JPH05127588A - 電力系統運用訓練シミユレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統運用訓練シミュレータにおいて、定
常時の負荷を減らしつつ事故発生時の電力系統の応動を
詳細に模擬できるようにする。 【構成】 電力系統運用訓練シミュレーションに必要な
諸データを保存するシミュレータデータ保存エリア４
と、被訓練者及び教官の操作をシミュレータデータ保存
エリアに反映し、電力系統の模擬結果をマン・マシン装
置１，２を介して表示する系統模擬監視制御手段３と、
シミュレータデータ保存エリアに保存されたデータから
電力系統の状態を模擬する電力系統応動模擬手段５から
なる電力系統運用訓練シミュレータにおいて、通常時に
起動させる電力系統応動模擬手段５と、事故発生から事
故が除去されるまでの間に起動させる事故詳細模擬手段
７と、前記各手段を切換える模擬切換手段６とから構成
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電力系統の応動を模擬
し、被訓練者（以下トレーニと言う）の系統運用の訓練
を行なう電力系統運用訓練シミュレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】電力系統運用訓練シミュレータの概要を
簡単に説明する。電力系統運用訓練シミュレータは給電
指令所や総合制御所のトレーニの訓練を目的としてい
る。教官（以下トレーナと言う）はマン・マシン装置を
介して事故発生時刻，事故点，事故様相等の事故情報の
設定や、初期系統データの設定及び初期系統の状態を変
更する操作を行ない、トレーニはマン・マシン装置を介
して系統の監視・制御を行ない、系統模擬部はトレーナ
及びトレーニの操作に対する電力系統の応動を模擬し、
トレーニがあたかも実系統で監視・制御しているような
状況を作り出すものである。以下従来の方式について図
を用いて説明する。図３は従来の電力系統運用訓練シミ
ュレータの構成を示した機能ブロック図である。１はト
レーナ用マン・マシン装置、２はトレーニ用マン・マシ
ン装置、３は系統模擬監視・制御手段、４はシミュレー
タデータ保存エリア、５は電力系統応動模擬手段であ
る。トレーナはトレーナ用マン・マシン装置１を介し、
事故情報の設定や訓練用の初期系統データの設定及び必
要に応じて初期系統の変更を行ない、訓練を開始する。
系統模擬監視・制御手段３はトレーナがマン・マシン装
置１を介して設定した初期データをシミュレータデータ
保存エリア４に保存し、その後電力系統応動模擬手段５
を起動する。この初期データには電力系統の応動を模擬
するのに必要な諸データが含まれている。

【０００３】電力系統応動模擬手段５はシミュレータデ
ータ保存エリア４に保存されたデータを基に、時々刻々
変化する電力系統内の周波数，電圧分布，負荷電力，発
電機出力，線路潮流等の数値情報（以下ＴＭと言う）を
計算し、リレーの応動とこれに伴なう状態変化を表す２
値情報（以下ＳＶと言う）の模擬を行ない、これらの情
報をシミュレータデータ保存エリア４に保存する。又、
電力系統応動模擬手段５は事故情報に従い、事故発生時
刻になると設定された事故を発生させる。この時も同様
にＴＭ値の計算，リレーの応動の模擬，ＳＶの模擬を行
ない、これらの結果をシミュレータデータ保存エリア４
に保存する。データ保存後、系統模擬監視・制御手段３
を再起動する。系統模擬監視・制御手段３は電力系統応
動模擬手段５で保存したＴＭ情報及びＳＶ情報をシミュ
レータデータ保存エリア４から取り出し、トレーナ用マ
ン・マシン装置１及びトレーニ用マン・マシン装置２を
介して表示し、トレーナ及びトレーニに現在の電力系統
の状態を伝える。

【０００４】トレーニはトレーニ用マン・マシン装置２
を介して系統の状態を監視し、電力系統を安定かつ経済
的に運用する方法を考え、これを実施する。これにより
トレーニの監視・制御能力の向上を図るものであり、即
ち、これが訓練である。トレーニの操作はトレーニ用マ
ン・マシン装置２を介して行なわれ、系統模擬監視・制
御手段３によりシミュレータデータ保存エリア４に反映
される。その後は前述の手順で電力系統応動模擬手段５
が起動され、トレーニの操作に対する電力系統の応動が
模擬され、その結果はトレーナ用マン・マシン装置１及
びトレーニ用マン・マシン装置２を介して表示される。
トレーナはトレーナ用マン・マシン装置１を介して事故
の設定を行なったり、又、トレーニの指令に対する現地
の応動を模擬するために負荷電力，発電機出力を変更す
る。トレーナの操作もトレーニの操作と同様の手順で計
算に反映され、トレーナ用マン・マシン装置１を介して
表示される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電力系統の送電線や発
変電所に１線地絡や線間短絡などの各種の事故が発生し
た場合、系統の状態及び保護リレー等の各種リレーの応
動を厳密に模擬するためには、故障計算を行ない３相各
相の電圧・電流を計算する必要があるが、演算量が多大
であり計算時間を要する。通常のシミュレーションでは
訓練中の模擬計算は、トレーニに電力系統の状態をリア
ルタイムで伝えるために数秒周期で実行される。このた
め計算時間の制限から３相を一括とした近似計算を行な
い、演算量を削減してリアルタイム性を維持していた。
模擬計算の計算手法としては、過渡安定度計算や更に簡
略な周波数動揺計算と潮流計算を組合せた手法がある。

