JP4972623B2

JP4972623B2 - 配電系統状態推定装置、方法及びプログラム

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Publication number: JP4972623B2
Application number: JP2008231525A
Authority: JP
Inventors: 謙治小川; 雅浩渡辺; 秀彦島村; 照樹満山; 直哉平岩; 聡梶山
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2008-09-09
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2012-07-11
Anticipated expiration: 2028-09-09
Also published as: JP2010068604A

Description

本発明は、配電系統の状態推定に関し、特に負荷分布と電圧分布の推定としてなされる状態推定に関する。

配電系統の電力品質を維持するには、配電系統の状態、特に配電系統における負荷と電圧それぞれの分布を高い精度で把握することが重要である。これに関し最近は、系統電気量（電圧、電流、電力、力率など）を計測する計測器を内蔵する計測器内蔵型の機器（例えば計測器内蔵型の開閉器など）の導入が進んできており、これにより状態推定対象の配電系統について複数の箇所で系統電気量の計測データを得られるようになっていることから、その系統電気量の計測データを有効に活用する系統状態推定手法が開発されている。

例えば特許文献１に開示の例はそのような系統状態推定手法の代表的な１つである。特許文献１の系統状態推定手法では、配電系統区間内に分散して分布している配電系統負荷を複数の仮想集中負荷で表した潮流計算回路を作成するとともに、その配電系統区間の受電端電圧が異なる複数の仮想集中負荷の分布パターンを作成する。そして潮流計算回路を用いて仮想集中負荷の分布パターン毎に潮流計算を行って配電系統区間の計算受電端電圧を算出し、実測受電端電圧と計算受電端電圧との差が最も小さい仮想集中負荷の分布パターンを選定することにより、負荷分布と電圧推定を行うようにしている。

特開２００７−８２３４６号公報

特許文献１の系統状態推定手法のように、機器内蔵計測器（開閉器の機器に内蔵されている計測器）などにより得られる系統電気量の計測データを活用することは、系統状態推定における推定精度を高める上で有効といえる。しかし特許文献１の系統状態推定手法は、機器内蔵計測器における計測誤差についての問題を残している。一般に、機器内蔵計測器は、その本来の使用目的や経済性などから、必ずしも高い計測精度を有していない。そのため機器内蔵計測器による計測データにはかなり大きな計測誤差が含まれる可能性があり、それを直接に利用した場合、系統状態の推定精度を低下させてしまう可能性がある。こうしたことから機器内蔵計測器による計測データを系統状態推定に利用するには、機器内蔵計測器における計測誤差の影響を低減できるようにする必要があるが、この点について特許文献１の系統状態推定手法では考慮されていない。

また特許文献１の系統状態推定手法は、計測データに整合する状態推定という点でも問題を残している。すなわち複数の区間系統を含む配電系統全体について計測データ利用による負荷分布や電圧分布の推定を行う場合、その推定精度を高めるには、計測値と計算値（潮流計算による計算値）の差を低減させる必要があるが、この点について特許文献１の系統状態推定手法では考慮されていない。

本発明は以上のような事情を背景になされたものであり、その課題は、機器内蔵計測器などの計測器で得られる系統電気量の計測データを利用して負荷分布と電圧分布の推定として配電系統の状態を推定するについて、計測器における計測誤差の影響を効果的に低減できるようにし、また計測データに整合する状態推定を行なえるようにすることにある。

