JPH0255526A - 電力系統監視制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は良質な電気を高信頼度に安定して供給すること
を支援する電力系統監視制御システムに間する。

（従来の技術） 従来の電力系統監視制御システムにて系統電圧を監視す
る場合、現在の系統電圧の状態を表示し、これが電圧目
標値の上限値と下限値との範囲内にあるか否かを監視し
、範囲外にあるときは警報するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 上記した通り、従来システムでは系統電圧の安定度に関
してはオペレータの判断に委ねられている。しかし電圧
の安定度限界がどこにあるかを知る方法がなかったため
、過去に経験されていない特異な電力系統状態になった
時、例えば予測てきないほどの重負荷になった時や負荷
の急激な変化が発生した時は、状況によっては系統電圧
を安定に維持できるかは不確実な状態となる虞れがあっ
た。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、電力系
統の電圧の安定度に関して諸データを提供し、−層質の
高い電力系統の監視１．運用の可能な電力系統監視制御
システムを提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための構成を、第１図にて説明する
と本発明は電力系統からの系統情報を情報伝送装置を介
して電子計算機へ入力し、これらの各情報をもとに処理
して電圧安定度についての諸データを表示装置に出力す
る電力系統監視制御システムにおいて、情報伝送装置を
介して伝送されてきた系統情報から被監視電力系統の状
態を求める系統状態決定手段（ｓ　ｉｏ＞と、前記求め
られた系統状態に対して系統電圧の安定限界を求める安
定度限界計算手段（Ｓ２０）と、前記電圧の安定度限界
より系統電圧の安定度の程度を判定する安定度監視手段
（Ｓ３０）と、系統電圧を調整するための機器か電圧安
定度を高める効果の量を求める効果量計算手段（Ｓ４０
）と、系統電圧が不安定であるときこれを安定にするた
めに必要な調整量を求める調整量計算手段（Ｓ５０）と
、前記各演算結果としての諸データを出力する出力手段
（Ｓ６０）とから構成した。

（作　用） 先ず、系統状態決定手段が情報伝送装置より入力゛され
る電力系統の情報の、誤差を含む計測値を用いて電力系
統の情報を決定し、次いで電圧安定度限界計算手段か系
統状態決定手段の結果を初期値として用いて電圧安定度
限界を求める。つぎに安定度監視手段か系統状態決定手
段と電圧安定度限界計算手段の結果とを用い電力系統の
電圧安定度のレベルを判定し、さらに効果量計算手段は
系統状態決定手段の結果を用いて電圧調整機器が電圧安
定度を高める効果量を求め、調整量計算手段か安定度監
視手段と効果量計算手段の結果とを用いて電圧が不安定
な状態を安定にするために必要な調整量を求め、最後に
出力手段か上記各手段の種々の結果をＣＲＴ等のマンマ
シン・インターフェース装置へ出力する。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。説明の都合上で
第２図から説明するが、第２図は本発明による電力系統
監視制御システムの構成例図である。

第２図において、１は電力系統であり、この電力系統の
状態を計測しその計測値を伝送する情報伝送装ｗ２−１
と、伝送＃１３を介して前記情報を受信する情報伝送装
置２−２と、これらの情報を受けて電圧安定度に関する
処理をする電子計算機４と、電子計算機４の処理結果を
表示するマンマシン・インターフェース装置（ＭＭＩ）
からなっている。

なお、電力系統からの計測情報としては、例えば発電機
の電圧と出力、負荷の有効電力と無効電力。

有効電力潮流、無効電力潮流、母線電圧、しゃ断器と断
路器の開閉状態、変圧機のタップ位置等がある。したが
って電子計算機４は電力系統からの前記各情報を入力し
、後述する電圧安定度に関する処理を行い、その結果と
しての種々の電圧安定度に関するデータをＭＭＩ装置に
表示する。

