JPH10290528A - 電圧無効電力監視制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、電圧安定度維持の優先制御になるため、
変電所母線電圧および送電線を流れる無効電力潮流の運
用上下限値に対する余裕が小さくなると、負荷の変動に
より、変電所母線電圧および送電線を流れる無効電力潮
流の運用上下限値逸脱が生じやすい。 【解決手段】装置１０１は時間断面における状態推定演
算を行い、系統内の状態量、例えば母線電圧，線路無効
電力潮流，発電機の有効電力出力，負荷母線の有効電力
負荷、無効電力負荷を推定する。装置１０２は、推定演
算結果およびデータ１０３を用いて母線電圧および線路
無効電力潮流の運用上下限値逸脱判定指標を算出する。
装置１０４は、装置１０２で算出した指標とデータ１０
５から読み込む閾値とを比較して、母線電圧および線路
無効電力潮流の運用上下限値逸脱有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電圧無効電力監視制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平4−127842 号公報では、母線電圧
と線路無効電力潮流を運用上下限値内もしくはその付近
に維持した上で、電力系統の電圧安定度が所定のレベル
以上になるように電圧無効電力調整機器を操作する。そ
こでは、電圧安定度が低いと判定した場合に、最適化問
題を解くことにより、電圧無効電力調整機器の操作量を
求める。最適化問題では、運用上下限値内もしくはその
付近に母線電圧と線路無効電力潮流を維持する制約条件
を課した上で、電圧無効電力調整機器の操作量を従属変
数，電圧安定度指標を目的関数としている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記公知例では、電圧
安定度の維持を優先した制御になるため、変電所母線電
圧および送電線を流れる無効電力潮流の運用上下限値に
対する余裕が小さくなると、負荷の変動により、変電所
母線電圧および送電線を流れる無効電力潮流の運用上下
限値逸脱が生じやすくなる。

【０００４】本発明の目的は、変電所母線電圧および送
電線を流れる無効電力潮流の運用上下限値に対する余裕
を確保した上で、電圧安定度を高く維持する電圧無効電
力監視制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、本発明では、まず、母線電圧および線路無効電力
潮流の運用制約すべてを満たす電圧無効電力調整機器操
作パタンを線形計画法に代表される最適化手法により複
数導出する。もし、運用制約すべてを満たす操作パタン
が存在しない場合には、できるだけ多くの運用制約を満
たす操作パタンを複数導出する。次に、導出パタンに対
して、導出パタンが満足する母線電圧および線路無効電
力潮流運用制約の数（母線電圧・無効電力潮流評価指
標），電圧安定度指標、さらに、電圧無効電力調整機器
の累計操作回数を計算する。そして、前記複数の評価指
標のいずれか一つ、あるいは任意の組合せに基づいて適
切な操作パタンを選択し、選択パタンに従って電圧無効
電力調整機器を操作することにより、母線電圧および線
路無効電力潮流の運用上下限値に対する余裕を確保した
上で、電圧安定度を高く保つ制御が可能になる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施例を説
明する。

【０００７】図２は本発明の電圧無効電力監視制御装置
の一実施例である。

【０００８】電圧無効電力監視制御装置は、対象電力系
統２０１，電力系統２０１における任意時刻の状態量を
読み込む信号読込装置２０２，読み込んだ状態量から母
線電圧および線路無効電力潮流が運用制約を違反してい
るか否かを判定する電圧無効電力運用制約違反判定装置
２０３，判定結果に基づいて電圧無効電力調整機器の操
作パタンを導出する電圧無効電力調整機器操作パタン導
出装置２０４，導出パタンおよびその評価結果を表示す
る電圧無効電力調整機器操作パタン表示装置２０５，装
置２０４で導出した操作パタンの中から適切な一つの操
作パタンについて対象電力系統２０１内の電圧無効電力
調整機器へ制御信号を出力する信号出力装置２０６とに
より構成される。

