JP6876406B2 - 電圧無効電力運用支援装置および支援方法、並びに電圧無効電力運用監視制御装置および監視制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統の電圧と無効電力のバランス維持や設定範囲維持や、経済性向上や、電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するための運用者の労力を低減すること、の１つ以上を達成するための、電力系統の電圧無効電力運用支援装置および支援方法、並びに電圧無効電力運用監視制御装置および監視制御方法に関する。

本技術分野の背景技術として、非特許文献１や非特許文献２や非特許文献３が知られている。これらの非特許文献には、概ね以下の事項が開示されている。

電圧無効電力制御の方式には、主に個別制御方式と中央制御方式（中央ＶＱＣ方式）がある。なお、電圧無効電力制御は、自動電圧制御（ＡＶＣ：Ａｏｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）も含むが、ここでは電圧無効電力制御と呼ぶ。

個別制御方式は、それぞれの電気所で自所内の情報のみに基づいて制御する方式であり、タイムスケジュール制御方式と個別ＶＱＣ（Ｖｏｌｔａｇｅ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ（Ｑ） Ｃｏｎｔｒｏｌ、電圧無効電力制御）方式とに分けられる。情報が分散して各制御装置で判断することから分散制御方式とも呼ぶ。

タイムスケジュール制御方式は、タイムスケジュールによる電力用コンデンサ（ＳＣ：Ｓｔａｔｉｃ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ（Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）、スタティックコンデンサ、Ｓｈｕｎｔ Ｃａｐａｃｉｔｏｒ）や分路リアクトル（ＳｈＲ：Ｓｈｕｎｔ Ｒｅａｃｔｏｒ、シャントリアクトル）といった調相設備の投入・開放操作による制御と、主に変圧器の電圧調整継電器（電圧調整リレー、９０Ｒｙ）や自動電圧調整器によるＬＴＣ（：ｏｎ−Ｌｏａｄ Ｔａｐ Ｃｈａｎｇｅｒ、負荷時タップ切換器・装置）やＬＲＴ（：Ｌｏａｄ Ｒａｔｉｏ ｃｏｎｔｒｏｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ、負荷時タップ切換変圧器・装置）の制御を個別に行うものである。

個別ＶＱＣ方式は、前記調相設備と前記ＬＲＴや前記変圧器のＬＴＣを協調して制御するものであり、主な制御方式としてＶ１−Ｖ２制御方式と、Ｖ２−Ｑ１制御方式と、Ｖ２制御方式とがある。Ｖ２制御方式は、前記調相設備と前記ＬＲＴや前記変圧器のＬＴＣを協調して制御しているものではないが、個別ＶＱＣ方式に含める。

Ｖ１−Ｖ２制御方式は、一次母線電圧（Ｖ１）と二次母線電圧（Ｖ２）の基準値または目標値または整定値と実測値との編差を積分し、前記偏差の積分値が規定値を超えると前記調相設備と前記ＬＲＴや前記変圧器のＬＴＣのいずれかに制御信号を送り電圧制御する方式である。

Ｖ２−Ｑ１制御方式は、二次母線電圧（Ｖ２）、変圧器一次通過無効電力（Ｑ１）の基準値または目標値または整定値と実測値との編差を積分し、前記偏差の積分値が規定値を超えると前記調相設備と前記ＬＲＴや前記変圧器のＬＴＣのいずれかに制御信号を送り電圧制御する方式である。

Ｖ２制御方式は、二次母線電圧（Ｖ２）の基準値または目標値または整定値と実測値との編差を積分し、前記偏差の積分値が規定値を超えると前記ＬＲＴや前記変圧器のＬＴＣに制御信号を送り電圧制御する方式である。

個別ＶＱＣ方式は、各変電所装置が独立に判断して動作するので、各装置の時計を精度よくあわせて基準値または目標値または整定値のパターン切替し、系統全体の協調をとった設定とする必要があるが、事故時など系統状況変化への追従性が高く、高速制御が可能であるため、様々な系統の電圧安定性パターンにおいて電圧と無効電力のバランス維持可能である。

中央ＶＱＣ方式は、電力系統に設置された複数の計測装置の系統計測データ（有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧Ｖなど）を収集し、前記系統計測データと系統設備データなどを用いて、中央給電指令所などに設置される中央制御装置や中央演算装置や系統安定化装置などで演算（判断）して、系統の主要な電圧制御機器や電圧無効電力制御機器を協調制御するものであり、間接制御方式（目標値指令方式、目標値制御方式）と直接制御方式とに分けられる。前記間接制御方式の場合は、基準値または目標値または整定値を送信し、前記直接制御方式の場合は操作指令を送信する。情報を集中させて中央制御装置で判断することから集中制御方式とも呼ぶ。目標値制御方式のように、集中制御方式と個別ＶＱＣ方式（分散制御方式）の組合せとなる場合もある。電圧無効電力制御からみた給電運用体系は、主に電圧階級によって階層区分された階層構造をとり、階層型電圧制御（ＨＶＣ：Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）とも呼ぶ。

ここで、前記電圧制御機器は、前記電圧無効電力制御機器である前記調相設備や前記ＬＲＴや前記変圧器のＬＴＣに加えて、発電機の自動電圧調整装置（ＡＶＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）や自動無効電力調整装置（ＡＱＲ：Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｐｏｗｅｒ（Ｑ） Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）や発電機送電電圧制御励磁装置（ＰＳＶＲ：Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）や同期調相機（ＲＣ：Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ、ロータリコンデンサ）や静止形無効電力補償装置（ＳＶＣ：Ｓｔａｔｉｃ Ｖａｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）や自励式無効電力補償装置（ＳＴＡＴＣＯＭ：Ｓｔａｔｉｃ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）などを含む。

中央ＶＱＣ方式の前記演算の一般的な方式としては、系統の複数電圧監視点における１つ以上の基準値または目標値または整定値（基準電圧または目標電圧または整定電圧など）に対する偏差を１つの評価関数にまとめ、これを最小化するための機器の操作量を求める方式がある。前記評価関数は、監視点の電圧偏差と監視送電線の送電損失の最小化などが採用されることが多く、効果の評価としては、交流法による感度係数または直流法による感度係数が使用されることが多い。さらに系統のセキュリティ維持が考慮される場合もある。中央ＶＱＣ方式は、系統内の電圧、有効・無効電力分布の把握、各制御機器による効果の感度解析および最適制御パターンの選択演算などが必要であるため、中央演算装置の演算処理能力にもよるが数分程度での制御となる。そのため、特に直接制御方式では事故時の高速制御ができないため高速制御可能な個別制御方式と併用される場合もある。中央ＶＱＣ方式における前記演算では、最適な系統状態を求めるために、前記評価関数を最小化または最大化することが必要になるため、各種最低化計算や最適潮流計算ＯＰＦ（Ｏｔｉｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ）を利用することが多い。

間接制御方式（目標値指令方式、目標値制御方式）は、中央制御装置（中央ＶＱＣ装置）から、中央ＶＱＣ装置にて計算した基準値または目標値または整定値を、例えば個別制御装置（個別ＶＱＣ装置）へ送信し、例えば基準値または目標値または整定値が電圧や無効電力の目標値の時、個別ＶＱＣ方式に従って、個別ＶＱＣ装置の監視点（制御目標地点）の電圧や無効電力と電圧や無効電力の目標値の偏差を検出して、監視点の電圧や無効電力が電圧や無効電力の目標値に維持されるように、前記電圧制御機器が動作する方式である。

系統の各所に設置された個別ＶＱＣ装置を一括で間接的に制御する場合や、系統を数ブロックにわけて個別ＶＱＣ装置を設置し間接的に制御する場合や、特定に個別ＶＱＣ装置だけを制御する場合などがある。間接制御方式の技術背景の例としては、谷本・森田・高橋・坂本・黒川・福井：「個別ＶＱＣ装置への目標電圧指令による中央ＶＱＣ方式」、電気学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．１２６、Ｎｏ．８、ｐｐ．７８３−７８８（２００６）があげられる。

なお、個別ＶＱＣ装置における計算は、監視点の電圧と電圧目標値の偏差（厳密には不感帯からの逸脱量）の積分量を計算して、予め設定された値を越えた場合に、前記電圧制御機器に対して制御出力を送る。よって、目標電圧が変更されても、電圧がその目標電圧近傍に制御されるまでには時間遅れが生じる。そのため、昼のような負荷急変時において所望の目標電圧近傍に系統電圧を制御するために、この時間遅れを考慮してあらかじめ目標電圧を先行的に設定するようにしている。具体的には、中央ＶＱＣ装置の最適潮流計算ＯＰＦ計算を１時点先（例えば数分先）の予測系統に対して行い、これに基づき指令している。これにより計算から数分後の仕上がりの電圧分布が最適な分布に近づくことを期待している。なお、万一系統事故などにより大きな電圧違反が検出された場合には数分先ではなく、当該時点の系統断面に対して最適潮流計算ＯＰＦを実行し、個別ＶＱＣ装置へ臨時目標電圧指令する機能も有する場合がある。

直接制御方式は、中央ＶＱＣ装置にて、中央ＶＱＣ装置にて計算した前記電圧制御装置の操作指令を計算・送信することで、前記電圧制御装置が動作し、監視点の電圧や無効電力の状態が最適になるように、前記電圧制御機器が動作する方式である。中央ＶＱＣ装置の前記演算方式は、前述した方式があげられる。直接制御方式は、前述の通り数分程度での制御となるため、前記間接制御方式と同様に、中央ＶＱＣ装置の最適潮流計算Ｏを１時点先（例えば数分先）の予測系統に対して行い、これに基づき制御する場合もある。

本技術分野の背景技術として、特開２００３−２５９５５５号公報（特許文献１）がある。この公報には、「監視点偏差量積分手段１５は、電圧系統情報把握手段１１で求められた系統状態から監視対象となる母線電圧及び無効電力潮流の上限値及び下限値からの偏差量を積分し、逸脱判定手段１３はその偏差量積分値が予め設定された逸脱閾値を超えたときに制御量算出手段１２を起動する。制御量算出手段１２は、監視対象となる母線電圧及び無効電力潮流が許容値以内に収まるように電圧無効電力調整機器３の制御量を算出し、指令出力手段１４及び情報伝送装置４ｃ、４ｄを介して電圧無効電力調整機器３に指令出力する。これにより、微小外乱に対する応動が抑制できるとともに、大きな逸脱発生時にはその逸脱が短時間の継続であっても制御を行うことができる。」と記載されている。

また本技術分野の背景技術として、特開２００２−１６５３６７号公報（特許文献２）がある。この公報には、「電圧・無効電力制御システムは、中央ＶＱＣ装置１０１と複数の個別ＶＱＣ装置２０２とからなる。中央ＶＱＣ装置１０１は複数の個別ＶＱＣ装置２０２からの有効電力潮流Ｐを入力し、それに基づいて各ブロック内の個別ＶＱＣ装置２０２の最適目標電圧である基準電圧を算出し、個別ＶＱＣ装置２０２に伝達する。個別制御部２００においては、ブロック２０１内の所定の位置からの無効電力量Ｑが個別ＶＱＣ装置２０２に集められ、中央ＶＱＣ装置１０１からの基準電圧を維持するように無効電力Ｑのバランスを取り自律分散的に制御を行なう。」と記載されている。

特開２００３−２５９５５５号公報 特開２００２−１６５３６７号公報

電力系統の電圧・無効電力制御調査専門委員会：「電力系統の電圧・無効電力制御」、電気学会技術報告、第７４３号、ｐｐ．２２−４０（１９９９） 横山明彦・太田宏次：「電力系統安定化システム工学」、電気学会、オーム社、ｐｐ．２０３−２０６（２０１４） 尾出和也：「ＩＩ．電力系統運用のための電子技術（ＩＩ−１）電力系統運用の自動化（自動給電）」、電氣學會雜誌、Ｖｏｌ．８７、Ｎｏ．９４５、ｐｐ．１０１０−１０１６（１９６７）

将来、電力系統には、再生可能エネルギー（太陽光発電や風力発電など）をはじめとする天候によって出力が変動する電源（出力変動型電源）が大量導入される予定であり、再生可能エネルギーは天候によって出力が変動するため、電圧や潮流の変動量が大きくなる可能性がある。

また、電力系統では、電圧や潮流の状態や、定期点検の有無などによって、ある期間において、電源構成や系統構成が変更される可能性がある。そのため、動作点がずれ、運用者の意思を反映し事前設定した前記電圧制御装置の基準値または目標値または整定値では、必ずしも系統状態に応じた値にならず、電力系統の電圧と無効電力のバランス維持や設定範囲維持ができなくなる恐れや、経済性を向上することができない恐れがあるという課題がある。また、電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するための運用者の労力が増加する恐れがあるという課題がある。

係る課題に関連して、特許文献１に記載の電圧無効電力運用支援・監視制御装置では、「運用目標値設定手段１８は、電圧無効電力監視制御装置１が監視対象とする母線電圧及び送電線無効電力潮流の運用目標値を設定するものであり、制御量算出手段１２は、監視対象の母線電圧及び送電線無効電力潮流が運用目標値の所定範囲内に収まるように電力系統の複数箇所に設けた電圧無効電力調整機器３に対する制御量を算出する。制御量算出手段１２からの各電圧無効電力調整機器の制御量は指令出力手段１４により、情報伝送装置４ｃ、４ｄを介して、電力系統２の電圧無効電力調整機器３に対して出力される」とあるが、運用目標値設定手段の具体的な算出方法の記述はない。そのため、前記電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するための運用者の労力が増加する恐れがある。

