JPH02276423A - 模擬電力系統の縮約支援方法、縮約支援装置、電力系統の現象解析方法及び装置 - 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、模擬電力系統を用いて電力系統の現象解析を
行なう際の系統縮約支援方法、縮約支援装置、その縮約
方法を利用した電力系統の解析方法及び解析・装置に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、電力系統の安定度解析などの如き現象解析は、
対象とする実際の電力系統を数学モデル等・により模擬
してなる模擬電力系統を用いて行なわれている。すなわ
ち、実際の系統構成に合わせて各構成要素（例えば発電
機や送電線等）の特性を数学モデル等の手段により模擬
し、設定される想定事故等の解析条件に基づいて系統各
部の状態量変化を求め、安定度等の現象解析を行なうこ
とがなされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、種々の現象解析を精度よく行なうには電力系
統の全ての構成要素に対応させて忠実に模擬することが
望ましい。

しかし、このような要求を満たす模擬電力系統を形成す
ると規模が大きくなる。そのため解析内容の高度、低度
にかかわらず同一の演算処理が多くなることから、簡単
な解析にも計算時間が長大となり、経済性が低くなると
いう問題がある。特に、解析対象の電力系統が複雑化、
大規模化するにつれて一層大きな問題となる。

そこで、このような問題を解決するため、従来、例えば
文献（電気協同研究、第３４巻第５号、第６８頁、電力
系統の安定度）に記載されているように、一定の複数の
系統要素又は系統構成を１つに集約模擬して系統を縮約
することがなされている。

しかし、上記文献に示されているように、従来の縮約法
は平均水準以上の経験者の勘にたよる点が多いため、実
用上問題がある。特に、縮約の結果、解析条件によって
は模擬の等価性が損われてしまうことがあるという問題
がある。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、言
い換えれば、経験の有無を問わず、かつ等価性を損わず
に模擬電力系統を縮約できる模擬電力系統の縮約支援方
法及び縮約支援装置を提供することにある。

また、解析処理時間を短縮して経済性に優れた電力系統
の解析方法及び装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明の縮約方法は、複数の
発電機を含む電力系統を模擬してなる模擬型・力系統の
任意の地点に事故を想定し、この事故に対する前記各発
電機の状態量変化を求め、この状態量変化が同一傾向に
あり、かつ発電機の種類が同一であり、かつ発電機相互
間の電気的距離が所定範囲にある複数の発電機を１台の
発電機に縮約して模擬設定することを特徴とする。

なお、前記発電機の状態量変化が同一傾向にあるか否か
の判断にかかる状態量は、電力、位相角、および電流の
一又は組み合わせとすることができる。

また、本発明の現象解析方法は、複数の発電機を含む電
力系統を模擬してなる模擬電力系統の任意の地点に事故
を想定し、この事故に対する前記各発電機の状態量変化
を求め、この状態量変化が同一傾向にあり、かつ発電機
の種類が同一であり。

かつ発電機相互間の電気的距離が所定範囲にある複数の
発電機を抽出し、この抽出結果に基づいて複数の発電機
を１台の発電機に模擬設定して前記模擬電力系統を縮約
し、この縮約された模擬電力系統に基づいて電力系統の
現象解析をすることを特徴とする。

また、本発明の縮約支援装置は、複数の発電機を含む電
力系統を模擬してなる電力系統模擬手段と、この電力系
統模擬手段により模擬された電力系統の任意の地点に想
定事故を起こし、この事故に対する前記各発電機の状態
量変化を求める想定事故解析手段と、この解析結果を出
力表示する表示手段と、与えられる縮約指令にかかる各
発電機の前記状態量が同一傾向にあり、かつ発電機の種
類が同一であり、かつ発電機相互間の電気的距離が所定
範囲にあるか否かを判定する縮約判定手段と、を有して
なることを特徴とする。これによれば１表示手段の内容
に基づいて、操作員が縮約すべき複数の発電機群を選択
して、複数の発電機を１台の発電機に縮約して模擬設定
することができ、しかもその選択が適切か否かが判定さ
れる。

