電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法以及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供一種使用在多個(gè)計(jì)量地點(diǎn)上經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量的多個(gè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行用于排除系統(tǒng)頻率的時(shí)間變化產(chǎn)生的影響的數(shù)據(jù)校正，從而能夠掌握、監(jiān)視期望截面上的與實(shí)際情況一致的短路容量的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法以及其系統(tǒng)。同步計(jì)量終端(5)經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量各計(jì)量地點(diǎn)即計(jì)量地點(diǎn)(1、2)的電壓·電流相量(D101)。在短路容量監(jiān)視裝置(7)的數(shù)據(jù)組制作部(91)中，基于電壓·電流相量(D101)，制作按照每個(gè)計(jì)量周期(Δt)而具有多個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)(n)的數(shù)據(jù)組(D102)。相位校正單元(92)使用數(shù)據(jù)組(D102)進(jìn)行相量的相位校正，并制作成數(shù)據(jù)組(D102’)，反向阻抗推斷單元(93)使用數(shù)據(jù)組(D102’)，推斷反向阻抗(D103)。
【專利說明】電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法以及其系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能計(jì)量與實(shí)際情況一致的短路容量的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法以及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí)，從與電網(wǎng)相連的發(fā)電機(jī)朝向短路地點(diǎn)流過短路電流。該短路電流乘以線電壓所得到的值就成為短路容量，在近年的電力系統(tǒng)中，有短路容量增加的趨勢(shì)。這是因?yàn)椋谥鞲呻娋W(wǎng)中，大規(guī)模電源分布不均，從而在下級(jí)電網(wǎng)中分布式電源的引入擴(kuò)大了。
[0003]若電力系統(tǒng)的短路容量增加，則在電網(wǎng)事故時(shí)流過的短路電流也增大，就會(huì)有超過現(xiàn)有斷路器的額定斷路容量的危險(xiǎn)。該情況下，考慮將迄今為止的斷路器更換成上位額定斷路器，但不能否認(rèn)會(huì)導(dǎo)致成本提高。因此，提出了采用高阻抗設(shè)備或限流電抗器，或者通過電網(wǎng)分割來抑制電力系統(tǒng)的短路容量的技術(shù)。
[0004]其中，電網(wǎng)分割作為短路容量的抑制對(duì)策非常有效。具體而言，已知有分割常時(shí)電網(wǎng)的方式、新導(dǎo)入高階電網(wǎng)電壓來分割已有電網(wǎng)的方式、利用直流互連(BTB:Back toBack)分割交流電網(wǎng)的方式等。
[0005]但是，在作為電力系統(tǒng)的短路容量抑制對(duì)策而實(shí)施電網(wǎng)分割的運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)行必然會(huì)僵化，存在損害并網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)勢(shì)的可能性。即，期望在確保電網(wǎng)運(yùn)行靈活性的基礎(chǔ)上，將電網(wǎng)的分割運(yùn)行抑制到必要的最小限度。
[0006]因此，正確地掌握短路容量是必不可少的。通過掌握正確的短路容量，就能進(jìn)行靈活的電網(wǎng)運(yùn)行或與實(shí)際情況一致的保護(hù)繼電器給定值的選定。即，從電網(wǎng)保護(hù)的觀點(diǎn)來看，知道短路容量也很重要。
[0007]但是，因?yàn)槎搪饭收习l(fā)生時(shí)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)(例如，上位體系中的電網(wǎng)切換等)或發(fā)電機(jī)并行臺(tái)數(shù)、以及短路地點(diǎn)的位置或故障的種類等各種各樣的原因，電力系統(tǒng)的短路容量的大小和分布不斷地變化。
[0008]由于直接測(cè)量電力系統(tǒng)的短路容量很困難，因此，以前是通過使用構(gòu)成電網(wǎng)的輸電線、變壓器、發(fā)電機(jī)等預(yù)先設(shè)定的電網(wǎng)設(shè)備的常數(shù)，來計(jì)算短路容量(例如，參照非專利文獻(xiàn)I)。但是，在使用電網(wǎng)設(shè)備的常數(shù)的情況下，必須在反映了全部發(fā)電機(jī)并行狀態(tài)或電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，很費(fèi)勞力和時(shí)間。另外，由計(jì)算求得的值在計(jì)算的前提條件或常數(shù)等中含有模糊量。作為短路容量的測(cè)量方法，一般是間接的電力系統(tǒng)的短路容量計(jì)量方法。例如，根據(jù)伴隨著電力用電容器或者分路電抗器的投入而產(chǎn)生的電壓變動(dòng)率的測(cè)量值，間接地求出短路容量(參照非專利文獻(xiàn)2)。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0010]非專利文獻(xiàn)
[0011]非專利文獻(xiàn)1:新田目倖造著《電力系統(tǒng)技術(shù)計(jì)算O応用》電気書院，第5章P.121 - 194
[0012]非專利文獻(xiàn)2:新田目倖造著《電力系統(tǒng)技術(shù)計(jì)算O応用》電気書院，第9章P.401 - 402


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明所要解決的問題
[0014]但是，如已經(jīng)所述的，因?yàn)殡娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)等，電力系統(tǒng)的短路容量不斷地改變。因此，要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厍蟪雠c實(shí)際情況一致的短路容量很不容易，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中被指出有如下問題。即，即使假設(shè)如非專利文獻(xiàn)I那樣通過使用了電網(wǎng)設(shè)備的常數(shù)的計(jì)算求出了短路容量，也無法評(píng)價(jià)該計(jì)算結(jié)果是否表現(xiàn)了實(shí)際上的電網(wǎng)狀態(tài)。
[0015]另外，在如非專利文獻(xiàn)2那樣地使用根據(jù)電壓變動(dòng)率的測(cè)量值間接地求短路容量的簡(jiǎn)易計(jì)算方法的情況下，基于電力用電容器或者分路電抗器的投入定時(shí)，對(duì)短路容量進(jìn)行計(jì)量。因此，很難針對(duì)期望的截面進(jìn)行短路容量的計(jì)量。
[0016]此外，在電力系統(tǒng)中，即使是穩(wěn)定的時(shí)候，系統(tǒng)頻率也會(huì)在某一時(shí)刻以外的時(shí)刻發(fā)生變化。即，若計(jì)量的時(shí)刻不同，系統(tǒng)頻率就變化，因此，在想要使用多個(gè)時(shí)刻的計(jì)量數(shù)據(jù)計(jì)算短路容量的情況下，系統(tǒng)頻率的變化會(huì)對(duì)短路容量的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，很難通過使用多個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)來正確地計(jì)算與實(shí)際情況一致的短路容量。
[0017]本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法以及其系統(tǒng)，使用在多個(gè)計(jì)量地點(diǎn)上經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量的多個(gè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行用于排除系統(tǒng)頻率的時(shí)間變化產(chǎn)生的影響的數(shù)據(jù)校正，從而能夠掌握、監(jiān)視期望截面上的與實(shí)際情況一致的短路容量。
[0018]用于解決問題的手段
[0019]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是監(jiān)視電力系統(tǒng)的短路容量的方法，其特征在于包括下面的步驟(a)?⑴。
[0020](a)數(shù)據(jù)計(jì)量步驟，在電力系統(tǒng)中的經(jīng)由輸電線的至少2個(gè)計(jì)量地點(diǎn)上，針對(duì)各計(jì)量地點(diǎn)的電壓和電流的相量，以及在電力系統(tǒng)中的經(jīng)由輸電線與所述計(jì)量地點(diǎn)相連接的相位校正用計(jì)量地點(diǎn)上，針對(duì)電壓的相量，分別經(jīng)時(shí)性地進(jìn)行同步計(jì)量。
