JP7450504B2 - Grid stabilization system and grid stabilization method - Google Patents

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Description

本開示は、電力系統の周波数を安定化する系統安定化システムおよび系統安定化方法に関する。 The present disclosure relates to a grid stabilization system and a grid stabilization method that stabilize the frequency of a power grid.

電力系統内で電源トリップまたは電源出力の低下が生じた場合、電力系統の周波数が低下する。周波数が大きく低下すると連鎖的に電源が脱落して大停電に拡大する場合がある。そこで、電源トリップまたは電源出力の低下などの事故が発生した場合に、必要量の負荷遮断(以下、負制とも称する)または系統分離等の制御を実施する必要がある。系統安定化システムは、上記のような事故発生時に大停電を未然に防止するためのシステムである。 When a power trip or a drop in power output occurs within a power system, the frequency of the power system decreases. If the frequency drops significantly, a chain reaction of power outages may occur, leading to a major power outage. Therefore, when an accident such as a power supply trip or a drop in power supply output occurs, it is necessary to perform control such as a necessary amount of load shedding (hereinafter also referred to as negative control) or system separation. The grid stabilization system is a system that prevents major power outages in the event of an accident such as the one described above.

系統安定化システムにおいて適用される演算方式の1つに事前演算方式がある。事前演算方式では、様々な事故が起きても対応できるように、事前に事故パターンおよび潮流パターンを想定して電力系統モデルを用いてシミュレーション演算が実行される。系統安定化システムは、事故発生を検出したときには、シミュレーション演算の結果を参照することにより発電機遮断(電制とも称する)または負制等の制御を実行する。 One of the calculation methods applied in the grid stabilization system is a pre-calculation method. In the pre-calculation method, simulation calculations are performed using a power system model assuming accident patterns and power flow patterns in advance so that various accidents can be handled. When the grid stabilization system detects the occurrence of an accident, it executes control such as generator cutoff (also referred to as electric control) or negative control by referring to the results of simulation calculations.

事前演算方式には、演算に使用するデータの違いによって、オンライン事前演算形とオフライン事前演算形とに区分される。オンライン事前演算形では、系統構成および潮流状態などのオンライン情報を収集して演算に反映させる。オフライン事前演算形では、想定される種々の系統状態および潮流状態に対してシミュレーションを実行する。 Pre-computation methods are classified into online pre-computation type and offline pre-computation type, depending on the data used for the calculation. In the online pre-calculation type, online information such as system configuration and power flow status is collected and reflected in the calculation. In the offline pre-calculation type, simulations are performed for various assumed system states and power flow states.

オンライン事前演算形の場合には、想定する事故ケース数の、オンライン情報を用いたシミュレーションを一定時間以内の周期で実行することが可能な演算能力を具備したシステムを構築する必要がある。このため、システム導入コスト及び運転開始後の保守コストが高騰してしまう点に問題がある。 In the case of the online pre-calculation type, it is necessary to construct a system that has the computing power to run simulations using online information for the expected number of accident cases within a certain period of time. Therefore, there is a problem in that the system introduction cost and the maintenance cost after the start of operation increase.

オフライン事前演算形の場合には、系統安定化システムでのシミュレーション実施が不要であるので、必要な演算能力が限定的である。このため、保護リレー装置と同様のハードウェアを用いたメンテナンスフリーのシステムの構築が可能であり、システム導入時のコスト及び運転開始後の保守コストが、オンライン事前演算形に比べて安価となる。しかし、その一方で、事前演算時に想定していなかった潮流状態にて事故が発生したような場合に、適切な制御を実施できない虞がある。 In the case of the off-line pre-calculation type, there is no need to perform simulation in the system stabilization system, so the required calculation capacity is limited. Therefore, it is possible to construct a maintenance-free system using the same hardware as the protective relay device, and the cost at the time of system installation and maintenance cost after the start of operation is lower than that of the online pre-calculation type. However, on the other hand, if an accident occurs in a power flow state that was not anticipated during the preliminary calculation, there is a risk that appropriate control may not be implemented.

特開2011-19362号公報(特許文献1)は、オンライン事前演算形の系統安定化システムの一例を開示する。この文献の系統安定化システムは、事故発生後の周波数低下時における発電機のガバナフリー制御による出力増加可能量(瞬動予備力)をオンラインシミュレーションにより算出し、これを用いて周波数安定化のための必要制御量を算出している。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-19362 (Patent Document 1) discloses an example of an online pre-computation type system stabilization system. The system stabilization system in this document uses online simulation to calculate the amount of output increase (spinning reserve) possible through governor-free control of the generator when the frequency drops after an accident, and uses this to stabilize the frequency. The required control amount is calculated.

特開2011-19362号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-19362

上記の特開2011-19362号公報(特許文献1)に記載の系統安定化システムは、必要制御量の算出においてオンラインシミュレーション結果を用いることで、発電機制御系の動特性を考慮している一方で、負荷の動特性に基づく不確定要因を考慮していない。負荷の不確定要因として、たとえば、周波数低下リレー(UFR:Under Frequency Relay)による負荷遮断などが挙げられる。また、再生可能エネルギー電源を含む電力系統の場合には、その脱落による不確定要因も考慮されていない。さらに、制御要否の判定にはオンラインシミュレーション結果を考慮していないため、系統安定化システムによる制御が本来不要であるにも関わらず制御を実施してしまう場合があり得る。 The system stabilization system described in the above-mentioned Japanese Patent Application Publication No. 2011-19362 (Patent Document 1) takes into account the dynamic characteristics of the generator control system by using online simulation results in calculating the required control amount. This does not take into account uncertain factors based on the dynamic characteristics of the load. Examples of load uncertainties include load shedding due to an under frequency relay (UFR). Furthermore, in the case of power systems that include renewable energy power sources, uncertain factors due to their omissions are not taken into account. Furthermore, since online simulation results are not taken into account in determining whether control is necessary, control by the grid stabilization system may be performed even though it is not originally necessary.

本開示は、上記の背景および課題を考慮してなされたものであり、ある局面における目的は、電力系統の動特性を考慮した適切な周波数安定化制御を、少ない計算リソースで実現する系統安定化システムを提供することである。 The present disclosure has been made in consideration of the above background and issues, and in one aspect, the purpose is to provide system stabilization that realizes appropriate frequency stabilization control that takes into account the dynamic characteristics of the power system with less computational resources. The goal is to provide a system.

一実施形態において、電力系統の周波数を安定化する系統安定化システムが提供される。中央演算装置は、事前演算部と、制御実行部とを備える。事前演算部は、電力系統の状態を表すオンラインデータと電力系統を模擬するシミュレーションモデルとに基づいて、電力系統に含まれる少なくとも1つの同機発電機の脱落を想定した複数の事故ケースに応じてシミュレーションを実行する。シミュレーションモデルは、電力系統に含まれる同期発電機の回転子動特性を1質点で模擬し需給不均衡に基づいて周波数偏差を計算する慣性モデルと、電力系統に含まれる複数の負荷を1つの負荷で模擬した負荷モデルと、電力系統の同期発電機を模擬する同期機モデルとを含む。制御実行部は、電力系統の事故発生時に、電力系統の実現象と事故ケースごとのシミュレーション結果との比較に基づいて、電力系統の周波数が第1の閾値周波数を下回らないように、遮断すべき少なくとも1つの負荷または送電線を決定する。 In one embodiment, a grid stabilization system is provided that stabilizes the frequency of a power grid. The central processing unit includes a pre-calculation section and a control execution section. The pre-calculation unit performs simulations based on online data representing the state of the power system and a simulation model that simulates the power system, in response to multiple accident cases in which at least one generator included in the power system is assumed to fall off. Execute. The simulation model consists of an inertial model that simulates the rotor dynamic characteristics of a synchronous generator included in the power system using one mass point and calculates frequency deviation based on the imbalance between supply and demand, and an inertial model that simulates the rotor dynamic characteristics of a synchronous generator included in the power system using one mass point and calculates frequency deviation based on the imbalance between supply and demand. It includes a load model simulated by , and a synchronous machine model that simulates a synchronous generator in a power system. When an accident occurs in the power system, the control execution unit should shut down the power system so that the frequency does not fall below the first threshold frequency, based on a comparison between the actual phenomenon of the power system and the simulation results for each accident case. Determine at least one load or transmission line.

上記実施形態の系統安定化システムによれば、オンラインデータと、同期機モデル、負荷モデル、および慣性モデルを含む簡易なシミュレーションモデルとに基づいて事前演算を行うことにより、電力系統の動特性を考慮した適切な周波数安定化制御を、少ない計算リソースで実現できる。 According to the grid stabilization system of the above embodiment, dynamic characteristics of the power grid are taken into account by performing preliminary calculations based on online data and a simple simulation model including a synchronous machine model, a load model, and an inertial model. Appropriate frequency stabilization control can be achieved with less computational resources.

本開示によって想定される電力系統の構成を概念的に示す図である。1 is a diagram conceptually illustrating a configuration of a power system envisioned according to the present disclosure. 図1の各端末装置および中央演算装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of each terminal device and central processing unit in FIG. 1. FIG. 図1の中央演算装置の機能構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the central processing unit in FIG. 1. FIG. シミュレーションモデルの構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a simulation model. 同期機モデルの構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a synchronous machine model. DC連系モデルの構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of a DC interconnection model. 再生可能エネルギー電源モデルの一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a renewable energy power source model. 負荷モデルの一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a load model. 系統安定化システムによる電力系統の周波数制御の手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the procedure of frequency control of an electric power system by a system stabilization system. 図9のステップS10の手順を詳細に示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the procedure of step S10 in FIG. 9 in detail. 図9のステップS20の手順を詳細に示すフローチャートである。10 is a flowchart showing the procedure of step S20 in FIG. 9 in detail. 制御テーブルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a control table. 実施の形態2の系統安定化システムによる電力系統の周波数制御の手順の一例を示すフローチャートである。12 is a flowchart illustrating an example of a procedure for frequency control of an electric power system by the system stabilizing system according to the second embodiment.

以下、各実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。 Each embodiment will be described in detail below with reference to the drawings. In addition, the same reference numerals are given to the same or corresponding parts, and the description thereof will not be repeated.

実施の形態1.
[電力系統の概念図]
図1は、本開示によって想定される電力系統の構成を概念的に示す図である。図1を参照して、電力系統10(10A,10B)は、複数の発電機21と、直流系統と連系された1つ以上の電力変換装置22と、複数の負荷23と、送電線25,26,29,34と、配電線35とを含む。電力系統10は送電線38を介して接続された2つの電力系統10A,10Bを含む。送電線38には遮断器39が設けられている。
Embodiment 1.
[Conceptual diagram of power system]
FIG. 1 is a diagram conceptually showing the configuration of a power system envisioned by the present disclosure. Referring to FIG. 1, a power system 10 (10A, 10B) includes a plurality of generators 21, one or more power converters 22 connected to a DC system, a plurality of loads 23, and a power transmission line 25. , 26, 29, 34, and a distribution line 35. Power system 10 includes two power systems 10A and 10B connected via power transmission line 38. A circuit breaker 39 is provided on the power transmission line 38 .

図1の場合、送電線25は各発電機21と連系線27(27A,27B)との間を接続し、送電線34は電力変換装置22と連系線27Aとの間を接続する。また、送電線26は連系線27と一次変電所14との間を接続し、送電線29は連系線27と二次変電所15との間を接続する。配電線35は、二次変電所15と負荷23との間を接続する。各負荷23の中には、個別の負荷と共に再生可能エネルギー電源が含まれている。 In the case of FIG. 1, the power transmission line 25 connects each generator 21 and the interconnection line 27 (27A, 27B), and the power transmission line 34 connects between the power conversion device 22 and the interconnection line 27A. Further, the power transmission line 26 connects the interconnection line 27 and the primary substation 14, and the power transmission line 29 connects the interconnection line 27 and the secondary substation 15. Distribution line 35 connects between secondary substation 15 and load 23 . Each load 23 includes a renewable energy power source along with the individual load.

