JP6733201B2 - Voltage stabilization control device, control method of voltage stabilization control device, and program - Google Patents
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Description
本発明は、電圧安定化制御装置、電圧安定化制御装置の制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a voltage stabilization control device, a control method for a voltage stabilization control device, and a program.
電力系統の電圧は、発電機の出力や電圧、運転力率、負荷の消費電力や力率、系統構成、調相設備の運転状況などの様々な影響を受けて平衡点に落ち着く。そのため、これらの要因に変動があった場合や電力系統に何らかのじょう乱があった場合には、電力系統の電圧は変動する。この場合に電力系統の電圧が新たな平衡点に落ち着く能力あるいはそれに関連した性質を電力系統の電圧安定性という。 The voltage of the power system is settled at the equilibrium point due to various influences such as the output and voltage of the generator, the operating power factor, the power consumption and power factor of the load, the system configuration, and the operating condition of the phase adjusting equipment. Therefore, when there is a change in these factors or when there is some disturbance in the power system, the voltage of the power system changes. In this case, the ability of the voltage of the power system to settle at a new equilibrium point or a property related thereto is called voltage stability of the power system.
しかしながら、近年、風力発電や太陽光発電などの分散電源の系統連系が増加しており、不確実かつ急激な出力変動が電力系統の電圧安定性に影響を及ぼしつつある。 However, in recent years, the grid interconnection of distributed power sources such as wind power generation and solar power generation has increased, and uncertain and rapid output fluctuations are affecting the voltage stability of the power system.
そのため、電力系統に設けられる中央給電所や地方給電所では、負荷の電力需要が増加した場合や事故が発生した場合の電圧低下の度合あるいは電圧崩壊の可能性などを事前に把握し、必要な予防制御を行うなどの電圧安定性を強化するための様々な制御を行っている。 Therefore, it is necessary to understand the degree of voltage drop or the possibility of voltage collapse when the load power demand increases or an accident occurs at the central power supply station or the local power supply station provided in the power system in advance. Various controls are performed to enhance voltage stability, such as preventive control.
このような電力系統の電圧安定性の解析や制御を行うための技術については、これまでに様々なものが開発されている(例えば特許文献1、非特許文献1参照)。 Various techniques have been developed so far for analyzing and controlling the voltage stability of such a power system (see, for example, Patent Document 1 and Non-Patent Document 1).
例えば特許文献1には、電力系統の電圧が変化した場合に、電圧の変化を抑制するように動作する電圧調整装置の応答特性を取り込んだPV曲線を求めて電圧安定性指標を得た上で、最適潮流状態計算を行う技術が記載されている。 For example, in Patent Document 1, when the voltage of the power system changes, a PV curve that incorporates the response characteristics of the voltage regulator that operates to suppress the voltage change is obtained, and then a voltage stability index is obtained. , A technique for calculating the optimum power flow state is described.
しかしながら特許文献1に記載されている技術は、各母線の有効電力余裕と電圧安定性指標を評価関数とし、母線ごとにそれぞれPV曲線を計算して負荷余裕を求めるものであり、全母線における最小の負荷余裕が考慮されていない。 However, the technique described in Patent Document 1 uses the active power margin and voltage stability index of each bus as an evaluation function to calculate a PV curve for each bus to obtain a load margin. Load margin is not taken into consideration.
また非特許文献1には、PV曲線において運転点から潮流限界点(電圧崩壊が起こる点)の中で最も運転点に近接している点(最近接潮流限界点)までの負荷増加ベクトルを算定し、この負荷増加ベクトルに対して逆方向に運転点を移動させるように電圧調整機器を制御することで電圧安定化を図る技術が記載されている。 In Non-Patent Document 1, the load increase vector from the operating point to the point closest to the operating point (closest tidal current limit point) in the PV curve to the power flow limiting point (point at which voltage collapse occurs) is calculated. However, there is disclosed a technique for stabilizing the voltage by controlling the voltage adjusting device so as to move the operating point in the opposite direction with respect to the load increase vector.
しかしながら、電圧調整機器や電力系統には、例えば有効電力の出力制限や無効電力の出力制限、母線電圧の上下限制約などの制約があり、一律に最近接潮流限界点と逆向きに運転点を移動させることが最適でない場合もある。 However, voltage regulators and power systems have restrictions such as output restrictions of active power, output restrictions of reactive power, and upper and lower limit restrictions of bus voltage. Sometimes it is not optimal to move.
例えば図7に示すように、最近接潮流限界点と逆向き(ベクトルrの向き)に運転点を移動させようとしても、電圧調整機器や電力系統の制約(図7において四角で囲った範囲)によって、期待する移動量に比べてわずかな量しか運転点を移動できない場合もある。 For example, as shown in FIG. 7, even if it is attempted to move the operating point in the opposite direction (direction of the vector r) to the closest tidal current limit point, restrictions on the voltage regulator and the power system (range surrounded by a square in FIG. 7) In some cases, the operating point may be moved by a small amount compared to the expected moving amount.
