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公開番号2025122266
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-21
出願番号2024017566
出願日2024-02-08
発明の名称電力系統安定化装置および電力系統安定化方法
出願人株式会社日立製作所,中部電力パワーグリッド株式会社,中部電力株式会社
代理人ポレール弁理士法人
主分類H02J 3/24 20060101AFI20250814BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】同期発電機および再生可能エネルギー電源の電制による、過渡電圧の低下に対する安定化効果を同一評価できる指標およびそれを用いた電制アルゴリズムを提供する。
【解決手段】電力系統における故障発生時の安定化制御を実施する電制対象を定める電力系統安定化装置であって、電力系統における想定故障時の過渡安定度計算結果に基づき同期発電機および再生可能エネルギー電源の電制候補を判定する電制候補判定部と、過渡安定度計算結果に基づき過渡電圧低下を判定する過渡電圧低下判定部と、過渡安定度計算結果に基づき過渡電圧低下母線を特定する過渡電圧低下母線特定部と、電制候補の電制に対する前記過渡電圧低下母線における過渡電圧低下改善量と電制候補の有効電力出力偏差から感度を算出する感度計算部と、感度に応じて電制候補を選択する過渡電圧低下対策立案部を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
同期発電機および再生可能エネルギー電源を含む電力系統における想定故障時の安定性に応じて、電力系統における故障発生時の安定化制御を実施する電制対象を定める電力系統安定化装置であって、
電力系統における想定故障時の過渡安定度計算結果に基づき同期発電機および再生可能エネルギー電源の電制候補を判定する電制候補判定部と、
過渡安定度計算結果に基づき過渡電圧低下を判定する過渡電圧低下判定部と、
過渡安定度計算結果に基づき過渡電圧低下母線を特定する過渡電圧低下母線特定部と、
電制候補の電制に対する前記過渡電圧低下母線における過渡電圧低下改善量と電制候補の有効電力出力偏差から感度を算出する感度計算部と、
前記感度に応じて前記電制候補を電制対象として選択する過渡電圧低下対策立案部を備えることを特徴とする電力系統安定化装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記電制候補判定部は、閾値データと前記過渡安定度計算結果と電制制約データを入力とし、電力系統において想定故障が発生する直前と直後の前記同期発電機および再生可能エネルギー電源の有効電力出力偏差または電圧偏差に基づいて電制候補を判定し、その結果を電制候補判定結果として出力することを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記過渡安定度計算結果は、想定故障データと解析断面データを入力として電力系統における想定故障時の過渡安定度を計算する過渡安定度計算部により作成されることを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力系統安定化装置であって、
前記解析断面データは、系統構成データと系統計測データと系統モデルデータを入力として電力系統の解析断面を作成する解析断面作成部により出力されることを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記過渡電圧低下判定部は、閾値データと過渡安定度対策データを入力として、過渡安定度対策後の電力系統における想定故障時の過渡電圧低下の有無を示す過渡電圧低下判定結果データを出力することを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記過渡電圧低下母線特定部は、閾値データと過渡電圧低下判定結果データを入力として、過渡電圧低下が生じている母線を１か所以上特定し、過渡電圧低下母線データとして出力することを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記感度計算部は、感度計算設定データと過渡電圧低下母線データと電制候補判定結果データを入力として、電制候補の電制による前記過渡電圧低下母線の過渡電圧低下改善量の平均値を電制候補の有効電力出力偏差で除すことにより表される感度を算出し、感度計算結果データとして出力することを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電力系統安定化装置であって、
前記過渡電圧低下改善量の平均値は、１か所以上の過渡電圧低下母線の過渡電圧低下改善量の算術平均または加重平均または幾何平均または調和平均のいずれか１つ以上を用いて算出されることを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記過渡電圧低下対策立案部は、閾値データと感度計算設定データと感度計算結果データを入力として、過渡電圧低下が解消されるまで前記感度に応じて電制候補の中から電制対象を選択し、その結果を過渡電圧低下対策データとして出力することを特徴とする電力系統安定化装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の電力系統安定化装置であって、
