JP6416072B2 - Synchronous phasor measuring device and pulse generator - Google Patents

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  • Measuring Frequencies, Analyzing Spectra (AREA)
  • Measuring Phase Differences (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

この発明は、同期フェーザ測定装置およびパルス生成装置に関する。   The present invention relates to a synchronized phasor measuring device and a pulse generating device.

電力系統の電圧・電流フェーザを測定する装置は、一般に同期フェーザ測定装置(PMU:Phazor Measurement Unit)と呼ばれる(非特許文献1参照)。従来の同期フェーザ測定装置では、再帰的DFT(Discrete Fourier Transform)を用いて電力系統の電圧・電流の実効値および位相などを解析する手法が一般的であった(非特許文献2参照)。しかしながら、系統周波数がDFTの設計周波数(すなわち、定格周波数)からずれると、検出される実効値および位相が誤差を有するために検出精度が劣化するという問題がある。   An apparatus for measuring a voltage / current phasor of an electric power system is generally called a synchronous phasor measurement unit (PMU: Phazor Measurement Unit) (see Non-Patent Document 1). In a conventional synchronous phasor measurement device, a method of analyzing the effective value and phase of the voltage / current of a power system using a recursive DFT (Discrete Fourier Transform) is generally used (see Non-Patent Document 2). However, if the system frequency deviates from the DFT design frequency (that is, the rated frequency), there is a problem that detection accuracy deteriorates because the detected effective value and phase have errors.

本願の発明者は、特許文献1において、交流電圧電流の対称性を利用して、電圧・電流フェーザを高精度かつ実時間で検出する手法を提案した。具体的に、この特許文献は、ゲージ同期フェーザ群とゲージ差分同期フェーザ群(これらの用語の意味については後述する)とを用いた計算方法を開示している。   The inventor of the present application has proposed a method of detecting a voltage / current phasor in high accuracy and in real time using the symmetry of an alternating voltage current in Patent Document 1. Specifically, this patent document discloses a calculation method using a gauge synchronized phasor group and a gauge differential synchronized phasor group (the meanings of these terms will be described later).

特開2014−139541号公報JP 2014-139541 A 特開2014−71108号公報JP, 2014-71108, A 特許第5214074号公報Japanese Patent No. 5214074

"IEEE Standard for Synchrophasor Measurements for Power Systems", IEEE Power & Energy Society, 28 December 2011, IEEE Std C37.118.1-2011"IEEE Standard for Synchrophasor Measurements for Power Systems", IEEE Power & Energy Society, 28 December 2011, IEEE Std C37.118.1-2011 中野他4名、「同期フェーザ計測に基づく実時間電力系統周波数検出」、電気学会論文誌C、2002年、Vol.122-C、No.12、p.2076-2082Nakano et al., “Real-time power system frequency detection based on synchronous phasor measurement”, IEEJ Transaction C, 2002, Vol.122-C, No.12, p.2076-2082

複数の同期フェーザ測定装置を用いて電力系統の安定度を監視するためには、複数地点のフェーザ量を連続的に測定する必要がある。ところが、上記特許文献1に記載された同期フェーザ測定装置では、電圧フリッカなどによって一時的に検出すべき電気量の波形が正弦波からずれた場合には、フェーザ量を算出できないという問題があった。   In order to monitor the stability of the power system using a plurality of synchronous phasor measuring devices, it is necessary to continuously measure the phasor amounts at a plurality of points. However, the synchronous phasor measuring device described in Patent Document 1 has a problem that the phasor amount cannot be calculated when the waveform of the electrical quantity to be detected temporarily deviates from a sine wave due to voltage flicker or the like. .

この発明は上記の問題点を考慮してなされたもので、その目的は、電圧フリッカなどに基づく一時的な系統異常があった場合でも連続的にフェーザ量を測定可能な同期フェーザ測定装置を提供することである。   The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object of the present invention is to provide a synchronous phasor measuring device capable of continuously measuring the phasor amount even when there is a temporary system abnormality based on voltage flicker or the like. It is to be.

この発明の同期フェーザ測定装置は、電力系統の電気量を第1周期ごとにサンプリングした瞬時値データが入力される入力部と、演算処理部とを備える。演算処理部は、瞬時値データの中から第1周期よりも大きい第2周期ごとに抽出した連続する4点のデータを用いて不変量としてのゲージ差分有効同期フェーザおよびゲージ差分無効同期フェーザを算出する。さらに、演算処理部は、ゲージ差分有効同期フェーザおよびゲージ差分無効同期フェーザを平均化することによってフェーザ量を算出する際に、対称性の破れが生じているサンプリング時刻のデータを含めないようにする。   The synchronous phasor measuring device according to the present invention includes an input unit to which instantaneous value data obtained by sampling the amount of electricity in the power system is sampled every first period, and an arithmetic processing unit. The arithmetic processing unit calculates the gage difference effective synchronization phasor and the gauge difference invalid synchronization phasor as invariants using the data of four consecutive points extracted from the instantaneous value data every second period larger than the first period. To do. Furthermore, the arithmetic processing unit does not include data at the sampling time at which the symmetry breaking occurs when calculating the phasor amount by averaging the gauge difference effective synchronization phasor and the gauge difference invalid synchronization phasor. .

この発明によれば、電圧フリッカなどに基づく一時的な系統異常があった場合でも連続的にフェーザ量を測定可能な同期フェーザ測定装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a synchronous phasor measuring device capable of continuously measuring a phasor amount even when there is a temporary system abnormality based on voltage flicker or the like.

複素平面上の同期フェーザを示す図である。It is a figure which shows the synchronous phasor on a complex plane. 複素平面上のケージ同期フェーザ群を示す図である。It is a figure which shows the cage synchronous phasor group on a complex plane. 複素平面上のケージ差分同期フェーザ群を示す図である。It is a figure which shows the cage difference synchronous phasor group on a complex plane. 直流成分を含む場合の、複素平面上のゲージ電圧群を示す図である。It is a figure which shows the gauge voltage group on a complex plane in the case of including a direct current component. 複素平面上のゲージ差分同期フェーザ群の不変量の平均化処理の概念図である。It is a conceptual diagram of the invariant averaging process of the gauge difference synchronous phasor group on a complex plane. ゲージ対称群の不変量の平均化処理および停電判別を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing the invariant averaging process of a gauge symmetry group, and a power failure discrimination. 複素平面上の空間同期フェーザについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the space synchronous phasor on a complex plane. 複素平面上の時間同期フェーザについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the time synchronous phasor on a complex plane. 時間同期フェーザに対応するサイクル数NTPとゲージサンプリング点数Ngとの関係を示す図である。It is a diagram showing a relationship between time synchronization cycle number corresponding to the phasor N TP and the gauge number of sampling points N g. 同期フェーザ位相角と経過時間との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a synchronous phasor phase angle and elapsed time. 時間同期フェーザとゲージサンプリング点数との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a time synchronous phasor and a gauge sampling point number. 複素平面上の同期フェーザと仮想基準フェーザとこれらの相差角とを示す図である。It is a figure which shows the synchronous phasor on a complex plane, a virtual reference | standard phasor, and these phase difference angles. 同期フェーザ測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a synchronous phasor measuring device. 同期フェーザの測定手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the measurement procedure of a synchronous phasor. パルス生成装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a pulse generator. 図15のパルス生成装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the pulse generator of FIG. 正半波の生成方法について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the production | generation method of a positive half wave. 上記の出力指令時間計算の概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concept of said output command time calculation. ケース1における電圧瞬時値と交流振幅の測定結果とを示す図である。It is a figure which shows the voltage instantaneous value in case 1, and the measurement result of alternating current amplitude. ケース1における理論周波数と測定周波数波形とを示す図である。It is a figure which shows the theoretical frequency and the measurement frequency waveform in case 1. ケース1における周波数変化率の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the frequency change rate in case 1. FIG. ケース2の実測例における実測電圧波形図である。FIG. 6 is a measured voltage waveform diagram in a measured example of case 2; 図22の0.1秒間の区間の拡大図である。It is an enlarged view of the area for 0.1 second of FIG. ケース2の実測例における実測電圧波形を、4000Hzのサンプリング周波数で3秒間検出したときのフーリエ変換スペクトルの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a Fourier-transform spectrum when the actual measurement voltage waveform in the actual measurement example of case 2 is detected for 3 seconds with the sampling frequency of 4000 Hz. ケース2の実測例の検証1として、同期フェーザ位相角の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a synchronous phasor phase angle as verification 1 of the actual measurement example of case 2. FIG. ケース2の実測例の検証1における同期フェーザ実数部の測定結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a measurement result of a synchronous phasor real part in verification 1 of an actual measurement example of case 2. ケース2の実測例の検証1として、時間同期フェーザの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a time synchronous phasor as verification 1 of the actual measurement example of case 2. FIG. ケース2の実測例の検証2として、電圧振幅の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a voltage amplitude as verification 2 of the actual measurement example of case 2. FIG. ケース2の実測例の検証2として、時間同期フェーザの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a time synchronous phasor as verification 2 of the actual measurement example of case 2. FIG. ケース2の実測例の検証3として、平均周波数の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of an average frequency as verification 3 of the actual measurement example of case 2. FIG. ケース2の実測例の検証3として、周波数変化率の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a frequency change rate as verification 3 of the actual measurement example of case 2. FIG. ケース2の実測例の検証4として、相差角の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of a phase difference angle as verification 4 of the actual measurement example of case 2. FIG. 図32の拡大図である。It is an enlarged view of FIG. ケース2の実測例の検証5として、パルス生成結果を示す図である。It is a figure which shows a pulse production | generation result as verification 5 of the measurement example of case 2. FIG. 図34の拡大図である。It is an enlarged view of FIG. 電気学会のEAST10電力系統モデルの構成図である。It is a block diagram of the EAST10 electric power system model of the Institute of Electrical Engineers of Japan. 図36の電力系統安定度監視システムによる演算手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the calculation procedure by the electric power system stability monitoring system of FIG. ケース3において、発電機G1の内部位相角のシミュレーション結果を示図である。In case 3, it is a figure which shows the simulation result of the internal phase angle of the generator G1. ケース3の検証1として、故障前の複数の空間同期フェーザの測定結果を示す三次元図である。FIG. 6 is a three-dimensional diagram showing measurement results of a plurality of spatially synchronized phasors before failure as verification 1 of case 3; ケース3の検証1として、発電機G1の脱調直前において複数の空間同期フェーザの測定結果を示す三次元図である。FIG. 5 is a three-dimensional view showing measurement results of a plurality of spatially synchronized phasors immediately before step-out of the generator G1, as verification 1 of case 3. ケース3の検証1として、発電機G1の脱調直後において複数の空間同期フェーザの測定結果を示す三次元図である。FIG. 6 is a three-dimensional diagram showing measurement results of a plurality of spatially synchronized phasors immediately after the step-out of the generator G1 as verification 1 of case 3. ケース3の検証2として、ノード(11)およびノード(21)の正相電圧の瞬時値波形を示す図である。It is a figure which shows the instantaneous value waveform of the positive phase voltage of a node (11) and a node (21) as the verification 2 of case 3. FIG. ケース3の検証2として、ノード(11)およびノード(21)における相差角の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the phase difference angle in a node (11) and a node (21) as the verification 2 of case 3. FIG. ケース3検証2として、ノード(11)とノード(21)との間の空間同期フェーザの測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the space synchronous phasor between a node (11) and a node (21) as case 3 verification 2. FIG. 三相不平衡電気量測定装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a three-phase unbalanced electric quantity measuring apparatus. 三相不平衡電気量測定装置の演算処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the arithmetic processing procedure of a three-phase unbalanced electric quantity measuring apparatus. ケース4において、A相電圧瞬時値とA相電圧同期フェーザの実数部および振幅の測定結果とを示す図である。In case 4, it is a figure which shows the measurement result of the real part and amplitude of A phase voltage instantaneous value, A phase voltage synchronous phasor. ケース4において、A相電圧同期フェーザの測定結果を複素平面上に示した図である。In Case 4, it is the figure which showed the measurement result of the A phase voltage synchronous phasor on the complex plane. ケース4において、A相電圧同期フェーザの位相角の測定結果を示す図である。In case 4, it is a figure which shows the measurement result of the phase angle of an A phase voltage synchronous phasor. ケース4において、正相電圧同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。In case 4, it is a figure which shows the measurement result of the real part and amplitude of a positive phase voltage synchronous phasor. ケース4において、逆相電圧同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。In case 4, it is a figure which shows the measurement result of the real part and amplitude of a negative phase voltage synchronous phasor. ケース4において、零相電圧同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。In case 4, it is a figure which shows the measurement result of the real part and amplitude of a zero phase voltage synchronous phasor. ケース4において正相電流同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement result of a real part and an amplitude of a positive phase current synchronization phasor in case 4; ケース4において、逆相電流同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。In case 4, it is a figure which shows the measurement result of the real part and amplitude of a negative phase current synchronous phasor. ケース4において、零相電流同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。In Case 4, it is a figure which shows the measurement result of the real part and amplitude of a zero phase current synchronous phasor.

以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。以下の実施の形態では、まず、各実施形態の基礎となる本開示の基本概念について説明する。基本概念の説明では、[1]用語の定義、[2]本開示と従来理論との比較、[3]ゲージ同期フェーザ群についての説明、[4]ゲージ同期フェーザ群の実数群表の構築、[5]周波数係数(ゲージ同期フェーザ群の対称性指標)[6]ゲージ有効同期フェーザの定義と計算式、[7]ゲージ無効同期フェーザの定義と計算式、[8]実数部、虚数部、位相角、および交流電圧振幅の計算式(ゲージ同期フェーザ群を用いる場合)、[9]ケージ差分同期フェーザ群についての説明、[10]ゲージ差分同期フェーザ群の実数群表の構築、[11]周波数係数(ゲージ差分同期フェーザ群の対称性指標)、[12]ゲージ差分有効同期フェーザの定義と計算式、[13]ゲージ差分無効同期フェーザの定義と計算式、[14]実数部、虚数部、位相角、および交流電圧振幅の計算式(ゲージ差分同期フェーザ群を用いる場合)、[15]入力波形の直流分の計算[16]ゲージ対称群の不変量の平均化処理および停電判別について、[17]電力およびインピーダンスの計算式、[18]空間同期フェーザの定義と計算式、[19]時間同期フェーザの定義と計算式、[20]周波数および周波数変化率の計算式、[21]仮想基準フェーザの設定と相差角の計算式の順に説明する。   Hereinafter, each embodiment will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, first, the basic concept of the present disclosure that is the basis of each embodiment will be described. In the description of the basic concept, [1] Definition of terms, [2] Comparison between the present disclosure and the conventional theory, [3] Explanation of the gauge synchronized phasor group, [4] Construction of a real group table of the gauge synchronized phasor group, [5] Frequency coefficient (symmetry index of gauge synchronous phasor group) [6] Definition and calculation formula of gauge effective synchronous phasor, [7] Definition and calculation formula of gauge invalid synchronous phasor, [8] Real part, imaginary part, Formula for calculating phase angle and AC voltage amplitude (when using gauge synchronized phasor group), [9] Description of cage differential synchronized phasor group, [10] Construction of real group table of gauge differential synchronized phasor group, [11] Frequency coefficient (symmetry index of gauge differential synchronous phasor group), [12] Definition and calculation formula of gauge differential effective synchronous phasor, [13] Definition and calculation formula of gauge differential invalid synchronous phasor, [14] Real part, Imaginary number , Calculation formula of phase angle and AC voltage amplitude (when using gauge differential synchronous phasor group), [15] calculation of DC component of input waveform [16] averaging process of invariant of gauge symmetric group and blackout discrimination [17] Formulas for calculating power and impedance, [18] Definitions and formulas for spatially synchronized phasors, [19] Definitions and formulas for time-synchronized phasors, [20] Formulas for calculating frequency and frequency change rate, [21] Virtual Description will be made in the order of the setting of the reference phasor and the calculation formula of the phase difference angle.

次に、実施の形態1では、同期フェーザ測定装置の構成と演算のフローチャートについて説明する。実施の形態2では、およびパルス生成装置について説明する。実施の形態3では、ケース1として、周波数が一定の割合で変化していく場合において、周波数と周波数変化率のシミュレーション結果について説明する。   Next, in the first embodiment, a configuration of the synchronized phasor measurement device and a flowchart of calculation will be described. In the second embodiment, a pulse generation device will be described. In the third embodiment, as a case 1, a simulation result of the frequency and the frequency change rate when the frequency changes at a constant rate will be described.

実施の形態4では、ケース2として、実測した電圧波形に基づく計算結果について説明する。具体的に、ケース2の検証1では、対称性破れが生じた場合の同期フェーザの計算結果について説明する。ケース2の検証2では、平均化処理の時間幅の長さを変更した例について説明する。ケース2の検証3では、時間同期フェーザのサイクル数を変更した例について説明する。ケース2の検証4では、仮想基準フェーザを用いて相差角を測定した例について説明する。ケース2の検証5では、電力系統の波形を利用して正半波パルスを生成した結果について説明する。   In the fourth embodiment, as a case 2, calculation results based on actually measured voltage waveforms will be described. Specifically, in the verification 1 of Case 2, the calculation result of the synchronized phasor when the symmetry breaking occurs will be described. In verification 2 of case 2, an example in which the length of the time width of the averaging process is changed will be described. In verification 3 of case 2, an example in which the number of cycles of the time synchronization phasor is changed will be described. In verification 4 of case 2, an example in which the phase difference angle is measured using a virtual reference phasor will be described. In verification 2 of case 2, the result of generating a positive half-wave pulse using the waveform of the power system will be described.

実施の形態5では、電気学会のEAST10と呼ばれる電力系統モデルを用いたシミュレーション結果について説明する。実施の形態6では、EAST10モデルにおいて、三相不平衡電気量を測定した結果について説明する。   In the fifth embodiment, a simulation result using a power system model called EAST10 of the Institute of Electrical Engineers will be described. In the sixth embodiment, the results of measuring the three-phase unbalanced electric quantity in the EAST10 model will be described.

以下の説明において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない場合がある。なお、以下では、主として電圧についての対称群について説明するが、電流および電力などの他の電気量についても同様である。   In the following description, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may not be repeated. In the following, a symmetrical group with respect to voltage will be mainly described, but the same applies to other electric quantities such as current and power.

<本開示の基本概念>
[1.用語の定義]
まず、本開示で使用する用語について説明する。
<Basic concept of the present disclosure>
[1. Definition of terms]
First, terms used in the present disclosure will be described.

(1) 同期フェーザ
複素平面上で反時計まわり回転する電圧あるいは電流ベクトルをいう。すなわち、この明細書で同期フェーザとは、回転電圧ベクトルまたは回転電流ベクトルの別名である。同期フェーザは、同期フェーザ実数部、同期フェーザ虚数部、および同期フェーザ位相角の3つの変数を有する複素数状態変数である。同期フェーザ位相角の取り得る値は−180度から+180度の間である。
(1) Synchronous phasor A voltage or current vector that rotates counterclockwise on a complex plane. That is, in this specification, the synchronized phasor is an alias for a rotating voltage vector or a rotating current vector. The synchronized phasor is a complex state variable having three variables: a synchronized phasor real part, a synchronized phasor imaginary part, and a synchronized phasor phase angle. Possible values of the synchronized phasor phase angle are between -180 degrees and +180 degrees.

(2) 群論(group theory)
対称性(symmetry)を研究する数学理論を包含する。
(2) group theory
Includes mathematical theories to study symmetry.

(3) 対称群(symmetry group)
複素平面上で回転している対称性(symmetry)を有している複数のベクトルにより構成した群(group)をいう。複素平面上で静止している対称性を有している複数のベクトルにより構成した群を包含するものとする。
(3) Symmetry group
A group composed of a plurality of vectors having symmetry rotating on a complex plane. A group composed of a plurality of vectors having symmetry that is stationary on a complex plane is included.

(4) 不変量(invariant)
不変量は、対称群が有している、ある変換の下で変化しない系の性質である。本実施の形態が想定している不変量としては、これらには限られないが、ゲージ回転位相角、周波数係数、ゲージ有効同期フェーザ、ゲージ無効同期フェーザ、ゲージ差分有効同期フェーザ、ゲージ差分無効同期フェーザなどがある。なお、不変量が分かれば、対称群の特性も分かる。
(4) invariant
Invariants are the property of systems that a symmetric group has that does not change under certain transformations. Invariants assumed in the present embodiment are not limited to these, but are not limited to the following: gauge rotation phase angle, frequency coefficient, gauge effective synchronization phasor, gauge invalid synchronization phasor, gauge difference effective synchronization phasor, gauge difference invalid synchronization There are phasors. If the invariants are known, the characteristics of the symmetric group can also be known.

(5) データ収集サンプリング周波数(data collecting rate)
データ収集時のサンプリング周波数であり、高い方が精度がよい。この明細書では、データ収集サンプリング周波数をf1で表し、データ収集サンプリング周期をT1で表す。T1=1/f1の関係がある。実際の装置への応用に際しては、ハードウェア(H/W)の制限と複数チャンネルでのデータ同期要求などを考慮して、適切なデータサンプリング周波数を選択することが必要である。
(5) Data collecting rate
Sampling frequency at the time of data collection, the higher the better. In this specification, the data collection sampling frequency is represented by f 1 and the data collection sampling period is represented by T 1 . There is a relationship of T 1 = 1 / f 1 . In application to an actual device, it is necessary to select an appropriate data sampling frequency in consideration of hardware (H / W) limitations and data synchronization requests for a plurality of channels.

(6) ゲージサンプリング周波数(gauge sampling frequency)
ゲージ対称群の計算に使用されるサンプリング周波数であり、符号fgで表現し、その単位をヘルツ(Hz)とする。ゲージサンプリング周期をTgで表すと、Tg=1/fgの関係がある。以下では、添え字“g”を用いずに、ゲージサンプリング周波数f、ゲージサンプリング周期Tのように記載する場合もある。
(6) Gauge sampling frequency
This is the sampling frequency used for the calculation of the gauge symmetry group, expressed by the symbol f g , and its unit is hertz (Hz). Expressing gauge sampling period with T g, a relationship of T g = 1 / f g. Hereinafter, the subscript “g” is not used, and it may be described as a gauge sampling frequency f and a gauge sampling period T.

(7) 定格周波数(system nominal frequency)
電力系統における定格周波数を意味し、符号f0で表現し、典型的には、50Hzまたは60Hzである。
(7) System nominal frequency
It means the rated frequency in the electric power system and is expressed by the symbol f 0 and is typically 50 Hz or 60 Hz.

(8) ゲージ回転位相角
複素平面上で回転している回転ベクトルが、ゲージサンプリング周期において実際に回転した角度(電気角)を意味し、符号αで表現する。
(8) Gauge rotation phase angle The rotation vector rotating on the complex plane means the angle (electrical angle) actually rotated in the gauge sampling period, and is expressed by the symbol α.

(9) 周波数係数
ゲージ回転位相角の余弦関数値を意味し、符号fCで表現する。
(9) Frequency coefficient This means the cosine function value of the gauge rotation phase angle and is expressed by the symbol f C.

(10) ゲージ電圧群
隣同士で時間間隔Tを有して時系列に連続する3つの回転電圧ベクトル(同期フェーザ)により構成された、複素平面上で反時計まわりに回転している対称群を意味する。なお、電流についても同様の対称群の概念が定義可能である。
(10) Gauge voltage group A symmetric group rotating counterclockwise on a complex plane, which is composed of three rotation voltage vectors (synchronous phasors) that are adjacent to each other and have a time interval T in time series. means. The same symmetric group concept can be defined for current.

