JP2880827B2 - 電力系統訓練シミュレータ - Google Patents
電力系統訓練シミュレータInfo
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Description
して、事故状態における電力系統操作を訓練するための
電力系統訓練シミュレータに関する。
に説明する。電力系統訓練シミュレータは訓練対象シス
テム、即ち、給電所や総合制御所計算機システムの運用
者の訓練を行なうことを目的としたものである。訓練指
導者(以下、トレーナと言う)によるデータ設定及び制
御や被訓練者(以下、トレーニと言う)により訓練対象
システムを通じて行なわれる操作や制御に対して電力系
統の応動を模擬し、トレーニがあたかも実系統で訓練対
象システムを運用しているような状況を作りだし、トレ
ーニの訓練を行なうものである。従来の電力系統訓練シ
ミュレータでは、電力の需要(負荷)と供給(発電)の
バランス関係より電力系統の周波数を算出すると共に、
負荷の周波数特性より負荷の値を算出し、さらに発電機
ガバナの周波数変動による応動を模擬することによって
発電機出力値を算出し、これら算出された負荷の値及び
発電機出力値を入力として潮流計算を行ない、系統の状
態量(母線電圧や送電線潮流)を算出して電力系統を模
擬していた。
き、図面を用いて説明する。図3は従来の電力系統訓練
シミュレータの構成を示したブロック図である。1はト
レーニ用マンマシン装置、2は訓練対象システムである
模擬系統監視制御手段、3は操作・制御データファイ
ル、4は模擬系統データファイル、5は電力系統模擬手
段、6はトレーナ用マンマシン装置、51は系統モデル作
成処理手段、52は周波数動揺計算処理手段、53は潮流計
算処理手段、54は模擬結果送出処理手段である。トレー
ニはトレーニ用マンマシン装置1を介し、模擬系統監視
制御手段2(訓練対象システム)を運用して訓練を行な
う。模擬系統監視制御手段2は、トレーニ用マンマシン
装置1を介してトレーニが行なった系統操作を操作・制
御データファイル3に送信したり、トレーニ用マンマシ
ン装置1を介してトレーニが設定したデータをもとに自
動制御処理を行ない、その制御データを操作・制御デー
タファイル3へ送信する。また、模擬系統監視制御手段
2は、模擬系統データファイル4から入力した開閉器の
投入・開放状態データ及び43SW状態データ及びリレー
応動データ(以後SVデータと言う)及び発電機出力
値,母線電圧,送電線・変圧器潮流(以後TMデータと
言う)等の系統状態データを処理し、トレーニ用マンマ
シン装置1を介してトレーニに提供する。
段2から送信された操作・制御データファイル3及び前
回の模擬結果である模擬系統データファイル4及びトレ
ーナ用マンマシン装置6を介してトレーナが設定したデ
ータをもとに電力系統の応動を模擬し、模擬系統データ
ファイルに出力すると共にその状態をトレーナ用マンマ
シン装置6を介してトレーナにも提供する。電力系統模
擬手段5はさらに系統モデル作成処理手段51,周波数動
揺計算処理手段52,潮流計算処理手段53,模擬結果送出
処理手段54に分けられる。ここで、系統モデル作成処理
手段51はSVデータをもとに電力系統の接続状態を認識
し、周波数動揺計算処理手段52及び潮流計算処理手段53
が必要とする系統モデルを作成する。周波数動揺計算処
理手段52は電力の需要(負荷)と供給(発電)のバラン
ス関係より電力系統の周波数を算出すると共に、負荷の
周波数特性より負荷の値を算出し、さらに発電機ガバナ
の周波数変動による応動を模擬することにより、発電機
出力値を算出する。
荷の値及び発電機出力値を入力として潮流計算を行な
い、系統の状態量(母線電圧や送電線潮流)を算出す
る。模擬結果送出処理手段54は計算された系統の状態量
をもとにリレー応動等を模擬し、これらの結果を模擬系
統データファイル4に出力する。これら4つの処理のな
かで、周波数動揺計算処理手段52はその現象が早いため
に一般に短いきざみ幅で計算する必要があり、通常は0.