また、本発明の現像解析装置は、複数の発電機を含む電
力系統を模擬してなる電力系統模擬手段と、この電力系
統模擬手段により模擬された電力系統の任意の地点に想
定事故を起こし、この事故に対する前記各発電機の状態
量変化を求める想定事故解析手段と、この解析結果を出
力表示する表示手段と、与えられる縮約指令にかかる発
電機群の各発電機の前記状態量変化が同一傾向にあり、
かつ発電機の種類が同一であり、かつ発電機相互間の電
気的距離が所定範囲にあるか否かを判定する縮約判定手
段と、この判定結果に基づいて前記発電機群に属する複
数の発電機を１台の発電機に模擬設定する発電機縮約手
段とを有し、この縮約された模擬電力系統に基づいて現
象解析することを特徴とする。

なお、上記表示手段の内容に基づいて指令を与えて縮約
を判定する変わりに、前記解析結果に基づいて前記各発
電機の状態量変化が同一傾向にある複数の発電機を抽出
して一又は複数の発電機群に分類する縮約評価手段とし
、この分類された各発電機群の発電機の種類が同一であ
り、かつ発電機相互間の電気的距離が所定範囲にあるか
否かを判°定する縮約判定手段と、この判定条件を満た
す前記発電機群に属する複数の発電機を１台の発電機に
模擬設定する発電機縮約手段とを有し、この縮約された
模擬電力系統に基づいて現象解析する構成とすることが
できる。

〔作用〕

本発明は、一般に発電機は特性定数が多く、模擬が複雑
で解析処理に時間がかかるから、複数の発電機を１台の
発電機に縮約することによって大幅に解析処理時間を短
くすることができること。

および発電機を縮約するにあたって同一の事故に対する
発電機の動揺（状態量変化）が同一傾向の特徴のものを
縮約れば、系統の等優性を損わずに縮約を図ることがで
きるということに着目してなされたものである。

しかして、上記の構成を有する本発明によれば少なくと
も−の想定事故に対する各発電機の状態量変化が同一傾
向のものについて縮約される。また、発電機の種類とは
少なくとも水力、火力、［予力など原動力形式の相異を
意味しており、一般に原動力の形式が異なれば、出力容
量、緒特性が大きく異なる。そこで、本発明は、発電機
の種類が同一であることを縮約要件とし異なる種類の発
電機相互を縮約するのを避けている。また、状態量変化
が同一傾向で、同一種類の発電機であっても、２つの発
電機間の系統上の電気的距離（送電線等のインピーダン
スに相当）が大きく離れているものを縮約するのは好ま
しくない。そこで、本発明は発電機相互間の電気的距離
が所定範囲にあることを縮約条件とし、遠くはなれた発
電機相互を縮約しないようにしているのである。

したがって、本発明の縮約方法によれば、経験の有無を
問わず、かつ系統の等優性を損なわずに模擬電力系統を
縮約することができることになる。

また、その縮約方法を用いた縮約支援装置によれば、上
記要件を満たした縮約可能な発電機群が表示手段に出力
表示されるので、すなわち、操作具は想定事故時の電力
系統情報の分析により得られた縮約指標に基づいて定量
的に判断できるので、経験の有無にかかわらず縮約を行
なうことができ、個人差が生ずるのを排除できる。この
結果、縮約にかかる工数を削減できるとともに、縮約の
信頼性を向上させることができる。

また、上記縮約方法を用いた現象解析装置によれば、全
ての構成要素に対応させて忠実に形成された模擬電力系
統を用いてなる解析装置にあっても、解析の種類、精度
に応じて適宜縮約を行なうことにより、解析処理時間が
大幅に短縮されることになり、経済性の低下を防ぐこと
ができる。

なお、想定事故に対する発電機の状態量変化が同一傾向
か否かを判断する手段としては、例えば状態量として電
力２位相角および電流の一又は組み合わせを用い、その
変化の周期、振幅９位相。

及び減衰率、さらには相関係数などに基づいて判断する
。要は、−の事故に対して電力系統の各地点が電気的に
どのような動きをしているか分析し、同一の動きを示し
ている発電機を統合して縮約する。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図は本発明が適用されてなる電力系統の現象解析装
置の全体構成図である。なお、本実施例はコンピュータ
システムを用いて構成されるものであるが、説明を簡単
にするため主要部を中心とした機能ブロック図として表
わしている。

図示のように２本実施例は解析装置の本体部分を構成す
る電力系統模擬手段１及び解析演算手段２と、系統の縮
約装置を構成する想定事故解析手段３、縮約評価手段４
、縮約判定手段５１重電機縮約手段６２表示手段７、入
力手段８を含んでなっている。