特許文献２に記載の電圧・無効電力制御システムでは、「基準電圧算出手段は各変電所ブロックの制御目標電圧の最適値を算出する。各変電所ブロックに最適の目標電圧になるよう制御するため、各変電所に適した制御が可能になる。（００１９）さらに好ましくは、基準電圧算出手段の算出する制御目標電圧の最適値は、送電損失量が最小となる値または各変電所ブロックにおける動作機器の数が最小となる値を含む。」とあるが、基準電圧算出手段の具体的な算出方法の記述はない。

そのため、再生可能エネルギーなどの出力変動により電圧や潮流の変動量が大きくなることや、電源構成や系統構成が変更されることの１つ以上が発生した場合には、例えば電圧や無効電力の目標値からの偏差最小化や送電損失最小化などを目的とした最適化問題を単純に解き、前記基準電圧を決定するだけでは、必ずしも思い通りに個別ＶＱＣ装置が通りに動作せず、電力系統の電圧と無効電力のバランス維持や設定範囲維持ができなくなる恐れや、経済性を向上することができない恐れがあるという課題がある。また、前記課題を解決するための前記電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するためには、試行錯誤が必要となり、運用者の労力が増加する恐れがある。

そこで、本発明では、再生可能エネルギーなどの出力変動により電圧や潮流の変動量が大きくなることや、電源構成や系統構成が変更されることの１つ以上が発生しても、電力系統の電圧と無効電力のバランス維持や設定範囲維持や、経済性向上や、電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するための運用者の労力を低減すること、の１つ以上を達成する電圧無効電力運用支援装置および支援方法、並びに電圧無効電力運用監視制御装置および監視制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本発明は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、「電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置について、評価対象データと目標値データと個別制御装置制御方式データと個別制御装置データを記憶する第１のデータベースと、個別制御装置について、機器操作データを記憶する第２のデータベースと、第１のデータベースに記憶されたデータから個別制御装置の動作を予測し個別制御装置動作予測データを得る個別制御装置動作予測部と、個別制御装置動作予測データと機器操作データを対比可能に表示する表示部とを備えることを特徴とする電圧無効電力運用支援装置。」としたものである。

また本発明は、「電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置について、評価対象データと目標値データと個別制御装置制御方式データと個別制御装置データを記憶する第１のデータベースと、個別制御装置について、機器操作データを記憶する第２のデータベースと、第１のデータベースに記憶されたデータから個別制御装置の動作を予測し個別制御装置動作予測データを得る個別制御装置動作予測部と、個別制御装置動作予測データと機器操作データから差分を求める差分計算部と、差分を表示する表示部を備えることを特徴とする電圧無効電力運用支援装置。」としたものである。

また本発明は、「電力系統に設置され、電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置に対して、個別制御装置目標値データを与える電圧無効電力運用監視制御装置であって、
電圧無効電力運用監視制御装置は、電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置について、評価対象データと目標値データと個別制御装置制御方式データと個別制御装置データを記憶する第１のデータベースと、個別制御装置について、機器操作データを記憶する第２のデータベースと、第１のデータベースに記憶されたデータから個別制御装置の動作を予測し個別制御装置動作予測データを得る個別制御装置動作予測部と、個別制御装置に対して個別制御装置動作予測データを個別制御装置目標値データとして送信する機能を送信する送信部を備えることを特徴とする電圧無効電力運用監視制御装置。」としたものである。

また本発明は、「電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置について、評価対象データと目標値データと個別制御装置制御方式データと個別制御装置データと機器操作データを記憶し、評価対象データと目標値データと個別制御装置制御方式データと個別制御装置データから個別制御装置の動作を予測して個別制御装置動作予測データを得、個別制御装置動作予測データと機器操作データを対比可能に表示することを特徴とする電圧無効電力運用支援方法。」としたものである。

また本発明は、「電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置について、評価対象データと目標値データと個別制御装置制御方式データと個別制御装置データと機器操作データを記憶し、評価対象データと目標値データと個別制御装置制御方式データと個別制御装置データから個別制御装置の動作を予測して個別制御装置動作予測データを得、個別制御装置動作予測データと機器操作データから差分を求め、差分を表示することを特徴とする電圧無効電力運用支援方法。」としたものである。

また本発明は、「電力系統に設置され、電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置に対して、個別制御装置目標値データを与える電圧無効電力運用監視制御方法であって、 電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置について、評価対象データと目標値データと個別制御装置制御方式データと個別制御装置データと機器操作データを記憶し、評価対象データと目標値データと個別制御装置制御方式データと個別制御装置データから個別制御装置の動作を予測し個別制御装置動作予測データを得、個別制御装置に対して個別制御装置動作予測データを個別制御装置目標値データとして送信することを特徴とする電圧無効電力運用監視制御方法。」としたものである。

本発明によれば、再生可能エネルギーなどの出力変動により電圧や潮流の変動量が大きくなることや、電源構成や系統構成が変更されることの１つ以上が発生しても、電力系統の電圧と無効電力のバランス維持や設定範囲維持や、経済性向上や、電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するための運用者の労力を低減すること、の１つ以上を達成することができる。

実施例１における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の構成をその機能面から整理して記述した図。 実施例１における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のハード構成と電力系統の全体構成例を示す図。 実施例１における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のプログラムデータベースＤＢ１１の構成例を示す図。 目標値データベースＤＢ２に記憶された目標値データＤ２の一例を示す図。 個別制御装置制御方式データベースＤＢ３に記憶された個別制御装置制御方式データＤ３の一例を示す図。 個別制御装置データベースＤＢ５に記憶された個別制御装置データＤ５の一例を示す図。 個別制御装置データベースＤＢ５に記憶された個別制御装置データＤ５の一例を示す図。 機器操作データベースＤＢ４に記憶された機器操作データＤ４の一例を示す図。 実施例１における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャート。 実施例１における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の個別制御装置動作予測処理の一例を示すフローチャート。 個別制御装置（個別ＶＱＣ）のＶ１−Ｖ２制御方式に対して個別制御装置動作予測の動作領域判定と評価対象距離計算の処理の一例を示す図。 個別制御装置（個別ＶＱＣ）のＶ１−Ｖ２制御方式における既設定目標電圧と評価対象と目標電圧の関係の一例を示す図。 個別制御装置動作予測結果および差分計算結果を確認するための画面の一例を示す図。 実施例２における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の構成をその機能面から整理して記述した図。 実施例２における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のハード構成と電力系統の全体構成例を示す図。 実施例２における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のプログラムデータベースＤＢ１１の構成例を示す図。 実施例２における過去データの一例を示す図。 実施例２における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャート。 実施例２における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の評価対象計算の処理を示すフローチャート。 実施例２における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の評価対象計算の処理を示すフローチャート。 実施例３における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の構成をその機能面から整理して記述した図。 実施例３における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のハード構成と電力系統の全体構成例を示す図。 実施例３における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のプログラムデータベースＤＢ１１の構成例を示す図。 実施例３における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャート。 実施例３における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の条件変更計算の処理例を示すフローチャート。 実施例３における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の条件変更計算の処理例を示すフローチャート。 最適潮流計算ＯＰＦの操作変数を変更する処理事例を説明するための図。 実施例４における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の構成をその機能面から整理して記述した図。 実施例４における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のハード構成と電力系統の全体構成例を示す図。 実施例４における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のプログラムデータベースＤＢ１１の構成例を示す図。 計画値データベースＤＢＸ４の記憶内容を示す図。 実施例４における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャート。 実施例５における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の構成をその機能面から整理して記述した図。 実施例５における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のハード構成と電力系統の全体構成例を示す図。 実施例５における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のプログラムデータベースＤＢ１１の構成例を示す図。 実施例５における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャート。 Ｖ１−Ｖ２制御を行う場合の不感帯幅変更のイメージを示す図。 個別制御装置における操作機器部分である、電圧制御装置の概略構成を示す図。 個別制御装置における操作機器部分である、電圧制御装置の概略構成を示す図。 個別制御装置（個別ＶＱＣ）のＶ２−Ｑ１制御方式に対して個別制御装置動作予測の動作領域判定と評価対象距離計算の処理の一例を示す図。 Ｖ２−Ｑ１制御を行う場合の不感帯幅変更のイメージを示す図。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

本発明の実施例は多様な形態のものを含んでいるので、詳細説明に入る前に各実施例のあらましについて説明をしておく。

本発明の実施例は、電力系統の個別ＶＱＣの整定値計算の支援または監視制御を行う中央装置を備えており、さらには電力系統の個別箇所に設置され独立または中央装置からの送信データにより作動する個別制御装置で構成されている。中央装置からの支援によるこれらの構成を採用することにより、運用者の労力を低減することができる。なお以下の説明において、ＬＴＣなどの電圧制御装置は、個別制御装置が制御する対象であり、広義の意味ではＬＴＣなどの電圧制御装置を含む概念として説明している。

図１から図１２を用いて説明を行う実施例１は、電力系統の電圧制御装置（以下の説明では、個別制御装置に含まれる概念として説明することがある）の運用に関して、系統の計測値や予測値や任意の変動などを加えた模擬値などの評価対象データと、目標値データと、個別制御装置データと、個別制御装置制御方式データと、を用いて、個別制御装置の動作を予測し、目標値データを計算する際に使用した機器操作データと、個別制御装置動作予測結果の差を計算し、表示する、電圧無効電力運用支援装置を説明している。個別制御装置動作予測結果の差を表示することにより、運用者が判断するうえでの豊富な情報を提供することで、運用者の労力を低減することができる。

図１３から図１８ａ、図１８ｂを用いて説明を行う実施例２は、実施例１のシステム構成の電圧無効電力運用支援装置において、評価対象データとその機器操作データを過去データ利用計算や潮流計算や最適潮流計算を用いて与えるものである。従来はこれらの情報は運用者により入力されており、これらの情報が自動的に得られることにより、運用者の労力を低減することができる。

図１９から図２４を用いて説明を行う実施例３は、実施例１または実施例２のシステム構成の電圧無効電力運用支援装置において、差分計算結果を用いて、条件を変更した過去データ利用計算や潮流計算や最適潮流計算を行い、評価対象データや機器操作データを求めるものである。

図２５から図２９を用いて説明を行う実施例４は、実施例１または実施例２または実施例３のシステム構成のシステム構成の電圧無効電力運用支援装置において、予測計算を用いて、将来変化を考慮した各計算を行い、各結果を求めるものである。

図３０から図３４を用いて説明を行う実施例５は、実施例４のシステム構成の電圧無効電力運用支援装置において、監視制御機能を付与して電圧無効電力運用監視制御装置を構成してこれを中央装置とし、個別制御装置に対する基準値または目標値または整定値を送信する機能を持たせた、所謂中央ＶＱＣの間接制御が可能な形態としたものである。

実施例６、実施例７では、上記の電圧無効電力運用支援装置または電圧無効電力運用監視制御装置を構成するに際しての各種の変形代案事例を紹介している。

実施例１の電圧無効電力運用支援装置について、図１から図１２を用いて説明する。

図２は、電力系統の全体構成事例と本発明の実施例１に係る電圧無効電力運用支援・監視制御装置のハード構成を示した図である。この図には電力系統１００の構成例と電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０のハード構成例が記述されているが、最初に電力系統１００の構成例について説明し、その後に電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０のハード構成例について説明する。

なお本発明の各図において電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０は、個別制御装置に対する中央装置と位置付けられるものであるが、その機能は支援機能と監視制御機能に分けて考えることができる。このため以下に説明する各図において、電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０とあるのは、実施例ごとにその実態は電圧無効電力運用支援装置１０であり、または電圧無効電力運用監視制御装置１０である。実施例１から実施例４では前者を説明し、実施例５では後者について説明する。

図２において１００として区分され、例示された電力系統１００は、主に送電系統部分を表示しているが、本発明の実施例１では、この範囲が電力系統を複数分割した領域に相当する。また電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０が、電力系統を複数分割した領域内の監視制御のための地方給電指令所に設置されて電力系統の監視制御を行う中央装置に対応している。なお電力系統は広義の意味においては、１００として示した範囲以外に発電系統や負荷系統を含む概念である。また以下の説明においては特に必要のない限り広義の意味において使用している。

電力系統は、電源１１０（１１０ａ、１１０ｂ）、ノード（母線）１２０（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈ、１２０ｉ、１２０ｊ）、変圧器１３０（１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ、１３０ｅ）、ブランチ（線路）１４０（１４０ｂ、１４０ｅ、１４０ｆ、１４０ｇ、１４０ｈ）、負荷１５０（１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ）などを主要な主回路構成機器として構成されており、適宜の箇所に電力調整用の機器として電力用コンデンサ（ＳＣ：Ｓｔａｔｉｃ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）１６０（１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ）や分路リアクトル（ＳｈＲ：Ｓｈｕｎｔ Ｒｅａｃｔｏｒ）１７０（１７０ａ、１７０ｂ）を配置している。

なお変圧器１３０ｃ、１３０ｅはタップ付き変圧器であり、３次巻線に電力用コンデンサ１６０ｂや分路リアクトル１７０ａ、１７０ｂをそれぞれ接続している。また図２には記載していないが、その他制御可能な装置（バッテリー、充放電可能な二次電池、ＥＶの蓄電池、フライホイール、その他の調相設備（静止型無効電力補償装置ＳＶＣ（Ｓｔａｔｉｃ Ｖａｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）、静止型無効電力発生装置ＳＶＧ（Ｓｔａｔｉｃ Ｃ Ｖａｒ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、位相調整器付き変圧器ＬＰＣ（Ｌｏｏｐ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等）のいずれか又は複数を含んで構成されている。

これら複数の各種機器で構成された電力系統の制御のために、電力系統の各所には各種の計測装置４４が適宜の箇所に、夫々の目的に応じて配置されている。また、これら複数の各種機器のうち制御可能な機器について、これを制御するための個別制御装置４５（４５ａ、４５ｂ）が適宜の箇所に、夫々の目的に応じて配置されている。

