WO2017086099A1

WO2017086099A1 - 電圧・無効電力制御装置、方法、および電圧・無効電力制御システム

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Publication number: WO2017086099A1
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Inventors: 俊之三宅; 英佑黒田; 昌洋谷津
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Filing date: 2016-10-25
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Abstract

制御遅れが生じる状況や電圧基準値設定時の系統条件が常に再現されるとは限らないという状況においても、適正に制御できるような電圧・無効電力制御装置、方法、および電圧・無効電力制御システムを提供する。電力系統を適宜に分割したローカル系統に監視点を設定し、ローカル系統は前記監視点の電圧・無効電力を調整可能な電圧・無効電力制御機器を備えている電力系統に適用される電圧・無効電力制御システムであって、電力系統の全体系統データを用いた最適潮流計算に基づいて、ローカル系統の監視点の電圧・無効電力の制御目標値を設定するとともに、電力系統の状態の過去履歴情報を用いて、制御目標値を監視点に関わる電力系統の状態変化に伴い補正する補正関数を生成し、制御目標値と、少なくとも１つ以上の補正関数を出力する中央制御手段と、中央制御手段から得た制御目標値が、ローカル系統の系統データと相違するときに補正関数を用いて制御目標値を達成するに必要な電圧・無効電力制御機器の制御量を算出するローカル制御装置と、ローカル制御装置からの制御量に応じて電圧・無効電力制御機器を制御する機器制御装置を含む。

Description

電圧・無効電力制御装置、方法、および電圧・無効電力制御システム

　本発明は、電力系統の監視点の電圧を許容範囲内に収め、無効電力のバランスを取るための電圧・無効電力制御装置、方法、および電圧・無効電力制御システムに関する。

　電力系統は、エネルギーの需要増大や電力自由化に伴い、規模の拡大、電力事業者と電源の多様化・分散化が進んでいる。そのため、電力系統の電力潮流は不確実性を増し、電力品質の低下を招く要因になることが懸念されている。このことから高品質かつ安定な電圧管理と効果的な電力供給が求められている。

　電力系統では負荷の状態変化により無効電力が変化すると共に電圧も変化するため、従来から電圧規定値や発電機無効電力の制約を満足しながら電力損失の最小化を図るよう電圧・無効電力制御が行われている。電力を安定供給するためには、電力系統の所定の位置に監視点を設け、時々刻々と変化する監視点の電圧および無効電力を目標値に近づける、もしくは、規定範囲に納めるように制御することが必要である。

　電圧・無効電力の制御方式には、大きく分けて中央制御方式、個別制御方式、階層制御方式がある。

　中央制御方式は、対象となる電力系統全体の監視点の電圧・無効電力の情報を１箇所に集め、電力系統全体として電圧および無効電力を規定範囲に収め、かつ送電損失が最小になるようにするなどの最適化計算を行い、その結果を監視点付近の電圧・無効電力制御機器に動作指令するものである。中央制御方式による電圧・無効電力制御装置としては、特許文献１などに例示されているように、制御時間遅れによる制御の遅れを、過去の履歴データを用いたフィードフォワード制御により電圧変動を予測し、その電圧変化に制御が追従できるようにする装置が提案されている。

　個別制御方式は、電力系統の全領域を小領域に分割し（系統領域と呼ぶ）、それぞれの系統領域において、予め与えられた基準電圧値を維持するよう電圧・無効電力を制御するものである。個別制御方式による電圧・無効電力制御装置としては、特許文献２などに例示されているように、所定の変電所よりも下流側の回路を模擬した回路モデルに、所定変電所よりも上流側の電圧と所定変電所が供給する有効電力および無効電力を入力し、所定変電所が供給する無効電力が規定の条件を満たすこととなる変圧器タップと調相設備の制御量を算出する装置が提案されている。

　階層制御方式は、電力系統を電圧階級に沿って階層的に分割し（系統階層と呼ぶ）、系統階層の最上位において演算装置が、またそれぞれの系統階層において、基準電圧値を維持するよう電圧・無効電力を制御するものである。階層制御方式による電圧・無効電力制御装置としては、特許文献３などに例示されているように、電圧階級に沿って階層的に複数に分割された電力系統ブロックがそれぞれ自立分散的に無効電力のバランスを取りながら強調的に電圧制御を行う個別制御部とブロック毎の所定の条件を満たす制御目標電圧の最適値の算定を行う中央計算部とを含む装置が提案されている。

