JPH11146560A - 疎結合電力系統制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電力系統の運用に対し、分散型電源の分布下に
おいても常に安定した電力供給を全体地域にて実現する
装置の提供を目的とする。 【解決手段】本発明ではたとえば制御目標値を各地域系
統ごとに隣接する地域系統間でエネルギー発生量とエネ
ルギー消費量のバランスを維持するとともに、そのバラ
ンスを維持するために副次的に発生する周波数変動，電
圧低下，高調波発生等の電力系統にて発生する望ましく
ない物理現象を最小限に抑え、かつ前記バランスの維持
に必要な設備制御に費やされるコストを最小限に抑える
最適な系統範囲を決定する開閉器の入り切りを多目的最
適化問題により導出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は分散型電源が多量に
存在する電力系統の制御方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】今後の電力系統は電気事業法の規制緩和
により、大口需要家、あるいは一般家庭が接続する電圧
階級の電力系統（以下本明細書ではこの系統を「地域系
統」と称する）に電池，風力発電，太陽光発電に代表さ
れる分散型電源が大量に導入される傾向にある。また、
これとは別に前記大口需要家が事業として電力会社の制
御対象外となる発電機を設置し、いわゆるＩＰＰ（Inde
pendent Power Producers)と称して発電事業を行う傾向
にある。また、電力料金を低価格にするために、長距離
送電線の建設による大容量送電よりも、市町村単位、あ
るいはそれよりも小さな単位で発電・送電・変電を行う
ことにより、流通設備使用を減少し安価な電力を需要家
に供給する傾向にある。

【０００３】現在の制御体系は給電指令所が指令範囲で
ある発電所の出力、あるいは系統全体の電圧の監視を行
い、最も望ましい電力系統の運用目標値を単一の目的関
数をもとに設定し、この設定値を需要家に近い制御所に
伝達することにより実際の運用を行う形態が一般的であ
る。ここでの目的関数として一般的に有効電力潮流の過
負荷、あるいは電圧安定性を系統状況に応じて個々に用
いる。

【０００４】ところが前記した分散型電源設備が電力系
統中に大量に導入された場合には、それぞれの分散型電
源設備は運転の自由度が大きいため、定常時においても
電圧品質が大きく低下することが考えられる。すなわち
これまで系統状況に応じて個別に考慮してきた目的関数
に加え、これまで定常時に考慮する必要がなかった高調
波，定態安定度に代表される複数の目的関数を考慮して
制御を行う必要がある。また、これらの目的関数は互い
に相関性を持っているため、多目的関数として同時に考
慮する必要がある。このような問題を解決するための方
法として多目的関数をある制約条件のもとで系統内に存
在する設備の出力量を最適化する方法が従来から知られ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来からの多
目的最適化手法を用いた電力系統の運用問題は最適化す
る系統の範囲と操作する設備が予め決められ、その範囲
の中で最適化問題を解いている。この方法では系統対象
とする系統範囲自体が大きな制約条件となり、制御の自
由度が少ない問題点がある。このことは、分散型電源の
分布が今日までの電力会社が行ってきた設備計画のよう
に地域ごとに均等に分布するのでなく、各地域によって
大きく偏在化するものと考えると、既存の単なる設備の
出力量を調整するのみの多目的最適化手法を用いた電力
系統の運用では、制御方針の選択枝が限られてしまい、
安定した電力供給に障害が発生することはおのずから明
らかである。

