特許ウォッチ

公開番号2024167627
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-04
出願番号2023083837
出願日2023-05-22
発明の名称系統安定化システム
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
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02J 3/24 20060101AFI20241127BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】同期発電機の脱調防止に必要な遮断対象を決定する際の計算量を低減した、系統安定化システムを提供する。
【解決手段】系統安定化システム11において、演算部15は、同期発電機と再生可能エネルギー電源を含む電力系統1において、想定事故に関する安定度を過渡安定度計算により算出する過渡安定度演算部153と、安定化制御なしの条件における過渡安定度計算の演算結果に基づいて、安定化制御の要否を判断する制御要否判定部154と、想定事故に対する安定化制御候補のリストを生成する制御候補生成部155と、安定化制御候補のリストに基づいて、各安定化制御候補の安定化効果を概算し、安定化制御候補について効果順位を決定する効果順位評価部156と、効果順位に基づいて順次演算される、過渡安定度演算部153による過渡安定度計算の演算結果に基づいて、安定化制御候補から、安定化制御対象を決定する制御対象決定部157と、を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一定周期で演算を行い、想定事故ごとに安定化制御対象を決定する演算部と、前記安定化制御対象を遮断する安定化制御を実行する制御部と、を備える系統安定化システムにおいて、
前記演算部は、
同期発電機と再生可能エネルギー電源を含む電力系統において、前記想定事故に関する安定度を過渡安定度計算により算出する過渡安定度演算部と、
安定化制御なしの条件における前記過渡安定度計算の演算結果に基づいて、安定化制御の要否を判断する制御要否判定部と、
前記想定事故に対する安定化制御候補のリストを生成する制御候補生成部と、
前記安定化制御候補のリストに基づいて、各安定化制御候補の安定化効果を概算し、前記安定化制御候補について効果順位を決定する効果順位評価部と、
前記効果順位に基づいて順次演算される、前記過渡安定度演算部による前記過渡安定度計算の演算結果に基づいて、前記安定化制御候補から、前記安定化制御対象を決定する制御対象決定部と、を有する系統安定化システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記演算部の前記効果順位評価部は、
前記過渡安定度演算部が演算した安定化制御なしの条件で計算した演算結果から、安定化制御直前の各同期発電機の有効電力を含む、所定の情報を抽出する情報抽出部と、
選択した前記安定化制御候補の遮断を反映した回路計算を実施して、安定化制御直後の各同期発電機の有効電力を計算する直後有効電力演算部と、
各同期発電機の有効電力を、一機の同期発電機相当の有効電力に換算する有効電力変換部と、
前記安定化制御直後の一機の同期発電機相当の有効電力と、前記安定化制御直前の一機の同期発電機相当の有効電力の差分から、安定化制御前後の有効電力の増加分を求める増加分演算部と、
前記安定化制御候補を、前記増加分が大きい順に並べ替えることで前記安定化制御候補の前記効果順位を決定する順位決定部と、
を有する請求項１記載の系統安定化システム。
【請求項３】
前記情報抽出部は、前記過渡安定度演算部が演算した安定化制御なしの条件で計算した演算結果から、安定化制御直前のアドミタンス行列をさらに抽出し、
前記直後有効電力演算部は、前記安定化制御直前のアドミタンス行列に、選択した前記安定化制御候補の遮断を反映した回路計算を実施する、
請求項２記載の系統安定化システム。
【請求項４】
前記演算部の前記効果順位評価部は、
前記過渡安定度演算部が演算した安定化制御なしの条件で計算した演算結果から、安定化制御直前の各同期発電機の有効電力を含む、所定の情報を抽出する情報抽出部と、
選択した前記安定化制御候補の遮断を反映した潮流計算を実施して、安定化制御直後の各同期発電機の有効電力を計算する潮流計算実行部と、
各同期発電機の有効電力を、一機の同期発電機相当の有効電力に換算する有効電力変換部と、
前記安定化制御直後の一機の同期発電機相当の有効電力と、前記安定化制御直前の一機の同期発電機相当の有効電力の差分から、安定化制御前後の有効電力の増加分を求める増加分演算部と、
前記安定化制御候補を、前記増加分が大きい順に並べ替えることで前記安定化制御候補の前記効果順位を決定する順位決定部と、
を有する請求項１記載の系統安定化システム。
【請求項５】
前記潮流計算実行部は、
選択した安定化制御候補に含まれる発電機ノードで一定量の無効電力を変化させた第一の潮流計算と、
選択した安定化制御候補の有効電力を安定化制御候補外の前記同期発電機に割り当てて行う第二の潮流計算と、
