JP7051739B2 - 系統安定化装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、系統安定化装置に関する。

電力系統の安定を目的とした系統安定化装置では、系統において事故が発生した場合に備えて、事前に系統解析シミュレーションを実行する。系統解析シミュレーションでは、予め設定した想定事故により電力系統が不安定となった状態をシミュレーションにより解析し、電力系統を安定化させるために遮断する発電機（制御対象とする発電機）を選択する。系統安定化装置は、周期的に系統解析シミュレーションを実行し、最新の系統の状態を用いて制御対象とする発電機の選択を更新する。

ここで、通信障害などの何らかの障害により、最新の系統の状態が取得できなくなり、周期的な系統解析シミュレーションを正しく実行できない場合があり得る。系統安定化装置は、このような場合に備えて、過去において実行した系統解析シミュレーションの結果を蓄積し、蓄積した結果を用いて相関関数（バックアップ整定情報ともいう）を導出しておく。相関関数は、系統を流れる電力の潮流値と、制御する内容との関係を示す関数であり、例えば、潮流値を横軸に、必要制御量（系統から切り離す電力量）を縦軸に示した一次関数で示される（図８参照）。これにより、実際に事故が発生した際に、系統解析シミュレーションが正しく実行できない場合であっても、相関関数に基づいて遮断する発電機を選択することができる。

しかしながら、電力系統の規模が比較的小さく、電力系統に設けられる発電機の数が少ない場合、発電機の組み合わせによって実施できる遮断制御量が発電機の数が多い場合と比べて、不連続な値となる。この時、発電機の数が多い場合と同様な方法で相関関数を導出すると、必要制御量に対して発電機１台分過制御な選択となる場合があった。

特許第３４９７２９５号公報 特許第５５９１５０５号公報

本発明が解決しようとする課題は、電力系統における発電機の数が少ない場合であっても、制御対象とする発電機を適切に選択可能な相関関数を導出することができる系統安定化装置を提供することである。

実施形態の系統安定化装置は、取得部と、作成部と、計算部と、設定部と、導出部と、選択部と、切替部と、を持つ。取得部は、電力系統から系統情報を取得する。作成部は、前記取得部により取得された前記系統情報に基づいて解析用系統モデルを作成する。計算部は、前記電力系統を流れる潮流値を監視対象潮流値として、前記電力系統に想定事故が生じた場合における系統解析シミュレーション計算を、前記解析用系統モデルを用いて行う。設定部は、前記計算部により求められた計算結果に基づいて、前記想定事故ごとに前記電力系統を安定化させるために制御対象とする発電機の組合せを選択して制御テーブルに設定する。導出部は、前記取得部、前記作成部、前記計算部、および前記設定部によるオンライン演算処理が所定の周期で実行される際に、それぞれの周期において求められた前記監視対象潮流値と制御する必要がある電力量を示す必要制御量との関係を示すオンライン演算実績情報を蓄積し、蓄積した前記オンライン演算実績情報に示される前記必要制御量が所定の閾値を越えてステップ状に変化するポイントに応じて、前記監視対象潮流値と制御対象とする発電機の台数又は前記必要制御量との関係を示すバックアップ整定情報を導出する。選択部は、前記バックアップ整定情報を用いて、現在の潮流値に対して前記想定事故ごとに前記電力系統を安定化させるために制御対象とする発電機の組合せを選択する。切替部は、前記オンライン演算処理が実行される過程において異常が発生した場合、制御対象とする発電機を決定する際に用いる情報を、前記制御テーブルから前記選択部により選択された選択結果に切り替える。

第１の実施形態の中央演算装置１が適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図。 第１の実施形態のバックアップ整定情報を説明する図。 第１の実施形態のバックアップ整定情報を説明する図。 第２の実施形態の中央演算装置１Ａが適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図。 第３の実施形態の中央演算装置１Ｂが適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図。 第４の実施形態の中央演算装置１Ｃが適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図。 第５の実施形態の中央演算装置１Ｄが適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図。 従来のバックアップ整定情報を説明する図。

以下、実施形態の系統安定化装置を、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態の中央演算装置１が適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図である。系統安定化システムＳは、中央演算装置１により電力系統Ｐを安定化するための制御を行う系統安定化システムである。つまり、中央演算装置１は、電力系統Ｐを安定化させるための処理を行う装置であり、「系統安定化装置」の一例である。

系統安定化システムＳは、例えば、中央演算装置１と、事故検出端末装置２と、制御端末装置３と、給電情報網Ｎとにより構成される。中央演算装置１は、事故検出端末装置２と、制御端末装置３と、給電情報網Ｎとを介して電力系統Ｐに接続される。電力系統Ｐは、電力を発電し、発電した電力を需要家の負荷設備まで送電するための一連の設備であり、例えば、発電機、母線、変圧器あるいは送電線、負荷、調相設備、遮断器、断路器等の電力設備（系統設備とも称する）により構成され、電力設備に供給される電力を計測するための電圧計測用変成器、及び電圧計測用変成器を備える。

事故検出端末装置２は、電力系統Ｐにおいて設置する必要があると判定された電力設備、例えば、変電所、開閉所、発電所等に設けられ、当該設けられた電力設備における系統情報、および事故情報を取得し、中央演算装置１に出力する。

ここでの系統情報は、電力系統Ｐの接続状態および電力の需給状態に関する情報である。系統情報は、例えば、電力系統の接続状態に関するオンオフ情報や、電力の需給状態に関する計測情報を含む。電力系統のオンオフ情報とは、遮断器や断路器等の開閉状態に関する情報である。計測情報とは、発電機出力、負荷、送電線の有効及び無効電力、各電気所の母線電圧に関する情報を含む。

