JP6518941B2 - Critical failure removal time calculation device, critical failure removal time calculation method, and program - Google Patents
Critical failure removal time calculation device, critical failure removal time calculation method, and program Download PDFInfo
- Publication number
- JP6518941B2 JP6518941B2 JP2015178587A JP2015178587A JP6518941B2 JP 6518941 B2 JP6518941 B2 JP 6518941B2 JP 2015178587 A JP2015178587 A JP 2015178587A JP 2015178587 A JP2015178587 A JP 2015178587A JP 6518941 B2 JP6518941 B2 JP 6518941B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power system
- time
- critical
- multidimensional
- fault
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 title claims description 43
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 39
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 claims description 17
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 33
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 4
- 238000002940 Newton-Raphson method Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000005182 potential energy surface Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Description
本発明は、臨界故障除去時間算出装置、臨界故障除去時間算出方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to a critical failure removal time calculation device, a critical failure removal time calculation method, and a program.
電力系統において一部の送電線に地絡等の故障が発生すると、発電機が加速して不安定となる。このとき、十分に短い時間内にリレー等により故障が除去されると電力系統は安定となるが、故障の除去に長時間を要すると電力系統は不安定になる。このような安定と不安定の境界を臨界と呼び、臨界となる故障除去時間を臨界故障除去時間(Critical Clearing Time: CCT)と呼ぶ。 If a fault such as a ground fault occurs in some of the transmission lines in the power system, the generator accelerates and becomes unstable. At this time, if the failure is removed by a relay or the like within a sufficiently short time, the power system becomes stable, but if it takes a long time to remove the failure, the power system becomes unstable. The boundary between such stability and instability is called critical, and the failure removal time that becomes critical is called the critical clearing time (CCT).
図1、図2を参照して、臨界故障除去時間及びその算出手法の概要を説明する。図1は、制動無しの1機無限大母線系統の状態を発電機の位相角δ及び角速度ωの軌跡で表わした模式図である。図2は、離散化された多次元状態変数をユークリッド距離εで表示する模式図である。 An outline of critical fault removal time and its calculation method will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a schematic diagram showing the state of a one-machine infinite bus system without braking represented by a locus of a phase angle δ and an angular velocity ω of a generator. FIG. 2 is a schematic view in which the discretized multidimensional state variable is represented by Euclidean distance ε.
図1において、電力系統の状態は、故障の発生により、安定平衡点PAから故障軌跡1に沿って時間変化している。このとき、安定平衡点PAから点PCまでの時間より短い時間(点PB)で故障が除去されると、電力系統の状態は、軌跡2に沿って変化し、ある安定状態に回復可能となる。他方、安定平衡点PAから点PCまでの時間より長い時間(点PD)で故障が除去されると、電力系統の状態は、軌跡3に沿って発散し、安定状態に回復することができない。そして、故障が故障軌跡1上の点PCで除去されると、電力系統の状態は、臨界軌跡3に沿って数理論上無限大の時間をかけて支配的不安定平衡点PE(Controlling Unstable Equilibrium Point: CUEP)に到達するとされる。このような安定平衡点PAから点PCまでの時間が、臨界故障除去時間である。
In FIG. 1, the state of the power system changes with time from the stable equilibrium point PA along the
このような臨界故障除去時間の算出方法の一例が、特許文献1、2に開示されている。図2に示されるように、故障軌跡1上の点であり且つ故障除去時の電力系統の状態(図1に示す点PC)を多次元状態変数x0と定義する。多次元状態変数x0は、故障軌跡1上の点であるから、次式で示される故障除去時間τの関数として表すことができる。
そうすると、多次元状態変数x0(k=0)は臨界故障除去時間に対応するベクトルであり、多次元状態変数xm+1(k=m+1)は支配的不安定平衡点CUEPにおけるベクトルである。そして、多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)は、電力系統の状態が故障除去時の状態(x0)から支配的不安定平衡の状態(xm+1)に至るまでの臨界軌跡3を構成する。このような多次元状態変数xkは、電力系統の非線形状態を表現する次の多次元非線形方程式(電力系統方程式)の解として捉えることができる。
Then, the multidimensional state variable x 0 (k = 0) is a vector corresponding to the critical fault removal time, and the multidimensional state variable x m + 1 (k = m + 1) is a vector at the dominant unstable equilibrium point CUEP. And, the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1) is a
もっとも、(式1.3)の多元連立方程式を直接的に解くと、台形公式に起因する数値誤差が累積して臨界軌跡3の終点xm+1で最大化する虞がある。このため、(式1.3)の左辺を誤差ベクトルとして扱い、次の(式1.6)のように、誤差ベクトル(ノルム)の総和を最小にする未知変数τ,ε,x1,x2,・・xm,xm+1を一括して求めている。
However, when the multiple simultaneous equations of (Equation 1.3) are directly solved, there is a possibility that numerical errors resulting from the trapezoidal rule may be accumulated and maximized at the end point x m + 1 of the
しかし、不安定平衡点を臨界軌跡の終点として指定して計算を実行すると、解が求まらないことがある。 However, if the unstable equilibrium point is specified as the end point of the critical trajectory and the calculation is performed, a solution may not be obtained.
