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公開番号2024020085
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-14
出願番号2022122990
出願日2022-08-01
発明の名称系統安定化装置
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類H02J 3/24 20060101AFI20240206BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】電力系統の状態が大きく変化しても、電力系統の安定状態を維持することができる系統安定化装置を提供することである。
【解決手段】実施形態の系統安定化装置は、選定部と、電制推定モデル生成部と、電制機補正部と、第1段電制実行部と、安定度評価モデル生成部と、追加電制実行部と、を持つ。追加電制実行部は、事故発生後に、前記安定度評価モデル生成部で準備しておいたモデル定義情報と電力系統の計測値を用いて計算した位相角偏差の変遷と、判定基準に基づいて、発電機が脱調すると判定された場合に追加の電制機を選定し、遮断する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
予め設定された周期で、発電機を有する電力系統の特性を表す系統情報を取得し、当該系統情報を用いて、前記電力系統の電力の潮流状態を表すシミュレーションモデルである系統モデルを作成し、当該系統モデルで所定の系統事故が発生した場合の過渡安定度を算出し、かつ当該過渡安定度の算出結果に基づいて、前記所定の系統事故毎に、前記発電機のうち電力の供給を遮断する第１電制機を選定する選定部と、
前記系統情報と、前記系統モデルにおける前記所定の系統事故毎の第１電制機候補と、の組合せである電制機情報に基づいて、前記系統情報から電制機を予測する回帰式を作成する電制推定モデル生成部と、
前記回帰式と、前記選定部により最後に取得された前記系統情報と、前記所定の系統事故が発生する直前の前記系統情報を用いて、電力系統の安定維持に必要な電制量を計算し、計算した電制量に基づいて、第１電制機に新たな電制機を追加する、または、第１電制機を変更する電制機補正部と、
系統事故発生時に、前記電制機補正部で追加、または、変更された第１電制機を遮断する指令を伝達する第１段電制実行部と、
事故発生前後の電力系統や発電機の計測値から発電機の脱調有無の判定に用いる位相角偏差の変遷を求めるためのモデル定義情報と、発電機の脱調有無の判定に用いる判定基準を、直前の過渡安定度計算結果から準備しておく安定度評価モデル生成部と、
事故発生後に、前記安定度評価モデル生成部で準備しておいたモデル定義情報と電力系統の計測値を用いて計算した位相角偏差の変遷と、判定基準に基づいて、発電機が脱調すると判定された場合に追加の電制機を選定し、遮断する追加電制実行部と、
を備える、
系統安定化装置。
続きを表示（約 840 文字）【請求項２】
前記電制機補正部は、
前記回帰式と、前記所定の系統事故が発生する直前の前記系統情報とに基づいて、電力系統の安定維持に必要な電制量（Ａ）を計算し、前記回帰式と、前記選定部により最後に取得された前記系統情報とに基づいて、電力系統の安定維持に必要な電制量（Ｂ）を計算し、電制量（Ａ）と電制量（Ｂ）の大小関係および差分に基づいて、第１電制機に追加する、または、変更する、同期発電機を対象として電制機を選定する電制同期機決定部と、
前記回帰式と、前記所定の系統事故が発生する直前の前記系統情報から、電力系統の安定維持に必要な電制量を計算し、第１電制機の出力低下による電制量の不足分と、前記回帰式で計算した電制量に基づいて、第１電制機に追加する、再生可能エネルギー電源を対象として電制機を選定する電制再エネ決定部と、
を備える、
請求項１に記載の系統安定化装置。
【請求項３】
前記安定度評価モデル生成部は、
過渡安定度計算結果から、電力系統の発電機を不安定発電機群と安定発電機群に分け、不安定発電機群を１台の発電機に換算した不安定発電機群モデルの定義情報をまとめる不安定発電機モデル策定部と、
過渡安定度計算結果から、外部系統の安定発電機の有効電力総和を求める関数、および、安定発電機群を１台の発電機に換算した安定発電機群モデルの定義情報をまとめる安定発電機モデル策定部と、
過渡安定度計算結果から、安定判別に用いる位相角偏差の判定基準を作成する判定基準策定部と、
過渡安定度計算の過程で得られる、系統計算に必要な電制直前の情報を用いて、過渡安定度計算を実施することなく、第１電制機の遮断で生じる、一機無限大母線モデル換算の有効電力変化量を、第１電制機となり得る全組合せについて求める出力変化モデル策定部と、
を備える、
請求項１又は請求項２に記載の系統安定化装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、系統安定化装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
落雷等によって短絡や地絡といった系統事故と呼ばれる状況が電力系統において発生した場合、当該電力系統内の発電機は、脱調と呼ばれる不安定な状態になることがある。脱調を放置すると、電力系統全体が不安定な状態に陥ることがある。この場合に、電力系統内の発電機の一部を電制機として、当該電制機からの電力の供給を遮断することにより、電力系統の大部分の安定運用を維持する系統安定化装置が知られている。