事故情報は、電力設備やその電力設備に接続する送電線等の設備に生じた事故に関する情報であり、例えば、事故を検出する箇所ごとに事故の発生の有無を示す情報である。

給電情報網Ｎは、電力系統Ｐを構成する電力設備の各々と中央演算装置１とを通信可能に接続する通信ネットワークである。電力設備の各々と中央演算装置１との間で、給電情報網Ｎを介して、電力系統Ｐにおける給電に関する情報のやり取りが行われ、例えば、電力系統Ｐを構成する電力設備の各々における系統情報が中央演算装置１に出力される。

中央演算装置１は、給電情報網Ｎからの系統情報と、事故検出端末装置２からの系統情報および事故情報とを取得し、取得した情報用いて、制御対象とする発電機の組合せを選択する。ここで、制御対象とする発電機は、電力系統Ｐに想定事故が発生した場合に生じる不安定現象を安定化するために遮断の対象とする発電機のことである。

中央演算装置１は、周期的に給電情報網Ｎ、及び事故検出端末装置２から情報を取得し、最新の系統の状態を反映させて、制御対象の選択結果を更新する。中央演算装置１は、実際に想定事故が発生した場合に、事前に求めておいた制御対象に対応する発電機に対して、当該発電機を遮断するための制御指令を制御端末装置３に出力する。

制御端末装置３は、中央演算装置１から入力した制御指令に基づいて、該当遮断器を制御して、該当発電機を遮断する。制御端末装置３は、例えば、発電所など、必要箇所に設置される。

中央演算装置１は、例えば、オンライン事前演算部１００と、バックアップ整定情報導出部２００と、バックアップ制御演算部３００と、制御テーブル切替部４００と、制御対象事故判定部５００と、制御指令出力部６００と、を備える。ここで、バックアップ整定情報導出部２００は、「導出部」の一例である。バックアップ制御演算部３００は、「選択部」の一例である。

オンライン事前演算部１００は、系統情報取得部１０１と、系統モデル作成部１０２と、潮流計算・過渡安定度計算部１０３と、制御テーブル設定部１０４と、異常検出部１０５とを備える。ここで、系統情報取得部１０１は、「取得部」の一例である。系統モデル作成部１０２は、「作成部」の一例である。潮流計算・過渡安定度計算部１０３は、「計算部」の一例である。制御テーブル設定部１０４は、「設定部」の一例である。

以下の説明において、オンライン事前演算部１００の構成要素（系統情報取得部１０１、系統モデル作成部１０２、潮流計算・過渡安定度計算部１０３、制御テーブル設定部１０４）の各々が行う処理を、オンライン事前演算、又はオンライン演算と称することがある。

系統情報取得部１０１は、系統情報を一定の周期で取得する。図１の例では、系統情報取得部１０１は、給電情報網Ｎ経由で系統情報を取得する場合を例示しているが、電力系統Ｐから給電情報網Ｎとは異なる通信網を介したオンラインにより取得してもよい。系統情報取得部１０１は、事故検出端末装置２から系統情報を取得してもよい。系統情報取得部１０１は、取得した系統情報を、系統モデル作成部１０２に出力する。

系統モデル作成部１０２は、系統情報取得部１０１により取得された系統情報に基づいてオンライン系統モデルを生成する。ここで、系統モデルは、ノードとブランチから構成される。ノードは母線、発電機、負荷をデータ化したものであり、識別情報であるノード番号に対して、ノードタイプ、有効電力、無効電力、及び電圧等の情報が対応付けられた情報である。ブランチは送電線、変圧器をデータ化したものであり、識別情報であるブランチ番号に対して、接続先のノード番号（始端ノードと終端ノード）、運用回線数、インピーダンス等が対応付けられた情報である。系統モデル作成部１０２は、事故発生前において、取得した系統情報とあらかじめ記憶されている系統設備データとに基づいて、状態推定計算を行い、その時点の系統状態と等価なオンライン系統モデルを作成する。

潮流計算・過渡安定度計算部１０３は、系統モデル作成部１０２により生成された解析用系統モデルを用いて、解析シミュレーションを行う。潮流計算・過渡安定度計算部１０３は、まず系統情報を用いた潮流計算を行い、系統に流れる潮流（電力）値を算出する。潮流計算・過渡安定度計算部１０３は、この潮流値を基に、事故発生、事故除去、制御対象とする発電機を遮断した後の系統の動きについて、過渡安定度計算によるシミュレーションを行う。潮流計算・過渡安定度計算部１０３は、遮断対象の発電機を変化させながら、系統が安定となる結果を得るまで繰り返し過渡安定度計算を行う。潮流計算・過渡安定度計算部１０３は、解析シミュレーションの結果を、制御テーブル設定部１０４、及びバックアップ整定情報導出部２００に出力する。

制御テーブル設定部１０４は、潮流計算・過渡安定度計算部１０３により計算された解析シミュレーションの結果を基に、制御対象とする発電機の組み合わせを選択し、想定事故ごとに制御テーブルに設定する。ここで、制御テーブルは、全ての想定事故ケースについて、事故発生時に遮断する発電機の組合せを設定するものである。制御テーブルは、オンライン事前演算を周期的に実行することにより、想定事故発生に備えて周期的に更新される。制御テーブル設定部１０４は、設定した制御テーブルの情報を、バックアップ整定情報導出部２００、及び制御テーブル切替部４００に出力する。

異常検出部１０５は、オンライン事前演算の過程で発生する異常を検出する。異常検出部１０５は、異常の一例として、例えば、系統情報取得部１０１における系統情報が取得不可となる伝送系の異常や、潮流計算・過渡安定度計算部１０３におけるオンライン演算処理の異常を検出する。異常検出部１０５は、異常を検出した結果を制御テーブル切替部４００に出力する。

バックアップ整定情報導出部２００は、オンライン演算実績情報記憶部２０１と、整定情報導出部２０２と、整定情報記憶部２０３と、を備える。

バックアップ整定情報導出部２００は、最新の系統の状態に対応する制御内容が、例えば通信障害などの何らかの障害により更新されなくなった場合に備えて、バックアップ整定情報を計算（導出）する。