そこで、本発明は、臨界故障除去時間の算出において解を確実に求めることを目的とする。 Therefore, the present invention aims to reliably obtain a solution in the calculation of critical failure removal time.
前述した課題を解決する主たる本発明は、複数の発電機が連系した電力系統が故障した後に回復可能となる時間と、前記電力系統が故障した後に回復不可能となる時間と、の臨界となる故障除去時間を求める臨界故障除去時間算出装置であって、故障除去時間τの関数であり、前記故障を除去した時の前記電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、前記多次元状態変数x0を始点として前記電力系統の状態の時間的変化を表した軌跡の終点を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、前記多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m+1:k、mは整数)と、前記多次元状態変数x0ないしxm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間の移動時間Δtと、を用いて
として定義される第1の誤差ベクトルμTZ kと、前記電力系統のポテンシャルエネルギーが前記始点から前記終点に向かって前記軌跡に沿って変化する方向と、前記故障の除去後の安定平衡点から見た前記終点の方向と、の内積を成分として含む第2の誤差ベクトルμEと、正の対角要素を有する正方の対角行列Wと、を用いて
として定義される目的関数を最小化する第1の情報装置と、前記目的関数が最小化されたときの前記多次元状態変数x0及び当該多次元状態変数x0に対応する前記故障除去時間τを求める第2の情報装置と、を備える。
The main present invention for solving the above-mentioned problems is the criticality of the time when recovery becomes possible after failure of the power system in which a plurality of generators are connected, and the time when recovery becomes impossible after failure of the power system. Critical fault removal time calculating device for determining a fault removal time, the multidimensional state variable x 0 which is a function of the fault removal time τ and represents the state of the power system when the fault is removed; between the multi-dimensional state state variables x 0 indicates the end point of the trajectory representing a temporal change in state of the power system as a start point variables x m + 1 (m is an integer), and the multi-dimensional state variable x 0 and x m + 1 Discretized with
And a plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m + 1: k, m is an integer) according to the power system equation defined as and multidimensional states adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1 Using a movement time Δt between state variables x k and x k + 1
A first error vector μ TZ k defined as, a direction in which the potential energy of the power system changes along the trajectory from the start point to the end point, and a stable equilibrium point after removal of the fault Using a second error vector μ E including the inner product of the direction of the end point as a component, and a square diagonal matrix W having positive diagonal elements
A first information device that minimizes the objective function defined as, wherein the clearing time the objective function corresponds to the multidimensional state variables x 0 and the multi-dimensional state variables x 0 when it is minimized τ A second information device for obtaining
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。 Other features of the present invention will become apparent from the accompanying drawings and the description of the present specification.
本発明によれば、臨界故障除去時間の算出において解を確実に求めることが可能になる。 According to the present invention, it is possible to reliably obtain a solution in the calculation of critical failure removal time.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will be made clear by the present specification and the description of the accompanying drawings.
===臨界故障除去時間の算出手法===
図2、図3を参照しつつ、本実施形態における臨界故障除去時間の算出手法を説明する。図2、図3では、電力系統の状態が、離散的な時刻tk(0≦k≦m+1;mは整数)により離散化された多次元状態変数xk(0≦k≦m+1;k,mは整数)で表現されている。かかる多次元状態変数xkは、次式で示される要素を含む状態変数ベクトルである。
=== Calculation method of critical failure removal time ====
A method of calculating the critical failure removal time according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. In FIG. 2 and FIG. 3, the state of the power system is a multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1; k, discretized at discrete time t k (0 ≦ k ≦ m + 1; m is an integer) m is an integer). The multidimensional state variable x k is a state variable vector including an element represented by the following equation.
本実施形態における電力系統の状態は、上述した状態変数ベクトルxkと多次元関数fを用いた次式の非線型方程式(電力系統方程式)によって表現される。 The state of the power system in this embodiment is expressed by the non-linear equation (power system equation) of the following equation using the state variable vector x k and the multidimensional function f described above.
本実施形態においては、電力系統の臨界軌跡3を求めるべく、次の(a)−(c)に基づいて誤差ベクトルμTZ、μI、μEをそれぞれ定式化し、これら式の自乗和で表される目的関数を最小化する解を算出するので、以下に詳述することとする。
(a)臨界軌跡上の隣接する2点は台形公式を満たす。
(b)臨界軌跡の始点は、故障軌跡上にある(初期条件)。
(c)臨界軌跡の終点(終端点とも言う)は、終端条件を満たす。
In this embodiment, error vectors μ TZ , μ I and μ E are formulated based on the following (a) to (c) in order to obtain the
(A) Two adjacent points on the critical locus satisfy the trapezoidal rule.
(B) The start point of the critical locus is on the fault locus (initial condition).
(C) The end point of the critical trajectory (also called an end point) satisfies the end condition.