1 秒程度のきざみ幅で計算されるため高速モデルとよば
れる。一方、その他の3つの処理は一般に訓練対象シス
テムのTMデータ更新周期にあわせて処理すれば良く、
通常は2〜5秒周期又はその整数倍の周期で計算される
ため中低速モデルとよばれる。これらの処理は系統モデ
ル作成処理の後、周波数動揺計算処理を1周期分(20〜
50回)実行し、その後潮流計算処理及び模擬結果送出処
理を行なうという形で逐次処理されていた。
等により発電機の動揺や脱調等が起きる場合がある。こ
れらの発電機の動揺や脱調現象が発生した場合、運用者
が対応処置を誤ると事故が電力系統全体に波及して大事
故につながるため、これらの状況下における訓練が必要
とされていた。前記した従来の方式では周波数の動揺の
模擬のみしか行なうことができず、そのため発電機の出
力,電圧等の状態量の動揺や発電機の脱調といった現象
までを正確に模擬し、これらが発生した場合のトレーニ
の対応を訓練できるような電力系統訓練シミュレータの
開発が望まれていた。しかしながら、この発電機の動揺
や脱調現象を模擬するためには過渡安定度計算を行なう
必要がある。
理と潮流計算処理に替わって、系統状態を短いきざみ幅
で厳密に計算するものであるが、この過渡安定度計算は
最新の高速演算手法を用いてもリアルタイム(1秒間の
現象の模擬計算に1秒を要す)ぎりぎりのため、従来の
技術で述べたように系統モデル作成処理及び模擬結果送
出処理を含めて逐次処理していたのではリアルタイム性
を実現することが難しく、またCPU負荷の面でも大き
な問題になっていた。本発明は上記の課題を解決するた
めになされたものであり、過渡安定度計算処理を中心と
した高速モデル模擬手段と系統モデル作成処理及び模擬
結果送出処理等を含んだ中低速モデル模擬手段を同期を
とりながら並列に実行させることにより、模擬全体の計
算時間を短縮することにより過渡安定度計算を適用可能
とし、発電機の動揺や脱調現象をリアルタイムで模擬可
能な電力系統訓練シミュレータを提供することを目的と
している。
め、本発明では電力系統の応動を模擬し、トレーニの訓
練を行なう電力系統訓練シミュレータにおいて、電力系
統模擬手段をSVデータをもとに電力系統の接続状態を
認識し必要な系統モデルを作成する系統モデル作成処理
手段と、事故時の系統変化を時系列的に作成し過渡安定
度計算に渡す事故シーケンス作成処理と、計算された系
統の状態量をもとに各種応動計算を実施し結果を送出す
る模擬結果送出処理と、これらをもとに系統状態を厳密
に計算する過渡安定度計算処理と、過渡安定度計算結果
をもとに周波数リレーや脱調分離リレー等を模擬する高
速リレー応動処理と、前記処理を管理し並列に実行させ
る並列実行管理処理とから構成した。 [作用]前記系統モデル作成処理と事故シーケンス作成
処理と模擬結果送出処理は、TMデータ更新周期又はそ
の整数倍の周期に合わせて実行される中低速モデル模擬
手段であり、過渡安定度計算処理と高速リレー応動処理
は、0.1 秒程度のきざみ幅で実行される高速モデル模擬
手段である。並列実行管理処理は前記中低速モデル模擬
手段と高速モデル模擬手段の実行を管理し、同期をとっ
て並列に実行させる。並列実行管理処理により逐次実行
していたのでは難しかった過渡安定度計算による電力系
統のリアルタイム模擬が可能になり、また単純な並列処
理では操作等のレスポンス時間が2倍必要となってしま
うところを同期をとり、かつ処理順序を工夫することに
より、従来の逐次処理と同一周期のレスポンスを実現で
きるため、きわめて実系統に近い模擬が可能となる。ま
た複数のプロッセサで並列実行することにより、負荷分
散が可能となり、CPU負荷を大幅に低減させることが
できる。
は本発明による電力系統訓練シミュレータを説明する一
実施例の機能ブロック構成図である。図1において図3
と同一部分については同一符号を付して説明を省略す
る。図1において、51は系統モデル作成処理手段、54は
模擬結果送出処理手段、55は事故シーケンス作成処理手
段で、これらをあわせて中低速モデル模擬手段とよぶ。
57は過渡安定度計算処理手段、58は高速リレー応動処理
手段でこの2つを高速モデル模擬手段とよぶ。また56は
2つの模擬手段を管理する並列実行管理手段である。そ
の他の構成は図3と同様である。以下に新たに追加され
た構成部分の機能説明をする。系統モデル作成処理手段
51はSVデータをもとに電力系統の接続状態を認識し、
感度安定度計算処理手段57が必要とする系統モデルを作
成する。事故シーケンス作成処理手段55は事故による保
護リレー動作及びCBトリップを予測し、1周期分の系
統変更のシーケンスを作成し、過渡安定度計算処理手段
57に渡す。過渡安定度計算処理手段57は前記処理が作成
したデータを受けて、発電機及びその制御系を表す微分
方程式と電力系統の電圧・電流の関係を表す代数方程式
の求解を行なう。
度計算処理手段57の計算結果をもとに各種リレーの模
擬、例えば周波数リレーや脱調分離リレー等の模擬を行
なう。過渡安定度計算処理手段57と高速リレー応動処理
手段58は早い現象の模擬を行なう高速モデル手段であ
り、一般に0,1秒程度のきざみ幅で中低速モデルの1周
期分繰り返し計算される。模擬結果送出処理手段54は高
速モデル模擬手段の結果を受けて、比較的応答の遅いリ
レーの模擬、例えば過負荷リレーや不足電圧リレー等の
模擬や、比較的応答の遅い制御系の模擬を行ない、これ
らの結果を模擬系統データファイル4に出力する。