本発明では上記課題を解決するために、配電系統における負荷分布と電圧分布を推定する配電系統状態推定装置において、状態推定対象の配電系統に設けられている計測器による系統電気量の計測に関する情報である計測情報として前記系統電気量の計測値、計測地点数及び前記計測器における計測誤差に関する情報である計測誤差情報を格納する計測情報データベース、前記配電系統の設備情報として系統構成、線路インピーダンス及び需要家負荷を格納する設備情報データベース、系統状態を推定する上での系統電気量に関する目標値を前記計測情報データベースに格納の前記計測情報に基づいて算出し、また前記計測器による前記系統電気量の計測に関する計測誤差範囲を電力に関して前記計測情報データベースに格納の前記計測情報に基づいて算出する目標値／計測誤差範囲算出部、前記計測器による計測地点で区切られる区間系統を前記設備情報データベースに格納の前記設備情報に基づいて抽出して区間モデルを作成する区間モデル作成部、前記目標値と前記計測誤差範囲に基づいて、前記区間モデル作成部で作成の前記区間モデルにおける各負荷を前記計測誤差範囲内で調整しながら潮流計算による受電端電圧の計算値と前記目標値を一致させるようにして、前記区間モデルにおける各負荷を算出する負荷算出部、前記設備情報データベースに格納の前記設備情報と前記負荷算出部で算出の前記区間モデルにおける各負荷に基づいて前記配電系統全体の電圧分布を算出する電圧算出部、及び前記電圧算出部で算出の電圧計算値と前記計測情報データベースに格納の電圧計測値の差が最小となるように最小二乗法により前記目標値を補正する目標値補正部を備え、前記目標値補正部は、補正された前記目標値に基づいて前記負荷算出部に前記区間モデルにおける各負荷を再算出させるとともに、再算出された各負荷に基づいて前記電圧算出部に前記配電系統全体の電圧分布を再算出させ、再算出された電圧計算値と前記計測情報データベースに格納の電圧計測値の差が計測誤差以下となるまで、前記目標値の補正を繰り返すことを特徴としている。

このような配電系統状態推定装置では、計測器による系統電気量の計測に関して実際に生じていると想定される計測誤差範囲を電力に関して算出するようにしていることから、より高い精度で実際の計測誤差範囲を求めることができる。そしてこの精度の高い計測誤差範囲を用いて調整しながら受電端電圧の計算値と目標値を一致させるようにして区間モデルにおける各負荷を算出し、またその算出負荷に基づいて配電系統の電圧分布を算出するようにしていることから、計測器における計測誤差の影響を効果的に低減でき、また計測データに整合する状態推定が可能となる。

また本発明では上記のような配電系統状態推定装置ついて、前記区間系統における、ある区間系統の電圧調整量が不足した場合、隣接する区間の電圧調整量の余裕分で補償する処理を前記目標値補正部又は前記目標値算出部がなせるようにすることを好ましい形態としている。

このようにすることにより、区間系統における電圧調整量が不足し、そのために推定誤差の増大を招くような事態を効果的に避けることができる。つまり区間系統における電圧調整量が不足するような条件の場合でも精度の高い状態推定が可能となる。

また本発明では上記課題を解決するために、配電系統における負荷分布と電圧分布を推定する配電系統状態推定方法において、状態推定対象の配電系統に設けられている計測器による系統電気量の計測に関する情報である計測情報として前記系統電気量の計測値及び前記計測器における計測誤差に関する計測誤差情報を計測情報データベースに格納する計測情報格納処理、前記配電系統の設備情報として系統構成、線路インピーダンス及び需要家負荷を設備情報データベースに格納する設備情報格納処理、系統状態を推定する上での系統電気量に関する目標値を前記計測情報データベースに格納の前記計測情報に基づいて算出し、また前記計測器による前記系統電気量の計測に関する計測誤差範囲を電力に関して前記計測情報データベースに格納の前記計測情報に基づいて算出する目標値／計測誤差範囲算出処理、前記計測器による計測地点で区切られる区間系統を前記設備情報データベースに格納の前記設備情報に基づいて抽出して区間モデルを作成する区間モデル作成処理、前記目標値と前記計測誤差範囲に基づいて、前記区間モデル作成部で作成の前記区間モデルにおける各負荷を前記計測誤差範囲内で調整しながら潮流計算による受電端電圧の計算値と前記目標値を一致させるようにして、前記区間モデルにおける各負荷を算出する負荷算出処理、前記設備情報データベースに格納の前記設備情報と前記負荷算出部で算出の前記区間モデルにおける各負荷に基づいて前記配電系統全体の電圧分布を算出する電圧算出処理、及び前記電圧算出処理で算出の電圧計算値と前記計測情報データベースに格納の電圧計測値の差が最小となるように最小二乗法により前記目標値を補正する目標値補正処理を含み、前記目標値補正処理は、補正された前記目標値に基づいて前記負荷算出処理により前記区間モデルにおける各負荷を再算出させるとともに、再算出された各負荷に基づいて前記電圧算出処理により前記配電系統全体の電圧分布を再算出させ、再算出された電圧計算値と前記計測情報データベースに格納の電圧計測値の差が計測誤差以下となるまで、前記目標値の補正を繰り返すことを特徴としている。