<<台形公式>>
(式2.2)の非線形方程式を数値的に解くべく台形公式の近似を適用する。すると、互いに隣接する多次元状態変数xk,xk+1(1≦k≦m)の間には、次の等式が成立する。
<< Trapezoid formula >>
The approximation of the trapezoidal rule is applied to solve the non-linear equation of (Equation 2.2) numerically. Then, the following equation is established between the multidimensional state variables x k and x k + 1 (1 ≦ k ≦ m) adjacent to each other.
<<初期条件>>
上述したように、臨界軌跡3の始点x0は、故障軌跡1上にある。この条件は、変数ベクトルx0が臨界となる故障除去時間τに基づくことを意味するので、次式で表すことができる。
<< Initial conditions >>
As described above, the starting point x 0 of the
本実施形態では、臨界軌跡3の終点xm+1の満たすべき終端条件として、(i)ポテンシャルエネルギーの条件、(ii)運動エネルギーの条件、及び(iii)2点間の距離の最小化、の3つを用いる。上記(i)ポテンシャルエネルギーの条件は、解を確実に得るために有効な条件であり、残りの2つの条件は、適宜ポテンシャルエネルギーの条件と組み合わされて用いられることで確実性が更に向上する。以下、上記(i)−(iii)の各条件を説明する。
In the present embodiment, the terminal conditions to be satisfied of the end point x m + 1 of the
(i)ポテンシャルエネルギーの条件:μPEBS
先に述べたように、一般に、臨界軌跡3の終点は不安定平衡点であると考えられているが、計算を実行する際、終端条件として不安定平衡点を指定すると、解が求まらない場合がある。発明者らが検討した結果、不安定平衡点がPEBS(Potential Energy Boundary Surface)と呼ばれるポテンシャルエネルギー境界面の上に存在するように終端点を指定すると、計算が安定することが判明した。このことは、臨界軌跡の終点が、上述した不安定平衡点だけでなく、不安定平衡点に連なるPEBS上に存在する場合があることを示している。一般に、μPEBS=0は、PEBS上で成立する条件である。そこで、本実施形態では、臨界軌跡3の終点において、かかる条件を考慮することとする。つまり、臨界軌跡3の終点ではμPEBSが最小となることを終端条件の1つとする。
(I) Potential energy conditions: μ PEBS
As described above, the end point of
ここで、ポテンシャルエネルギー面を地形に例えると、安定領域は盆地のような領域であり、不安定領域は盆地の外側である。そして、安定領域と不安定領域の境界である臨界状態は、盆地を囲む山の稜線に例えられる。そうすると、上述したμPEBS=0なる条件は、電力系統のポテンシャルエネルギーが始点から終点に向かって臨界軌跡3に沿って変化する方向と、故障の除去後の安定平衡点から見た終点の方向と、が直交することと言い換えることができる。すなわち、これら2つの方向の内積がゼロとなることが終端条件である。
Here, if the potential energy surface is compared to the topography, the stable region is a basin-like region, and the unstable region is outside the basin. And the critical state that is the boundary between the stable area and the unstable area can be compared to the ridgeline of the mountain that surrounds the basin. Then, the condition that μ PEBS = 0 mentioned above is the direction in which the potential energy of the electric power system changes along the
そこで、電力系統のポテンシャルエネルギーをVPとし、また、終端点の座標、終端点における角速度、及び故障除去後の安定平衡点の座標を、それぞれ
とすると、上述した2つの方向はそれぞれ
で表される(座標θmの上に付されたチルダは、座標が慣性中心座標系に変換されていることを表す(次の(式2.12)の但し書き参照)。よって、μPEBSは次式で表される。なお、次式において、変数の右肩に付された記号Tは転置を表す。
Therefore, the potential energy of the power system is V P, and the coordinates of the termination point, the angular velocity at the termination point, and the coordinates of the stable equilibrium point after fault elimination are each
Then, the above two directions are
In represented by (tilde attached to on the coordinate theta m represents the coordinates are converted into inertial-centered coordinate system (see proviso of the following (equation 2.12)). Thus, mu PEBS is It is represented by the following equation: In the following equation, the symbol T attached to the right shoulder of the variable represents transposition.
(ii)運動エネルギーの条件:μKE
臨界軌跡3の終点においては、電力系統内の全発電機の運動エネルギーが最小となるはずである。したがって、終点において以下のμKEが最小となることが終端条件となる。
(Ii) condition of kinetic energy: μ KE
At the end of
(iii)2点間の距離の最小化:μdist
発明者らは、臨界軌跡3が不安定平衡点に収束するケースのほか、上記(i)のポテンシャルエネルギー条件の下で臨界軌跡3がPEBSに漸近するケースがあることを発見した。そして、両ケースにおいて、終点に至る2点xm、xm+1間の距離が最小になることに着目し、このことを終端条件として用いることとした。この終端条件は次式で表される。
(Iii) Minimizing the distance between two points: μ dist
The inventors discovered that, in addition to the case where the
(iv)終端条件のまとめ
上述した(i)−(iii)を成分として含む(式2.15)の第2の誤差ベクトルμEの自乗(式2.16)を、最小自乗法の目的関数に加え、極小となる点を検出することで、計算の安定化を図ることができる。
(Iv) Summary of termination conditions
A point where the square of the second error vector μ E (Eq. 2.16) of (Eq. 2.15) containing (i)-(iii) described above as a component is added to the objective function of the least squares method, and the point is minimized The calculation can be stabilized by detecting the
ここで、第2の誤差ベクトルμEを目的関数に加える際、次式のように、正の対角要素を有する正方の対角行列Wを重み付けとして用いてもよい。 Here, when adding the second error vector μ E to the objective function, a square diagonal matrix W having positive diagonal elements may be used as a weighting as in the following equation.