前記第二の潮流計算の結果から演算した負荷の変動分を反映して行う第三の潮流計算と、
安定化制御候補外の同期発電機の有効電力の合計値と安定化制御直前の有効電力の合計値の差分を、前記安定化制御候補外の前記同期発電機に上乗せして行う第四の潮流計算と、
を実行するように構成される請求項４記載の系統安定化システム。
【請求項６】
前記演算部の前記効果順位評価部が、前記安定化制御前後の前記増加分を正規化する正規化部をさらに備え、
前記順位決定部は、前記安定化制御候補を、前記増加分を正規化した値が大きい順に並べ替えることで前記安定化制御候補の前記効果順位を決定する、
請求項２又は４記載の系統安定化システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、同期発電機と再生可能エネルギー電源を含む電力系統において、安定化制御対象の同期発電機や再生可能エネルギー電源等を決定する系統安定化システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統で地絡等の事故が発生した場合、系統安定化システムにおいて、安定化制御が実行される。安定化制御は、事故発生時に速やかに一部の同期発電機を遮断することで、系統事故時における同期発電機の脱調を防止する制御である。安定化制御においては、一定周期で収集した電力系統の情報から電力系統モデルを作成し、過渡安定度計算により想定される系統事故が発生したときの電力系統の状態を評価することで、同期発電機の脱調有無が判断される。その上で、脱調防止に必要な安定化制御の対象である遮断する同期発電機を、事故発生前に予め決定する安定化制御の手法がある。
【０００３】
また、近年、同期発電機とは構造が異なる再生可能エネルギー電源が増加している。安定化制御において、脱調防止のために遮断する対象として、再生可能エネルギー電源を含めた手法が検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
「付録２脱調未然防止リレーシステム事例」、電気学会技術報告第８０１号、ｐ．１５３－１５４、社団法人電気学会、平成１２年１０月
【特許文献】
【０００５】
特許第６２２３８３３号公報
特許第７０９８５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の安定化制御では、脱調防止に作用する力、即ち安定化効果を評価し、安定化効果が高い順に過渡安定度計算を試行し、脱調防止に必要な遮断対象となる同期発電機や再生可能エネルギー電源が選定されていた。過渡安定度計算は、安定化効果の評価の際にも行われる。具体的には、遮断候補の再生可能エネルギー電源および同期発電機について、単体およびそれら複数の組合せを遮断した場合について、それぞれ過渡安定度計算を行った結果により安定化効果が評価される。
【０００７】
遮断候補の再生可能エネルギー電源や同期発電機が多くなると、安定化効果の評価に要する過渡安定度計算の回数が増大する。遮断候補の増加に伴い、演算周期が長くなり、系統安定化システムの性能が低下する場合がある。また、演算周期を最適化するためには、余分に計算機を用意する必要があり、費用の負担は避けられない。
【０００８】
本実施形態は、上記課題を解決するためのものであり、同期発電機の脱調防止に必要な遮断対象を決定する際の計算量を低減した、系統安定化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の系統安定化システムは、一定周期で演算を行い、想定事故ごとに安定化制御対象を決定する演算部と、前記安定化制御対象を遮断する安定化制御を実行する制御部と、を備える系統安定化システムにおいて、前記演算部は、さらに次のような構成を備える。
（１）同期発電機と再生可能エネルギー電源を含む電力系統において、前記想定事故に関する安定度を過渡安定度計算により算出する過渡安定度演算部。
（２）安定化制御なしの条件における前記過渡安定度計算の演算結果に基づいて、安定化制御の要否を判断する制御要否判定部。
（３）前記想定事故に対する安定化制御候補のリストを生成する制御候補生成部。
（４）前記安定化制御候補のリストに基づいて、各安定化制御候補の安定化効果を概算し、前記安定化制御候補について効果順位を決定する効果順位評価部。
（５）前記効果順位に基づいて順次演算される、前記過渡安定度演算部による前記過渡安定度計算の演算結果に基づいて、前記安定化制御候補から、前記安定化制御対象を決定する制御対象決定部。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第一実施形態に係る系統安定化システムの構成を説明する全体図である。
安定化制御候補のリストの一例を示す表である。
第一実施形態に係る系統安定化システムの動作を示すフローチャートである。
第一実施形態に係る系統安定化システムの安定化効果の評価動作を示すフローチャートである。
第二実施形態に係る系統安定化システムの構成を説明する全体図である。
第二実施形態に係る系統安定化システムの安定化効果の評価動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許