多機電力システムの平衡点制御による非線形分散制御

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650290
• Research Institution: OSAKA PREFECTURE UNIVERSITY
• Principal Investigator: 川本 俊治 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (60214706)
• Keywords: 電力システム / 非線形制御 / 平衡点 / ハイブリッドシステム / PSS / 過渡安定度 / 過負荷 / リミッタ

Research Abstract

新エネルギーによる分散電源、電力自由化および電力需要の増加による電力システムの過負荷運転などを考慮すると、今後の電力システムの安全性・信頼性向上がさらに要求され、発電機の非線形制御はますます重要な役割を果たすものと考えられる。
本研究の動機となる問題点、すなわちAVRの入力ゲインの設定に関しては、故障により発生した動揺を速やかに収束させるために高ゲインとしているが、発電機の絶縁強度の制約でリミッタを設けており、励磁電圧をリミッタに当てて動揺を押さえ込んでいる。したがってリミッタにあてることはシステムを切り替えていることになり、切り替えを含むシステム(ハイブリッドシステム)の制御理論が研究され始めたばかりであることを考慮すると、AVRの入力ゲインの設計が極めて困難であり、現状では経験に基づいてゲインが設定されている。平衡点制御に関する本研究はこの点に始まり、本年度の成果は以下の通り要約できる。
(1)既に取り扱った多くのモデルシステムの代わりに電気学会技術報告書(第754号)の標準1機モデルに平衡点解析を適用し、動揺方程式として得られる12元連立非線形微分方程式を非線形のままで線形化しないで、しかもAVRのリミッタも考慮して平衡点を解析した。実システムに近い標準モデルにおいて、現状の発電機設備を変えることなく、特にAVR・GOV・PSSの可変パラメータに注目し、平衡点解析に基づいてパラメータを設定した結果、従来の設定パラメータによる場合に比較して、標準モデルの臨界故障除去時間および電力輸送限界などの向上をはかることがシミュレーションで検証できた。
(2)提案法による得られた成果の一般性を確認するために、非線形システムとしてよく研究で使われる倒立振子システムに適用し、平衡点解析が非線形システムの制御においてかなり有効な手法となることが分かった。

Research Products

• [Publications] N.Yamasaki, S.Kawamoto: "Equilibrium Point Analysis and Nonlinear Control for Rotating-Type Inverted Pendulum"Proc.of ICEE2002. No.2. 1670-1673 (2002)
• [Publications] H.Morimoto, S.Kawamoto: "Nonlinear Control Based on Equilibrium Point Analysis for Inverted Pendulum"Proc.of SICE2002. No.1. 682-685 (2002)
• [Publications] S.Kawamoto, M.Fujii: "Nonlinear Control of One-Machine Power System by Exact Linearization Using Optimal Parameters"Proc.of IEEE/PES2002. No.1. 453-457 (2002)