バックアップ整定情報は、過去の解析シミュレーションによる結果を用いて導出される、想定事故ごとの監視対象潮流値と制御内容との関係を示す情報である。

バックアップ整定情報導出部２００が予めバックアップ整定情報を導出することにより、オンライン事前演算の過程で異常が発生し、最新の系統の状態に対応する解析シミュレーションが正しく実行できない可能性がある場合であってもバックアップ整定情報を参照することにより、制御対象とする発電機を選択することが可能となる。

オンライン演算実績情報記憶部２０１は、オンライン演算実績情報を蓄積（記憶）する。オンライン演算実績情報は、オンライン事前演算により周期的に求められた解析シミュレーションの結果の各々を示す情報であり、例えば、監視対象潮流値と、制御の内容に関する情報とを対応付けた情報である。

監視対象潮流値は、想定事故の過酷度と相関が強い潮流値である。監視対象潮流値は、潮流計算・過渡安定度計算部１０３による系統情報を用いた潮流計算により求められる、想定事故が発生する前の系統に流れる潮流値である。

制御の内容に関する情報は、想定事故が発生した場合に生じる不安定な現象を安定化するための制御の内容であり、例えば、制御対象として選択された発電機の台数、又は組み合わせ、制御対象とする発電機を遮断した場合において系統から切り離される電力量（以下、必要制御量）などである。

本実施形態では、制御の内容に関する情報として、制御対象として選択された発電機の台数を用いる。

オンライン演算実績情報記憶部２０１は、潮流計算・過渡安定度計算部１０３により求められた潮流値（監視対象潮流値）と、制御テーブル設定部１０４により設定された設定テーブルに示される制御対象の選択結果とを取得する。オンライン演算実績情報記憶部２０１は、監視対象潮流値と、それに対応する制御対象の選択結果とを取得する度に、オンライン演算実績情報を生成し、生成したオンライン演算実績情報を記憶する。

本実施形態では、オンライン演算実績情報記憶部２０１は、制御テーブル設定部１０４から取得した制御対象の選択結果を遮断する発電機の台数に換算する。オンライン演算実績情報記憶部２０１は、監視対象潮流値と、換算した台数との関係をオンライン演算実績情報として記憶する。なお、オンライン演算実績情報記憶部２０１は、オンライン演算実績情報を記憶する際に、監視対象潮流値の昇順に並べ替えを行い、監視対象潮流値の昇順にオンライン演算実績情報を記憶するようにしてもよい。

整定情報導出部２０２は、オンライン演算実績情報記憶部２０１に記憶されたオンライン演算実績情報を用いて、バックアップ整定情報を導出する。整定情報導出部２０２がバックアップ整定情報を導出する方法については、後述する。

整定情報記憶部２０３は、整定情報導出部２０２により導出されたバックアップ整定情報を記憶する。

バックアップ制御演算部３００は、バックアップ制御対象決定部３０１と、選択対象リスト作成部３０２と、バックアップ制御選択部３０３とを備える。

バックアップ制御演算部３００は、制御テーブル設定部１０４により設定される制御テーブルが、何らかの障害によりに更新されなくなった場合に備えて、制御テーブルに代わるバックアップ用の制御テーブルを設定する。

バックアップ用の制御テーブルは、バックアップ整定情報と、現在の電力系統Ｐを流れる潮流値と基づいて選択された、制御対象とする発電機の組み合わせを示す情報である。

ここで、オンライン事前演算の過程で異常が発生した場合、給電情報網Ｎを介した系統情報が取得できない可能性がある。また、給電情報網Ｎを介した系統情報が取得できた場合であっても、潮流計算・過渡安定度計算部１０３による最新の潮流計算が正しく実行されない可能性がある。

バックアップ制御対象決定部３０１は、事故検出端末装置２から監視対象潮流計測値を取得する。監視対象潮流計測値は、電力系統Ｐを流れる潮流の計測値を示す情報である。なお、事故検出端末装置２から取得される監視対象潮流計測値と、潮流計算・過渡安定度計算部１０３により求められる監視対象潮流値とは、対象系統の同一箇所における潮流値である。

バックアップ制御対象決定部３０１は、取得した監視対象潮流計測値に基づいて、バックアップ整定情報を参照し、監視対象潮流計測値に対応する制御の内容を取得する。バックアップ制御対象決定部３０１は、取得した制御の内容に応じて、（バックアップの）制御の内容、例えば、制御する発電機の台数を決定する。

なお、バックアップ制御対象決定部３０１は、系統安定化システムＳにおけるシステムの構成や、系統安定化システムＳを構成する各装置に配置する機能部の構成等によっては制御端末装置３を介して系統情報を取得するようにしてもよい。

選択対象リスト作成部３０２は、事故検出端末装置２を介して、電力系統Ｐにおける制御対象発電機情報を取得する。制御対象発電機情報は、制御対象とする発電機の有効電力出力値や、当該発電機が制御対象として選択できるか否か情報などを含む情報である。

選択対象リスト作成部３０２は、取得した制御対象発電機情報を基に、制御することが可能な発電機のリストを作成する。制御することが可能な発電機とは、例えば、現在稼動中でまだ遮断されておらず、系統運用者が遮断対象から除外する操作を行っていない等、所定の条件を満たす発電機である。

バックアップ制御選択部３０３は、バックアップ制御対象決定部３０１により決定された制御する発電機の台数と、選択対象リスト作成部３０２により作成された選択対象リストを基に、想定事故ごとに制御対象とする発電機の組み合わせを選択する。バックアップ制御選択部３０３は選択した発電機の組み合わせを用いて、バックアップ用の制御テーブルを設定する。

制御テーブル切替部４００は、異常検出部１０５により異常が検出されていない平常時において、オンライン事前演算部１００により求められた制御対象の選択結果が反映された制御テーブルを、制御対象とする発電機を決定する際に用いるテーブルとして使用する。

