JPH0721696B2 - 電力系統訓練用シミュレータ - Google Patents

電力系統訓練用シミュレータ

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JPH0721696B2
JPH0721696B2 JP63015423A JP1542388A JPH0721696B2 JP H0721696 B2 JPH0721696 B2 JP H0721696B2 JP 63015423 A JP63015423 A JP 63015423A JP 1542388 A JP1542388 A JP 1542388A JP H0721696 B2 JPH0721696 B2 JP H0721696B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電力系統の系統運用の訓練、系統事故対応の
訓練等に用いる電力系統訓練用シミュレータに係り、特
に中央給電指令所、支店給電指令所等の発電機制御、発
電機事故訓練に好適なものに関する。
〔従来の技術〕
かかる訓練用シミュレータは一般に次の機能を具備する
ものである。
系統の動的特性を理解させ、系統運用技術を十分に習
得させること。
監視制御システムや構成機器の進歩等に対応してその
操作に習熟させること。
複雑な系統事故への適格な判断力に基づいた対応を習
熟させること。
このような機能を満たすため、従来、電力系統の系統構
成や系統要素の各種定数を含む系統定義データと、入力
手段を介して適宜与えられる運用情報、系統の接続情
報、事故情報等を含む模擬系統情報に基づいて、まず要
求負荷に対応させてかつ負荷配分情報に対応させて運用
にかかる発電機の出力指令値を計算する。そして、これ
に基づいて系統の接続状態から各ノード点の電圧やブラ
ンチの潮流を算出し、その模擬計算の結果得られた系統
状態量をCRTなどの出力表示装置に系統構成とともに出
力表示するようにしていた。
ここで、上記訓練用シミュレータにおける模擬計算は潮
流計算が主要部となっており、この計算時間の長短によ
ってシミュレータの機能が左右されることから、これに
係る演算の高速化が要求されている。
そこで、従来は系統状態や発電機の指令値等に基づい
て、系統の縮約処理を行ない、その縮約された系統につ
いて潮流計算を行ない計算時間の短縮を図ることがなさ
れていた。その具体例を第8図に示した電力系統に基づ
いて説明する。説明を簡単にするため、3台の発電機
G1、G2、G3がそれぞれトランスT1、T2、T3と遮断器11、
12、13を介してそれぞれ母線Bに接続され、この母線B
には2本の送電線L1、L2がそれぞれ遮断器01、02を介し
て接続されている。このように構成される実系統に対
し、従来は送電線の遮断器01、02の入、切状態の論理和
から、2本の送電線L1、L2を1本に縮約して計算するこ
とにより、計算時間の短縮化が図られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上述した従来の縮約処理によっても、1
回の系統模擬計算に1ないし数秒かかることから、被訓
練者の機器操作や発電機の操作結果の系統状態を表現で
きるに止まり、発電機トリップなどの事故時や系統分離
時における過渡現象を模擬することができず、系統の安
定度模擬や被訓練者のオペレーション評価を適切に行な
うことが難しく、つまり結果評価のみでその経過につい
ては評価することができないという問題があった。
本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、す
なわち、さらに系統模擬計算時間を短縮し過渡現象の模
擬を可能とした電力系統訓練用シミュレータを提供する
ことにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、予め設定されている系統構成と系統定数を
含む定義データが格納された定義データテーブルと、入
力手段を介して与えられる運用情報と系統接続情報と事
故情報を含む模擬系統情報に基づいて系統状態量の模擬
計算を行なう系統模擬計算手段と、前記系統構成と系統
接続情報と模擬計算された系統状態量を出力表示する系
統表示手段とを具備してなる電力系統訓練用シミュレー
タにおいて、前記系統模擬計算手段は同一発電所内に設
置され、同一発電形式でほぼ同一定格出力の複数の発電
機を集約して1台の模擬発電機を設定し、該模擬発電機
の定数に基づいて前記系統模擬計算を行なうことを含ん
でなる電力系統訓練用シミュレータにより構成される。
〔作用〕
すなわち、発電機の動特性には多数のパラメータが関係
していることから、模擬計算に時間がかかるということ
に着目して出されたものであり、上記構成とすることに
より、系統模擬計算にかかる発電機の台数が低減される
から、これに応じて計算時間が著しく短縮化され、発電
機トリップ時等の過渡現象を模擬することができ、訓練
用シミュレータとしての機能を向上させるとともに、適
用範囲を拡大することができることになる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
第1図に本発明の一実施例のブロック構成図を示し、第
