JPH01191189A - 電力系統訓練用シミュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力系統の系統運用の訓練、系統事故対応の
訓練等に用いる電力系統訓練用シミュレータに係り、特
に中央給電指令所、支店給電指令所等の発電機制御、発
電機事故訓練に好適なものに関する。

〔従来の技術〕

かかる訓練用シミュレータは一般に次の機能を具備する
ものである。

■系統の動的特性を理解させ、系統運用技術を十分に習
得させること。

■監視制御システムや構成機器の進歩等に対応してその
操作に習熟させること。

■複雑な系統事故への適格な判断力に基づいた対応を習
熟させること。

このような機能を満たすため、従来、電力系統の系統構
成や系統要素の各種定数を含む系統定義データと、入力
手段を介して適宜与えられる運用情報、系統の接続情報
、事故情報等を含む模擬系統情報に基づいて、まず要求
負荷に対応させてかつ負荷配分情報に対応させて運用に
かかる発電機の出力指令値を計算する。そして、これに
基づいて系統の接続状態から各ノード点の電圧やブラン
チの潮流を算出し、その模擬計算の結果得られた系統状
態量をＣＲＴなどの出力表示装置に系統構成とともに出
力表示するようにしていた。

ここで、上記訓練用シミュレータにおける模擬計算は潮
流計算が主要部となっており、この計算時間の長短によ
ってシミュレータの機能が左右されることから、これに
係る演算の高速化が要求されている。

そこで、従来は系統状態や発電機の指令値等に基づいて
、系統の縮約処理を行ない、その縮約された系統につい
て潮流計算を行ない計算時間の短縮を図ることがなされ
ていた。その具体例を第８図に示した電力系統に基づい
て説明する。説明を簡単にするため、３台の発電機Ｇ□
、Ｇ２、Ｇ、がそれぞれトランスＴｉ、Ｔ、、Ｔ３と遮
断器１１．１２．１３を介してそれぞれ母線Ｂに接続さ
れ、この母線Ｂには２本の送電線Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ
遮断器０１．０２を介して接続されている。このように
構成される実系統に対し、従来は送電線の遮断器０１．
０２の入、切状態の論理和から、２本の送電線Ｌ１、Ｌ
２を１本に縮約して計算することにより、計算時間の短
縮化が図られている。

【発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来の縮約処理によっても、１
回の系統模擬計算に１ないし数秒かかることから、被訓
練者の機器操作や発電機の操作結果の系統状態を表現で
きるに止まり、発電機トリップなどの事故時や系統分離
時における過渡現象を模擬することができず、系統の安
定度模擬や被訓練者のオペレーション評価を適切に行な
うことが難しく、つまり結果評価のみでその経過につい
ては評価することができないという問題があった。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、す
なわち、さらに系統模擬計算時間を短縮し過渡現象の模
擬を可能とした電力系統訓練用シミュレータを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するため、電力系統に接続さ
れた発電機について適宜複数の発電機を縮約して１台の
模擬発電機を設定し、この模擬発電機の定数に基づいて
系統模擬計算を行なうようにした電力系統訓練用シミュ
レータにある。

〔作用〕

すなわち、発電機の動特性には多数のパラメータが関係
していることから、模擬計算に時間がかかるということ
に着目して出されたものであり、上記構成とすることに
より、系統模擬計算にかかる発電機の台数が低減される
から、これに応じて計算時間が著しく短縮化され、発電
機トリップ時等の過渡現象を模擬することができ、訓練
用シミュレータとしての機能を向上させるとともに、適
用範囲を拡大することができることになる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図に本発明の一実施例のブロック構成図を示し、第
２図に系統模擬計算にかかる処理手順を示す。第１図に
示すように、訓練用シミュレータはシミュレータ本体１
００と訓練教官用卓１０１と被訓練者用卓１０２と系統
表示盤１０３とからなっている。訓練教官用卓１０１か
ら系統運用のための情報（例えば負荷変化）と系統の接
続状態さらに系統事故等の設定情報がマンマシンで入力
処理手段１１１に入力される。需給計算手段１１２は、
系統定義データテーブル１１３に予め格納されている系
統構成や系統要素の各種の定数を含んでなる定義データ
を基に、需給関係の計算を行ない、各発電機の出力指令
値等を決定する。系統模擬計算手段１１４は需給計算手
段１１２、系統定義データテーブル１１３、現在系統状
態ベーステーブル１１５の内容に基づいて、系統模擬計
算を行ない、系統の潮流、電圧、周波数などの系統状態
量を各ポイントごとに算出し、表示出力処理手段１１６
を介して系統表示盤１０３および各車１０１．１０２の
ＣＲＴに表示する。

