JPH0255528A - 電力系統監視制御システム - 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】 り発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は良質な電気を高信頼度に安定して供給すること
を支援する電力系統監視制御システムに関する。

（従来の技術） 従来の電力系統監視制御システムにて系統電圧を監視す
る場合、現在の系統電圧の状態を表示し、これか電圧目
標値の上限値と下限値との範囲内にあるか否かを監視し
、範囲外にあるときは警報するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 上記した通り、従来システムては系統電圧の安定度に関
してはオペレータの判断に委ねられている。しかし電圧
の安定度限界かどこにあるかを知る方法かなかったため
、過去に経験されていない特異な電力系統状態になった
時１例えば予測できないほどの重負荷になった時や負荷
の急激な変化が発生した時は、状況によっては系統電圧
を安定に維持できるかは不確実な状態となる虞れがあっ
た。

本発明は上記事情に鑑みてなされなものてあり電力系統
の電圧の安定度に間して諸データを提供し、−層質の高
い電力系統の監視、運用の可能な電力系統監視制御シス
テムを提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための構成を、第１図にて説明する
と本発明は電力系統からの系統情報を情報伝送装置を介
して電子計算機へ入力し、これらの各情報をもとに処理
して電圧安定度についての諸データを表示装置に出力す
る電力系統監視制御システムにおいて、情報伝送装置を
介して伝送されてきた系統情報から被監視電力系統の状
態を求める系統状態決定手段（Ｓ　１０）と、過去の実
績めるいは総需要予測結果より数分先あるいは数時間先
の将来の電力系統の状態を予測する将来系統状態予測手
段（Ｓ２０）と、前記系統状態決定手段並びに将来系統
状態予測手段の結果をもとにして電圧の安定限界を求め
る安定度限界計算手段＜３３０＞と、前記電圧の安定度
限界より系統電圧の安定度の程度を判定する安定度監視
手段（Ｓ４０）と、系統電圧を調整するための機器が電
圧安定度を高める効果の量を求める効果量計算手段（Ｓ
５０）と、系統電圧が不安定であるときこれを安定にす
るために必要な調整量を求める調整量計算手段（３６０
）と、前記各演算結果としての諸データを出力する出力
手段（Ｓ７０）とから構成した。

（作　用） 先ず、系統状態決定手段か情報伝送装置より入力される
電力系統の情報の、誤差を含む計測値を用いて電力系統
の情報を決定し、将来系統予測手段は過去の実績あるい
は総需要予測結果より数分先あるいは数時間先の将来の
状態を決定する。次いで電圧安定度限界計算手段が系統
状態決定手段及び将来系統状態予測の結果を初期値とし
て用いて電圧安定度限界を求める。つぎに安定度監視手
段が系統状態決定手段並びに将来系統状態予測手段と電
圧安定度限界計算手段の結果とを用い現在並びに将来の
電力系統の電圧安定度のレベルを判定し、さらに効果量
計算手段は系統状態決定手段並びに将来系統状態予測手
段の結果を用いて電圧調整機器が電圧安定度を高める効
果量を求め、調整量計算手段が安定度監視手段と効果量
計算手段の結果とを用いて電圧が不安定な状態を安定に
するために必要な調整量を求め、最後に出力手段が上記
各手段の種々の結果をＣＲＴ等のマンマシン・インター
フェース装置へ出力する。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。説明の都合上で
第２図から説明するが、第２図は本発明による電力系統
監視制御システムの構成倒閣である。

第２図において、１は電力系統であり、この電力系統の
状態を計測しその計測値を伝送する情報伝送装置２−１
と、伝送路３を介して前記情報を受信する情報伝送装置
２−２と、これらの情報を受けて電圧安定度に関する処
理をする電子計算機４と、電子計算機４の処理結果を表
示するマンマシン・インターフェース装置Ｊ　（ＭＭ　
Ｉ　）からなっている。