【０００６】本発明では電力系統の運用に対し、従来の
多目的最適化問題を用いた上記の課題点を解決し、常に
安定した電力供給を全体地域にて実現する装置の提供を
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明では前記した課題
点を解決するために、単に最適化を行おうと試みる系統
内の設備の出力量を決定するために多目的最適化を用い
るのではなく、制御対象とする地域系統を制御実行時刻
における系統状況に応じて各地域系統間を接続している
開閉器の入り切り操作を用いて、自由に対象系統範囲を
変更することにより安定した電力系統の制御を行う。こ
の開閉器の入り切り操作を多目的関数を用いた最適化問
題として計算する。本発明ではたとえば制御目標値を各
地域系統ごとに隣接する地域系統間でエネルギー発生量
とエネルギー消費量のバランスを維持するとともに、そ
のバランスを維持するために副次的に発生する周波数変
動，電圧低下，高調波発生等の電力系統にて発生する望
ましくない物理現象を最小限に抑え、かつ前記バランス
の維持に必要な設備制御に費やされるコストを最小限に
抑える特徴を持つ。ここでは各地域系統ごとにデータを
取り込んだ時点での各種物理量（評価値）を収集したデ
ータをもとに評価し（系統状態評価）、その評価が望ま
しくない場合は、望ましい評価値になるように他地域系
統の一部分を開閉器の切替え操作により部分系統を融合
し該地域系統内での制御方法を決定する。この決定は地
域系統内の各種設備の制約条件を満たす範囲内、あるい
は他地域の各種設備の制約条件を満たす範囲内で、前記
した評価値が最小あるいは最大となる定式化を行う最適
化問題として行う。あるいは最適化問題として得た解が
実際の制御方針と大きく異ならないために、予め決めら
れた電力系統中の物理量を一定範囲に維持する制御方法
を導出する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照して説明する。図１は本発明方法を実施する疎結合電
力系統制御方法及び装置の一例を示している。

【０００９】この装置は図示の通り小規模系統１１１，
１１２，１１３（本実施例では以下「地域」と呼ぶ）に
分割された電力系統に対してそれぞれ疎結合電力系統制
御装置１０１−ａ，１０１−ｂ，１０１−ｃを有する
（以下、１０１と略する）。各地域系統中の電力系制御
装置１０１にはデータ収集装置が各疎結合電力系統制御
装置に１０２−ａ，１０２−ｂ，１０２−ｃとして具備
し、データベース１０３，状態評価装置１０４，制御計
算装置１０５，制御指令装置１０６をそれぞれ接続す
る。任意の地域内のデータ収集装置は他の地域系統から
の情報を得るために各装置間で接続されている。

【００１０】各地域内１１１，１１２，１１３中には複
数の発電設備，大口需要家，一般需要家に代表されるエ
ネルギー発生・消費設備が存在する。また、それらの設
備は開閉器１５１〜１６０を通して送電設備により結合
されている。図１の例では開閉器１５３〜１５６は開い
た状態にあり、地域１１１，１１２，１１３はそれぞれ
送電線１６１，１６２のみで結合されているものとす
る。各発電設備は需要家が設置した電池，風力発電装
置，太陽光発電装置，発電機等からなる。また、各地域
内の発電設備，負荷設備をはじめとした流通設備に発電
量，負荷量をはじめとする各種物理量を計測するセンサ
が付属している。これらのセンサよりデータを装置１０
２にて収集する。装置１０２で取得したデータはデータ
ベース１０３に送られ格納する。また、同時に装置１０
２にて取得したデータは状態評価装置１０４に送られ
る。さらに装置１０２にて取得したデータとデータベー
ス１０３中の情報は制御計算装置１０５にて制御操作を
計算する。ここで計算された結果は制御指令装置１０６
に送られ電力系統内の設備に制御指令を出す。

【００１１】次に図１での各装置の具体的な作用につい
て以下説明する。データ収集装置１０２は電力系統中の
各設備に設置されている計測器をもとに計測された各設
備の特徴を表す物理量、たとえば電流，電圧等を通信線
経由、あるいは無線通信を用いて収集する。また、デー
タベース１０３はデータ収集装置で収集したデータを図
２中の２０１，２０２，２０３，２０４に示す形式で保
管する。２０１は系統中の設備に関するデータ、２０２
は系統中の観測した物理量のデータ、２０３は制御可能
な設備のデータ、２０５は負荷遮断，電源遮断実行時に
参照する優先順位テーブルである。また、２０４は地域
間を接続する箇所とその個所に関係する物理量の基準
値、あるいはその範囲値が保存されている。