次に、特徴部にかかる系統模擬計算手段１１４の計算処
理手順について、第２図のフローチャートを参照しなが
ら説明する。第２図におけるステップ１３２の模擬発電
機の定数決定が特徴部にかかる処理であり、他のステッ
プ１３０，１３１゜１３３〜１３６は従来と同一の手順
となっている。

まず、系統定義データテーブル１１３と現在系統状態ベ
ースチー、プル１１５から系統接続状態を取込み（ステ
ップ１３０）、また需給計算処理手段１１２から予め定
められた経済負荷配分則に基づいて計算された発電機の
指令値を取込む（ステップ１３１）。次にステップ１３
２に進み、予め定められている集約すべき発電機群につ
いて、それぞれ並列、解列の接続情報が変化するたびに
それを反映して、その群に属する複数の発電機を１台の
模擬発電機に模擬し、さらに各発電機の定数に基づいて
その模擬発電機定数を決定する。発電機定数としては、
発電機容量、負荷変化速度、ガバナフリーのリミッタ−
のほか多数の定数が関係するが１本実施例においては、
最も影響の大きい発電機容量と負荷変化速度について模
擬し、他の定数については同一として扱うようにしてい
る。次に、ステップ１３３において系統全体として縮約
処理が必要か否か判断し、必要であればステップ１３４
に移行して系統の縮約処理を行なう。そして、このよう
にして発電機を含めて縮約された系統に基づいて、潮流
計算を基本とする系統模擬計算処理を行ない、系統各部
の状態量を算出する（ステップ１３５）。次にステップ
１３６に進んで、出力表示用のデータを整理し、それに
基づいて系統表示盤１０３または各車１０１．１０２の
ＣＲＴに出力表示する。

ここで、発電機の集約模擬方法について具体例を挙げて
説明する。電力系統が第８図に示した構成に対し、３台
の発電機Ｇ、、Ｇ２、Ｇ、を、第３図に示すように１台
の模擬発電機Ｇｓに集約するものとする。また、送電線
りいり、についても、従来と同様に１回線に集約する。

各発電機ＧいＧ２．　Ｇ、の発電容量と負荷変化速度は
第４図に示すようになっている。これらを１台の模擬発
電機Ｇｓに集約した場合、その模擬発電機Ｇ５の性能は
第４同量下欄に示すように、各発電機の合計値となる。

なお、同図に示したものは０１〜Ｇ３の全発電機が運転
されている状態の場合であり、どれかが停止（解列）さ
れているときは当然模擬発電機Ｇｓの定数は代えなけれ
ばならない０例えば、第５図に示すように、負荷配分側
に従って別途与えられる並列、解列指令により、発電機
Ｇ３の並列遮断器１３が切の状態であるとすると、この
場合は、発電機Ｇ３は出力を供給できないので、模擬発
電機Ｇｓの容量および負荷変化速度はＧ、と０２の合計
となり、それぞれ２２０ＭＷ、２５　ＭＷ／分となる。

このようにして決定した模擬発電機定数を用いて系統の
潮流計算などの模擬計算を行なう。この結果、潮流計算
にかかる発電機の台数が大幅に低減されることから、そ
の計算時間が著しく短縮される。なお、集約にかかる発
電機はできるだけ特性の同じものを集約するのが望まし
く、例えば水力、揚水発電所にある３〜４台の発電機を
１基として模擬したところ、系統全体としては２０〜３
０台の発電機を１０数台に集約でき、Ｌｏｏｍｓ周期に
て系統模擬計算を行なうことが可能となる。

これにより、発電機トリップや事故時などの如き過渡現
象の模擬をも可能にすることができた。なお、小容量の
火力、ベース用の原子力発電機も同様に集約すれば、全
系としてシミュレートできる発電機台数を増大できるこ
とになる。

なお、上述したように、本実施例では、模擬発電機定数
は発電機の容量と負荷変化速度についてのみ考慮したが
、基本的には第６図に示す発電機ブロックのモデルに示
すように、動特性には多数の定数が関係しており、系統
設備に合わせて影響の大きな定数を含めた集約処理を行
なう必要がある。ここで、第６図は周知の発電機モデル
の一例であり、本発明はこれに限られるものではない。