(11) ゲージ同期フェーザ単位群
隣同士で時間間隔T(ゲージサンプリング周期)を有して時系列に連続し、3つの単位振幅の電圧静止ベクトル(単位静止ベクトル)により構成された複素平面上静止している対称群を意味する。なお、電流についても同様の単位群の概念が定義可能である。
(11) Gauge-synchronized phasor unit group Adjacent to each other in time series with a time interval T (gauge sampling period) and stationary on a complex plane composed of voltage static vectors (unit static vectors) with three unit amplitudes Means a symmetrical group. The same concept of unit group can be defined for current.

(12) ゲージ同期フェーザ群
複素平面上で回転しているゲージ電圧群と、ゲージ電圧群と同じ複素平面上で静止しているゲージ同期フェーザ単位群によって構成された対称群である。なお、電流についても同様の対称群の概念が定義可能である。
(12) Gauge-synchronized phasor group A symmetric group composed of a gauge-voltage group rotating on a complex plane and a gauge-synchronized phasor unit group stationary on the same complex plane as the gauge voltage group. The same symmetric group concept can be defined for current.

(13) ゲージ差分電圧群
隣同士で時間間隔Tを有して時系列に連続する3つの差分同期フェーザ(差分回転電圧ベクトル)により構成された、複素平面上で反時計まわりに回転している対称群を意味する。ここで、差分同期フェーザは、時間間隔Tで隣り合う2つの同期フェーザの差として定義される。したがって、ゲージ差分電圧群は、隣同士で時間間隔Tを有して時系列に連続する4つの同期フェーザ(回転電圧ベクトル)の隣接する2個ごとの差分をとることによって得られる。なお、電流についても同様の対称群の概念が定義可能である。
(13) Gauge differential voltage group Rotating counterclockwise on a complex plane composed of three differentially synchronized phasors (differential rotational voltage vectors) adjacent to each other with a time interval T in time series. Means a symmetric group. Here, the differential synchronized phasor is defined as the difference between two synchronized phasors adjacent at a time interval T. Accordingly, the gauge differential voltage group is obtained by taking the difference between every two adjacent four synchronized phasors (rotational voltage vectors) that are adjacent to each other and have a time interval T in time series. The same symmetric group concept can be defined for current.

(14) ゲージ差分同期フェーザ単位群
隣同士で時間間隔T(ゲージサンプリング周期)を有して時系列に連続する3つの差分電圧静止ベクトルによって構成された複素平面上静止している対称群を意味する。ここで、差分電圧静止ベクトルは、時間間隔T(ゲージサンプリング周期)で隣り合う単位振幅の電圧静止ベクトルの差として定義される。したがって、ゲージ差分同期フェーザ群は、隣同士で時間間隔T(ゲージサンプリング周期)を有して時系列に連続する4つの単位振幅の電圧静止ベクトルについて、隣接する2個ごとの差分をとることによって得られる。なお、電流についても同様の単位群の概念が定義可能である。
(14) Gauge differential synchronized phasor unit group This means a symmetrical group stationary on a complex plane composed of three differential voltage static vectors that are adjacent to each other and have a time interval T (gauge sampling period) and are continuous in time series. To do. Here, the differential voltage static vector is defined as the difference between the voltage static vectors of unit amplitude adjacent to each other at the time interval T (gauge sampling period). Therefore, the gauge differential synchronized phasor group takes the difference between every two adjacent voltage stationary vectors of four unit amplitudes having time interval T (gauge sampling period) adjacent to each other in time series. can get. The same concept of unit group can be defined for current.

(15) ゲージ差分同期フェーザ群
複素平面上で回転しているゲージ差分電圧群と、ゲージ差分電圧群と同じ複素平面上で静止しているゲージ差分同期フェーザ単位群よって構成された対称群である。なお、電流についても同様の対称群の概念が定義可能である。
(15) Gauge differential synchronized phasor group A symmetrical group composed of a gauge differential voltage group rotating on a complex plane and a gauge differential synchronized phasor unit group stationary on the same complex plane as the gauge differential voltage group. . The same symmetric group concept can be defined for current.

(16) 空間同期フェーザ
同時刻における二つのノード間の同期フェーザ位相角の差分である。もしくは、同時刻における2つのノード間の同期フェーザの位相差として定義される。空間同期フェーザの取り得る値は−180度から+180度の間にある。
(16) Spatial synchronization phasor This is the difference in synchronization phasor phase angle between two nodes at the same time. Alternatively, it is defined as the phase difference of the synchronized phasor between two nodes at the same time. Possible values of the spatially synchronized phasor are between -180 degrees and +180 degrees.

(17) 時間同期フェーザ
現時点より指定期間だけ前の時点から現時点までの間に同期フェーザが実際に回転した位相角の積算値を時間同期フェーザとして定義する。したがって、時間同期フェーザが取り得る値は0より大きい値(正数)である。時間同期フェーザを指定期間で割った値を位相速度(phase velocity)と定義する。さらに、位相速度から基本波周波数が算出される。
(17) Time-synchronized phasor An integrated value of the phase angle at which the synchronized phasor has actually rotated from the time point before the current time to the present time is defined as the time-synchronized phasor. Therefore, the value that the time synchronization phasor can take is a value (positive number) greater than zero. The value obtained by dividing the time synchronization phasor by the specified period is defined as the phase velocity. Further, the fundamental frequency is calculated from the phase velocity.

上記の定義は、特許文献1の定義と異なる。特許文献1の場合、時間同期フェーザは、現時点の同期フェーザ位相角と、現時点よりも指定期間だけ前の時点での同期フェーザ位相角との差分として定義されていた。この場合、時間同期フェーザの取り得る値は、−180度から+180度の間である。   The above definition is different from that of Patent Document 1. In the case of Patent Document 1, the time-synchronized phasor is defined as a difference between a current synchronized phasor phase angle and a synchronized phasor phase angle at a time point that is a specified period before the current time. In this case, a possible value of the time synchronization phasor is between −180 degrees and +180 degrees.

(18)相差角
複素平面上の同期フェーザの位相角と仮想基準フェーザの位相角との差分である。相差角の取り得る値は、0度から+180度の間である。この相差角を利用することによって、電力系統の脱調を判別することができる。
(18) Phase difference angle This is the difference between the phase angle of the synchronized phasor on the complex plane and the phase angle of the virtual reference phasor. Possible values of the phase difference angle are between 0 degree and +180 degrees. By using this phase difference angle, it is possible to determine the power system step-out.

(19) 同期フェーザ測定装置(PMU:phasor measurement unit)
同期フェーザを測定する装置である。
(19) Synchronous phasor measurement unit (PMU)
It is a device that measures synchronous phasors.

(20) 三相不平衡電気量測定装置
電力系統の三相電圧電流を測定し、対称座標法を用いて、測定した三相電圧電流を正相、逆相及び零相に変換する装置である。なお、逆相と零相成分が零である場合、三相平衡状態となる。
(20) Three-phase unbalanced electric quantity measuring device This is a device that measures the three-phase voltage and current of the power system and converts the measured three-phase voltage and current into normal phase, negative phase, and zero phase using the symmetric coordinate method. . In addition, when an antiphase and a zero phase component are zero, it will be in a three-phase equilibrium state.

(21) パルス生成装置
パルス信号を生成する装置である。具体的に、本明細書で開示されるパルス生成装置は、入力信号の基本波成分の振幅および周波数を有するパルス信号を生成する。
(21) Pulse generator A device that generates a pulse signal. Specifically, the pulse generation device disclosed in this specification generates a pulse signal having the amplitude and frequency of the fundamental wave component of the input signal.

(22) 離散フーリエ変換(DFT:discrete Fourier transform)
離散化されたフーリエ変換であり、離散化されたデジタル信号の周波数解析などに使われる。
(22) Discrete Fourier transform (DFT)
Discrete Fourier transform, used for frequency analysis of discretized digital signals.

[2.本開示と従来理論との比較]
まず、IEEE規格による瞬時周波数の定義と本発明者が提案する瞬時周波数の定義との比較を行う。非特許文献1(IEEE Std C37.118.1-2011)の第8頁の式(7)によれば、基本波x(t)は位相角Ψ(t)と振幅Xmとを用いて次式(A1)のように定義される。
[2. Comparison between this disclosure and conventional theory]
First, the definition of the instantaneous frequency according to the IEEE standard is compared with the definition of the instantaneous frequency proposed by the present inventor. According to Equation (7) on page 8 of Non-Patent Document 1 (IEEE Std C37.118.1-2011), the fundamental wave x (t) is expressed by the following equation (A1) using the phase angle Ψ (t) and the amplitude Xm. ).

さらに、同文献の第8頁の式(8)によれば、周波数f(t)は位相角Ψ(t)の微分dΨ(t)/dtを用いて次式(A2)のように定義される。πは円周率を表す。   Further, according to the equation (8) on page 8 of the same document, the frequency f (t) is defined as the following equation (A2) using the differential dψ (t) / dt of the phase angle ψ (t). The π represents the circumference ratio.

このように、周波数f(t)は、一次元状態変数Ψ(t)を用いて定義されている。すなわち、位相角Ψを時間tの連続的な関数と想定し、その関数Ψ(t)の微分を瞬時周波数f(t)として定義している。   Thus, the frequency f (t) is defined using the one-dimensional state variable Ψ (t). That is, the phase angle ψ is assumed to be a continuous function of time t, and the derivative of the function ψ (t) is defined as the instantaneous frequency f (t).

なお、一般的な同期フェーザ測定装置(PMU)では、DFTで基本波を抽出することによって、位相差と周波数を測定している(非特許文献2を参照)。そのため、基本波成分のみの入力データ(純粋な正弦波)においても、純粋な正弦波の周波数測定の解析解が存在しない。   In a general synchronous phasor measurement device (PMU), a phase difference and a frequency are measured by extracting a fundamental wave by DFT (see Non-Patent Document 2). For this reason, there is no analytical solution for frequency measurement of a pure sine wave even for input data (pure sine wave) of only the fundamental wave component.

これに対して、本開示では、上記式(2)の周波数定義を用いずに、二次元状態変数に基づく瞬時周波数が導入されている。まず入力波形のデジタル化処理(量子化)をし、量子化された電流・電圧に対して群論の考え方に基づく対称性原理を導入することによって、次式(A3)のように瞬時周波数が定義される(特許文献3を参照)。   On the other hand, in the present disclosure, an instantaneous frequency based on a two-dimensional state variable is introduced without using the frequency definition of the above formula (2). First, the input waveform is digitized (quantized), and the instantaneous frequency is defined as in the following equation (A3) by introducing the symmetry principle based on the group theory concept for the quantized current and voltage. (See Patent Document 3).

ここに、fgは任意のゲージサンプリング周波数、Tgはゲージサンプリング周期、αはゲージサンプリング周期Tgの間に同期フェーザが回転した角度(「ゲージ回転位相角」と称する)である。入力波形が純粋な正弦波であれば、異なるサイクル数で計算された基本波周波数は同じであり、設定したゲージ周波数fgにおいて、基本波周波数の解析解は存在する。 Here, f g is an arbitrary gauge sampling frequency, T g is a gauge sampling period, and α is an angle (referred to as “gauge rotation phase angle”) that the synchronous phasor is rotated during the gauge sampling period T g . If the input waveform is a pure sine wave, the fundamental frequency calculated with different number of cycles is the same, and there is an analytic solution for the fundamental frequency at the set gauge frequency f g .

次にIEEE規格に基づく同期フェーザの計算方法と本開示によって提案されている同期フェーザの計算方法との比較について説明する。上記のように、非特許文献1に示されたIEEE規格では、DFTに基づいて先に位相差を計算し、次に周波数を計算する。したがって、一般的には、任意周波数の純粋な正弦波に対しては同期フェーザの解析解が存在しない。   Next, a comparison between a synchronous phasor calculation method based on the IEEE standard and a synchronous phasor calculation method proposed by the present disclosure will be described. As described above, in the IEEE standard disclosed in Non-Patent Document 1, the phase difference is calculated first based on the DFT, and then the frequency is calculated. Therefore, in general, there is no analytical solution of a synchronized phasor for a pure sine wave of an arbitrary frequency.

一方、本開示による同期フェーザの計算方法では、特許文献1においても示したように、純粋な正弦波が入力された場合においても同期フェーザ位相角および同期フェーザの解析解が求められる。具体的には以下のとおりである。   On the other hand, in the synchronous phasor calculation method according to the present disclosure, as shown in Patent Document 1, even when a pure sine wave is input, an analytical solution of the synchronous phasor phase angle and the synchronous phasor is required. Specifically, it is as follows.

図1は、複素平面上の同期フェーザを示す図である。同期フェーザv1(t)は、次式(A4)のように二次元の複素数で定義される。 FIG. 1 is a diagram illustrating a synchronized phasor on a complex plane. The synchronized phasor v 1 (t) is defined by a two-dimensional complex number as in the following equation (A4).

ここに、Vは同期フェーザ振幅、ωは角速度、φは同期フェーザ位相角である。なお、同期フェーザv1(t)の実数部v1re(t)と虚数部v1im(t)とは次式(A5)のように表現できる。 Here, V is the synchronized phasor amplitude, ω is the angular velocity, and φ is the synchronized phasor phase angle. The real part v 1re (t) and the imaginary part v 1im (t) of the synchronized phasor v 1 (t) can be expressed as in the following equation (A5).


上記の角速度ωは、瞬時周波数fを用いて次式(A6)のように表される。

The angular velocity ω is expressed by the following equation (A6) using the instantaneous frequency f.

このように、従来の同期フェーザの計算方法と、本開示によって提案している同期フェーザの計算方法とを比較すると、後者のほうが任意周波数の純粋な正弦波の入力信号に対して、解析解が存在していることが大きなメリットである。別の言い方をすれば、従来理論では、電力系統の定格周波数を有する正弦波に対して対称変換を求めることに対して、本開示によって提案された方法では任意周波数の純粋な正弦波(基本波)に対して対称変換を求める。   In this way, when comparing the calculation method of the conventional synchronous phasor with the calculation method of the synchronous phasor proposed by the present disclosure, the latter has an analytical solution for a pure sine wave input signal of an arbitrary frequency. The existence is a great merit. In other words, in the conventional theory, a sine wave having a rated frequency of the power system is obtained with a symmetric transformation, whereas in the method proposed by the present disclosure, a pure sine wave having an arbitrary frequency (fundamental wave) ) For symmetric transformation.

しかしながら、現実の電力系統では、色々な不確定要因により、様々な高調波成分が存在し、さらに基本波自体も常に変化している。そこで、対称性の原理を利用した同期フェーザの測定手法の真価を発揮するため、本開示では、対称性破れ指標の設定、測定対象となるサイクル数の拡大、および測定結果の移動平均処理などを行うことによって、高調波成分の影響を大幅に低減している。上記の一部は本願発明者が特許文献1におけて開示したものであるが、本開示では、上記の同期フェーザ測定に関する手法を進化させることによって、高調波成分の影響をさらに低減するとともに、基本波が変化している場合における基本波周波数の測定の時間分解能をさらに高めている。   However, in an actual power system, various harmonic components exist due to various uncertain factors, and the fundamental wave itself is constantly changing. Therefore, in order to demonstrate the true value of the measurement method of synchronous phasor using the principle of symmetry, this disclosure describes the setting of symmetry breaking index, the expansion of the number of cycles to be measured, and the moving average processing of measurement results. By doing so, the influence of harmonic components is greatly reduced. Part of the above is disclosed in the patent document 1 by the present inventor, but in the present disclosure, by evolving the method related to the synchronous phasor measurement, the influence of the harmonic component is further reduced, The time resolution of the measurement of the fundamental frequency when the fundamental is changing is further increased.

具体的には、まず、ゲージ同期フェーザ群およびゲージ差分同期フェーザ群を用いて、交流電気量(電圧および電流)を求め、これによって高速に同期フェーザが決定される(詳しい数式および特許文献1との相違点については後述する)。その後、時間同期フェーザ(この定義は、特許文献1と異なる)を算出し、位相速度(phase velocity)の概念を用いて次式(A7)のように基本波周波数を算出する。   Specifically, first, an AC electric quantity (voltage and current) is obtained by using the gauge synchronous phasor group and the gauge differential synchronous phasor group, and thereby, the synchronous phasor is determined at high speed (detailed mathematical formula and Patent Document 1). Will be described later). Thereafter, a time-synchronized phasor (this definition is different from that of Patent Document 1) is calculated, and the fundamental frequency is calculated as in the following equation (A7) using the concept of phase velocity.

ここに、f0は、電力系統の定格周波数または現時点から所定時間前の時点から現時点までの周波数測定結果の移動平均値である。φTP(t)は本開示で新たに提案した時間同期フェーザ(同期フェーザが回転した位相角の積算値で、したがって、時間同期フェーザは常に零より大きい)、TTPは時間同期フェーザに対応する積算時間である。なお、この積算時間TTPは任意に設定することができる。たとえば、積算時間が基本波の1サイクルより大きい場合、定格周波数に基づいて積算時間TTPに対応するサイクル数NTPが定められる。積算時間TTP(したがって、サイクル数NTP)が大きいほうが、高調波の影響をより低減することができるが、検出時間が長くなるので、PMUの要求仕様などを考慮して適切な積算時間が選択される。 Here, f 0 is a rated frequency of the power system or a moving average value of frequency measurement results from a time point a predetermined time before the current time to the current time. phi TP (t) is newly proposed time synchronization phasor in the present disclosure (in integrated value of the phase angle synchronized phasor is rotated, therefore, the time synchronization phasor always greater than zero), T TP corresponds to a time synchronization phasor This is the accumulated time. The integration time TTP can be set arbitrarily. For example, the integration time may cycle greater than the fundamental wave, the cycle number N TP corresponding to the integration time T TP based on the rated frequency is determined. The larger the integration time T TP (and hence the number of cycles N TP ), the more the influence of harmonics can be reduced, but the detection time becomes longer. Selected.

さらに、電力系統の任意の2個のノード間において同時刻に測定された同期フェーザ位相角の差分を、空間同期フェーザと定義する。空間同期フェーザは、電力系統の安定度の監視および制御に利用される。   Furthermore, the difference of the synchronized phasor phase angles measured at the same time between any two nodes in the power system is defined as a spatially synchronized phasor. The spatially synchronized phasor is used for monitoring and controlling the stability of the power system.

本開示の方法は、電力系統の不平衡三相電気量の計測にも用いることができる。詳しくは後述するが、実効値はゲージ不変量を用いて計測し、瞬時値はスパイラルベクトル対称座標法を用いて計算することができる。これに対して、従来の一般的な方法では、瞬時値はαβ座標変換を用いて算出され、実効値はdq座標変換を用いて算出される。   The method of the present disclosure can also be used to measure an unbalanced three-phase electricity quantity of a power system. As will be described in detail later, the effective value can be measured using a gauge invariant, and the instantaneous value can be calculated using a spiral vector symmetric coordinate method. On the other hand, in the conventional general method, the instantaneous value is calculated using αβ coordinate transformation, and the effective value is calculated using dq coordinate transformation.

このように、本開示の方法では、IEEEの規格(すなわち、基本波を実時間領域で定義する方法)と異なり、複素数状態変数(同期フェーザ実数部、同期フェーザ虚数部、同期フェーザ位相角)を用いて同期フェーザを定義する。さらに、対称性の原理を用いて、時々刻々変化するこれらの複素数状態変数をリアルタイムで算出する。この結果、高速高精度の同期フェーザ測定装置(PMU)を提供することができる。さらに、本開示では、上記の手法を利用した正弦波パルス生成装置を提案する。   As described above, in the method of the present disclosure, unlike the IEEE standard (that is, the method of defining the fundamental wave in the real time domain), complex state variables (synchronized phasor real part, synchronized phasor imaginary part, synchronized phasor phase angle) are used. To define a synchronized phasor. Furthermore, these complex state variables that change from moment to moment are calculated in real time using the principle of symmetry. As a result, a high-speed and high-accuracy synchronous phasor measuring device (PMU) can be provided. Furthermore, the present disclosure proposes a sine wave pulse generation device using the above method.

以下の表1に、対称性の原理に基づく本開示による同期フェーザの測定方法と従来の同期フェーザの測定方法とを比較を示す。   Table 1 below shows a comparison between a synchronized phasor measurement method according to the present disclosure and a conventional synchronized phasor measurement method based on the principle of symmetry.

[3.ゲージ同期フェーザ群について]
図2は、複素平面上のケージ同期フェーザ群を示す図である。図2を参照して、複素平面上の3個の同期フェーザとして次式(B1)で表されるフェーザ群を想定する。
[3. About Gauge Synchronized Phasers]
FIG. 2 is a diagram illustrating a cage-synchronized phasor group on a complex plane. With reference to FIG. 2, a phasor group represented by the following equation (B1) is assumed as three synchronized phasors on the complex plane.

ここに、tは時間、Vは交流電圧振幅、Tは対称群を計算するためのサンプリング時間の刻み幅(すなわち、ゲージサンプリング周期)、αはTに対応する回転位相角、φは同期フェーザ位相角である。上式(B1)で表される3個の同期フェーザによってゲージ電圧群が構成される。回転位相角αは未知数である。なお、この明細書では、回転位相角αは実際に回転した角度を表し、常に正数である。   Here, t is time, V is AC voltage amplitude, T is a sampling time step size (ie, gauge sampling period) for calculating a symmetry group, α is a rotation phase angle corresponding to T, and φ is a synchronized phasor phase. It is a horn. A gauge voltage group is constituted by three synchronized phasors represented by the above formula (B1). The rotational phase angle α is an unknown number. In this specification, the rotational phase angle α represents an actually rotated angle and is always a positive number.

複素平面上の3個の単位ベクトルとして次式(B2)で表される単位ベクトル群を想定する。次式(B2)で表される単位ベクトル群によって、ゲージ同期フェーザ単位群が構成される。   Assume a unit vector group represented by the following equation (B2) as three unit vectors on the complex plane. A unit vector group represented by the following formula (B2) constitutes a gauge synchronous phasor unit group.


上式(B2)に用いられている回転位相角α0は次式(B3)のように求められる。

The rotational phase angle α 0 used in the above equation (B2) is obtained as in the following equation (B3).

ここに、f0は比較的長いスパン(例えば、現時点までの数秒間)で測定した電力系統の平均周波数である。装置の起動時には電力系統の定格周波数(50Hzあるいは60Hz)に設定される。fgはゲージサンプリング周波数である。 Here, f 0 is an average frequency of the power system measured in a relatively long span (for example, several seconds up to the present time). When the apparatus is started, the rated frequency (50 Hz or 60 Hz) of the power system is set. f g is the gauge sampling frequency.