第１図は電子計算機の電圧安定度に関する処理内容を示
すフローチャートである。第１図において、系統状態決
定処理ｓｉｏでは情報伝送装置より入力された電力系統
の誤差を含む計測情報を用いて、最も確からしい電力系
統の状態値を重み付き最少２乗推定法により求める。安
定度限界計算処理Ｓ２０では前記した系統状態決定処理
Ｓ１０の結果を初期値として利用し、電圧の安定度限界
を求める。安定度監視処理Ｓ３０では前記各処理Ｓ１０
．Ｓ２０の結果を用いて、現在の電力系統の安定度につ
いての状態を判定する。効果量計算処理Ｓ４０では前記
した処理Ｓ１０の結果を用いて、電圧調整機器か電圧安
定度を高める効果量を求める。調整量計算処理Ｓ５０で
は前記各処理３３０．３４０の結果を用いて系統電圧が
不安定なときは安定にするために必要な電圧調整機器の
調整量を求め、出力処理Ｓ６０では前記各処理の結果と
しての種々のデータをＭＭＩ装置５に表示する６以下に
各処理に手順の詳細を説明する。

情報伝送装置２−１．２−２を介して受信する電力系統
の計測データには、トランスジューサの変換誤差や、故
障あるいは計測時刻の不揃い等に起因する誤差か含まれ
ているのか通常である。そこて系統状態決定処理Ｓ１０
では、これらの誤差を含んだ測定値より、最も確からし
い系統状態値すなわちノード電圧、″電圧の位相角を重
み付き最少２乗推定方法、すなわち状態推定計算により
決定する。

般に誤差を含む測定値は次のように表せる。

ｚ　＝　ｈ　（ｘ）＋ε　　　　　　　　　　・・・・
・・（１）但し、 Ｚ：測定値のベクトル Ｘ：状態変数の真値、ずなわちノード電圧とその位相角
のベクトル ｈ（ｘ）：ｘより測定値の真値を求める間数のベクトル ε：測定誤差のべ２１ヘル このとき、測定値とその推定値の残差の２乗和、Ｊ＝　
（ｚ−ｈ（ｘ）　　）　ｔ　Ｗ　＜Ｚ−ｈｊｘ）　　）
−（２）但し、 Ｗ：各測定値の誤差の重みのマトリックスｚ−ｈ（ｘ）
：測定値の残差のべ２１ヘルｔ：ベクトルの転置を示す を最少にする状態変数Ｘの推定値Ｘを求める。つぎに求
められたＸより電力潮流の推定値を求める。

以上の手順により計測値に含まれている誤差の影響か除
かれたより確かな電力系統の状態か得られる。その結果
より第３図の■の位置が定まる。

ここで第３図は横軸に需要量（ＭＷ）をとり、この需要
量の変化によって縦軸にとった系統電圧（ＫＶ）がどの
ように変化するかをプロットした図である。

安定度限界計算処理Ｓ２０は、電力系統の潮流計算が非
線形の２次連立方程式であるため複数の解を持ち、成る
与えられた需要に対して潮流計算を行うと第３図の■と
■のように電圧か高めの解と低めの解が得られ、その中
間点が電圧安定限界となる、すなわち電圧が第３図の安
定限界より高いときは安定状態であり、低いときは不安
定状態であることから、つぎの手順により電圧安定限界
を求める。まず系統状態決定処理Ｓ１０が求めた第３図
の■の点の現在系統状態より、需要を成る量だけ増加さ
せた時の状態を求める。すなわち増加されな需要に対し
て経済負荷配分計算を行い発電機の出力を決定し、負荷
の総需要に対する分布係数と負荷の力率とにより負荷の
有効電力と無効電力とを決定し、その条件で潮流計算を
行った結果の高め解が■である。このように順次、需要
を増加させ潮流計算の解が得られなくなるまで計算する
。

その結果が■、■、■、■である。次に、■、■、■、
■に対応する低め解、■、■、■、■を求める。一般に
二次以上の方程式の解をニュートン・ラフフン法のよう
な逐次修正法のよって求める場合、複数の解のうちどの
解が得られるかは解の初期値、すなわち最初の近似値に
よって定まるため、■の低め解はノード電圧とその位相
角の初期値を小さくすることによって求められる。■の
解を■の解を求めるための初期値とし、■の解を■の解
を求めるための初期値とし、■の解を■の解を求ぬるた
めの初期値として、順次■、■、■、■の点を求める。

■と■の中間点と■と■の中間点と■と■の中間点と■
と■の中間点とか安定限界となる。すなわち■と［相］
を結ぶ線が安定限界となる。

第４図は電圧安定度のレベルを示す図てあり、安定度監
視処理Ｓ３０は安定度限界計算処理Ｓ２０が求めた第４
図に示されているような電圧安定度限界曲線に対して現
在の電力系統の電圧安定度がとうなっているかを下記の
項目につき評価する。

