JPH0255530A - 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】 〔発明の目的］ （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間する。

く従来の技術） 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、これが電圧目
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。

（発明か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
の安定度限界がどこにあるかを知る方法がなかったため
、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、例えば予測できないほどの重負荷になった時や負荷
の急鍵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たものであり、電力系
統の電圧の安定度に関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Ｐ９．） 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な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、予じめ用
意された想定事故のうちで、現在系統にて発生し得る頻
度の高い順に想定事故ケースを選択して、その想定事故
が発生した系統を模擬する想定事故系統模擬手段（Ｓ２
０）と、５前記系統状態決定手段にて作成された現在系
統および想定事故模擬手段にて作成された想定事故を対
象に電圧の安定限界を求める安定度限界計算手段（Ｓ３
０）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星を
求める効果量計算手段（Ｓ５０）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（Ｓ６０）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）および伝達手
段（Ｓ８０）とがら構成した。

（作　用） 先ず、系統状態決定手段が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、想定事故系統模擬手段が予じめ用意さ
れた想定事故のうちで、現在系統にて発生し得る頻度の
高い順に想定事故ケースを選択して、その想定事故か発
生した系統を模擬する。次いで電圧安定度限界計算手段
が系統状態決定手段の結果と想定事故系統模擬手段の結
果と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と電圧安定度限
界計算手段の結果とを用い電力系統の電圧安定度の程度
を判定し、さらに効果量計算手段は系統状態決定手段の
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、最後に出力手段および伝達
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と同時にオペレータ
に対して調整量を伝達する。

（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側口であるっ 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間する処
理をする電子計算ａ４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ｊＪ（ＭＭＩ）
５がらなっている。なお、電力系統からの計測情報とし
ては、例えば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
情報を入力し、後述する電圧安定度に関する処理を行い
、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て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４（す情報を用いて、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
。想定事故系統模擬処理Ｓ２０では、予じめ用意された
想定事故他炉のうち、現在系統にて発生し得る頻度の高
いものを順に模擬する。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およびＳ２０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Ｓ３０では前記各処理Ｓ１０．　Ｓ２０
およびＳ３０の結果を用いて、現在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Ｓ５０では
前記した処理Ｓ１０およびＳ２０の結果を用いて、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。調整量伝達処理Ｓ８０では決定された調整
量に基づく具体的な操作内容を系統操作者へ伝達する。

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、トランスジューサの変換誤差や、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。そこで系統状態決定処理ＳＩＯ
ては、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。

殻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２１〜ル Ｘ：状態変数の真値、す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べ２１ヘ
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）　　ン　ｔ　　ｗ　　（ｚ　　−ｈ　　（
ｘ）　　）　　・−−ｊ２　）但し、 Ｗ：各測定値の誤差の重みの７トリツクスｚ−ｈ　ｊＸ
）　　：測定値の残差のベクトルｔ：ベクトルの転置を
示す を最少にする状態変数Ｘの推定値Ｘを求める。っぎに求
められなＸより電力潮流の推定値を求める。

以上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れる。その結
果より第３図の■の位置が定まる。

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。

想定事故系統模擬手段Ｓ２０は、例えは基幹系送電線１
回線開放など、系統の地絡、短絡事故発生に伴ない、事
故回線を開放したケース、あるいは発電機の運転停止の
ケース、調相設備の一部が使用不可となったケースなど
、電圧安定度に影響を及ぼず種々の想定ケースを記憶し
たファイルから、現在の系統にて発生し得る想定事故ケ
ースを、発生頻度の高い順に選択し、系統モデルに反映
させるものである。

発生頻度の高い順に選択する方法としては、例えは各想
定事故ケース毎に発生条件を設定しておき、現在の系統
条件と最も近い条件を具備したものを選択することか考
えられる。

安定度限界計算処理Ｓ３０は、電力系統の潮流計算が非
線形の２次連立方程式であるなめ複数の解を持ち、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
■のように電圧が高めの解と低めの解か得られ、その中
間点が電圧安定限界となる、ずなわち電圧が第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３１０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
せた時の状態を求める。すなわち増加された需要に対し
て経済負荷配分計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、その余件で潮流計算を
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
般に二次以上の方稈式の解をニュートン・ラフジン法の
ような逐次修正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
値によって定まるなめ、■の低め解はノード電圧とその
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［
株］を結ぶ線が安定限界となる。

また想定事故系統についても同様に、想定事故を模擬し
た系統モデルを用いて、上記同様の安定限界を求める。

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
在の電力系統および想定事故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＝Ｖ１−ＶＳＬ　（Ｐｌ）Ｖｌ
　：現在系統電圧 ＶＳＬ（Ｐ）　：電力総需要Ｐのときの安定度限界Ｐ：
総需要 Ｐｌ：現在の総需要 （２）安定度レベルの判定 現在の電力系統および想定事故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。

効果量計算外Ｉ！Ｉ！Ｓ　５０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
安定度限界電圧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ΔＶ／ΔＣが安定度の
改善の効果量である。電圧感度係数は次の方法で求める
。調整前も調整後もノード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）−Ｏ Ｇ（Ｖ、Ｃ、θ）＝Ｏ ここで、Ｆ、Ｇはベクトルである。

調整後： Ｆ（Ｖ＋ＡＶ、Ｃ＋　　ＡＣ、θ　　＋Ａ　　θ　）−
〇　　　　・　　［５）。

ｑ Ｇ（Ｖ４ＡＶ、Ｃ＋　　ＡＣ、θ　　＋Ａ　　θ　）−
〇　　　　・　　（６）ｑ となる。ここで、 ・・・・・・（３） ・・・・・・（４） ■：ノード電圧 θ：ノード電圧の位相角 Ｃｑ　：コンデンサー＜ｓｃ）やりアクドル（ＳｈＲ）
等の無効電力関連調整変数である。