特開２０００－１４０１１号公報特開２０１２－１７５７７８号公報特開２００２－１６５３６７号公報

　中央制御方式および階層制御方式によれば、電力系統全体の情報を中央もしくは上位の系統階層に集めて一括処理するので、データの伝送量や処理量が多くなることから、特に電力系統の負荷が急変した時に制御遅れが生じるという問題点を有する。

　これに対して、特許文献１では、電圧変動を予測し、その電圧変化に制御が追従できるように制御機器に関する電圧基準値の補正を行っているが、予測に基づく補正は、必ずしも予測どおりにならないという問題がある。また特許文献３では、自立分散的に無効電力のバランスを取りながら協調的に電圧制御を行う個別制御部を設けているが、自立分散的では個々の監視点における電圧が規定範囲に収まったとしても、必ずしも全体最適な無効電力のバランスを取りえないという問題がある。

　個別制御方式は、予めオフラインで計算された基準電圧値を基に制御を行うものであるが、基準値設定時の系統条件が常に再現されるとは限らず、送電損失が最小となるような制御を行うことが難しいという問題がある。

　以上のことから本発明においては、前述したような問題を解消するものであって、制御遅れが生じる状況や電圧基準値設定時の系統条件が常に再現されるとは限らないという状況においても、適正に制御できるような電圧・無効電力制御装置、方法、および電圧・無効電力制御システムを提供することを目的としている。

　以上のことから本発明は、「電力系統を適宜に分割したローカル系統に監視点を設定し、ローカル系統は前記監視点の電圧・無効電力を調整可能な電圧・無効電力制御機器を備えている電力系統に適用される電圧・無効電力制御システムであって、電力系統の全体系統データを用いた最適潮流計算に基づいて、ローカル系統の監視点の電圧・無効電力の制御目標値を設定するとともに、電力系統の状態の過去履歴情報を用いて、制御目標値を監視点に関わる電力系統の状態変化に伴い補正する補正関数を生成し、制御目標値と、少なくとも１つ以上の補正関数を出力する中央制御手段と、中央制御手段から得た制御目標値が、ローカル系統の系統データと相違するときに補正関数を用いて制御目標値を達成するに必要な電圧・無効電力制御機器の制御量を算出するローカル制御装置と、ローカル制御装置からの制御量に応じて電圧・無効電力制御機器を制御する機器制御装置を含むことを特徴とする電圧・無効電力制御システム。」である。

　また本発明は、「電力系統を適宜に分割したローカル系統に監視点を設定し、ローカル系統は監視点の電圧・無効電力についての制御目標値に従い調整可能な電圧・無効電力制御機器を備えている電力系統に適用される電圧・無効電力制御装置であって、電圧・無効電力制御装置は、電力系統の全体系統データを用いた最適潮流計算に基づいて、ローカル系統の監視点の電圧・無効電力の制御目標値を設定するとともに、電力系統の状態の過去履歴情報を用いて、制御目標値を監視点に関わる電力系統の状態変化に伴い補正する補正関数を生成し、制御目標値と、少なくとも１つ以上の補正関数を出力する中央制御手段により構成されており、電圧・無効電力制御装置が与える制御目標値と補正関数により電圧・無効電力制御機器を制御することを特徴とする電圧・無効電力制御装置。」である。

　また本発明は、「電力系統を適宜に分割したローカル系統に監視点を設定し、ローカル系統は監視点の電圧・無効電力についての制御目標値に従い作動する機器制御装置により調整可能な電圧・無効電力制御機器を備えている電力系統に適用される電圧・無効電力制御装置であって、電圧・無効電力制御装置は、電力系統の全体系統データを用いた最適潮流計算に基づいて、ローカル系統の監視点の電圧・無効電力の制御目標値を設定するとともに、電力系統の状態の過去履歴情報を用いて、制御目標値を監視点に関わる電力系統の状態変化に伴い補正する補正関数を生成し、制御目標値と、少なくとも１つ以上の補正関数を出力する中央制御手段と、中央制御手段から得た制御目標値が、ローカル系統の系統データと相違するときに補正関数を用いて制御目標値を達成するに必要な電圧・無効電力制御機器の制御量を算出するローカル制御装置により構成されていることを特徴とする電圧・無効電力制御装置。」である。

　また本発明は、「電力系統を適宜に分割したローカル系統に監視点を設定し、ローカル系統は前記監視点の電圧・無効電力についての制御目標値に従い作動する機器制御装置により調整可能な電圧・無効電力制御機器を備えている電力系統に適用される電圧・無効電力制御装置であって、電圧・無効電力制御装置は、電力系統の全体系統データを用いた最適潮流計算に基づいて、ローカル系統の監視点の電圧・無効電力の制御目標値と、電力系統の状態の過去履歴情報を用いて、制御目標値を監視点に関わる電力系統の状態変化に伴い補正する補正関数とを得て、制御目標値が、ローカル系統の系統データと相違するときに補正関数を用いて制御目標値を達成するに必要な電圧・無効電力制御機器の制御量を算出するローカル制御装置と、ローカル制御装置からの制御量に応じて電圧・無効電力制御機器を制御する機器制御装置を含むことを特徴とする電圧・無効電力制御装置。」である。