（１）電圧安定度ＩＶＳ−Ｖ　　−ＶＳＬ　（Ｐｌ）ｖ
ｌ：現在の電圧 ＶＳＬ（Ｐ）　：電力総需要Ｐのときの安定度限界Ｐ：
総需要 Ｐｌ　：現在の総需要 （２）安定度レベルの判定 現在の電力系統の系統電圧の安定度のレベルを判定する
。ずなわち現在の状態か第４図に示されている安定状態
、安定度注意、安定度警戒、不安定の各領域のどれに含
まれているかを判定する。

効果量計算処理３４０はコンデンサー、リアクトル、変
圧器のタッグ、発電機電圧等の系統電圧を調整するため
の機器が電圧安定度を高める効果の量を求める。第４図
から分かるように電圧安定度は電力系統の電圧を高める
ことによって大きくなる、すなわち系統電圧か安定度げ
昇電圧より高いほど安定となる。従って電圧調整機器を
単位量だけ調整したとき系統電圧がどれだけ上昇するが
、すなわち電圧感度係数ΔＶ／ΔＣが安定度の改善の効
果量である。電圧感度係数は次の方法で求める。調整前
も調整後もメートに流出入する有効電力の和Ｆと無効電
力の和Ｇが常に零であることにより、 調整前： Ｆ（Ｖ、Ｃ，θ）＝０　　　　　　　　・・・・・・（
３）Ｇ（Ｖ、Ｃ，θ）−〇　　　　　　　　・・・・・
・（４）ここで、Ｆ、Ｇはベクトルである。

調整後： Ｆ（Ｖ＋ＡＶ、Ｃｑ　＋　ＡＣｑ　、　　ｅ　　　＋Ａ
　　θ　）＝ＯＧ（Ｖ＋ＡＶ、ＣＱ　　＋　　ＡＣｑ　
　、　　ｅ　　＋Ａ　　θ　）＝０・・・（５） ・・・（６） となる。ここで、 ■：ノード電圧 θ：ノード電圧の位相角 Ｃ：コンデンサー（ＳＣ）やりアクドル（ＳｈＲ）等の
無効電力関連調整変数である。

次に（５）、　（６）式をテーラ展開すると、Ｆ（Ｖ＋
ΔＶ、Ｃ÷ΔＣ、θ÷Δθ） ｑ −Ｆ（Ｖ、Ｃ，θ）十Ｆ　・ΔＶ ｖ 十Ｆ　　　　・　Δ　Ｃ十　　Ｆ　　θ　・　Δ　θ　
　　・・・　（７）ｑｑ Ｇ（Ｖ十Δｖ、Ｃ＋　八〇　　　、　　θ　　十Δ　θ
　）ｑ ＝Ｇ（Ｖ、Ｃ，θ）＋Ｑ　　　・　ΔＶｑ■ 十Ｇ　　　　・　Δ　Ｃ＋Ｑ　　θ　・　Δ　θ　　　
・・・　（８）ｑｑ となる。ここで、 ”　Ｆｃｑ　、Ｆｅ　　”ｖ　”　ｃｑ　”θ’テーラ
■ 展開係数のマトリックスである。

したがって、 Ｆ、　　　　−ＡＶ＋Ｆ　　　　・　ＡＣ十　Ｆ　　θ
−Ａ　　θ　＝０　　＜９）ｖ　　　　　ｃｑ、ｑ Ｇ　　　　−ＡＶ十〇　　　　−ＡＣ＋Ｇ　　θ−、１
＝ｏ（１０）ｖ　　　　　ｃｑ　　　　ｑ であり、ＳＣまたはＳｈＲの投入または解放の場合は、
Ｆｃｑ＝０であるから（９Ｌ　（１０）式よりΔθを消
去して、 ΔＶ／ΔＣ−一（Ｃ−Ｆ　　　Ｆ　　”）　　　−Ｇｏ
。

ａ　　　　　　Ｖ　　　θ　　■ ・・・　（１１） となる。ここて、処理Ｓ３０の結果であるＶとθを用い
てＧ　　、、Ｆ、、、ＦＶ、Ｇ、、の計算を行う。こ■ の様にして求めた調整機器が系統電圧の安定度を改善す
る効果量の例を第５図に示す。

調整量計算処理Ｓ５０は処理Ｓ３０により系統電圧が不
安定と判定された場合、すなわち現在の系統電圧が電圧
安定度限界曲線より低い場合、安定な状態に復元をする
ために必要な調整量Ｒを求める。

