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電力系統の固有周波数の監視システム及び監視方法

国内特許コード P140010820
整理番号 816
掲載日 2014年8月8日
出願番号 特願2005-114618
公開番号 特開2006-296105
登録番号 特許第4664113号
出願日 平成17年4月12日(2005.4.12)
公開日 平成18年10月26日(2006.10.26)
登録日 平成23年1月14日(2011.1.14)
発明者
  • 白井 康之
  • 仁田 旦三
  • 柴田 勝彦
出願人
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 電力系統の固有周波数の監視システム及び監視方法
発明の概要 【課題】 電力系統の固有周波数をリアルタイムにかつ精度よくモニタできる、電力系統のオンライン監視システムを提供する。
【解決手段】 監視システム1は、SMES11により電力系統100に対して特定周波数fsmの微小電力Psmを注入する。フィルタ15により電力系統から入力した応答電力Plineから、電力系統100で送電される電力本来の周波数成分を除去し、微小電力Psmによる変動分ΔPlineを抽出する。ロックインアンプ17により、抽出した変動分ΔPlineにおける特定周波数fsm成分と、注入された微小電力Psmとの位相差Δθを検出する。周波数コントローラ13は検出した位相差Δθに基づいて、特定周波数fsmが電力系統100の固有周波数に一致するように、注入する微小電力の特定周波数fsmを制御する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



電力送電事業においては、送電する電気の品質(周波数、電圧)を常時一定に保持する必要がある(特許文献1、2参照)。このため、電力事業者は電力系統の状態、安定度余裕の把握、制御を行っている。従来、電力系統の運転状態や安定度の把握は、オフラインの計算機による解析によって行われていた。すなわち、電力系統をモデル化し、オフラインで所定のパラメータを与えて計算機で解析することにより行っていた。





しかし、実際の電力系統を正確にモデル化することは困難であり、また、実際の電力系統では、運転状態は時々刻々と変化することから、オフライン解析では精度または即時性において充分な情報が得られないのが実情である。そのため、電力系統の運転はある程度のマージンを持った上で行われており、系統設備を効率よく利用しているとは言い難い状況にある。





また、近年のわが国における電力事業の自由化にともない、電力系統運用者が十分把握していない多くの電源が連系される状況となっている。これらの不確定な要素はオフラインの計算機解析において十分に反映することができず、系統状態を精度よく把握する上で問題となる。





また、電力系統の状態を把握する要素として、電力系統の固有値の固有周波数を把握することは重要である。

【特許文献1】

開平5-336666号公報

【特許文献2】

開平3-256533号公報

産業上の利用分野



本発明は電力系統の状態を監視するシステム及び方法であって、特に、電力系統の固有周波数をオンラインで監視する技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
電力系統の固有周波数を監視するシステムであって、
電力系統に対し、特定周波数の微小電力を注入する擾乱付加手段と、
微小電力注入後の電力系統からの応答である応答電力を入力し、その応答電力から、電力系統で送電される電力本来の周波数成分を除去して、応答電力における微小電力による変動分を抽出するフィルタと、
該抽出した応答電力の変動分における前記特定周波数成分と、前記擾乱付加手段から出力された微小電力との位相差を検出する位相差検出手段と、
前記検出された位相差に基づいて、前記検出された位相差が所定値となるように前記擾乱付加手段の特定周波数を制御する制御手段とを備え、
前記制御された特定周波数を、電力系統の固有周波数または固有周波数からシフトした周波数として検出する、
ことを特徴とする電力系統の固有周波数の監視システム。