制御テーブル切替部４００は、異常検出部１０５にて異常が検出された場合、制御対象とする発電機を決定する際に用いるテーブルを、制御テーブルからバックアップ用の制御テーブルに切り替える。

制御対象事故判定部５００は、事故検出端末装置２から得られる事故情報を基に、事故様相を判別し、制御対象事故判定結果を出力する。制御対象事故判定結果は、制御の対象とする事故と判定された事故に関する情報であって、例えば、当該事故に対応する想定事故を示す情報である。

制御指令出力部６００は、制御対象事故判定部５００により出力された制御対象事故判定結果に基づいて、制御テーブル切替部４００により選択されたテーブル（制御テーブル、又は、バックアップ用の制御テーブル）を参照し、制御対象事故判定結果に対応する制御対象を読み出す。制御指令出力部６００は、読み出した制御対象である発電機を遮断する制御指令を制御端末装置３に出力する。

ここで、整定情報導出部２０２によるバックアップ整定情報を導出する方法について、図２、図３、及び図８を用いて説明する。以下では、電力系統Ｐの規模が比較的小さく、電力系統Ｐに設けられる発電機の数が少ない場合を前提に説明する。また、図２、図３、及び図８の横軸に監視対象潮流値、縦軸に必要制御量を示すが、縦軸は、制御の内容に基づく指標であればよい。例えば、図２、図３、及び図８の縦軸は、遮断する発電機の台数であってもよい。

まず、図８を用いて、従来のバックアップ整定情報を導出する方法について説明する。図８は従来のバックアップ整定情報を説明する図である。図８のグラフにプロットされている大きい丸印は、オンライン演算実績情報における監視対象潮流値と必要制御量との関係を示す点群（オンライン演算実績値、と記載）である。小さい丸印は、従来のバックアップ整定情報における監視対象潮流値と必要制御量との関係を示す点群（従来技術のバックアップ制御の制御量の例、と記載）である。

従来において、系統安定化装置は、オンライン演算実績情報から、最小二乗法などを用いてオンライン演算実績に示される監視対象潮流値と必要制御量との関係を近似する近似直線Ｌ０を求める。そして、安定化装置は、近似直線Ｌ０の傾きを保ちつつ、同じ監視対象潮流値に対して、最も厳しい（大きい）必要制御量を持つオンライン実績情報を通るように近似直線Ｌ０を平行移動させた直線Ｌ１を、バックアップ整定情報とした。

ここで、発電機の数が少ない場合、選択可能な発電機の組み合わせは少ない。また、原子力発電所では発電機は定格出力運転されることが広く知られており、火力発電所においても運転コスト抑制のため定格出力付近の一定した出力で運転される発電機も多い。

つまり、規模が比較的小さい電力系統Ｐでは、数少ない発電機の組み合わせ毎に決定される必要制御量は、一定の電力量となる。この場合、潮流値に対する想定事故ごとの必要制御量は、数少ない発電機の組み合わせのいずれかが該当することとなり、数少ない発電機の組み合わせに対応する一定の電力量となる。

発電機の数が少ない場合、オンライン演算実績値をプロットすると、図８の例に示すように、不連続な階段状の分布特性を示す。ここでの各段は、発電機の組み合わせに対応する必要制御量（一定値）である。発電機の組み合わせが少ないために、段数も少なくなる。

このような発電機の数が少ない場合における、階段状の分布特性を用いて、バックアップ整定情報を導出した場合、必要制御量が過剰となる傾向にある。これは、全てのオンライン実績情報における必要制御量を上回る直線Ｌ１に対し、更にそれを上回る最小の必要制御量に対応する制御対象の発電機の組み合わせが選択されるためである。

図８の例で、直線Ｌ１（バックアップ整定情報）において、監視対象潮流値Ｃ１に対応する必要制御量はｈ１０であるが、発電機の数が少ないために、必要制御量がｈ１０となる組み合わせは存在せず、必要制御量がｈ１０以上となる発電機の組み合わせの中で、最も必要制御量がｈ１０に近い組み合わせが選択される。この例では、選択された組み合わせに対応する必要制御量がＨ１である場合を示している。監視対象潮流値Ｃ１の近傍においても、同等の理由により、必要制御量Ｈ１で制御する選択がなされてしまう。つまり、必要制御量が過剰となる傾向にある。

また、オンライン演算実績値により、制御対象がない、つまり発電機を遮断せずに安定化が図れると判断された監視対象潮流値の領域の一部において、制御対象が選択されてしまう場合がある。図８の例で、図８における領域Ｅ１は、オンライン演算実績値により制御対象がない、と判定された領域である。しかし、直線Ｌ１（バックアップ整定情報）に基づいて選択すると、領域Ｅ１から領域Ｅ０を除いた領域において、必要制御量が正の値となり、必要制御量に対応する制御対象が選択されてしまう。すなわち、図８の監視対象潮流値に対応する必要制御量のうち、領域Ｍ０、及びＭ１に対応する制御量は、本来必要ない過剰な制御である。

この対策として、本実施形態では、バックアップ整定情報を導出する方法を変更する。整定情報導出部２０２が、バックアップ整定情報を導出する方法について、図２及び図３を用いて説明する。図２、図３は、第１の実施形態のバックアップ整定情報を説明する図である。

図２は、図８に示す従来のバックアップ整定情報Ｌ１に対して、本実施形態におけるバックアップ整定情報（制御量の例、と記載）をプロットしたものである。図２の縦軸は必要台数、横軸は監視対象潮流値を示す。必要台数は、必要制御量に対応する発電機の台数（遮断する発電機の台数）である。必要台数は、必要制御量に応じた制御対象とする発電機の組合せに応じて一意に決定される。つまり、必要台数は「必要制御量」の一例である。

図２に示すように、整定情報導出部２０２は、オンライン演算実績情報おける必要制御量が所定の閾値を越えてステップ状に変化するポイント（以下、立ち上がりポイントと称する）に応じて、監視対象潮流値と必要台数との関係を示すバックアップ整定情報を導出する。

