JP7163163B2 - 電力系統安定化システム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電力系統安定化システムに関する。

従来、電力系統に落雷などの事故が発生した場合、電力系統への影響を最小限に抑えるため、高速かつ最小範囲での事故除去を行う事故除去リレーシステムの技術が開示されている。しかし、事故除去リレーシステムが正常に動作しても、遮断器不動作などによる事故除去時間の遅延、広範囲な事故遮断、ルート断事故などの重大事故の発生することがある。その際、重大事故に起因して事故除去後の系統構成が大幅に変化する可能性があり、潮流急変、大幅な需給アンバランスなどを引き起こし、系統の異常現象（例えば、脱調現象、周波数異常、電圧異常、過負荷など）が発生する場合がある。これを放置すると、発生した異常現象が電力系統全体へ波及して大停電に拡大する恐れがあるため、このような異常現象の発生を未然に防止したり、系統全体への波及拡大を防止したりする、電力系統安定化システム（事故波及防止リレーシステム）が開示されている。

電力系統安定化システムは、制御内容の演算方式に基づいて事前演算型と事後演算型の２つに分類することができる。事後演算型は、事故中および事故後の系統情報からオンラインで将来の現象について予測計算を行い、その結果に基づき制御対象発電機などの制御量を演算し、即座に制御を実施する。一方、事前演算型は、事故および系統現象を想定して、事故前の系統情報から制御量を予め演算して、設定しておき、実際に事故が発生した場合、予め演算した設定を参照し、即座に制御を実施する方式である。

しかしながら、従来の事前演算型の電力系統安定化システムでは、系統情報を取得してから制御量の演算を終えるまでに一定時間を要するため、系統情報取得直後に再生可能エネルギー等に起因する系統状態急変（一定時間内での潮流増加）が発生した場合などに、系統事故に対する好適な安定化制御が行われない可能性があった。

電気学会技術報告 第８０１号「系統脱調・事故波及防止リレー技術」、一般社団法人電気学会、２０００年１０月、ｐ５～６、ｐ５２、ｐ５４～５５、ｐ５７、ｐ７４、ｐ８４～８５、ｐ８７

本発明が解決しようとする課題は、電力系統の系統事故に対する好適な安定化制御を行うことができる電力系統安定化システムを提供することである。

実施形態の電力系統安定化システムは、事故検出装置と、中央演算装置と、演算装置とを持つ。事故検出装置は、電力系統における事故状態および潮流状態を収集し、前記電力系統における事故の発生を検出する。中央演算装置は、前記電力系統の系統情報を解析して前記電力系統の安定度判定を行い、安定度判定結果に基づいて前記電力系統の制御対象機器を設定した第１の制御テーブルを生成する。演算装置は、前記第１の制御テーブルとは制御度合が異なる第２の制御テーブルを生成し、前記事故検出装置により前記事故の発生が検出された場合、前記事故の種別に基づいて、前記第１の制御テーブルまたは前記第２の制御テーブルのいずれかを選択して、選択したテーブルに基づいて前記制御対象機器を決定する。

第１の実施形態の電力系統安定化システム１の構成図。 電力系統安定化システム１の構成要素の配置例を示す図。 暫定制御テーブル３４２に格納される情報の一例を示す図。 バックアップ用制御テーブル３４４に格納される情報の一例を示す図。 バックアップ用制御テーブル３４４を生成する際に参照する潮流量と電制量との関係を説明するための図。 制御テーブル切替部３５０により参照される閾値について説明するための図。 制御テーブル切替部３５０を模式的に示す図。 制御テーブル切替部３５０により出力される確定制御テーブルに格納される情報の一例を示す図。 電力系統安定化システム１の暫定制御テーブル生成処理の流れの一例を示すフローチャート。 電力系統安定化システム１のバックアップ用制御テーブル生成処理の流れの一例を示すフローチャート。 電力系統安定化システム１の潮流急変時の処理の流れの一例を示すフローチャート。 電力系統安定化システム１の事故検出時の処理の流れの一例を示すフローチャート。 比較例の電力系統安定化システム１Ｚの構成図。 比較例の制御テーブル切替部３５０Ｚを模式的に示す図。 第２の実施形態の電力系統安定化システム１Ａの構成図。 確定制御テーブル更新部３７０を模式的に示す図。 確定制御テーブル３４６に格納される情報の一例を示す図。 電力系統安定化システム１Ａの潮流急変時の処理の流れの一例を示すフローチャート。