また図8に示すように、最近接潮流限界点と逆向き(ベクトルrの向き)に運転点を移動させると、かえって負荷余裕が減少し、電力系統の電圧が低下する場合もある。 Further, as shown in FIG. 8, if the operating point is moved in the direction opposite to the closest tidal current limit (direction of vector r), the load margin may be reduced and the voltage of the power system may be reduced.
本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、電力系統の電圧をより確実に安定化させるように制御を行うことが可能な電圧安定化制御装置、電圧安定化制御装置の制御方法及びプログラムを提供することを一つの目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a voltage stabilization control device and a control method of the voltage stabilization control device capable of performing control so as to more reliably stabilize the voltage of the power system. And to provide a program.
上記課題を解決するための手段の一つは、電力系統に設けられる電圧調整装置を制御する電圧安定化制御装置であって、前記電力系統の構成及び電気的特性を表す系統情報を用いて、前記電力系統の各負荷の有効電力及び無効電力を現時点における値から変化させながら前記電力系統の電圧を繰り返し算出し、前記電力系統の電圧が上昇するような前記電力系統の各負荷の有効電力及び無効電力の変化量を表す電圧安定化ベクトルrを、前記電力系統の電圧の下降勾配が最大となるときの前記各負荷の有効電力及び無効電力の変化量を表す電圧感度ベクトルe r と、最近接潮流限界点までの負荷余裕が所定値λになるような所定の正の係数kと、を用いて、r=−k・e r により算定する電圧安定化ベクトル算定部と、前記電圧調整装置の運転時の制約条件を満たす範囲で、前記電圧安定化ベクトルとの差分が最小となるように、前記電圧調整装置に出力させる有効電力及び無効電力を出力ベクトルとして算定する出力ベクトル算定部と、前記出力ベクトルを前記電圧調整装置に出力する出力ベクトル出力部と、を備える。 One of the means for solving the above problems is a voltage stabilization control device that controls a voltage regulator provided in a power system, using system information indicating the configuration and electrical characteristics of the power system, Repetitively calculating the voltage of the power system while changing the active power and the reactive power of each load of the power system from the current values, and the active power of each load of the power system such that the voltage of the power system rises and the voltage stabilization vector r representing the variation of the reactive power, the voltage sensitivity vector e r representing the variation of the active power and reactive power of each load when the falling slope is the maximum voltage of the electric power system, recently and a predetermined positive coefficient k as a load margin to contact tide limit point becomes a predetermined value lambda, with a voltage stabilization vector calculating unit for calculating by r = -k · e r, the voltage regulator An output vector calculation unit that calculates active power and reactive power to be output to the voltage regulator as an output vector so that the difference with the voltage stabilization vector is minimized in a range satisfying the constraint condition during operation of An output vector output unit that outputs the output vector to the voltage regulator.
その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。 In addition, the problem disclosed by the present application and the solution to the problem will be clarified by the description of the mode for carrying out the invention, the description of the drawings, and the like.
本発明によれば、電力系統の電圧をより確実に安定化させるように制御を行うことが可能になる。 According to the present invention, it becomes possible to perform control so as to more reliably stabilize the voltage of the power system.
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will be made clear by the description in the present specification and the accompanying drawings.