整定情報導出部２０２は、オンライン演算実績情報における立ち上がりポイントから、次の立ち上がりポイントまでの間を、オンライン演算実績情報に示される制御対象の選択結果に対応する、一定の必要台数としてバックアップ整定情報を導出する。これにより、従来のバックアップ整定情報に基づく必要制御量から、過剰な制御量（図８における領域Ｍ０やＭ１に対応する制御量）を低減させた、適切な必要制台数を選択することが可能である。

図３は、図２とは異なる、実施形態におけるバックアップ整定情報（制御量の例、と記載）をプロットしたものである。図３の横軸は、図２と同様に監視対象潮流値を示しているが、縦軸は、図２の必要台数とは異なり、必要制御量を示している。つまり、図３におけるバックアップ整定情報は、監視対象潮流値と必要制御量との関係を示す関数である。

図３に示すように、整定情報導出部２０２は、オンライン演算実績情報における監視対象潮流値に対する必要制御量の増加量を算出する。整定情報導出部２０２は、算出した増加量が所定の閾値以上であるオンライン演算実績情報を、一段高い制御量レベルのバックアップ整定情報に反映させる。

一方、整定情報導出部２０２は、算出した増加量が０（ゼロ）より大きく、且つ所定の閾値未満である場合、当該オンライン演算実績情報の必要制御量を、現状の制御量レベルのバックアップ整定情報に反映させる。つまり、整定情報導出部２０２は、各段階におけるバックアップ整定情報の必要制御量を、その各段に含まれるオンライン演算実績情報の必要制御量の最大値と同じ値に設定する。

具体的に、整定情報導出部２０２は、図３の矢印Ｄの方向に、順に、オンライン演算実績情報における監視対象潮流値の増加量に対する必要制御量の増加量（以下、単に増加量と称する）を算出する。整定情報導出部２０２は、算出した増加量が０（ゼロ）、つまり必要制御量が０（ゼロ）の無制御で安定する領域から、算出した増加量が所定の閾値以上に増加した地点（図３におけるオンライン演算実績情報Ｐ４）における必要制御量ｈ１０を、まず第１制御量レベルＨ１とし、その時の監視対象潮流値Ｃ１を第１制御量レベル潮流値とする。

さらに、整定情報導出部２０２は、図３の矢印Ｄの方向に増加量を算出し、増加量が０（ゼロ）以上であるが所定の閾値未満である地点（必要制御量ｈ１１に対応するオンライン実績情報）において、第１制御量レベルＨ１を、必要制御量ｈ１１にスライドさせる。整定情報導出部２０２は、このように、同じ制御レベルに含めるオンライン実績情報のうち必要制御量の最大値を第１制御量レベルＨ１とする処理を行う。整定情報導出部２０２は、最終的に、増加量が所定の閾値以上となる地点（オンライン演算実績情報Ｐ６）の一つ手前の地点（オンライン演算実績情報Ｐ５）までのオンライン演算実績情報のうち、必要制御量の最大値（例えば、オンライン演算実績情報Ｐ５における必要制御量ｈ１２）を、第１制御量レベルＨ１として確定させる。

同様に、整定情報導出部２０２は、まず、オンライン演算実績情報Ｐ６に対応する必要制御量ｈ２１を第２制御量レベルＨ２とし、最終的に、オンライン演算実績情報Ｐ７に対応する必要制御量ｈ２２を第２制御量レベルＨ２として確定させる。

整定情報導出部２０２は、さらにこの要領で、第３制御量レベル、第４制御量レベル、…、第ｎ制御量レベルといように、制御量レベルの各々を決定する。整定情報導出部２０２は、上記により決定した制御量レベルの各々を発電機の台数の各々に換算し、換算した発電機の台数と監視対象潮流値との関係を、バックアップ整定情報として順次記憶する。

なお、ここで説明したバックアップ整定情報の導出の方法は一例であり、オンライン演算実績情報の並べ替えは、この例に限定されることはない。また、整定情報導出部２０２は、横軸方向（監視対象潮流値が変化する方向）にオンライン演算実績情報をみる代わりに、縦軸方向（必要制御量が変化する方向）にオンライン演算実績情報をチェックするようにしてもよい。

以上説明したように、第１の実施形態の中央演算装置１（系統安定化装置）は、系統情報取得部１０１（取得部）と、系統モデル作成部１０２（作成部）と、潮流計算・過渡安定度計算部１０３（計算部）と、制御テーブル設定部１０４（設定部）と、バックアップ整定情報導出部２００（導出部）と、バックアップ制御演算部３００（選択部）と、制御テーブル切替部４００（切替部）とを備える。

系統情報取得部１０１は、電力系統Ｐから系統情報を取得する。系統モデル作成部１０２は、系統情報取得部１０１により取得された系統情報に基づいて解析用系統モデルを作成する。潮流計算・過渡安定度計算部１０３は、電力系統Ｐを流れる潮流値を監視対象潮流値とし、電力系統Ｐに想定事故が生じた場合における系統解析シミュレーション計算を、解析用系統モデルを用いて行う。制御テーブル設定部１０４は、潮流計算・過渡安定度計算部１０３により求められた計算結果に基づいて、想定事故ごとに電力系統Ｐを安定化させるために制御対象とする発電機の組合せを選択して制御テーブルに設定する。バックアップ整定情報導出部２００は、系統情報取得部１０１、系統モデル作成部１０２、潮流計算・過渡安定度計算部１０３、および制御テーブル設定部１０４によるオンライン演算処理が所定の周期で実行される際に、それぞれの周期において求められた監視対象潮流値と制御内容との関係を示すオンライン演算実績情報を蓄積し、蓄積したオンライン演算実績情報に示される制御内容に対応する制御対象の発電機の台数、又は制御する必要がある電力量を示す必要制御量が所定の閾値を越えてステップ状に変化するポイント（立ち上がりポイント）に応じて、監視対象潮流値と制御対象とする発電機の台数又は必要制御量との関係を示すバックアップ整定情報を導出する。バックアップ制御演算部３００は、バックアップ整定情報を用いて、現在の潮流値に対して想定事故ごとに電力系統Ｐを安定化させるために制御対象とする発電機の組合せを選択する。制御テーブル切替部４００は、前記オンライン演算処理が実行される過程において異常が発生した場合、制御対象とする発電機を決定する際に用いる情報を、前記制御テーブルから前記選択部により選択された選択結果に切り替える。