以下、実施形態の電力系統安定化システムを、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）

図１は、第１の実施形態の電力系統安定化システム１の構成図である。電力系統安定化システム１は、オンライン事前演算型の系統安定化システムである。電力系統安定化システム１は、例えば、中央演算装置１００と、事故検出装置２００と、演算装置３００と、制御端末４００とを備える。

中央演算装置１００は、例えば、系統情報収集部１１０と、系統モデル生成部１２０と、解析条件設定部１３０と、安定度判定部１４０とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。

系統情報収集部１１０は、給電情報網Ｎを介して電力系統Ｅから入力された系統情報（給電用オンラインデータ）を収集する。系統情報とは、例えば、電力系統Ｅの制御対象機器の接続状態や、電力の需給状態、潮流状態に関する情報である。電力系統Ｅは、一定の周期または系統情報の更新周期で、系統情報を出力する。系統情報収集部１１０は、収集した系統情報を系統モデル生成部１２０に出力する。

系統モデル生成部１２０は、例えば、系統情報収集部１１０から入力された系統情報と、予め記録されている制御対象機器の情報とに基づいて、現在の系統情報を表す解析用系統モデルを作成する。制御対象機器の情報とは、例えば、電力系統安定化システム１によって制御対象機器（例えば、後述する遮断器Ｇ）の情報と、制御対象機器のそれぞれの電力系統Ｅに対する状態（例えば、接続状態であるか、遮断状態であるか）の情報である。以下の説明において、制御対象機器を指して「遮断対象機」と称する場合がある。系統情報とは、例えば、送電線のインピーダンスなどである。系統モデル生成部１２０は、作成した解析用系統モデルを、解析条件設定部１３０に出力する。

解析条件設定部１３０は、系統モデル生成部１２０から入力された解析用系統モデルと、想定される事故種別のデータとに基づいて、解析条件を設定する。解析条件には、例えば、想定事故種別に対しての発生時に制御を行う制御対象機器の組合せが含まれる。以下、想定される事故種別のデータのそれぞれを「想定事故種別」と称する。想定事故種別には、例えば、送電線等の事故監視点と、その事故様相とを示す情報が含まれる。解析条件設定部１３０は、設定した解析条件を、安定度判定部１４０に出力する。

安定度判定部１４０は、解析条件設定部１３０から入力された解析条件に基づいて、過渡安定度演算を行う。過渡安定度演算とは、例えば、想定される系統事故について安定度計算を繰り返して実施することで、電力系統Ｅの安定度の向上を図るシミュレーション演算である。安定度判定部１４０は、解析条件ごとの電力系統Ｅの安定度を判定して、想定事故種別ごとに、その想定事故種別に係る事故が発生した際に電力系統Ｅの安定度維持に必要な制御対象機器情報を選択する。以下、想定事故種別ごとに選択された制御対象機器情報の一覧を、「暫定制御テーブル」と称する。暫定制御テーブルは、「第１の制御テーブル」の一例である。

なお、上述した中央演算装置１００の一連の処理は、所定の周期で行われる。所定の周期とは、例えば、系統情報の更新周期（例えば、１５～４５秒程度）である。また、所定の周期は、電力系統安定化システム１が扱う系統の規模や想定事故の種別の数、中央演算装置１００の処理能力に基づいて設定されてもよい。

安定度判定部１４０は、例えば、解析条件取得部１４２と、過渡安定度導出部１４４と、制御対象決定部１４６と、暫定制御テーブル生成部１４８とを備える。

解析条件取得部１４２は、解析条件設定部１３０により設定された各解析条件を取得する。過渡安定度導出部１４４は、解析条件取得部１４２により取得された解析条件に対して、系統事故等のような急激な擾乱に際しても同期を保って送電できる度合を示す過渡安定度を導出する。制御対象決定部１４６は、過渡安定度導出部１４４により導出された各解析条件に対する過渡安定度に基づいて、各想定事故種別が発生した際に電力系統Ｅの安定度維持に必要な制御対象機器（例えば、電制発電機など）を決定する。暫定制御テーブル生成部１４８は、制御対象決定部１４６の決定結果を集約して、暫定制御テーブルを生成して、演算装置３００に出力して暫定制御テーブル３４２として記憶させる。

事故検出装置２００は、例えば、事故種別検出部２１０と、潮流検出部２２０とを備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。