このような配電系統状態推定方法では、上述の配電系統状態推定装置の場合と同様に、計測器における計測誤差の影響を効果的に低減でき、また計測データに整合する状態推定が可能となる。

上記のような配電系統状態推定方法は、計算装置（コンピュータシステム）上で実行させる形態を採るのが通常である。したがって本発明では、上記のような配電系統状態推定方法を具体化するについて、当該配電系統状態推定方法を計算装置上で実行させるための手順が記述されたプログラムの形態とするものとしている。

以上のような本発明によれば、機器内蔵計測器などの計測器で得られる系統電気量の計測データを利用して負荷分布と電圧分布の推定として配電系統の状態を推定するについて、計測器における計測誤差の影響を効果的に低減でき、また計測データに整合する状態推定を行なえるようになる。その結果、計測値と計測誤差の何れにも整合した配電系統の負荷分布や電圧分布を再現した配電系統の解析モデルが得られ、その解析モデルを用いて系統解析を行うことにより、配電系統の負荷分布や電圧分布を詳細に把握することが可能となる。そしてこれにより電力品質管理のより一層の高精度化が図られ、設備投資抑制や分散型電源導入の拡大に寄与できる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。図１と図２に、一実施形態による配電系統状態推定装置１の構成を示す。図１は配電系統状態推定装置１のハードウェア構成を示し、図２は配電系統状態推定装置１のソフトウェア構成を示している。まず、図１におけるハードウェア構成について説明する。配電系統状態推定装置１はハードウェア的には、表示装置２、入力装置３、計算装置（コンピュータ）４、通信装置５、メモリ装置６、計測情報データベース用記憶装置７、設備情報データベース用記憶装置８及びプログラムデータベース用記憶装置９を備え、これらがバス１０で接続されている。なお、図１では計測情報データベース用記憶装置７、設備情報データベース用記憶装置８、プログラムデータベース用記憶装置９を個々の記憶装置として示しているが、実際的には１つの記憶装置（ハードディスクなど）で共用することになる。

このようなハードウェア構成を有する配電系統状態推定装置１は、一実施形態による配電系統状態推定方法を計算装置上で実行させるための手順が記述されたプログラムである配電系統状態推定プログラムと潮流計算プログラムがプログラムデータベース用記憶装置９に格納されており、入力装置３を介してなされるユーザによる入力操作などに応じ、これらのプログラムによる配電系統状態推定処理を計算装置４が実行する。計算装置４による配電系統状態推定処理の実行では、潮流計算結果や系統状態推定結果など計算結果データが生成され、またそれらの表示などに必要な画像データが生成される。これらのデータは一旦メモリ装置６に格納され、必要に応じて表示装置２に表示される。

また配電系統状態推定装置１は、通信装置５を介して図外の通信ネットワークに接続されており、通信ネットワークを通じて図外の配電自動化システムなどから後述のような計測情報や設備情報を取得して計測情報データベース用記憶装置７や設備情報データベース用記憶装置８に格納できるようにされている。

次に、図２におけるソフトウェア構成について説明する。配電系統状態推定装置１はソフトウェア的には、配電系統状態推定プログラムとして構成され、計測情報データベース１１、設備情報データベース１２、目標値／計測誤差範囲算出部１３、区間モデル作成部１４、負荷算出部１５、電圧算出部１６、及び目標値補正部１７を備えている。

計測情報データベース１１は、状態推定対象の配電系統に設けられている計測器（これは計測器内蔵型の開閉器などに内蔵されている機器内蔵計測器である場合が主である）による電圧、電流、電力、力率などの系統電気量の計測に関する情報である計測情報を格納する。計測情報としては、系統電気量の計測値、系統電気量の計測地点数、計測器における計測誤差に関する情報である計測誤差情報などの各情報が主なものとしてある。こうした計測情報は、ユーザによる入力あるいは配電自動化システムなどからの伝送などにより格納される。

