JP7551360B2 - Supply and demand monitoring device, supply and demand adjustment device and method - Google Patents

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Description

本発明は、電力系統の需給監視装置、需給調整装置および方法に関する。 The present invention relates to a power system supply and demand monitoring device, a supply and demand adjustment device, and a method.

電力系統において負荷変動(再生可能エネルギーの出力変動を含む)などにより需給アンバランスが発生すると、周波数変動が発生する。現在、系統運用者は中央給電指令所で経済負荷配分(ELD:Economic Load Dispatch)と負荷周波数制御(LFC:Load Frequency Control)を組み合わせて、調整電源に出力配分することで、電力供給エリアの需給バランスを調整している。なお、本明細書では、需給調整における出力配分の配分先を調整電源と言う。調整電源は、発電機、蓄電池、デマンドレスポンスの少なくともいずれか1つから選択することができる。 When a supply-demand imbalance occurs in a power system due to load fluctuations (including output fluctuations of renewable energy), frequency fluctuations occur. Currently, system operators adjust the supply-demand balance in a power supply area by combining economic load dispatch (ELD: Economic Load Dispatch) and load frequency control (LFC: Load Frequency Control) at the central load dispatch center to allocate output to regulating power sources. In this specification, the destination of output allocation in supply-demand adjustment is called an regulating power source. The regulating power source can be selected from at least one of a generator, a storage battery, and a demand response.

経済負荷配分ELDは、十数分程度以上の負荷変動に対して、燃料費などを考慮して、負荷に追従するように各調整電源の出力配分を決める機能である。負荷周波数制御LFCは、数分~十数分程度の負荷に対する変動量を計算し、この変動量に追従する発電量を各調整電源に指令することで、系統周波数を許容範囲に抑制する機能である。 Economic load dispatch (ELD) is a function that determines the output dispatch of each regulated power source to follow the load, taking into account factors such as fuel costs, for load fluctuations of more than a dozen minutes. Load frequency control (LFC) is a function that calculates the amount of fluctuation for a load of a few minutes to a dozen minutes, and controls the system frequency within an acceptable range by commanding each regulated power source to generate power in accordance with this amount of fluctuation.

また、調整力の取引を行う需給調整市場が創設されると、系統運用者は、この需給調整市場において調整力を調達することになる。その運用においては、メリットオーダーに基づいて調整力を発動する仕組みが設けられる可能性がある。メリットオーダーによる出力配分では、コストに基づく優先順位を基に調整電源に出力を配分する。調整力の上げ方向についてはコストの安い順に出力を配分し、調整力の下げ方向についてはコストの高い順に出力を配分する。 Furthermore, if a supply-demand adjustment market where adjustment capacity can be traded is created, grid operators will be able to procure adjustment capacity from this supply-demand adjustment market. In such operations, a mechanism for activating adjustment capacity based on merit order may be established. In output allocation based on merit order, output is allocated to adjustment power sources based on priority order, which is determined by cost. When increasing adjustment capacity, output is allocated in order of lowest cost, and when decreasing adjustment capacity, output is allocated in order of highest cost.

図1に、メリットオーダーに応じた出力配分に基づく調整電源ごとの出力配分の一例を示す。但しこのとき、各調整電源G(GAからGE)の調整コストMA~MEは、MA<MB<MC<MD<MEであるものとする。この例は、出力配分可能上限値を30とする各調整電源G(GAからGE)に対して、上げ側の調整力の合計値80を配分するイメージである。この上げ側の調整力の配分例ではまず、調整コストが最も安い調整電源GAに出力配分可能上限値である30を割り当てる。次に、調整コストが2番目に安い調整電源GBに出力配分可能上限値である30を割り当てる。最後に、調整コストが2番目に安い調整電源GCに20を割り当てる。 Figure 1 shows an example of output allocation for each regulating power source based on output allocation according to merit order. In this case, however, the regulating costs MA to ME of each regulating power source G (GA to GE) are assumed to be MA < MB < MC < MD < ME. This example imagines that a total of 80 upward regulating power is allocated to each regulating power source G (GA to GE) with an output allocable upper limit of 30. In this example of allocating upward regulating power, first, 30, which is the output allocable upper limit, is allocated to regulating power source GA, which has the lowest adjustment cost. Next, 30, which is the output allocable upper limit, is allocated to regulating power source GB, which has the second lowest adjustment cost. Finally, 20 is allocated to regulating power source GC, which has the second lowest adjustment cost.

この時、需給のバランスだけでなく、電力系統の安定性についても考慮して出力配分されることが想定される。電力系統を安定的に運用するためには、過負荷、電圧逸脱、電圧安定性、同期安定性、調整力確保などの各種制約を解消する必要がある。このような制約違反とならないように、メリットオーダーによる配分から出力を持替えることで、経済性は犠牲になるが、制約違反が起こらないように運用することが通常である。 At this time, it is assumed that output allocation will take into consideration not only the balance between supply and demand, but also the stability of the power system. In order to operate the power system stably, various constraints such as overload, voltage deviation, voltage stability, synchronous stability, and ensuring adjustment capacity must be resolved. In order to avoid violating such constraints, output is redirected from merit order allocation, sacrificing economic efficiency, but it is normal to operate in a way that does not violate constraints.

つまり電力系統を安定性の制約を考慮した結果、図1のようなメリットオーダーに応じた出力配分にならない可能性がある。図2は、メリットオーダー順となっていない調整電源の配分例として、調整電源GAに30、調整電源GBに5、調整電源GCに25、調整電源GDに20が配分された例を示している。 In other words, when considering the constraints on the stability of the power system, output may not be allocated according to the merit order as shown in Figure 1. Figure 2 shows an example of an allocation of regulated power sources that is not in merit order, where 30 is allocated to regulated power source GA, 5 to regulated power source GB, 25 to regulated power source GC, and 20 to regulated power source GD.

安定性の一つ目の制約として、過負荷について説明する。過負荷とは、潮流が送電線の容量を超過することである。図3に過負荷となった送電線の例を示す。この送電系統は調整電源G(GAからGD)が図示のように接続されており、上図は調整電源GBから負荷1への方向の潮流が小さい例を示している。また下図は、調整電源GDの出力が増加することにより負荷1への方向の当該潮流が大きくなった例である。なお、調整電源の出力を変更するなどにより、過負荷が起こらないように運用している。 As the first constraint on stability, we will explain overload. An overload is when the power flow exceeds the capacity of the transmission line. Figure 3 shows an example of an overloaded transmission line. This transmission system has regulated power source G (from GA to GD) connected as shown in the figure, and the upper diagram shows an example where the power flow from regulated power source GB to load 1 is small. The lower diagram shows an example where the power flow in the direction towards load 1 has increased due to an increase in the output of regulated power source GD. Note that the system is operated in a way that prevents overload from occurring, for example by changing the output of the regulated power sources.

安定性の二つ目の制約として、電圧逸脱について説明する。電圧逸脱とは、各ノードの電圧が上限値または下限値を逸脱することである。図3では、負荷3が接続されたノードが電圧逸脱(電圧の下限値を逸脱)となった例を示している。なお、無効電力のバランスを適正に調整するなどにより、電圧逸脱が起こらないように運用している。 The second constraint on stability is voltage deviation. Voltage deviation occurs when the voltage at each node deviates from its upper or lower limit. Figure 3 shows an example where a node connected to load 3 has experienced a voltage deviation (deviating from the lower voltage limit). Note that the system is operated to prevent voltage deviations by appropriately adjusting the balance of reactive power, etc.

安定性の三つ目の制約として、電圧安定性について説明する。電圧安定性とは、負荷の増加、調整電源や変電設備の停止などの擾乱時に、電圧を安定に維持する能力である。電源の遠隔化や偏在化による長距離にわたる大電力送電と無効電力損失の増加および、負荷特性の変化(定電力負荷の増加)などにより、電圧安定性が問題となる。なお、電圧・無効電力を制御する同期調相機や静止型無効電力補償装置を設置し、電圧安定性を維持している。 The third constraint on stability is voltage stability. Voltage stability is the ability to maintain a stable voltage during disturbances such as an increase in load or the shutdown of regulated power sources or substation equipment. Voltage stability becomes an issue due to the need to transmit large amounts of power over long distances due to remote and uneven distribution of power sources, increased reactive power losses, and changes in load characteristics (increase in constant power loads). Voltage stability is maintained by installing synchronous phase modifiers and static reactive power compensators that control voltage and reactive power.