2図に系統模擬計算にかかる処理手順を示す。第1図に
示すように、訓練用シミュレータはシミュレータ本体10
0と訓練教官用卓101と被訓練者用卓102と系統表示盤103
とからなっている。訓練教官用卓101から系統運用のた
めの情報(例えば負荷変化)と系統の接続状態さらに系
統事故等の設定情報がマンマシンで入力処理手順111に
入力される。需給計算手段112は、系統定義データテー
ブル113に予め格納されている系統構成や系統要素の各
種の定数を含んでなる定義データを基に、需給関係の計
算を行ない、各発電機の出力指令値等を決定する。系統
模擬計算手段114は需給計算手段112、系統定義データテ
ーブル113、現在系統状態ベーステーブル115の内容に基
づいて、系統模擬計算を行ない、系統の潮流、電圧、周
波数などの系統状態量を各ポイントごとに算出し、表示
出力処理手段116を介して系統表示盤103および各卓10
1、102のCRTに表示する。
次に、特徴部にかかる系統模擬計算手段114の計算処理
手順について、第2図のフローチャートを参照しながら
説明する。第2図におけるステップ132の模擬発電機の
定数決定が特徴部にかかる処理であり、他のステップ13
0、131、133〜136は従来と同一の手順となっている。ま
ず、系統定義データテーブル113と現在系統状態ベース
テーブル115から系統接続状態を取込み(ステップ13
0)、また需給計算処理手順112から予め定められた経済
負荷配分側に基づいて計算された発電機と指令値を取込
み(ステップ131)。次にステップ132に進み、予め定め
られている集約すべき発電機群について、それぞれ並
列、解列の接続情報が変化するたびにそれを反映して、
その群に属する複数の発電機を1台の模擬発電機に模擬
し、さらに各発電機の定数に基づいてその模擬発電機定
数を決定する。発電機定数としては、発電機容量、負荷
変化速度、ガバナフリーのリミッターのほか多数の定数
が関係するが、本実施例においては、最も影響の大きい
発電機容量と負荷変化速度について模擬し、他の定数に
ついては同一として扱うようにしている。次に、ステッ
プ133において系統全体として縮約処理が必要か否か判
断し、必要であればステップ134に移行して系統の縮約
処理を行なう。そして、このようにして発電機を含めて
縮約された系統に基づいて、潮流計算を基本とする系統
模擬計算処理を行ない、系統各部の状態量を算出する
(ステップ135)。次にステップ136に進んで、出力表示
用のデータを整理し、それに基づいて系統表示盤103ま
たは各卓101、102のCRTに出力表示する。
ここで、発電機の集約模擬方法について具体例を挙げて
説明する。電力系統が第8図に示した構成に対し、3台
の発電機G1、G2、G3を、第3図に示すように1台の模擬
発電機GSに集約するものとする。また、送電線L1、L2
ついても、従来と同様に1回線に集約する。各発電機
G1、G2,G3の発電容量と負荷変化速度は第4図に示すよ
うになっている。これらを1台の模擬発電機GSに集約し
た場合、その模擬発電機GSの性能は第4図最下欄に示す
ように、各発電機の合計値となる。なお、同図に示した
ものはG1〜G3の全発電機が運転されている状態の場合で
あり、どれかが停止(解列)されているときは当然模擬
発電機GSの定数は代えなければならない。例えば、第5
図に示すように、負荷配分則に従って別途与えられる並
列、解列指令により、発電機G3の並列遮断器13が切の状
態であるとすると、この場合は、発電機G3は出力を供給
できないので、模擬発電機G3の容量および負荷変化速度
はG1とG2の合計となり、それぞれ220MW、25MW/分とな
る。
このようにして決定した模擬発電機定数を用いて系統の
潮流計算などの模擬計算を行なう。この結果、潮流計算
にかかる発電機の台数が大幅に低減されることから、そ
の計算時間が著しく短縮される。なお、集約にかかる発
電機はできるだけ特性の同じものを集約するのが望まし
く、例えば水力、揚水発電所にある3〜4台の発電機を
1基として模擬したところ、系統全体としては20〜30台
の発電機を10数台に集約でき、100ms周期にて系統模擬
計算を行なうことが可能となる。これにより、発電機ト
リップや事故等などの如き過渡現象の模擬をも可能にす
ることができた。なお、小容量の火力、ベース用の原子
力発電機も同様に集約すれば、全系としてシミュレート
できる発電機台数を増大できることになる。
なお、上述したように、本実施例では、模擬発電機定数
は発電機の容量と負荷変化速度についてのみ考慮した
が、基本的には第6図に示す発電機ブロックのモデルに
示すように、動特性には多数の定数が関係しており、系
統設備に合わせて影響の大きな定数を含めた集約処理を
行なう必要がある。ここで、第6図は周知の発電機モデ
ルの一例であり、本発明はこれに限られるものではな
い。第6図中ALR系は自動負荷調整装置を示し、ELD値は
経済負荷配分則に基づいて与えられる発電機の出力指令
値を示し、AFC値は自動周波数制御にかかる出力の補正
値である。スイッチGFはガバナフリー動作の指令信号で
あり、通常はオンされている。スイッチELDは経済負荷
配分制御指令であり通常はオンされている。スイッチAF