これにより、第１の実施形態の中央演算装置１は、蓄積したオンライン演算実績情報に示される必要制御量の立ち上がりポイントに応じて、バックアップ整定情報を導出することにより、電力系統Ｐに設けられる発電機の数が少ない場合等において、階段状にオンライン演算実績情報が分布する場合であっても、必要制御量の立ち上がりポイントに沿って、階段状に変化するバックアップ整定情報を導出することができる。このため、従来の近似直線を平行移動させた直線（一次関数）を用いる場合よりも、過剰な制御を抑制し、適切な制御対象を選択することが可能なバックアップ整定情報を導出できる。

また、第１の実施形態の中央演算装置１では、バックアップ整定情報導出部２００は、オンライン演算実績情報における監視対象潮流値に対して制御対象の必要制御量の増加量を算出し、算出した増加量が所定の閾値以上であるオンライン演算実績情報を、一段高い制御量レベルのバックアップ整定情報に反映させ、算出した増加量が０（ゼロ）より大きく、且つ所定の閾値未満である場合、当該オンライン演算実績情報の必要制御量を、現状の制御量レベルのバックアップ整定情報に反映させるようにしてバックアップ整定情報を導出する。これにより、第１の実施形態の中央演算装置１は、算出した増加量と所定の閾値とを比較するという簡単な方法により適切な制御対象を選択することが可能なバックアップ整定情報を導出できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、バックアップ整定情報が、監視対象潮流値と必要制御量との関係を示す情報である点において、上述した実施形態と相違する。以下の説明においては、上述した実施形態と相違する構成についてのみ説明する。上述した実施形態と同等の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図４は、第２の実施形態の中央演算装置１Ａが適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図である。中央演算装置１Ａは、例えば、バックアップ整定情報導出部２００Ａと、バックアップ制御演算部３００Ａとを備える。

バックアップ整定情報導出部２００Ａは、オンライン演算実績情報記憶部２０１Ａと、整定情報導出部２０２Ａと、整定情報記憶部２０３Ａとを備える。

オンライン演算実績情報記憶部２０１Ａは、監視対象潮流値と必要制御量との関係を示す情報を、をオンライン演算実績蓄積情報として記憶する。オンライン演算実績情報記憶部２０１Ａは、制御テーブル設定部１０４から取得した制御対象の選択結果を遮断する必要制御量に換算する。オンライン演算実績情報記憶部２０１Ａは、監視対象潮流値と、換算した必要制御量との関係をオンライン演算実績情報として記憶する。

整定情報導出部２０２Ａは、オンライン演算実績情報記憶部２０１Ａに記憶されたオンライン演算実績蓄積情報を用いて、バックアップ整定情報を導出する。本実施形態のバックアップ整定情報は、オンライン演算実績蓄積情報を用いて導出した、監視対象潮流値と、必要制御量との関係を示す情報である。整定情報導出部２０２Ａがバックアップ整定情報を導出する方法は、上述した実施形態と同様であるため、その説明を省略する。整定情報記憶部２０３Ａは、整定情報導出部２０２Ａにより導出されたバックアップ整定情報を記憶する。

バックアップ制御演算部３００Ａは、バックアップ制御対象決定部３０１Ａと、バックアップ制御選択部３０３Ａとを備える。バックアップ制御対象決定部３０１Ａは、バックアップ整定情報導出部２００Ａにより求められたバックアップ整定情報を用いて、現在の電力系統Ｐにおける監視対象潮流計測値に対応するバックアップ制御のための必要制御量を決定する。バックアップ制御選択部３０３Ａは、バックアップ制御対象決定部３０１Ａにより決定された必要制御量、及び選択対象リスト作成部３０２により作成された選択対象リストを基に、想定事故ケース毎に、バックアップ制御必要制御量を上回る最小の制御対象発電機組み合わせを選択し、バックアップ用の制御テーブルとする。

以上説明したように、第２の実施形態の中央演算装置１Ａでは、オンライン演算実績情報として、監視対象潮流値と必要制御量との関係を示す情報を用いる。これにより、第２の実施形態の中央演算装置１Ａでは、必要制御量をＭＷ（メガワット）単位で決定することができる。この方法でも、上述した第１の実施形態と同様に、バックアップ整定情報は階段状の特性を示す。また、バックアップ整定情報は、監視対象潮流値の全領域において、従来技術での近似直線（図８の直線Ｌ１）よりも少ない必要制御量となり、過剰な制御を抑制する効果が期待できる。特に、無制御安定領域で（図８の領域Ｅ１）における過剰な制御を確実に無くすことができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態では、バックアップ整定情報が、系統パターン毎に導出される点において、上述した実施形態と相違する。ここでの系統パターンとは、断路器のオンオフを基に決定される系統設備の接続の状況に応じた構成である。以下の説明においては、上述した実施形態と相違する構成についてのみ説明する。上述した実施形態と同等の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図５は、第３の実施形態の中央演算装置１Ｂが適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図である。中央演算装置１Ｂは、バックアップ整定情報導出部２００Ｂと、バックアップ制御演算部３００Ｂと、系統パターン判定部７００とを備える。

系統パターン判定部７００は、系統パターン判定部Ａ７０１と、系統パターン判定部Ｂ７０２とを備える。系統パターン判定部Ａ７０１は、オンライン事前演算部１００によるオンライン事前演算に用いられた系統情報を基に、系統設備の接続状況を示す系統パターン（図６において、系統パターンＡと記載）を判定し、判定した系統パターンごとに、バックアップ整定情報導出部２００Ｂにバックアップ整定情報を導出させる。