図2の6個のベクトルによって構成される群(すなわち、上式(10)で表されるゲージ電圧群と上式(11)で表されるゲージ同期フェーザ単位群)を、ゲージ同期フェーザ群と定義する。このゲージ同期フェーザ群の定義は、本願発明者が以前に出願した特許文献1での定義と若干異なっている点に注意されたい。具体的には、特許文献1では、ゲージ電圧群とゲージ同期フェーザ単位群とは同じ回転位相角αを用いていた。これに対し、本開示の定義では、ゲージ電圧群の回転位相角αは未知数であり、ゲージ同期フェーザ単位群の回転位相角α0は事前に与えられており、たとえば、電力系統の定格周波数に対応する回転位相角、あるいは長いスパンで平均化した周波数に対応する回転位相角である。現実の電力系統の周波数は常に変動しているため、上記の定義の変更によって安定的な計算を行うことができる。 A group constituted by the six vectors in FIG. 2 (that is, a gauge voltage group represented by the above equation (10) and a gauge synchronized phasor unit group represented by the above equation (11)) is referred to as a gauge synchronized phasor group. Define. It should be noted that the definition of the gauge synchronous phasor group is slightly different from the definition in Patent Document 1 previously filed by the present inventor. Specifically, in Patent Document 1, the gauge voltage group and the gauge synchronous phasor unit group use the same rotational phase angle α. On the other hand, in the definition of the present disclosure, the rotation phase angle α of the gauge voltage group is an unknown number, and the rotation phase angle α 0 of the gauge synchronous phasor unit group is given in advance. The corresponding rotation phase angle or the rotation phase angle corresponding to the frequency averaged over a long span. Since the frequency of the actual power system constantly fluctuates, stable calculation can be performed by changing the above definition.

[4.ゲージ同期フェーザ群の実数群表の構築]
ゲージ同期フェーザ群の不変量の計算式を求めるために、以下の表2に示すようにゲージ同期フェーザ群の実数群表を生成する。
[4. Construction of real number group table of gauge synchronous phasor group]
In order to obtain the invariant calculation formula of the gauge synchronous phasor group, a real number group table of the gauge synchronous phasor group is generated as shown in Table 2 below.

表2の各乗積を計算するにあたって、まず、各同期フェーザの実数部瞬時値は次式(B4)のようになる。次式において、Re[v1(t)]は、同期フェーザv1(t)の実数部を表す。 In calculating each product in Table 2, first, the real part instantaneous value of each synchronized phasor is expressed by the following equation (B4). In the following equation, Re [v 1 (t)] represents the real part of the synchronized phasor v 1 (t).


次に、各単位ベクトルの実数部瞬時値は次式(B5)のようになる。

Next, the real part instantaneous value of each unit vector is expressed by the following equation (B5).

上式(B4)の電圧フェーザの実数部瞬時値および上式(B5)の単位ベクトルの実数部瞬時値を代入することによって、表2の各乗積は次式(B6)のように求められる。   By substituting the real part instantaneous value of the voltage phasor of the above formula (B4) and the real part instantaneous value of the unit vector of the above formula (B5), each product of Table 2 is obtained as in the following formula (B6). .

以下、上記の表2の実数群表の各乗積を利用することによって得られる、ゲージ同期フェーザ群の不変量の計算式を示す。   The following is a formula for calculating the invariant of the gauge-synchronized phasor group obtained by using each product of the real number group table in Table 2 above.

[5.周波数係数(ゲージ同期フェーザ群の対称性指標)]
上式(B6)から、ゲージ同期フェーザ群の不変量の1つである周波数係数cosα0を求めると次式(B7)のようになる。近似的にはα≒α0が成り立つので、次式(B7)の導出にあたってはα0をαで置換した。
[5. Frequency coefficient (symmetry index of gauge synchronous phasor group)]
When the frequency coefficient cosα 0 , which is one of invariants of the gauge synchronous phasor group, is obtained from the above equation (B6), the following equation (B7) is obtained. Since the approximate α ≒ α 0 holds, it is when the derivation of the following formula (B7) was replaced with α 0 in α.

上式(B7)を用いて、次式(B8)で表されるゲージ同期フェーザ群の対称性指標を定義する。次式(B8)において|…|は絶対値を表す。   Using the above equation (B7), the symmetry index of the gauge synchronous phasor group represented by the following equation (B8) is defined. In the following formula (B8), | ... | represents an absolute value.

上式(B8)が成立するとき、入力波形が純粋な正弦波から大きくずれたこと、すなわち、振幅急変、位相急変、または周波数急変により、入力波形の対称性が破れたことを意味する。この対称性の破れを判定するための指標が対称性指標である。ゲージ同期フェーザ群の対称性の破れが検出されたときは、その時刻での不変量計算結果は、振幅、位相、および周波数の計算には用いられない。   When the above equation (B8) is satisfied, it means that the input waveform is greatly deviated from a pure sine wave, that is, the symmetry of the input waveform is broken due to sudden amplitude change, sudden phase change, or sudden frequency change. An index for determining this breaking of symmetry is a symmetry index. When the symmetry breaking of the gauge-synchronized phasor group is detected, the invariant calculation result at that time is not used for the calculation of the amplitude, phase, and frequency.

[6.ゲージ有効同期フェーザの定義と計算式]
不変量の1つとして、ゲージ有効同期フェーザSApを次式(B9)のように定義する。式(B9)の第1式に実数群表の関連乗積を代入し、さらにαをα0と近似することによって、第2式が得られる。ゲージ有効同期フェーザSApは、ゲージ電圧群とゲージ電流群とから不変量の1つであるゲージ有効電力を計算する計算式に類似した表式を有している(たとえば、特許文献1を参照)。
[6. Definition and calculation formula of gauge effective synchronous phasor]
As one of invariants, the gauge effective synchronous phasor SA p is defined as in the following formula (B9). By substituting the related product of the real group table into the first equation of equation (B9) and further approximating α to α 0 , the second equation is obtained. The gauge effective synchronous phasor SA p has a formula similar to a calculation formula for calculating a gauge active power which is one of invariants from a gauge voltage group and a gauge current group (see, for example, Patent Document 1). ).

[7.ゲージ無効同期フェーザの定義と計算式]
不変量の1つとして、ゲージ無効同期フェーザSAQを次式(B10)のように定義する。式(B10)の第1式に実数群表の関連乗積を代入し、さらにαをα0と近似することによって、第2式が得られる。ゲージ無効同期フェーザSAQは、ゲージ電圧群とゲージ電流群とから不変量の1つであるゲージ無効電力を計算する計算式に類似した表式を有している(たとえば、特許文献1を参照)。
[7. Gauge Invalid Synchronized Phaser Definition and Calculation Formula]
As one of the invariants, the gauge invalid synchronization phasor SA Q is defined as the following equation (B10). By substituting the relevant product of the real group table into the first equation of equation (B10) and further approximating α to α 0 , the second equation is obtained. The gauge reactive synchronous phasor SA Q has a formula similar to a calculation formula for calculating a gauge reactive power that is one of invariants from a gauge voltage group and a gauge current group (see, for example, Patent Document 1). ).

[8.実数部、虚数部、位相角、および交流電圧振幅の計算式]
上記のゲージ有効同期フェーザSApおよびゲージ無効同期フェーザSAQと、同期フェーザの定義とを用いることによって、同期フェーザ実数部vre、同期フェーザ虚数部vim、同期フェーザ位相角φ、および交流電圧振幅Vは、次式(B11)〜(B14)のように計算される。
[8. Formulas for real part, imaginary part, phase angle, and AC voltage amplitude]
By using the above-described gauge effective synchronization phasor SA p and gauge invalid synchronization phasor SA Q and the definition of the synchronization phasor, the synchronization phasor real part v re , the synchronization phasor imaginary part v im , the synchronization phasor phase angle φ, and the AC voltage The amplitude V is calculated as in the following formulas (B11) to (B14).

上記の式(B11)〜(B14)において、fcは周波数係数(=cosα)である。式(B13)の同期フェーザ位相角φの範囲は−180度から+180度の間にある。 In the above formulas (B11) to (B14), f c is a frequency coefficient (= cos α). The range of the synchronized phasor phase angle φ in the formula (B13) is between −180 degrees and +180 degrees.

入力電圧に直流電圧成分を含んでいる場合には、上記の実数部vre、虚数部vim、位相角φ、および交流電圧振幅Vには誤差が含まれていることになる。その場合には、後述するゲージ差分同期フェーザ群を用いて、実数部vre、虚数部vim、位相角φ、および交流電圧振幅Vの演算を行う。 When the input voltage includes a DC voltage component, the real part v re , the imaginary part v im , the phase angle φ, and the AC voltage amplitude V include an error. In that case, the real number part v re , the imaginary number part v im , the phase angle φ, and the AC voltage amplitude V are calculated using a gauge difference synchronous phasor group described later.

[9.複素平面上のケージ差分同期フェーザ群について]
図3は、複素平面上のケージ差分同期フェーザ群を示す図である。図3を参照して、複素平面上の3個の差分同期フェーザとして次式(C1)で表されるフェーザ群を想定する。
[9. On cage differentially synchronized phasors on the complex plane]
FIG. 3 is a diagram illustrating a cage differential synchronization phasor group on a complex plane. With reference to FIG. 3, a phasor group represented by the following equation (C1) is assumed as three differentially synchronized phasors on the complex plane.

ここに、Vは交流電圧振幅、ωは回転角速度、Tは対称群計算サンプリング時間刻み幅(すなわち、ゲージサンプリング周期)、αはTに対応する回転位相角、φは同期フェーザ位相角である。上式(C1)で表される3個の差分同期フェーザによってゲージ差分電圧群が構成される。回転位相角αは未知数である。   Here, V is the AC voltage amplitude, ω is the rotational angular velocity, T is the symmetric group calculation sampling time step size (ie, the gauge sampling period), α is the rotational phase angle corresponding to T, and φ is the synchronized phasor phase angle. A gauge differential voltage group is constituted by the three differential synchronization phasors represented by the above formula (C1). The rotational phase angle α is an unknown number.

複素平面上の3個の差分単位ベクトルとして、次式(C2)で表される差分単位ベクトル群を想定する。次式(C2)で表される3個の差分単位ベクトルによって、ゲージ差分同期フェーザ単位群が構成される。   As the three difference unit vectors on the complex plane, a difference unit vector group represented by the following equation (C2) is assumed. A gauge difference synchronous phasor unit group is constituted by three difference unit vectors represented by the following equation (C2).

図3の6個の差分ベクトルによって構成される群(すなわち、上式(C1)で表されるゲージ差分電圧群と上式(C2)で表されるゲージ差分同期フェーザ単位群)を、ゲージ差分同期フェーザ群と定義する。ゲージ同期フェーザ群の場合と同様に、上記のゲージ差分同期フェーザ群の定義は、本願発明者が以前に出願した特許文献1での定義と若干異なっている。特許文献1では、ゲージ電圧群とゲージ同期フェーザ単位群とは同じ回転位相角αを用いていたのに対し、本開示の定義では、ゲージ電圧群の回転位相角αは未知数であり、ゲージ同期フェーザ単位群の回転位相角α0は事前に与えられている。後者の回転位相角α0は、たとえば、電力系統の定格周波数に対応する回転位相角、あるいは長いスパンで平均化した周波数に対応する回転位相角である。 A group consisting of six difference vectors in FIG. 3 (that is, a gauge difference voltage group represented by the above equation (C1) and a gauge difference synchronized phasor unit group represented by the above equation (C2)) is represented by a gauge difference. It is defined as a synchronized phasor group. As in the case of the gauge-synchronized phasor group, the definition of the gauge difference-synchronized phasor group is slightly different from the definition in Patent Document 1 previously filed by the present inventor. In Patent Literature 1, the gauge voltage group and the gauge synchronous phasor unit group use the same rotational phase angle α, whereas in the definition of the present disclosure, the rotational phase angle α of the gauge voltage group is an unknown value, The rotational phase angle α 0 of the phasor unit group is given in advance. The latter rotational phase angle α 0 is, for example, a rotational phase angle corresponding to the rated frequency of the power system or a rotational phase angle corresponding to a frequency averaged over a long span.

[10.ゲージ差分同期フェーザ群の実数群表の構築]
ゲージ差分同期フェーザ群の不変量の計算式を求めるために、以下のようにゲージ差分同期フェーザ群の実数群表を生成する。
[10. Construction of real group table of gauge differential synchronized phasor group]
In order to obtain the invariant calculation formula of the gauge difference synchronized phasor group, a real number group table of the gauge difference synchronized phasor group is generated as follows.

表3の各乗積を計算するにあたって、各差分同期フェーザの実数部瞬時値v21,v22,v23は次式(C3)のように表され、各差分単位ベクトルの実数部瞬時値v201,v202,v203は次式(C4)のように表される。 In calculating each product in Table 3, the real part instantaneous values v 21 , v 22 , and v 23 of each differential synchronized phasor are expressed by the following equation (C3), and the real part instantaneous value v of each difference unit vector: 201 , v 202 , and v 203 are expressed as the following equation (C4).

上記の表3の実数群表の各乗積には、上式(C3)の差分同期フェーザの実数部瞬時値および上式(C4)の差分単位ベクトルの実数部瞬時値が代入される。以下、表3の実数群表の各乗積を利用することによって得られる、ゲージ差分同期フェーザ群の不変量の計算式を示す。   The real part instantaneous value of the difference synchronous phasor of the above expression (C3) and the real part instantaneous value of the difference unit vector of the above expression (C4) are substituted for each product of the real number group table of Table 3 above. Hereinafter, the invariant calculation formula of the gauge difference synchronous phasor group obtained by using each product of the real group table of Table 3 is shown.

[11.周波数係数(ゲージ差分同期フェーザ群の対称性指標)]
表3の実数群表の各乗積の計算結果から、ゲージ差分同期フェーザ群の不変量の1つである周波数係数cosαがは次式(C5)で求められる。近似的にはα≒α0が成り立つので、次式(C5)の導出にあたってはα0をαで置換した。
[11. Frequency coefficient (symmetry index of gauge differential synchronized phasor group)]
From the calculation result of each product of the real group table of Table 3, the frequency coefficient cosα which is one of invariants of the gauge difference synchronized phasor group is obtained by the following equation (C5). Since the approximate α ≒ α 0 holds, it is when the derivation of the following formula (C5) was replaced with α 0 in α.

上式(C5)を用いて、次式(C6)で表されるゲージ差分同期フェーザ群の対称性指標を定義する。次式において|…|は絶対値を表す。   Using the above equation (C5), the symmetry index of the gauge differential synchronized phasor group represented by the following equation (C6) is defined. In the following formula, | ... | represents an absolute value.

上式(17)が成立するとき、ゲージ差分同期フェーザ群の対称性の破れたことを意味するので、その時刻での不変量の計算結果は以降の計算には用いられない。   When the above equation (17) holds, it means that the symmetry of the gauge difference synchronized phasor group is broken, and the invariant calculation result at that time is not used for the subsequent calculations.

[12.ゲージ差分有効同期フェーザの定義と計算式]
不変量の1つとして、ゲージ差分有効同期フェーザSDpを次式(C7)のように定義する。式(C7)の第1式に表3の実数群表の関連乗積を代入し、さらにαをα0と近似することによって、第2式が得られる。
[12. Definition and calculation formula of gauge difference effective synchronized phasor]
As one of the invariants, a gauge difference effective synchronization phasor SD p is defined as the following equation (C7). By substituting the related product of the real group table of Table 3 into the first equation of equation (C7), and further approximating α to α 0 , the second equation is obtained.

[13.ゲージ差分無効同期フェーザの定義と計算式]
不変量の1つとして、ゲージ差分無効同期フェーザSDQを次式(C8)のように定義する。式(C8)の第1式に表3の実数群表の関連乗積を代入し、さらにαをα0と近似することによって、第2式が得られる。
[13. Definition and formula of gauge difference invalid synchronized phasor]
One invariant, defined as the gauge differential disable synchronization following equation phasor SD Q (C8). By substituting the related product of the real group table of Table 3 into the first expression of Expression (C8), and further approximating α to α 0 , the second expression is obtained.

[14.実数部、虚数部、位相角、および交流電圧振幅の計算式]
上記のゲージ差分有効同期フェーザSDpおよびゲージ差分無効同期フェーザSDQと、同期フェーザの定義とを用いることによって、同期フェーザ実数部vre、同期フェーザ虚数部vim、同期フェーザ位相角φ、および交流電圧振幅Vは、以下の式(C9)〜(C12)のように計算される。
[14. Formulas for real part, imaginary part, phase angle, and AC voltage amplitude]
By using the above-described gauge difference effective synchronization phasor SD p and gauge difference invalid synchronization phasor SD Q and the definition of the synchronization phasor, the synchronization phasor real part v re , the synchronization phasor imaginary part v im , the synchronization phasor phase angle φ, and The AC voltage amplitude V is calculated as in the following formulas (C9) to (C12).

ここで、上記の式(C9)〜(C12)において、fcは周波数係数(=cosα)である。式(C11)の同期フェーザ位相角φの範囲は−180度から+180度の間にある。 Here, in the above formulas (C9) to (C12), f c is a frequency coefficient (= cos α). The range of the synchronized phasor phase angle φ in the equation (C11) is between −180 degrees and +180 degrees.

[15.入力波形の直流成分の算出]
ゲージ差分同期フェーザ群によって計算された上記の所量は、入力波形の直流成分を除いた交流量のみによって計算された値である。一方、入力電圧に含まれる直流成分は、ゲージ同期フェーザ群の中のゲージ電圧群を用いて計算することができる。
[15. Calculation of DC component of input waveform]
The above quantity calculated by the gauge differential synchronized phasor group is a value calculated only by the AC amount excluding the DC component of the input waveform. On the other hand, the DC component included in the input voltage can be calculated using the gauge voltage group in the gauge synchronous phasor group.

図4は、直流成分を含む場合の、複素平面上のゲージ電圧群を示す図である。図4を参照して、ゲージ電圧群を構成するの3個の電圧瞬時値を次式(C13)で表すことを仮定する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a gauge voltage group on a complex plane when a DC component is included. Referring to FIG. 4, it is assumed that three voltage instantaneous values constituting the gauge voltage group are expressed by the following equation (C13).

ここに、vDCは直流成分、Vは交流電圧振幅、αは回転位相角、tは時間である。交流電圧振幅Vは、ゲージ差分同期フェーザ群を用いて上式(C12)に従って計算されたものである。上式(C13)を用いることによって、ゲージ電圧群の周波数係数fC(=cosα)の計算式として、次式(C14)が成立する。 Here, v DC is a DC component, V is an AC voltage amplitude, α is a rotation phase angle, and t is time. The AC voltage amplitude V is calculated according to the above formula (C12) using a gauge differential synchronized phasor group. By using the above formula (C13), the following formula (C14) is established as a formula for calculating the frequency coefficient f C (= cos α) of the gauge voltage group.


上式(C14)により、直流電圧vDCは次式(C15)のように求められる。

From the above equation (C14), the DC voltage v DC is obtained as the following equation (C15).

[16.ゲージ対称群の不変量の平均化処理および停電判別について]
同期フェーザ位相角φは常に変化しているため、ゲージ差分有効同期フェーザおよびゲージ差分無効同期フェーザなど、位相角φを含む数式で表される同期フェーザ対称群の不変量も時間経過とともに常に変化している。したがって、これらの不変量については、単純な移動平均によって平均化の計算を行うことはできない。このため、不変量の平均化処理を行うための計算上の工夫が必要になる。以下、図面を参照して詳しく説明する。なお、以下の説明はゲージ有効同期フェーザおよびゲージ無効同期フェーザについても同様である。
[16. Invariant averaging of gauge symmetry group and blackout discrimination]
Since the synchronized phasor phase angle φ is constantly changing, the invariants of the synchronized phasor symmetry group expressed by the formula including the phase angle φ, such as the gauge differential effective synchronous phasor and the gauge differential invalid synchronous phasor, also always change over time. ing. Therefore, for these invariants, averaging cannot be calculated by a simple moving average. For this reason, a calculation device for performing the invariant averaging process is required. Hereinafter, it will be described in detail with reference to the drawings. The following description is the same for the gauge effective synchronization phasor and the gauge invalid synchronization phasor.

図5は、複素平面上のゲージ差分同期フェーザ群の不変量の平均化処理の概念図である。図5を参照して、現時点のゲージ差分電圧群v2(t),v2(t−T),v2(t−2T)について計算した不変量と、現時点よりも1データ収集サンプリング周期(T1)だけ前のゲージ差分同期フェーザ群v2(t−T1),v2(t−T−T1),v2(t−2T−T1)について計算した不変量との平均化処理について説明する。 FIG. 5 is a conceptual diagram of the invariant averaging process of the gauge differential synchronized phasor group on the complex plane. Referring to FIG. 5, the invariants calculated for the current gauge differential voltage groups v 2 (t), v 2 (t−T), and v 2 (t−2T), and one data collection sampling period ( T 1) only prior to the gauge differential synchronized phasor group v 2 (t-T 1) , v 2 (t-T-T 1), v averaging the calculated invariants for 2 (t-2T-T 1 ) Processing will be described.

現時点の不変量を計算する際には、これまでの説明と同様に、図5において実線で表された6個の差分ベクトルから構成されるゲージ差分同期フェーザ群v2(t),v2(t−T),v2(t−2T),v20(t),v20(t−T),v20(t−2T)を用いて不変量(ゲージ差分有効同期フェーザおよびゲージ差分無効同期フェーザなど)を計算する。一方、現時点よりも1データ収集サンプリング周期(T1)だけ前の不変量を計算する際には、まず、ゲージ差分同期フェーザ単位群が1データ収集サンプリング周期(T1)だけ前のものv20(t−T1),v20(t−T−T1),v20(t−2T−T1)に変更される。このゲージ差分同期フェーザ単位群を用いて、すなわち、図5において破線で表されたゲージ差分同期フェーザ群v2(t−T1),v2(t−T−T1),v2(t−2T−T1),v20(t−T1),v20(t−T−T1),v20(t−2T−T1)を用いて不変量が計算される。 When calculating the current invariant, as in the above description, gauge differential synchronized phasor groups v 2 (t), v 2 (6) composed of six difference vectors represented by solid lines in FIG. t−T), v 2 (t−2T), v 20 (t), v 20 (t−T), v 20 (t−2T), and invariants (gauge difference effective synchronization phasor and gauge difference invalid synchronization) Phasor etc.). On the other hand, when calculating the invariant that is one data collection sampling period (T 1 ) before the current time, first, the gage differential synchronized phasor unit group is one data collection sampling period (T 1 ) before v 20. (t−T 1 ), v 20 (t−T−T 1 ), and v 20 (t−2T−T 1 ). Using this gauge differential synchronized phasor unit group, that is, gauge differential synchronized phasor groups v 2 (t−T 1 ), v 2 (t−T−T 1 ), v 2 (t −2T−T 1 ), v 20 (t−T 1 ), v 20 (t−T−T 1 ), and v 20 (t−2T−T 1 ) are used to calculate the invariant.

実線で表されたゲージ差分同期フェーザ群v2(t),v2(t−T),v2(t−2T),v20(t),v20(t−T),v20(t−2T)を、データ収集サンプリング周期T1に対応する位相角α1だけ反時計方向に回転すれば、破線で表されたゲージ差分同期フェーザ群v2(t−T1),v2(t−T−T1),v2(t−2T−T1),v20(t−T1),v20(t−T−T1),v20(t−2T−T1)に重なるので、各々の不変量がほぼ等しくなることは直感的に明らかと思われる。この結果、現時点の不変量と、現時点から1データサンプリング周期前の不変量との平均化処理が可能になる。 Gauge differential synchronized phasor groups v 2 (t), v 2 (t−T), v 2 (t−2T), v 20 (t), v 20 (t−T), v 20 (t −2T) is rotated counterclockwise by the phase angle α 1 corresponding to the data collection sampling period T 1 , the gauge differential synchronized phasor groups v 2 (t−T 1 ) and v 2 (t −T−T 1 ), v 2 (t−2T−T 1 ), v 20 (t−T 1 ), v 20 (t−T−T 1 ), v 20 (t−2T−T 1 ) Therefore, it seems intuitively clear that each invariant is almost equal. As a result, it is possible to average the current invariant and the invariant one data sampling period before the current time.

