JPH07123593A - 電力系統動態安定度の監視方式 - Google Patents

電力系統動態安定度の監視方式

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JPH07123593A
JPH07123593A JP5285775A JP28577593A JPH07123593A JP H07123593 A JPH07123593 A JP H07123593A JP 5285775 A JP5285775 A JP 5285775A JP 28577593 A JP28577593 A JP 28577593A JP H07123593 A JPH07123593 A JP H07123593A
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JP
Japan
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dynamic stability
eigenvalue
power system
generator
stability
Prior art date
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Pending
Application number
JP5285775A
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English (en)
Inventor
Akira Takeuchi
昭 竹内
Kazuya Komata
和也 小俣
Kaoru Koyanagi
薫 小柳
Junichi Nagata
淳一 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Chubu Electric Power Co Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Chubu Electric Power Co Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力系統の動態安定度監視方式において、想
定した外乱が全て安定であると判定された場合に、電力
系統がどの程度安定であるかを、系統の安定度余裕量を
算出することにより監視する。 【構成】 電力系統の動態安定度を予め設定された想定
外乱について評価し、事前に必要な制御を実施する電力
系統動態安定度の監視方式において、動態安定度の評価
に際して系の固有値感度解析を実施し、全ての想定外乱
が安定と評価された場合に、発電機出力に対する固有値
実部の感度係数と動態安定度評価の結果から得られる固
有値実部の安定限界までの距離とをデータの一部とする
線形計画法により、安定度余裕量としての発電機の出力
余裕量を算出し、電力系統の運転員に提示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力系統の動態安定度を
オンラインにて監視して制御するための電力系統動態安
定度の監視方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の電力系統監視方式は、予め設定さ
れた想定外乱に対して安定/不安定を判別し、不安定な
場合は安定になるような発電機出力の調整量を算出する
ものであった(例えば、高柴他“系統総合監視制御シス
テムの一提案”平成元年電力技術研究会PE−89−8
0)。しかし、通常の系統運用状態では、想定外乱に対
して系統が不安定になる確率は非常に低く、このような
場合、従来の電力系統監視装置はただ安定であるという
結果を出力するだけであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、電力需要の急増
により、電力系統はその設備限界付近での運転を余儀な
くされている。このような状況下で、より安全な系統運
用を行なうためには、今まで以上に詳しい系統状態の把
握が必要になる。そこで、本発明では想定外乱が全て安
定であると判定された場合に、電力系統がどの程度安定
であるか、即ち、系統の安定度余裕量を算出することが
できる電力系統動態安定度の監視方式を提供することを
目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、動態安定度の評価に際して系の固有値感度解
析を実施し、又、安定度余裕量としての発電機の出力余
裕量を算出するに際して、発電機出力に対する固有値実
部の感度係数と動態安定度評価の結果から得られる固有
値実部の安定限界までの距離とをデータの一部とする線
形計画法により解を求め、この解を電力系統の運転員に
提供するようにしている。
【0005】
【作用】従って、このような電力系統動態安定度の監視
方式にあっては多数の各想定外乱に対する動態安定度の
評価に効率的な固有値感度解析法が適用され、又、そこ
で全ての想定外乱が安定と判定された場合に、最も不安
定に近い固有値に関して発電機出力に対する固有値実部
の感度係数と動態安定度評価の結果から得られた固有値
実部の安定限界までの距離を用いて発電機出力の余裕量
を線形計画法の解として求めることができる。
【0006】
【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。図1
は本発明による電力系統動態安定度の監視方式を説明す
るための全体の流れ図を示す。まず、ステップS1にお
いて系統の現在の運用状態、つまり発電機出力,電圧等
を示す系統の運用状態データを収集する。次にステップ
S2において、予め用意された多数の想定外乱f1 ,f
