JP6491424B2 - Harmonic estimation device, harmonic estimation method, and harmonic estimation program - Google Patents

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本発明は、高調波推定装置、高調波推定方法及高調波推定プログラムに関する。   The present invention relates to a harmonic estimation apparatus, a harmonic estimation method, and a harmonic estimation program.

現在、エアコンやテレビなどのパワーエレクトロニクス技術を用いた電子機器が世間一般に普及している。パワーエレクトロニクス技術を用いた電子機器では、交流を直流に変換する際に、高調波電流を含んだ交流電流が流れ、これに起因する交流電圧ひずみが発生する。このような電圧ひずみは、変電設備及び需要家設備の過熱や電子機器の誤動作といった予期しない事象を招くおそれがある。   Currently, electronic devices using power electronics technology such as air conditioners and televisions are widely used in the world. In an electronic device using power electronics technology, when alternating current is converted to direct current, alternating current including harmonic current flows, and alternating voltage distortion caused by this flows. Such voltage distortion may lead to unexpected events such as overheating of substation facilities and customer facilities and malfunction of electronic devices.

この点、最近の電力系統の電圧ひずみは低下傾向にあるが、都心部や一部の地域において電圧ひずみの大きい配電線もある。このような配電線では、実測データを分析して合理的な対策方法を検討することが好ましい。ただし、現状では、これらの電圧ひずみの発生メカニズムには不明な点が多い。したがって、電力系統及び需要家における電圧、電流及び電力の実測データを分析して個々の需要家から発生する高調波電流の特徴を明らかにし、高調波解析により全体のメカニズムを解明することが重要である。   In this respect, the voltage distortion of the recent power system is decreasing, but there are distribution lines with large voltage distortion in the city center and some areas. In such a distribution line, it is preferable to analyze rational measurement data and examine a rational countermeasure method. However, at present, there are many unclear points in the mechanism of voltage distortion. Therefore, it is important to analyze the measured data of voltage, current, and power in the power system and customers to clarify the characteristics of the harmonic current generated by each customer, and to clarify the overall mechanism by harmonic analysis. is there.

このような、高調波解析の技法として、需要家から発生する高調波電流を入力として、系統全体の高調波電圧ひずみを求めて、電圧ひずみのメカニズムを解析する従来技術が提案されている。また、計測の数に対し推定する高調波発生源の数が少ない条件の下で、電力系統の高調波分布を推定する従来技術が提案されている。   As such a harmonic analysis technique, a conventional technique has been proposed in which a harmonic current generated from a customer is input and a harmonic voltage distortion of the entire system is obtained to analyze a voltage distortion mechanism. Further, a conventional technique for estimating the harmonic distribution of the power system under the condition that the number of harmonic generation sources to be estimated is small with respect to the number of measurements has been proposed.

特開2013−198223号公報JP 2013-198223 A

雪平 「高調波発生源分布推定プログラムの開発」 電力中央研究所 研究報告(T98043),平成11年5月Yukihira "Development of Harmonic Source Distribution Estimation Program" Central Research Laboratory Research Report (T98043), May 1999 橋本 「配電系統の高調波解析プログラムの開発」 電力中央研究所 研究報告書(182025),1983年4月Hashimoto “Development of Harmonic Analysis Program for Distribution System” Central Research Institute of Electric Power Research Report (182025), April 1983

しかしながら、上述したようにパワーエレクトロ技術は世間一般に普及しており、高調波電流が、多数の需要家から発生する状況となっている。このような状況下では、全ての需要家から発生する高調波電流を同時に測定することは困難である。そのため、需要家から発生する高調波電流を入力として高調波解析を行うことは困難である。また、計測数に対し推定する高調波発生源の数が少ない条件の下で、電力系統の高調波分布を推定する従来技術を用いても、全ての需要家の高調波の状態を推定することは困難である。   However, as described above, the power electro technology is widely used in the world, and the harmonic current is generated from many customers. Under such circumstances, it is difficult to simultaneously measure harmonic currents generated from all consumers. Therefore, it is difficult to perform harmonic analysis using a harmonic current generated from a consumer as an input. In addition, under the condition that the number of harmonic generation sources to be estimated is small with respect to the number of measurements, the state of the harmonics of all customers should be estimated even using the conventional technology that estimates the harmonic distribution of the power system. It is difficult.

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、容易に配電系統の高調波の状態を推定する高調波推定装置、高調波推定方法及高調波推定プログラムを提供することを目的とする。   The disclosed technique has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a harmonic estimation apparatus, a harmonic estimation method, and a harmonic estimation program that easily estimate the harmonic state of a distribution system. .

本願の開示する高調波推定装置、高調波推定方法及高調波推定プログラムは、一つの態様において、推定式生成部は、配電線に接続する需要家における消費電力あたりの高調波電流の発生量、各前記需要家において発生した高調波電流の分布モデル、前記需要家から発生した高調波電流を分類した高調波グループ、前記配電線の送り出し高調波電圧、前記配電線の送り出し高調波電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における力率改善コンデンサの容量を基に、各前記需要家における高調波電圧の推定値を求めるための、状態変数を含む高調波推定式を生成する。推定値算出部は、前記推定式生成部が生成した前記高調波推定式を基に、最小二乗法を用いて各前記需要家における高調波電圧の推定値を算出する。   The harmonic estimation device, the harmonic estimation method, and the harmonic estimation program disclosed in the present application are, in one aspect, the estimation formula generation unit, the generation amount of harmonic current per power consumption in a consumer connected to the distribution line, Distribution model of harmonic current generated in each consumer, harmonic group that classifies the harmonic current generated from the customer, delivery harmonic voltage of the distribution line, delivery harmonic current of the distribution line, distribution Based on the impedance in the electric wire, the load capacity of each consumer, and the capacity of the power factor improving capacitor in each consumer, a harmonic including state variables for obtaining an estimated value of the harmonic voltage in each consumer Generate wave estimation formula. The estimated value calculation unit calculates an estimated value of the harmonic voltage in each consumer using the least square method based on the harmonic estimation formula generated by the estimation formula generation unit.

本願の開示する高調波推定装置、高調波推定方法及高調波推定プログラムの一つの態様によれば、容易に配電系統の高調波の状態を推定することができるという効果を奏する。   According to one aspect of the harmonic estimation device, the harmonic estimation method, and the harmonic estimation program disclosed in the present application, it is possible to easily estimate the harmonic state of the distribution system.

図1は、配電線モデルの一例の図である。FIG. 1 is a diagram of an example of a distribution line model. 図2は、実施例1に係る高調波推定装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the harmonic estimation apparatus according to the first embodiment. 図3は、需要家で発生した高調波電流の位相角及び振幅のグループを表す図を表す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a diagram representing a group of a phase angle and an amplitude of a harmonic current generated by a consumer. 図4は、グループAの位相角分布の正規分布モデルであるである。FIG. 4 is a normal distribution model of the phase angle distribution of group A. 図5は、実施例1に係る高調波推定装置による高調波推定処理のフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart of harmonic estimation processing by the harmonic estimation apparatus according to the first embodiment. 図6は、特性グループ毎の各需要家の高調波特性の設定を表す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating the setting of the harmonic characteristics of each consumer for each characteristic group. 図7は、バンク変圧器と配電線のインピーダンスの設定を表す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating setting of impedances of the bank transformer and the distribution line. 図8は、各需要家に配置されたSC容量の設定を表す図である。FIG. 8 is a diagram showing the setting of the SC capacity arranged in each consumer. 図9Aは、グループAに属する需要家の設備容量の設定を表す図である。FIG. 9A is a diagram illustrating setting of the capacity of customers belonging to group A. 図9Bは、グループBに属する需要家の設備容量の設定を表す図である。FIG. 9B is a diagram illustrating setting of the capacity of customers belonging to group B. 図10は、系統の第5次高調波電圧の設定を表す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating the setting of the fifth harmonic voltage of the system. 図11は、実際の負荷を想定して設定した需要家負荷の値を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing the value of the customer load set assuming an actual load. 図12は、第5高調波電圧の真値と推定値をベクトルで表した図である。FIG. 12 is a diagram showing the true value and the estimated value of the fifth harmonic voltage as vectors. 図13Aは、第5次高調波電圧の実効値の比較を表す図である。FIG. 13A is a diagram illustrating a comparison of effective values of the fifth harmonic voltage. 図13Bは、第5次高調波電圧の位相角の比較を表す図である。FIG. 13B is a diagram illustrating a comparison of the phase angles of the fifth harmonic voltage. 図14は、第5次高調波電圧の真値と推定値の数値比較の図である。FIG. 14 is a diagram showing a numerical comparison between the true value and the estimated value of the fifth harmonic voltage. 図15は、第5高調波電流の真値と推定値をベクトルで表した図である。FIG. 15 is a diagram representing the true value and the estimated value of the fifth harmonic current as vectors. 図16Aは、第5次高調波電流の実効値の比較を表す図である。FIG. 16A is a diagram illustrating comparison of effective values of fifth harmonic currents. 図16Bは、第5次高調波電流の位相角の比較を表す図である。FIG. 16B is a diagram illustrating a comparison of the phase angles of the fifth harmonic current. 図17は、第5次高調波電流の真値と推定値の数値比較の図である。FIG. 17 is a diagram showing a numerical comparison between the true value and the estimated value of the fifth harmonic current. 図18は、実施例2に係る高調波推定装置のブロック図である。FIG. 18 is a block diagram of a harmonic estimation apparatus according to the second embodiment. 図19は、実施例2に係る高調波推定装置による高調波推定処理のフローチャートである。FIG. 19 is a flowchart of harmonic estimation processing by the harmonic estimation apparatus according to the second embodiment. 図20は、実施例3に係る高調波推定装置のブロック図である。FIG. 20 is a block diagram of a harmonic estimation apparatus according to the third embodiment.

以下に、本願の開示する高調波推定装置、高調波推定方法及高調波推定プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する高調波推定装置、高調波推定方法及高調波推定プログラムが限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a harmonic estimation apparatus, a harmonic estimation method, and a harmonic estimation program disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. The harmonic estimation apparatus, the harmonic estimation method, and the harmonic estimation program disclosed in the present application are not limited to the following embodiments.

まず、電力系統において設備の加熱や異音の発生などの影響を与える高調波は、第5次成分が多い。そこで、以下の説明では、第5次高調波を取り扱う場合を例に説明する。また以下では、図1に示す配電線モデルを用いた場合を例に説明する。図1は、配電線モデルの一例の図である。   First, harmonics that have effects such as heating of equipment and generation of abnormal noise in the power system have many fifth-order components. Therefore, in the following description, a case where the fifth harmonic is handled will be described as an example. Moreover, below, the case where the distribution line model shown in FIG. 1 is used is demonstrated to an example. FIG. 1 is a diagram of an example of a distribution line model.

図1の配電線モデルでは、配変変圧器(バンク変圧器)100が、母線に接続している。配変計測では、母線電圧計測地点101の電圧及び母線から配電線に流れる電流102が計測される。そして、配電線上には、電圧及び電流の計測点であるノードとして、母線電圧計測地点101にあたるノードに加えて、ノード111〜116が存在する。ノード111〜116は需要家ノードであり、それぞれ需要家が接続している。需要家には、高圧負荷の需要家である高圧需要家と低圧負荷の需要家である低圧需要家とが存在する。ノード111は、低圧需要家である。ノード112は、三相負荷を有する高圧需要家である。そして、ノード112は、力率改善用コンデンサである直列リアクトル無SC(Static Capacitor)121を有している。ノード113は、低圧需要家である。ノード114は、低圧需要家である。ノード115は、三相負荷を有する高圧需要家である。そして、ノード115は、力率改善用コンデンサである直列リアクトル付SC151を有している。ノード116は、三相負荷を有する高圧需要家である。そして、ノード116は、直列リアクトル無SC161を有している。   In the distribution line model of FIG. 1, a distribution transformer (bank transformer) 100 is connected to the bus. In the distribution measurement, the voltage at the bus voltage measurement point 101 and the current 102 flowing from the bus to the distribution line are measured. In addition to nodes corresponding to the bus voltage measurement point 101, nodes 111 to 116 are present on the distribution line as nodes that are voltage and current measurement points. Nodes 111 to 116 are customer nodes, and each customer is connected. There are high-pressure customers who are high-pressure load customers and low-pressure customers who are low-pressure load customers. Node 111 is a low-pressure consumer. Node 112 is a high voltage consumer with a three-phase load. The node 112 has a series reactor-less SC (Static Capacitor) 121 which is a power factor improving capacitor. Node 113 is a low-pressure consumer. Node 114 is a low-pressure consumer. Node 115 is a high voltage consumer with a three-phase load. And the node 115 has SC151 with a series reactor which is a capacitor for power factor improvement. Node 116 is a high voltage consumer with a three-phase load. The node 116 has a series reactor-less SC 161.

図2は、実施例1に係る高調波推定装置のブロック図である。本実施例に係る高調波推定装置1は、入力制御部11、記憶部12、高調波電圧推定式生成部13、高調波推定部14及び通知部15を有している。   FIG. 2 is a block diagram of the harmonic estimation apparatus according to the first embodiment. The harmonic estimation apparatus 1 according to the present embodiment includes an input control unit 11, a storage unit 12, a harmonic voltage estimation formula generation unit 13, a harmonic estimation unit 14, and a notification unit 15.

(データ入力)
入力制御部11は、マウスやキーボードなどの入力機器からの入力を受ける。具体的には、入力制御部11は、操作者が入力機器を用いて入力した、需要家の高調波電流特性の情報、配変高調波計測データ、配電線データ及び需要家設備データを受信する。また、入力データを切り替えることで、データベースや遠方の計測機からのデータを受信する。ここで、各入力データについて詳細に説明する。
(Data input)
The input control unit 11 receives input from an input device such as a mouse or a keyboard. Specifically, the input control unit 11 receives information on customer harmonic current characteristics, distribution harmonic measurement data, distribution line data, and customer facility data input by an operator using an input device. . In addition, by switching input data, data from a database or a distant measuring instrument is received. Here, each input data will be described in detail.

(高調波電流特性)
需要家の高調波電流特性とは、特性グループ、消費電力あたりの高調波電流の発生量、高調波電流の振幅分布モデル及び高調波電流の位相角分布モデルを含む。
(Harmonic current characteristics)
The harmonic current characteristics of the customer include a characteristic group, a generation amount of the harmonic current per power consumption, an amplitude distribution model of the harmonic current, and a phase angle distribution model of the harmonic current.

