JP6840837B2 - フェーザ(phasor)測定ユニットデータを使用した一次電力グリッド周波数応答特性化 - Google Patents

フェーザ(phasor)測定ユニットデータを使用した一次電力グリッド周波数応答特性化 Download PDF

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Description

開示される主題は、電力グリッドシステム周波数の管理に関する。
電力グリッドは、管理することが困難な複雑で、かつ、動的なシステムである。電力グリッドの問題の中でもとりわけ管理すべき問題は、発電または負荷の変化によって生じる電力グリッドシステム周波数の不平衡である。一般に、電力グリッドシステムが負荷を失うと、システム周波数がスピードアップし、一方、電力グリッドシステムが発電を失うと、システム周波数がスローダウンする。したがって1つの発電機が故障すると、発電を調整して周波数を安定させることができ、例えば他の発電機からより多くの電力を供給することができる。
NERC(北米電力信頼性会社:North American Electric Reliability Corporation)BAL−003として識別されている周波数応答規格は、事前および事後「整定」周波数を使用した周波数応答測度を規定している。一般に、従来の安定化メトリックは、周波数不平衡をもたらした事象の後の周波数を調整して、5秒乃至10秒程度の安定化期間内に、その事象の前に測定された周波数に一致させることである。
しかしながら発電産業は、ほとんどが少数の大規模集中型発電所に基づいている現状から、従来の発電所、再生可能な発電(例えば太陽光、風力、等々)、エネルギー蓄積およびマイクログリッドを結合する、多様化されたより複雑なネットワークへ移行しつつある。したがって周波数を変化させる事象に応答して、電力グリッドシステムによって実施される周波数安定化は、より複雑な問題になっている。
電力グリッドシステムに関する上で説明した背景は、単に、いくつかの現在の問題についての文脈上の概説を提供することが意図されているにすぎず、網羅的であることは意図されていない。他の文脈上の情報については、以下の詳細な説明を精査することによってさらに明らかになるものと思われる。
欧州特許出願公開第2124311号明細書
この概要は、以下の詳細な説明の中でさらに説明される代表的な概念の選択を分かり易い形態で紹介するために提供されたものである。この概要には、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することは意図されておらず、また、特許請求される主題の範囲を制限することになる何らかの方法で使用されることも意図されていない。
簡潔には、本明細書において説明される技術の1つまたは複数の態様は、プロセッサを備えたシステムによる、電力グリッドシステムと結合した周波数を変化させる電力グリッドシステムにおける不平衡に対応する電力グリッドシステム内の電力の変化の検出を対象としている。電力の変化の検出に応答して、本明細書においては、電力グリッドと結合したフェーザ測定ユニットデータ、および電力の変化を表す電力変化値に基づくシステム応答値の決定、およびフェーザ測定ユニットデータを使用した、電力グリッドシステムの周波数応答のための境界領域の確立が説明される。態様は、システム応答値を使用して伝達関数の伝達関数パラメータを獲得することであって、伝達関数は、システム応答値および伝達関数パラメータに基づいて電力の変化を周波数の変化に関連付ける、システム応答値を使用して伝達関数の伝達関数パラメータを獲得することと、境界領域に関して電力グリッドシステムの周波数応答を評価し、かつ、周波数応答が境界領域内ではないことが決定されると、それに応答して、周波数応答が境界領域内になるまで伝達関数パラメータのうちの少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更することとを含む。
他の実施形態および詳細は、図面と関連してなされる以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
本明細書において説明される技術は、一例として図解されたものであり、同様の参照数表示は同様の要素を示す添付の図に限定されない。
主題開示の態様による、電力グリッドシステム内のエネルギー流の管理を容易にするシステムを示す図である。 主題開示の態様による、電力グリッドシステム内のエネルギー流の管理を容易にする別のシステムを示す図である。 主題開示の態様による、電力グリッドシステム内のエネルギー流の管理を容易にするさらに別のシステムを示す図である。 主題開示の態様による、電力グリッドシステム内のエネルギー流の管理を容易にするさらに別のシステムを示す図である。 主題開示の態様による一例示的電力グリッド管理構成要素の高レベルブロック図である。 主題開示の態様による一例示的電力グリッドシステムを示す図である。 主題開示の態様による、例示的結果をグラフ形式で示す図である。 主題開示の態様による、例示的結果をグラフ形式で示す図である。 主題開示の態様による、例示的結果をグラフ形式で示す図である。 主題開示の態様によるグラフィカルユーザインタフェースの一例示的表現を示す図である。 主題開示の態様による、電力グリッドシステムの周波数を安定化するために使用することができる例示的操作を示す図である。 適切な動作環境を示す略ブロック図である。 一例示的計算環境の略ブロック図である。 開示される主題の様々な態様を実践することができる一例示的電気グリッド環境を示す図である。
本明細書において説明される技術の様々な態様は、一般に、検出された電力グリッド不平衡に応答した、フェーザ測定ユニット(PMU)データおよびシステムの他のパラメータに基づく電力グリッドシステムの周波数の安定化を対象としている。一般に、PMUは、毎秒20回乃至60回程度でPMUデータ(「シンクロフェーザ」測値)を獲得するように構成されたグリッド監視デバイスを備えている。測定は共通基準クロックを使用して同期化される。
理解されるように、周波数を調整するために、周波数応答が曲線に適合するよう様々なパラメータ値が変更される。より詳細には、特定のパラメータ値を変更することにより、PMUデータから予測された境界領域に関して被測定周波数応答が変化し、パラメータ値は、周波数応答が境界領域リミット内になるまで、要求に応じて再変更される。
本明細書において説明される技術は、発電トリップ事象、等々の間に捕獲されるPMUデータを利用した、相互接続、領域および/または発電所のための一次周波数応答パラメータ(例えば周波数応答係数、慣性、減衰、ドループ)の特性化を含む。周波数応答測度(FRM)は、PMUデータから得ることができる事前および事後「整定」周波数を使用して記述している。さらに、PMUデータ(そのより高いサンプリングレートのため)は、調速機パラメータおよび負荷パラメータによって指示される移行間応答情報を同じく捕獲する。システム識別技法と相俟った、局所化されたPMUに基づく周波数測定の事前処理は、観察された周波数応答の二次差動問題との適合を許容し、相互接続−広範囲周波数応答を特性化する、システム慣性、周波数応答係数、タービン時定数、システム減衰および調速機ドループなどのパラメータを予測する。さらに、特定の発電所の接続点におけるMWフロー、および特定の領域のための境界フローが高分解能PMUデータを介して同じく監視される場合、それぞれ個別の発電機または領域に対する周波数応答パラメータを計算することができる。
本明細書における例は、いずれも非制限であることを理解されたい。例えば本明細書において説明される周波数応答パラメータは、測定され得る任意の適切な実体、例えば個別の発電機または領域に対して計算することができる。したがって本明細書において説明される技術は、本明細書において説明される何らかの特定の実施態様、実施形態、態様、概念、構造、機能性または例に限定されない。そうではなく、本明細書において説明される実施態様、実施形態、態様、概念、構造、機能性または例はいずれも非制限であり、また、この技術は、電力グリッド管理の概念に利益および利点を全般的に提供する様々な方法で使用することができる。
以下、主題開示について、全体を通して同様の参照数表示を使用して同様の要素が参照されている図面を参照して説明する。以下の説明では、説明を目的として、主題開示の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細が示されている。しかしながら主題開示は、これらの特定の詳細がなくても実践することができることは明らかであろう。他の実例では、よく知られている構造およびデバイスは、主題開示の説明を容易にするためにブロック図の形態で示されている。
本出願において使用されているように、「構成要素」、「システム」、「プラットフォーム」、「インタフェース」、「ノード」、「ソース」、「エージェント」、等々という用語は、コンピュータ関連実体、または1つまたは複数の特定の機能性を有する動作機械に関連する実体を意味することができ、および/またはこれらを含むことができる。本明細書において開示される実体は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェアまたは実行中のソフトウェアのいずれかであってもよい。例えば構成要素は、限定はされないが、プロセッサ上で走るプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、実行のスレッド、プログラムおよび/またはコンピュータであってもよい。例証として、サーバ上で走るアプリケーションおよびサーバは、いずれも構成要素であってもよい。1つまたは複数の構成要素は、プロセスおよび/または実行のスレッド内に常駐させることができ、また、構成要素は、1つのコンピュータ上で局所化することができ、および/または2つ以上のコンピュータの間で分散させることができる。また、これらの構成要素は、様々なデータ構造をその上に記憶した様々なコンピュータ可読媒体から実行することも可能である。構成要素は、1つまたは複数のデータパケット(例えば局所システム内、分散システム内、および/または他のシステムを有するインターネットなどのネットワーク全体にわたる他の構成要素と信号を介して対話する1つの構成要素からのデータ)を有する信号などに従って、局所プロセスおよび/または遠隔プロセスを介して通信することができる。
さらに、「または」という用語には、排他的な「または」ではなく、包含的な「または」を意味することが意図されている。すなわち別途明記されていない限り、あるいは文脈から明らかでない限り、「XはAまたはBを使用する」には、任意の自然包含的置換を意味することが意図されている。すなわちXがAを使用し、XがBを使用し、あるいはXがAとBの両方を使用する場合、「XはAまたはBを使用する」は、上記実例のすべてを満たす。さらに、主題明細書および添付の図面に使用されている単数形の表現は、別途明記されていない限り、あるいは単数形であることが文脈から明らかでない限り、一般に「1つまたは複数」を意味するものとして解釈されたい。
図1は、本明細書において説明される技術の態様による、電力グリッドシステム101(例えば電気エネルギー分配システム)内のエネルギー流の管理を容易にする一例示的システム100を示したものである。例示されているシステム100は電力グリッド管理構成要素102を含む。さらに、システム100は、電力潮流構成要素104および/またはトポロジー構成要素106を含むことができる。電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流構成要素104および/またはトポロジー構成要素106に結合することができ、および/またはこれらと一体にすることができる。電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッド管理システムとして実現することができる(および/また電力グリッド管理システムと結合することができる)。
電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流、電力グリッドトポロジー、動的位相角分離および/または電力グリッドシステムの異なる部品からの周波数の変化率などの様々な電力グリッドシステム量を介して電力グリッドシステム事象を識別することができる。例示的実施形態では、電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッドシステム(例えば電気エネルギー分配システム)と結合した送電および/または配電を管理する制御センタシステムと一体にすることができる。例えば制御センタシステムは、電力グリッドシステムと結合した送電および/または配電を測定し、解析し、および/または制御することができる。制御センタシステムは、追加または別法として、電力グリッドシステム(例えば電気エネルギー分配システム)と結合した他の実時間動作を管理することも可能である。さらに、電力グリッド管理構成要素102は、分配ネットワークモデル、顧客が電力グリッドシステム(例えば電気エネルギー分配システム)に関して接続されるユーティリティ顧客のモデル、および/または電力グリッドシステム(例えば電気エネルギー分配システム)と結合した一組の観察を使用して動作することができる。
一態様では、システム100および/または電力グリッド管理構成要素102は、グリッド安定性評価システムと結合することができる。別の態様では、システム100および/または電力グリッド管理構成要素102は、角度ベースグリッド監視アプリケーションと結合することができる。
電力潮流構成要素104は、図1に概略的に示されている電力潮流データを生成し、および/または提供することができる。電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流構成要素104から電力潮流データを繰り返し受け取ることができる。電力潮流データは、電圧測値および/または電流測値と結合することができる。電力潮流データは、電力グリッド管理構成要素102によって管理される電力グリッドシステム101から繰り返し獲得される電力潮流測値を示すことができる。例えば電力潮流データは、電力グリッドシステム101から繰り返し獲得される一組の電圧値(例えば一組の測定された電圧値)を示すことができる。