上記した各種機器などのうち、本発明に関わりの深い機器について、以下にその内容や構成、特徴などを記載しておく。

まず電源１１０は、火力発電機、水力発電機、原子力発電機などの回転系電源のほかに、太陽光発電や風力発電といった分散型電源、およびインバータを介して電力系統に接続するインバータ連系電源などを含むものである。

計測装置４４は、電力系統におけるノード電圧Ｖ、ブランチ電流Ｉ、有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、力率Φ、タップ値、ノードやブランチや変圧器や電力用コンデンサや分路リアクトルなどの開閉器の入り切り情報などのいずれか一つまたは複数を計測する装置である。これは例えば、計器用変圧器ＶＴ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）、計器用変圧器ＰＴ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）、計器用変流器ＣＴ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）であり、データ計測箇所識別ＩＤや計測装置の内蔵タイムスタンプを含んでデータを送信する機能を備えるテレメータＴＭ（Ｔｅｌｅｍｅｔｅｒ）やスーパービジョンＳＶ（Ｓｕｐｅｒ Ｖｉｓｉｏｎ）などである。なお、ＧＰＳを利用した絶対時刻付きの電力情報（電圧のフェーザ情報）を計測する装置や位相計測装置（ＰＭＵ：Ｐｈａｓｏｒ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔｓ）や、他の計測機器でもよい。前記計測装置４４は、電力系統１００内にあるように記述しているが、電源１１０と変圧器１３０とタップ付き変圧器１３１と負荷１５０と電力用コンデンサ１６０と分路リアクトル１７０と計測装置４４と個別制御装置４５に接続する母線や線路などに設置されてもよい。

図２の電力系統は、概ね以上のようなものである。これに対し本発明の実施例１に係る電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０は、電力系統１００の計測装置４４から通信ネットワーク３００を介して受信データ（系統計測データＤ１）７１を入力する。この場合に、受信データ７１のデータ内容は、他のデータを含んでいてもよいが、電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０内では、系統計測データＤ１は基本的に評価対象データＤ１として取り扱われる。評価対象データＤ１は、例えば、予め定めた母線において計測したデータを指す。

ここで受信データ７１のデータ内容である評価対象データＤ１は具体的には、計測装置４４にて計測されたノード電圧Ｖ、ブランチ電流Ｉ、力率Φ、有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、のいずれか一つまたは複数のデータであり、通信ネットワーク３００を介して電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０に受信され、内部の評価対象データベースＤＢ１に格納される。ただし、計測装置４４から直接評価対象データＤ１を受信する代わりに、その他の監視装置に一端集約されてから、通信ネットワーク３００を介して評価対象データベースＤＢ１に格納してもよいし、計測装置４４やその他の監視装置から通信ネットワーク３００を介して評価対象データベースＤＢ１に格納してもよい。なお、評価対象データＤ１は、データを識別するための固有番号と、タイムスタンプとを含んでもよい。なお、その他の監視装置とは、例えば、中央給電指令所や系統安定度監視サーバなどである。

図２の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０のハード構成は以下のようである。電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０は、一般的には計算機装置で構成されることになるので、表示部１１、キーボードやマウス等の入力部１２、通信部１３、コンピュータや計算機サーバ（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１４、メモリ１５、及び各種のデータベースＤＢにより構成される。これらは相互にバス線４３により接続されている。

このうち表示部１１は、例えば、ディスプレイ装置として構成されるが、ディスプレイ装置に代えて、またはディスプレイ装置と共に、プリンタ装置または音声出力装置等を用いる構成でもよい。

入力部１２は、例えば、キーボードスイッチ、マウス等のポインティング装置、タッチパネル、音声指示装置等の少なくともいずれか一つを備えて構成できる。

通信部１３は、通信ネットワーク３００に接続するための回路及び通信プロトコルを備える。

ＣＰＵ１４は、プログラムデータベース５１から所定のコンピュータプログラムを読み込んで実行する。ＣＰＵ１４は、一つまたは複数の半導体チップとして構成してもよいし、または、計算サーバのようなコンピュータ装置として構成してもよい。

メモリ１５は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）として構成され、プログラムデータベースＤＢ１１から読み出されたコンピュータプログラムを記憶したり、各処理に必要な計算結果データ及び画像データ等を記憶したりする。メモリ１５に格納された画面データは、表示部１１に送られて表示される。表示される画面の例は後述する。

各種のデータベースＤＢは、具体的には以下のようなものである。データベースＤＢは、評価対象データＤ１を記憶している評価対象データベースＤＢ１、目標値データＤ２を記憶している目標値データベースＤＢ２、個別制御装置制御方式データＤ３を記憶している個別制御装置制御方式データベースＤＢ３、機器操作データＤ４を記憶している機器操作データベースＤＢ４、個別制御装置データＤ５を記憶している個別制御装置データベースＤＢ５、個別制御装置動作予測結果データＤ６を記憶している個別制御装置動作予測結果データベースＤＢ６、差分計算結果データＤ１２を記憶している差分計算結果データベースＤＢ１２、プログラムＤ１１を記憶しているプログラムデータベースＤＢ１１、から構成されている。

なお、これらのデータベースに記憶されるデータのうち、評価対象データＤ１は、その他の監視制御装置を通して収集してもよいし、各種計測装置から入力してもよい。また、系統設備に関するデータは、手入力もしくは、中央給電指令所などからもらうことができる。また各データは予め整定され、データベースに保存されたデータであってもよい。またバス線４３を介したデータのやりとりには、指令値・時刻・ＩＤのデータも含めて行われる。

図２は電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０のハード構成を示しているが、図１は電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０をその内部における処理機能により記述している。

図１の処理機能は、計算部４１における一連の処理部により構成されており、入力系データベースＤＢＩからのデータが計算部４１における一連の処理により結果系データベースＤＢＯのデータを形成していく処理過程として示されている。ここでは、図２に示したデータベースＤＢ１からＤＢ６、ＤＢ１２は、入力系データベースＤＢＩ、結果系データベースＤＢＯのいずれかに位置付けられる。

入力系データベースＤＢＩには、予測値データベースＤＢ１、目標値データベースＤＢ２、個別制御装置制御方式データベースＤＢ３、機器操作データベースＤＢ４、個別制御装置データベースＤＢ５が位置づけられている。結果系データベースＤＢＯには、個別制御装置動作予測結果データベースＤＢ６、差分計算結果データベースＤＢ１２が位置づけられている。

計算部４１は、個別制御装置動作予測部３１、差分計算部３９、から構成されている。計算部４１の一連の処理によれば、個別制御装置動作予測部３１では、各データＤ１〜Ｄ３、Ｄ５を取得し、個別制御装置の動作を予測し、個別制御装置動作予測結果データＤ６を個別制御装置動作予測結果データベースＤＢ６に蓄積する。

差分計算部３９では、予測した個別制御装置動作予測結果データＤ６と機器操作データＤ４の差分を計算し、差分計算データベースＤＢ１２に蓄積する。

図２の表示部１１では、上記データベースＤＢに蓄積された各種のデータが適宜の形式で、自動または運用者の指示に従い１つ以上を表示する。例えば、評価対象データＤ１と、目標値データＤ２と、個別制御装置制御方式データＤ３と、個別制御装置データＤ５と、機器操作データＤ４と、個別制御装置動作予測結果データＤ６と、差分計算結果データＤ１２と、の一つ以上を表示する。

以上に述べた計算部４１の一連の処理を述べると、電力系統の個別制御装置の目標値を変更した場合に、個別制御装置がどのように動作するか予測し、その予測結果と、個別制御装置の目標値を変更する際に用いた機器操作データと、の差分を計算して、表示することで、運用者の変更しようとした目標値が実際の機器動作によって実現可能なものであるか、そして、その目標値に変更することによって、運用者が思った通りの効果が得られるかどうか、ということを表示により、運用者が意思決定できるようにするための処理である。なお以下の実施例では表示部に差分を表示する事例を説明しているが、これは予測値と機器操作データを比較可能に対比して表示するものであってもよい。

当該処理は、以下のような電力系統運用の場面において有用である。例えば電力系統の個別制御装置側(多くの場合に変電所)では、当該装置設置点における電圧無効電力制御を季節ごと、曜日ごとに計画運用しており、電圧無効電力などの設定値を計画的に変更している。これに対し、電力系統全体を監視する中央装置側から見ると個別制御装置が個別に運用されることが必ずしも最適ではないといえる。従って、実施例１の電圧無効電力運用支援装置１０では、個別制御装置における電圧無効電力設定値を機器操作データとし、電力系統の個別制御装置の目標値を変更した場合に、個別制御装置がどのように動作するか予測し、その予測結果と電圧無効電力設定値（機器操作データ）を比較可能に提示することで、各個別制御装置側は、電圧無効電力設定値の計画的変更前の段階で当該処理の妥当性を評価可能なデータが提示されることにより、見直しを可能とすることができる。以下では、これら一連の手順を実現するための手法が具体的に説明される。

図３は、プログラムデータベースＤＢ１１に格納された各種プログラムを例示している。プログラムデータベースＤＢ１１には、プログラムデータＤ１１として、例えば、個別制御装置動作予測部３１の機能を実現するための個別制御装置動作予測プログラムＰｒ３１、差分計算部３９の機能を実現するための差分計算プログラムＰｒ３９、表示部１１の機能を実現するための画面表示プログラムＰｒ１１が格納されている。

図２に戻り、ＣＰＵ１４は、プログラムデータベースＤＢ１１からメモリ１４に読み出された計算プログラム（個別制御装置動作予測プログラムＰｒ３１、差分計算プログラムＰｒ３９、画面表示プログラムＰｒ１１）を実行して、個別制御装置動作予測と、差分計算と、各種画面表示と、表示すべき画像データの指示と、各種データベース内のデータの検索等を行う。

メモリ１４は、表示用の画像データ、各データＤ１〜Ｄ６、Ｄ１２や各計算一時データ及び各計算結果データを一旦格納するメモリであり、ＣＰＵ１４によって必要な画像データを生成して表示部１１（例えば表示ディスプレイ画面）に表示する。なお、電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の表示部１１は、各制御プログラムＰｒやデータベースＤＢの書き換えを行うためだけの簡単な画面だけであってもよい。

電力系統の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０には、複数個のデータベースＤＢが格納されている。プログラムデータベースＤＢを除く、他のデータベースＤＢ（ＤＢ１〜からＤＢ５、ＤＢ６、ＤＢ１２）について、ここで取り扱うデータ内容についてさらに詳細に説明する。

評価対象データベースＤＢ１に記憶された評価対象データＤ１は、例えば、計測装置４４で計測した個別制御装置４５の設置された母線の一次側電圧値Ｖ１と二次側電圧値Ｖ２である。このＶ１とＶ２は、計測値でなくとも、運用者や予測装置が予測した予測値であってもよいし、運用者が例えば計測値や予測値に対してさらに再生可能エネルギーなどの出力変動を加えた模擬値であってもよい。また、前記計測値や予測値や模擬値は、一時点のデータであってもよいし、複数時点のデータであってもよい。複数時点の場合は、評価結果も複数時点のそれぞれに対して計算された結果が表示される。なお、評価対象データＤ１は、監視制御装置や中央給電指令所やＥＭＳなどの別システムで計算されたり記憶されたりするものを入手してもよいし、手動で入力されてもよい。手動で入力する際には、入力部１２によって手動で入力し記憶する。なお、入力の際はＣＰＵ１４によって必要な画像データを生成して表示部１１に表示するのがよい。入力の際は、補完機能を利用して、大量のデータを設定できるように半手動にしてもよい。

図４は、目標値データベースＤＢ２に記憶された目標値データＤ２の一例を示している。目標値データベースＤＢ２には、目標値データＤ２として、各個別制御装置の制御方式に必要な目標値および不感帯幅などが記憶されている。図４の例では、個別制御装置４５ａについて、個別制御装置４５ａがＶ１−Ｖ２制御方式である場合に、電圧Ｖ１についてその目標値（時刻ｔ１で０．９９５、時刻ｔ２で１．０００）と上側不感帯幅と下側不感帯幅（いずれも変更なし）とが時刻ごとに記憶され、電圧Ｖ２についてその目標値（時刻ｔ１で１．００５、時刻ｔ２で１．０１０）と上側不感帯幅と下側不感帯幅（いずれも変更なし）とが、時刻ごとに記憶されている。なお、設定されるデータは一時点だけのデータであってもよい。

また、図４に記載の上側不感帯幅と下側不感帯幅について、「変更なし」とは、個別制御装置制御方式データＤ３に記憶している既設定上側不感帯幅と既設定下側不感帯幅と上側不感帯幅と下側不感帯幅が同じことを意味している。このような場合は、既設定の値がコピーされる。なお、目標値データＤ２は、監視制御装置や中央給電指令所やＥＭＳから遠隔設定されてもよいし、手動で入力されてもよい。手動で入力する際には、入力部１２によって手動で入力し記憶する。なお、入力の際はＣＰＵ１４によって必要な画像データを生成して表示部１１に表示する。入力の際は、補完機能を利用して、大量のデータを設定できるように半手動にしてもよい。

図５は、個別制御装置制御方式データベースＤＢ３に記憶された個別制御装置制御方式データＤ３の一例を示している。個別制御装置制御方式データベースＤＢ３には、個別制御装置制御方式データＤ３として、図５に示すような各個別制御装置の制御方式および各制御方式に必要な既に設定された既設定目標値や既設定上側不感帯幅や既設定下側不感帯幅や動作条件などが記憶されている。

なお図の例では、Ｖ１は基準電圧が５２５（ＫＶ）、Ｖ２は基準電圧が２８５（ＫＶ）であり、Ｖ１について既設定目標値（ｐ．ｕ）は時刻ｔ１で０．９９０、時刻ｔ２で０．９９５、動作条件（ｐ．ｕ・秒）は時刻ｔ１、ｔ２で０．５０、既設定上側不感帯幅（ｐ．ｕ）は時刻ｔ１、時刻ｔ２で０．００３、既設定下側不感帯幅（ｐ．ｕ）は時刻ｔ１、時刻ｔ２で０．００４とされている。Ｖ２についても同様であるので数値を挙げての説明を省略する。