<<制約条件関数μstep>>
希に解が安定平衡点SEPに収束し、妥当な解が求められないケースがある。これは、上記の終端条件がSEPにおいても成り立つ場合があるためである。解がSEPに収束するケースでは、移動時間Δt又はユークリッド距離εのステップ幅がゼロとなり,臨界軌跡3における全ての点がSEPに収束する現象が見られる。この現象をゼロ収束と呼ぶこととする。
<< Constraint condition function μ step >>
There are rare cases in which the solution converges to the stable equilibrium point SEP and a valid solution can not be obtained. This is because the above-mentioned termination condition may be satisfied also in SEP. In the case where the solution converges to SEP, the step width of the travel time Δt or the Euclidean distance ε becomes zero, and a phenomenon is observed in which all points in the
このようなゼロ収束を回避するため、移動時間Δt又はユークリッド距離εの最大化を目的関数に加えてもよい。具体的には、使用する台形公式に応じ、移動時間Δt又はユークリッド距離εの逆数の関数として定義される次の制約条件関数μstepを最小化する。 In order to avoid such zero convergence, maximization of the movement time Δt or Euclidean distance ε may be added to the objective function. Specifically, the following constraint function μ step defined as a function of the movement time Δt or the reciprocal of the Euclidean distance ε is minimized according to the trapezoidal rule used.
かかる制約条件関数μstepを目的関数に加えることによって、ゼロ収束現象を回避し、妥当な解を確実に求めることが可能となる。 By adding the constraint condition function μ step to the objective function, it is possible to avoid the zero convergence phenomenon and to reliably obtain a valid solution.
<<目的関数の最小化>>
これまでの議論から、本実施形態における目的関数は以下のように書ける。
<< Minimizing Objective Function >>
From the above discussion, the objective function in this embodiment can be written as follows.
===臨界故障除去時間の算出の流れ===
図4を参照して、本実施形態において臨界故障除去時間を算出する流れを説明する。図4は、臨界となる故障除去時間τを算出する流れを示すフローチャートである。
=== Flow of calculation of critical failure removal time ===
A flow of calculating the critical failure removal time in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flow chart showing the flow of calculating the critical failure removal time τ.
まず、ステップS1において、臨界となる故障除去時間τを求める電力系統を表したモデルを特定する。これにより、多次元関数fや、多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)が特定される。次いで、ステップS2において、臨界軌跡3の初期条件μI(式2.11)、臨界軌跡3の終端条件μE(式2.12−式2.14)、終端条件の各成分に対する重み付けWを設定する。併せて、必要に応じて、ステップ幅に関する条件μstep(式2.18.1又は式2.18.2)を設定する。これにより、(式2.19)に示される目的関数が決まる。 First, in step S1, a model representing a power system for which a critical fault removal time τ is to be determined is specified. Thereby, the multidimensional function f and the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1) are specified. Then, in step S2, the initial condition μ I of the critical trajectory 3 (Eq. 2.11), the termination condition μ E of the critical trajectory 3 (Equation 2.12-Equation 2.14), and the weighting W for each component of the termination condition Set At the same time, as necessary, the condition μ step on the step width (Equation 2.18.1 or Equation 2.18.2) is set. This determines the objective function shown in (Expression 2.19).
目的関数が決まると、ステップS3において、最適化問題の解探索、つまり目的関数の最小化を実行する。かかる計算の実行により、臨界軌跡3の始点x0と当該始点x0に対応する故障除去時間τとを算出する。
When the objective function is determined, in step S3, solution search for the optimization problem, that is, minimization of the objective function is performed. By the execution of calculations, calculates a clearing time τ corresponding to the start point x 0 and the starting point x 0 of the
なお、ステップS3において解探索を実行する過程で、目的関数と多次元状態変数xk(0≦k≦m+1)との推移を所定のメモリに記憶しておき、解探索後に当該メモリに記憶された目的関数と多次元状態変数xkを時系列に表示することにより、探索経路の確認や局所最適解に陥っていないか否かの確認を行うようにしてもよい。 In the process of executing solution search in step S3, the transition between the objective function and the multidimensional state variable x k (0 ≦ k ≦ m + 1) is stored in a predetermined memory, and stored in the memory after the solution search. By displaying the objective function and the multidimensional state variable x k in time series, it is possible to confirm the search path and to confirm whether or not the local optimum solution is involved.