事故種別検出部２１０は、電力系統Ｅで事故が発生したことを検出し、演算装置３００にその事故種別を通知する。事故種別検出部２１０により通知される事故種別には、最新の電力系統Ｅの制御対象機器情報および系統要素の構成の情報が含まれてもよい。潮流検出部２２０は、例えば、所定の周期で事故種別検出対象の幹線潮流を検出して、演算装置３００に通知する。また、潮流検出部２２０は、電力系統Ｅの潮流急変が発生したことを検出して演算装置３００に通知する。

演算装置３００は、例えば、潮流量記憶部３１０と、バックアップ用制御テーブル生成部３２０と、潮流急変判定部３３０と、テーブル記憶部３４０と、制御テーブル切替部３５０と、制御対象機器決定部３６０とを備える。潮流量記憶部３１０およびテーブル記憶部３４０を除くこれらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。

潮流量記憶部３１０およびテーブル記憶部３４０は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＤカード、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）等の不揮発性の記憶媒体と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ等の揮発性の記憶媒体とのうち一部または全部によって実現されてよい。

潮流量記憶部３１０は、潮流検出部２２０により検出された電力系統Ｅの潮流を記憶する。バックアップ用制御テーブル生成部３２０は、例えば、所定間隔毎（例えば１００［ミリ秒］）に、潮流量記憶部３１０に記憶された所定期間の潮流の変化量を参照して、想定事故種別が発生した際に電力系統Ｅの安定度維持に必要な制御対象機器を決定し、その決定結果を集約したバックアップ用制御テーブルを生成する。バックアップ用制御テーブル生成部３２０は、生成したバックアップ用制御テーブルをテーブル記憶部３４０に出力し、バックアップ用制御テーブル３４４として記憶させる。バックアップ用制御テーブルは３４４、「第２の制御テーブル」の一例である。

潮流急変判定部３３０は、潮流検出部２２０により検出された電力系統Ｅの潮流状態の急変が発生したか否かを判定し、潮流状態の急変が発生したと判定した場合に潮流急変信号を制御テーブル切替部３５０に送信する。潮流急変判定部３３０は、中央演算装置１００の演算周期に応じた一定時間（例えば、３０秒程度）、潮流検出部２２０により検出された潮流量を保持し、予め設定した閾値に基づいて、潮流状態が急変したかを判定する。潮流急変判定部３３０により参照される閾値については後述する。

テーブル記憶部３４０には、例えば、前述した暫定制御テーブル生成部１４８により生成された暫定制御テーブル３４２と、バックアップ用制御テーブル生成部３２０により生成されたバックアップ用制御テーブル３４４とが記憶される。テーブル記憶部３４０には、上述のテーブル以外の情報が記憶されてもよい。

制御テーブル切替部３５０は、潮流急変判定部３３０による判定結果に応じて、後述する制御対象機器決定部３６０が参照する制御テーブルを、テーブル記憶部３４０に記憶された暫定制御テーブル３４２またはバックアップ用制御テーブル３４４のうち、好適なテーブルを選択して切り替える。以下、制御テーブル切替部３５０が制御対象機器決定部３６０に参照させる制御テーブルを、「確定制御テーブル」と称する。

制御テーブル切替部３５０は、例えば、暫定制御テーブル生成部１４８より暫定制御テーブルが出力され暫定制御テーブル３４２が更新されたタイミングで、確定制御テーブルとして暫定制御テーブル３４２を選択する。制御テーブル切替部３５０は、例えば、潮流急変判定部３３０により潮流急変信号を受信した場合、中央演算装置１００での安定度計算等が所定の時間内に終了しない演算不良を検出した場合、または中央演算装置１００から演算装置３００に対する暫定制御テーブルの送信が正常に終了しない伝送不良を検出した場合に、バックアップ用制御テーブル３４４を確定制御テーブルに切り替える。なお、制御テーブル切替部３５０は、潮流急変判定部３３０により潮流急変信号を受信した後、所定サイクルの間は確定制御テーブルをバックアップ用制御テーブル３４４に固定的に選択するようにしてもよい。

制御対象機器決定部３６０は、確定制御テーブルを参照して、事故種別検出部２１０により検出された電力系統Ｅの事故種別における制御対象機器を決定し、制御端末４００に決定結果である制御対象機器の情報を出力する。

制御端末４００は、例えば、制御部４１０を備える。制御部４１０は、例えば、ＣＰＵ等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩやＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、ＧＰＵ等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤやフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。

