JPH0638375A - 電力系統監視装置 - Google Patents

電力系統監視装置

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JPH0638375A
JPH0638375A JP4213578A JP21357892A JPH0638375A JP H0638375 A JPH0638375 A JP H0638375A JP 4213578 A JP4213578 A JP 4213578A JP 21357892 A JP21357892 A JP 21357892A JP H0638375 A JPH0638375 A JP H0638375A
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JP
Japan
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stability
power system
margin
power
unstable
Prior art date
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Pending
Application number
JP4213578A
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English (en)
Inventor
Masahito Yamamoto
将人 山本
Kazuya Komata
和也 小俣
Masahiro Sato
正弘 佐藤
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
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Electric Power Co Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統監視装置において、不安定な想定事
故に対して安定化のための制御量を算出するだけではな
く、想定事故が安定であると判定された場合に、電力系
統がどの程度安定であるかの安定度余裕量を算出できる
ようにする。 【構成】 本発明による電力系統監視装置では、電力系
統の接続状態及び電力の需給状態を系統情報として収集
する系統情報収集手段1と、この系統情報収集手段によ
り収集された系統情報及び系統設備データに基づいて系
統の潮流状態を算出する潮流状態演算手段3と、この潮
流状態演算手段で求められた現状の潮流状態での複数の
想定事故に対する安定度をエネルギー関数法により判定
する安定判定手段5と、この安定判定手段で安定と判定
された想定事故に対して安定度余裕量を、又、不安定と
判定された想定事故に対して安定化のための制御量を夫
々エネルギー関数法を用いて算出する余裕量算出手段7
及び制御量算出手段8を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統の安定度をオ
ンラインで監視する電力系統監視装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電力系統監視装置は、予め設定さ
れた想定事故に対して安定/不安定を判定し、不安定な
場合は、安定になるような発電機出力の制御量を算出す
るものであった(例えば、高柴他“系統総合監視制御シ
ステムの一提案”平成元年電力技術研究会PE−89−
80)。しかし、通常の系統運用状態では想定事故に対
して系統が不安定になる確率は非常に低く、このような
場合、従来の電力系統監視装置はただ安定であるという
結果を出力するだけであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、電力需要の急増
により、電力系統はその設備限界付近での運転を余儀な
くされている。このような状況下でより安全な系統運用
を行なうためには、今まで以上に詳しい系統状態の把握
が必要になる。本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
であり、不安定な想定事故に対して安定化のための制御
量を算出するだけでなく、想定事故が安定であると判定
された場合に、電力系統がどの程度安定であるか、即
ち、系統の安定度余裕量を算出することができる電力系
統監視装置を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明による電力系統監視装置では、電力系統の接
続状態及び電力の需給状態を系統情報として収集する系
統情報収集手段と、この系統情報収集手段により収集さ
れた系統情報及び系統設備データに基づいて系統の潮流
状態を算出する潮流状態演算手段と、この潮流状態演算
手段で求められた現状の潮流状態での複数の想定事故に
対する安定度をエネルギー関数法により判定する安定判
定手段と、この安定判定手段で安定と判定された想定事
故に対して安定度余裕量を、不安定と判定された想定事
故に対して安定化のための制御量を夫々エネルギー関数
法を用いて算出する余裕量算出手段及び制御量算出手段
を備えたことを特徴とする。
【作用】上述の電力系統監視装置においては、電力系統
の需給状態に応じた一定周期で、電力系統の接続状態や
電力の需給状態が系統情報収集手段により検出され、潮
流状態演算手段に入力される。そして、潮流状態演算手
段では、この系統情報データと予め記憶されている系統
設備データに基づいて現在の潮流状態を算出する。次
に、安定判定手段では、複数の想定事故に対する安定度
をエネルギー関数法を用いて判定する。そして、更に、
安定判定手段で安定と判定された想定事故に対しては余
裕量算出手段にて安定度余裕量が、又、不安定と判定さ
れた想定事故に対しては制御量算出手段にて安定化のた
