JPH04210736A - 系統安定度監視装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はオンラインにて電力系統の安定度を監視する系
統安定度監視装置に関する。

鴫　　　　１　　　− （従来の技術） 従来、この種の監視装置としては予め測定母線を定め、
系統の運用状態から数箇所の母線電圧の位相差を計算し
、これと予めオフライン計算で求めておいた安定限界位
相差角とを比較することで安定判別を行ってきた。即ち
、オンラインデータより算出した現在系統の位相差角が
安定限界位相差角以下であれば系統は安定であり、これ
以上であれば不安定であると判定し、運用者の経験に基
づく系統操作にて常に安定限界以下に位相差角があるよ
う運用するものであった。

また、別の方式では位相差角の代りに系統内の主要な連
系線の電力潮流をオンラインにて監視しこの潮流の大き
さが予め決めておいた限界値以下になるよう運用制限し
て、系統安定度を確保するものがあった。

（発明が解決しようとする課題） いずれの従来の監視装置でも、安定判別を行なうための
系統状態のパラメータが限定された単純なものであり、
従ってそれに基づいた安定判別法では、精度が低いとい
う欠点があった。また、安定限界を越えて不安定と判断
された時に、具体的にどのように系統操作をして安定サ
イドに系統状態を改善させればよいか、−殻内な指針は
明らかではなく運用者の運用経験に基づく判断に期待す
るほかはなかった。

本発明は上記の従来技術の欠点に鑑みてなされたもので
あり、一般の任意の電力系統を対象として、系統安定度
の判定精度が高く、また系統運用者に系統安定化制御の
ための指針が提示できる系統安定度監視装置を提供する
ことを目的としている。

［発明の構成コ （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図によって説明す
ると、本発明は電力系統の潮流データを入力とし監視対
象とする電力系統の同期化トルク係数を演算する第１の
手段１と、この第１の手段からの同期化トルク係数を入
力とし階層型ニューラルネットを構成する第２の手段２
と、前記第１の手段の出力データ及び第２の手段の出力
データを入力とし系統運用者に結果を表示する第３の手
段３とから構成した。

（作　用） 先ず、同期化トルク係数演算部１には対象系統の潮流デ
ータ１１が入力され、それに基づいて１２の同期化トル
ク係数ＫＢが算出される。この同期化トルク係数Ｋｉｊ
は後述するように、電力系統を構成する発電機モデルの
数をｎとしたとき、ｎＸｎだけ定義される。即ち、ｎＸ
ｎ次元の行列要素で表現される、実数である。この算出
された同期化トルク係数に、・が階層型ニューラルネッ
ト部２の入Ｊ カデータとして用いられ、出力データは安定判別結果１
３である。１２の同期化トルク係数に１ｊは結果表示部
３にも入力され、後述するように、系統運用者に系統安
定化制御のための指針を提示するためのデータとなる。

以下、更に詳細に説明する。

第２図は本発明の詳細な説明のための電力系統モデルで
あり、同図にてＧ　〜Ｇ５は発電機を示し、同モデルは
５１１Ｉの発電機から構成される系統である。Ｌ１〜Ｌ
４は系統負荷を表わす４発電機の運動方程式が次式で与
えられる。

Ｍ、Ｐ２δ、−ｐ、−ｐ。

＋　　　　　１　　　Ｉｌｌ　　　ｅｌ　　　　　　・
・・（１）ここで機械的人力Ｐｎｉが一定であると仮定
すると、ある運転点の周りでの変化分に関して（１）式
を書き直せば次式を得る。

Ｍ、Ｐ　　Δδ、十ΔＰ　・＝０　　　・・・（２）１
　　　　　　　　　１　　　　　　　　ｅｌそして、 ・・・（３ａ） Ｂ、ｔδｉは発電機ｉの内部誘起電圧、δｉｊ＝δｉ−
δｊは発電機ｉの回転子の位相差、Ｙｉｊｌφｉｊは発
電機の内部誘起電圧間で系統を縮約したときの系統アド
ミッタンス行列のｉｊ要索−へ　　　− である。

（２）式を行列の形式で表わすと、次のようにかける。

（［Ｍ］　ｐ２＋　［Ｋ］　）ｌΔδｌ　＝　［０］・
・・（４） ここで［Ｍ］は各発電機の慣性定数を対角要素に持つ対
角行列、［’Ｋ］は（３ａ）式を１ｊ要素に、また（３
ｂ）式を対角要素ｉｉに持つ同期化トルク係数行列であ
り、いずれもその次元数は発電機の数に等しい。

同期化トルク係数行列要素Ｋｉｊの物理的な意味は、発
電機ｊの内部誘起電圧位相δｊに対する発電機１の有効
電力出力Ｐ。ｉの変化率を表わし、発電機間の同期運転
を保とうとする、制御系の影響を考えないときの系統固
有の強さを現す。この値は系統の構成状態や発電機の運
転状態に依存する。

第２図の系統モデルの場合には第３図に示す同期化トル
ク係数の行列となる。発電機数が５機であるから５×５
の正方行列である。これまでの系統安定度解析の経験か
ら、この同期化トルク係数の大きさと系統の安定度は密
接な関係があり、これを基礎データとして系統安定度の
評価ができる。

ただし発電機のＡＶＲやガバナー系などの制御系の特性
を考慮していないため、評価誤差を含むものであり、こ
のままでは実用的ではない。ただし、この値をもって定
性的な傾向の把握と概略の評価が出来るので、この行列
要素のパターンをもって系統運用者に系統安定化制御の
ための指針とすることができる。

