JP3809569B2

JP3809569B2 - Power system control method and apparatus

Info

Publication number: JP3809569B2
Application number: JP31722496A
Authority: JP
Inventors: 隆張石田; 理久保
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-28
Filing date: 1996-11-28
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2016-11-28
Also published as: JPH10164756A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統制御方法及び装置に係り、特に電力系統の電圧、無効電力等の調整に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統における電圧の変動を抑えて高い品質の電力を供給するため、従来より、電力系統の電圧、無効電力潮流等の系統状態量の変動に対応させて、発電機、変圧器のタップ、調相設備などの調整機器を制御することにより、その系統状態量の変動幅を抑制するように制御する制御方法及び制御装置が知られている。
【０００３】
例えば、電気学会技術報告（１９７９年）の「電力系統の電圧安定維持対策」に記載された従来技術（１）によれば、系統状態量を監視する監視点を電力系統に複数設定し、それらの監視点における電圧や無効電力潮流を検出して、予め定められているそれらの基準値との偏差を求め、その偏差を予め定められた運用幅に追い込むように、調整機器を制御するようにしている。そして、その調整機器の調整量を決めるにあたり、基準値との偏差を運用幅よって正規化して得られる判定関数を用い、各調整機器の調整量に対する判定関数の変化量（減少量）をそれぞれ計算し、つまり基準値からの偏差の減少量に相関する量を各調整機器について計算し、判定関数の減少量が最大の調整機器を選定する。その選定された調整機器をその機器に定められた固有の調整可能な上下限内で操作し、これを各監視点に設定された運用幅等の制約条件が満足されるまで繰返して行うことにより、適切な電圧を維持するように制御するものである。また、合わせて、送電損失を最小化するように上述した調整機器の調整量を決めることも行われている。
【０００４】
一方、特開平６−２８４５８２号公報に記載された電力系統の電圧安定度監視制御システムの従来技術（２）によれば、監視制御対象の電力系統を発電機を多く含む電源系統の部分と、負荷を多く含む負荷系統の部分とに分け、電源系統の無効電力指標Ｑsと、その最大値Ｑmaxを計算し、対象とする電力系統の送電損失を減少させるように無効電力の供給目標値を設定し、その目標値に見合うように調整機器の操作順序を決定することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来技術（１）の監視点は、系統の運用者が予め定めたものであり、固定されていることから、昼間の電力需要が大きい時間帯や、夜間の電力需要が小さい時間帯があるように、電力潮流等の状態量が大幅あるいは急激に変化する場合であっても、固定された同一監視点の電圧等を運用幅に追い込むように制御することになり、必ずしも適切な電圧や無効電力の制御を行うことができないという問題がある。また、対象とする電力系統が拡大した場合や、自然災害等によって電力系統が縮小した場合は、新たに監視点を再設定しなければならないが、監視点の設定は、人手により高度な電力系統に対するノウハウに基づいて、多大な時間をかけて行わなければならないという問題がある。
【０００６】
また、従来技術（２）によれば、監視点を決定したり、設定する必要はないが、送電損失を最小化する目標に沿って電圧を制御するものであることから、コンピュータによって得られる解は、系統全体にわたって電圧を高めに調整する傾向になる。つまり、一般に、発電機の無効電力の出力、又は無効電力を系統側に供給する調相設備の投入量などの調整量を設備の上限値にすることが多い。その結果、電圧を上昇調整する能力幅が小さくなり、負荷が急増した場合に、大規模な電圧低下を起こす恐れがある。したがって、単に送電損失のみを指標として電圧制御を行うのは好ましくなく、監視点を設定してその監視点の系統状態量を適切に保持する必要がある。
【０００７】
そこで、本発明は、電力系統の状態変化に応じて監視点を自動的に変更できるようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、電力系統に複数の監視点候補を設定しておき、その監視点候補における系統状態量をコンピュータに入力して系統状態量の変化を監視し、その変化量が設定範囲を越えている監視点候補を監視点として設定することにより解決することができる。この場合において、変化量の設定範囲は、その系統状態量に設定された上下限値の他、その上下限値から安全側に一定の余裕を持たせた余裕上下限値を適用できる。
【０００９】
また、これに代えて、電力系統に複数の監視点候補を設定しておき、その監視点候補における系統状態量を前記コンピュータに入力して系統状態量の変化を監視し、その系統状態量が設定範囲内の上下限近傍に保持されている時間が設定値を越えている監視点候補を監視点として設定することができる。さらに、それら２つの監視点の設定法を組み合わせることができる。
【００１１】
また、上記の監視点の設定は、制御対象の系統状態量を制御するタイミングごとに行うようにしてもよく、これによれば電力需要の急変する時間帯に適用することにより、電圧変動の少ない高品質の電力を供給できる。一方、夜間等のように電力需要の変化が少ない時間帯は、監視点設定の処理周期を長くすることができ、これによれば監視点設定のための冗長な演算処理を低減できる。
【００１２】
さらに、本発明の特徴にかかる監視点の自動設定手段を、電圧、無効電力制御装置に組み込んでリアルタイム制御に適用する他、制御装置から分離して形成することにより、例えば数年先の電力系統構成に応じた監視点の配置計画等に応用することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１，２に本発明の特徴にかかる監視点自動設定の処理手順を示し、図１は現在の監視点に新たな監視点を追加設定する例、図２は現在設定されている監視点から監視点を除去する例を示す。図３は監視点を自動設定する監視点決定装置を備えて、コンピュータにより構成した一実施形態の電力系統制御装置の全体構成図を示す。
【００１４】
図３に示すように、本発明を適用してなる電力系統制御装置は、取り込むデータ取り込み装置１０２、データベース１０３、監視点決定装置１０４、入力データ作成装置１０５、制御計算実行装置１０６、制御指令出力装置１０７及び結果出力装置１０８を含んで構成されている。
【００１５】
データ取り込み装置１０２は、制御対象の電力系統１０１から通信線などを介して、所望の制御に必要な電圧、無効電力潮流等の系統状態量を取り込み、図４（ａ）に示すような形式のデータに変換してデータベース１０３に格納する。これらのデータは、所定の制御周期もしくは任意に設定された時刻ごとに取り込まれ、同図（ａ）に示す形式にて、系統を構成する設備＃１、＃２、……に対応させて発電機の有効電力、発電機の無効電力、負荷の有効電力、負荷の無効電力、電圧の大きさ、等のデータが格納される。
【００１６】
データベース１０３には、図４（ｂ）に示すような形式で、制御対象の電力系統の設備に関するデータが予め格納されている。これらのデータには、設備＃１、＃２、……相互間の抵抗分、誘導分（インダクタンス）、容量分（キャパシタンス）、変圧器等のタップ比、等のデータが含まれる。
【００１７】
監視点決定装置１０４は、本発明の特徴にかかる部分であり、図１，２，５を参照して詳細な機能構成を次に説明する。ここでは、制御対象の系統状態量が電圧、無効電力の場合を仮定して説明する。また、監視点は本発明の方法又は何らかの方法によって予め設定されている状態から、監視点を削除又は追加するものとして説明する。
【００１８】
まず、監視点を追加又は削除する条件の一例について説明する。監視点における系統状態量については、図５に示すように、上限値３０１、余裕上限値３０２、基準値３０３、下限値３０４、余裕下限値３０５、上限警戒域３０６、下限警戒域３０７等の制御条件が定義され、データベース１０３に格納されている。これらの制御条件の中で、例えば電圧に関しての上限値３０１、基準値３０３、及び下限値３０４は、制御対象の電力系統に関して予め同一の値に設定されている。なお、その電圧の設定値は制御時刻ごと変更することも可能である。余裕上限値３０２と余裕下限値３０５は、基準値３０３と上下限値３０１，３０４とを勘案して決定される。そして、余裕上限値３０５と上限値３０１とに挟まれる範囲を上限警戒域３０６とし、余裕下限値３０５と下限値３０４とに挟まれる範囲を下限警戒域３０７と定義する。
【００１９】
このような制御条件に基づき、判断対象の監視点の系統状態量の変化が、例えば下記の数１に示す基準１又は数２に示す基準２のいずれか又は双方を満たすことを追加監視点の条件とし、それらのいずれか又は双方を満たさないことを削除監視点の条件とする。
【００２０】
【数１】