安定性の四つ目の制約として、同期安定性について説明する。同期安定性とは、調整電源の停止などの擾乱時に、調整電源間の同期を安定に維持する能力である。落雷などが原因で電力系統に故障が発生すると、一部の回転機型調整電源において他の調整電源に対して回転が加速する。加速した調整電源の基準調整電源に対する内部相差角が他の調整電源と比較して大きくなり、調整電源間の同期が維持できなくなる。なお、加速した調整電源を系統から切り離し、加速する調整電源が増えないようすることで、同期安定性を維持している。 As the fourth constraint on stability, we will explain synchronous stability. Synchronous stability is the ability to stably maintain synchronization between regulated power sources during disturbances such as the shutdown of a regulated power source. When a fault occurs in the power system due to a lightning strike or other cause, the rotation of some rotating machine-type regulated power sources accelerates relative to the other regulated power sources. The internal phase difference angle of the accelerated regulated power source with respect to the reference regulated power source becomes larger compared to the other regulated power sources, and synchronization between the regulated power sources cannot be maintained. Synchronous stability is maintained by disconnecting the accelerated regulated power source from the system and preventing the number of accelerating regulated power sources from increasing.

安定性の五つ目の制約として、調整力確保について説明する。調整力とは、上げ方向および下げ方向に供給または需要を変更できる能力である。この調整力を需要予測誤差、時間内変動、電源脱落などに対応できるように確保しておく必要がある。 The fifth constraint on stability is ensuring the ability to adjust. Adjustment is the ability to change supply or demand in an upward or downward direction. This adjustment ability must be secured so that it can respond to demand forecast errors, time fluctuations, power outages, etc.

電力系統の需給調整方法として、特許文献1に開示された技術がある。特許文献1によると、経済負荷配分LFCだけではなく負荷周波数制御ELDも踏まえた上でメリットオーダーによる需給調整を可能とし、調整力調達時の公平性および透明性を確保すると共に、優れた需給制御性能を発揮する電力需給制御システム、プログラムおよび方法を提供すると記載されている。 There is a technology disclosed in Patent Document 1 as a method for adjusting supply and demand in a power system. Patent Document 1 describes that it provides an electric power supply and demand control system, program, and method that enables supply and demand adjustment by merit order while taking into account not only economic load distribution (LFC) but also load frequency control (ELD), ensures fairness and transparency when procuring adjustment capacity, and exhibits excellent supply and demand control performance.

また、電力系統の需給調整方法として、特許文献2に開示された技術がある。特許文献2によると、並列バンク群の変圧器タップ比および調相設備投入量のいずれか一方または両方の制約について適切な定式化を図り最適潮流計算に組み入れることにより、計算時間を短縮化しつつ、目的関数がどのようなものであっても最適潮流計算結果として実際の運用に則した妥当な解を得ることができると記載されている。 Also, as a method for adjusting supply and demand in a power system, there is a technology disclosed in Patent Document 2. Patent Document 2 states that by appropriately formulating one or both of the constraints of the transformer tap ratios of the parallel banks and the input amount of phase modifying equipment and incorporating them into the optimal power flow calculation, it is possible to shorten the calculation time and obtain a reasonable solution that conforms to actual operation as the result of the optimal power flow calculation regardless of the objective function.

特開2019-187099号公報JP 2019-187099 A 特許5077316号Patent No. 5077316

しかしながら、特許文献1では、メリットオーダーによる出力配分のみを実施する場合に、電力系統の安定性の各種制約を満たせない可能性がある。 However, in Patent Document 1, if only output allocation based on merit order is performed, there is a possibility that various constraints on the stability of the power system may not be satisfied.

また、特許文献2では、メリットオーダー方式による出力配分に言及していないが、最適潮流計算によって、電力系統の安定性について制約違反とならないように計算される。過負荷などの電力安定性を満たすことができるが、それが安定性の制約を満たした上で最経済な出力配分であるか、説明できない可能性がある。 In addition, although Patent Document 2 does not mention output allocation using the merit order method, it uses optimal power flow calculations to calculate so as not to violate constraints on the stability of the power system. It is possible to satisfy power stability such as overload, but it may not be possible to explain whether this is the most economical output allocation while satisfying stability constraints.

以上のことから本発明においては、出力配分が安定性制約を満たした上で最経済の出力配分であるかについての妥当性を評価できるとともに、より安価な出力配分パターンを適用できる電力系統の需給監視装置、需給調整装置および方法を提供することを目的とする。 In light of the above, the present invention aims to provide a power system supply and demand monitoring device, supply and demand adjustment device, and method that can evaluate the validity of output allocation as to whether it is the most economical output allocation while satisfying stability constraints, and that can apply a cheaper output allocation pattern.

以上のことから本発明においては「電力系統の複数の調整電源の出力配分パターンを定める需給監視装置であって、出力配分指令値に対してより安価な複数の出力配分パターンを決定する出力配分パターン決定部と、出力配分パターン決定部からの複数の出力配分パターンの夫々を基に電力系統の系統解析を実施する系統解析部と、系統解析部における系統解析の結果として複数の出力配分パターンの時の電力系統の安定性を判定する安定性判定部とを備え、電力系統の複数の調整電源の出力配分パターンが電力系統の安定性制約を満たした上で最経済の出力配分であることについての妥当性評価を可能とすることを特徴とする需給監視装置」としたものである。 In view of the above, the present invention provides a "supply and demand monitoring device that determines output allocation patterns for multiple regulating power sources in a power system, comprising an output allocation pattern determination unit that determines multiple output allocation patterns that are less expensive in relation to an output allocation command value, a system analysis unit that performs a system analysis of the power system based on each of the multiple output allocation patterns from the output allocation pattern determination unit, and a stability determination unit that determines the stability of the power system when the multiple output allocation patterns are used as a result of the system analysis in the system analysis unit, and is characterized in that the supply and demand monitoring device is capable of evaluating the validity of whether the output allocation patterns of the multiple regulating power sources in the power system are the most economical output allocation while satisfying the stability constraints of the power system."

また本発明においては「需給監視装置に出力手段を備え、電力系統の複数の調整電源に通信手段を介して出力指令を与えるようにされた需給調整装置であって、出力手段は、電力系統の安定性制約を満たした上で最経済の出力配分である1つの出力配分パターンを選択し、通信手段を介して複数の調整電源に対して出力指令を与えることを特徴とする需給調整装置」としたものである。 The present invention also provides a "supply and demand adjustment device that is provided with an output means in a supply and demand monitoring device and that is adapted to give output commands via a communication means to a plurality of regulated power sources in a power system, the output means selecting one output distribution pattern that is the most economical output distribution while satisfying the stability constraints of the power system, and giving output commands via the communication means to the plurality of regulated power sources."

また本発明においては「電力系統の複数の調整電源の出力配分パターンを定める需給監視方法であって、出力配分指令値に対してより安価な複数の出力配分パターンを決定し、複数の出力配分パターンの夫々を基に電力系統の系統解析を実施し、系統解析の結果として複数の出力配分パターンの時の電力系統の安定性を判定し、電力系統の複数の調整電源の出力配分パターンが電力系統の安定性制約を満たした上で最経済の出力配分であることについての妥当性評価を可能とすることを特徴とする需給監視方法」としたものである。 The present invention also provides a "supply and demand monitoring method for determining output allocation patterns for a plurality of regulating power sources in a power system, which determines a plurality of output allocation patterns that are less expensive in relation to an output allocation command value, performs a system analysis of the power system based on each of the plurality of output allocation patterns, judges the stability of the power system for the plurality of output allocation patterns as a result of the system analysis, and enables an evaluation of the validity of whether the output allocation pattern of the plurality of regulating power sources in the power system is the most economical output allocation while satisfying the stability constraints of the power system."

また本発明においては「需給監視方法で得られた出力配分パターンを、電力系統の複数の調整電源に出力指令として与えるようにされた需給調整方法であって、電力系統の安定性制約を満たした上で最経済の出力配分である1つの出力配分パターンを選択し、複数の調整電源に対して出力指令として与えることを特徴とする需給調整方法。」としたものである。 The present invention also provides a "supply and demand adjustment method in which an output allocation pattern obtained by the supply and demand monitoring method is given as an output command to a plurality of regulating power sources in a power system, the method being characterized in that one output allocation pattern which is the most economical output allocation while satisfying the stability constraints of the power system is selected, and this is given as an output command to the plurality of regulating power sources."

本発明によれば、出力配分が安定性制約を満たした上で最経済の出力配分であるかについての妥当性を評価できるとともに、より安価な出力配分パターンを適用できることにある。 The present invention makes it possible to evaluate the validity of output allocation as to whether it is the most economical output allocation while satisfying stability constraints, and to apply a cheaper output allocation pattern.