特性グループとは、高調波の発生源となる需要家から発生する高調波電流の位相角分布の状態によって分類して生成したグループである。ここで、需要家のグループについて説明する。図3は、需要家で発生した高調波電流の位相角及び振幅のグループを表す図である。図3は、第5次高調波電流を表す中心から延びるベクトルの回転角で位相角を表し、その長さで振幅を表している。例えば、ベクトル200は、位相角が0度−φであり、振幅がLである。   The characteristic group is a group generated by classification according to the state of the phase angle distribution of the harmonic current generated from the consumer that is the source of the harmonic. Here, a group of consumers will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating a group of the phase angle and the amplitude of the harmonic current generated by the consumer. In FIG. 3, the phase angle is represented by the rotation angle of a vector extending from the center representing the fifth harmonic current, and the amplitude is represented by its length. For example, the vector 200 has a phase angle of 0 degree-φ and an amplitude of L.

高圧需要家及び低圧需要家における第5次高調波電流の位相角を分析した結果、高圧需要家の三相負荷の第5次高調波電流は、図3の領域201で表される300〜330度の第4象限を中心に分布していることが分かる。領域201に属する高調波電流は、位相角の期待値がμθであり、位相角の標準偏差がσθである。すなわち、領域201に属する高調波電流の位相角は、μθ−2σθ以上μθ+2σθ以下の間に主に分布する。この位相角の分布がN(μθ,σθ )にしたがうとき、位相角がμθ−2σθ以上μθ+2σθ以下の間に含まれる確率は95.45%である。また、領域201に属する高調波電流は、振幅の期待値がμであり、振幅の標準偏差がσである。すなわち、領域202に属する高調波電流の振幅は、μ−2σ以上μ+2σ以下の間に主に分布する。この振幅がN(μ,σ )にしたがうとき、位相角がμ−2σ以上μ+2σ以下の間に含まれる確率は95.45%である。 As a result of analyzing the phase angle of the fifth harmonic current in the high-voltage consumer and the low-voltage consumer, the fifth harmonic current of the three-phase load of the high-voltage consumer is represented by 300 to 330 represented by a region 201 in FIG. It can be seen that the distribution is centered on the fourth quadrant. Harmonic currents belonging to the area 201 is the expected value of the phase angle mu theta, the standard deviation of the phase angle is sigma theta. That is, the phase angle of the harmonic current belonging to the area 201 is distributed primarily between the following μ θ -2σ θ or μ θ + 2σ θ. When this phase angle distribution according to N (μ θ, σ θ 2 ), the probability that the phase angle is comprised between the following μ θ -2σ θ or μ θ + 2σ θ is 95.45%. Furthermore, harmonic currents belonging to the area 201 is the expected value of the amplitude mu A, the standard deviation of the amplitude of sigma A. In other words, the amplitude of the harmonic currents belonging to the area 202 is distributed primarily between the following μ A -2σ A more μ A + 2σ A. When the amplitude according to N (μ A, σ A 2 ), the probability that the phase angle is comprised between the following μ A -2σ A more mu A + 2 [sigma] A is 95.45%.

また、高圧需要家の単相負荷、並びに、低圧需要家の単相負荷及び三相負荷の第5次高調波電流は、図3の領域202で表される120〜180度の第2象限を中心に分布している。領域202に属する高調波電流は、位相角の期待値がμθ’であり、位相角の標準偏差がσθ’である。すなわち、領域202に属する高調波電流の位相角は、μθ’−2σθ’以上μθ’+2σθ’以下の間に主に分布する。また、領域202に属する高調波電流は、振幅の期待値がμA’であり、振幅の標準偏差がσA’である。すなわち、領域202に属する高調波電流の振幅は、μA’−2σA’以上μA’+2σA’以下の間に主に分布する。 Further, the single-phase load of the high-voltage consumer and the fifth harmonic current of the single-phase load and the three-phase load of the low-voltage consumer have the second quadrant of 120 to 180 degrees represented by the region 202 in FIG. Distributed in the center. For the harmonic current belonging to the region 202, the expected value of the phase angle is μθ , and the standard deviation of the phase angle is σθ . That is, the phase angle of the harmonic current belonging to the area 202 is distributed primarily between the following μ θ '-2σ θ' or μ θ '+ θ'. In addition, the harmonic current belonging to the region 202 has an expected amplitude value of μ A ′ and an amplitude standard deviation of σ A ′ . In other words, the amplitude of the harmonic currents belonging to the area 202 is distributed primarily between the following μ A '-2σ A' or μ A '+ A'.

すなわち、第5次高調波電流の発生位相角は、領域201のグループと領域202のグループに分類できる。以下では、領域201のグループを「グループA」、領域202のグループを「グループB」と呼ぶ。以上のように、特性グループは、グループA及びグループBに分けられる。例えば、図1におけるノード112、115及び116がグループAに属する。また、図1におけるノード111、113及び114がグループBに属する。   In other words, the generation phase angle of the fifth harmonic current can be classified into a group of region 201 and a group of region 202. Hereinafter, the group of the area 201 is referred to as “group A”, and the group of the area 202 is referred to as “group B”. As described above, the characteristic group is divided into group A and group B. For example, the nodes 112, 115, and 116 in FIG. In addition, the nodes 111, 113, and 114 in FIG.

また、消費電力あたりの高調波の発生量とは、需要家で発生する高調波電流を需要家で消費された電力で割った値である。すなわち、需要家で消費している電力に対する高調波電流の割合であり、単位は例えば、「mA/kW」又は「A/kW」である。本実施例では、この値として特性グループ毎に統計的に求めた固定値を用いる。また、本実施例では、消費電力は、需要家で消費された基本波の電力としている。   Further, the amount of harmonics generated per power consumption is a value obtained by dividing the harmonic current generated by the consumer by the power consumed by the consumer. That is, it is the ratio of the harmonic current to the power consumed by the consumer, and the unit is, for example, “mA / kW” or “A / kW”. In this embodiment, a fixed value obtained statistically for each characteristic group is used as this value. In the present embodiment, the power consumption is the power of the fundamental wave consumed by the consumer.

また、分布モデルは、特性グループ毎の第5次高調波電流の分布状態を表す。グループAの位相角分布は、図4の正規分布曲線300で表されるように分布していると推定することができる。図4は、グループAの位相角分布の正規分布モデルである。すなわち、図3のグループAに属する第5次高調波電流の位相角は、図4のように分布していると推定することができる。   The distribution model represents the distribution state of the fifth harmonic current for each characteristic group. It can be estimated that the phase angle distribution of group A is distributed as represented by the normal distribution curve 300 of FIG. 4 is a normal distribution model of the phase angle distribution of group A. FIG. That is, it can be estimated that the phase angles of the fifth harmonic currents belonging to the group A in FIG. 3 are distributed as shown in FIG.

ここで、図4では、グループAの位相角分布を表したが、この分布モデルは、グループAの振幅分布、並びに、グループBの位相角分布及び振幅分布それぞれの正規分布モデルを含む。   Here, in FIG. 4, the phase angle distribution of the group A is shown, but this distribution model includes the amplitude distribution of the group A and the normal distribution models of the phase angle distribution and the amplitude distribution of the group B, respectively.

特性グループとして、グループA及びグループBの2グループがあるが、高調波電圧及び高調波電流は、いずれのグループも同じ方法で推定されるので、以下では、グループAを例に説明する。   There are two characteristic groups, group A and group B. Since both the harmonic voltage and the harmonic current are estimated by the same method, group A will be described below as an example.

(配変高調波計測データ)
配変高調波計測データは、配電用変電所における計測データである。配変高調波計測データは、図1のバンク変圧器100の2次側の母線電圧計測地点101の電圧である配電線の送り出し電圧及び配電線の送り出し電流102の2要素を有する。配電線送り出し高調波電圧は、母線電圧計測地点101の電圧を計測し、高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)を施し、5次の高調波成分を抽出することで取得できる。同様に、配電線送り出し高調波電流は、母線電圧計測地点101からノード111に流れる電流102を計測しFFTを施し、5次の高調波成分を抽出することで取得できる。ここで、図1では、算出した配電線送り出し高調波電圧を「Vh」とし、配電線送り出し高調波電流を「Ih」として表している。また、電圧と電流にFFTを施し、5次の高調波成分を抽出するときには、同じ地点の電圧と電流とは共に同じ位相角を基準としている。
(Distribution harmonic measurement data)
Distribution harmonic measurement data is measurement data at a distribution substation. The distribution harmonic measurement data has two elements, that is, a distribution line sending voltage and a distribution line sending current 102 which are voltages at the bus voltage measurement point 101 on the secondary side of the bank transformer 100 of FIG. The distribution line delivery harmonic voltage can be obtained by measuring the voltage at the bus voltage measurement point 101, applying a fast Fourier transform (FFT), and extracting a fifth-order harmonic component. Similarly, the distribution line delivery harmonic current can be obtained by measuring the current 102 flowing from the bus voltage measurement point 101 to the node 111, performing FFT, and extracting the fifth-order harmonic component. Here, in FIG. 1, the calculated distribution line delivery harmonic voltage is represented as “Vh”, and the distribution line delivery harmonic current is represented as “Ih”. When the voltage and current are subjected to FFT to extract the fifth harmonic component, the voltage and current at the same point are both based on the same phase angle.

このように、配電線送り出し高調波電圧Vh及び配電線送り出し高調波電流Ihは、計測した波形データにFFTを施すことで求められる。すなわち、配変高調波計測データは基準となる相の基本波電圧の位相角を基準とした複素数で得られる。ここで、極座標系と直交座標系は相互に変換でき、配変高調波計測データはいずれかの座標系で表される。   Thus, the distribution line delivery harmonic voltage Vh and the distribution line delivery harmonic current Ih are obtained by performing FFT on the measured waveform data. That is, the distribution harmonic measurement data is obtained as a complex number based on the phase angle of the fundamental voltage of the reference phase. Here, the polar coordinate system and the orthogonal coordinate system can be converted to each other, and the distribution harmonic measurement data is represented by any one of the coordinate systems.

(配電線データ)
配電線データは、配変変圧器に電力を供給するノード、配電線上の母線電圧計測地点及び各ノードのそれぞれの間におけるインピーダンスを含む。以下では、これらのインピーダンスをまとめて、「配電線のインピーダンス」という。例えば、図1の配電線モデルの場合、配電線データは、配変変圧器100におけるインピーダンス、母線電圧計測地点101とノード111との間の幹線のインピーダンス及びノード111とノード112との間の幹線のインピーダンスを含む。さらに、配電線データは、ノード112とノード113との間の幹線のインピーダンス、ノード113とノード114との間の幹線のインピーダンス、ノード111とノード115との間の分岐線のインピーダンス及びノード112とノード116との間の分岐線のインピーダンスを含む。
(Distribution line data)
Distribution line data includes a node that supplies power to the distribution transformer, a bus voltage measurement point on the distribution line, and an impedance between each node. Hereinafter, these impedances are collectively referred to as “impedance of distribution line”. For example, in the case of the distribution line model of FIG. 1, distribution line data includes the impedance in the distribution transformer 100, the impedance of the trunk line between the bus voltage measurement point 101 and the node 111, and the trunk line between the node 111 and the node 112. Including impedance. Further, the distribution line data includes the impedance of the trunk line between the node 112 and the node 113, the impedance of the trunk line between the node 113 and the node 114, the impedance of the branch line between the node 111 and the node 115, and the node 112 and Contains the impedance of the branch line to node 116.

(需要家設備データ)
需要家設備データは、設備容量及びSC容量を含む。設備容量は、各需要家における負荷又は受電変圧器の容量である。図1の配電線モデルの場合、ノード111〜116の需要家それぞれが有する負荷又は受電変圧器の容量である。設備容量のうち最大設備容量は、各需要家が有する負荷の最大電力又は受電変圧器の容量であり、設備データから取得することができる。ただし、最大電力が不明な場合は、最大設備容量として、契約電力から想定してもよい。また、最小設備容量は、需要家の最低電力であり、例えば常に消費する電力の最低値が決まっていればその値を使用することができる。ただし、最低電力が決まっていない場合には、最小設備容量として0を用いてもよい。
(Customer equipment data)
The customer equipment data includes equipment capacity and SC capacity. The installed capacity is the load of each consumer or the capacity of the power receiving transformer. In the case of the distribution line model of FIG. 1, it is the load of each of the consumers of the nodes 111 to 116 or the capacity of the power receiving transformer. The maximum installation capacity among the installation capacities is the maximum load power of each customer or the capacity of the power receiving transformer, and can be acquired from the installation data. However, when the maximum power is unknown, the maximum installed capacity may be assumed from the contract power. The minimum installed capacity is the minimum power of the consumer. For example, if the minimum value of power to be consumed is determined, the value can be used. However, when the minimum power is not determined, 0 may be used as the minimum equipment capacity.

SC容量は、各需要家に配置された力率改善用コンデンサの容量である。図1の配電線モデルの場合、直列リアクトル無SC121、直列リアクトル有SC151及び直列リアクトル無SC161のそれぞれの容量である。SC容量は、需要家が有する設備データから取得することができる。   The SC capacity is a capacity of a power factor improving capacitor arranged in each consumer. In the case of the distribution line model of FIG. 1, it is each capacity | capacitance of SC121 without a series reactor, SC151 with a series reactor, and SC161 without a series reactor. The SC capacity can be obtained from facility data that the customer has.

(高調波電圧推定式の生成)
図2に戻って説明を続ける。入力制御部11は、受信した需要家の高調波電流特性の情報、配変高調波計測データ、配電線データ及び需要家設備データを記憶部12に記憶させる。記憶部12は、ハードディスクなどの記憶装置である。
(Generation of harmonic voltage estimation formula)
Returning to FIG. 2, the description will be continued. The input control unit 11 causes the storage unit 12 to store the received customer harmonic current characteristic information, distribution harmonic measurement data, distribution line data, and customer facility data. The storage unit 12 is a storage device such as a hard disk.

高調波電圧推定式生成部13は、ノードアドミタンス行列生成部31及び推定式生成部32を有する。   The harmonic voltage estimation formula generation unit 13 includes a node admittance matrix generation unit 31 and an estimation formula generation unit 32.

高調波電圧推定式生成部13は、需要家の高調波電流特性の情報、配変高調波計測データ、配電線データ及び需要家設備データを記憶部12から取得する。   The harmonic voltage estimation formula generation unit 13 acquires information on the customer's harmonic current characteristics, distribution harmonic measurement data, distribution line data, and customer facility data from the storage unit 12.

そして、高調波電圧推定式生成部13は、配電線のインピーダンス及びSC容量をノードアドミタンス行列生成部31に送信する。また、高調波電圧推定式生成部13は、需要家の高調波電流特性の情報、配変高調波計測データ、配電線データ及び需要家設備データを推定式生成部32に出力する。   Then, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 transmits the impedance of the distribution line and the SC capacity to the node admittance matrix generation unit 31. Further, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 outputs information on the customer's harmonic current characteristics, distribution harmonic measurement data, distribution line data, and customer facility data to the estimation formula generation unit 32.