以上の方法を適用すれば、現時点までのN個の不変量(ゲージ差分有効同期フェーザおよびゲージ差分無効同期フェーザなど)の平均化処理も可能になる。ここで、電力系統の擾乱(定常状態からの乱れ)には、対称性の破れが生じているような比較的大きな擾乱と、対称性の破れが生じていないノイズのような比較的小さな擾乱との2種類があると考えられる。現時点までのN個の不変量の平均化処理においては、データ精度を確保するために、対称性の破れが生じている時点のデータは用いないようにし、対称性の破れが生じていないデータについてのみ平均化処理を行う。これによって、高調波ノイズの影響を低減させることができる。   By applying the above method, it is possible to perform averaging processing of N invariants up to the present time (such as a gauge difference effective synchronization phasor and a gauge difference invalid synchronization phasor). Here, power system disturbances (disturbances from the steady state) include relatively large disturbances such as symmetry breaking and relatively small disturbances such as noise that does not cause symmetry breaking. There are two types. In the averaging processing of N invariants up to the present time, in order to ensure data accuracy, the data at the time when the symmetry breaking occurs is not used, and the data for which the symmetry breaking has not occurred is used. Only the averaging process is performed. Thereby, the influence of harmonic noise can be reduced.

このような平均化処理方法の大きなメリットは、電圧フリッカなどの影響で対称性の破れが生じたために、現時点の計算結果が利用できなくても、現時点よりも1データ収集サンプリング周期前までのデータを用いて平均化処理を行うことによって、現時点のデータを推定できる点にある。たとえば、現時点までのN個の不変量の平均化処理を行うために、ゲージ差分同期フェーザ群v2(t−k・T1),v2(t−T−k・T1),v2(t−2T−k・T1),v20(t−k・T1),v20(t−T−k・T1),v20(t−2T−k・T1)(ただし、k=0,1,2,…,N−1)について、不変量の計算を行ったとする。この場合、対称性の破れが生じたために、現時点(k=0)のデータを用いることができなくても、k=1,2,…,N−1のN−1個の不変量の計算結果を平均化することによって、現時点の不変量として用いることができる。 The great advantage of such an averaging processing method is that the data up to one data collection sampling period before the current time even if the current calculation result cannot be used due to the symmetry breaking due to the influence of voltage flicker or the like. The current data can be estimated by performing the averaging process using. For example, in order to perform averaging processing of N invariants up to the present time, gauge differential synchronized phasor groups v 2 (t−K · T 1 ), v 2 (t−T−k · T 1 ), v 2 (t−2T−k · T 1 ), v 20 (t−K · T 1 ), v 20 (t−T−k · T 1 ), v 20 (t−2T−k · T 1 ) Suppose that invariants are calculated for k = 0, 1, 2,..., N−1). In this case, N-1 invariants of k = 1, 2,..., N−1 are calculated even if the data at the present time (k = 0) cannot be used due to the symmetry breaking. By averaging the results, it can be used as the current invariant.

上記のように、対称性の破れが生じたために現時点のデータが使えない場合、同期フェーザ振幅、同期フェーザ周波数については、1データ収集サンプリング周期前のデータ(移動平均処理後のものでもよい)をそのまま使用すること(データをラッチするとも称する)が可能である。常時変化する同期フェーザ位相角については、上記の平均化処理を用いて推定されたゲージ差分有効同期フェーザおよびゲージ差分無効同期フェーザから算出する。これによって、同期フェーザ計算の連続性を保証することができるので、たとえば、電力系統のリアルタイム保護を安定的に行うことができる。   As described above, when the current data cannot be used due to the symmetry breaking, the data before the data acquisition sampling period (which may be after the moving average processing) is used for the synchrophasor amplitude and synchrophasor frequency. It can be used as it is (also referred to as latching data). The always-changing synchronized phasor phase angle is calculated from the gauge difference effective synchronized phasor and the gauge difference invalid synchronized phasor estimated using the above averaging process. As a result, the continuity of the synchronized phasor calculation can be guaranteed, so that, for example, real-time protection of the power system can be stably performed.

なお、上記で説明したの現時点までのN個の時点の平均化処理を行う場合において、全ての時点において対称性の破れが生じている場合には、停電と判別することができる。   In addition, in the case where the averaging process at the N points up to the present time described above is performed, it is possible to determine that a power failure has occurred when symmetry breaking occurs at all times.

以下、上記の平均化処理を、フローチャートを用いて総括的に説明する。下記の各ステップは、同期フェーザ測定装置を構成するコンピュータ(プロセッサ)が、メモリに格納されたソフトウェアを実行することによって実現される。   Hereinafter, the above-described averaging process will be generally described with reference to flowcharts. The following steps are realized by executing software stored in a memory by a computer (processor) constituting the synchronous phasor measuring device.

図6は、ゲージ対称群の不変量の平均化処理および停電判別を行うためのフローチャートである。図6を参照して、まず、平均化処理に用いる現時点までのN時点でのN個のゲージ差分同期フェーザ群を選択する(ステップS121)。連続する時点間の間隔はデータ収集サンプリング周期T1である。たとえば、N=3の場合、すなわち、現時点(k=0)の対称群、T1だけ前の時点(k=1)の対称群、および2×T1だけ前の時点(k=3)の対称群を含む3つの対称群は次式(D1)のように表される。 FIG. 6 is a flowchart for performing invariant averaging processing and power failure determination of the gauge symmetry group. Referring to FIG. 6, first, N gauge difference synchronized phasor groups at the N time points up to the current time point used for the averaging process are selected (step S121). The interval between successive time points is the data collection sampling period T 1 . For example, in the case of N = 3, that is, the symmetric group at the present time (k = 0), the symmetric group at the time point T 1 before (k = 1), and the time point (k = 3) before 2 × T 1 The three symmetric groups including the symmetric group are expressed as the following formula (D1).

次に、コンピュータは、カウント数kおよび平均化処理総数NAVGを初期設定することによって計算を開始する(ステップS122)。具体的には、次式(D2)のように初期設定される。k=0のときが現時点に対応し、k=pは現時点よりp時点前を意味する。 Next, the computer starts the calculation by initializing the count number k and the averaging process total number N AVG (step S122). Specifically, initialization is performed as in the following equation (D2). The case where k = 0 corresponds to the current time, and k = p means the time before the current time p.

次に、コンピュータは、第k番目(k=0,1,…,N−1;初期値はk=0)のゲージ差分同期フェーザ群の対称性指標を計算する(ステップS123)。具体的には、コンピュータは、前述の式(35)に従って、その第k番目のゲージ差分同期フェーザ群を構成する複数の要素の瞬時値から、対称性指標fCBRKを計算する。次に、コンピュータは、対称性が破れたか否か、すなわち、対称性指標fCBRKが1より大きいか否かを判定する(ステップS124)。 Next, the computer calculates the symmetry index of the k-th (k = 0, 1,..., N−1; initial value is k = 0) gauge differential synchronized phasor group (step S123). Specifically, the computer calculates the symmetry index f CBRK from the instantaneous values of a plurality of elements constituting the k-th gauge differential synchronization phasor group according to the above-described equation (35). Next, the computer determines whether or not the symmetry is broken, that is, whether or not the symmetry index f CBRK is greater than 1 (step S124).

対称性が破れた場合(ステップS124でYES)、コンピュータは、その第k番目のゲージ差分同期フェーザ群を構成する複数の要素の瞬時値を用いた不変量計算を行わないこととし、平均化処理総数NAVGを1つ減らす(ステップS125)。すなわち、次式(D2)に示すように、NAVGにNAVG−1が代入される。 When the symmetry is broken (YES in step S124), the computer does not perform invariant calculation using instantaneous values of a plurality of elements constituting the kth gauge difference synchronous phasor group, and performs an averaging process. The total number N AVG is decreased by 1 (step S125). That is, as shown in the following formula (D2), N AVG -1 is substituted for the N AVG.

一方、対称性が破れていない場合(ステップS124でNO)、コンピュータは、その第k番目のゲージ差分同期フェーザ群を構成する複数の要素の瞬時値を用いて、前述の式(C7)および(C8)に従って、ゲージ差分有効同期フェーザ(ステップS126)およびゲージ差分無効同期フェーザ(ステップS127)を算出する。さらに、コンピュータは、その第k番目のゲージ差分同期フェーザ群に対応するゲージ電圧群を構成する複数の要素の瞬時値を用いて、前述の式(C15)に従って、直流成分vDCを算出する。 On the other hand, if the symmetry is not broken (NO in step S124), the computer uses the instantaneous values of a plurality of elements constituting the k-th gauge difference synchronized phasor group to calculate the above-described formulas (C7) and ( According to C8), a gauge difference effective synchronization phasor (step S126) and a gauge difference invalid synchronization phasor (step S127) are calculated. Further, the computer calculates the direct current component v DC according to the above-described equation (C15) using the instantaneous values of a plurality of elements constituting the gauge voltage group corresponding to the k-th gauge differential synchronization phasor group.

以上の計算は、カウント数kがN−1に達するまで(ステップS129でYES)、すなわち、最初に選択したN個のゲージ差分同期フェーザ群の全てについて、順次カウント数kをカウントアップしながら(ステップS130)繰り返される。   The above calculation is performed until the count number k reaches N−1 (YES in step S129), that is, while sequentially counting up the count number k for all of the N gauge differential synchronization phasor groups selected first ( Step S130) is repeated.

カウント数kがN−1に達したら、すなわち、選択した全てのゲージ差分同期フェーザ群について上記の計算が終了した結果(ステップS129でYES)、平均化処理総数NAVGが0の場合には(ステップS131でYES)、コンピュータは、電力系統は停電が発生したと判定して(ステップS132)処理を終了する。この場合は、全てのゲージ同期フェーザ群について対称性が破れていたことになる。停電は、少なくともN×T1前に発生していたことになる。 When the count number k reaches N−1, that is, as a result of the completion of the above calculation for all selected gauge difference synchronized phasor groups (YES in step S129), when the total number of averaging processes N AVG is 0 ( In step S131, the computer determines that a power failure has occurred in the power system (step S132), and ends the process. In this case, the symmetry is broken for all gauge synchronous phasor groups. The power outage occurred at least N × T 1 before.

一方、平均化処理総数NAVGが0でない場合には(ステップS131でNO)、コンピュータは、算出したNAVG個のゲージ差分有効同期フェーザSDPの平均値SDPAVGを計算する(ステップS133)。計算式は次式(D4)による。式(D4)において、SDp(K)は、対称性の破れが生じていないNAVG個のゲージ差分同期フェーザ群のうち、第K番目(K=1,2,…,NAVG)の対称群を用いて計算されたゲージ差分有効同期フェーザSDPを意味する。 On the other hand, when the average processing total number N AVG is not 0 (NO in step S131), the computer calculates an average value SD PAVG of the calculated N AVG gauge difference effective synchronization phasors SD P (step S133). The calculation formula is based on the following formula (D4). In the equation (D4), SD p (K) is the Kth (K = 1, 2,..., N AVG ) symmetry among N AVG gauge differential synchronized phasor groups in which symmetry breaking has not occurred. It means the calculated gauge differential effective synchronization phasor SD P with the group.

続いて、コンピュータは、算出したNAVG個のゲージ差分無効同期フェーザSDQの平均値SDQAVGを計算する(ステップS134)。計算式は次式(D5)による。式(D5)において、SDQ(K)は、対称性の破れが生じていないNAVG個のゲージ差分同期フェーザ群のうち、第K番目(K=1,2,…,NAVG)の対称群を用いて計算されたゲージ差分無効同期フェーザSDQを意味する。 Subsequently, the computer calculates an average value SD QAVG of the calculated N AVG gauge difference invalid synchronization phasors SD Q (step S134). The calculation formula is based on the following formula (D5). In Formula (D5), SD Q (K) is the Kth (K = 1, 2,..., N AVG ) symmetry among N AVG gauge differential synchronized phasor groups in which symmetry breaking has not occurred. It means the gauge difference invalid synchronized phasor SD Q calculated using the group.

続いて、コンピュータは、算出したNAVG個の直流成分vDCの平均値vDCAVGを計算する(ステップS135)。直流成分の平均値の計算式は次式(D6)による。式(D6)において、vDC(K)は、対称性の破れが生じていないNAVG個のゲージ差分同期フェーザ群のうち、第K番目(K=1,2,…,NAVG)の対称群を用いて計算された直流成分vDCを意味する。 Subsequently, the computer calculates an average value v DCAVG of the calculated N AVG DC components v DC (step S135). The formula for calculating the average value of the DC component is according to the following formula (D6). In equation (D6), v DC (K) is the Kth (K = 1, 2,..., N AVG ) symmetry among N AVG gauge differential synchronized phasor groups in which symmetry breaking has not occurred. It means the DC component v DC calculated using the group.


以上によって、不変量の計算手順が終了する。

Thus, the invariant calculation procedure is completed.

[17.電力およびインピーダンスの計算式]
上記の計算で得られた電圧の同期フェーザ実数部vre(式(C9)参照)および同期フェーザ虚数部vim(式(C10)参照)と、同様の計算によって得られる電流の同期フェーザ実数部ireおよび同期フェーザ虚数部iimとを用いて、電力とインピーダンスを計算する方法について説明する。以下の説明において、電圧同期フェーザおよび電流電気フェーザを次式(E1)のように定義する。
[17. Formula for calculating power and impedance]
Synchronous phasor real number part v re (see equation (C9)) and synchronous phasor imaginary part v im (see equation (C10)) obtained by the above calculation, and synchronous phasor real part of current obtained by similar calculation A method of calculating power and impedance using i re and the synchronized phasor imaginary part i im will be described. In the following description, a voltage synchronous phasor and a current electric phasor are defined as in the following equation (E1).

有効電力Pおよび無効電力Qは、定義により次式(E2)のように求められる。以下の式において、上付きの「*」は複素共役を表し、Re{…}は実数部を表し、Im{…}は虚数部を表す。   The active power P and the reactive power Q are obtained by the following formula (E2) by definition. In the following expression, the superscript “*” represents a complex conjugate, Re {...} Represents a real part, and Im {.

上式(E1)の電圧同期フェーザv(t)および電流同期フェーザi(t)の定義式から、インピーダンスZは次式(E3)によって計算することができ、抵抗分Rおよびリアクタンス分Xは次式(E4)によって計算することができる。   From the definition formula of the voltage synchronous phasor v (t) and the current synchronous phasor i (t) of the above equation (E1), the impedance Z can be calculated by the following equation (E3), and the resistance component R and the reactance component X are It can be calculated by equation (E4).

[18.空間同期フェーザの定義と計算式]
この明細書において空間同期フェーザとは、同時刻における二つのノード間の同期フェーザ位相角、もしくは、同時刻における2つのノード間の同期フェーザの位相差として定義される。空間同期フェーザの取り得る値は−180度から+180度の間にある。以下、図面を参照して空間同期フェーザの計算方法について説明する。
[18. Spatial synchronization phasor definition and formula]
In this specification, a spatially synchronized phasor is defined as a synchronized phasor phase angle between two nodes at the same time, or a phase difference between synchronized phasors between two nodes at the same time. Possible values of the spatially synchronized phasor are between -180 degrees and +180 degrees. The spatial synchronization phasor calculation method will be described below with reference to the drawings.

図7は、複素平面上の空間同期フェーザについて説明するための図である。同時刻における、ノード1の電圧同期フェーザv1(t)およびノード2の電圧同期フェーザv2(t)が次式(F1)のように与えられるものとする。次式(F1)において、V1、V2は同期フェーザ振幅である。一般に、電力系統の負荷と発電量は常に変動しているために、同時刻におけるノード1の角周波数ω1とノード2の角周波数ω2とは微妙に異なるものとなっている。 FIG. 7 is a diagram for explaining a spatially synchronized phasor on a complex plane. It is assumed that the voltage-synchronized phasor v 1 (t) of node 1 and the voltage-synchronized phasor v 2 (t) of node 2 at the same time are given by the following equation (F1). In the following formula (F1), V 1 and V 2 are synchronous phasor amplitudes. In general, since the load of the power system and the amount of power generation are constantly changing, the angular frequency ω 1 of the node 1 and the angular frequency ω 2 of the node 2 at the same time are slightly different.

余弦定理によれば、ノード1とノード2との間の位相差である空間同期フェーザφSP(t)は次式(F2)で与えられる。次式(F2)において、V12はノード1とノード2との間の差分同期フェーザ振幅であり、ピタゴラスの定理によりその2乗は次式(F3)で与えられる。すなわち、空間同期フェーザφSP(t)は、電力系統の第1ノードおよび第2ノードの各々において同一サンプリング時刻に測定した電気量(電圧または電流)のフェーザ表示の実数部および虚数部の値と、余弦定理とを用いることによって計算される。次式(F2)および(F3)の定義によれば、空間同期フェーザφSP(t)の取り得る値は、0度から+180度である。 According to the cosine theorem, the spatial synchronization phasor φ SP (t) that is the phase difference between the node 1 and the node 2 is given by the following equation (F2). In the following equation (F2), V 12 is the difference-synchronized phasor amplitude between the node 1 and the node 2, and its square is given by the following equation (F3) by the Pythagorean theorem. In other words, the space-synchronized phasor φ SP (t) is the real part and imaginary part of the phasor display of the quantity of electricity (voltage or current) measured at the same sampling time at each of the first and second nodes of the power system. , By using the cosine theorem. According to the definitions of the following equations (F2) and (F3), the possible values of the spatially synchronized phasor φ SP (t) are 0 to +180 degrees.

上記の計算方法と異なり、ノード1の同期フェーザ位相角φ1とノード2の同期フェーザ位相角φ2との差によって、空間同期フェーザを定義することも可能である(実際、本願発明者による特許文献1ではそのような定義が用いられている)。しかしながら、φ1とφ2との位相差として定義するよれも上式(F2)によって空間同期フェーザを計算した方が、誤差が少なく安定的に空間同期フェーザを求めることができる。 Unlike the above calculation method, it is also possible to define a spatially synchronized phasor by the difference between the synchronized phasor phase angle φ 1 of node 1 and the synchronized phasor phase angle φ 2 of node 2 (in fact, a patent by the inventor of the present application). Reference 1 uses such a definition). However, if the spatially synchronized phasor is defined as the phase difference between φ 1 and φ 2 and the spatially synchronized phasor is calculated by the above equation (F2), the spatially synchronized phasor can be stably obtained with less error.

空間同期フェーザと各ノードのリアルタイム周波数とを利用して、電力系統安定度監視システムを構築することができる。具体的なシミュレーション例については、図36〜図44を用いて後述する。   A power system stability monitoring system can be constructed using the spatially synchronized phasor and the real-time frequency of each node. A specific simulation example will be described later with reference to FIGS.

[19.時間同期フェーザの定義と計算式]
この明細書において、時間同期フェーザは、現時点より指定期間TTPだけ前の時点から現時点までの間に同期フェーザが実際に回転した位相角の積算値として定義される。したがって、時間同期フェーザが取り得る値は0より大きい値(正数)である。本願発明者による特許文献1での定義と異なるので、注意が必要である。特許文献1では、時間同期フェーザは、現時点の同期フェーザ位相角と、現時点よりも指定期間だけ前の時点での同期フェーザ位相角との差分として定義されていた。この場合、時間同期フェーザの取り得る値は、−180度から+180度の間である。
[19. Time synchronization phasor definition and formula]
In this specification, the time-synchronized phasor is defined as an integrated value of the phase angles at which the synchronized phasor has actually rotated from the time point before the present time by a specified period TTP to the present time. Therefore, the value that the time synchronization phasor can take is a value (positive number) greater than zero. Since it is different from the definition in Patent Document 1 by the inventor of the present application, attention is required. In Patent Document 1, a time-synchronized phasor is defined as a difference between a current synchronized phasor phase angle and a synchronized phasor phase angle at a time point a specified period before the current time. In this case, a possible value of the time synchronization phasor is between −180 degrees and +180 degrees.

図8は、複素平面上の時間同期フェーザについて説明するための図である。図8を参照して、時間同期フェーザφTP(t)は、次式(F4)によって定義される。次式(F4)において、φ(t)は現時点の同期フェーザ位相角、φ(t−TTP)は現時点よりも指定期間TTPだけ前の時点の同期フェーザ位相角、NTPは、指定期間TTP内に同期フェーザが回転するサイクル数である。 FIG. 8 is a diagram for explaining a time-synchronized phasor on the complex plane. Referring to FIG. 8, time synchronization phasor φ TP (t) is defined by the following equation (F4). In the following equation (F4), φ (t) is the current synchronized phasor phase angle, φ (t−T TP ) is the synchronized phasor phase angle just before the present time by the designated period T TP , and N TP is the designated period. T TP synchronization in phasor is the number of cycles of rotation.

指定期間TTPは、次式(F5)に示すように、データ収集サンプリング周期T1の正の整数倍で表される。この正の整数をゲージサンプリング点数Ngと称する。 The designated period TTP is represented by a positive integer multiple of the data collection sampling period T 1 as shown in the following equation (F5). This positive integer is referred to as the gauge sampling point number N g .

図9は、時間同期フェーザに対応するサイクル数NTPとゲージサンプリング点数Ngとの関係を示す図である。図9を参照して、データ収集サンプリング周波数を4000Hzとし、系統周波数を60Hzとしている。理論上は、図9の全てのゲージサンプリング点数Ngについて、実測された同期フェーザ位相角の差分(すなわち、φ(t)−φ(t−TTP))とサイクル数NTPとによって、時間同期フェーザφTPを計算することができるはずである。しかしながら、周波数が変動しているとき測定点も変動するために、サイクル数NTPにずれが生じる場合がある。そこで、電力系統の定格周波数に対応して、図9の階段状のステップの中間点(図9の点A,B,C)近傍でサイクル数を決定することが望ましい。表4は、時間同期フェーザのゲージサンプリング点数Ngとサイクル数NTPとの関係を示す表である。 Figure 9 is a diagram showing the relationship between the time synchronization cycle number corresponding to the phasor N TP and the gauge number of sampling points N g. Referring to FIG. 9, the data collection sampling frequency is 4000 Hz, and the system frequency is 60 Hz. Theoretically, all of the gauge number of sampling points N g 9, the measured synchronization phasor of phase angle difference (i.e., φ (t) -φ (t -T TP)) and by the number of cycles N TP, time it should be possible to calculate the synchronized phasor phi TP. However, since the measurement point also varies when the frequency varies, a shift may occur in the cycle number NTP . Therefore, it is desirable to determine the number of cycles in the vicinity of the intermediate point (points A, B, and C in FIG. 9) of the stepped step in FIG. 9 corresponding to the rated frequency of the power system. Table 4 is a table showing the relationship between the gauge number of sampling points N g and cycle number N TP of the time synchronization phasor.

図10は、同期フェーザ位相角と経過時間との関係を示す図である。図10を参照して、同期フェーザ位相角は、−180度から+180度の間で変化する。一方、時間同期フェーザは正の実数であり、時間経過とともに増加する。サイクル数NTPが異なれば、同じ同期フェーザ位相角φ(t),φ(t−TTP)に対して異なる時間同期フェーザφTPが得られる。図10の場合、サイクル数NTPは2であり、時間同期フェーザφTPは、φ(t)−φ(t−TTP)+4πで与えられる。 FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the synchronized phasor phase angle and the elapsed time. Referring to FIG. 10, the synchronized phasor phase angle varies between −180 degrees and +180 degrees. On the other hand, the time-synchronized phasor is a positive real number and increases with time. If the number of cycles NTP is different, different time-synchronized phasors φTP are obtained for the same synchronized phasor phase angles φ (t) and φ (t− TTP ). In the case of FIG. 10, the number of cycles N TP is 2, and the time synchronization phasor φ TP is given by φ (t) −φ (t−T TP ) + 4π.