電力系統10は、さらに、発電機21と送電線25との間に設けられた変圧器30および遮断器32と、電力変換装置22と送電線34との間に設けられた変圧器36および遮断器37と、一次変電所14および二次変電所15の各々に設けられた複数の母線28、複数の変圧器31および複数の遮断器33とを含む。 The power system 10 further includes a transformer 30 and a circuit breaker 32 provided between the generator 21 and the power transmission line 25, and a transformer 36 and circuit breaker provided between the power converter 22 and the power transmission line 34. 37, a plurality of bus bars 28, a plurality of transformers 31, and a plurality of circuit breakers 33 provided in each of the primary substation 14 and the secondary substation 15.

中央給電指令所59は、各発電機21に対して指令値を出力することにより各発電機21の出力制御を行う。中央給電指令所59が行う電力系統10の周波数制御には、日負荷変動のようなゆっくりとした負荷変化に対処するための経済負荷配分運転(EDC:Economic Load Dispatching Control)と、比較的短い周期で生じる予測できない負荷変化に対処するための負荷周波数制御(LFC:Load Frequency Control)とがある。EDCでは、負荷変化の予測に基づいて燃料効率の良い発電機21が優先的に運転される。LFCでは、発電機の出力が変化するまで数十秒程度の遅れが生じる。 The central power supply control center 59 controls the output of each generator 21 by outputting a command value to each generator 21 . The frequency control of the power system 10 performed by the central power dispatch center 59 includes economic load dispatching control (EDC) to cope with slow load changes such as daily load fluctuations, and relatively short period control. Load Frequency Control (LFC) is used to deal with unpredictable load changes that occur. In EDC, the generator 21 with high fuel efficiency is preferentially operated based on predictions of load changes. In LFC, there is a delay of several tens of seconds until the output of the generator changes.

系統安定化システム1は、電力系統10の発電機21の脱落または出力低下などの事故発生時の周波数低下に対処して、電力系統10の周波数を安定化する。このような周波数低下時には、発電機21ごとに設けられたガバナフリー制御および変電所に設けられたUFR18_1~18_3によってもある程度対処可能である。しかし、これらはローカルな情報のみを用いた制御であるために限界がある。系統安定化システム1は、電力系統10の全体の状態を反映した最適な制御を実現する。 The grid stabilization system 1 stabilizes the frequency of the power grid 10 in response to a frequency drop when an accident occurs such as the generator 21 of the power grid 10 falling off or a decrease in output. Such a frequency drop can be dealt with to some extent by the governor free control provided for each generator 21 and the UFRs 18_1 to 18_3 provided at the substation. However, these methods have limitations because they are controlled using only local information. The grid stabilization system 1 realizes optimal control that reflects the overall state of the power grid 10.

具体的に図1に示すように、系統安定化システム1は、複数の端末装置40(40_1~40_7)と、中央演算装置50とを含む。各端末装置40と中央演算装置50とは、有線または無線の通信路58を介して接続される。 Specifically, as shown in FIG. 1, the grid stabilization system 1 includes a plurality of terminal devices 40 (40_1 to 40_7) and a central processing unit 50. Each terminal device 40 and the central processing unit 50 are connected via a wired or wireless communication path 58.

各端末装置40は、電力系統10に設けられた電圧変成器VTおよび電流変成器CTを介して電圧および電流(以下、電気量と総称する)を検出する。各端末装置40は、さらに、検出した電気量または遮断器の開閉状態に基づいて事故発生を検出する。各端末装置40は、さらに、中央演算装置50からの指令に従って、対応する遮断器32,33または37に対してトリップ信号を出力する。 Each terminal device 40 detects voltage and current (hereinafter collectively referred to as electrical quantity) via a voltage transformer VT and a current transformer CT provided in the power system 10. Each terminal device 40 further detects the occurrence of an accident based on the detected amount of electricity or the open/closed state of the circuit breaker. Each terminal device 40 further outputs a trip signal to the corresponding circuit breaker 32, 33, or 37 according to a command from the central processing unit 50.

具体的に図1の場合、各発電機21に対応する端末装置40_1,40_2と、電力変換装置22に対応する端末装置40_3と、各一次変電所14に対応する端末装置40_4~40_6と、電力系統10A,10B間の送電線38に設けられた遮断器39に対応する端末装置40_7とが設けられている。 Specifically, in the case of FIG. 1, terminal devices 40_1, 40_2 corresponding to each generator 21, terminal device 40_3 corresponding to the power conversion device 22, terminal devices 40_4 to 40_6 corresponding to each primary substation 14, A terminal device 40_7 corresponding to the circuit breaker 39 provided on the power transmission line 38 between the systems 10A and 10B is provided.

端末装置40_1,40_2の各々は、対応する発電機21の出力電圧および出力電流を検出し、対応する遮断器32に対してトリップ信号を出力することによって対応する発電機21を電力系統10(10A,10B)から分離する。 Each of the terminal devices 40_1, 40_2 detects the output voltage and output current of the corresponding generator 21, and outputs a trip signal to the corresponding circuit breaker 32 to connect the corresponding generator 21 to the power system 10 (10A , 10B).

端末装置40_3は、電力変換装置22に入力または電力変換装置22から出力される電圧および電流を検出し、対応する遮断器37にトリップ信号を出力することによって電力系統10Aから、直流連系設備である電力変換装置22を分離する。 The terminal device 40_3 detects the voltage and current input to or output from the power conversion device 22, and outputs a trip signal to the corresponding circuit breaker 37 to connect the power system 10A to the DC interconnection equipment. A certain power conversion device 22 is separated.

端末装置40_4~40_6の各々は、対応する一次変電所14に設けられた電圧変成器VTおよび電流変成器CTを介して電圧および電流を検出する。さらに、端末装置40_4~40_6の各々は、対応する遮断器33にトリップ信号を出力することによって、対応する送電線29を遮断する。 Each of the terminal devices 40_4 to 40_6 detects voltage and current via a voltage transformer VT and a current transformer CT provided in the corresponding primary substation 14. Furthermore, each of the terminal devices 40_4 to 40_6 disconnects the corresponding power transmission line 29 by outputting a trip signal to the corresponding circuit breaker 33.

端末装置40_7は、対応する遮断器39にトリップ信号を出力することによって、電力系統10Aと電力系統10Bとを分離する。 The terminal device 40_7 separates the power system 10A and the power system 10B by outputting a trip signal to the corresponding circuit breaker 39.

UFR38_1~UFR_3の各々は、対応する二次変電所15に設けられた電圧変成器VTを介して電圧を検出し、検出した電圧の時系列データから系統周波数を計算する。さらに、UFR38_1~UFR_3の各々は、算出した周波数が閾値周波数より低下している場合に、対応する遮断器33にトリップ信号を出力することによって、対応する負荷23を電力系統10から分離する。なお、負荷23に再生可能エネルギー電源24が含まれる場合には再生可能エネルギー電源24も電力系統10から分離されることとなる。 Each of the UFRs 38_1 to UFR_3 detects voltage via a voltage transformer VT provided in the corresponding secondary substation 15, and calculates the system frequency from time series data of the detected voltage. Further, each of the UFRs 38_1 to UFR_3 isolates the corresponding load 23 from the power system 10 by outputting a trip signal to the corresponding circuit breaker 33 when the calculated frequency is lower than the threshold frequency. Note that when the load 23 includes the renewable energy power source 24, the renewable energy power source 24 is also separated from the power system 10.

中央演算装置50は、中央給電指令所59から取得したオンラインデータに基づくオンライン事前演算方式によって、電力系統10の周波数の安定化制御を行う。中央演算装置50は、各端末装置40によって検出された電力系統10の電気量に基づいて電力系統10の状態を監視し、安定化制御を起動するか否かを判定する。中央演算装置50は、安定化制御を実行する場合に、事前のシミュレーション結果と電力系統10の実際の現象との比較に基づいて、遮断すべき少なくとも1つの負荷23または送電線29または電力系統10A,10B間を接続する送電線38などの制御対象を決定する。 The central processing unit 50 performs frequency stabilization control of the power system 10 using an online pre-calculation method based on online data acquired from the central power dispatch center 59. The central processing unit 50 monitors the state of the power grid 10 based on the amount of electricity in the power grid 10 detected by each terminal device 40, and determines whether to start stabilization control. When performing stabilization control, the central processing unit 50 determines whether at least one load 23, power transmission line 29, or power system 10A should be cut off, based on a comparison between a prior simulation result and an actual phenomenon in the power system 10. , 10B, and the like is determined.

[端末装置および中央演算装置のハードウェア構成例]
図2は、図1の各端末装置および中央演算装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
[Example of hardware configuration of terminal device and central processing unit]
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of each terminal device and central processing unit in FIG. 1.

(1. 端末装置のハードウェア構成例)
図2を参照して、端末装置40は、入力変換用の補助変成器41_1,41_2,…(総称する場合、補助変成器41と記載する)と、アナログフィルタ(AF:Analog Filter)42_1,42_2,…(総称する場合、アナログフィルタ42と記載する)と、A/D変換器43と、処理回路44と、通信回路45と、デジタル出力(DO:Digital Output)回路46、デジタル入力(DI:Digital Input)回路47とを含む。補助変成器41を入力変成器とも称する。
(1. Example of hardware configuration of terminal device)
Referring to FIG. 2, the terminal device 40 includes input conversion auxiliary transformers 41_1, 41_2, ... (generally referred to as auxiliary transformers 41), and analog filters (AF) 42_1, 42_2. , ... (generally referred to as analog filter 42), A/D converter 43, processing circuit 44, communication circuit 45, digital output (DO) circuit 46, digital input (DI: (Digital Input) circuit 47. The auxiliary transformer 41 is also referred to as an input transformer.

端末装置40には、対応する電流変成器CTから出力された各相の電流信号および対応する電圧変成器VTから出力された各相の電圧信号を受信するために、複数のチャンネルが設けられている。各チャンネルには、対応する電流変成器CTから各相の電流信号および各相の電流信号がそれぞれ入力される。図2では、代表的に2チャンネルのみ示されている。 The terminal device 40 is provided with a plurality of channels in order to receive the current signal of each phase output from the corresponding current transformer CT and the voltage signal of each phase output from the corresponding voltage transformer VT. There is. A current signal of each phase and a current signal of each phase are respectively inputted to each channel from the corresponding current transformer CT. In FIG. 2, only two channels are typically shown.

補助変成器41(41_1,41_2,…)は、チャンネルごとに設けられている。各補助変成器41は、電流変成器CTからの電流信号または電圧変成器VTからの電圧信号を受信し、受信した電圧信号または電流信号をA/D変換器43および処理回路44での信号処理に適した電圧レベルの信号に変換する。 Auxiliary transformers 41 (41_1, 41_2, . . . ) are provided for each channel. Each auxiliary transformer 41 receives a current signal from a current transformer CT or a voltage signal from a voltage transformer VT, and processes the received voltage signal or current signal in an A/D converter 43 and a processing circuit 44. Converts the signal to a voltage level suitable for the

アナログフィルタ42(42_1,42_2,…)は、複数の補助変成器41にそれぞれ対応してチャンネルごとに設けられる。各アナログフィルタ42は、たとえば、対応するチャンネルの電流信号または電圧信号の高域をカットするローパスフィルタである。アナログフィルタ42は、A/D変換の際の折り返し誤差を除去するために設けられている。 The analog filters 42 (42_1, 42_2, . . . ) are provided for each channel, corresponding to the plurality of auxiliary transformers 41, respectively. Each analog filter 42 is, for example, a low-pass filter that cuts high frequencies of the current signal or voltage signal of the corresponding channel. Analog filter 42 is provided to remove aliasing errors during A/D conversion.