一例示的実施態様では、電力潮流データはフェーザデータ(例えばフェーザ電圧データ)である。電力潮流データには、時間タグおよび/または位置タグを付けることができる。電力潮流構成要素104は、一組のメータ(例えばスマートメータ、メータ機器、等々)、および/または電力グリッドシステム101と結合した通信ネットワークと結合することができる。電力グリッドシステムと結合した一組のメータは、一組のメータと電力潮流構成要素104(および/または電力グリッド管理構成要素102)の間の通信ネットワークを介して、電力潮流構成要素104(および/または電力グリッド管理構成要素102)に情報を提供することができる。例えば一組のメータからの個々のメータは、一定の時間期間の間、電力(例えば電気エネルギー)の消費を決定することができる。さらに、一組のメータからの個々のメータによって決定された電力の消費は、電力グリッド管理構成要素102に提供する(例えば伝送する)ことができる。一態様では、一組のメータは、電力潮流構成要素104(および/または電力グリッド管理構成要素102)に自動および/または実時間メータ読値を提供することができる。
トポロジー構成要素106は、図1に概略的に示されているトポロジーデータを生成し、および/または提供することができる。電力グリッド管理構成要素102は、トポロジー構成要素106からトポロジーデータを繰り返し受け取ることができる。トポロジーデータは、電力グリッドシステム101のためのトポロジーを示すことができる。例えばトポロジーデータは、電力グリッドシステム内の様々なデバイスの配置および/または電力状況を示すことができる。トポロジー構成要素106は、接続性情報および/または切換え操作情報を使用してトポロジーデータを生成することができる(例えば電力グリッドシステム101のネットワークトポロジーを構築するために)。さらに、トポロジー構成要素106は、電力グリッドシステム内のデバイスの位置、電力グリッドシステム内のデバイスの接続状況および/または電力グリッドシステム内のデバイスの接続性状態に基づいてトポロジーデータを生成し、および/または提供することも可能である。例えばトポロジーデータは、電力グリッドシステム101内のデバイス(例えば電力グリッドシステム全体に分配される電力を受け取り、および/または処理するデバイス)の接続性状況および/または接続性状態に基づいて生成することができる。また、トポロジーデータは、電力グリッドシステム内の他のデバイスに接続されている電力グリッドシステム101内のデバイス(例えば電力グリッドシステム内のデバイスが接続されている場所、等々)、および/または電力が供給されているグリッド接続と結合している電力グリッドシステム内のデバイスを示すことも同じく可能である。例えばトポロジー構成要素106は、電力グリッドシステムに関して(例えば電力グリッドシステム内の他のデバイスに関して)、デバイスの位置に基づいてトポロジーデータを生成することができる。トポロジーデータは、電力グリッドシステム101内に電力を提供する電力源(例えば変圧器、変電所、等々)の状況に基づいて生成することができる。また、トポロジーデータは電力源の状況を含むことも同じく可能である。
追加または別法として、トポロジー構成要素106は、電力グリッドシステム内のデバイスと結合した切換え操作のための状況に基づいてトポロジーデータを生成し、および/または提供することができる。切換え操作は、電力グリッドシステム101の一部(例えば電力グリッドシステム101内の1つまたは複数のデバイス)を遮断し、電力の供給を停止し、および/または開放する操作であり得る。例えば切換え操作は、電力グリッドシステム内のデバイスと結合した1つまたは複数のスイッチ(例えば遮断器)を開く操作であり得る(例えば切換え操作は、電力グリッドシステム内のデバイスと結合した1つまたは複数の伝送線路を開放する操作であり得る)。切換え操作は、別法として、電力グリッドシステム101の一部(例えば電力グリッドシステム101内の1つまたは複数のデバイス)に電力を供給し、および/またはこれらを接続する操作であり得ることを理解されたい。例えば切換え操作は、電力グリッドシステム内のデバイスと結合した1つまたは複数のスイッチを閉じる操作であり得る(例えば切換え操作は、電力グリッドシステム内のデバイスと結合した1つまたは複数の伝送線路を接続する操作であり得る)。追加または別法として、トポロジーデータは、デバイスが電力グリッドシステム内のどこで、および/またはどのようにして(例えば特定の伝送線路、等々を介して他のデバイスに)接続されているかを識別することができる。さらに、トポロジーデータは、電力グリッドシステム内のデバイスの接続性状態を提供することも可能である(例えば接続点に基づいて、母線に基づいて、等々)。
1つまたは複数の例示的実施態様では、トポロジー構成要素106は、電力グリッドシステム101と結合した報告に基づいて、電力グリッドシステム101と結合した接続性情報および/または切換え操作情報を決定することができる。報告は、電力グリッドシステム101と結合したデバイスおよび/または特定の位置と結合することができる。一態様では、報告は、電力グリッドシステム内の利用者識別(例えば顧客)から受け取った電話呼出しおよび/または音声ログに基づいて作成することができる。例えば顧客(例えば変圧器にリンクされたデバイスを有する顧客)は、電力グリッド管理構成要素102と結合した制御センタを呼び出して、電力グリッドシステム101における停電を報告することができる。さらに、顧客によって制御センタに提供された情報を使用して報告を作成することも可能である。一例では、報告は、電話呼出し中に顧客によって制御センタに提供される対話型音声応答データに基づいて作成することができる。また、報告は、気象事象、および/または外部システムおよび/または地域の伝送編成と結合した他の情報に基づいて作成することも同じく可能である。さらに、報告は、電力グリッドシステム内の遮断に関連する警報のリストを含むことも可能である。一態様では、電力潮流データおよび/またはトポロジーデータは、電力グリッドシステム内のデバイスから受け取った、コード化された(例えばエンコード化された)フィードバックデータに基づいて生成することができる。
電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッドデータ(例えば電力グリッドシステム内の電力潮流)および/またはトポロジーデータを解析することができる。電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流データおよび/またはトポロジーデータを使用して、電力グリッドシステム内のエネルギー流を管理することができる。例えば電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流データおよび/またはトポロジーデータを使用して、電力グリッドシステムにおける電力伝達および/または電力グリッド停電を検出することができる。電力伝達は、電力グリッドシステムと結合した、電力グリッドシステムの一部から電力グリッドシステムの別の部分へ電力が伝達される(例えば釣り合いを失くして伝達される)状態であり得る。停電は、電力グリッドシステムと結合した、電力グリッドシステム内の少なくとも1つのデバイスが電力を受け取らない(例えば電力グリッドシステム内の少なくとも1つのデバイスに電力が供給されない)状態であり得る。また、電力グリッド管理構成要素102は、同じく電力潮流データおよび/またはトポロジーデータを使用して、電力グリッドシステム内の電力伝達および/または電力グリッド停電を評価することができる。さらに、電力グリッド管理構成要素102は、同じく電力潮流データおよび/またはトポロジーデータを使用して、電力グリッドシステムの特定の監視部分(例えば電力グリッドシステムの特定の監視コリドー)に対する電圧角変化を予測することができる。したがって電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッドシステムの電力グリッドストレスを緩和することができる。
一実施形態では、電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流データと結合した変化を識別して、電力グリッドシステム内のエネルギー流の管理を容易にすることができる。一例では、電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流データと結合した変化率を識別することができる。したがって電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッドシステム内の電力の流れの変化を識別することができる。一態様では、電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流データと結合した電圧角の変化を識別することができる。例えば電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流データと結合した電圧角の変化率を識別することができる。電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッドシステムのための定義済み電圧パターンに基づいて電圧角の変化(例えば電圧角の変化率)を識別することができる。定義済み電圧パターンは、電力グリッドシステムの様々な部分に対して生成し、および/または使用することができる。例えば定義済み電圧パターンは、電力グリッドシステムのセクタ、電力グリッドシステムのコリドー、電力グリッドシステムの伝送線路、電力グリッドシステムのフローゲート、および/または電力グリッドシステムのデバイス、および/またはデバイスと結合することができる。追加または別法として、電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッドシステムと結合した電力潮流(例えば電力グリッドシステムのセクタと結合した電力潮流、電力グリッドシステムのコリドーと結合した電力潮流、電力グリッドシステムの伝送線路と結合した電力潮流、電力グリッドシステムのデバイスと結合した電力潮流、電力グリッドシステムのフローゲートと結合した電力潮流、等々)を解析する電力潮流技法に基づいて電圧角の変化(例えば電圧角の変化率)を識別することができる。一例では、電力潮流技法は高速減結合電力潮流(FDPF)技法であってもよい。しかしながら電力潮流技法は、電力潮流を解析する異なるタイプの電力潮流技法であってもよいことを認識されたい。
別の態様では、電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流データおよび/またはトポロジーデータに基づいて、電力グリッドシステム内で、電力グリッドシステム内の第1の位置(例えばソース位置、第1のノード、第1の地理上の位置、等々)と、電力グリッドシステム内の第2の位置(例えばシンク位置、第2のノード、第2の地理上の位置、等々)との間の電圧角分離を計算することができる。伝送線路は、例えば電力グリッドシステム内の第1の位置と電力グリッドシステム内の第2の位置の間に結合することができる。追加または別法として、第1のデバイス(例えば第1の電力グリッドデバイス、第1の変圧器デバイス、等々)は第1の位置と結合することができ、また、第2のデバイス(例えば第2の電力グリッドデバイス、第2の変圧器デバイス、等々)は第2の位置と結合することができる。一例では、電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッドシステム内の第1の位置と電力グリッドシステム内の第2の位置の間の電圧角分離の線形感度を計算することができる。電力グリッド管理構成要素102は、例えば、電力グリッドシステムと結合した一組の定義済み分岐偶然性(例えば一組の所定のN−1分岐偶然性)に関してフローゲートデバイスを使用して、電力グリッドシステム内の第1の位置と電力グリッドシステム内の第2の位置の間の電圧角分離の線形感度をモデル化することができる。定義済み分岐偶然性は、例えば伝送線路、電力グリッドデバイス(例えば変圧器デバイス)、等々などの電力グリッドシステムの一部であってもよい。また、電力グリッド管理構成要素102は、線路供給停止分布係数および/または線路供給停止角度差感度値を使用して、電力グリッドシステム内の第1の位置と電力グリッドシステム内の第2の位置の間の電圧角分離の線形感度を計算することも同じく可能である。例示的実施形態では、電力グリッド管理構成要素102は、電力潮流データおよび/またはトポロジーデータに基づいて、電力グリッドシステム内の第1の位置と電力グリッドシステム内の第2の位置の間の電圧角分離の予測値を計算することができる。電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッドシステムと結合した一組の定義済み分岐偶然性(例えば一組の所定のN−1分岐偶然性内のすべての分岐偶然性)に対する電圧角分離の予測値を計算することができる。さらに、電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッドシステムに対する最悪可能分岐偶然性を決定することができる。
図2は、主題開示の態様による一例示的システム200の図である。システム200は電力グリッド管理構成要素102を含む。さらに、システム200は、電力潮流構成要素104、トポロジー構成要素106および/または測定デバイス202を含むことができる。測定デバイス202は、複数の測定デバイスとして実現することができ、および/または複数の測定デバイスと結合することができることを認識されたい。一般に、測定デバイス202は、電力グリッドシステム101(図1)と結合した電気特性および/または電気パラメータを獲得し、監視し、決定し、および/または解析するように構成される。測定デバイス202は、例えばフェーザ測定デバイス(例えばフェーザ測定ユニット)などのデバイスであってもよい。一例では、測定デバイス202は、シンクロフェーザ測値を獲得することができる。追加または別法として、測定デバイス202は監視デバイスであってもよい。しかしながら測定デバイス202は、追加で別のタイプのデバイスを含むか、あるいは別法として別のタイプのデバイスとして実現することも可能であり、それにより電力グリッドシステム101(図1)と結合した電気特性を獲得し、監視し、および/または決定することができることを認識されたい。また、測定デバイス202は、保護継電器、広域位置決めシステム(GPS)、フェーザデータコンセントレータ、通信能力および/または他の機能性を同じく含み、および/またはこれらと結合することも可能である。