模擬手段と中低速モデル模擬手段を並列に実行させるた
めのものであるが、一般に中低速モデル模擬手段と高速
モデル模擬手段を単純に並列実行したのでは、操作等に
よるレスポンスは少なくとも中低速モデル模擬手段に1
周期、高速モデル模擬手段に1周期の計2周期必要とな
る。本発明では操作等によるレスポンスを早くするため
に処理順序に工夫をしており、その内容を図2を用いて
説明する。中低速モデル模擬手段と高速モデル模擬手段
は、お互いに矢印のところで同期をとって処理を実行す
るが、まず中低速モデル模擬手段が前周期の最後に計算
した系統モデル及び事故シーケンスを、S1 において高
速モデル模擬手段に送出する。高速モデル模擬手段は送
られた系統モデルや事故シーケンスの結果(特にTMデ
ータ)を早く返すために、最初の1断面(例えば0.1
秒)だけS6 において計算後、S7 において模擬系統デ
ータを中低速モデル模擬手段へ送出する。中低速モデル
模擬手段はS2 においてこの結果を模擬系統データファ
イルへ出力し、各種応動模擬を行なう。さらに、その周
期の最後S3 で系統モデル作成処理と事故シーケンス作
成処理を行ない、高速モデル模擬手段の完了を待ち合わ
せる。これにより系統モデル作成処理S3 で受け付けた
操作等の応動は、次の周期の系統モデル作成処理の前に
は返されたおり、素早いレスポンスを実現することがで
きる。
模擬手段と中低速モデル模擬手段の機能を数個のブロッ
クであらわしたが、模擬の必要性に応じて上記以外のブ
ロックが付加されてもいっこうにかまわない。また、高
速モデル模擬手段からの模擬系統データの送出を1断面
計算後としたが、素早いレスポンスを実現できる範囲内
であればどのタイミングでもよい。また、並列実行は複
数の計算機で行なうが、複数のプロセッサを有する同一
計算機で並列処理してもよいし、計算機ハードウェアの
方式は一切問わない。
一周期内の素早い操作レスポンスを保ちながら、高速モ
デル模擬手段と中低速モデル模擬手段を並列処理するこ
とにより、系統模擬全体の計算時間を大幅に短縮するこ
とができる。また、並列処理により負荷分散が可能とな
り、CPU負荷を大幅に低減させることができる。この
方法により、系統模擬に過渡安定度計算を適用すること
が可能となり、発電機の動揺や脱調現象をリアルタイム
で模擬可能な電力系統訓練シミュレータを提供すること
ができる。
する機能ブロック構成図。
ンス図。
ロック構成図。
Claims (1)
- 【請求項1】 電力系統の応動を実時間で模擬する電力
系統模擬手段と、模擬系統の状態を表示し、被訓練者の
操作や制御信号を前記電力系統模擬手段へ送る模擬系統
監視制御手段よりなる電力系統訓練シミュレータにおい
て、前記電力系統模擬手段が変化の早い現象を模擬する
高速モデル模擬手段と、変化の比較的遅い現象を模擬す
る中低速モデル模擬手段に分かれ、並列実行管理手段が
両模擬手段を並列に実行させることを特徴とする電力系
統訓練シミュレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17314191A JP2880827B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 電力系統訓練シミュレータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17314191A JP2880827B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 電力系統訓練シミュレータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04369681A JPH04369681A (ja) | 1992-12-22 |
JP2880827B2 true JP2880827B2 (ja) | 1999-04-12 |
Family
ID=15954877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17314191A Expired - Lifetime JP2880827B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 電力系統訓練シミュレータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2880827B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH1039728A (ja) * | 1996-07-19 | 1998-02-13 | Mitsubishi Electric Corp | プラントシミュレータ |
JP5428982B2 (ja) * | 2010-03-19 | 2014-02-26 | 東京電力株式会社 | 電力系統訓練用シミュレータ |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP17314191A patent/JP2880827B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04369681A (ja) | 1992-12-22 |
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