A/D変換器43は、各アナログフィルタ42から出力されたアナログの電流信号または電圧信号をデジタル値に変換する。A/D変換器43は、チャンネルごとのサンプルホールド回路(不図示)とマルチプレクサ(不図示)とを備えていてもよい。この場合、マルチプレクサはサンプルホールド回路に保持された電気量信号を順次選択し、A/D変換器43はマルチプレクサによって選択された信号をA/D変換する。 The A/D converter 43 converts the analog current signal or voltage signal output from each analog filter 42 into a digital value. The A/D converter 43 may include a sample and hold circuit (not shown) and a multiplexer (not shown) for each channel. In this case, the multiplexer sequentially selects the electrical quantity signals held in the sample and hold circuit, and the A/D converter 43 A/D converts the signals selected by the multiplexer.

処理回路44は、本実施の形態の場合、少なくとも1つのCPU(Central Processing Unit)と、少なくとも1つのRAM(Random Access Memory)と、少なくとも1つの不揮発性メモリとを備えたマイクロコンピュータとして構成される。この場合、CPUは、不揮発性メモリに格納された制御プログラムに従って所望の機能を実現する。制御プログラムは、非一時的な記憶媒体として提供されてもよいし、ネットワークを介して提供されてもよい。 In this embodiment, the processing circuit 44 is configured as a microcomputer including at least one CPU (Central Processing Unit), at least one RAM (Random Access Memory), and at least one nonvolatile memory. . In this case, the CPU implements the desired functions according to the control program stored in the nonvolatile memory. The control program may be provided as a non-temporary storage medium or via a network.

なお、処理回路44は、少なくとも1つのFPGA(Field Programmable Gate Array)として構成されていてもよいし、少なくとも1つのASIC(Application Specific Integrated Circuit)などの専用の回路として構成されていてもよい。もしくは、処理回路44は、CPU、FGPA、およびASICのうちのいずれかの組み合わせによって構成されていてもよい。 Note that the processing circuit 44 may be configured as at least one FPGA (Field Programmable Gate Array), or may be configured as a dedicated circuit such as at least one ASIC (Application Specific Integrated Circuit). Alternatively, the processing circuit 44 may be configured by any combination of a CPU, FGPA, and ASIC.

通信回路45は、通信路58を介して中央演算装置50の通信回路51との間で、データの送受信を行う。 The communication circuit 45 transmits and receives data to and from the communication circuit 51 of the central processing unit 50 via the communication path 58 .

デジタル出力回路46は、外部機器にデジタル信号を出力するためのインターフェイス回路である。たとえば、デジタル出力回路46は、処理回路44の指令に従って、対応する遮断器32または33にトリップ信号を出力する。 The digital output circuit 46 is an interface circuit for outputting digital signals to external equipment. For example, the digital output circuit 46 outputs a trip signal to the corresponding circuit breaker 32 or 33 according to instructions from the processing circuit 44 .

デジタル入力回路47は、外部機器からデジタル信号の入力を受けるためのインターフェイス回路である。たとえば、デジタル入力回路47は、遮断器32または33または39から遮断器の接点の開閉状態の情報を受ける。 The digital input circuit 47 is an interface circuit for receiving digital signal input from external equipment. For example, the digital input circuit 47 receives information from the circuit breaker 32 or 33 or 39 regarding the open/closed state of the contacts of the circuit breaker.

処理回路44は、さらに、通信回路45を介して中央演算装置50から遮断器32または33の開放指令を受信した場合には、遮断器32または33に対してトリップ信号を出力するようにデジタル出力回路46に指令する。デジタル出力回路46は、処理回路44からの指令に従って、対応する遮断器32または33にトリップ信号を出力する。 The processing circuit 44 further outputs a digital output so as to output a trip signal to the circuit breaker 32 or 33 when receiving a command to open the circuit breaker 32 or 33 from the central processing unit 50 via the communication circuit 45. command circuit 46. The digital output circuit 46 outputs a trip signal to the corresponding circuit breaker 32 or 33 according to a command from the processing circuit 44 .

(2. 中央演算装置のハードウェア構成例)
図2を参照して、中央演算装置50は、通信回路51,52と、処理回路53と、記憶装置54とを備える。
(2. Example of hardware configuration of central processing unit)
Referring to FIG. 2, central processing unit 50 includes communication circuits 51 and 52, a processing circuit 53, and a storage device 54.

通信回路51は、端末装置40の通信回路45との間で通信路58を介してデータの送受信を行う。通信回路52は、中央給電指令所59から、オンラインデータとして電力系統10の状態に関する情報を受信する。 The communication circuit 51 transmits and receives data to and from the communication circuit 45 of the terminal device 40 via the communication path 58 . The communication circuit 52 receives information regarding the state of the power system 10 as online data from the central power dispatch center 59 .

処理回路53は、本実施の形態の場合、少なくとも1つのCPUと、少なくとも1つのRAMと、少なくとも1つの不揮発性メモリとを備えたマイクロコンピュータとして構成される。この場合、CPUは、不揮発性メモリおよび/または記憶装置54に格納された制御プログラムおよびシミュレーションプログラムに従って処理を実行する。制御プログラムおよびシミュレーションプログラムは、非一時的な記憶媒体として提供されてもよいし、ネットワークを介して提供されてもよい。 In this embodiment, the processing circuit 53 is configured as a microcomputer including at least one CPU, at least one RAM, and at least one nonvolatile memory. In this case, the CPU executes processing according to the control program and simulation program stored in the nonvolatile memory and/or storage device 54. The control program and simulation program may be provided as a non-temporary storage medium or via a network.

なお、処理回路53は、少なくとも1つのFPGAとして構成されていてもよいし、少なくとも1つのASICとして構成されていてもよい。もしくは、処理回路44は、CPU、FGPA、およびASICのうちのいずれかの組み合わせによって構成されていてもよい。 Note that the processing circuit 53 may be configured as at least one FPGA or may be configured as at least one ASIC. Alternatively, the processing circuit 44 may be configured by any combination of a CPU, FGPA, and ASIC.

処理回路53は、中央給電指令所59から受信した電力系統10の状態を表すオンラインデータに基づいて事前シミュレーションを行う。処理回路53は、シミュレーション結果を記憶装置54に格納する。さらに、処理回路53は、シミュレーション結果に基づいて、事故発生時の制御対象を規定した制御テーブルを作成して記憶装置54に格納する。処理回路53は、事故発生時には、制御テーブルに従って周波数安定化のための制御を実行する。 The processing circuit 53 performs a preliminary simulation based on online data representing the state of the power system 10 received from the central power dispatch center 59. The processing circuit 53 stores the simulation results in the storage device 54. Furthermore, the processing circuit 53 creates a control table that defines the objects to be controlled when an accident occurs based on the simulation results, and stores it in the storage device 54. When an accident occurs, the processing circuit 53 executes control for frequency stabilization according to the control table.

記憶装置54は、たとえば、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)、またはその他の非一時的な不揮発性の記憶装置である。 The storage device 54 is, for example, a hard disk, SSD (Solid State Drive), or other non-temporary non-volatile storage device.

[中央演算装置の機能構成]
図3は、図1の中央演算装置の機能構成の一例を示すブロック図である。図3を参照して、中央演算装置50の処理回路53は、オンライン事前演算を行う事前演算部60、および事前演算部60の演算結果に基づいて周波数安定化制御を実行する制御実行部61として機能する。
[Functional configuration of central processing unit]
FIG. 3 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the central processing unit shown in FIG. Referring to FIG. 3, the processing circuit 53 of the central processing unit 50 functions as a pre-computation section 60 that performs online pre-computation, and a control execution section 61 that executes frequency stabilization control based on the computation results of the pre-computation section 60. Function.

具体的に、事前演算部60は、電力系統10の状態を表すオンラインデータ64と電力系統10を模擬するシミュレーションモデル70とに基づいて、電力系統10に含まれる少なくとも1つの同機発電機21の脱落を想定した複数の事故ケースに対してシミュレーションを実行する。制御実行部61は、電力系統10の事故発生時に、電力系統10の実現象と事故ケースごとのシミュレーション結果との比較に基づいて、電力系統10の周波数が第1の閾値周波数(以下、許容最低周波数と称する)を下回らないように、遮断すべき少なくとも1つの負荷23または送電線29を決定する。 Specifically, the pre-calculation unit 60 determines whether at least one synchronized generator 21 included in the power system 10 has fallen off, based on online data 64 representing the state of the power system 10 and a simulation model 70 simulating the power system 10. Run simulations for multiple accident cases assuming When an accident occurs in the power system 10, the control execution unit 61 determines whether the frequency of the power system 10 is a first threshold frequency (hereinafter referred to as an allowable minimum frequency) based on a comparison between the actual phenomenon of the power system 10 and the simulation results for each accident case. At least one load 23 or transmission line 29 to be disconnected is determined such that the frequency does not fall below the frequency (referred to as frequency).

ここで、シミュレーションモデル70は、電力系統10に含まれる複数の同期発電機21の回転子動特性を1質点で模擬し需給不均衡に基づいて周波数偏差を計算する慣性モデルと、電力系統10に含まれる複数の負荷23を1つの負荷で模擬した負荷モデルと、複数の同期発電機21のプラント動特性を模擬した同期機モデルとを含む、簡易モデルである点に特徴がある。なお、シミュレーションモデル70は、さらに、電力系統に含まれる複数の再生可能エネルギー電源を1つの電源で模擬した再生可能エネルギー電源モデル、および少なくとも1つの直流系統と連系する複数の設備を模擬した直流連系モデルを含んでいてもよい。 Here, the simulation model 70 includes an inertial model that simulates the rotor dynamic characteristics of the plurality of synchronous generators 21 included in the power system 10 using one mass point and calculates a frequency deviation based on the imbalance between supply and demand, and The feature is that it is a simple model that includes a load model that simulates a plurality of loads 23 included in one load, and a synchronous machine model that simulates the plant dynamic characteristics of a plurality of synchronous generators 21. The simulation model 70 further includes a renewable energy power source model that simulates a plurality of renewable energy power sources included in an electric power system using one power source, and a DC power source model that simulates a plurality of facilities interconnected with at least one DC system. It may also include a grid interconnection model.

複数の同期発電機の同期外れを防止するための同期安定性の解析には、系統電圧の挙動および負荷の偏在を考慮する必要がある。したがって、電力系統のネットワーク構成を考慮した詳細な電気回路モデルを用いてシミュレーションを行う必要がある。これに対して、本開示の中央演算装置50の場合には、周波数安定性の解析、特に発電機の脱離または出力低下による周波数低下の解析に機能が限定される。このため、周波数応答のみを模擬する簡易モデルを用いたシミュレーションによって十分な精度が得られる。結果として、計算リソースを削減できる。シミュレーションモデル70の詳細については、図4~図8を参照して後述する。 Analysis of synchronization stability to prevent synchronization of multiple synchronous generators requires consideration of system voltage behavior and uneven distribution of loads. Therefore, it is necessary to perform simulations using a detailed electric circuit model that takes into account the network configuration of the power system. In contrast, in the case of the central processing unit 50 of the present disclosure, the function is limited to analysis of frequency stability, particularly analysis of frequency drop due to disconnection of the generator or reduction in output. Therefore, sufficient accuracy can be obtained by simulation using a simple model that simulates only the frequency response. As a result, computational resources can be reduced. Details of the simulation model 70 will be described later with reference to FIGS. 4 to 8.

以下、事前演算部60および制御実行部61による周波数安定化制御の手順について概要を説明する。詳細については、図9~図12を参照して後述する。 Hereinafter, an outline of the frequency stabilization control procedure by the pre-calculation unit 60 and the control execution unit 61 will be explained. Details will be described later with reference to FIGS. 9 to 12.