なお、電力系統からの計測情報としては、例えは発電機
の電圧と出力、負荷の有効電力と無効電力。

有効電力潮流、無効電力潮流、母線電圧、しゃ断器と断
路器の開閉状態、変圧機のタッグ位置等がある。したが
って電子計算機４は電力系統からの前記各現在計測情報
を入力し、これらの現在情報をもとに数分先あるいは数
時間先の将来電力系統状態の予測データを後述する電圧
安定度に関して処理を行い、その結果としての種々の電
圧安定度に関するデータをＭＭＩ装置に表示する。

第１図は電子計算機の電圧安定度に関する処理内容を示
すフローチャートである。第１図において、系統状態決
定処理Ｓ１０では情報伝送装置より入力された電力系統
の誤差を含む計測情報を用いて、最も確からしい電力系
統の状態値を重み付き最少２乗推定法により求める。将
来系統状態予測手段Ｓ２０は総需要°ｒ測データ、発電
機出力の予Ｊ！’１配分値等より数分先、；ｐ）るいは
数時間先の電力系統状態を予測する。安定度限界計算処
理Ｓ３０ては前記した系統状態決定処理Ｓ１０及びＳ２
０の結果を初期値として利用し、電圧の安定度限界を求
める。

安定度監視処理Ｓ４０ては前記各処理Ｓ１０．３２０及
びＳ３０の結果を用いて、現在並ひに将来の電力系統の
安定度についての状態を判定する。効果量計算処理Ｓ５
０ては前記した処理３１０及びＳ２０の結果を用いて、
現在並びに将来て電力系統の電圧調整機器か電圧安定度
を高める効果量を求める。調整量計算処理Ｓ６０ては前
記各処理Ｓ４０．　Ｓ５０の結果を用いて現在並ひに将
来で系統電圧が不安定なときは安定にするために必要な
電圧調整機器の調整量を求め、出力処理Ｓ７０では前記
各処理の結果としての種々のデータをＭＭＩ装置５に表
示する。

以下に各処理に手順の詳細を説明する。

情報伝送装置２−１．２−２を介して受信する電力系統
の計測データには、トランスジ、ｌ−ザの変換誤差や　
故障あるいは計測時刻の不揃い等に起因する誤差が含ま
れているのが通常である。そこて系統状態決定処理Ｓ１
０では、これらの誤差を含んだ測定値より、最も確がら
しい系統状態値すなわちノード電圧、電圧の位相角を重
み付き最少２乗推定方法、すなわち状態推定計算により
決定する。

一般に誤差を含む測定値は次のように表せる。

ｚ＝ｈ（Ｘ）→ε　　　　　　　　　　・・・・・・（
１）但し、 Ｚ：測定値のへ２トル Ｘ：状態変数の真値、ずなわちノード電圧とその位相角
のベクトル ｈ（ｘ）：ｘより測定値の真値を求める関数のベクトル ε：測定誤差のベクトル このとき、測定値とその推定値の残差の２乗和、Ｊ−（
ｚ−ｈ（ｘ））　　ｗ（ｚ−ｈ（Ｘ））＝１２）但し、 Ｗ：各測定値の誤差の重みのマトリックスｚ−ｈ（Ｘ）
：測定値の残差のべ２トルｔ：ベタ１〜ルの転置を示す を最少にする状態変数Ｘの推定＠Ｘを求める、っき゛に
求められたＸより電力潮流の推定値を求める。