[0021](b)數(shù)據(jù)收集步驟，收集在所述數(shù)據(jù)計(jì)量步驟中計(jì)量出的計(jì)量數(shù)據(jù)。
[0022](C)數(shù)據(jù)組制作步驟，基于在所述數(shù)據(jù)收集步驟中收集到的計(jì)量數(shù)據(jù)，制作按照每個(gè)規(guī)定的周期而具有多個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)的數(shù)據(jù)組。
[0023](d)相位校正步驟，從所述數(shù)據(jù)組的各相位中減去所述相位校正用計(jì)量地點(diǎn)的電壓相位，并且將任意計(jì)量地點(diǎn)上的任意時(shí)刻的電壓相位規(guī)定為基準(zhǔn)相位，通過從所述數(shù)據(jù)組的各相位中減去該基準(zhǔn)相位，進(jìn)行所述數(shù)據(jù)組的相位校正。
[0024](e)反向阻抗推斷步驟，使用在所述相位校正步驟中進(jìn)行了相位校正后的所述數(shù)據(jù)組，推斷從短路地點(diǎn)觀察電源側(cè)時(shí)的反向阻抗。
[0025](f)短路容量計(jì)算步驟，根據(jù)在所述反向阻抗推斷步驟中推斷的所述反向阻抗，計(jì)算短路容量。
[0026]發(fā)明效果
[0027]根據(jù)本發(fā)明涉及的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法以及系統(tǒng)，通過在多個(gè)計(jì)量地點(diǎn)上同步計(jì)量電壓和電流的相量，在相位校正用計(jì)量地點(diǎn)上同步計(jì)量電壓的相量，并校正相位的變化，來排除系統(tǒng)頻率的時(shí)間變化產(chǎn)生的影響，在此基礎(chǔ)上，使用多個(gè)同步計(jì)量數(shù)據(jù)推斷運(yùn)算反向阻抗，由此，能夠基于推斷的反向阻抗計(jì)算與實(shí)際情況一致的短路容量，能夠掌握、監(jiān)視正確的短路容量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明涉及的第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖2是示出第一實(shí)施方式的處理流程的圖。
[0030]圖3是在第一實(shí)施方式中，根據(jù)各計(jì)量地點(diǎn)的電壓.電流相量制作推斷用數(shù)據(jù)組的處理的說明圖。
[0031]圖4是說明第一實(shí)施方式的電壓相量中的時(shí)間與相位的關(guān)系的圖。
[0032]圖5是使用負(fù)載變動(dòng)和頻率變化來說明第一實(shí)施方式中的電壓相位的時(shí)間變化的圖。
[0033]圖6是說明第一實(shí)施方式中的消除頻率變動(dòng)的方法的圖。
[0034]圖7是說明第一實(shí)施方式中的保持多個(gè)時(shí)刻的相位一致性的方法的圖。
[0035]圖8是第一實(shí)施方式中的短路發(fā)生時(shí)的電力系統(tǒng)的說明圖。
[0036]圖9是第一實(shí)施方式中的短路前的等效電路的說明圖。
[0037]圖10是第一實(shí)施方式中的短路阻抗的說明圖。
[0038]圖11是第一實(shí)施方式中的短路時(shí)的等效電路的說明圖。
[0039]圖12是在第一實(shí)施方式中，在經(jīng)由輸電線的2個(gè)地點(diǎn)上進(jìn)行了計(jì)量的情況下的短路發(fā)生時(shí)的電力系統(tǒng)的說明圖。
[0040]圖13是在第一實(shí)施方式中，在經(jīng)由輸電線的2個(gè)地點(diǎn)上進(jìn)行了計(jì)量的情況下的短路iu的等效電路的說明圖。
[0041]圖14是在第一實(shí)施方式中，在經(jīng)由輸電線的2個(gè)地點(diǎn)上進(jìn)行了計(jì)量的情況下的短路阻抗的說明圖。
[0042]圖15是在第一實(shí)施方式中，在經(jīng)由輸電線的2個(gè)地點(diǎn)上進(jìn)行了計(jì)量的情況下的短路時(shí)的等效電路的說明圖。
[0043]圖16是示出本發(fā)明涉及的第二實(shí)施方式的處理流程的圖。
[0044]圖17是用于說明在本發(fā)明涉及的第三實(shí)施方式中電網(wǎng)微小變動(dòng)較大的情況的圖表，圖17(a)是推斷用數(shù)據(jù)組的相量的分布圖，圖17(b)是時(shí)間變化的示意圖。
[0045]圖18是用于說明在第三實(shí)施方式中電網(wǎng)微小變動(dòng)較小的情況的圖表，圖18(a)是推斷用數(shù)據(jù)組的相量的分布圖，圖18(b)是時(shí)間變化的示意圖。
[0046]圖19是用于說明本發(fā)明涉及的第四實(shí)施方式的圖表，是示出在計(jì)量出的電壓相量中沒有離群值的分布的圖表。
[0047]圖20是用于說明第四實(shí)施方式的圖表，是示出在計(jì)量出的電壓相量中有離群值的分布的圖表。
[0048]圖21是用于說明本發(fā)明涉及的第五實(shí)施方式的圖表，在計(jì)量出的短路容量中沒有離群值的情況下，圖21 (a)是示出每個(gè)時(shí)刻的短路容量的計(jì)算結(jié)果的圖表，圖21 (b)是示出一定期間的短路容量的分布的圖表。
[0049]圖22是用于說明第五實(shí)施方式的圖表，是示出在計(jì)量出的短路容量中有離群值的情況下，在計(jì)量出的電壓相量中有離群值的分布的圖表。
[0050]圖23是本發(fā)明涉及的第六實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
[0051]圖24是示出第六實(shí)施方式的處理流程的圖。
[0052]圖25是說明在第六實(shí)施方式中判定變動(dòng)幅度的閾值的選定方法的圖。
[0053]圖26是示出本發(fā)明涉及的第七實(shí)施方式的處理流程的圖。
[0054]圖27是本發(fā)明涉及的第八實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
[0055]圖28是在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，根據(jù)各計(jì)量地點(diǎn)的電壓.電流相量制作推斷用數(shù)據(jù)組的處理的說明圖。

【具體實(shí)施方式】
[0056]以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明涉及的實(shí)施方式的一例具體進(jìn)行說明。此外，在各實(shí)施方式中，對(duì)同一結(jié)構(gòu)標(biāo)注同一附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說明。
[0057](I)第一實(shí)施方式
[0058][結(jié)構(gòu)]
[0059]使用圖1，對(duì)本發(fā)明涉及的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。第一實(shí)施方式是電力系統(tǒng)I中的監(jiān)視短路容量的系統(tǒng)，圖1是第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，在電力系統(tǒng)I上連接有多個(gè)發(fā)電機(jī)2，并且經(jīng)由輸電線3連接有多個(gè)負(fù)載4。在各負(fù)載4的連接點(diǎn)和相位校正用計(jì)量點(diǎn)上設(shè)置有同步計(jì)量終端5。作為相位校正用計(jì)量點(diǎn)，從電力系統(tǒng)I中選定計(jì)量點(diǎn)的變動(dòng)相對(duì)于負(fù)載變動(dòng)小的地方。例如，在77kV母線上進(jìn)行計(jì)量的情況下，選定275kV母線作為相位校正用計(jì)量點(diǎn)。
[0060]在圖1中，附圖標(biāo)記6表示同步信號(hào)用衛(wèi)星。同步信號(hào)用衛(wèi)星6將GPS (GrobalPosit1ning System:全球定位系統(tǒng))信號(hào)作為同步信號(hào)發(fā)送給同步計(jì)量終端5。同步計(jì)量終端5構(gòu)成為，使用從同步信號(hào)用衛(wèi)星6發(fā)送的同步信號(hào)，經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量負(fù)載4的連接點(diǎn)上的線電壓的相量和線電流的相量。此外，同步計(jì)量終端5還構(gòu)成為，使用從同步信號(hào)用衛(wèi)星6發(fā)送的同步信號(hào)，經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量相位校正用計(jì)量點(diǎn)上的線電壓的相量。再有，在以下的說明中，電壓和電流分別表示線電壓和線電流，所述電壓和電流的相量是與電壓和電流的大小及相位有關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0061]在同步計(jì)量終端5內(nèi)裝有PMU (Phasor Measurement Unit:相量測(cè)量單兀)qPMU是在規(guī)定的計(jì)量周期中從同步信號(hào)用衛(wèi)星6接收GPS信號(hào)，將接收到的GPS信號(hào)作為同步信號(hào)，實(shí)現(xiàn)高精度的相量的同步計(jì)量，并輸出計(jì)量數(shù)據(jù)的裝置(關(guān)于相量通信標(biāo)準(zhǔn)，參照IEEEStandard C37.118 一 2005)。另外，在各同步計(jì)量終端5中還設(shè)置有將電壓和電流的相量作為計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)送的通信單元。