まず、オンラインデータ64は、電力系統10に含まれる同期発電機21の総出力と、電力系統10に含まれる負荷23の総需要量と、電力系統10に含まれる複数の再生可能エネルギー電源24の総出力と、少なくとも1つの直流系統と連系する複数の直流連系設備(電力変換装置22など)の総出力とを含む。事前演算部60は、これらのオンラインデータ64を中央給電指令所59から取得する。中央演算装置50は、オンラインデータ64を中央給電指令所59から直接取得してもよいし、他の装置を介在して取得してもよい。もしくは、中央演算装置50は、各端末装置40から個別に取得した情報に基づいて、上記の総出力および総需要量を計算してもよい。 First, the online data 64 includes the total output of the synchronous generators 21 included in the power system 10 , the total demand of the loads 23 included in the power system 10 , and the total demand of the multiple renewable energy power sources 24 included in the power system 10 . It includes the total output and the total output of a plurality of DC interconnection equipment (such as the power converter 22) interconnected with at least one DC system. The preliminary calculation unit 60 acquires these online data 64 from the central power dispatch center 59. The central processing unit 50 may obtain the online data 64 directly from the central power dispatch center 59, or may obtain the online data 64 through another device. Alternatively, the central processing unit 50 may calculate the above-mentioned total output and total demand based on information acquired from each terminal device 40 individually.

事前演算部60は、上記の許容最低周波数より高い第2の閾値周波数(以下、起動判定周波数とも称する)まで電力系統の周波数が低下したときの周波数変化率、および電力系統10の最低周波数などを、シミュレーション結果62として記憶装置54に格納する。そして、事前演算部60は、複数の事故ケースのうち、最低周波数が許容最低周波数を下回った複数の特定の事故ケースについて、電力系統の周波数が許容最低周波数を下回らないように削減すべき負荷量を決定する。このために、事前演算部60は、特定の事故ケースごとに、削減すべき負荷量を変数とした新たなシミュレーションを複数回実行する。この開示では、特定の事故ケースを起動事故ケースと称し、削減すべき負荷量を制御量と称する。 The pre-calculation unit 60 calculates the frequency change rate when the frequency of the power system decreases to a second threshold frequency (hereinafter also referred to as start-up determination frequency) higher than the above-mentioned minimum allowable frequency, the minimum frequency of the power system 10, etc. , are stored in the storage device 54 as simulation results 62. Then, for a plurality of specific accident cases in which the lowest frequency is lower than the allowable minimum frequency among the plurality of accident cases, the pre-calculation unit 60 determines the amount of load that should be reduced so that the frequency of the power system does not fall below the allowable minimum frequency. Determine. For this purpose, the pre-calculation unit 60 executes a new simulation multiple times using the load amount to be reduced as a variable for each specific accident case. In this disclosure, a specific accident case is referred to as a startup accident case, and the amount of load to be reduced is referred to as a control amount.

事前演算部60は、上記の起動事故ケースごとに決定された制御量に基づいて、遮断すべき少なくとも1つの負荷または送電線を制御対象として決定する。そして、事前演算部60は、複数の起動事故ケースと少なくとも1つの制御対象との対応関係を制御テーブル63として記憶装置54に格納する。 The pre-calculation unit 60 determines at least one load or power transmission line to be cut off as a control target based on the control amount determined for each startup accident case. Then, the pre-calculation unit 60 stores the correspondence between the plurality of startup accident cases and at least one controlled object in the storage device 54 as a control table 63.

制御実行部61は、事故発生により電力系統の周波数が起動判定周波数に達したときに、シミュレーション結果62との比較及び制御テーブル63に基づいて、少なくとも1つの制御対象に対応する少なくとも1つの端末装置40に遮断指令を出力する。 When the frequency of the power system reaches the activation determination frequency due to the occurrence of an accident, the control execution unit 61 controls at least one terminal device corresponding to at least one control target based on the comparison with the simulation result 62 and the control table 63. A shutoff command is output to 40.

[シミュレーションモデル]
以下、図4~図8を参照して、本開示で用いるシミュレーションモデルの構成について詳細に説明する。
[Simulation model]
The configuration of the simulation model used in the present disclosure will be described in detail below with reference to FIGS. 4 to 8.

(1.全体構成)
図4は、シミュレーションモデルの構成の一例を示すブロック図である。図4のシミュレーションモデル70は、電力系統の周波数の動特性の解析に使用するための簡易モデルである。
(1. Overall composition)
FIG. 4 is a block diagram showing an example of the configuration of a simulation model. The simulation model 70 in FIG. 4 is a simple model for use in analyzing the frequency dynamic characteristics of the power system.

図4を参照して、シミュレーションモデル70は、同期機モデル100と、DC連系モデル110と、再生可能エネルギー電源モデル120と、負荷モデル130と、慣性モデル80と、加算器71と、乗算器72と、減算器73と、閾値判定部74と、負荷周波数特性モデル75とを含む。シミュレーション時間が最大数10秒であるので、影響が小さいLFCモデルおよびEDCモデルをシミュレーションモデル70に含めていないが、これらをシミュレーションモデル70に含めてもよい。 Referring to FIG. 4, the simulation model 70 includes a synchronous machine model 100, a DC interconnection model 110, a renewable energy power source model 120, a load model 130, an inertia model 80, an adder 71, and a multiplier. 72, a subtracter 73, a threshold determination section 74, and a load frequency characteristic model 75. Since the simulation time is a maximum of several tens of seconds, the LFC model and EDC model, which have a small influence, are not included in the simulation model 70, but they may be included in the simulation model 70.

同期機モデル100は、火力発電所、原子力発電所、水力発電所などの同期発電機のプラント動特性を模擬する。同期機モデル100のより詳細な構成については、図5を参照して後述する。 The synchronous machine model 100 simulates the plant dynamic characteristics of a synchronous generator such as a thermal power plant, a nuclear power plant, a hydroelectric power plant, and the like. A more detailed configuration of the synchronous machine model 100 will be described later with reference to FIG.

DC連系モデル110は、対象の電力系統10に備えられている直流連系設備の動特性を模擬する。直流連系設備として周波数変換所(FC)、HVDC(High Voltage Direct Current)、およびBTB(Back-To-Back)などが挙げられる。DC連系モデル110のより詳細な構成については、図6を参照して後述する。 The DC interconnection model 110 simulates the dynamic characteristics of DC interconnection equipment provided in the target power system 10. Examples of DC interconnection equipment include frequency conversion stations (FC), HVDC (High Voltage Direct Current), and BTB (Back-To-Back). A more detailed configuration of the DC interconnection model 110 will be described later with reference to FIG. 6.

再生可能エネルギー電源モデル120は、太陽光発電、風力発電、バイオマス発電などの再生可能エネルギー電源の動特性を模擬する。再生可能エネルギー電源モデル120のより詳細な構成については、図7を参照して後述する。 The renewable energy power source model 120 simulates the dynamic characteristics of renewable energy power sources such as solar power generation, wind power generation, and biomass power generation. A more detailed configuration of the renewable energy power source model 120 will be described later with reference to FIG. 7.

負荷モデル130は、一般負荷の動特性を模擬する。負荷モデル130のより詳細な構成については、図8を参照して後述する。 The load model 130 simulates the dynamic characteristics of a general load. A more detailed configuration of the load model 130 will be described later with reference to FIG. 8.

加算器71は、同期機モデル100、DC連系モデル110、および再生可能エネルギー電源モデル120の各出力を加算する。これにより、加算器71は、電力系統10に供給される全電力を出力する。 Adder 71 adds each output of synchronous machine model 100, DC interconnection model 110, and renewable energy power source model 120. Thereby, the adder 71 outputs the total power supplied to the power system 10.

負荷周波数特性モデル75は、周波数偏差uに負荷の周波数特性を表す定数Kを乗算することにより、周波数変動に応じた負荷消費量の変化率(1+K×u)を出力する。なお、負荷周波数特性モデル75をシミュレーションモデル70に含めなくてもよい。 The load frequency characteristic model 75 multiplies the frequency deviation u by a constant K L representing the frequency characteristic of the load, thereby outputting a rate of change in load consumption (1+K L ×u) according to frequency fluctuation. Note that the load frequency characteristic model 75 may not be included in the simulation model 70.

乗算器72は、負荷モデル130の出力に、負荷周波数特性モデル75から出力された周波数変動に応じた変化率(1+K×u)を乗算する。これにより、周波数変動に応じた負荷の自己制御性を考慮した負荷消費電力が算出される。 The multiplier 72 multiplies the output of the load model 130 by a rate of change (1+K L ×u) according to the frequency fluctuation output from the load frequency characteristic model 75. As a result, the load power consumption is calculated in consideration of the self-controllability of the load according to frequency fluctuations.

減算器73は、加算器71の出力から乗算器72の出力を減算することにより、需給不均衡ΔPを計算する。 The subtracter 73 calculates the supply-demand imbalance ΔP by subtracting the output of the multiplier 72 from the output of the adder 71.

慣性モデル80は、発電機の単位慣性定数の合計Mに基づいて、電力系統10の慣性を模擬する。単位慣性定数の合計Mには、事故による発電機の脱落が加味される。具体的に、慣性モデル80は、除算器81,82と、積分器83と、加算器84と、定数乗算器85とを含む。 The inertia model 80 simulates the inertia of the power system 10 based on the sum M of unit inertia constants of the generators. The total of unit inertia constants M takes into account the fall of the generator due to an accident. Specifically, the inertial model 80 includes dividers 81 and 82, an integrator 83, an adder 84, and a constant multiplier 85.

除算器81は、需給不均衡ΔPを角速度ωで除することによってトルク偏差ΔTを算出する。角速度ωは単位法で表された値である。加算器84は、角速度偏差Δωに1を加算することによって各速度ωを算出する。 The divider 81 calculates the torque deviation ΔT by dividing the supply and demand imbalance ΔP by the angular velocity ω. The angular velocity ω is a value expressed in unit system. The adder 84 calculates each velocity ω by adding 1 to the angular velocity deviation Δω.

除算器82はトルク偏差ΔTを単位慣性定数の合計Mで除算し、積分器83は除算器82による除算結果を積分する。これによって、角速度偏差Δωが算出される。なお、単位法で表された角速度偏差Δωは、単位法で表された周波数偏差ΔFに等しい。定数乗算器85は、単位法で表された周波数偏差ΔFを50倍することによって、定格周波数50Hzにおける周波数偏差uを算出する。 The divider 82 divides the torque deviation ΔT by the sum M of unit inertia constants, and the integrator 83 integrates the result of the division by the divider 82. As a result, the angular velocity deviation Δω is calculated. Note that the angular velocity deviation Δω expressed in the unit method is equal to the frequency deviation ΔF expressed in the unit method. The constant multiplier 85 calculates the frequency deviation u at the rated frequency of 50 Hz by multiplying the frequency deviation ΔF expressed in the unit method by 50.

閾値判定部74は、推定された周波数(50-u)が許容最低周波数よりも小さいか否かを判定する。 The threshold determination unit 74 determines whether the estimated frequency (50-u) is smaller than the lowest allowable frequency.

(2.同期機モデル)
図5は、同期機モデルの構成の一例を示すブロック図である。図5の同期機モデル100では、ガバナフリー制御のみがモデル化されている。具体的に図5の例では、同期機モデル100は、減算器103と、加算器104と、ガバナフリーモデル105とを含む。
(2. Synchronous machine model)
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of a synchronous machine model. In the synchronous machine model 100 of FIG. 5, only governor free control is modeled. Specifically, in the example of FIG. 5, the synchronous machine model 100 includes a subtracter 103, an adder 104, and a governor free model 105.

減算器103は、オンラインデータとして取得した同期発電機の総出力101から、想定事故ケースでの脱落電源量102を減算する。これにより、減算器103は、想定事故ケースにおいて同期発電機から電力系統10に供給される総電力を算出する。 A subtracter 103 subtracts the amount of power lost 102 in a hypothetical accident case from the total output 101 of the synchronous generator acquired as online data. Thereby, the subtractor 103 calculates the total power supplied from the synchronous generator to the power system 10 in the hypothetical accident case.