===臨界故障除去時間算出装置、プログラム===
本実施形態における臨界となる故障除去時間τの算出は、臨界故障除去時間算出装置100によって実行される。臨界故障除去時間算出装置100は、例えば、電力系統の運用に携わる作業者が操作するコンピュータやワークステーションであって、図5に示されるように、CPU101、液晶ディスプレイ等の表示装置102、キーボードやマウス等の入力装置103、メモリ104、記憶装置105を備える。
=== Critical failure removal time calculation device, program ===
The calculation of the critical failure removal time τ in the present embodiment is executed by the critical failure removal
CPU101は、記憶装置105からメモリ104にプログラム及びデータを読み込んで、計算を実行する。上述したステップS1−S3における目的関数の設定及び最小化を実行する第1の情報装置の機能と、目的関数が最小化されたときの臨界軌跡3の始点x0及び当該始点x0に対応する故障除去時間τの算出を実行する第2の情報装置の機能とは、CPU101によって実行される。
The
記憶装置105には、前述した臨界故障除去時間の算出を行うためのプログラム、例えば、前述したニュートン・ラフソン法のプログラムや、このニュートン・ラフソン法を用いて未知変数x0〜xm+1、τ、Δt、ε等の最適化を実施するプログラムを含むプログラム群(臨界故障除去時間算出プログラム)が格納されている。記憶装置105には、関数fに関する情報や、状態変数ベクトルx0〜xm+1や誤差ベクトルを含む中間データ等も記憶される。 In the storage unit 105, a program for calculating the critical failure removal time described above, for example, the program of the Newton-Raphson method described above, or the unknown variables x 0 to x m + 1 , τ, using this Newton-Raphson method A program group (critical failure removal time calculation program) including a program for performing optimization of Δt, ε, etc. is stored. The storage device 105 also stores information related to the function f, state variable vectors x 0 to x m + 1 , intermediate data including an error vector, and the like.
以上説明したように、臨界故障除去時間算出装置100は、故障除去時間τの関数であり、故障を除去した時の電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、多次元状態変数x0を始点として電力系統の状態の時間的変化を表した軌跡3の終点を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m+1:k、mは整数)と、多次元状態変数x0ないしxm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間の移動時間Δtと、を用いて
として定義される第1の誤差ベクトルμTZ kと、電力系統のポテンシャルエネルギーVPが始点から終点に向かって軌跡3に沿って変化する方向と、故障の除去後の安定平衡点から見た終点の方向と、の内積を成分として含む第2の誤差ベクトルμEと、正の対角要素を有する正方の対角行列Wと、を用いて
として定義される目的関数を最小化する第1の情報装置を備える。また、目的関数が最小化されたときの多次元状態変数x0及び当該多次元状態変数x0に対応する故障除去時間τを求める第2の情報装置を備える。なお、第1の誤差ベクトルμTZ kは、多次元状態変数xk及びxk+1の間のユークリッド距離εを用いて
として定義されてもよい。
As described above, the critical failure removal
A plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m + 1: k, m is an integer) according to the power system equation defined as and a multidimensional state adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1 Using a movement time Δt between variables x k and x k + 1
The direction in which the first error vector mu TZ k, the potential energy V P of the power system is changed along the
A first information device that minimizes an objective function defined as In addition, a second information device is provided which obtains a multidimensional state variable x 0 when the objective function is minimized and a fault removal time τ corresponding to the multidimensional state variable x 0 . Note that the first error vector μ TZ k is calculated using the Euclidean distance ε between the multidimensional state variables x k and x k + 1
It may be defined as
かかる実施形態によれば、不安定平衡点を指定することで計算が安定しない事態を回避して、解を確実に求めることができる。 According to this embodiment, by specifying the unstable equilibrium point, it is possible to avoid the situation where the calculation is not stable and to find the solution surely.
また、第2の誤差ベクトルμEは、電力系統内の発電機の運動エネルギーμKEを更に成分として含むことが好ましい。これにより、計算が更に安定する。 The second error vector μ E preferably further includes kinetic energy μ KE of the generator in the power system as a component. This further stabilizes the calculation.
また、第2の誤差ベクトルμEが、軌跡において終点に至る2点の間の距離μdistを更に成分として含むことで、計算の安定度が向上する。 In addition, the second error vector μ E further includes the distance μ dist between two points reaching the end point in the trajectory as a component, thereby improving the stability of the calculation.
また、第1の情報装置は、移動時間Δtの逆数又はユークリッド距離εの逆数の関数として定義される第3の誤差ベクトルμSTEPを用いて
として定義される目的関数を最小化することが好ましい。かかる実施形態によれば、解が安定平衡点に収束することを回避することができるため、妥当な解を確実に得ることができる。
Also, the first information device uses a third error vector μ STEP defined as a function of the reciprocal of the travel time Δt or the reciprocal of the Euclidean distance ε
It is preferable to minimize the objective function defined as According to such an embodiment, it is possible to avoid that the solution converges to the stable equilibrium point, so that a valid solution can be surely obtained.
