JPH06266450A - 自動電圧・無効電力制御装置 - Google Patents

自動電圧・無効電力制御装置

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Publication number
JPH06266450A
JPH06266450A JP5055572A JP5557293A JPH06266450A JP H06266450 A JPH06266450 A JP H06266450A JP 5055572 A JP5055572 A JP 5055572A JP 5557293 A JP5557293 A JP 5557293A JP H06266450 A JPH06266450 A JP H06266450A
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JP
Japan
Prior art keywords
tap
reactive power
voltage
control device
automatic voltage
Prior art date
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Pending
Application number
JP5055572A
Other languages
English (en)
Inventor
Tamotsu Minagawa
保 皆川
Yoshinori Ichikawa
嘉則 市川
Takahiro Toyozumi
隆寛 豊住
Shinji Hayashi
真司 林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Tohoku Electric Power Co Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tohoku Electric Power Co Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tohoku Electric Power Co Inc filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5055572A priority Critical patent/JPH06266450A/ja
Publication of JPH06266450A publication Critical patent/JPH06266450A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30Reactive power compensation

Landscapes

  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、LTCの不要なタップ切り替え動作
を防止して、高価なLTCの寿命を延ばせることを最も
主要な目的としている。 【構成】本発明は、電力系統の有効電力、電圧、無効電
力の各時系列データを入力し、過去の系統状態とそれに
対応する最適なタップ指令のパターンを学習させたニュ
ーラルネットワークにより現状の系統状態とのパターン
マッチを行ない、タップ切替器のタップ指令値を演算す
る手段を備え、また必要に応じて、電力系統の有効電
力、電圧、無効電力の各時系列データを入力し、ニュー
ラルネットワークの重み係数を学習する学習手段を備え
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発電機が変圧器を介し
て接続された電力系統の電圧および無効電力を、変圧器
に設けられたタップ切替器(以下、LTCと称する)の
タップを切替えることにより目標範囲内に制御する自動
電圧・無効電力制御装置に係り、特にLTCの不要なタ
ップ切り替え動作を防止して、高価なLTCの寿命を延
ばすようにした自動電圧・無効電力制御装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来の自動電圧・無効電力制御装置は、
電力系統の変圧器に設けられたLTCに駆動指令を与
え、当該変圧器のタップを調整することにより、変圧器
二次側の電圧や無効電力を所望の範囲に制御するもので
ある。図4は、この種の従来の電圧・無効電力制御装置
の構成例を示すブロック図である。
【0003】図4において、発電機1は、変圧器2を介
して電力系統に接続されている。この変圧器2は、図示
しないLTCを有している。また、この変圧器2の二次
側である電力系統の電圧および電流は、それぞれ計器用
変圧器(以下、PTと称する)3および計器用変流器
(以下、CTと称する)4により抽出されて、トランス
ジューサ5に入力される。
【0004】トランスジューサ5では、入力された電力
系統の電圧および電流に基づいて電力系統の無効電力が
求められ、これが電力系統の無効電力を表わす無効電力