ガバナフリーモデル105は、同期発電機の回転速度が一定に保たれるように、周波数偏差uに応じて同期発電機の出力を調整する。ガバナフリーモデルは一次遅れモデルであってもよいし、より詳細にモデル化したものであってもよいし、より簡素化したモデルであってもよい。 The governor free model 105 adjusts the output of the synchronous generator according to the frequency deviation u so that the rotational speed of the synchronous generator is kept constant. The governor free model may be a first-order lag model, a more detailed model, or a more simplified model.

加算器104は、想定事故ケースにおいて同期発電機から電力系統10に供給される総電力に、ガバナフリー制御による制御量を加算することによって、同期機モデル100の出力107を計算する。 The adder 104 calculates the output 107 of the synchronous machine model 100 by adding the control amount by the governor free control to the total power supplied from the synchronous generator to the power system 10 in a hypothetical accident case.

なお、同期機モデルとして、発電プラントの動特性を詳細に模擬したプラントモデルを用いてもよい。 Note that a plant model that closely simulates the dynamic characteristics of a power generation plant may be used as the synchronous machine model.

(3.DC連系モデル)
図6は、DC連系モデルの構成の一例を示すブロック図である。図6のDC連系モデル110には、DC連系設備の周波数応答モデル112が組み込まれている。周波数応答モデル112は、周波数偏差uに応じたDC連系設備の出力変化量を計算する。DC連系モデル110は、より詳細にDC連系設備の動特性をモデル化したものであってもよいし、より簡素化したモデルであってもよい。
(3. DC interconnection model)
FIG. 6 is a block diagram showing an example of the configuration of a DC interconnection model. The DC interconnection model 110 in FIG. 6 incorporates a frequency response model 112 of the DC interconnection equipment. The frequency response model 112 calculates the amount of change in the output of the DC interconnection equipment according to the frequency deviation u. The DC interconnection model 110 may be a model that models the dynamic characteristics of the DC interconnection equipment in more detail, or may be a more simplified model.

具体的に図6の例では、DC連系モデル110は、上記の周波数応答モデル112と、加算器113とを含む。加算器113は、オンラインデータとして取得したDC連系設備の総出力111に、周波数応答モデル112による出力変化量を加算することによって、周波数偏差uに応じたDC連系モデル110の出力114を計算する。 Specifically, in the example of FIG. 6, the DC interconnection model 110 includes the frequency response model 112 described above and an adder 113. The adder 113 calculates the output 114 of the DC interconnection model 110 according to the frequency deviation u by adding the output change amount by the frequency response model 112 to the total output 111 of the DC interconnection equipment acquired as online data. do.

(4.再生可能エネルギー電源モデル)
図7は、再生可能エネルギー電源モデルの一例を示すブロック図である。図7の再生可能エネルギー電源モデル120には、周波数低下によるトリップモデル122が組み込まれている。トリップモデル122は、周波数偏差uに応じて一部の再生可能エネルギー電源を電力系統10から分離する。再生可能エネルギー電源モデル120は、より詳細に再生可能エネルギー電源の動特性をモデル化したものであってもよいし、より簡素化したモデルであってもよい。
(4. Renewable energy power source model)
FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a renewable energy power source model. The renewable energy power source model 120 in FIG. 7 incorporates a trip model 122 due to frequency drop. Trip model 122 separates some renewable energy power sources from power system 10 depending on frequency deviation u. The renewable energy power source model 120 may be a model that models the dynamic characteristics of the renewable energy power source in more detail, or may be a more simplified model.

具体的に図7の例では、再生可能エネルギー電源モデル120は、上記のトリップモデル122と、減算器123とを含む。減算器123は、オンラインデータとして取得した再生可能エネルギー電源の総出力121から、トリップモデル122による出力低下量を減算することによって、周波数偏差uに応じた再生可能エネルギー電源モデル120の出力124を計算する。 Specifically, in the example of FIG. 7, the renewable energy power source model 120 includes the above-described trip model 122 and a subtractor 123. The subtractor 123 calculates the output 124 of the renewable energy power source model 120 according to the frequency deviation u by subtracting the amount of output reduction due to the trip model 122 from the total output 121 of the renewable energy power source acquired as online data. do.

(5.負荷モデル)
図8は、負荷モデルの一例を示すブロック図である。図8の負荷モデル130には、UFRモデル&負荷脱落モデル132と安定化制御モデル133とが組み込まれている。UFRモデルは、各UFR要素を模擬し、系統周波数が低下した場合に、周波数偏差uに応じて動作するUFR要素に対応した負荷量を電力系統10から分離する。負荷脱落モデルは、系統周波数が低下した場合に、周波数偏差uに応じて負荷の一部を脱落させる。安定化制御モデル133は、系統安定化システム1の動特性を模擬したものであり、周波数偏差uに応じた負荷の電力消費の減少量を計算する。
(5. Load model)
FIG. 8 is a block diagram showing an example of a load model. The load model 130 in FIG. 8 incorporates a UFR model & load drop model 132 and a stabilization control model 133. The UFR model simulates each UFR element, and when the system frequency decreases, the load amount corresponding to the UFR element that operates according to the frequency deviation u is separated from the power system 10. In the load drop model, when the system frequency decreases, part of the load is dropped according to the frequency deviation u. The stabilization control model 133 simulates the dynamic characteristics of the grid stabilization system 1, and calculates the amount of reduction in power consumption of the load according to the frequency deviation u.

負荷モデル130は、より詳細に負荷の動特性をモデル化したものであってもよいし、より簡素化したモデルであってもよい。また、UFRの特性および系統安定化システム1の動特性を負荷モデル130によって模擬せずに、別モデルとしてシミュレーションモデル70に組み込んでもよい。 The load model 130 may be a more detailed model of the dynamic characteristics of the load, or may be a more simplified model. Furthermore, the characteristics of the UFR and the dynamic characteristics of the system stabilization system 1 may not be simulated by the load model 130, but may be incorporated into the simulation model 70 as separate models.

具体的に図8の例では、負荷モデル130は、上記のUFRモデル&負荷脱落モデル132と、安定化制御モデル133と、減算器134とを含む。減算器134は、オンラインデータとして取得した総負荷量131から、UFRモデル&負荷脱落モデル132による負荷の消費電力の減少量および安定化制御モデル133による負荷の消費電力の減少量を減算することによって、周波数偏差uに応じた負荷モデル130の出力135を計算する。 Specifically, in the example of FIG. 8, the load model 130 includes the above-mentioned UFR model & load drop model 132, a stabilization control model 133, and a subtracter 134. The subtractor 134 subtracts the amount of decrease in power consumption of the load by the UFR model & load drop model 132 and the amount of decrease in the power consumption of the load by the stabilization control model 133 from the total load amount 131 acquired as online data. , calculate the output 135 of the load model 130 according to the frequency deviation u.

なお、URFモデルの動作と負荷脱落モデルの動作とは同様であるので、以下の説明では、URFモデルを代表的に取り扱う。 Note that since the operation of the URF model and the operation of the load drop model are similar, the URF model will be treated as a representative in the following explanation.

[中央演算装置の動作]
次に、図9~図12を参照して、中央演算装置50による制御動作について詳細に説明する。
[Operation of central processing unit]
Next, the control operation by the central processing unit 50 will be explained in detail with reference to FIGS. 9 to 12.

図9は、中央演算装置による電力系統の周波数制御の手順の一例を示すフローチャートである。図9において、ステップS10~S30は、図3の事前演算部60によって事故発生前に定期的に実行される手順を示し、ステップS50~S120は、図3の制御実行部61によって事故発生時(ステップS40でYESの場合)に実行される手順を示す。 FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of a procedure for frequency control of the power system by the central processing unit. In FIG. 9, steps S10 to S30 indicate procedures that are periodically executed before an accident occurs by the preliminary calculation unit 60 in FIG. The procedure executed in the case of YES in step S40 is shown below.

図9を参照して、ステップS10において、事前演算部60は、図4~図8で説明したシミュレーションモデル70を用いて、想定される複数の事故ケースについてシミュレーションを実行する。なお、事前演算部60は、シミュレーションに必要な全ての発電機21の全出力量および総負荷量(総需要量とも称する)を、オンラインによって取得する。事前演算部60は、シミュレーション結果62を記憶装置54に格納するとともに、シミュレーション結果62に基づいて複数の想定事故ケースの中から周波数安定化制御が必要な複数の起動事故ケースを選択する。 Referring to FIG. 9, in step S10, pre-calculation unit 60 executes a simulation for a plurality of assumed accident cases using simulation model 70 described in FIGS. 4 to 8. Note that the preliminary calculation unit 60 acquires online the total output amount and total load amount (also referred to as total demand amount) of all the generators 21 necessary for the simulation. The pre-calculation unit 60 stores the simulation result 62 in the storage device 54, and selects a plurality of startup accident cases requiring frequency stabilization control from among the plurality of assumed accident cases based on the simulation result 62.

ここで、上記の想定される各事故ケースとして1つ以上の発電機21の脱落が予め設定される。複数の電源が時間差をあけて脱落することは考慮せず、負数の電源が脱落する場合には同時に脱落する場合のみが考慮される。 Here, one or more generators 21 falling off is set in advance as each of the above assumed accident cases. It does not take into account that a plurality of power supplies are disconnected at different times, but only the case that negative power supplies are disconnected at the same time is considered.

図10は、図9のステップS10の手順を詳細に示すフローチャートである。図10を参照して、まずステップS200において、事前演算部60は、パラメータN,iを設定する。具体的に、事前演算部60は、事前に設定した事故ケースの総数をパラメータNに代入する。事前演算部60は、事故ケース番号iの初期値として1を代入する。 FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of step S10 in FIG. 9 in detail. Referring to FIG. 10, first in step S200, pre-calculation unit 60 sets parameters N and i. Specifically, the pre-calculation unit 60 assigns the total number of accident cases set in advance to the parameter N. The pre-calculation unit 60 assigns 1 as the initial value of the accident case number i.

次のステップS210において、事前演算部60は、第i番目の事故ケースにおいて、図4~図8で説明したシミュレーションモデル70を用いたシミュレーションを実行する。 In the next step S210, the preliminary calculation unit 60 executes a simulation using the simulation model 70 described in FIGS. 4 to 8 in the i-th accident case.

その次のステップS220において、事前演算部60は、シミュレーション結果62を記録する。具体的に事前演算部60は、動作したUFR要素、起動判定周波数での系統周波数の変化率、最低周波数などを記録する。ここで、起動判定周波数とは、発電機21の脱落事故などの発生時に、負荷の遮断または系統分離による周波数安定化制御の起動要否判定を実施する閾値周波数をいう。電力系統10の周波数がこの閾値周波数まで低下しない場合には、中央演算装置50は周波数安定化制御を実行しない。 In the next step S220, the pre-calculation unit 60 records the simulation result 62. Specifically, the pre-calculation unit 60 records the operated UFR elements, the rate of change of the system frequency at the start-up determination frequency, the lowest frequency, and the like. Here, the start-up determination frequency refers to a threshold frequency for determining whether or not it is necessary to start frequency stabilization control by cutting off the load or separating the system when an accident such as a fall of the generator 21 occurs. If the frequency of power system 10 does not decrease to this threshold frequency, central processing unit 50 does not perform frequency stabilization control.

その次のステップS230において、事前演算部60は、シミュレーション結果62として得られた最低周波数が許容最低周波数を下回っているか否かを判断する。ここで、許容最低周波数とは、電力系統10が安定状態を保ち得る閾値周波数をいう。電力系統10の周波数がこの閾値周波数よりも低下すると、連鎖的に電源が脱落して大停電に拡大する場合がある。 In the next step S230, the pre-calculation unit 60 determines whether the lowest frequency obtained as the simulation result 62 is lower than the allowable lowest frequency. Here, the allowable lowest frequency refers to a threshold frequency at which the power system 10 can maintain a stable state. If the frequency of the electric power system 10 falls below this threshold frequency, the power supply may fail in a chain reaction, leading to a major power outage.