測定デバイス202は、電力グリッド管理構成要素102と結合した電力グリッドシステムの少なくとも一部に結合することができる。例えば測定デバイス202は、電力グリッドシステム101内に含まれている伝送線路、フローゲートおよび/またはデバイスに結合することができる。さらに、測定デバイス202は、電力グリッドシステムの特定のセクタおよび/または電力グリッドシステムの特定のコリドーと結合することも可能である。
測定デバイス202は、電力グリッドシステムと結合した電気特性および/または電気パラメータの実時間測値またはほぼ実時間の測値を提供するように構成することができる。測定デバイス202は、例えば電力グリッドシステムから測値を繰り返し獲得することができる。測定デバイス202によって獲得された測値は、電力潮流データと結合することができる。例えば測定デバイス202は、電力潮流データおよび/または電力潮流データを生成するために使用されるデータを繰り返し獲得することができる。態様では、測定デバイス202は、1秒未満の時間インターバルの間、電力グリッドシステムから測値を繰り返し獲得することができる。例えば測定デバイス202は、電力グリッドシステムから1秒未満の測値を繰り返し獲得することができる。一態様では、測定デバイス202によって生成され、および/または獲得されたデータは、電力グリッドシステムと結合した、コード化されたデータ(例えばエンコード化されたデータ)であってもよい。
図3は、主題開示の態様による一例示的システム300の図である。システム300は電力グリッド管理構成要素102を含む。さらに、システム300は、電力潮流構成要素104、トポロジー構成要素106、測定デバイス202および/または監視制御およびデータ収集(SCADA)構成要素302を含むことができる。SCADA構成要素302は、通常、電力グリッドシステム内のデバイスを監視し、および/または制御するためのシステムと結合される。例えばSCADA構成要素302は、実時間情報(例えば電力グリッドシステム内のデバイスと結合した実時間情報)、および/またはセンサ情報(例えば電力グリッドシステム内のデバイスと結合したセンサ情報)を電力グリッド管理構成要素102に提供することができる。一態様では、SCADA構成要素302は、電力グリッドシステム内の警報の自動処理を制御し、電力グリッドシステム内の測定データ(例えば測定デバイス202および/または別の測定デバイスと結合した)を獲得し、および/または解析し、電力グリッドシステムと結合した継電器データを監視し、電力グリッドシステムと結合した発振データを監視し、電力グリッドシステムと結合したリミット(例えば設定点リミット)を管理し、電力グリッドシステムと結合した警報および/または過負荷を管理し、電力グリッドシステムと結合した機器のデータのタグ付けを管理し、電力グリッドシステムと結合したデータの所定期間保存を管理し、電力グリッドシステムと結合した故障を管理し(例えば故障位置隔離およびサービス復旧(FLISR)システムを介して)、電力グリッドシステムを監視し、および/または検討し、および/または電力グリッドシステムと結合した他のデータを管理することができる。別の態様では、SCADA構成要素302は、電力グリッドシステム内のセンサに接続された遠隔端末ユニット、電力グリッドシステム内のセンサに接続されたプログラマブル論理コントローラ、および/または電力グリッドシステムと結合した通信システム(例えば遠隔測定システム)と結合することができる。さらに別の態様では、測定デバイス202および/またはSCADA構成要素302は、実時間データ(例えば電力グリッドシステム内のデバイス、メータ、センサおよび/または他の機器と結合した実時間データ)を電力グリッド管理構成要素102に提供するための実時間システムであってもよい。例えば測定デバイス202および/またはSCADA構成要素302は、実時間測定データ、実時間動作データおよび/または実時間フィードバックデータを電力グリッド管理構成要素102に提供することができる。
さらに別の態様では、SCADA構成要素302は、電力グリッドシステムと結合した事象を管理することができる。また、SCADA構成要素302は、電力グリッドシステム内の決定された事象および/または追跡された事象と結合したデバイス状態データを生成することも可能である。SCADA構成要素302によって生成されたデバイス状態データは、追加として、電力グリッドシステム内のデバイスのためのタグ(例えば識別子)と結合することができる。また、SCADA構成要素302は、電力グリッドシステム内のデバイスのための測定データを獲得し、および/または解析し、電力グリッドシステムと結合した継電器データを監視し、電力グリッドシステムと結合した発振データを監視し、電力グリッドシステムと結合したリミット(例えば設定点リミット)を管理し、電力グリッドシステムと結合した警報および/または過負荷を管理し、電力グリッドシステム内のデバイスと結合したデータを所定の期間にわたって保存し、電力グリッドシステム内のデバイスと結合した故障、等々を管理することも同じく可能である。例示的実施形態では、SCADA構成要素302によって決定され、および/または生成されたデータは、電力潮流データおよび/またはトポロジーデータの生成を容易にするために、電力潮流構成要素104および/またはトポロジー構成要素106によって使用され得る。追加または別法として、SCADA構成要素302によって決定され、および/または生成されたデータは、電力グリッドシステム内のエネルギー流の管理を容易にするために電力グリッド管理構成要素102によって使用され得る。
図4は、主題開示の態様による一例示的システム400の図である。システム400は電力グリッド管理構成要素102を含む。さらに、システム400は、電力潮流構成要素104、トポロジー構成要素106、測定デバイス202、SCADA構成要素302および/またはグリッド安定性評価(GSA)構成要素402を含むことができる。例示的実施形態では、GSA構成要素402は電力グリッド管理構成要素102を含むことができる。GSA構成要素402は、電力グリッドシステムのためのエネルギー管理システム、電力グリッドシステムのための状況的認識システム、電力グリッドシステムのための視覚化システム、電力グリッドシステムのための監視システム、および/または電力グリッドシステムのための安定性評価システムと結合することができる。GSA構成要素402は、追加で、電力グリッドシステムと結合した測値に基づく実時間解析学を提供することができる。例えばGSA構成要素402は、測定デバイス202から獲得した実時間データを処理して、電力グリッドシステムの動的挙動を決定することができる。一態様では、GSA構成要素402は、電力グリッドシステムのための一組の定義済みパターンを生成し、決定し、および/または記憶することができる。例えばGSA構成要素402は、電力グリッドシステムの異なる位置のための異なる定義済みパターンを生成し、決定し、および/または記憶することができる。GSA構成要素402によって生成される一組の定義済みパターンは、例えば電力グリッドシステムのための一組の定義済み電圧パターンであってもよい。さらに、一組の定義済みパターンからの定義済みパターンは、電力グリッドシステム内の伝送線路、電力グリッドシステム内のデバイス、電力グリッドシステムのセクタおよび/または電力グリッドシステムのコリドーと結合することができる。
図5は、主題開示の態様による一例示的電力グリッド管理構成要素102を示したものである。図5では、電力グリッド管理構成要素102は、監視構成要素502、識別構成要素504および通知構成要素506を含む。本開示で説明されるシステム、装置またはプロセスの態様は、機械の中で具体化された、例えば1つまたは複数の機械と結合した1つまたは複数のコンピュータ可読媒体の中で具体化された機械実行可能構成要素を構成することができる。このような構成要素は、1つまたは複数の機械、例えばコンピュータ、計算デバイス、仮想計算機、等々によって実行されると、説明されている操作をその機械に実施させることができる。一態様では、電力グリッド管理構成要素102は、コンピュータ実行可能構成要素および命令を記憶するためのメモリ510を含むことができる。電力グリッド管理構成要素102は、電力グリッド管理構成要素102による命令(例えばコンピュータ実行可能構成要素および命令)の操作を容易にするためのプロセッサ508をさらに含むことができる。
監視構成要素502は、通常、電力グリッド管理構成要素102と結合した電力グリッドシステム101のための監視データを生成する。監視構成要素502は、電力潮流データ(例えば電力潮流構成要素104によって提供される電力潮流データ)、および/またはトポロジーデータ(例えばトポロジー構成要素106によって提供されるトポロジーデータ)に基づいて監視データを生成することができる。例えば監視データは、少なくとも電力潮流データおよび/またはトポロジーデータを含むことができる。一例では、電力潮流データおよび/またはトポロジーデータは、監視データの中にエンコードすることができる。
識別構成要素504は、電力潮流データの変化、すなわちシステムにおける不平衡を識別することができる。例えば識別構成要素504は、監視データに基づいて、電力潮流データと結合した電圧、周波数、電流、電圧角および/または等々の変化を識別することができる。また、識別構成要素504は、トポロジーデータに基づいて、変化と結合される電力グリッドシステム内の位置を決定することも可能である。一例示的実施形態では、識別構成要素504は、電力潮流データの変化率を識別することができる。また、識別構成要素504は、トポロジーデータに基づいて、電力潮流データの変化率と結合される電力グリッドシステム内の位置を決定することも可能である。識別構成要素504によって決定される電力グリッドシステム内の位置は、限定はされないが、変化と結合される、電力グリッドシステム内の特定の伝送線路、電力グリッドシステム内の特定のデバイス、電力グリッドシステムの特定のセクタおよび/または電力グリッドシステムの特定のコリドーを含むことができる。電力グリッドシステム内の位置は、地理上の位置(例えばGPS位置、等々)と同じく結合され得る。
識別構成要素504は、電力グリッドシステムのための一組の定義済みパターンに基づいて、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率を識別することができる。例えば電力グリッドシステムの異なる位置のための異なる定義済みパターンは、識別構成要素504または識別構成要素と通信している別の構成要素(例えばSCADA構成要素302、GSA構成要素402、等々)によって生成し、および/または記憶することができる。一組の定義済みパターンは、例えば電力グリッドシステムのための一組の定義済み電圧パターンであってもよい。さらに、一組の定義済み電圧パターンからの定義済み電圧パターンは、電力グリッドシステム内の伝送線路、電力グリッドシステム内のデバイス、電力グリッドシステムのセクタおよび/または電力グリッドシステムのコリドーと結合することができる。
さらに、識別構成要素504は、電力グリッドシステム内の電力潮流を解析する1つまたは複数の電力潮流解析技法に基づいて、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率を識別することができる。例えば1つまたは複数の電力潮流解析技法は、電力グリッドシステム内の伝送線路、電力グリッドシステム内のデバイス、電力グリッドシステムのセクタおよび/または電力グリッドシステムのコリドーと結合した電力潮流データの一部を解析することができる。非制限の例では、識別構成要素504は、FDPF技法に基づいて、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率を識別することができる。識別構成要素504によって使用される1つまたは複数の電力潮流解析技法は、例えば電力潮流データを一組の定義済みパターンに対して比較することができる。したがって識別構成要素504は、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率、電力グリッドシステムと結合した停電、および/または電力グリッドシステムと結合した混雑を識別することができる。
一態様では、識別構成要素504は、電力潮流データに基づいて、電力グリッドシステム内の異なる変化および/または異なる変化率(例えば電圧角の異なる変化および/または電圧角の異なる変化率)を同時に識別することができる。例えば識別構成要素504は、電力潮流データに基づいて、電力グリッドシステムの伝送線路と結合した第1の変化および/または第1の変化率を識別することができる。時間におけるほぼ対応するインスタンスにおいて(例えば第1の変化および/または第1の変化率と結合したタイムスタンプに少なくともほぼ対応するタイムスタンプに対して)、識別構成要素504は、追加で、電力潮流データに基づいて、電力グリッドシステムの別の伝送線路、電力グリッドシステムのデバイス、電力グリッドシステムのセクタおよび/または電力グリッドシステムのコリドーと結合した第2の変化および/または第2の変化率を識別することができる。したがって識別構成要素504は、電力潮流データに基づいて、伝送線路、電力グリッドシステムの伝送線路、電力グリッドシステムのセクタおよび/または電力グリッドシステムのコリドーと結合したデバイスに対する他の電圧角の他の変化を識別することができる。
さらに別の態様では、監視構成要素502は、第1の時間期間の間、電力潮流データおよび/またはトポロジーデータを繰り返し獲得することができる。さらに、識別構成要素504は、第2の時間期間の間、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率を識別することができる。例えば識別構成要素504は、電力潮流データの獲得に先立って獲得される履歴データ(例えばデータ記憶装置に記憶されている履歴電力潮流データ)に基づいて、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率を識別することができる。別の例では、識別構成要素504は、電力潮流データのサブセット(例えば監視構成要素502によって現在獲得されている電力潮流データより短い時間期間と結合される電力潮流データのサブセット)に基づいて、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率を識別することができる。