【００２１】
【数２】

【００２２】
基準１は、電圧等の系統状態量の変化量が大きい非監視点を新たな監視点に追加することを意味する。基準２は、電圧等の系統状態量が長い時間、下限近くに保持されている場合に、その非監視点を監視点に組み入れて、その監視点における系統状態量をできるだけ基準値に近付けることにある。なお、上限値近くに保持されている時間が長い場合も、同様に監視点に組み入れるようにすることができる。しかし、事故時に電力系統が連鎖的に停電に至るような不測の事態を回避することが重要であるから、通常時に下限値近くに保持されている状態を避けるべく、基準２によって監視点を追加、削除することが好ましい。
【００２３】
このような監視点の追加又は削除の条件に基づいて監視点決定装置１０４の処理手順を図１，２を用いて説明する。図１は、現在設定されている監視点に対し、新たな監視点を追加する処理手順を示す。まず、データベース１０３を検索し、予め設定されている監視点候補の中から、現在は監視点として設定されていない非監視点を抽出して、非監視点の集合Ｎとする（ステップ５０１）。次いで、非監視点の集合Ｎの中の１個の監視点ｎを選択し（ステップ５０２）、その監視点ｎについて新たな監視点として追加するか否かを、前述した基準１又は基準２に照らし、追加監視点の条件を満たすか否かを判断する（ステップ５０３）。その判断結果が肯定の場合は、その非監視点を新たに監視点として追加する（ステップ５０４）。ステップ５０３における判断が否定の場合及びステップ５０４にて監視点の追加処理をした後、その非監視点を集合Ｎから削除し（ステップ５０５）、ステップ５０６を介してステップ５０２に戻り、非監視点の集合Ｎがなくなるまで、つまりステップ５０６における判断がＮ＝φになるまで処理を繰り返す。
【００２４】
図２は、現在設定されている監視点の系統状態量の変化を監視し、その変化に応じて監視点から削除する処理手順を示す。図１の場合と同様に、データベース１０３を検索し、現在は設定されている監視点の集合Ｎを抽出する（ステップ６０１）。次いで、その集合Ｎの中の１個の監視点ｎを選択し（ステップ６０２）、その監視点ｎについて、まず図１の処理にて追加された監視点か否かを判断する（ステップ６０３）。この判断結果が肯定の場合は、つまり新たに追加された監視点ではない場合は、前述した基準１又は基準２に照らし、追加監視点の条件を満たすか否かを判断する（ステップ６０４）。その判断結果が否定の場合は、その監視点を削除して非監視点とする（ステップ６０５）。ステップ６０３、ステップ６０４における判断が否定の場合、及びステップ６０５にて監視点の除去処理をした後、その監視点を集合Ｎから削除し（ステップ６０６）、ステップ６０７を介してステップ６０２に戻り、検証対象である監視点の集合Ｎがなくなるまで、つまりステップ６０７における判断がＮ＝φになるまで処理を繰り返す。
【００２５】
このようにして、系統状態量の変動が大きい監視点候補、あるいは下限値近傍に維持されている時間が長い監視点候補が、自動的に監視点として設定される。
【００２６】
次に、図３に戻り、上述のように決定された監視点に基づいて、入力データ作成装置１０５以降の制御処理が行われる。すなわち、監視点決定装置１０４で決定された監視点をもとに、電圧、無効電力制御に必要なデータを作成する。このデータには、データベース１０３に格納されている図４（ａ））に示した電力系統の設備情報、同図（ｂ）に示した系統状態量のデータの他、図６（ａ）に示すような設備＃１、＃２、……の設備種類、設備容量、設備単位操作量などの設備情報、及び設備＃１、＃２、……が監視点に設定されているか否かを示す監視点設定情報からなる。なお、図（ａ）において、タップは変圧器のタップを、ＳＣ・ＳｈＲは調相設備を、ＡＶＲは自動電圧調整器をそれぞれ表している。
【００２７】
制御計算実行装置１０６は、設定された監視点の系統状態量に基づき、電圧、無効電力の調整機器に対する制御指令を演算により求めるものであり、公知の従来技術をそのまま適用して実施することができる。例えば、特願平７−７８５８７あるいは電気学会技術報告「電力系統の電圧安定維持対策」（１９７９年）に詳しく記載されている。ここでは、図７にその一例を示して簡単に説明する。まず、ステップ９０１において制御対象時における電力系統の監視点候補における系統状態量を含むデータを読み込むとともに、ステップ９０２において監視点決定装置１０４にて決定された図６（ｂ）に示すデータに従って、電圧、無効電力制御の監視点を設定する。そして、読み込んだ系統状態量に対応する調整機器の集合Ｎを抽出して設定する（ステップ９０３）。そして、ステップ９０４において、カウンタＭＭとＮＮを初期化する。カウンタＭＭは後述するように監視点における系統状態量が予め定めた上下限値を超えている逸脱監視点の数を示し、ＮＮは制御すべき調整機器の数Ｎのカウンタである。ステップ９０５にて、監視点における系統状態量が予め定めた上下限値を超えているか否を判断し、超えていれば逸脱発生として検出し、逸脱している監視点の数をＭにセットする。次いで、ステップ９０６にてカウンタＭの内容を見て、１つでも逸脱している監視点があればステップ９０７に進み、逸脱している監視点がなければ制御を行う必要がないので制御処理を終了する。ステップ９０７では、電力系統の潮流計算、あるいは簡易線形回路網（Ｑ-εネットワーク)を解くことにより、調整機器の微小操作量に対する監視点におけ系統状態量の変化量を求める。つまり、制御の感度計算を行う。この感度計算は、ステップ９０８，９０９を介してステップ９０７に戻り、調整機器の数Ｎだけ繰り返し行う。そして、ステップ９１０において、感度が最も大きい調整機器を選択する。この選択を、ステップ９１１を介して、逸脱が発生している監視点の数Ｍだけ実行し、選択された調整機器に対して制御指令を制御指令出力装置１０７に出力する（ステップ９１２）。
【００２８】
制御指令出力装置１０７は、制御計算実行装置１０６の処理結果をもとに、制御指令に応じた例えば制御パルスを各調整機器に送って制御を実行する。また、制御計算結果による調整機器の操作状況、及び実際の制御結果は結果出力装置１０８に出力表示される。すなわち、図８に示すように、経過時間に対応させて、調相設備の投入量の移り変わり（１００１）、変圧器のタップの移り変わり（１００２）、ＡＶＲ発電機の端子電圧の移り変わり（１００３）、監視点における電圧の移り変わり（１００４）が、結果出力装置１０８の監視画面１００５等に表示されるようになっている。この監視画面１００５の表示内容は、切り替えボタンスイッチ１００６〜１００９を操作することにより、全画面を一括あるいは必要な部分ごとに見ることができるようにしている。
【００２９】
上述したように、図１，２に示した監視点の設定法によれば、電力系統の状態変化に応じて、制御が必要な、あるいは制御に効果的な監視点を自動的に設定又は変更することができ、これにより電圧などの品質の高い電力系統制御を実現できる。
【００３０】
次に、本発明にかかる監視点決定装置１０４の他の実施の形態を、図９を用いて説明する。本実施形態は、数理計画法や遺伝的アルゴリズムに代表されるモダンヒューリスティクと呼ばれる最適化手法、あるいは探索アルゴリズムを用いて、監視点を制御実行の周期（時刻）ごとに決定する方法である。なお、図９に示した例は探索アルゴリズムを用いた例である。図１，２に示した監視点の決定法は、監視点における系統状態量の制約条件に基づいて監視点追加又は削除の判断をしたのに対し、図９の例は、最小とする目的関数を求めながら、適切な監視点の数と場所を決定するようにしている点で相違する。つまり、監視点における系統状態量の基準値及び上下限値をもとに、各系統状態量の基準値からの偏差が最も小さくなるように、監視点の数と配置場所を設定する。
【００３１】
図９に示すように、ステップ７０１において、データベース１０３に格納されているデータを用いて、制御対象の電力系統状態を作成する。これにより決定した系統により、電圧母線あるいは無効電力潮流の監視点候補の集合Ｎを作成する（ステップ７０２）。次のステップ７０３にて、本処理に必要なカウンタＴ、監視点リスト等の変数を初期化する。次に、ステップ７０４にて、特定の制御（例えば、電圧制御）においては監視する必要がない監視点候補を検出し、検討非対象監視点候補としてそのリストを作成する。つまり、このリストに入っている監視点候補はステップ７０５以降の検索対象にならない。
【００３２】
次に、ステップ７０５において、検討非対象監視点候補のリストに入っていない他の監視点候補の集合Ｓを抽出する。そして、その集合Ｓの中から１つの要素（監視点候補）ｓを選択する（ステップ７０６）。このとき選択する要素ｓは、単数あるいは複数の監視点候補とすることができる。次いで、選択した要素ｓの監視点候補を監視点として仮設定し、これに基づいて制御シミュレーションを実行する（ステップ７０７）。なお、このステップ７０７の実行内容は、例えば図３の制御計算実行装置１０６の処理内容をシミュレーションにより実行するものである。そのシミュレーションの結果に基づいて、予め定められた評価関数を計算し（ステップ７０８）、その結果である評価関数値をメモリなどの記憶手段に保存する（ステップ７０９）。そして、検討が終了した要素ｓを集合Ｓから削除し（ステップ７１１）、ステップ７０１に戻って他の要素ｓを選択し、集合Ｓがなくなるまで同じ処理を繰り返す。