最低周波数が許容最低周波数未満である場合(ステップS230でYES)、事前演算部60は処理をステップS240に進める。ステップS240において、事前演算部60は、第i番目の事故ケースを、周波数安定化制御を起動すべきケースとしてテーブルに格納する。一方、最低周波数が許容最低周波数以上である場合(ステップS230でNO)、事前演算部60はステップS240を実行しない。 If the lowest frequency is less than the allowable lowest frequency (YES in step S230), the pre-calculation unit 60 advances the process to step S240. In step S240, the preliminary calculation unit 60 stores the i-th accident case in the table as a case in which frequency stabilization control should be activated. On the other hand, if the lowest frequency is equal to or higher than the allowable lowest frequency (NO in step S230), the pre-calculation unit 60 does not execute step S240.

その次のステップS250において、事故ケース番号iが事故ケースの総数Nよりも小さい場合(ステップS250でYES)、事前演算部60は、次のステップS258において事故ケース番号iを1だけインクリメントする。その後、事前演算部60は、処理をステップS210に戻して、次の事故ケース番号iについて上記のステップS210~S240を繰り返す。一方、事故ケース番号iが事故ケースの総数Nに等しい場合(ステップS250でNO)、事前演算部60は処理を終了する。 In the next step S250, if the accident case number i is smaller than the total number N of accident cases (YES in step S250), the pre-calculation unit 60 increments the accident case number i by 1 in the next step S258. Thereafter, the preliminary calculation unit 60 returns the process to step S210 and repeats steps S210 to S240 for the next accident case number i. On the other hand, if the accident case number i is equal to the total number N of accident cases (NO in step S250), the pre-calculation unit 60 ends the process.

再び図9を参照して、次のステップS20において事前演算部60は、選択された各起動事故ケースについて、負荷の削減量である制御量を変数とし、種々の変数についてシミュレーションを実行する。これによって、電力系統10の周波数が許容最低周波数を上回るのに必要な制御量を決定する。 Referring again to FIG. 9, in the next step S20, the pre-calculation unit 60 executes a simulation for various variables using the control amount, which is the amount of load reduction, as a variable for each of the selected startup accident cases. This determines the control amount necessary for the frequency of the power system 10 to exceed the allowable minimum frequency.

図11は、図9のステップS20の手順を詳細に示すフローチャートである。図11を参照して、まずステップS300において、事前演算部60は、各パラメータを初期設定する。 FIG. 11 is a flowchart showing the procedure of step S20 in FIG. 9 in detail. Referring to FIG. 11, first in step S300, pre-calculation unit 60 initializes each parameter.

具体的に、事前演算部60は、制御量ステップPLs[MW]、起動判定周波数FL[Hz]、許容最低周波数FBO[Hz]、制御時間TPL[s]、総需要量に対するUFR導入量の割合RUFR、起動事故ケースの総数Ntgを設定する。さらに、事前演算部60は、起動事故ケースの番号jの初期値を1に設定し、制御量変更フラグFlgの初期値を0に設定する。ここで、制御量変更フラグFlgは、初期値の制御量PLを試行するために最初のシミュレーションを実行する場合に0に設定され、制御量PLが増加中の場合に1に設定され、制御量PLが減少中の場合に2に設定される。 Specifically, the pre-calculation unit 60 calculates the control amount step PLs [MW], the activation determination frequency FL [Hz], the minimum allowable frequency FBO [Hz], the control time TPL [s], and the ratio of the UFR introduction amount to the total demand amount. RUFR and the total number of startup accident cases Ntg are set. Furthermore, the preliminary calculation unit 60 sets the initial value of the start accident case number j to 1, and sets the initial value of the control amount change flag Flg to 0. Here, the control amount change flag Flg is set to 0 when executing the first simulation to try the initial value of the control amount PL, and is set to 1 when the control amount PL is increasing. Set to 2 if PL is decreasing.

次のステップS310において、事前演算部60は、制御量PLの初期値を設定する。具体的に、制御量PLの初期値は、総需要量にUFRの導入割合を乗算した値を、第j番目の起動事故ケースにおける電源脱落量から減算した値に設定される。 In the next step S310, the preliminary calculation unit 60 sets the initial value of the control amount PL. Specifically, the initial value of the control amount PL is set to a value obtained by subtracting a value obtained by multiplying the total demand amount by the introduction ratio of UFR from the amount of power supply failure in the j-th startup accident case.

その次のステップS320において、事前演算部60は、第j番目の起動事故ケースについてシミュレーションを実行する。このシミュレーションにおいて、事前演算部60は、電力系統10の周波数が閾値周波数FLを下回ってから制御時間TPLが経過したときに、制御量PLを負荷モデル130の出力135からさらに削減する。 In the next step S320, the pre-calculation unit 60 executes a simulation for the j-th startup accident case. In this simulation, the pre-calculation unit 60 further reduces the control amount PL from the output 135 of the load model 130 when the control time TPL has elapsed since the frequency of the power system 10 fell below the threshold frequency FL.

その次のステップS330において、事前演算部60は、シミュレーションによって得られた電力系統10の最低周波数が許容最低周波数FBOを下回っているか否かを判定する。 In the next step S330, the pre-calculation unit 60 determines whether the lowest frequency of the power system 10 obtained by the simulation is lower than the allowable lowest frequency FBO.

この判定の結果、最低周波数が許容最低周波数FBOを下回っている場合において(ステップS330でYES)、第j番目の起動事故ケースについて初回のシミュレーションのときには(制御量変更フラグFlg=0、ステップS340でYES)、事前演算部60は処理をステップS350に進める。ステップS350において、事前演算部60は、制御量PLを制御量ステップPLsだけ増加させ、制御量変更フラグFlgを1(すなわち、制御量PLが増加中)に設定する。 As a result of this determination, if the lowest frequency is lower than the allowable lowest frequency FBO (YES in step S330), in the first simulation for the j-th startup accident case (controlled variable change flag Flg = 0, in step S340) (YES), the pre-calculation unit 60 advances the process to step S350. In step S350, the preliminary calculation unit 60 increases the control amount PL by the control amount step PLs, and sets the control amount change flag Flg to 1 (that is, the control amount PL is increasing).

その後、事前演算部60は、新たな制御量PLを用いてシミュレーションを実行する(ステップS320)。シミュレーションの結果、最低周波数が許容最低周波数FBOを下回っている状態が継続している場合には(ステップS330でYES、ステップS340でYES)、事前演算部60は処理をステップS350に進め、制御量PLをさらに制御量ステップPLsだけ増加させる。なお、制御量変更フラグFlgは1(制御量PLが増加中)のままである。 After that, the preliminary calculation unit 60 executes a simulation using the new control amount PL (step S320). As a result of the simulation, if the state in which the lowest frequency continues to be lower than the allowable lowest frequency FBO (YES in step S330, YES in step S340), the pre-calculation unit 60 advances the process to step S350 and sets the control amount. PL is further increased by the control amount step PLs. Note that the control amount change flag Flg remains at 1 (control amount PL is increasing).

新たな制御量PLでシミュレーションを実行した結果(ステップS320)、最低周波数が許容最低周波数FBO未満(ステップS330でYES)から許容最低周波数FBO以上(ステップS330でNO)に変化した場合には、制御量変更フラグFlgは1であるので(ステップS370でNO、ステップS360でYES)、事前演算部60は処理をステップS390に進める。ステップS390において、事前演算部60は第j番目の起動事故ケースの最終的な制御量を現在設定されている制御量PLに決定する。 As a result of executing the simulation with the new control amount PL (step S320), if the lowest frequency changes from less than the allowable minimum frequency FBO (YES in step S330) to more than the allowable minimum frequency FBO (NO in step S330), the control Since the amount change flag Flg is 1 (NO in step S370, YES in step S360), the pre-calculation unit 60 advances the process to step S390. In step S390, the preliminary calculation unit 60 determines the final control amount for the j-th startup accident case to be the currently set control amount PL.

その後、起動事故ケースの番号jが起動事故ケースの総数Ntgに達していない場合には(ステップS410でYES)、次のステップS420において、事前演算部60は、起動事故ケースの番号jを1だけインクリメントする。その後、新たな番号jの起動事故ケースにおいて、ステップS320~S400をの手順を繰り返す。起動事故ケースの番号jが起動事故ケースの総数Ntgに達した場合には(ステップS410でNO)、事前演算部60は処理を終了する。 After that, if the number j of the startup accident case has not reached the total number Ntg of startup accident cases (YES in step S410), in the next step S420, the pre-calculation unit 60 increments the number j of the startup accident case by 1. Increment. Thereafter, steps S320 to S400 are repeated for a new start-up accident case with number j. If the starting accident case number j reaches the total number Ntg of starting accident cases (NO in step S410), the pre-calculation unit 60 ends the process.

一方、ステップS330の判定の結果、最低周波数が許容最低周波数FBO以上の場合において(ステップS330でNO)、第j番目の起動事故ケースについて初回のシミュレーションのときには(制御量変更フラグFlg=0、ステップS370でYES)、事前演算部60は処理をステップS380に進める。ステップS380において、事前演算部60は、制御量PLを制御量ステップPLsだけ減少させ、制御量変更フラグFlgを2(すなわち、制御量PLが減少中)に設定する。 On the other hand, if the lowest frequency is equal to or higher than the allowable lowest frequency FBO as a result of the determination in step S330 (NO in step S330), in the first simulation for the j-th starting accident case (controlled variable change flag Flg=0, step (YES in S370), the pre-calculation unit 60 advances the process to step S380. In step S380, the preliminary calculation unit 60 decreases the control amount PL by the control amount step PLs, and sets the control amount change flag Flg to 2 (that is, the control amount PL is decreasing).

その後、事前演算部60は、新たな制御量PLにおいてシミュレーションを実行する(ステップS320)。シミュレーションの結果、最低周波数が許容最低周波数FBO以上である状態が継続している場合には(ステップS330でNO、ステップS370でYES)、事前演算部60は処理をステップS380に進め、制御量PLをさらに制御量ステップPLsだけ減少させる。なお、制御量変更フラグFlgは2(制御量PLが減少中)のままである。 After that, the pre-calculation unit 60 executes the simulation using the new control amount PL (step S320). As a result of the simulation, if the state in which the lowest frequency continues to be equal to or higher than the allowable lowest frequency FBO (NO in step S330, YES in step S370), the pre-calculation unit 60 advances the process to step S380, and sets the control amount PL. is further decreased by the control amount step PLs. Note that the control amount change flag Flg remains at 2 (control amount PL is decreasing).

新たな制御量PLでシミュレーションを実行した結果(ステップS320)、最低周波数が許容最低周波数FBO以上(ステップS330でNO)から許容最低周波数FBO未満(ステップS330でYES)に変化した場合には、制御量変更フラグFlgは2であるので(ステップS340でNO、ステップS360でNO)、事前演算部60は処理をステップS400に進める。ステップS400において、事前演算部60は第j番目の起動事故ケースの最終的な制御量を現在設定されている制御量PLに制御量ステップPLsを加算した値に決定する。 As a result of executing the simulation with the new control amount PL (step S320), if the lowest frequency changes from more than the allowable minimum frequency FBO (NO in step S330) to less than the allowable minimum frequency FBO (YES in step S330), the control Since the amount change flag Flg is 2 (NO in step S340, NO in step S360), the pre-calculation unit 60 advances the process to step S400. In step S400, the preliminary calculation unit 60 determines the final control amount for the j-th startup accident case to be the value obtained by adding the control amount step PLs to the currently set control amount PL.

