JPH0347054B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、給電用電力系統の接続状態及び電力
需給状況を入力し、それら入力情報に基づき電力
系統を模擬して、電力系統設備に流れる電力潮流
等の系統状態量を作成する電力系統模擬装置に関
する。 従来から、給電用電力系統の模擬を行なう場
合、第１図に示す様な電力系統模擬装置を使用し
ている。第１図はその構成をブロツク的に示した
もので、図において電力系統模擬装置は設定メモ
リ１、演算部２、表示部３及び表示器４より構成
される。設定メモリ１には、電力系統のしや断器
や断路器の開閉状態及び発電機出力設定値や母線
電圧などの初期情報を設定でき、演算部２は設定
メモリ１の内容に基づいて送電線や変圧器などの
電力系統設備に流れる電力潮流などを算出し、表
示部３は設定メモリ１と演算部２によつて算出さ
れた情報を表示器４に表示するものである。 かかる装置は、一部の発電機脱落や一部の送電
線短絡等の簡単な事故を想定し、事故直後の系統
状態を調べる為には有益であり実用化もされてい
るが、例えば給電運用者の訓練に用いるといつた
本格的な実系統模擬の観点からは以下の点で不十
分である。 第１に、事故発生後などにおいては、実際には
種々の給電指令によつて、系統が変化するが、そ
の効果を模凝結果に反映させることができない。
第２に、給電所から下位制御所や変電所等に対
し、例えば電話連絡等の直接に、制御装置を経由
しない指令の忠実な模擬及び負荷の電力制御の模
擬を行なうことができない。第３に、電力系統は
一般に給電制御装置により監視制御されている
が、給電制御装置の応動をも含めた模擬が行なえ
ない。 以上のような理由により、従来の給電用電力系
統模擬装置では、事故波及・拡大、系統分離・並
列、試送電といつたような事故後における系統の
ダイナミツクな特性を十分に模擬することができ
ないという問題がある。 本発明の目的は、給電運用者の訓練に用いる等
の本格的な実系統模擬を行なうことが可能な給電
用電力系統模擬装置を提供することにある。 以下、本発明の一実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。まず、第２図は本発明による
給電用電力系統模擬装置の構成例をブロツク的に
示したもので、図において給電用電力系統模擬装
置４０は給電用制御部５と、切替装置８と、電力
系統模擬部９とから構成する。給電用制御部５
は、通常制御信号６ａを切換装置８を介して実系
統７に送出し、実系統データ切替装置８を介し信
号６ｂとして取込んでいる。この給電用制御部５
は、AFC機能や電圧制御機能など種々のものが
考えられるが、いかなる制御機能であつてもかま
わない。一方、切替装置８を切替えることによつ
て電力系統模擬部９との接続が達成され、制御信
号が１０ａ，また実系統データの模擬結果が１０
ｂとして夫々入力，出力される。 一方、第３図は第１の発明による電力系統模擬
部９の一構成例をブロツク的に示したもので、図
においては１１は上記制御信号１０ａを入力する
制御入力部で、この信号１０ａを発電機出力制御
信号及び系統接続状態制御信号等に振分け、前者
を発電機出力制御信号に対する発電所の応答を模
擬し更に以後の演算に必要な需給条件を算出する
ための需給条件作成部１２に、また後者を系統の
分離状況や送電線・負荷の接続状況を作成するた
めの系統構成データ作成部１３に夫々入力する。
別個に模擬指令入力部１５により発電指令及び負
荷制御指令を設定できるようにしており、上記需
給条件作成部１２に与える。また、模擬操作入力
部１６により系統構成の変更指令を設定できるよ
うにしており、系統構成データ作成部１３に与え
る。ここで、模擬指令及び模擬操作は予め基本パ
ターンとして模擬系統状態設定部１７によつて時
系列的に登録されており、該時刻に夫々の信号を
適時与えるようにしている。また、これと共に模