2 ,……,fn に対して、ステップS3で固有値感度解
析法による効率的な動態安定度評価を行なう。このステ
ップS3での安定度評価において全ての想定外乱が安定
であると判定された場合には、ステップS4にて最も不
安定に近い固有値に対して安定限界までの発電機出力の
余裕量を線形計画法を用いて算出する。この結果はステ
ップS5において系統運用者に呈示され、実系統の運用
に反映される。一連の演算が終了した後は一定時間経過
後、あるいは系統運用状態が変化し、運用者が必要と判
断した時に本監視方式の演算に再起動がかけられる。
【0007】以上は監視方式の全体の流れであるが、こ
こで本発明の特徴となっているステップS3の固有値感
度解析法による動態安定度評価部分とステップS4の線
形計画法による発電機の出力余裕量の算出部分の具体的
内容について説明する。まず、固有値感度解析法による
動態安定度評価について述べる。動態安定度解析のため
の系統モデルには運転点の近傍の微少変化を線形近似し
た線形モデルを使用する。このモデルの安定性を判定す
る手法としては、固有値解析法が従来から用いられてい
る。しかし系の次元が大きく、又、解析ケースの多い場
合には計算時間がかかり過ぎるため、直接この手法はオ
ンライン計算には使用できない。一方、系のパラメータ
が変化した時、対象とする系の固有値がどのように変化
するかを解析する手法として、固有値の感度解析法が提
案されている(例えば、J.E.Van Nees他
“Sensitivities of Large−L
oop control Systems”、IEEE
Trans onAutomatic contro
l、Vol.10、308〜315ページ、July、
1965)。
【0008】この手法によれば、固有値計算は一つの運
転点に対して基本的に1回のみでよい。パラメータの変
化に対する固有値の変化[Δλ]は、
【外1】 を用いて算出できるので、そのパラメータの影響が比較
的簡単に求めることができる。この手法を各想定外乱に
対する動態安定度評価に適用するには図2に示すような
処理を行なう。この場合、動態安定度評価のための想定
外乱としては送電線開放が主要なものであり、ここでは
そのパラメータを系統インピーダンスとしてある。図2
において、ステップS11〜S14は感度解析の準備計算の
部分である。即ち、ステップS11にて現在の電力潮流分
布状態を決定する潮流計算を行ない、この潮流計算結果
に基づいてステップS12にて系統の係数行列[A]0
作成する。
【0009】次にステップS13,S14では固有値計算よ
り夫々[A]0 の固有値λi0 ,i=1〜n(nは次
元)と各固有値に対する固有ベクトル[Wi],i=1
〜nと、転置行列[A]t の固有ベクトル[Vi],i
=1〜nを求める。ステップS15〜S22は各想定事故ケ
ース毎に繰返し計算する感度解析の部分である。即ち、
ステップS15は、予め定められた想定事故ケース(線路
開放)の一つをそのファイルから選択する部分である。
ステップS16はその想定外乱である線路開放後の潮流分
布状態を決定するための潮流計算を行なう部分である。
ステップS17ではステップS16での潮流計算結果に基づ
いて線路開放後の系統の係数行列[A]1を作成する。
次にステップS18にて線路開放に伴なう係数行列[A]
の変化分[ΔA]を計算する。これを用いてステップS
19にて固有値λi,i=1〜nの変化予測値Δλi,i
=1〜nを計算する。このΔλiが求まれば、線路開放
後の固有値の予想値λiはステップS20にて計算できる
ので、このλiを用いてステップS21にて動態安定度の
評価を行なう。つまり、固有値λiの実部が正であれば
その振動成分は不安定であり、実部が負であれば安定と
判定できる。ステップS22にて全想定事故ケースが終了
していなければステップS15へ戻り、ステップS15〜S
21までを繰返す。全想定事故ケースが終了すれば図2の
動態安定度評価は完了する。
【0010】次に線形計画法による発電機出力の余裕量
の算出法について説明する。想定外乱に対する安定判別
の結果、現状の系統運用条件では動態安定度が安定であ
る、つまり図1のステップS3での演算の結果、実部が
正となる固有値が一つもないと判定された場合に、安定
度余裕量としての発電機の出力余裕量を算出するもので
ある。
【0011】発電機jの出力調整ΔPjによって、監視
対象となる固有値、例えば、最も不安定な固有値iの実
部がΔσだけ変化する場合、一般的に次式が成立する。
【数1】 とすると、動態安定度の余裕量としては、対象固有値i
の実部σiが負(安定)から零(安定限界)になるよう
に(ΔPj,j=1〜m)を求めることに帰着する。た
だし、この際に次の条件を付するものとする。 (a) 系統全体の電力需給バランスを保つこと。 (b) 各発電機毎に決まっている出力変化幅を考慮するこ
と。 線形計画法における数学的処理を容易にするため、出力
調整量ΔPjを次のように記述する。
【数2】 ΔPj=ΔPj+ −ΔPj- …………
…(2) ここで、ΔPj+ :発電機jの出力調整量のうちの増加
分、ΔPj- :発電機jの出力調整量のうちの減少分、
とすると、常にΔPj+ ,ΔPj- ≧0である。
【0012】このような問題の解法としては線形計画法
がそのまま適用できる。即ち、
【数3】 を最小化するΔPj+ ,ΔPj- を求めることになる。
【0013】ここで、(5) 式の中のσmは全ての想定事
故ケースのうち、固有値iの実部が最大(最も不安定に
近い)のものであり、これは図1のステップS3の固有
値感度解析法による動態安定度評価の過程で求めること
ができる。又、(6) 式中のωj+ ,ωj- は夫々発電機
jの出力の増加方向,減少方向の重み係数であり、この