制御部４１０は、制御対象機器決定部３６０により決定された制御対象機器の情報に応じて、制御対象機器に遮断指令を送信する。

図２は、電力系統安定化システム１の構成要素の配置例を示す図である。

電力系統安定化システム１の構成要素は、例えば、変電所Ａと、発電所Ｂと、給電指令所Ｃとにそれぞれ設置される。

変電所Ａは、発電所Ｂから電力系統Ｅへの送電線３（変圧器を含んでもよい）の間に設置され、例えば、母線２Ａと、遮断器（ＣＢ）４Ａと、電流計測器（ＣＴ）５Ａと、電圧計測器（ＶＴ）６Ａと、事故除去リレーシステム７Ａとを備える。

発電所Ｂは、複数の発電機Ｇ１～Ｇｎと、母線２Ｂと、母線２Ｂおよび各発電機Ｇ１～Ｇｎを接続する送電線３（Ｇ１）～３（Ｇｎ）と、遮断器４（Ｇ１）～４（Ｇｎ）と、電流計測器（ＣＴ）５（Ｇ１）～５（Ｇｎ）と、電圧計測器（ＶＴ）６Ｂとを備える。

事故検出装置２００は、例えば、変電所Ａに設置され、中央演算装置１００および演算装置３００とは専用線８などのネットワークを介して通信が可能である。また、制御端末４００は、例えば、発電所Ｂに設置され、中央演算装置１００および演算装置３００とは専用線８などのネットワークを介して通信が可能である。中央演算装置１００は、例えば、給電指令所Ｃなど給電情報網Ｅと接続可能な個所に設置される。なお、中央演算装置１００、事故検出装置２００、演算装置３００および制御端末４００は一体型の装置として構成されてもよい。

以下、図３～図５を用いて、制御テーブル切替部３５０による一連の処理について、より詳細に説明する。

図３は、暫定制御テーブル３４２の内容の一例を示す図である。暫定制御テーブル３４２には、例えば、想定事故種別に、制御対象となる遮断対象機の情報が対応付けられている。図３の例において、「電制」とは、例えば、電源制限（遮断）の制御対象であることを示す。例えば、制御テーブル切替部３５０が確定制御テーブルとして暫定制御テーブル３４２を設定しており、且つ事故種別検出部２１０により事故種別１の事故が検出された場合、遮断対象機Ｇ２が制御対象として制御対象機器決定部３６０により決定される。

図４は、バックアップ用制御テーブル３４４の内容の一例を示す図である。バックアップ用制御テーブル３４４に格納される情報には、想定事故種別ごとに最過酷断面を想定したうえで遮断対象機が設定されるため、暫定制御テーブル３４２と比較して、より多くの制御対象機器を制御することを規定したものであったり、より制御度合が高いものであったりする。制御度合とは、例えば、遮断対象機の種類の多さや制御対象となり機器の数の多さ、遮断されることにより実現される電制量の高さなどにより定義されるものである。

例えば、制御テーブル切替部３５０が確定制御テーブルを暫定制御テーブル３４２としており、且つ事故種別検出部２１０により事故種別１の事故が検出された場合、遮断対象機Ｇ２が制御対象となる。また、例えば、制御テーブル切替部３５０が確定制御テーブルをバックアップ用制御テーブル３４４に切り替えており、且つ事故種別検出部２１０により事故種別１の事故が検出された場合、遮断対象機Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４およびＧ５が制御対象となる。

図５は、バックアップ用制御テーブル３４４を生成する際に参照する潮流量と電制量との関係を説明するための図である。図５の例では、潮流量の増加に伴い、一定間隔で段階的に電制量が増加している。バックアップ用制御テーブル生成部３２０は、中央演算装置１００での演算不良や伝送不良等により、暫定制御テーブル生成部１４８により正常な暫定制御テーブル３４２が生成されず、且つ系統事故が発生した場合であっても、遮断対象機を決定できるようバックアップ用制御テーブル３４４を生成する。したがって、バックアップ用制御テーブル生成部３２０は、想定される最過酷断面に対応できるよう、想定事故種別毎に予め定められた潮流量に対する必要制御量を図５に示すグラフを参照して制御量を決定し、さらにその制御量を実現するために制御する遮断対象機を決定する。