==電力系統==
図4に示すように、本実施形態に係る電力系統1000は、発電設備1100、負荷設備1200、電圧調整装置1300及び電圧安定化制御装置100を有して構成されている。
== Power system ==
As shown in FIG. 4, the
発電設備1100は、所定のエネルギー源から電力エネルギーを取り出して出力することができる電力源であり、例えば水力発電設備や原子力発電設備、火力発電設備、風力発電設備、太陽光発電設備などにより構成される。
The
負荷装置1200は、発電設備1100から供給される電力を消費する工場や家庭等におけるモータや照明等の電気機器である。
The
電圧調整装置1300は、電力系統1000に対して有効電力及び無効電力を出力することで、電力系統1000の電圧を上昇あるいは低下させることが可能な装置である。電圧調整装置1300を適切に制御することによって、電力系統1000の電圧を安定化させることが可能となる。
The
電圧安定化制御装置100は、電力系統1000の電圧を安定化させるために電圧調整装置1300が出力すべき有効電力及び無効電力を算出し、この有効電力及び無効電力を要素とする出力ベクトルを指令値として電圧調整装置1300に出力する装置である。
The voltage
また図4には示されていないが、電力系統1000は、送電線や配電線などの送電線路T、電力の位相を制御する調相設備S、蓄電設備B、変圧器H、開閉器K、電力系統1000の電圧や電流、周波数、力率などの物理量を計測する各種の計測器Mなどの様々な設備を有して構成されている。
Although not shown in FIG. 4, the
==電圧安定化制御装置==
本実施形態に係る電圧安定化制御装置100は、上述したように、電圧調整装置1300に出力させる有効電力及び無効電力を算出し、出力ベクトルを電圧調整装置1300に出力する情報処理装置である。
==Voltage stabilization controller==
As described above, the voltage
本実施形態に係る電圧安定化制御装置100の全体構成を図1及び図2に示す。図1は、電圧安定化制御装置100の機能構成を説明するための図であり、図2は、電圧安定化制御装置100のハードウェア構成を説明するための図である。
The overall configuration of the voltage
まず図2を参照しながら、電圧安定化制御装置100のハードウェア構成を説明する。本実施形態に係る電圧安定化制御装置100は、CPU(Central Processing Unit)110、メモリ120、通信装置130、記憶装置140、入力装置150、出力装置160及び記録媒体読取装置170を有して構成されるコンピュータである。
First, the hardware configuration of the voltage
CPU110は電圧安定化制御装置100の全体の制御を司るもので、記憶装置140に記憶される本実施形態に係る各種の動作を行うためのコードから構成される制御プログラム600をメモリ120に読み出して実行することにより、電圧安定化制御装置100としての各種機能を実現する。
The
例えば、詳細は後述するが、CPU110により制御プログラム600が実行され、メモリ120や通信装置130、記憶装置140等のハードウェア機器と協働することにより、電圧安定化ベクトル算定部102、出力ベクトル算定部103、出力ベクトル出力部104などが実現される。
For example, although the details will be described later, the
メモリ120は例えば半導体記憶装置により構成することができる。
The
通信装置130は、ネットワークカードなどのネットワークインタフェースである。通信装置130は、インターネットやLAN(Local Area Network)などの通信路500を介して他のコンピュータからデータを受信し、受信したデータを記憶装置140やメモリ120に記憶する。また通信装置130は、記憶装置140やメモリ120に記憶されているデータを、通信路500を介して他のコンピュータへ送信する。
The
例えば電圧安定化制御装置100は、図4に示すように通信路500を介して電圧調整装置1300と通信可能に接続されており、電圧調整装置1300に出力させる有効電力や無効電力の指令値を、通信路500を通じて電圧調整装置1300に送信する。
For example, the voltage
また電圧安定化制御装置100は、電力系統1000に設けられる各種の計測器Mから、電力系統1000の電圧や電流、周波数、力率などの計測結果を、通信路500を介して取得する。
In addition, the voltage
入力装置150は、キーボードやマウス、マイク等の装置であり、電圧安定化制御装置100の操作者による情報の入力を受け付けるための装置である。出力装置160は、LCD(Liquid Crystal Display)やプリンタ、スピーカ等の装置であり、情報を出力するための装置である。
The
記憶装置140は、例えばハードディスク装置や半導体記憶装置等により構成することができる。記憶装置140は、各種プログラムやデータ、テーブル等を記憶するための記憶領域を提供する装置である。図3には、記憶装置140に制御プログラム600及びデータ記憶部700が記憶されている様子を示す。
The
なお、電圧安定化制御装置100は、記録媒体読取装置170を用いて記録媒体(各種の光ディスクや磁気ディスク、半導体メモリ等)800から制御プログラム600を読み出して、記憶装置140に格納するようにすることもできるし、通信装置130を介して通信可能に接続される他のコンピュータから制御プログラム600を取得して記憶装置140に格納するようにすることもできる。
The voltage
またデータ記憶部700には、電圧安定化制御装置100が電圧調整装置1300に出力させる有効電力及び無効電力の指令値を算出する際に用いる系統情報や算出式、制約条件などが記憶されている。
The
これらの詳細については後述するが、系統情報は電力系統1000の構成及び電気的特性を表す情報であり、例えば、送電線路Tの長さやインピーダンス、アドミタンス、負荷設備1200の位置や有効電力及び無効電力、発電設備1100の位置や燃料費係数(円/kWh等の指標)、有効電力及び無効電力、蓄電設備Bの位置や有効電力や無効電力、調相設備Sの位置や容量、ノード電圧に対する上下限値、変圧器Hのタップ比などの情報が含まれる。
Although details of these will be described later, the grid information is information representing the configuration and electrical characteristics of the
また算出式には、電力系統1000の電圧が最も早く不安定になる時の潮流限界点(電圧安定限界点ともいう)である最近接潮流限界点を求めるための第1算出式や、電圧調整装置1300に出力させる有効電力及び無効電力の出力ベクトルを算定するための第2算出式が含まれる。
In addition, the calculation formula includes a first calculation formula for obtaining the closest power flow limit point, which is a power flow limit point (also referred to as a voltage stability limit point) when the voltage of the
制約条件には、発電設備1100や負荷設備1200、電圧調整装置1300に許容される運転時の各種制約条件が含まれ、例えば、電圧の上下限値や有効電力及び無効電力の上下限値、最大出力などの情報が含まれる。
The constraint conditions include various constraint conditions at the time of operation permitted for the
次に、図1を参照しながら、本実施形態に係る電圧安定化制御装置100の機能構成について説明するが、具体的な説明の前に、理解の容易化のために、以下の説明で用いられる様々な記号をまとめて記載しておく。
Next, the functional configuration of the voltage
n∈自然数:負荷ノード数(負荷設備1200の数)