ここで、動作条件とは、既設定目標値および不感帯幅から電圧Ｖ１や電圧Ｖ２が離れた場合に、電圧Ｖ１と電圧Ｖ２について、それぞれを積分していき、その積分値が動作条件を越した場合に機器操作がされるという積分の判定値を意味している。なお、個別制御装置制御方式データＤ３は、監視制御装置や中央給電指令所やＥＭＳから遠隔設定されてもよいし、手動で入力されてもよい。手動で入力する際には、入力部１２によって手動で入力し記憶する。なお、入力の際はＣＰＵ１４によって必要な画像データを生成して表示部１１に表示する。入力の際は、補完機能を利用して、大量のデータを設定できるように半手動にしてもよい。

図６ａおよび図６ｂは、個別制御装置データベースＤＢ５に記憶された個別制御装置データＤ５の一例を示している。個別制御装置データベースＤＢ５には、個別制御装置データＤ５として、図６ａに示すような、各個別制御装置（４５ａ，４５ｂ）である調相機器（ＳＣやＳｈＲ）について、その各容量のＳＣやＳｈＲが何台最大で系統に並列可能かという数（４５ａでは４０ＭＶＡのＳＣが８台、２０ＭＶＡのＳＣが８台、４５ｂでは４０ＭＶＡのＳＣが１６台、２０ＭＶＡのＳＣが１６台、−２０ＭＶＡのＳｈＲが２台）や、どの程度の動作遅れがあるか、ＬＲＴについて各個別制御装置（４５ａ，４５ｂ）における、１タップ動作あたりの刻み値（ｐ．ｕ／タップ）、上下限値（ｐ．ｕ）や動作遅れ（ｓ）が記憶されている。

また、図６ｂに示すように各時刻における動作状態が記憶されている。この例では、個別制御装置４５ａについて、時刻ｔ１では４０ＭＶＡのＳＣが４台、２０ＭＶＡのＳＣが２台、ＬＲＴは６タップで運用し、時刻ｔ２では４０ＭＶＡのＳＣが４台、２０ＭＶＡのＳＣが４台、ＬＲＴは７タップで運用している。これらのデータは、電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の入力部１２を用いて記憶してもよいし、その他の監視装置から記憶されてもよい。

図７は、機器操作データベースＤＢ４に記憶された機器操作データＤ４の一例を示している。個別制御装置データベースＤＢ４には、機器操作データＤ４として、図７に示すような、調相設備やＬＲＴの操作位置が記憶されている。この例では、個別制御装置４５ａについて、時刻ｔ１では４０ＭＶＡのＳＣが４台、２０ＭＶＡのＳＣが２台、ＬＲＴは６タップで運用し、時刻ｔ２では４０ＭＶＡのＳＣが４台、２０ＭＶＡのＳＣが２台、ＬＲＴは７タップで運用している。これらのデータは、電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の入力部１２を用いて記憶してもよいし、その他の監視装置から記憶されてもよい。

個別制御装置動作予測結果データベースＤＢ６には、個別制御装置動作予測結果データＤ６として、個別制御装置動作予測部３１で予測された、機器操作データベースＤＢ４に記憶された機器操作データＤ４と同じ形式のデータが記憶されている。この予測の方法については、図９にて後述する。

差分計算結果データベースＤＢ１２には、差分計算結果データＤ１２として、電力系統の個別制御装置の目標値を変更した場合に個別制御装置がどのように動作するか予測された個別制御装置動作予測結果データＤ６と、個別制御装置の目標値を変更する際に用いた機器操作データＤ４と、の差分結果として、機器操作データベースＤＢ４に記憶された機器操作データＤ４と個別制御装置動作予測結果データＤ６とその差分が記憶されている。この差分画面については、図１２にて後述する。

次に電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の計算処理内容について図８を用いて説明する。図８は、電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャートの例である。簡単に流れを説明し、その後各部について詳述する。

まず、評価対象データＤ１と目標値データＤ２と個別制御装置制御方式データＤ３と個別制御装置データＤ５とを用いて、個別制御装置動作予測を行う。個別制御装置動作予測の結果は、個別制御装置動作予測結果データベース２６に格納される。次に、計算した個別制御装置動作予測結果データＤ６と機器操作データＤ４とを用いて、差分計算を行う。差分計算の結果は、差分計算結果データベース５２に格納される。最後に、評価対象データＤ１と目標値データＤ２と個別制御装置制御方式データＤ３と個別制御装置データＤ５と機器操作データＤ４と、個別制御装置動作予測結果データＤ６と差分計算結果データＤ１２の一つ以上の、画面表示を行う。なお、各種計算結果や計算途中でメモリに蓄積されるデータは、その他の監視装置の画面に逐次表示されてもよい。これにより、運用者が電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の運用状況を容易に把握できる。以上の処理の流れを処理ステップ毎に説明する。

上記処理は図８のフローチャートでは、以下のように実施される。まず、処理ステップＳ２０では、評価対象データＤ１と目標値データＤ２と個別制御装置制御方式データＤ３と個別制御装置データＤ５と、をデータ取得し、メモリに読み込む。

図３の個別制御装置動作予測プログラムＰｒ３１により実施される処理ステップＳ３１では、前記処理ステップＳ２０でメモリに読み込んだ、評価対象データＤ１と目標値データＤ２と個別制御装置制御方式データＤ３と個別制御装置データＤ５とを用いて、個別制御装置動作予測を行う。ここで、個別制御装置動作予測処理の一例について図９の処理フローを用いて、詳細に述べる。

処理ステップＳ３１１では、まず、予測対象の個別制御装置を選択する。図７の個別制御装置データＤ４に記憶された順番や、運用者が任意に指定した順番により、対象とする個別制御装置を選択する。

処理ステップＳ３１２では、評価対象データの動作領域判定を行う。評価対象データの動作領域判定の説明の前に、ＬＴＣなどの電圧制御装置の構成、およびＶ１−Ｖ２制御方式の考え方について説明する。

図３５は、個別制御装置における操作機器部分である、例えばＬＴＣなどの電圧制御装置の概略構成を示している。ＬＴＣの一次巻線にはタップが形成されており、３次巻線にコンデンサＳＣ、リアクトルＳｈＲが設置されている。ＬＴＣにおける操作は、遮断器ＣＢＣ，ＣＢＳ（これは電子的な操作である場合を含む）の入切（以下ＳＣ、ＳｈＲの入り、切りという）及びタップの上げ下げにより行われる。なお、Ｖ１、Ｖ２はＬＴＣにおける一次巻線側電圧および二次巻線側電圧であり、矢印の方向を正として以下説明する。

図１０は個別制御装置がＶ１−Ｖ２制御方式での制御を行う事例を示している。図１０は横軸にＶ１、縦軸にＶ２をとる、いわゆるＶ１−Ｖ２平面を示している。Ｖ１−Ｖ２平面は、Ｖ１正−Ｖ２正とする第一象限Ｒ１、Ｖ１負−Ｖ２正とする第二象限Ｒ２、Ｖ１負−Ｖ２負とする第三象限Ｒ３、Ｖ１正−Ｖ２負とする第四象限Ｒ４に区分され、かつ０点近傍にＶ１についての上側制限値Ｖ１Ｌ１，下側制限値Ｖ１Ｌ２，Ｖ２についての上側制限値Ｖ２Ｌ１，下側制限値Ｖ２Ｌ２が設定されており、これにより不感帯領域Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を形成している。なお不感帯領域Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４がすべて成立する領域Ｌについて図１０では０点近傍に設定した事例を示しているが、これは適宜の要望に応じて適宜の位置に設定することが可能であるが、いずれの場合にも電圧制御装置の動作点を不感帯領域Ｌ内に移動させるべく作用する。不感帯領域Ｌ内における移動後の位置が設定電圧Ｖ１ｒｅｆ，Ｖ２ｒｅｆである。ここでは０点を設定電圧Ｖ１ｒｅｆ，Ｖ２ｒｅｆとする例を示す。

図１０には、ＬＴＣにおける操作であるＳＣ、ＳｈＲの入り、切りと、タップの上げ下げの場合における電圧、Ｖ１，Ｖ２の変化方向の関係を示している。ＳＣ、ＳｈＲの操作は、図１０のＶ１≧Ｖ１Ｌ１かつＶ２≧Ｖ２Ｌ２の領域Ｒ１´、およびＶ１≦Ｖ１Ｌ２かつＶ２≦Ｖ１Ｌ１の領域Ｒ３´に作用し、ＳＣ切り、ＳｈＲ入りは電圧Ｖ１を上昇させる方向に作用し、ＳＣ入り、ＳｈＲ切りは電圧Ｖ１を下降させる方向に作用する。タップの操作は、図１０のＶ２≧Ｖ２Ｌ１かつＶ１≦Ｖ１Ｌ１の領域Ｒ２´、およびＶ２≦Ｖ２Ｌ２かつＶ１≦Ｖ１Ｌ２の領域Ｒ４´に作用し、タップ上げは電圧Ｖ２を上昇させる方向に作用し、タップ下げは電圧Ｖ２を下降させる方向に作用する。

以上のように定められたＶ１−Ｖ２平面を前提において、処理ステップＳ３１２では、評価対象データの動作領域判定を以下のようにして行う。

この判定のためには、設定電圧Ｖ１ｒｅｆ，Ｖ２ｒｅｆの座標と、評価対象点Ｙの電圧Ｖ１，Ｖ２の現在時刻における座標（Ｖ１ｔ１，Ｖ２ｔ１）とを用いる。なお図示の例では設定電圧Ｖ１ｒｅｆ，Ｖ２ｒｅｆの座標（Ｖ１ｒｅｆ，Ｖ２ｒｅｆ）＝（０，０）であり、電圧の現時刻の座標（Ｖ１ｔ１，Ｖ２ｔ１）＝（Ｖ１Ｌ２−ΔＶ１，Ｖ２Ｌ２−ΔＶ２）であるものとする。従って、電圧（Ｖ１，Ｖ２）の現在の座標（Ｖ１ｔ１，Ｖ２ｔ１）は第三象限にあり、ＳＣ切りまたはＳｈＲ入りにより電圧Ｖ１をΔＶ１上昇させ、タップ上げにより電圧Ｖ２をΔＶ２上昇させれば、不感帯領域Ｌ内に制御できることを表している。

これらのデータを用いての領域判定では、Ｖ１ｔ１＞Ｖ１ｒｅｆ_，かつＶ２ｔ１＞Ｖ２ｒｅｆ，かつＶ１ｔ１−Ｖ１ｒｅｆ＞Ｖ１Ｌ１の場合に領域Ｒ１´と判定する。また、Ｖ１ｔ１＞Ｖ１ｒｅｆ，かつＶ２ｔ１＞Ｖ２ｒｅｆ，かつＶ２ｔ１−Ｖ２ｒｅｆ＞Ｖ２Ｌ１の場合にＲ１´と判定する。

同様に、Ｖ１ｔ１＜Ｖ１ｒｅｆ，かつＶ２ｔ１＜Ｖ２ｒｅｆ，かつＶ２ｒｅｆ−Ｖ１ｔ１＞Ｖ１Ｌ２の場合にＲ３´と判定する。また、Ｖ１ｔ１＜Ｖ１ｒｅｆ，かつＶ２ｔ１＜Ｖ２ｒｅｆ，かつＶ１ｒｅｆ−Ｖ１ｔ１＞Ｖ２Ｌ２の場合にＲ３´と判定する。

上記と同じアナロジーで、領域Ｒ２´、Ｒ４´についても判定可能であるので、個々での詳細説明は割愛する。

この判定によれば、不感帯の変更にて制御可能と判断することができる。

図１０の例では、評価対象点Ｙが第三象限に存在しているため、ＳＣ入・ＳｈＲ切の動作領域だということが判定できる。つまり、Ｖ１−Ｖ２平面での設定電圧（Ｖ１ｒｅｆ、Ｖ２ｒｅｆ）と評価対象点Ｙの現時刻の（Ｖ１ｔ１、Ｖ２ｔ１）の差分を出して、さらに上側不感帯もしくは下側不感帯との差分を出し、それが正か負かによって、評価対象点Ｙがどの領域にいるかを判定する。なお、不感帯領域内にいる場合には、個別制御装置は動作しないという判定となる。また、処理ステップＳ２０で取得した個別制御装置データＤ５を用いて、これ以上その領域の電圧制御機器が動作できるかを判定する。例えば、ＳＣ入の領域でＳＣ入の上限値まで動作している場合には、ＳＣ入は動作できないので、動作しないという判定になる。

なお、図１１に示すように、第一象限において既設定目標電圧（Ｖ１_０，Ｖ２_０）から、目標電圧（Ｖ１、Ｖ２）に変更した際には、評価対象点Ｙの領域が変化するため、このような動作確認を行っている。このような図面も表示することで、運用者に気づきを促すことができる効果がある。

処理ステップＳ３１３では、処理ステップＳ３１２の計算結果を活用して、評価対象距離計算を行う。まず、処理ステップＳ３１２にて、評価対象点が不感帯領域にいる場合には、処理ステップＳ３１５に移動する。それ以外の領域にいる場合には、不感帯領域外の距離をＶ１およびＶ２軸に対してΔＶ１およびΔＶ２を求める。図１０に示す第三象限にいる場合には、同図のように、ΔＶ１およびΔＶ２を求める。次に、ΔＶ１とΔＶ２の小さな方を評価対象距離に決定する。