[0062]在第一實(shí)施方式涉及的短路容量監(jiān)視系統(tǒng)中，上述的同步計(jì)量終端5和同步信號(hào)用衛(wèi)星6構(gòu)成數(shù)據(jù)計(jì)量單元，短路容量監(jiān)視裝置7構(gòu)成本系統(tǒng)的主要部分。在短路容量監(jiān)視裝置7上，經(jīng)由通信單元連接有各同步計(jì)量終端5，并內(nèi)裝有具有如下功能的部分。S卩，在短路容量監(jiān)視裝置7中設(shè)置有:收集、存儲(chǔ)來自各同步計(jì)量終端5的計(jì)量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集存儲(chǔ)部8 ;進(jìn)行基于計(jì)量數(shù)據(jù)求取短路容量的運(yùn)算的運(yùn)算處理部9 ;以及進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定或結(jié)果顯示的顯示/輸入輸出部10。另外，在短路容量監(jiān)視裝置7的運(yùn)算處理部9中，作為負(fù)責(zé)運(yùn)算處理的功能性部分，設(shè)置有數(shù)據(jù)組制作部91、相位校正部92、反向阻抗推斷部93、短路容量計(jì)算部94。
[0063][整體的處理流程]
[0064]接著，使用圖2的處理流程，對(duì)第一實(shí)施方式涉及的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法具體進(jìn)行說明。首先，使用從同步信號(hào)用衛(wèi)星6發(fā)送的同步信號(hào)，由同步計(jì)量終端5經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量各計(jì)量地點(diǎn)即計(jì)量點(diǎn)1、2的電壓.電流的相量DlOl和相位校正用計(jì)量點(diǎn)的電壓相量DlOl (數(shù)據(jù)計(jì)量步驟S101)，用短路容量監(jiān)視裝置7的數(shù)據(jù)收集存儲(chǔ)部8收集、存儲(chǔ)電壓.電流的相量DlOl (數(shù)據(jù)收集.存儲(chǔ)步驟S102)。
[0065]另外，在短路容量監(jiān)視裝置7的運(yùn)算處理部9中，依次進(jìn)行數(shù)據(jù)組制作部91執(zhí)行的數(shù)據(jù)組制作步驟S103、相位校正部92執(zhí)行的相量的相位校正步驟S104、反向阻抗推斷部93執(zhí)行的反向阻抗推斷步驟S104、和短路容量計(jì)算部94執(zhí)行的短路容量計(jì)算步驟S105。
[0066]S卩，在數(shù)據(jù)組制作部91中，基于收集.存儲(chǔ)的電壓.電流的相量D101，制作按照每個(gè)計(jì)量周期At而具有多個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)η的數(shù)據(jù)組D102(數(shù)據(jù)組制作步驟S103)。相位校正單元92使用該數(shù)據(jù)組D102進(jìn)行相量的相位校正，并制作成數(shù)據(jù)組D102’ (相位校正步驟S104)。并且，反向阻抗推斷單元92使用相位校正后的數(shù)據(jù)組D102’推斷反向阻抗D103(反向阻抗推斷步驟S105)。最后，短路容量計(jì)算單元93基于推斷的反向阻抗D103，計(jì)算短路容量D104 (短路容量計(jì)算步驟S106)。
[0067][數(shù)據(jù)組制作步驟]
[0068]以下，對(duì)運(yùn)算處理部9執(zhí)行的步驟S103?S106詳細(xì)地進(jìn)行說明。首先，使用圖3，對(duì)數(shù)據(jù)組制作部91執(zhí)行的數(shù)據(jù)組制作步驟S103進(jìn)行說明。圖3是關(guān)于制作計(jì)量點(diǎn)1、2上的電壓.電流相量DlOl的方法，以及根據(jù)相位校正用計(jì)量點(diǎn)上的電壓相量DlOl制作數(shù)據(jù)組D102的方法的說明圖。
[0069]圖3中示出的電壓.電流相量DlOl是在計(jì)量點(diǎn)1、2上由同步計(jì)量終端5經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量的線電壓和線電流的相量。另外，電壓相量DlOl是在相位校正用計(jì)量點(diǎn)上由同步計(jì)量終端5經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量的線電壓的相量。在圖3所示的例子中，按照每個(gè)計(jì)量周期At，分別收集了 η個(gè)各計(jì)量點(diǎn)1、2的電壓和電流的相量VlkU11^PV2P I2k、以及相位校正用計(jì)量點(diǎn)的電壓的相量VKEFk(k = 1、2、…η)。
[0070]S卩，在計(jì)量點(diǎn)I側(cè)收集η個(gè)電壓和電流的相量Vn、In、…Vln、Iln,由這些計(jì)量數(shù)據(jù)制作成數(shù)據(jù)組D102A。另外，在計(jì)量點(diǎn)2側(cè)也收集η個(gè)電壓和電流的相量V21、121、…V2n、I2n,由這些計(jì)量數(shù)據(jù)制作成數(shù)據(jù)組D102B。并且，在相位校正用計(jì)量點(diǎn)側(cè)也收集η個(gè)電壓相量VKEF1、，由這些計(jì)量數(shù)據(jù)制作成數(shù)據(jù)組D102C。再有，推斷用的數(shù)據(jù)組D102的推斷采樣間隔Tl設(shè)定得與計(jì)量間隔At相等。另外，在圖3中，在表示電量的拉丁字母之上加上了點(diǎn)，這表示是相量。另外，在其他附圖和后述的各數(shù)式中，關(guān)于相量的記述也同樣。
[0071][相位校正步驟]
[0072]接著，使用圖4?圖7，對(duì)相位校正部92執(zhí)行的相位校正步驟S104進(jìn)行說明。圖4示出了數(shù)據(jù)組D102的電壓相量中的時(shí)間與相位的關(guān)系。圖4的縱軸表示時(shí)間，橫軸表示相位。反向電源的相位作為理想基準(zhǔn)表示出來。設(shè)A地點(diǎn)(計(jì)量點(diǎn)I)的相位為ΘΑ, B地點(diǎn)(計(jì)量點(diǎn)2)的相位為Θ B。
[0073]在設(shè)大小為V[V]、相位為Θ [rad]、角速度為ω [rad/s] = 2Jif、時(shí)間為t[s]時(shí)，正弦波交流電壓V用算式(I)表示。f是系統(tǒng)頻率[Hz]。
[0074][數(shù)式I]
[0075]V = Vcos ( ω t+ θ )...(I)
[0076]若用相量表現(xiàn)算式(I)，則如下述算式(2)所示，成為由大小V和相位Θ構(gòu)成的數(shù)據(jù)。
[0077][數(shù)式2]
[0078]γ=γζθ.*.(2)
[0079]在用相量表現(xiàn)了算式(I)的情況下，在角速度一定的這個(gè)前提下，算式(I)的角速度ω消失不見。在A地點(diǎn)和B地點(diǎn)上同步計(jì)量的相量表現(xiàn)出某一時(shí)刻截面上的大小和相位關(guān)系。這時(shí)，通過在2個(gè)計(jì)量點(diǎn)上,在某一時(shí)刻截面上取得同步地計(jì)量相量，由此,地點(diǎn)間的相位就能夠保持一致性(參照?qǐng)D4的雙點(diǎn)劃線框部分)。
[0080]但是，在從多個(gè)時(shí)刻這個(gè)觀點(diǎn)看各計(jì)量點(diǎn)的情況下，即使在穩(wěn)定的時(shí)候，系統(tǒng)頻率也還是會(huì)變化一點(diǎn)兒。因此，所述算式(I)的角速度ω發(fā)生時(shí)間變化，算式(2)的相量的相位因系統(tǒng)頻率的變化而受到影響。從而，在同一計(jì)量地點(diǎn)上的多個(gè)時(shí)刻，即、在不同的時(shí)刻截面上都不能夠保持相位的一致性。
[0081]各計(jì)量地點(diǎn)上的電壓相位的時(shí)間變化如下面的算式(3)、算式(4)以及圖5所示，由負(fù)載變動(dòng)所引起的相位變化量△ ΘΑ、△ Θ B和系統(tǒng)頻率變化所引起的相位變化量δ esys構(gòu)成。負(fù)載變動(dòng)是局部的，但系統(tǒng)頻率變化在整個(gè)電網(wǎng)中是共通的。
[0082][數(shù)式3]
[0083]A 地點(diǎn):Θ A (t0+Δ t) = Θ A (t0) + Δ ΘΑ+Δ Θ sys...(3)
[0084][數(shù)式4]
[0085]B 地點(diǎn):Θ B (t0+Δ t) = Θ B (t0) + Δ Θ B+ Δ Θ sys…⑷
[0086]由于在后面所述的反向阻抗推斷步驟S105中使用負(fù)載的微小變動(dòng)，因此，負(fù)載變動(dòng)所引起的相位變化量Λ ΘΑ、Λ ΘΒ是必需的。因此，在第一實(shí)施方式中，在相位校正步驟S104中進(jìn)行消除系統(tǒng)頻率變化的處理。并且，還在相位校正步驟S104中進(jìn)行保持多個(gè)時(shí)刻的相位一致性的處理(參照?qǐng)D4的虛線框部分)。
[0087]首先，使用圖6，對(duì)消除系統(tǒng)頻率變化的處理進(jìn)行說明。如圖6所示，相位校正部92從計(jì)量點(diǎn)1、2的電壓相位中減去相位校正用計(jì)量點(diǎn)的電壓相位(參照箭頭)。由于系統(tǒng)頻率的變化在整個(gè)電網(wǎng)中是共通的，因此，相對(duì)地只留下負(fù)載變動(dòng)所產(chǎn)生的相位變化量Δ θ Α, Δ Θ B0相位校正部92按照時(shí)間序列的每個(gè)相量進(jìn)行該系統(tǒng)頻率變化的消除處理。