通知構成要素506は、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率が定義済み判定基準を満たしていることが決定されると、それに応答して、グラフィカルユーザインタフェースのための通知を生成することができる。例えば通知構成要素506は、電力潮流データと結合した電圧角の変化が定義済み判定基準を満たしていることが決定され、および/または電力潮流データと結合した電圧角の変化率が定義済み判定基準を満たしていることが決定されると、それに応答して、グラフィカルユーザインタフェースのための通知を生成することができる。一態様では、通知構成要素506は、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率が定義済み判定基準を満たしていることが決定されると、それに応答して、グラフィカルユーザインタフェースの一部を修正することができる。定義済み判定基準は、例えば電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率が電力グリッドシステム内の停電に対応することであってもよい。別の例では、定義済み判定基準は、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率が電力グリッドシステム内の異常なエネルギー流に対応することであってもよい。さらに別の例では、定義済み判定基準は、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率が、電力グリッドシステム内のある状態であって、電力グリッドシステムのデバイスへの電力の供給量が定義済み閾値レベル未満である状態に対応することであってもよい。さらに別の例では、定義済み判定基準は、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率が、定義済み電圧角分離リミットに関しての侵害に対応することであってもよい。さらに別の例では、定義済み判定基準は、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率が、電力グリッドシステムと結合した定義済み混雑レベルに対応することであってもよい。
例示的実施形態では、通知構成要素506は、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率が定義済み判定基準を満たしていることが決定されると、それに応答して、電力グリッドシステムの一部を修正するための一組のアクションに関連する情報を生成することができる。例えば一組のアクションは、電力グリッドシステムの一部の修正に関して実施するための一組のステップであってもよい。一組のアクションは、定義済み判定基準を満たす電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率に応答して、電力グリッドシステムの復旧を容易にすることができる。追加または別法として、通知構成要素506は、電力潮流データの変化および/または電力潮流データの変化率が定義済み判定基準を満たしていることが決定されると、それに応答して、電力グリッドシステム内の停電および/または電力グリッドシステムと結合した混雑に関連する情報を生成することができる。
図1〜5は、システム100、200、300、400および500における個別の構成要素を示したものであるが、これらの構成要素は共通の構成要素の中で実現することができることは容易に認識することができる。さらに、システム100、200、300、400および/または500の設計は、電力グリッドシステム(例えば電気エネルギー分配システム)の管理を容易にするために、他の構成要素選択、構成要素配置、等々を含むことができることを理解されたい。
図6は、主題開示の態様による電力グリッドシステム600を示したものである。例えば電力グリッドシステム600は、図1〜5の電力グリッド管理構成要素102と結合することができる図1の電力グリッドシステム101であってもよい。図6に示されている電力グリッドシステム600は、デバイス602a〜uを含んでいるが、電力グリッドシステム600で示されているデバイスの数は単に一例にすぎないこと、また、任意の実際的な数が存在し得ることを理解されたい。したがって電力グリッド管理構成要素102と結合した電力グリッドシステムは、例示されている数のデバイスとは異なる数のデバイスを有することができる。デバイス602a〜uは、伝送線路のネットワークを介して結合することができる。例えばデバイス602uおよびデバイス602dは、デバイス602a〜uと結合した伝送線路のネットワークからの伝送線路604を介して結合することができる。さらに、デバイス602a〜uのサブセットは、電力グリッドシステム600のセクタと結合することができる。例えば電力グリッドシステム600のセクタ606は、デバイス602a、デバイス602bおよびデバイス602cを含むことができる。一例では、セクタ606は、電力グリッドシステム600のコリドーであってもよい。
非制限の例では、電力潮流構成要素104によって提供される電力潮流データおよび/またはトポロジー構成要素106によって提供されるトポロジーデータは、例えば電力グリッドシステム600などの電力グリッドシステムと結合することができる。例えば電力潮流構成要素104によって提供される電力潮流データおよび/またはトポロジー構成要素106によって提供されるトポロジーデータは、デバイス602a〜uからの少なくとも1つのデバイスと結合することができる。別の例では、電力潮流構成要素104によって提供される電力潮流データおよび/またはトポロジー構成要素106によって提供されるトポロジーデータは、電力グリッドシステム600内の伝送線路604および/または1つまたは複数の他の伝送線路と結合することができる。さらに別の例では、電力潮流構成要素104によって提供される電力潮流データおよび/またはトポロジー構成要素106によって提供されるトポロジーデータは、電力グリッドシステム600内のセクタ606および/または1つまたは複数の他のセクタと結合することができる。
電力グリッドシステムの周波数応答に関連する態様を考察すると、電力グリッドシステム101の周波数応答は、
Figure 0006840837
としてモデル化することができ、上式でG(s)は、電力の変化(ΔP)をシステムの周波数の変化Δ(f)に変換するシステムの伝達関数である。一般に、電力の変化、したがって周波数の変化は、負荷の変化(例えば消費者の需要の増加または減少)あるいは発電の変化(例えば発電機の故障または復旧)に対応するシステムの不平衡によるものである。
伝達関数G(s)の1つの分かり易い形態は、
Figure 0006840837
であり、上式で
Figure 0006840837
はシステムドループであり、
Figure 0006840837
はシステム減衰であり、
はタービン時定数であり、
Figure 0006840837
はシステム慣性である。
これらの特性はよく知られている電力グリッドシステム概念であり、また、それらのパラメータ値は、電力の変化(ΔP)と共にPMU測定データを使用して予測することができ、電力の変化(ΔP)およびPMU測定データは、いずれも上で説明したように獲得することができる。「Real-Time Application of Synchrophasors for Improving Reliability,」という名称のNERC文書、2010年10月18日に記載されているように、PMUは、電圧、電流および周波数を測定し、かつ、フェーザデータと呼ばれるフェーザを計算し、個々のフェーザ測値にはGPSタイムスタンプを付けることができ、それによりシンクロフェーザが得られることに留意されたい。
周波数を安定させるために、時間関連PMU測値が選択され、また、例えば1HZを超える周波数に対応するデータを除去するためにフィルタリングされる(これはユーザによる構成が可能であり、例えば除去のためのフィルタ閾値として0.5HZを代わりに選択することができる)。フィルタリングの後、周波数応答の傾向情報を得るために、フィルタリングされたデータに対して固有直交分解(POD)/主要構成要素解析が実施される。このPOD解析学情報を使用して、所与の周波数応答データのための境界領域が確立される。
次に、例えば低域通過フィルタ設計を使用してシステム応答
Figure 0006840837
が計算される。
伝達関数G(s)は、
Figure 0006840837
として書き直すことができる。
計算されたシステム応答
Figure 0006840837
を使用して、上記関数の中のβの値が得られ、パラメータα、ωおよびζが変更され、また、結果として得られる周波数応答が選択された境界領域と比較される。境界領域からの逸脱に基づいて、α、ωおよびζパラメータに対する「罰則」値が計算される。同様に、境界領域への固執のために、α、ωおよびζパラメータに対する「報償」値が計算される。次に、事前定義済みリミットに対するこれらの「罰則」値および「報償」値がチェックされる。パラメータが罰則リミット未満である場合、また、報償リミットを越えている場合、そのパラメータが選択される。さもなければそのパラメータは、所望の応答に狙いを定めるために再度変更される。これらの操作については、図11を参照して以下でさらに説明される。
図7は、計算されたシステム応答(1/β)を使用して、システムの周波数応答をグラフ形式で示したものである。図から分かるように、事前事象周波数は59.96Hzとして計算され、また、事後事象周波数は59.88Hzとして計算される。システム応答は2843MW/0.1HZとして計算される。
図8は、計算されたシステム応答
Figure 0006840837
を使用して、システム応答の境界領域を予測するためにPOD解析学が実施される様子をグラフ形式で示したものである。境界領域は、曲線を取り囲んでいる外側のダッシュ線で図8に示されている。
予測されたパラメータを使用した最終応答は、図9に示されている通りである。周波数応答の各々は境界領域内であることが分かる。
図10は、主題開示の態様によるグラフィカルユーザインタフェース1000を示したものである。例えばグラフィカルユーザインタフェース1000は、電力グリッド管理構成要素102によって生成することができ、および/または電力グリッド管理構成要素102と結合することができる。さらに、グラフィカルユーザインタフェース1000は、デバイス(例えば計算デバイス)のディスプレイと結合することも可能である。グラフィカルユーザインタフェース1000と結合したデバイスは、例えばコンピュータ、ラップトップコンピュータ、モバイルデバイス、ハンドヘルドデバイス、セルラー電話(例えばスマートフォン)、タブレットデバイス、対話型モニタ、グラフィカルユーザインタフェースを表示し、および/または提示することができる別のタイプのデバイス、等々を含むことができる。グラフィカルユーザインタフェース1000を使用することにより、ユーザは、例えば領域1002内のパラメータを予測し、また、例えば領域1004における対応する結果をプロットし/観察するために対話することができる。
上で説明した例示的システムに鑑みて、開示されている主題に従って実現することができる例示的操作は、図11の流れ図を参照してより良好に認識することができる。説明を簡潔にするために、本明細書において開示されている例示的操作は、一連の行為として示され、かつ、説明されているが、いくつかの行為は、本明細書において示され、かつ、説明されている順序とは異なる順序で出現し、および/または他の行為と同時に出現し得るため、特許請求される主題は、行為の順序によって制限されないことを理解および認識されたい。例えば本明細書において開示されている1つまたは複数の例示的方法は、別法として、相互に関係する一連の状態または事象として、状態線図などの中で表すことができる。さらに、対話線図は、全く異なる実態が方法の全く異なる部分を規定する場合、開示されている主題による方法を表すことも可能である。さらに、説明されている、主題明細書による例示的方法を実現するために、必ずしも示されているすべての行為が要求されるわけではない場合もある。さらに、開示されている例示的方法のうちの複数は、本明細書において説明されている1つまたは複数の態様を達成するために、互いに組み合わせて実現することも可能である。主題明細書全体を通して開示されている例示的方法は、プロセッサによる実行、延いては実現のため、あるいはメモリへの記憶のために、コンピュータへのこのような方法の輸送および転送を可能にするべく、製造物品(例えばコンピュータ可読媒体)上に記憶することができることをさらに認識されたい。
図11は、電力グリッドシステムにおける不平衡をもたらす事象に応答して周波数応答を管理するための方法論を示したものである。1102でPMU周波数データおよび電力の変化(ΔP)が獲得され、例えば周波数データが電力の変化に対応する関連する時間フレームに対して選択される。
1104で、その中に示されている周波数に基づいてPMUのデータがフィルタリングされ、例えばユーザが定義することができる閾値より高い周波数データ(例えば>1Hz)を有するPMUが除去される。
1106で、事後フィルタリングされたデータに対する固有直交分解(POD)が実施される。知られているように、POD解析は、高次元データをより低い次元表現に低減し、より低い次元表現は、この例では周波数応答の傾向情報を含む。この情報を使用して、本明細書において説明されている境界領域が獲得される。
1108によって表される操作は、低域通過フィルタ設計を使用してシステム応答(1/β=1/R+1/D)を計算する。書き直された伝達関数の中の変数、すなわちα、ωおよびζが変更されて、境界領域の中に周波数応答を得る。