設備情報データベース１２は、配電系統の設備情報を格納する。設備情報としては、配電系統における配電線、負荷、分散型電源などの接続状態を表す系統構成、線路インピーダンス、需要家負荷などの各情報が主なものとしてある。こうした設備情報は、ユーザによる入力あるいは配電自動化システムなどからの伝送などにより格納される。

目標値／計測誤差範囲算出部１３は、計測情報データベース１１に格納の計測情報に基づいて目標値と計測誤差範囲を算出する。ここで、目標値とは、系統状態を推定するのに用いる系統電気量に関する目標値である。この目標値は、まず計測器で得られる実際の計測値を用いて算出される。そしてこの計測値による目標値は、後述の電力に関する計測誤差範囲に基づいて必要な補正が加えられることで、配電系統の実際に一致させるべき値となるようにされて最終的な目標値となる。こうした目標値には、電圧に関する目標値である電圧目標値、後述の区間モデルにおける区間電力に関する目標値である区間電力目標値、及び同じく区間モデルにおける区間電圧変動に関する目標値である区間電圧変動目標値がある。ただし本実施形態の場合、目標値／計測誤差範囲算出部１３は電圧目標値と電力目標値を算出し、区間電力目標値と区間電圧変動目標値は負荷算出部１５が算出する場合としている。

一方、計測誤差範囲とは、計測器による系統電気量の計測に関して実際に生じていると想定される計測誤差についての範囲であり、計測値と計測誤差情報を用い電力に関して算出される。つまり計測誤差範囲は電力計測誤差範囲として求められる。計測誤差範囲を電力計測誤差範囲として求めるのは、より高い精度で計測誤差範囲を求めることができるからである。つまり計測誤差範囲を電力計測誤差範囲として求めることにより、より高い精度で計測誤差範囲を求めることができ、これにより計測器が有する計測誤差の影響を効果的に低減することが可能となる。

区間モデル作成部１４は、計測器による計測地点で区切られる区間系統を設備情報データベース１２に格納の設備情報に基づいて抽出して区間モデルを作成する。

負荷算出部１５は、区間モデル作成部１４で作成される区間モデルにおける各負荷を算出する。その負荷算出は、目標値／計測誤差範囲算出部１３で算出される目標値と計測誤差範囲に基づいてなされ、計測誤差範囲内で調整しながら受電端電圧の計算値（潮流計算による計算値）と目標値を一致させるようにしてなされる。

電圧算出部１６は、設備情報データベース１２に格納の設備情報と負荷算出部１５で算出される区間モデルにおける各負荷に基づいて配電系統全体の電圧分布を算出する。

目標値補正部１７は、目標値／計測誤差範囲算出部１３が算出する電圧目標値を補正する。その電圧目標値の補正は、電圧算出部１６で算出される電圧計算値と計測情報データベース１１に格納の電圧計測値の差が最小となるように最小二乗法を用いてなされる。

以下では、以上のような配電系統状態推定装置１で実行される配電系統状態推定方法における配電系統状態推定処理について説明する。配電系統状態推定装置１による配電系統状態推定処理は、図３にその流れを示すように、ステップＳ１〜ステップＳ８の各処理過程を含む。

ステップＳ１では、計測情報の設定を行う。計測情報の設定は、計測情報格納処理であり、計測情報データベース１１への上述のような計測情報の格納としてなされる。

ステップＳ２では、設備情報の設定を行なう。設備情報の設定は、設備情報格納処理であり、設備情報データベース１２への上述のような設備情報の格納としてなされる。

ステップＳ３では、目標値／計測誤差範囲算出部１３による電圧目標値と電力計測誤差範囲の計算、つまり目標値／計測誤差範囲算出処理を行う。目標値／計測誤差範囲算出の詳細については後述する。

ステップＳ４では、区間モデル作成部１４による区間モデルの作成を行う。

ステップＳ５では、負荷算出部１５による負荷算出を行う。負荷算出の詳細については後述する。

ステップＳ６では、電圧算出部１６による電圧算出を行う。電圧算出では、設備情報データベース１２に格納の設備情報と負荷算出部１５で算出される区間モデルにおける各負荷を用いて配電系統全体の電圧分布を算出する。電圧分布は、電源電圧、系統の接続状態、線路インピーダンス、負荷容量などを設定し、潮流計算プログラムで解くことで計算することができる。