擬指令入力部１５及び模擬操作入力部１６には、
本装置運用者による模擬指令としての発電・負荷
制御信号１５ａ及び系統操作信号１６ａを与え得
るようにしている。この需給条件作成部１２にて
作成した電力需給条件、及び系統構成データ作成
部１３にて作成した対象系統の接続条件を夫々演
算部１８に入力し、その条件下の電力系統が存在
したとして各設備に流れる電力潮流，系統周波
数，ブス電圧・位相角等の系統状態量を算出す
る。ここで、演算部１８における演算方式及び演
算モデルとしては過度安定度や動態安定度等種々
のものが考えられるが、本実施例では一例として
潮流計算、発電機ガバナ効果を加味した周波数動
謡計算程度のものとする。更に出力部２０は、上
記演算部１８により算出された系統状態量及び系
統構成データ作成部１３にて作成された系統の接
続情報を、電力系統模擬部９の出力信号１０ｂに
変換して送出するものである。 次に、系統模擬対象系統が第４図に示すような
簡単な系統である場合を例として、第２図及び第
３図にて示した本装置の動作について説明する。 まず、第４図において３１ａ，３１ｂ，３１ｃ
は発電機であり、３２ａ，３２ｂ，３２ｃは発電
機昇圧変圧器、３３ａ〜３３ｅは送電線、３４ａ
〜３４ｄは負荷、３５ａ〜３５ｆは母線で図示の
ように構成されている。なお、以後簡単のために
送電損失及び電力無効分を除外して述べるが、こ
れらを考慮した場合もほぼ同様にして模擬ででき
ることは言うまでもない。今、第４図において発
電機３１ａ，３１ｂ，３１ｃがそれぞれ100MW
を発電し、負荷は３４ａが100MW、３４ｂ及び
３４ｃが80MW、３４ｄが40MWを消費し、この
結果送電線３３ｄには負荷３４ｂから３４ａの方
向に40MW、また送電線３３ｅには負荷３４ｃか
ら３４ｂの方向に20MWの電力が流れているもの
とする。ここで、送電線３３ｄに三相短格が発生
し、保護継電器が動作してしや断器が開いた場合
の事故を考える。 まず、予め系統の初期状態が模擬系統状態設定
部１７により設定される。この内容としては、発
電機３１ａ，３１ｂ，３１ｃや負荷３４ａ，３４
ｂ，３４ｃ，３４ｄ、送電線３３ａ，３３ｂ，３
３ｃ，３３ｄ，３３ｅの接続状態と、上記発電機
３１ａ，３１ｂ，３１ｃの発電量や負荷３４ａ，
３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの消費電力需給条件であ
り、また事故状態として事故発生時刻と送電線３
３ｄがしや断されるという情報もこの模擬系統設
定部１７により登録されている。模擬系統設定部
１７から設定された設定値のうち、発電機３１
ａ，３１ｂ，３１ｃの発生電力及び負荷３４ａ，
３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの消費電力は、模擬指令
入力部１５を経由して需給条件作成部１２に与え
られ、また設定値のうち送電線３３ａ，３３ｂ，
３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，の接続状態は、模擬操
作入力部１６経由を経由して系統構成データ作成
部１３に与えられる。需給条件作成部１２では、
前記発電機発生電力及び負荷消費電力をノード毎
の需給条件として演算部１８へ与えられる。ま
た、系統構成データ作成部１３では第４図に示す
如き電力系統を、第６図のようなノードとブラン
チに対応させて記憶する。つまり、具体的に説明
すると系統構成部１３では第１表のような各母線
とノードの対応テーブル、第２表のような各送電
線とブランチの対応テーブルを記憶する。そし
て、送電線３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３
３ｅの接続状態により第３表のようなブランチと
ノードのテーブルを作成して演算部１８及び出力
部２０へ与える。演算部１８では、需給条件作成
部１２にて算出された需給条件としての母線毎の