以Ｉニーの手順により計測値に含まれている誤差の影響
が除かれたより確かな電力系統の状態が得らノする。そ
の結果より第３図の■の位置が定ひる。

ここて第３図は横軸に需要量（ＭＷ）をとり、この需要
量の変化によって縦軸にとった系統電圧（ＫＶ）がどの
ように変化するかをプロットした図である。

将来系統状態予測手段Ｓ２０は将来時点の総需要予測デ
ータ、発電機出力、融通電力等の予測配分値、電力系統
変更スゲジュール、発電機のＡ　Ｖ　Ｒ基準値パターン
等から将来時点の電勾系統モデル並びに電力系統状態デ
ータを求めるが、求められたデータは個別制御機器９例
えは個別ＶＱＣ装置等の応動が考慮されていないなめ、
求められたデータと前回予測の個別制御機器の予測デー
タを用いて潮流計算を行ない、個別制御機器応動なしの
場合の電力系統状態予測データを求め、ここで求められ
なデータに個別制御機器の応動状態を反映さぜた応動予
測Ｒ１算を行ない個別制御機器の応動予測データを求め
、最後に上て求めた将来時点の電力系統状態データと個
別制御機器の応動予測データを用いた潮流計算を行なう
ことにより１１個別制御機器の応動を模擬した将来時点
の最終的な電力系統状態データを得る。

安定度限界計算処理Ｓ３０は、電力系統の潮流計算がＪ
ｌ−線形の２次連立方程式であるため複数の解を持ち、
成る与えられた需要に対して潮流計算を行うと第３図の
■と■のように電圧か高めの解と低めの解が得られ、そ
の中間点が電圧安定限界となる。すなわち電圧が第３図
の安定限界より高いときは安定状態てあり、低いときは
不安定状態であることから、つぎの手順により電圧安定
限界を求める。まず系統状態決定処理ＳＩＯが求めた第
３図の■の点の現在系統状態より、需要を成る量だけ増
加さぜな時の状態を求める。すなわち増加された需要に
対して経済負荷配分割算を行い発電機の出力を決定し、
負荷の総需要に対する分布係数と負荷の力率とにより負
荷の有効電力と無効電力とを決定し、その条件で潮流計
算を行った結果の高め解が■である。このように順次、
需要を増加させ潮流計算の解が得られなくなるまで計算
する。

その結果が■、■、■、■である。次に、■、■、■、
■に対応する低め解、■、■、■、■を求める。一般に
二次以上の方程式の解をニュートン・ラフジン法のよう
な逐次軽圧法のよって求める場合、複数の解のうちどの
解が得られるかは解の初期値、すなわち最初の近似値に
よって定まるため、■の低め解はメート電圧とその位相
角の初期値を小さくすることによって求められる。■の
解を■の解を求めるための初期値とし、■の解を■の解
を求めるための初期値とし、■の解を■の解を求めるた
めの初期値として、順次■、■、■、■の点を求める。

■と■の中間点と■と■の中間点と■と■の中間点と■
と■の中間点とが安定限界となる。すなわち■と■を結
ぶ線が安定限界となる。

同様な手順により、将来系統状態予測手段Ｓ２０が求め
た将来系統状態に対して安定度限界を求める。

第４図は電圧安定度のレベルを示す図であり、安定度監
視処理Ｓ４０は安定度限界計算処理Ｓ３０が求めた第４
図に示されているような電圧安定度限界曲線に対して現
在の電力系統の電圧安定度がどうなっているかを下記の
項目につき評価する。

（１）電圧安定度ＩＶＳ＝Ｖ　　−ＶＳＬ　（Ｐ、＞■
ｔ：現在並びに将来系統電圧 ＶＳｌ、（Ｐ）：電力総需要Ｐのときの安定度限界Ｐ：
総需要 Ｐｌ：現在並びに将来の総需要 （２）安定度レベルの判定 現在の電力系統の系統電圧の安定度のレベルを判定する
。すなわち現在の状態が第４図に示されている安定状態
、安定度注意、安定度警戒、不安定の各領域のどれに含
まれているかを判定する。