メリットオーダーに応じた出力配分の一例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of output distribution according to a merit order. 電力系統を安定性の制約を考慮した結果、メリットオーダーに応じた出力配分とならない一例を示す図。FIG. 1 is a diagram showing an example of a power system in which output allocation is not based on merit order as a result of taking into account stability constraints. 過負荷と電圧逸脱となった電力系統の例を示す図。FIG. 1 shows an example of a power system experiencing overload and voltage excursions. 実施例1に係る電力系統の需給監視装置のハードウェア構成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a hardware configuration of a power system demand and supply monitoring device according to a first embodiment. 実施例1に係る需給監視装置の機能的な構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing the functional configuration of the supply and demand monitoring device according to the first embodiment. 図5の需給監視装置の処理を示すフローチャート。6 is a flowchart showing the process of the supply and demand monitoring device of FIG. 5 . 出力配分パターン自動決定の第1の例を示すフローチャート。11 is a flowchart showing a first example of automatic determination of an output distribution pattern. 出力配分パターン自動決定の第1の例の処理イメージを示す図。FIG. 13 is a diagram showing a processing image of a first example of automatic output distribution pattern determination. 出力配分パターン自動決定の第2の例を示すフローチャート。10 is a flowchart showing a second example of automatic determination of an output distribution pattern. 出力配分パターン自動決定の第2の例の処理イメージを示す図。FIG. 13 is a diagram showing a processing image of a second example of automatic output distribution pattern determination. 調整電源の出力配分パターンと安定性解析に関する結果についての出力イメージの一例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of an output image regarding the output distribution pattern of regulating power sources and the results of stability analysis. 実施例2に係る電力系統の需給監視装置のハードウェア構成を示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram showing a hardware configuration of a power system demand and supply monitoring device according to a second embodiment. 図12の需給監視装置の処理を示すフローチャート。13 is a flowchart showing the process of the supply and demand monitoring device of FIG. 12 . 調整電源の出力配分パターンと安定性解析に関する結果についての出力イメージの一例を示す。An example of an output image regarding the output distribution pattern of regulated power sources and the results of stability analysis is shown below. 実施例3に係る需給監視装置の機能的な構成を示すブロック図。FIG. 11 is a block diagram showing a functional configuration of a supply and demand monitoring device according to a third embodiment. 図15の需給調整装置の処理を示すフローチャート。16 is a flowchart showing the processing of the supply and demand adjusting device of FIG. 15 . 調整電源の出力配分パターンと安定性解析に関する結果についての出力イメージの一例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an example of an output image regarding the output distribution pattern of regulating power sources and the results of stability analysis.

本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施例では特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また、実施例の中で説明されている諸要素およびその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that the embodiments described below do not limit the invention as claimed, and not all of the elements and combinations described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.

図4は、実施例1に係る電力系統の需給監視装置のハードウェア構成を示すブロック図である。図4には電力系統20と、電力系統20の各所と通信ネットワーク300を介して接続された電力系統の需給監視装置10が記述されている。 Figure 4 is a block diagram showing the hardware configuration of the power system supply and demand monitoring device according to the first embodiment. Figure 4 shows the power system 20 and the power system supply and demand monitoring device 10 connected to each point of the power system 20 via the communication network 300.

図4において、需給監視装置10は、例えば、計算機システムで構成される。需給監視装置10は、ある出力配分に対して、安定性制約を満たした上で最適経済の出力配分であるかについての妥当性を評価する。 In FIG. 4, the supply and demand monitoring device 10 is configured, for example, as a computer system. The supply and demand monitoring device 10 evaluates the validity of a certain output allocation as to whether it is an optimal economic output allocation while satisfying stability constraints.

需給監視装置10は、通信ネットワーク300を介して、電力系統20の計測情報などにアクセスすることができる。ここでの電力系統20は、図3と同じ構成を例示しており、複数の調整電源G(GAからGD)および負荷Ld(Ld1からLd6)が、ノードN(N1からN6)、変圧器Tr(Tr1からTr4)および送電線L(L1からL5)などを介して相互に連系されたシステムである。ノードN(N1からN6)には、電力系統20の保護、制御および監視のための各種の計測器が設置されている。 The supply and demand monitoring device 10 can access measurement information of the power system 20 via the communication network 300. The power system 20 here is illustrated as having the same configuration as that shown in FIG. 3, and is a system in which multiple regulated power sources G (GA to GD) and loads Ld (Ld1 to Ld6) are interconnected via nodes N (N1 to N6), transformers Tr (Tr1 to Tr4), and transmission lines L (L1 to L5). Various measuring instruments for protecting, controlling, and monitoring the power system 20 are installed at the nodes N (N1 to N6).

需給監視装置10は、出力部21、入力部22、通信部23、プロセッサ24、メモリ25および記憶装置26を備え、これらは、バス27を介して相互に接続されている。 The supply and demand monitoring device 10 includes an output unit 21, an input unit 22, a communication unit 23, a processor 24, a memory 25, and a storage device 26, which are interconnected via a bus 27.

表示部21は、需給監視装置10で扱われるパラメータおよび需給監視装置10での処理結果などを表示する。表示部21は、ディスプレイ装置であってもよいし、ディスプレイ装置とともにプリンタ装置または音声出力装置などを用いてもよい。 The display unit 21 displays the parameters handled by the supply and demand monitoring device 10 and the processing results of the supply and demand monitoring device 10. The display unit 21 may be a display device, or a printer device or an audio output device may be used together with the display device.

入力部22は、需給監視装置10を動作させるための各種条件などを入力する。入力部22は、キーボードおよびマウスなどを使用できる他、タッチパネルまたは音声指示装置などの少なくともいずれか一つを備えるようにしてもよい。 The input unit 22 inputs various conditions for operating the supply and demand monitoring device 10. The input unit 22 can use a keyboard and mouse, or it can be equipped with at least one of a touch panel or a voice instruction device.

通信部23は、通信ネットワーク300に接続するための回路および通信プロトコルを備える。通信ネットワーク300は、インターネットなどのWAN(Wide Area Network)であってもよいし、WiFiまたはイーサネット(登録商標)などのLAN(Local Area Network)であってもよいし、WANとLANが混在していてもよい。 The communication unit 23 includes a circuit and a communication protocol for connecting to the communication network 300. The communication network 300 may be a WAN (Wide Area Network) such as the Internet, a LAN (Local Area Network) such as Wi-Fi or Ethernet (registered trademark), or a mixture of WAN and LAN.

プロセッサ24は、コンピュータプログラムを実行し、記憶装置26に記憶されている各種データベース内のデータの検索、処理結果の表示指示、電力系統20の需給監視に関する処理などを行う。プロセッサ24は、CPU(Central Processing Unit)であってもよいし、GPU(Graphics Processing Unit)であってもよい。プロセッサ24は、シングルコアロセッサであってもよいし、マルチコアロセッサであってもよい。プロセッサ24は、処理の一部または全部を行うハードウェア回路(例えばFPGA(Field-Programmable Gate Array)またはASIC(Application Specific Integrated Circuit))を備えていてもよい。プロセッサ24は、ニューラルネットワークを備えていてもよい。プロセッサ24は、1つまたは複数の半導体チップとして構成してもよいし、計算サーバのようなコンピュータ装置として構成してもよい。プログラムの実行は、複数のプロセッサやコンピュータに分担させてもよい。あるいは、プロセッサ24は、通信ネットワーク300を介してクラウドコンピュータなどに需給監視プログラムの全部または一部の実行を指示し、その実行結果を受け取るようにしてもよい。 The processor 24 executes computer programs, searches for data in various databases stored in the storage device 26, issues instructions to display the processing results, and performs processing related to the supply and demand monitoring of the power system 20. The processor 24 may be a CPU (Central Processing Unit) or a GPU (Graphics Processing Unit). The processor 24 may be a single-core processor or a multi-core processor. The processor 24 may be equipped with a hardware circuit (e.g., an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit)) that performs part or all of the processing. The processor 24 may be equipped with a neural network. The processor 24 may be configured as one or more semiconductor chips, or as a computer device such as a calculation server. Execution of the program may be shared among multiple processors or computers. Alternatively, the processor 24 may instruct a cloud computer or the like to execute all or part of the supply and demand monitoring program via the communication network 300 and receive the results of that execution.

メモリ25は、例えば、RAM(Random Access Memory)として構成され、コンピュータプログラムおよび計算結果データを記憶したり、各処理に必要なワークエリアをプロセッサ24に提供したりする。 The memory 25 is configured, for example, as a RAM (Random Access Memory) and stores computer programs and calculation result data, and provides the processor 24 with a work area required for each process.

記憶装置26は、大容量の記憶容量を有する記憶デバイスであり、例えば、ハードディスク装置やSSD(Solid State Drive)である。記憶装置26は、各種プログラムの実行ファイルやプログラムの実行に用いられるデータを保持することができる。記憶装置26は、出力配分指令値モデルデータベースDB1、系統情報データベースDB2、安定性結果データベースDB3を保持することができる。また、記憶装置26は、需給監視プログラムを保持することができる。需給監視プログラムは、需給監視装置10にインストール可能なソフトウェアであってもよいし、需給監視装置10にファームウェアとして組み込まれていてもよい。 The storage device 26 is a storage device with a large storage capacity, such as a hard disk drive or a solid state drive (SSD). The storage device 26 can hold executable files for various programs and data used to execute the programs. The storage device 26 can hold an output distribution command value model database DB1, a system information database DB2, and a stability result database DB3. The storage device 26 can also hold a supply and demand monitoring program. The supply and demand monitoring program may be software that can be installed in the supply and demand monitoring device 10, or may be incorporated in the supply and demand monitoring device 10 as firmware.