【００３３】
監視点候補の集合Ｓの全ての要素ｓについての評価関数を求めた後、ステップ７１２にて、評価関数が最も小さかったケース、又は評価関数が前回の実行時よりも減少したケースがあるか否かを判断する。この判断の結果が肯定のときは、つまり評価関数が前回の実行時よりも減少したケースがない等の場合は、カウンタＬを１つ増加し（ステップ７１３）、このカウンタＬが上限設定値（図示例では、２）を超えたか否か判断する（ステップ７１４）。この判断が肯定のときは、つまり、これ以上適切な監視点群がないと判断したときは、ステップ７２１にて監視点探索の終了メッセージを出力して処理を終了する。一方、カウンタＬが上限値を超えていないときは、前回の探索時（Ｔ−１）に追加した監視点候補を削除し、前回の探索時において評価関数が次によかった監視点をリストに追加し、ステップ７０６に戻って処理を繰り返す。
【００３４】
また、ステップ７１２の判断において、評価関数が減少したケースがある場合は、ステップ７１７に進み、評価関数の中で最も評価関数のよい監視点候補を監視点に追加する。そして、ステップ７１８，７１９にて、カウンタＴの値を１つ増やすとともに、全ての監視点候補についての処理が終了したか否かを判断し、終了していない場合はステップ７０４に戻って、監視点探索の処理を繰り返し実行する。終了している場合は、監視点リストに蓄えられている監視点候補を設定監視点として、制御計算実行装置１０６に出力する（ステップ７２０）。
【００３５】
上述したように、図９の実施形態によれば、評価関数が高い監視点を自動的に設定することができ、これによって電圧の品質が高い、つまり電圧変動の少ない電力系統制御を実現することができる。また、シミュレーションにより評価関数を求めていることから、電力系統の拡大又は縮小等の計画段階においても適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電力系統の状態変化に応じて監視点を自動的に変更できるようにすることができ、これにより電圧変動などが少ない、品質の高い電力系統制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴にかかる監視点自動設定の処理手順の一例を示し、現在の監視点に新たな監視点を追加設定する例である。
【図２】本発明の特徴にかかる監視点自動設定の処理手順の一例を示し、は現在設定されている監視点から監視点を除去する例である。
【図３】本発明の特徴にかかる監視点決定装置を備えてコンピュータにより構成した一実施形態の電力系統制御装置の全体構成図である。
【図４】電力系統の系統状態量のデータと、制御対象の電力系統の設備に関するデータの一例を示す図である。
【図５】監視点における系統状態量に対して設定された制御条件を説明する図である。
【図６】制御対象の電力系統の設備情報と監視点設定リストとを示す図である。
【図７】制御計算実行装置の処理手順を示す図である。
【図８】本発明にかかる電力系統制御装置の結果出力装置の表示画面に表示される制御結果を一例を説明する図である。
【図９】本発明の特徴にかかる監視点自動設定の処理手順の他の実施の形態を説明する図である。
【符号の説明】
１０１電力系統
１０２データ読み込み装置
１０３データベース
１０４監視点決定装置
１０５入力データ作成装置
１０６制御計算実行装置
１０７制御指令出力装置
１０８結果出力装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power system control method and apparatus, and more particularly to adjustment of power system voltage, reactive power, and the like.
[0002]
[Prior art]
In order to supply high-quality power by suppressing voltage fluctuations in the power grid, generators, transformer taps, and regulators have been conventionally used in response to fluctuations in grid state quantities such as power grid voltage and reactive power flow. 2. Description of the Related Art There are known control methods and control devices that perform control so as to suppress the fluctuation range of the system state quantity by controlling adjusting equipment such as phase equipment.
[0003]
For example, according to the prior art (1) described in “Measures for maintaining voltage stability of electric power system” in the Technical Report of the Institute of Electrical Engineers of Japan (1979), a plurality of monitoring points for monitoring the system state quantity are set in the electric power system. By detecting the voltage and reactive power flow at the monitoring point, obtain the deviation from the predetermined reference value, and control the adjusting device to drive the deviation to the predetermined operating range. ing. Then, when determining the adjustment amount of the adjustment device, use the decision function obtained by normalizing the deviation from the reference value according to the operating range, and calculate the change amount (decrease amount) of the decision function with respect to the adjustment amount of each adjustment device. That is, an amount that correlates with the amount of decrease in deviation from the reference value is calculated for each adjustment device, and the adjustment device with the largest decrease in the judgment function is selected. By operating the selected adjustment device within the adjustable upper and lower limits specified for the device, and repeating this until the constraints such as the operation width set for each monitoring point are satisfied. Control to maintain an appropriate voltage. In addition, the adjustment amount of the adjustment device described above is also determined so as to minimize the power transmission loss.
[0004]