電力系統模擬手段１は周知の機能構成のものを適用でき
、例えば第３図に示す如き複数の発電機Ｏｈ　（ｋ＝１
，２，３．・・・・・・）を含む電力系統を、数学モデ
ル等により模擬したものとなっている。

解析演算手段２は図示しない入力手段等を介して与えら
れる解析種類などを含む解析条件に従い。

基本的には電力系統模擬手段１と協働して電力系統の現
象を解析処理し、その結果を図示していない記録手段な
どに出力するようになっている。

ここで１本実施例の特徴部分である縮約装置部分につい
て、第２図に示したフローチャート等を参照しながら、
動作とともに説明する。

想定事故解析手段３は、与えられる縮約指令に応動して
起動し、同一時に与えられる事故条件に従い、電力系統
模擬手段１と協働して事故解析を行なう（ステップ１０
１）。例えば、第３図Ｆ点で地絡事故を起し、系統各部
の潮流等の状態量を求める。これにより、第４図に示す
ような、発電機Ｇ０．〜Ｇ１゜の状態量の１つである有
効電力変動曲線などが得られる。

そして、想定事故解析手段３は解析によって得られた発
電機状態量の諸量を表示手段７に出力する（ステップ１
０２）。

さらに、想定事故解析手段３は、ステップ１゜３におい
て、前記解析処理結果をもとに、その結果の分析を行な
う、この分析方法としては、例えば、系統を構成する発
電機の動きをよくあられす波形分析法、あるいは相関関
係をあられす一致度算出法等がある。

波形分析法は、想定事故時の電力又は、位相角を用い、
周期、振幅、基準時刻における位相、減衰率を求めるも
のである。この結果の一例を第５図に示す。

一方、一致度算出法は、２つの波形の相関関係をみる方
法であり、その指標Ｓを求めて評価する。

いま、２つの波形ａｎｙ　ｔａｎをそれぞれ次式（１）
。

（２）で表わされるとする。

ａ　ｎ＝　Ａｎ　５ｉｎ（２πｆ　ａ　・Δｔ・ｎ＋θ
ａ）＋　ａ、−（１）ｂｎ＝Ｂｎ　５ｉｎ（２πｆｂ・
Δｔ−ｎ＋θｂ）＋ｂ０・・・（２）この式（１）、（
２）の値を次式（３）、（４）のように規準化し、式（
５）に示す指標Ｓを定義する。

ここで、Ａ　ｎ　ｇ　Ｂ　ｎ　’：　ａ　ｎ　Ｈｂ　ｎ
の最大値ｆａ、ｆｂ：周波数 Δｔ　　　：データのサンプリング間隔θａ、θｂ＝初
期位相 ａｏｌｂｏ　　：直流分 Ｎ＝Ｔ／Δｔ Ｔ＝算出時間 上記の指標Ｓのとり得る範囲はｒＱＪ〜「１」の冊であ
り、第６図に示すように周期及び位相が一致している場
合は「０」となり、第７図に示すように逆位相の関係の
場合は「１」となる。本実施例では求めた指標Ｓを「１
」から引いた値Ｓ′で評価する。第８図に各発電機相互
間のＳ′を示す、したがって同図において、Ｓ′の値が
「１」に近い関係の発電機程、いわゆる状態量変化が同
一傾向にあること、すなわち、動きが近似していること
を示す。これらの分析結果も表示手段７に出力表示され
る。

ここで、オペレータ（操作員）は分析結果を評価し、縮
約すべき１又は２以上の発電機群を選択し、入力手段８
を介して縮約判定手段５に入力指示することができる（
ステップ１ｏ４）。本実施例をこの部分に注目すれば、
オペレータに指針を与える縮約支援装置として把握でき
る。また、オペレータを介在させずに、上記分析結果を
縮約評価手段４に出力し、ここにおいて指標Ｓ′が許容
範囲にある１又は複数の発電機群を選択して決定し、こ
れを縮約判定手段５に入力するようにして、全自動化を
図ることもできる。この場合は、目標とする縮約機数を
設定入力することもできる。