その後、起動事故ケースの番号jが起動事故ケースの総数Ntgに達していない場合には(ステップS410でYES)、次のステップS420において、事前演算部60は、起動事故ケースの番号jを1だけインクリメントする。その後、新たな番号jの起動事故ケースにおいて、ステップS320~S400の手順を繰り返す。起動事故ケースの番号jが起動事故ケースの総数Ntgに達した場合には(ステップS410でNO)、事前演算部60は処理を終了する。 After that, if the number j of the startup accident case has not reached the total number Ntg of startup accident cases (YES in step S410), in the next step S420, the pre-calculation unit 60 increments the number j of the startup accident case by 1. Increment. Thereafter, the procedures of steps S320 to S400 are repeated for a new start-up accident case with number j. If the starting accident case number j reaches the total number Ntg of starting accident cases (NO in step S410), the pre-calculation unit 60 ends the process.

再び図9を参照して、次のステップS30において事前演算部60は、各起動事故ケースについてステップS20で決定した必要制御量を満たすように制御対象の組み合わせ、すなわち、遮断すべき負荷および分離すべき系統を決定する。事前演算部60は、決定した制御対象の組み合わせを制御テーブル63として記憶装置54に格納する。 Referring again to FIG. 9, in the next step S30, the pre-calculation unit 60 determines the combination of control objects, that is, the load to be cut off and the load to be separated, so as to satisfy the necessary control amount determined in step S20 for each startup accident case. Determine the appropriate lineage. The pre-calculation unit 60 stores the determined combination of control objects in the storage device 54 as a control table 63.

図12は、制御テーブルの一例を示す図である。図12を参照して、制御テーブル63は、総数Ntg個の起動事故ケースの各々に対して、総数N1個の負荷のうち遮断すべき1個以上の負荷と、総数N2本の送電線のうち遮断すべき1本以上の送電線との組み合わせを示す。負荷または送電線の一方のみを遮断するように設定されていてもよい。 FIG. 12 is a diagram showing an example of a control table. Referring to FIG. 12, the control table 63 determines, for each of the total number Ntg startup accident cases, one or more loads to be interrupted among the total number N1 loads and one or more loads to be interrupted among the total number N2 power transmission lines. Indicates a combination with one or more power transmission lines that should be shut down. It may be set to shut off only one of the load or the transmission line.

再び図9を参照して、次のステップS40において、いずれかの端末装置40から事故発生の情報の通知を受けていない場合には(ステップS40でNO)、事前演算部60は、最新のオンラインデータに基づいて、上記のステップS10~S30を繰り返す。 Referring again to FIG. 9, in the next step S40, if notification of accident occurrence is not received from any of the terminal devices 40 (NO in step S40), the pre-calculation unit 60 updates the latest online information. The above steps S10 to S30 are repeated based on the data.

一方、いずれかの端末装置40から事故発生、すなわち、発電機21の脱落または出力低下の情報の通知を受けた場合には(ステップS40でYES)、制御実行部61は、事故発生に伴う電力系統10の周波数の変化を監視する(ステップS50)。ここで、通信するデータ量を削減するためにさらに演算負荷を分散するため、周波数は端末装置40側で算出され、算出された周波数は端末装置40から中央演算装置50に送信される。ただし、中央演算装置50が、端末装置40から受信した電圧のデータに基づいて系統の周波数を演算してもよい。 On the other hand, when receiving a notification from one of the terminal devices 40 that an accident has occurred, that is, that the generator 21 has fallen off or that the output has decreased (YES in step S40), the control execution unit 61 controls the power output due to the occurrence of the accident. Changes in the frequency of the system 10 are monitored (step S50). Here, in order to further distribute the calculation load in order to reduce the amount of data to be communicated, the frequency is calculated on the terminal device 40 side, and the calculated frequency is transmitted from the terminal device 40 to the central processing unit 50. However, the central processing unit 50 may calculate the frequency of the system based on the voltage data received from the terminal device 40.

制御実行部61は、その後、他の端末装置40からさらに事故発生の情報を受けた場合には、複数の事故が同時に発生したとして取り扱う(ステップS60)。 After that, if the control execution unit 61 further receives information on the occurrence of an accident from another terminal device 40, it treats the information as if a plurality of accidents have occurred at the same time (step S60).

次のステップS70において、制御実行部61は、周波数安定化制御を起動する起動判定周波数に、系統周波数が達したか否かを判断する。系統周波数が起動判定周波数まで低下した場合には(ステップS70でYES)、次のステップS80において制御実行部61は、実現象が事前のシミュレーション結果62に一致しているか否かを判定する。具体的に制御実行部61は、動作したUFR要素および起動判定周波数における周波数変化率がシミュレーション結果62に一致しているか否かを判定する。 In the next step S70, the control execution unit 61 determines whether the system frequency has reached the startup determination frequency for starting frequency stabilization control. If the system frequency has decreased to the start-up determination frequency (YES in step S70), the control execution unit 61 determines whether the actual phenomenon matches the prior simulation result 62 in the next step S80. Specifically, the control execution unit 61 determines whether the frequency change rate at the activated UFR element and the activation determination frequency matches the simulation result 62.

ステップS80の判定の結果、実現象がシミュレーション結果62に一致している場合には(ステップS80でYES)、制御実行部61は、ステップS100に処理を進める。 As a result of the determination in step S80, if the actual phenomenon matches the simulation result 62 (YES in step S80), the control execution unit 61 advances the process to step S100.

ステップS80の判定の結果、実現象がシミュレーション結果62に一致していない場合には(ステップS80でNO)、制御実行部61は処理をステップS90に進める。ステップS90において、制御実行部61は、実現象に最も近い過酷側の事故ケースが発生したと読み替える。具体的に制御実行部61は、動作したUFR要素および動作判定の閾値周波数における周波数変化率に近い演算結果を有する事故ケースを選択する。なお、実現象に近い演算結果の事故ケースが複数ある場合には、より制御量の大きい事故ケースを選択する。 As a result of the determination in step S80, if the actual phenomenon does not match the simulation result 62 (NO in step S80), the control execution unit 61 advances the process to step S90. In step S90, the control execution unit 61 interprets that a severe accident case closest to the actual phenomenon has occurred. Specifically, the control execution unit 61 selects an accident case that has a calculation result close to the frequency change rate at the operated UFR element and the threshold frequency for operation determination. Note that if there are multiple accident cases with calculation results close to actual phenomena, the accident case with a larger control amount is selected.

ステップS100において、制御実行部61は、発生した事故ケースが事前演算にて起動要と判定された事故ケースであるかどうかを判定する。制御実行部61は、起動要と判定された事故ケースである場合には(ステップS100でYES)、処理をステップS110に進める。制御実行部61は、起動不要と判定された事故ケースである場合には(ステップS100でNO)、処理を終了する。 In step S100, the control execution unit 61 determines whether the accident case that has occurred is an accident case for which activation is determined to be necessary in the preliminary calculation. If the accident case is determined to require activation (YES in step S100), the control execution unit 61 advances the process to step S110. If the accident case is determined to require no activation (NO in step S100), the control execution unit 61 ends the process.

ステップS110において、制御実行部61は、制御テーブル63に従って、制御対象すなわち、遮断すべき少なくとも1つの負荷または送電線を決定する。 In step S110, the control execution unit 61 determines a control target, that is, at least one load or power transmission line to be cut off, according to the control table 63.

次のステップS120において、制御実行部61は、ステップS110で決定した制御対象に対応する端末装置40に、制御指令すなわち、対応する遮断器33の遮断指令を送信する。 In the next step S120, the control execution unit 61 transmits a control command, that is, a command to shut off the corresponding circuit breaker 33, to the terminal device 40 corresponding to the control target determined in step S110.

[実施の形態1の効果]
以上のとおり、実施の形態1の系統安定化システムによれば、電力系統の簡易モデルを用いてオンライン事前演算方式によって周波数安定化のシミュレーションを実行するので、定常的に実行する演算量を抑制できる。また、シミュレーションに必要なオンラインデータは、同期発電機の総出力量および負荷の総需要量などであるので、収集が必要なオンラインデータの種類を従来よりも少なくできる。さらに、簡易モデルを用いているので、電力系統のネットワーク構成が変更されてもシミュレーションモデルの変更が不要である。
[Effects of Embodiment 1]
As described above, according to the grid stabilization system of Embodiment 1, frequency stabilization simulation is executed using the online pre-calculation method using a simple model of the power system, so the amount of calculations that are regularly executed can be suppressed. . Furthermore, since the online data required for the simulation includes the total output amount of the synchronous generator and the total demand amount of the load, the types of online data that need to be collected can be reduced compared to the past. Furthermore, since a simple model is used, there is no need to change the simulation model even if the network configuration of the power system is changed.

動作したUFR要素が異なっているなど、実現象と事前のシミュレーション結果とに違いがあっても、実現象に近いシミュレーション結果を用いることによって、制御量および制御対象を適切に決定できる。 Even if there is a difference between the actual phenomenon and the preliminary simulation result, such as a difference in the operating UFR elements, the control amount and the controlled object can be appropriately determined by using the simulation result that is close to the actual phenomenon.

実施の形態2.
実施の形態2の中央演算装置50は、事故発生時の電力系統10の電気量の検出値に基づいて、既に実施した周波数安定化制御の過不足量を補正する補正制御を実行する。たとえば、中央演算装置50は、事故発生時における発電機21の有効電力の瞬時変化を取得する。中央演算装置50は、取得した有効電力の瞬時変化量と事前演算で見込んでいた量との差異が閾値を超えている場合には、負荷23の脱落量または再生可能エネルギー電源24の脱落量等が大きいと推定し、既に実施した制御量の過不足分について補正制御を実行する。
Embodiment 2.
The central processing unit 50 of Embodiment 2 executes correction control for correcting the excess or deficiency of the frequency stabilization control that has already been performed, based on the detected value of the amount of electricity in the power system 10 at the time of occurrence of the accident. For example, the central processing unit 50 acquires an instantaneous change in the active power of the generator 21 at the time of occurrence of an accident. If the difference between the obtained instantaneous change amount of active power and the amount estimated by the preliminary calculation exceeds a threshold value, the central processing unit 50 determines the amount of drop of the load 23 or the amount of drop of the renewable energy power source 24, etc. is estimated to be large, and performs correction control for the excess or deficiency of the control amount that has already been implemented.

図13は、実施の形態2の系統安定化システムによる電力系統の周波数制御の手順の一例を示すフローチャートである。図13のフローチャートは、ステップS50がステップS50Aに変更され且つステップS130およびS140が追加されている点で、実施の形態1の図9のフローチャートと異なる。図13のフローチャートにおいて図9の場合と共通するステップについては同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。 FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of a procedure for frequency control of an electric power system by the system stabilizing system according to the second embodiment. The flowchart in FIG. 13 differs from the flowchart in FIG. 9 of the first embodiment in that step S50 is changed to step S50A and steps S130 and S140 are added. Steps in the flowchart of FIG. 13 that are common to those in FIG. 9 are given the same reference numerals and descriptions will not be repeated.

図13を参照して、ステップS50Aにおいて、制御実行部61は事故発生に伴う電力系統10の周波数の変化を監視するとともに、故障していない発電機21から出力される有効電力の瞬時変化を監視する。 Referring to FIG. 13, in step S50A, control execution unit 61 monitors changes in the frequency of power system 10 due to the occurrence of an accident, and also monitors instantaneous changes in active power output from generators 21 that are not in failure. do.

ステップS130において、制御実行部61は、ステップS50Aで検出した有効電力の瞬時変化が閾値を超えているか否かを判定する。有効電力の瞬時変化が閾値を超えていて、かつ系統周波数が閾値周波数以下の場合には(ステップS130およびS140でYES)、次のステップS150において制御実行部61は、既に実施した制御量の過不足分について補正制御を実行する。 In step S130, the control execution unit 61 determines whether the instantaneous change in active power detected in step S50A exceeds a threshold value. If the instantaneous change in active power exceeds the threshold and the grid frequency is below the threshold frequency (YES in steps S130 and S140), in the next step S150, the control execution unit 61 detects an excess of the control amount that has already been carried out. Execute correction control for the shortfall.