On the other hand, according to the prior art (2) of the voltage stability monitoring control system of the power system described in JP-A-6-284582, the power system part including many generators as the power system to be monitored and controlled, Divide the load system into parts that contain a lot of loads, calculate the reactive power index Qs of the power system and its maximum value Qmax, and set the target value of reactive power supply so as to reduce the transmission loss of the target power system Then, the operation order of the adjusting device is determined so as to meet the target value.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the monitoring point of the prior art (1) described above is predetermined by the operator of the system and is fixed, the time point in which the power demand during the day is large or the time during which the power demand at night is small. Even if the amount of state such as power flow changes drastically or suddenly, as in the case of a belt, control will be performed so that the voltage at the same fixed monitoring point is driven into the operating range. There is a problem that voltage and reactive power cannot be controlled. In addition, when the target power system is expanded or the power system is reduced due to a natural disaster, a new monitoring point must be set again. There is a problem that it must be done over a long time based on know-how for.
[0006]
Further, according to the prior art (2), it is not necessary to determine or set a monitoring point. However, since the voltage is controlled in accordance with a target for minimizing transmission loss, a solution obtained by a computer can be obtained. Tends to adjust the voltage higher throughout the system. That is, generally, the amount of adjustment of the reactive power output of the generator or the input amount of the phase adjusting equipment for supplying reactive power to the system side is often set as the upper limit value of the equipment. As a result, the capacity range for increasing the voltage is reduced, and when the load increases rapidly, there is a risk of causing a large voltage drop. Therefore, it is not preferable to perform voltage control using only transmission loss as an index, and it is necessary to set a monitoring point and appropriately maintain the system state quantity at the monitoring point.
[0007]
Then, this invention makes it a subject to enable it to change a monitoring point automatically according to the state change of an electric power grid | system.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above problem is that a plurality of monitoring point candidates are set in the power system, the system state quantities at the monitoring point candidates are input to the computer, and the change in the system state quantity is monitored. This can be solved by setting the existing monitoring point candidates as monitoring points. In this case, in addition to the upper and lower limit values set for the system state quantity, the upper and lower limit values with a certain margin on the safe side from the upper and lower limit values can be applied as the change amount setting range.
[0009]
Alternatively, a plurality of monitoring point candidates are set in the power system, the system state quantity at the monitoring point candidates is input to the computer, and the change in the system state quantity is monitored. A monitoring point candidate whose time held near the upper and lower limits in the setting range exceeds the set value can be set as a monitoring point. Furthermore, these two monitoring point setting methods can be combined.
[0011]
In addition, the monitoring point may be set at each timing for controlling the system state quantity to be controlled, and according to this, the voltage fluctuation is small by applying to the time zone when the power demand changes suddenly. High quality power can be supplied. On the other hand, in a time zone where there is little change in power demand, such as at night, the processing period for monitoring point setting can be lengthened, and according to this, redundant arithmetic processing for monitoring point setting can be reduced.