【０００６】しかしながら、これらはいずれも近似計算
であるため、これらの手法による計算結果を基に事故に
対する電力系統の応動を模擬した場合、実際の電力系統
の応動と合わないことがあり、訓練を行なうには支障を
きたすことがあった。又、厳密に計算を行なうために故
障計算をそのまま組み込んだ場合は、演算量が多大のた
め模擬計算のリアルタイム性が保てなくなった。本発明
は上記課題を解決するためになされたものであり、通常
は従来手法を用いて電力系統の応動を模擬し、事故発生
時及び事故継続中の電力系統の状態を故障計算を用いて
詳細に模擬する電力系統運用訓練シミュレータを提供す
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では従来の電力系統運用訓練シミュレータの
各手段に加え、訓練中、通常は従来の電力系統応動模擬
手段を起動し、事故が発生して除去されるまでの間事故
詳細模擬手段を起動する模擬切換手段と、事故発生時安
定度計算に故障計算を組み込み事故時の系統の状態を詳
細に計算し、詳細な計算結果に基づきＴＭ値を計算し、
リレーの応動とこれに伴なうＳＶ発生模擬行ない、これ
らの情報をシミュレータデータ保存エリアに保存する事
故詳細模擬手段とを付加する構成とした。

【作用】トレーナはマン・マシン装置を介して事故の設
定，初期系統データの設定や初期系統の状態を変更する
操作を行なった後で、従来手法と同様に系統模擬監視・
制御手段を起動する。その後系統模擬監視・制御手段よ
り模擬切換手段を起動する。模擬切換手段は事故が発生
するまで及び事故解除後は、従来の電力系統応動模擬手
段を起動する。電力系統応動模擬手段が起動された場合
は、従来手法と同様に電力系統の応動を模擬する。事故
が発生した場合、模擬切換手段は事故が除去されるまで
事故詳細模擬手段を起動する。事故詳細模擬手段では事
故発生時刻になると事故を発生させて保護リレー等によ
り、事故が除去されるまでは故障計算を組み込んだ安定
度計算による模擬計算を行ない、この計算結果を基にＴ
Ｍ値を計算し、リレーの応動とこれに伴なうＳＶ発生情
報の模擬を行ない、これらの情報をシミュレータデータ
保存エリアに保存する。シミュレータデータ保存エリア
に保存されたＳＶ／ＴＭ情報は系統模擬監視・制御手段
を介して、トレーナ用マン・マシン装置及びトレーニ用
マン・マシン装置に表示される。又、シミュレータデー
タ保存エリアに書込まれた事故詳細模擬手段の計算結果
は、事故除去後の電力系統応動模擬手段の模擬計算に引
継がれる。

【０００８】

【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。図１
は本発明による電力系統運用訓練シミュレータを説明す
る実施例の機能ブロック構成図である。図１において図
３と同一部分に関しては同一符号を付して詳細な説明を
省略する。図１において６は訓練中通常は電力系統応動
模擬手段５を起動し、事故発生から事故除去までの間は
事故詳細模擬手段７を起動する模擬切換手段であり、７
は故障計算と安定度計算を用いて事故時の電力系統の応
動を詳細に模擬し、この結果をシミュレータデータ保存
エリアに保存する事故詳細模擬手段である。その他の構
成は図３と同じである。

【０００９】次に作用について説明する。本実施例は電
力系統運用訓練シミュレータに故障計算を組み込んだ安
定度計算を行なうようにして、事故時の電力系統の応動
を詳細に模擬し、その結果を保存する事故詳細模擬手段
７を付加することにより、訓練のリアルタイム性を保ち
ながら事故発生時及び事故継続中の電力系統の厳密な応
動をトレーナ及びトレーニに伝えることを可能としてい
る。又、計算手法そのものを本発明では特にねらったも
のではないが、概要としては以下のようになる。安定度
計算は通常電力系統を３相一括してモデル化して、電圧
・電流の関係を表す代数方程式と発電機及びその制御系
を表す状態方程式を解いて電力系統の状態を解析する。
安定度計算はこのように電圧計算処理部と発電機状態計
算処理部からなっている。本発明では電圧計算処理部に
故障計算を組み込み、事故時の電圧及び電流を厳密に計
算するものである。故障計算では対称座標法を用い電力
系統を零相，正相，逆相の各対称分回路に分けて表現
し、夫々について対称分電圧・電流を計算する。これら
を合成して系統各部の３相電圧・電流を計算する。故障
計算により３相電圧・電流を計算した後は、安定度計算
の発電機状態計算処理部を用いて発電機の応動を解析す
る。