ノードアドミタンス行列生成部31は、高調波のノードアドミタンス行列Yを作成する。具体的には、まず、ノードアドミタンス行列生成部31は、各力率改善用コンデンサの高調波次数に対応するリアクタンスを算出する。 Node admittance matrix generating unit 31 generates the node admittance matrix Y h harmonics. Specifically, first, the node admittance matrix generation unit 31 calculates reactance corresponding to the harmonic order of each power factor correction capacitor.

力率改善用コンデンサが、直列リアクトル無SCの場合、ノードアドミタンス行列生成部31は、基本波のリアクタンスを1/n倍して高調波のリアクタンスを算出する。ここで、nは、対象とする高調波の次数である。すなわち、本実施例では、n=5である。例えば、設備データから取得した直列リアクトル無SCのコンデンサ容量をQcとし、定格電圧である系統電圧をVbとする。この場合、ノードアドミタンス行列生成部31は、次の数式1を用いて直列リアクトル無SCの高調波のリアクタンスを算出する。数式1におけるXcnは、計算上の直列リアクトル無SCの高調波のリアクタンスを表している。   When the power factor improving capacitor is a series reactorless SC, the node admittance matrix generation unit 31 calculates the reactance of the harmonic by multiplying the reactance of the fundamental wave by 1 / n. Here, n is the order of the target harmonic. That is, in this embodiment, n = 5. For example, the capacitor capacity of the series reactor-less SC acquired from the facility data is Qc, and the system voltage that is the rated voltage is Vb. In this case, the node admittance matrix generation unit 31 calculates the reactance of the harmonics of the series reactor-less SC using the following formula 1. Xcn in Formula 1 represents the reactance of the harmonic of the serial reactor without SC in calculation.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

例えば、図1の配電線モデルの場合、ノードアドミタンス行列生成部31は、直列リアクトル無SC121及び直列リアクトル無SC161の計算上の高調波のリアクタンスを、数式1を用いて算出する。   For example, in the case of the distribution line model of FIG. 1, the node admittance matrix generation unit 31 calculates the reactance of the harmonics in the calculation of the series reactor-less SC 121 and the series reactor-less SC 161 using Equation 1.

また、力率改善用コンデンサが、直列リアクトル有SCの場合、ノードアドミタンス行列生成部31は、容量リアクタンスを1/n倍し、誘導リアクタンスをn倍して計算上の高調波のリアクタンスを算出する。例えば、設備データから取得した直列リアクトル有SCのコンデンサ容量をQcとし、定格電圧である系統電圧をVbとする。さらに、基本波における誘導リアクタンスの全リアクタンスに対する比率の絶対値をkとする。この場合、ノードアドミタンス行列生成部31は、次の数式2を用いて計算上の直列リアクトル有SCの高調波のリアクタンスを算出する。数式2におけるXcnは、計算上の直列リアクトル有SCの高調波のリアクタンスを表している。   When the power factor improving capacitor is a SC with a series reactor, the node admittance matrix generating unit 31 calculates the reactance of the calculated harmonic by multiplying the capacitive reactance by 1 / n and multiplying the inductive reactance by n. . For example, the capacitor capacity of the series reactor with SC acquired from the facility data is Qc, and the system voltage that is the rated voltage is Vb. Furthermore, k is the absolute value of the ratio of the inductive reactance to the total reactance in the fundamental wave. In this case, the node admittance matrix generation unit 31 calculates the reactance of the harmonic of the SC with the serial reactor in the calculation using the following formula 2. Xcn in Equation 2 represents the calculated reactance of the harmonics of the SC with series reactor.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

例えば、図1の配電線モデルの場合、ノードアドミタンス行列生成部31は、直列リアクトル有SC151の計算上の高調波のリアクタンスを、数式2を用いて算出する。   For example, in the case of the distribution line model shown in FIG. 1, the node admittance matrix generation unit 31 calculates the reactance of the harmonic in the calculation of the series reactor SC 151 using Equation 2.

次に、ノードアドミタンス行列生成部31は、算出した計算上の力率改善用コンデンサの計算上の高調波のリアクタンス及び配電線のインピーダンスを用いて高調波のノードアドミタンス行列Yhを生成する。そして、ノードアドミタンス行列生成部31は、生成したノードアドミタンス行列Yhを推定式生成部32へ送信する。また、ノードアドミタンス行列生成部31は、生成したノードアドミタンス行列Yhを高調波推定部14へ送信する。   Next, the node admittance matrix generation unit 31 generates a harmonic node admittance matrix Yh using the calculated harmonic reactance of the calculated power factor improvement capacitor and the impedance of the distribution line. Then, the node admittance matrix generation unit 31 transmits the generated node admittance matrix Yh to the estimation formula generation unit 32. In addition, the node admittance matrix generation unit 31 transmits the generated node admittance matrix Yh to the harmonic estimation unit 14.

ここで、ノードアドミタンス行列について詳細に説明する。高調波の次数をhとし、ノードiの高調波電圧をVhiとし、ノードiに注入する高調波電流をIhiとすると、次の数式3が成り立つ。   Here, the node admittance matrix will be described in detail. When the harmonic order is h, the harmonic voltage of node i is Vhi, and the harmonic current injected into node i is Ihi, the following Equation 3 is established.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

そして、本実施例では、各ノードiにおける電圧Vhは、次の数式4で表される。 In this embodiment, the voltage Vh i at each node i is expressed by the following Equation 4.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

ここで、EhiとFhiとはノードiの第h次高調波電圧の実数部と虚数部である。   Here, Ehi and Fhi are a real part and an imaginary part of the h-order harmonic voltage of node i.

また、ノードアドミタンス行列Yhの各要素Yhijは次の数式5で表される。 Each element Yh ij of the node admittance matrix Yh is expressed by the following formula 5.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

ここで、i≠jのとき,yhijは、ノードiとノードjの間のブランチのアドミタンスである。ghijは、ノードiとノードjとの間のブランチのアドミタンスの実数部である。bhijは、ノードiとノードjとの間のブランチのアドミタンスの虚数部である。zhijは、ノードiとノードjとの間のブランチのインピーダンスである。rhijは、ノードiとノードjとの間のブランチのインピーダンスの実数部である。xhijは、ノードiとノードjとの間のブランチのインピーダンスの虚数部である。 Here, when i ≠ j, yh ij is an admittance of a branch between the node i and the node j. gh ij is the real part of the admittance of the branch between node i and node j. bh ij is the imaginary part of the admittance of the branch between node i and node j. zh ij is the impedance of the branch between node i and node j. rh ij is the real part of the impedance of the branch between node i and node j. xh ij is the imaginary part of the impedance of the branch between node i and node j.

また、i=jのとき,yhiiは、ノードiのブランチのアドミタンスである。ghiiは、ノードiのブランチのアドミタンスの実数部である。bhiiは、ノードiのブランチのアドミタンスの虚数部である。zhiiは、ノードiのブランチのインピーダンスである。rhiiは、ノードiのブランチのインピーダンスの実数部である。xhiiは、ノードiのブランチのインピーダンスの虚数部である。 When i = j, yh ii is the admittance of the branch of node i. gh ii is the real part of the admittance of the branch of node i. bh ii is the imaginary part of the admittance of the branch of node i. zh ii is the impedance of the branch of node i. rh ii is the real part of the impedance of the branch of node i. xh ii is the imaginary part of the impedance of the branch of node i.

ここで、基本波のインピーダンスに基づき、第h次の高調波のインピーダンスの設定例を示す。基本波のインピーダンスzがr+jxのとき、この虚数部が正の場合はr+jx×hと設定する。一方、基本波のインピーダンスr+jxの虚数部が負の場合はr+jx/hと設定する。   Here, an example of setting the impedance of the h-th harmonic based on the impedance of the fundamental wave is shown. When the fundamental wave impedance z is r + jx, if this imaginary part is positive, r + jx × h is set. On the other hand, when the imaginary part of the fundamental wave impedance r + jx is negative, r + jx / h is set.

この場合、ノードアドミタンス行列Yhは、次の数式6で表される。   In this case, the node admittance matrix Yh is expressed by the following Equation 6.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

推定式生成部32は、需要家の高調波電流特性の情報、配変高調波計測データ、配電線データ及び需要家設備データを高調波電圧推定式生成部13から受信する。さらに、推定式生成部32は、ノードアドミタンス行列Yhをノードアドミタンス行列生成部31から受信する。   The estimation formula generation unit 32 receives information on the customer's harmonic current characteristics, distribution harmonic measurement data, distribution line data, and customer facility data from the harmonic voltage estimation formula generation unit 13. Further, the estimation formula generation unit 32 receives the node admittance matrix Yh from the node admittance matrix generation unit 31.

推定式生成部32は、ノードアドミタンス行列Yhの各要素を用いて、計測方程式h(x)を生成する。計測方程式h(x)は、状態変数を用いて、配変における高調波電圧及び電流の値、並びに、各需要家における高調波電圧及び電流の値を算出するための式である。xは状態変数であり、各ノードにおける高調波の電圧を状態変数xとしている。   The estimation formula generation unit 32 generates a measurement equation h (x) using each element of the node admittance matrix Yh. The measurement equation h (x) is an equation for calculating the value of the harmonic voltage and current in the distribution and the value of the harmonic voltage and current in each consumer using the state variables. x is a state variable, and the harmonic voltage at each node is the state variable x.

ここで、計測方程式h(x)について詳細に説明する。まずノード電流の計測方程式について説明する。ノードiに注入する第h次高調波電流Ihの振幅は、次の数式7で表される。 Here, the measurement equation h (x) will be described in detail. First, the node current measurement equation will be described. The amplitude of the h-th harmonic current Ih i injected into the node i is expressed by the following Equation 7.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

ここで、Chは、ノードiに注入する第h次高調波電流Ihの実数部である。Dhは、ノードiに注入する第h次高調波電流Ihの虚数部である。 Here, Ch i is a real part of the h-order harmonic current Ih i injected into the node i. Dh i is an imaginary part of the h-th harmonic current Ih i injected into the node i.

また、GhijとBhijは、Yhijの実数部と虚数部の要素である。GhijとBhijは、次の数式8で表される。 Gh ij and Bh ij are elements of the real part and the imaginary part of Yh ij . Gh ij and Bh ij are expressed by Equation 8 below.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

一方、ノードiに注入する第h次高調波電流Ihの位相角は、次の数式9で表される。 On the other hand, the phase angle of the h-th harmonic current Ih i injected into the node i is expressed by the following Equation 9.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

さらに、計測方程式h(x)の感度H(x)は次の数式10のように計測方程式h(x)を偏微分することで求められる。   Furthermore, the sensitivity H (x) of the measurement equation h (x) can be obtained by partial differentiation of the measurement equation h (x) as in the following Equation 10.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

ここで、状態変数xは、数式4で示したノードiの第h次高調波電圧の実数部Ehと虚数部Fhとで表される。そこで、数式7を数式10に代入して、次の数式11及び12のようにノードiに注入する第h次高調波電流Ihの振幅の計測方程式の感度H(x)が得られる。 Here, the state variable x is expressed by a real part Eh i and an imaginary part Fh i of the h-order harmonic voltage of the node i shown in Expression 4. Therefore, by substituting Equation 7 into Equation 10, the sensitivity of the amplitude of the measuring equation of the h-th harmonic current Ih i to be injected into the node i as in Equation 11 and 12 H (x) is obtained.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

Figure 0006491424
Figure 0006491424

さらに、数式9を数式10に代入して、次の数式13及び14のようにノードiに注入する第h次高調波電流Ihの位相角の計測方程式の感度H(x)得られる。 Further, by substituting equation 9 into equation 10, the resulting sensitivity of the measuring equation of the phase angle of the h-th harmonic current Ih i to be injected into the node i as in Equation 13 and 14 H (x).

Figure 0006491424
Figure 0006491424

Figure 0006491424
Figure 0006491424

次に、ノード電圧の計測方程式について説明する。ノードiの第h次高調波電圧Vhの実数部及び虚数部の計測方程式は次の数式15で表される。 Next, a node voltage measurement equation will be described. Measurement equation of the real part and the imaginary part of the h-th harmonic voltage Vh i of node i is expressed by the following equation 15.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

ここで、配電高調波計測値の計測誤差をzerrとし各ノードにおける高調波電圧の計測値Vzhの最大誤差をσVzh=zerrVzh/2として計測誤差を考慮する。そして、ノード電圧の計測方程式の感度H(x)も数式10で表される。そこで、数式15を数式10に代入して、i=jの場合、次の数式16のようにノード電圧の計測方程式の感度H(x)が得られる。 Here, the measurement error is taken into consideration where the measurement error of the distribution harmonic measurement value is zerr, and the maximum error of the harmonic voltage measurement value Vzh i at each node is σVzh i = zerrVzh i / 2. The sensitivity H (x) of the node voltage measurement equation is also expressed by Equation 10. Therefore, by substituting Equation 15 into Equation 10, and when i = j, the sensitivity H (x) of the node voltage measurement equation is obtained as in Equation 16 below.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

また、i≠jの場合、次の数式17のようにノード電圧の計測方程式の感度H(x)が得られる。   When i ≠ j, the sensitivity H (x) of the node voltage measurement equation is obtained as in the following Equation 17.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

さらに、ノードiとノードjとを接続するブランチにおいて、ノードiからノードjに流れる第h次高調波電流の計測方程式について説明する。ノードiとノードjとを接続するブランチに流れる第h次高調波電流Ihijの実数部及び虚数部の計測方程式は、次の数式18で表される。 Further, a measurement equation of the h-th harmonic current flowing from the node i to the node j in the branch connecting the node i and the node j will be described. The measurement equation of the real part and the imaginary part of the h-order harmonic current Ih ij flowing in the branch connecting the node i and the node j is expressed by the following mathematical formula 18.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

そして、ブランチに流れる第h次高調波電流の計測方程式の感度H(x)も数式10で表される。そこで、数式18を数式10に代入してブランチに流れる第h次高調波電流の計測方程式の感度H(x)が、次の数式19で得られる。   The sensitivity H (x) of the measurement equation for the h-th harmonic current flowing in the branch is also expressed by Equation 10. Therefore, the sensitivity H (x) of the measurement equation for the h-th harmonic current flowing in the branch by substituting Equation 18 into Equation 10 is obtained by Equation 19 below.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

なお、ここでの、第h次高調波電流Ihijは、ノードiとノードjとを接続するブランチに流れる第h次高調波電流であるから、i=jの条件はない。 Note that the h-th harmonic current Ih ij here is the h-th harmonic current flowing in the branch connecting the node i and the node j, so there is no condition of i = j.