[0088]接著，使用圖7，對(duì)保持多個(gè)時(shí)刻的相位一致性的處理進(jìn)行說明。相位校正部92選擇任意計(jì)量點(diǎn)上的任意時(shí)刻的電壓相位作為基準(zhǔn)相位，從計(jì)量點(diǎn)1、2的電壓相位中減去所選擇的基準(zhǔn)相位。對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)組設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)相位即可。在圖7所示的例子中，選擇A地點(diǎn)的數(shù)據(jù)組的最初時(shí)刻的電壓相位作為基準(zhǔn)相位，從計(jì)量點(diǎn)即A地點(diǎn)和B地點(diǎn)的電壓相位中減去所選擇的基準(zhǔn)相位(參照箭頭)。
[0089]算式(5)至算式⑶示出時(shí)刻tl和t2下的多個(gè)時(shí)刻的相位一致性的保持和系統(tǒng)頻率變化的消除的計(jì)算例。該例子是以A地點(diǎn)為基準(zhǔn)的情況。即，通過從A地點(diǎn)和B地點(diǎn)的相位中減去相位校正用計(jì)量點(diǎn)的電壓相位來消去系統(tǒng)頻率變化，剩下負(fù)載變動(dòng)部分。另夕卜，還通過從A地點(diǎn)和B地點(diǎn)的相位中減去所選擇的基準(zhǔn)相位來消去系統(tǒng)頻率變化，剩下了以時(shí)刻to為起點(diǎn)的負(fù)載變動(dòng)部分。對(duì)以后的時(shí)刻也同樣地進(jìn)行計(jì)算，相位校正部92制作相位校正后的數(shù)據(jù)組D102’。
[0090]< 時(shí)刻 tl>
[0091]A地點(diǎn)的相位:
[0092][數(shù)式5]
[0093]Θ A(tl)-{ Θ s(tl)+ Θ A(t0)}
[0094]= θ Α(?0) + Δ θ Α(?0+Δ ?) + Δ θ sys (t0+ Δ t) - { θ s (t0) + Δ θ sys (t0+ Δ t) + θ A(t0)}
[0095]= Δ θ A(t0+ At) - θ s (t0)...(5)
[0096]B地點(diǎn)的相位:
[0097][數(shù)式6]
[0098]Θ B(tl)-{ θ s(tl)+ θ A(t0)}
[0099]= θ Β (t0) + Δ θ Β (t0+ Δ t) + Δ θ sys (t0+ Δ t) - { θ s (t0) + Δ θ sys (t0+ Δ t) + θ A(t0)}
[0100]= Δ θ ? (t0+ A t) - θ c (t0) - θ , (t0) + θ π (t0)...(6)
[0101]〈時(shí)刻t2>
[0102]A地點(diǎn)的相位:
[0103][數(shù)式7]
[0104]Θ A(t2)-{ Θ s(t2)+ Θ A(t0)}
[0105]= θ Α(?1) + Δ θ Α(?1+Δ ?) + Δ θ sys(tl+At)_{ θ S(tl) + A θ sys (tl+ Δ t) + θ A(t0)}
[0106]= θ Α (t0) + Δ θ A(t0+ Δ t) + Δ θ sys (t0+ Δ t) + Δ θ Α (tl+ Δ t) - { θ s (t0) + Δ θ sys(t0+ Δ t) + θ A(t0)}
[0107]= Δ θ , (t0+ A t) + Δ θ , (tl+Δ t) - θ c (tO)...(7)
[0108]
[0109]B地點(diǎn)的相位:
[0110][數(shù)式8]
[0111]9B(t2)-{ 0s(t2)+9A(tO)}
[0112]= Θ B (tl) + Δ θ Β (tl+ Δ t) + Δ θ sys (tl+Δ t) - { θ s (tl) + Δ θ sys (tl+ Δ t) + θ Α (t0)}
[0113]= θ Β (tO) + Δ θ Β (tO+Δ t) + Δ θ sys (tO+ Δ t) + Δ θ Β (tl+ Δ t) _ { θ s (tO) + Δ θ sys (tO+ Δ t) + θ A(t0)}
[0114]= Δ θ π (tO+ A t) + Δ θ π (tl+Δ t) - θ c (tO) - θ , (tO) + θ π (tO)...(8)
[0115]
[0116][反向阻抗推斷步驟]
[0117]在反向阻抗推斷步驟S105中，使用多個(gè)如上所述地由相位校正部92制作的數(shù)據(jù)組D102’，由反向阻抗推斷部93推斷反向阻抗。
[0118]圖8是用從短路地點(diǎn)觀察電源側(cè)時(shí)的反向阻抗Zsystl ( = Rsys0+jXsys0)和從短路地點(diǎn)看負(fù)載側(cè)的負(fù)載阻抗A2對(duì)于短路發(fā)生時(shí)的電力系統(tǒng)加以表示的圖。另外，圖9是短路前的等效電路，Vg ( = VGr+jVGi)是反向電壓。
[0119]對(duì)于反向電壓Ve、反向阻抗Zsys(l、以及一個(gè)地點(diǎn)的計(jì)量數(shù)據(jù)即電壓.電流相量Vk、Ik (k = 1、2、"-n),下述算式(9)的關(guān)系成立。
[0120][數(shù)式9]
[0121]V G = Vk +Z Jk (k = l, 2,…n) …(9)
Vk sys U k
[0122]若在上述算式(9)中代入下面的算式(10)，則算式(9)的關(guān)系就可以用算式(11)表不。
[0123][數(shù)式10]
[0124]V k = Vrk + jv ik、I k = Irk + jlik…(10)
[0125][數(shù)式11]
? V ?



￥ Gr
~V I Tl ft? I V
[0126]= rk ik 67 …(11) i/ η 1 - /R
J ik J Jj 1 1 ik 1 rk _
[0127]如果假設(shè)在各計(jì)量地點(diǎn)上計(jì)量η個(gè)電壓.電流相量Vk、Ik的期間，僅有電網(wǎng)的微小變動(dòng)，而反向阻抗Zsystl不變化，則對(duì)于Vri^ViloIr1Iik這些多個(gè)計(jì)量數(shù)據(jù)，上述算式(11)成立。
[0128]因此，例如通過適用最小二乘法，就能夠求出反向電壓Ve ( = VGr+jVGi)和反向阻抗Zsys0 ( = Rsys0+jXsys0)。再有，反向電壓\和反向阻抗Zsystl的求解不限于最小二乘法，只要是求出使算式(11)的誤差最小的解的方法即可，可以適當(dāng)?shù)刈杂蛇x擇。
[0129][短路容量計(jì)算步驟]
[0130]在短路容量計(jì)算步驟S106中，由短路容量計(jì)算部94使用推斷的反向阻抗Zsystl和負(fù)載阻抗計(jì)算短路阻抗Zs。，并根據(jù)它計(jì)算短路電流Is。和短路容量Ps。。
[0131]根據(jù)電壓V和電流I的計(jì)量值，用下面的算式(12)求負(fù)載阻抗L。
[0132][數(shù)式12]
--
[0133]Zit =—…(12)

I
[0134]根據(jù)戴維南定理，從短路地點(diǎn)觀察的內(nèi)部阻抗成為短路阻抗Zs。(參照?qǐng)D10)，短路阻抗Zs。用下述算式(13)被賦予。即，用負(fù)載阻抗Zu和反向阻抗Zsystl之和除負(fù)載阻抗Zu和反向阻抗Zsystl之積所得的值，成為短路阻抗Zs。。
[0135][數(shù)式13]
^Z /, 2 * Z sys O

/.2 + Z O
[0137]用這樣求得的短路阻抗Zs。除短路前的計(jì)量地點(diǎn)電壓V所得的值，成為短路電流Is。(參照?qǐng)D11和算式(14))。
[0138][數(shù)式14] ?Y
[0139]I sc: —---…(14)
7

JLj SC
[0140]通過進(jìn)一步如下述算式(15)所示地對(duì)短路電流Is。乘以短路前的計(jì)量地點(diǎn)電壓V,就可以求出短路容量Ps。。
[0141][數(shù)式15]
[0142]Psc = Jsc φ ^ — (15)
[0143]如以上所述地，在短路容量計(jì)算部94中，通過使用反向阻抗推斷部93推斷的反向阻抗Zsystl和上述算式(12)?(15)，計(jì)算出短路容量Ps。、短路電流Is。。再有，求得的短路容量Ps。或者短路電流Is。作為數(shù)據(jù)組D102’的數(shù)據(jù)數(shù)η的分布而得到。因此，實(shí)際的短路容量Ps。或者短路電流Is。作為代表值而采用中值、眾數(shù)值(mode)或者平均值等。
[0144][在經(jīng)由輸電線的2個(gè)地點(diǎn)上進(jìn)行計(jì)量時(shí)的反向阻抗推斷處理]
[0145]由于在電網(wǎng)中存在輸電線或負(fù)載，因此，除了多個(gè)短路地點(diǎn)上的計(jì)量之外，還需要在經(jīng)由輸電線的地點(diǎn)上也進(jìn)行相量的計(jì)量，由此來使其具有冗余性，并且提高反向阻抗的推斷精度。在此，對(duì)在經(jīng)由輸電線的2個(gè)地點(diǎn)上進(jìn)行計(jì)量時(shí)的反向阻抗推斷步驟進(jìn)行說明。
[0146]在用經(jīng)由輸電線的從負(fù)載端觀察電源側(cè)時(shí)的反向阻抗Zsys( = Rsys+jXsys)、輸電線阻抗Zlim、負(fù)載阻抗^和&來表現(xiàn)短路發(fā)生時(shí)的電力系統(tǒng)時(shí)，如圖12所示。另外，用圖13表現(xiàn)短路前的等效電路。根據(jù)戴維南定理，從短路地點(diǎn)觀察的內(nèi)部阻抗成為短路阻抗&。，如下述算式(16)所示地表示(參照?qǐng)D14)。此外，對(duì)于短路時(shí)的等效電路，用圖15來表現(xiàn)。
[0147][數(shù)式16]
7 —I
^SC —
^j^!—「+Z/—念 η
[。148]Z^+Zn
_Z12 sys Z LI +Zline \Z sys + Z LI))
*: * ? *: * γ~.:…(16)
Zsys Z [2+ Zll Z Ll^ Zsys Zlfl.Z Une\Z sys~^~ Zn J
[0149]在此，可以利用算式(17)和(18)，根據(jù)各個(gè)計(jì)量值來計(jì)算負(fù)載阻抗Zu和L。
[0150][數(shù)式17]
■Y ]
[0151]z IA =---…(17)
I1-1i
[0152][數(shù)式I8]
■V ?