m∈自然数:発電機ノード数(発電設備1100の数)
s∈自然数:電圧調整装置のノード数(電圧調整装置1300の数)
N=(1,2,…,n):負荷ノード集合(負荷設備1200の集合)
M=(1,2,…,m):発電ノード集合(発電設備1100の集合)
S=(1,2,…,s):電圧調整装置ノード集合(電圧調整装置1300の集合)
pdi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈N:負荷ノードの有効電力ベクトル
qdi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈N:負荷ノードの無効電力ベクトル
pgi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈M:発電機の有効電力ベクトル
qgi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈M:発電機の無効電力ベクトル
psi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈S:出力ベクトルの有効電力成分(電圧調整装置1300へ出力させる有効電力の指令値)
qsi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈S:出力ベクトルの無効電力成分(電圧調整装置1300へ出力させる無効電力の指令値)
pi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈(N∪M∪S):潮流方程式の有効電力ベクトル
qi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈(N∪M∪S):潮流方程式の無効電力ベクトル
Cg∈ (n+m)×m次元の実数行列:発電機ノード指定行列
Cs∈ (n+m)×m次元の実数行列:機器配置ノード指定行列(各負荷設備1200に電圧調整装置1300を配置する場合)
δi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈(N∪M∪S):電圧位相ベクトル
vi∈1次元の実数ベクトル,∀i∈(N∪M∪S):電圧振幅ベクトル
d∈2n次元の実数行列:最近接潮流限界点までの負荷増加ベクトル
r∈2n次元の実数行列:電圧安定化ベクトル
図1に示すように、電圧安定化制御装置100は、電圧安定化ベクトル算定部102、出力ベクトル算定部103、出力ベクトル出力部104の各機能ブロックを備えて構成されている。
n ∈ natural number: number of load nodes (number of load facilities 1200)
m ∈ natural number: number of generator nodes (number of power generation facilities 1100)
s ∈ natural number: the number of nodes of the voltage regulator (the number of voltage regulators 1300)
N=(1,2,...,n): Load node set (set of load equipment 1200)
M=(1,2,...,m): Set of power generation nodes (set of power generation equipment 1100)
S=(1,2,...,s): Voltage regulator node set (set of voltage regulator 1300)
p di ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ N: active power vector of load node
q di ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ N: reactive power vector of load node
p gi ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ M: generator active power vector
q gi ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ M: generator reactive power vector
p si ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ S: active power component of the output vector (command value of active power output to the voltage regulator 1300)
q si ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ S: reactive power component of the output vector (command value of reactive power output to the voltage regulator 1300)
p i ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ (N∪M∪S): active power vector of the power flow equation
q i ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ (N∪M∪S): Reactive power vector of power flow equation
Cg ∈ (n+m)×m dimensional real matrix: generator node specification matrix
Cs ∈ (n+m)×m-dimensional real number matrix: device arrangement node designation matrix (when the
δ i ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ (N ∪M ∪S): voltage phase vector
v i ∈ one-dimensional real vector, ∀i ∈ (N∪M∪S): voltage amplitude vector
d ∈ 2n-dimensional real matrix: load increase vector to the nearest tidal current limit point
r ∈ 2n-dimensional real matrix: voltage stabilization vector As shown in FIG. 1, the voltage
電圧安定化ベクトル算定部102は、系統情報を用いて上記第1算出式を実行することで最近接潮流限界点アルゴリズムを実行し、電力系統1000の現在の運転点に対する最近接潮流限界点を求める。
The voltage stabilization
すなわち、電圧安定化ベクトル算定部102は、データ記憶部700に記憶されている系統情報を用いて、電力系統1000の各負荷設備1200の有効電力及び無効電力を現時点における値から所定量ずつ徐々に変化させながら電力系統1000の電圧を繰り返し算出し、電力系統1000の電圧が不安定になる時の潮流限界点を求める。特に、電圧安定化ベクトル算定部102は、その中で電力系統1000の電圧が最も早く不安定になる時の潮流限界点である最近接潮流限界点を求める。
That is, the voltage stabilization
なお、最近接潮流限界点を求めるためのアルゴリズムは、直接法や間接法などの種々の方式が開発されており、例えば非特許文献1に記載されている方法を用いることができる。 Note that various methods such as a direct method and an indirect method have been developed as algorithms for obtaining the closest tidal current limit point, and for example, the method described in Non-Patent Document 1 can be used.