【００１０】以下では図１と図２を用いて、新たに追加
された構成部分の説明を行なう。トレーナはトレーナ用
マン・マシン装置１を介して訓練に必要なデータの設定
及び操作を行なう。設定データ及び操作手順は従来の方
法と同じである。従来方法と同様に系統模擬監視・制御
手段３が起動される。その後系統模擬監視・制御手段３
より模擬切換手段６が起動される。模擬切換手段６は通
常は電力系統応動模擬手段５を起動し、事故が発生して
除去されるまでは事故詳細模擬手段７を起動する。事故
詳細模擬手段７はシミュレータデータ保存エリア４に保
存されたシミュレータ用データを用いて、事故が発生し
て除去されるまでの間、故障計算と安定度計算の組合せ
により電力系統の応動を詳細に模擬する。

【００１１】図２は事故詳細模擬手段７の処理内容を示
すフローチャートである。ステップS1では電力系統を表
現する零相，正相，逆相回路を作成する。ステップS2で
は正相回路について、通常の潮流計算手法によって正相
回路の故障前電圧・電流負荷インピーダンスを求める。
ステップS3では各対称分回路について、故障点から見た
対称分インピーダンスを求める。ステップS4では短絡，
地絡などの故障種別に応じた対称分回路を構成して、故
障点電圧・電流を求める。ステップS5では各対称分回路
について、系統各部の対称分電圧・電流の分布を計算
し、これとステップS2で求めた故障前潮流を重ねて故障
時の系統各部の電圧・電流を求める。ステップS6では発
電機の状態方程式を解いて発電機の状態を計算する。ス
テップS1からステップS5までが故障計算である。ステッ
プS7では前記ステップS1からステップS6の計算結果を受
けてＴＭ値の計算を行ない、リレーの応動とこれに伴な
うＳＶの模擬を行なう。ステップS8ではステップS7の模
擬結果をシミュレータデータ保存エリアに保存する。こ
の事故詳細模擬手段７を用いることで、事故発生から事
故除去に至るまでの電力系統の応動が詳細に模擬され
る。この結果はシミュレータデータ保存エリア４へ保存
される。シミュレータデータ保存エリア４へ保存された
結果は事故除去後、模擬切換手段６により起動される電
力系統応動模擬手段５へ引継がれる。事故除去後は従来
の手法と同様に模擬が行なわれる。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば通
常時は従来手法によって電力系統の応動を模擬し、事故
発生から事故除去までの時間に事故時の系統の状態を詳
細に計算するようにしたので、故障計算を組込むことで
事故発生時の電力系統の応動を詳細に模擬し、その結果
をトレーニへ伝えることができて、臨場感あふれる訓練
を行なうことができる。又、事故発生時及び事故継続時
以外は通常の手法で模擬するため、トレーナ及びトレー
ニの操作に対する電力系統の応動もリアルタイムで模擬
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電力系統運用訓練シミュレータを
説明する機能ブロック構成図。

【図２】事故詳細模擬手段の処理の流れを示すフローチ
ャート。

【図３】従来の電力系統運用訓練シミュレータを説明す
る機能ブロック構成図。

【符号の説明】

１ トレーナ用マン・マシン装置 ２ トレーニ用マン・マシン装置 ３ 系統模擬監視・制御手段 ４ シミュレータデータ保存エリア ５ 電力系統応動模擬手段 ６ 模擬切換手段 ７ 事故詳細模擬手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電力系統運用訓練シミュレーションに必
   要な諸データを保存するシミュレータデータ保存エリア
   と、被訓練者及び教官の操作をシミュレータデータ保存
   エリアに反映し、電力系統の模擬結果をマン・マシン装
   置を介して表示する系統模擬監視制御手段と、シミュレ
   ータデータ保存エリアに保存されたデータから電力系統
   の状態を模擬する電力系統応動模擬手段からなる電力系
   統運用訓練シミュレータにおいて、通常時に起動させる
   電力系統応動模擬手段と、事故発生から事故が除去され
   るまでの間に起動させる事故詳細模擬手段と、前記各手
   段を切換える模擬切換手段とを備えたことを特徴とする
   電力系統運用訓練シミュレータ。