縮約判定手段５では、第２図ステップ１０５〜１０７の
処理をするようになっている。すなわち、オペレータ２
は縮約評価手段４から与えられる、縮約・統合すべき発
電機群が次の要件■〜■を満たすか否か判定し、この判
定結果が肯定のものについてのみ１発電機縮約手段６に
縮約を実行する指示を出力するようになっている。

■縮約指令にかかる各発電機の状態量変化が同一傾向（
特徴が似ていること）であることこれは、前述したよう
に、指標Ｓ′に基づいて最終判断する。

■縮約指令にかかる各発電機の電気的距離が所定範囲に
あること これは、発電機間の送電線などを含むインピーダンスに
基づいて判定する。例えば１発電機Ｇ。

と０７は電気的距離が離れているから、状態量変化が同
一傾向であっても、縮約すれば全体としての等優性が損
われ、妥当でないからである。

■縮約指令にかかる各発電機の種類が同一であること これは水力発電機と火力発電機と原子力発電機は、基本
的に縮約、統合すべきではないとの考えによるものであ
る。

発電機縮約手段６は、縮約判定手段５の判定結果に基づ
き、肯定判定のときには指令にかかる発電機群を１つの
模擬発電機に統合して模擬する処理を行なう（ステップ
１０８）。この模擬の方法は、定格及び出力については
各発電機の総和とし、他の特性定数（発電機インピーダ
ンス、慣性定数、時定数等）は容量を加味した加重平均
値により模擬する。

解析演算手段２は発電機縮約手段６によって縮約された
模擬系統データと電力系統模擬手段１の内容に基づいて
、解析対象の縮約された模擬電力系統と判定しくステッ
プ１０９）、これに基づいて現象解析を行なう（ステッ
プ１１０）。

第９図に第３図の電力系統を本実施例により縮約してな
る結果の模擬電力系統を示す。図示のように、発電機０
１〜Ｇ４が０１′に統合、縮約されたことが判る。同様
に、発電機Ｇ６と０７が０６とされ、ＧｏとＧ、ＪがＧ
、′とされており、全体として１０機から５機に縮約さ
れた。なお、第２図、第９図例は全てが水力発電機の例
である。

なお、解析条件の変更がある場合には、ステップ１１１
にてその判定を行ない、要求がある場合はステップ１１
２にて解祈各件の変更処理を行ない、ステップ１１０に
戻って同一の縮約された模擬電力系統に基づいて解析を
行なうとともに、その結果を出力表示する。

第１０図に、上述の縮約に基づき、第３図と同一地点の
事故に対する解析結果の有効変動曲線を示す。第４図と
対比すれば明らかなように、縮約前後の結果は一致して
おり、本実施例による縮約を施こしても、系統の等価性
が保持されている。

なお、前記式（５）で示した指標Ｓを次式（６）に示す
ように全体の平方根をとるものに定義しても同一の効果
を奏しうる。特に、式（６）によれば判定がやりやすく
なる。

また、上述した実施例は、発電機についての縮約を例に
とって説明したが、同様の方法により負荷の縮約にも適
用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の縮約方法によれば、経験
の有無を問わず、かつ系統の等価性を損なわずに模擬電
力系統を縮約することができる。

また、その縮約方法を用いた縮約支援装置によれば、上
記要件を満たした縮約可能な発電機群が表示手段に出力
表示されるので、すなわち、操作員は想定事故時の電力
系統情報の分析により得られた縮約指標に基づいて定量
的に判断できるので、経験の有無にかかわらず縮約を行
なうことができ、個人差が生ずるのを排除できる。この
結果、縮約にかかる工数を低減できるとともに、縮約の
信頼性を向上させることができる。