電力と、系統構成データ作成部１３にて作成した
第３表の如きブランチ・ノードの接続状況（情
報）より潮流演算を実施し、各ブランチに流れる
電力や母線のノードの電圧・位相角などを算出
し、さらに送電線３３ａ，３３ｂ，…３３ｅに流
れる電力、母線３５ａ，３５ｂ…３３ｆの電圧・
位相角を算出する。これらの電力設備の状態量は
出力部２０へ与えられ、この出力部２０より信号
１０ｂとして出力される。

【表】

【表】

【表】 これ迄の説明では、電力系統の状態量の算出例
につき需給条件作成部１２ではノード毎の電力を
算出し演算部１８において潮流計算を実施し、送
電線の電力・母線の電圧・位相角を算出する場合
について述べたが、需給条件作成部１２では系統
毎の負荷の変動量を算出し演算部１８において周
波数を算出する場合など、電力系統の状態量の算
出としては種々考えられるが、いかなる電力系統
の状態量についてでもかまわない。このような動
作を定期的に（例えば１秒毎に）実施する。こう
して、一定時間の間初期状態で設定した通りの系
統について模擬を継続した後、模擬系統状態設定
部１７に設定されている事故発生時刻になると送
電線３３ｄがオフし、その情報が模擬系統状態設
定部１７より模擬操作入力部１６を経由して系統
構成データ作成部１３に与えられる。これによ
り、系統は直ちに３１ａ，３４ｄ，３４ａを含む
系統１と、３１ｂ，３１ｃ，３４ｄ，３４ｃを含
む系統２との二つに分離されるが系統１では負荷
３４ａが切り離されないと消費電力の方が発生電
力を上回つている為、演算部１８で周波数を算出
すれば系統周波数低下となり、このままでは発電
機３１ａが解列する危検性がある。このような時
には、実際の事故の場合は下位制御所に連絡して
負荷３４ｄの緊急制限を行なう等の処置がとられ
るわけであるが、この処置は模擬指令入力部１５
に負荷制限を入力すること（例えば負荷３４ｄの
消費電力40MWを0MWにすること）により模擬
される。この結果、分離系１の周波数変動はかな
り抑えられ、やがて基準周波数におちつく。つま
り、負荷３４ｄの消費電力の変更は模擬指令入力
部１５を経由して需給条件作成部１２に送られ負
荷の変動量を算出し演算部１８へ送られ周波数が
算出されるが、短時間のうちに需給バランスが回
復するため、大きな変動とならずやがてガバナ効
果等により基準値に戻る。一方、分離系２は発電
機ガバナ効果による周波数の増加側への動謡があ
り、この状態が同様な動作によつて演算部１８に
より模擬されていく。通常、発電機３１ａ〜３１
ｃには周波数増加を抑えるための発電出力制御信
号が給電用制御部５から出されているが、切替装
置８の状態により制御入力部１１から需給条件作
成部１２へ与えられ模擬される。こうして、やが
て分離系２も基準周波数におちつき第５図に示す
ような状態となる。第５図では、発電機３１ａは
100MW、３１ｂは60MW、３１ｃは100MWを発
電し、負荷は３４ａが100MW、３４ｂが80MW、
３４ｃが80MWを消費し、周波数は分離系１、分
離系２とも基準値となる。 ここで、給電所から送電線３３ｄのしや断器を
入力する指令が出されると両系が並列され、その
後発電機３１ｂの出力を40MW増加の指令を送り
つつ負荷３４ｄを投入して行けば、もとの第４図
に示す状態に復旧できるわけであるが、これらの
模擬もこれまでの説明と同様な動作により行うこ
とが可能である。もし、この際無理な指令を出せ
ば、すなわち系統的に無理な状態になるような設
定をすれば、電力系統の各種状態量が異常とな
る。また、上記過程を通じて模擬系統状態は、出
力系統状態データ１０ｂとして給電用制御部５へ
随時フイードバツクされ、必要に応じて警報等が
発せられる。こうして、給電用制御部５と実系統
模擬を含めた有機的な給電用電力系統の模擬を行
なうことが可能となる。 尚、本発明は上記実施例に限らず次のようにし
ても実施することができる。 (1) 第７図は、第２の発明による電力系統模擬部
９の一構成例をブロツク的に示したものであ