系統電圧を第４図に示されている電圧安定度限界電圧曲
線より高くするために必要な電圧上昇量ｖｕｐを安定度
監視処理Ｓ３０が求めた電圧安定度ＩＶＳより次のよう
に決める。

ＶＵＰ−−ＩＶＳ＋α　　　　　　・・・・・・　（１
２）α：安全ファクター 次に、コンデンサー（ＳＣ）の投入によって安定化をす
る場合、処理Ｓ４０の結果である（１１）式のΔ■／Δ
ｃｑを用いて、 Ｒ＝ＶＵＰ÷（ΔＶ／ＡＣ）　　　　・・・−（１３）
によって調整量Ｒを求める。

出力処理Ｓ６０は前記各処理Ｓ１０．　Ｓ２０．　Ｓ３
０゜３４０、　Ｓ５０の結果をＣＲＴ表示装置のような
ＭＭＩ装置に出力する。第６図は処理Ｓ１０が決定した
系統電圧の現在値と処理Ｓ２０が決定した安定度限界電
圧ＶＳＬの状況の時系列変化をＣＲＴ表示装置に表示す
る例である。

以上説明した如く、本実施例によれば電力系統の系統電
圧に関して、電圧の安定性に関する諸データをオペレー
タに対して適切に提供できる。

第７図は本発明による他の実施例の処理内容を示すフロ
ーチャートである。

本実施例では調整量計算処理Ｓ５０を省略したものであ
る。すなわち、オペレータは効果量を見ることにより、
必要な調整量を決定することができるからである。その
他は第１図と同様である。

第８図は本発明による更に他の実施例の処理内容を示す
フローチャートである。

本実施例では電力系統の状態の計測データの誤差が十分
に小さい場合を考慮し、系統状態決定手段を省略したも
のである。

第９図は本発明による更に他の実施例の処理内容を示す
フローチャートである。

本発明ては前記第７図及び第８図に伴ない、系統状態決
定処理Ｓ１０及び調整量決定処理Ｓ５０を同時に省略し
たものである。更に、調整量決定処理Ｓ５０に代えて効
果量決定処理Ｓ４０を省略してもよい ［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によれば電力系統の系統電圧
に関して電圧の安定限界を求め、これを基に安定度を改
善する効果量及び安定化に必要とされる調整量を表示す
るようにしたので、オペレータにとって一層質の高い電
力系統の監視、運用か可能となり、したがって電力の一
層安定な供給が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によってなされる電圧安定度に関しての
処理内容を示すフローチャート、第２図は本発明による
電力系統監視制御システムの構成側図、第３図は需要量
と系統電圧との関係図、第４図は電圧安定度のレベルを
示す図、第５図は調整機器の効果量の例を示す図、第６
図はＭＭＩへの表示例図、第７図は本発明による他の実
施例の処理内容を示すフローチャート、第８図は更に他
の実施例の処理内容を締すフローチャート、第９図は更
に他の実施例の処理内容を示すフローチャートである。 Ｓ１０・・・・・・系統状態決定処理 Ｓ２０・・・・・・安定度限界計算処理Ｓ３０・・・・
・・安定度監視処理 Ｓ４０・・・・・・効果量計算処理 Ｓ５０・・・・・・調整量計算処理 Ｓ６０・・・・・・出力処理 特許出願人　東京電力株式会社（ほか１名）代理人弁理
士　石　井　　紀　男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統からの系統情報を情報伝送装置を介して電子計
   算機へ入力し、これらの各情報をもとに処理して電圧安
   定度についての諸データを表示装置に出力する電力系統
   監視制御システムにおいて、情報伝送装置を介して伝送
   されてきた系統情報から被監視電力系統の状態を求める
   系統状態決定手段と、前記求められた系統状態に対して
   系統電圧の安定限界を求める安定度限界計算手段と、前
   記電圧の安定度限界より系統電圧の安定度の程度を判定
   する安定度監視手段と、系統電圧を調整するための機器
   が電圧安定度を高める効果の量を求める効果量計算手段
   と、系統電圧が不安定であるときこれを安定にするため
   に必要な調整量を求める調整量計算手段と、前記各演算
   結果としての諸データを出力する出力手段とを備えたこ
   とを特徴とする電力系統監視制御システム。