また電圧安定化ベクトル算定部102は、最近接潮流限界点を求める際に、合わせて負荷増加ベクトル及び電圧感度ベクトルを求めることもできる。
In addition, the voltage stabilization
ここでの負荷増加ベクトルとは、現在の運転点を始点とし最近接潮流限界点を終点とするベクトルを意味し、各負荷装置1200の運転点における有効電力及び無効電力と、最近接潮流限界点における有効電力及び無効電力と、の差分を要素とするベクトルである。負荷増加ベクトルは、図6においてdで示されるベクトルである。
The load increase vector here means a vector whose starting point is the current operating point and whose end point is the closest tidal current limit point, and the active power and reactive power at the operating point of each
また電圧感度ベクトルとは、電力系統1000の各負荷設備1200の現時点における有効電力及び無効電力を微小変化させた場合に、その変化量に対する電力系統1000の電圧の低下量の比率が最大となるときの各負荷設備1200の変化量を要素とするベクトルである。つまり、本実施形態において、電圧感度ベクトルの向きは、電力系統1000の電圧の下降勾配が最大となる向きとなっている。なお電圧感度ベクトルは、図6においてerで示されるベクトルである。
In addition, the voltage sensitivity vector is the maximum ratio of the amount of decrease in the voltage of the
具体的には、電圧感度ベクトルerは、各負荷設備1200における有効電力及び無効電力の微小変分に対しての電圧振幅の変化量を表しており、式(1)により表される。この電圧感度ベクトルerは電圧安定性指標として使われており、電圧感度が小さければ電圧安定性が小さいことを意味する。
Specifically, the voltage sensitivity vector e r represents the amount of change in the voltage amplitude with respect to the minute variation of the active power and the reactive power in each
なお、式(1)に示す電圧感度ベクトルerは、式(2)、式(3)で表される行列の対角成分を抽出したものである。 The voltage sensitivity vector e r shown in Expression (1) is obtained by extracting the diagonal components of the matrices represented by Expressions (2) and (3).
つまり、より正確には、各負荷設備1200における電圧は他の負荷設備1200における有効電力あるいは無効電力の変化の影響も受けて変化するため、電圧感度ベクトルerは、式(2)及び式(3)に表すような行列になる。
That is, more accurately, the voltage in each
しかしながら、他の負荷設備1200における有効電力及び無効電力の変化の影響は、自負荷設備1200における有効電力及び無効電力の変化の影響に比べて小さいため、他の負荷設備1200における有効電力及び無効電力の変化の影響を無視しても誤差は許容範囲に収まる。
However, since the influence of changes in active power and reactive power in the
このため本実施形態に係る電圧安定化制御装置100は、電圧感度ベクトルerを式(1)により求めるようにしている。このような態様により、電圧安定化制御装置100の計算の処理負荷を軽減し、処理速度を高速化することが可能になる。これにより、本実施形態に係る電力系統1000の電圧の安定化制御をリアルタイムで(例えば数分ないし10分程度の短い周期で)行うことも可能となる。
For this reason, the voltage
また電圧安定化ベクトル算定部102は、電圧安定化ベクトルを算定する。電圧安定化ベクトルは、図6においてrで示されるベクトルであり、電力系統1000の電圧が上昇するような各負荷設備1200の有効電力及び無効電力の変化量を表すベクトルである。
The voltage stabilization
このため、この電圧安定化ベクトルrで示される向きに電力系統1000内の運転点を移動させることによって、電力系統1000の電圧は上昇し、運転点を潮流限界点から遠ざけることができるため、電力系統1000の電圧を安定化させることが可能となる。
Therefore, by moving the operating point in the
また本実施形態では、各負荷設備1200の有効電力及び無効電力の変化量に対する電力系統1000の電圧の上昇量の比率が最大となる時の上記有効電力及び無効電力の変化量に所定の係数を乗じることで電圧安定化ベクトルrを得るようにしている。つまり、電圧安定化ベクトルの向きは、電力系統1000の電圧の上昇勾配が最大となる向きとなっている。このため、電圧安定化ベクトルrで示される向きに電力系統1000内の運転点を移動させることによって、電力系統1000の電圧を最も効率的に上昇させることが可能となる。
In addition, in the present embodiment, a predetermined coefficient is added to the above-mentioned amount of change in active power and reactive power when the ratio of the amount of increase in voltage of the
電圧安定化ベクトル算定部102は、データ記憶部700に記憶されている系統情報を用いて、電力系統1000の各負荷設備1200の有効電力及び無効電力が現時点における値から変化した場合の電力系統1000の電圧の変化量を算出することにより、電圧安定化ベクトルrを算定する。
The voltage stabilization
しかしながら上述したように、電圧安定化ベクトル算定部102は電圧感度ベクトルerを求めている。そして電圧感度ベクトルerの向きは、電力系統1000の電圧の下降勾配が最大となる向きである。そのため、電圧安定化ベクトル算定部102は、電圧感度ベクトルerとは逆向きのベクトルを、電圧安定化ベクトルrとして算定することもできる。このような態様により、電圧安定化ベクトル算定部102は、電圧感度ベクトルerを利用することにより、簡便に、電力系統1000の電圧の上昇勾配が最大となる向きに電圧安定化ベクトルrを算定することが可能となる。
However, as described above, the voltage stabilization
以上より、電圧安定化ベクトルrは、電圧感度ベクトルerを用いて式(4)により表すことができる。 From the above, the voltage stabilization vector r can be expressed by the equation (4) using the voltage sensitivity vector e r .