このように求めた計測方程式h(x)及びその感度H(x)を用いて推定式生成部32は高調波推定式を求めていく。そこで、計測方程式h(x)及びその感度H(x)を用いた高調波推定式の求め方の説明を続ける。   Using the measurement equation h (x) and the sensitivity H (x) obtained in this way, the estimation formula generation unit 32 obtains a harmonic estimation formula. Therefore, the description of how to obtain the harmonic estimation equation using the measurement equation h (x) and its sensitivity H (x) will be continued.

各需要家で高調波電圧を計測した場合、高調波電圧の計測値には計測ノイズが混ざる。そこで、各需要家で高調波電圧の計測値をzとした場合、計測値zと計測方程式h(x)の関係は、次の数式20で表すことができる。数式20におけるeは計測ノイズである。   When the harmonic voltage is measured at each consumer, measurement noise is mixed with the measured value of the harmonic voltage. Therefore, when the measured value of the harmonic voltage is z at each consumer, the relationship between the measured value z and the measurement equation h (x) can be expressed by the following Equation 20. In Equation 20, e is measurement noise.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

そして、各需要家における高調波電圧の推定値xeは、数式20における計測ノイズを最小化する状態変数xである。この場合、計測ノイズeを最小化する状態変数xは、次の数式21で表される評価関数Jを最小とする状態変数xである。   And the estimated value xe of the harmonic voltage in each consumer is the state variable x which minimizes the measurement noise in Formula 20. In this case, the state variable x that minimizes the measurement noise e is the state variable x that minimizes the evaluation function J expressed by the following Equation 21.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

ここで、Rは、計測ノイズの共分散行列である。Rは、対角項が分散σであり、非対角項が共分散である。すなわち、数式21は、次の数式22として表される。ここで、数式21の第3項の行列が行列Dにあたる。 Here, R is a covariance matrix of measurement noise. In R, the diagonal term is variance σ 2 and the non-diagonal term is covariance. That is, Formula 21 is expressed as the following Formula 22. Here, the matrix of the third term of Equation 21 corresponds to the matrix D.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

そして、図3に示すように、μは、需要家で発生する高調波電流の振幅の期待値である。また、σは、需要家で発生する高調波電流の振幅の標準偏差である。 As shown in FIG. 3, μ A is an expected value of the amplitude of the harmonic current generated at the consumer. Further, σ A is a standard deviation of the amplitude of the harmonic current generated at the customer.

また、推定式生成部32は、高調波電流の振幅の期待値μを次の数式23で求めることができる。Kは、操作者により入力された消費電力あたりの高調波電流の発生量である。また、Pmaxは、需要家の最大設備容量であり、Pminは、需要家の最小設備容量である。 Further, the estimated expression generating unit 32 can obtain the expected value mu A of the amplitude of the harmonic currents in the following equation 23. K is the amount of harmonic current generated per power consumption input by the operator. P max is the maximum installed capacity of the consumer, and P min is the minimum installed capacity of the consumer.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

また、推定式生成部32は、高調波電流の振幅の標準偏差σを次の数式24で求めることができる。 Further, the estimation formula generation unit 32 can obtain the standard deviation σ A of the amplitude of the harmonic current by the following formula 24.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

また、μθは、需要家で発生する高調波電流の位相角の期待値である。また、σθは、需要家で発生する高調波電流の位相角の標準偏差である。推定式生成部32は、操作者から入力された特性グループ、すなわち図3の各特性グループの高調波電流のデータから統計的に算出しμθ及びσθを取得する。 Further, μ θ is an expected value of the phase angle of the harmonic current generated by the customer. Σ θ is the standard deviation of the phase angle of the harmonic current generated by the customer. The estimation formula generation unit 32 statistically calculates from the harmonic current data of the characteristic group input from the operator, that is, each characteristic group in FIG. 3, and obtains μ θ and σ θ .

また、σVhは、高調波電圧の計測値の標準偏差であり、高調波電圧の計測値が有する誤差である。また、σIhは、高調波電流の計測値の標準偏差であり、高調波電流の計測値が有する誤差である。推定式生成部32は、配電線送り出し高調波電圧の標準偏差σVh及び配電線送り出し高調波電流の標準偏差σIhを、配変高調波計測値の計測誤差をzerrとした場合に次の数式25で求める。ここで、zは、配変高調波計測値であるVh又はIhである。例えば、配変高調波計測値zが保証する最大誤差を、偏差2σとしてもよい。配電線送り出し高調波電圧の標準偏差σVh及び配電線送り出し高調波電流の標準偏差σIhを用いることで、推定値xeの算出において計測誤差で重み付けすることができる。 Σ Vh is a standard deviation of the measured value of the harmonic voltage, and is an error included in the measured value of the harmonic voltage. Σ Ih is a standard deviation of the measured value of the harmonic current, and is an error included in the measured value of the harmonic current. When the standard deviation σ Vh of the distribution line delivery harmonic voltage and the standard deviation σ Ih of the distribution line delivery harmonic current are set to zerr, the estimation formula generation unit 32 uses the following formula: 25. Here, z is Vh or Ih, which is a distribution harmonic measurement value. For example, the maximum error guaranteed by the distributed harmonic measurement value z may be the deviation 2σ. By using the standard deviation σ Vh of the distribution line delivery harmonic voltage and the standard deviation σ Ih of the distribution line delivery harmonic current, the estimated value xe can be weighted with a measurement error.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

そして、推定式生成部32は、高調波電流の振幅の期待値μ、高調波電流の振幅の標準偏差σ、高調波電流の位相角の期待値μθ、高調波電流の位相角の標準偏差σθ、配電線送り出し高調波電圧Vh、配電線送り出し高調波電流Ih、配電線送り出し高調波電圧の標準偏差σVh及び配電線送り出し高調波電流の標準偏差σIhを数式22に代入することで数式21を生成する。 Then, the estimation formula generation unit 32 calculates the expected value μ A of the harmonic current amplitude, the standard deviation σ A of the amplitude of the harmonic current, the expected value μ θ of the phase angle of the harmonic current, and the phase angle of the harmonic current. The standard deviation σ θ , the distribution line delivery harmonic voltage Vh, the distribution line delivery harmonic current Ih, the standard deviation σ Vh of the distribution line delivery harmonic voltage, and the standard deviation σ Ih of the distribution line delivery harmonic current are substituted into Equation 22. Thus, Formula 21 is generated.

言い換えれば、次の数式26のように、数式21の各項を置くことで評価関数Jが得られる。ここで、数式26におけるz、h(x)及びdiag(R)上の破線は、説明のために付加したもので、破線より上の部分は高調波の計測結果であり、下の部分は高調波電流モデルから求めた値である。また、高調波の計測数と需要家の数に応じてz、h(x)、diag(R)及びxを拡張することで、推定式が拡張できる。   In other words, the evaluation function J can be obtained by placing each term of Equation 21 as in Equation 26 below. Here, the broken lines on z, h (x), and diag (R) in Equation 26 are added for explanation, the portion above the broken line is the harmonic measurement result, and the lower portion is the harmonic. The value obtained from the wave current model. Moreover, an estimation formula can be expanded by expanding z, h (x), diag (R), and x according to the number of harmonics measured and the number of customers.

Figure 0006491424
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そして、Jを最小化する条件として、次の数式27を用いる。   Then, the following formula 27 is used as a condition for minimizing J.

Figure 0006491424
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そこで、推定式生成部32は、生成した数式21に数式27の条件を用いて、次の数式28を生成する。この数式28が、需要家で発生する高調波電圧を推定するための高調波推定式にあたる。tは自然数であり、t=0,1,2,3・・・である。   Therefore, the estimation formula generation unit 32 generates the following formula 28 using the condition of formula 27 for the generated formula 21. This mathematical formula 28 corresponds to a harmonic estimation formula for estimating a harmonic voltage generated by a consumer. t is a natural number, and t = 0, 1, 2, 3,.

Figure 0006491424
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その後、推定式生成部32は、生成した高調波推定式である数式28を高調波推定部14へ送信する。   Thereafter, the estimation formula generation unit 32 transmits Formula 28, which is the generated harmonic estimation formula, to the harmonic estimation unit 14.

(高調波電圧の推定)
高調波推定部14は、高調波推定式である数式28を推定式生成部32から受信する。また、高調波推定部14は、予め決められた状態変数xの初期値xを記憶している。例えば、計測値z及び期待値μをIhとして数式3から求めたVhを初期値xとして用いる。
(Estimation of harmonic voltage)
The harmonic estimation unit 14 receives a mathematical expression 28 that is a harmonic estimation formula from the estimation formula generation unit 32. Further, the harmonic estimation unit 14 stores the initial value x 0 of the state variable x predetermined. For example, using the Vh obtained from Equation 3 a measured value z and the expected value μ as Ih as the initial value x 0.

高調波推定部14は、初期値xを数式28に代入しxを算出する。次に、状態変数xを用いてxを算出する。このように、高調波推定部14は、状態変数xを順次更新して数式28を収束させる。例えば、高調波推定部14は、xの変動が予め決められた閾値内に収まった場合に収束したと判定する。そして、高調波推定部14は、xの収束値を状態変数の推定値xeとする。xeは、各ノードの高調波電圧で構成されており、xeは、各ノードの高調波電圧の推定値である。 The harmonic estimation unit 14 calculates x 1 by substituting the initial value x 0 into Equation 28. Then, to calculate the x 2 using the state variable x 1. In this way, the harmonic estimation unit 14 sequentially updates the state variable x to converge the numerical formula 28. For example, the harmonic estimation unit 14 determines to have converged if falls within the threshold variation of x i is predetermined. Then, the harmonic estimation unit 14 sets the convergence value of xi as the estimated value xe of the state variable. xe is composed of the harmonic voltage of each node, and xe is an estimated value of the harmonic voltage of each node.

さらに、高調波推定部14は、ノードアドミタンス行列Yhをノードアドミタンス行列生成部31から取得する。そして、高調波推定部14は、ノードアドミタンス行列Yh及び高調波電圧の推定値xeを用いて、次の数式29から需要家から発生する高調波電流の推定値ieを求める。   Further, the harmonic estimation unit 14 acquires the node admittance matrix Yh from the node admittance matrix generation unit 31. And the harmonic estimation part 14 calculates | requires the estimated value ie of the harmonic current generate | occur | produced from a consumer from following Numerical formula 29 using the node admittance matrix Yh and the estimated value xe of a harmonic voltage.

Figure 0006491424
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また、ノードiからノードjに流れる高調波電流は、ノードjとノードiの高調波電圧の差にノードiとノードjの間のアドミタンスを乗じることで求めることができる。   Further, the harmonic current flowing from the node i to the node j can be obtained by multiplying the difference between the harmonic voltages of the node j and the node i by the admittance between the node i and the node j.

その後、高調波推定部14は、求めた、需要家で発生する高調波電圧の推定値xe及び高調波電流の推定値ieを通知部15へ送信する。   Thereafter, the harmonic estimation unit 14 transmits the obtained estimated value xe of the harmonic voltage generated by the consumer and estimated value ie of the harmonic current to the notification unit 15.

高調波電圧推定式生成部13及び高調波推定部14は、以上に説明した高調波電流及び高調波電圧の推定処理を、一括して実行する。   The harmonic voltage estimation formula generation unit 13 and the harmonic estimation unit 14 collectively execute the harmonic current and harmonic voltage estimation processing described above.

通知部15は、各需要家から発生する高調波電圧の推定値及び高調波電流の推定値を高調波推定部14から受信する。そして、通知部15は、各需要家の高調波電圧の推定値及び高調波電流の推定値をモニタに表示するなどして、操作者に各需要家の高調波電圧及び高調波電流の推定結果を通知する。   The notification unit 15 receives the estimated value of the harmonic voltage and the estimated value of the harmonic current generated from each consumer from the harmonic estimation unit 14. And the notification part 15 displays the estimated value of the harmonic voltage of each consumer, and the estimated value of the harmonic current on a monitor etc., etc., and the estimation result of the harmonic voltage and the harmonic current of each consumer is shown to an operator. To be notified.

以上に説明したように、高調波電圧推定式生成部13及び高調波推定部14は、最小二乗法により、配変の高調波電圧の計測値、配変の高調波電流の計測値及び需要家の高調波電流の期待値と計測方程式との誤差を最小化する各ノードの電圧を求め、求めた各ノードの電圧を用いて各ノードに注入される電流を求めている。   As described above, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 and the harmonic estimation unit 14 use the least square method to measure the measured harmonic voltage, the measured harmonic current, and the customer. The voltage of each node that minimizes the error between the expected value of the harmonic current and the measurement equation is obtained, and the current injected into each node is obtained using the obtained voltage of each node.

次に、図5を参照して、本実施例に係る高調波推定装置1による高調波推定処理の流れについて説明する。図5は、実施例1に係る高調波推定装置による高調波推定処理のフローチャートである。   Next, the flow of harmonic estimation processing by the harmonic estimation apparatus 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of harmonic estimation processing by the harmonic estimation apparatus according to the first embodiment.

高調波電圧推定式生成部13は、各需要家の高調波電流特性を記憶部12から取得する(ステップS1)。すなわち、高調波電圧推定式生成部13は、消費電力あたりの高調波電流の発生量K、高調波電流位相角分布モデル及び特性グループを取得する。   The harmonic voltage estimation formula generation unit 13 acquires the harmonic current characteristics of each consumer from the storage unit 12 (step S1). That is, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 acquires a generation amount K of harmonic current per power consumption, a harmonic current phase angle distribution model, and a characteristic group.

次に、高調波電圧推定式生成部13は、配変高調波計測データを記憶部12から取得する(ステップS2)。すなわち、高調波電圧推定式生成部13は、配電線送り出し高調波電圧Vh及び配電線送り出し高調波電流Ihを取得する。   Next, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 acquires the distribution harmonic measurement data from the storage unit 12 (step S2). That is, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 acquires the distribution line delivery harmonic voltage Vh and the distribution line delivery harmonic current Ih.

次に、高調波電圧推定式生成部13は、配電線データを記憶部12から取得する(ステップS3)。すなわち、高調波電圧推定式生成部13は、配電線のインピーダンスを取得する。   Next, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 acquires distribution line data from the storage unit 12 (step S3). That is, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 acquires the impedance of the distribution line.

次に、高調波電圧推定式生成部13は、需要家を1つ選択する(ステップS4)。   Next, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 selects one consumer (step S4).

次に、高調波電圧推定式生成部13は、選択した需要家の需要家設備データを記憶部12から取得する(ステップS5)。すなわち、高調波電圧推定式生成部13は、需要家の設備容量(Pmax,Pmin)及びSC容量を取得する。 Next, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 acquires customer facility data of the selected customer from the storage unit 12 (step S5). That is, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 acquires the customer's equipment capacity (P max , P min ) and SC capacity.