　また本発明は、「電力系統を適宜に分割したローカル系統に監視点を設定し、ローカル系統は監視点の電圧・無効電力を調整可能な電圧・無効電力制御機器を備えている電力系統における電圧・無効電力制御方法であって、電力系統の全体系統データを用いた最適潮流計算に基づいて、ローカル系統の監視点の電圧・無効電力の制御目標値を設定し、電力系統の状態の過去履歴情報を用いて、制御目標値を監視点に関わる電力系統の状態変化に伴い補正する補正関数を生成し、制御目標値が、ローカル系統の系統データと相違するときに補正関数を用いて制御目標値を達成するに必要な電圧・無効電力制御機器の制御量を算出し、制御量に応じて電圧・無効電力制御機器を制御することを特徴とする電圧・無効電力制御方法。」である。

　本発明によれば、制御遅れが生じる状況や電圧基準値設定時の系統条件が常に再現されるとは限らないという状況においても、適正に制御することができる。

　より詳細に述べると、本発明の実施例によれば、中央制御方式や階層制御方式と比べて、制御遅れが生じた際にも例えばより送電損失が少なくなるような制御目標値を再計算する補正関数を生成することで、制御側で制御目標値を再計算して、より送電損失が少なくなるような制御ができる。また、個別制御方式に比べて、系統全体としてより送電損失を少なくする制御ができる。

本発明の実施例１に係る電圧・無効電力制御装置を含む電圧・無効電力制御システムの全体構成を示すブロック図。電力系統の全体像における全体系統とローカル系統との関係を示す図。電圧・無効電力制御装置の全体の処理フローを示す図。無効電力の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図。有効電力の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図。電力損失の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図。変圧器タップ位置の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図。変電所の調相機器の投入台数の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図。発電機が備える無効電力調整機器が発生する無効電力の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図。発電機が備える自動電圧調整機器の電圧の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図。監視点とそれ以外の監視点に関わる前記最適潮流計算時と前記機器制御時での電圧の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図。本発明の実施例２に係る電圧・無効電力制御装置の構成を示すブロック図。実施例２に係る電圧・無効電力制御装置の全体の処理フローを示す図。本発明の実施例３に係る電圧・無効電力制御装置の構成を示すブロック図。

　以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。

　図１は、本発明の実施例１に係る電圧・無効電力制御装置を含む電圧・無効電力制御システムの全体構成を示すブロック図である。

　図１において、監視、制御の対象である電力系統の全体系統１１１は、適宜分割された単位でのローカル系統１１２を複数含んで構成されており、ローカル系統１１２内には調相設備である分路リアクトル１１４、電力コンデンサ１１５、負荷時タップ切替器付変圧器１１６、自動電圧調整器付発電機１１７などの数存在する場合に複数備えている。なおローカル系統１１２は、電力系統の全体系統１１１を電圧階級或は領域などの観点から適宜分割した小系統ということができる。

　電力系統の監視制御を行う電圧・無効電力制御装置１００は、中央制御手段１０１、最適潮流計算手段１０２、結果データベースＤＢ１、入力装置１０４、出力装置１０５を備える。過去履歴潮流データベースＤＢ２、全体系統データベースＤＢ３は、データの送受信が可能な通信ネットワークで電圧・無効電力制御装置１００と接続されている。

　電圧・無効電力制御装置１００の外部には、電圧・無効電力制御装置１００からの出力（制御目標値１２１と補正関数Ｄ１）と、ローカル系統データベースＤＢ４からのローカル系統データＤ４を用いて制御目標値を算出し、機器制御装置１１０に与えるローカル制御装置１０９が備えられている。ローカル制御装置１０９は、ローカル系統１１２内の調相設備である分路リアクトル１１４、電力コンデンサ１１５、負荷時タップ切替器付変圧器１１６、自動電圧調整器付発電機１１７などの電圧・無効電力制御機器に対する制御量の目標信号(制御量目標値)１２２を与える。