ステップＳ７では、収束判定を行う。収束判定では、ステップＳ６で求めた各電圧計算値と計測情報データベース１１に格納の電圧計測値の差を計測誤差と比較し、すべての電圧計算値と計測値の差が計測誤差より小さい場合は系統状態推定処理を終了し、そうでない場合はステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、目標値補正部１７による電圧目標値補正を行う。電圧目標値補正では、計測情報データベース１１に格納の計測情報と電圧算出部１６で算出される電圧計算値を用い、電圧計算値と電圧計測値の差が最小となるように最小二乗法により電圧目標値を補正する。こうした電圧目標値補正の詳細については後述する。

ステップＳ８による電圧目標値補正を行った場合にはステップＳ５に戻ってそれ以降の処理を繰り返し、電圧目標値の補正をステップＳ５以降に反映させる。こうしてなされるステップＳ５〜ステップＳ８の処理の繰り返しにより、計測器における計測誤差の影響を効果的に低減でき、しかも計測データに整合する状態推定が可能となる。

以下では、図３のステップＳ３で行う目標値／計測誤差範囲算出処理の詳細について説明する。状態推定対象の配電系統に設けられている計測器からは、三相各相の電圧、電流、力率などの計測値が得られる。電圧目標値は、三相の平均値をとして算出され、下記の（式１）で定義される。なお、電圧目標値は、三相の平衡分としてもよい。電力計測誤差範囲は、計測値と計測誤差に基づいて算出され、下記の（式２ａ）〜（式２ｎ）で定義される。（式２ａ）〜（式２ｂ）では、計測値から有効電力と無効電力を計算する。（式２ｃ）〜（式２ｊ）では、計測値と計測誤差から計算（想定）される有効電力、無効電力それぞれの最大値、最小値を計算する。（式２ｋ）〜（式２ｎ）では、（式２ｃ）〜（式２ｊ）で計算される有効電力、無効電力それぞれの最大値、最小値と（式２ａ）〜（式２ｂ）で計算される有効電力、無効電力との差から電力計測誤差範囲を計算する。

ここで、 i：計測地点i、 x：各相間（uv、vw、wu）
V_{R_i}：電圧目標値、 V_{M_i}：電圧計測値（平均）
V_{M_ix}：電圧計測値（各相間）

ここで、 y：各相（u、v、w）
I_{M_iy}：電流計測値、 PF_{M_iy}：力率計測値
P_{M_i}：有効電力計測値（目標値）
Q_{M_i}：無効電力計測値（目標値）
K_V：電圧計測誤差、 K_I：電流計測誤差
K_PF：力率計測誤差
P_{M’1_i}、P_{M’2_i}、P_{M’3_i}、P_{M’4_i}：計測誤差を考慮した有効電力計測値
Q_{M’1_i}、Q_{M’2_i}、Q_{M’3_i}、Q_{M’4_i}：計測誤差を考慮した無効電力計測値
P_{MEU_i}：有効電力誤差（最大値）
P_{MEL_i}：有効電力誤差（最小値）
Q_{MEU_i}：無効電力誤差（最大値）
Q_{MEL_i}：無効電力誤差（最小値）

以下では図３のステップＳ５で行う負荷算出処理の詳細について説明する。負荷算出処理では、上述のように、区間モデル作成部１４で作成される区間モデル、それに目標値／計測誤差範囲算出部１３で算出される目標値と計測誤差範囲を用い、計測誤差範囲内で調整しながら受電端電圧の計算値と目標値を一致させるようにしてなされるもので、負荷（末端）側区間から電源側区間の順に区間モデルごとにそこにおける全ての負荷について計算する。こうした負荷算出処理は、図４にその流れを示すように、ステップＳ５１〜ステップＳ５７の各処理過程を含む。