階層型ニューラルネット部２の構成図を第４図に示す。

入力層のニューロンは第３図に示した同期化トルク係数
行列要素Ｋｉｊの数だけ定義される。

発電機数がｎであればｎＸｎだけ存在する。入力層の各
ニューロンの出力は中間層のニューロンに入力され、こ
の中間層の段数には制約は無い。必要に応じて適切な段
数を定義すればよい。中間層の出力は出力層の二つのニ
ューロンに入力される。

二つのニューロンのうち、一つは安定信号ＯＳを、また
他のニューロンは不安定信号０．を出力する。

安定信号Ｏ３の値が不安定信号Ｏｕの値よりも大きけれ
ば対象とする電力系統は安定、そうでなければ不安定と
判定する。この二つの信号の値が第１図における安定判
別結果１３に対応する。この段層型ニューラルネット部
では発電機のＡｌやガバナー系などの制御系の特性を考
慮していない場合の同期化トルク係数行列要素Ｋｉｊを
基礎データとして、実際の系統での各種制御系の特性を
考慮した場合の安定判別を行なう。この機能を実現させ
るにはニューラルネットの各ニューロンに対して定義さ
れるシナプス荷重係数Ｗ・と閾値θ１の値を決定しなけ
ればならないが、これは一般にパックプロパゲーション
と呼ばれる学習法を適用して実現できる。

即ち、対象系統に対して、系統の運用条件を変えた多数
の学習ケースに対して、詳細な制御系を考慮した系統安
定度解析シミュレーションを行ない、安定判別を行なう
、第１図において、それぞれの学習ケースの電力系統潮
流データを同期化トルク係数演算部１の入力とし、階層
型ニューラルネット部２の出力である安定判別結果１３
が、先に述べた系統安定度解析シミュレーションによる
安定判別結果と一致するように学習させる。このように
学習を繰り返して係数の値が適切に決定された階層型ニ
ューラルネット部は、その係数設定の中に発電機制御系
の特性と対象系統の安定度特性の情報が組み込まれてい
る。

結果表示部３では安定信号ＯＳと不安定信号０、の値の
表示による系統安定判別結果と、同期化トルク係数行列
要素Ｋｉｊの行列形式にパターン表現したものを系統運
用者に表示する。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。

第５図は本発明の一実施例の処理内容を示すフローチャ
ートである。

第５図において第１図と同一機能分布については同一符
号を付している。

１０１は対象系統データ収集部、１０２は対象系統の運
転状態を一義的に決定するための状態推定計算部、１０
３は本発明である系統安定度監視装置を操作する系統運
用者が、系統変更模擬を行なうと−〇　　− きの系統変更模擬部である。また、１１１は状態推定計
算部１０２の入力データである系統データである。

次に作用について説明する。

図に示されるように、本実施例の演算処理フローでは二
つの処理モードからなっている。定期起動モードと系統
模擬モードの二つで、それぞれ、次のように区別する。

■定期起動モード このモードはオンラインにてその時点の系統データを用
いて安定判別を行なう場合の処理である。

装置の起動は起動時刻を予め決めておくか、または系統
運用者の要求があった時に行なう、起動後には自動的に
系統データが系統データ収集部１０１によって収集され
、状態推定計算部１０２へ送られる。

■系統模擬モード このモードは系統運用者の要求があった時のみ行なうも
ので、安定判別の結果に基づいて系統運用者が系統状態
の変更を本装置内にて模擬する場合、例えば、安定化の
ために系統運用者が系統変更した結果が妥当かどうか本
装置で検証するときなどがありうる。系統変更された結
果が反映された系統データ１１１が状態推定計算部１０
２へ送られる。

一方、状態推定計算部１０２では対象系統の運転状態を
一義的に決定するための潮流計算を行なう。

その結果が電力系統潮流データ１１であり、これ以降の
演算処理は第１図で説明したものと同じである。

以上述べたように本実施例によれば定期起動モードと系
統模擬モードの二つのモードを有しているため、対象系
統の安定度監視機能のほかに系統運用者による系統変更
をは想定した場合の、安定化への影響も評価することが
可能であり、本発明の活用範囲が広くなり有用性が高ま
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によればオンラインにて電
力系統の安定度を監視する系統安定度監視装置において
、電力系統の同期化トルク係数を演算する第１の手段と
、第１の手段の出力データを入力とし、階層型ニューラ
ルネットを構成する第２の手段を設け、第１の手段の出
力データ及び第２の手段の出力データを系統運用者に表
示するように構成したので、第２の手段の出力データに
よって判定精度の高い安定判別結果がえちれ、また、第
１の手段の出力データによって系統運用者に系統安定化
制御のための指針が提示できる効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による系統安定度監視装置の構成図、第
２図は本発明の詳細な説明のための電力系統モデル、第
３図は同期化トルク係数の行列、第４図は階層型ニュー
ラルネット部の構成図、第５図は本発明の一実施例の演
算処理内容を示すフローチャートである。 １・・・同期化トルク係数演算部 ２・・・階層型ニューラルネット部 ３・・・結果表示部 １１・・・電力系統の潮流データ １２・・・同期化トルク係数Ｋ・・ Ｊ １３・・・安定判別結果 １０１・・・系統データ収集部 １０２・・・状態推定計算部 １０３・・・系統変更模擬部 １１１・・・系統データ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. オンラインにて電力系統の安定度を監視する系統安定度
   監視装置において、電力系統の潮流データを入力とし監
   視対象とする電力系統の同期化トルク係数を演算する第
   １の手段と、前記第１の手段からの同期化トルク係数を
   入力とし階層型ニューラルネットを構成する第２の手段
   と、前記第１の手段の出力データ及び第２の手段の出力
   データを入力とし系統運用者に結果を表示する第３の手
   段とを備えたことを特徴とする系統安定度監視装置。