系統パターン判定部Ｂ７０２は、事故検出端末装置２、又は制御端末装置３から系統情報を取得し、取得した系統情報を基に、現在の系統設備の接続状況を示す系統パターン（図６において、系統パターンＢと記載）を判定する。系統パターン判定部Ｂ７０２は、判定した現在の系統パターンを示す情報を、バックアップ制御演算部３００Ｂに出力する。

バックアップ整定情報導出部２００Ｂは、オンライン演算実績情報記憶部２０１Ｂと、整定情報導出部２０２Ｂと、整定情報記憶部２０３Ｂとを備える。バックアップ整定情報導出部２００Ｂは、系統パターン判定部Ａ７０１により判定された系統パターン毎に、オンライン演算実績情報を記憶する。整定情報導出部２０２Ｂは、オンライン演算実績情報記憶部２０１Ｂに記憶された系統パターン毎のオンライン演算実績情報を用いて、系統パターン毎のバックアップ整定情報を導出する。整定情報導出部２０２Ｂが系統パターン毎のバックアップ整定情報を導出する方法は、上述した実施形態と同様であるため、その説明を省略する。整定情報記憶部２０３Ｂは、整定情報導出部２０２Ｂにより導出された、系統パターン毎のバックアップ整定情報を、その系統パターン毎に記憶する。

バックアップ制御演算部３００Ｂは、バックアップ制御対象決定部３０１Ｂを備える。バックアップ制御対象決定部３０１Ｂは、バックアップ整定情報導出部２００Ｂにより導出された系統パターン毎のバックアップ整定情報を参照する。バックアップ制御対象決定部３０１Ｂは、系統パターン判定部Ｂ７０２から現在の系統パターンを取得し、取得した現在の系統パターンに対応したバックアップ整定情報を用いて、バックアップ制御における制御の内容（例えば、遮断する発電機の台数）を決定する。

なお、本実施形態において、図６に示すように、中央演算装置１Ｂが、系統パターンごとにバックアップ整定情報導出部２００Ｂを備える構成であってもよいし、バックアップ整定情報導出部２００Ｂにおいて、整定情報導出部２０２Ｂにより系統パターンごとに導出させたバックアップ整定情報を、整定情報記憶部２０３Ｂが系統パターンに対応付けて記憶するようにしてもよい。

以上説明したように、第３の実施形態の中央演算装置１Ｂでは、系統パターン毎にバックアップ整定情報を導出する。これにより、第３の実施形態の中央演算装置１Ｂでは、系統パターン毎の安定度の違いに対応させた、バックアップ制御の内容を決定することができ、制御の内容を適正化することが可能になる。例えば、系統の安定度に余裕がある系統パターンでは過剰な制御を抑える方向に制御の内容を決定することができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。本実施形態では、バックアップ整定情報が、初期に用いる初期情報（バックアップ整定デフォルト情報）を有する点において、上述した実施形態と相違する。ここでの初期とは、オンライン演算実績情報記憶部２０１に記憶されたオンライン演算実績情報の数が所定の閾値未満である期間である。以下の説明においては、上述した実施形態と相違する構成についてのみ説明する。上述した実施形態と同等の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図６は、第４の実施形態の中央演算装置１Ｃが適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図である。中央演算装置１Ｃは、バックアップ整定情報導出部２００Ｃと、バックアップ制御演算部３００Ｃと、バックアップ整定デフォルト情報記憶部８００とを備える。

バックアップ整定デフォルト情報記憶部８００は、バックアップ整定デフォルト情報を記憶する。バックアップ整定デフォルト情報は、監視対象潮流値と、その監視対象潮流値に対して予め設定した必要制御量（或いは、遮断する発電機の台数）の初期値と、の関係を示す情報である。バックアップ整定デフォルト情報は、例えば、システム運用者によるオフラインのシミュレーション計算によって求められる。オフラインのシミュレーション計算では、制御が不足にならない、安全サイドの必要制御量が得られるようバックアップ整定デフォルト情報を導出する。

バックアップ整定情報導出部２００Ｃは、実績データ蓄積不足判定部２０４を備える。実績データ蓄積不足判定部２０４は、オンライン演算実績情報記憶部２０１から蓄積したオンライン演算実績情報の数を取得する。実績データ蓄積不足判定部２０４は、オンライン演算実績情報記憶部２０１から取得した数が所定の閾値未満である場合、バックアップ整定情報導出部２００により計算されたオンライン演算実績情報の代わりに、バックアップ整定デフォルト情報記憶部８００より読み出した、オンライン演算デフォルト情報を用いて、バックアップ整定情報を導出する。

なお、上記において、実績データ蓄積不足判定部２０４は、オンライン演算実績情報を用いるか、オンライン演算デフォルト情報を用いるかの判定を、蓄積したオンライン演算実績情報の数に基づいて判定する場合を説明したが、これに限定されない。実績データ蓄積不足判定部２０４は、例えば、システム運用開始からの経過した時間の長さ（大きさ）により、オンライン演算実績情報を用いるか、オンライン演算デフォルト情報を用いるかの判定を行ってもよい。

以上説明したように、第４の実施形態の中央演算装置１Ｃでは、蓄積したオンライン演算実績情報が所定の条件を充足しない場合、蓄積したオンライン演算実績情報に代えて、予め定めたオンライン演算デフォルト情報を用いて、バックアップ整定情報を導出する。これにより、第４の実施形態の中央演算装置１Ｃでは、システムの運用を開始した直後等、オンライン演算実績情報が十分に蓄積されていない場合であっても、オンライン演算デフォルト情報を用いてバックアップ整定情報を導出することができ、系統に事故が発生した場合に備えることができる。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。本実施形態では、バックアップ整定情報が、初期に用いる初期情報（バックアップ整定デフォルト情報）を更新することにより導出される点において、上述した実施形態と相違する。以下の説明においては、上述した実施形態と相違する構成についてのみ説明する。上述した実施形態と同等の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。