ステップＳ５１では、区間電圧変動、区間電力それぞれの目標値の計算を行う。区間電圧変動、区間電力それぞれの目標値は、下記の（式３ａ）〜（式３ｃ）で定義される。

ここで、 j：区間
ΔV_{R_j}：区間電圧変動目標値、 ΔV_{M_j}：区間電圧変動計測値
V_{MS_j}：j区間の電源側区間の電圧計測値
V_{ML_j}：j区間の負荷側区間の電圧計測値
ΔP_{R_j}：区間有効電力目標値、 ΔP_{M_j}：区間有効電力計測値
P_{MS_j}：j区間の電源側区間の有効電力計測値
P_{ML_j}：j区間の負荷側区間の有効電力計測値（総和）
ΔQ_{R_j}：区間無効電力目標値、 ΔQ_{M_j}：区間無効電力計測値
Q_{MS_j}：j区間の電源側区間の無効電力計測値
Q_{ML_j}：j区間の負荷側区間の無効電力計測値（総和）

ステップＳ５２では、状態推定対象の配電系統にＳＶＲ（ステップ式自動電圧調整器）が設けられている場合に、ＳＶＲの動作状態推定を行う。ＳＶＲ動作状態推定では、ＳＶＲタップの推定を行う。ＳＶＲタップの推定には、計測情報を使用する方法とＳＶＲの制御モデルを使用する方法がある。計測情報を使用する方法では、ＳＶＲの電源側、負荷側それぞれに計測情報がある場合、これらの計測情報に最も整合するＳＶＲタップを選定する。ＳＶＲの制御モデルを使用する方法では、ＳＶＲの制御モデルのパラメータが判明している場合、これらの制御モデルとパラメータからＳＶＲの動作を模擬し、ＳＶＲタップを選定する。なお、ＳＶＲタップが判明している場合、直接ＳＶＲタップを選定してもよい。

ステップＳ５３では、区間モデルにおける各負荷の計算を行う。各負荷の計算では、繰返し計算により各負荷を調整し、区間モデルの区間電力（電力損失と負荷電力の合計）の計算値と区間電力目標値を一致させる。つまり、繰返し計算により各負荷を調整することで区間電力に一致するようにして各負荷を算出する。各負荷は、需要家負荷（契約容量）を基準とし、一定の割合で調整される。各負荷は、下記の（式４ａ）〜（式４ｆ）で定義される。（式４ａ）と（式４ｄ）では、区間モデルの区間電力を計算する。（式４ｂ）と（式４ｅ）では、区間モデルの負荷を調整するための係数を計算する。（式４ｃ）と（式４ｆ）では、区間モデルにおける調整された負荷を計算する。

ここで、 j：区間
ΔP_{C_j}：区間有効電力計算値
P_{CS_j}：j区間の電源側区間の有効電力計算値
P_{CL_j}：j区間の負荷側区間の有効電力計算値（総和）
P_{CLOSS_j}：j区間の電力損失（有効分）計算値
P_{E_jm}：j区間の負荷mの有効電力
α_{P_j}：j区間の負荷の有効電力の調整係数
P’_{E_jm}：j区間の負荷mの有効電力（調整後）
ΔQ_{C_j}：区間無効電力計算値
Q_{CS_j}：j区間の電源側区間の無効電力計算値
Q_{CL_j}：j区間の負荷側区間の無効電力計算値（総和）
Q_{CLOSS_j}：j区間の電力損失（無効分）計算値
Q_{E_jm}：j区間の負荷mの無効電力
α_{Q_j}：j区間の負荷の無効電力の調整係数
Q’_{E_jm}：j区間の負荷mの無効電力（調整後）

ステップＳ５４では、区間電圧変動の計算を行う。区間電圧変動の計算では、ステップＳ５３で求めた各負荷を求めた区間モデルを対象に区間電圧変動を計算する。区間電圧変動は、下記の（式５）で定義される。