【００１２】状態評価装置１０４では装置１０２とデー
タベース１０３の情報をもとに、現在時点での各地域系
統の状態を評価する。現在時点の状態を評価するために
は、データ収集装置１０２にて収集したデータをもとに
各種物理量を算出し、安定度に代表される状態監視指標
を算出する。あるいは電圧のように直接母線に接続した
センサから波形を測定して高調波の影響を算出すること
も可能である。また、これらの状態監視指標を観測した
物理量だけでは情報量が不足している場合、以下の文献
F. F. Wu, Power System State Estimation : a surve
y. Electrical Power＆ Energy Systems，12(1990)，8
0−87．に代表される状態推定計算を実行して、たとえ
ば対象部分地域中の母線電圧の大きさと位相角に代表さ
れる各種物理量の尤もらしい値を求め、その後に状態監
視指標、たとえば送電損失，短絡電流値，電圧安定度，
過渡安定度，周波数の変動率等を求めることが可能であ
る。

【００１３】状態評価指標の一例には、電圧不平衡度を
示す零相電圧と正相電圧の大きさの比、あるいは逆相電
圧と正相電圧の大きさの比で表される電圧不平衡度，系
統中に発生する第ｎ次の高調波の大きさで表す高調波発
生度，地域系統の周波数とその変動量で表す周波数変
動，各地域系統内の負荷特性，送電損失，短絡電流，電
圧安定度，過渡安定度，発電コスト，設備運用コストな
どがある。

【００１４】制御計算装置１０５では状態評価装置で算
出した各種の状態評価指標をもとに、予め設定した各種
指標の上下限値、あるいは各地域ごとに各制御時間毎に
動的に決定した各種指標の上下限値と比較し、前記した
現在時点での評価をもとに制御を実行する場合は現在時
点で違反がある指標、あるいは将来時点での評価指標を
もとに制御を行う場合は現在時点で違反が発生していな
くても将来違反が発生すると思われる指標を検出する。
その結果をもとに前記した違反発生指標をなくするよう
に適切な地域系統内の設備の操作を決定する。ここでの
設備の操作は任意の地域系統と他の地域系統間での系統
接続を変更する開閉器の入り切りを中心に考える。もち
ろん任意の地域系統内における発電機の有効電力出力の
調整，発電機の無効電力出力調整，発電機の並解列，任
意の地域系統間の発電機の系統切替え，任意の地域内で
の変圧器タップの調整，任意の地域内での同期調相機の
無効電力出力調整，任意の系統内に存在、あるいは任意
の系統間を接続する送電設備の使用，停止，切替え，任
意の地域系統内における変圧器の使用，停止，切替え，
任意の地域系統内あるいは任意の地域系統間の負荷の受
電，切替え，停止、あるいは任意の地域系統内での調相
設備の使用，停止、あるいは任意の地域系統内の発電機
端子電圧値の変化等も考慮することが可能である。

【００１５】次に前記した設備操作の決定方法について
説明する。ここでの実施例では、状態評価指標が送電線
有効電力損失を最小化する場合の例を説明する。最小化
するための手法は様々な公知例があるが、本実施例では
この最適化手法としてニュートン法を用いた最適化手法
を用いる実施例について以下図３を用いて説明する。な
お、最適化手法を用いるうえでの目的関数は以下の式

【００１６】

【数１】

【００１７】で表すものとし、また、制御対象とする設
備は開閉器の入り切り状態とする。もちろん地域系統内
の変電所タップ比，調相設備の投入，発電機ＡＶＲ端子
電圧の変更，発電機有効電力，無効電力出力変更も考え
ることが可能である。また、制約条件は各発電機の有効
電力，無効電力の出力上下限値，変圧器タップの設備上
下限送電線，変圧器の潮流値の上下限，調相設備の機器
数あるいは容量の上下限，発電機ＡＶＲ端子電圧上下限
値とする。