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。 The above embodiments are for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and are not for the purpose of limiting the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the gist thereof, and the present invention also includes the equivalents thereof.
1 故障軌跡
2 故障が除去された後に安定状態に戻ることが可能な電力系統の状態を示す軌跡
3 臨界軌跡
4 故障が除去された後に安定状態に戻ることが不可能な電力系統の状態を示す軌跡
100 臨界故障除去時間算出装置
101 CPU
102 表示装置
103 入力装置
104 メモリ
105 記憶装置
1 fault locus 2 locus showing the state of the power system which can return to the stable state after the fault is removed 3 critical locus 4 showing the state of the power system which can not return to the stable state after the fault is removed
102
Claims (8)
故障除去時間τの関数であり、前記故障を除去した時の前記電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、
前記多次元状態変数x0を始点として前記電力系統の状態の時間的変化を表した軌跡の終点を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、
前記多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m+1:k、mは整数)と、
前記多次元状態変数x0ないしxm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間の移動時間Δtと、を用いて
として定義される第1の誤差ベクトルμTZ kと、
前記電力系統のポテンシャルエネルギーが前記始点から前記終点に向かって前記軌跡に沿って変化する方向と、前記故障の除去後の安定平衡点から見た前記終点の方向と、の内積を成分として含む第2の誤差ベクトルμEと、
正の対角要素を有する正方の対角行列Wと、を用いて
として定義される目的関数を最小化する第1の情報装置と、
前記目的関数が最小化されたときの前記多次元状態変数x0及び当該多次元状態変数x0に対応する前記故障除去時間τを求める第2の情報装置と、
を備えることを特徴とする臨界故障除去時間算出装置。 Critical failure removal time calculation for determining the failure removal time that becomes critical between the time when recovery becomes possible after failure of the power system where multiple generators are connected and the time when recovery becomes impossible after failure of the power system A device,
A multidimensional state variable x 0 which is a function of the fault removal time τ and which represents the state of the power system when the fault is removed;
A multidimensional state variable x m + 1 (m is an integer) indicating an end point of a locus representing temporal change of the state of the power system starting from the multidimensional state variable x 0 ;
Discretized between the multidimensional state variables x 0 and x m + 1 ,
And a plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m + 1: k, m is an integer) according to the power system equation defined as
Using a movement time Δt between multidimensional state variables x k and x k + 1 adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1
A first error vector μ TZ k defined as
A component including an inner product of a direction in which potential energy of the power system changes along the locus from the start point to the end point, and a direction of the end point viewed from a stable equilibrium point after removal of the fault as a component An error vector μ E of 2,
Using a square diagonal matrix W with positive diagonal elements
A first information device minimizing an objective function defined as
Wherein the multi-dimensional state variables x 0 and a second information device for determining the clearing time τ corresponding to the multi-dimensional state variable x 0 when the objective function is minimized,
A critical fault removal time calculation device comprising:
故障除去時間τの関数であり、前記故障を除去した時の前記電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、
前記多次元状態変数x0を始点として前記電力系統の状態の時間的変化を表した軌跡の終点を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、
前記多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m+1:k、mは整数)と、
前記多次元状態変数x0ないしxm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間のユークリッド距離εと、を用いて
として定義される第1の誤差ベクトルμTZ kと、
前記電力系統のポテンシャルエネルギーが前記始点から前記終点に向かって前記軌跡に沿って変化する方向と、前記故障の除去後の安定平衡点から見た前記終点の方向と、の内積を成分として含む第2の誤差ベクトルμEと、
正の対角要素を有する正方の対角行列Wと、を用いて
として定義される目的関数を最小化する第1の情報装置と、
前記目的関数が最小化されたときの前記多次元状態変数x0及び当該多次元状態変数x0に対応する前記故障除去時間τを求める第2の情報装置と、
を備えることを特徴とする臨界故障除去時間算出装置。 Critical failure removal time calculation for determining the failure removal time that becomes critical between the time when recovery becomes possible after failure of the power system where multiple generators are connected and the time when recovery becomes impossible after failure of the power system A device,
A multidimensional state variable x 0 which is a function of the fault removal time τ and which represents the state of the power system when the fault is removed;
A multidimensional state variable x m + 1 (m is an integer) indicating an end point of a locus representing temporal change of the state of the power system starting from the multidimensional state variable x 0 ;
Discretized between the multidimensional state variables x 0 and x m + 1 ,
And a plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m + 1: k, m is an integer) according to the power system equation defined as
Using the Euclidean distance ε between the multidimensional state variables x k and x k + 1 adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1
A first error vector μ TZ k defined as
A component including an inner product of a direction in which potential energy of the power system changes along the locus from the start point to the end point, and a direction of the end point viewed from a stable equilibrium point after removal of the fault as a component An error vector μ E of 2,
Using a square diagonal matrix W with positive diagonal elements
A first information device minimizing an objective function defined as
Wherein the multi-dimensional state variables x 0 and a second information device for determining the clearing time τ corresponding to the multi-dimensional state variable x 0 when the objective function is minimized,
A critical fault removal time calculation device comprising:
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の臨界故障除去時間算出装置。 The critical failure removal time calculation device according to claim 1, wherein the second error vector μ E further includes kinetic energy of a generator in the power system as a component.