図６は、制御テーブル切替部３５０により参照される閾値について説明するための図である。制御テーブル切替部３５０により参照される閾値は、想定される事故種別毎に電制量の閾値が設定される。例えば、事故種別１の事故に対しては、電制量の閾値としてＸ１［ＭＷ］が格納される。

図７は、制御テーブル切替部３５０における切り替えロジックを模式的に表した図である。制御テーブル切替部３５０は、少なくとも「中央演算装置１００での演算不良が発生したことを検知した場合」、「伝送不良が発生したと検知した場合」、または「潮流急変信号を受信した場合」のうちいずれか１つに該当する場合に、切替条件が成立したものと判定してテーブル記憶部３４０の記憶する切替条件フラグ（不図示）を１に更新する等の処理を行うことにより、制御テーブルを切り替える。

図８は、制御テーブル切替部３５０により出力される確定制御テーブルに格納される情報の一例を示す図である。制御対象機器決定部３６０は、制御テーブル切替部３５０によりバックアップ用制御テーブル３４４に切り替えがされなかった場合、図８（１）に示す確定制御テーブルを参照する。この確定制御テーブルは、図３に示した暫定制御テーブル３４２と同一のものである。

制御対象機器決定部３６０は、制御テーブル切替部３５０によりバックアップ用制御テーブル３４４に切り替えられた場合、図８（２）に示す確定制御テーブルを参照する。この確定制御テーブルは、図４に示したバックアップ用制御テーブル３４４と同一のものである。

図９は、実施形態に係る電力系統安定化システム１の暫定制御テーブル生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定の周期（系統情報の更新周期等）で行われる。

まず、系統情報収集部１１０は、電力系統Ｅの系統情報を収集する（ステップＳ１００）。次に、系統モデル生成部１２０は、電力系統Ｅの系統情報に基づいて解析用系統モデルを生成する（ステップＳ１０２）。次に、解析条件設定部１３０は、解析条件を設定する（ステップＳ１０４）。

次に、安定度判定部１４０は、安定度判定を行う（ステップＳ１０６）。次に、安定度判定部１４０は、安定度判定結果を反映した暫定制御テーブルを生成し（ステップＳ１０８）、テーブル記憶部３４０に出力する（ステップＳ１１０）。なお、ステップＳ１１０の処理が実行されるタイミングで確定制御テーブルがバックアップ用制御テーブル３４４であり、且つ潮流急変判定部３３０により潮流急変の発生が所定時間以上検出されていない場合、確定制御テーブルを暫定制御テーブルとする処理が行われてもよい。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

図１０は、実施形態に係る電力系統安定化システム１のバックアップ用制御テーブル生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定間隔（例えば１００［ミリ秒］）で行われる。

まず、潮流検出部２２０は、電力系統Ｅの潮流検出処理を実行する（ステップＳ２００）。次に、バックアップ用制御テーブル生成部３２０は、潮流量記憶部３１０を参照してバックアップ用制御テーブルを生成し（ステップＳ２０２）、テーブル記憶部３４０に出力する（ステップＳ２０４）。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

図１１は、実施形態に係る電力系統安定化システム１の潮流急変時の処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図１１のステップＳ３００の処理は、図１０に示すフローチャートのステップＳ２００に対応する処理である。

まず、潮流検出部２２０は、電力系統Ｅの潮流量を検出し、潮流量記憶部３１０に出力する（ステップＳ３００）。次に、潮流急変判定部３３０は、潮流急変が発生したか否かを判定する（ステップＳ３０２）。潮流急変が発生したと判定した場合、潮流急変判定部３３０は、制御テーブル切替部３５０に潮流急変信号を送信し、バックアップ用制御テーブル３４４が確定制御テーブルとなるよう切り替えさせる（ステップＳ３０４）。なお、制御テーブル切替部３５０は、ステップＳ３０４によりバックアップ用制御テーブル３４４が確定制御テーブルとなるように切り替えた場合、少なくとも所定時間（例えば、暫定制御テーブル３４２の更新周期の１サイクル程度）はバックアップ用制御テーブル３４４が確定制御テーブルとなるようにしてもよい。ステップＳ３０２において潮流急変が発生したと判定されなかった場合、本フローチャートの処理を終了する。