出力配分指令値データベースDB1は、メリットオーダー方式などで出力配分された出力配分指令値D1を格納する。系統情報データベースDB2は、電力系統の安定性を解析するための系統情報D2を格納する。安定性結果データベースDB3は、過負荷、電圧逸脱、電圧安定性、同期安定性などの各種制約に関する安定性結果D3を格納する。 The output distribution command value database DB1 stores output distribution command values D1 that are distributed using a merit order method or the like. The system information database DB2 stores system information D2 for analyzing the stability of the power system. The stability result database DB3 stores stability results D3 related to various constraints such as overload, voltage deviation, voltage stability, and synchronous stability.

図4では、需給監視装置10が、出力配分指令値データベースDB1、系統情報データベースDB2、安定性結果データベースDB3を保持する例を示したが、これらデータベースの少なくともいずれか1つのデータベースをクラウドサーバに保持させるようにしてもよい。 In FIG. 4, an example is shown in which the supply and demand monitoring device 10 stores an output distribution command value database DB1, a system information database DB2, and a stability result database DB3, but at least one of these databases may be stored in a cloud server.

図5は、実施例1に係る需給監視装置の機能的な構成例を示すブロック図である。なお、以下の説明では、“○○部は”と動作主体を記した場合、図4のプロセッサ24がプログラムである○○部を読み出し、DRAM(Dynamic Random Access Memory)にロードした上で○○部の機能を実現するものとする。 Figure 5 is a block diagram showing an example of the functional configuration of the supply and demand monitoring device according to the first embodiment. In the following explanation, when the subject of an operation is described as "the XX unit", it means that the processor 24 in Figure 4 reads the XX unit, which is a program, and loads it into a DRAM (Dynamic Random Access Memory), which then realizes the function of the XX unit.

図5において、需給監視装置10は、出力配分指令値データベースDB1、系統情報データベースDB2、安定性結果データベースDB3、出力配分パターン決定部11、系統解析部12、安定性判定部13を備える。 In FIG. 5, the supply and demand monitoring device 10 includes an output distribution command value database DB1, a system information database DB2, a stability result database DB3, an output distribution pattern determination unit 11, a system analysis unit 12, and a stability determination unit 13.

出力配分パターン決定部11では、出力配分指令値データベースDB1から出力配分指令値D1を入力し、より安価な複数の出力配分パターンを決定することで、その結果を系統解析部12に出力する。 The output distribution pattern determination unit 11 inputs the output distribution command value D1 from the output distribution command value database DB1, determines a number of less expensive output distribution patterns, and outputs the results to the system analysis unit 12.

系統解析部12では、任意の時間と、任意の出力配分指令値D1を入力し、また系統情報データベースDB2から系統情報D2を入力し、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算などを実施することで、その結果を安定性判定部13に出力する。 The system analysis unit 12 inputs an arbitrary time and an arbitrary output distribution command value D1, and also inputs system information D2 from a system information database DB2, and performs calculations such as power flow calculations, synchronous stability calculations, voltage stability calculations, and adjustment capacity reserve calculations, and outputs the results to the stability determination unit 13.

安定性判定部13では、系統解析部12で計算された結果を入力し、過負荷、電圧逸脱、同期不安定、電圧不安定、調整力不足などの安定性を判定することで、その結果を安定性結果データベースDB3に出力する。 The stability determination unit 13 inputs the results calculated by the system analysis unit 12 and determines the stability of overload, voltage deviation, synchronous instability, voltage instability, and insufficient regulation power, and outputs the results to the stability result database DB3.

図6は、図5の需給監視装置の処理を示すフローチャートである。図6ではまず、処理ステップS1の出力配分パターン決定において、出力配分指令値D1を基により安価な複数の出力配分パターンを決定する。出力配分パターンは手動で決定しても良いし、自動で決定しても良く、特定の決定手段に限定されないものとする。出力配分パターンを自動で決定する例を以下で二つ説明する。 Figure 6 is a flowchart showing the processing of the supply and demand monitoring device of Figure 5. In Figure 6, first, in the output allocation pattern determination process in processing step S1, a number of less expensive output allocation patterns are determined based on the output allocation command value D1. The output allocation pattern may be determined manually or automatically, and is not limited to a specific determination method. Two examples of automatically determining the output allocation pattern are described below.

処理ステップS1の出力配分パターン自動決定の第1の例を、図7のフローと図8の処理イメージを用いて説明する。また、処理ステップS1の出力配分パターン自動決定の第2の例を、図9のフローと図10の処理イメージを用いて説明する。 A first example of automatic output distribution pattern determination in processing step S1 will be described using the flow in FIG. 7 and the processing image in FIG. 8. A second example of automatic output distribution pattern determination in processing step S1 will be described using the flow in FIG. 9 and the processing image in FIG. 10.

出力配分パターン自動決定の第1の例として、図1における理想的なメリットオーダーに応じた出力配分から乖離した場合に、コストを考慮しながら出力配分パターンを決定する例を示す。図7に出力配分パターン決定部11の処理の例を示すフローチャートを示す。また、フローチャートの各処理ステップについて、図8の出力配分パターン決定部11の処理の例のイメージを用いて説明する。 As a first example of automatic output allocation pattern determination, an example is shown in which an output allocation pattern is determined while taking costs into consideration when the output allocation deviates from the ideal merit order in FIG. 1. FIG. 7 shows a flowchart illustrating an example of the processing of the output allocation pattern determination unit 11. Each processing step of the flowchart is explained using an image of the example of the processing of the output allocation pattern determination unit 11 in FIG. 8.

図7の処理ステップS11の出力配分持替対象決定では、理想的なメリットオーダーに応じた出力配分から乖離した調整電源が選択される。この場合に、理想的なメリットオーダーに応じた出力配分は、コストの観点から図1の3台(GA、GB、GC)による30、30、20の出力であることから、図8上段においてこの関係から乖離した調整電源の持替対象として、調整電源のGA~GEのうち、GB、GC、GDが選択される。 In the output allocation replacement target determination in processing step S11 in FIG. 7, an adjustable power source that deviates from the output allocation according to the ideal merit order is selected. In this case, the output allocation according to the ideal merit order is 30, 30, 20 output from the three units (GA, GB, GC) in FIG. 1 from the perspective of cost, so GB, GC, and GD are selected from among the adjustable power sources GA to GE as replacement targets for adjustable power sources that deviate from this relationship in the upper part of FIG. 8.

処理ステップS12の上げ調整幅算出では、上げ調整幅を算出する。図8上段の例では、理想的なメリットオーダーに応じた出力配分である図1の関係と比較すると、下げ側に出力が乖離しているのは、調整電源GBであり、上げ調整幅は+25である。 In the process step S12, the increase adjustment range is calculated. In the example in the upper part of Figure 8, when compared with the relationship in Figure 1, which is the output distribution according to the ideal merit order, it is the regulating power source GB whose output deviates to the lower side, and the increase adjustment range is +25.

同様に処理ステップS13の下げ調整幅算出では、下げ調整幅を算出する。図8上段の例では、理想的なメリットオーダーに応じた出力配分から上げ側に出力が乖離しているのは図1の関係と比較すると、調整電源GC、調整電源GDであり、上げ調整幅はそれぞれ-5、-20である。 Similarly, in the calculation of the downward adjustment range in processing step S13, the downward adjustment range is calculated. In the example in the upper part of Figure 8, when compared with the relationship in Figure 1, the output deviates to the upward side from the output distribution according to the ideal merit order for regulated power sources GC and GD, and the upward adjustment ranges are -5 and -20, respectively.

処理ステップS14の出力持替では、上げ調整幅、下げ調整幅の範囲で出力を持替えることで、より安価な出力配分パターンの候補を求める。図8中段の例では、出力配分パターンの候補の1つ目として、上げ調整幅、下げ調整幅を5刻みでコストを考慮しながら出力を持替えた結果、調整電源GBの出力を5から10に、調整電源GDの出力を20から15に変更された。そのため、出力配分パターンの一つ目は、調整電源GA~GEの出力がそれぞれ30、10、25、15、0となる。処理ステップS14の出力持替処理は、上げ調整幅、下げ調整幅を5刻みでコストを考慮しながら出力を持替える処理が継続実行され、その都度新たな出力配分パターンが生成される。 In the output replacement process in process step S14, the output is replaced within the range of the up-adjustment range and the down-adjustment range to find a candidate output allocation pattern that is less expensive. In the example in the middle of FIG. 8, as the first candidate output allocation pattern, the output is replaced in increments of 5 for the up-adjustment range and the down-adjustment range while taking into account costs, and as a result, the output of the regulating power source GB is changed from 5 to 10, and the output of the regulating power source GD is changed from 20 to 15. Therefore, the first output allocation pattern has the outputs of the regulating power sources GA to GE as 30, 10, 25, 15, and 0, respectively. In the output replacement process in process step S14, the process of replacing the output is continuously executed in increments of 5 for the up-adjustment range and the down-adjustment range while taking into account costs, and a new output allocation pattern is generated each time.