r=−k・er (kは正のスカラー値の所定の係数) …(4)
このようにして、電圧安定化ベクトル算定部102は、電圧感度ベクトルerに負の係数(−k)を乗じることにより、電圧安定化ベクトルrを算定する。
r=−k· er (k is a predetermined coefficient of a positive scalar value) (4)
In this way, the voltage stabilization
ここで、本実施形態に係る電圧安定化ベクトル算定部102は、最近接潮流限界点までの負荷余裕が所定値λになるようにkの値を定めるようにする。つまり、図6に示すように、電力系統1000の運転点を、電圧安定化ベクトルrの終点となる位置に移動させた場合に、最近接潮流限界点までの負荷余裕が所定値λになるようにする。このとき、電圧安定化ベクトルrと、電圧感度ベクトルerと、負荷余裕λと、は式(5)のような関係となる。
Here, the voltage stabilization
式(5)を満たすようなkの値は、直線探査によって容易に求めることができる。そしてこのような態様によって、最近接潮流限界点までの負荷余裕を所定値λに維持することが可能となり、電力系統1000の電圧を安定化させることが可能となる。
The value of k that satisfies the equation (5) can be easily obtained by a straight line search. With such a mode, it is possible to maintain the load margin up to the closest power flow limit point at the predetermined value λ, and it is possible to stabilize the voltage of the
なお、負荷余裕λの値は、事前にデータ記憶部700に記憶されており、例えば、電力系統1000の平常運転時における最近接潮流限界点までの負荷余裕を元に決定することができる。
The value of the load margin λ is stored in the
次に、出力ベクトル算定部103について説明する。
Next, the output
出力ベクトル算定部103は、電圧調整装置1300に出力させる有効電力及び無効電力である出力ベクトルを算定する。このとき出力ベクトル算定部103は、電圧調整装置1300や発電設備1100、負荷設備1200等の電力系統1000の各構成要素の運転時の制約条件を満たしつつ、電圧安定化ベクトルrとの差分が最小となるように、出力ベクトルを算定する。
The output
具体的には、出力ベクトル算定部103は、下記の式(8)〜式(12)で表される制約条件を満たす範囲で、式(6)及び式(7)で表される第2算出式の値が最小となるような出力ベクトルを算出する。なお出力ベクトルは、(ps,qs)Tである。
Specifically, the output
式(6)は、電圧安定化ベクトルr=(rp,rq)Tと出力ベクトル(ps,qs)Tとの二乗和の最小値を求めるものであり、式(6)の値が最小となるときの出力ベクトル(ps,qs)Tは、電圧安定化ベクトルrとの差分が最小となっている。 Expression (6) is for obtaining the minimum value of the sum of squares of the voltage stabilization vector r=(r p ,r q ) T and the output vector (p s ,q s ) T. The output vector (p s ,q s ) T when is minimum has the minimum difference from the voltage stabilization vector r.
式(8)は電力系統1000を構成する電圧調整装置1300、発電設備1100、負荷設備1200の電圧上下限である。また式(9)〜式(11)は電力調整装置1300の出力制限である。式(12)は潮流方程式であり、等式制約で表される。
Expression (8) is the upper and lower limits of the voltage of the
これらの式(6)〜式(12)で表される問題は、非線形計画問題であり、逐次二次計画法や一般化縮約勾配法、拡張ラグランジュ法などの非線形計画ソルバにより解くことができる。 The problems represented by these equations (6) to (12) are nonlinear programming problems, and can be solved by a nonlinear programming solver such as a sequential quadratic programming method, a generalized reduced gradient method, or an extended Lagrange method. ..