図１２は、実施形態に係る電力系統安定化システム１の事故検出時の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、事故種別検出部２１０は、電力系統Ｅの系統情報を収集する（ステップＳ４００）。次に、事故種別検出部２１０は、電力系統Ｅにおける事故の発生が検出されたか否かを判定する（ステップＳ４０２）。事故の発生が検出されなかったと判定した場合、事故種別検出部２１０は、ステップＳ４００に処理を戻す。事故の発生が検出されたと判定した場合、事故種別検出部２１０は、その事故種別を示す信号を制御対象機器決定部３６０に送信する（ステップＳ４０４）。次に、制御対象機器決定部３６０は、事故種別検出部２１０より受信した事故種別信号と確定制御テーブルとに基づいて制御対象機器を決定する（ステップＳ４０６）。次に、制御部４１０は、制御対象機器決定部３６０により決定された制御対象機器に遮断指令を送信する（ステップＳ４０８）。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

図１３は、比較例の電力系統安定化システム１Ｚの構成図である。電力系統安定化システム１Ｚは、図１に示した電力系統安定化システム１と比較して、潮流急変判定部３３０を備えていない点と、制御テーブル切替部３５０が制御テーブル切替部３５０Ｚに置き換わっている点で相違する。以下では、主に上述した相違点を中心として説明する。

電力系統安定化システム１Ｚは、潮流急変判定部３３０を備えていないため、解析条件設定部１３０で設定した解析条件に基づいて、安定度判定部１４０が各想定事故種別の制御対象機器を決定し、その結果を暫定制御テーブル３４２として設定する。そのため、テーブル設定までに一定時間（例えば３０秒）を要するとともに、暫定制御テーブル３４２の更新にも同程度の時間を要するため、潮流の急変直後に系統事故が発生した場合に、十分に対応できない可能性がある。

図１４は、比較例の制御テーブル切替部３５０Ｚを模式的に示す図である。制御テーブル切替部３５０Ｚは、中央演算装置１００での演算不良が発生したことを検知した場合、または伝送不良が発生した場合に、切替条件が成立したものと判定して、確定制御テーブルをバックアップ用制御テーブル３４４に切り替えるものである。

これに比べて、電力系統安定化システム１は、潮流急変判定部３３０の判定結果に応じて制御テーブル切替部３５０が確定制御テーブルを切り替えるため、暫定制御テーブル３４２が潮流急変を考慮していないものである段階で系統事故を検出した場合であっても、制御テーブル切替部３５０によりバックアップ用制御テーブル３４４が確定制御テーブルとして制御対象機器決定部３６０に出力され、最過酷断面が想定された好適な制御が行われる。

以上説明した第１の実施形態の電力系統安定化システム１によれば、潮流急変判定部３３０により電力系統Ｅの潮流急変が検出された場合、制御テーブル切替部３５０により最過酷断面が考慮されたバックアップ用制御テーブル３４４を確定制御テーブルに切り替えられることで、潮流急変時に制御対象機器決定部３６０が確定制御テーブルを参照して制御対象機器を決定する場合であっても、電力系統の系統事故に対する好適な安定化制御を行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の電力系統安定化システム１Ａについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。また、第１の実施形態と同じ名称であるが構成または機能が異なるものについては、符号の末尾に「Ａ」を付すものとする。

図１５は、第２の実施形態の電力系統安定化システム１Ａの構成図である。電力系統安定化システム１Ａは、第１の実施形態の電力系統安定化システム１と比較して、制御テーブル切替部３５０が、確定制御テーブル更新部３７０となっている点が異なる。

潮流急変判定部３３０Ａは、事故種別検出部２１０より受信した事故種別信号と、潮流検出部２２０より受信した潮流の急変が発生したことの検出結果とに基づいて、想定される事故種別の情報を含む潮流急変信号を確定制御テーブル更新部３７０に送信する。

テーブル記憶部３４０Ａは、確定制御テーブル３４６を更に記憶する。確定制御テーブル３４６は、「第３の制御テーブル」の一例である。確定制御テーブル３４６は、例えば、暫定制御テーブル３４２とバックアップ用制御テーブル３４４のうち一方または双方の一部または全部を取得することにより実現される。

確定制御テーブル更新部３７０は、潮流急変判定部３３０Ａより潮流急変信号を受信していない場合、確定制御テーブル３４６に暫定制御テーブル３４２の内容をそのままコピーさせる。確定制御テーブル更新部３７０は、潮流急変判定部３３０Ａより潮流急変信号を受信した場合、その潮流急変信号に含まれる事故種別の情報を識別し、バックアップ用制御テーブル３４４のうち潮流急変に応じて発生する可能性のある事故種別に対応付けられた制御対象機器の情報を確定制御テーブル３４６に反映する。確定制御テーブル更新部３７０は、演算不良または伝送不良の場合には、確定制御テーブル３４６にバックアップ用制御テーブル３４４の内容をそのままコピーさせる。