図11は、時間同期フェーザとゲージサンプリング点数との関係を示す図である。図11を参照して、データ収集サンプリング周波数を4000Hzとしている。同じゲージサンプリング点数Ngであっても、系統周波数が異なると時間同期フェーザφTP[deg]は異なる。図11では、系統周波数が65Hz、60Hz、および55Hzである場合の各々について、時間同期フェーザφTP[deg]とゲージサンプリング点数Ngでとの関係を示している。系統周波数が高いほど時間同期フェーザφTPは大きくなる。 FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the time synchronization phasor and the number of gauge sampling points. Referring to FIG. 11, the data collection sampling frequency is 4000 Hz. Even with the same gauge sampling point N g , the time synchronization phasor φ TP [deg] is different when the system frequency is different. FIG. 11 shows the relationship between the time-synchronized phasor φ TP [deg] and the number of gauge sampling points N g when the system frequencies are 65 Hz, 60 Hz, and 55 Hz. Time synchronization phasor phi TP higher system frequency increases.

[20.周波数および周波数変化率の計算式]
上記に従って算出された時間同期フェーザφTP(t)を用いて、周波数f(t)および周波数変化率ROCOF(rate of change of frequency)をそれぞれ次式(F6)および(F7)のように計算することができる。以下の式において、f(t)は現時点の周波数、f(t−TTP)は現時点よりも指定期間TTPだけ前の周波数である。f0は、電力系統の定格周波数または現時点から所定時間前の時点から現時点までの周波数測定結果の移動平均値である。
[20. Calculation formula of frequency and frequency change rate]
Using the time-synchronized phasor φ TP (t) calculated according to the above, the frequency f (t) and the frequency change rate ROCOF (rate of change of frequency) are respectively calculated as the following equations (F6) and (F7). be able to. In the following equation, f (t) is the current frequency, and f (t−T TP ) is the frequency before the current time by the specified period T TP . f 0 is a rated frequency of the power system or a moving average value of frequency measurement results from a time point a predetermined time before the current time to the current time.

[21.仮想基準フェーザの設定と相差角の計算式]
以下に、一定の初期速度で回転している仮想基準フェーザを仮定し、現時点に測定した同期フェーザと仮想基準同期フェーザとの相差角を計算し、その相差角を用いて周波数および周波数変化率を計算する手法を提示する。相差角を用いることによって、図32、図33で後述するように高調波成分を確認することができ、また、図43で後述するように脱調を判定することができる。
[21. Virtual reference phasor setting and phase difference calculation formula]
In the following, assuming a virtual reference phasor rotating at a constant initial speed, the phase difference angle between the currently measured sync phaser and the virtual reference sync phaser is calculated, and the frequency and frequency change rate are calculated using the phase difference angle. Present the calculation method. By using the phase difference angle, the harmonic component can be confirmed as will be described later with reference to FIGS. 32 and 33, and step out can be determined as will be described later with reference to FIG.

図12は、複素平面上の同期フェーザと仮想基準フェーザとこれらの相差角とを示す図である。図12を参照して、現時点の同期フェーザv1(t)を次式(G1)で表す。次式(G1)において、v1、ω1、φ1は、それぞれ現時点の同期フェーザの振幅、角周波数、および初期位相角である。 FIG. 12 is a diagram illustrating a synchronized phasor, a virtual reference phasor, and their phase difference angles on a complex plane. Referring to FIG. 12, the current synchronized phasor v 1 (t) is expressed by the following equation (G1). In the following equation (G1), v 1 , ω 1 , and φ 1 are the current synchronous phasor amplitude, angular frequency, and initial phase angle, respectively.

現時点の仮想基準フェーザv0(t)を次式(G2)で表す。仮想基準フェーザは、ある時点の同期フェーザの振幅、角周波数、初期位相がその値で固定されたものとして定義される。次式(G2)において、v0、ω0、φ0は、それぞれ仮想基準フェーザの設定時に測定されてその測定値に固定された仮想基準フェーザの振幅、角周波数、初期位相角である。 The current virtual reference phasor v 0 (t) is expressed by the following equation (G2). The virtual reference phasor is defined as a fixed value of the amplitude, angular frequency, and initial phase of the synchronized phasor at a certain time. In the following equation (G2), v 0 , ω 0 , and φ 0 are the amplitude, angular frequency, and initial phase angle of the virtual reference phasor that are measured at the time of setting the virtual reference phasor and fixed to the measured values.

相差角φd(t)は、現時点の同期フェーザv1(t)と仮想基準フェーザv0(t)との位相差であり、余弦定理を用いて次式(G3)のように定義することができる。式(G3)において、V10は、同期フェーザv1(t)と仮想基準フェーザv0(t)との差分によって得られる差分同期フェーザの振幅であり、その2乗は次式(G4)で表される。すなわち、相差角φd(t)は、複素平面内で一定の初期速度で回転している仮想基準フェーザの実数部および虚数部の値と、現サンプリング時刻における同期フェーザの実数部および虚数部の値と、余弦定理とを用いることによって計算される。次式(G3)および(G4)の定義式から、相差角φd(t)の取り得る値は、0度から+180度の間である。 The phase difference angle φ d (t) is the phase difference between the current synchronized phasor v 1 (t) and the virtual reference phasor v 0 (t), and is defined by the following equation (G3) using the cosine theorem. Can do. In the equation (G3), V 10 is the amplitude of the differential synchronized phasor obtained by the difference between the synchronized phasor v 1 (t) and the virtual reference phasor v 0 (t), and its square is expressed by the following equation (G4). expressed. That is, the phase difference angle φ d (t) is the values of the real and imaginary parts of the virtual reference phasor rotating at a constant initial speed in the complex plane, and the real and imaginary parts of the synchronized phasor at the current sampling time. Calculated by using the value and the cosine theorem. From the following definition formulas (G3) and (G4), the possible value of the phase difference angle φ d (t) is between 0 degree and +180 degrees.

仮想基準フェーザの定義によれば、入力信号の周波数が変化しない場合、相差角φdは零であることがわかる。入力信号の周波数が変化すると、相差角も変化する。周波数の変化率が大きいほど、相差角の大きさの変化率も大きくなる。周波数の変化分Δfは、相差角φd(t)を用いて、次式(G5)のように表すことができる。 According to the definition of the virtual reference phasor, it can be seen that the phase difference angle φ d is zero when the frequency of the input signal does not change. When the frequency of the input signal changes, the phase difference angle also changes. The greater the change rate of the frequency, the greater the change rate of the phase difference angle. The frequency change Δf can be expressed as the following equation (G5) using the phase difference angle φ d (t).

式(G5)において、Tdは仮想基準フェーザの設定時から現時点までの経過時間である。sgnは+1か−1を表す符号であり、次式(G6)のように、時間同期フェーザφTP(t)が増加している場合に+1(加速)と定義され、時間同期フェーザφTP(t)が減少している場合に−1(減速)と定義される。 In the equation (G5), T d is an elapsed time from the setting time of the virtual reference phasor to the present time. sgn is a code representing +1 or −1, and is defined as +1 (acceleration) when the time synchronization phasor φ TP (t) is increased as in the following equation (G6), and the time synchronization phasor φ TP ( It is defined as -1 (deceleration) when t) is decreasing.

上式(G5)の周波数変化分Δfを用いることによって、現時点の周波数fは、仮想基準フェーザの周波数(回転速度)f0に周波数変化分Δfを加算することによって計算される(f=f0+Δf)。さらに、周波数変化率ROCOF(t)を次式(G7)のように求めることができる。 By using the frequency change Δf in the above equation (G5), the current frequency f is calculated by adding the frequency change Δf to the frequency (rotational speed) f 0 of the virtual reference phasor (f = f 0 + Δf). Furthermore, the frequency change rate ROCOF (t) can be obtained as in the following equation (G7).

<実施の形態1>
実施の形態1では、電力系統に接続される、同期フェーザ測定装置100の構成および動作について説明する。上記で説明したように、同期フェーザの実数部、虚数部、位相角、振幅の算出に関して、ゲージ同期フェーザ群とゲージ差分同期フェーザ群とでは、同じ計算結果を得ることができる。しかしながら、後者のほうが、対称群を構成する全ての要素が差分ベクトルであるため、入力信号の直流成分の測定結果に対する影響を大幅に低減することができる。このため、以下の同期フェーザ測定装置100は、ゲージ差分同期フェーザ群を利用している。
<Embodiment 1>
Embodiment 1 demonstrates the structure and operation | movement of the synchronous phasor measuring apparatus 100 connected to an electric power grid | system. As described above, regarding the calculation of the real part, the imaginary part, the phase angle, and the amplitude of the synchronized phasor, the same calculation result can be obtained in the gauge synchronized phasor group and the gauge differential synchronized phasor group. However, in the latter case, since all the elements constituting the symmetry group are difference vectors, the influence on the measurement result of the DC component of the input signal can be greatly reduced. For this reason, the following synchronized phasor measuring device 100 uses a gauge differential synchronized phasor group.

図13は、同期フェーザ測定装置の構成を示すブロック図である。以下では、電圧同期フェーザの測定を主に説明するが、電流同期フェーザの測定についても同様に行うことができる。図13を参照して、同期フェーザ測定装置100は、電圧瞬時値データ入力部101と、演算処理部120と、演算情報送信部(および演算情報受信部)113と、インターフェース部114と、記憶部115と、GPS受信部116とを含む。   FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of the synchronous phasor measuring device. In the following, the measurement of the voltage-synchronized phasor will be mainly described, but the measurement of the current-synchronized phasor can be similarly performed. Referring to FIG. 13, synchronous phasor measuring device 100 includes voltage instantaneous value data input unit 101, calculation processing unit 120, calculation information transmission unit (and calculation information reception unit) 113, interface unit 114, and storage unit. 115 and a GPS receiver 116.

電圧瞬時値データ入力部101は、電圧変成器PTと接続され、電力系統から電圧情報を連続的に取得する。取得された電圧情報は、内蔵のA/D変換器によってデジタル信号変換され、最終的にデータ収集サンプリング周期T1ごとの時系列の電圧データが得られる。 The voltage instantaneous value data input unit 101 is connected to the voltage transformer PT and continuously acquires voltage information from the power system. The acquired voltage information is converted into a digital signal by a built-in A / D converter, and finally, time-series voltage data for each data collection sampling period T 1 is obtained.

演算処理部120は、CPU(Central Processing Unit)によって構成され、記憶部115に格納されたプログラムに従って動作することによって、各種の演算処理を行う。機能的にみると、演算処理部120は、不変量平均化処理部102と、同期フェーザの実数部計算部103と、同期フェーザの虚数部計算部104と、同期フェーザの位相角計算部105と、同期フェーザの振幅計算部と、空間同期フェーザ計算部107と、時間同期フェーザ計算部108と、周波数計算部109と、周波数変化率計算部110と、相差角計算部111と、ゲージ差分同期フェーザ単位群の回転位相角補正部112とを含む。これらの各機能部の動作については、次図14のフローチャートとともに説明する。   The arithmetic processing unit 120 is configured by a CPU (Central Processing Unit), and performs various arithmetic processes by operating according to a program stored in the storage unit 115. In terms of functionality, the arithmetic processing unit 120 includes an invariant averaging processing unit 102, a real part calculation unit 103 of a synchronized phasor, an imaginary part calculation unit 104 of a synchronized phasor, and a phase angle calculation unit 105 of a synchronized phasor. The amplitude calculation unit of the synchronized phasor, the space synchronization phasor calculation unit 107, the time synchronization phasor calculation unit 108, the frequency calculation unit 109, the frequency change rate calculation unit 110, the phase difference angle calculation unit 111, and the gauge difference synchronization phasor A rotation phase angle correction unit 112 of a unit group. The operation of each functional unit will be described with reference to the flowchart of FIG.

演算情報送信部(および演算情報受信部)113は、通信回線(不図示)を介して他の同期フェーザ測定装置(不図示)または中央監視システム(たとえば、図36の電力系統安定度監視システム201)との間で、たとえば、演算処理部120での計算結果の送受信を行う。   The calculation information transmission unit (and calculation information reception unit) 113 is connected to another synchronous phasor measurement device (not shown) or a central monitoring system (for example, the power system stability monitoring system 201 in FIG. 36) via a communication line (not shown). ), For example, the calculation result in the arithmetic processing unit 120 is transmitted and received.

インターフェース部114は、ユーザインターフェースまたは外部装置との間の接続のために設けられている。記憶部115は、入力された電圧瞬時値データおよび上記の計算結果などを格納する。GPS受信部は、時刻同期のためにGPS衛星から時刻同期信号を受信する。なお、時刻同期の方法はGPSに限らず、たとえば、中央監視システムから通信回線を介して時刻同期信号が各同期フェーザ測定装置に送信されるようにしてもよい。   The interface unit 114 is provided for connection with a user interface or an external device. The storage unit 115 stores the input voltage instantaneous value data, the above calculation result, and the like. The GPS receiver receives a time synchronization signal from a GPS satellite for time synchronization. The time synchronization method is not limited to GPS, and for example, a time synchronization signal may be transmitted from the central monitoring system to each synchronized phasor measurement device via a communication line.

図14は、同期フェーザの測定手順を示すフローチャートである。図13および図14を参照して、まず、電圧瞬時値データ入力部101は、電力系統から電圧瞬時値を取得する(ステップS101)。取得された電圧瞬時値は、時系列のデジタルデータに変換される。   FIG. 14 is a flowchart showing the measurement procedure of the synchronized phasor. Referring to FIGS. 13 and 14, first, voltage instantaneous value data input unit 101 acquires an instantaneous voltage value from the power system (step S101). The acquired voltage instantaneous value is converted into time-series digital data.

次に、不変量平均化処理部102は、図6で説明したフローチャートに従って、ゲージ差分有効同期フェーザの平均値、ゲージ差分無効同期フェーザの平均値、および直流成分の平均値を算出する(ステップS102)。   Next, the invariant averaging processing unit 102 calculates the average value of the gauge difference effective synchronization phasor, the average value of the gauge difference invalid synchronization phasor, and the average value of the DC component according to the flowchart described in FIG. 6 (step S102). ).

次に、同期フェーザの実数部計算部103は、前述の式(38)に従って、同期フェーザの実数部を計算する(ステップS103)。虚数部計算部104は、前述の式(39)に従って、同期フェーザの虚数部を計算する(ステップS104)。位相角計算部は、前述の式(39)に従って、同期フェーザの位相角を計算する(ステップS105)。なお、同期フェーザは反時計まわり複素平面上で回転し、同期フェーザの位相角の変化範囲は−180度から+180度である。さらに、振幅計算部106は、前述の式(41)に従って、同期フェーザ振幅を計算する(ステップS106)。こられのステップS103からS106の演算はどのような順序で行っても構わない。   Next, the real part calculation unit 103 of the synchronized phasor calculates the real part of the synchronized phasor according to the aforementioned equation (38) (step S103). The imaginary part calculation unit 104 calculates the imaginary part of the synchronized phasor according to the above equation (39) (step S104). The phase angle calculation unit calculates the phase angle of the synchronized phasor according to the above equation (39) (step S105). The synchronized phasor rotates counterclockwise on the complex plane, and the range of change of the phase angle of the synchronized phasor is −180 degrees to +180 degrees. Further, the amplitude calculator 106 calculates the synchronized phasor amplitude according to the above-described equation (41) (step S106). The calculations in steps S103 to S106 may be performed in any order.

次に、時間同期フェーザ計算部108は、前述の式(83)に従って、時間同期フェーザを計算する(ステップS107)。周波数計算部109は、上記の式(85)に従って、基本波周波数を計算する(ステップS108)。周波数変化率計算部110は、前述の式(86)に従って、周波数変化率を計算する(ステップS109)。   Next, the time synchronization phasor calculation unit 108 calculates a time synchronization phasor according to the above-described equation (83) (step S107). The frequency calculation unit 109 calculates the fundamental frequency according to the above equation (85) (step S108). The frequency change rate calculation unit 110 calculates the frequency change rate according to the above equation (86) (step S109).

次に、相差角計算部111は、前述の式(92)に従って相差角を計算し、前述の式(94)に従って周波数の変化分を計算し、前述の式(96)に従って周波数変化率を計算する(ステップS110)。   Next, the phase difference angle calculation unit 111 calculates the phase difference angle according to the above formula (92), calculates the change in frequency according to the above formula (94), and calculates the frequency change rate according to the above formula (96). (Step S110).

次に、回転位相角補正部112は、ゲージ差分同期フェーザ単位群の回転位相角α0を補正する(ステップS111)。具体的には、以下の手順に従う。まず、回転位相角補正部112は、次式(H1)に従って、現時点までのM時点で計算されたM個の周波数の移動平均を行う。次式(H1)において、Mは指定された移動平均個数、T1はデータ収集サンプリング周期である。 Next, the rotation phase angle correction unit 112 corrects the rotation phase angle α 0 of the gauge difference synchronized phasor unit group (step S111). Specifically, the following procedure is followed. First, the rotational phase angle correction unit 112 performs a moving average of M frequencies calculated at M time points up to the present time according to the following equation (H1). In the following equation (H1), M is the designated moving average number, and T 1 is the data collection sampling period.

回転位相角α0は、上記の周波数の平均値f0(t)とゲージサンプリング周波数fgを用いて、以下の式(H2)によって求められる。 The rotational phase angle α 0 is obtained by the following equation (H2) using the above average value f 0 (t) of the frequency and the gauge sampling frequency f g .

次に、演算情報送信部113は、算出された同期フェーザに関する情報を送信し、広域保護制御システムに利用する(ステップS112)。なお、空間同期フェーザを計算する場合には、演算情報受信部113は、他の同期フェーザ測定装置から算出された同期フェーザに関する情報を受信する。次のステップS113において、空間同期フェーザ計算部107は、前述の式(F2)に従って空間同期フェーザを算出する。   Next, the calculation information transmission part 113 transmits the information regarding the calculated synchronous phasor, and utilizes it for a wide area protection control system (step S112). When calculating a spatially synchronized phasor, the calculation information receiving unit 113 receives information on the synchronized phasor calculated from another synchronized phasor measuring device. In the next step S113, the space synchronization phasor calculation unit 107 calculates a space synchronization phasor according to the above-described equation (F2).

同期フェーザの計算を終了しない場合は(ステップS114でNO)、ステップS101に戻り、上記の計算がデータ収集サンプリング周期T1ごとに繰り返される。   When the calculation of the synchronized phasor is not completed (NO in step S114), the process returns to step S101, and the above calculation is repeated every data collection sampling period T1.

<実施の形態2>
実施の形態2では、パルス生成装置について説明する。電子回路の分野では一定の幅を持った矩形波のことをパルスといい、クロック信号や同期信号に使われる。矩形波は数学的には複数の周波数の正弦波の重ね合わせとして表現される(いわゆるフーリエ解析)。ここで、提案するパルス生成装置は、入力された信号波形(基本波が主体であるが、高調波成分および直流成分を含んでいる)のうち、基本波の半波を生成する(入力された基本波の周波数および振幅を高精度に再生する)ものである。
<Embodiment 2>
In Embodiment 2, a pulse generation device will be described. In the field of electronic circuits, a rectangular wave having a certain width is called a pulse, and is used for a clock signal or a synchronization signal. A square wave is mathematically expressed as a superposition of sine waves of a plurality of frequencies (so-called Fourier analysis). Here, the proposed pulse generation device generates a half wave of the fundamental wave out of the input signal waveform (the fundamental wave is the main component, but includes a harmonic component and a direct current component). The frequency and amplitude of the fundamental wave are reproduced with high accuracy).

図15は、パルス生成装置の構成を示すブロック図である。図15を参照して、パルス生成装置400は、正弦波入力部401と、パルス生成部としての正半波生成部402と、指定出力指令部403と、パルス出力部404とを含む。各構成要素の動作は、次図16のフローチャートとともに説明する。   FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of the pulse generation device. Referring to FIG. 15, pulse generation device 400 includes a sine wave input unit 401, a positive half wave generation unit 402 as a pulse generation unit, a designated output command unit 403, and a pulse output unit 404. The operation of each component will be described with reference to the flowchart of FIG.

図16は、図15のパルス生成装置の動作を示すフローチャートである。図15および図16を参照して、正弦波入力部401は、たとえば、電力系統から交流電圧または交流電流の入力を受ける(ステップS401)。入力された交流電圧および交流電流は、基本波が主体であるが、高調波成分および直流成分を含んでいる。   FIG. 16 is a flowchart showing the operation of the pulse generation device of FIG. Referring to FIGS. 15 and 16, sine wave input unit 401 receives an input of an AC voltage or an AC current from a power system, for example (step S401). The input AC voltage and AC current are mainly composed of fundamental waves, but contain harmonic components and DC components.

次に、正半波生成部402は、入力された交流電圧および交流電流の基本波と同じ周波数および同じ振幅を有する正半波(正弦波のプラス側の半波という意味で、正半波と称する)を生成する(ステップS402)。具体的には以下の方法による。以下では、交流電流が入力された場合について説明しているが、交流電圧の場合も同様である。   Next, the positive half wave generation unit 402 is a positive half wave having the same frequency and the same amplitude as the fundamental wave of the input AC voltage and AC current (in the sense of a positive half wave of a sine wave) (Step S402). Specifically, the following method is used. In the following, a case where an alternating current is input is described, but the same applies to an alternating voltage.

図17は、正半波の生成方法について説明するための図である。図17には、複素平面上で直流成分iDCがある場合の電流フェーザi1(t)およびi1(t−T)が示されている。図17において、Iは電流振幅、αはゲージ回転位相角、iDCは正半波出力電流である。電流フェーザi1(t)およびi1(t−T)の瞬時値i11およびi12は以下の式(I1)で表される。 FIG. 17 is a diagram for explaining a method of generating a positive half wave. FIG. 17 shows current phasors i 1 (t) and i 1 (t−T) when there is a DC component i DC on the complex plane. In FIG. 17, I is the current amplitude, α is the gauge rotation phase angle, and i DC is the positive half-wave output current. The instantaneous values i 11 and i 12 of the current phasors i 1 (t) and i 1 (t−T) are expressed by the following formula (I1).

上式(I1)の時間変数tを消去するように変形することによって、次の正半波出力式(I2)が得られる。次式(I2)において、fCは周波数係数である。周波数係数fCおよび電流振幅Iは、ゲージ差分同期フェーザ群を用いて、すなわち、前述の(C5)および(C12)に従って(ただし、電圧を電流に置き換えることによって)計算される。 The following positive half-wave output formula (I2) is obtained by modifying the time variable t in the above formula (I1) to be eliminated. In the following formula (I2), f C is a frequency coefficient. The frequency coefficient f C and the current amplitude I are calculated using the gauge differential synchronization phasor group, that is, according to the above (C5) and (C12) (but by replacing the voltage with the current).

別法として、入力された交流電圧または交流電流がほとんど基本波のみによって生成されている場合には、入力された正弦波の正半波をそのまま出力してもよい。出力条件は、入力信号の同期フェーザ位相角φ(t)を用いて以下の式(I3)で与えられる。   Alternatively, when the input AC voltage or AC current is generated almost exclusively by the fundamental wave, the positive half wave of the input sine wave may be output as it is. The output condition is given by the following equation (I3) using the synchronized phasor phase angle φ (t) of the input signal.