処理ステップＳ３１４では、処理ステップＳ３１３で求めた評価対象距離と処理ステップＳ２０で取得した各データを用いて動作時間予測計算を行う。個別制御装置制御方式データＤ３の動作条件の値を処理ステップＳ３１３で求めた評価対象距離で割って動作時間予測計算の結果を求める。この時、ΔＶ１＜ΔＶ２ならば、０．５［ｐ．ｕ．・秒］／ΔＶ１［ｐ．ｕ．］＝Ｔ［秒］となる。このＴ秒がこの個別制御装置における電圧制御機器の動作時間予測計算結果である。

処理ステップＳ３１５では、全ての個別制御装置を選択したかどうかを判定する。全て選択した場合には、図８の処理ステップＳ３９へ進み、していない場合には、処理ステップＳ３１１に進み、全ての個別制御装置についての一連の処理を実行するまで繰り返す。

以上の個別制御装置動作予測の結果は、個別制御装置動作予測結果データベースＤＢ６に格納される。

図８に戻り、図３の差分計算プログラムＰｒ３９により実施される処理ステップＳ３９では、計算した個別制御装置動作予測結果データＤ６と機器操作データＤ４とを用いて、差分計算を行う。例えば、図６ｂと図７で差分計算すると、調相設備ＳＣの２０ＭＶＡがｔ２の断面で２台差が生じることがわかる。この差分計算の結果は、図１の差分計算結果データベースＤＢ１２に格納される。

最後に、処理ステップＳ１１では、評価対象データＤ１と目標値データＤ２と個別制御装置制御方式データＤ３と個別制御装置データＤ５と機器操作データＤ４と、個別制御装置動作予測結果データＤ６と差分計算結果データＤ１２の一つ以上の、画面表示を行う。なお、各種計算結果や計算途中でメモリに蓄積されるデータは、その他の監視装置の画面に逐次表示されてもよい。これにより、運用者が電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の運用状況を容易に把握できる。

ここで、図１２を用いて、出力画面の表示例を説明する。図１２の出力画面の表示例では、画面９０，９１，９２による３画面構成とされており、画面９０には評価対象データ入力を取得時刻と共に表示する。画面９１には、個別制御装置（４５ａ，４５ｂ）がタブ選択可能とされ、Ｖ１−Ｖ２平面での電圧（Ｖ１、Ｖ２）が例えば第一象限について評価対象点、時刻と共に表示される。画面９２には、差分計算結果が時刻、表形式で一覧表示されている。

係る表示例により、図１１や図１０のような個別制御装置動作予測結果が認識できる画面９１と、差分計算結果がわかる画面９２を表示することで、運用者にとって、結果が容易に確認できるようになる効果がある。また、図４〜図７で示されるような、図８の処理ステップＳ２０で取得した各データを画面９０に表示することで、運用者が評価対象データＤ１や個別制御装置データＤ５を把握しやすくなる効果がある。なお、監視対象の個別制御装置のそれぞれをタブで切り替えられるようになっているが、ウィンドウとして扱い、並列に図面を並べることもできる。これにより、運用者が見比べるときに容易になる効果がある。

運用者は処理ステップＳ３１の個別制御装置動作予測の結果データおよび各種データを確認することで、評価対象データＤ１を用いた際に、個別制御装置が動作するかどうか、また、動作する場合にどの程度の時間で操作するかという予測を立てることができ、評価対象データを検討する際に気づきをえることができる効果がある。

また、処理ステップＳ３９の差分計算の結果データおよび各種データを確認することで、評価対象データを用いた際に、個別制御装置が思った通りに動作するかどうか、判定でき、評価対象データを検討する際に気づきをえることができる効果がある。

これらにより、再生可能エネルギーなどの出力変動により電圧や潮流の変動量が大きくなることや、電源構成や系統構成が変更されることの１つ以上が発生しても、電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するための運用者の労力を低減することが達成できる効果がある。

なお、実施例１では、評価対象データＤ１と機器操作データＤ４の関連がかならず必要という前提で説明を行っているが、運用者として評価対象データＤ１だけを設定する場合に機器操作データＤ４が無くても動作予測結果を出して、後述する実施例３のように、その予測動作の効果を評価するという形態にすることであってもよい。

図１３から図１８ａ、図１８ｂを用いて説明を行う実施例２においては、実施例１のシステム構成において、評価対象データＤ１とその機器操作データＤ４を、過去データ利用計算や潮流計算や最適潮流計算を用いて与える機能を追加したものである。

実施例１においてこれらのデータは、運用者の判断および入力により電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０に事前に与えられ、評価対象データベースＤＢ１および機器操作データベースＤＢ４に記憶されていたものであり、実施例２では計測対象データＤＸ１，系統設備データＤＸ２からの推定により評価対象計算部３０において自動生成し、評価対象データベースＤＢ１および機器操作データベースＤＢ４に記憶している。なお実施例１と同じ構成箇所で同じ動作の箇所については説明を省略する。

図１３は、実施例２の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の全体構成図の例であり、実施例１の図１の入力系データベースＤＢＩに系統計測データＤＸ１を記憶する系統計測データベースＤＢＸ１と系統設備データＤＸ２を記憶する系統設備データベースＤＢＸ２が追加された点と、計算部４１に評価対象計算部３０が追加された点において、実施例１と構成が相違する。

図１４は、実施例２の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０のハード構成と電力系統１００の全体構成図の例であり、実施例１の図２のデータベースＤＢとして系統計測データベースＤＢＸ１と系統設備データベースＤＢＸ２が追加された点が異なる。

ここで、系統計測データＤＸ１と系統設備データＤＸ２について補足する。

系統計測データデータベースＤＢＸ１には、系統計測データＤＸ１として、有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧Ｖ、電圧位相角δ、電流Ｉ、力率Φ、タップ値、電力系統とノードやブランチや変圧器やＳＣやＳｈＲなどの間の開閉器の入り切り情報、などが含まれる。

これらは時刻スタンプ付きデータやＰＭＵデータでもよい。例えば、図１４の電力系統１００に接続するノード１２０における電圧および電圧位相角と、電力系統１００に接続するノード１２０に接続するブランチ１４０の線路電流（Ｉ）または線路潮流（Ｐ＋ｊＱ）と、電力系統１００に接続するノード１２０に接続する変圧器１３０の線路電流（Ｉ）または線路潮流（Ｐ＋ｊＱ）と、変圧器１３０に接続するノード１２１の電圧Ｖおよび電圧位相角δと、ノード１２０に接続する電源１１０の電圧Ｖや電流Ｉや有効電力Ｐや無効電力Ｑや力率Φや、負荷１５０の電圧Ｖや電流Ｉや有効電力Ｐや無効電力Ｑや力率Φと、計測装置４４やその他の監視装置などから通信ネットワークを介して計測する電力系統１００に接続するその他のノードやブランチや電源や負荷や制御装置などの電圧Ｖや電流Ｉや有効電力Ｐや無効電力Ｑや力率Φや電圧Ｖおよび電圧位相角δや、変圧器１３０のタップ値や、ノードやブランチや変圧器やＳＣやＳｈＲなどの間の開閉器の入り切り情報などの、いずれか一つまたは複数が記憶されている。なお、電圧位相角δは、位相計測装置ＰＭＵやＧＰＳを利用した他の計測機器を利用して計測したものでもよい。なお、計測装置は、計器用変圧器ＶＴや計器用変圧器ＰＴや計器用変流器ＣＴやデータを送信する機能を備えるテレメータＴＭやスーパービジョンＳＶからの情報などである。ＶＴやＰＴやＣＴなどで計測した電流Ｉと電圧Ｖと力率Φから線路潮流（Ｐ＋ｊＱ）を計算することができる。なお、系統計測データは、監視制御装置や中央給電指令所やＥＭＳから入手してもよいし、系統全体の計測装置から直接入手してもよい。なお、系統計測データＤＸ１の別例として、過去データである場合がある。

なお、系統計測データＤＸ１は、状態推定処理を加えて、尤もらしいデータに変換されていてもよい。状態推定計算とは、変電所、発電所、送電線をはじめとした電力送配電機器の観測データ、ならびに接続データをもとに、観測データ中の異常データの有無を判定と除去を行い特定の時間断面におけるもっともらしい系統状態を推定する計算機能のことである。ここで、状態推定計算は、例えば、Ｌａｒｓ Ｈｏｌｔｅｎ、 Ａｎｄｅｒｓ Ｇｊｅｌｓｖｌｋ、 Ｓｖｅｒｒｅ Ａｄａｍ、 Ｆ． Ｆ． Ｗｕ、 ａｎｄ Ｗｅｎ−Ｈｓ Ｉｕｎｇ Ｅ． Ｌｉｕ、 Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｔａｔｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ、 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ、 Ｖｏｌ． ３ （１９８８）、 ｐｐ．１７９８−１８０６の各種方法などに即して行うことができる。

系統設備データベースＤＢＸ２には、系統設備データＤＸ２として、系統構成、線路インピーダンス（Ｒ＋ｊＸ）、対地静電容量（アドミタンス：Ｙ）、電源データ、などが含まれ記憶されている。なお、系統構成は、系統の母線と線路と電源と負荷と変圧器と各制御装置の一つまたは複数の接続関係が含まれる。なお、系統設備データＤＸ２は、監視制御装置や中央給電指令所やＥＭＳから入手してもよいし、手動で入力されてもよい。手動で入力する際には、入力部１２によって手動で入力し記憶する。なお、入力の際はＣＰＵ１４によって必要な画像データを生成して表示部１１に表示する。入力の際は、補完機能を利用して、大量のデータを設定できるように半手動にしてもよい。

図１５は、実施例２における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のプログラムデータベースＤＢ１１の内容を示す構成図の例であり、評価対象計算プログラムＰｒ３０が追加された点が実施例１と異なる。

図１７は、実施例２における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャートの例であり、処理ステップＳ３０ａと処理ステップＳ３０ｂが追加された点が異なる。なお、処理ステップＳ２０以降は、実施例１と同様である。ここで、追加された処理ステップＳ３０ａと処理ステップＳ３０ｂについて説明する。

まず、処理ステップＳ３０ａでは、系統計測データＤＸ１と系統設備データＤＸ２とをデータ取得し、メモリに読み込む。次に処理ステップＳ３０ｂでは、系統計測データＤＸ１と系統設備データＤＸ２とを用いて、図１８ａまたは図１８ｂに詳細処理内容を例示する評価対象計算を行い、その結果を評価対象データベースＤＢ１および機器操作データベースＤＢ４に記憶する。

ここで、図１８ａおよび図１８ｂを用いて、処理ステップＳ３０ｂの評価対象計算の処理を具体的に説明する。なお図１８ａは、最適潮流計算ＯＰＦ（Ｏｐｔｉｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ）や潮流計算ＰＦ（Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ）を用いる場合の例であり、図１８ｂは、図１６に示した過去データを用いる場合の例である。図１６について後述する。

まず、図１８ａの潮流計算処理を用いる場合について説明する。

図１８ａの最初の処理ステップＳ３０ｂ１１では、運用者の任意の計算条件を設定する。まず、最適潮流計算ＯＰＦを用いる場合の計算条件について説明する。この条件は、処理ステップＳ３０ｂ１２における最適潮流計算ＯＰＦの目的関数や制約条件によって異なるが、基本的には評価対象母線の上下限電圧や発電機無効電力出力上下限値や連系線無効電力出力上下限値などの不等式制約条件と、対象系統の潮流方程式の等式制約と、目的関数と目的関数が複数の項で形成される場合はそれぞれの重み値と、発電機無効電力出力や調相設備のＳＣやＳｈＲの入切や変圧器タップ位置といった操作変数と、収束計算上限回数や収束判定値や、各種最適化計算に必要な設定値、が設定される。

処理ステップＳ３０ｂ１２では、処理ステップＳ３０ｂ１１にて設定した計算条件をもとに、最適潮流計算ＯＰＦを実施する。ここで、最適潮流計算ＯＰＦの計算式の例を（１）式に示す。

ここで、ｆ（ｘ）は評価関数であり、有効電力送電損失、無効電力送電損失、電源の有効電力出力配分の変更による総燃料費、各電源の力率変更による電源の無効電力出力、などの経済性に関する評価関数、のいずれか一つまたは複数である。ただし複数の場合は予め設定した重みづけで行うものとされる。

（１）式において、ｈ（ｘ）は等式制約条件であり、例えば有効無効潮流方程式とされる。ｇ（ｘ）は不等式制約条件（ペナルティ関数）であり、例えば目標値制約（電圧上下限制約）、発電機無効電力出力上下限制約、潮流上下限制約などの一つまたは複数である。ただし、不等式制約条件は、ペナルティでなく制約値として扱ってもよいが、収束性が悪くなる場合には、ペナルティ関数として目的関数に組み込むことで、収束性の向上を図る。さらに収束性が悪くなる場合には、ペナルティ関数の値を緩和する処理を入れることで解を得ることをできるようにする。これにより、解を確実に得ることができる効果がある。

ここで、評価関数ｆ（ｘ）の例として、全系の有効電力送電損失Ｐ_{Ｌｏｓｓ（ｘ）}を採用する場合の具体式を（２）式に、全系の無効電力送電損失Ｑ_{Ｌｏｓｓ（ｘ）}を採用する場合の具体式を（３）式に、電源の有効電力出力配分の変更による総燃料費Ｃｏｓｔ（ｐ）を採用する場合の具体式を（４）式に、各電源の力率変更による電源の無効電力出力の総和Ｑ_{Ｇａｌｌ（ｘ）}を採用する場合の具体式を（５）式に、監視対象母線の電圧目標値と電圧計測値の偏差の総和を採用する場合の具体式を（６）式に示す。なお下記の例では、各評価関数を別々に記述したが、一つ以上の組合せとなってもよい。