1110で、境界領域からの周波数応答の逸脱に基づいて罰則値および報償値が計算される。1112で決定されるように、値が設定(例えばユーザが定義するか、または実験によって決定される)リミット内である場合、プロセスは完了する。さもなければ1112は1108へ戻ってもう一度システム応答を計算し、かつ、変数を変更し、以下、周波数応答が適切に境界領域内になるまで繰り返される。
1つまたは複数の態様は、プロセッサを備えたシステムによって、電力グリッドシステムと結合した周波数を変化させる電力グリッドシステムにおける不平衡に対応する電力グリッドシステム内の電力の変化を検出するステップと、電力の変化の検出に応答して、電力グリッドと結合したフェーザ測定ユニットデータ、および電力の変化を表す電力変化値に基づいてシステム応答値を決定するステップと、フェーザ測定ユニットデータを使用して、電力グリッドシステムの周波数応答のための境界領域を確立するステップとを含む。他の態様は、システム応答値を使用して伝達関数の伝達関数パラメータを獲得するステップであって、伝達関数は、システム応答値および伝達関数パラメータに基づいて電力の変化を周波数の変化に関連付けるステップと、境界領域に関して電力グリッドシステムの周波数応答を評価するステップと、周波数応答が境界領域内ではないことが決定されると、それに応答して、周波数応答が境界領域内になるまで伝達関数パラメータのうちの少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更するステップとを含む。
システム応答値を決定するステップは、フェーザ測定ユニットデータおよび電力変化値から動的応答パラメータを予測するステップを含むことができる。システム応答値を決定するステップは、システムドループを表す第1の値およびシステム減衰を表す第2の値に基づいてシステム応答値を計算するステップを含むことができる。
境界領域を確立するステップは、フェーザ測定ユニットデータの周波数データをフィルタリングするステップを含むことができる。境界領域を確立するステップは、周波数応答の傾向情報を得るために、フェーザ測定ユニットデータに対応する情報に対して固有直交分解を実施するステップを含むことができる。境界領域を確立するステップは、フィルタリングされたデータを得るために、フェーザ測定ユニットデータの周波数データをフィルタリングするステップ、および周波数応答の傾向情報を得るために、フィルタリングされたデータに対して固有直交分解を実施するステップを含むことができる。
周波数応答が境界領域内になるまで少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更するステップは、境界領域からの逸脱に基づいて少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する罰則を決定するステップ、および罰則リミットデータに関して罰則を評価するステップを含むことができる。周波数応答が境界領域内になるまで少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更するステップは、境界領域への固執に基づいて少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する報償を決定するステップ、および報償リミットデータに関して報償を評価するステップを含むことができる。周波数応答が境界領域内になるまで伝達関数の少なくとも1つのパラメータを変更するステップは、境界領域からの逸脱に基づいて少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する罰則を決定するステップ、リミットデータに関して罰則を評価するステップ、境界領域への固執に基づいて少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する報償を決定するステップ、および報償リミットデータに関して報償を評価するステップを含むことができる。
フェーザ測定ユニットデータを収集する能力が同じく説明される。
1つまたは複数の態様は、電力グリッドの電力の変化に応答してシステム応答値を計算するように構成されるシステム応答計算論理を対象としており、システム応答値は、電力グリッド測定から得られるフェーザ測定ユニットデータ、および電力の変化を表す電力値に基づいて計算される。態様は、フィルタを使用してフィルタリングされたフェーザ測定ユニットデータのフィルタリングされた周波数データ、およびフィルタリングされた周波数データに対する固有直交分解から電力グリッドの周波数応答境界領域を確立するように構成された境界領域論理、および伝達関数の伝達関数パラメータを変更し、かつ、周波数応答境界領域に関して電力グリッドの周波数応答を評価し、また、周波数応答が境界領域内ではないことが決定されると、それに応答して、周波数応答が境界領域内になるまで伝達関数パラメータをさらに変更するように構成された伝達関数パラメータ変更論理を備える。
フィルタは、閾値周波数値より高い周波数を除去することができる。閾値周波数値はユーザによる構成が可能である。
システム応答値は、電力グリッドシステムドループを表すパラメータ、および電力グリッドシステム減衰を表すパラメータを含むフェーザ測定ユニットデータに基づいて計算することができる。
伝達関数パラメータ変更論理は、境界領域からの伝達関数パラメータの逸脱に基づいて、伝達関数パラメータに対する罰則を計算し、かつ、第1の評価で、罰則リミットデータに関して罰則を評価し、また、境界領域への伝達関数パラメータの固執に基づいて、伝達関数パラメータに対する報償を計算し、かつ、第2の評価で、報償リミットデータに関して報償を評価するようにさらに構成することができ、伝達関数パラメータ変更論理は、第1の評価または第2の評価のうちの少なくとも1つに基づいて伝達関数パラメータを変更する。
1つまたは複数の態様は、電力の変化値によって表される電力グリッド内の電力の変化の検出に応答したシステム応答値の決定を対象としており、フェーザ測定ユニットデータおよび電力の変化値から動的応答パラメータを予測するステップと、フェーザ測定ユニットデータを使用して電力グリッドの周波数応答のための境界領域を確立するステップであって、フィルタリングされたデータを得るためにフェーザ測定ユニットデータの周波数データをフィルタリングするステップ、およびフィルタリングされたデータを処理するステップを含むステップと、周波数応答が境界領域内になるまで、システム応答値を使用して伝達関数の伝達関数パラメータを変更するステップとを含む。
フィルタリングされたデータを処理するステップは、フィルタリングされたデータに対して固有直交分解を実施するステップを含むことができる。
周波数応答が境界領域内になるまで伝達関数パラメータを変更するステップは、周波数応答を境界領域に対して比較するステップを含むことができ、比較するステップは、境界領域からの伝達関数パラメータの逸脱に基づいて、伝達関数パラメータに対する罰則を決定するステップ、および罰則リミットデータに関して罰則を評価するステップを含むことができる。
周波数応答が境界領域内になるまで伝達関数パラメータを変更するステップは、周波数応答を境界領域に対して比較するステップを含むことができ、比較するステップは、境界領域への伝達関数パラメータの固執に基づいて、伝達関数パラメータに対する報償を決定するステップ、および報償リミットデータに関して報償を評価するステップを含むことができる。
周波数応答が境界領域内になるまで伝達関数パラメータを変更するステップは、周波数応答を境界領域に対して比較するステップを含むことができ、比較するステップは、境界領域からの伝達関数パラメータの逸脱に基づいて、伝達関数パラメータに対する罰則を決定するステップ、リミットデータに関して罰則を評価するステップ、境界領域への伝達関数パラメータの固執に基づいて、伝達関数パラメータに対する報償を決定するステップ、および報償リミットデータに関して報償を評価するステップを含むことができる。
開示されている主題の様々な態様のための文脈を提供するために、図12および以下の考察には、開示されている主題の様々な態様を実現することができる適切な環境についての簡単な概要説明を提供することが意図されている。主題は、上では、1つまたは複数のコンピュータ上で走るコンピュータプログラムのコンピュータ実行可能命令の一般文脈で説明されているが、開示されている主題は、他のプログラムモジュールと組み合わせて実現することも可能であることは当業者には認識されよう。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実施し、および/または特定の抽象データタイプを実現する、ルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造、等々を含む。
主題明細書においては、「記憶装置(store)」、「記憶装置(storage)」、「データ記憶装置(store)」、「データ記憶装置(storage)」、「データベース」などの用語、および構成要素の動作および機能性に関連する実質的に任意の他の情報記憶構成要素は、「メモリ構成要素」、または「メモリ」の中で具体化された実体、あるいはメモリを備えた構成要素を意味している。本明細書において説明されているメモリ構成要素は、揮発性メモリまたは不揮発性メモリのいずれであってもよく、あるいは揮発性メモリおよび不揮発性メモリの両方を含むことができ、例証として、限定はされないが、揮発性メモリ1220(以下を参照されたい)、不揮発性メモリ1222(以下を参照されたい)、ディスク記憶装置1224(以下を参照されたい)およびメモリ記憶装置1246(以下を参照されたい)を含むことができることに留意されたい。さらに、不揮発性メモリは、リードオンリメモリ、プログラマブルリードオンリメモリ、電気的プログラマブルリードオンリメモリ、電気的消去可能リードオンリメモリまたはフラッシュメモリに含めることも可能である。揮発性メモリは、外部キャッシュメモリとして作用するランダムアクセスメモリを含むことができる。例証として、限定はされないが、ランダムアクセスメモリは、同期ランダムアクセスメモリ、ダイナミックランダムアクセスメモリ、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ、二重データ転送速度同期ダイナミックランダムアクセスメモリ、エンハンスド同期ダイナミックランダムアクセスメモリ、SynchlinkダイナミックランダムアクセスメモリおよびダイレクトRambusランダムアクセスメモリなどの多くの形態で利用することができる。さらに、システムの開示されているメモリ構成要素または本明細書における方法には、これらおよび任意の他の適切なタイプのメモリを備えることが意図されているが、それには限定されない。
さらに、開示されている主題は、単一プロセッサコンピュータシステムまたは多重プロセッサコンピュータシステム、小型計算デバイス、本体コンピュータ、ならびにパーソナルコンピュータ、ハンドヘルド計算デバイス(例えばパーソナルデジタルアシスタント、電話、時計、タブレットコンピュータ、ネットブックコンピュータ、…)、マイクロプロセッサベース電子工学またはプログラマブル消費者電子工学あるいは産業電子工学、等々を含む他のコンピュータシステム構成を使用して実践することができることに留意されたい。また、示されている態様は、通信ネットワークを介してリンクされる遠隔処理デバイスによってタスクが実施される分散計算環境で実践することも可能であるが、主題開示のすべての態様ではないとしても、いくつかの態様は、独立型コンピュータ上で実践することも可能である。分散計算環境では、プログラムモジュールは、局所メモリ記憶デバイスおよび遠隔メモリ記憶デバイスの両方に配置することができる。
図12は、一実施形態による、開示されているシステムおよび方法を実行するように動作させることができる計算システム1200のブロック図を示したものである。コンピュータ1212は、処理装置1214、システムメモリ1216およびシステムバス1218を含む。システムバス1218は、限定はされないがシステムメモリ1216を含むシステム構成要素を処理装置1214に結合する。処理装置1214は、入手可能な任意の様々なプロセッサであってもよい。二重マイクロプロセッサおよび他の多重プロセッサアーキテクチャを処理装置1214として使用することも同じく可能である。
システムバス1218は、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺バスあるいは外部バス、および/または限定はされないが、工業規格アーキテクチャ、マイクロ−チャネルアーキテクチャ、拡張工業規格アーキテクチャ、インテリジェントドライブエレクトロニクス、ビデオエレクトロニクス規格協会ローカルバス、周辺構成要素相互接続、カードバス、ユニバーサルシリアルバス、アドバンスドグラフィックスポート、パーソナルコンピュータメモリカード国際協会バス、Firewire(Institute of Electrical and Electronics Engineers 1394)および小型コンピュータシステムインタフェースを含む利用可能な任意の様々なバスアーキテクチャを使用したローカルバスを含む、いくつかのタイプのバス構造のうちの任意のバス構造であってもよい。
システムメモリ1216は、揮発性メモリ1220および不揮発性メモリ1222を含むことができる。スタートアップなどの間、コンピュータ1212内の要素間で情報を伝達するためのルーチンを含む基本入力/出力システムは、不揮発性メモリ1222に記憶することができる。例証として、限定はされないが、不揮発性メモリ1222は、リードオンリメモリ、プログラマブルリードオンリメモリ、電気的プログラマブルリードオンリメモリ、電気的消去可能リードオンリメモリまたはフラッシュメモリを含むことができる。揮発性メモリ1220は、外部キャッシュメモリとして作用するリードオンリメモリを含む。例証として、限定はされないが、リードオンリメモリは、同期ランダムアクセスメモリ、ダイナミックリードオンリメモリ、同期ダイナミックリードオンリメモリ、二重データ転送速度同期ダイナミックリードオンリメモリ、エンハンスド同期ダイナミックリードオンリメモリ、Synchlinkダイナミックリードオンリメモリ、Rambusダイレクトリードオンリメモリ、ダイレクトRambusダイナミックリードオンリメモリおよびRambusダイナミックリードオンリメモリなどの多くの形態で利用することができる。