なお、出力ベクトル算定部103は、式(6)によって電圧安定化ベクトルr=(rp,rq)Tと出力ベクトル(ps,qs)Tとの二乗和の最小値を求めているが、ここでの最小値の意味は、文字通り最小値である場合だけでなく、最小値に近い場合、例えば、最小値との差分が所定値以下となる場合であっても良い。
The output
出力ベクトル出力部104は、出力ベクトル算定部103によって算定された出力ベクトル(ps,qs)Tを指令値として電圧調整装置1300に出力する。
The output
これにより、電圧調整装置1300は、出力ベクトル(ps,qs)Tによって指定された有効電力及び無効電力を電力系統1000に出力する。
Thereby, the
このようにして、電力系統1000における制約を考慮しつつ、電力系統1000の電圧を上昇させることにより、新たな運転点を潮流限界点から遠ざけ、電力系統1000の電圧を安定化させることができることになる。
In this way, by increasing the voltage of the
次に、本実施形態に係る電圧安定化制御装置100の処理の流れを、図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。
Next, the flow of processing of the voltage
まず電圧安定化制御装置100は、データ記憶部700に記憶されている系統情報を用いて、電力系統1000の各負荷設備1200の有効電力及び無効電力を現時点における値から所定量ずつ徐々に変化させながら電力系統1000の電圧を繰り返し算出し、電力系統1000の電圧が最も早く不安定になる時の潮流限界点である最近接潮流限界点を求める(S1000)。
First, the voltage
続いて電圧安定化制御装置100は、上記最近接潮流限界点を求める際に、合わせて算出された電圧感度ベクトルerと、負荷増加ベクトルdと、データ記憶部700に記憶されている負荷余裕λと、を用いて、式(5)を満たす電圧安定化ベクトルrを求める(S1010)。
Subsequently, the voltage
そして電圧安定化制御装置100は、式(6)〜式(12)を解くことで、電圧調整装置1300や発電設備1100、負荷設備1200等の電力系統1000の各構成要素の運転時の制約条件を満たしつつ、電圧安定化ベクトルrとの差分が最小となるように、電圧調整装置1300に出力させる有効電力及び無効電力である出力ベクトル(ps,qs)Tを算定する(S1020)。
Then, the voltage
そして電圧安定化制御装置100は、出力ベクトル(ps,qs)Tを電圧調整装置1300に出力する(S1030)。
Then, the
このような手順で電圧安定化制御装置100を動作させることにより、電力系統1000における制約を考慮しつつ、新たな運転点を効率的に潮流限界点から遠ざけ、電力系統1000の電圧安定性を向上させることが可能になる。
By operating the voltage
以上、本実施形態に係る電圧安定化制御装置100、電圧安定化制御装置100の制御方法及び制御プログラム600について説明したが、このような態様により、電力系統1000の電圧をより確実に安定化させるように制御を行うことが可能になる。
Although the voltage
なお上述した実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。 The above-described embodiment is for facilitating the understanding of the present invention and is not for limiting the interpretation of the present invention. The present invention can be modified and improved without departing from the spirit thereof, and the present invention includes equivalents thereof.
100 電圧安定化制御装置
102 電圧安定化ベクトル算定部
103 出力ベクトル算定部
104 出力ベクトル出力部
110 CPU
120 メモリ
130 通信装置
140 記憶装置
150 入力装置
160 出力装置
170 記録媒体読取装置
500 通信路
600 制御プログラム
700 データ記憶部
800 記録媒体
1000 電力系統
1100 発電設備
1200 負荷設備
1300 電圧調整装置
100 Voltage
120
Claims (3)
前記電力系統の構成及び電気的特性を表す系統情報を用いて、前記電力系統の各負荷の有効電力及び無効電力を現時点における値から変化させながら前記電力系統の電圧を繰り返し算出し、前記電力系統の電圧が上昇するような前記電力系統の各負荷の有効電力及び無効電力の変化量を表す電圧安定化ベクトルrを、前記電力系統の電圧の下降勾配が最大となるときの前記各負荷の有効電力及び無効電力の変化量を表す電圧感度ベクトルe r と、最近接潮流限界点までの負荷余裕が所定値λになるような所定の正の係数kと、を用いて、r=−k・e r により算定する電圧安定化ベクトル算定部と、
前記電圧調整装置の運転時の制約条件を満たす範囲で、前記電圧安定化ベクトルとの差分が最小となるように、前記電圧調整装置に出力させる有効電力及び無効電力を出力ベクトルとして算定する出力ベクトル算定部と、
前記出力ベクトルを前記電圧調整装置に出力する出力ベクトル出力部と、
を備えることを特徴とする電圧安定化制御装置。 A voltage stabilization control device for controlling a voltage regulator provided in a power system,
Using system information indicating the configuration and electrical characteristics of the power system, the voltage of the power system is repeatedly calculated while changing the active power and the reactive power of each load of the power system from the current values, and the power system The voltage stabilization vector r representing the amount of change in active power and reactive power of each load of the power system such that the voltage of using the voltage sensitivity vector e r representing the variation of power and reactive power, the load margin up to the nearest power flow limit point and a predetermined positive coefficient k such that a predetermined value lambda, the, r = -k · a voltage stabilizing vector calculating unit for calculating the e r,
An output vector that calculates active power and reactive power to be output to the voltage regulator as output vectors so that the difference with the voltage stabilization vector is minimized in a range that satisfies the constraint condition during operation of the voltage regulator. A calculator
An output vector output unit that outputs the output vector to the voltage regulator,