図１６は、確定制御テーブル更新部３７０における切り替えロジックを模式的に示す図である。確定制御テーブル更新部３７０は、図７に示す第１の実施形態の制御テーブル切替部３５０と比較して、想定事故種別毎に切替条件の成立を判定して、確定制御テーブル３４６に反映する点が異なる。

確定制御テーブル更新部３７０は、例えば、潮流急変判定部３３０Ａにより想定される事故種別が事故種別１である潮流急変信号を受信した場合、確定制御テーブル３４６に、暫定制御テーブル３４２の事故種別１に対応付いた遮断対象機の情報を上書きする処理を行う。また、確定制御テーブル更新部３７０は、例えば、潮流急変判定部３３０Ａにより想定される事故種別が事故種別１および２である潮流急変信号を受信した場合、確定制御テーブル３４６の暫定制御テーブル３４２の事故種別１および２に対応付けられた遮断対象機の情報を上書きする処理を行う。

また、確定制御テーブル更新部３７０は、例えば、演算不良または伝送不良を検出した場合には、全ての事故種別の切替条件が成立したものとして、バックアップ用制御テーブル３４４の全てを確定制御テーブル３４６にコピーする処理を行う。

図１７は、確定制御テーブル３４６に格納される情報の一例を示す図である。

確定制御テーブル更新部３７０は、平常時（潮流急変、伝送不良、演算不良のいずれも検出されていないタイミング）には、確定制御テーブル３４６に暫定制御テーブル３４２の情報を反映させる。以下の説明では、確定制御テーブル更新部３７０が、潮流急変判定部３３０Ａにより想定される事故種別が事故種別３および４である潮流急変信号を受信したとする。

確定制御テーブル更新部３７０は、図１７の左下図に示すように、確定制御テーブル３４６の事故種別３および４に対応付いた遮断対象機の情報を抽出する。さらに確定制御テーブル更新部３７０は、図１７の右図に示すように、確定制御テーブル３４６に抽出した
確定制御テーブル３４６の事故種別３および４に対応付いた遮断対象機の情報を反映する。なお、確定制御テーブル３４６の事故種別１、２、および５に対応付いた遮断対象機の情報は、図１７の左上図に示すように、暫定制御テーブル３４２の情報が反映されるものである。

確定制御テーブル更新部３７０は、図１７に示すように確定制御テーブル３４６を更新することで、潮流急変に関連する想定事故種別の制御対象機器の情報は、最過酷断面を想定したものとなり、且つ潮流急変に関連しない想定事故種別の制御対象機器の情報は、暫定制御テーブル３４２に応じたものとなることから、潮流急変に関連しない事故種別の系統事故が発生した場合に、過度な遮断が発生しないようにすることができる。

図１８は、電力系統安定化システム１Ａの潮流急変時の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１８のフローチャートのステップＳ５００およびＳ５０２は、図１１のフローチャートのステップＳ３００と３０２に対応するものである。

まず、潮流検出部２２０は、電力系統Ｅの潮流量を検出し、潮流量記憶部３１０に出力する（ステップＳ５００）。次に、潮流急変判定部３３０は、潮流急変が発生したか否かを判定する（ステップＳ５０２）。潮流急変が発生したと判定した場合、潮流急変判定部３３０は、確定制御テーブル更新部３７０に想定事故種別の情報を含む潮流急変信号を送信する（ステップＳ５０４）。次に、確定制御テーブル更新部３７０は、受信した潮流急変信号に含まれる想定事故種別に係る遮断対象機の情報を、バックアップ用制御テーブル３４４から抽出して、確定制御テーブル３４６に反映する（ステップＳ５０６）。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

