系統Ls2、第3系統Ls3に順次送電されるようになっている。第1系統Ls1には分散型電源として太陽光発電システムG2が連系され、第2系統Ls2には負荷(図示略)が連系され、第3系統Ls3には無効電力補償装置(SVC)G3が連系されている。
ステップS4では、ステップS3での演算に基づいて、電力系統Ls全体の無効電力が最適となる各ノードn1〜n4の有効電力P1〜P4及び無効電力Q1〜Q4が算出され、無効電力Q2の算出値から制御対象の太陽光発電システムG2に対する無効電力指令値QG2_0と、無効電力Q3の算出値から制御対象の無効電力補償装置G3に対する無効電力指令値QG3_0とが算出される。
ステップS6では、各制御対象の太陽光発電システムG2及び無効電力補償装置G3がそれぞれの無効電力指令値QG2_0,QG3_0に基づいて個別に制御を実施し、太陽光発電システムG2及び無効電力補償装置G3からは、その時々で電力系統Lsにおいて適切な無効電力QG2,QG3の出力がなされる。これにより、電力系統Lsの送電効率の最大化が図られるようになっている。
(1)系統制御サーバGS(指令値算出部GSa)において、電力系統Ls上の任意ノードiでの同時刻の電圧Vi及び位相θiが取得され、該取得値から任意ノードiの有効電力Pi及び無効電力Qiが取得される。これら同時刻の電圧Vi、位相θi、有効電力Pi及び無効電力Qiから任意ノードi,j間の配線損失Lijが算出され、電力系統Lsの総配線損失Lの取得が可能となる。そして、本実施形態にて制御対象とした太陽光発電システムG2及び無効電力補償装置G3に対し、電力系統Lsの総配線損失Lが小となるような出力指令値(無効電力指令値QG2_0,QG3_0)が算出され、該出力指令値に基づいて制御対象の制御が実施されるようになっている。これにより、各制御対象の太陽光発電システムG2及び無効電力補償装置G3では電力系統Lsの総配線損失Lが小となるような出力制御がなされるため、電力系統Lsの送電効率の向上を図ることができる。
(5)任意ノードiでの同時刻の電圧Vi及び位相θiの取得が実施され、電流及び位相の取得は実施されない。つまり、アドミタンスYijの実数・虚数成分Gij,Bij等を系統係数データとして取得し指令値算出部GSaに保持しておけば、電流及び位相を測定しなくとも、有効電力Pi、無効電力Qi、配線損失L等の算出が可能である。本実施形態では、電流測定手段を必要としない。
・上記実施形態に用いる時刻同期を図る手段は、GPS以外であってもよい。例えば、電力系統Lsに併設して専用の時刻同期を図る手段を構築してもよい。
(イ) 所定電力系統上の任意ノードでの時刻同期測定による同時刻の少なくとも電圧及び位相を取得する測定値取得手段と、
前記取得した同時刻の電圧及び位相を少なくとも用いて前記任意ノードの有効電力及び無効電力を取得する電力値取得手段と、
前記取得した任意ノードの同時刻の電圧、有効電力及び無効電力を少なくとも用いてその一方又は両者の時間変化量を算出する電力変化量算出手段と、
前記電力系統への有効電力又は無効電力の出力が可能な制御対象の出力指令値であり、その有効電力及び無効電力の一方又は両者の時間変化量が小となるような前記制御対象の出力指令値を算出する出力指令値算出手段と、
前記算出した出力指令値に基づいて前記制御対象を制御する系統制御手段と
を備えたことを特徴とする電力系統制御システム。
前記取得した同時刻の電圧及び位相を少なくとも用いて前記任意ノードの有効電力及び無効電力を取得し、
前記取得した任意ノードの同時刻の電圧、位相、有効電力及び無効電力を少なくとも用いて任意ノード間の配線損失を算出し、前記電力系統の総配線損失を取得するようにしたことを特徴とする電力系統情報取得方法。
L 総配線損失
Lij 配線損失
n1〜n4 ノード(i,j 任意ノード)
V1〜V4 電圧(Vi 電圧)(測定値)
θ1〜θ4 位相(θi 位相)(測定値)
IPi 相電流(測定値)
VPi 相電圧(測定値)
ILi 線間電流(測定値)
VLi 線間電圧(測定値)
Φi 位相差(測定値)
PG2 有効電力(Pi 有効電力)
QG2,QG3 無効電力(Qi 無効電力)
QG2_0 無効電力指令値(出力指令値)
QG3_0 無効電力指令値(出力指令値)
G1 火力発電所発電機(発電設備、制御対象)
G2 太陽光発電システム(分散型電源、制御対象)
G3 無効電力補償装置(調相器、制御対象)
GS 系統制御サーバ
GSa 指令値算出部(測定値取得手段、電力値取得手段、配線損失取得手段、出力指令値算出手段、系統制御手段)
Claims (10)
- 所定電力系統上の任意ノードでの時刻同期測定による同時刻の少なくとも電圧及び位相を取得する測定値取得手段と、
前記取得した同時刻の電圧及び位相を少なくとも用いて前記任意ノードの有効電力及び無効電力を取得する電力値取得手段と、
前記取得した任意ノードの同時刻の電圧、位相、有効電力及び無効電力を少なくとも用いて、有効電力と無効電力を供給する事により発生する損失の合計である任意ノード間の配線損失を算出し、前記電力系統の総配線損失を取得する配線損失取得手段と、
前記電力系統への有効電力又は無効電力の出力が可能な制御対象の出力指令値であり、前記電力系統の総配線損失が小となるような前記制御対象の出力指令値を算出する出力指令値算出手段と、
前記算出した出力指令値に基づいて前記制御対象を制御する系統制御手段と
を備え、
前記制御対象は、有効電力及び無効電力の系統出力が可能な分散型電源、無効電力の系統出力が可能な調相器を含み、
前記出力指令値算出手段は、前記分散型電源が出力する有効電力を最大化する一方、前記分散型電源が出力する無効電力、前記調相器が出力する無効電力、前記電力系統の総配線損失が最小化するような前記制御対象の出力指令値を算出することを特徴とする電力系統制御システム。 - 所定電力系統上の任意ノードでの時刻同期測定による同時刻の少なくとも電圧及び位相を取得する測定値取得手段と、