また、コンピュータ1212は、取外し可能/非取外し可能、揮発性/不揮発性コンピュータ記憶媒体を含むことも可能である。図12は、例えばディスク記憶装置1224を示している。ディスク記憶装置1224は、限定はされないが、磁気ディスクドライブ、フロッピーディスクドライブ、テープドライブ、フラッシュメモリカードまたはメモリスティックのようなデバイスを含む。さらに、ディスク記憶装置1224は、他の記憶媒体とは別に、あるいは他の記憶媒体と組み合わせて、限定はされないが、コンパクトディスクリードオンリメモリデバイス、コンパクトディスク記録可能ドライブ、コンパクトディスク書替え型ドライブまたはデジタル汎用ディスクリードオンリメモリなどの光ディスクドライブを含む記憶媒体を含むことも可能である。システムバス1218へのディスク記憶デバイス1224の接続を容易にするために、インタフェース1226などの取外し可能または非取外し可能インタフェースが典型的に使用される。
計算デバイスは、典型的には、コンピュータ可読記憶媒体または通信媒体を含むことができる様々な媒体を含み、これらの2つの用語は、本明細書においては互いに以下のように別様に使用されている。
コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータによるアクセスが可能な任意の利用可能な記憶媒体であってもよく、揮発性媒体および不揮発性媒体、取外し可能媒体および非取外し可能媒体の両方を含む。一例として、限定はされないが、コンピュータ可読記憶媒体は、コンピュータ可読命令、プログラムモジュール、構造化データまたは非構造化データなどの情報を記憶するための任意の方法または技術と組み合わせて実現することができる。コンピュータ可読記憶媒体は、限定はされないが、リードオンリメモリ、プログラマブルリードオンリメモリ、電気的プログラマブルリードオンリメモリ、電気的消去可能リードオンリメモリ、フラッシュメモリまたは他のメモリ技術、コンパクトディスクリードオンリメモリ、デジタル汎用ディスクまたは他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置または他の磁気記憶デバイスを含むことができ、あるいは所望の情報を記憶するために使用することができる他の有形媒体を含むことができる。この点に関して、本明細書における、記憶装置、メモリまたはコンピュータ可読媒体に適用することができる「有形」という用語は、変更子としての本質的に単なる伝搬無形信号を除外し、また、本質的に単なる伝搬無形信号ではないすべての標準記憶装置、メモリまたはコンピュータ可読媒体の包含を放棄しないことを理解されたい。一態様では、有形媒体は非一時的媒体を含むことができ、本明細書における、記憶装置、メモリまたはコンピュータ可読媒体に適用することができる「非一時的」という用語は、変更子としての本質的に単なる伝搬一時信号を除外し、また、本質的に単なる伝搬一時信号ではないすべての標準記憶装置、メモリまたはコンピュータ可読媒体の包含を放棄しないことを理解されたい。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、媒体によって記憶されている情報に関する様々な操作のために、アクセス要求、問合せ、または他のデータ検索プロトコルを介して、1つまたは複数の局所計算デバイスまたは遠隔計算デバイスによってアクセスすることができる。
通信媒体は、典型的には、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールまたは他の構造化データあるいは非構造化データを、変調データ信号、例えば搬送波または他の輸送機構などのデータ信号の中で具体化し、また、任意の情報引渡し媒体または輸送媒体を含む。「変調データ信号」または信号という用語は、その特性セットのうちの1つまたは複数を有しているか、あるいは1つまたは複数の信号中の情報をエンコードする方法で変更される信号を意味している。一例として、限定はされないが、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接有線接続などの有線媒体、および音響、RF、赤外線および他の無線媒体などの無線媒体を含む。
図12は、ユーザと、適切な動作環境1200で説明されているコンピュータ資源との間の中間手段として作用するソフトウェアを記述していることに留意されたい。このようなソフトウェアはオペレーティングシステム1228を含む。ディスク記憶装置1224上に記憶することができるオペレーティングシステム1228は、コンピュータシステム1212の資源を制御し、かつ、割り当てるように作用する。システムアプリケーション1230は、システムメモリ1216の中、またはディスク記憶装置1224上のいずれかに記憶されているプログラムモジュール1232およびプログラムデータ1234を介して、オペレーティングシステム1228による資源の管理を利用する。開示されている主題は、様々なオペレーティングシステムまたはオペレーティングシステムの組合せを使用して実現することができることに留意されたい。
ユーザは、入力デバイス1236を介してコンピュータ1212にコマンドまたは情報を入力することができる。一例として、接触感応ディスプレイパネルの中にユーザインタフェースを具体化して、ユーザによるコンピュータ1212との対話を可能にすることができる。入力デバイス1236は、限定はされないが、マウスなどの位置決めデバイス、トラックボール、スタイラス、タッチパッド、キーボード、マイクロホン、ジョイスティック、ゲームパッド、サテライトディッシュ、スキャナ、TVチューナカード、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、ウェブカメラ、セル電話、スマートフォン、タブレットコンピュータ、等々を含む。これらおよび他の入力デバイスは、インタフェースポート1238によってシステムバス1218を介して処理装置1214に接続する。インタフェースポート1238は、例えば無線サービス、等々と結合したシリアルポート、パラレルポート、ゲームポート、ユニバーサルシリアルバス、赤外線ポート、Bluetoothポート、IPポートまたは論理ポートを含む。出力デバイス1240は、入力デバイス1236と同じタイプのポートのうちのいくつかを使用する。
したがって例えばユニバーサルシリアルバスポートを使用してコンピュータ1212に入力を提供することができ、また、コンピュータ1212から出力デバイス1240へ情報を出力することができる。出力アダプタ1242は、出力デバイス1240の中でもとりわけ専用のアダプタを使用するモニタ、スピーカおよびプリンタのようないくつかの出力デバイス1240が存在していることを示すために提供されている。出力アダプタ1242は、例証として、限定はされないが、出力デバイス1240とシステムバス1218の間の接続手段を提供するビデオおよび音声カードを含む。他のデバイスおよび/またはデバイスのシステムは、遠隔コンピュータ1244などの入力能力と出力能力の両方を提供することに留意されたい。
コンピュータ1212は、遠隔コンピュータ1244などの1つまたは複数の遠隔コンピュータへの論理接続を使用して、ネットワーク化された環境で動作することができる。遠隔コンピュータ1244は、パーソナルコンピュータ、サーバ、ルータ、ネットワークPC、クラウド記憶装置、クラウドサービス、ワークステーション、マイクロプロセッサをベースとする機器、ピアデバイスまたは他の共通ネットワークノード、等々であってもよく、また、典型的には、コンピュータ1212に関連して説明した要素のうちの多く、またはすべてを含む。
簡潔にするために、メモリ記憶デバイス1246のみが遠隔コンピュータ1244と共に示されている。遠隔コンピュータ1244は、ネットワークインタフェース1248を介してコンピュータ1212に論理的に接続され、次に、通信接続1250によって物理的に接続される。ネットワークインタフェース1248は、ローカルエリアネットワークおよび広域ネットワークなどの有線および/または無線通信ネットワークを包含している。ローカルエリアネットワーク技術は、ファイバ分散データインタフェース、銅線分散データインタフェース、Ethernet、Token Ring、等々を含む。広域ネットワーク技術は、限定はされないが、二点間リンク、統合デジタル通信サービスネットワークおよびその変形形態のような回路切換えネットワーク、パケット切換えネットワークおよびデジタル加入者回線を含む。以下で言及されるように、上記に加えて、あるいは上記の代わりに無線技術を使用することも可能である。
通信接続1250は、ネットワークインタフェース1248をバス1218に接続するために使用されるハードウェア/ソフトウェアを意味している。通信接続1250は、コンピュータ1212内の図解を分かり易くするために示されているが、通信接続1250は、コンピュータ1212の外部であってもよい。ネットワークインタフェース1248に接続するためのハードウェア/ソフトウェアは、例えばレギュラーテレフォングレードモデム、ケーブルモデムおよびデジタル加入者回線モデム、統合デジタル通信サービスネットワークアダプタおよびEthernetカードを含むモデムなどの内部および外部技術を含むことができる。
図13は、本開示の主題が対話することができるサンプル計算環境1300の略ブロック図である。システム1300は、1つまたは複数のクライアント1310を含む。クライアント1310は、ハードウェアおよび/またはソフトウェア(例えばスレッド、プロセス、計算デバイス)であってもよい。また、システム1300は、1つまたは複数のサーバ1330を同じく含む。したがってシステム1300は、とりわけ2段クライアントサーバモデルまたは多段モデル(例えばクライアント、中間段サーバ、データサーバ)に対応し得る。サーバ1330も同じくハードウェアおよび/またはソフトウェア(例えばスレッド、プロセス、計算デバイス)であってもよい。サーバ1330は、例えば本開示を使用することにより、スレッドを収容して変換を実施することができる。クライアント1310とサーバ1330の間の1つの可能な通信は、2つ以上のコンピュータプロセスの間で転送されるデータパケットの形態の通信であり得る。
システム1300は、クライアント1310とサーバ1330の間の通信を容易にするために使用することができる通信フレームワーク1350を含む。クライアント1310は、クライアント1310に対して局所である情報を記憶するために使用することができる1つまたは複数のクライアントデータ記憶装置1320に動作接続される。同様に、サーバ1330は、サーバ1330に対して局所である情報を記憶するために使用することができる1つまたは複数のサーバデータ記憶装置1340に動作接続される。
図14は、開示されている主題の様々な態様を実践することができる一例示的電気グリッド環境1400の図を示したものである。この図および関連する開示は、開示されている主題の1つまたは複数の態様の一般的な理解を容易にするための非制限の例として、仮説的電気グリッドアセットと共に提供されたものであることを認識されたい。さらに、サンプル値およびアセットは、文脈のために示されているが、これらの同じサンプル値およびアセットは非制限であり、何らかの狭い範囲を画定するものとして見てはならない。一般に、図14のアセットは、世界中の多くの電力グリッドにおいて典型的であるように、送電グリッド部分(図の上側の部分)または配電グリッド部分(図の下側の部分)に割り当てることができる。送電システムはしばしば極めて高いAC電圧と結合しており、さらには電力のDC送電と結合している。送電システムは、一般に、配電グリッド実体によって管理される地域配電ネットワークに大電力を引き渡す文脈で提供される。
本明細書において開示されている従来の配電グリッドは、一般に平らな制御構造を有しており、制御は配電制御センタ(DCC)で集中化されている。それとは対照的に、図14に示されているように、本明細書において開示されている主題によれば、非平らな制御トポグラフィを使用することができる。この非制限の例では、3段の配電制御システム構成要素が示されている。最上位レベル(例えば高い方のレベル)制御ノード1410(TOP1410とも呼ばれる)(例えば最上位レベルDNNC構成要素および最上位レベルPSBCを備える)は、下位レベルDNNC構成要素および下位レベルPSBCを備えることができる下位レベル制御ノード(例えば1420から1436)に通信結合することができる。図14では、相互接続は、基本ツリー構造トポロジーを示している。
一態様では、2つの中間レベル制御ノード1420(MID1420とも呼ばれる)および1421(MID1421とも呼ばれる)は、最下位レベル(例えば低い方のレベル)制御ノードと最上位レベル制御ノード1410の間に論理的に配置することができる。さらに、最下位レベル制御ノード1430から1436(BOT1430からBOT1436とも呼ばれる)などのいくつかの最下位レベル制御ノードは、様々なエッジアセットと結合することができる。例えば最下位レベル制御ノード1430は都市発電所と結合することができ、また、最下位レベル制御ノード1431は、小さいグループの産業顧客と結合することができる。最下位レベル制御ノード1430および1431は、中間レベル制御ノード1420によって最上位レベル制御ノード1410に論理的に接続することができる。したがってこの通信経路によってデータおよび規則を沸き立たせる(例えば階層の上に向かって通信する)ことができ、あるいは押し下げる(例えば階層の下に向かって通信する)ことができる。個々のレベル(例えば最上位、中間および最下位)における二方向通信および閉ループ制御により、配電グリッドの性能を容易に改善することができる。例えば最下位レベル制御ノード1431と結合した産業顧客によって追加電力が要求される場所では、中間レベル制御ノード1420からの制御信号は、最上位レベル制御ノード1410を直接巻き込むことなく、あるいは図に示されている太陽光発電所または風力発電所からエネルギーを取り出すことなく、最下位レベル制御ノード1430によって都市発電所からより多くの電力を供給することができる。