処理ステップS15では、全調整幅について出力持替えが完了したか判定する。完了した場合、当フローを終了する。完了しない場合、処理ステップS14に戻り、次の刻みにおける出力配分パターンを決定する。完了後の出力配分パターンは図8下段に記述されており、図1に例示した理想的なメリットオーダーに応じた出力配分とされている。 In processing step S15, it is determined whether output switching has been completed for the entire adjustment range. If it has been completed, this flow ends. If it has not been completed, the process returns to processing step S14, and the output allocation pattern for the next increment is determined. The output allocation pattern after completion is described in the lower part of Figure 8, and is the output allocation according to the ideal merit order illustrated in Figure 1.

出力配分パターン自動決定の第2の例として、安価な調整電源の出力が、高価な調整電源の出力より小さい場合に、コストを考慮しながら出力配分パターンを決定する例を、図9のフローと図10の処理イメージを用いて説明する。 As a second example of automatic output distribution pattern determination, we will explain an example of determining an output distribution pattern while taking costs into consideration when the output of a cheap regulated power source is smaller than the output of an expensive regulated power source, using the flow in Figure 9 and the processing image in Figure 10.

図9の出力配分パターン決定部の処理の例を示すフローチャートでは、最初に処理ステップS21の出力配分持替対象決定処理において、安価な調整電源の出力が高価な調整電源の出力より小さい場合にそれぞれの調整電源が選択される。図10上段の事例では、安価な調整電源GBの出力が5であり、高価な調整電源GDの出力である20よりさらに小さい状態を図示しており、当初の出力配分持替対象としては調整電源GBと調整電源GDが選択されることになる。なお、以下の処理から明らかなように、図10の例では、持替対象として、最終的に調整電源のGA~GEのうち、GB、GC、GDが選択される。 In the flowchart showing an example of the processing of the output distribution pattern determination unit in FIG. 9, first, in the output distribution transfer target determination process in processing step S21, when the output of the inexpensive regulated power source is smaller than the output of the expensive regulated power source, each regulated power source is selected. In the example in the upper part of FIG. 10, the output of the inexpensive regulated power source GB is 5, which is even smaller than the output of the expensive regulated power source GD, which is 20, and regulated power sources GB and GD are selected as the initial output distribution transfer targets. Note that, as will be clear from the following processing, in the example of FIG. 10, GB, GC, and GD are ultimately selected as the transfer targets from among the regulated power sources GA to GE.

処理ステップS22の安価な調整電源選択では、持替対象の中から最も安価な調整電源を選択する。図10上段の例では、調整電源GBが選択される。処理ステップS23の高価な調整電源選択では、図10上段の例では、持替対象の中から最も高価な調整電源GDを選択する。 In the process step S22 of selecting an inexpensive regulated power source, the least expensive regulated power source is selected from among the replacement targets. In the example in the upper part of FIG. 10, regulated power source GB is selected. In the process step S23 of selecting an expensive regulated power source, in the example in the upper part of FIG. 10, the most expensive regulated power source GD is selected from among the replacement targets.

処理ステップS24の出力持替では、両調整電源GB、GDの出力が同じになるまで出力を持替えることで、より安価な出力配分パターンの候補を求める。図10上段の例では、出力配分パターンの候補の1つ目として、両調整電源GB、GDにおいてコストを考慮しながら出力を持替えた結果、調整電源GBの出力を5から12.5に、調整電源GDの出力を20から12.5に変更されることを表している。この時、一定の刻みを考慮しながら出力を持替えてもよい。 In the output switching process of processing step S24, the outputs of both regulated power sources GB and GD are switched until the outputs become the same, thereby finding candidates for a cheaper output distribution pattern. In the example in the upper part of FIG. 10, the first candidate output distribution pattern shows that the output of the regulated power source GB is changed from 5 to 12.5, and the output of the regulated power source GD is changed from 20 to 12.5 as a result of switching the outputs of both regulated power sources GB and GD while taking into account costs. At this time, the outputs may be switched while taking into account certain increments.

処理ステップS25では、全調整電源について出力持替えが完了したか判定する。完了した場合、当フローを終了する。完了しない場合、処理ステップS22に戻り、次の刻みにおける出力配分パターンを決定する。 In processing step S25, it is determined whether output switching has been completed for all regulated power sources. If it has been completed, the flow ends. If it has not been completed, the flow returns to processing step S22, and the output allocation pattern for the next increment is determined.

図10中段は、両調整電源GB、GDにおける第1回持替処理後に、再度安価な調整電源の出力が高価な調整電源の出力より小さい場合を検討した結果、第2回持替処理では調整電源GB、GCの間で6.25を調整幅として行うことを表している。この場合にも、持替処理の都度新たな出力配分パターンが生成される。 The middle part of Figure 10 shows that after the first switching process for both regulated power sources GB and GD, a case is considered in which the output of the cheaper regulated power source is smaller than the output of the more expensive regulated power source again, and as a result, in the second switching process, an adjustment range of 6.25 is used between the regulated power sources GB and GC. In this case as well, a new output distribution pattern is generated each time a switching process is performed.

この結果、図10下段に示すように、両調整電源GB、GDの出力が等しくなり、次回実行条件である「安価な調整電源の出力が高価な調整電源の出力より小さい場合」が不存在となり、処理終了となったことを表している。 As a result, as shown in the lower part of Figure 10, the outputs of both regulated power supplies GB and GD become equal, and the next execution condition, "when the output of the inexpensive regulated power supply is smaller than the output of the expensive regulated power supply," no longer exists, indicating that processing has ended.

図6に戻り、処理ステップS2の系統解析部12では、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算などの系統解析を実施する。系統解析については、複数の安定性計算を実施しても、一つの安定性計算を実施しても良い。 Returning to FIG. 6, the system analysis unit 12 in processing step S2 performs system analysis such as power flow calculation, synchronous stability calculation, voltage stability calculation, and adjustment reserve calculation. For the system analysis, multiple stability calculations may be performed, or only one stability calculation may be performed.

処理ステップS3の安定性判定部13では、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算などの系統解析結果に関して、出力配分パターンと安定性結果に関するデータを出力する。安定性とは、背景技術で説明した過負荷、電圧逸脱、同期安定性、電圧安定性、調整力不足などが挙げられる。 The stability determination unit 13 in processing step S3 outputs data on the output allocation pattern and stability results for the system analysis results such as power flow calculation, synchronous stability calculation, voltage stability calculation, and adjustment capacity reserve calculation. Stability includes overload, voltage deviation, synchronous stability, voltage stability, and insufficient adjustment capacity, as described in the background art.

処理ステップS2、処理ステップS3の処理は、処理ステップS1における初期段階(図8上段、図10上段)が最終段階(図8下段、図10下段)に至るまでの中間段階(図8中段、図10中段)における出力配分パターン毎に実施され、複数の出力配分パターンについての各種安定性評価が実行される。 Processing steps S2 and S3 are performed for each output distribution pattern in the intermediate stages (middle stage of FIG. 8, middle stage of FIG. 10) from the initial stage (upper stage of FIG. 8, upper stage of FIG. 10) in processing step S1 to the final stage (lower stage of FIG. 8, lower stage of FIG. 10), and various stability evaluations are performed for multiple output distribution patterns.

図11に調整電源の出力配分パターンと安定性解析に関する結果についての出力イメージの一例を示す。ここでは、出力配分パターンとして初期段階1から中間段階を経て最終段階Xに至るまでの各調整電源の出力と、各段階の出力配分パターンでのコスト、ならびに各種安定性の判断結果が一覧に整理されている。この一覧によれば、初期段階1から中間段階を経て最終段階Xまで、時系列的に電力系統の調整電源の運用を変更していった場合に、どのタイミング、どの状況で不安定になるかが判明する。このことから、任意の時間における過去の出力配分が各安定性において全て安定となり、任意の出力配分指令値が各安定性において一つ以上不安定となる場合に、出力配分指令値は出力配分が安定性制約を満たした上で最経済の出力配分であると言える。 Figure 11 shows an example of an output image of the output allocation patterns of regulated power sources and the results of stability analysis. Here, the output of each regulated power source from the initial stage 1 through the intermediate stage to the final stage X as an output allocation pattern, the cost for the output allocation pattern at each stage, and the results of various stability judgments are organized in a list. This list makes it clear at what timing and in what situation instability will occur if the operation of the regulated power sources of the power system is changed chronologically from the initial stage 1 through the intermediate stage to the final stage X. From this, when past output allocations at any time are all stable at each stability and any output allocation command value is unstable at one or more stability levels, it can be said that the output allocation command value is the most economical output allocation while satisfying the stability constraints.