重み係数を適切に設定することにより、求めたい発電機
(群:複数の発電機でも可能)の出力余裕量を結果とし
て得ることができる。即ち、下記のようにωj+ ,ωj
- を設定することにより、求めたい発電機(群)の出力
余裕量を線形計画問題の解として得ることができる。 (1) ωj+ の設定:出力余裕量を求めたい発電機(群)
の重みを他の発電機に比べて非常に小さな値に設定す
る。例えば、出力余裕量を求めたい発電機(群)はωj
+ =1とし、それ以外の発電機はωj+ =100 とする。 (2) ωj- の設定:(1) とは逆に、出力余裕量を求めた
い発電機(群)の重みを他の発電機に比べて非常に大き
な値に設定する。例えば、出力余裕量を求めたい発電機
(群)はωj+ =100 、それ以外の発電機はωj+ =1
とする。
【0014】図3は以上説明した線形計画法による発電
機出力の余裕量の算出過程の全体のフローを示すもので
ある。即ち、図3に示すようにステップS101 にて対象
固有値、例えば、最も不安定な固有値を決定し、|σm
|を算出し、ステップS102にて該当発電機(群)の出
力余裕量が求められるように、重み係数ωj+ ,ωj-
を設定する。又、ステップS103 にて発電機出力に対す
る固有値感度係数αijを計算しておく。ステップS10
4 は前記した(3) 〜(6) 式にて定式化された条件に基づ
いて、線形計画法を適用して対象固有値を安定から安定
限界に移動させるための発電機の調整量ΔPj+ ,ΔP
- を算出する部分である。このステップS104 で求め
られたΔPj+ が該当発電機の出力余裕量となる。
【0015】このような本実施例では図1に示すステッ
プS3,ステップS4の部分を夫々図2,図3のように
構成すれば、予め設定された想定外乱(線路開放)に対
する系の固有値の変化が把握できるので、演算速度の速
い効率的な動態安定度評価が実現できる。又、この評価
の結果全てが安定と判定された場合に、対象となる固有
値に対する該当発電機の出力余裕量が線形計画法の適用
にて一義的に決めることができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば多
数の想定外乱に対する動態安定度の評価に効率的な固有
値感度解析法を適用して、又、そこで全ての想定外乱が
安定と判定された場合に、対象となる固有値に対する該
当発電機の出力余裕量が発電機出力に対する固有値実部
の感度係数、及び動態安定度評価の結果から得られた固
有値実部の大きさを用いて、安定限界までの発電機の出
力余裕量を線形計画法の解として求めるようにしたの
で、動態安定度を監視するための高速な演算アルゴリズ
ムの実現が可能となり、もって想定外乱を高速に評価で
きると共に安定な場合は、発電機の出力余裕量を算出で
きる電力系統動態安定度の監視方法を提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電力系統動態安定度の監視方式を
説明するための一実施例を示す全体の流れ図。
【図2】図1における固有値感度解析法による動態安定
度評価部分の具体的な内容を示す流れ図。
【図3】図1における線形計画法による発電機の出力余
裕量の算出部分の具体的な内容を示す流れ図。
【符号の説明】
S1 系統状態データ収集 S2 想定外乱 S3 動態安定度評価 S4 発電機の出力余裕量の算出 S5 系統運用者への提示
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小柳 薫 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 永田 淳一 東京都港区芝浦一丁目1番1号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力系統の動態安定度を予め設定された
    想定外乱について評価し、事前に必要な制御を実施する
    電力系統動態安定度の監視方式において、動態安定度の
    評価に際して系の固有値感度解析を実施し、全ての想定
    外乱が安定と評価された場合に、発電機出力に対する固
    有値実部の感度係数と動態安定度評価の結果から得られ
    る固有値実部の安定限界までの距離とをデータの一部と
    する線形計画法により、安定度余裕量としての発電機の
    出力余裕量を算出し、電力系統の運転員に提示すること
    を特徴とする電力系統動態安定度の監視方式。
JP5285775A 1993-10-21 1993-10-21 電力系統動態安定度の監視方式 Pending JPH07123593A (ja)

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JP5285775A JPH07123593A (ja) 1993-10-21 1993-10-21 電力系統動態安定度の監視方式

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103324828A (zh) * 2013-04-27 2013-09-25 国家电网公司 基于运行方式灵敏度的电力系统低频振荡辅助决策方法
JP2015080400A (ja) * 2013-10-16 2015-04-23 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ 送電システムにおける振動安定性を分析するためのシステムおよび方法
JP2022545769A (ja) * 2020-07-28 2022-10-31 南京郵電大学 アクティブ配電網の安全性評価方法

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