【００１８】このような仮定のもとで、まずラグランジ
ェ関数を以下のように作成する。

【００１９】

【数２】

【００２０】この式を各変数で微分を行い、式３の行
列、あるいは右辺のベクトルに対応する数値を計算する
（手順３０３，手順３０４）。

【００２１】

【数３】

【００２２】ここで右辺のベクトルは対象とする地域系
統内の観測値である。次に全体の計算の実行の流れにつ
いて説明する。まず手順３０１にて計算に必要な情報、
たとえば本実施例の場合、現状の対象系統内の物理量，
電力方程式に関する情報を収集する。また、この手順で
は変数の初期化も同時に行う。次に手順３０２にて前記
した制約条件とその値を設定する。次に手順３０３にて
（式３）の係数行列を作成する。これは（式３）より各
変数に関する一次微分，二次微分を予め求めておき、前
記した変数の値を代入することにより係数行列の要素を
計算する。次に手順３０４にて（式３）の右辺の値を変
数ｘを電力方程式に代入することにより求める。以上の
計算が終了したら手順３０５にて分解計算を行い解Δｘ
を求める。この値が手順３０６にて繰り返し計算一回前
の値と比較して予め設定した閾値よりも小さい場合は収
束と見なして手順３０７に進む。そうでない場合は手順
３０３に戻り繰り返し計算を引き続き行う。手順３０６
にて収束と判定された後に手順３０７にて求めた解が制
約条件を違反していないかを判定する。違反がなかった
場合は終了し、違反があった場合は違反した変数に０．
０以外のペナルティ係数αを掛けて手順３０３に戻り計
算を継続する。

【００２３】以上に示した具体的設備の決定方法の実施
例の具体例を以下図４を用いて説明する。ここでは任意
の地域に存在する疎結合電力系統制御装置が他の地域の
系統状態と設備運転状態を必要とし、かつ他の地域系統
との系統切替えなどの操作を必要とする場合である。こ
の場合は図４の手順４０１にて、制御を行おうとする地
域（以下自地域）に接続、あるいは自地域の設備が他地
域へ分離可能であるかをデータ収集１装置１０２の情報
をもとに探索する。次に手順４０２にて他地域との制御
設備が存在するか否かの判定を行う。ここで他地域との
協調がとれない場合は手順４０３にて自地域の制御設備
を用いて制御が可能であるかどうかを判定する。制御可
能である場合は該当する設備を第一の実施例と同様に求
める。該当する設備がない場合は状態評価指標を悪化さ
せている自系統内の設備を検出し、該当する設備を地域
系統から切り離す。手順４０２にて他地域との協調をと
ることが可能である場合は手順４０６にて協調可能な設
備を手順４０７以下で使用する定式化に利用できるよう
に設定する。その後に手順４０７，４０８，４０９にて
図３に示した最適化方法を用いて解を求め、設備操作に
対する解が求まった場合は手順４１０にて該当する設備
の操作を制御指令装置１０６に発行する。そうでない場
合は手順４０３に戻り前記した処理を実行する。

【００２４】次に本実施例で具体的な状態評価指標を用
いた例について説明する。評価指標として電圧の不平衡
度を平衡電圧が印加された場合に生じる不平衡電圧比と
定義した場合、目的関数は地域系統内の各母線における
電圧不平衡度の二乗和とし、制御変数、すなわち式３の
左辺のΔｘは各ノードの各相における有効・無効電力注
入量，制約条件は不平衡を解消するための設備の上下
限、たとえば調相設備の上下限、あるいは送電線の潮流
上下限値，各母線の電圧上下限値などである。式３の右
辺に相当する数値は各ノードの各相の電圧を用いる。係
数行列は電力方程式をもとに作成する。また、評価指標
として周波数変動を用いる際には、目的関数を地域系統
内の周波数の変化量の二乗と、基準周波数からの差の二
乗を最小とし、式３の左辺のΔｘは発電機の有効電力出
力調整値，発電機の並解列を表す情報，他地域への送電
情報等を用い、制約条件として各発電機の設備上下限，
出力変化率，系統中の送電線の潮流上下限値などを用い
る。また、評価指標として短絡電流を設定した場合は、
目的関数を他地域との連系点にある変圧器の定格短絡容
量と計算による短絡容量との差の二乗を最小化するもの
とする。式３の左辺のｘに相当するのは変圧器の使用・
停止・切替え，送電線の使用・停止・切替え，系統分割
また、評価指標を、母線分割情報などとする。次に制約
条件は設備上下限，安定度指標とする。また評価指標と
して電圧安定度を設定した場合は、目的関数をＰＶカー
ブを作成した際に求められる有効電力増加余裕量と現在
有効電力負荷の総和の差の二乗を最大化するものとす
る。式３の左辺のｘに相当するのは電圧の大きさの変化
分，位相角の変化分，変圧器のタップ比の変化分，ＡＶ
Ｒ発電機端子電圧値の変化分，調相設備の投入量の変化
分などとする。また、制約条件は設備上下限，母線電圧
の上下限とする。次に評価指標として定態安定度を設定
した場合は、目的関数を相差角の和を最小化するものと
する。式３の左辺のｘに相当するのは発電機有効電力出
力の変化分，発電機の並解列情報，電源制限情報などと
する。また、制約条件は設備上下限，母線電圧の上下限
とする。