　ローカル系統１１２の電圧などは、監視点２１０に設置された計測装置（図示せず）にて計測される。監視点２１０は全体系統１１１の所定の位置に予め設定されており、監視点２１０で計測された電圧、電流、有効電力、無効電力といったテレメータ情報（以下ＴＭ情報と呼ぶ）、および発電機等や調相設備といった電力設備の動作状態に関するスーパービジョン情報（以下ＳＶ情報と呼ぶ）は全体系統データＤ３として、ある時間周期において、全体系統データベースＤＢ３に収集される。同様にして全体系統データＤ３のうち、当該ローカル系統１１２についてのＴＭ情報およびＳＶ情報は、ローカル系統データＤ４としてローカル系統データベースＤＢ４に収集される。

　図１の構成によれば、電圧・無効電力制御装置１００が与えた制御目標値１２１は、補正関数Ｄ１とローカル系統データＤ４により適宜修正されて電圧・無効電力制御機器に対する制御量が定められる。これにより、全体系統１１１を最適化する制御目標値１２１がローカル系統１１１の現状を反映して制御に移される。

　なお力装置１０４は、ユーザが電圧・無効電力制御装置１００に、所定の指示を行うためのインタフェースである。入力装置１０４は、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル及び／又は操作ボタン等で構成される。

　出力装置１０５は、ユーザが電圧・無効電力制御装置１００からユーザに所定の情報を提供するためのインタフェースである。出力装置１０５は、例えば、ディスプレイ等で構成される。

　また電圧・無効電力制御装置１００を構成する各要素１０１～１０５に係る機能は、例えば、電圧・無効電力制御装置１００の備えるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、メモリ、記憶装置（何れも図示せず）を用いて実現される。例えば、ＣＰＵが、記憶装置から所定のコンピュータプログラムをメモリに読み出して実行することにより、上述の各要素１０１～１０５に係る機能が実現される。

　図２は、電力系統の全体像における全体系統１１１とローカル系統１１２との関係を示す図である。図２において、全体系統１１１は、大きく電源系２０１、送変電系２０２、配電系２０３に分けられる。電源系２０１の発電機２０４には、自動電圧調整器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ：以下ＡＶＲと呼ぶ）２０５と自動無効電力調整器（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ（Ｑ）　Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ：以下ＡＱＲと呼ぶ）２０６、もしくは、送電電圧制御励磁装置（Ｐｏｗｅｒ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ：以下ＰＳＶＲと呼ぶ）２０７が備えられている。これらは、電力系統の電圧・無効電力の制御に貢献できるものであり、電圧・無効電力制御機器として、図１の機器制御装置１１０による制御の対象となり得るものである。

　発電機２０４で発電された電力は、例えば発電端の１１ｋＶから変圧器２０８で２７５ｋＶに昇圧されて送電される。さらに、別の変圧器２０９で２７５ｋＶから５００ｋＶに昇圧されてより遠方に送電される。

　ローカル系統１１２は、電力系統の全体系統１１１を電圧階級或は領域などの観点から適宜分割した小系統であるが、図２におけるローカル系統１１２は、例えば電圧階級５００ｋＶの監視点２１０に、電圧・無効電力制御機器として負荷時タップ切替器付変圧器２１１の３次巻線に電力コンデンサ２１２および分路リアクトル２１３を接続して構成された領域で構成されている。

　実施例１においては、ローカル系統１１２の負荷時タップ切替器付変圧器２１１を制御対象として電圧・無効電力の制御を行うローカル制御装置１０９に対して、制御目標値１２１を送る中央制御方式もしくは階層制御方式の電圧・無効電力制御装置１００を対象にして説明する。

　図３は、実施例１における電圧・無効電力制御装置１００の全体の処理フローを示す図である。図１に示す電圧・無効電力制御装置１００の中央制御手段１０１は、全体系統データベースＤＢ３から全体系統データＤ３を取得し（処理ステップＳ２０１）、最適潮流計算手段１０２において制御目標値１２１を算出する（処理ステップＳ２０２）。ここまでの処理は、全体系統１１１における潮流を最適化する電圧・無効電力を計算し、計算した全データの中から、このうち図２におけるローカル系統１１２に関与するデータのみを、ローカル系統１１２の制御目標値１２１として抽出して出力したものである。なお、複数のローカル系統のそれぞれに対して、全体の状態を最適化するときのローカルな制御目標値１２１が与えられている。

　併せて、中央制御手段１０１は、電力系統の状態の過去履歴潮流データベースＤＢ２から過去履歴潮流データＤ２を取得し（処理ステップＳ２０３）、複数の時間断面における状態変化に対する電圧偏差量を算出する（処理ステップＳ２０４）。続いて各時間断面の電圧偏差量から補正関数Ｄ１を算出し（処理ステップＳ２０５）、結果データベースＤＢ１に補正関数Ｄ１を格納する（処理ステップＳ２０６）。そのうえで制御目標値１２１と、補正関数Ｄ１の少なくとも１つ以上をローカル制御装置１０９へ送信する（処理ステップＳ２０７）。