ここで、 ΔV_{C_j}：区間電圧変動計算値
V_{MS_j}：j区間の電源側区間の電圧計算値
V_{ML_j}：j区間の負荷側区間の電圧計算値

ステップＳ５５では、収束判定を行う。収束判定では、区間電圧変動の計算値と目標値が等しいか又は区間電力目標値が電力計測誤差範囲を超過しているかを判定し、その判定結果が肯定的な場合には現在処理中の区間モデルについての負荷算出処理を終了してステップＳ５７に進み、否定的な場合にはステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６では、区間電力目標値の更新を行う。区間電力目標値の更新は、区間電圧変動の計算値≧目標値ならば力率を進み側に調整し、一方、区間電圧変動の計算値≦目標値ならば力率を遅れ側に調整することにより、区間電力目標値を更新する。この場合、区間電力目標値が電力計測誤差範囲を超過する場合、力率の調整量を半減させる。

ステップＳ５６による区間電力目標値の更新処理を行った場合にはステップＳ５２に戻ってそれ以降の処理を繰り返し、区間電力目標値の更新をステップＳ５以降に反映させる。こうしてなされるステップＳ５２〜ステップＳ５６の処理の繰り返しにより、区間電圧変動目標値に一致する各負荷が計算される。

ステップＳ５７では、終了判定を行う。終了判定は、状態推定対象の配電系統における全ての区間モデルについて負荷算出処理を行ったかを判定する。その判定結果が肯定的な場合には負荷算出処理を終了し、否定的な場合にはステップＳ５１に戻って以降の処理を繰り返す。

以下では図３のステップＳ８で行う電圧目標値補正処理の詳細について説明する。電圧目標値補正では、上述のように、計測情報データベース１１に格納の計測情報と電圧算出部１６で算出される電圧計算値を用い、電圧計算値と電圧計測値の差が最小となるように最小二乗法により電圧目標値を補正する。このような電圧目標値補正による補正電圧目標値は、下記の（式６ａ）〜（式６ｃ）で定義される。

ここで、 b：（近似直線）傾き、 a：（近似直線）切片
V_{C_i}：電圧計算値
n：計測情報（計測地点）の数
V’_{R_i}：補正した電圧目標値

なお、場合によっては、設備情報（解析モデル）における線路インピーダンス、負荷分布、不平衡などが実際の配電系統におけるそれらと相違していることが起こり得る。そしてそのようになった場合には、図３のステップＳ５で計算される区間電圧変動の目標値に対して区間モデルにおける電圧調整量が不足し、その結果、推定誤差が増大してしまう可能性がある。そこで、このような場合に対処できるようにすることが望ましく、そのために本実施形態では、電圧調整量が不足した区間の電圧調整量を当該区間に隣接する区間の電圧調整量の余裕分で補償する電圧調整量補償を図３のステップＳ３又はステップＳ８で行なって電圧目標値を補正できるようにしている。この場合の電圧調整量補償による補正電圧目標値は、下記の（式７ａ）〜（式７ｂ）で定義される。

ここで、 V’_{R_i}：補正した電圧目標値（当該区間jの電源側）
V’_{R_i+1}：補正した電圧目標値（当該区間jの負荷側）
V_{R_i}：電圧目標値（当該区間jの電源側）
V_{R_i+1}：電圧目標値（当該区間jの負荷側）
V_{CMS_j}：当該区間jに隣接する電源側区間の電圧調整量の余裕分
V_{CML_j}：当該区間jに隣接する負荷側区間の電圧調整量の余裕分
ΔV_{E_j}：当該区間jの電圧調整量の不足分

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明はその趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。

一実施形態による配電系統状態推定装置のハードウェア構成を示す図である。図１の配電系統状態推定装置ソフトウェア構成を示す図である。配電系統状態推定処理の流れを示す図である。負荷算出処理の流れを示す図である。

符号の説明

１配電系統状態推定装置
４計算装置
１１計測情報データベース
１２設備情報データベース
１３目標値／計測誤差範囲算出部
１４区間モデル作成部
１５負荷算出部
１６電圧算出部
１７目標値補正部