【０００９】次に、図２におけるデータの流れについて
説明する。電圧無効電力調整機器の操作量計算に必要な
対象電力系統２０１の設備データ、例えば送電線の抵抗
分，誘導分，容量分の定数，発電機の有効電力出力，負
荷母線の有効電力負荷，無効電力負荷，調相設備の使用
量，変圧器タップ比等の情報は末端の電力機器，センサ
により通信線２５１を通じて信号読込装置２０２に送ら
れる。装置２０２で読み込んだデータは通信線２５２を
通じて電圧無効電力運用制約違反判定装置２０３に送ら
れる。装置２０３での判定結果および系統の状態量は通
信線２５３を通じて電圧無効電力調整機器操作パタン導
出装置２０４に送られる。系統の状態量をもとに、装置
２０４で導出した電圧無効電力調整機器、例えば発電
機，変圧器，調相機器の操作パタンおよびその評価指標
は通信線２５４を通じて電圧無効電力調整機器操作パタ
ン表示装置２０５へ送られる。装置２０５では操作パタ
ンおよびその評価結果を表示する。導出パタンの中で適
切な一つは通信線２５５を通じて信号出力装置２０７へ
送られる。装置２０７から系統内の制御機器への制御信
号は通信線２５６を通じて送られる。

【００１０】次に、図２中の電圧無効電力運用制約違反
判定装置２０３の一実施例について図１を用いて説明す
る。

【００１１】電圧無効電力運用制約違反判定装置２０３
は、状態推定装置１０１，運用上下限値逸脱判定指標算
出装置１０２，電圧無効電力潮流運用上下限値データ１
０３，運用上下限値逸脱判定装置１０４，電圧無効電力
潮流運用閾値データ１０５，電圧安定度指標算出装置１
０６，電圧安定度判定装置１０７，電圧安定度閾値デー
タ１０８とからなる。装置１０１では信号読込装置２０
２で読み込んだ信号を用いて時間断面における状態推定
演算を行い、系統内の状態量、例えば母線電圧，線路無
効電力潮流，発電機の有効電力出力，負荷母線の有効電
力負荷，無効電力負荷を推定する。状態推定演算の詳細
については公知例「深尾毅・豊田淳一著，電力系統への
コンピュータの応用，産業図書，１９７２」に詳しいの
でここでは省略する。装置１０２では、推定演算結果お
よびデータ１０３を用いて母線電圧および線路無効電力
潮流の運用上下限値逸脱判定指標を算出する。装置１０
４では、装置１０２で算出した指標とデータ１０５から
読み込む閾値とを比較して、母線電圧および線路無効電
力潮流の運用上下限値逸脱有無を判定する。また、装置
１０６では、装置１０１の推定演算結果から電圧安定度
指標を算出する。装置１０７では、装置１０６で算出し
た指標とデータ１０８から読み込む閾値とを比較して、
電圧安定度低下の有無を判定する。装置１０４および装
置１０７の判定結果は電圧無効電力調整機器操作パタン
導出装置へ送られる。

【００１２】次に、図１中の運用上下限値逸脱判定指標
算出装置１０２の一実施例について図３を用いて説明す
る。

【００１３】電圧無効電力監視制御装置が監視する母線
電圧および線路無効電力潮流には運用上限値３０１，運
用下限値３０２および運用基準値３０３が設定されてお
り、それらはデータ１０３として格納されている。も
し、運用基準値３０３が設定されていない場合には、運
用上限値３０１と運用下限値３０２との中間値を代用す
る。本実施例では、時刻と共に変化する母線電圧および
線路無効電力潮流３０４と運用基準値３０３との偏差

【００１４】

【数１】 Ｖ−Ｖ_ｒｅｆ …（数
１） Ｖ ：電圧無効電力監視制御装置が監視する母線電圧
もしくは線路無効電力潮流 Ｖ_ref ：電圧無効電力監視制御装置が監視する母線電圧
もしくは線路無効電力潮流の運用基準値 を母線電圧および線路無効電力潮流の運用上下限値逸脱
判定指標として用いる。この他に、母線電圧および線路
無効電力潮流３０３が運用上限値３０１もしくは運用下
限値３０２から一定時間逸脱した際の逸脱面積３０５，
母線電圧および線路無効電力潮流３０４と運用基準値３
０３との偏差の二乗和

【００１５】

【数２】

【００１６】など他の判定指標を利用することも可能で
ある。

【００１７】運用上下限値逸脱判定装置１０４では、装
置１０２で算出した運用上下限値逸脱判定指標がデータ
１０５から読み込む閾値を上回る場合、もしくは下回る
場合に母線電圧および線路無効電力潮流の運用上下限値
逸脱発生と判定する。

【００１８】次に、図１中の電圧安定度指標算出装置１
０６の一実施例について図４を用いて説明する。

【００１９】装置１０６では、対象電力系統のＰＶカー
ブ４０１で、ＰＶカーブの先端における総負荷Ｐと時間
断面における総負荷Ｐとの差を電圧安定度指標４０２と
して算出する。この他の電圧安定度指標（例えば電協研
報告書，電力系統安定運用技術，Ｈ３，７月）を使用す
ることも可能である。