以上説明した第２の実施形態の電力系統安定化システム１Ａによれば、潮流急変判定部３３０Ａにより電力系統Ｅの潮流急変が検出された場合、確定制御テーブル更新部３７０が潮流急変信号に含まれる想定事故種別に係るバックアップ用制御テーブル３４４の情報を抽出して確定制御テーブル３４６に反映することで、潮流急変に関連する事故種別の系統事故が発生した場合には最過酷断面を想定した遮断を行い、潮流急変に関連しない事故種別の系統事故が発生した場合に、安定度判定部１４０による演算結果に応じて制御対象機器が決定されるため過度な遮断が行われることを抑制でき、さらに好適な安定化制御を行うことができる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電力系統Ｅにおける事故状態および潮流状態を収集し、電力系統Ｅにおける系統事故の発生を検出する事故検出装置２００と、電力系統Ｅの系統情報を解析して電力系統Ｅの安定度判定を行い、過渡安定度導出部１４４による安定度導出結果に基づいて制御対象決定部１４６に制御対象機器を決定させ、暫定制御テーブル生成部１４８に電力系統Ｅの制御対象機器を設定した暫定制御テーブル３４２を生成させる中央演算装置１００と、バックアップ用制御テーブル生成部３２０が電力系統Ｅの潮流量に基づいてバックアップ用制御テーブル３４４を生成し、事故検出装置２００により系統事故の発生が検出された場合、検出された系統事故の種別に基づいて、制御対象機器決定部３６０が、制御テーブル切替部３５０により設定された確定制御テーブルを参照して制御対象機器を決定する、演算装置３００とを持つことにより、電力系統の系統事故に対する好適な安定化制御を行うことができる。

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、１Ａ…電力系統安定化システム、１００…中央演算装置、１１０…系統情報収集部、１２０…系統モデル生成部、１３０…解析条件設定部、１４０…安定度判定部、１４２…解析条件取得部、１４４…過渡安定度導出部、１４６…制御対象決定部、１４８…暫定制御テーブル生成部、２００…事故検出装置、２１０…事故種別検出部、２２０…潮流検出部、３００…演算装置、３１０…潮流量記憶部、３２０…バックアップ用制御テーブル生成部、３３０、３３０Ａ…潮流急変判定部、３５０…制御テーブル切替部、３６０…制御対象機器決定部、３７０…確定制御テーブル更新部、４００…制御端末、４１０…制御部、Ｅ…電力系統、Ｎ…給電情報網

Claims (4)

1. 電力系統における事故状態および潮流状態を収集し、前記電力系統における事故の発生を検出する事故検出装置と、
   前記電力系統の系統情報を解析して前記電力系統の安定度判定を行い、安定度判定結果に基づいて前記電力系統の制御対象機器を設定した第１の制御テーブルを生成する中央演算装置と、
   前記第１の制御テーブルとは制御度合が異なる、想定事故種別毎に予め定められた潮流量に対する必要制御量との関係から生成される、前記電力系統における最過酷断面を想定した第２の制御テーブルを生成し、演算不良、伝送不良、潮流急変のうちいずれかを少なくとも含む切替事象を検出すると確定制御テーブルを前記第１の制御テーブルから前記第２の制御テーブルに切替えておき、前記事故検出装置により前記事故の発生が検出された場合、前記確定制御テーブルに基づいて前記制御対象機器を決定する、演算装置と、
   を備える電力系統安定化システム。
2. 前記事故検出装置は、
   前記電力系統における前記事故の発生を検出した場合、前記演算装置に前記事故の種別を出力し、
   前記電力系統における前記潮流状態の急変を検出した場合、前記演算装置に想定される前記事故の種別と、前記潮流状態の急変を通知する情報とを出力する、
   請求項１に記載の電力系統安定化システム。
3. 前記演算装置は、前記事故検出装置により前記潮流状態の急変が検出された場合、前記確定制御テーブルとして前記第２の制御テーブルを選択して、前記事故検出装置により通知された前記事故の種別と前記第２の制御テーブルとに基づいて前記制御対象機器を決定する、
   請求項２に記載の電力系統安定化システム。
4. 電力系統における事故状態および潮流状態を収集し、前記電力系統における事故の発生を検出する事故検出装置と、
   前記電力系統の系統情報を解析して前記電力系統の安定度判定を行い、安定度判定結果に基づいて前記電力系統の制御対象機器を設定した第１の制御テーブルを生成する中央演算装置と、
   前記第１の制御テーブルとは制御度合が異なる第２の制御テーブルを生成し、前記事故検出装置により前記潮流状態の急変が検出された場合に、検出された前記潮流状態の急変に関連する事故種別の情報のみを前記第２の制御テーブルより抽出して前記第１の制御テーブルに反映させた第３の制御テーブルを生成し、前記第３の制御テーブルに基づいて前記制御対象機器を決定する、演算装置と、
   を備える、電力系統安定化システム。

Images