高調波電圧推定式生成部13は、特性グループを1つ選択する(ステップS6)。   The harmonic voltage estimation formula generation unit 13 selects one characteristic group (step S6).

推定式生成部32は、需要家の高調波電流モデルを生成する(ステップS7)。具体的には、推定式生成部32は、需要家で発生する高調波電流の位相の期待値μθ及び標準偏差σθを高調波電流位相角分布モデルから求める。また、推定式生成部32は、消費電力あたりの高調波電流の発生量K及び需要家の設備容量(Pmax,Pmin)を用いて、需要家で発生する高調波電流の振幅の期待値μ及び標準偏差σを求める。 The estimation formula generation unit 32 generates a harmonic current model of the consumer (Step S7). Specifically, the estimation formula generation unit 32 obtains the expected value μ θ and standard deviation σ θ of the phase of the harmonic current generated by the consumer from the harmonic current phase angle distribution model. Further, the estimation formula generation unit 32 uses the generation amount K of harmonic current per power consumption and the installed capacity (P max , P min ) of the customer to expect the amplitude of the harmonic current generated by the customer. Determine μ A and standard deviation σ A.

高調波電圧推定式生成部13は、選択している需要家に属する全ての特性グループについて処理が完了したか否かを判定する(ステップS8)。処理を行っていない特性グループが残っている場合(ステップS8:否定)、高調波電圧推定式生成部13は、ステップS6へ戻る。   The harmonic voltage estimation formula generation unit 13 determines whether or not the processing has been completed for all the characteristic groups belonging to the selected consumer (step S8). When the characteristic group which has not performed the process remains (step S8: No), the harmonic voltage estimation formula production | generation part 13 returns to step S6.

これに対して、全ての特性グループについて処理が完了した場合(ステップS8:肯定)、高調波電圧推定式生成部13は、全ての需要家について処理が完了したか否かを判定する(ステップS9)。処理を行っていない需要家が残っている場合(ステップS9:否定)、高調波電圧推定式生成部13は、ステップS4へ戻る。   On the other hand, when the process is completed for all the characteristic groups (step S8: affirmative), the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 determines whether the process is completed for all the consumers (step S9). ). When there is a customer who has not performed the process (No at Step S9), the harmonic voltage estimation formula generation unit 13 returns to Step S4.

これに対して、全ての需要家について処理が完了した場合(ステップS9:肯定)、ノードアドミタンス行列生成部31は、配電線のインピーダンス及び各需要家のSC容量からノードアドミタンス行列Yhを生成する(ステップS10)。そして、ノードアドミタンス行列生成部31は、生成したノードアドミタンス行列Yhを推定式生成部32へ送信する。   On the other hand, when the processing is completed for all the consumers (step S9: affirmative), the node admittance matrix generation unit 31 generates a node admittance matrix Yh from the impedance of the distribution line and the SC capacity of each customer ( Step S10). Then, the node admittance matrix generation unit 31 transmits the generated node admittance matrix Yh to the estimation formula generation unit 32.

推定式生成部32は、配電線送り出し高調波電圧Vh及び配電線送り出し高調波電流Ihと予め決められた計測誤差zerrを用いて、配電線送り出し高調波電圧の標準偏差σVh及び配電線送り出し高調波電流の標準偏差σIhを求める。さらに、推定式算生成部32は、ノードアドミタンス行列Yhを用いて、計測方程式h(x)を求める。そして、推定式生成部32は、求めた各値を数式26に用いて数式21を生成する。その後、推定式生成部32は、数式21に数式27の条件を用いて数式28で表される高調波推定式を作成する(ステップS11)。そして、推定式生成部32は、生成した高調波推定式を高調波推定部14へ送信する。 The estimation formula generation unit 32 uses the distribution line delivery harmonic voltage Vh, the distribution line delivery harmonic current Ih, and the predetermined measurement error zerr, and the distribution line delivery harmonic voltage standard deviation σ Vh and the distribution line delivery harmonic. The standard deviation σ Ih of the wave current is obtained. Further, the estimation formula calculation generation unit 32 obtains a measurement equation h (x) using the node admittance matrix Yh. Then, the estimation formula generation unit 32 generates Formula 21 by using the obtained values in Formula 26. Thereafter, the estimation formula generation unit 32 creates a harmonic estimation formula expressed by Formula 28 using Formula 27 in Formula 21 (step S11). Then, the estimation formula generation unit 32 transmits the generated harmonic estimation formula to the harmonic estimation unit 14.

高調波推定部14は、高調波推定式を推定式生成部32から受信する。そして、高調波推定部14は、高調波推定式から高調波電圧の推定値を算出する(ステップS12)。具体的には、高調波推定部14は、状態変数を更新して高調波推定式を収束させ、収束値を高調波電圧の推定値として取得する。   The harmonic estimation unit 14 receives the harmonic estimation formula from the estimation formula generation unit 32. And the harmonic estimation part 14 calculates the estimated value of a harmonic voltage from a harmonic estimation formula (step S12). Specifically, the harmonic estimation unit 14 updates the state variable to converge the harmonic estimation formula, and acquires the convergence value as the estimated value of the harmonic voltage.

さらに、高調波推定部14は、算出した高調波電圧の推定値にノードアドミタンス行列を用いて高調波電流の推定値を算出する(ステップS13)。   Furthermore, the harmonic estimation unit 14 calculates an estimated value of the harmonic current by using the node admittance matrix for the calculated estimated value of the harmonic voltage (step S13).

高調波推定部14は、推定結果を通知部15に送信する。通知部15は、高調波推定部14から受信した推定結果を操作者に通知する(ステップS14)。   The harmonic estimation unit 14 transmits the estimation result to the notification unit 15. The notification unit 15 notifies the operator of the estimation result received from the harmonic estimation unit 14 (step S14).

次に、本実施例に係る高調波推定装置1による高調波の推定結果の確度についてまとめて説明する。以下では、図1の配電線モデルを用いて高調波を推定した場合について説明する。ここでは、回線容量を4000kVAとし、幹線の長さを約4kmとして設定した場合で説明する。   Next, the accuracy of the estimation result of harmonics by the harmonic estimation apparatus 1 according to the present embodiment will be described together. Below, the case where a harmonic is estimated using the distribution line model of FIG. 1 is demonstrated. Here, a case where the line capacity is set to 4000 kVA and the length of the trunk line is set to about 4 km will be described.

まず、高調波推定装置1による高調波の推定を説明するための前提条件を決定する。図6は、特性グループ毎の各需要家の高調波特性の設定を表す図である。図6における、特性グループは、図3で表した特性グループA及びBにあたる。そして、図6では、特性グループ毎に、消費電力あたりの高調波電流の発生量(K)、並びに、発生する高調波の位相の期待値(μθ)及び標準偏差(σθ)が表されている。ノード112,115及び116がグループAに属する。また、ノード111,113及び114がグループBに属する。 First, preconditions for explaining harmonic estimation by the harmonic estimation apparatus 1 are determined. FIG. 6 is a diagram illustrating the setting of the harmonic characteristics of each consumer for each characteristic group. The characteristic groups in FIG. 6 correspond to characteristic groups A and B shown in FIG. In FIG. 6, the generation amount (K) of the harmonic current per power consumption, the expected value (μ θ ) and the standard deviation (σ θ ) of the generated harmonic phase are shown for each characteristic group. ing. Nodes 112, 115 and 116 belong to group A. Nodes 111, 113, and 114 belong to group B.

また、図7は、バンク変圧器と配電線のインピーダンスの設定を表す図である。幹線101−111は、図1における母線電圧計測地点101とノード111との間のインピーダンスを表している。また、幹線111−112、112−113及び113−114は、それぞれの符号を有するノード間のインピーダンスを表している。また、分岐線111−115及び112−116も、それぞれの符号を有するノード間のインピーダンスを表している。   Moreover, FIG. 7 is a figure showing the setting of the impedance of a bank transformer and a distribution line. The trunk line 101-111 represents the impedance between the bus voltage measurement point 101 and the node 111 in FIG. Further, trunk lines 111-112, 112-113, and 113-114 represent impedances between nodes having respective signs. Branch lines 111-115 and 112-116 also represent the impedance between the nodes having the respective symbols.

また、図8は、各需要家に配置されたSC容量の設定を表す図である。図1に示すように、ノード112,115及び116にSCが配置されている。ノード112の直列リアクトル無SC121は、300kvarの容量である。また、ノード115の直列リアクトル有SC151は、100kvarのSC容量を有し、さらに6%の直列リアクトルが配置されている。この直列リアクトル6%は、数式2においてk=0.06となる。また、ノード116の直列リアクトル無SC161は、600kvarのSC容量を有する。   FIG. 8 is a diagram showing the setting of the SC capacity allocated to each consumer. As shown in FIG. 1, SCs are arranged at nodes 112, 115 and 116. The serial reactorless SC 121 of the node 112 has a capacity of 300 kvar. Further, the SC 151 with the series reactor of the node 115 has an SC capacity of 100 kvar, and further 6% of the series reactor is arranged. This series reactor 6% is k = 0.06 in Equation 2. Further, the serial reactorless SC 161 of the node 116 has an SC capacity of 600 kvar.

また、図9Aは、グループAに属する需要家の設備容量の設定を表す図である。また、図9Bは、グループBに属する需要家の設備容量の設定を表す図である。ここでは、図9A及び9Bに示す各需要家の設備容量を用いる。   FIG. 9A is a diagram illustrating setting of the capacity of customers belonging to group A. FIG. 9B is a diagram illustrating setting of the capacity of customers belonging to group B. Here, the installed capacity of each consumer shown in FIGS. 9A and 9B is used.

ここでの説明では、バンク変圧器100の上位の第5次高調波電圧の位相角を図10に示すように、無負荷時の母線電圧計測地点101の基本波電圧の位相角を基準として、0度とする。また、第5次高調波電圧のひずみ率は基本波電圧の振幅に対し1.0%とする。図10は、系統の第5次高調波電圧の設定を表す図である。   In the description here, the phase angle of the upper fifth harmonic voltage of the bank transformer 100 is as shown in FIG. 10, and the phase angle of the fundamental voltage at the bus voltage measurement point 101 at no load is used as a reference. 0 degrees. The distortion factor of the fifth harmonic voltage is 1.0% with respect to the amplitude of the fundamental voltage. FIG. 10 is a diagram illustrating the setting of the fifth harmonic voltage of the system.

さらに、推定結果の検証のために、実際の負荷を想定して図11に示すように各需要家の負荷を設定し、設定した負荷に基づいて、シミュレーションを行い各ノードの高調波電圧及び各ノードに注入される高調波電流の結果を真値とする。図11は、実際の負荷を想定して設定した需要家負荷の値を示す図である。そして、求めた真値から変電所の配電線の送り出し電圧及び電流を計測データとして取り出し、取り出した計測データを用いて本実施例に係る高調波推定装置1により算出された各ノードの高調波電圧及び各ノードに注入される高調波電流を推定値とする。   Further, for verification of the estimation result, assuming the actual load, the load of each customer is set as shown in FIG. 11, and the simulation is performed based on the set load, and the harmonic voltage of each node and each The result of the harmonic current injected into the node is the true value. FIG. 11 is a diagram showing the value of the customer load set assuming an actual load. Then, the distribution voltage and current of the distribution line of the substation are extracted as measurement data from the obtained true value, and the harmonic voltage of each node calculated by the harmonic estimation device 1 according to the present embodiment using the extracted measurement data. And the harmonic current injected into each node is an estimated value.

図12は、第5高調波電圧の真値と推定値をベクトルで表した図である。図12には、実線矢印と破線矢印とが組になっている矢印対500〜507が記載されており、各矢印対に含まれる実線矢印が真値を表し、破線矢印が推定値を表している。矢印対500は、バンク変圧器100の上位において発生する第5次高調波電圧の真値と推定値を表している。矢印対501は、母線電圧計測地点101において発生する第5次高調波電圧の真値と推定値を表している。矢印対502は、ノード111において発生する第5次高調波電圧の真値と推定値を表している。矢印対503は、ノード112において発生する第5次高調波電圧の真値と推定値を表している。矢印対504は、ノード113において発生する第5次高調波電圧の真値と推定値を表している。矢印対505は、ノード114において発生する第5次高調波電圧の真値と推定値を表している。矢印対506は、ノード115において発生する第5次高調波電圧の真値と推定値を表している。矢印対507は、ノード116において発生する第5次高調波電圧の真値と推定値を表している。ここに表したベクトルは、振幅を実効値で表している。   FIG. 12 is a diagram showing the true value and the estimated value of the fifth harmonic voltage as vectors. FIG. 12 shows a pair of arrows 500 to 507 in which a solid line arrow and a broken line arrow are paired. The solid line arrow included in each arrow pair represents a true value, and the broken line arrow represents an estimated value. Yes. An arrow pair 500 represents the true value and the estimated value of the fifth harmonic voltage generated at the upper level of the bank transformer 100. An arrow pair 501 represents the true value and the estimated value of the fifth harmonic voltage generated at the bus voltage measurement point 101. Arrow pair 502 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic voltage generated at node 111. Arrow pair 503 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic voltage generated at node 112. Arrow pair 504 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic voltage generated at node 113. Arrow pair 505 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic voltage generated at node 114. Arrow pair 506 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic voltage generated at node 115. Arrow pair 507 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic voltage generated at node 116. The vector shown here represents the amplitude as an effective value.

また、図13Aは、第5次高調波電圧の実効値の比較を表す図である。図13Bは、第5次高調波電圧の位相角の比較を表す図である。図13A及び13Bは、図12のベクトルをそれぞれ振幅と位相角に分けた図である。図13Aは、縦軸で高調波電圧実効値、すなわち、高調波電圧の振幅を表し、横軸で高調波電圧の発生場所を表している。また、図13Bは、縦軸で高調波電圧位相角を表し、横軸で高調波電圧の発生場所を表している。そして、図13A及び13Bともに、黒塗りの棒グラフが真値を表し、白抜きの棒グラフが推定値を表している。   FIG. 13A is a diagram illustrating a comparison of effective values of the fifth harmonic voltage. FIG. 13B is a diagram illustrating a comparison of the phase angles of the fifth harmonic voltage. 13A and 13B are diagrams in which the vector of FIG. 12 is divided into amplitude and phase angle, respectively. In FIG. 13A, the vertical axis represents the harmonic voltage effective value, that is, the amplitude of the harmonic voltage, and the horizontal axis represents the location where the harmonic voltage is generated. In FIG. 13B, the vertical axis represents the harmonic voltage phase angle, and the horizontal axis represents the location where the harmonic voltage is generated. In both FIGS. 13A and 13B, a black bar graph represents a true value, and a white bar graph represents an estimated value.