[0153]Z L2 = --*** (18)
/2
[0154]使用常數(shù)或者使用計(jì)量值，如算式(19)所示地計(jì)算輸電線阻抗ZliM。
[0155][數(shù)式19]
?.■TZT/
[0156]Ziine =…(19)

I 2
[0157]在2個(gè)地點(diǎn)計(jì)量的情況下，關(guān)于反向電壓Ve、反向阻抗Zsys、輸電線阻抗Zlim、2個(gè)地點(diǎn)的計(jì)量數(shù)據(jù)(經(jīng)時(shí)性地計(jì)量的多個(gè)電壓.電流相量)￥11;、111;、￥21;、121;，下述算式(20)的關(guān)系成立。
[0158][數(shù)式2O]
[0159]Va^Zsyslk-ZumItk = Vik(k=l, 2，…η) …(20)
[0160]若在上述算式(20)中代入下面的算式(21)，則算式(20)的關(guān)系就用算式(22)表
/Jn ο
[0161][數(shù)式21]
[0162]Ve-Z Z IimI 2k =V 2 k (k=l, 2,…n) …(21)
[0163][數(shù)式22]
[0164]





TT W



VGr
uTM ^RHmSlk +^iinchk __ 1 O —gu 1%k I VGi
D ；v,=(k=l, 2,...n)
}v2k ^RlinJhk ^ ^HmSlkj 1 -為* ~S\k J Rsys


Y



yxSYS
[0165]在此，
[0166]
? *.Vg= V0r + jVa、Z= Rsys + JXiys、ZUm = Rline + jXIitse …(22)
[0167]反向電壓Vc ( = VGr+jVGi)和反向阻抗Zsys ( = Rsys+jXsys),可以與I個(gè)地點(diǎn)計(jì)量的情況同樣地通過對(duì)算式(22)適用例如最小二乘法來解得。再有，反向電壓Ve和反向阻抗Zsys的求解不限于最小二乘法，只要是求出使算式(22)的誤差最小的解的方法即可，可以適當(dāng)?shù)刈杂蛇x擇，這點(diǎn)也與I個(gè)地點(diǎn)計(jì)量的情況相同。
[0168][在經(jīng)由輸電線的2個(gè)地點(diǎn)上進(jìn)行計(jì)量時(shí)的短路容量計(jì)算處理]
[0169]根據(jù)如上所述地推斷出的反向阻抗Zsys和上述的算式(16)?(19)，可以計(jì)算出短路阻抗Zs。，使用該計(jì)算結(jié)果和所述算式(14)、(15)，能求出短路電流Is。和短路容量Ps。。在進(jìn)行了這樣的2個(gè)地點(diǎn)計(jì)量的情況下，由于可以利用計(jì)量數(shù)據(jù)來掌握各計(jì)量地點(diǎn)上的負(fù)載變動(dòng)，因此能減小反向阻抗Zsys的推斷誤差。
[0170][作用效果]
[0171]如上所述，在第一實(shí)施方式中，通過使用多個(gè)同步計(jì)量數(shù)據(jù)推斷反向阻抗，并基于推斷的反向阻抗計(jì)算短路容量，即使短路容量變化，也能夠?qū)π枰慕孛嬲_地求出與實(shí)際情況一致的短路容量。
[0172]并且，在保持多個(gè)時(shí)刻的相位一致性的同時(shí)，進(jìn)行了消除系統(tǒng)頻率變化的這種相位校正。因此，即使計(jì)量時(shí)刻不同而系統(tǒng)頻率變化，也不用擔(dān)心計(jì)量出的相量會(huì)受系統(tǒng)頻率變化的影響。因此，能夠高精度地推斷出反向阻抗，能正確地求出與實(shí)際情況一致的短路容量。
[0173]因此，能夠定期地監(jiān)視正確的短路容量，即使在運(yùn)行作為短路容量抑制對(duì)策的電網(wǎng)分割的時(shí)候，也能夠?qū)⒃搶?shí)施限縮到必要的最小限度的情形。這樣，能夠確保電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，發(fā)揮并網(wǎng)運(yùn)行的優(yōu)勢(shì)。另外，由于還能選定與實(shí)際情況一致的保護(hù)繼電器的給定值，因此能夠有助于電力品質(zhì)的提聞。
[0174](2)第二實(shí)施方式
[0175][結(jié)構(gòu)]
[0176]下面，使用圖16，對(duì)本發(fā)明涉及的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖16示出了第二實(shí)施方式中的處理過程的一例。再有，在第二實(shí)施方式以后的實(shí)施方式中，對(duì)與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注同一附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說明。
[0177]在第二實(shí)施方式涉及的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視系統(tǒng)中，其特征點(diǎn)在于，作為用同步計(jì)量終端5經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量的計(jì)量數(shù)據(jù)，使用各計(jì)量點(diǎn)的三相電壓.電流相量D101’，用短路容量監(jiān)視裝置7的運(yùn)算處理部9，在數(shù)據(jù)收集.存儲(chǔ)步驟S102與數(shù)據(jù)組制作步驟S103之間執(zhí)行進(jìn)行正相成分運(yùn)算的正相成分運(yùn)算步驟S107。
[0178]在正相成分運(yùn)算步驟S107中輸入用同步計(jì)量終端5計(jì)量的三相電壓.電流相量D101’，通過對(duì)稱坐標(biāo)變換，計(jì)算出電壓.電流相量的正相成分D105，并且將求得的正相成分D105送給數(shù)據(jù)組制作單元91。
[0179]再有，也可以不用短路容量監(jiān)視裝置7的運(yùn)算處理部9進(jìn)行正相成分運(yùn)算步驟S107，而在同步計(jì)量終端5 —側(cè)進(jìn)行。該情況下，在同步計(jì)量終端5中經(jīng)時(shí)性地同步計(jì)量電壓.電流相量的正相成分D105，并將計(jì)量出的正相成分D105送給短路容量監(jiān)視裝置7。
[0180][作用效果]
[0181]在第二實(shí)施方式中，除了上述第一實(shí)施方式所具有的作用效果之外，還通過采用三相電壓?電流相量D101’作為計(jì)量數(shù)據(jù)，能夠排除電網(wǎng)中的不平衡的影響。因此，能更高精度地求出短路容量。
[0182](3)第三實(shí)施方式
[0183][結(jié)構(gòu)]
[0184]接著，參照?qǐng)D17和圖18，對(duì)本發(fā)明涉及的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。第三實(shí)施方式的特征在于短路容量監(jiān)視裝置7的數(shù)據(jù)組制作部91執(zhí)行的數(shù)據(jù)組制作步驟S103。
[0185]推斷用數(shù)據(jù)組由多次計(jì)量的電壓相量和電流相量構(gòu)成，因此具有一定的分布。在第三實(shí)施方式中，其特征點(diǎn)在于，在數(shù)據(jù)組制作部91執(zhí)行的數(shù)據(jù)組制作步驟S103中，設(shè)采樣周期Tl和數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k = 1、2、…、η)中包含的數(shù)據(jù)的數(shù)量η可變，以任意計(jì)量地點(diǎn)的電流I2的大小的分布作為基準(zhǔn)，選定數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k = 1、2、…η)的計(jì)量期間。例如，選定在30分鐘以內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)偏差σ在一定以上的分布的計(jì)量值10個(gè)點(diǎn)，作為推斷用的數(shù)據(jù)組￥11;、111;、￥21;、121;&=1、2、…η)。標(biāo)準(zhǔn)偏差。的大小取決于計(jì)量地點(diǎn)的負(fù)載的大小，因此要選擇例如負(fù)載平均值在5%以上的分布。
[0186]在此，使用圖17和圖18的圖表，對(duì)在電力系統(tǒng)I的微小變動(dòng)較大的情況和電力系統(tǒng)I的微小變動(dòng)較小的情況下如何選定推斷用數(shù)據(jù)組進(jìn)行說明。圖17示出了電力系統(tǒng)I的微小變動(dòng)較大的情況下的相量分布，圖18中示出了電力系統(tǒng)I的微小變動(dòng)較小的情況下的相量分布。