　この部分の処理は、全体を最適化する観点から定めたローカル系統１１２の制御目標値１２１が、実際にローカル系統１１２の制御を行う状態では必ずしも最適ではないことがありうることから、ローカルに補正を行う時の指標を補正関数Ｄ１として与えたものである。補正関数Ｄ１は、補正を行うとしても、補正するときにどの程度の大きさの補正を与えればよいのかを定めるための指標である。

　以下、各種の補正関数Ｄ１の例について図４から図１１を用いて説明する。補正関数Ｄ１は制御目標値である電力系統監視点２１０の電圧と、機器制御装置１１０が与える制御量との関係を示す関数であり、図４から図１１では、電圧偏差を縦軸に、制御量偏差を横軸に採用した示した関数として表している。なお機器制御装置１１０が与える制御量には複数のものがあるために、想定される制御量毎に図４から図１１の補正関数Ｄ１を例示している。

　図４は、実施例１における補正関数Ｄ１の一例として制御量が無効電力であるときを示す図である。図４は、無効電力差分ｄＱ（横軸）に対する電圧変化量ｄＶ（縦軸変化分）の関係を示す補正関数Ｄ１の一例である。ここでは、複数の時間断面のローカル系統１１２の監視点２１０に関わる最適潮流計算時と機器制御時での無効電力の差分ｄＱに応じた電圧目標値の変化量ｄＶを最小二乗法等で線形関数に同定している。例えば、ある時間断面ｔにおける無効電力の差分ｄＱに対して、電圧目標値の変化量ｄＶが、数Ａ、Ｂを用いて（１）式で成り立つような補正関数とする。
［数１］
ｄＶ（ｔ）＝Ａ＊ｄＱ（ｔ）＋Ｂ　　　（１）
　図５は、実施例１における補正関数の他の一例を示す図であり、有効電力の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図である。図５において、複数の時間断面のローカル系統１１２の監視点２１０に関わる最適潮流計算時と機器制御時での有効電力の差分ｄＰに応じた電圧目標値の変化量ｄＶを最小二乗法等で線形関数に同定している。

　図６は、実施例１における補正関数の他の一例を示す図であり、電力損失の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図である。図６において、複数の時間断面のローカル系統１１２の監視点２１０に関わる最適潮流計算時と機器制御時での無効電力損失の差分ｄＰｌｏｓｓあるいは有効電力損失の差分ｄＱｌｏｓｓに応じた電圧目標値の変化量ｄＶを最小二乗法等で線形関数に同定している。

　図７は、実施例１における補正関数の他の一例を示す図であり、変圧器タップ位置の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図である。図７において、複数の時間断面のローカル系統１１２の監視点２１０に関わる最適潮流計算時と機器制御時での変圧器タップ位置の差分ｄＴａｐＰｏｓｉｔｉｏｎに応じた電圧目標値の変化量ｄＶを最小二乗法等で線形関数に同定している。

　図８は、実施例１における補正関数の他の一例を示す図であり、変電所の調相機器の投入台数の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図である。図８において、複数の時間断面のローカル系統１１２の監視点２１０に関わる最適潮流計算時と機器制御時での変電所の調相機器の投入台数の差分ｄ（ＳＣｎ、ＳｈＲｎ）に応じた電圧目標値の変化量ｄＶを最小二乗法等で線形関数に同定している。

　図９は、実施例１における補正関数の一例を示す図であり、発電機が備える無効電力調整機器が発生する無効電力の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図である。図９において、複数の時間断面のローカル系統１１２の監視点２１０に関わる最適潮流計算時と機器制御時での発電機が備える無効電力調整機器が発生する無効電力の差分ｄＱ，ＡＱＲに応じた電圧目標値の変化量ｄＶを最小二乗法等で線形関数に同定している。

　図１０は、実施例１における補正関数の一例を示す図であり、発電機が備える自動電圧調整機器の電圧の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図である。図１０において、複数の時間断面のローカル系統１１２の監視点２１０に関わる最適潮流計算時と機器制御時での発電機が備える自動電圧調整機器の電圧の差分ｄＶ，ＡＶＲに応じた電圧目標値の変化量ｄＶを最小二乗法等で線形関数に同定している。