効果量計算処理Ｓ５０はコンデンサー、リアクトル、変
圧器のタップ、発電機電圧等の系統電圧を調整するため
の機器が電圧安定度を高める効果の量を求める。第４図
から分かるように電圧安定度は電力系統の電圧を高める
ことによって大きくなる、すなわち系統電圧が安定境限
界亀田より高いほど安定となる。従って電圧調整機器を
単位量だけ調整したとき系統電圧がどれだけ上昇するか
、すなわち電圧感度係数Δ■／ΔＣが安定度の改首の効
果量である。電圧感度係数は次の方法で求めるっ調整前
も調整後もメートに流出入する有効電力の和Ｆと無効電
力の和Ｇが常に零であることにより、 調整前： Ｆ（Ｖ、Ｃ，θ）　＝０　　　　　　　　　・・・・・
・（３）Ｇ（Ｖ、Ｃ，θ＞−０・・・・・・（４）ここ
で、Ｆ、Ｇはベクトルである。

調整後： Ｆ＜Ｖ÷Δｖ、Ｃ＋　ΔＣ、θ　十Δθ）−〇ｑ Ｇ（Ｖ４ＡＶ、Ｃ＋　　ＡＣ、ｌｆ）　　＋Ａ＋１９）
＝ＯＱ　　　　　　　Ｑ となる。ここで、 ・・・（５） ・・・（６） ■二ノード電圧 θ：ノード電圧の位相角 Ｃ：コンデンサー（ＳＣ）やりアクドル（ＳｈＲ）の無
効電力関連調整変数である。

等 次に（５）、　（６）式をテーラ展開すると、［（ｖ十
ΔｖｌＣ十　Δ　Ｃθ　　千Δ　θ　）Ｃｑ −Ｆ（Ｖ、Ｃ，θ）＋Ｆ　　　　・　ΔＶｑ■ 十Ｆ　　　　・　Δ　Ｃ＋Ｆ　　θ　・　Δ　θ　　　
・・・　（７）Ｃｑ　　　　　　ｑ Ｇ（Ｖ÷Δｖ、Ｃ十　Δ　Ｃ、θ　　十Δ　θ　）Ｃｑ −Ｇ（Ｖ、　　Ｃ、θ）十Ｑ　　　　・　ΔＶｑ■ 十Ｇ　　　　・　Δ　Ｃ＋Ｑ　　θ　・　Δ　θ　　　
・・・　（８）Ｃｑ　　　　　　ｑ となる。ここで、 Ｆ　　、Ｆｏ、、Ｆθ　、ＧＶ、Ｇｏ、、Ｇｏ：テーラ
■ 展開係数のマトリックスである。

したがって、 Ｆ　　　・　ΔＶ＋Ｆ　　　　・　Δ　Ｃ＋　ｐ　　θ
　・　Δ　θ　−０（９）ｖ　　　　　　　　　ｃｑ　
　　　　　　ｑＧ　　　　−ＡＶ＋Ｇ　　　　−ＡＣ＋
Ｇ　　θ　・　Ａ　　θ　＝Ｏ（１０）ｖ　　　　　ｃ
ｑ　　　　ｑ であり、ＳＣまたはＳｈＲの投入または解放の場合は、
Ｆ　　＝Ｑであるから（９）、　（１０）式よりΔθを
Ｃｑ 消去して、 ＡＶ／ＡＣ＝−（Ｃ−Ｆ　　　Ｆ　　）　　−ＧＣｑｑ
　　　　　ｖ　　　θ　　Ｖ ・・・　（１１） となる。ここで、処１１Ｓ４０の結果である■とθを用
いてＧｖ、Ｐθ、Ｆ”Ｖ、Ｇｃｑの計算を行う。この様
にして求めた調整機器か系統電圧の安定度を改善する効
果量の例を第５図に示す。

調整量計算処理Ｓ６０は処理Ｓ４０により系統電圧が不
安定と判定された場合、すなわち現在並びに将来の系統
電圧が電圧安定度限界曲線より低い場合、安定な状態に
復元をするために茗・要な調整量Ｒを求める。系統電圧
を第４図に示されている電圧安定度限界電圧曲線より高
くするために必要な電圧上昇量ＶＵＰを安定度監視処理
Ｓ４０が求めた電圧安定度ＩＶＳより次のように決める
。