[0187]再有，在圖17和圖18中，左側(cè)的(a)是在縱軸上示出頻率的數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k,I2k的相量的分布圖，右側(cè)的(b)是在縱軸上示出電流I2的時(shí)間變化的示意圖，示出了在某一時(shí)刻計(jì)量的I處計(jì)量地點(diǎn)的電流I2的大小的分布。
[0188]其中，所謂的電力系統(tǒng)I的微小變動(dòng)較大，是表示數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k> I2k(k = 1、2、…η)的分布的偏差大(在圖17(a)中示出數(shù)據(jù)區(qū)間在左右方向上擴(kuò)展的狀態(tài))。另外，若電力系統(tǒng)I的微小變動(dòng)較小，則數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k = 1、2、…η)的分布的偏差也變小(在圖17(b)中示出數(shù)據(jù)區(qū)間在左右方向上集中的狀態(tài))。這時(shí)，若數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k= 1、2、…η)的計(jì)量期間過短，就產(chǎn)生計(jì)算誤差。另一方面，若數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k=1、2、…η)的計(jì)量時(shí)間過長(zhǎng)，則在計(jì)量期間當(dāng)中有時(shí)電網(wǎng)的反向阻抗Zsys會(huì)變化。
[0189]因此，在第三實(shí)施方式中，根據(jù)電網(wǎng)的變動(dòng)狀態(tài)考慮數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k = 1、
2、…η)的計(jì)量期間，同時(shí)以使數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k = 1、2、…η)中的電壓?電流相量具有較寬的分布寬度的方式，由推斷用數(shù)據(jù)組制作部91選定推斷用數(shù)據(jù)組的采樣周期Tl和數(shù)據(jù)數(shù)η。再有，在以上說明中，以電流的分布作為基準(zhǔn)，選定推斷用數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k=l、2、…η)的計(jì)量期間，但除了以電流的分布作為基準(zhǔn)以外，還可以以電壓的分布或相位的分布作為基準(zhǔn)，來選定數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k = 1、2、…η)的計(jì)量期間。
[0190][作用效果]
[0191]根據(jù)如上所述的第三實(shí)施方式，具有如下的獨(dú)有的作用效果。即，在數(shù)據(jù)組制作部91中的數(shù)據(jù)組制作步驟S103中，在制作數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k的時(shí)候，通過使采樣周期Tl和數(shù)據(jù)數(shù)η可變，能高精度地推斷反向阻抗Zsys。這樣，能夠減小計(jì)算誤差，能夠精度良好地求出短路容量。
[0192](4)第四實(shí)施方式
[0193][結(jié)構(gòu)]
[0194]接著，使用圖19和圖20，對(duì)本發(fā)明涉及的第四實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0195]第四實(shí)施方式與上述的第三實(shí)施方式相同，是對(duì)數(shù)據(jù)組制作部91執(zhí)行的數(shù)據(jù)組制作步驟S103加以改進(jìn)的實(shí)施方式。即，其特征在于，在第四實(shí)施方式中的數(shù)據(jù)組制作步驟S103中，從集中的數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k = 1、2、…η)中檢出離群值，在去掉它之后，制作成數(shù)據(jù)組 Vlk、Ilk、V2k、Ia(k = 1、2、…η)。
[0196]數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k = 1、2、…n)由多次計(jì)量的電壓相量和電流相量構(gòu)成，因此具有一定的分布。對(duì)于電流或者相位的分布也同樣。在圖19和圖20中示出了在某一時(shí)刻計(jì)量出的I處計(jì)量地點(diǎn)的電壓相量的大小的分布。
[0197]其中，圖19中不出了電壓相量的沒有尚群值的分布，圖20中不出了電壓相量的有離群值的分布。所謂離群值，是因?yàn)殡娋W(wǎng)偶發(fā)的變動(dòng)等而與其他量的分布明顯脫離的數(shù)據(jù)。這種離群值例如可以進(jìn)行斯米爾諾夫-格拉布斯(Smirnov — Grubbs)檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)處理來檢測(cè)出來。如圖20所示，在推斷用的數(shù)據(jù)組￥11;、111;、1、121^=1、2、…η)的分布中存在與其他計(jì)量值脫離的值的情況下，在數(shù)據(jù)組制作部91中去掉離群值之后，制作數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、Ia(k = 1、2、“.η),并給予到反向阻抗推斷部93中。
[0198][作用效果]
[0199]根據(jù)如上所述的第四實(shí)施方式，由于在數(shù)據(jù)組制作部91執(zhí)行的數(shù)據(jù)組制作步驟S103中，在數(shù)據(jù)組Vlk、Ilk、V2k、I2k(k = 1、2、…η)中預(yù)先去掉了離群值，因此，不用擔(dān)心受到電網(wǎng)中的偶發(fā)變動(dòng)所產(chǎn)生的影響。從而，能夠提高反向阻抗Zsys的推斷精度，減小計(jì)算誤差。這樣，就能總是求出正確的短路容量。
[0200](5)第五實(shí)施方式
[0201][結(jié)構(gòu)]
[0202]接著，使用圖21和圖22，對(duì)本發(fā)明涉及的第五實(shí)施方式進(jìn)行說明。
[0203]第五實(shí)施方式與上述的第四實(shí)施方式相同，是在運(yùn)算處理時(shí)去除離群值的實(shí)施方式，但其特征在于，不是在進(jìn)行數(shù)據(jù)組制作步驟S103時(shí)去除離群值，而是在進(jìn)行短路容量計(jì)算步驟S106的時(shí)候，在短路容量Ps?；蛘叨搪冯娏鱅s。中去除離群值。
[0204]在圖21和圖22所示的示意圖中表現(xiàn)了每個(gè)時(shí)刻的短路容量Pse的計(jì)算結(jié)果(各圖上部的(a))和一定期間的短路容量Ps。的分布(各圖下部的(b))。通過逐次反復(fù)進(jìn)行短路容量計(jì)算部94所執(zhí)行的短路容量計(jì)算步驟S106，能夠看到短路容量Pse的時(shí)間變化。圖21中示出了短路容量Ps。的沒有離群值的情況，圖22中示出了短路容量Ps。的有離群值的情況。
[0205]由于在短路容量計(jì)算步驟S106實(shí)施的I次的短路容量計(jì)算中獲得短路容量Pse的分布，因此，計(jì)算代表值(例如分布的中值、眾數(shù)值或者平均值等)并標(biāo)在圖上。并且，一定期間的短路容量Ps。的代表值具有分布。這時(shí)，如圖22 (b)所示地，在短路容量計(jì)算結(jié)果的分布中存在與其他計(jì)量值脫離的離群值的情況下，去掉該離群值。再有，與上述第四實(shí)施方式相同，離群值的檢測(cè)也可以通過例如進(jìn)行斯米爾諾夫-格拉布斯檢驗(yàn)等統(tǒng)計(jì)處理來實(shí)施。
[0206][作用效果]
[0207]根據(jù)如上所述的第五實(shí)施方式，通過在短路容量計(jì)算部94所執(zhí)行的短路容量計(jì)算步驟中去掉作為離群值的短路容量？3。，能夠準(zhǔn)確地排除電網(wǎng)的偶發(fā)變動(dòng)或突變所產(chǎn)生的影響。
[0208](6)第六實(shí)施方式
[0209][結(jié)構(gòu)]
[0210]接著，使用圖23?圖25，對(duì)本發(fā)明涉及的第六實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖23示出第二實(shí)施方式中的結(jié)構(gòu)圖，圖24示出第二實(shí)施方式中的處理過程的一例。圖25是說明在第六實(shí)施方式中判定變動(dòng)幅度的閾值的選定方法的圖。