　図１１は、実施例１における補正関数の一例を示す図であり、監視点とそれ以外の監視点に関わる前記最適潮流計算時と前記機器制御時での電圧の差分に応じた電圧目標値の補正関数を示す図である。図１１において、複数の時間断面のローカル系統１１２の監視点２１０と他の監視点に関わる最適潮流計算時と機器制御時での電圧の差分ｄＶａ－Ｖｂに応じた電圧目標値の変化量ｄＶを最小二乗法等で線形関数に同定している。

　図４から図１１の例示から明らかなように、補正関数Ｄ１は要するに制御量に対する監視点電圧の感度を定めたものということができる。中央制御手段１０１は、結果データベースＤＢ１に格納された制御目標値１２１と、補正関数Ｄ１の少なくとも１つ以上に関して出力装置により出力するが、この場合にローカル系統１１２内に存在する機器制御装置１１０および、これによる制御量の種別に応じて、図４から図１１のいずれか１つ以上の補正関数Ｄ１が作成されて与えられることになる。

　ローカル制御装置１０９は、当該ローカル系統１１２に対して制御目標値１２１と、１つ以上の補正関数Ｄ１を入力している。補正関数Ｄ１は、図４から図１１の１つ以上を含み、ローカル制御装置１０９では補正関数Ｄ１の縦軸軸項目の電圧のデータについて、最適潮流計算のためにデータ取得した時刻ｔ１のデータＤ３と、機器制御のためにデータ取得した時刻ｔ２のデータＤ４との差分ｄＶを求め、この時間差内に電圧データに変動がないのであれば、当該補正関数Ｄ１による制御目標値１２１の補正は行わない。

　この時間差内に電圧データに変動がある場合、当該補正関数Ｄ１による制御目標値１２１の補正を行う。例えば図４で時刻ｔ１とｔ２の間に電圧差分ｄＶが発生したときには、電圧差分ｄＶを解消するに必要な機器制御装置１１０による制御量を決定して制御量目標値１２２とし、ローカル系統１１２内の電圧・無効電力制御機器の機器制御装置１１０に制御量目標値１２２を与えて電圧・無効電力制御機器を制御する。

　ここで制御目標値１２１と制御量目標値１２２および補正関数D1の関係について、図７のタップ付変圧器の例で説明する。例えば、全体系統演算を行った時点での監視点電圧は１００（V）であり、個別に機器制御をしようとしている時点での監視点電圧は９５（V）であったとする。制御目標値１２１は監視点電圧１００（V）を指示したのに対し、これを達成するには５（V）上昇させる必要があり、このためには図７の特性からは変圧器タップ位置を1段上昇させる指令を制御量目標値１２２として与える必要がある。なおこの場合に機器制御装置１１０が与える設備の制御量は、変圧器タップ位置を1段上昇させるための制御量ということになる。

　尚電力系統の運用上は、電圧の時間差分について所定制限量以上の差分のみ補正制御に反映することとして頻繁な制御による動乱を抑止し、あるいは電圧・無効電力制御機器が当該ローカル系統内に場合に複数存在する場合に、そのすべてに対応するのではなく、最も効果の高い電圧・無効電力制御機器の機器制御装置１１０による制御を実行するといった対応策も有効である。

　なお図１に構成例を示した実施例１は、電圧・無効電力制御システムにおいて中央制御方式により電圧・無効電力制御装置を構成したものということができる。中央側に電圧・無効電力制御装置を配置して潮流計算を行った結果としての各ローカル系統に対する制御目標値及び補正関数Ｄ１を出力する。個別には、各ローカル系統のローカル制御装置が、ローカル系統データベースＤＢ４からのローカル系統データＤ４を用いて制御目標値１２１を適宜修正して制御量目標値１２２を得、当該ローカル系統内の電圧・無効電力制御機器を制御するという役割分担のシステム構成である。

　これに対し実施例２では、個別制御方式による電圧・無効電力制御装置を構成したものである。ここでは、電圧・無効電力制御装置はローカル系統ごとに配置され、上位から得られた当該ローカル系統に対する制御目標値及び補正関数Ｄ１をローカル系統データベースＤＢ４からのローカル系統データＤ４を用いて制御目標値を適宜修正し、当該ローカル系統内の電圧・無効電力制御機器を制御するという役割分担のシステム構成である。

　図１２は、本発明の実施例２に係る電圧・無効電力制御装置の構成を示すブロック図である。実施例２における電圧・無効電力制御装置１３０は、制御目標値補正手段１３１を備えるローカル制御装置１０９と機器制御装置１１０とを備える。なお、過去履歴潮流データベースＤＢ２、全体系統データベースＤＢ３、ローカル系統データベースＤＢ４は、データの送受信が可能な通信ネットワーク経由で適宜直接あるいは間接的に電圧・無効電力制御装置１３０と接続されている。なお図１２における他の構成は図２で説明したと同じものであるので、ここでの説明を省略する。