前記取得した同時刻の電圧及び位相を少なくとも用いて前記任意ノードの有効電力及び無効電力を取得する電力値取得手段と、
前記取得した任意ノードの同時刻の電圧、位相、有効電力及び無効電力を少なくとも用いて、有効電力と無効電力を供給する事により発生する損失の合計である任意ノード間の配線損失を算出し、前記電力系統の総配線損失を取得する配線損失取得手段と、
前記電力系統への有効電力又は無効電力の出力が可能な制御対象の出力指令値であり、前記電力系統の総配線損失が小となるような前記制御対象の出力指令値を算出する出力指令値算出手段と、
前記算出した出力指令値に基づいて前記制御対象を制御する系統制御手段と
を備え、
前記制御対象は、有効電力及び無効電力の系統出力が可能な分散型電源、無効電力の系統出力が可能な調相器を含み、
前記出力指令値算出手段は、前記分散型電源が出力する有効電力を最大化する一方、前記調相器が出力する無効電力、前記電力系統の総配線損失が最小化するような前記制御対象の出力指令値を算出することを特徴とする電力系統制御システム。 - 請求項1又は2に記載の電力系統制御システムにおいて、
前記制御対象は、更に化石燃料を使用する発電所発電設備を含み、
前記出力指令値算出手段は、前記発電所発電設備が出力する有効電力及び無効電力を含んで最小化するような前記制御対象の出力指令値を算出することを特徴とする電力系統制御システム。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電力系統制御システムにおいて、
前記出力指令値算出手段は、
前記分散型電源が出力する有効電力を最大化する一方、前記無効電力及び前記総配線損失が最小化するような前記制御対象の出力指令値を算出する第1の制御と、
前記取得した任意ノードの電圧、有効電力、無効電力を少なくとも用い、その有効電力及び無効電力の一方又は両者の時間変化量を最小化するような前記制御対象の出力指令値を算出する第2の制御とを行うものであり、
系統電圧低下が発生した場合には、前記第1の制御から前記第2の制御に切り替えられ、前記出力指令値算出手段は、前記時間変化量を最小化するような前記制御対象の出力指令値を算出することを特徴とする電力系統制御システム。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力系統制御システムにおいて、
前記制御対象の出力指令値は、無効電力指令値であることを特徴とする電力系統制御システム。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電力系統制御システムにおいて、
前記制御対象は、分散型電源として太陽光発電システムを含むことを特徴とする電力系統制御システム。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力系統制御システムにおいて、
前記測定値取得手段は、前記任意ノードでの同時刻の電圧及び位相を取得することを特徴とする電力系統制御システム。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の電力系統制御システムにおいて、
前記測定値取得手段は、前記任意ノードでの同時刻の電圧及び位相、並びに電流及び位相を取得することを特徴とする電力系統制御システム。 - 所定電力系統上の任意ノードでの時刻同期測定による同時刻の少なくとも電圧及び位相を取得し、
前記取得した同時刻の電圧及び位相を少なくとも用いて前記任意ノードの有効電力及び無効電力を取得し、
前記取得した任意ノードの同時刻の電圧、位相、有効電力及び無効電力を少なくとも用いて、有効電力と無効電力を供給する事により発生する損失の合計である任意ノード間の配線損失を算出して前記電力系統の総配線損失を取得し、
前記電力系統への有効電力又は無効電力の出力が可能な制御対象の出力指令値であり、前記電力系統の総配線損失が小となるような前記制御対象の出力指令値を算出し、
前記算出した出力指令値に基づいて前記制御対象を制御する電力系統制御方法であって、
前記制御対象は、有効電力及び無効電力の系統出力が可能な分散型電源、無効電力の系統出力が可能な調相器を含み、
前記制御対象の前記出力指令値の算出では、前記分散型電源が出力する有効電力を最大化する一方、前記分散型電源が出力する無効電力、前記調相器が出力する無効電力、前記電力系統の総配線損失が最小化するような出力指令値を算出することを特徴とする電力系統制御方法。 - 所定電力系統上の任意ノードでの時刻同期測定による同時刻の少なくとも電圧及び位相を取得し、
前記取得した同時刻の電圧及び位相を少なくとも用いて前記任意ノードの有効電力及び無効電力を取得し、
前記取得した任意ノードの同時刻の電圧、位相、有効電力及び無効電力を少なくとも用いて、有効電力と無効電力を供給する事により発生する損失の合計である任意ノード間の配線損失を算出して前記電力系統の総配線損失を取得し、
前記電力系統への有効電力又は無効電力の出力が可能な制御対象の出力指令値であり、前記電力系統の総配線損失が小となるような前記制御対象の出力指令値を算出し、
前記算出した出力指令値に基づいて前記制御対象を制御する電力系統制御方法であって、
前記制御対象は、有効電力及び無効電力の系統出力が可能な分散型電源、無効電力の系統出力が可能な調相器を含み、
前記制御対象の前記出力指令値の算出では、前記分散型電源が出力する有効電力を最大化する一方、前記調相器が出力する無効電力、前記電力系統の総配線損失が最小化するような出力指令値を算出することを特徴とする電力系統制御方法。
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