再び、図15および図16を参照して、指定出力指令部403は、次式(I4)に従って、パルス出力の指定出力指令時間を計算する(ステップS403)。   Referring to FIGS. 15 and 16 again, designated output command unit 403 calculates a designated output command time for pulse output according to the following equation (I4) (step S403).

ここに、Tpulseは指定のパルス出力間隔時間、T0は入力信号周期、Toutputは指定出力指令時間である。図18は、上記の出力指令時間計算の概念を説明するための図である。パルス出力間隔時間Tpulseを指定することによって、指定出力指令部403は、前回のパルス出力から指定出力指令時間Toutputの経過後に次のパルスの出力を指令する。 Here, T pulse is a specified pulse output interval time, T 0 is an input signal period, and T output is a specified output command time. FIG. 18 is a diagram for explaining the concept of the above-described output command time calculation. By designating the pulse output interval time T pulse , the designated output command unit 403 commands the output of the next pulse after the designated output command time T output has elapsed from the previous pulse output.

次に、パルス出力部404は、指定出力指令部403からのパルスの出力指令を受けると、正半波生成部402で生成されたパルス信号を出力する(ステップS404)。パルス出力の終了指令を受けていない場合には(ステップS405でNO)、上記のステップS401からS404が繰り返される。   Next, when receiving the pulse output command from the designated output command unit 403, the pulse output unit 404 outputs the pulse signal generated by the positive half wave generation unit 402 (step S404). If a pulse output end command has not been received (NO in step S405), the above steps S401 to S404 are repeated.

<実施の形態3>
実施の形態3では、上記の手法による周波数及び周波数変化率の計算をシミュレーションによって検証した事例(ケース1)について説明する。具体的に、ケース1では、入力信号が正弦波で、指定の時間から、一定の比率で周波数を変化していくシミュレーションを行った。ケース1のパラメータを表5に示す。
<Embodiment 3>
In the third embodiment, a case (case 1) in which the calculation of the frequency and the frequency change rate by the above method is verified by simulation will be described. Specifically, in case 1, a simulation was performed in which the input signal was a sine wave and the frequency was changed at a constant rate from a specified time. Table 5 shows the parameters of case 1.


ケース1の入力信号は次式で表される。

The input signal of case 1 is expressed by the following equation.


以下シミュレーション結果について説明する。

The simulation result will be described below.

図19は、ケース1における電圧瞬時値と交流振幅の測定結果とを示す図である。図19に示すように、0.1秒までは、周波数が60Hzの定常値である。その後、毎秒0.5Hzの速度で周波数が増加していく。提案した同期フェーザ測定手法で計算された同期フェーザ振幅が理論値と一致していることがわかる。   FIG. 19 is a diagram illustrating the instantaneous voltage value and the measurement result of the AC amplitude in case 1. As shown in FIG. 19, the frequency is a steady value of 60 Hz up to 0.1 second. Thereafter, the frequency increases at a rate of 0.5 Hz per second. It can be seen that the synchrophasor amplitude calculated by the proposed synchrophasor measurement method agrees with the theoretical value.

図20は、ケース1における理論周波数と測定周波数波形とを示す図である。時間同期フェーザ法と仮想基準フェーザ法により計算され周波数は、ともに高速に理論周波数の変動に追随し、高い精度で周波数が測定されていることが実証されている。   FIG. 20 is a diagram illustrating a theoretical frequency and a measurement frequency waveform in Case 1. Both the frequency calculated by the time-synchronized phasor method and the virtual reference phasor method have been proven to follow the fluctuation of the theoretical frequency at high speed and to measure the frequency with high accuracy.

図21は、ケース1における周波数変化率の測定結果を示す図である。時間同期フェーザ法と仮想基準フェーザ法により計算され周波数変化率は、ともに高速に理論周波数変化率の変動に追随し、高い精度の周波数が測定されていることが実証されている。なお、時間同期フェーザ法により計測結果は、周波数が急激に変化する前後において、過渡的ではあるが、比較的な大きな測定誤差がある。   FIG. 21 is a diagram showing the measurement result of the frequency change rate in case 1. FIG. Both the frequency change rate calculated by the time-synchronized phasor method and the virtual reference phasor method have been proven to follow the fluctuation of the theoretical frequency change rate at high speed and to measure a highly accurate frequency. Note that the measurement result by the time-synchronized phasor method has a comparatively large measurement error although it is transient before and after the frequency suddenly changes.

<実施の形態4>
実施の形態4では、実測された入力データを用いて、各種の提案手法を検証した5個の事例(ケース2)を説明する。ケース2の実測例のパラメータを表6に示す。
<Embodiment 4>
In the fourth embodiment, five cases (case 2) in which various proposed methods are verified using actually measured input data will be described. Table 6 shows parameters of the measurement example of Case 2.

図22は、ケース2の実測例における実測電圧波形図である。図22には、データ収集サンプリング周波数4000Hzで3秒間の検出した実測電圧波形が示されている。電圧波形の振幅の高さが揃っていないため、このデータは豊富な高調波成分を含んでいることがわかる。   FIG. 22 is an actual measurement voltage waveform diagram in an actual measurement example of case 2. FIG. FIG. 22 shows a measured voltage waveform detected for 3 seconds at a data collection sampling frequency of 4000 Hz. Since the amplitudes of the voltage waveforms are not uniform, it can be seen that this data includes abundant harmonic components.

図23は、図22の0.1秒間の区間の拡大図である。図23に示す0.1秒の区間の拡大図を観察するときれいな正弦波に見えるが、振幅の高さが微妙に異なっていることがわかる。   FIG. 23 is an enlarged view of the 0.1 second section of FIG. When an enlarged view of the 0.1 second section shown in FIG. 23 is observed, it looks like a clean sine wave, but it can be seen that the height of the amplitude is slightly different.

図24は、ケース2の実測例における実測電圧波形を、4000Hzのサンプリング周波数で3秒間検出したときのフーリエ変換スペクトルの測定結果を示す図である。図24には、420Hzまでの拡大図が示されている。このフーリエ変換結果から、実測データは、豊富な高調波成分を有していることがわかる。
[ケース2の実測例の検証1]
以下、対称性破れにより時間同期フェーザに不連続が生じた場合の測定結果について説明する。
FIG. 24 is a diagram illustrating a measurement result of a Fourier transform spectrum when an actual measurement voltage waveform in an actual measurement example of case 2 is detected for 3 seconds at a sampling frequency of 4000 Hz. FIG. 24 shows an enlarged view up to 420 Hz. From the Fourier transform result, it can be seen that the actually measured data has abundant harmonic components.
[Verification 1 of actual measurement example of Case 2]
Hereinafter, a description will be given of measurement results when discontinuity occurs in the time-synchronized phasor due to symmetry breaking.

図25は、ケース2の実測例の検証1として、同期フェーザ位相角の測定結果を示す図である。図25を参照して、対称群1個のみを用いて不変量の平均化処理を行わない場合の位相角の測定結果を三角印で示す。0.0245秒付近で対称性が破れたため、同期フェーザ位相角の値が急変したことがわかる。このため、計算結果の連続性が維持できなくなっている。   FIG. 25 is a diagram illustrating a measurement result of the synchronized phasor phase angle as verification 1 of the actual measurement example of case 2. Referring to FIG. 25, the measurement result of the phase angle in the case where the invariant averaging process is not performed using only one symmetry group is indicated by a triangle mark. It can be seen that the value of the synchronized phasor phase angle has suddenly changed because the symmetry is broken around 0.0245 seconds. For this reason, the continuity of calculation results cannot be maintained.

一方、対称群10個を用いて不変量の平均化処理を行った場合の位相角の計算結果を四角印で示す。0.0245秒付近で対称性が破れた場合でも、同期フェーザ位相角に急変がなく、計算結果の連続性が維持できていることがわかる。   On the other hand, the calculation result of the phase angle when the invariant averaging process is performed using 10 symmetry groups is indicated by square marks. It can be seen that even when the symmetry is broken around 0.0245 seconds, there is no sudden change in the synchronized phasor phase angle, and the continuity of the calculation results can be maintained.

図26は、ケース2の実測例の検証1における同期フェーザ実数部の測定結果を示す図である。図26を参照して、対称群1個のみを用いて不変量の平均化処理を行わない場合の同期フェーザ実数部の測定結果を三角印で示す。0.0245秒付近で対称性が破れたため、同期フェーザ実数部の値が急変したことがわかる。このため、計算結果の連続性が維持できなくなっている。   FIG. 26 is a diagram illustrating a measurement result of the real part of the synchronized phasor in the verification 1 of the actual measurement example of the case 2. Referring to FIG. 26, the measurement result of the real part of the synchronized phasor when the invariant averaging process is not performed using only one symmetry group is indicated by a triangle. It can be seen that the value of the real part of the synchronized phasor suddenly changed because the symmetry was broken around 0.0245 seconds. For this reason, the continuity of calculation results cannot be maintained.

一方、対称群10個を用いて不変量の平均化処理を行った場合の同期フェーザ実数部の計算結果を四角印で示す。0.0245秒付近で対称性が破れた場合でも、同期フェーザ実数部に急変がなく、計算結果の連続性が維持できていることがわかる。   On the other hand, the calculation result of the synchronous phasor real part when the invariant averaging process is performed using 10 symmetry groups is indicated by a square mark. It can be seen that even if the symmetry is broken around 0.0245 seconds, the real part of the synchronized phasor does not change suddenly and the continuity of the calculation results can be maintained.

なお、比較のため、実測電圧瞬時値を丸印で表示する。高調波成分の影響で、純粋な正弦波である四角印の同期フェーザ実数部の曲線から離れていることがわかる。   For comparison, the actual measured voltage instantaneous value is indicated by a circle. It can be seen that due to the influence of the harmonic component, it is far from the curve of the real part of the synchronous phasor of the square mark which is a pure sine wave.

図27は、ケース2の実測例の検証1として、時間同期フェーザの測定結果を示す図である。図27を参照して、対称群1個のみを用いて不変量の平均化処理を行わない場合の時間同期フェーザの測定結果を三角印で示す。0.0245秒付近および0.041秒付近で対称性が破れたため、時間同期フェーザの値が急変したことがわかる。このため、計算結果の連続性が維持できなくなっている。   FIG. 27 is a diagram illustrating the measurement result of the time-synchronized phasor as verification 1 of the actual measurement example of case 2. With reference to FIG. 27, the measurement result of the time-synchronized phasor when the invariant averaging process is not performed using only one symmetry group is indicated by a triangle. It can be seen that the value of the time-synchronized phasor suddenly changed because the symmetry was broken around 0.0245 seconds and 0.041 seconds. For this reason, the continuity of calculation results cannot be maintained.

一方、対称群10個を用いて不変量の平均化処理を行った場合の時間同期フェーザの計算結果を四角印で示す。0.0245秒付近および0.041秒付近で対称性が破れた場合でも、同期フェーザ実数部に急変がなく、計算結果の連続性が維持できていることがわかる。さらに、不変量の平均化処理を行うことによって、時間同期フェーザの変動幅が小さくなっていることがわかる。   On the other hand, the calculation results of the time-synchronized phasor when the invariant averaging process is performed using 10 symmetry groups are indicated by square marks. It can be seen that even when the symmetry is broken around 0.0245 seconds and 0.041 seconds, the synchronous phasor real part does not change suddenly and the continuity of the calculation results can be maintained. Furthermore, it can be seen that the fluctuation range of the time-synchronized phasor is reduced by performing the invariant averaging process.

[ケース2の実測例の検証2]
以下、ケース2の実測例において、平均化処理の時間幅の長さを変更した例について説明する。
[Verification 2 of actual measurement example of Case 2]
Hereinafter, an example in which the length of the time width of the averaging process is changed in the actual measurement example of case 2 will be described.

図28は、ケース2の実測例の検証2として、電圧振幅の測定結果を示す図である。図28を参照して、60個の対称群を用いて不変量の平均化処理を行った場合は、12個の対称群を用いて不変量の平均化処理を行った場合に比べて、電圧振幅の変動幅が小さくなっていることがわかる。   FIG. 28 is a diagram illustrating a voltage amplitude measurement result as verification 2 of the actual measurement example of case 2. FIG. Referring to FIG. 28, when the invariant averaging process is performed using 60 symmetric groups, the voltage is compared with the case where the invariant averaging process is performed using 12 symmetric groups. It can be seen that the amplitude fluctuation range is small.

図29は、ケース2の実測例の検証2として、時間同期フェーザの測定結果を示す図である。図29を参照して、60個の対称群を用いて不変量の平均化処理を行った場合は、12個の対称群を用いて不変量の平均化処理を行った場合に比べて、時間同期フェーザの変動幅が小さくなっていることがわかる。   FIG. 29 is a diagram illustrating the measurement result of the time-synchronized phasor as verification 2 of the actual measurement example of case 2. Referring to FIG. 29, when invariant averaging is performed using 60 symmetric groups, time is inferior to when invariant averaging is performed using 12 symmetric groups. It can be seen that the fluctuation range of the synchronized phasor is small.

[ケース2の実測例の検証3]
以下、ケース2の実測例において、時間同期フェーザの指定期間(すなわち、サイクル数)を変更した例について説明する。
[Verification 3 of measurement example of Case 2]
Hereinafter, an example in which the designated period (that is, the number of cycles) of the time synchronization phasor is changed in the actual measurement example of Case 2 will be described.

図30は、ケース2の実測例の検証3として、平均周波数の測定結果を示す図である。図30を参照して、時間同期フェーザの指定期間が3サイクルの場合の平均周波数の測定結果は、時間同期フェーザの指定期間が1サイクルの場合の平均周波数の測定結果よりも変動幅が小さくなっていることが確認できる。   FIG. 30 is a diagram illustrating an average frequency measurement result as verification 3 of the actual measurement example of case 2. Referring to FIG. 30, the measurement result of the average frequency when the designated period of the time synchronization phasor is 3 cycles has a smaller fluctuation range than the measurement result of the average frequency when the designation period of the time synchronization phasor is 1 cycle. Can be confirmed.

図31は、ケース2の実測例の検証3として、周波数変化率の測定結果を示す図である。図31を参照して、時間同期フェーザの指定期間が10サイクルの場合の周波数変化率の測定結果は、時間同期フェーザの指定期間が3サイクルの場合の周波数変化率の測定結果よりも変動幅が小さくなっていることが確認できる。   FIG. 31 is a diagram illustrating a measurement result of the frequency change rate as verification 3 of the actual measurement example of case 2. Referring to FIG. 31, the measurement result of the frequency change rate when the designated period of the time-synchronized phasor is 10 cycles has a fluctuation range larger than the measurement result of the frequency change rate when the designated period of the time-synchronized phasor is 3 cycles. It can be confirmed that it is getting smaller.

[ケース2の実測例の検証4]
以下、ケース2の実測例において、仮想基準フェーザを用いて相差角を測定した例について説明する。
[Verification 4 of measurement example of Case 2]
Hereinafter, an example in which the phase difference angle is measured using the virtual reference phasor in the actual measurement example of case 2 will be described.

図32は、ケース2の実測例の検証4として、相差角の測定結果を示す図である。図33は、図32の拡大図である。図32および図33を参照して、実測データのデータ収集サンプリング周波数は4000Hzである。電力系統の中に2000Hz以上の高調波成分が含まれているため、相差角を確定できなくなった結果、相差角が振動していることがわかる。電圧フリッカが発生する原因は高い周波数高調波成分によるものであることがわかる。   FIG. 32 is a diagram illustrating a phase difference measurement result as verification 4 of the actual measurement example of case 2. FIG. 33 is an enlarged view of FIG. 32 and 33, the data collection sampling frequency of the actually measured data is 4000 Hz. It can be seen that the phase difference angle oscillates as a result of the fact that the phase difference angle cannot be determined because the power system contains harmonic components of 2000 Hz or higher. It can be seen that the cause of voltage flicker is due to high frequency harmonic components.

[ケース2の実測例の検証5]
以下、ケース2の実測例において、電力系統の波形を利用して正半波パルスを生成した結果について説明する。
[Verification 5 of measurement example of Case 2]
Hereinafter, in the actual measurement example of Case 2, the result of generating a positive half-wave pulse using the waveform of the power system will be described.

図34は、ケース2の実測例の検証5として、パルス生成結果を示す図である。図35は、図34の拡大図である。図34および図35において、定格周波数を60Hzとし、データ収集サンプリング周波数を4000Hzとした。図22から図24で説明した電力系統で実測した交流信号を用いて、パルス間隔0.5秒の正弦波の正半波パルスを生成した。上記の計測結果からわかるように、使用した電力系統の入力データが豊富な高調波成分を含まれているにもかかわらず、フィルタなどを一切用いずに、基本波のみのパルス出力を実現できていることがわかる。   FIG. 34 is a diagram illustrating a pulse generation result as verification 5 of the actual measurement example of case 2. FIG. FIG. 35 is an enlarged view of FIG. 34 and 35, the rated frequency is 60 Hz, and the data collection sampling frequency is 4000 Hz. A positive half-wave pulse of a sine wave having a pulse interval of 0.5 seconds was generated using an AC signal actually measured in the power system described with reference to FIGS. As can be seen from the above measurement results, even though the input data of the power system used contains abundant harmonic components, pulse output of only the fundamental wave can be realized without using any filter. I understand that.

<実施の形態5>
実施の形態5では、電気学会のEAST10と呼ばれる電力系統の標準モデルを用いたシミュレーション結果について説明する。
<Embodiment 5>
In the fifth embodiment, a simulation result using a standard model of an electric power system called EAST10 of the Institute of Electrical Engineers will be described.

図36は、電気学会のEAST10電力系統モデルの構成図である。図36に示すようにモデル電力系統には、発電機G1〜G10、同期フェーザ測定装置PMU、および電力系統安定度監視システム201が設けられている。電力系統安定度監視システム201は、コンピュータをベースに構成され、各同期フェーザ測定装置PMUと通信を行うことによって同期フェーザの測定結果を取得し、取得した測定結果に基づいて電力系統の安定度を判定する。さらに、ノード(21)には、実施の形態6で説明する三相不平衡電気量測定装置が接続されれている。   FIG. 36 is a configuration diagram of the EAST10 power system model of the Institute of Electrical Engineers of Japan. As shown in FIG. 36, the model power system is provided with generators G1 to G10, a synchronized phasor measuring device PMU, and a power system stability monitoring system 201. The power system stability monitoring system 201 is configured based on a computer, acquires a measurement result of a synchronized phasor by communicating with each synchronized phasor measurement device PMU, and determines the stability of the power system based on the acquired measurement result. judge. Furthermore, the three-phase unbalanced electric quantity measuring device described in the sixth embodiment is connected to the node (21).

図37は、図36の電力系統安定度監視システムによる演算手順を示すフローチャートである。   FIG. 37 is a flowchart showing a calculation procedure by the power system stability monitoring system of FIG.

図36および図37を参照して、まず、電力系統安定度監視システム201は、各PMUの同期フェーザ情報を受信する(ステップS201)。次に、電力系統安定度監視システム201は、全電力系統の空間同期フェーザを計算する(ステップS202)。次に、電力系統安定度監視システム201は、計算した空間同期フェーザの結果を三次元図で表示する(ステップS203)。次に、電力系統安定度監視システム201は、整定値と比較することによって脱調が生じていないか判定し、脱調が生じていると判定した場合には警報を出す(ステップS204)。終了指令を受けていない場合には(ステップS205でNO)、上記のステップS201〜S204が繰り返される。   Referring to FIGS. 36 and 37, first, power system stability monitoring system 201 receives the synchronized phasor information of each PMU (step S201). Next, the power system stability monitoring system 201 calculates a spatially synchronized phasor for all power systems (step S202). Next, the power system stability monitoring system 201 displays the calculated spatially synchronized phasor result in a three-dimensional view (step S203). Next, the power system stability monitoring system 201 determines whether or not a step-out has occurred by comparing with a set value, and issues a warning if it is determined that a step-out has occurred (step S204). If an end command has not been received (NO in step S205), the above steps S201 to S204 are repeated.

[ケース3:系統事故のシミュレーション結果]
ケース3として、EAST10電力系統モデルについてのシミュレーションの結果を示す。表3にシミュレーションのパラメータを示す。以下では、発電機G1〜G10の複数の空間同期フェーザの測定結果が三次元図により示される。
[Case 3: Simulation result of grid fault]
As case 3, the result of the simulation about the EAST10 power system model is shown. Table 3 shows the simulation parameters. Below, the measurement result of the several space synchronous phasor of generator G1-G10 is shown with a three-dimensional figure.

図38は、ケース3において、発電機G1の内部位相角のシミュレーション結果を示すずである。図38を参照して、位相角が初期値から増加し、発電機G1が次第に脱調していくことが確認できる。   FIG. 38 shows the simulation result of the internal phase angle of the generator G1 in case 3. Referring to FIG. 38, it can be confirmed that the phase angle increases from the initial value and the generator G1 gradually steps out.

図39は、ケース3の検証1として、故障前の複数の空間同期フェーザの測定結果を示す三次元図である。図39を参照して、故障前には、電力系統内の全ての空間同期フェーザが一定の範囲内で変動していることが確認できる。   FIG. 39 is a three-dimensional view showing measurement results of a plurality of spatially synchronized phasors before failure as verification 1 of case 3. Referring to FIG. 39, it can be confirmed that all the spatially synchronized phasors in the power system are fluctuated within a certain range before the failure.

図40は、ケース3の検証1として、発電機G1の脱調直前において複数の空間同期フェーザの測定結果を示す三次元図である。図40を参照して、発電機G1が脱調する直前には、発電機G1の出力ノードと他の発電機の出力ノードとの間の空間同期フェーザが大きくなっていることがわかる。   FIG. 40 is a three-dimensional diagram showing the measurement results of a plurality of space-synchronized phasors immediately before step-out of the generator G1 as verification 1 of case 3. Referring to FIG. 40, it can be seen that immediately before the generator G1 steps out, the spatially synchronized phasor between the output node of the generator G1 and the output node of another generator is increased.

図41は、ケース3の検証1として、発電機G1の脱調直後において複数の空間同期フェーザの測定結果を示す三次元図である。図41を参照して、発電機G1が脱調した直後に、発電機G1の出力ノードと他の発電機の出力ノード間の空間同期フェーザが反転し、脱調したことがわかる。   FIG. 41 is a three-dimensional view showing measurement results of a plurality of spatially synchronized phasors immediately after the step-out of the generator G1 as verification 1 of case 3. Referring to FIG. 41, it can be seen that immediately after the generator G1 has stepped out, the spatially synchronized phasor between the output node of the generator G1 and the output node of another generator has reversed and stepped out.

図42は、ケース3の検証2として、ノード(11)およびノード(21)の正相電圧の瞬時値波形を示す図である。図42を参照して、時刻1秒の時点から故障が発生していることがわかる。   FIG. 42 is a diagram illustrating instantaneous value waveforms of positive phase voltages of the node (11) and the node (21) as verification 2 of case 3. Referring to FIG. 42, it can be seen that a failure has occurred since time 1 second.

図43は、ケース3の検証2として、ノード(11)およびノード(21)における相差角の測定結果を示す図である。図43を参照して、ノード(11)はA点(時刻1.65秒付近)において相差角が180度になって脱調に至り、ノード(21)はC点(時刻2.05秒付近)において相差角が180度になって脱調に至ったことがわかる。ノード(11)はD点において2回目の脱調になっている。   FIG. 43 is a diagram illustrating measurement results of phase difference angles at the node (11) and the node (21) as verification 2 of case 3. Referring to FIG. 43, node (11) has a phase difference angle of 180 degrees at point A (near time 1.65 seconds), leading to step-out, and node (21) is point C (near time 2.05 seconds). ), The phase difference angle becomes 180 degrees, and it can be seen that step-out has occurred. Node (11) is in the second step-out at point D.