【０００３】
系統安定化装置は、予め設定された周期で、電力系統に関する系統情報を取得する。系統安定化装置は、当該系統情報を用いて、電力系統の電力の潮流状態を表すシミュレーションモデルである系統モデルにおいて系統事故が発生した場合の過渡安定度を算出する。系統安定化装置は、当該過渡安定度の算出結果に基づいて、発電機の脱調の有無を判定する。発電機の脱調が発生する場合、系統安定化装置は、電力系統を安定な状態に維持するために必要な電制機を選定する。そして、系統安定化装置は、系統事故が発生した場合、当該選定した電制機からの電力の供給を遮断することにより、電力系統を安定な状態に維持する（非特許文献１）。
【０００４】
ところで、必要な電制機を選定する周期の間に、電力系統の状態が大きく変化した場合がある。非特許文献１の方法で予め選定しておいた電制機では、電力系統を安定な状態に維持できない、即ち、電制機を増やす必要が生じる可能性がある。電力系統を安定にするための改善策として、より短い周期で必要な電制量を計算して、予め選定しておいた電制機に必要な電制機を、事故発生前に追加・変更しておく方法が知られている（特許文献１、２）。また、事故発生後の計測情報に基づき安定な状態を維持することが困難と判定した場合に新たな電制機を選定して、非特許文献１の方法で予め選定しておいた電制機の遮断後に、新たな電制機を遮断する方法が知られている（特許文献３）。
【０００５】
電力系統の様々な状態変化に対応するため、前述した、事故発生前に必要な電制機を追加・変更しておく方法と、予め選定しておいた電制機の遮断後に、新たな電制機を遮断する方法とを組合せることが考えられる。しかしながら、再エネを対象として電制機を追加・変更しておく特許文献１と、同期発電機を対象として電制機を追加・変更しておく特許文献２とを単純に組合せると、双方で必要な追加・変更を実施してしまい、結果として電制機が過剰になる課題がある。
特許文献３の新たな電制機を遮断する方法では、電制機が追加・変更されることを前提としていないため、追加・変更前の電制機で評価して、新たな電制機を過剰に選定して遮断する課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－６９２１４号公報
特許第７００２９８９号公報
特開２０２２－３８１２５号公報
【非特許文献】
【０００７】
“付録２脱調未然防止リレーシステム事例”、２０００年１０月、電気学会技術報告、第８０１号、ｐ．１５３－１５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、電力系統の状態が大きく変化しても、電力系統の安定状態を維持することができる系統安定化装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の系統安定化装置は、選定部と、電制推定モデル生成部と、電制機補正部と、第１段電制実行部と、安定度評価モデル生成部と、追加電制実行部と、を持つ。選定部は、予め設定された周期で、発電機を有する電力系統の特性を表す系統情報を取得し、当該系統情報を用いて、前記電力系統の電力の潮流状態を表すシミュレーションモデルである系統モデルを作成し、当該系統モデルで所定の系統事故が発生した場合の過渡安定度を算出し、かつ当該過渡安定度の算出結果に基づいて、前記所定の系統事故毎に、前記発電機のうち電力の供給を遮断する第１電制機を選定する。電制推定モデル生成部は、前記系統情報と、前記系統モデルにおける前記所定の系統事故毎の第１電制機候補と、の組合せである電制機情報に基づいて、前記系統情報から電制機を予測する回帰式を作成する。電制機補正部は、前記回帰式と、前記選定部により最後に取得された前記系統情報と、前記所定の系統事故が発生する直前の前記系統情報を用いて、電力系統の安定維持に必要な電制量を計算し、計算した電制量に基づいて、第１電制機に新たな電制機を追加する、または、第１電制機を変更する。第１段電制実行部は、系統事故発生時に、前記電制機補正部で追加、または、変更された第１電制機を遮断する指令を伝達する。安定度評価モデル生成部は、事故発生前後の電力系統や発電機の計測値から発電機の脱調有無の判定に用いる位相角偏差の変遷を求めるためのモデル定義情報と、発電機の脱調有無の判定に用いる判定基準を、直前の過渡安定度計算結果から準備しておく。追加電制実行部は、事故発生後に、前記安定度評価モデル生成部で準備しておいたモデル定義情報と電力系統の計測値を用いて計算した位相角偏差の変遷と、判定基準に基づいて、発電機が脱調すると判定された場合に追加の電制機を選定し、遮断する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施形態の系統安定化装置の構成を示す図。
実施形態の系統安定化装置の第１段電制機選定部の構成を示す図。
実施形態の系統安定化装置の電制機補正部の構成を示す図。
実施形態の系統安定化装置の安定度評価モデル生成部の構成を示す図。
実施形態の系統安定化装置の電制同期機決定部の処理内容を説明する図。
実施形態の系統安定化装置の電制再エネ決定部の処理内容を説明する図。
実施形態の系統安定化装置の過渡安定度計算の処理内容を説明する図。
実施形態の系統安定化装置の電制時出力変化計算部の処理内容を説明する図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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