り、その構成としては保護装置動作判定部１９
（以下、Ry判定部と称する）を付加した以外は
第３図と同様の構成である。図において、Ry
判定部１９は演算部１８にて算出した種々の電
力系統の状態量及び系統構成データ作成部１３
にて算出した系統接続状態に基づいて、電力系
統の保護装置が動作するか否かの判定を行な
い、その結果保護装置が動作すると判定した場
合には保護装置の動作情報を出力部２０へ与
え、また保護装置の動作の結果変化する系統情
報を系統構成データ作成部１３へ与えるもので
ある。なお、他の構成要素の作用は第３図と同
様である。かかる第７図の電力系統模擬部９に
よれば、保護装置の動作をも含めた電力系統の
模擬を行なうことも可能となる。 (2) 第８図及び第９図は、それぞれ第１及び第２
の発明による電力系統模擬部９のその他の構成
例をブロツク的に示したものであり、その構成
としては表示部２１を付加したものであること
以外は第３図及び第７図と同じ構成である。図
において、表示部２１は出力部２０から送出さ
れる電力系統の種々の状態量を表示するもので
ある。なお、他の作用は第３図及び第７図と同
様であり、表示方法としてはランプ表示や
CRTなど種々のものが考えられるが、いかな
る方法であつてもよい。かかる第８図及び第９
図の電力系統模擬部９によれば、電力系統の状
態が確認できるという効果が得られるものであ
る。 (3) 第１０図は、第３の発明による電力系統模擬
部９の一構成例をブロツク的に示したものであ
り、その構成としては系統状態再現部２２を付
加したものであること以外は第３図と同様であ
る。図において、系統状態再現部２２はメモリ
を有して、出力部２０にて作成される系統状態
を適宜（例えば定周期にて）保存しておき、外
部からの指令により、必要に応じて保存したデ
ータを模擬系統状態設定部１７へ与えることに
より、模擬経過における任意の途中の電力系統
状態が模擬の再現を行なうものである。かかる
第１０図の電力系統模擬部９によれば模擬のや
り直し、つまり模擬途中の電力系統の状態から
模擬を再開することが可能となる。なお、第１
０図は第３図に系統状態再現部２２を付加する
ようにしたものであるが、同様にして第７図，
第８図，第９図の構成のものに、同系統状態再
現部２２を付加するようにしたものにおいて
も、上記と同様に模擬経過の再現が可能となる
ことは言うまでもない。 (4) 上述では、極めて単純な系統を模擬したもの
であるが、対象系統がいかに複雑なものでも、
またいかに複雑な事故模擬であろうとも同様に
して行なうことができるものである。 (5) 上述において、給電用制御部５と電力系統模
擬部９との結合は、各種伝送装置にて実現し得
るほか、例えば給電用制御部５内の特定のメモ
リのデータにて行なう等いろいろな結合法が考
えられるが、いずれの方法でも装置の構成、機
能は基本的には同様であることは言うまでもな
い。また、本発明は電子計算機及び電子計算機
の各種入力機器により実現できる。 その他、本発明はその要旨を変更しない範囲
で、種々に変形して実施することができる。 以上述べた装置は、実際の給電用制御装置に電
力系統模擬部９を連結することにより実現でき、
各種制御指令に対する実系統の応動がリアルタイ
ムでフイードバツクされ、系統運用者の訓練及び
系統特性の把握に極めて有効な装置を得ることが
できる。また、任意の事故、系統初期状態及び特
定の系統状態変化を予め設定することが可能であ
るため、実際には発生させることのできない様な
複雑かつ大規模な系統事故も容易に模擬すること
ができる。更に、実際の給電用制御装置と電力系
統模擬部９の接続が容易であり、また給電用制御
装置は実系統へデータを送出しないことを除いて
ほとんど変更を要せず、一般に給電用制御装置に
含まれるCRT（Cathode Ray Tube）や系統監視
盤など含めて高い臨場感の得られる系統模擬を行
なう装置を経済的に実現することができる。一