図７は、第５の実施形態の中央演算装置１Ｄが適用される系統安定化システムＳの構成を示すブロック図である。中央演算装置１Ｄは、バックアップ整定情報導出部２００Ｄと、バックアップ整定デフォルト情報記憶部８００とを備える。

バックアップ整定デフォルト情報記憶部８００は、第４の実施形態と同様に、バックアップ整定デフォルト情報を記憶する。

バックアップ整定情報導出部２００Ｄは、整定情報導出部２０２Ｄを備える。整定情報導出部２０２Ｄは、初期において、制御指令出力部６００に記憶されたバックアップ整定デフォルト情報を使用してバックアップ整定情報を導出する。オンライン演算実績情報記憶部２０１にオンライン演算実績蓄積情報が記憶された場合、その情報を用いてバックアップ整定情報を逐次更新する。

以上説明したように、第５の実施形態の中央演算装置１Ｄでは、初期の段階においてオンライン演算デフォルト情報を用いてバックアップ整定情報を導出し、オンライン演算実績蓄積情報が記憶された場合、その情報を用いてバックアップ整定情報を逐次更新する。これにより、第５の実施形態の中央演算装置１Ｄでは、まずは安全サイドのバックアップ整定情報を導出でき、徐々に実績に基づいた適正なバックアップ整定情報に更新させることにより系統に事故が発生した場合に備えつつ、適正な制御に近づけていくことが可能である。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、蓄積したオンライン演算実績情報に示される制御内容に対応する、制御する必要がある電力量を示す必要制御量の立ち上がりポイントに応じて、監視対象潮流値と必要制御量との関係を示すバックアップ整定情報を導出する。これにより、電力系統Ｐに設けられる発電機の数が少ない場合等において、階段状にオンライン演算実績情報が分布する場合であっても、必要制御量の立ち上がりポイントに沿って、階段状に変化するバックアップ整定情報を導出することができる。このため、従来の近似直線を平行移動させた直線（一次関数）を用いる場合よりも、過剰な制御を抑制し、適切な制御対象を選択することが可能なバックアップ整定情報を導出できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…中央演算装置（系統安定化装置）、１００…オンライン事前演算部、１０１…系統情報取得部（取得部）、１０２…系統モデル作成部（作成部）、１０３…潮流計算・過渡安定度計算部（計算部）、１０４…制御テーブル設定部（設定部）、１０５…異常検出部、２００…バックアップ整定情報導出部（導出部）、２０１…オンライン演算実績情報記憶部、２０２…整定情報導出部、２０３…整定情報記憶部、２０４…実績データ蓄積不足判定部、３００…バックアップ制御演算部（選択部）、３０１…バックアップ制御対象決定部、３０２…選択対象リスト作成部、３０３…バックアップ制御選択部、４００…制御テーブル切替部（切替部）、５００…制御対象事故判定部、６００…制御指令出力部、７００…系統パターン判定部、８００…バックアップ整定デフォルト情報記憶部

Claims (4)

1. 電力系統から系統情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された前記系統情報に基づいて解析用系統モデルを作成する作成部と、
   前記電力系統を流れる潮流値を監視対象潮流値として、前記電力系統に想定事故が生じた場合における系統解析シミュレーション計算を、前記解析用系統モデルを用いて行う計算部と、
   前記計算部により求められた計算結果に基づいて、前記想定事故ごとに前記電力系統を安定化させるために制御対象とする発電機の組合せを選択して制御テーブルに設定する設定部と、
   前記取得部、前記作成部、前記計算部、および前記設定部によるオンライン演算処理が所定の周期で実行される際に、それぞれの周期において求められた前記監視対象潮流値と制御する必要がある電力量を示す必要制御量との関係を示すオンライン演算実績情報を蓄積し、蓄積した前記オンライン演算実績情報に示される前記必要制御量が所定の閾値を越えてステップ状に変化するポイントに応じて、前記監視対象潮流値と制御対象とする発電機の台数又は前記必要制御量との関係を示すバックアップ整定情報を導出する導出部と、
   前記バックアップ整定情報を用いて、現在の潮流値に対して前記想定事故ごとに前記電力系統を安定化させるために制御対象とする発電機の組合せを選択する選択部と、
   前記オンライン演算処理が実行される過程において異常が発生した場合、制御対象とする発電機を決定する際に用いる情報を、前記制御テーブルから前記選択部により選択された選択結果に切り替える切替部と、
   を備える系統安定化装置。
2. 電力系統から得られる系統設備の接続に関する情報に基づいて、電力系統における系統設備の接続の状況を示す系統パターンを判定する系統パターン判定部をさらに備え、
   前記導出部は、前記系統パターン判定部による処理が所定の周期で実行される際における、それぞれの周期において判定された前記系統パターンごとに前記バックアップ整定情報を導出し、
   前記選択部は、前記系統パターンごとの前記バックアップ整定情報から、前記系統パターン判定部により判定された現在の前記系統パターンに応じた前記バックアップ整定情報を選択し、選択した前記バックアップ整定情報を用いて、前記想定事故ごとに前記電力系統を安定化させるために制御対象とする発電機の組合せを選択する、
   請求項１に記載の系統安定化装置。
3. 前記導出部は、蓄積した前記オンライン演算実績情報の数又は期間が所定の値未満である場合、前記監視対象潮流値と、前記監視対象潮流値に対して予め定めた制御の内容との関係を示すバックアップ整定デフォルト情報を、前記バックアップ整定情報として導出する、
   請求項１又は請求項２に記載の系統安定化装置。
4. 前記導出部は、前記監視対象潮流値と、前記監視対象潮流値に対して予め定めた制御の内容との関係を示すバックアップ整定デフォルト情報を持ち、蓄積していく前記オンライン演算実績情報を用いて前記バックアップ整定情報を更新する、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の系統安定化装置。

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