　ローカル制御装置１３９における制御目標値補正手段１３１は、ローカル系統データベースＤＢ４からローカル系統データＤ４、中央制御装置１０１から送信される制御目標値１２１、補正関数Ｄ１を入力として、中央制御装置１０１が出力する制御目標値１２１の出力時刻におけるローカル系統情報Ｄ４と制御目標値１２１および補正関数Ｄ１の入力時刻におけるローカル系統情報Ｄ４との間に潮流差が生じると判定した場合に、潮流差の値を補正関数Ｄ１に入力して、補正した制御量目標値１２２として出力し、潮流差が生じないと判定した場合にはそのまま出力する。

　図１３は、実施例２における電圧・無効電力制御装置１３０の全体の処理フローを示す図である。電圧・無効電力制御装置１３０の制御目標値補正手段１３１は、中央制御装置１０１から制御目標値を取得し（処理ステップＳ１４１）、併せて補正関数を取得する（処理ステップＳ１４２）。引き続き、ローカル系統データベースＤＢ４からローカル系統情報Ｄ４を、もしくは全体系統データベースＤＢ３から全体系統情報Ｄ３を取得し（処理ステップＳ１４３）、最適潮流計算時と機器制御時とにおける系統の状態差を算出する（処理ステップＳ１４４）。系統情報の状態に差があると判定し（処理ステップＳ１４５）、系統情報の状態に差がある場合は、補正関数に基づいて制御量目標値１２２を得る（処理ステップＳ１４６）。最後に制御目標値を機器制御装置１１０に送信する（処理ステップＳ１４７）。

　実施例２における電圧・無効電力制御装置１３０は、結果データベースＤＢ１に格納された制御目標値と、補正関数の少なくとも１つ以上に関して入力するのが良い。

　実施例３もまた中央制御方式による電圧・無効電力制御装置を構成したものである。実施例１の中央制御方式と異なるのは、ここでは、電圧・無効電力制御装置はローカル制御装置を含んで構成された点である。したがって、機器制御装置には最適潮流計算時と機器制御時との間に時間差による制御量変動分の補正が考慮された信号が与えられている。

　図１４に示す実施例３の電圧・無効電力制御装置１００は、ローカル制御装置１０９を含んでいる。この構成では、中央制御装置１０１は、全体系統データベースＤＢ３から全体系統データＤ３を入力とし、最適潮流計算手段１０２によりローカル制御装置１０９に渡す制御目標値１２１を算出し、ローカル制御手段１０９へ送信する。併せて中央制御手段１０１は、過去履歴潮流データベースＤＢ２から過去履歴潮流データＤ２を入力とし、制御目標値１２１における潮流状態変化に伴う補正関数Ｄ１を算出し、結果データベースＤＢ１に前記補正関数Ｄ１を記憶すると共にローカル制御手段１０９へ送信する。

　ローカル制御装置１０９はローカル系統データベースＤＢ４から送信されるローカル系統データＤ４、中央制御手段１０１から送信される制御目標値１２１、補正関数Ｄ１を入力として、電圧・無効電力制御装置１００が出力する制御目標値１２１の出力時刻におけるローカル系統情報Ｄ４と制御目標値１２１および補正関数Ｄ１の入力時刻におけるローカル系統情報Ｄ４との間に潮流差が生じると判定した場合に、潮流差の値を前記補正関数Ｄ１に入力して、補正した制御目標値として出力し、潮流差が生じないと判定した場合に、制御目標値をそのまま出力する制御目標値判定補正手段を備える。

１００：電圧・無効電力制御装置，１０１：中央制御手段、１０２：最適潮流計算手段，ＤＢ１：結果データベース，１０４：入力装置，１０５：出力装置，ＤＢ２：過去履歴潮流データベース，ＤＢ３：全体系統データベース，ＤＢ４：ローカル系統データベース，１０９：ローカル制御装置，１１０：機器制御装置，１１１：全体系統，１１２：ローカル系統，２１０：監視点，１１４：分路リアクトル，１１５：電力コンデンサ，１１６：負荷時タップ切替器付変圧器，１１７：自動電圧調整器付発電機