以上説明したように、上述した実施例1によれば、出力配分が安定性制約を満たした上で最経済の出力配分であるかについての妥当性を評価できる。 As described above, according to the above-mentioned Example 1, it is possible to evaluate the validity of the output allocation as to whether it is the most economical output allocation while satisfying the stability constraint.

図12は、実施例2に係る需給監視装置の機能的な構成を示すブロック図である。 Figure 12 is a block diagram showing the functional configuration of a supply and demand monitoring device according to the second embodiment.

図12の需給監視装置10は、出力配分指令値データベースDB1、系統情報データベースDB2、安定性結果データベースDB3、任意出力配分指令値データベースDB4、出力配分パターン決定部11、系統解析部12、安定性判定部13、出力配分決定部14、出力再配分決定部15を備える実施例1、図5の需給監視装置10に加えて、さらに任意出力配分指令値データベースDB4を備えたものである。 The supply and demand monitoring device 10 in FIG. 12 is an embodiment 1 including an output distribution command value database DB1, a system information database DB2, a stability result database DB3, an arbitrary output distribution command value database DB4, an output distribution pattern determination unit 11, a system analysis unit 12, a stability assessment unit 13, an output distribution determination unit 14, and an output reallocation determination unit 15, and is further equipped with an arbitrary output distribution command value database DB4 in addition to the supply and demand monitoring device 10 in FIG. 5.

任意出力配分指令値データベースDB4は、任意の出力配分指令値を1パターンまたは複数パターン格納している。 The arbitrary power distribution command value database DB4 stores one or more patterns of arbitrary power distribution command values.

出力配分パターン決定部11では、出力配分指令値と任意出力配分指令値を入力し、より安価な複数の出力配分パターンを決定することで、その結果を系統解析部12に出力する。 The output distribution pattern determination unit 11 inputs the output distribution command value and the arbitrary output distribution command value, determines multiple cheaper output distribution patterns, and outputs the results to the system analysis unit 12.

系統解析部12では、出力配分パターン決定部11で計算された出力配分パターンと系統情報DB2に格納された系統情報を入力し、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算などを実施することで、その結果を安定性判定部13に出力する。 The system analysis unit 12 inputs the output allocation pattern calculated by the output allocation pattern determination unit 11 and the system information stored in the system information DB 2, and performs calculations such as power flow calculations, synchronous stability calculations, voltage stability calculations, and adjustment capacity reserve calculations, and outputs the results to the stability determination unit 13.

安定性判定部13では、系統解析部12で計算された結果を入力し、過負荷、電圧逸脱、同期不安定、電圧不安定、調整力不足などの安定性を判定することで、その結果を安定性結果データベースDB3に出力する。 The stability determination unit 13 inputs the results calculated by the system analysis unit 12 and determines the stability of overload, voltage deviation, synchronous instability, voltage instability, and insufficient regulation power, and outputs the results to the stability result database DB3.

図13は、図12の需給監視装置の処理を示すフローチャートである。 Figure 13 is a flowchart showing the processing of the supply and demand monitoring device in Figure 12.

処理ステップS1の出力配分パターン決定では、メリットオーダー方式などで出力配分された出力配分指令値と、任意出力配分指令値のうち、どちらか一つの値または両方の値を基に出力配分パターンを決定する。系統解析部12に入力する出力配分パターンの例を以下で二つ説明する。 In the output distribution pattern determination process S1, the output distribution pattern is determined based on one or both of the output distribution command values obtained by output distribution using a merit order method or the like and the arbitrary output distribution command values. Two examples of the output distribution patterns input to the system analysis unit 12 are described below.

一つ目の例では、任意出力配分指令値データベースDB4からの任意出力配分指令値とする。系統運用者や発電事業者が希望する任意の出力配分指令値(メリットオーダー方式などで出力配分された出力配分指令値より安価な出力配分指令値など)を入力値とすることで、所望の出力配分指令値の安定性を判別できる。 In the first example, an arbitrary output distribution command value is used from the arbitrary output distribution command value database DB4. By using an arbitrary output distribution command value desired by a system operator or power generation company (such as an output distribution command value that is cheaper than the output distribution command value allocated using the merit order method, etc.) as the input value, the stability of the desired output distribution command value can be determined.

二つ目の例では、メリットオーダー方式などで出力配分された出力配分指令値と、任意出力配分指令値データベースDB4からの任意出力配分指令値を出力配分パターンとする。系統運用者や発電事業者が希望する任意の出力配分指令値(メリットオーダー方式などで出力配分された出力配分指令値より安価な出力配分指令値など)に加えて、メリットオーダー方式などで出力配分された出力配分指令値を入力値とすることで、所望の出力配分指令値の安定性だけでなく、メリットオーダー方式などで出力配分された出力配分指令値の安定性も判別できる。これにより、両者の安定性の結果の違いを確認できるようになる。 In the second example, the output allocation pattern is an output allocation command value allocated using the merit order method or the like, and an arbitrary output allocation command value from the arbitrary output allocation command value database DB4. By using the output allocation command value allocated using the merit order method or the like as an input value in addition to an arbitrary output allocation command value desired by the system operator or power generation company (such as an output allocation command value that is cheaper than the output allocation command value allocated using the merit order method or the like), it is possible to determine not only the stability of the desired output allocation command value, but also the stability of the output allocation command value allocated using the merit order method or the like. This makes it possible to confirm the difference in the stability results between the two.

処理ステップS2の系統解析部12では、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算などの系統解析を実施する。系統解析については、複数の安定性計算を実施しても、一つの安定性計算を実施しても良い。 In processing step S2, the system analysis unit 12 performs system analysis such as power flow calculation, synchronous stability calculation, voltage stability calculation, and adjustment reserve calculation. For the system analysis, multiple stability calculations may be performed, or only one stability calculation may be performed.

処理ステップS3の安定性判定部13では、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算などの系統解析結果に関して、出力配分パターンと安定性結果に関するデータを出力する。安定性とは、背景技術で説明した過負荷、電圧逸脱、同期安定性、電圧安定性、調整力不足などが挙げられる。 The stability determination unit 13 in processing step S3 outputs data on the output allocation pattern and stability results for the system analysis results such as power flow calculation, synchronous stability calculation, voltage stability calculation, and adjustment capacity reserve calculation. Stability includes overload, voltage deviation, synchronous stability, voltage stability, and insufficient adjustment capacity, as described in the background art.

図14に調整電源の出力配分パターンと安定性解析に関する結果についての出力イメージの一例を示す。任意の時間における過去の出力配分が各安定性において全て安定となり、任意の出力配分指令値が各安定性において一つ以上不安定となる場合に、出力配分指令値が出力配分が安定性制約を満たした上で最経済の出力配分であると言える。 Figure 14 shows an example of the output image of the output allocation pattern of the regulating power source and the results of stability analysis. When all past output allocations at any time are stable at each stability level, and any output allocation command value is unstable at one or more stability levels, it can be said that the output allocation command value is the most economical output allocation while satisfying the stability constraints.

以上説明したように、実施例2によれば、出力配分が安定性制約を満たした上で最経済の出力配分であるかについての妥当性を評価できる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to evaluate the validity of the output allocation as to whether it is the most economical output allocation while satisfying the stability constraints.

図15は、実施例3に係る需給監視装置の機能的な構成を示すブロック図である。 Figure 15 is a block diagram showing the functional configuration of a supply and demand monitoring device according to the third embodiment.

図15において、需給調整装置10は、出力配分指令値データベースDB1、系統情報データベースDB2、安定性結果データベースDB3、出力再配分指令値データベースDB5、出力配分パターン決定部11、系統解析部12、安定性判定部13、出力配分決定部14、出力再配分決定部15を備える、実施例1、図5の需給監視装置10に加えて、さらに出力再配分指令値DB4、出力配分決定部14、出力再配分決定部15を備える。 In FIG. 15, the supply and demand adjustment device 10 includes an output allocation command value database DB1, a system information database DB2, a stability result database DB3, an output reallocation command value database DB5, an output allocation pattern determination unit 11, a system analysis unit 12, a stability assessment unit 13, an output allocation determination unit 14, and an output reallocation determination unit 15, in addition to the supply and demand monitoring device 10 of Example 1 and FIG. 5, which further includes an output reallocation command value DB4, an output allocation determination unit 14, and an output reallocation determination unit 15.

出力再配分指令値データベースDB5は、メリットオーダー方式などで出力配分された出力配分指令値を基に、さらに安定性を満たした上でコストを低減する出力再配分指令値を格納する。 The power reallocation command value database DB5 stores power reallocation command values that reduce costs while still achieving stability based on power allocation command values allocated using the merit order method or other methods.