さらに、図12の高調波電圧の真値と推定値の振幅及び位相を個別に数値比較したものが、図14で表される。図14は、第5次高調波電圧の真値と推定値の数値比較の図である。   Furthermore, FIG. 14 shows a result of numerical comparison between the true value of the harmonic voltage in FIG. 12 and the amplitude and phase of the estimated value individually. FIG. 14 is a diagram showing a numerical comparison between the true value and the estimated value of the fifth harmonic voltage.

図12〜14で示すように、各箇所で発生する第5次高調波電圧の真値と推定値とは、よく一致していることが確認できる。   As shown in FIGS. 12 to 14, it can be confirmed that the true value and the estimated value of the fifth harmonic voltage generated at each location are in good agreement.

図15は、第5高調波電流の真値と推定値をベクトルで表した図である。図15には、実線矢印と破線矢印とが組になっている矢印対510〜516が記載されており、各矢印対に含まれる実線矢印が真値を表し、破線矢印が推定値を表している。矢印対510は、母線電圧計測地点101からノード111に流れる第5次高調波電流の真値と推定値を表している。矢印対511は、ノード111において発生する第5次高調波電流の真値と推定値を表している。矢印対512は、ノード112において発生する第5次高調波電流の真値と推定値を表している。矢印対513は、ノード113において発生する第5次高調波電流の真値と推定値を表している。矢印対514は、ノード114において発生する第5次高調波電流の真値と推定値を表している。矢印対515は、ノード115において発生する第5次高調波電流の真値と推定値を表している。矢印対516は、ノード116において発生する第5次高調波電流の真値と推定値を表している。ここに表したベクトルは、振幅を実効値で表している。   FIG. 15 is a diagram representing the true value and the estimated value of the fifth harmonic current as vectors. In FIG. 15, arrow pairs 510 to 516 in which a solid line arrow and a broken line arrow are paired are described. A solid line arrow included in each arrow pair represents a true value, and a broken line arrow represents an estimated value. Yes. Arrow pair 510 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic current flowing from bus voltage measurement point 101 to node 111. Arrow pair 511 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic current generated at node 111. Arrow pair 512 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic current generated at node 112. Arrow pair 513 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic current generated at node 113. Arrow pair 514 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic current generated at node 114. Arrow pair 515 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic current generated at node 115. Arrow pair 516 represents the true value and estimated value of the fifth harmonic current generated at node 116. The vector shown here represents the amplitude as an effective value.

また、図16Aは、第5次高調波電流の実効値の比較を表す図である。図16Bは、第5次高調波電流の位相角の比較を表す図である。図16A及び16Bは、図12のベクトルをそれぞれ振幅と位相角に分けた図である。図16Aは、縦軸で高調波電流実効値、すなわち、高調波電流の振幅を表し、横軸で高調波電流の発生場所を表している。また、図16Bは、縦軸で高調波電流位相角を表し、横軸で高調波電流の発生場所を表している。そして、図16A及び16Bともに、黒塗りの棒グラフが真値を表し、白抜きの棒グラフが推定値を表している。   FIG. 16A is a diagram showing a comparison of effective values of the fifth harmonic current. FIG. 16B is a diagram illustrating a comparison of the phase angles of the fifth harmonic current. 16A and 16B are diagrams in which the vector of FIG. 12 is divided into amplitude and phase angle, respectively. In FIG. 16A, the vertical axis represents the harmonic current effective value, that is, the amplitude of the harmonic current, and the horizontal axis represents the generation location of the harmonic current. In FIG. 16B, the vertical axis represents the harmonic current phase angle, and the horizontal axis represents the location where the harmonic current is generated. 16A and 16B, the black bar graph represents the true value, and the white bar graph represents the estimated value.

さらに、図15の高調波電流の真値と推定値の振幅及び位相角を個別に数値比較したものが、図17で表される。図17は、第5次高調波電流の真値と推定値の数値比較の図である。   Further, FIG. 17 shows a result of individual numerical comparison between the true value of the harmonic current and the amplitude and phase angle of the estimated value in FIG. FIG. 17 is a diagram showing a numerical comparison between the true value and the estimated value of the fifth harmonic current.

図15〜17で示すように、各箇所で発生する第5次高調波電流の真値と推定値とは、よく一致していることが確認できる。   As shown in FIGS. 15 to 17, it can be confirmed that the true value and the estimated value of the fifth harmonic current generated at each location are in good agreement.

このように、本実施例に係る高調波推定装置を用いて求めた配電線上の各場所における高調波電圧及び電流の推定値は、実測値と近似することが分かる。すなわち、本実施例に係る高調波推定装置を用いて求めた配電線上の各場所における高調波電圧及び高調波電流の推定値は、配電線全体の高調波を把握して、メカニズムの解析に用いることができ、電圧ひずみの発生の対策に寄与することができる。   Thus, it turns out that the estimated value of the harmonic voltage and electric current in each place on a distribution line calculated | required using the harmonic estimation apparatus which concerns on a present Example approximates a measured value. That is, the estimated values of the harmonic voltage and the harmonic current at each location on the distribution line obtained using the harmonic estimation apparatus according to the present embodiment are used for analyzing the mechanism by grasping the harmonics of the entire distribution line. This can contribute to countermeasures against the occurrence of voltage distortion.

以上に説明したように、本実施例に係る高調波推定装置は、需要家の高調波電流特性、配変高調波計測データ、配電線データ及び需要家設備データを用いて、最小二乗法により高調波計測値と計算値との誤差を最小化する各ノードの電圧の推定値を求める。さらに、本実施例に係る高調波推定装置は、求めた各ノードの電圧の推定値を用いて各ノードの電流を求めている。このように、本実施例に係る高調波推定装置は、需要家から発生する高調波の計測値を用いずに配電線に接続する各需要家から発生する高調波を求めることができる。したがって、多数の高調波の計測という手間を省くことができ、容易に配電系統の高調波の状態を推定することができる。   As described above, the harmonic estimation apparatus according to the present embodiment uses the harmonic method of least squares using the customer's harmonic current characteristics, distribution harmonic measurement data, distribution line data, and customer facility data. An estimated value of the voltage of each node that minimizes the error between the wave measurement value and the calculated value is obtained. Furthermore, the harmonic estimation apparatus according to the present embodiment obtains the current of each node using the obtained estimated value of the voltage of each node. Thus, the harmonic estimation apparatus according to the present embodiment can obtain the harmonics generated from each customer connected to the distribution line without using the measured value of the harmonics generated from the customer. Therefore, the trouble of measuring a large number of harmonics can be saved, and the state of harmonics in the distribution system can be easily estimated.

本実施例に係る高調波推定装置は、変電所計測データを用いて推定した基本波の各ノードの電圧を用いて、基本波の電力潮流に起因する需要家から発生する高調波電流の位相角のずれを補正する。図18は、実施例2に係る高調波推定装置のブロック図である。以下の説明では、実施例1と同じ各部の機能については説明を省略する。   The harmonic estimation apparatus according to the present embodiment uses the voltage of each node of the fundamental wave estimated using the substation measurement data, and the phase angle of the harmonic current generated from the customer due to the power flow of the fundamental wave Correct the deviation. FIG. 18 is a block diagram of a harmonic estimation apparatus according to the second embodiment. In the following description, the description of the functions of the same parts as those in the first embodiment will be omitted.

本実施例に係る高調波推定装置1は、入力制御部11、記憶部12、高調波電圧推定式生成部13、高調波推定部14及び通知部15に加えて、位相ずれ算出部16を有している。   The harmonic estimation apparatus 1 according to the present embodiment includes a phase shift calculation unit 16 in addition to the input control unit 11, the storage unit 12, the harmonic voltage estimation formula generation unit 13, the harmonic estimation unit 14, and the notification unit 15. doing.

入力制御部11は、実施例1で説明した各情報に加えて、配変計測データの入力を受ける。配変計測データは、配電線送り出しの基本波の電圧及び配電線送り出しの基本波の電流の入力を操作者から受ける。具体的には、入力制御部11は、配電線送り出し電圧及び配電線送り出し電流として、母線電圧と配電線の送り出し潮流の有効電力Pと無効電力Qとで表された情報の入力を受ける。そして、入力制御部11は、受信した配変計測データを記憶部12に記憶させる。   The input control unit 11 receives input of distribution measurement data in addition to the information described in the first embodiment. The distribution change measurement data receives an input of a fundamental wave voltage for distribution line delivery and a fundamental wave current for delivery line delivery from the operator. Specifically, the input control unit 11 receives input of information expressed by the bus voltage and the active power P and the reactive power Q of the distribution line delivery current as the distribution line delivery voltage and the distribution line delivery current. Then, the input control unit 11 stores the received distribution measurement data in the storage unit 12.

位相ずれ算出部16は、配変計測データ、配電線のインピーダンス、需要家の設備容量及び需要家のSC容量を記憶部12から取得する。さらに、位相ずれ算出部16は、ノードアドミタンス行列Yhをノードアドミタンス行列生成部31から取得する。   The phase shift calculation unit 16 acquires the distribution measurement data, the distribution line impedance, the customer's facility capacity, and the customer's SC capacity from the storage unit 12. Further, the phase shift calculation unit 16 acquires the node admittance matrix Yh from the node admittance matrix generation unit 31.

また、位相ずれ算出部16は、配変計測データの測定値の推定式生成部と同様に計測誤差zerrを予め記憶している。そして、位相ずれ算出部16は、測定値の標準偏差として、数式25を用いて基本波の送り出し電圧の標準偏差及び基本波の送り出し電流の標準偏差を求める。同様に、数式25を用いて、配電線の送り出し潮流の有効電力P及び無効電力Qの標準偏差を求める。   In addition, the phase shift calculation unit 16 stores a measurement error zerr in advance, similarly to the estimation value generation unit for the measurement value of the distribution measurement data. Then, the phase shift calculation unit 16 obtains the standard deviation of the fundamental wave sending voltage and the standard deviation of the fundamental wave sending current using Equation 25 as the standard deviation of the measured value. Similarly, the standard deviation of the active power P and the reactive power Q of the power flow of the distribution line is obtained using Formula 25.

また、位相ずれ算出部16は、各需要家の最大設備容量Pmaxを有効電力の最大値として、最小設設備容量Pminを有効電力の最小値として、次の数式30を用いて各需要家における有効電力の期待値μを求める。 Further, the phase shift calculation unit 16 sets the maximum installed capacity P max of each consumer as the maximum value of the active power and the minimum installed capacity P min as the minimum value of the active power, and uses obtaining an expected value mu P of the active power in.

Figure 0006491424
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また、位相ずれ算出部16は、各需要家の最大設備容量Pmax及び最小設設備容量Pminから次の数式31を用いて各需要家における有効電力の標準偏差σを求める。 Moreover, the phase shift calculation part 16 calculates | requires the standard deviation (sigma) P of the active power in each consumer using the following Numerical formula 31 from the maximum installation capacity Pmax and minimum installation capacity Pmin of each consumer.

Figure 0006491424
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次いで、位相ずれ算出部16は、力率pfを想定して、各需要家における無効電力の最大値Qmaxを次の数32で算出する。 Next, the phase shift calculation unit 16 calculates the maximum value Q max of reactive power in each consumer by the following equation 32 assuming the power factor pf.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

また、位相ずれ算出部16は、各需要家における無効電力の最小値Qminを次の数式33で算出する。 Further, the phase shift calculation unit 16 calculates the minimum value Q min of reactive power in each consumer using the following Expression 33.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

そして、位相ずれ算出部16は、無効電力の最大値及び最大値から次の数式34を用いて各需要家における無効電力の期待値μを算出する。 Then, the phase shift calculation unit 16 calculates the expected value μ Q of reactive power at each consumer using the following formula 34 from the maximum value and the maximum value of reactive power.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

さらに、位相ずれ算出部16は、無効電力の最大値及び最大値から次の数式35を用いて各需要家における無効電力の標準偏差σを算出する。 Further, the phase shift calculation unit 16 calculates the standard deviation σ Q of the reactive power at each customer using the following formula 35 from the maximum value and the maximum value of the reactive power.

Figure 0006491424
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ここで、計測方程式h(x)について詳細に説明する。ノードiに注入する有効電力Pは、次の数式36で表される。 Here, the measurement equation h (x) will be described in detail. The effective power P i injected to the node i is expressed by the following Expression 36.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

また、ノードiに注入する無効電力Qは、次の数式37で表される。 Further, the reactive power Q i injected into the node i is expressed by the following Expression 37.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

さらに、数式36及び数式37を数式10に代入して、次の数式38及び39のようにノードiに注入する有効電力P及び無効電力Qの計測方程式の感度H(x)得られる。 Further, by substituting Equation 36 and Equation 37 into Equation 10, the sensitivity H (x) of the measurement equation of the active power P i and the reactive power Q i injected into the node i is obtained as in the following Equations 38 and 39.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

Figure 0006491424
Figure 0006491424

ここで、計測方程式h(x)について詳細に説明する。ノードiにおいて,ノードiからノードjに流れる有効電力Pijは、次の数式40で表される。 Here, the measurement equation h (x) will be described in detail. In the node i, the effective power P ij flowing from the node i to the node j is expressed by the following formula 40.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

また、ノードiにおいて,ノードiからノードjに流れる無効電力Qijの計測方程式は、次の数式41で表される。 In node i, the measurement equation of reactive power Q ij flowing from node i to node j is expressed by the following equation 41.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

さらに、数式40及び数式41を数式10に代入して、次の数式42及び43のようにノードiにおいてノードiからノードjに流れる有効電力Pij及び無効電力Qijの計測方程式の感度H(x)得られる。 Further, by substituting Equation 40 and Equation 41 into Equation 10, the sensitivity H () of the measurement equation of the active power P ij and the reactive power Q ij flowing from the node i to the node j at the node i as in the following Equations 42 and 43: x) is obtained.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

Figure 0006491424
Figure 0006491424

数式42及び43では、i=jの条件は無い。   In Equations 42 and 43, there is no condition for i = j.

そして、位相ずれ算出部16は、高調波次数n=1とし、数式5を基本波の電圧に関する式に修正した数式を用いて、基本波推定式を生成する。   Then, the phase shift calculation unit 16 generates a fundamental wave estimation formula using a mathematical formula obtained by correcting the mathematical formula 5 into a formula related to the voltage of the fundamental wave with the harmonic order n = 1.