【００２５】以上の疎結合電力系統制御装置の模式図を
用いた例を以下図５，図６，図７，図８示すモデル系統
を用いて説明する。図５は疎結合電力系統のモデルを示
している。５０１，５０２，５０３はこれまで地域と呼
んでいた部分系統に相当する。また、４１１，４１２，
４１３，４１４，４１５，４１６，４１７，４１８は送
電線を示し、太線が使用中の送電線，細線が使用を停止
している送電線を示す。また、○印は変電所を示し、こ
の変電所には複数の発電装置と負荷装置が存在している
ものとする。また、各変電所は変圧器によって接続され
ているものと仮定する。図５の実施例では説明の便宜を
図るために目的関数を一つに限った場合を考え、ここで
は高調波を状態評価指標とする。図中、●印で表した４
２１，４２２，４２３の変電所にて高調波電圧ひずみが
大きく発生しているものとする。また、地域４０２では
それ以外の変電所では高調波は発生していないものとす
る。ここでは高調波の発生要因である地域間内のコンデ
ンサの授受を行うことにより超過地域の高調波低減を図
ることを目的とする。図４中、４２１で高調波ひずみ量
が許容規定値５％よりも１％超過，４２２で許容規定値
よりも１％超過，４２３で許容規定値よりも３％超過し
ている状態であるとする。また、地域401では高調波ひ
ずみは規定値よりも許容規定値よりも３.５％ 小さく地
域４０３では許容規定値よりも４.５％ 小さいものと仮
定する。また基準値を０％と設定する。この場合の目的
関数を基準値からの偏差の二乗和とすると目的関数は図
５の状態で１.５*１.５＋９.０*９.０＋０.５*０.５＝
８３.５となる。この状態では地域５０２での高調波歪
みが９％であるので、この違反を解消しつつ、かつ隣接
している地域系統で目的関数が最小となる開閉器の操作
を求めることになる。操作方法の候補として４２３を地
域４０１へ切替え、４２１，４２２を地域４０３に切替
える候補と、４２３を地域４０３へ切替え、４２１，４
２２を地域４０１に切替える候補が最適化問題を解く際
に求められたとする。この２候補のうちの目的関数を小
さくするほうを選ぶことになるので、目的関数を計算す
ると、最初の候補の場合は３.５*３.５＋４.０*４.０＋
３.５*３.５＝４０.５，二番目の候補の場合は４.５*
４.５＋４.０*４.０＋２.５*２.５＝４２.５となり、最
初の候補を操作として選択することになる。図３に示し
た最適化の過程は簡単に示すと以上のようになる。この
結果にしたがって制御操作を行った結果例が図６とな
る。これまで停止していた送電線４１２，４１５，４１
６を接続し、送電線４１８，４１４，４１７を停止する
ことにより系統構成の切替えを行う。各地域は図６に示
すように変更される。このように他地域との系統切替え
を協調して行う場合は、データ収集装置１０２を通じて
制御情報を他地域に伝達、あるいは他地域より制御情報
を受け取る。