上記のとおり、実施の形態2の中央演算装置50によれば、オンライン事前演算に含まれるモデル化誤差を、事故発生時の電力系統10の電気量の検出値に基づいて補正できる。 As described above, according to the central processing unit 50 of the second embodiment, the modeling error included in the online preliminary calculation can be corrected based on the detected value of the amount of electricity in the power system 10 at the time of occurrence of the accident.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この出願の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be illustrative in all respects and not restrictive. The scope of this application is indicated by the claims rather than the above description, and it is intended that all changes within the meaning and range equivalent to the claims are included.

1 系統安定化システム、10 電力系統、21 同機発電機、22 電力変換装置、23 負荷、24 再生可能エネルギー電源、25,26,29,34 送電線、30,31,36 変圧器、32,33,37 遮断器、35 配電線、14 一次変電所、15 二次変電所、40 端末装置、44,53 処理回路、50 中央演算装置、54 記憶装置、58 通信路、59 中央給電指令所、60 事前演算部、61 制御実行部、62 シミュレーション結果、63 制御テーブル、64 オンラインデータ、70 シミュレーションモデル、75 負荷周波数特性モデル、80 慣性モデル、91 火力プラントモデル、100 同期機モデル、105 ガバナフリーモデル、110 直流連系モデル、112 周波数応答モデル、120 再生可能エネルギー電源モデル、130 負荷モデル、FBO 第1の閾値周波数(許容最低周波数)、FL 第2の閾値周波数(起動判定周波数)、Flg 制御量変更フラグ、PL 制御量、PLs 制御量ステップ、TPL 制御時間。 1 Grid stabilization system, 10 Power system, 21 Power generator, 22 Power converter, 23 Load, 24 Renewable energy power source, 25, 26, 29, 34 Power transmission line, 30, 31, 36 Transformer, 32, 33 , 37 circuit breaker, 35 distribution line, 14 primary substation, 15 secondary substation, 40 terminal device, 44, 53 processing circuit, 50 central processing unit, 54 storage device, 58 communication path, 59 central dispatch center, 60 Pre-calculation unit, 61 Control execution unit, 62 Simulation results, 63 Control table, 64 Online data, 70 Simulation model, 75 Load frequency characteristic model, 80 Inertia model, 91 Thermal power plant model, 100 Synchronous machine model, 105 Governor free model, 110 DC interconnection model, 112 Frequency response model, 120 Renewable energy power source model, 130 Load model, FBO first threshold frequency (minimum allowable frequency), FL second threshold frequency (startup determination frequency), Flg control amount change Flag, PL control amount, PLs control amount step, TPL control time.

Claims (12)

電力系統の周波数を安定化する系統安定化システムであって、
前記電力系統の状態を表すオンラインデータと前記電力系統を模擬するシミュレーションモデルとに基づいて、前記電力系統に含まれる少なくとも1つの同機発電機の脱落を想定した複数の事故ケースに応じてシミュレーションを実行する事前演算部を備え、
前記シミュレーションモデルは、前記電力系統に含まれる複数の同期発電機の回転子動特性を1質点で模擬し需給不均衡に基づいて周波数偏差を計算する慣性モデルと、前記電力系統に含まれる複数の負荷を1つの負荷で模擬した負荷モデルと、前記電力系統の同期発電機を模擬する同期機モデルとを含み、
さらに、前記電力系統の事故発生時に、前記電力系統の実現象と前記事故ケースごとの前記シミュレーションの結果との比較に基づいて、前記電力系統の周波数が第1の閾値周波数を下回らないように、遮断すべき少なくとも1つの負荷または送電線を決定する制御実行部を備える、系統安定化システム。
A grid stabilization system that stabilizes the frequency of a power grid,
Based on online data representing the state of the power system and a simulation model simulating the power system, simulations are performed according to a plurality of accident cases in which at least one generator included in the power system is assumed to fall off. Equipped with a pre-calculation section to
The simulation model includes an inertial model that simulates the rotor dynamic characteristics of a plurality of synchronous generators included in the power system at one mass point and calculates a frequency deviation based on the imbalance between supply and demand, and a A load model that simulates a load with one load, and a synchronous machine model that simulates a synchronous generator of the power system,
Furthermore, when an accident occurs in the power system, based on a comparison between the actual phenomenon of the power system and the simulation result for each accident case, the frequency of the power system is prevented from falling below a first threshold frequency; A grid stabilization system comprising a control executive that determines at least one load or transmission line to be disconnected.
前記オンラインデータは、前記電力系統に含まれる同期発電機の総出力と、前記電力系統に含まれる負荷の総需要量とを含む、請求項1に記載の系統安定化システム。 The grid stabilization system according to claim 1, wherein the online data includes a total output of synchronous generators included in the power system and a total demand amount of loads included in the power system. 前記同期機モデルは、前記周波数偏差に応じて発電機の前記総出力を変化させるガバナ制御を模擬する、請求項2に記載の系統安定化システム。 The grid stabilization system according to claim 2, wherein the synchronous machine model simulates governor control that changes the total output of the generator according to the frequency deviation. 前記シミュレーションモデルは、前記周波数偏差に基づく周波数低下リレーを模擬し、
前記負荷モデルは、前記総需要量から前記周波数低下リレーによって脱落した負荷量を減算する、請求項2または3に記載の系統安定化システム。
The simulation model simulates a frequency drop relay based on the frequency deviation,
The grid stabilization system according to claim 2 or 3, wherein the load model subtracts the load amount dropped by the frequency reduction relay from the total demand amount.
前記シミュレーションモデルは、前記電力系統に含まれる複数の再生可能エネルギー電源を1つの電源で模擬した再生可能エネルギー電源モデルを含み、
前記オンラインデータは、前記電力系統に含まれる複数の再生可能エネルギー電源の総出力を含み、
前記再生可能エネルギー電源モデルの出力は、前記周波数偏差に応じて変化する、請求項4に記載の系統安定化システム。
The simulation model includes a renewable energy power source model that simulates a plurality of renewable energy power sources included in the power system with one power source,
The online data includes the total output of a plurality of renewable energy power sources included in the power system,
The grid stabilization system according to claim 4, wherein the output of the renewable energy power source model changes according to the frequency deviation.
前記シミュレーションモデルは、少なくとも1つの直流系統と連系する複数の設備を模擬した直流連系モデルを含み、
前記オンラインデータは、前記複数の設備の総出力を含み、
前記直流連系モデルの出力は、前記周波数偏差に応じて変化する、請求項4または5に記載の系統安定化システム。
The simulation model includes a DC interconnection model that simulates a plurality of equipment interconnected with at least one DC system,
The online data includes the total output of the plurality of equipment,
The grid stabilization system according to claim 4 or 5, wherein the output of the DC interconnection model changes according to the frequency deviation.
前記事前演算部は、前記第1の閾値周波数より高い第2の閾値周波数まで前記電力系統の周波数が低下したときの周波数変化率と、動作した前記周波数低下リレーの要素と、前記電力系統の最低周波数とを、前記シミュレーションの結果として記録する、請求項4~6のいずれか1項に記載の系統安定化システム。 The pre-calculation unit calculates a frequency change rate when the frequency of the power system decreases to a second threshold frequency higher than the first threshold frequency, an element of the frequency reduction relay that is activated, and the frequency change rate of the power system when the frequency decreases to a second threshold frequency higher than the first threshold frequency. The system stabilizing system according to any one of claims 4 to 6, wherein the lowest frequency is recorded as a result of the simulation. 前記事前演算部は、前記複数の事故ケースのうち、前記最低周波数が前記第1の閾値周波数を下回った複数の特定の事故ケースについて、前記電力系統の周波数が前記第1の閾値周波数を下回らないように削減すべき負荷量を決定するために、前記削減すべき負荷量を変数とした新たなシミュレーションを複数回実行する、請求項7に記載の系統安定化システム。 The pre-calculation unit is configured to calculate, for a plurality of specific accident cases among the plurality of accident cases in which the lowest frequency is lower than the first threshold frequency, the frequency of the power system does not fall below the first threshold frequency. 8. The grid stabilization system according to claim 7, wherein a new simulation is executed a plurality of times using the load amount to be reduced as a variable in order to determine the load amount to be reduced so that the load amount to be reduced does not occur. 前記事前演算部は、前記特定の事故ケースごとに、決定された前記削減すべき負荷量に基づいて、前記遮断すべき少なくとも1つの負荷または送電線を決定し、前記複数の事故ケースと前記遮断すべき少なくとも1つの負荷または送電線との対応関係を制御テーブルとして記憶装置に格納し、
前記制御実行部は、前記電力系統の周波数が前記第2の閾値周波数に達したときに、前記制御テーブルに基づいて、前記遮断すべき少なくとも1つの負荷または送電線に対応する少なくとも1つの端末装置に遮断指令を出力する、請求項8に記載の系統安定化システム。
The pre-calculation unit determines the at least one load or power transmission line to be cut off based on the determined load amount to be reduced for each specific accident case, and storing a correspondence relationship with at least one load or power transmission line to be cut off as a control table in a storage device;
The control execution unit is configured to control at least one terminal device corresponding to the at least one load or power transmission line to be cut off based on the control table when the frequency of the power system reaches the second threshold frequency. The grid stabilization system according to claim 8, which outputs a shutdown command to.
前記制御実行部は、事故発生時における前記電力系統の電気量の検出値に基づいて、既に実施した周波数安定化のための少なくとも1つの負荷または送電線の遮断による制御量の過不足分を補正する、請求項1~9のいずれか1項に記載の系統安定化システム。 The control execution unit corrects the excess or deficiency of the control amount due to the interruption of at least one load or transmission line for frequency stabilization, based on the detected value of the electricity amount of the power system at the time of occurrence of the accident. The grid stabilization system according to any one of claims 1 to 9. 前記シミュレーションモデルは、前記同期機モデルに代えて発電プラントの動特性を模擬するプラントモデルを含む、請求項1に記載の系統安定化システム。 The system stabilization system according to claim 1, wherein the simulation model includes a plant model that simulates dynamic characteristics of a power generation plant instead of the synchronous machine model. 電力系統の周波数を安定化する系統安定化方法であって、
処理回路が、前記電力系統の状態を表すオンラインデータと前記電力系統を模擬するシミュレーションモデルとに基づいて、前記電力系統に含まれる少なくとも1つの同機発電機の脱落を想定した複数の事故ケースに応じてシミュレーションを実行するステップを備え、
前記シミュレーションモデルは、前記電力系統に含まれる複数の同期発電機の回転子動特性を1質点で模擬し需給不均衡に基づいて周波数偏差を計算する慣性モデルと、前記電力系統に含まれる複数の負荷を1つの負荷で模擬した負荷モデルと、前記電力系統に含まれる同期発電機を模擬した同期機モデルとを含み、
さらに、処理回路が、前記電力系統の事故発生時に、前記電力系統の実現象と前記事故ケースごとの前記シミュレーションの結果との比較に基づいて、前記電力系統の周波数が第1の閾値周波数を下回らないように、遮断すべき少なくとも1つの負荷または送電線を決定するステップを備える、系統安定化方法。
A system stabilization method for stabilizing the frequency of a power system, the method comprising:
A processing circuit responds to a plurality of accident cases in which at least one generator included in the power system is assumed to fall off, based on online data representing the state of the power system and a simulation model simulating the power system. and a step to run the simulation.
The simulation model includes an inertial model that simulates the rotor dynamic characteristics of a plurality of synchronous generators included in the power system at one mass point and calculates a frequency deviation based on the imbalance between supply and demand, and a A load model that simulates a load with one load, and a synchronous machine model that simulates a synchronous generator included in the power system,
Further, the processing circuit is configured to prevent the frequency of the power system from falling below a first threshold frequency based on a comparison between an actual phenomenon of the power system and a result of the simulation for each accident case when an accident occurs in the power system. A system stabilization method comprising the step of determining at least one load or transmission line to be disconnected to ensure that the load or transmission line is not affected.
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