具体的には、以下のように、数式21が修正される。すなわち、配電線送り出し高調波電圧の計測値Vhが、基本波の送り出し電圧の計測値に変換される。また、配電線送り出し高調波電流の計測値Ihが、基本波の送り出し潮流Pij及びQijの計測値に変換される。さらに、σVhが、基本波の送り出し電圧の標準偏差に変換され、σIhが、基本波の送り出し潮流の標準偏差に変換される。また、需要家で発生する高調波電流の振幅の期待値μは、需要家における有効電力の期待値μに変換される。また、需要家で発生する高調波電流の位相角の期待値μθは、需要家における無効電力の期待値μに変換される。さらに、σが、需要家における有効電力標準偏差σに変換され、σθが、需要家における無効電力の標準偏差σに変換される。具体的には、次の数式44のように数式21の各項を置くことで、基本波推定式を生成するための評価関数Jが求められる。ここで、数式44におけるz、h(x)及びdiag(R)に記載した破線は、説明のために付加したもので、破線より上の部分は配電線送り出しの計測結果であり下の部分は需要家データから求めた値を示している。また、基本波の計測数と需要家の数に応じて、z、h(x)、diag(R)及びxを拡張することにより、推定式が拡張できる。 Specifically, Formula 21 is corrected as follows. That is, the measured value Vh of the distribution line delivery harmonic voltage is converted into the measurement value of the fundamental delivery voltage. Further, the measured value Ih of the distribution line delivery harmonic current is converted into the measurement values of the fundamental wave delivery currents P ij and Q ij . Furthermore, σ Vh is converted into a standard deviation of the fundamental wave delivery voltage, and σ Ih is transformed into a standard deviation of the fundamental wave delivery current. Also, the expected value mu A of the amplitude of the harmonic current generated in the customer is converted to the expected value mu P of the active power in the consumer. Further, the expected value μ θ of the phase angle of the harmonic current generated at the consumer is converted into the expected value μ Q of reactive power at the consumer. Further, σ A is converted into a standard deviation σ P of active power at the consumer, and σ θ is converted into a standard deviation σ Q of reactive power at the consumer. Specifically, an evaluation function J for generating a fundamental wave estimation formula is obtained by placing each term of Formula 21 as in Formula 44 below. Here, the broken lines described in z, h (x), and diag (R) in Formula 44 are added for explanation, and the part above the broken line is the measurement result of the distribution line delivery, and the lower part is The value obtained from customer data is shown. Further, the estimation formula can be expanded by expanding z, h (x), diag (R), and x according to the number of measured fundamental waves and the number of consumers.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

そして、この評価関数Jを用いて、位相ずれ算出部16は、実施例1で説明した推定式生成部32による高調波推定式の生成と同様の方法で基本波推定式を生成することができる。   And using this evaluation function J, the phase shift calculation part 16 can produce | generate a fundamental wave estimation formula by the method similar to the production | generation of the harmonic estimation formula by the estimation formula production | generation part 32 demonstrated in Example 1. FIG. .

さらに、位相ずれ算出部16は、生成した基本波推定式を用いて、実施例1で説明した高調波推定部14による推定値の算出と同様の方法で、各需要家における基本波の電圧を求めることができる。すなわち、位相ずれ算出部16は、最小二乗法により配変における基本波の計測値と基本波の計算値との誤差を最小化する基本波の各ノードの電圧を求める。   Furthermore, the phase shift calculation unit 16 uses the generated fundamental wave estimation formula to calculate the fundamental voltage at each consumer in the same manner as the estimation value calculated by the harmonic estimation unit 14 described in the first embodiment. Can be sought. That is, the phase shift calculation unit 16 obtains the voltage of each node of the fundamental wave that minimizes the error between the measured value of the fundamental wave and the calculated value of the fundamental wave in the transformation by the least square method.

ここで、各ノードの電圧の推定値は、電圧の大きさと位相角で表される。そこで、位相ずれ算出部16は、基本波の送り出し電圧の位相角と各需要家における推定値の位相角との差分を求め、各需要家における位相角のずれを算出する。そして、位相ずれ算出部16は、算出した各需要家における位相角のずれを推定式生成部32へ送信する。   Here, the estimated value of the voltage at each node is represented by the magnitude and phase angle of the voltage. Therefore, the phase shift calculation unit 16 obtains a difference between the phase angle of the fundamental wave sending voltage and the phase angle of the estimated value for each customer, and calculates the phase angle shift for each customer. Then, the phase shift calculation unit 16 transmits the calculated phase angle shift in each consumer to the estimation formula generation unit 32.

推定式算出部32は、各需要家における位相角のずれを位相ずれ算出部16から受信する。そして、推定式算出部32は、各需要家で発生する高調波電流の位相角の期待値μθに各需要家における位相角のずれを高調波の次数倍、すなわち、5次であれば5倍した値を加算して各需要家で発生する高調波電流の位相角の期待値μθを補正する。このようにして、推定式算出部32は、各需要家で発生する高調波電流の位相角の分布を補正する。 The estimation formula calculation unit 32 receives a phase angle shift at each consumer from the phase shift calculation unit 16. Then, the estimation formula calculation unit 32 sets the phase angle shift at each customer to the expected value μθ of the phase angle of the harmonic current generated at each customer, which is 5 times higher than the harmonic, ie, 5th. by adding the value for correcting the expected value mu theta phase angle of the harmonic current generated by each customer. In this way, the estimation formula calculation unit 32 corrects the distribution of the phase angle of the harmonic current generated at each consumer.

次の数式45は、基本波の送り出し電圧の位相角θを基準として、各需要家における基本波の電圧の位相角の推定値θを用いて、需要家で発生する第h次の高調波電流の位相角の期待値μθ-を補正した期待値μθ-’である。 The following Expression 45 is obtained by using the estimated value θ i of the phase angle of the fundamental wave voltage at each consumer with the phase angle θ 0 of the fundamental wave sending voltage as a reference, and the h-th harmonic generated at the consumer. An expected value μ θ− ′ obtained by correcting the expected value μ θ− of the phase angle of the wave current.

Figure 0006491424
Figure 0006491424

そして、推定式算出部32は、補正した位相角の分布を用いて、実施例1と同様の方法で、各需要家で発生する高調波電圧の高調波推定式を生成する。その後、高調波推定部14は、推定式算出部32が生成した高調波推定式を用いて、各需要家で発生した高調波電圧及び高調波電流の推定値を求める。   And the estimation formula calculation part 32 produces | generates the harmonic estimation formula of the harmonic voltage which generate | occur | produces in each consumer by the method similar to Example 1 using the distribution of the corrected phase angle. Thereafter, the harmonic estimation unit 14 uses the harmonic estimation formula generated by the estimation formula calculation unit 32 to obtain the estimated values of the harmonic voltage and the harmonic current generated in each consumer.

次に、図19を参照して、本実施例に係る高調波推定装置1による高調波推定処理の流れについて説明する。図19は、実施例2に係る高調波推定装置による高調波推定処理のフローチャートである。   Next, with reference to FIG. 19, the flow of the harmonic estimation process by the harmonic estimation apparatus 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 19 is a flowchart of harmonic estimation processing by the harmonic estimation apparatus according to the second embodiment.

また、位相ずれ算出部16は、配電用変電所の計測データである配変計測データを記憶部12から取得する(ステップS101)。配変計測データには配電線送り出し電圧と配電線送り出し潮流とが含まれる。   Further, the phase shift calculation unit 16 acquires distribution measurement data that is measurement data of the distribution substation from the storage unit 12 (step S101). Distribution measurement data includes distribution line delivery voltage and distribution line delivery current.

さらに、位相ずれ算出部16は、配電線データを記憶部12から取得する(ステップS102)。   Furthermore, the phase shift calculation unit 16 acquires distribution line data from the storage unit 12 (step S102).

位相ずれ算出部16は、需要家を選択する(ステップS103)。次に、位相ずれ算出部16は、需要家設備データを取得する(ステップS104)。そして、位相ずれ算出部16は、全ての需要家を選択したか判定する(ステップS105)。未選択の需要家がある場合(ステップS105:否定)、位相ずれ算出部16は、ステップS103に戻る。   The phase shift calculation unit 16 selects a consumer (step S103). Next, the phase shift calculation unit 16 acquires customer facility data (step S104). And the phase shift calculation part 16 determines whether all the consumers were selected (step S105). When there is an unselected customer (No at Step S105), the phase shift calculation unit 16 returns to Step S103.

これに対して、全ての需要家を選択した場合(ステップS105:肯定)、ノードアドミタンス行列生成部31は、配電線のインピーダンス及び各需要家のSC容量からノードアドミタンス行列Yhを生成する(ステップS106)。そして、ノードアドミタンス行列生成部31は、生成したノードアドミタンス行列Yhを位相ずれ算出部16へ送信する。   On the other hand, when all the consumers are selected (step S105: Yes), the node admittance matrix generation unit 31 generates the node admittance matrix Yh from the impedance of the distribution line and the SC capacity of each customer (step S106). ). Then, the node admittance matrix generation unit 31 transmits the generated node admittance matrix Yh to the phase shift calculation unit 16.

位相ずれ算出部16は、需要家における基本波の電圧を推定する基本波電圧推定式を生成する(ステップS107)。次に、位相ずれ算出部16は、需要家における基本波電圧の推定値を算出する(ステップS108)。   The phase shift calculation part 16 produces | generates the fundamental wave voltage estimation formula which estimates the voltage of the fundamental wave in a consumer (step S107). Next, the phase shift calculation unit 16 calculates an estimated value of the fundamental wave voltage at the consumer (step S108).

そして、位相ずれ算出部16は、需要家における基本波電圧の推定値及び配変における基本波電圧の推定値から需要家における基本波電圧の位相角のずれを算出する(ステップS109)。   Then, the phase shift calculation unit 16 calculates the shift in the phase angle of the fundamental wave voltage at the consumer from the estimated value of the fundamental wave voltage at the consumer and the estimated value of the fundamental wave voltage at the change (step S109).

次に、位相ずれ算出部16は、需要家の高調波電流の位相角分布の補正のため、配電線に接続する全ての需要家における基本波電圧の位相角のずれを算出した後、これを高調波次数h倍して推定式生成部32に送信する(ステップS110)。   Next, the phase shift calculation unit 16 calculates the phase angle shift of the fundamental wave voltage in all the consumers connected to the distribution line in order to correct the phase angle distribution of the harmonic current of the consumer. The harmonic order h is multiplied and transmitted to the estimation formula generator 32 (step S110).

その後、高調波推定装置1は、図5のステップS1〜14の処理を実行し各需要家の高調波電圧及び高調波電流の推定値を算出する。ステップS7の処理を実行する際に、推定式生成部32において、需要家の高調波電流の位相角分布の補正処理が実行される。通知部15は、算出された各需要家で発生する高調波電圧及び電流の推定値を操作者に通知する(ステップS111)。   Then, the harmonic estimation apparatus 1 performs the process of step S1-14 of FIG. 5, and calculates the estimated value of the harmonic voltage and harmonic current of each consumer. When the process of step S7 is executed, the estimation formula generation unit 32 executes a correction process for the phase angle distribution of the customer harmonic current. The notification unit 15 notifies the operator of the estimated values of the harmonic voltage and current generated at each consumer (step S111).

以上に説明したように、本実施例に係る高調波推定装置は、基本波の電圧の位相角のずれを用いて補正を加えた高調波電流の位相角分布モデルを用いて各需要家で発生する高調波電圧及び高調波電流の推定値を算出する。   As described above, the harmonic estimation apparatus according to the present embodiment is generated in each customer using the phase angle distribution model of the harmonic current corrected by using the phase angle deviation of the fundamental wave voltage. Calculate estimated values of harmonic voltage and harmonic current.

この点、線路の誘導リアクタンス成分により、有効電力に対応する負荷電流が増加すると、線路末端の基本波の電圧位相角は配電線の送り出しの母線電圧に対し数度遅れる。このとき高調波電流を発生する負荷機器は、その機器が接続する地点の電圧位相角を基準として高調波電流を生じるため、基本波電圧の位相角にずれが生じると、発生する高調波電流の位相角には、基本波電圧の位相角のずれの高調波の次数倍のずれが生じる。この基本波の電圧の位相角のずれは、高調波の電圧の推定結果に影響を与える。   In this respect, when the load current corresponding to the active power increases due to the inductive reactance component of the line, the voltage phase angle of the fundamental wave at the end of the line is delayed several degrees with respect to the bus voltage of the distribution line. At this time, the load device that generates the harmonic current generates a harmonic current with reference to the voltage phase angle at the point where the device is connected. Therefore, if there is a deviation in the phase angle of the fundamental voltage, the generated harmonic current In the phase angle, a shift of the order of the harmonic of the shift in the phase angle of the fundamental voltage occurs. The deviation in the phase angle of the fundamental voltage affects the estimation result of the harmonic voltage.

そのため、本実施例に係る高調波推定装置のように、基本波の電圧の位相角のずれで高調波電流の位相角分布を補正することで、より実態に即した位相角分布とすることができ、より確度の高い高調波電圧及び電流の推定値を求めることができる。   Therefore, as in the harmonic estimation apparatus according to the present embodiment, the phase angle distribution of the harmonic current can be corrected by correcting the phase angle distribution of the harmonic current with the deviation of the phase angle of the fundamental wave voltage. It is possible to obtain the estimated values of the harmonic voltage and current with higher accuracy.

図20は、実施例3に係る高調波推定装置のブロック図である。本実施例に係る高調波推定装置1は、各需要家の負荷で消費される有効電力及び各需要家に配置された分散電源の出力を推定することが実施例2と異なる。図20は、実施例3に係る高調波推定装置のブロック図である。以下の説明では、実施例2と同じ各部の機能については説明を省略する。   FIG. 20 is a block diagram of a harmonic estimation apparatus according to the third embodiment. The harmonic estimation apparatus 1 according to the present embodiment is different from the second embodiment in that the active power consumed by the load of each consumer and the output of the distributed power source arranged in each consumer are estimated. FIG. 20 is a block diagram of a harmonic estimation apparatus according to the third embodiment. In the following description, description of functions of the same parts as those in the second embodiment is omitted.

本実施例に係る高調波推定装置1は、実施例2の各部に加えて、消費電力/分散電源出力推定部17を有している。   The harmonic estimation apparatus 1 according to the present embodiment includes a power consumption / distributed power supply output estimation unit 17 in addition to the units of the second embodiment.

位相ずれ算出部16は、各ノードの基本波電圧と基本波のノードアドミタンス行列を消費電力/分散電源出力推定部17へ送信する。   The phase shift calculation unit 16 transmits the fundamental wave voltage of each node and the node admittance matrix of the fundamental wave to the power consumption / distributed power supply output estimation unit 17.

高調波推定部14は、算出した各需要家で発生する高調波電流の推定値ieを消費電力/分散電源出力推定部17へ送信する。   The harmonic estimation unit 14 transmits the calculated harmonic current estimated value ie generated at each consumer to the power consumption / distributed power supply output estimation unit 17.