方、給電所から下位制御所・変電所等への、直接
給電用制御装置を介しない連絡をも含めた全給電
業務の訓練を行なうことを可能とする装置が実現
できる。また、模擬終了後において模擬内容を再
現することができ各種の評価が可能な給電用電力
系統模擬を行なうことができる。更に、給電用制
御装置の効率のよく、且つ質の高い総合試験を行
なうことを可能とする装置としても適用すること
ができる事等、従来の模擬装置によつては、とて
も実現し得ないような模擬を行なうことが可能で
あり、極めて有利なものである。 以上説明したように本発明によれば、次のよう
な種々の効果を奏する。 先ず、第１番目の発明においては、単なるオー
プンループの系統模擬システムとは異なり、電力
系統の変化に対して、電力系統を監視・制御する
給電制御装置を介して給電運用者の電力系統への
指令・操作の結果が電力系統の模擬に反映され、
その応動が再び給電制御装置にフイードバツクさ
れることにより、給電制御装置および運用者の指
令・操作を含んだ電力系統の応動模擬が可能とな
り、また給電運用者の訓練や給電制御装置の試験
が可能ならしめる従来技術にない効果を有する。 次に、第２の発明によれば、現実の電力系統で
は、系統が異常状態に陥つたとき、各種保護装置
が動作し、接続状態または発電機や負荷の出力な
どの系統の状態を自動的に正常状態に近づける機
能があるが、かかる保護装置の動作をも含めた、
より現実に近い系統の模擬を実現できる。 さらに、第３の発明によれば、給電運用者の訓
練において訓練終了後に訓練途中の状態の再現お
よび途中状態からの訓練のやり直すが可能とな
り、容易に訓練の評価を出すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給電用電力系統模擬装置を示す
ブロツク図、第２図は本発明の給電用電力系統模
擬装置の一実施例を示す構成ブロツク図、第３図
及び第７図，第８図，第９図，第１０図は電力系
統模擬部の一実施例を夫々示す構成ブロツク図、
第４図及び第５図は電力系統を示す構成図、第６
図は電力系統をノード・ブランチにて示した図で
ある。 １…設定メモリー、２…演算部、３…表示部、
４…表示器、５…給電用制御部、６ａ…制御信
号、６ｂ…電力系統のデータ信号、７…実系統、
８…切替装置、９…電力系統模擬部、１１…制御
入力部、１２…需給条件作成部、１３…系統構成
データ作成部、１５…模擬指令入力部、１６…模
擬操作入力部、１７…模擬系統状態設定部、１８
…演算部、１９…継電機動作判定部、２０…出力
部、２１…表示器、２２…系統状態再現部、４０
…給電用電力系統模擬部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力系統状態データを入力し、これを基に電
   力系統の制御量を算出してこの制御量に応じた制
   御信号を出力する装置と、この装置からの制御信
   号を入力する制御入力部と、前記電力系統に含ま
   れる発電機・負荷の発生電力・消費電力の変化を
   設定する模擬指令入力部と、前記電力系統の接続
   状態の変化を設定する模擬操作入力部と、前記電
   力系統に含まれる発電機・負荷の発生電力・消費
   電力の初期状態及び電力系統の接続状態の初期状
   態をあらかじめ設定する模擬系統状態設定部と、
   前記制御入力部から出力される発生電力に関する
   制御信号及び前記模擬指令入力部からの発電機・
   負荷の発生電力・消費電力の変化設定信号より前
   記電力系統内の負荷の変動量・各母線の電力等の
   需給条件データを作成する需給条件作成部と、前
   記制御入力部から出される系統接続状態の変化に
   関する制御信号及び、前記模擬操作入力部からの
   設定信号より、系統の接続情報を作成する系統構
   成データ作成部と、前記需給条件作成部からの電
   力需給条件及び前記系統構成データ作成部からの
   系統接続情報より前記電力系統設備に流れる電力