第６図中ＡＬＲ系は自動負荷調整装置を示し、ＥＬＤ値
は経済負荷配分則に基づいて与えられる発電機の出力指
令値を示し、ＡＦＣ値は自動周波数制御にかかる出力の
補正値である。スイッチＧＦはガバナフリー動作の指令
信号であり、通常はオンされている。スイッチＥＬＤは
経済負荷配分制御指令であり通常はオンされている。ス
イッチＡＦＣは自動周波数制御にかかる発電機の選択ス
イッチである。このモデルにおける発電機の定数はＡＬ
Ｒ系で１３個（図中では２個しか示されていないが他に
１１個あるゆ）、タービン系で６個、発電機で５個とな
っている。

なお、計算上は複数の発電機を適宜集約して行なうが、
系統表示盤１０３やＣＲＴに表示する系統図には全発電
機を表示するものとする。そして、合わせて発電機の起
動停止、並列解列、出力値の指定などを実際の系統と同
じく表示できるようにする。これにより、被訓練者は見
かけ上全発電機が表示されているため、違和感はまった
く覚えずにオペレーションができることになる。上述し
たように、本実施例によれば、複数の発電機を含んでな
る複数の発電機群を群単位で１台の発電機に集約して系
統模擬計算を行なうようにしていることから、潮流計算
等に必要な計算時間を著しく短縮することができるとい
う効果がある。一般にシミュレータとして取扱う電力系
統では１００台以上の発電機を対象とすることが多く、
これにより系統の潮流計算時間が長くなり、厳密な系統
模擬や、系統の過渡現象模擬を阻害していたが、上記実
施例によれば、１００台を例えば５０台として模擬する
ことも可能であり、計算時間を大幅に短縮し、過渡現象
の模擬を可能とするのである。

ここで、上記実施例にかかる計算時間短縮の効果につい
て、系統事故時の周波数履歴による従来例との比較を第
７図に示す。第７図に示すように、６０　Ｈｚの基準周
波数で運用していたときに、系統事故が発生して周波数
低下を招き、これに伴って系統安定化装置が作動し、復
旧していく過程を示している。図中実線で示した本実施
例に係るものに対し、図中点線で示した従来の方法によ
るものは１周波数の変化に対して時間的なずれが生じて
おり、また最小値も多少の誤差が出ていることが判る。

この誤差によって動作する保護リレーが違ってしまう場
合があり正確なシミュレーションをすることができない
。これに対し、本実施例による周波数履歴は実際のプラ
ントに即したものとなっており、復旧操作による系統へ
の効果も表示画面により容易に見ることができる。した
がって。

系統事故対応の訓練結果の評価や、動作の分析など、シ
ミュレータとしての機能が向上し、適用範囲の拡大を図
ることができる。

また、発電機の縮約模擬をしていることから、２００〜
３００台の発電機を含む系統や、将来計画等の計算対象
発電機数をも含めた全発電機台数が、メモリや配置構成
等から制限を受けていたシミュレータシステムでも、本
発明にかかる縮約手法を適用することにより、すべての
発電機を組込んだ模擬を行なうことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によれば、適宜複数の発電
機を１台に集約して模擬発電機を設定し、この模擬発電
機の模擬発電機定数に基づいて系統計算をおこなうよう
にしていることから、潮流計算にかかる計算時間を大幅
に短縮することができ、過渡現象等の模擬も可能となる
。この結果、被訓練者のオペレーションの評価において
、その経過についても評価することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は第１
図実施例の主要部処理手順を示すフローチャート、第３
図は第１図実施例による縮約処理された系統構成図、第
４図、第５図は第１図実施例の処理手順を説明するため
の図、第６図はＡＮＲ系統発電機のモデルを示すブロッ
ク図、第７図は第１図実施例の効果を説明するため線図
、第８図は本発明を適用可能な一例の実系統構成図、第
９図は従来技術による縮約された系統構成図である。 １００・・・シミュレータ本体、 １１１・・・入力処理手段、１１２・・・需給計算手段
、１１３・・・系統定義データテーブル、１１４・・・
系統模擬計算手段、 １１５・・・現在系統状態ベーステーブル、１１６・・
・表示出力処理手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め設定されている系統構成と系統定数を含む定
   義データが格納された定義データテーブルと、 入力手段を介して与えられる運用情報と系統接続情報と
   事故情報を含む模擬系統情報に基づいて系統状態量の模
   擬計算を行なう系統模擬計算手段と、 前記系統構成と系統接続情報と模擬計算された系統状態
   量を出力表示する系統表示手段と、を具備してなる電力
   系統訓練用シミュレータにおいて、 前記系統模擬計算手段は当該系統に接続された複数の発
   電機を適宜集約して１台の模擬発電機を設定し、該模擬
   発電機の定数に基づいて前記系統模擬計算を行なうこと
   を含んでなるものとしたことを特徴とする電力系統訓練
   用シミュレータ。