図44は、ケース3検証2として、ノード(11)とノード(21)との間の空間同期フェーザの測定結果を示す図である。図44を参照して、時刻1.8秒付近で、ノード(11)とノード(21)との間の位相差が180度に達したことがわかる。   FIG. 44 is a diagram illustrating a measurement result of the spatial synchronization phasor between the node (11) and the node (21) as the case 3 verification 2. Referring to FIG. 44, it can be seen that the phase difference between the node (11) and the node (21) reaches 180 degrees around the time 1.8 seconds.

<実施の形態6>
実施の形態6では、図36の三相不平衡電気量測定装置301を用いた測定結果について説明する。三相不平衡電気量測定装置301は、これまで説明した同期フェーザ測定装置の機能を拡張したものである。
<Embodiment 6>
In the sixth embodiment, a measurement result using the three-phase unbalanced electric quantity measuring device 301 of FIG. 36 will be described. The three-phase unbalanced electric quantity measuring device 301 is an extension of the function of the synchronous phasor measuring device described so far.

[三相不平衡電気量測定装置の構成と動作]
図45は、三相不平衡電気量測定装置の構成を示すブロック図である。図45を参照して、三相不平衡電気量測定装置301は、瞬時値データ入力部302と、演算処理部313と、演算情報送信部310と、インターフェース部311と、記憶部312とを含む。
[Configuration and operation of three-phase unbalanced electricity measurement device]
FIG. 45 is a block diagram showing a configuration of a three-phase unbalanced electric quantity measuring device. Referring to FIG. 45, three-phase unbalanced electric quantity measuring device 301 includes an instantaneous value data input unit 302, a calculation processing unit 313, a calculation information transmission unit 310, an interface unit 311, and a storage unit 312. .

瞬時値データ入力部302は、電力系統の三相送電線に接続された電圧変成器PTおよび電流変成器CTから、A相/B相/C相の電圧電流瞬時値データの入力を受ける。   The instantaneous value data input unit 302 receives input of A-phase / B-phase / C-phase voltage / current instantaneous value data from the voltage transformer PT and the current transformer CT connected to the three-phase transmission line of the power system.

演算処理部313は、CPUによって構成され、記憶部312に格納されたプログラムに従って動作することによって、各種の演算処理を行う。機能的にみると、演算処理部313は、A相/B相/C相の電圧同期フェーザ計算部303と、正相/逆相/零相の電圧同期フェーザ計算部304と、A相/B相/C相の電流同期フェーザ計算部305と、正相/逆相/零相の電流同期フェーザ計算部306と、正相/逆相/零相の有効電力計算部307と、正相/逆相/零相の無効電力計算部308と、正相/逆相/零相の力率計算部309とを含む。これらの各機能部の動作については、次図46のフローチャートとともに説明する。   The arithmetic processing unit 313 is configured by a CPU, and performs various arithmetic processes by operating according to a program stored in the storage unit 312. Functionally, the arithmetic processing unit 313 includes an A-phase / B-phase / C-phase voltage-synchronized phasor calculating unit 303, a positive-phase / reverse-phase / zero-phase voltage-synchronized phasor calculating unit 304, and an A-phase / B-phase. Phase / C-phase current synchronous phasor calculation unit 305, positive phase / reverse phase / zero phase current synchronous phasor calculation unit 306, normal phase / reverse phase / zero phase active power calculation unit 307, normal phase / reverse phase A phase / zero phase reactive power calculation unit 308 and a normal phase / reverse phase / zero phase power factor calculation unit 309 are included. The operation of each functional unit will be described with reference to the flowchart of FIG.

演算情報送信部(および演算情報受信部)310は、通信回線(不図示)を介して他の同期フェーザ測定装置(不図示)または図36の電力系統安定度監視システム201との間で、たとえば、演算処理部313での計算結果の送受信を行う。   The calculation information transmission unit (and calculation information reception unit) 310 communicates with another synchronized phasor measurement device (not shown) or the power system stability monitoring system 201 of FIG. 36 via a communication line (not shown), for example. The calculation result in the arithmetic processing unit 313 is transmitted and received.

インターフェース部311は、ユーザインターフェースまたは外部装置との間の接続のために設けられている。記憶部312は、入力された電圧瞬時値データおよび上記の計算結果などを格納する。   The interface unit 311 is provided for connection with a user interface or an external device. The storage unit 312 stores the input voltage instantaneous value data, the above calculation result, and the like.

図46は、三相不平衡電気量測定装置の演算処理手順を示すフローチャートである。まず、瞬時値データ入力部302には、次式(K1)で示されるA相/B相/C相の電圧の瞬時値データ(A相瞬時値電圧:vAre、B相瞬時値電圧:vBre、C相瞬時値電圧vCre)が入力される(ステップS301)。次式(K1)において、VA,VB,VCはそれぞれA相、B相、C相の電圧振幅であり、φVA,φVB,φVCはそれぞれA相、B相、C相電圧初期位相角である。 FIG. 46 is a flowchart showing a calculation processing procedure of the three-phase unbalanced electric quantity measuring device. First, in the instantaneous value data input unit 302, instantaneous value data of A phase / B phase / C phase voltage (A phase instantaneous value voltage: v Are , B phase instantaneous value voltage: v shown by the following equation (K1): Bre , C-phase instantaneous value voltage v Cre ) is input (step S301). In the following equation (K1), V A , V B and V C are the voltage amplitudes of the A phase, B phase and C phase, respectively, and φ VA , φ VB and φ VC are the A phase, B phase and C phase voltages, respectively. The initial phase angle.

同様に、瞬時値データ入力部302には、次式(K2)で示されるA相/B相/C相の電流の瞬時値データ(A相瞬時値電流:iAre、B相瞬時値電流:iBre、C相瞬時値電流iCre)が入力される(ステップS301)。次式(K2)において、IA,IB,ICはそれぞれA相、B相、C相の電流振幅であり、φIA,φIB,φICはそれぞれA相、B相、C相電流初期位相角である。 Similarly, the instantaneous value data input unit 302 has instantaneous value data (A phase instantaneous value current: i Are , B phase instantaneous value current: A phase / B phase / C phase current shown by the following equation (K2)). i Bre and C phase instantaneous value current i Cre ) are input (step S301). In the following equation (K2), I A , I B , and I C are current amplitudes of the A phase, B phase, and C phase, respectively, and φ IA , φ IB , and φ IC are A phase, B phase, and C phase currents, respectively. The initial phase angle.

次に、電圧同期フェーザ計算部303は、A相/B相/C相の電圧同期フェーザを計算する(ステップS302)。A相/B相/C相の電圧同期フェーザvA,vB,vCは次式(K3)に従って計算される。 Next, the voltage synchronization phasor calculation unit 303 calculates the voltage synchronization phasor of A phase / B phase / C phase (step S302). The A-phase / B-phase / C-phase voltage-synchronized phasors v A , v B , v C are calculated according to the following equation (K3).

なお、上式(K3)で用いられるA相電圧同期フェーザの実数部vAre、虚数部vAim、振幅VAおよび位相角φVAは、既に説明したように次式(K4)に従って計算される。式(K4)において、SDVAP、SDVAQ、およびfCは、A相電圧のゲージ差分有効同期フェーザ、A相電圧のゲージ差分無効同期フェーザ、および周波数係数である。 The real part v Are , the imaginary part v Aim , the amplitude V A and the phase angle φ VA of the A-phase voltage synchronous phasor used in the above formula (K3) are calculated according to the following formula (K4) as described above. . In the equation (K4), SD VAP , SD VAQ , and f C are the A-phase voltage gauge difference effective synchronization phasor, the A-phase voltage gauge difference invalid synchronization phasor, and the frequency coefficient.

B相電圧同期フェーザの実数部vBre、虚数部vBim、振幅VB、および位相角φVB、ならびにC相電圧同期フェーザの実数部vCre、虚数部vCim、振幅VC、および位相角φVCは、上記と同様の公式を利用して計算することができる。具体的に、A相電圧のゲージ差分有効同期フェーザSDVAPおよびゲージ差分無効同期フェーザSDVAQに代えて、B相の場合にはB相電圧のゲージ差分有効同期フェーザSDVBPおよびゲージ差分無効同期フェーザSDVBQを用い、C相電圧の場合にはC相電圧のゲージ差分有効同期フェーザSDVCPおよびゲージ差分無効同期フェーザSDVCQを用いる。 Real part v Bre , imaginary part v Bim , amplitude V B , and phase angle φ VB of B- phase voltage-synchronized phasor, and real part v Cre , imaginary part v Cim , amplitude V C , and phase angle of C-phase voltage-synchronized phasor φ VC can be calculated using the same formula as above. More specifically, in the case of the B phase, the gauge difference effective synchronization phasor SD VBP and the gauge difference invalid synchronization phasor of the B phase voltage in place of the A phase voltage gauge difference effective synchronization phasor SD VAP and the gauge difference invalid synchronization phasor SD VAQ. SD VBQ is used, and in the case of a C-phase voltage, a gauge difference effective synchronization phasor SD VCP and a gauge difference invalid synchronization phasor SD VCQ of the C phase voltage are used.

次に、電圧同期フェーザ計算部304は、正相/逆相/零相の電圧同期フェーザを計算する(ステップS303)。正相/逆相/零相の電圧同期フェーザv0,v1,v2は次式(K5)のようにA相/B相/C相の電圧同期フェーザvA,vB,vCを座標変換することによって計算される。式(K5)における対称座標変換係数は次式(K6)で表される。 Next, the voltage-synchronized phasor calculating unit 304 calculates a normal-phase / reverse-phase / zero-phase voltage-synchronized phasor (step S303). Positive phase / reverse phase / zero-phase voltage synchronized phasor v 0, v 1, v 2 is the voltage of the A-phase / B-phase / C phase synchronous phasor v A by the following equation (K5), v B, and v C Calculated by transforming coordinates. The symmetric coordinate conversion coefficient in the equation (K5) is expressed by the following equation (K6).

次に、電流同期フェーザ計算部305は、A相/B相/C相の電流同期フェーザを計算する(ステップS304)。A相/B相/C相の電流同期フェーザiA,iB,iCは次式(K7)に従って計算される。 Next, the current synchronous phasor calculation unit 305 calculates an A phase / B phase / C phase current synchronous phasor (step S304). The A-phase / B-phase / C-phase current-synchronized phasors i A , i B and i C are calculated according to the following equation (K7).

なお、上式(K7)で用いられるA相電流同期フェーザの実数部iAre、虚数部iAim、振幅IAおよび位相角φIAは、既に説明したように次式(K8)に従って計算される。式(K8)において、SDIAP、SDIAQ、およびfCは、A相電流のゲージ差分有効同期フェーザ、A相電流のゲージ差分無効同期フェーザ、および周波数係数である。 The real part i Are , the imaginary part i Aim , the amplitude I A, and the phase angle φ IA of the A-phase current synchronous phasor used in the above formula (K7) are calculated according to the following formula (K8) as described above. . In the equation (K8), SD IAP , SD IAQ , and f C are the A-phase current gauge difference effective synchronization phasor, the A-phase current gauge difference invalid synchronization phasor, and the frequency coefficient.

B相電流同期フェーザの実数部iBre、虚数部iBim、振幅IB、および位相角φIB、ならびにC相電流同期フェーザの実数部iCre、虚数部iCim、振幅IC、および位相角φICは、上記と同様の公式を利用して計算することができる。具体的にB相の場合は、B相電流のゲージ差分有効同期フェーザSDIBPおよびゲージ差分無効同期フェーザSDIBQを用い、C相電流の場合は、C相電流のゲージ差分有効同期フェーザSDICPおよびゲージ差分無効同期フェーザSDICQを用いる。 Real part i Bre , imaginary part i Bim , amplitude I B , and phase angle φ IB of the B phase current synchronous phasor, and real part i Cre , imaginary part i Cim , amplitude I C , and phase angle of the C phase current synchronous phasor φ IC can be calculated using the same formula as above. Specifically, in the case of the B phase, the gauge difference effective synchronization phasor SD IBP and the gauge difference invalid synchronization phasor SD IBQ of the B phase current are used, and in the case of the C phase current, the gauge difference effective synchronization phasor SD ICP of the C phase current and Gauge differential invalid synchronous phasor SD ICQ is used.

次に、電流同期フェーザ計算部306は、正相/逆相/零相の電流同期フェーザを計算する(ステップS305)。正相/逆相/零相の電流同期フェーザi0,i1,i2は次式(K9)のようにA相/B相/C相の電流同期フェーザiA,iB,iCを座標変換することによって計算される。式(K9)における対称座標変換係数は前述の式(K6)で表される。 Next, the current synchronous phasor calculating unit 306 calculates a normal phase / reverse phase / zero phase current synchronous phasor (step S305). The positive / negative / zero-phase current-synchronized phasors i 0 , i 1 , i 2 represent the A-phase / B-phase / C-phase current-synchronized phasors i A , i B , i C as in the following equation (K9) Calculated by transforming coordinates. The symmetric coordinate conversion coefficient in the equation (K9) is expressed by the aforementioned equation (K6).

次に、有効電力計算部307は正相/逆相/零相の有効電力P0,P1,P2を計算し(ステップS306)、無効電力計算部308は正相/逆相/零相の無効電力Q0,Q1,Q2を計算する(ステップS308)。正相/逆相/零相の有効電力P0,P1,P2は次式(K10)に従って計算され、正相/逆相/零相の無効電力Q0,Q1,Q2は次式(K11)に従って計算される。 Next, the active power calculation unit 307 calculates active power P 0 , P 1 , P 2 of the positive phase / reverse phase / zero phase (step S306), and the reactive power calculation unit 308 calculates the normal phase / reverse phase / zero phase. The reactive powers Q 0 , Q 1 , and Q 2 are calculated (step S308). The active power P 0 , P 1 , P 2 of the positive / negative / zero phase is calculated according to the following equation (K10), and the reactive power Q 0 , Q 1 , Q 2 of the positive / negative / zero phase is Calculated according to equation (K11).

次に、力率計算部309は、算出した有効電力P0,P1,P2および無効電力Q0,Q1,Q2に基づいて、正相/逆相/零相の力率PF0,PF1,PF2を計算する(ステップS308)。正相/逆相/零相の力率PF0,PF1,PF2は、次式(K12)に従って計算される。 Next, the power factor calculation unit 309, based on the calculated active powers P 0 , P 1 , P 2 and reactive powers Q 0 , Q 1 , Q 2 , the power factor PF 0 of the normal phase / reverse phase / zero phase. , PF 1 , PF 2 are calculated (step S308). The power factors PF 0 , PF 1 , PF 2 of the normal phase / reverse phase / zero phase are calculated according to the following equation (K12).

その後、終了指令が無ければ(ステップS309でNO)、上記のステップS301〜S308が繰り返される。   Thereafter, if there is no termination command (NO in step S309), the above steps S301 to S308 are repeated.

[ケース4:三相不平衡電気量測定のシミュレーション例]
ケース4として、図36のEAST10電力系統モデルについて三相不平衡電気量の測定を行った結果について説明する。表8にケース4のシミュレーションで用いたパラメータを示す。三相不平衡電気量の測定は、図36、図45、および図46で説明した三相不平衡電気量測定装置301によって行われる。従来の一般的な方法では、基本波を計算するためにαβ変更およびdq変換等の座標変換が必要であったが、本開示の対称群を用いた方法ではそのようなぜひょう変換を必要としない。
[Case 4: Simulation example of three-phase unbalanced electricity measurement]
As Case 4, the result of measuring the three-phase unbalanced electric quantity for the EAST10 power system model of FIG. 36 will be described. Table 8 shows the parameters used in the simulation of Case 4. The measurement of the three-phase unbalanced electric quantity is performed by the three-phase unbalanced electric quantity measuring device 301 described with reference to FIGS. 36, 45, and 46. The conventional general method requires coordinate transformation such as αβ change and dq transformation to calculate the fundamental wave, but the method using the symmetric group of the present disclosure does not require such transformation. .

図47は、ケース4において、A相電圧瞬時値とA相電圧同期フェーザの実数部および振幅の測定結果とを示す図である。図47を参照して、A相電圧瞬時値のグラフを三角印で示し、A相電圧同期フェーザの実数部のグラフを四角印で示し、A相電圧同期フェーザの振幅のグラフを実線(印無し)で示している。図の時間が0.1秒のときに電力系統に故障が発生し、0.2秒のとき定常状態に復帰(故障がクリア)している。   FIG. 47 is a diagram illustrating the instantaneous value of the A phase voltage, the real part of the A phase voltage synchronized phasor, and the measurement result of the amplitude in case 4. Referring to FIG. 47, a graph of the A phase voltage instantaneous value is indicated by a triangular mark, a graph of a real part of the A phase voltage synchronous phasor is indicated by a square mark, and an amplitude graph of the A phase voltage synchronous phasor is indicated by a solid line (no mark). ). When the time shown in the figure is 0.1 second, a failure occurs in the power system, and when it is 0.2 seconds, the state returns to a steady state (failure is cleared).

図47に示すように、A相電圧瞬時値は、故障発生の前後および故障がクリアする前後において、大きな急変があることが確認できる。A相電圧同期フェーザの実数部は、定常状態においてA相電圧瞬時値と重なっているが、故障発生直後および故障クリア直後において緩やかな変化をしており、A相電圧瞬時値のように急変していない。この理由は、同期フェーザの測定結果に平均化処理を施しているためであり、平均化処理においては、電圧急変によって対称群の対称性が破れた場合には、その対称性の破れた時刻の計測値は平均化処理に用いられないからである。A相電圧同期フェーザの振幅はA相電圧同期フェーザの実数部の包絡線であることが確認できる。   As shown in FIG. 47, it can be confirmed that the A-phase voltage instantaneous value has a large sudden change before and after the occurrence of the failure and before and after the failure is cleared. The real part of the phase A voltage-synchronized phasor overlaps with the instantaneous value of the A phase voltage in the steady state, but changes gradually immediately after the failure occurs and immediately after the failure is cleared, and changes suddenly like the instantaneous value of the A phase voltage. Not. This is because the measurement result of the synchronized phasor is averaged. In the averaging process, if the symmetry of the symmetry group is broken due to a sudden voltage change, the time at which the symmetry is broken is displayed. This is because the measured value is not used for the averaging process. It can be confirmed that the amplitude of the phase A voltage synchronized phasor is an envelope of the real part of the phase A voltage synchronized phasor.

図48は、ケース4において、A相電圧同期フェーザの測定結果を複素平面上に示した図である。図48に示すように、A相電圧同期フェーザは、安定状態において円ベクトルとして円周上を回転し、過渡状態において、スパイラルベクトル状に変化していることがわかる。   FIG. 48 is a diagram showing a measurement result of the A-phase voltage synchronous phasor on the complex plane in Case 4. As shown in FIG. 48, it can be seen that the phase A voltage synchronous phasor rotates on the circumference as a circular vector in a stable state and changes in a spiral vector shape in a transient state.

図49は、ケース4において、A相電圧同期フェーザの位相角の測定結果を示す図である。A相電圧同期フェーザの位相角は、−180度から+180度の範囲で周期的に一様に変化していることがわかる。   FIG. 49 is a diagram illustrating a measurement result of the phase angle of the A-phase voltage synchronized phasor in Case 4. It can be seen that the phase angle of the A-phase voltage synchronized phasor changes periodically and uniformly in the range of −180 degrees to +180 degrees.

図50は、ケース4において、正相電圧同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。図50において、正相電圧同期フェーザの実数部のグラフは三角印で示し、正相電圧同期フェーザの振幅は細い実線で示し、正相電圧の振幅の理論値を太い実線で示している。   FIG. 50 is a diagram illustrating measurement results of the real part and the amplitude of the positive phase voltage synchronous phasor in case 4. In FIG. 50, the graph of the real part of the positive phase voltage synchronization phasor is indicated by a triangle, the amplitude of the positive phase voltage synchronization phasor is indicated by a thin solid line, and the theoretical value of the amplitude of the positive phase voltage is indicated by a thick solid line.

図50に示すように、正相電圧同期フェーザの振幅は、定常状態において、正相電圧の振幅の理論値と一致し一定の値を有する。一方、正相電圧同期フェーザの振幅は、故障発生直後および故障クリア直後の過渡状態において緩やかに変化し、正相電圧振幅の理論値のように急変せず、理論値に対して一定の遅れがあることがわかる。   As shown in FIG. 50, the amplitude of the positive phase voltage synchronous phasor coincides with the theoretical value of the amplitude of the positive phase voltage and has a constant value in the steady state. On the other hand, the amplitude of the positive-phase voltage-synchronized phasor changes gently in the transient state immediately after the failure occurs and immediately after the failure is cleared, and does not change abruptly like the theoretical value of the positive-phase voltage amplitude. I know that there is.

図51は、ケース4において、逆相電圧同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。図51において、逆相電圧同期フェーザの実数部のグラフは三角印で示し、逆相電圧同期フェーザの振幅は細い実線で示し、逆相電圧の振幅の理論値は太い実線で示している。   FIG. 51 is a diagram illustrating measurement results of the real part and the amplitude of the negative phase voltage synchronization phasor in case 4. In FIG. 51, the graph of the real part of the negative phase voltage synchronous phasor is indicated by a triangle, the amplitude of the negative phase voltage synchronous phasor is indicated by a thin solid line, and the theoretical value of the negative phase voltage amplitude is indicated by a thick solid line.

図51に示すように、逆相電圧同期フェーザの振幅は、定常状態において零であり、逆相電圧の振幅の理論値と一致する。一方、逆相電圧同期フェーザの振幅は、故障発生直後および故障クリア直後の過渡状態において緩やかに変化し、逆相電圧振幅の理論値のように急変せず、理論値に対して一定の遅れがあることがわかる。   As shown in FIG. 51, the amplitude of the negative phase voltage-synchronized phasor is zero in the steady state, and coincides with the theoretical value of the amplitude of the negative phase voltage. On the other hand, the amplitude of the negative-phase voltage-synchronized phasor changes gradually in the transient state immediately after the occurrence of the failure and immediately after the failure is cleared, and does not change abruptly as the theoretical value of the negative-phase voltage amplitude. I know that there is.

図52は、ケース4において、零相電圧同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。図52において、零相電圧同期フェーザの実数部のグラフは三角印で示し、零相電圧同期フェーザの振幅は細い実線で示し、零相電圧の振幅の理論値は太い実線で示している。   FIG. 52 is a diagram illustrating measurement results of the real part and amplitude of the zero-phase voltage synchronized phasor in case 4. In FIG. 52, the graph of the real part of the zero phase voltage synchronized phasor is indicated by a triangle, the amplitude of the zero phase voltage synchronized phasor is indicated by a thin solid line, and the theoretical value of the amplitude of the zero phase voltage is indicated by a thick solid line.

図52に示すように、零相電圧同期フェーザの振幅は、定常状態において零であり、零相電圧の振幅の理論値と一致する。一方、零相電圧同期フェーザの振幅は、故障発生直後および故障クリア直後の過渡状態において緩やかに変化し、零相電圧振幅の理論値のように急変せず、理論値に対して一定の遅れがあることがわかる。   As shown in FIG. 52, the amplitude of the zero-phase voltage-synchronized phasor is zero in the steady state and matches the theoretical value of the amplitude of the zero-phase voltage. On the other hand, the amplitude of the zero-phase voltage-synchronized phasor changes slowly in the transient state immediately after the failure occurs and immediately after the failure is cleared, and does not change abruptly like the theoretical value of the zero-phase voltage amplitude, and there is a certain delay with respect to the theoretical value. I know that there is.