[0211]如圖23所示，第六實(shí)施方式的特征點(diǎn)在于，在短路容量監(jiān)視裝置7的運(yùn)算處理部9中設(shè)置有判定閾值決定部95和變動(dòng)幅度判定部96。如圖24所示，判定閾值決定部95決定判定閾值D105,該判定閾值D105成為用于排除推斷結(jié)果的判定基準(zhǔn)(判定閾值決定步驟S108)。判定閾值決定部95可以事先通過運(yùn)算求出判定閾值D105,也可以使用設(shè)定值。
[0212]變動(dòng)幅度判定部96基于判定閾值決定部95決定的判定閾值D105,判斷相位校正后的數(shù)據(jù)組D102’的變動(dòng)幅度是否小于判定閾值D105(變動(dòng)幅度判定步驟S109)。所述相位校正后的數(shù)據(jù)組D102’的變動(dòng)幅度，是在數(shù)據(jù)組制作步驟S103中制成的數(shù)據(jù)組D102通過相位校正步驟S104所變動(dòng)的幅度。變動(dòng)幅度判定步驟S109在相位校正步驟S104和反向阻抗推斷步驟S105之間進(jìn)行。
[0213]在變動(dòng)幅度判定步驟S109中判斷為相位校正后的數(shù)據(jù)組D102’的變動(dòng)幅度小于判定閾值D105的情況下(S109的“是”)，不進(jìn)行反向阻抗推斷步驟S105和短路容量計(jì)算步驟S106，而前進(jìn)到下個(gè)的數(shù)據(jù)組制作步驟S110。另一方面，在判斷為相位校正后的數(shù)據(jù)組D102’的變動(dòng)幅度為判定閾值D105以上而較大的情況下(S109的“否”)，前進(jìn)到反向阻抗推斷步驟S105。
[0214]使用圖25，對(duì)判定閾值D105的決定方法的一例進(jìn)行說明。圖25(a)是在橫軸上取計(jì)量地點(diǎn)I的電壓數(shù)據(jù)組vn、…、Vln的絕對(duì)值的時(shí)間差即V11 — V12、V12 — V13、…、Vllri —Vln的標(biāo)準(zhǔn)偏差，在縱軸上示出短路電流推斷值的圖。圖25(b)是示出計(jì)量點(diǎn)I的電壓數(shù)據(jù)組Vn、…、Vln的絕對(duì)值的時(shí)間差的標(biāo)準(zhǔn)偏差的直方圖的圖。橫軸與圖25(a)相等。該圖25(a)和圖25(b)示出了間隔3分鐘進(jìn)行推斷的一天的結(jié)果。由于電壓是相量，因此使用絕對(duì)值計(jì)算變動(dòng)幅度。作為電壓變動(dòng)幅度，在此使用了標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0215]由于電壓標(biāo)準(zhǔn)偏差較小時(shí)，短路電流推斷值偏離較大，因此，在電壓標(biāo)準(zhǔn)偏差小于判定閾值D105的情況下，不前進(jìn)到反向阻抗推斷步驟S105，而是前進(jìn)到下個(gè)的數(shù)據(jù)組制作步驟S110。在此，作為判定閾值D105，使用了電壓標(biāo)準(zhǔn)偏差的一天平均值的二分之一。
[0216]在圖25中，作為數(shù)據(jù)組D102’的變動(dòng)幅度，以電壓的變動(dòng)幅度為例進(jìn)行了說明，但也可以以電流的變動(dòng)幅度為對(duì)象進(jìn)行判定。并且，通過對(duì)以電壓的變動(dòng)幅度為對(duì)象進(jìn)行判定并加以排除而得的結(jié)果和以電流的變動(dòng)幅度為對(duì)象進(jìn)行判定的結(jié)果進(jìn)行“與(AND) ”操作，還能夠更準(zhǔn)確地抑制推斷結(jié)果的偏差。
[0217][作用效果]
[0218]根據(jù)如上所述的第六實(shí)施方式，關(guān)于相位校正后的數(shù)據(jù)組D102’的變動(dòng)幅度，若小于判定閾值D105，就不進(jìn)行反向阻抗的推斷。由此，能抑制推斷結(jié)果本身的偏差。從而，能夠進(jìn)一步提高反向阻抗Zsys的推斷精度,進(jìn)一步降低計(jì)算誤差。
[0219](7)第七實(shí)施方式
[0220][結(jié)構(gòu)]
[0221]參照?qǐng)D26，對(duì)本發(fā)明涉及的第七實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖26是示出第七實(shí)施方式的處理流程的圖。
[0222]如圖26所示，在第七實(shí)施方式中，在短路容量計(jì)算部94執(zhí)行的短路容量計(jì)算步驟S106中，準(zhǔn)備了特性不同的多個(gè)短路容量計(jì)算方法I?m，基于預(yù)先設(shè)定的判斷基準(zhǔn)，從多個(gè)短路容量計(jì)算方法I?m中選定一個(gè)。這時(shí)，關(guān)于計(jì)算方法的判斷基準(zhǔn)，可以設(shè)定電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的狀態(tài)、短路容量Ps。的大小、短路容量Ps。的時(shí)間變化、電網(wǎng)的微小變動(dòng)幅度等多個(gè)基準(zhǔn)。
[0223]例如，準(zhǔn)備有5個(gè)短路容量計(jì)算方法，將最普通的計(jì)算方法設(shè)為計(jì)算方法I。計(jì)算方法2具有對(duì)電網(wǎng)的微小變動(dòng)耐性強(qiáng)的特性，計(jì)算方法3在計(jì)量地點(diǎn)之間存在負(fù)載的情況下有效。另外，計(jì)算方法4能應(yīng)對(duì)短路容量Ps。的時(shí)間變化，計(jì)算方法5具有在短路容量Ps。較小的情況下有利的特性。
[0224]在這樣的計(jì)算方法I?5中，將計(jì)算方法I設(shè)為默認(rèn)，用于決定計(jì)算方法2?5的選定的判斷基準(zhǔn)如下。在計(jì)算方法2中是微小變動(dòng)的閾值σ，計(jì)算方法3中是負(fù)載的存在，計(jì)算方法4中是短路容量Ps。的時(shí)間變化的有無，計(jì)算方法5中是短路容量Ps。的閾值Psc；x。
[0225]S卩，在電網(wǎng)微小變動(dòng)小于閾值σ的情況下，或者在計(jì)量地點(diǎn)之間沒有負(fù)載的情況下，或者短路容量Ps。一定的情況下，或者短路容量Ps。大于閾值Psdi的情況下，在短路容量計(jì)算部94執(zhí)行的短路容量計(jì)算步驟S105中采用短路容量計(jì)算方法I。
[0226]與此相對(duì)，在電網(wǎng)微小變動(dòng)大于閾值σ的情況下，采用計(jì)算方法2。另外，在計(jì)量地點(diǎn)之間有負(fù)載的情況下，采用計(jì)算方法3，在短路容量Ps。中有時(shí)間變化的情況下，采用計(jì)算方法4。此外，在短路容量Ps。小于閾值Psdi的情況下，采用計(jì)算方法5。
[0227]再有，在計(jì)算方法2?5的采用基準(zhǔn)重疊的情況下，各計(jì)算方法的優(yōu)先次序設(shè)為計(jì)算方法2、3、4、5的順序，從而僅采用一種計(jì)算方法。例如，在電網(wǎng)微小變動(dòng)大于閾值σ，且在計(jì)量地點(diǎn)之間有負(fù)載的情況下，滿足了計(jì)算方法2和3的采用基準(zhǔn)，因此采用計(jì)算方法2。
[0228]另外，在短路容量Ps。中有時(shí)間變化，且短路容量Ps。小于閾值Psex的情況下，滿足了計(jì)算方法4和5的采用基準(zhǔn)，因此采用計(jì)算方法4。再有，也可以不是只采用一個(gè)計(jì)算方法，而是采用計(jì)算方法I?5中的多個(gè)計(jì)算方法來求出多個(gè)短路容量Ps。，最終再選擇一個(gè)短路容量Ps。。
[0229][作用效果]
[0230]根據(jù)如上所述的第七實(shí)施方式，除了上述實(shí)施方式所具有的作用效果之外，通過采用與電網(wǎng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的最優(yōu)的計(jì)算方法，還能夠發(fā)揮高精度地求出短路容量的這種獨(dú)有的作用效果。
[0231](8)第八實(shí)施方式
[0232][結(jié)構(gòu)]
[0233]參照?qǐng)D27，對(duì)本發(fā)明涉及的第八實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖27是第八實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。如圖27所示，在第八實(shí)施方式中的短路容量監(jiān)視系統(tǒng)中，其特征在于，在短路容量監(jiān)視裝置7中具備通信控制部11，經(jīng)由傳送路徑12，從同步計(jì)量終端5在線收集電壓.電流相量。