ＶＵＰ＝−１Ｖｓ＋α　　　　　　・・・・・・　（１
２）α：安全ファクター 次に、コンデンサー（ＳＣ）の投入によって安定化をす
る場合、処理Ｓ５０の結果である（１１）式のΔ■／Δ
Ｃを用いて、 Ｒ，＝ＶＵＰ÷（ＡＶ／ＡＣ）　　　−・−（１３）に
よって調整量Ｒを求める。

出力処理Ｓ７０は前記各処理Ｓ１０．　Ｓ２０．５３０
３４０、　Ｓ５０．　Ｓ６０の結果をＣＲＴ表示装置の
ようなＭＭＩ装置に出力する。例えば処理Ｓ４０が判定
した系統電圧の安定度の程度に対応したアラームメツセ
ージを表示する。第６図は処理３１０か決定した系統電
圧の現在値と処理Ｓ３０が決定した安定度限界電圧曲線
の状況の時系列変化をＣＲＴ表示′！Ａ置装表示する例
である。

以上説明した如く、本実施例によれは電力系統の系統電
圧に間して、電覇の安定性に関する諸データをオペレー
タに対して適切に提供てきる。

第７図は本発明による他の実施例の処理内容を示すフロ
ーチャー１〜である。

本実施例ては調整量計算処理Ｓ６０を省略したものであ
る。すなわち、オペレータは効果量を見ることにより、
必要な調整量を決定することかてきるからである。その
他は第１図と同様である。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によれは電力系統の系統電圧
に間して現在並びに将来の電圧の安定限界を求め、これ
を基に安定度を改善する効果量及び安定化に必要とされ
る調整量を表示するようにしたのて、オペレータにとっ
て一層質の高い電力系統の監視、運用が可能となり、し
たがって電力の一層安定な供給が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によってなされる電圧安定度に関しての
処理内容を示すフローチャーＩ〜、第２図は本発明によ
る電力系統監視制御システムのｉｔ例倒閣第３図は需要
量と系統電圧との間係図、第４図は電圧安定度のレベル
を示す図、第５図は調整機器の効果量の例を示す図、第
６図はＭＭＩへの表示例図、第７図は本発明による他の
実施例の処理内容を示すフローチャートである。 Ｓ１０・・・系統状態決定処理 Ｓ２０・・・将来系統状態予測処理 Ｓ３０・・・安定度限界計算処理 Ｓ４０・・・安定度監視処理　Ｓ５０・・・効果量計算
処理Ｓ６０・・・調整量計算処理　Ｓ７０・・・出力処
理特許出願人　東京電力株式会社（ほか１名）代理人弁
理士　石　井　　紀　男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統からの系統情報を情報伝送装置を介して電子計
   算機へ入力し、これらの各情報をもとに処理して電圧安
   定度についての諸データを表示装置に出力する電力系統
   監視制御システムにおいて、情報伝送装置を介して伝送
   されてきた系統情報から被監視電力系統の状態を求める
   系統状態決定手段と、過去の実績あるいは総需要予測結
   果より数分先あるいは数時間先の将来の電力系統の状態
   を予測する将来系統状態予測手段と、前記系統状態決定
   手段並びに将来系統状態予測手段の結果をもとにして電
   圧の安定限界を求める安定度限界計算手段と、前記電圧
   の安定度限界より系統電圧の安定度の程度を判定する安
   定度監視手段と、系統電圧を調整するための機器が電圧
   安定度を高める効果の量を求める効果量計算手段と、系
   統電圧が不安定であるときこれを安定にするために必要
   な調整量を求める調整量計算手段と、前記各演算結果と
   しての諸データを出力する出力手段とを備えたことを特
   徴とする電力系統監視制御システム。