【００２６】次に状態評価指標を電圧安定度とした場合
の実施例について図７，図８を用いて説明する。図７の
太線，細線，白丸の意味は図５と同様である。また、６
３１，６３４，６３５は電圧調整機器である調相設備、
６３２，６３３はＡＶＲ端子電圧を制御する発電機であ
る。電圧安定度の目的関数を現時点での負荷１００％と
ＰＶカーブにて求めることが可能である限界負荷との差
の二乗和とする。また電圧安定度の最低必要値を現時点
での需要量から＋６％と仮定し、地域７０１では＋７
％、地域７０２では＋３％、地域７０３では＋１０％で
あるとする。すなわち、地域７０２では電圧安定度を高
める必要がある。このときの各地域系統中の電圧制御設
備の利用状況を地域７０２ではＡＶＲ発電機端子電圧が
１％上昇の余裕、変圧器タップは上昇余裕なし、調相設
備も上昇余裕がないと仮定する。また、地域７０１では
他地域に接続が可能なＡＶＲ発電機端子電圧上げ余裕
（機器７３２)が０.５％、変圧器タップの上昇余裕が０
％、調相設備上昇余裕が１（機器７３１）％の機器があ
るとし、地域７０３では他地域に接続可能なＡＶＲ発電
機端子電圧上げ余裕が１（機器７３３）％、変圧器タッ
プの上昇余裕が０％、調相設備上昇余裕が１％(機器７
３５）と４％(機器７３４）の機器があるとする。目的
関数は６％の余裕を保てる場合の限界負荷と現在負荷の
差の二乗和とすると、図３に代表される最適化手法で地
域７０２に６３１，６３２，６３４，６３５を用いれば
電圧安定度不足が解消されるとの結果を得たとする。こ
の場合は地域７０２は地域７０１，７０３と協調をとり
７１２，７１３，７１５，７１６の送電線を運転し、送
電線７１７，７１８を停止する。制御後の結果を図８に
示す。なお、ここまでの実施例では説明の便宜上、目的
関数を一種類の状態評価指標を用いて行ってきたが、任
意の種類の状態評価指標を組みあわせて最適化計算を行
うことも可能である。また、一種類の状態評価指標を用
いて最適化計算を行い、この計算を結果を受けて状態評
価指標を替えた後にさらに何度も行うことも可能であ
る。

【００２７】ここまでの制御操作はNewton法を用いた最
適化手法を用いたが、線形計画法をはじめとする数理計
画法を用いた最適化手法を用いても実現が可能である。

【００２８】以上のように本発明の疎結合電力系統制御
装置の第一の実施例を用いて、制御範囲を系統状況を見
ながら柔軟に変更することにより、これまで同時に考慮
されていなかった電圧安定度，高調波対策等の複数指標
のトレードオフを満足する電力系統の制御、すなわち安
定した電力供給が可能となる。このことは副次的に電力
系統中の電気の流れを一定方向に保つことが可能となる
ので、分散型電源導入による様々な問題点、特に逆潮流
問題に代表される問題解決のために膨大に必要となる投
資を軽減することが可能となる。またこの装置を導入す
る効果として、各地域で発生したエネルギー需給のアン
バランスをすべて上位系の設備を用いて制御する従来方
法と比較して、各地域系統で自律的に状態評価指標をも
とに制御を行うために、上位系での一括制御負担に対す
る負荷が軽減する効果が期待できる。

【００２９】本発明の疎結合電力系統制御装置の第二の
実施例は第一の実施例が指標をもとに行う制御の決定を
最適化問題ととらえて解いていたのに対し、予め決めら
れたフローチャートに基づいて他地域との協調をとりな
がら制御を実行する方法である。この第二の実施例につ
いて図９，図１０を用いて説明する。なお、本実施例で
は物理量の監視点を設け、その監視点を各地域間を接続
する送電線の電力潮流値であることを仮定する。また、
電力供給コストを仮定し、それは予め順番を決めてお
く。まず（１）地域内の分散型電源の発電量が地域内の
負荷量より少ない、（２）地域内の分散型電源の発電量
が地域内の負荷量より多い、の２通りのケースについて
述べる。１）のケースの場合を図９を用いて説明する。
自地域内の発電量と負荷量を手順９０１にて比較した結
果発電量が不足している場合、これは隣接している他地
域から自地域内に電力を調達しなければならない場合で
ある。その場合、まず自地域内のＩＰＰの調整が可能か
どうかを手順９０２で判定する。これが可能である場合
は手順９０３にて自系統内のＩＰＰ発電機に出力変動要
請を行い自系統内の需給バランスを確保する。ＩＰＰの
調整が不可能である場合は自地域内に接続している他地
域があるかを手順９０４にて検出する。さらに手順９０
５にて隣接している他地域に電力融通が可能であるかを
他地域の情報を取得してその可否を決定する。隣接する
他地域からの電力供給が不可能である場合は手順９０７
に進む。隣接する他地域からの電力供給が可能である場
合は手順９０６にて発電量を調達する。その一方でもし
手順９０５にて条件を満たす他地域が見つけられなかっ
た場合は、引き続き他地域との協調により監視点潮流量
を一定に保つため手順９０７にて自地域内の負荷の一部
あるいはすべてを受け入れることが可能な他地域を探索
する。このことが可能である場合には手順９０８にて自
地域内の開閉器を操作して負荷を切り離し他地域に接続
する。このことが不可能である場合は、自地域に存在す
る負荷にデータベース１０３にて設定されている優先順
位の高い順から監視点の値が設定値になるように負荷遮
断を手順909にて行う。