[0012]
Further, the monitoring point automatic setting means according to the feature of the present invention is incorporated in the voltage / reactive power control device and applied to the real-time control, and formed separately from the control device, for example, a power system several years ahead The present invention can be applied to a monitoring point arrangement plan according to the configuration.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a procedure for automatically setting a monitoring point according to the features of the present invention. FIG. 1 shows an example in which a new monitoring point is additionally set to the current monitoring point. FIG. An example of removing a monitoring point is shown. FIG. 3 is an overall configuration diagram of a power system control device according to an embodiment that includes a monitoring point determination device that automatically sets monitoring points and is configured by a computer.
[0014]
As shown in FIG. 3, the power system control device to which the present invention is applied includes a data capture device 102, a database 103, a monitoring point determination device 104, an input data creation device 105, a control calculation execution device 106, and a control command output. A device 107 and a result output device 108 are included.
[0015]
The data capturing device 102 captures system state quantities such as voltage and reactive power flow necessary for desired control from the power system 101 to be controlled via a communication line or the like, and has a format as shown in FIG. The data is converted and stored in the database 103. These data are taken in every predetermined control cycle or arbitrarily set time, and in the format shown in FIG. 5 (a), power is generated corresponding to the facilities # 1, # 2,. Data such as machine active power, generator reactive power, load active power, load reactive power, voltage magnitude, and the like are stored.
[0016]
In the database 103, data related to the equipment of the power system to be controlled is stored in advance in the format as shown in FIG. These data include data such as the resistances between the facilities # 1, # 2,..., The induction (inductance), the capacity (capacitance), the tap ratio of the transformer, and the like.
[0017]
The monitoring point determination device 104 is a part according to the feature of the present invention, and a detailed functional configuration will be described below with reference to FIGS. Here, description will be made assuming that the system state quantity to be controlled is voltage and reactive power. Further, the monitoring point will be described as deleting or adding a monitoring point from a state set in advance by the method of the present invention or some method.
[0018]
First, an example of conditions for adding or deleting monitoring points will be described. As for the system state quantity at the monitoring point, as shown in FIG. 5, control of an upper limit value 301, a margin upper limit value 302, a reference value 303, a lower limit value 304, a margin lower limit value 305, an upper limit warning area 306, a lower limit warning area 307, etc. Conditions are defined and stored in the database 103. Among these control conditions, for example, the upper limit value 301, the reference value 303, and the lower limit value 304 regarding the voltage are set in advance to the same value regarding the power system to be controlled. The set value of the voltage can be changed at each control time. The margin upper limit 302 and margin lower limit 305 are determined in consideration of the reference value 303 and the upper and