また、上記縮約方法を用いた現象解析装置によれば、全
ての構成要素に対応させて忠実に形成された模擬電力系
統を用いてなる解析装置にあっても、解析の種類、精度
に応じて適宜縮約を行６うことにより、解析処理時間が
大幅に短縮されることになり、経済性の低下を防ぐこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されてなる一実施例の現象解析装
置の機能ブロック構成図、第２図は第１図実施例による
処理手順を示すフローチャート、第３図は解析、縮約対
象の電力系統の一例図、第４図は縮約前の想定事故に対
する各発電機の有効変動曲線を示す図、第５図は第４図
に基づいて分析した各波形の周期、振幅１位相の分析結
果を示す図、第６図と第７図は指標Ｓの性質を説明する
図、第８図は指標Ｓ′の算出結果を示す図、第９図は縮
約結果例の電力系統を示す図、第１０図は第９図縮約系
統に基づいて事故解析を行なった結果の模擬縮約発電機
の有効電力変動曲線を示す図である。 １・・・電力系統模擬手段、 ２・・・解析演算手段、 ３・・・想定事故解析手段、 ４・・・縮約評価手段、 ５・・・縮約判定手段、 ６・・・発電機縮約手段、 ７・・・表示手段、 ８・・・入力手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の発電機を含む電力系統を模擬してなる模擬電
   力系統の任意の地点に事故を想定し、この事故に対する
   前記各発電機の状態量変化を求め、この状態量変化が同
   一傾向にあり、かつ発電機の種類が同一であり、かつ発
   電機相互間の電気的距離が所定範囲にある複数の発電機
   を１台の発電機に縮約して模擬設定することを特徴とす
   る模擬電力系統の縮約支援方法。 ２、前記発電機の状態量変化が同一傾向にあるか否かの
   判断にかかる状態量が、電力、位相角、および電流の一
   又は組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の
   模擬電力系統の縮約支援方法。 ３、複数の発電機を含む電力系統を模擬してなる電力系
   統模擬手段と、この電力系統模擬手段により模擬された
   電力系統の任意の地点に想定事故を起こし、この事故に
   対する前記各発電機の状態量変化を求める想定事故解析
   手段と、この解析結果を出力表示する表示手段と、与え
   られる縮約指令にかかる各発電機の前記状態量変化が同
   一傾向にあり、かつ発電機の種類が同一であり、かつ発
   電機相互間の電気的距離が所定範囲にあるか否かを判定
   する縮約判定手段と、を有してなる模擬電力系統の縮約
   支援装置。 ４、請求項３記載の電力系統の縮約支援装置の表示手段
   の内容に基づいて、操作員が縮約すべき複数の発電機群
   を選択して、複数の発電機を１台の発電機に縮約して模
   擬設定することを特徴とする模擬電力系統の縮約支援方
   法。 ５、複数の発電機を含む電力系統を模擬してなる模擬電
   力系統の任意の地点に事故を想定し、この事故に対する
   前記各発電機の状態量変化を求め、この状態量変化が同
   一傾向にあり、かつ発電機の種類が同一であり、かつ発
   電機相互間の電気的距離が所定範囲にある複数の発電機
   を抽出し、この抽出結果に基づいて当該複数の発電機を
   １台の発電機に模擬設定して前記模擬電力系統を縮約し
   、この縮約された模擬電力系統に基づいて現象解析をす
   ることを特徴とする電力系統の現象解析方法。 ６、複数の発電機を含む電力系統を模擬してなる電力系
   統模擬手段と、この電力系統模擬手段により模擬された
   電力系統の任意の地点に想定事故を起こし、この事故に
   対する前記各発電機の状態量変化を求める想定事故解析
   手段と、この解析結果を出力表示する表示手段と、与え
   られる縮約指令にかかる発電機群の各発電機の前記状態
   量変化が同一傾向にあり、かつ発電機の種類が同一であ
   り、かつ発電機相互間の電気的距離が所定範囲にあるか
   否かを判定する縮約判定手段と、この判定結果に基づい
   て前記発電機群に属する複数の発電機を１台の発電機に
   模擬設定する発電機縮約手段とを有し、この縮約された
   模擬電力系統に基づいて現象解析することを特徴とする
   電力系統の現象解析装置。 ７、複数の発電機を含む電力系統を模擬してなる電力系
   統模擬手段と、この電力系統模擬手段により模擬された
   電力系統の任意の地点に想定事故を起こし、この事故に
   対する前記各発電機の状態量変化を求める想定事故解析
   手段と、この解析結果に基づいて前記各発電機の状態量
   変化が同一傾向にある複数の発電機を抽出して一又は複
   数の発電機群に分類する縮約評価手段と、この分類され
   た各発電機群の発電機の種類が同一であり、かつ発電機
   相互間の電気的距離が所定範囲にあるか否かを判定する
   縮約判定手段と、この判定条件を満たす前記発電機群に
   属する複数の発電機を１台の発電機に模擬設定する発電
   機縮約手段とを有し、この縮約された模擬電力系統に基
   づいて現象解析することを特徴とする電力系統の現象解
   析装置。