【００２０】電圧安定度判定装置１０７では、装置１０
６にて算出した電圧安定度指標がデータ１０８から読み
込む閾値を上回る場合、もしくは下回る場合に電圧安定
度が低いと判定する。

【００２１】次に、図２中の電圧無効電力調整機器操作
パタン導出装置２０４の一実施例について図５を用いて
説明する。

【００２２】本装置は、電圧無効電力監視制御装置が監
視する母線電圧および線路無効電力潮流の運用制約条件
を設定する電圧無効電力潮流運用制約設定装置５０１，
装置５０１への入力データである母線電圧および線路無
効電力潮流の運用制約条件、例えば運用上限値，基準
値，下限値などの電圧無効電力潮流運用制約データ502,
電圧無効電力調整機器の操作制約条件を設定する電圧無
効電力調整機器操作制約設定装置５０３，装置５０３へ
の入力データである電圧無効電力調整機器の操作制約条
件、例えば単位操作量，操作量上限値，操作量下限値な
ど電圧無効電力調整機器操作制約データ５０４，装置５
０１および５０３によって設定された制約を満たす電圧
無効電力調整機器の操作パタンが存在する場合にはその
パタンを複数導出し、存在しない場合には、母線電圧お
よび無効電力潮流の運用上下限値の幅を広げることによ
り制約条件を緩和し、できるだけ多くの制約条件を満足
する操作パタンを複数導出する電圧無効電力調整機器操
作可能パタン導出装置５０５，導出パタンを複数の評価
指標により評価する電圧無効電力調整機器操作パタン評
価装置５０６，装置５０６の評価結果に基づいて適切な
操作パタン一つを選択する電圧無効電力調整機器操作パ
タン選択装置５０７とにより構成される（装置５０７に
おける選択手法については後述）。装置５０５で、ま
ず、電圧無効電力調整機器の操作による母線電圧および
線路無効電力潮流の変化を、電圧無効電力調整機器の操
作量により表現する。さらに、母線電圧および線路無効
電力潮流の運用制約条件および電圧無効電力調整機器の
操作制約条件を電圧無効電力調整機器の操作量により表
現し、目的関数、例えば、電圧無効電力調整機器の操作
回数や送電損失などについても電圧無効電力調整機器の
操作量により表現する。次に、電圧無効電力調整機器の
操作量を決定変数，母線電圧および線路無効電力潮流の
運用制約条件および電圧無効電力調整機器の操作制約条
件を制約条件として、目的関数を最小化もしくは最大化
することにより、電圧無効電力調整機器操作パタンを導
出する。目的関数の最小化もしくは最大化に際しては、
線形計画法や二次計画法に代表される最適化手法を用い
る。

【００２３】次に、図５中の電圧無効電力調整機器操作
パタン評価装置５０６の一実施例について図６を用いて
説明する。

【００２４】本装置は、電圧無効電力調整機器操作可能
パタン導出装置５０５で導出されたすべての操作パタン
に対して、操作パタンに従って操作した場合の潮流計算
装置への入力データを作成する潮流計算入力データ作成
装置６０１，装置６０１で作成されたデータを用いて操
作パタンに従って操作した場合の対象電力系統の潮流状
態を計算する潮流計算装置６０２，装置６０２の結果か
ら操作パタンに従って操作した場合の母線電圧および線
路無効電力潮流の運用上下限値逸脱判定指標を算出する
運用上下限値逸脱判定指標算出装置６０３，装置６０２
の結果から操作パタンに従って操作した場合の電圧安定
度指標を算出する電圧安定度指標算出装置６０４，装置
６０２の結果から操作パタンに従って操作した場合の電
圧無効電力調整機器の操作回数累計を算出する電圧無効
電力調整機器操作回数算出装置６０５とにより構成され
る。図中の装置６０３および装置６０４はそれぞれ図１
中の装置１０２および装置１０６と同じ装置である。

【００２５】潮流計算実行装置６０２で用いるデータ形
式の一例を図７に示す。

【００２６】図７の７０１は対象電力系統の送電線のブ
ランチ定数，送電線の抵抗分，誘導分，容量分，変圧器
タップ比からなる。また、図７の７０２は発電機の出力
データ，負荷の有効電力，無効電力，母線電圧からなる
データである。尚、このデータは電圧無効電力調整機器
操作可能パタン導出装置２０５で導出されたすべての操
作パタンについて作成される。