Cは自動周波数制御にかかる発電機の選択スイッチであ
る。このモデルにおける発電機の定数はALR系で13個
(図中では2個しか示されていないが他に11個あ
る。)、タービン系で6個、発電機で5個となってい
る。
なお、計算上は複数の発電機を適宜集約して行なうが、
系統表示盤103やCRTに表示する系統図には全発電機を表
示するものとする。そして、合わせて発電機の起動停
止、並列解列、出力値の指定などを実際の系統と同じく
表示できるようにする。これにより、被訓練者は見かけ
上全発電機が表示されているため、違和感はまったく覚
えずにオペレーションができることになる。上述したよ
うに、本実施例によれば、複数の発電機を含んでなる複
数の発電機群を群単位で1台の発電機に集約して系統模
擬計算を行なうようにしていることから、潮流計算等に
必要な計算時間を著しく短縮することができるという効
果がある。一般にシミュレータとして取扱う電力系統で
は100台以上の発電機を対象とすることが多く、これに
より系統の潮流計算時間が長くなり、厳密な系統模擬
や、系統の過渡現象模擬を阻害していたが、上記実施例
によれば、100台を例えば50台として模擬することも可
能であり、計算時間を大幅に短縮し、過渡現象の模擬を
可能とするのである。
ここで、上記実施例にかかる計算時間短縮の効果につい
て、系統事故時の周波数履歴による従来例との比較を第
7図に示す。第7図に示すように、60Hzの基準周波数で
運用していたときに、系統事故が発生して周波数低下を
招き、これに伴って系統安定化装置が作動し、復旧して
いく過程を示している。図中折れ線で示した本実施例に
係るものに対し、図中点線で示した従来の方法によるも
のは、周波数の変化に対して時間的なずれが生じてお
り、また最小値も多少の誤差が出ていることが判る。こ
の誤差によって動作する保護リレーが違ってしまう場合
があり正確なシミュレーションをすることができない。
これに対し、本実施例による周波数履歴は実際のプラン
トに即したものとなっており、復旧操作による系統への
効果も表示画面により容易に見ることができる。したが
って、系統事故対応の訓練結果の評価や、動作の分析な
ど、シミュレータとしての機能が向上し、適用範囲の拡
大を図ることができる。
また、発電機の縮約模擬をしていることから、200〜300
台の発電機を含む系統や、将来計画等の計算対象発電機
数をも含めた全発電機台数が、メモリや配置構成等から
制限を受けていたシミュレータシステムでも、本発明に
かかる縮約手法を適用することにより、すべての発電機
を組込んだ模擬を行なうことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、同特性の複数の
発電機を1台に集約して模擬発電機を設定し、この模擬
発電機の模擬発電機定数に基づいて系統計算をおこなう
ようにしていることから、潮流計算にかかる計算時間を
大幅に短縮することができ、過渡現象等の模擬も可能と
なる。この結果、被訓練者のオペレーションの評価にお
いて、その経過についても評価することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の全体構成図、第2図は第1
図実施例の主要部処理手順を示すフローチャート、第3
図は第1図実施例による縮約処理された系統構成図、第
4図、第5図は第1図実施例の処理手順を説明するため
の図、第6図はANR系統発電機のモデルを示すブロック
図、第7図は第1図実施例の効果を説明するため線図、
第8図は本発明を適用可能な一例の実系統構成図、第9
図は従来技術による縮約された系統構成図である。 100……シミュレータ本体、 111……入力処理手順、112……需給計算手段、 113……系統定義データテーブル、 114……系統模擬計算手段、 115……現在系統状態ベーステーブル、 116……表示出力処理手段。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め設定されている系統構成と系統定数を
    含む定義データが格納された定義データテーブルと、入
    力手段を介して与えられる運用情報と系統接続情報と事
    故情報を含む模擬系統情報に基づいて系統状態量の模擬
    計算を行なう系統模擬計算手段と、前記系統構成と系統
    接続情報と模擬計算された系統状態量を出力表示する系
    統表示手段とを具備してなる電力系統訓練用シミュレー
    タにおいて、 前記系統模擬計算手段は同一発電所内に設置され、同一
    発電形式でほぼ同一定格出力の複数の発電機を集約して
    1台の模擬発電機を設定し、該模擬発電機の定数に基づ
    いて前記系統模擬計算を行なうことを含んでなるものと
    したことを特徴とする電力系統訓練用シミュレータ。
JP63015423A 1988-01-26 1988-01-26 電力系統訓練用シミュレータ Expired - Lifetime JPH0721696B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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