   潮流や電圧等の電力系統の状態量を算出する演算
   部と、演算部にて算出した状態量と前記系統構成
   データ作成部の接続情報とを入力としこれを前記
   装置へフイードバツク出力する出力部とを備えて
   成る給電用電力系統模擬装置。 ２ 電力系統状態データを入力し、これを基に電
   力系統の制御量を算出してこの制御量に応じた制
   御信号を出力する装置と、この装置からの制御信
   号を入力する制御入力部と、前記電力系統に含ま
   れる発電機・負荷の発生電力・消費電力の変化を
   設定する模擬指令入力部と、前記電力系統の接続
   状態の変化を設定する模擬操作入力部と、前記電
   力系統に含まれる発電機・や負荷の発生電力・消
   費電力の初期状態及び電力系統の接続状態の初期
   状態をあらかじめ設定する模擬系統状態設定部
   と、前記制御入力部から出力される発生電力に関
   する制御信号及び前記模擬指令入力部からの発電
   機・負荷の発生電力・消費電力の変化設定信号よ
   り前記電力系統内の負荷の変動量・各母線の電力
   等の需給条件データを作成する需給条件作成部
   と、前記制御入力部から出力される系統接続状態
   の変化に関する制御信号及び、前記模擬操作入力
   部からの設定信号より、系統の接続情報を作成す
   る系統構成データ作成部と、前記需給条件作成部
   からの電力需給条件及び前記系統構成データ作成
   部からの系統接続情報より前記電力系統設備に流
   れる電力潮流や電圧等の電力系統の状態量を算出
   する演算部と、演算部にて算出した状態量と前記
   系統構成データ作成部の接続情報とを入力としこ
   れを前記装置へフイードバツク出力する出力部
   と、前記系統構成データ作成部からの系統接続情
   報及び前記演算部からの電力設備の状態量を入力
   し、これらの入力に基づいて前記電力設備の保護
   装置が動作するか否かの判定をすることによつ
   て、電力系統の接続状態が変化するか否かの判定
   を行ない、変化すると判定した場合はその接続状
   態の変化信号を前記系統構成データ作成部へ与え
   ると共に保護装置動作情報を出力部へ与える保護
   装置動作判定部とを備えて成る給電用電力系統模
   擬装置。 ３ 電力系統状態データを入力し、これを基に電
   力系統の制御量を算出してこの制御量に応じた制
   御信号を出力すると、この装置からの制御信号を
   入力する制御入力部と、前記電力系統に含まれる
   発電機・負荷の発生電力・消費電力の変化を設定
   する模擬指令入力部と、前記電力系統の接続状態
   の変化を設定する模擬操作入力部と、前記電力系
   統に含まれる発電機・負荷の発生電力・消費電力
   の初期状態及び電力系統の接続状態をあらかじめ
   設定する模擬系統状態設定部と、前記制御入力部
   から出力される発生電力に関する制御信号及び前
   記模擬指令入力部からの発電機・負荷の発生電
   力・消費電力の変化設定信号より前記電力系統内
   の負荷の変動量・各母線の電力等の需給条件デー
   タを作成する需給条件作成部と、前記制御入力部
   から出力される系統接続状態の変化に関する制御
   信号及び、前記模擬操作入力部からの設定信号よ
   り、系統の接続情報を作成する系統構成データ作
   成部と、前記需給条件作成部からの電力需給条件
   及び前記系統構成データ作成部からの系統接続情
   報より前記電力系統設備に流れる電力潮流や電圧
   等の電力系統の状態量を算出する演算部と、演算
   部にて算出した状態量と前記系統構成データ作成
   部の接続情報とを入力としこれを前記装置へフイ
   ードバツク出力する出力部と、この出力部からの
   データを適宜保存し必要に応じてその保存データ
   を前記模擬系統状態設定部へ与える系統状態再現
   部とを備えて成る給電用電力系統模擬装置。