次世代配電系統における電圧制御機器群の自律的協調制御方式に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560242
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 餘利野 直人 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70182855)
• Keywords: 電力系統 / 配電系統 / 電圧制御 / SVC / SVR / 協調制御 / マイクログリッド

Research Abstract

本研究では電力自由化環境下における電力システムの信頼性低下の問題を念頭に置き、次世代配電系統における電圧制御器群の自律的強調制御方式を開発している。現状のシステムから高信頼なシステムにスムーズに移行するためには、既存の配電系統に安価な制御機器を逐次導入することで対応することが現実的である。このための技術として、本年度は以下の研究を行った。
(1)現在の配電系統におけるタップ切替式変圧器(SVR等)や並列コンデンサなどの電圧制御機器は分オーダーの時間領域で動作し、一方、最近のパワーエレクトロニクス機器(SVC等のFACTS機器)は秒オーダーで応動する制御機器である。このような場合、現状の制御方式では制御動作の協調を図ることが難しい。したがって、本研究では特異摂動理論に基づく時間スケール分割法を導入して、制御系設計問題を秒オーダーの問題と分オーダーの問題に分割した。この考えに基づく時間スケール分割フィルタを開発し、現状のパワーエレクトロニクスによる電圧調整用制御入力に付加する手法を提案した。これは、現状の機器に対して簡単に適用可能で、秒オーダーの無効電力制御に関して、データ通信も不要であるため信頼性が高い方式である。
(2)電圧安定性問題を回避するための効果的な対策として、基幹系統、配電系統の両者に対応可能なFACTS機器の最適配置問題を検討した。電力システムの信頼性は特に系統故障時における耐故障性能が重要であることから、想定故障発生時のFACTS動作と負荷遮断等の制御機器の動作を考慮した定式化を提案した。この項目ではさらに、制御機器による応答速度を考慮して、予防制御や補正制御と言った信頼度制御の考え方を採用した。この定式化は従来法に比べて斬新なものだが、問題は大規模な混合整数計画問題となった。そこで遺伝的アルゴリズムとタブサーチを採用してロバストな数値解法を開発した。

Research Products

• [Publications] E.E.El-Araby: "A Two Level Hybrid GA/SLP for FACTS Allocation Problem Considering Voltage Security"International Journal of Electrical Power and Energy Systems. 25・4. 327-335 (2003)
• [Publications] E.E.El-Araby: "A New Approach for Preventive/Corrective Control Strategy to Avoid Voltage Collapse Based on FACTS Devices Investment"Trans.IEE of Japan. 123-B・5. 569-576 (2003)
• [Publications] 餘利野直人: "電力系統の電圧安定性とその解析技術の動向"電気学会論文誌. 123-B・7. 803-807 (2003)
• [Publications] N.Yorino: "A Method of Voltage Stability Evaluation for Branch and Generator Outage Contingencies"IEEE Trans.on Power systems. (掲載決定)(発行予定). (2004)
• [Publications] H.Li: "A Fast Method of Voltage Stability Evaluation for Multiple Contingencies"Proc.of International Conference on Electrical Engineering (ICEE). No. ICEE-019. (2003)
• [Publications] 餘利野: "分散電源の連系を考慮した配電系統における電圧制御方式"第4回電気設備学会テーマ付研究会,テーマ「分散電源」. GB03-4-6. 33-37 (2003)