Qとして、電力系統の電圧を表わす電圧Vと共に、プロ
セス信号として出力される。
【0005】電圧・無効電力制御部6では、あらかじめ
設定された範囲から電圧Vおよび無効電力Qがある時間
以上逸脱すると、変圧器2のLTCへタップ上げまたは
タップ下げの指令が出力され、変圧器2の二次側の電圧
V、無効電力Qが常に目標範囲内に存在するように制御
演算が行なわれる。次に、上記電圧・無効電力制御部6
における電圧・無効電力制御の制御動作について、図5
を用いて詳細に説明する。
【0006】図5において、プロセス信号である電圧信
号Vと無効電力信号Qは、不感帯設定部7,8に入力さ
れる。不感帯設定部7,8では、当該入力信号V,Qが
不感帯内に存在する場合には、不感帯設定部7,8の出
力は零である。また、当該入力信号V,Qが不感帯外に
存在する場合には、不感帯から外れた大きさに比例して
レベルの信号が、不感帯設定部7,8から積分器9,1
0に入力される。
【0007】積分器9,10では、不感帯設定部7,8
の出力信号が零であるか、LTCによりタップ駆動され
た時に連続的なLTCの駆動を防止するために設けられ
た図示しないタイマーのインターロックにより、通常リ
セット信号のために積分がロックされている。前回、L
TCのタップを駆動してからタイマー設定値以上の時間
が経過するとタイマーはカウントアップし、不感帯設定
部7,8からの出力信号の有無により、リセット信号が
ON/OFFする。電圧信号V、無効電力信号Qが不感
帯設定範囲を超えた時にリセット信号が解除され、積分
器9,10は不感帯設定部7,8からの出力信号の大き
さにより、反限時特性を持って正または負方向信号を出
力する。
【0008】検出コンパレータ11では、積分器9から
の出力信号が設定値以上に達すると、変圧器2のタップ
上げ指令あるいはタップ下げ指令が出力される。また、
検出コンパレータ12では、積分器10からの出力信号
により1、0、−1が出力される、すなわち出力信号が
1の場合は電圧条件13により、出力信号が−1の場合
は電圧条件14により、変圧器2のタップ上げ指令ある
いはタップ下げ指令が出力される。なお、もし、積分器
9,10からの出力信号が検出コンパレータ11,12
の動作レベルに到達する前に、不感帯設定部7,8から
の出力信号が零となれば、リセット信号によって積分器
9,10の出力信号は零となり、制御演算としては初期
状態に復帰する。
【0009】ところで、従来の自動電圧・無効電力制御
装置では、次のような問題がある。すなわち、変圧器2
のLTCには、機械的な最大動作回数が定められてお
り、不要な動作回数を抑えることが、経済性の面から重
要である。図6は、ある変圧器に設定された自動電圧・
無効電力制御装置により駆動された実際のLTC動作オ
シロ記録の一例を示す図である。
【0010】以下、実際のLTC動作について図6を用
いて説明する。系統電圧が負荷の変動により上昇したた
めに、自動電圧・無効電力制御装置はLTCにタップ下
げ指令を出したが、系統電圧が設定範囲よりも高いの
で、ある時間後に再度LTCにタップ下げ指令を出し
た。ところが、系統電圧が設定範囲よりも下がり過ぎた
ので、タップ上げ指令を出した。この場合、図6に示す
ように、系統負荷の変動に応じて、電圧Vや無効電力Q
が変化する。しかし、図6に示す2回目の下げ指令は、
すぐにタップを上げて元の位置に戻す必要が生じたこと
で不要動作である。1日のうちでも、特に朝、昼前後、
夕方等には、複数回大きな負荷変動が発生するため、年
間に換算するとタップ切り替えの不要動作回数は、高価
なLTCの寿命に大きな影響を与えることになる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
自動電圧・無効電力制御装置においては、系統負荷が大
きく変動する場合に、LTCのタップ切り替えの不要動
作が多く発生し、高価なLTCの寿命を縮めるという問
題があった。
【0012】本発明の目的は、LTCの不要なタップ切
り替え動作を防止して、高価なLTCの寿命を延ばすこ
とが可能な極めて信頼性の高い自動電圧・無効電力制御
装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、発電機が変圧器を介して接続された電力系統の電
圧および無効電力を、変圧器に設けられたタップ切替器
のタップを切替えることにより目標範囲内に制御する自
動電圧・無効電力制御装置において、
【0014】まず、請求項1に記載の発明では、電力系
統の有効電力、電圧、無効電力の各時系列データを入力
し、過去の系統状態とそれに対応する最適なタップ指令
のパターンを学習させたニューラルネットワークにより
現状の系統状態とのパターンマッチを行ない、タップ切
替器のタップ指令値を演算する手段を備えている。
【0015】また、請求項2に記載の発明では、電力系
統の有効電力、電圧、無効電力の各時系列データを入力
し、過去の系統状態とそれに対応する最適なタップ指令
のパターンを学習させたニューラルネットワークにより