【００３０】次に（２）のケースの場合を図１０を用い
て説明する。自地域内の発電量と負荷量を手順１００１
にて比較した結果負荷量が不足している場合、これは隣
接している他地域に自地域内より電力を調達しなければ
ならない場合である。その場合、まず自地域内のＩＰＰ
の調整が可能かどうかを手順１００２で判定する。これ
が可能である場合は手順１００３にて自系統内のＩＰＰ
発電機に出力変動要請を行い自系統内の需給バランスを
確保する。ＩＰＰの調整が不可能である場合は自地域内
に接続している他地域があるかを手順１００４にて検出
する。さらに手順１００５にて隣接している他地域へ電
力融通が可能であるかを他地域の情報を取得してその可
否を決定する。隣接する他地域への電力供給が不可能で
ある場合は手順１００７に進む。隣接する他地域への電
力供給が可能である場合は手順１００６にて隣接地域に
発電量を送る。その一方でもし手順１００５にて条件を
満たす他地域が見つけられなかった場合は、引き続き他
地域との協調により監視点潮流量を一定に保つため手順
１００７にて自地域内の発電設備の一部あるいはすべて
を受け入れることが可能な他地域を探索する。このこと
が可能である場合には手順１００８にて自地域内の開閉
器を操作して発電設備を切り離し他地域に接続する。こ
のことが不可能である場合は、自地域に存在する負荷に
データベース１０３にて設定されている優先順位の高い
順から監視点の値が設定値になるように電源制限を手順
１００９にて行う。

【００３１】以上述べた実施例では制御の順番が予めＩ
ＰＰ，地域間電力融通，負荷切替え，電制，負荷制の順
番であったが、この順番が制御実行時の状況を考慮して
これ以外の任意の組みあわせであっても構わない。

【００３２】以上の本発明の疎結合電力系統制御装置の
第二の実施例を用いて、制御範囲を系統状況を見ながら
柔軟に変更することにより、これまで同時に考慮されて
いなかった電圧安定度，高調波対策等の複数指標のトレ
ードオフを満足する電力系統の制御、すなわち安定した
電力供給が可能となる。この実施例は第一の実施例と異
なり最適化計算を行わないため制御解が確実に求められ
ることになり、制御の信頼性が増すこととなる。特に第
二の実施例は第一の実施例での同等の効果をリアルタイ
ム制御にて行う際に有効である。

【００３３】第三の実施例は第一の実施例での状態評価
装置での状態評価を将来時間断面にわたって行う例であ
る。将来時間断面にわたって行う場合には将来系統予測
が必要となる。この方法はデータベース１０３中に格納
されている過去の履歴データと、第一の実施例で推定し
た現在の系統状態をもとに将来時点の系統状態を予測し
て将来時点での地域系統の各種物理量と前記状態監視指
標を算出する方法が適している。本方法については以下
の公知例に詳細が述べられている。