同様に、中間レベル制御ノード1421は、最下位レベル制御ノード1432から1436と結合することができる。例えば最下位レベル制御ノード1433は、都市ネットワークの一部である複数の変圧器サービスと論理的に結合することができる。さらに、例えば最下位レベル制御ノード1434は、地方ネットワークの一部として単一の変圧器と結合することができる。さらに、例えば最下位レベル制御ノード1432では、制御ノードは、農場などの単一の顧客と結合することができる。また、制御ノードは、分散した発電、例えば太陽光発電所と結合した最下位レベル制御ノード1435および風力発電所と結合した最下位レベル制御ノード1436と結合することも同じく可能である。したがって最上位レベル制御ノード1410と最下位レベル制御ノード1432から1436の間の二方向通信は、中間レベル制御ノード1421を介したものであってもよい。したがって中間レベル制御ノード1420および関連する子制御ノードのために伝搬される規則は、中間レベル制御ノード1421および関連する子制御ノードのために伝搬される規則とは異なっていてもよい。さらに、独立した閉ループ制御は、最下位レベル制御ノード1433および関連する都市ネットワークに影響を及ぼすことなく、例えば最下位レベル制御ノード1434および関連する地方顧客において影響を及ぼされ得る。
本開示の態様または特徴は、実質的に任意の無線遠隔通信または無線技術、例えばWi−Fi、Bluetooth、Worldwide Interoperability for Microwave Access(WiMAX)、Enhanced General Packet Radio Service(Enhanced GPRS)、Third Generation Partnership Project(3GPP)Long Term Evolution(LTE)、Third Generation Partnership Project 2(3GPP2)Ultra Mobile Broadband(UMB)、3GPP Universal Mobile Telecommunication System(UMTS)、High Speed Packet Access(HSPA)、High Speed Downlink Packet Access(HSDPA)、High Speed Uplink Packet Access(HSUPA)、GSM(Global System for Mobile Communications)EDGE(Enhanced Data Rates for GSM Evolution)Radio Access Network(GERAN)、UMTS Terrestrial Radio Access Network(UTRAN)、LTE Advanced (LTE−A)、等々に利用することができることに留意されたい。さらに、本明細書において説明されている態様のうちのいくつか、またはすべては、旧来の遠隔通信技術、例えばGSMに利用することができる。さらに、モバイルならびに非モバイルネットワーク(例えばインターネット、インターネットプロトコルテレビジョン(IPTV)などのデータサービスネットワーク、等々)は、本明細書において説明されている態様または特徴を利用することができる。
主題は、上では、1つまたは複数のコンピュータ上で走るコンピュータプログラムのコンピュータ実行可能命令の一般文脈で説明されているが、本開示は、他のプログラムモジュールと組み合わせて実現することも可能であることは当業者には認識されよう。一般に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実施し、および/または特定の抽象データタイプを実現する、ルーチン、プログラム、コンポーネント、データ構造、等々を含む。さらに、本発明による方法は、単一プロセッサコンピュータシステムまたは多重プロセッサコンピュータシステム、小型計算デバイス、本体コンピュータ、ならびにパーソナルコンピュータ、ハンドヘルド計算デバイス(例えばPDA、電話)、マイクロプロセッサベース電子工学またはプログラマブル消費者電子工学あるいは産業電子工学、等々を含む他のコンピュータシステム構成を使用して実践することができることは当業者には認識されよう。また、示されている態様は、通信ネットワークを介してリンクされる遠隔処理デバイスによってタスクが実施される分散計算環境で実践することも可能である。しかしながら本開示のすべての態様ではないとしても、いくつかの態様は、独立型コンピュータ上で実践することも可能である。分散計算環境では、プログラムモジュールは、局所メモリ記憶デバイスおよび遠隔メモリ記憶デバイスの両方に配置することができる。
要約書に記載されている説明を含む、主題開示の例証されている実施形態についての上記説明には、余す所のないものであること、あるいは開示されている実施形態を開示されている厳密な形態に限定することは意図されていない。特定の実施形態および例は、本明細書においては例証目的のために説明されているが、関連する分野の当業者には認識し得るように、このような実施形態および例の範囲の範疇であると見なされる様々な修正が可能である。
この点に関して、開示されている主題は、様々な実施形態および対応する図に関連して説明されているが、適用可能である場合、開示されている主題から逸脱することなく、開示されている主題と同じ機能、同様の機能、代替機能または代用機能を実施するために、他の同様の実施形態を使用すること、あるいは説明されている実施形態に修正および追加を加えることも可能であることを理解されたい。したがって開示されている主題を本明細書において説明されている何らかの単一の実施形態に限定してはならず、そうではなく、添付されている以下の特許請求の範囲による広さおよび範囲で解釈すべきである。
主題明細書に使用されているように、「プロセッサ」という用語は、限定はされないが、シングルコアプロセッサ、ソフトウェアマルチスレッド実行能力を有する単一プロセッサ、マルチコアプロセッサ、ソフトウェアマルチスレッド実行能力を有するマルチコアプロセッサ、ハードウェアマルチスレッド技術を有するマルチコアプロセッサ、並列プラットフォーム、および分散共有メモリを有する並列プラットフォームを備えた実質的に任意の計算処理装置またはデバイスを意味することができる。さらに、プロセッサは、集積回路、特定用途向け集積回路、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブル論理コントローラ、複合プログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェア構成要素、または本明細書において説明されている機能を実施するように設計されたそれらに任意の組合せを意味することができる。プロセッサは、空間使用法を最適化し、あるいはユーザ機器の性能を強化するために、限定はされないが、分子および量子ドットベーストランジスタ、スイッチおよびゲートなどのナノスケールアーキテクチャを利用することができる。また、プロセッサは、計算処理装置の組合せとして実現することも可能である。
本出願において使用されているように、「構成要素」、「システム」、「プラットフォーム」、「層」、「セレクタ」、「インタフェース」、等々という用語には、コンピュータ関連実体、または1つまたは複数の特定の機能性を有する動作装置に関連する実体を意味することが意図されており、実体は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアの組合せ、ソフトウェアまたは実行中のソフトウェアのいずれかであってもよい。一例として、構成要素は、限定はされないが、プロセッサ上で走るプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能ファイル、実行のスレッド、プログラムおよび/またはコンピュータであってもよい。例証として、限定はされないが、サーバ上で走るアプリケーションおよびサーバは、いずれも構成要素であってもよい。1つまたは複数の構成要素は、プロセスおよび/または実行のスレッド内に常駐させることができ、また、構成要素は、1つのコンピュータ上で局所化することができ、および/または2つ以上のコンピュータの間で分散させることができる。さらに、これらの構成要素は、様々なデータ構造をその上に記憶した様々なコンピュータ可読媒体から実行することも可能である。構成要素は、1つまたは複数のデータパケット(例えば局所システム内、分散システム内、および/または他のシステムを有するインターネットなどのネットワーク全体にわたる別の構成要素と信号を介して対話する1つの構成要素からのデータ)を有する信号などに従って、局所プロセスおよび/または遠隔プロセスを介して通信することができる。別の例として、構成要素は、プロセッサによって実行されるソフトウェアアプリケーションまたはファームウェアアプリケーションによって操作される電気回路機構または電子回路機構によって操作される機械部品によって提供される特定の機能性を有する装置であってもよく、プロセッサは、装置の内部であっても、あるいは外部であってもよく、また、ソフトウェアアプリケーションまたはファームウェアアプリケーションの少なくとも一部を実行する。さらに別の例として、構成要素は、機械部品がない電子構成要素を介して特定の機能性を提供する装置であってもよく、電子構成要素は、少なくとも部分的に電子構成要素の機能性を与えるソフトウェアまたはファームウェアを実行するプロセッサをその中に含むことができる。
さらに、「または」という用語には、排他的な「または」ではなく、包含的な「または」を意味することが意図されている。すなわち別途明記されていない限り、あるいは文脈から明らかでない限り、「XはAまたはBを使用する」には、あらゆる自然包含的置換を意味することが意図されている。すなわちXがAを使用し、XがBを使用し、あるいはXがAとBの両方を使用する場合、「XはAまたはBを使用する」は、上記実例のすべてを満たす。さらに、主題明細書および添付の図面に使用されている単数形の表現は、別途明記されていない限り、あるいは単数形であることが文脈から明らかでない限り、一般に「1つまたは複数」を意味するものとして解釈されたい。
さらに、「含む」という用語には、クローズすなわち排他的な用語ではなく、オープンすなわち包含的な用語として使用されることが意図されている。「含む」という用語は、「備える」という用語と置き換えることができ、特段に明確に使用されていない限り、同様の範囲で取り扱われるべきである。一例として、「リンゴを含むバスケット一杯の果物」は、「リンゴを備えるバスケット一杯の果物」の範囲の広さと同じ範囲の広さで取り扱われるべきである。
さらに、「ユーザ」、「加入者」、「顧客」、「オペレータ」、「スイッチマン」、「消費者」、「生産消費者」、「エージェント」、等々という用語は、文脈がそれらの用語の間の特定の区別を保証していない限り、主題明細書全体を通して交換可能に使用されている。このような用語は、人間の実体を意味することができ、あるいはシミュレートされた視覚、音声認識、等々を提供することができる自動化された構成要素(例えば複雑な数学的表現に基づいて推定する容量を介するように、人工知能を介してサポートされる)を意味することができることを認識されたい。
以上の説明には、開示されている主題を例証するシステムおよび方法の例を含む。当然、構成要素または方法のすべての組合せを本明細書において説明することは不可能である。当業者は、特許請求される主題の多くの他の組合せおよび置換が可能であることを認識し得る。さらに、「含む」、「有する」、「所有する」、等々という用語が詳細な説明、特許請求の範囲、付録および図面の中で使用されている限り、特許請求の範囲で移行語として使用される場合は「備える」と解釈されるため、このような用語には、「備える」という用語と同様の方法で包含的であることが意図されている。
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
[実施態様1]
方法であって、
プロセッサ(508)を備えたシステム(100)によって、電力グリッドシステム(101)と結合した周波数を変化させる前記電力グリッドシステム(101)における不平衡に対応する前記電力グリッドシステム(101)内の電力の変化を検出するステップ(1102)と、
前記電力の変化の検出に応答して、
前記電力グリッドシステム(101)と結合したフェーザ測定ユニットデータ、および前記電力の変化を表す電力変化値に基づいてシステム応答値を決定するステップ(1108)と、
前記フェーザ測定ユニットデータを使用して、前記電力グリッドシステム(101)の周波数応答のための境界領域を確立するステップ(1106)と、
前記システム応答値を使用して伝達関数の伝達関数パラメータを獲得するステップであって、前記伝達関数が、前記システム応答値および前記伝達関数パラメータに基づいて前記電力の変化を周波数の変化に関連付けるステップと、
前記境界領域に関して前記電力グリッドシステム(101)の前記周波数応答を評価するステップ、および前記周波数応答が前記境界領域内ではないことが決定されると、それに応答して、前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記伝達関数パラメータのうちの少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更するステップと
を含む方法。
[実施態様2]
前記システム応答値を決定する前記ステップ(1108)が、前記フェーザ測定ユニットデータおよび前記電力変化値から動的応答パラメータを予測するステップを含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様3]
前記システム応答値を決定する前記ステップ(1108)が、システムドループを表す第1の値およびシステム減衰を表す第2の値に基づいて前記システム応答値を計算するステップを含む、実施態様1に記載の方法。
[実施態様4]
前記境界領域を確立する前記ステップ(1106)が、前記フェーザ測定ユニットデータの周波数データをフィルタリングするステップを含む、実施態様1乃至3のいずれかに記載の方法。
[実施態様5]
前記境界領域を確立する前記ステップ(1106)が、前記周波数応答の傾向情報を得るために、前記フェーザ測定ユニットデータに対応する情報に対して固有直交分解を実施するステップを含む、実施態様1乃至4のいずれかに記載の方法。
[実施態様6]
前記境界領域を確立する前記ステップ(1106)が、フィルタリングされたデータを得るために、前記フェーザ測定ユニットデータの周波数データをフィルタリングするステップ(1104)、および前記周波数応答の傾向情報を得るために、前記フィルタリングされたデータに対して固有直交分解を実施するステップを含む、実施態様1乃至5のいずれかに記載の方法。