めの制御量が夫々求められ、その結果は電力系統の運転
員に提示される。ここで、安定度余裕量を「安定な想定
事故に対して安定度を維持しながら脱調の予想される発
電機の出力を増加できる極限値」、制御量を「不安定な
想定事故に対して脱調する発電機を安定化するのに必要
な発電機出力の最低減少量」と定義する。
【0005】要するに本発明では、予め算出された現在
の潮流状態をもとに複数の想定事故に対する安定度をエ
ネルギー関数法により判定し、そのうち安定な想定事故
に対しては安定度余裕量を、不安定な想定事故に対して
は安定化のための制御量を夫々算出し、電力系統の運転
員に提示するものである。そこで、先ず、エネルギー関
数法による安定度判定と安定な場合の安定度余裕量の算
出方法及び不安定な場合の制御量の算出方法について説
明する。電力系統の安定度判定法として、発電機の動き
を表わす非線形微分方程式をステップ・バイ・ステップ
に解き、その結果得られた内部位相角の変化により安定
度を判定するシミュレーション法がある。しかしこの方
法では、多元の非線形微分方程式を短い積分刻み幅(例
えば10ミリ秒)で解かなければならず非常に多くの計算
労力が必要になる。従って、オンライン監視システムに
適用するには計算時間の面で問題になる。この問題点を
解決するため、リヤプノフの安定性理論をベースとした
エネルギー関数法(リヤプノフ関数法とも呼ばれてい
る)が提案された(例えば、垣本“電力系統におけるリ
ヤプノフ関数法の研究動向”電気学会論文誌B分冊平成
2年2月号解説)。この方法によれば、事故除去時点で
の系統のもつエネルギー関数値が、不安定平衡点におけ
るエネルギー関数値より大きい場合に不安定と判定でき
るので、非線形微分方程式の求解は事故除去時点までで
よく、シミュレーション法に比べて高速である。
【0006】(1) 式にエネルギー関数法で使用されるエ
ネルギー関数の一例を示す。右辺第1項が運動エネルギ
ー、第2項が位置エネルギーである。 ここで、Mi,ωi等は系統に並列運転している発電機
iの次のような諸量である。 Mi:慣性定数、 ωi:角速度、 Pmi:機
械入力、 Ei:内部電圧、 δi:内部位相角、 δij:δ
i−δj、 Gij,Bij:縮小Y行列の伝達コンダクタンスとサセプ
タンス。エネルギー関数法では、事故除去時点の(1) 式
のエネルギー関数値Vと事故除去後の不安定平衡点の位
置エネルギーVp(δu )の値を比較して安定度を判定
する。即ち、(2) 式で定義したエネルギー余裕量ΔVが
正なら安定、負なら不安定、零ならば安定限界と判定さ
れる。 ΔV=Vp(δu )−V ……………………………………………(2)
【0007】次に、以上説明したエネルギー関数法を用
いた安定度余裕量と制御量の算出方法について説明す
る。想定事故により脱調する、あるいは脱調の予想され
る発電機の出力とエネルギー余裕量の間にはかなり強い
線形関係がある。図2はその一例である。同図でエネル
ギー余裕量ΔVと対象発電機の安定度余裕量及び不安定
時の制御量の関係を説明すると以下になる。対象発電機
の出力が2.5 [PU]の運転点Aでは、対応する想定事故に
対して安定であり、エネルギー余裕量は1.06 [PU] であ
り、又、この運転点Aからエネルギー余裕量が零になる
安定限界、即ち、対象発電機出力が3.0 [PU]の点までの
安定度余裕量(発電機出力の余裕量)は0.5 [PU]であ
る。一方、発電機出力が3.2 [PU]のB点の場合は、対応
する想定事故に対して不安定となる。この時、エネルギ
ー余裕量は−0.5 [PU]であり、安定化のための制御量
(発電機出力の減少量)は3.2 −3.0 =0.2 [PU]であ
る。
【0008】脱調する、あるいは脱調の予想される発電
機の出力とエネルギー余裕量の間に図2に示すような線
形的な関係があれば、エネルギー余裕量に対する発電機
出力の感度を用いて(3) 式より効率良く安定度余裕量あ
るいは制御量を求めることができる。ここで、感度S
は、解析的に求めることがむずかしいので(4) 式を用い
て数値計算により求める。 ΔPG =−μ・ΔV/S ……………………………………………(3) ここでμは、エネルギー余裕量と発電機出力との非線形
性を考慮した計算の減速係数であり、0<μ≦1であ
る。 ここで、ΔV(P1 ,…,Pi ,…,PN ):現状のエ
ネルギー余裕量。 ΔV(P1 ,…,Pi +ΔP,…,PN ):対応する想
定事故により脱調する、あるいは脱調の予想される発電
機iの出力をΔP増加させた時のエネルギー余裕量。 N:系統で並列運転している発電機台数。 以上の考え方に基づく安定度余裕量の算出の流れを図3
に、制御量算出の流れを図4に示す。同図においてεと
は、くり返し計算の収束判定基準値、mは対応する想定
事故により脱調する発電機の台数である。図3の安定度
余裕量の算出では、安定度余裕量を最大化するために、
感度の絶対値が最小の発電機を出力変更発電機に選定し
ている。一方、図4の制御量の算出では逆に、制御量を
最小化するために、感度の絶対値が最大のものを出力変
更発電機に選定している。
【0009】
【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監視装置の一実施例の構成図で
ある。図1において、Sは電力系統、G11〜G1n、G21
〜G2mはこの電力系統に並列運転している発電機である
(以降G11〜G1nは想定事故に対して安定な発電機、G
21〜G2mは想定事故に対して脱調、あるいはこれらの出
力を増やしていけば脱調が予想される発電機であるとす
る)。1は各変電所や発電所から伝送される電力系統S
の接続状態(例えばしゃ断器や断路器等の開閉状態)及
び電力の需給状態(有効,無効電力P,Q)を系統情報
として収集する系統情報収集部、2はこの系統情報収集