【００２７】図６の装置６０５では、電圧無効電力調整
機器の操作回数、例えば当該日内の操作回数累計，当該
週内の操作回数累計，当該月内の操作回数累計，当該年
内の操作回数累計，当該点検周期内の操作回数累計など
を計算する。

【００２８】図５中の電圧無効電力調整機器操作パタン
選択装置５０７では、ｉを各評価指標の番号とすると、
各評価指標Ｅｉごとに重みＷｉを設定し、

【００２９】

【数３】

【００３０】を最大化もしくは最小化する操作パタンを
選択することにより、複数の操作パタンから一つの操作
パタンに絞り込む。

【００３１】次に、図２中の電圧無効電力調整機器操作
パタン表示装置２０５の一例について図８を用いて説明
する。

【００３２】図８中の８０１は操作パタン、８０２は電
圧無効電力調整機器の操作回数、８０３は運用上下限値
逸脱判定指標、８０４は電圧安定度指標である。丸印80
5は該当操作パタンで操作される電圧無効電力調整機器
を示す。

【００３３】このように、複数の操作パタンについて電
圧無効電力調整機器の操作に必要な情報をオペレータに
提示することができる。従って、電圧無効電力調整機器
操作パタン選択装置５０５を使用しなくても、オペレー
タは提示された情報を参考にして、操作パタンを選択す
ることが出来る。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、従来の電圧無効電力監
視制御装置と比較して、母線電圧および線路無効電力潮
流の運用上下限値からの余裕確保，電圧安定度の維持が
可能になる。また、電圧無効電力調整機器の操作回数を
考慮した制御も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴を表すブロック図。

【図２】電圧無効電力監視制御装置の一例のブロック
図。

【図３】運用上下限値逸脱判定指標算出装置の指標算出
手法の一例の説明図。

【図４】電圧安定度指標算出装置における電圧安定度指
標算出の一例の特性図。

【図５】電圧無効電力調整機器操作パタン導出装置の一
例のブロック図。

【図６】電圧無効電力調整機器操作パタン評価装置の一
例のブロック図。

【図７】潮流計算装置で用いるデータの種類の一例の説
明図。

【図８】電圧無効電力調整機器操作パタン表示装置の一
例の説明図。

【符号の説明】

１０１…状態推定装置、１０２…運用上下限値逸脱判定
指標算出装置、１０３…上下限値データ、１０４…運用
上下限値逸脱判定装置、１０５…閾値データ、１０６…
電圧安定度指標算出装置、１０７…電圧安定度判定装
置、１０８…電圧安定度閾値データ、２０２…信号読込
装置、２０３…制約違反判定装置、２０４…操作パタン
導出装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力系統内で計測された状態量を読み込む
   信号読込装置，伝達された状態量から電力系統内の変電
   所母線電圧および送電線を流れる線路無効電力潮流の運
   用制約違反有無を判定する電圧無効電力運用制約違反判
   定装置，判定結果に従って電圧無効電力調整機器の操作
   パタンを導出する電圧無効電力調整機器操作パタン導出
   装置，系統内の電圧無効電力調整機器へ制御信号を出力
   する信号出力装置からなる電圧無効電力監視制御装置に
   おいて、上記電圧無効電力運用制約違反判定装置におい
   て判定された母線電圧および線路無効電力潮流の運用制
   約違反の有無に従って上記電圧無効電力調整機器の操作
   パタンを複数導出し、導出した操作パタンを複数の評価
   指標によって評価し、評価結果に基づいて適切な操作パ
   タン一つを選択、上記電圧無効電力調整機器を操作する
   ことを特徴とする電圧無効電力監視制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、上記母線電圧および上
   記線路無効電力潮流の運用上下限値からの余裕，満足す
   る母線電圧および線路無効電力潮流運用制約条件の数，
   電圧安定度指標，操作する上記電圧無効電力調整機器お
   よびその操作回数累計の内、任意のものを評価指標とし
   て、上記電圧無効電力調整機器を操作する電圧無効電力
   監視制御装置。
3. 【請求項３】請求項２において、導出した上記電圧無効
   電力調整機器操作パタンを表示する上記電圧無効電力調
   整機器操作パタン表示装置を有し、複数の電圧無効電力
   調整機器操作パタンおよびその評価結果を評価順位に従
   って表示する電圧無効電力監視制御装置。