[0234][作用效果]
[0235]根據(jù)具有如上所述結(jié)構(gòu)的第八實(shí)施方式，能夠使用在線計(jì)量的電壓.電流相量來逐次進(jìn)行短路容量的推斷運(yùn)算。因此，能常時(shí)地連續(xù)地監(jiān)視短路容量，能夠有助于電力系統(tǒng)的可靠性的提高。
[0236](9)其他實(shí)施方式
[0237]再有，本發(fā)明不限定于以上的實(shí)施方式，可以適當(dāng)?shù)刈兏接?jì)量終端的設(shè)置數(shù)量或短路容量監(jiān)視裝置的結(jié)構(gòu)等。例如，在第一實(shí)施方式中，推斷用數(shù)據(jù)組D102的推斷采樣間隔Tl與計(jì)量間隔At相等，但也可以使推斷采樣間隔Tl與計(jì)量間隔At不相等，也可以如圖21所示地設(shè)定為推斷采樣間隔Tl〉計(jì)量間隔TC。這樣做也能按照每個(gè)推斷采樣周期Tl制作成數(shù)據(jù)數(shù)η的數(shù)據(jù)組D102。
[0238]附圖標(biāo)記的說明
[0239]I…電力系統(tǒng)
[0240]2…發(fā)電機(jī)
[0241]3…輸電線
[0242]4…負(fù)載
[0243]5…同步計(jì)量終端
[0244]6…同步信號(hào)用衛(wèi)星
[0245]7…短路容量監(jiān)視裝置
[0246]8…數(shù)據(jù)收集.存儲(chǔ)部
[0247]9…運(yùn)算處理部
[0248]91…數(shù)據(jù)組制作部
[0249]92…相位校正部
[0250]93…反向阻抗推斷部
[0251]94…短路容量計(jì)算部
[0252]95…判定閾值決定部
[0253]96…變動(dòng)幅度判定部
[0254]10…顯示/輸入輸出部
[0255]11…通信控制部
[0256]12…傳送路徑
【權(quán)利要求】
1.一種電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法，監(jiān)視電力系統(tǒng)的短路容量，其特征在于，包括: 數(shù)據(jù)計(jì)量步驟，在電力系統(tǒng)中的經(jīng)由輸電線的至少2個(gè)計(jì)量地點(diǎn)上，針對(duì)各計(jì)量地點(diǎn)的電壓和電流的相量，以及在電力系統(tǒng)中的經(jīng)由輸電線與所述計(jì)量地點(diǎn)相連接的相位校正用計(jì)量地點(diǎn)上，針對(duì)電壓的相量，分別經(jīng)時(shí)性地進(jìn)行同步計(jì)量； 數(shù)據(jù)收集步驟，收集在所述數(shù)據(jù)計(jì)量步驟中計(jì)量出的計(jì)量數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)組制作步驟，基于在所述數(shù)據(jù)收集步驟中收集到的計(jì)量數(shù)據(jù)，制作按照每個(gè)規(guī)定的周期而具有多個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)的數(shù)據(jù)組； 相位校正步驟，從所述數(shù)據(jù)組的各相位中減去所述相位校正用計(jì)量地點(diǎn)的電壓相位，并且將任意計(jì)量地點(diǎn)上的任意時(shí)刻的電壓相位規(guī)定為基準(zhǔn)相位，從所述數(shù)據(jù)組的各相位中減去該基準(zhǔn)相位，由此進(jìn)行所述數(shù)據(jù)組的相位校正； 反向阻抗推斷步驟，使用在所述相位校正步驟中進(jìn)行了相位校正后的所述數(shù)據(jù)組，推斷從短路地點(diǎn)觀察電源側(cè)時(shí)的反向阻抗；以及 短路容量計(jì)算步驟，根據(jù)在所述反向阻抗推斷步驟中推斷的所述反向阻抗，計(jì)算短路容量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)組制作步驟中，根據(jù)電網(wǎng)的變動(dòng)狀態(tài)，使采樣周期和所述數(shù)據(jù)組中包含的數(shù)據(jù)的數(shù)量可變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法，其特征在于，在所述數(shù)據(jù)組制作步驟中，在所述數(shù)據(jù)組中去掉離群值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中的任一項(xiàng)所述的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法，其特征在于，在所述短路容量計(jì)算步驟中，在計(jì)算出的短路容量或者短路電流中去掉離群值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4中的任一項(xiàng)所述的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法，其特征在于，包括: 判定閾值決定步驟，決定判定閾值，該判定閾值成為用于排除推斷結(jié)果的判定基準(zhǔn)；以及 變動(dòng)幅度判定步驟，判斷通過所述相位校正步驟的校正而產(chǎn)生的所述數(shù)據(jù)組的變動(dòng)幅度是否小于所述閾值， 在所述變動(dòng)幅度判定步驟中判斷為所述數(shù)據(jù)組的變動(dòng)幅度小于所述閾值的情況下，不進(jìn)行所述反向阻抗推斷步驟和所述短路容量計(jì)算步驟，而前進(jìn)到下個(gè)數(shù)據(jù)組制作步驟，在判斷為所述數(shù)據(jù)組的變動(dòng)幅度大于所述閾值的情況下，前進(jìn)到所述反向阻抗推斷步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5中的任一項(xiàng)所述的電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視方法，其特征在于， 包括通信步驟，在所述通信步驟中，在線收集在所述短路容量計(jì)量步驟中收集到的電壓和電流的相量， 在所述短路容量計(jì)算步驟中逐次地計(jì)算短路容量或者短路電流。
7.一種電力系統(tǒng)的短路容量監(jiān)視系統(tǒng)，監(jiān)視電力系統(tǒng)的短路容量，其特征在于，設(shè)置有: 數(shù)據(jù)計(jì)量單元，在電力系統(tǒng)中的經(jīng)由輸電線的至少2個(gè)計(jì)量地點(diǎn)上，針對(duì)各計(jì)量地點(diǎn)的電壓和電流的相量，以及在電力系統(tǒng)中的經(jīng)由輸電線與所述計(jì)量地點(diǎn)相連接的相位校正用計(jì)量地點(diǎn)上，針對(duì)電壓的相量，分別經(jīng)時(shí)性地進(jìn)行同步計(jì)量； 數(shù)據(jù)收集單元，收集由所述數(shù)據(jù)計(jì)量單元計(jì)量出的計(jì)量數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)組制作單元，基于由所述數(shù)據(jù)收集單元收集到的計(jì)量數(shù)據(jù)，制作按照每個(gè)規(guī)定的周期而具有多個(gè)數(shù)據(jù)數(shù)的數(shù)據(jù)組； 相位校正單元，從所述數(shù)據(jù)組的各相位中減去所述相位校正用計(jì)量地點(diǎn)的電壓相位，并且將任意計(jì)量地點(diǎn)上的任意時(shí)刻的電壓相位規(guī)定為基準(zhǔn)相位，從所述數(shù)據(jù)組的各相位中減去該基準(zhǔn)相位，由此進(jìn)行所述數(shù)據(jù)組的相位校正； 反向阻抗推斷單元，使用由所述相位校正單元進(jìn)行了相位校正后的所述數(shù)據(jù)組，推斷從短路地點(diǎn)觀察電源側(cè)時(shí)的反向阻抗；以及 短路容量計(jì)算單元，根據(jù)由所述反向阻抗推斷單元推斷的所述反向阻抗，計(jì)算短路容量。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK104205546SQ201380018112
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年4月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月6日
【發(fā)明者】小坂葉子, 小林武則, 高林芳樹, 小俁和也, 蘇雷什·昌德·維爾馬, 和澤良彥, 中地芳紀(jì) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