図53は、ケース4において正相電流同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。正相電流同期フェーザの実数部のグラフは三角印で示し、正相電流同期フェーザの振幅は細い実線で示し、正相電流の振幅の理論値を太い実線で示している。   FIG. 53 is a diagram illustrating the measurement result of the real part and the amplitude of the positive phase current synchronization phasor in case 4. FIG. The graph of the real part of the positive phase current synchronous phasor is indicated by a triangle, the amplitude of the positive phase current synchronous phasor is indicated by a thin solid line, and the theoretical value of the positive phase current amplitude is indicated by a thick solid line.

図53に示すように、正相電流同期フェーザの振幅は、定常状態において、正相電流の振幅の理論値と一致し一定の値を有する。一方、正相電流同期フェーザの振幅は、故障発生直後および故障クリア直後の過渡状態において緩やかに変化し、正相電流振幅の理論値のように急変せず、理論値に対して一定の遅れがあることがわかる。   As shown in FIG. 53, the amplitude of the positive phase current synchronous phasor coincides with the theoretical value of the positive phase current amplitude in a steady state and has a constant value. On the other hand, the amplitude of the positive-phase current-synchronized phasor changes slowly in the transient state immediately after the failure occurs and immediately after the failure is cleared, and does not change abruptly like the theoretical value of the positive-phase current amplitude. I know that there is.

図54は、ケース4において、逆相電流同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。図54において、逆相電流同期フェーザの実数部のグラフは三角印で示し、逆相電流同期フェーザの振幅は細い実線で示し、逆相電流の振幅の理論値は太い実線で示している。   FIG. 54 is a diagram illustrating the measurement result of the real part and the amplitude of the negative phase current synchronization phasor in case 4. FIG. In FIG. 54, the graph of the real part of the negative phase current synchronous phasor is indicated by a triangle, the amplitude of the negative phase current synchronous phasor is indicated by a thin solid line, and the theoretical value of the negative phase current amplitude is indicated by a thick solid line.

図54に示すように、逆相電流同期フェーザの振幅は、定常状態において零であり、逆相電流の振幅の理論値と一致する。一方、逆相電流同期フェーザの振幅は、故障発生直後および故障クリア直後の過渡状態において緩やかに変化し、逆相電流振幅の理論値のように急変せず、理論値に対して一定の遅れがあることがわかる。   As shown in FIG. 54, the amplitude of the negative-phase current synchronization phasor is zero in the steady state, and matches the theoretical value of the negative-phase current amplitude. On the other hand, the amplitude of the negative-phase current-synchronized phasor changes slowly in the transient state immediately after the failure occurs and immediately after the failure is cleared, and does not change abruptly as the theoretical value of the negative-phase current amplitude. I know that there is.

図55は、ケース4において、零相電流同期フェーザの実数部と振幅の測定結果を示す図である。図55において、零相電流同期フェーザの実数部のグラフは三角印で示し、零相電流同期フェーザの振幅は細い実線で示し、零相電流の振幅の理論値は太い実線で示している。   FIG. 55 is a diagram illustrating the measurement result of the real part and the amplitude of the zero-phase current synchronous phasor in Case 4. In FIG. 55, the graph of the real part of the zero phase current synchronous phasor is indicated by a triangle, the amplitude of the zero phase current synchronous phasor is indicated by a thin solid line, and the theoretical value of the amplitude of the zero phase current is indicated by a thick solid line.

図55に示すように、零相電流同期フェーザの振幅は、定常状態において零であり、零相電流の振幅の理論値と一致する。一方、零相電流同期フェーザの振幅は、故障発生直後および故障クリア直後の過渡状態において緩やかに変化し、零相電流振幅の理論値のように急変せず、理論値に対して一定の遅れがあることがわかる。   As shown in FIG. 55, the amplitude of the zero-phase current synchronous phasor is zero in the steady state, and matches the theoretical value of the amplitude of the zero-phase current. On the other hand, the amplitude of the zero-phase current-synchronized phasor changes gently in the transient state immediately after the failure occurs and immediately after the failure is cleared, and does not change abruptly like the theoretical value of the zero-phase current amplitude. I know that there is.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time must be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

100 同期フェーザ測定装置、101 電圧瞬時値データ入力部、102 不変量平均化処理部、103 実数部計算部、104 虚数部計算部、105 位相角計算部、106 振幅計算部、107 空間同期フェーザ計算部、108 時間同期フェーザ計算部、109 周波数計算部、110 周波数変化率計算部、111 相差角計算部、112 回転位相角補正部、113,310 演算情報送信部(演算情報受信部)、114,311 インターフェース部、115,312 記憶部、120,313 演算処理部、201 電力系統安定度監視システム、301 三相不平衡電気量測定装置、302 瞬時値データ入力部、303,304 電圧同期フェーザ計算部、305,306 電流同期フェーザ計算部、307 有効電力計算部、308 無効電力計算部、309 力率計算部、400 パルス生成装置、401 正弦波入力部、402 正半波生成部、403 指定出力指令部、404 パルス出力部、SAQ ゲージ無効同期フェーザ、SAp ゲージ有効同期フェーザ、SDP ゲージ差分有効同期フェーザ、SDQ ゲージ差分無効同期フェーザ、T,Tg ゲージサンプリング周期、T1 データ収集サンプリング周期、f,fg ゲージサンプリング周波数、iim,vim 同期フェーザ虚数部、ire,vre 同期フェーザ実数部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Synchronous phasor measuring apparatus, 101 Voltage instantaneous value data input part, 102 Invariant averaging process part, 103 Real part calculation part, 104 Imaginary part calculation part, 105 Phase angle calculation part, 106 Amplitude calculation part, 107 Spatial synchronous phasor calculation Unit, 108 time synchronization phasor calculation unit, 109 frequency calculation unit, 110 frequency change rate calculation unit, 111 phase difference angle calculation unit, 112 rotation phase angle correction unit, 113, 310 calculation information transmission unit (calculation information reception unit), 114, 311 interface unit, 115, 312 storage unit, 120, 313 arithmetic processing unit, 201 power system stability monitoring system, 301 three-phase unbalanced electric quantity measuring device, 302 instantaneous value data input unit, 303, 304 voltage synchronous phasor calculation unit , 305, 306 Current synchronous phasor calculation unit, 307 active power calculation unit, 308 reactive power calculation , 309 power factor calculation unit, 400 a pulse generator, 401 sinusoidal input unit, 402 a positive half-wave generating unit, 403 designated output instruction unit, 404 a pulse output unit, SA Q gauge disable synchronization phasor, SA p gauge effective synchronization phasor, SD P gauge differential valid synchronous phasor, SD Q gauge differential invalid synchronous phasor, T, T g gauge sampling period, T 1 data collection sampling period, f, f g gauge sampling frequency, i im , v im synchronous phasor imaginary part, i re , v re Synchronous phasor real part.

Claims (10)

電力系統の電気量を第1周期T1ごとにサンプリングした瞬時値データが入力される入力部と、
演算処理部とを備え、
前記演算処理部は、前記瞬時値データの中から前記第1周期T1よりも大きい第2周期Tごとに抽出した、現サンプリング時刻tから連続する3点の第1データv11(t),v12(t−T),v13(t−2T)と、前記電気量をフェーザ表示したときの複素平面上で前記第2周期ずつ隔てて並ぶ3個の固定された単位ベクトル群の実数部v101,v102,v103とから、次式(L1)に従って周波数係数fCを算出し、

前記演算処理部は、周波数係数fCの絶対値が1未満の場合に、次式(L2)で表されるゲージ有効同期フェーザSApおよび次式(L3)で表されるゲージ無効同期フェーザSAqを算出し、

前記演算処理部は、ゲージ有効同期フェーザSApおよびゲージ無効同期フェーザSAqの平均化処理を行うために、k=1からk=N−1(Nは2以上の整数)までの各kに対して、現サンプリング時刻tから第1周期T1のk倍前のサンプリング時刻における前記第1データv11(t−k・T1),v12(t−T−k・T1),v13(t−2T−k・T1)と、前記単位ベクトル群を前記複素平面上で時計方向に時間k・T1に対応する角度だけ回転させたときの実数部v101,v102,v103とから、上式(L1)に従って周波数係数fCを算出し、算出された周波数係数fCの絶対値が1未満の場合に、上式(L2)で表されるゲージ有効同期フェーザSApおよび上式(L3)で表されるゲージ無効同期フェーザSAqを算出し、
前記演算処理部は、現サンプリング時刻までで算出したゲージ有効同期フェーザSApおよびゲージ無効同期フェーザSAqを平均し、平均化されたゲージ有効同期フェーザSApおよびゲージ無効同期フェーザSAqを用いて、現サンプリング時刻での前記電気量のフェーザ量を決定する、同期フェーザ測定装置。
An input unit for inputting instantaneous value data obtained by sampling the amount of electricity in the power system every first period T 1 ;
An arithmetic processing unit,
The arithmetic processing unit extracts three points of first data v 11 (t), which are extracted from the instantaneous value data for each second period T greater than the first period T 1 and continuous from the current sampling time t. v 12 (t−T), v 13 (t−2T), and the real part of three fixed unit vector groups arranged at intervals of the second period on the complex plane when the quantity of electricity is displayed as a phasor From v 101 , v 102 , and v 103 , a frequency coefficient f C is calculated according to the following equation (L1):

The arithmetic processing unit, when the absolute value of the frequency coefficient f C is less than 1, the gauge effective synchronization phasor SA p represented by the following expression (L2) and the gauge invalid synchronization phasor SA represented by the following expression (L3) Calculate q

The arithmetic processing unit performs an averaging process on the gauge effective synchronization phasor SA p and the gauge invalid synchronization phasor SA q to each k from k = 1 to k = N−1 (N is an integer of 2 or more). On the other hand, the first data v 11 (t−k · T 1 ), v 12 (t−T−k · T 1 ), v at the sampling time k times before the first period T 1 from the current sampling time t. 13 (t−2T−k · T 1 ) and real parts v 101 , v 102 , v when the unit vector group is rotated clockwise on the complex plane by an angle corresponding to time k · T 1. 103 , the frequency coefficient f C is calculated according to the above equation (L1), and the gauge effective synchronous phasor SA p represented by the above equation (L2) when the absolute value of the calculated frequency coefficient f C is less than 1. And a gauge invalid synchronized phasor SA q represented by the above formula (L3),
The arithmetic processing unit averages the gauge effective synchronization phasor SA p and the gauge invalid synchronization phasor SA q calculated up to the current sampling time, and uses the averaged gauge effective synchronization phasor SA p and gauge invalid synchronization phasor SA q. A synchronous phasor measuring device for determining a phasor amount of the electric quantity at a current sampling time.
前記電気量のフェーザ表示での実数部vre、虚数部vim、および位相角φは、平均化されたゲージ有効同期フェーザSAp、ゲージ無効同期フェーザSAq、および周波数係数fCとを用いて、次式(L4)〜(L6)に従って算出される、

請求項1に記載の同期フェーザ測定装置。
The real part v re , the imaginary part v im , and the phase angle φ in the phasor display of the quantity of electricity are obtained by using the averaged gauge effective synchronization phasor SA p , gauge invalid synchronization phasor SA q , and frequency coefficient f C. Calculated according to the following formulas (L4) to (L6),

The synchronous phasor measuring device according to claim 1.
電力系統の電気量を第1周期T1ごとにサンプリングした瞬時値データが入力される入力部と、
演算処理部とを備え、
前記演算処理部は、前記瞬時値データの中から前記第1周期T1よりも大きい第2周期Tごとに抽出した、現サンプリング時刻tから連続する4点の第1データを用いて、前記第1データの隣接する2点間の差分によって得られる連続する3点の第2データv21(t),v22(t−T),v23(t−2T)を求め、
前記演算処理部は、前記電気量をフェーザ表示したときの複素平面上で前記第2周期Tずつ隔てて並ぶ4個の固定された単位ベクトル群を用いて、前記単位ベクトル群の隣接する2ベクトル間の差分によって得られる3個の差分ベクトルの実数部v201,v202,v203を求め、
前記演算処理部は、前記3点の第2データv21(t),v22(t−T),v23(t−2T)と、前記3個の差分ベクトルの実数部v201,v202,v203とから、次式(L7)に従って周波数係数fCを算出し、

前記演算処理部は、周波数係数fCの絶対値が1未満の場合に、次式(L8)で表されるゲージ差分有効同期フェーザSDpおよび次式(L9)で表されるゲージ差分無効同期フェーザSDqを算出し、

前記演算処理部は、ゲージ差分有効同期フェーザSDpおよびゲージ差分無効同期フェーザSDqの平均化処理を行うために、k=1からk=N−1(Nは2以上の整数)までの各kに対して、現サンプリング時刻tから第1周期T1のk倍前のサンプリング時刻における第2データv21(t−k・T1),v22(t−T−k・T1),v23(t−2T−k・T1)と、前記単位ベクトル群を前記複素平面上で時計方向に時間k・T1に対応する角度だけ回転させたときの隣接するベクトル間の差分ベクトルの実数部v201,v202,v203とから、上式(L7)に従って周波数係数fCを算出し、算出された周波数係数fCの絶対値が1未満の場合に、上式(L8)で表されるゲージ差分有効同期フェーザSDpおよび上式(L9)で表されるゲージ差分無効同期フェーザSDqを算出し、
前記演算処理部は、現サンプリング時刻までで算出されたゲージ差分有効同期フェーザSDpおよびゲージ差分無効同期フェーザSDqを平均し、平均化されたゲージ差分有効同期フェーザSDpおよびゲージ差分無効同期フェーザSDqを用いて、現時刻での前記電気量のフェーザ量を決定する、同期フェーザ測定装置。
An input unit for inputting instantaneous value data obtained by sampling the amount of electricity in the power system every first period T 1 ;
An arithmetic processing unit,
The arithmetic processing unit uses the first data of four points that are extracted from the instantaneous value data for each second period T that is greater than the first period T 1 and that is continuous from the current sampling time t. The second data v 21 (t), v 22 (t−T), v 23 (t−2T) of three consecutive points obtained by the difference between two adjacent points of one data are obtained,
The arithmetic processing unit uses two fixed unit vector groups arranged at intervals of the second period T on a complex plane when the electric quantity is displayed as a phasor, and uses two adjacent vector vectors of the unit vector group. Find the real parts v 201 , v 202 , v 203 of the three difference vectors obtained by the difference between them,
The arithmetic processing unit includes the second data v 21 (t), v 22 (t−T), and v 23 (t−2T) of the three points and the real parts v 201 and v 202 of the three difference vectors. , V 203 to calculate the frequency coefficient f C according to the following equation (L7):

The arithmetic processing unit, when the absolute value of the frequency coefficient f C is less than 1, the gauge difference effective synchronization phasor SD p represented by the following equation (L8) and the gauge difference invalid synchronization represented by the following equation (L9): Calculate phasor SD q ,

In order to perform the averaging process of the gauge difference effective synchronization phasor SD p and the gauge difference invalid synchronization phasor SD q , each of the arithmetic processing units includes k = 1 to k = N−1 (N is an integer of 2 or more). Second data v 21 (t−k · T 1 ), v 22 (t−T−k · T 1 ) at a sampling time k times before the first cycle T 1 from the current sampling time t with respect to k, v 23 (t−2T−k · T 1 ) and the difference vector between adjacent vectors when the unit vector group is rotated clockwise on the complex plane by an angle corresponding to time k · T 1 . The frequency coefficient f C is calculated from the real part v 201 , v 202 , v 203 according to the above expression (L7), and when the absolute value of the calculated frequency coefficient f C is less than 1, the above expression (L8) invalid gauge difference represented by gauge differential effective synchrophasor SD p and the above formula (L9) represented To calculate the period phasor SD q,
The arithmetic processing unit averages the gauge difference effective synchronization phasor SD p and the gauge difference invalid synchronization phasor SD q calculated up to the current sampling time, and averages the gauge difference effective synchronization phasor SD p and the gauge difference invalid synchronization phasor. A synchronous phasor measurement device that determines a phasor amount of the electric quantity at the current time using SD q .
前記電気量のフェーザ表示での実数部vre、虚数部vim、および位相角φは、平均化されたゲージ差分有効同期フェーザSDp、ゲージ差分無効同期フェーザSDq、および周波数係数fCとを用いて、次式(L10)〜(L12)に従って算出される、

請求項3に記載の同期フェーザ測定装置。
The real part v re , the imaginary part v im , and the phase angle φ in the phasor display of the quantity of electricity are the averaged gauge difference effective synchronization phasor SD p , gauge difference invalid synchronization phasor SD q , and frequency coefficient f C. Is calculated according to the following formulas (L10) to (L12),

The synchronous phasor measuring device according to claim 3.
前記演算処理部は、現サンプリング時刻での前記電気量のフェーザ表示での位相角から指定されたサンプリング時刻での前記電気量のフェーザ表示での位相角を減算した値と、前記指定されたサンプリング時刻から現サンプリング時刻までのサイクル数とに基づいて、指定されたサンプリング時刻から現サンプリング時刻まで位相変化量の積算値である時間同期フェーザを算出する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の同期フェーザ測定装置。   The arithmetic processing unit subtracts the phase angle in the phasor display of the electrical quantity at the specified sampling time from the phase angle in the phasor display of the electrical quantity at the current sampling time, and the specified sampling 5. The time-synchronized phasor that is an integrated value of the phase change amount from the designated sampling time to the current sampling time is calculated based on the number of cycles from the time to the current sampling time. The described synchronized phasor measuring device. 前記演算処理部は、前記複素平面内で一定の初期速度で回転している仮想基準フェーザの実数部および虚数部の値と、現サンプリング時刻において算出された前記電気量のフェーザ表示での実数部および虚数部の値と、余弦定理とを用いることによって、現サンプリング時刻における前記仮想基準フェーザと前記電気量のフェーザ量との位相差である相差角を算出する、請求項2または4に記載の同期フェーザ測定装置。   The arithmetic processing unit includes values of a real part and an imaginary part of a virtual reference phasor rotating at a constant initial speed in the complex plane, and a real part in a phasor display of the electric quantity calculated at a current sampling time. And calculating a phase difference angle that is a phase difference between the virtual reference phasor and the phasor amount of the electric quantity at a current sampling time by using a value of an imaginary part and a cosine theorem. Synchronous phasor measuring device. 前記演算処理部は、前記相差角に基づいて、前記電気量の周波数および周波数変化率の少なくとも一方を計算する、請求項6に記載の同期フェーザ測定装置。   The synchronous phasor measurement device according to claim 6, wherein the arithmetic processing unit calculates at least one of a frequency of the electric quantity and a frequency change rate based on the phase difference angle. 前記演算処理部は、前記電力系統の第1ノードおよび第2ノードの各々において同一サンプリング時刻に測定した前記電気量のフェーザ表示の実数部および虚数部の値と、余弦定理とを用いることによって、前記第1ノードと前記第2ノードとの位相差である空間同期フェーザを算出する、請求項2または4に記載の同期フェーザ測定装置。   The arithmetic processing unit uses the values of the real part and the imaginary part of the phasor display of the electric quantity measured at the same sampling time in each of the first node and the second node of the power system, and the cosine theorem, The synchronized phasor measuring device according to claim 2 or 4, wherein a spatially synchronized phasor that is a phase difference between the first node and the second node is calculated. 前記電気量は、前記電力系統の正相電圧、逆相電圧、零相電圧、正相電流、逆相電流、および零相電流の各々を含み、
前記演算処理部は、前記正相電圧、逆相電圧、零相電圧、正相電流、逆相電流、および零相電流の各々についてフェーザ量を算出し、
前記演算処理部は、算出した各前記フェーザ量に基づいて、正相、逆相、および零相の各々の有効電力、無効電力を算出する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の同期フェーザ測定装置。
The amount of electricity includes each of a positive phase voltage, a negative phase voltage, a zero phase voltage, a positive phase current, a negative phase current, and a zero phase current of the power system,
The arithmetic processing unit calculates a phasor amount for each of the positive phase voltage, the negative phase voltage, the zero phase voltage, the positive phase current, the negative phase current, and the zero phase current,
5. The calculation unit according to claim 1, wherein the arithmetic processing unit calculates active power and reactive power of each of a positive phase, a negative phase, and a zero phase based on the calculated amount of each phasor. Synchronous phasor measuring device.
電力系統の電気量を第1周期T1ごとにサンプリングした瞬時値データが入力される入力部と、
パルス生成部とを備え、
前記パルス生成部は、前記瞬時値データの中から前記第1周期T1よりも大きい第2周期Tごとに抽出した、現サンプリング時刻tから連続する4点の第1データを用いて、前記第1データの隣接する2点間の差分によって得られる連続する3点の第2データv21(t),v22(t−T),v23(t−2T)を求め、
前記パルス生成部は、前記電気量をフェーザ表示したときの複素平面上で前記第2周期Tずつ隔てて並ぶ4個の固定された単位ベクトル群を用いて、前記単位ベクトル群の隣接する2ベクトル間の差分によって得られる3個の差分ベクトルの実数部v201,v202,v203を求め、
前記パルス生成部は、前記3点の第2データv21(t),v22(t−T),v23(t−2T)と、前記3個の差分ベクトルの実数部v201,v202,v203とから、次式(L7)に従って周波数係数fCを算出し、

前記パルス生成部は、次式(L8)で表されるゲージ差分有効同期フェーザSDpおよび次式(L9)で表されるゲージ差分無効同期フェーザSDqを算出し、

前記パルス生成部は、算出したゲージ差分有効同期フェーザSDpおよびゲージ差分無効同期フェーザSDqを用いて、前記電気量の振幅Vを次式(L13)に従って算出し、

前記パルス生成部は、第1データv11(t),v12(t−T)と、周波数係数fCと、振幅Vとを用いて、次式(L14)に従って出力パルスvOUTを生成する、

パルス生成装置。
An input unit for inputting instantaneous value data obtained by sampling the amount of electricity in the power system every first period T 1 ;
A pulse generator,
The pulse generation unit uses the first data of four points that are extracted from the instantaneous value data for each second period T that is greater than the first period T 1 and that is continuous from the current sampling time t. The second data v 21 (t), v 22 (t−T), v 23 (t−2T) of three consecutive points obtained by the difference between two adjacent points of one data are obtained,
The pulse generation unit uses two fixed unit vector groups arranged at intervals of the second period T on the complex plane when the electricity quantity is displayed in a phasor, and uses two adjacent vector vectors of the unit vector group. Find the real parts v 201 , v 202 , v 203 of the three difference vectors obtained by the difference between them,
The pulse generation unit includes the second data v 21 (t), v 22 (t−T), and v 23 (t−2T) of the three points, and the real parts v 201 and v 202 of the three difference vectors. , V 203 to calculate the frequency coefficient f C according to the following equation (L7):

The pulse generation unit calculates a gauge difference effective synchronization phasor SD p represented by the following equation (L8) and a gauge difference invalid synchronization phasor SD q represented by the following equation (L9):

The pulse generator uses the calculated gauge difference effective synchronization phasor SD p and gauge difference invalid synchronization phasor SD q to calculate the amplitude V of the electric quantity according to the following equation (L13):

The pulse generator uses the first data v 11 (t), v 12 (t−T), the frequency coefficient f C, and the amplitude V to generate an output pulse v OUT according to the following equation (L14). ,

Pulse generator.
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