全系の有効電力送電損失Ｐ_{Ｌｏｓｓ（ｘ）}を求める（２）式において、ｉ，ｊ∈Ωｖは監視対象母線、Ｎは母線番号の総数（ｉ＝１〜Ｎ）、Ｐｉｊは母線ｉからｊへの有効電力、Ｐｊｉは母線ｊからｉへの有効電力、Ｇ_ｉｊ＋ｊＢ_ｉｊは母線アドミタンス行列の実部と虚部、Ｖｉとｊは母線ｉとｊの電圧の大きさ、θｉとｊは母線ｉとｊの位相角、である。ただし、Ｇ_ｉｊ＋ｊＢ_ｉｊ＝１／（Ｒ_ｉｊ＋ｊＸ_ｉｊ）であり、Ｒ_ｉｊ＋ｊＸ_ｉｊは線路のインピーダンスである。

全系の無効電力送電損失Ｑ_{Ｌｏｓｓ（ｘ）}を求める（３）式において、Ｑｉｊは母線ｉからｊへの無効電力、Ｑｊｉは母線ｊからｉへの無効電力、ｙｉｊは母線の対地容量成分のアドミッタンス、である。

電源の有効電力出力配分の変更による総燃料費Ｃｏｓｔ（ｐ）を求める（４）式において、α_ｇ、β_ｇ、γ_ｇ：発電機ｇの燃料消費特性の係数、Ｐｇ：発電機ｇの有効出力、ｍ：発電機の個数、である。

各電源の力率変更による電源の無効電力出力の総和Ｑ_Ｇａｌｌ（ｘ）を求める（５）式において、Ｑ_Ｇは発電機ｇの無効電力出力、は発電機の個数、である。ただし、Ｑ_Ｇの大きさによって力率を算出し、発電機ｇの燃料消費特性の係数を用いて、コストに換算してもよい。

ここで、Ｖ（ｘ）は監視対象母線の電圧目標値と電圧計測値の偏差の総和、Ｉ，ｊ∈Ωｖは監視対象母線、Ｍは監視対象母線の総数（ｉ＝１〜Ｍ）、ｖｉは母線ｉの電圧計測値、ｖｊｒｅｆは母線ｉの目標値、である。

このような制約付き最小化問題を解くことで、発電機端子電圧、調相設備入切値、変圧器タップ値、などを求めることができる。このときの制御変数ｘの一例を（７）式に示す。制御変数ｘは、制御対象箇所のＳＣ、ＳｈＲ、タップ付き変圧器のタップ値（Ｔａｐ）、発電機のＡＶＲ／ＡＱＲ指令値、さらに、位相調整器、線路切替など、として（７）式のベクトル式で定義される。本実施例では、調相設備入切値、変圧器タップ値を操作変数とすることで、解を得ることができる。

（７）式において、ＳＣｎはｎ番目のＳＣのバンク投入量、ＳｈＲｍはｍ番目のＳｈＲの投入量、Ｔａｐｐはｐ番目のＬＲＴのタップ位置、Ｖｇｑはｑ番目の発電機端子電圧、ｎはＳＣの設備台数、ｍはＳｈＲの設備台数、ｐはＬＲＴの設備台数、ｐはＶｇの設備台数、である。

なお、最適化計算は、系統を線形化し線形計画問題として、内点法、有効制約法、シンプレックス法などを適用してもよいし、二次計画問題として、主双対内点法、最大エントロピー手法などを適用してもよいし、非線形計画問題として、再急降下法、準ニュートン法、ペナルティ関数法などを適用してもよいし、制約付き非線形計画問題として、拡張ラグランジュ乗数法などを適用してもよい。また、各問題や組合せ最適化問題や混合整数非線形最適化問題などに対してメタヒューリスティックである遺伝アルゴリズムやシミュレーティッドアニーリングやタブサーチや粒子群最適化ＰＳＯ（ＰＡＲＴＩＣＬＥ ＳＷＡＲＭ ＯＰＴＩＭＩＺＡＴＩＯＮ）を適用して求める方法でもよい。最適潮流計算ＯＰＦの計算式の例としては、例えば「関根 他、電力系統の最適潮流計算ＯＰＦ（Ｏｐｔｉｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ）、平成１４年３月、日本電気協会，ｐｐ．１３３−２０７」に記載がある。また、安定性制約付の最適潮流計算ＯＰＦとして前記文献のｐｐ．５８〜６６に記載の方法を用いてもよい。また、潮流計算は、例えば、ＷＩＬＬＩＡＭ Ｆ ＴＩＮＮＥＹ、ＣＬＩＦＦＯＲＤ Ｅ ＨＡＲＴ、Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｂｙ Ｎｅｗｔｏｎ‘ｓ Ｍｅｔｈｏｄ、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ、ＶＯＬ．ＰＡＳ−８６、ＮＯ．１１（１９６７）ｐｐ．１４４９−１９６７の方法などに則して行う。

また最適潮流計算ＯＰＦの解法によっては、離散値として解くことや連続値として解くことが考えられる。離散値として解く場合には、そのまま調相設備入切値、変圧器タップ値が解となるが、連続値として解く場合には、それらの値に最も近い離散値に置き換えることで解を離散化できる。

このように、処理ステップＳ３０ｂ１２では、最適潮流計算ＯＰＦの中で、（１）から（７）式を適宜実行する。

以上の計算により、最適な潮流状態を得るための、機器操作データＤ４と前記機器操作をした際の潮流状態から評価対象データＤ１を得ることができる。

図１８ａに戻り、処理ステップＳ３０ｂ１３では、処理ステップＳ３０ｂ１２の結果を表示することによって、運用者が、結果がＯＫか判断をできるようになる。ここで、表示する結果としては、最適な潮流状態を得るための、機器操作データＤ４と前記機器操作をした際の潮流状態から評価対象データＤ１やその計算条件である。

処理ステップＳ３０ｂ１４では処理ステップＳ３０ｂ１３の表示結果を見て、結果がＯＫかどうか、運用者が判断する。なお、前記判断は予め閾値を設定しておき、その閾値を超えれば、ＯＫと半自動的に判定してもよい。

処理ステップＳ３０ｂ１５では、処理ステップＳ３０ｂ１４でＯＫと判断された、処理ステップＳ３０ｂ１３で算出した機器操作データＤ４と評価対象データＤ１を各データベースに記憶する。

図１８ａで潮流計算を基に設定する場合には、処理ステップＳ３０ｂ１１にて運用者が計算条件を設定し、処理ステップＳ３０ｂ１２にて潮流計算をした後、処理ステップＳ３０ｂ１３にて送配電ロスといった評価値を確認することで、処理ステップＳ３０ｂ１４の結果ＯＫかどうかの判断をすることを繰返し、試行錯誤的または最急降下法的に運用者が計算条件設定と結果ＯＫの判断をすることで、最適化していく方式となる。このような方法で結果を求めてもよい。これにより、複雑な計算が必要なく、潮流計算ベースで結果を得ることができるため、運用者のこれまでの知見を生かせるという効果がある。また、前記最適潮流計算／潮流計算の処理ステップＳ３０ｂ１２においては、図面には書いていないが、運用者が任意の安定性を達成するための評価対象データおよび機器操作データを得るために、過渡安定度計算や電圧安定性計算や定態安定性計算を組み合わせてもよい。

ここで、具体的な過渡安定性計算手法としては、「Ｐｒａｂｈａ Ｋｕｎｄｕｒ、Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ、Ｔｈｅ Ｅｐｒｉ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（１９９４）ｐｐ．８２７−９５４」や、「大規模電力系統の安定性総合解析システムの開発、電力中央研究所総合報告Ｔ１４（１９９０）」や、「電力系統の利用を支える解析・運用技術、電気学会技術報告第１１００号（２００７）ｐｐ．１０６−１１０」などに示される各種方法などに則して行うことができる。また、電圧安定性の計算としてＰ−Ｖカーブの計算は、「電力系統の電圧安定性解析手法の開発、電力中央研究所総合報告Ｔ３７（１９９５）」や、「Ｐｒａｂｈａ Ｋｕｎｄｕｒ、Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ、Ｔｈｅ Ｅｐｒｉ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（１９９４）ｐｐ．９７７−１０１２」や、「Ｃｈｉａｎｇ． Ｈ． Ｄ． ｅｔ ａｌ．、ＣＰＦＬＯＷ： Ａ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｔｏｏｌ ｆｏｒ Ｔｒａｃｉｎｇ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｔｅａｄｙ−Ｓｔａｔｅ Ｓｔａｔｉｏｎａｒｙ Ｂｅｈａｖｉｏｒ Ｄｕｅ ｔｏ Ｌｏａｄ ａｎｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ、 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ、 Ｖｏｌ． １０、 Ｎｏ． ２、 ｐｐ．６２３−６３４、 １９９５や、Ｖｅｎｋａｔａｒａｍａｎａ Ａｊｊａｒａｐｕ、 Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ、 Ｓｐｒｉｎｇｅｒ、 ２００６、 ｐｐ．４９−１１６」や、特開平６−１５３３９７号公報などに記載の計算方法などに則して行うことができる。また、Ｖ−Ｑ曲線の計算は、「電力系統安定運用技術専門委員会、電力系統安定運用技術電気協同研究、第４７巻、第１号、ｐｐ．２４−２６」に記載の計算方法などに則して行うことができる。さらに、定態安定性計算は、例えば、前記過渡安定性計算と同様の計算である定態安定性計算の方法でもよいし、「電力系統の利用を支える解析・運用技術、電気学会技術報告第１１００号（２００７）ｐｐ．１０５−１０６」や、「Ｐｒａｂｈａ Ｋｕｎｄｕｒ、Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ、Ｔｈｅ Ｅｐｒｉ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（１９９４）ｐｐ．６９９−８２２」、などに記載の固有値計算などの各種計算に則して求める方法でもよい。

次に、図１８ｂの処理を用いる場合について説明する。図１８ａでは最適潮流計算ＯＰＦ（Ｏｐｔｉｍａｌ Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ）や潮流計算ＰＦ（Ｐｏｗｅｒ Ｆｌｏｗ）を用いる場合の例であったが、図１８ｂは、図１６に示した過去データを用いる場合の例である。

図１６に示す過去データの例では、機器操作、目標値変化、指標変化についての過去データが時系列的に保全されている。機器操作としては、例えば個別制御装置４５ａがＳＣやＳｈＲなどの調相設備である場合に容量別の機器ごとに台数やタップ位置が時系列的に記憶され、目標値変化としては、個別制御装置４５ａ、４５ｂなどについて、目標電圧Ｖ１，Ｖ２が時系列的に記憶され、指標変化としては、送配電ロスが時系列的に記憶されている。

図１８ｂの処理ステップＳ３０ｂの処理では、図１６の過去データを参照する。処理ステップＳ３０ｂ２１では、運用者が過去データを検索し表示できる。過去データとは、図１６に示すような機器操作とそれによる目標値変化と指標変化が記憶されたデータである。過去データは、過去の時間毎に保存されており、必要な過去データを検索することで表示することができる。例えば、指標変化が減じたデータを絞り込み検索することで、容易に運用者が所望の過去データを検索することができる。なお、図面には書いていないが、現在の潮流断面と近いデータを表示することも可能である。前述した最適潮流計算や潮流計算を使った方法と比べ、過去に実績のある動作であるため、運用者の考えに近い動作を選択することができる効果がある。

処理ステップＳ３０ｂ２２では、処理ステップＳ３０ｂ２１で検索表示して抽出した過去データを選択し、処理ステップＳ３０ｂ２１で検索した機器操作データＤ４と評価対象データＤ１を各データベースに記憶される。

実施例２によれば、従来はこれらの情報は運用者により入力されており、これらの情報が自動的に得られることにより、運用者の労力を低減することができる。

実施例３では、実施例２において、差分計算結果データに基づき条件を変更して再度評価対象データＤ１および機器操作データＤ４を計算する条件変更計算部３２を加えた電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の構成例を説明する。実施例２と同じ構成箇所で同じ動作の箇所については説明を省略する。なお実施例３では、実施例２の派生系としての構造を記述したが、実施例１において、条件変更計算部３２を加えた形態をとってもよい。

図１９から図２４を用いて説明を行う実施例３は、実施例１または実施例２のシステム構成において、差分計算結果を用いて、条件を変更した過去データ利用計算や潮流計算や最適潮流計算を行い、評価対象データＤ１や機器操作データＤ４を求めるものである。

図１９は、実施例３の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の全体構成図の例であり、実施例２の図１の計算部４１に条件変更計算部３２が追加された点と、結果系データベースＤＢ０に条件変更計算結果データベースＤＢＸ３が追加された点が、構成として異なる。

図２０は、実施例３の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０のハード構成と電力系統１００の全体構成図の例であり、実施例２の図１４のデータベースとして条件変更計算結果データベースＤＢＸ３が追加された点が異なる。

図２１は、実施例３における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のプログラムデータベースの内容を示す構成図の例であり、条件変更計算プログラムＰｒ３２が追加された点が異なる。

図２２は、実施例３における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャートの例であり、処理ステップＳ３２が追加された点が異なる。なお、それ以外の処理ステップは、実施例２と同様である。ここで追加された処理ステップについて説明する。

処理ステップＳ３２では、差分計算結果データＤ１２と入力系データベースＤＢＩの各データを用いて、図２３ａ、図２３ｂの両方または一方の処理を行う。

図２３ａに示す処理は、個別制御装置動作予測結果データＤ６と機器操作データＤ４に差分が生じたとしても、予測された動作でどこまでの効果がでるかを確かめるための処理である。これにより、運用者は差分が生じたとしても、指定された機器操作によってどれだけの効果が発揮できるかを容易に確認できる効果がある。運用者はこの効果を確認し、必要に応じて、評価対象計算部を用いるか手動で、新しく評価対象データおよび機器操作データを計算し、さらに効果を確認することができる。これにより、試行錯誤的な動作を効率化でき、電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するための運用者の労力を低減することができる効果がある。