現状の系統状態とのパターンマッチを行ない、タップ切
替器のタップ指令値を演算する手段と、電力系統の有効
電力、電圧、無効電力の各時系列データを入力し、ニュ
ーラルネットワークの重み係数を学習する学習手段とを
備えている。
【0016】ここで、特に上記学習手段における学習方
法としては、過去の系統状態に対する最適なタップ指令
値を教示信号として与え、バックプロパゲーション法等
の手法を用いて行なうようにしている。
【0017】
【作用】従って、本発明の自動電圧・無効電力制御装置
においては、過去の系統状態とそれに対応する最適なタ
ップ指令値のパターンをニューラルネットワークに学習
させ、現状の系統状態とのパターンマッチによりタップ
指令値を演算することにより、LTCの不要なタップ切
り替え動作を防止し、もって高価なLTCの寿命を延ば
すことができる。
【0018】
【実施例】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。
【0019】図1は、本発明による自動電圧・無効電力
制御装置の構成例を示すブロック図である。すなわち、
本実施例の自動電圧・無効電力制御装置は、図1に示す
ように、自動電圧・無効電力制御装置本体21をニュー
ラルネットワークで構成し、この自動電圧・無効電力制
御装置本体21に、前述した図4の電力系統の有効電
力、電圧、無効電力の各時系列データを入力し、過去の
系統状態とそれに対応する最適なタップ指令のパターン
を学習させた上記ニューラルネットワークにより現状の
系統状態とのパターンマッチを行ない、前記変圧器2の
LTCのタップ指令値を演算して出力する機能を備えて
いる。
【0020】次に、以上のように構成した本実施例の自
動電圧・無効電力制御装置の動作について、図2を用い
て説明する。なお、図2は、自動電圧・無効電力制御装
置本体21を、3層の階層型ニューラルネットワークで
構成した場合の構成例を示す図である。
【0021】図1において、ニューラルネットワークで
構成した自動電圧・無効電力制御装置本体21には、電
力系統の有効電力、電圧、無効電力の各時系列データが
入力される。そして、ニューラルネットワークにより、
現状の系統状態とのパターンマッチが行なわれて、変圧
器2のLTCのタップ指令値が出力される。
【0022】すなわち、図2において、自動電圧・無効
電力制御装置本体21を構成するニューラルネットワー
クの入力層31には、電力系統の有効電力の時系列デー
タ(L個)と、電圧の時系列データ(M個)と、無効電
力の時系列データ(N個)が取り込まれる。
【0023】次に、ニューラルネットワークの中間層3
2では、入力層31からのデータの重み付き総和演算と
関数演算が行なわれ、その演算結果が出力層33に出力
される。
【0024】この場合の中間層32の処理について、第
jユニットを例に説明する。すなわち、いま入力層31
の第iユニットから入力されたデータをXi 、入力層3
1の第iユニットから中間層32の第jユニットへの重
み係数をWijとすると、中間層32の第jユニットの出
力データrj は次式で算出される。
【0025】
【数1】 (j=1〜NA ただし、NAは中間層の数) ここで、出力関数fとしては、例えばシグモイド関数等
を用いる。
【0026】最後に、ニューラルネットワークの出力層
33では、中間層32からのデータの重み付き総和演算
と関数演算が行なわれ、タップ指令値が下式で算出され
る。すなわち、この場合、出力関数gとして、しきい値
関数を用いることにより、TAP=1、0、−1にそれ
ぞれ対応して、タップ上げ、タップ保持、タップ下げの
指令値が出力される。
【0027】
【数2】 ただし、Yj は中間層jから出力への重みである。
【0028】上述したように、本実施例の自動電圧・無
効電力制御装置は、電力系統の有効電力、電圧、無効電
力の各時系列データを入力し、過去の系統状態とそれに
対応する最適なタップ指令のパターンを学習させたニュ
ーラルネットワークにより現状の系統状態とのパターン
マッチを行ない、変圧器2のLTCのタップ指令値を演
算するようにしたものである。
【0029】従って、LTCの不要なタップ切り替え動
作を防止して、タップ切り替えの回数を減らすることが
可能となる。これにより、高価なLTCの寿命を延ばす
ことができる。尚、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、次のようにしても同様に実施できるもので
ある。
【0030】(a)図3は、本発明による自動電圧・無
効電力制御装置の他の構成例を示すブロック図であり、
図1と同一部分には同一符号を付してその説明を省略
し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。すなわ
ち、本実施例の自動電圧・無効電力制御装置は、図1に
学習装置22を付加した構成としたものである。
【0031】ここで、学習装置22は、図示しない教示
信号入力装置を有しており、前記電力系統の有効電力、
