JPH11332102A - 発電機負荷配分装置 - Google Patents

発電機負荷配分装置

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JPH11332102A
JPH11332102A JP10137957A JP13795798A JPH11332102A JP H11332102 A JPH11332102 A JP H11332102A JP 10137957 A JP10137957 A JP 10137957A JP 13795798 A JP13795798 A JP 13795798A JP H11332102 A JPH11332102 A JP H11332102A
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JP
Japan
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generator
load
tap
value
transformer
Prior art date
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Application number
JP10137957A
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English (en)
Inventor
Osamu Kubo
理 久保
Takaharu Ishida
隆張 石田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11332102A publication Critical patent/JPH11332102A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】負荷母線が高くなると負荷の消費電力が大きく
なり、それに伴う発電コストの増加を、本発明では、電
圧安定度を考慮して変圧器のタップ整定値を変更するこ
とにより負荷の消費電力および必要な発電機出力を抑制
する。 【解決手段】本発明の発電機負荷配分装置101は、対
象電力系統111の任意の時刻における状態量観測値1
12,将来時刻の負荷予測データ113,発電機燃料特
性データ114,負荷特性データ115を入力として、
運用制約条件116を満たす将来時刻における変圧器の
タップ整定値117および発電機出力指令値118を計
算する。これにより、所定の電圧安定度を満たした上で
発電機の燃料コストを抑制することが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電力系統内で計測さ
れた状態量観測値,将来時刻における負荷変動の予測結
果および発電機の燃料消費特性に応じて該時刻における
発電機出力指令値を計算する発電機負荷配分装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の発電機負荷配分装置201につい
て図2を用いて説明する。従来は、対象電力系統211
の任意の時刻における状態量観測値212,将来時刻の
負荷予測データ213,発電機燃料特性データ214を
用い、発電機の出力上下限および電圧安定度を維持する
ために設けた送電線を流れる有効電力潮流上下限などの
運用制約条件215の下で発電燃料コストを最小化する
最適化問題を解くことにより将来時刻の発電機出力指令
値216を計算していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】電力系統の負荷は電圧
特性を持っているため、負荷母線の電圧が低下するとそ
れに伴い負荷の消費電力は減少し、逆に電圧が上昇する
と消費電力は増加する。そのため従来の技術では、負荷
母線の電圧が高くなると負荷の消費電力が増加し、それ
に伴い発電機出力も上昇するため発電燃料コストの増加
を招いていた。本発明は所定の電圧安定度を保つ制約下
で負荷母線の電圧を抑制して運用することにより、発電
燃料コストを抑制できる発電機負荷配分装置を提供する
ことを目的とする。
【0004】
【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、電力系統内で計測された状態量観測
値,将来時刻の負荷予測データおよび発電機の燃料特性
データを用い、電力系統内の諸設備の運用制約条件を満
たすような将来時刻の発電機出力指令値を計算する発電
機負荷配分装置において、負荷特性データを用いて変圧
器のタップ整定値および発電機出力指令値を計算し、こ
の計算値に基づき発電機の負荷配分を行うことにより達
成できる。
【0005】