前記過渡電圧低下対策立案部は、前記感度が予め設定された値よりも大きな電制候補が存在しない場合にその旨を出力し、過渡電圧低下対策のための電制候補を選択せずに処理を終了することを特徴とする電力系統安定化装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の安定性（安定度、電圧）を維持するための、電力系統安定化装置および電力系統安定化方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
電力系統で落雷などに起因する故障（故障）が発生すると、一部の同期発電機（ＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＧｅｎｅｒａｔｏｒ：ＳＧ）の出力が不安定となる場合がある。この不安定現象に対して有効な対策を講じなければ、不安定な同期発電機が時間とともに増加し、最終的には大停電に至る恐れがある。
【０００３】
上述の問題に対し、従来の電力系統安定化装置では、故障時に不安定な同期発電機を電力系統から遮断、すなわち電源制限（電制）することで、電力系統の過渡安定度を維持してきた。例えば、非特許文献１に記載の電力系統安定化装置では、電力系統における想定故障時の過渡安定度維持のために電制する同期発電機を予め数値シミュレーションにより演算し、想定故障が実際に生じた際に当該同期発電機を電制する安定化制御を行っている。この電力系統安定化装置では、故障時の同期発電機の内部相差角が大きな同期発電機から電制することで過渡安定度維持を図っている。なお、安定化制御には上述の電制だけでなく、発電機の出力を抑制または停止する方法もあるが、以下では発電機の出力抑制および停止も含めて電制と呼ぶこととする。
【０００４】
他方近年、ＣＯ２排出量削減のために、火力発電などの同期発電機の代替として、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー電源の導入が盛んに進められており、電力系統に占める同期発電機の割合は減少傾向にある。然るに、同期発電機の割合が減ると、それらが従来担っていた電力系統の慣性や電圧維持能力が低下することで、過渡安定性（過渡安定度や過渡電圧）が低下する恐れがある。
【０００５】
また、同期発電機の減少は、従来の電力系統安定化装置における安定化手段の減少を意味する。再生可能エネルギー電源は、従来の電力系統安定化装置における電制機選択の指標である内部相差角をもたないため、従来の電力系統安定化装置では再生可能エネルギー電源を電制対象として選択できない。そのため、従来の電力系統安定化装置による過渡安定度維持が困難となる可能性や、過渡安定度維持に必要な総電制量の増加（電制からの復帰に要するコスト増加）の可能性がある。
【０００６】
上述の問題に対し、今後導入増加が見込まれる再生可能エネルギー電源を電制候補に加えることで、過渡安定度を維持できる可能性が高まることや、安定化に必要な総電制量の削減（電制からの復帰に要するコスト削減）が期待できる。
【０００７】
この点に関して、再生可能エネルギー電源を電制候補に含めた電力系統安定化装置に関する発明として特許文献１が知られている。特許文献１は、出力量を減少または停止させる再生可能エネルギー発電装置（再生可能エネルギー電源）を選択し、効率よく電力系統の安定性を確保することができる電力系統安定化装置を提供することを目的とし、「想定される対象故障ケースに関する安定度を算出する安定度計算部１１と、１つ以上の加速傾向の同期発電機４を抽出する加速傾向同期発電機抽出部１２と、再生可能エネルギー発電装置６の出力量を第１の削減量Ｐ１で減少させた場合の加速傾向の同期発電機６の減速感度を算出する感度計算部１３と、抽出された再生可能エネルギー発電装置６の、安定度が安定と判断される出力量の削減総量Ｐ３を決定する再エネ減少量追加部１４と、出力量を減少させる再生可能エネルギー発電装置６を決定する減少対象決定部１５と、を備える電力系統安定化装置。」としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０２０－９６４７２号公報
【非特許文献】
【０００９】
吉田央・舘竜司・高藤耕哉・今枝弘典・武石勝・田口広幸・草場健一郎：「次世代グリッドに適応した基幹系統合型オンライン系統安定化システム（ＩＳＣ）の開発」、電学論Ｂ、Ｖｏｌ．１３７、Ｎｏ．６、ｐｐ．４３４－４４５（２０１７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１は、再生可能エネルギー電源が多数接続された、同期発電機の運転台数が少ない電力系統において、故障発生時などに同期発電機を電制した場合、電力系統が不安定となる可能性があるという背景から、再生可能エネルギー電源の電制による安定化効果を感度で表し、その感度に基づいて再生可能エネルギー電源の電制対象を同期発電機よりも優先して選択し、再生可能エネルギー電源の電制だけでは足りない場合に同期発電機の電制対象を選択する方法を用いたものである。
（【００１１】以降は省略されています）

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