消費電力/分散電源出力推定部17は、位相ずれ算出部16から受信した各ノードの基本波電圧と基本波のノードアドミタンス行列を用いて,需要家の消費電力P1及び無効電力を求める。さらに、消費電力/分散電源出力推定部17は、高調波推定部14から受信した各需要家で発生する高調波電流の推定値ieに、消費電力あたりの高調波電流の発生量Kの逆数を乗じて、高調波電流ieが発生するときの消費電力P2を求める。   The power consumption / distributed power output estimation unit 17 uses the fundamental wave voltage of each node and the fundamental node admittance matrix received from the phase shift calculation unit 16 to obtain consumer power consumption P1 and reactive power. Furthermore, the power consumption / distributed power output estimation unit 17 adds the reciprocal of the generation amount K of the harmonic current per power consumption to the estimated value ie of the harmonic current generated at each consumer received from the harmonic estimation unit 14. By multiplying, the power consumption P2 when the harmonic current ie occurs is obtained.

配電線に連系する分散電源の出力には高調波が含まれないため、高調波電流の推定値ieから求めた消費電力P2は、負荷機器で消費している電力である。このように、消費電力/分散電源出力推定部17は、各需要家の負荷機器の消費電力P2を推定する。一方,各ノードの基本波電圧と基本波のノードアドミタンス行列を用いて求めた需要家の消費電力P1は、負荷機器の消費電力P2と分散電源の出力P3が含まれている。つまり、需要家の消費電力P1は、負荷機器の消費電力P2から分散電源の出力P3を減じた値である(P1=P2−P3)。   Since the output of the distributed power supply connected to the distribution line does not include harmonics, the power consumption P2 obtained from the estimated value ie of the harmonic current is the power consumed by the load device. In this manner, the power consumption / distributed power output estimation unit 17 estimates the power consumption P2 of the load device of each consumer. On the other hand, the consumer power consumption P1 obtained using the fundamental voltage of each node and the fundamental wave node admittance matrix includes the power consumption P2 of the load device and the output P3 of the distributed power supply. That is, the power consumption P1 of the consumer is a value obtained by subtracting the output P3 of the distributed power source from the power consumption P2 of the load device (P1 = P2-P3).

さらに、消費電力/分散電源出力推定部17は、各需要家において、P3=P2−P1を計算して分散電源出力P3を推定する。   Furthermore, the power consumption / distributed power output estimation unit 17 calculates the distributed power output P3 by calculating P3 = P2-P1 at each consumer.

そして、消費電力/分散電源出力推定部17は、各需要家の負荷で消費されている有効電力の推定値及び各需要家に連系した分散電源の出力を通知部15へ送信する。   Then, the power consumption / distributed power output estimation unit 17 transmits the estimated value of the active power consumed by the load of each consumer and the output of the distributed power source linked to each consumer to the notification unit 15.

通知部15は、各需要家の負荷で消費されている有効電力の推定値及び各需要家に設けられた分散電源の出力を消費電力/分散電源出力推定部17から受信する。そして、通知部15は、各需要家の負荷で消費されている有効電力の推定値及び各需要家に設けられた分散電源の出力の情報をモニタに表示するなどして、操作者に通知する。   The notification unit 15 receives the estimated value of the active power consumed by the load of each consumer and the output of the distributed power source provided to each consumer from the power consumption / distributed power source output estimation unit 17. And the notification part 15 notifies an operator by displaying on the monitor the estimated value of the active power consumed with the load of each consumer, and the information of the output of the distributed power source provided in each consumer. .

以上に説明したように、本実施例に係る高調波推定装置は、各需要家で発生する高調波の推定値に加えて、各需要家の負荷で消費されている有効電力の推定値及び各需要家に連系した分散電源の出力を通知することができる。これにより、操作者は、配電線に接続している需要家の情報をより多く取得することができ、配電線の運用及び管理をより適切に行うことができる。   As described above, the harmonic estimation apparatus according to the present embodiment, in addition to the estimated value of harmonics generated at each consumer, the estimated value of active power consumed by the load of each consumer and each It is possible to notify the output of the distributed power source connected to the consumer. Thereby, the operator can acquire more information on the customer connected to the distribution line, and can more appropriately operate and manage the distribution line.

1 高調波推定装置
11 入力制御部
12 記憶部
13 高調波電圧推定式生成部
14 高調波推定部
15 通知部
16 位相ずれ算出部
17 消費電力/分散電源出力推定部
31 ノードアドミタンス行列生成部
32 推定式生成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Harmonic estimation apparatus 11 Input control part 12 Storage part 13 Harmonic voltage estimation formula production | generation part 14 Harmonic estimation part 15 Notification part 16 Phase shift calculation part 17 Power consumption / distributed power supply output estimation part 31 Node admittance matrix production | generation part 32 Estimation Expression generator

Claims (11)

配電線に接続する需要家における消費電力あたりの高調波電流の発生量、各前記需要家において発生した高調波電流の分布モデル、前記需要家から発生した高調波電流を分類した高調波グループ、前記配電線の送り出し高調波電圧、前記配電線の送り出し高調波電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における力率改善コンデンサの容量を基に、前記配電線の送り出し及び前記各需要家の接続点の各ノードにおける高調波電圧の推定値を求めるための、状態変数を含む高調波推定式を生成する推定式生成部と、
前記推定式生成部が生成した前記高調波推定式を基に、最小二乗法を用いて各前記ノードにおける高調波電圧の推定値を算出する推定値算出部と
を備えたことを特徴とする高調波推定装置。
Generation amount of harmonic current per power consumption in consumers connected to distribution lines, distribution model of harmonic current generated in each of the consumers, harmonic group that classifies the harmonic current generated from the consumers, Based on the distribution harmonic voltage of the distribution line, the distribution harmonic current of the distribution line, the impedance in the distribution line, the load capacity of each consumer, and the capacity of the power factor improving capacitor in each consumer An estimation formula generation unit that generates a harmonic estimation formula including a state variable for obtaining an estimated value of the harmonic voltage at each node of the connection point of each wire and the connection point of each consumer;
An estimated value calculation unit that calculates an estimated value of the harmonic voltage at each node using a least square method based on the harmonic estimation formula generated by the estimation formula generation unit. Wave estimation device.
前記推定式生成部は、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における力率改善コンデンサの容量を基に、ノードアドミタンス行列を作成する行列作成部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の高調波推定装置。   The estimation formula generation unit includes a matrix creation unit that creates a node admittance matrix based on the impedance in the distribution line, the capacity of the load of each consumer, and the capacity of the power factor correction capacitor in each consumer. The harmonic estimation apparatus according to claim 1. 前記推定式生成部は、状態変数を含む計測方程式及び計測誤差を用いて、各前記ノードにおける前記高調波推定式を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の高調波推定装置。   The harmonic estimation apparatus according to claim 1, wherein the estimation formula generation unit generates the harmonic estimation formula at each node using a measurement equation including a state variable and a measurement error. 前記推定値算出部は、算出した前記高調波電圧の推定値及び前記行列作成部により作成された前記ノードアドミタンス行列を用いて、各前記ノードにおける高調波電流の推定値をさらに算出することを特徴とする請求項2に記載の高調波推定装置。   The estimated value calculating unit further calculates an estimated value of the harmonic current at each node using the calculated estimated value of the harmonic voltage and the node admittance matrix created by the matrix creating unit. The harmonic estimation apparatus according to claim 2. 前記行列作成部は、各前記需要家における前記力率改善コンデンサの基本波の容量性リアクタンスを高調波成分の次数分の1倍した値を高調波のリアクタンスとして用い、前記力率改善コンデンサの誘導性リアクタンスを高調波成分の次数倍した値を高調波のリアクタンスとして用いて前記ノードアドミタンス行列を作成することを特徴とする請求項2に記載の高調波推定装置。   The matrix creation unit uses a value obtained by multiplying the capacitive reactance of the fundamental wave of the power factor improving capacitor at each consumer by one-order of the harmonic component as a harmonic reactance, and induces the power factor improving capacitor. The harmonic estimation apparatus according to claim 2, wherein the node admittance matrix is created using a value obtained by multiplying the characteristic reactance by the order of the harmonic component as a harmonic reactance. 前記配電線の送り出し電圧、前記配電線の送り出し電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における前記力率改善コンデンサの容量を基に、前記配電線を流れる基本波の電圧位相角のずれを算出する位相算出部をさらに備え、
前記推定式生成部は、前記位相算出部により算出された前記基本波の電圧位相のずれを用いて、各前記需要家において発生した高調波電流の位相角分布を補正することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の高調波推定装置。
Based on the distribution voltage of the distribution line, the distribution current of the distribution line, the impedance in the distribution line, the load capacity of each consumer, and the capacity of the power factor improving capacitor in each consumer, A phase calculator that calculates a voltage phase angle shift of the flowing fundamental wave;
The estimation formula generation unit corrects the phase angle distribution of the harmonic current generated in each consumer using the voltage phase shift of the fundamental wave calculated by the phase calculation unit. Harmonic estimation apparatus as described in any one of claim | item 1 -5.
前記位相算出部は、
状態変数を含む計測方程式及び計測誤差を基に、各前記ノードにおける基本波電圧の推定式を生成する基本波電圧推定式生成部と、
前記基本波電圧推定式生成部により生成された基本波電圧の推定式を基に、最小二乗法を用いて各前記ノードにおける基本波電圧の推定値を算出する基本波電圧推定部と、
前記基本波電圧推定部により算出された各前記需要家の基本波電圧の推定値と配電線送り出し電圧の推定値との位相角のずれを求める算出部と
を備えたことを特徴とする請求項6に記載の高調波推定装置。
The phase calculation unit includes:
Based on a measurement equation including a state variable and a measurement error, a fundamental wave voltage estimation expression generation unit that generates an estimation expression of the fundamental wave voltage at each of the nodes;
Based on the fundamental voltage estimation formula generated by the fundamental voltage estimation formula generator, a fundamental voltage estimator that calculates an estimate of the fundamental voltage at each node using the least squares method;
The calculation unit for obtaining a phase angle deviation between the estimated value of the fundamental wave voltage of each consumer calculated by the fundamental wave voltage estimation unit and the estimated value of the distribution line delivery voltage. 6. Harmonic estimation apparatus according to 6.
前記配電線の送り出し電圧、前記配電線の送り出し電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における前記力率改善コンデンサの容量を基に、前記配電線を流れる基本波の電圧位相角のずれを算出し、且つ、各前記需要家の負荷の容量を基に、各前記需要家における有効電力及び無効電力の推定値を算出する位相算出部と
前記位相算出部により算出された各前記需要家における有効電力及び無効電力の推定値及び前記推定値算出部により算出された各前記ノードにおける高調波電流の推定値を基に、各前記需要家における消費電力を算出する消費電力算出部をさらに備えた
ことを特徴とする請求項に記載の高調波推定装置。
Based on the distribution voltage of the distribution line, the distribution current of the distribution line, the impedance in the distribution line, the load capacity of each consumer, and the capacity of the power factor improving capacitor in each consumer, A phase calculation unit that calculates a deviation of a voltage phase angle of a flowing fundamental wave, and calculates an estimated value of active power and reactive power in each consumer based on the load capacity of each consumer;
Based on the estimated value of active power and reactive power in each consumer calculated by the phase calculator and the estimated value of harmonic current in each node calculated by the estimated value calculator, in each consumer The harmonic estimation apparatus according to claim 4 , further comprising a power consumption calculation unit that calculates power consumption.
前記消費電力算出部は、前記位相算出部により算出された各前記需要家における有効電力及び無効電力の推定値及び前記推定値算出部により算出された各前記ノードにおける高調波電流の推定値を基に、各前記需要家における分散電源の出力を推定することを特徴とする請求項8に記載の高調波推定装置。   The power consumption calculation unit is based on the estimated value of active power and reactive power in each consumer calculated by the phase calculation unit and the estimated value of harmonic current in each node calculated by the estimated value calculation unit. The harmonic estimation apparatus according to claim 8, wherein an output of a distributed power source at each consumer is estimated. 配電線に接続する需要家における消費電力あたりの高調波電流の発生量、各前記需要家において発生した高調波電流の位相角分布、前記需要家から発生した高調波電流を分類した高調波グループ、前記配電線の送り出し高調波電圧、前記配電線の送り出し高調波電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における力率改善コンデンサの容量を基に、前記配電線の送り出し及び前記各需要家の接続点の各ノードにおける高調波電圧の推定値を求めるための、状態変数を含む高調波推定式を生成し、
生成された前記高調波推定式を基に、最小二乗法を用いて各前記ノードにおける高調波電圧の推定値を算出する
ことを特徴とする高調波推定方法。
Generation amount of harmonic current per power consumption in consumers connected to the distribution line, phase angle distribution of harmonic current generated in each of the consumers, harmonic group that classifies the harmonic current generated from the consumers, Based on the delivery harmonic voltage of the distribution line, the delivery harmonic current of the distribution line, the impedance in the distribution line, the load capacity of each consumer, and the capacity of the power factor improving capacitor in each consumer, A harmonic estimation formula including a state variable is generated for obtaining an estimated value of the harmonic voltage at each node of the connection point of each distribution line and each consumer,
A harmonic estimation method, wherein an estimated value of a harmonic voltage at each of the nodes is calculated using a least square method based on the generated harmonic estimation formula.
配電線に接続する需要家における消費電力あたりの高調波電流の発生量、各前記需要家において発生した高調波電流の位相角分布、前記需要家から発生した高調波電流を分類した高調波グループ、前記配電線の送り出し高調波電圧、前記配電線の送り出し高調波電流、前記配電線におけるインピーダンス、各前記需要家の負荷の容量、及び各前記需要家における力率改善コンデンサの容量を基に、前記配電線の送り出し及び前記各需要家の接続点の各ノードにおける高調波電圧の推定値を求めるための、状態変数を含む高調波推定式を生成し、
生成された前記高調波推定式を基に、最小二乗法を用いて各前記ノードにおける高調波電圧の推定値を算出する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする高調波推定プログラム。
Generation amount of harmonic current per power consumption in consumers connected to the distribution line, phase angle distribution of harmonic current generated in each of the consumers, harmonic group that classifies the harmonic current generated from the consumers, Based on the delivery harmonic voltage of the distribution line, the delivery harmonic current of the distribution line, the impedance in the distribution line, the load capacity of each consumer, and the capacity of the power factor improving capacitor in each consumer, A harmonic estimation formula including a state variable is generated for obtaining an estimated value of the harmonic voltage at each node of the connection point of each distribution line and each consumer,
A harmonic estimation program that causes a computer to execute a process of calculating an estimated value of a harmonic voltage at each of the nodes using a least square method based on the generated harmonic estimation formula.
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