lower limits

301 and 304. A range between the upper limit value 305 and the upper limit value 301 is defined as an upper warning area 306, and a range between the lower limit value 305 and the lower limit value 304 is defined as a lower warning area 307.
[0019]
Based on such control conditions, the change of the system state quantity of the monitoring point to be judged satisfies, for example, the criterion 1 shown in the following formula 1 or the criteria 2 shown in the formula 2 or both of the additional monitoring points. The deletion monitoring point is defined as a condition that does not satisfy either or both of them.
[0020]
[Expression 1]

[0021]
[Expression 2]

[0022]
Criterion 1 means that a non-monitoring point having a large change amount of the system state quantity such as voltage is added to a new monitoring point. Criterion 2 is to incorporate the non-monitoring point into a monitoring point when the system state quantity such as voltage is kept near the lower limit for a long time, and to bring the system state quantity at the monitoring point as close to the reference value as possible. is there. Even when the time held near the upper limit is long, it can be similarly incorporated into the monitoring point. However, since it is important to avoid unforeseen situations where the power system is chained to a power failure in the event of an accident, a monitoring point is added according to Standard 2 to avoid being held near the lower limit during normal operation It is preferable to delete.
[0023]
The processing procedure of the monitoring point determination apparatus 104 will be described with reference to FIGS. 1 and 2 based on such conditions for adding or deleting monitoring points. FIG. 1 shows a processing procedure for adding a new monitoring point to the currently set monitoring point. First, the database 103 is searched, and non-monitoring points that are not currently set as monitoring points are extracted from preset monitoring point candidates, and set as a set N of non-monitoring points (step 501). Next, one monitoring point n in the set N of non-monitoring points is selected (step 502), and whether or not the monitoring point n is added as a new monitoring point is set as the above-described criterion 1 or criterion 2. In light of this, it is determined whether or not the condition of the additional monitoring point is satisfied (step 503). If the determination result is affirmative, the non-monitoring point is newly added as a monitoring point (step 504). If the determination in step 503 is negative, and after adding the monitoring point in step 504, the non-monitoring point is deleted from the set N (step 505), and the process returns to step 502 via step 506 to return to the non-monitoring point. The processing is repeated until there is no set N, that is, until the determination in step 506 is N = φ.
[0024]
FIG. 2 shows a processing procedure for monitoring a change in the system state quantity at the currently set monitoring point and deleting from the monitoring point in accordance with the change. As in the case of FIG. 1, the database 103 is searched to extract a set N of currently set monitoring points (step 601). Next, one monitoring point n in the set N is selected (step 602), and it is first determined whether or not the monitoring point n is a monitoring point added in the process of FIG. 1 (step 603). . If the determination result is affirmative, that is, if it is not a newly added monitoring point, it is determined whether or not the condition of the additional monitoring point is satisfied in light of the above-described criterion 1 or criterion 2 (step 604). If the determination result is negative, the monitoring point is deleted and set as a non-monitoring point (step 605). If the determinations in step 603 and step 604 are negative, and after the monitoring point removal process in step 605, the monitoring point is deleted from set N (step 606), and the process returns to step 602 via step 607. The process is repeated until there is no monitoring point set N to be verified, that is, until the determination in step 607 is N = φ.
[0025]
In this way, monitoring point candidates with large fluctuations in the system state quantity or monitoring point candidates that are maintained near the lower limit value for a long time are automatically set as monitoring points.
[0026]
Next, returning to FIG. 3, control processing after the input data creation device 105 is performed based on the monitoring points determined as described above. That is, data necessary for voltage and reactive power control is created based on the monitoring point determined by the monitoring point determination device 104. This data includes the facility information of the power system shown in FIG. 4A stored in the database 103 and the data on the system state quantity shown in FIG. Such as equipment # 1, # 2,... Equipment information such as equipment type, equipment capacity, equipment unit manipulated variable, etc., and monitoring indicating whether equipment # 1, # 2,... Consists of point setting information. In FIG. 1A, the tap represents a transformer tap, SC / ShR represents a phase adjusting equipment, and AVR represents an automatic voltage regulator.
[0027]
The control calculation execution device 106 calculates a control command for the voltage / reactive power adjusting device based on the set system state quantity at the monitoring point, and can be implemented by applying a known conventional technique as it is. it can. For example, it is described in detail in Japanese Patent Application No. 7-78587 or the Technical Report of the Institute of Electrical Engineers of Japan, “Measures for Maintaining Voltage Stability of Power System” (1979). Here, an example thereof is shown in FIG. First, in step 901, data including the system state amount in the monitoring point candidate of the power system at the time of control is read, and the voltage is determined according to the data shown in FIG. 6B determined by the monitoring point determination device 104 in step 902. Set a monitoring point for reactive power control. Then, a set N of adjustment devices corresponding to the read system state quantity is extracted and set (step 903). In step 904, counters MM and NN are initialized. As will be described later, the counter MM indicates the number of deviation monitoring points where the system state quantity at the monitoring point exceeds a predetermined upper and lower limit value, and NN is a counter corresponding to the number N of adjustment devices to be controlled. In step 905, it is determined whether or not the system state quantity at the monitoring point exceeds a predetermined upper and lower limit value. If it exceeds, the occurrence of deviation is detected, and the number of deviating monitoring points is set to M. . Next, in step 906, the contents of the counter M are viewed, and if there is even one monitoring point that deviates, the process proceeds to step 907. If there is no deviating monitoring point, it is not necessary to perform control. finish. In step 907, the change amount of the system state quantity at the monitoring point with respect to the minute operation amount of the adjusting device is obtained by solving the power flow calculation of the power system or the simple linear network (Q-ε network). That is, control sensitivity calculation is performed. This sensitivity calculation returns to step 907 via