次に（５Ｌ　（６）式をテーラ展開すると、Ｆ（Ｖ糧Δ
ｖ、ｃ　ｑ　十　Δ　Ｃｑ　、　　θ　　十Δ　θ　）
＝Ｆ（Ｖ、　Ｃ、θ）４Ｆ　　・ΔＶ ｑ■ 十Ｆ　　　　・　Δ　Ｃ＋Ｆ　　θ　・　Δ　θ　　　
・・・　（７）Ｃｑ　　　　　ｑ Ｇ（Ｖ十Δｖ、ｃ　ｑ　十　Δ　Ｃｑ　、　　θ　　十
Δ　θ　）−〇（Ｖ、Ｃ，θ）＋Ｑ　　　　・　ΔＶｑ
■ ４Ｇ　　　　・　Δ　Ｃ＋Ｑ　　θ　・　Δ　θ　　　
・・・　（８）Ｃｑ　　　　　ｑ となる。ここで、 Ｆ　　、ＦＣ，、Ｆθ’　、Ｇｖ、Ｇｏ、、Ｇｏ：テー
ラ■ 展開係数の７１へリックスである。

したがって、 Ｆ　　　　・　ＡＶ＋Ｆ　　　　−ＡＣ’＋　　Ｆ　　
θ　・　Δ　θ　＝０　　（９）ｖ　　　　　　ｃｑ　
　　　ｑ Ｇ　　　　・　ＡＶ＋Ｇ　　　　−ＡＣ＋　　Ｇ　　θ
−Ａ９　−０　　（１０）ｖ　　　　　　ｃｑ　　　　
ｑ であり、ＳＣまたはＳｈＲの投入または解放の場合は、
Ｆｏ、＝Ｏであるから（９）、　（１０）式よりΔθを
消去して、 ΔＶ／ΔＣ＝−（Ｃ−Ｆθ−ＩＦｖ）　−１−Ｇｏｑｑ
■ となる。ここて、処理Ｓ３０の結果である■とθを用い
てＧ　　、Ｆ、、ＦＶ、Ｇｏ、の計３）を行う。こ■ の様にして求めた調整機器が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ｄ１算処理Ｓ６０は処理Ｓ４０により系統電圧か
不安定と判定された場合、すなわち現在の系統電圧か電
圧安定度限界曲線より低い場合、安定な状態に復元をす
るために必要な調整量■（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曲線曲
線より高くするために必要な電圧上昇量Ｖ　Ｕ　Ｐを、
安定度監視処理Ｓ３０が求めた電圧安定度ＩＶＳより次
のように決めるっ ＶｔＪＰ＝−ＩＶＳ＋α　　　　　　・・・・・・　（
１２）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）式の八Ｖ／Δ
Ｃを用いて、 Ｒ二ｖｕｐ÷（Δ■／ΔＣＱ）　　　・・・・・・　（
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
Ｓ４０．　Ｓ５０．３６０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か判定し
た系統電圧の安定度のレベル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Ｓ１０か決定した系統電
圧の現在値と処理Ｓ２０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表示装置に表示する例であ
る。調整量伝達処理Ｓ８０では本システムにて求められ
た調整量にもとすく操作内容を、実際に系統を操作する
操作者に伝送系を介して伝達する。

以上説明した如く、本実施例によれば電力系統の系統電
圧に関して、電圧の安定性に間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
ーチャートである。

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ができるからである。その
他は第１図と同様である。

第８図は本発明による更に他の実施例の処理内容を示す
フローチャートである。

本実施例では電力系統の状態の５１測データの誤差か十
分に小さい場合を考虜し１．系統状態決定手段Ｓ１０を
省略したものである。その他は第１図と同様である。

第９図は本発明による更に他の実施例の処理内容を示す
フローチャートである。

本発明では前記第７図及び第８図に伴ない、系統状態決
定処理Ｓ１０及び調整量決定処理Ｓ６０を同時に省略し
たものである。更に、調整量決定処理Ｓ６０に代えて効
果量決定処理Ｓ５０を省略してもよい ［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によれば電力系統の系統電圧
に関して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求めて
対策案を判定結果と共にオペレータに提示するようにし
たので、オペレータにとって−層質の高い電力系統の監
視、運用が可能となり、したかって電力の一層安定な供
給か可能となる。

【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間しての
処理内容を示すフローチャート、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、第３図は需要量
と系統電圧との関係図、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Ｉ・、第８図は更に
他の実施例の処理内容を締ずフローチャー１・、第９図
は更に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・・・・・・想定事故系統模擬処理Ｓ３０・・・
・・・安定度限界計算処理Ｓ４０・・・・・・安定度監
視処理 ３５０・・・・・・効果星計算処理 Ｓ６０・・・・・・調整量計算処理 Ｓ７０・・・・・・出力処理 Ｓ８０・・・・・・調整量伝達処理

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、予じめ用意された想定事故のうち
   で、現在系統にて発生し得る頻度の高い順に想定事故ケ
   ースを選択して、その想定事故が発生した系統を模擬す
   る想定事故系統模擬手段と、前記系統状態決定手段にて
   作成された現在系統および想定事故模擬手段にて作成さ
   れた想定事故を対象に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
   手段および伝達手段とをそな備えたことを特徴とする電
   力系統監視制御システム。