[実施態様7]
前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更する前記ステップが、前記境界領域からの逸脱に基づいて前記少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する罰則を決定するステップ(1110)、および罰則リミットデータに関して前記罰則を評価するステップ(1112)を含む、実施態様1乃至6のいずれかに記載の方法。
[実施態様8]
前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更する前記ステップが、前記境界領域への固執に基づいて前記少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する報償を決定するステップ(1110)、および報償リミットデータに関して前記報償を評価するステップ(1112)を含む、実施態様1乃至7のいずれかに記載の方法。
[実施態様9]
前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記伝達関数の少なくとも1つのパラメータを変更する前記ステップが、前記境界領域からの逸脱に基づいて前記少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する罰則を決定するステップ(1110)、リミットデータに関して前記罰則を評価するステップ(1112)、前記境界領域への固執に基づいて前記少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する報償を決定するステップ(1110)、および報償リミットデータに関して前記報償を評価するステップ(1112)を含む、実施態様1乃至8のいずれかに記載の方法。
[実施態様10]
前記フェーザ測定ユニットデータを収集するステップをさらに含む、実施態様1乃至9のいずれかに記載の方法。
[実施態様11]
システム(100)であって、
コンピュータ実行可能構成要素を記憶するためのメモリ(1216)と、前記メモリ(1216)に結合されたプロセッサ(1214)であって、コンピュータ実行可能構成要素を実行し、あるいは前記コンピュータ実行可能構成要素の実行を容易にするプロセッサ(1214)とを備え、前記コンピュータ実行可能構成要素が、
電力グリッド(101)の電力の変化に応答してシステム応答値を計算するように構成されたシステム応答計算論理であって、前記システム応答値が、電力グリッド測定から得られるフェーザ測定ユニットデータ、および前記電力の変化を表す電力値に基づいて計算されるシステム応答計算論理と、
フィルタを使用してフィルタリングされた前記フェーザ測定ユニットデータのフィルタリングされた周波数データ、および前記フィルタリングされた周波数データに対する固有直交分解から前記電力グリッド(101)の周波数応答境界領域を確立するように構成された境界領域論理と、
伝達関数の伝達関数パラメータを変更し、かつ、前記周波数応答境界領域に関して前記電力グリッド(101)の周波数応答を評価し、また、前記周波数応答が前記境界領域内ではないことが決定されると、それに応答して、前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記伝達関数パラメータをさらに変更するように構成された伝達関数パラメータ変更論理と
を備えるシステム(100)。
[実施態様12]
前記フィルタが、閾値周波数値より高い周波数を除去する、実施態様11に記載のシステム(100)。
[実施態様13]
前記閾値周波数値がユーザによる構成が可能である、実施態様12に記載のシステム(100)。
[実施態様14]
前記システム応答値が、電力グリッドシステム(101)ドループを表すパラメータ、および電力グリッドシステム(101)減衰を表すパラメータを含む前記フェーザ測定ユニットデータに基づいて計算される、実施態様11乃至13のいずれかに記載のシステム(100)。
[実施態様15]
前記伝達関数パラメータ変更論理が、前記境界領域からの前記伝達関数パラメータの逸脱に基づいて、前記伝達関数パラメータに対する罰則を計算し、かつ、第1の評価で、罰則リミットデータに関して前記罰則を評価し、また、前記境界領域への前記伝達関数パラメータの固執に基づいて、前記伝達関数パラメータに対する報償を計算し、かつ、第2の評価で、報償リミットデータに関して前記報償を評価するようにさらに構成され、前記伝達関数パラメータ変更論理が、前記第1の評価または前記第2の評価のうちの少なくとも1つに基づいて前記伝達関数パラメータを変更する、実施態様11に記載のシステム(100)。
100 システム
101 電力グリッドシステム
102 電力グリッド管理構成要素
104 電力潮流構成要素
106 トポロジー構成要素
200 システム
202 測定デバイス
300 システム
302 監視制御およびデータ収集(SCADA)構成要素
400 システム
402 グリッド安定性評価(GSA)構成要素
502 監視構成要素
504 識別構成要素
506 通知構成要素
508 プロセッサ
510 メモリ
600 電力グリッドシステム
602a〜u デバイス
604 伝送線路
606 セクタ
1000 グラフィカルユーザインタフェース
1200 計算システム
1212 コンピュータ
1214 処理装置
1216 システムメモリ
1218 システムバス
1220 揮発性メモリ
1220 不揮発性メモリ
1224 ディスク記憶装置
1226 インタフェース
1228 オペレーティングシステム
1230 システムアプリケーション
1232 プログラムモジュール
1234 プログラムデータ
1236 入力デバイス
1238 インタフェースポート
1240 出力デバイス
1242 出力アダプタ
1244 遠隔コンピュータ
1246 メモリ記憶装置
1248 ネットワークインタフェース
1250 通信接続
1300 サンプル計算環境
1310 クライアント
1320 クライアントデータ記憶装置
1330 サーバ
1340 サーバデータ記憶装置
1350 通信フレームワーク
1400 開示されている主題の様々な態様を実践することができる一例示的電気グリッド環境
1410 最上位レベル制御ノード
1420 中間レベル制御ノード
1421 中間レベル制御ノード
1430 最下位レベル制御ノード
1431 最下位レベル制御ノード
1432 最下位レベル制御ノード
1433 最下位レベル制御ノード
1434 最下位レベル制御ノード
1435 最下位レベル制御ノード
1436 最下位レベル制御ノード

Claims (15)

  1. 方法であって、
    プロセッサ(508)を備えたシステム(100)によって、電力グリッドシステム(101)周波数を変化させる事象に対応する前記電力グリッドシステム(101)内の電力の変化を検出するステップ(1102)と、
    前記電力の変化の検出に応答して、
    前記電力グリッドシステム(101)と結合したフェーザ測定ユニットが前記電力グリッドシステム(101)から獲得したフェーザ測定ユニットデータ、および前記電力の変化を表す電力変化値に基づいてシステム応答値を決定するステップ(1108)と、
    前記フェーザ測定ユニットデータを使用して、前記電力グリッドシステム(101)の周波数応答のための境界領域を確立するステップ(1106)と、
    前記システム応答値を使用して伝達関数の伝達関数パラメータを獲得するステップであって、前記伝達関数が、前記システム応答値および前記伝達関数パラメータに基づいて前記電力の変化を周波数の変化に関連付けるステップと、
    前記境界領域に関して前記電力グリッドシステム(101)の前記周波数応答を評価するステップ、および前記周波数応答が前記境界領域内ではないことが決定されると、それに応答して、前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記伝達関数パラメータのうちの少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更するステップと
    を含む方法。
  2. 前記システム応答値を決定する前記ステップ(1108)が、前記フェーザ測定ユニットデータおよび前記電力変化値から動的応答パラメータを計算するステップを含む、請求項1記載の方法。
  3. 前記システム応答値を決定する前記ステップ(1108)が、システムドループを表す第1の値およびシステム減衰を表す第2の値に基づいて前記システム応答値を計算するステップを含む、請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記境界領域を確立する前記ステップ(1106)が、前記フェーザ測定ユニットデータの周波数データをフィルタリングするステップを含む、請求項1乃至3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記境界領域を確立する前記ステップ(1106)が前記フェーザ測定ユニットデータ対して固有直交分解を実施するステップを含む、請求項1乃至4のいずれかに記載の方法。
  6. 前記境界領域を確立する前記ステップ(1106)が、フィルタリングされたデータを得るために、前記フェーザ測定ユニットデータの周波数データをフィルタリングするステップ(1104)、および前記周波数応答の傾向情報を得るために、前記フィルタリングされたデータに対して固有直交分解を実施するステップを含む、請求項1乃至5のいずれかに記載の方法。
  7. 前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更する前記ステップが、前記境界領域からの逸脱に基づいて前記少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する罰則を決定するステップ(1110)、および罰則リミットデータに関して前記罰則を評価するステップ(1112)を含む、請求項1乃至6のいずれかに記載の方法。
  8. 前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記少なくとも1つの伝達関数パラメータを変更する前記ステップが、前記境界領域への固執に基づいて前記少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する報償を決定するステップ(1110)、および報償リミットデータに関して前記報償を評価するステップ(1112)を含む、請求項1乃至7のいずれかに記載の方法。
  9. 前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記伝達関数の少なくとも1つのパラメータを変更する前記ステップが、前記境界領域からの逸脱に基づいて前記少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する罰則を決定するステップ(1110)、リミットデータに関して前記罰則を評価するステップ(1112)、前記境界領域への固執に基づいて前記少なくとも1つの伝達関数パラメータに対する報償を決定するステップ(1110)、および報償リミットデータに関して前記報償を評価するステップ(1112)を含む、請求項1乃至8のいずれかに記載の方法。
  10. 前記フェーザ測定ユニットデータを収集するステップをさらに含む、請求項1記載の方法。
  11. システム(100)であって、
    コンピュータ実行可能構成要素を記憶するためのメモリ(1216)と、前記メモリ(1216)に結合されたプロセッサ(1214)であって、前記コンピュータ実行可能構成要素を実行し、あるいは前記コンピュータ実行可能構成要素の実行を容易にするプロセッサ(1214)とを備え、前記コンピュータ実行可能構成要素が、
    電力グリッドシステム(101)の電力の変化に応答してシステム応答値を計算するように構成されたシステム応答計算論理であって、前記システム応答値が、電力グリッド測定から得られるフェーザ測定ユニットデータ、および前記電力の変化を表す電力値に基づいて計算されるシステム応答計算論理と、
    フィルタを使用してフィルタリングされた前記フェーザ測定ユニットデータのフィルタリングされた周波数データ、および前記フィルタリングされた周波数データに対する固有直交分解から前記電力グリッドシステム(101)の周波数応答境界領域を確立するように構成された境界領域論理と、
    伝達関数の伝達関数パラメータを変更し、かつ、前記周波数応答境界領域に関して前記電力グリッドシステム(101)の周波数応答を評価し、また、前記周波数応答が前記境界領域内ではないことが決定されると、それに応答して、前記周波数応答が前記境界領域内になるまで前記伝達関数パラメータをさらに変更するように構成された伝達関数パラメータ変更論理と
    を備えるシステム(100)。
  12. 前記フィルタが、閾値周波数値より高い周波数を除去する、請求項11記載のシステム(100)。
  13. 前記閾値周波数値がユーザにより選択可能である、請求項12記載のシステム(100)。
  14. 前記システム応答値が、前記電力グリッドシステム(101)の周波数のドループを表すパラメータ、および前記電力グリッドシステム(101)の周波数の減衰を表すパラメータを含む前記フェーザ測定ユニットデータに基づいて計算される、請求項11乃至13のいずれかに記載のシステム(100)。
  15. 前記伝達関数パラメータ変更論理が、前記境界領域からの前記伝達関数パラメータの逸脱に基づいて、前記伝達関数パラメータに対する罰則を計算し、かつ、第1の評価で、罰則リミットデータに関して前記罰則を評価し、また、前記境界領域への前記伝達関数パラメータの固執に基づいて、前記伝達関数パラメータに対する報償を計算し、かつ、第2の評価で、報償リミットデータに関して前記報償を評価するようにさらに構成され、前記伝達関数パラメータ変更論理が、前記第1の評価または前記第2の評価のうちの少なくとも1つに基づいて前記伝達関数パラメータを変更する、請求項11乃至14のいずれかに記載のシステム(100)。
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