Claims

　電力系統を適宜に分割したローカル系統に監視点を設定し、前記ローカル系統は前記監視点の電圧・無効電力についての制御目標値に従い調整可能な電圧・無効電力制御機器を備えている電力系統に適用される電圧・無効電力制御装置であって、
　電圧・無効電力制御装置は、前記電力系統の全体系統データを用いた最適潮流計算に基づいて、前記ローカル系統の前記監視点の電圧・無効電力の制御目標値を設定するとともに、前記電力系統の状態の過去履歴情報を用いて、前記制御目標値を前記監視点に関わる電力系統の状態変化に伴い補正する補正関数を生成し、前記制御目標値と、少なくとも１つ以上の前記補正関数を出力する中央制御手段により構成されており、
　電圧・無効電力制御装置が与える前記制御目標値と前記補正関数により前記電圧・無効電力制御機器を制御することを特徴とする電圧・無効電力制御装置。
　請求項１に記載の電圧・無効電力制御装置であって、
　前記中央制御手段から得た前記制御目標値が、前記ローカル系統の系統データと相違するときに前記補正関数を用いて前記制御目標値を達成するに必要な前記電圧・無効電力制御機器の制御量を算出するローカル制御装置を備え、
　前記監視点の電圧・無効電力についての制御目標値に従い作動する機器制御装置を介して前記電圧・無効電力制御機器を制御する
ことを特徴とする電圧・無効電力制御装置。
　請求項１に記載の電圧・無効電力制御装置であって、
　前記中央制御手段の機能は、ローカル制御装置に組み込まれており、
　前記ローカル制御装置は、前記電力系統の全体系統データを用いた最適潮流計算に基づいて、前記ローカル系統の前記監視点の電圧・無効電力の制御目標値と、前記電力系統の状態の過去履歴情報を用いて、前記制御目標値を前記監視点に関わる電力系統の状態変化に伴い補正する補正関数とを得て、前記制御目標値が、前記ローカル系統の系統データと相違するときに前記補正関数を用いて前記制御目標値を達成するに必要な前記電圧・無効電力制御機器の制御量を算出し、
　該ローカル制御装置からの制御量に応じて作動する機器制御装置を介して前記電圧・無効電力制御機器を制御する
ことを特徴とする電圧・無効電力制御装置。
　前記ローカル系統は、前記監視点の電圧・無効電力についての制御目標値に従い調整可能な機器制御装置を介して操作される複数の電圧・無効電力制御機器を備え、
　前記電圧・無効電力制御機器が請求項１に記載の電圧・無効電力制御装置により操作される電圧・無効電力制御システム。
　請求項４に記載の電圧・無効電力制御システムであって、
　前記ローカル系統は、前記監視点の電圧・無効電力を調整可能な複数種類の電圧・無効電力制御機器を備えており、前記補正関数は、前記電圧・無効電力制御機器の種類に応じた複数種類の補正関数であることを特徴とする電圧・無効電力制御システム。
　請求項４に記載の電圧・無効電力制御システムであって、
　前記電圧・無効電力制御装置は、前記監視点の電圧・無効電力についての前記制御目標値が、前記全体系統データを用いた最適潮流計算と、前記ローカル制御装置による制御実行時で相違する値であるときに、前記補正関数を用いて前記制御目標値を達成するに必要な前記電圧・無効電力制御機器の制御量を算出することを特徴とする電圧・無効電力制御システム。
　請求項４に記載の電圧・無効電力制御システムであって、
　前記補正関数は、前記制御目標値と前記電圧・無効電力制御機器の制御量の関係を定めたものであることを特徴とする電圧・無効電力制御システム。
　請求項４に記載の電圧・無効電力制御システムであって、
　前記補正関数は、前記制御目標値と前記電圧・無効電力制御機器の制御量の関係を定めたものであるとともに、前記制御量は前記電圧・無効電力制御機器における無効電力、有効電力、電力損失、変圧器タップ位置、調相機器の投入台数についてのものであり、その１つ以上が前記中央制御手段により得られることを特徴とする電圧・無効電力制御システム。
　電力系統を適宜に分割したローカル系統に監視点を設定し、前記ローカル系統は前記監視点の電圧・無効電力を調整可能な電圧・無効電力制御機器を備えている電力系統における電圧・無効電力制御方法であって、
　前記電力系統の全体系統データを用いた最適潮流計算に基づいて、前記ローカル系統の前記監視点の電圧・無効電力の制御目標値を設定し、前記電力系統の状態の過去履歴情報を用いて、前記制御目標値を前記監視点に関わる電力系統の状態変化に伴い補正する補正関数を生成し、前記制御目標値が、前記ローカル系統の系統データと相違するときに前記補正関数を用いて前記制御目標値を達成するに必要な前記電圧・無効電力制御機器の制御量を算出し、該制御量に応じて前記電圧・無効電力制御機器を制御することを特徴とする電圧・無効電力制御方法。