図２３ａの処理ステップＳ３２１では、個別制御装置動作予測結果データＤ６を用いて、この予測動作が生じた場合の条件で潮流計算を行う。この時、図１６に示した指標である例えば送配電ロスについても計算することで、予測動作の効果を容易に確認できるようになる効果がある。

図２３ａの処理ステップＳ３２２では、処理ステップＳ３２１で計算した条件と計算した前記指標を条件変更計算結果データベースＤＢＸ３に記憶する。

これにより、運用者は差分が生じたとしても、差分が生じないようにするためには、どのような機器操作を行えばよいか、どのような目標値であれば思った通りの機器操作ができるか、といったことを容易に確認できる効果がある。運用者はこの計算結果およびさらに図２３ａの機能を用いて確認し、必要に応じて、評価対象計算部を用いるか手動で、新しく評価対象データおよび機器操作データを計算し、さらに効果を確認することができる。これにより、試行錯誤的な動作を効率化でき、電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するための運用者の労力を低減することができる効果がある。

他方、図２３ｂに示す処理は、個別制御装置動作予測結果データＤ６と機器操作データＤ４の差分から、最適潮流計算ＯＰＦの操作変数を絞り込み、個別制御装置動作予測結果データＤ６が動作可能となるような、機器操作を求めるための処理である。

処理ステップＳ３２３は、個別制御装置動作予測結果データを用いて、最適潮流計算ＯＰＦの操作変数を変更する処理である。最適潮流計算ＯＰＦの操作変数を変更する処理事例を説明するための図として、例えば、図２４に示すような状況を想定する。

図２４では縦横の目標電圧Ｖ１，Ｖ２について、目標電圧を設定するための機器操作は変圧器１タップ増加とＳＣ１台入だったのに対して、評価対象点は、第三象限の動作領域Ｒ３のため、ＳＣ入操作しかできない、という状況を表している。係る状況であった場合には、処理ステップＳ３２３では、操作変数からタップ動作を除く、という操作変数の変更を行う。なお、個別制御装置制御方式データによらず動くような機器の動作（例えば、自動で動作する機器であるＰＳＶＲの動作など）は、影響が出てしまうと運用者が判断した場合には、操作変数から外して、本処理を実施することもできる。

処理ステップＳ３２４では、処理ステップＳ３２３にて操作変数を絞り込んだ結果を用いて、再度、最適潮流計算を行う。ここでは、最適潮流計算の例を示すが、前述のように潮流計算と絞り込まれた機器操作データの計算をしてもよい。これにより、動作可能な機器操作データとその操作結果である目標値データを計算結果として得ることができる。

処理ステップＳ３２５では、処理ステップＳ３２４の最適潮流計算ＯＰＦの結果を途中または最終結果として表示する。この時、図１６に示した指標である例えば送配電ロスについても計算することで、予測動作の効果を容易に確認できるようになる効果がある。

処理ステップＳ３２６では、処理ステップＳ３２３〜処理ステップＳ３２５で計算した条件と結果を条件変更計算結果データベースＤＢＸ３に記憶する。

実施例３によれば、差分に応じた条件変更計算の実施により評価対象データや機器操作データを求めることができ、運用者における次段対応を可能とすることができる。

実施例４では、実施例３に対して、予測計算部３３を加えることで、電力系統の潮流状態などが変化した場合に対しても、将来変化を考慮した実施例３の計算ができ、時間経過とともに再生可能エネルギーは天候に起因して出力変動したとしても、電力系統の電圧と無効電力のバランス維持や設定範囲維持や、経済性向上や、電圧制御装置の基準値または目標値または整定値を設定するための運用者の労力を低減すること、の１つ以上を達成するための、電力系統の電圧無効電力運用支援・監視制御装置および各方法を提供できるようになる。実施例３と同じ構成箇所で同じ動作の箇所については説明を省略する。本実施例４では実施例３の派生系としての構造を記述したが、実施例１において、条件変更計算部を加えた形態をとってもよい。

図２５から図２９を用いて説明を行う実施例４は、実施例１または実施例２または実施例３のシステム構成において、予測計算を用いて、将来変化を考慮した各計算を行い、各結果を求めるものである。

図２５は、実施例４の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の全体構成図の例であり、実施例３の図１９の計算部４１に予測計算部３３が追加され、データベースとして計画値データベースＤＢＸ４と予測計算結果データベースＤＢＸ５が追加された点が構成として異なる。

図２６は、実施例４の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０のハード構成と電力系統１００の全体構成図の例であり、実施例３の図２０のデータベースとして計画値データベースＤＢＸ４と予測計算結果データベースＤＢＸ５が追加された点が異なる。

図２７は、実施例４における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のプログラムデータベースの内容を示す構成図の例であり、予測計算プログラムＰｒ３３が追加された点が異なる。

図２８は、計画値データベースＤＢＸ４の記憶内容を示す図である。図２８を用いて計画値データＤＸ４について説明する。計画値データベースＤＢＸ４内の計画値データＤＸ４は、需要予測結果および発電機出力計画および制御計画からなり、将来の時刻ごとに記憶されている。需要予測結果および発電機出力計画では、各時刻における有効電力Ｐと無効電力Ｑが記憶され、制御計画では各種機器の入り切の時刻或は具体的な制御量の大きさとして時刻ごとに記憶されている。予測計算部３３では、これらの将来値を用いて、将来の予測時刻断面毎に潮流計算をすることで、評価対象計算部３０で用いる予測計算結果データＤＸ５を計算できるようになる。

図２９は、実施例４における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャートの例であり、処理ステップＳ３３が追加された点と最初の処理ステップＳ３０ａのデータ取得において計画値データＤＸ４が追加された点が異なる。なお、それ以外の処理ステップは、実施例３と同様である。ここで追加された処理ステップについて説明する。

処理ステップＳ３３では、計画値データＤＸ４を用いて後述する（８）（９）式による予測計算を行い、予測計算結果データＤＸ５を記憶する。それ以降の処理ステップは、実施例３と同様である。予測計算結果データＤＸ５とは、各ノードの電圧、有効電力、無効電力などが、時系列データとして記憶されたデータである。前記の将来のデータである予測計算結果データＤＸ５は監視制御装置や中央給電指令所やＥＭＳなどの別システムで計算され、記憶されたものを入手してもよいし、手動で入力されてもよいと書いたが、本実施例の計算方法により計算してもよい。

予測計算に必要な変電所個別有効電力負荷と変電所個別無効電力負荷の計算方法としては、例えば、石田隆張・他：「ＬＰ法を用いた基幹系統への予測先行型電圧無効電力制御方式」、電学論Ｂ、１１７巻８号、１９９７、ｐｐ．１１１６−１１２０の方法などに即して行うことができる。

具体的には、総需要予測結果データと発電機燃料消費特性データからＥＬＤ（経済負荷配分）を用いて各発電機の発電機有効電力出力を予測計算する。また、総需要予測結果データと変電所負荷対総需要比率データから次の（８）式を用いて変電所個別有効電力負荷を予測計算する。

ここで、Ｐ_ｌｉは変電所ｉの有効電力負荷予測結果、Ｐ_ａｌｌは総需要予測結果、ｒａｔｉｏ_ｉは変電所ｉの有効電力負荷の対総需要比率、である。

また、変電所個別有効電力負荷の予測結果と変電所負荷ＰＱ相関関係データから次の（９）式を用いて変電所個別無効電力負荷を予測計算する。

ここで、Ｑ_ｌｉは変電所ｉの無効電力負荷予測結果、ｆ_ｉは変電所ｉのＰＱ相関関係、である。

また、発電機有効電力出力予測結果と変電所個別有効電力負荷予測結果と変電所個別無効電力負荷予測結果より、交流法潮流計算手法を用いて将来時間断面における潮流状態を予測計算できる。

実施例４によれば、予測計算を用いて、将来変化を考慮した各計算を行い、各結果を求めることができる。

実施例５では、実施例４のシステム構成において、中央装置に個別制御装置へ基準値または目標値または整定値を送信する機能を持たせた、所謂中央ＶＱＣの間接制御が可能な形態を提案する。実施例５の説明では、最適化計算にＬＰ法を用いた場合を説明する。なお、中央ＶＱＣの方式としては、二段階操作機器算出方法を用いた場合を説明する。二段階操作機器算出方法の具体的方法については、例えば、石田隆張・他：「ＬＰ法を用いた基幹系統への予測先行型電圧無効電力制御方式」、電学論Ｂ、１１７巻８号、１９９７、ｐｐ．１１１６−１１２０の方法などに即して行う。

図３０から図３４を用いて実施例５の説明を行う。

図３０は、実施例５の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０の全体構成図の例であり、実施例４の図２５において、計算部４１に不感帯幅計算部３５が追加された点と、指令部３６が追加された点と、結果系データベースＤＢ０に個別制御装置目標値データベースＤＢＸ６が追加された点と、が構成として異なる。

図３１は、実施例５の電圧無効電力運用支援・監視制御装置１０のハード構成と電力系統１００の全体構成図の例であり、実施例５のデータベースとして個別制御装置目標値データベースＤＢＸ６が追加された点と、送信データとして、個別制御装置目標値データＤＸ６が個別制御装置４５ａ、４５ｂに送信される点と、が異なる。

図３２は、実施例５における電圧無効電力運用支援・監視制御装置のプログラムデータベースの内容を示す構成図の例であり、不感帯幅計算プログラムＰｒ３５が追加された点が異なる。

図３３は、実施例５における電圧無効電力運用支援・監視制御装置の処理の全体を示すフローチャートの例であり、処理ステップＳ３５が追加された点と処理ステップＳ３６が追加された点と、中央ＶＱＣの間接制御として個別制御装置目標値データＤＸ６を算出するフローが異なる。それ以外の処理ステップは、大きくは実施例４と同様である。

処理ステップＳ３５では、図３４に示すような不感帯幅変更計算を行う。図３４に示す第三象限に評価対象点Ｙが存在する場合の不感帯幅変更のイメージでは、目標値や不感帯を変更し、例えば目標電圧Ｖ１を下げることで評価対象点Ｙを含む領域まで不感帯領域を拡大することができる。あるいは逆に目標電圧Ｖ１を上げることで評価対象点を含まない領域まで不感帯領域を縮小し、この場合には例えばタップ動作も可能とする。タップ上げ、下げ動作による不感帯幅変更のイメージは、矢印Ｍ１，Ｍ２に示すようである。

不感帯幅計算では、例えば、鈴木、他、：「基幹系統用変電所電圧・無効電力制御装置の高性能化対策」、電気学会全国大会、１１０４（１９８９）」に記載の内容である、不感帯幅の変更を用いることで、所望の動作ができるような不感帯幅を計算する。

処理ステップＳ３６では、処理ステップＳ５０と処理ステップＳ３５とで求めた個別制御装置目標値データＤＸ６を個別制御装置に送信する。ここで、個別制御装置目標値データＤＸ６とは、図３０の個別機器動作予測部３１あるいは不感帯幅計算部３５における出力がこれに相当する。個別機器動作予測部３１あるいは不感帯幅計算部３５の出力を求めるに際して、予測計算部３９、条件変更計算部３２における処理内容が反映されたものとして求められる。

なお、電力系統に設置された個別制御装置としては、ＰＳＶＲなどのように連続値として取り扱うことができる機器と、タップやＳＣ／ＳｈＲなどの調相設備の入り切操作により離散値が操作変数としてある機器とが存在する。前者の場合に、中央ＶＱＣの方式として、二段階操作機器算出方法を用いることに格別の困難はないが、後者の場合には以下のように工夫された形での二段階操作機器算出方法を用いるのがよい。

この二段階操作機器算出方法を用いる事例では、最初に離散値の操作変数だけで解き（１回目の最適化計算）、その後、離散値の操作を固定してから、連続値を操作変数として解く（２回目の最適化計算）のがよい。これにより、連続値と離散値が混合することで、良好な解が得られないことに対処可能である。この手法に関して例えば例えば、林、他、：「ＬＰ法を適用したＶＱＣ制御の改善」、電気学会電力技術研究会、ＰＥ−９３−１６６（１９９３）が、参考になる。

なおＬＰ法では、操作機器の最適値を一括で求めるため、例えば、タップの数値、ＳＣの数値がいくつというのが線形計画の解として返ってくる。

実施例５によれば、中央装置から個別制御装置に対する直接制御を可能とする。

実施例６では、上記した各実施例における更なる改善事例について縷々述べる。

まず、各実施例において、表示だけでなく、整定値更新のための通信が送れるようになってもよい。

また、運用者が実際にその目標値にするための機器操作を直接できる通信ができてもよい。

また、目標値に対して、個別ＶＱＣが思った通りに動作してくれない、または思ったとおりに動作しても効果が薄いということを確認して、所望の効果が得られる目標値を再度計算するという実施例３で述べた機能は、他の実施例にも適宜適用可能である。

一方、目標値に対して、個別ＶＱＣが思った通りに動作してくれない、場合の対処方法として、以下の対応を採用するのがよい。例えば、目標値で個別ＶＱＣを間接制御する際に、運用者として自動または手動で２段階（Ｖ１ｒｅｆを変えたあとで、Ｖ２ｒｅｆを変える）指令を送ることで、一気に動作できないことに対処することができる。また、上記多段の電圧設定値Ｖｒｅｆの求める計算部を備えることができる。また、個別ＶＱＣが整定値変更では動作できない分は、直接機器操作ができるようにするのがよい。