ことを特徴とする請求項1−3のいずれかに記載の臨界故障除去時間算出装置。 The critical failure removal time calculation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the second error vector μ E further includes, as a component, a distance between two points reaching an end point in the trajectory.
として定義される目的関数を最小化する
ことを特徴とする請求項1に記載の臨界故障除去時間算出装置。 The first information device uses a third error vector μ STEP defined as a function of the reciprocal of the travel time Δt.
The critical fault removal time calculation device according to claim 1, wherein the objective function defined as is minimized.
として定義される目的関数を最小化する
ことを特徴とする請求項2に記載の臨界故障除去時間算出装置。 The first information device uses a third error vector μ STEP defined as a function of the reciprocal of the Euclidean distance ε
The critical fault removal time calculation device according to claim 2, wherein the objective function defined as is minimized.
故障除去時間τの関数であり、前記故障を除去した時の前記電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、
前記多次元状態変数x0を始点として前記電力系統の状態の時間的変化を表した軌跡の終点を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、
前記多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m+1:k、mは整数)と、
前記多次元状態変数x0ないしxm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間の移動時間Δtと、を用いて
として定義される第1の誤差ベクトルμTZ kと、
前記電力系統のポテンシャルエネルギーが前記始点から前記終点に向かって前記軌跡に沿って変化する方向と、前記故障の除去後の安定平衡点から見た前記終点の方向と、の内積を成分として含む第2の誤差ベクトルμEと、
正の対角要素を有する正方の対角行列Wと、を用いて
として定義される目的関数を最小化し、
前記目的関数が最小化されたときの前記多次元状態変数x0及び当該多次元状態変数x0に対応する前記故障除去時間τを求める
ことを特徴とする臨界故障除去時間算出方法。 Critical failure removal time calculation for determining the failure removal time that becomes critical between the time when recovery becomes possible after failure of the power system where multiple generators are connected and the time when recovery becomes impossible after failure of the power system Method,
A multidimensional state variable x 0 which is a function of the fault removal time τ and which represents the state of the power system when the fault is removed;
A multidimensional state variable x m + 1 (m is an integer) indicating an end point of a locus representing temporal change of the state of the power system starting from the multidimensional state variable x 0 ;
Discretized between the multidimensional state variables x 0 and x m + 1 ,
And a plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m + 1: k, m is an integer) according to the power system equation defined as
Using a movement time Δt between multidimensional state variables x k and x k + 1 adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1
A first error vector μ TZ k defined as
A component including an inner product of a direction in which potential energy of the power system changes along the locus from the start point to the end point, and a direction of the end point viewed from a stable equilibrium point after removal of the fault as a component An error vector μ E of 2,
Using a square diagonal matrix W with positive diagonal elements
Minimize the objective function defined as
The critical fault removal time calculation method, wherein the multidimensional state variable x 0 when the objective function is minimized and the fault removal time τ corresponding to the multidimensional state variable x 0 are determined.
故障除去時間τの関数であり、前記故障を除去した時の前記電力系統の状態を表す多次元状態変数x0と、
前記多次元状態変数x0を始点として前記電力系統の状態の時間的変化を表した軌跡の終点を示す多次元状態変数xm+1(mは整数)と、
前記多次元状態変数x0とxm+1との間で離散化され、
として定義される電力系統方程式に従う複数の多次元状態変数xk(1≦k≦m+1:k、mは整数)と、
前記多次元状態変数x0ないしxm+1の中で相互に隣接する多次元状態変数xk及びxk+1の間の移動時間Δtと、を用いて
として定義される第1の誤差ベクトルμTZ kと、
前記電力系統のポテンシャルエネルギーが前記始点から前記終点に向かって前記軌跡に沿って変化する方向と、前記故障の除去後の安定平衡点から見た前記終点の方向と、の内積を成分として含む第2の誤差ベクトルμEと、
正の対角要素を有する正方の対角行列Wと、を用いて
として定義される目的関数を最小化する第1機能と、
前記目的関数が最小化されたときの前記多次元状態変数x0及び当該多次元状態変数x0に対応する前記故障除去時間τを求める第2機能と、
を実行させるプログラム。 In order to determine the critical failure removal time, the critical time between the time when the power system in which multiple generators are connected is broken and the time when the power system becomes recoverable and the time when the power system fails can not be recovered ,
A multidimensional state variable x 0 which is a function of the fault removal time τ and which represents the state of the power system when the fault is removed;
A multidimensional state variable x m + 1 (m is an integer) indicating an end point of a locus representing temporal change of the state of the power system starting from the multidimensional state variable x 0 ;
Discretized between the multidimensional state variables x 0 and x m + 1 ,
And a plurality of multidimensional state variables x k (1 ≦ k ≦ m + 1: k, m is an integer) according to the power system equation defined as
Using a movement time Δt between multidimensional state variables x k and x k + 1 adjacent to each other among the multidimensional state variables x 0 to x m + 1
A first error vector μ TZ k defined as
A component including an inner product of a direction in which potential energy of the power system changes along the locus from the start point to the end point, and a direction of the end point viewed from a stable equilibrium point after removal of the fault as a component An error vector μ E of 2,
Using a square diagonal matrix W with positive diagonal elements
A first function to minimize the objective function defined as