steps

908 and 909, and is repeated for the number N of adjustment devices. In step 910, the adjustment device having the highest sensitivity is selected. This selection is performed by the number M of monitoring points where deviation has occurred via step 911, and a control command is output to the control command output device 107 for the selected adjustment device (step 912).
[0028]
Based on the processing result of the control calculation execution device 106, the control command output device 107 executes control by sending, for example, a control pulse corresponding to the control command to each adjusting device. Further, the operation status of the adjusting device based on the control calculation result and the actual control result are output and displayed on the result output device 108. That is, as shown in FIG. 8, in accordance with the elapsed time, the change in the input amount of the phase adjusting equipment (1001), the change in the tap of the transformer (1002), the change in the terminal voltage of the AVR generator (1003), The voltage transition (1004) at the monitoring point is displayed on the monitoring screen 1005 of the result output device 108 or the like. The display content of the monitoring screen 1005 is configured such that the entire screen can be viewed at once or every necessary portion by operating the switch button switches 1006 to 1009.
[0029]
As described above, according to the monitoring point setting method shown in FIGS. 1 and 2, a monitoring point that requires control or is effective for control is automatically set or changed according to a change in the state of the power system. Thus, high-quality power system control such as voltage can be realized.
[0030]
Next, another embodiment of the monitoring point determination apparatus 104 according to the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is a method for determining a monitoring point for each control execution cycle (time) using an optimization method called modern heuristic represented by mathematical programming or a genetic algorithm, or a search algorithm. The example shown in FIG. 9 is an example using a search algorithm. The monitoring point determination method shown in FIGS. 1 and 2 determines whether to add or delete a monitoring point based on the constraint condition of the system state quantity at the monitoring point, whereas the example of FIG. However, it is different in that the appropriate number and location of monitoring points are determined. That is, based on the reference value and the upper and lower limit values of the system state quantity at the monitoring point, the number of monitoring points and the arrangement location are set so that the deviation from the reference value of each system state quantity is minimized.
[0031]
As shown in FIG. 9, in step 701, the power system state to be controlled is created using the data stored in the database 103. A set N of monitoring point candidates for the voltage bus or reactive power flow is created by the determined system (step 702). In the next step 703, variables such as a counter T and a monitoring point list necessary for this processing are initialized. Next, in step 704, monitoring point candidates that do not need to be monitored in specific control (for example, voltage control) are detected, and the list is created as non-target monitoring point candidates to be examined. That is, the monitoring point candidates included in this list are not search targets after step 705.
[0032]
Next, in step 705, a set S of other monitoring point candidates that are not included in the examination non-target monitoring point candidate list is extracted. Then, one element (monitor point candidate) s is selected from the set S (step 706). The element s selected at this time can be a single or a plurality of monitoring point candidates. Next, the monitoring point candidate of the selected element s is provisionally set as a monitoring point, and a control simulation is executed based on this (step 707). In addition, the execution content of this step 707 is what performs the processing content of the control calculation execution apparatus 106 of FIG. 3 by simulation, for example. Based on the result of the simulation, a predetermined evaluation function is calculated (step 708), and the evaluation function value that is the result is stored in storage means such as a memory (step 709). Then, the element s that has been examined is deleted from the set S (step 711), the process returns to step 701, another element s is selected, and the same processing is repeated until the set S disappears.
[0033]
After obtaining evaluation functions for all elements s of the set S of monitoring point candidates, in step 712, there is a case where the evaluation function is the smallest or a case where the evaluation function has decreased from the previous execution. Determine whether. If the result of this determination is affirmative, that is, if there is no case where the evaluation function has decreased from the previous execution, the counter L is incremented by 1 (step 713), and the counter L is set to the upper limit set value ( In the illustrated example, it is determined whether or not 2) has been exceeded (step 714). If this determination is affirmative, that is, if it is determined that there is no more appropriate monitoring point group, a monitoring point search end message is output in step 721 and the process is terminated. On the other hand, when the counter L does not exceed the upper limit value, the monitoring point candidate added at the previous search (T-1) is deleted, and the monitoring point whose evaluation function is the next at the previous search is added to the list. Then, the process returns to step 706 to repeat the process.
[0034]