【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。
【0006】図1は本発明の発電機負荷配分装置の一実
施例である。
【0007】発電機負荷配分装置101は、対象電力系
統111の任意の時刻における状態量観測値112,将
来時刻の負荷予測データ113,発電機燃料特性データ
114,負荷特性データ115を入力として、運用制約
条件116を満たす将来時刻における変圧器のタップ整
定値117および発電機出力指令値118を計算する。
尚、状態量は送電線の抵抗分,誘導分,容量分の定数,
発電機の有効電力出力,負荷母線の電圧,有効電力負
荷,無効電力負荷,調相設備の使用量,変圧器のタップ
比,タップ整定値等であり、これらを格納するデータ形
式の一例を図8に示す。801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、802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。803は変圧器のタップ整定値である基準
電圧,不感帯幅,動作閾値,上限値,下限値からなるデ
ータである。また、発電機燃料特性データは例えば次式
(数1)のように発電燃料コストを発電機出力の2次式
で近似する場合の発電機燃料特性係数(2次・1次・定
数)である。
【0008】
【数1】Cost=a・P2+b・P+c Cost :発電燃料コスト a:発電機燃料特性係数(2次) b:発電機燃料特性係数(1次) c:発電機燃料特性係数(定数) P:発電機出力 尚、この他の発電機燃料特性データ形式(例えば公知例
「新需給制御システムの開発,中山徳之,東西田憲一,
松本哲也,三浦敏秀,稲田剛,鶴貝満男,中田祐司,原
田泰志,電気学会電力技術研究会,PE97−122,
1997」)を利用することももちろん可能である。さ
らに、負荷特性データ115は次式(数2)のように負
荷の消費電力を負荷母線電圧の関数として表現する場合
の負荷基準値および負荷特性係数である。
【0009】
【数2】
【0010】P:負荷の消費電力 Pi :i番目の特性の負荷基準値 V:負荷母線の電圧 αi :i番目の特性の負荷特性係数 また、運用制約条件116は発電機有効電力出力上下
限,発電機無効電力出力上下限,送電線有効電力潮流上
下限,母線電圧上下限などである。
【0011】次に、図1中の発電機負荷配分装置101
の一構成例について図3を用いて説明する。
【0012】発電機負荷配分装置101は、タップ整定
値変更装置301,将来状態決定装置302,電圧安定
度評価装置303,指令値決定装置304から構成され
る。タップ整定値変更装置301は、任意の時刻の状態
量観測値112よりも負荷母線電圧が低くなるように変
圧器のタップ整定値、例えば2次側母線の基準値を低く
する。変更したタップ整定値は状態量観測値112と共
に将来状態決定装置302へ送られる。将来状態決定装
置302は、タップ整定値変更装置301から受け取っ
た情報,負荷予測データ113,発電機燃料特性データ
114,負荷特性データ115,運用制約条件116を
用いて将来時刻における系統の状態量を決定する。尚、
決定方法の詳細については後述する。決定した状態量は
タップ整定値変更装置301から受け取った情報と共に
電圧安定度評価装置303へ送られる。電圧安定度評価
装置303は、将来状態決定装置302で決定した将来
時刻における系統の電圧安定度を評価する。尚、評価方
法の詳細については後述する。評価結果は将来状態予測
装置302から受け取った情報と共に指令値決定装置3
04へ送られる。指令値決定装置304は、電圧安定度
評価装置303の評価結果と電圧安定度閾値311とを
比較して所定の電圧安定度を満たすか否かを判定し、満
たす場合は電圧安定度評価装置から受け取った情報をタ
ップ整定値変更装置301へ送り、さらにタップ整定値
を変更する。逆に、満たさない場合は所定の電圧安定度
を満たすタップ整定値117および発電機出力指令値1
18を決定する。尚、決定方法の詳細については後述す
る。
【0013】次に、図3中の将来状態決定装置302の
第一の実施例について図4を用いて説明する。
【0014】将来状態決定装置302は、制約条件設定
装置401,負荷条件設定装置402,目的関数設定装置4
03,最適潮流計算装置404から構成される。制約条
件設定装置401は、タップ整定値変更装置301から
状態量観測値および変更したタップ整定値を受け取り、
さらに運用制約条件116を読み込み、将来時刻におけ
る発電機有効電力出力上下限,発電機無効電力出力上下
限,送電線有効電力潮流上下限,母線電圧上下限などの
制約条件を設定する。設定した制約条件はタップ整定値
変更装置301から受け取った情報と共に負荷条件設定
装置402へ送られる。負荷条件設定装置402は、制