【請求項2】
前記所定値は90度であることを特徴とする請求項1記載の電力系統の固有周波数の監視システム。

【請求項3】
前記所定値は90度から所定量だけシフトした値であることを特徴とする請求項1記載の電力系統の固有周波数の監視システム。

【請求項4】
電力系統の固有周波数を監視するシステムであって、
電力系統に対し、特定周波数の微小電力を注入する擾乱付加手段と、
微小電力注入後の電力系統からの応答である応答電力を入力し、その応答電力から、電力系統で送電される電力本来の周波数成分を除去して、応答電力における微小電力による変動分を抽出するフィルタと、
該抽出した応答電力の変動分の振幅が所定値となるときの変動分の周波数を検出する固有周波数検出手段と、
前記擾乱付加手段により注入される微小電力の特定周波数が前記検出された周波数に一致するように前記特定周波数を制御する制御手段とを備え、
前記制御された特定周波数を、電力系統の固有周波数または固有周波数からシフトした周波数として検出する、
ことを特徴とする電力系統の固有周波数の監視システム。

【請求項5】
前記所定値は、前記変動分の振幅の最大値であることを特徴とする請求項記載の電力系統の固有周波数の監視システム。

【請求項6】
前記所定値は、前記変動分の振幅の最大値から所定量だけシフトした値であることを特徴とする請求項4記載の電力系統の固有周波数の監視システム。

【請求項7】
前記擾乱付加手段はSMES(Superconducting Magnetic Energy Storage System)またはSVG(Static Var Generator)であることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の電力系統の固有周波数の監視システム。

【請求項8】
前記微小電力は正弦波状電力であることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の電力系統の固有周波数の監視システム。

【請求項9】
前記微小電力は、前記応答電力の特定周波数成分の位相を90度進めた信号成分を含むことを特徴とする請求項1ないしのいずれか1つに記載の電力系統の固有周波数の監視システム。

【請求項10】
電力系統の固有周波数を監視する方法であって、
電力系統に対し、特定周波数の微小電力を注入し、
微小電力注入後の電力系統からの応答である応答電力を入力し、
その応答電力から、電力系統で送電される電力本来の周波数成分を除去して、応答電力における微小電力による変動分を抽出し、
該抽出した応答電力の変動分における前記特定周波数成分と、前記注入された微小電力との位相差を検出し、
該検出した位相差に基づいて、前記位相差が所定値となるように、前記注入する微小電力の特定周波数を制御し、
前記制御された特定周波数を、電力系統の固有周波数または固有周波数からシフトした周波数として検出する
ことを特徴とする電力系統の固有周波数の監視方法。

【請求項11】
前記所定値は90度であることを特徴とする請求項10記載の電力系統の固有周波数の監視方法。

【請求項12】
前記所定値は90度から所定量だけシフトした値であることを特徴とする請求項10記載の電力系統の固有周波数の監視方法。

【請求項13】
電力系統の固有周波数を監視する方法であって、
電力系統に対し、特定周波数の微小電力を注入し、
微小電力注入後の電力系統からの応答である応答電力を入力し、
その応答電力から、電力系統で送電される電力本来の周波数成分を除去して、応答電力における微小電力による変動分を抽出し、
該抽出した応答電力の変動分の振幅が所定値となるときの変動分の周波数を検出し、
前記特定周波数が前記検出した周波数に一致するように、前記注入する微小電力の特定周波数を制御し、
前記制御された特定周波数を、電力系統の固有周波数または固有周波数からシフトした周波数として検出する
ことを特徴とする電力系統の固有周波数の監視方法。

【請求項14】
前記所定値は、前記変動分の振幅の最大値であることを特徴とする請求項13記載の電力系統の固有周波数の監視方法。

【請求項15】
前記所定値は、前記変動分の振幅の最大値から所定量だけシフトした値であることを特徴とする請求項13記載の電力系統の固有周波数の監視方法。

【請求項16】
前記微小電力は正弦波状電力であることを特徴とする請求項10ないし15のいずれか1つに記載の電力系統の固有周波数の監視方法。

【請求項17】
前記微小電力は前記応答電力の特定周波数成分の位相を90度進めた信号成分を含むことを特徴とする請求項10ないし15のいずれか1つに記載の電力系統の固有周波数の監視方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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