【００３４】中島，大久保，松本，石田，田村，次期中
央給電指令所向け数時間先潮流状態予測（ＤＰＦ）シス
テムの開発．電気学会全国大会，１９９５，１２９１。

【００３５】以上の本発明の疎結合電力系統制御装置の
第三の実施例を用いて、将来予測を用いた系統制御を行
うことにより、系統状態の急変時にも安定した電力供給
が可能となる。また、第三の実施例を系統運用計画立案
にも用いることが可能であるため、将来の分散型電源の
導入計画を見ながら、分散型電源導入による問題点を予
め解決するための補償設備の導入計画立案に用いること
が可能となるため、将来時点での効率的な設備投資が可
能となる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明の疎結合電力系統制
御装置では、地域系統内における電力系統の特徴を表す
物理量を該地域系統より収集するデータ収集装置，前記
データ収集装置で収集した情報を格納するデータベー
ス，前記データ収集装置とデータベースの情報をもとに
該地域系統の状態を評価する状態評価装置，各地域毎の
状態評価結果と前記物理量をもとに作成する電力系統の
目的関数を他地域系統と協調して最適化する開閉器操作
指令信号を発生する制御計算装置，前記制御計算装置で
の計算結果を該地域系統中の制御設備と他地域系統の制
御設備に指令を行う制御指令装置を有するので、複数の
目的関数のトレードオフを考慮しながら、常に安定した
電力供給を全体系統にて実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的実施例を表す図面。

【図２】データベースのデータ格納の一例。

【図３】最適化手法を用いて解く場合のフローチャー
ト。

【図４】他地域と協調をとりながら制御を実行する場合
のフローチャート。

【図５】モデル例を表す図である。

【図６】モデル例を表す図である。

【図７】モデル例を表す図である。

【図８】モデル例を表す図である。

【図９】制御計算装置のロジックを用いる実施例で発電
量が過剰である場合を表す図面。

【図１０】制御計算装置のロジックを用いる実施例で負
荷量が過剰である場合を表す図面。

【符号の説明】

１０１…制御対象となる電力系統、１０２…データ収集
装置、１０３…データベース、１０４…状態評価装置、
１０５…制御変数決定装置、１０６…制御計算装置、１
０７…制御指令装置、１１１，１１２，１１３…地域系
統、１５１〜１６０…開閉器、２０１…設備データベー
ス格納の一例、２０２…系統中の物理量に関するデータ
ベース格納の一例、２０３…制御可能設備に関するデー
タベースの一例、２０４…監視点に関するデータベース
の一例、２０５…電制負荷制実行優先順位に関するデー
タベースの一例、３０１…必要データ読み込み手順、３
０２…制約条件設定手順、３０３…係数行列作成手順、
３０４…右辺作成手順、３０５…分解代入計算手順、３
０６…収束判定手順、３０７…制約違反判定手順、３０
８…ペナルティ設定手順、４０１…他地域設備探索手
順、４０２…設備存在手順、４０３…設備制御可能判定
手順、４０４…設備遮断手順、４０５…設備制御手順、
４０６…設備格納手順、４０７…newton法の定式化手
順、４０８…解を求める手順、４０９…計算解存在判定
手順、４１０…系統操作指令手順、５０１，５０２，５
０３，５０４，５０５，７０１，７０２，７０３…地
域、５１１，５１２，５１３，５１４，５１５，５１
６，５１７，７１１，７１２，７１３，７１４，７１
５，７１６…送電設備、５２１，５２２，５２３，７２
１，７２２，７２３…変電所、７３１，７３２，７３
３，７３４，７３５…電圧無効電力調整設備、９０１，
１００１…地域系統内需給バランス判定手順、９０２，
１００２…ＩＰＰ出力変化可能判定手順、９０３，１０
０３…ＩＰＰ出力調整手順、９０４，１００４…隣接地
域検出手順、９０５，１００５…電力供給判定手順、９
０６，１００６…発電量融通手順、９０７，１００７…
負荷切り離し可能判定手順、９０８，１００８…負荷切
替手順、９０９…負荷遮断手順、1009…電制実行手順。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 千尋 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 内田 隆志 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】任意の数のエネルギー消費設備と任意の数
   のエネルギー発生設備と送配電設備からなる複数地域系
   統が連系開閉器を介して送電設備で結合された電力系統
   において、該地域系統内における電力系統の特徴を表す
   物理量を該地域系統より収集するデータ収集装置、前記
   データ収集装置で収集した情報を格納するデータベー
   ス、前記データ収集装置とデータベースの情報をもとに
   該地域系統の状態を評価する状態評価装置、各地域毎の
   状態評価結果と前記物理量をもとに作成する電力系統の
   目的関数を他地域系統と協調して最適化する開閉器操作
   指令信号を発生する制御計算装置、前記制御計算装置で
   の計算結果を該地域系統中の制御設備と他地域系統の制
   御設備に指令を行う制御指令装置を有する疎結合電力系
   統制御装置。