約条件設定装置401から情報を受け取り、負荷予測デ
ータ113および負荷特性データ115から将来時刻に
おける負荷条件を設定する。設定した負荷条件は制約条
件設定装置401から受け取った情報と共に目的関数設
定装置403へ送られる。目的関数設定装置403は、
負荷条件設定装置402から情報を受け取り、発電機燃
料特性データ114を用いて発電燃料コスト最小化を図
る目的関数を設定する。設定した目的関数は負荷条件設
定装置402から受け取った情報と共に最適潮流計算装
置404へ送られる。最適潮流計算装置404は、目的
関数設定装置403から情報を受け取り、最適潮流計算
により将来時刻において発電燃料コストが最小となる発
電機出力,変圧器のタップ位置などの状態量を求める。
求めた状態量は目的関数設定装置403から受け取った
情報と共に電圧安定度評価装置303へ送られる。最適
潮流計算については文献「Optimal Power
Flow by Newton Approach,
David I. Sun, Bruce Ashley,Brain Brewer,Art Hu
ghes,IEEE Transactions on Power Apparatus and
Systems,Vol. PAS−103,No. 10,pp. 2
864−2880,1984」に詳しく記載されてい
る。
【0015】次に、図3中の将来状態決定装置302の
第2の実施例について図5を用いて説明する。
【0016】将来状態決定装置302は、負荷条件設定
装置501,潮流計算装置502,制約条件判定装置5
03,タップ位置変更装置504,発電機出力変更装置5
05,出力総和計算装置506,出力総和配分装置50
7から構成される。負荷条件設定装置501は、タップ
整定値変更装置301から状態量観測値および変更した
タップ整定値を受け取り、負荷予測データ113および
負荷特性データ115から将来時刻における負荷条件を
設定する。設定した負荷条件はタップ整定値変更装置3
01から受け取った情報と共に潮流計算装置502へ送
られる。潮流計算装置502は、負荷条件設定装置50
1から情報を受け取り、交流法潮流計算により将来時刻
における状態量を求める。求めた状態量は負荷条件設定
装置501から受け取った情報と共に制約条件判定装置5
03へ送られる。制約条件判定装置503は、潮流計算
装置502から情報を受け取り、将来時刻において発電
機有効電力出力上下限,発電機無効電力出力上下限,送
電線有効電力潮流上下限,母線電圧上下限などの制約違
反が発生するか否かを運用制約条件116と比較するこ
とにより判定する。判定の結果、制約違反が発生する場
合、運用制約条件および判定結果は潮流計算装置502
から受け取った情報と共にタップ位置変更装置504へ
送られる。また、制約違反が発生しない場合、潮流計算
装置502から受け取った情報は出力総和計算装置50
6へ送られる。タップ位置変更装置504は、制約条件
判定装置503から情報を受け取り、運用制約条件を満
たすように変圧器のタップ位置を変更する。例えば、変
圧器の2次側母線の電圧が上下限制約を違反する場合
に、違反を解消するように変圧器のタップ位置を変更す
る。変更したタップ位置は制約条件判定装置503から
受け取った情報と共に発電機出力変更装置505へ送ら
れる。発電機出力変更装置505は、タップ位置変更装
置504から情報を受け取り、将来時刻における負荷消
費電力に合わせて発電機出力を変更する。変更の方法と
しては、次式(数3)のように各発電機の出力で比例配
分するなどが可能である。
【0017】
【数3】PGnew=PGold×PallL feture/PallL new Gnew:変更後の発電機出力 PGold:変更前の発電機出力 PallL feture:将来時刻の負荷消費電力 PallL new:現在の負荷消費電力 発電機出力の変更結果は、タップ位置変更装置504か
ら受け取った情報と共に潮流計算装置502へ送られ
る。出力総和計算装置506は、制約条件判定装置50
3から情報を受け取り、将来時刻における発電機出力の
総和を計算する。計算した発電機出力の総和は、制約条
件判定装置503から受け取った情報と共に出力総和配
分装置507へ送られる。出力総和配分装置507は、
出力総和計算装置506から情報を受け取り、発電機燃
料特性データ114を用いて発電燃料コストが最小にな
るように発電機出力の総和を各発電機へ配分し、配分し
た値を将来時刻における発電機出力状態量とする。配分
手法としては、等ラムダ法などを用いることが可能であ
る。等ラムダ法については、公知例「野田權祐編,電力
系統の制御,電気書院,pp.33−36,1986」
に詳しいのでここでは省略する。算出した発電機出力状
態量は出力総和計算装置506から受け取った情報と共
に電圧安定度評価装置303へ送られる。