出力配分決定部14では、需給アンバランスを入力し、各調整電源への出力配分を決定することで、その結果を出力配分指令値データベースDB1に出力する。 The output distribution determination unit 14 inputs the supply and demand imbalance, determines the output distribution to each regulating power source, and outputs the result to the output distribution command value database DB1.

出力配分パターン決定部11では、出力配分決定部14で計算された出力配分指令値を入力し、より安価な複数の出力配分パターンを決定することで、その結果を系統解析部12に出力する。 The output allocation pattern determination unit 11 inputs the output allocation command value calculated by the output allocation determination unit 14, determines multiple cheaper output allocation patterns, and outputs the results to the system analysis unit 12.

系統解析部12では、出力配分パターン決定部11で計算された出力配分パターンと系統情報DB2に格納された系統情報を入力し、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算などを実施することで、その結果を安定性判定部13に出力する。 The system analysis unit 12 inputs the output allocation pattern calculated by the output allocation pattern determination unit 11 and the system information stored in the system information DB 2, and performs calculations such as power flow calculations, synchronous stability calculations, voltage stability calculations, and adjustment capacity reserve calculations, and outputs the results to the stability determination unit 13.

安定性判定部13では、系統解析部12で計算された結果を入力し、過負荷、電圧逸脱、同期不安定、電圧不安定、調整力不足などの安定性を判定することで、その結果を安定性結果データベースDB3、出力再配分決定部15に出力する。 The stability determination unit 13 inputs the results calculated by the system analysis unit 12 and determines the stability of overload, voltage deviation, synchronous instability, voltage instability, and insufficient adjustment power, and outputs the results to the stability result database DB3 and the output reallocation determination unit 15.

出力再配分決定部15では、複数の出力配分パターンとその安定性結果を入力とし、安定性制約を満たした上で最経済である出力再配分指令値を選択することで、その結果を出力再配分指令値データベースDB5に出力する。 The output reallocation determination unit 15 inputs multiple output allocation patterns and their stability results, selects the most economical output reallocation command value while satisfying the stability constraints, and outputs the result to the output reallocation command value database DB5.

図16は、図15の需給調整装置の処理を示すフローチャートである。 Figure 16 is a flowchart showing the processing of the supply and demand adjustment device in Figure 15.

最初の処理ステップS34の出力配分決定では、需給アンバランスの量を基に、各調整電源への出力配分を決定する。例えば、メリットオーダーに応じた出力配分を決定する。メリットオーダーに応じて各調整電源の出力配分を決定する場合、調整力の上げ方向については、各調整電源に割り当て可能な制約の範囲内において、コストの安い各調整電源から順に調整力を割り当てることができる。調整力の下げ方向については、各調整電源に割り当て可能な制約の範囲内において、コストの高い各調整電源から順に調整力を割り当てることができる。ここで言うコストは、調整電源の燃料コストの他、調達コストを含んでも良い。 In the first processing step S34, output allocation determination, the output allocation to each regulating power source is determined based on the amount of supply and demand imbalance. For example, output allocation according to merit order is determined. When determining the output allocation of each regulating power source according to merit order, in the direction of increasing regulating power, regulating power can be allocated from each regulating power source with the lowest cost within the constraints that can be allocated to each regulating power source. In the direction of decreasing regulating power, regulating power can be allocated from each regulating power source with the highest cost within the constraints that can be allocated to each regulating power source. The cost referred to here may include the fuel cost of the regulating power source as well as the procurement cost.

この時、電力系統を安定的に運用するために、需給のバランスだけでなく、過負荷、電圧逸脱、電圧安定性、同期安定性などの電力系統の安定性についても満足させるように、出力配分を決定する必要がある。そのために、各種制約条件を設定した上で最適化計算によって出力配分を決定する方法が一般的である。 At this time, in order to operate the power system stably, it is necessary to determine output allocation so as to satisfy not only the supply and demand balance but also the power system stability such as overload, voltage deviation, voltage stability, and synchronous stability. For this purpose, it is common to determine output allocation by optimization calculation after setting various constraints.

処理ステップS31の出力配分パターン決定では、処理ステップS34で決定した出力配分を基により安価な複数の出力配分パターンを決定する。出力配分パターンを決定する例を以下で二つ説明する。 In the output allocation pattern determination in processing step S31, multiple cheaper output allocation patterns are determined based on the output allocation determined in processing step S34. Two examples of determining the output allocation pattern are described below.

処理ステップS32の系統解析部12では、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算などの系統解析を実施する。系統解析については、複数の安定性計算を実施しても、一つの安定性計算を実施しても良い。 In processing step S32, the system analysis unit 12 performs system analysis such as power flow calculation, synchronous stability calculation, voltage stability calculation, and adjustment reserve calculation. For the system analysis, multiple stability calculations may be performed, or only one stability calculation may be performed.

処理ステップS33の安定性判定部13では、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算などの系統解析結果に関して、出力配分パターンと安定性結果に関するデータを出力する。安定性とは、背景技術で説明した過負荷、電圧逸脱、同期安定性、電圧安定性、調整力不足などが挙げられる。図17に調整電源の出力配分パターンと安定性解析に関する結果に出力イメージの一例を示す。 The stability determination unit 13 in processing step S33 outputs data on the output distribution pattern and stability results for the system analysis results such as power flow calculation, synchronous stability calculation, voltage stability calculation, and adjustment capacity reserve calculation. Stability includes overload, voltage deviation, synchronous stability, voltage stability, and insufficient adjustment capacity, as explained in the background art. Figure 17 shows an example of an output image of the output distribution pattern of the regulating power source and the results of stability analysis.

処理ステップS35の出力配分再決定では、複数の出力配分パターンでの安定性解析により制約違反の有無を判定する。全出力配分パターンに対して、各安定性において一つ以上不安定となる場合に、出力配分決定部14で決定した出力配分指令値が出力配分が安定性制約を満たした上で最経済の出力配分であると言える。また、各安定性において全て安定となる出力配分パターンが存在する場合に、該当の出力配分パターンの中で最もコストが安価な出力配分パターンを出力再配分指令値として選択する。図17の例では、パターン1~Xにおいて全ての安定性が安定なものがパターン1とパターン2のみと仮定すると、このうち、より安価なパターンであるパターン2が選択される。 In the output allocation re-determination in processing step S35, the presence or absence of constraint violations is determined by stability analysis of multiple output allocation patterns. If one or more of all output allocation patterns are unstable in each stability, the output allocation command value determined by the output allocation determination unit 14 can be said to be the most economical output allocation in which the output allocation satisfies the stability constraints. Furthermore, if there are output allocation patterns that are all stable in each stability, the output allocation pattern with the lowest cost among the relevant output allocation patterns is selected as the output reallocation command value. In the example of Figure 17, assuming that only pattern 1 and pattern 2 are stable in all stabilities among patterns 1 to X, pattern 2, which is the cheaper pattern, is selected.

なお上記の説明は、主として電力系統の需給監視装置を構成することについて説明を行ってきたが、ここで定めた出力配分パターンを調整電源に配分する機能をさらに備えることで、需給調整装置を構成できることは言うまでもない。 The above explanation has been mainly about configuring a power system supply and demand monitoring device, but it goes without saying that a supply and demand adjustment device can be configured by further providing a function for allocating the output distribution pattern defined here to an adjustment power source.

以上説明したように、上述した実施例3によれば、さらに良い出力配分も探索でき、それをもとに出力配分できることで、安定性を満たした上でコストを低減することができる。 As explained above, according to the above-mentioned third embodiment, it is possible to search for an even better power distribution and perform power distribution based on that, thereby reducing costs while still satisfying stability.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除または置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能および処理部などは、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modified examples. For example, the above-described embodiments have been described in detail to clearly explain the present invention, and are not necessarily limited to those having all of the configurations described. It is also possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. It is also possible to add, delete, or replace part of the configuration of each embodiment with other configurations. Furthermore, the above-described configurations, functions, processing units, etc. may be realized in part or in whole in hardware, for example by designing them as integrated circuits.