また電圧設定値Ｖｒｅｆが出ないときのフェイルセイフとして、Ｖｒｅｆがでないときの対処方法を記述した固定Ｖｒｅｆを持っておくのがよい。

また、遠隔送信によるVQC仕上がり差分の解消として、整定と同時に運用者が機器操作指令を与えるのがよい。

また、上記整定値および直接機器操作量を求める計算部を備えるのがよい。

実施例７では、Ｖ１−Ｖ２制御方式に代えて、Ｖ２−Ｑ１制御を行う場合の考え方について示す。

Ｖ１−Ｖ２制御方式について、図３５、図１０で説明済みであるので詳細は割愛するが、図３５に対応する図３６においては、Ｖ２と無効電力Ｑが制御の対象とされる。

図１０に対応する図３７は、横軸がＶ１から無効電力Ｑになり、電圧Ｖ１の上側制限値Ｖ１Ｌ１、下側制限値Ｖ１Ｌ２が、無効電力Ｑの上側制限値ＱＬ１、下側制限値ＱＬ２になっている以外は、平面設定の考え方、制御の手法などに大きな相違点は存在せず、領域判定を含めてＶ１−Ｖ２制御方式における上記説明と同等に扱うことができる。

なお、図３４にＶ１−Ｖ２制御方式における不感帯幅変更のイメージを示したが、Ｖ２−Ｑ１制御を行う場合の不感帯幅変更のイメージによれば、図３８の矢印Ｍ３のように移動させるものとして表すことができる。

１０：電圧無効電力運用支援・監視制御装置
１１：表示部
１２：入力部
１３：通信部
１４：ＣＰＵ
１５：メモリ
ＤＢ１：評価対象データベース
ＤＢ２：目標値データベース
ＤＢ３：個別制御装置制御方式データベース
ＤＢ４：機器操作データベース
ＤＢ５：個別制御装置データベース
ＤＢ６：個別制御装置動作予測結果データベース
ＤＢ１１：プログラムデータベース
ＤＢ１２：差分計算結果データベース
ＤＢＩ：入力系データベース
ＤＢＯ：結果系データベース
３１：個別制御装置動作予測部
３９：差分計算部
４１：計算部
４３：バス線
４４：計測装置
４５ａ、４５ｂ：個別制御装置
７１：受信データ（系統計測データＤ１）
１００：電力系統
１１０ａ、１１０ｂ：電源
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、１２０ｆ、１２０ｇ、１２０ｈ、１２０ｉ、１２０ｊ、：ノード
１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、１３０ｄ，１３０ｅ：変圧器
１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅ：ブランチ
１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ：負荷
１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄ：電力用コンデンサ
１７０ａ、１７０ｂ：分路リアクトル
３００：通信ネットワーク

Claims (8)

1. 電力系統において計測した評価対象データにより不感帯域を含む座標平面を形成し、前記座標平面を用いた個別ＶＱＣ制御方式における制御方式により、台数制御またはタップ制御により電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置の運用を支援する電圧無効電力運用支援装置であって、
   電力系統の電圧無効電力を調整する前記個別制御装置について、前記評価対象データと、前記個別制御装置の制御方式に必要な前記評価対象データの目標値及び不感帯幅を含むデータである目標値データと、前記個別制御装置の制御方式および各制御方式に必要な既に設定された前記評価対象データの既設定目標値や既設定不感帯幅や動作条件を含むデータである個別制御装置制御方式データと、前記個別制御装置が調相設備であるときにその容量、利用可能台数、あるいは前記個別制御装置がタップ制御するものであるときに１タップ動作あたりの刻み値、ならびに動作遅れのデータである個別制御装置データを記憶する第１のデータベースと、
   前記個別制御装置について、各個別制御装置の時系列的な運用状態のデータである機器操作データを記憶する第２のデータベースと、
   前記第１のデータベースに記憶されたデータを用いて、個別ＶＱＣ制御方式の制御方式で使用する２つの前記評価対象データで定まる前記座標平面において、選択した前記個別制御装置を制御した時の動作を予測し、予測した各個別制御装置の運用状態のデータである個別制御装置動作予測データを得る個別制御装置動作予測部と、前記個別制御装置動作予測データと前記機器操作データから差分を求める差分計算部と、前記評価対象データを、系統計測データおよび系統設備データを用いた潮流計算により求める評価対象計算部と、前記差分のデータを用い、潮流計算の条件を変更して前記評価対象計算部において再度評価対象データを計算する条件変更計算部と、前記差分を表示する表示部を備え、
   前記座標平面は、前記個別制御装置を個別ＶＱＣ制御方式の制御方式に応じて定まる２つの前記評価対象データを縦横項目として形成され、前記目標値データまたは個別制御装置制御方式データにより不感帯領域が形成されており、
   前記個別制御装置動作予測部は、前記座標平面において現時点の２つの前記評価対象データで定まる評価対象点を前記不感帯領域に導くために、前記個別制御装置データを用いて前記個別制御装置の台数またはタップの操作を決定し個別制御装置動作予測データとすることを特徴とする電圧無効電力運用支援装置。
2. 請求項１に記載の電圧無効電力運用支援装置であって、
   需要予測結果および発電機出力計画および制御計画についての将来値を用いて、将来の予測時刻断面毎に潮流計算を行い、電力系統の各ノードの電圧、有効電力、無効電力を時系列データとして記憶した予測計算結果データを求める予測計算部を備え、前記評価対象計算部における系統計測データおよび系統設備データを用いた潮流計算を実行することを特徴とする電圧無効電力運用支援装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電圧無効電力運用支援装置であって、
   前記個別制御装置動作予測部は、前記座標平面において前記不感帯領域に対して前記評価対象点がどこに位置付けられているかその動作領域を判定する動作領域判定部と、前記不感帯領域と前記評価対象点の間の評価対象距離を計算する評価対象距離計算部と、個別制御装置制御方式データの動作条件に記述された移動速度と前記評価対象距離から個別制御装置の台数制御またはノッチ制御に要する動作時間を予測する動作時間予測計算部の、１つ以上を具備することを特徴とする電圧無効電力運用支援装置。
4. 電力系統において計測した評価対象データにより不感帯域を含む座標平面を形成し、前記座標平面を用いた個別ＶＱＣ制御方式における制御方式により、台数制御またはタップ制御により電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置に対して、個別制御装置目標値データを与える電圧無効電力運用監視制御装置であって、
   電力系統の電圧無効電力を調整する前記個別制御装置について、前記評価対象データと、前記個別制御装置の制御方式に必要な前記評価対象データの目標値及び不感帯幅を含むデータである目標値データと、前記個別制御装置の制御方式および各制御方式に必要な既に設定された前記評価対象データの既設定目標値や既設定不感帯幅や動作条件を含むデータである個別制御装置制御方式データと、前記個別制御装置が調相設備であるときにその容量、利用可能台数、あるいは前記個別制御装置がタップ制御するものであるときに１タップ動作あたりの刻み値、ならびに動作遅れのデータである個別制御装置データを記憶する第１のデータベースと、
   前記個別制御装置について、各個別制御装置の時系列的な運用状態のデータである機器操作データを記憶する第２のデータベースと、
   前記第１のデータベースに記憶されたデータを用いて、個別ＶＱＣ制御方式の制御方式で使用する２つの前記評価対象データで定まる前記座標平面において、選択した前記個別制御装置を制御した時の動作を予測し、予測した各個別制御装置の運用状態のデータである個別制御装置動作予測データを得る個別制御装置動作予測部と、前記個別制御装置動作予測データと前記機器操作データから差分を求める差分計算部と、前記評価対象データを、系統計測データおよび系統設備データを用いた潮流計算により求める評価対象計算部と、前記差分のデータを用い、潮流計算の条件を変更して前記評価対象計算部において再度評価対象データを計算する条件変更計算部と、個別制御装置に対して個別制御装置動作予測データを個別制御装置目標値データとして送信する機能を送信する送信部を備え、
   前記座標平面は、前記個別制御装置を個別ＶＱＣ制御方式の制御方式に応じて定まる２つの前記評価対象データを縦横項目として形成され、前記目標値データまたは個別制御装置制御方式データにより不感帯領域が形成されており、
   前記個別制御装置動作予測部は、前記座標平面において現時点の２つの前記評価対象データで定まる評価対象点を前記不感帯領域に導くために、前記個別制御装置データを用いて前記個別制御装置の台数またはタップの操作を決定し個別制御装置動作予測データとすることを特徴とする電圧無効電力運用監視制御装置。
5. 請求項４に記載の電圧無効電力運用監視制御装置であって、
   需要予測結果および発電機出力計画および制御計画についての将来値を用いて、将来の予測時刻断面毎に潮流計算を行い、電力系統の各ノードの電圧、有効電力、無効電力を時系列データとして記憶した予測計算結果データを求める予測計算部を備え、前記評価対象計算部における系統計測データおよび系統設備データを用いた潮流計算を実行することを特徴とする電圧無効電力運用監視制御装置。
6. 請求項４または請求項５に記載の電圧無効電力運用監視制御装置であって、
   電力系統の電圧無効電力を調整する前記個別制御装置は、変圧器タップ及び調相設備を有して、不感帯幅内に運転点を制御するようにされており、
   前記電圧無効電力運用監視制御装置は、前記変圧器タップ及び調相設備により定まる前記不感帯幅を計算する不感帯幅計算部を備えており、該不感帯幅計算部が定めた不感帯幅を前記個別制御装置目標値データとして前記個別制御装置に送ることを特徴とする電圧無効電力運用監視制御装置。
7. 電力系統において計測した評価対象データにより不感帯域を含む座標平面を形成し、前記座標平面を用いた個別ＶＱＣ制御方式における制御方式により、台数制御またはタップ制御により電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置の運用を支援するための、計算機装置を用いて実施される電圧無効電力運用支援方法であって、
   前記計算機装置は、電力系統の電圧無効電力を調整する前記個別制御装置について、前記評価対象データと、前記個別制御装置の制御方式に必要な前記評価対象データの目標値及び不感帯幅を含むデータである目標値データと、前記個別制御装置の制御方式および各制御方式に必要な既に設定された前記評価対象データの既設定目標値や既設定不感帯幅や動作条件を含むデータである個別制御装置制御方式データと、前記個別制御装置が調相設備であるときにその容量、利用可能台数、あるいは前記個別制御装置がタップ制御するものであるときに１タップ動作あたりの刻み値、ならびに動作遅れのデータである個別制御装置データを記憶する第１のデータベースと、前記個別制御装置について、各個別制御装置の時系列的な運用状態のデータである機器操作データを記憶する第２のデータベースと、計算部と表示部を備え、
   前記計算機装置の計算部は、前記第１のデータベースに記憶されたデータを用いて、個別ＶＱＣ制御方式の制御方式で使用する２つの前記評価対象データで定まる前記座標平面において、選択した前記個別制御装置を制御した時の動作を予測し、予測した各個別制御装置の運用状態のデータである個別制御装置動作予測データを得、前記個別制御装置動作予測データと前記機器操作データから差分を求め、前記評価対象データを、系統計測データおよび系統設備データを用いた潮流計算により求め、前記差分のデータを用い、潮流計算の条件を変更して再度評価対象データを計算し、前記差分を前記表示部に表示するとともに、
   前記座標平面は、前記個別制御装置を個別ＶＱＣ制御方式の制御方式に応じて定まる２つの前記評価対象データを縦横項目として形成され、前記目標値データまたは個別制御装置制御方式データにより不感帯領域が形成されており、
   前記座標平面において現時点の２つの前記評価対象データで定まる評価対象点を前記不感帯領域に導くために、前記個別制御装置データを用いて前記個別制御装置の台数またはタップの操作を決定し個別制御装置動作予測データとすることを特徴とする電圧無効電力運用支援方法。
8. 電力系統において計測した評価対象データにより不感帯域を含む座標平面を形成し、前記座標平面を用いた個別ＶＱＣ制御方式における制御方式により、台数制御またはタップ制御により電力系統の電圧無効電力を調整する個別制御装置に対して、個別制御装置目標値データを与えるための、計算機装置を用いて実施される電圧無効電力運用監視制御方法であって、
   前記計算機装置は、電力系統の電圧無効電力を調整する前記個別制御装置について、前記評価対象データと、前記個別制御装置の制御方式に必要な前記評価対象データの目標値及び不感帯幅を含むデータである目標値データと、前記個別制御装置の制御方式および各制御方式に必要な既に設定された前記評価対象データの既設定目標値や既設定不感帯幅や動作条件を含むデータである個別制御装置制御方式データと、前記個別制御装置が調相設備であるときにその容量、利用可能台数、あるいは前記個別制御装置がタップ制御するものであるときに１タップ動作あたりの刻み値、ならびに動作遅れのデータである個別制御装置データを記憶する第１のデータベースと、前記個別制御装置について、各個別制御装置の時系列的な運用状態のデータである機器操作データを記憶する第２のデータベースと、計算部と送信部を備え、
   前記計算機装置の計算部は、前記第１のデータベースに記憶されたデータを用いて、個別ＶＱＣ制御方式の制御方式で使用する２つの前記評価対象データで定まる前記座標平面において、選択した前記個別制御装置を制御した時の動作を予測し、予測した各個別制御装置の運用状態のデータである個別制御装置動作予測データを得、前記個別制御装置動作予測データと前記機器操作データから差分を求め、前記評価対象データを、系統計測データおよび系統設備データを用いた潮流計算により求め、前記差分のデータを用い、潮流計算の条件を変更して再度評価対象データを計算し、個別制御装置に対して個別制御装置動作予測データを個別制御装置目標値データとして前記送信部を介して送信するとともに、
   前記座標平面は、前記個別制御装置を個別ＶＱＣ制御方式の制御方式に応じて定まる２つの前記評価対象データを縦横項目として形成され、前記目標値データまたは個別制御装置制御方式データにより不感帯領域が形成されており、
   前記座標平面において現時点の２つの前記評価対象データで定まる評価対象点を前記不感帯領域に導くために、前記個別制御装置データを用いて前記個別制御装置の台数またはタップの操作を決定し個別制御装置動作予測データとすることを特徴とする電圧無効電力運用監視制御方法。

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