A voltage stabilization control device comprising:
前記電圧安定化制御装置が、前記電力系統の構成及び電気的特性を表す系統情報を用いて、前記電力系統の各負荷の有効電力及び無効電力を現時点における値から変化させながら前記電力系統の電圧を繰り返し算出し、前記電力系統の電圧が上昇するような前記電力系統の各負荷の有効電力及び無効電力の変化量を表す電圧安定化ベクトルrを、前記電力系統の電圧の下降勾配が最大となるときの前記各負荷の有効電力及び無効電力の変化量を表す電圧感度ベクトルe r と、最近接潮流限界点までの負荷余裕が所定値λになるような所定の正の係数kと、を用いて、r=−k・e r により算定し、
前記電圧安定化制御装置が、前記電圧調整装置の運転時の制約条件を満たす範囲で、前記電圧安定化ベクトルとの差分が最小となるように、前記電圧調整装置に出力させる有効電力及び無効電力を出力ベクトルとして算定し、
前記電圧安定化制御装置が、前記出力ベクトルを前記電圧調整装置に出力する、
ことを特徴とする電圧安定化制御装置の制御方法。 A method for controlling a voltage stabilization control device for controlling a voltage regulator provided in a power system, comprising:
The voltage stabilization control device, by using the system information indicating the configuration and electrical characteristics of the power system, the voltage of the power system while changing the active power and reactive power of each load of the power system from the current value. Is repeatedly calculated, and a voltage stabilization vector r representing the amount of change in active power and reactive power of each load of the power system such that the voltage of the power system rises is defined as the maximum slope of the voltage drop of the power system. and wherein the voltage sensitivity vector e r representing the variation of the active power and reactive power of each load when made, the load margin up to the nearest power flow limit point and a predetermined positive coefficient k such that a predetermined value lambda, the using, calculated by r = -k · e r,
The voltage stabilization control device outputs active power and reactive power to the voltage regulator so that the difference between the voltage regulator and the voltage regulator is minimized within a range that satisfies the constraint condition during operation of the voltage regulator. Is calculated as the output vector,
The voltage stabilization control device outputs the output vector to the voltage adjustment device,
A control method for a voltage stabilization control device, comprising:
前記電力系統の構成及び電気的特性を表す系統情報を用いて、前記電力系統の各負荷の有効電力及び無効電力を現時点における値から変化させながら前記電力系統の電圧を繰り返し算出し、前記電力系統の電圧が上昇するような前記電力系統の各負荷の有効電力及び無効電力の変化量を表す電圧安定化ベクトルrを、前記電力系統の電圧の下降勾配が最大となるときの前記各負荷の有効電力及び無効電力の変化量を表す電圧感度ベクトルe r と、最近接潮流限界点までの負荷余裕が所定値λになるような所定の正の係数kと、を用いて、r=−k・e r により算定する手順と、
前記電圧調整装置の運転時の制約条件を満たす範囲で、前記電圧安定化ベクトルとの差分が最小となるように、前記電圧調整装置に出力させる有効電力及び無効電力を出力ベクトルとして算定する手順と、
前記出力ベクトルを前記電圧調整装置に出力する手順と、
を実行させるためのプログラム。 In the voltage stabilization control device that controls the voltage regulator provided in the power system,
Using system information indicating the configuration and electrical characteristics of the power system, the voltage of the power system is repeatedly calculated while changing the active power and the reactive power of each load of the power system from the current values, and the power system The voltage stabilization vector r representing the amount of change in active power and reactive power of each load of the power system such that the voltage of using the voltage sensitivity vector e r representing the variation of power and reactive power, the load margin up to the nearest power flow limit point and a predetermined positive coefficient k such that a predetermined value lambda, the, r = -k · and procedures to be calculated by e r,
In a range satisfying the constraint condition during operation of the voltage regulator, a procedure for calculating active power and reactive power to be output to the voltage regulator as output vectors so that the difference with the voltage stabilization vector is minimized, ,
A step of outputting the output vector to the voltage regulator,
A program to execute.
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