部1で収集された系統情報を記憶する情報記憶部であ
る。3はこの情報記憶部2に記憶された系統情報が取り
込まれる潮流状態演算部で、この潮流状態演算部3は系
統情報と予め系統設備記憶部4に記憶されている系統設
備データとに基づいて現在の系統の潮流状態を算出する
ものである。又、5はこの潮流状態演算部3で求められ
た潮流状態が入力される安定判定部で、この安定判定部
5は現在の潮流状態をもとに予め想定事故記憶部6に記
憶されている多数の想定事故に対してエネルギー関数法
を用いて(1) 及び(2) 式よりエネルギー余裕量を求め、
その値により安定度を判定する。更に、7はこの安定判
定部5で安定と判定された想定事故に対して安定度余裕
量を求める余裕量算出部で、図3に示した処理により安
定度余裕量としての発電機G21〜G2mの出力増加可能量
を求める演算手段7aと、この演算手段7aにより求められ
た安定度余裕量を記憶する記憶手段7bから構成される。
又、8は安定判定部5で不安定と判定された想定事故に
対して制御量を求める制御量算出部で、図4の処理によ
り制御量としての安定化のための発電機G21〜G2mの出
力減少量を求める演算手段8aと、この演算手段8aにより
求められた制御量を記憶する記憶手段8bから構成されて
いる。
【0010】次に上記のように構成された電力系統監視
装置の作用について述べる。電力系統Sから一定周期で
伝送されてくる電力系統の接続状態及び電力の需給状態
は系統情報収集部1に収集され、ここで収集された系統
情報は情報記憶部2に記憶される。この情報記憶部2に
記憶された系統情報が潮流状態演算部3に取り込まれる
と、この潮流状態演算部3ではその系統情報と予め系統
設備記憶部4に記憶されている系統設備データに基づい
て現状の系統の潮流状態を算出し、その出力が安定判定
部5に入力される。この安定判定部5では、潮流状態演
算部3で算出された現状の潮流状態をもとに想定事故記
憶部6に記憶されている各想定事故に対してエネルギー
関数法を用いて(1) ,(2) 式よりエネルギー余裕量を求
め、その値により安定度を判定する。更に、この安定判
定部5で安定と判定された想定事故に対して、演算手段
7aにより図3に示した作用で安定度余裕量としての発電
機G21〜G2mの出力増加可能量が求められ、その結果が
記憶手段7bに記憶される。又、安定判定部5で不安定と
判定された想定事故に対して、演算手段8aにより、図4
の処理で制御量としての安定化のための発電機G21〜G
2mの出力減少量が求められ、その結果が記憶手段8bに記
憶される。これら記憶手段7b,8bに記憶された演算結果
は、図示していない表示装置に出力され、電力系統の運
転員に提示される。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば予
め算出された現状の潮流状態をもとに多数の想定事故に
対する安定度を判定し、安定と判定された想定事故に対
しては安定度余裕量を、不安定と判定された想定事故に
対しては安定化のための制御量を夫々求めるようにした
ので、その結果を電力系統の運転員に提示することによ
り、運転員は今まで以上に詳しい電力系統の状態が把握
でき、より高度な電力系統の運用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示すブロック図。
【図2】発電機の出力とエネルギー余裕量の関係を説明
するための図。
【図3】安定度余裕量の算出法を説明するためのフロー
チャート。
【図4】制御量の算出法を説明するためのフローチャー
ト。
【符号の説明】
1 系統情報収集部 2 情報記憶部 3 潮流状態演算部 4 系統設備記憶部 5 安定判定部 6 想定事故記憶部 7 余裕量算出部 7a 演算手段 7b 記憶手段 8 制御量算出部 8a 演算手段 8b 記憶手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 正弘 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統の接続状態及び電力の需給状態
    を系統情報として収集し、電力系統の安定度をオンライ
    ンで監視する電力系統監視装置において、収集された系
    統情報及び系統設備データに基づいて現在の系統の潮流
    状態を算出し、この潮流状態での複数の想定事故に対す
    る安定度をエネルギー関数法により判定し、更に安定な
    想定事故に対しては安定度余裕量を、又、不安定な想定
    事故に対しては安定化のための制御量を夫々エネルギー
    関数法を用いて算出することを特徴とする電力系統監視
    装置。
JP4213578A 1992-07-17 1992-07-17 電力系統監視装置 Pending JPH0638375A (ja)

Priority Applications (1)

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JP4213578A JPH0638375A (ja) 1992-07-17 1992-07-17 電力系統監視装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011516022A (ja) * 2008-03-26 2011-05-19 東京電力株式会社 電力システムの安定平衡点算出装置
CN105140912A (zh) * 2015-08-14 2015-12-09 国电南瑞科技股份有限公司 计及稳控系统运行状态的电网稳定断面控制限额识别方法
JP2021013238A (ja) * 2019-07-05 2021-02-04 関西電力株式会社 脱調判定装置及び脱調判定方法

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