If it is determined in step 712 that the evaluation function has decreased, the process proceeds to step 717, and the monitoring point candidate having the best evaluation function is added to the monitoring points. In steps 718 and 719, the value of the counter T is incremented by one, and it is determined whether or not the processing for all the monitoring point candidates has been completed. If not, the process returns to step 704 to monitor. Repeat the point search process. If completed, the monitoring point candidates stored in the monitoring point list are output to the control calculation execution device 106 as set monitoring points (step 720).
[0035]
As described above, according to the embodiment of FIG. 9, it is possible to automatically set a monitoring point having a high evaluation function, thereby realizing power system control with high voltage quality, that is, with little voltage fluctuation. Can do. In addition, since the evaluation function is obtained by simulation, the evaluation function can be applied at the planning stage such as expansion or contraction of the power system.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to automatically change the monitoring point in accordance with a change in the state of the power system, thereby enabling high-quality power system control with less voltage fluctuation and the like. Can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a processing procedure for automatic setting of a monitoring point according to a feature of the present invention, in which a new monitoring point is additionally set to a current monitoring point.
FIG. 2 shows an example of a processing procedure for automatic monitoring point setting according to the feature of the present invention, and is an example of removing a monitoring point from a currently set monitoring point.
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a power system control device according to an embodiment that includes a monitoring point determination device according to a feature of the present invention and is configured by a computer.
FIG. 4 is a diagram showing an example of grid state quantity data of a power system and data related to equipment of a power system to be controlled.
FIG. 5 is a diagram illustrating control conditions set for a system state quantity at a monitoring point.
FIG. 6 is a diagram showing facility information and a monitoring point setting list of a power system to be controlled.
FIG. 7 is a diagram showing a processing procedure of a control calculation execution device.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a control result displayed on a display screen of a result output device of the power system control device according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating another embodiment of the monitoring point automatic setting processing procedure according to the feature of the present invention;
[Explanation of symbols]
101 Power System 102 Data Reading Device 103 Database 104 Monitoring Point Determination Device 105 Input Data Creation Device 106 Control Calculation Execution Device 107 Control Command Output Device 108 Result Output Device

Claims

In a power system control method for inputting a system state quantity to be controlled at a monitoring point set in a power system to a computer, and controlling the adjustment device so as to hold the system state quantity within a preset range by the computer A plurality of monitoring point candidates are set in the power system, the system state quantity at the monitoring point candidates is input to the computer, and the computer monitors changes in the system state quantity at the monitoring point candidates, A power system control method, wherein a monitoring point candidate whose change amount exceeds a setting range is set as the monitoring point.

In a power system control method for inputting a system state quantity to be controlled at a monitoring point set in a power system to a computer and controlling the adjustment device so as to hold the system state quantity within a predetermined range by the computer A plurality of monitoring point candidates are set in the power system, the system state quantity at the monitoring point candidates is input to the computer, and the computer monitors changes in the system state quantity at the monitoring point candidates, A power system control method characterized in that a monitoring point candidate in which a time during which the system state quantity is held in the vicinity of the upper and lower limits within a setting range exceeds a setting value is set as the monitoring point.

A power system control method comprising a combination of the power system control methods according to claim 1.

The system state quantity is configured to include a computer, and to input a system state quantity to be controlled at a monitoring point set in the power system to the computer, and to keep the system state quantity within a preset range. In a power system control apparatus that outputs a control command to an adjustment device that controls the power system, a plurality of monitoring point candidates are set in the power system, and the system state quantity in the monitoring point candidates is input to the computer to A power system control apparatus that monitors a change in amount and sets the monitoring point candidate whose change amount exceeds a set range as the monitoring point.

The system state quantity is configured to include a computer, and to input a system state quantity to be controlled at a monitoring point set in the power system to the computer, and to keep the system state quantity within a preset range. In a power system control apparatus that outputs a control command to an adjusting device that controls the power system, a plurality of monitoring point candidates are set in the power system, and the system state quantity in the monitoring point candidate is input to the computer to A power system control characterized by monitoring a change in a state quantity and setting a monitoring point candidate for which a time during which the system state quantity is held in the vicinity of the upper and lower limits within a setting range exceeds a set value as the monitoring point apparatus.

A power system control apparatus comprising the power system control apparatus according to claim 4 and 5 combined.