【0018】次に、図3中の電圧安定度評価装置303
における電圧安定度指標算出の一実施例について図6を
用いて説明する。
【0019】電圧安定度評価装置303では、系統状態
予測装置302で予測した将来時刻の状態量を用いて計
算したPVカーブ601において、PVカーブの先端に
おける総負荷と該時間断面における総負荷との差を電圧
安定度指標602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,H
3,7月)を使用することも可能である。算出した電圧
安定度指標は系統状態予測装置302から受け取った情
報と共に指令値決定装置304へ送られる。
【0020】次に、図3中の指令値決定装置304の一
実施例について図7を用いて説明する。
【0021】指令値決定装置304は、電圧安定度判定
装置701,指令値格納装置702,指令値読込装置7
03,タップ整定値バッファ711,発電機出力バッフ
ァ712から構成される。電圧安定度判定装置701
は、電圧安定度評価装置303から電圧安定度指標および
将来時刻における状態量を受け取り、電圧安定度閾値3
11と電圧安定度指標を比較して所定の電圧安定度を満
足するか否かを判定する。満足する場合は、状態量を指
令値格納装置702へ送る。満足しない場合は、指令値
読込装置703へ進む。指令値格納装置702は、電圧
安定度判定装置701から受け取った状態量の内、タッ
プ値および発電機出力をタップ整定値バッファ711お
よび発電機出力バッファ712へそれぞれ格納し、タッ
プ整定値変更装置301へ進む。指令値読込装置703
は、タップ整定値バッファ711からタップ整定値,発
電機出力バッファ712から発電機出力を読み出し、そ
れぞれを将来時刻におけるタップ整定値117および発
電機出力指令値118とする。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、従来の発電機負荷配分
装置と比較して、発電機出力を抑制でき、発電燃料コス
トの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の特徴を表すシステム構成図である。
【図2】従来の発電機負荷配分装置を示す図である。
【図3】発電機負荷配分装置の一実施例を示す図であ
る。
【図4】将来状態決定装置の第1の実施例を示す図であ
る。
【図5】将来状態決定装置の第2の実施例を示す図であ
る。
【図6】電圧安定度評価装置における電圧安定度指標算
出の一実施例である。
【図7】指令値決定装置の一実施例を示す図である。
【図8】状態量データ保存形式の一例を示す図である。
【符号の説明】
101…発電機負荷配分装置、111…対象とする電力
系統、112…状態量観測値、113…負荷予測デー
タ、114…発電機燃料特性データ、115…負荷特性
データ、116…運用制約条件、117…タップ整定
値、118…発電機出力指令値。

Claims (4)

    【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観測値,将
    来時刻の負荷予測データおよび発電機の燃料特性データ
    を用い、該電力系統内の諸設備の運用制約条件を満たす
    ような将来時刻の発電機出力指令値を計算する発電機負
    荷配分装置において、 負荷特性データを用いて変圧器のタップ整定値および発
    電機出力指令値を計算し、該計算値に基づき発電機の負
    荷配分を行う発電機負荷配分装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の発電機負荷配分装置におい
    て、 所定の電圧安定度を満足するように変圧器のタップ整定
    値および発電機出力指令値を計算し、該計算値に基づき
    発電機の負荷配分を行う発電機負荷配分装置。
  3. 【請求項3】請求項2記載の発電機負荷配分装置におい
    て、 該電力系統における負荷の増加限界量により電圧安定度
    を評価する発電機負荷配分装置。
  4. 【請求項4】請求項1又は2記載の発電機負荷配分装置
    において、 変圧器のタップ整定値として変圧器2次側母線の電圧基
    準値を計算する発電機負荷配分装置。
JP10137957A 1998-05-20 1998-05-20 発電機負荷配分装置 Pending JPH11332102A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020032128A (ko) * 2000-10-25 2002-05-03 이종훈 주변압기용 부하시간대별 전압자동 조정장치
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