Claims

配電系統における負荷分布と電圧分布を推定する配電系統状態推定装置において、
状態推定対象の配電系統に設けられている計測器による系統電気量の計測に関する情報である計測情報として前記系統電気量の計測値及び前記計測器における計測誤差に関する情報である計測誤差情報を格納する計測情報データベース、
前記配電系統の設備情報として系統構成、線路インピーダンス及び需要家負荷を格納する設備情報データベース、
系統状態を推定する上での系統電気量に関する目標値を前記計測情報データベースに格納の前記計測情報に基づいて算出し、また前記計測器による前記系統電気量の計測に関する計測誤差範囲を電力に関して前記計測情報データベースに格納の前記計測情報に基づいて算出する目標値／計測誤差範囲算出部、
前記計測器による計測地点で区切られる区間系統を前記設備情報データベースに格納の前記設備情報に基づいて抽出して区間モデルを作成する区間モデル作成部、
前記目標値と前記計測誤差範囲に基づいて、前記区間モデル作成部で作成の前記区間モデルにおける各負荷を前記計測誤差範囲内で調整しながら潮流計算による受電端電圧の計算値と前記目標値を一致させるようにして、前記区間モデルにおける各負荷を算出する負荷算出部、
前記設備情報データベースに格納の前記設備情報と前記負荷算出部で算出の前記区間モデルにおける各負荷に基づいて前記配電系統全体の電圧分布を算出する電圧算出部、及び
前記電圧算出部で算出の電圧計算値と前記計測情報データベースに格納の電圧計測値の差が最小となるように最小二乗法により前記目標値を補正する目標値補正部を備え、
前記目標値補正部は、補正された前記目標値に基づいて前記負荷算出部に前記区間モデルにおける各負荷を再算出させるとともに、再算出された各負荷に基づいて前記電圧算出部に前記配電系統全体の電圧分布を再算出させ、再算出された電圧計算値と前記計測情報データベースに格納の電圧計測値の差が計測誤差以下となるまで、前記目標値の補正を繰り返すことを特徴とする配電系統状態推定装置。
前記区間系統における、ある区間系統の電圧調整量が不足した場合、隣接する区間の電圧調整量の余裕分で補償する処理を前記目標値補正部又は前記目標値算出部がなせるようにされていることを特徴とする請求項１に記載の配電系統状態推定装置。
配電系統における負荷分布と電圧分布を推定する配電系統状態推定方法において、
状態推定対象の配電系統に設けられている計測器による系統電気量の計測に関する情報である計測情報として前記系統電気量の計測値及び前記計測器における計測誤差に関する計測誤差情報を計測情報データベースに格納する計測情報格納処理、
前記配電系統の設備情報として系統構成、線路インピーダンス及び需要家負荷を設備情報データベースに格納する設備情報格納処理、
系統状態を推定する上での系統電気量に関する目標値を前記計測情報データベースに格納の前記計測情報に基づいて算出し、また前記計測器による前記系統電気量の計測に関する計測誤差範囲を電力に関して前記計測情報データベースに格納の前記計測情報に基づいて算出する目標値／計測誤差範囲算出処理、
前記計測器による計測地点で区切られる区間系統を前記設備情報データベースに格納の前記設備情報に基づいて抽出して区間モデルを作成する区間モデル作成処理、
前記目標値と前記計測誤差範囲に基づいて、前記区間モデル作成部で作成の前記区間モデルにおける各負荷を前記計測誤差範囲内で調整しながら潮流計算による受電端電圧の計算値と前記目標値を一致させるようにして、前記区間モデルにおける各負荷を算出する負荷算出処理、
前記設備情報データベースに格納の前記設備情報と前記負荷算出処理で算出の前記区間モデルにおける各負荷に基づいて前記配電系統全体の電圧分布を算出する電圧算出処理、及び
前記電圧算出処理で算出の電圧計算値と前記計測情報データベースに格納の電圧計測値の差が最小となるように最小二乗法により前記目標値を補正する目標値補正処理を含み、
前記目標値補正処理は、補正された前記目標値に基づいて前記負荷算出処理により前記区間モデルにおける各負荷を再算出させるとともに、再算出された各負荷に基づいて前記電圧算出処理により前記配電系統全体の電圧分布を再算出させ、再算出された電圧計算値と前記計測情報データベースに格納の電圧計測値の差が計測誤差以下となるまで、前記目標値の補正を繰り返すことを特徴とする配電系統状態推定方法。
請求項３に記載の配電系統状態推定方法を計算装置上で実行させるための手順が記述されたプログラム。