DB1:出力配分指令値データベース
DB2:系統情報データベース
DB3:安定性結果データベース
DB4:任意出力配分指令値データベース
DB5:出力再配分指令値データベース
20:電力系統
10:需給監視装置
11:出力配分パターン決定部
12:系統解析部
13:安定性判定部
14:出力配分決定部
15:出力再配分決定部
21:表示部
22:入力部
23:通信部
24:プロセッサ
25:メモリ
26:記憶装置
27:バス
300:通信ネットワーク
DB1: Power distribution command value database DB2: System information database DB3: Stability result database DB4: Optional power distribution command value database DB5: Power reallocation command value database 20: Power system 10: Supply and demand monitoring device 11: Output distribution pattern determination unit 12: System analysis unit 13: Stability judgment unit 14: Output distribution determination unit 15: Output reallocation determination unit 21: Display unit 22: Input unit 23: Communication unit 24: Processor 25: Memory 26: Storage device 27: Bus 300: Communication network

Claims (12)

電力系統の複数の調整電源の出力配分パターンを定める需給監視装置であって、
出力配分指令値に対してより安価な、初期段階から中間段階を経て最終段階に至るまでの出力持替処理における各段階における各調整電源の出力と、コストを含む、複数の出力配分パターンを決定する出力配分パターン決定部と、前記出力配分パターン決定部からの前記各段階における出力配分パターンの夫々を基に電力系統の系統解析を実施する系統解析部と、前記系統解析部における系統解析の結果として前記各段階における前記出力配分パターンの時の電力系統の安定性を判定する安定性判定部とを備え、電力系統の複数の調整電源の前記各段階における出力配分パターンとして、電力系統の安定性の制約を満たした上で最経済の出力配分を得ることを特徴とする需給監視装置。
A supply and demand monitoring device that determines an output allocation pattern of a plurality of regulating power sources in a power system,
1. A supply and demand monitoring device comprising: an output allocation pattern determination unit that determines a plurality of output allocation patterns including the output and cost of each regulated power source at each stage in an output transfer process from an initial stage through an intermediate stage to a final stage that is cheaper than an output allocation command value; a system analysis unit that performs a system analysis of the power system based on each of the output allocation patterns at each stage from the output allocation pattern determination unit; and a stability determination unit that determines the stability of the power system at the time of the output allocation pattern at each stage as a result of the system analysis by the system analysis unit, wherein the most economical output allocation is obtained as the output allocation pattern at each stage of the plurality of regulated power sources in the power system while satisfying the stability constraints of the power system.
請求項1に記載の需給監視装置であって、
前記系統解析部における系統解析により、潮流計算、同期安定性計算、電圧安定性計算、調整力確保量計算の少なくとも1つ以上を計算することを特徴とする需給監視装置。
2. The supply and demand monitoring device according to claim 1,
A supply and demand monitoring device characterized in that at least one of a power flow calculation, a synchronous stability calculation, a voltage stability calculation, and a guaranteed adjustment capability calculation is calculated by the system analysis in the system analysis unit.
請求項1または請求項2に記載の需給監視装置であって、
前記安定性判定部では、安定性として過負荷、電圧逸脱、同期不安定、電圧不安定、調整力不足の少なくとも1つ以上について、安定性を判定することを特徴とする需給監視装置。
The supply and demand monitoring device according to claim 1 or 2,
The supply and demand monitoring device is characterized in that the stability determination unit determines stability with respect to at least one of overload, voltage deviation, synchronization instability, voltage instability, and insufficient regulation capability.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の需給監視装置であって、
前記出力配分パターン決定部は、複数の調整電源のうちコストの観点から選択した調整電源による出力配分を理想的なメリットオーダーに応じた出力配分とし、理想的なメリットオーダーに応じた出力配分から乖離した場合に、理想的なメリットオーダーに含まれていない調整電源を含めて、コストを考慮しながら出力配分パターンを決定することを特徴とする需給監視装置。
The supply and demand monitoring device according to any one of claims 1 to 3,
The output allocation pattern determination unit determines the output allocation by an adjustable power source selected from among a plurality of adjustable power sources from the viewpoint of cost as an output allocation according to an ideal merit order, and in the event of a deviation from the output allocation according to the ideal merit order, determines an output allocation pattern while taking costs into consideration, including adjustable power sources that are not included in the ideal merit order.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の需給監視装置であって、
前記出力配分パターン決定部は、安価な調整電源の出力が、高価な調整電源の出力より小さい場合に、コストを考慮しながら出力配分パターンを決定することを特徴とする需給監視装置。
The supply and demand monitoring device according to any one of claims 1 to 4,
A supply and demand monitoring device characterized in that the output distribution pattern determination unit determines the output distribution pattern while taking cost into consideration when the output of an inexpensive regulating power source is smaller than the output of an expensive regulating power source.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の需給監視装置であって、
前記出力配分パターン決定部は、メリットオーダー方式で出力配分された出力配分指令値と、任意出力配分指令値のうち、どちらか一つの値または両方の値を基に出力配分パターンを決定することを特徴とする需給監視装置。
The supply and demand monitoring device according to any one of claims 1 to 5,
The supply and demand monitoring device is characterized in that the output allocation pattern determination unit determines an output allocation pattern based on either one or both of an output allocation command value allocated by a merit order method and an arbitrary output allocation command value.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の需給監視装置であって、
複数の出力配分パターンとその安定性結果を基に出力再配分指令値を決定する出力再配分決定部とを更に備えることで、安定性制約を満たした上でより安価な出力配分パターンを適用できることを特徴とする需給監視装置。
The supply and demand monitoring device according to any one of claims 1 to 6,
A supply and demand monitoring device characterized in that it is further provided with an output reallocation determination unit that determines an output reallocation command value based on multiple output allocation patterns and their stability results, thereby being able to apply a cheaper output allocation pattern while satisfying the stability constraints.
請求項7に記載の需給監視装置であって、
需給アンバランスを入力し、各調整電源への出力配分を決定する出力配分決定部を備え、前記出力配分決定部の結果を前記出力配分パターン決定部に出力し、前記出力配分パターン決定部はより安価な複数の出力配分パターンを決定することを特徴とする需給監視装置。
The supply and demand monitoring device according to claim 7,
A supply and demand monitoring device comprising an output allocation determination unit that inputs a supply and demand imbalance and determines an output allocation to each regulating power source, the result of the output allocation determination unit being output to the output allocation pattern determination unit, and the output allocation pattern determination unit determining a plurality of less expensive output allocation patterns.
請求項7に記載の需給監視装置であって、
出力再配分決定部は、複数の出力配分パターンとその安定性結果を入力とし、安定性制約を満たした上で最経済である出力再配分指令値を選択することで、その結果を出力再配分指令値データベースに出力することを特徴とする需給監視装置。
The supply and demand monitoring device according to claim 7,
The output reallocation determination unit is a supply and demand monitoring device that receives a plurality of output allocation patterns and their stability results as input, selects the most economical output reallocation command value while satisfying the stability constraints, and outputs the result to the output reallocation command value database.
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の需給監視装置に出力手段を備え、電力系統の複数の調整電源に通信手段を介して出力指令を与えるようにされた需給調整装置であって、
前記出力手段は、電力系統の安定性制約を満たした上で最経済の出力配分である1つの出力配分パターンを選択し、通信手段を介して複数の調整電源に対して出力指令を与えることを特徴とする需給調整装置。
A supply and demand adjustment device comprising the supply and demand monitoring device according to any one of claims 1 to 9, and configured to give output commands to a plurality of regulated power sources in a power system via communication means,
A supply and demand adjustment device characterized in that the output means selects one output allocation pattern which is the most economical output allocation while satisfying the stability constraints of the power system, and issues output commands to a plurality of regulating power sources via a communication means.
計算機を用いて、電力系統の複数の調整電源の出力配分パターンを定める需給監視方法であって、
計算機は、出力配分指令値に対してより安価な、初期段階から中間段階を経て最終段階に至るまでの出力持替処理における各段階における各調整電源の出力と、コストを含む、複数の出力配分パターンを決定し、前記各段階における出力配分パターンの夫々を基に電力系統の系統解析を実施し、前記系統解析の結果として前記各段階における出力配分パターンの時の電力系統の安定性を判定し、電力系統の複数の調整電源の前記各段階における出力配分パターンとして、電力系統の安定性の制約を満たした上で最経済の出力配分を得ることを特徴とする需給監視方法。
A supply and demand monitoring method for determining an output allocation pattern of a plurality of regulating power sources in a power system using a computer, comprising:
A supply and demand monitoring method characterized in that a computer determines a plurality of output allocation patterns including the output and cost of each regulating power source at each stage in the output transfer process from the initial stage through the intermediate stage to the final stage that is cheaper than an output allocation command value, performs a system analysis of the power system based on each of the output allocation patterns at each stage, determines the stability of the power system for the output allocation pattern at each stage as a result of the system analysis, and obtains the most economical output allocation while satisfying the constraints of the stability of the power system as the output allocation pattern at each stage of the plurality of regulating power sources in the power system.
請求項11に記載の需給監視方法で得られた出力配分パターンを、電力系統の複数の調整電源に出力指令として与えるようにされた需給調整方法であって、
電力系統の安定性制約を満たした上で最経済の出力配分である1つの出力配分パターンを選択し、複数の調整電源に対して出力指令として与えることを特徴とする需給調整方法。
A supply and demand adjustment method in which an output allocation pattern obtained by the supply and demand monitoring method according to claim 11 is given as an output command to a plurality of regulating power sources in a power system,
A supply and demand adjustment method comprising the steps of: selecting one output allocation pattern which is the most economical output allocation while satisfying the stability constraints of the power system; and providing this as an output command to a plurality of adjustment power sources.
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