電圧、無効電力の各時系列データを入力し、前記自動電
圧・無効電力制御装置本体21を構成するニューラルネ
ットワークの重み係数を学習するものである。また、そ
の学習方法としては、過去の系統状態に対する最適なタ
ップ指令を教示信号として与え、例えばバックプロパゲ
ーション法等の既存の手法を用いて行なえばよい。
【0032】(b)上記各実施例では、自動電圧・無効
電力制御装置本体21を、3層の階層型ニューラルネッ
トワークで構成する場合について説明したが、これ以外
のニューラルネットワークで構成する場合についても、
本発明を同様に適用できるものである。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、過
去の系統状態とそれに対応する最適なタップ指令値のパ
ターンをニューラルネットワークに学習させ、現状の系
統状態とのパターンマッチによりタップ指令値を演算す
るようにしたので、LTCの不要なタップ切り替え動作
を防止して、高価なLTCの寿命を延ばすことが可能な
極めて信頼性の高い自動電圧・無効電力制御装置が提供
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による自動電圧・無効電力制御装置の一
実施例を示すブロック図。
【図2】同実施例における自動電圧・無効電力制御装置
本体のニューラルネットワークの構成例を示す図。
【図3】本発明による自動電圧・無効電力制御装置の他
の実施例を示すブロック図。
【図4】従来の自動電圧・無効電力制御装置の構成例を
示すブロック図。
【図5】図4における電圧・無効電力制御部の構成例を
示すブロック図。
【図6】従来の自動電圧・無効電力制御装置のLTC実
動作記録オシロの一例を示す波形図。
【符号の説明】
1…発電機、2…変圧器、3…PT、4…CT、5…ト
ランスジューサ、21…自動電圧・無効電力制御装置本
体、22…学習装置、31…入力層、32…中間層、3
3…出力層。
フロントページの続き (72)発明者 豊住 隆寛 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 林 真司 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発電機が変圧器を介して接続された電力
    系統の電圧および無効電力を、前記変圧器に設けられた
    タップ切替器のタップを切替えることにより目標範囲内
    に制御する自動電圧・無効電力制御装置において、 前記電力系統の有効電力、電圧、無効電力の各時系列デ
    ータを入力し、過去の系統状態とそれに対応する最適な
    タップ指令のパターンを学習させたニューラルネットワ
    ークにより現状の系統状態とのパターンマッチを行な
    い、前記タップ切替器のタップ指令値を演算する手段を
    備えて成ることを特徴とする自動電圧・無効電力制御装
    置。
  2. 【請求項2】 発電機が変圧器を介して接続された電力
    系統の電圧および無効電力を、前記変圧器に設けられた
    タップ切替器のタップを切替えることにより目標範囲内
    に制御する自動電圧・無効電力制御装置において、 前記電力系統の有効電力、電圧、無効電力の各時系列デ
    ータを入力し、過去の系統状態とそれに対応する最適な
    タップ指令のパターンを学習させたニューラルネットワ
    ークにより現状の系統状態とのパターンマッチを行な
    い、前記タップ切替器のタップ指令値を演算する手段
    と、 前記電力系統の有効電力、電圧、無効電力の各時系列デ
    ータを入力し、前記ニューラルネットワークの重み係数
    を学習する学習手段と、 を備えて成ることを特徴とする自動電圧・無効電力制御
    装置。
  3. 【請求項3】 前記学習手段における学習方法として
    は、過去の系統状態に対する最適なタップ指令値を教示
    信号として与え、バックプロパゲーション法等の手法を
    用いて行なうようにしたことを特徴とする請求項2に記
    載の自動電圧・無効電力制御装置。
JP5055572A 1993-03-16 1993-03-16 自動電圧・無効電力制御装置 Pending JPH06266450A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102598456A (zh) * 2010-01-25 2012-07-18 株式会社东芝 变电站自动控制系统
JP2017139916A (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 三菱電機株式会社 発電所の電圧制御装置
CN112909954A (zh) * 2020-12-30 2021-06-04 燕山大学 一种基于生成对抗神经网络的微电网分层控制策略

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