A second function of determining the clearing time τ of the objective function corresponds to the multidimensional state variables x 0 and the multi-dimensional state variables x 0 when it is minimized,
A program that runs
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015178587A JP6518941B2 (en) | 2015-09-10 | 2015-09-10 | Critical failure removal time calculation device, critical failure removal time calculation method, and program |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015178587A JP6518941B2 (en) | 2015-09-10 | 2015-09-10 | Critical failure removal time calculation device, critical failure removal time calculation method, and program |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017055592A JP2017055592A (en) | 2017-03-16 |
JP6518941B2 true JP6518941B2 (en) | 2019-05-29 |
Family
ID=58317857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015178587A Active JP6518941B2 (en) | 2015-09-10 | 2015-09-10 | Critical failure removal time calculation device, critical failure removal time calculation method, and program |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6518941B2 (en) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3737280B2 (en) * | 1998-05-29 | 2006-01-18 | 三菱電機株式会社 | Power system monitoring apparatus and power system monitoring method |
JP3703970B2 (en) * | 1998-07-14 | 2005-10-05 | 三菱電機株式会社 | Power system fault selection method and apparatus |
JP2000270481A (en) * | 1999-03-15 | 2000-09-29 | Meidensha Corp | Method for analyzing stability of power system |
CN100442627C (en) * | 2002-04-22 | 2008-12-10 | 东京电力株式会社 | Method and system for on-line dynamical screening of electric power system |
JP4350998B2 (en) * | 2003-08-04 | 2009-10-28 | 株式会社明電舎 | Transient stability analysis method for induction generator |
JP4505392B2 (en) * | 2005-08-16 | 2010-07-21 | 中国電力株式会社 | Critical failure removal time calculation method, critical failure removal time calculation program, and recording medium |
JP4517106B2 (en) * | 2008-11-17 | 2010-08-04 | 国立大学法人広島大学 | Critical failure removal time calculation method, program |
JP4512769B1 (en) * | 2009-04-07 | 2010-07-28 | 国立大学法人広島大学 | Critical failure removal time calculation method, program |
-
2015
- 2015-09-10 JP JP2015178587A patent/JP6518941B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017055592A (en) | 2017-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20180309770A1 (en) | An anomaly detection method for the virtual machines in a cloud system | |
JP5229126B2 (en) | Target tracking processor and error covariance matrix correction method used therefor | |
JP2005346331A (en) | Failure recovery apparatus, method for restoring fault, manager apparatus, and program | |
Bernal | Load vectors for damage location in systems identified from operational loads | |
JP4543192B1 (en) | Transient stability limit value calculation method, transient stability limit value calculation device, and program | |
JP4505392B2 (en) | Critical failure removal time calculation method, critical failure removal time calculation program, and recording medium | |
JP6518941B2 (en) | Critical failure removal time calculation device, critical failure removal time calculation method, and program | |
CN114868088A (en) | Automated system for generating near-safe conditions for monitoring and verification | |
EP2966639A1 (en) | Liquid crystal display method and device | |
JP6573255B2 (en) | Judgment device, judgment method, program, and critical fault elimination time calculation device | |
Klein et al. | Renormalized charged scalar current in the Reissner–Nordström–de Sitter spacetime | |
JP3703970B2 (en) | Power system fault selection method and apparatus | |
JP2013250662A (en) | Shape simulation device, shape simulation method and shape simulation program | |
JP5918097B2 (en) | Information processing apparatus, information processing method, and program | |
JP4512769B1 (en) | Critical failure removal time calculation method, program | |
EP3757836A1 (en) | Security evaluation server and security evaluation method | |
JP4517106B2 (en) | Critical failure removal time calculation method, program | |
JP6565119B2 (en) | Critical fault elimination time calculation device, critical fault elimination time calculation method, and program | |
JP2011516022A (en) | Power system stable equilibrium point calculation device | |
JP7256764B2 (en) | Information processing device, information processing method, and program | |
US11055448B2 (en) | Systems and methods for SMT processes using uninterpreted function symbols | |
KR102115734B1 (en) | Attack and anomaly detection device, attack and anomaly detection method, and attack and anomaly detection program | |
US10599509B2 (en) | Management system and management method for computer system | |
US9746841B2 (en) | Reducing pilot runs of run-to-run control in a manufacturing facility | |
JP6835702B2 (en) | Anomaly estimation device, anomaly estimation method and program |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180704 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190312 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190313 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190325 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6518941 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |