電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置以及使用其的電力系統(tǒng)體系的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置為了適當(dāng)進行電力系統(tǒng)整體的狀態(tài)監(jiān)視，高精度地估計電力系統(tǒng)的任意地點的電力狀態(tài)。具備：電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，將電力系統(tǒng)的表示位置的節(jié)點信息和包括傳感器的裝備信息建立對應(yīng)來保持；傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，保持傳感器輸出；估計環(huán)境設(shè)定部，使用電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的信息來決定在估計在特定節(jié)點下的電力狀態(tài)時使用的傳感器；和狀態(tài)估計部，對應(yīng)于由估計環(huán)境設(shè)定部決定的在特定節(jié)點下的使用傳感器，從傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獲得傳感器的輸出，來對電力系統(tǒng)整體進行狀態(tài)估計，估計環(huán)境設(shè)定部具備：傳感器確定部，對設(shè)置在電力系統(tǒng)的傳感器確定該傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一情況；和傳感器變更部，對與所確定的傳感器對應(yīng)的節(jié)點變更在該節(jié)點下使用的傳感器。
【專利說明】電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置以及使用其的電力系統(tǒng)體系
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及為了適當(dāng)?shù)剡M行電力系統(tǒng)整體的狀態(tài)監(jiān)視而使用傳感器的測量信息來高精度地估計電力系統(tǒng)的任意地點的電力狀態(tài)的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置以及使用其的電力系統(tǒng)體系。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)于電力系統(tǒng)，近年來對分散型電源導(dǎo)入時的頻率和電壓的維持、還有電力公司的裝備的有效利用的要求日益提高。為此，對表征電力系統(tǒng)的實際狀況的電壓、電流等電力狀態(tài)進行管理的必要性進一步增加。
[0003]在該電力狀態(tài)管理中，使用對設(shè)于電力系統(tǒng)的受限的地點的電力狀態(tài)進行測量而得到的傳感器的測量信息，用被稱作潮流計算或狀態(tài)估計的電力狀態(tài)計算方法來對電力系統(tǒng)的任意地點的電力狀態(tài)進行估計。
[0004]作為本【技術(shù)領(lǐng)域】的【背景技術(shù)】，在專利文獻I記載了:“在配電線的電壓管理和運用控制中，能以最少數(shù)量得到最佳效果(配電線狀態(tài)計算的精度等)地決定為了掌握配電線的電壓分布和潮流狀態(tài)而需要的測量器的設(shè)置場所。
[0005]另外，在專利文獻2中，記載了:根據(jù)配電系統(tǒng)的電壓、電流測量值來一并估計配電系統(tǒng)的潮流狀態(tài)以及各測量裝置的誤差。
[0006]另外，在專利文獻3中記載了:將對各觀測值賦予的權(quán)重公式化，提供在阻抗的偏差大的系統(tǒng)中也可靠地收斂的電力系統(tǒng)的狀態(tài)估計方法。
[0007]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻I JP特開2008-72791號公報
[0010]專利文獻2 JP特開2008-154418號公報
[0011]專利文獻3 JP特開昭63-73831號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的課題
[0013]若對這些公知的【背景技術(shù)】進行研究，則專利文獻I?3都具有基于傳感器的測量信息來計算電力狀態(tài)的單元。為此，全憑傳感器來左右電力系統(tǒng)的狀態(tài)估計精度，期望將高精度的傳感器配置到眾多電力系統(tǒng)中。另外，期望估計方法為高精度的方法。
[0014]這其中，關(guān)于傳感器，在專利文獻I中，在電力系統(tǒng)中增設(shè)傳感器時，考慮電力狀態(tài)的估計精度和成本來尋求最合適的設(shè)置場所。另外，在專利文獻2中，為了進行高精度運算，使用傳感器的測量信息與基于電力狀態(tài)計算的估計值的偏差來預(yù)先計算估計值的修正量，使用該修正量來修正估計值。
[0015]但是，專利文獻1、2都是均勻地使用設(shè)置在電力系統(tǒng)的全部傳感器的測量信息。為此，有估計精度存在偏差的情況，但并未考慮該問題。[0016]若對偏差事例進行介紹，則例如電壓的估計精度與傳感器的測量信息其中之一的功率因數(shù)有不小的關(guān)系。為此，在負載大的工廠的運行時間段，工廠附近的功率因數(shù)有時會示出是與系統(tǒng)上的其它場所有較大不同的特異值這樣的特性(負載特性)。另外，在將功率因數(shù)調(diào)整用的進相電容器導(dǎo)入工廠的情況下，反之在運行時間段沒有特異而在非運行時間段示出特異值。
[0017]然而，在系統(tǒng)中僅設(shè)置少量的傳感器的情況下的電力狀態(tài)計算中，有時會使用該特異值的信息作為被傳感器所夾的區(qū)間的代表值來進行計算。在對被傳感器所夾的區(qū)間的值進行插值的情況下，若其前后的傳感器的任一者示出為特異值這樣的特性，則認為在配電系統(tǒng)整體的電力狀態(tài)估計值精度中發(fā)生偏差。
[0018]在專利文獻3中，通過使傳感器的測量信息帶有權(quán)重，來不均勻地使用設(shè)置在電力系統(tǒng)中的全部傳感器的測量信息并求取收斂解。
[0019]但是，專利文獻3中，通過線路分支的阻抗(對應(yīng)于電力系統(tǒng)確定的大小)來變更權(quán)重，傳感器間的相對的權(quán)重說起來是固定的。另外，在實際的電力系統(tǒng)中，由于阻抗不為零，因此權(quán)重不會成為零，在使用全部傳感器的測量信息這一點上與專利文獻1、2相同。
[0020]如以上說明那樣，在負載特性動態(tài)改變的情況下，認為難以包括不使用一部分傳感器的測量信息的情況在內(nèi)地動態(tài)應(yīng)對。
[0021]為此，本發(fā)明的課題是為了解決上述問題點而提出，為了適當(dāng)?shù)剡M行電力系統(tǒng)整體的狀態(tài)監(jiān)視，提供使用傳感器的一部分測量信息來高精度地估計電力系統(tǒng)的任意地點的電力狀態(tài)的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置以及使用其的電力系統(tǒng)體系。
[0022]用于解決課題的手段
[0023]在為了解決上述課題而提出的本發(fā)明所涉及的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置以及使用其的電力系統(tǒng)體系中，在具有多個測量電力狀態(tài)的傳感器的電力系統(tǒng)中，特征在于，確定示出特異的傾向的傳感器，使用將該傳感器除外的傳感器來估計電力系統(tǒng)的任意的地點的電力狀態(tài)。另外，提出確定示出特異的傾向的傳感器的方法。
[0024]具體地，以下那樣地構(gòu)成電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置。
[0025]電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置在電力系統(tǒng)各處配置多個傳感器，使用傳感器輸出來估計電力系統(tǒng)的狀態(tài)，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置具備:電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，其將表示電力系統(tǒng)的位置的節(jié)點信息和包括傳感器的裝備信息、建立對應(yīng)來保持；傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，其保持傳感器輸出；估計環(huán)境設(shè)定部，其使用電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的信息來決定在估計在特定節(jié)點下的電力狀態(tài)(特別是無效功率)時使用的傳感器；和狀態(tài)估計部，其對應(yīng)于由估計環(huán)境設(shè)定部決定的在特定節(jié)點下的使用傳感器來從傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獲得傳感器的輸出，對電力系統(tǒng)整體進行狀態(tài)估計，估計環(huán)境設(shè)定部具備:傳感器確定部，其對設(shè)置在電力系統(tǒng)的傳感器確定該傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一情況；和傳感器變更部，其對與所確定的傳感器對應(yīng)的節(jié)點變更在該節(jié)點的電力狀態(tài)(特別是無效功率)的估計中使用的傳感器。
[0026]另外，如以下那樣構(gòu)成電力系統(tǒng)體系。
[0027]電力系統(tǒng)體系包括:配置在電力系統(tǒng)各處的多個傳感器；電力狀態(tài)控制設(shè)備，其配置在電力系統(tǒng)各處，并能控制電力系統(tǒng)的電力狀態(tài)；電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，其使用傳感器輸出來估計電力系統(tǒng)狀態(tài)；和電力系統(tǒng)控制中央裝置，其對應(yīng)于來自電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)來將操作信號賦予電力狀態(tài)控制設(shè)備，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置具備:電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，其將表示電力系統(tǒng)的位置的節(jié)點信息和包括傳感器的裝備信息建立對應(yīng)來保持；傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，其保持傳感器輸出；估計環(huán)境設(shè)定部，其使用電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的信息來決定在估計特定節(jié)點下的電力狀態(tài)時使用的傳感器；和狀態(tài)估計部，其對應(yīng)于由估計環(huán)境設(shè)定部決定的在特定節(jié)點下的使用傳感器來從傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獲得傳感器的輸出，對電力系統(tǒng)整體進行狀態(tài)估計，估計環(huán)境設(shè)定部具備:傳感器確定部，其對設(shè)置在電力系統(tǒng)的傳感器確定該傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一情況；和傳感器變更部，其對與所確定的傳感器對應(yīng)的節(jié)點變更在該節(jié)點下使用的傳感器。
[0028]發(fā)明的效果
[0029]根據(jù)本發(fā)明，由于為了適當(dāng)?shù)剡M行電力系統(tǒng)整體的狀態(tài)監(jiān)視而使用將示出特異的傾向的傳感器除外后剩下的傳感器的測量信息來估計電力系統(tǒng)的任意地點的電力狀態(tài)，因此能聞精度地進行估計。
[0030]另外，根據(jù)實施例，通過提升狀態(tài)估計的精度，能支援桿上變壓器或SVR等系統(tǒng)裝備的適當(dāng)?shù)膶?dǎo)入計劃，能提升裝備的利用效率。
[0031]進而，根據(jù)實施例，使用估計出的電力狀態(tài)來決定各控制設(shè)備的最合適的控制量，其結(jié)果，能抑制在電力系統(tǒng)中的電力損耗量和電壓從規(guī)定范圍的脫離量，由此能維持電力的質(zhì)量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0032]圖1是電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置的構(gòu)成圖。
[0033]圖2是表示從變電站起直到負載為止的配電電力系統(tǒng)的典型的一例的圖。
[0034]圖3是通過節(jié)點和分支示意地表征圖2的電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)圖。
[0035]圖4是表示與節(jié)點相關(guān)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一例的圖。
[0036]圖5是表示與分支相關(guān)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一例的圖。
[0037]圖6是表示保持在傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的傳感器數(shù)據(jù)的一例的圖。
[0038]圖7是作為估計環(huán)境數(shù)據(jù)的一例表示第I估計環(huán)境數(shù)據(jù)的圖。
[0039]圖8是作為估計環(huán)境數(shù)據(jù)的一例表示第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)的圖。
[0040]圖9是作為估計環(huán)境數(shù)據(jù)的一例表示第3估計環(huán)境數(shù)據(jù)的圖。
[0041]圖10是表示通過聚類方法來進行傳感器的組分類的一例的圖。
[0042]圖11是表示通過線性插值來算出任意位置的電力狀態(tài)的觀點的圖。
[0043]圖12是表示使用了功率方程式的狀態(tài)估計計算方法的圖。
[0044]圖13是表示實施例2中的電力系統(tǒng)體系的構(gòu)成的圖。
[0045]圖14是表示對構(gòu)成電力系統(tǒng)的各設(shè)備的控制量進行計算的方法的一例的圖。
【具體實施方式】
[0046]下面，使用附圖來說明本發(fā)明的實施例。在實施例1中，說明了使用傳感器的測量信息來估計電力系統(tǒng)的任意地點的電力狀態(tài)的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3的示例。在實施例2中，說明了使用電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3的電力系統(tǒng)體系的示例。
[0047]實施例1
[0048]在本實施例中，說明了使用傳感器的測量信息來估計電力系統(tǒng)的任意地點的電力狀態(tài)的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3的示例，但在這之前先對設(shè)置電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3的典型的電力系統(tǒng)進行說明。
[0049]在圖2、圖3示出設(shè)置本發(fā)明的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3的典型的電力系統(tǒng)的一例。首先圖2示出從變電站起直到負載為止的配電電力系統(tǒng)的典型的一例。
[0050]在該圖中，20是表征地點的節(jié)點。例如表示變電站的變壓器的設(shè)置場所的節(jié)點是20a，表示電線桿的設(shè)置場所的節(jié)點是20b到20h。另外，在電線桿上適當(dāng)設(shè)置有傳感器22、桿上變壓器23、電壓調(diào)整設(shè)備25等設(shè)備。另外，在變電站的變壓器中設(shè)置有傳感器22e。為此，例如對于設(shè)置傳感器22a的電線桿的節(jié)點20c還能表現(xiàn)為傳感器22a設(shè)置場所的節(jié)點。同樣地，對于設(shè)置桿上變壓器23a的電線桿的節(jié)點20d，還能稱作桿上變壓器23a的節(jié)點，對于設(shè)置電壓調(diào)整設(shè)備25a的電線桿的節(jié)點20e還能稱作電壓調(diào)整設(shè)備25a的節(jié)點。
[0051]另外，在該圖中，21表征連結(jié)節(jié)點間的分支。因此，電力系統(tǒng)中的分支表示送配電線。
[0052]另外，在圖2中，24是與電力系統(tǒng)連接的用戶。因此，關(guān)于用戶24也能用表征地點的節(jié)點來表現(xiàn)，在圖的示例中，24a、24b是表征用戶的地點的節(jié)點。
[0053]圖3是通過節(jié)點20和分支21來示意地表征圖2的電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)圖。即，從表示變電站的變壓器位置的節(jié)點20a起朝向負載側(cè)示出表示串聯(lián)配置的多個電線桿的設(shè)置場所的節(jié)點(20b~20h)。另外，將表示電線桿的設(shè)置場所的節(jié)點(20b和20h)記述為用戶的節(jié)點24a、24b。分支連接相鄰的節(jié)點間。
[0054]若比較圖2、圖3，則例如在圖2中包括并顯示出了傳感器22、桿上變壓器23、電壓調(diào)整設(shè)備25，而這些在圖3中并未出現(xiàn)。它們在場所上位于與電線桿節(jié)點20相同的地方，因此，成為電線桿節(jié)點的附屬設(shè)備這樣的定位。
[0055]在圖2中，在電線桿節(jié)點中的裝載傳感器22的電線桿節(jié)點(20c、20e、20f、20h)與變電站的變壓器節(jié)點20a間、以及AMI (Advanced Metering Infrastructure,高級測量體系)的測量對象即用戶節(jié)點(24a、24b)與電力系統(tǒng)信息收集裝置26間設(shè)有通信網(wǎng)絡(luò)27。由此，在電力系統(tǒng)信息收集裝置26中，對于電力系統(tǒng)各處的電壓、電流、功率因數(shù)、相位等與電力狀態(tài)相關(guān)的信息a，在圖3中通過收集或收集后的處理生成。另外，用黑圓點?來標記裝載有傳感器22的電線桿節(jié)點(20c、20e、20f、20h)和變壓器節(jié)點20。
[0056]圖1是本實施例的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3的構(gòu)成圖的示例。電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3由估計環(huán)境設(shè)定部30、估計環(huán)境數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DB3以及狀態(tài)估計部32構(gòu)成。另外，電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3與傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DB2和電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DBl連接，使用它們的數(shù)據(jù)來執(zhí)行給定的運算。這其中，存儲在傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DB2中的傳感器數(shù)據(jù)是介由圖2的通信網(wǎng)絡(luò)27收集到電力系統(tǒng)信息收集裝置26中，并從電力系統(tǒng)得到的傳感器22的探測信息。
[0057]接下來 ，說明電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3中的大致的處理的流程。首先，在估計環(huán)境設(shè)定部30中，從電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DBl讀出與構(gòu)成狀態(tài)監(jiān)視對象的電力系統(tǒng)的裝備(變電站變壓器20、桿上變壓器23、電壓調(diào)整設(shè)備25、用戶24等的裝備。包括傳感器22)相關(guān)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上設(shè)定在進行電力狀態(tài)估計時使用的傳感器。在狀態(tài)估計部32中，由傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DB2讀出由估計環(huán)境設(shè)定部30設(shè)定的傳感器的測量信息。進而，使用該數(shù)據(jù)，通過狀態(tài)估計計算來算出電力系統(tǒng)在任意地點的電力狀態(tài)(電流、電壓、相位坐^
寸/ O
[0058]在本發(fā)明中，特征在于估計環(huán)境設(shè)定部30進行的處理，在以下的說明中以估計環(huán)境設(shè)定部30為中心進行說明。狀態(tài)估計部32進行的處理能使用來自估計環(huán)境設(shè)定部30所設(shè)定的傳感器的信息，用已有的公知方法實現(xiàn)。
[0059]在圖4、圖5示出由估計環(huán)境設(shè)定部30使用的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一例。
[0060]電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)是對應(yīng)于電力系統(tǒng)的構(gòu)成預(yù)先設(shè)定的保管在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DBl中的數(shù)據(jù)。另外，作為圖4、圖5的數(shù)據(jù)，示出了圖2、圖3所示的典型的電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。
[0061]圖4的數(shù)據(jù)是與節(jié)點相關(guān)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一例，表征表示地點的節(jié)點(20、24)與設(shè)于該位置的裝備的對應(yīng)關(guān)系。例如定義為節(jié)點N0.1的節(jié)點20a距變電站的距離為O米，作為裝備與變電站20a和傳感器20e建立對應(yīng)來存儲。同樣地，定義為節(jié)點N0.2的節(jié)點20b是存在于距變電站的距離500米的位置的電線桿，由于在該位置不具備變電站變壓器20、桿上變壓器23、電壓調(diào)整設(shè)備25、用戶24、傳感器22等裝備，因此不建立對應(yīng)地存儲裝備信息。
[0062]另外，定義為節(jié)點N0.5的節(jié)點20e距變電站的距離2000米，作為裝備與傳感器22b和電壓調(diào)整設(shè)備25a建 立對應(yīng)存儲。定義為節(jié)點N0.9的節(jié)點24a距變電站的距離為1700米，作為裝備與用戶24a建立對應(yīng)存儲。
[0063]另外，由于能從以上的說明容易地理解對圖4的其它節(jié)點的記載賦予的意義，因此省略對圖4的全部事例的說明。其中，在圖4中，變電站~電壓調(diào)整設(shè)備為止的各欄成為零之處意味著未設(shè)置有關(guān)的裝備、設(shè)備。變電站~電壓調(diào)整設(shè)備為止的各欄成為零以外的場所設(shè)置有關(guān)的裝備、設(shè)備，并記載了識別其的設(shè)備ID。
[0064]圖5的數(shù)據(jù)是與分支相關(guān)的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一例，通過起點節(jié)點和終點節(jié)點來定義分支21。另外，將各分支、和該部分的送電線的電阻R以及電抗X的信息一并存儲。另外，起點節(jié)點和終點節(jié)點使用圖4的節(jié)點名中的節(jié)點N0.來表現(xiàn)。在圖3的節(jié)點20、24用括號來記述圖4中使用的節(jié)點N0.。
[0065]關(guān)于觀察圖5的數(shù)據(jù)的方法，例如以起點節(jié)點3、終點節(jié)點4定義的分支名為21c，該分支N0.為3。另外，能從該表讀取到該送電線區(qū)間的電阻R為0.06(Ω)、電抗X為
0.08(Ω)。另外，在圖3的分支21用括號來記述圖4中使用的分支N0.。
[0066]關(guān)于圖5的其它分支，由于能從以上的說明容易地理解，因此省略對圖5的全部事例的說明。根據(jù)該標記，分支由起點以及終點節(jié)點和阻抗等組成，能介由節(jié)點來掌握電線的連接關(guān)系。圖4、圖5所示的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)對應(yīng)于圖2、圖3的電力系統(tǒng)構(gòu)成和其裝備的關(guān)系而被事先準備，并保存在電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DBl中。另外，該內(nèi)容能對應(yīng)于電力系統(tǒng)構(gòu)成的變更、或裝備、設(shè)備的變更來適宜修正。
[0067]在圖6示出保持在圖1的傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DB2中的傳感器數(shù)據(jù)的一例。另外，作為圖6的數(shù)據(jù)而示出圖2、圖3所示的典型的電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)。另外，傳感器22與將傳感器定義為圖4的裝備信息時的傳感器ID建立關(guān)聯(lián)來掌握。該圖6的數(shù)據(jù)內(nèi)容是由電力系統(tǒng)信息收集裝置26定期收集的信息，與時刻信息一起被記錄。
[0068]圖1中使用的傳感器數(shù)據(jù)是與設(shè)置在圖2的電力系統(tǒng)中的傳感器22所定期測量的電力狀態(tài)(例如電流、電壓、功率因數(shù)、有效功率、無效功率等)相關(guān)的數(shù)據(jù)。在此，所謂傳感器22，在圖4的示例中是指以節(jié)點名20a、節(jié)點N0.1定義的傳感器ID22e的傳感器、以節(jié)點名20c、節(jié)點N0.3定義的傳感器ID22a的傳感器、以節(jié)點名20e、節(jié)點N0.5定義的傳感器ID22b的傳感器、以節(jié)點名20f、節(jié)點N0.6定義的傳感器ID22c的傳感器、以節(jié)點名20h、節(jié)點N0.8定義的傳感器ID22d的傳感器。
[0069]這些傳感器介由通信網(wǎng)絡(luò)27與電力系統(tǒng)信息收集裝置26連接，由傳感器測量出傳感器數(shù)據(jù)被收集、積蓄在電力系統(tǒng)信息收集裝置26內(nèi)的傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DB2中。另外，在電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置3中，包括傳感器數(shù)據(jù)和電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)在內(nèi)地管理與電力系統(tǒng)相關(guān)的各種數(shù)據(jù)。
[0070]在示出傳感器數(shù)據(jù)的一例的圖6中，傳感器ID22e、22a、22b、22c、22d的傳感器測量出的例如電流、電壓、功率因數(shù)的信息以各相為單位存儲。另外，它們的檢測以一定周期例如每隔30分同時執(zhí)行，并被存儲。
[0071]在圖1的估計環(huán)境設(shè)定部30中，使用預(yù)先準備的圖4、圖5的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)來作成、編輯估計環(huán)境數(shù)據(jù)。所謂估計環(huán)境數(shù)據(jù)，是指傳感器ID或每個傳感器的權(quán)重等的參數(shù)。估計環(huán)境數(shù)據(jù)被積蓄在估計環(huán)境數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫DB3中，之后為了在狀態(tài)估計部32中進行電力狀態(tài)的估計計算而使用。
[0072]在圖7、圖8、圖9示出估計環(huán)境數(shù)據(jù)的一例。這些估計環(huán)境數(shù)據(jù)是使用預(yù)先準備的圖4、圖5的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過估計環(huán)境設(shè)定部30內(nèi)的處理而作成、編輯的結(jié)果物。在此，說明最初作為結(jié)果物的估計環(huán)境數(shù)據(jù)的形態(tài)，后面再說明用于作成該估計環(huán)境數(shù)據(jù)的處理過程。
[0073]這些估計環(huán)境數(shù)據(jù)將節(jié)點編號和傳感器ID成對地構(gòu)成。這樣做意義在于，作為與各節(jié)點連接的用戶的電力狀態(tài)，算出例如負載，利用在該算出時使用的傳感器ID的測量信
肩、O
[0074]例如，在圖7所示的第I估計環(huán)境數(shù)據(jù)中，在與節(jié)點1、2連接的各用戶的無效功率的算出中使用傳感器22e (變電站的傳感器)的測量信息，在與節(jié)點3、4連接的各用戶的無效功率的算出中使用傳感器22a的測量信息(具體的算出方法在后面敘述)。對于其它節(jié)點也是如此。該第I估計環(huán)境數(shù)據(jù)的思路定義:若是具備傳感器的節(jié)點，則在電力狀態(tài)估計中使用該位置的傳感器的輸出，若是不具備傳感器的節(jié)點，則在電力狀態(tài)估計中使用緊挨上游側(cè)的傳感器的輸出。
[0075]在圖8所示的第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)中，確定示出特異的傾向的傳感器，不使用該傳感器，取而代之使用其它傳感器。在圖8的示例中，在節(jié)點3的傳感器22a為示出特異的傾向的傳感器時，不使用傳感器22a，取而代之變更為在電力狀態(tài)估計中使用緊挨的上游側(cè)的傳感器22e的輸出。對應(yīng)于該變更，還將節(jié)點3的下游側(cè)節(jié)點4的傳感器變更為22e。
[0076]圖8的組合變更以外的示例中，對于節(jié)點6的傳感器22c，在其是示出特異的傾向的傳感器時，不使用傳感器22c，取而代之變更為在電力狀態(tài)估計中使用緊挨的上游側(cè)的傳感器22b的輸出。對應(yīng)于該變更，還將節(jié)點6的下游側(cè)節(jié)點7的傳感器也變更為22b。
[0077]另外在此，所謂“示出特異的傾向的傳感器”，是指因放置傳感器的環(huán)境而使得傳感器未示出正確的值、或與平均的傳感器相比時示出特異的傾向的傳感器，是有測量環(huán)境不均勻的特殊情況事情的傳感器，而并非傳感器的故障。例如，大規(guī)模用戶附近的功率因數(shù)由于受到工廠等大規(guī)模用戶的運轉(zhuǎn)狀態(tài)和導(dǎo)入裝備(進相電容器等)的影響而有時會示出與周圍不同的樣子，因此將該傳感器除外來通過圖8的組合進行各部分的電力狀態(tài)估計。
[0078]關(guān)于示出特異的傾向的傳感器的確定，包括判斷方法在內(nèi)在后面進一步敘述。另夕卜，關(guān)于與各節(jié)點連接的各用戶的負載(有效功率P、無效功率Q)的利用，作為狀態(tài)估計部32的功能說明在后面敘述。
[0079]如此地，在第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)的圖8中，示出每當(dāng)節(jié)點3、4以及節(jié)點6、7的無效功率計算時，分別不使用傳感器22a以及22c的測量信息(功率因數(shù))，取而代之分別使用傳感器22e、22b的測量信息。即，提出在例如測量功率因數(shù)的情況下，不在狀態(tài)估計中使用全部的功率因數(shù)計量傳感器，而是確定為一部分傳感器來使用。
[0080]在表示第3估計環(huán)境數(shù)據(jù)的圖9中，在算出與各節(jié)點連接的各用戶的無效功率時，使用所設(shè)定的權(quán)重對多個傳感器ID的測量信息進行加權(quán)平均后的結(jié)果。權(quán)重按每個節(jié)點被分配，并使其總和成為I。
[0081]在圖9的第3估計環(huán)境數(shù)據(jù)中，在具備傳感器的節(jié)點使用的傳感器僅為設(shè)置在該場所的傳感器。節(jié)點N0.1、3、5、6、8相當(dāng)于此。與此相對,在不具備傳感器的節(jié)點(節(jié)點N0.2、4、7、9、10)使用的傳感器使用緊挨的上游傳感器、和緊挨的下游傳感器兩者。
[0082]意味著例如在節(jié)點N0.2，使用緊挨的上游傳感器22e、和緊挨的下游傳感器22a兩者，對各自的輸出分別乘以設(shè)為權(quán)重(均等負荷)的0.5后相加，將得到的值作為在該節(jié)點的測量信號使用。此外，意味著例如在節(jié)點N0.4，使用緊挨的上游的傳感器22a、和緊挨的下游的傳感器22b兩者，對各自的輸出分別乘以設(shè)為不同的權(quán)重(不均等負荷)的0.8、0.2后相加，將得到的值作為在該節(jié)點下的測量信號使用。如何進行權(quán)重分配要考慮系統(tǒng)的環(huán)境后適當(dāng)決定。
[0083]另外，在得到第3估計環(huán)境數(shù)據(jù)的情況下，不使用圖8中說明的傳感器的一部分，取而代之可變更為使用緊挨的上游傳感器、緊挨的下游的傳感器，這自不必說。
[0084]接下來，說明上述圖7、圖8、圖9的估計環(huán)境數(shù)據(jù)的作成方法(估計環(huán)境數(shù)據(jù)作成)。該作成方法在估計環(huán)境設(shè)定部30的內(nèi)部執(zhí)行。
[0085]<第I估計環(huán)境數(shù)據(jù)作成方法:圖7的第I估計環(huán)境數(shù)據(jù)的作成方法>
[0086]這種情況下，例如電力系統(tǒng)的管理者等使用者也可預(yù)先確定并以給定的文件格式保存估計環(huán)境數(shù)據(jù)。估計環(huán)境設(shè)定部30例如具有文本編輯程序等支援估計環(huán)境數(shù)據(jù)的文件作成的功能。在該情形下，將事先準備的文件格式的內(nèi)容直接設(shè)為第I估計環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0087]<第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)作成方法:圖8的第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)的作成方法>
[0088]作為該說明的前提，在圖4的電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的節(jié)點數(shù)據(jù)中(圖4中未記述)包括用戶ID。進而，作為各用戶的信息包括用戶類別。在此，所謂用戶類別例如說的是工業(yè)、商業(yè)、住宅等用戶的類別或種類。
[0089]在估計環(huán)境設(shè)定部30中，求取電力系統(tǒng)整體的每個用戶類別的比例，另外，對每個傳感器還考慮其周邊的用戶類別來求取代表用戶類別。具體地，例如在圖2、3的電力系統(tǒng)中，全部用戶的70%是住宅地，工業(yè)、商業(yè)分別為15%。另外，個別地例如設(shè)為傳感器22a周邊是工業(yè)地帶，傳感器22c周邊是商業(yè)地帶，此外的傳感器周邊是住宅地。
[0090]在此，所謂傳感器的周邊，是指距傳感器的直線距離或從傳感器到用戶為止的電線的延長距離為給定以內(nèi)。此時，將該電力系統(tǒng)的代表用戶類別設(shè)為比例最高的住宅，選擇該代表用戶類別為住宅的傳感器(22e、22b、22d)，而不選擇這以外的類別的傳感器(22a、22c)。在此，“不選擇”的意思是在圖7的第I估計環(huán)境數(shù)據(jù)的表中不使用傳感器(22a、22c)，作為結(jié)果得到基于圖8的表的第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)。由此，在設(shè)置傳感器(22a、22c)的工業(yè)地帶、商業(yè)地帶的狀態(tài)估計計算中使用與代表性的用戶類別(這種情況下為住宅地)相同類別的傳感器，其結(jié)果，能穩(wěn)定地以良好精度得到電力狀態(tài)整體的估計解。
[0091]以上述那樣選擇的傳感器的列表為基礎(chǔ)，如上述那樣地決定用于算出與各節(jié)點連接的各用戶的無效功率的傳感器。每個節(jié)點的傳感器的決定方法例如設(shè)為位于對象節(jié)點的上游側(cè)(變電站側(cè))的最近的傳感器(上述未選擇的傳感器除外)。例如，節(jié)點1、2直接選擇傳感器22e，節(jié)點3、4由于不選擇傳感器22a，因此選擇在上游側(cè)最靠近的22e。若對其它節(jié)點也同樣地決定，則作成圖8的估計環(huán)境數(shù)據(jù)。如此地，能基于用戶類別來取舍選擇傳感器來作成估計環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0092]如此地，在用于作成圖8的第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)的第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)作成方法中，能考慮以上所述的電力系統(tǒng)整體的每個用戶類別的比例、每個傳感器的周邊的用戶類別來對示出特異的傾向的傳感器進行確定。
[0093]<第3估計環(huán)境數(shù)據(jù)作成方法:圖8的第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)的作成方法>
[0094]在本事例中也得到圖8的第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)，但導(dǎo)出方法與第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)作成方法相異。在第2估計環(huán)境數(shù)據(jù)作成方法中是基于電力系統(tǒng)整體以及傳感器的周邊的用戶類別來確定示出特異的傾向的傳感器的思路，但在第3估計環(huán)境數(shù)據(jù)作成方法中采用統(tǒng)計性方法。具體地，通過基于測量出的電力狀態(tài)的聚類來對示出特異的傾向傳感器進行確定。
[0095]這種情況下，在估計環(huán)境設(shè)定部30中，除了電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)以外還參考傳感器數(shù)據(jù)。在此，傳感器數(shù)據(jù)如圖6例示那樣，是積蓄的過去的給定期間(也可以包括當(dāng)前的數(shù)據(jù))的測量信息。在此，關(guān)注測量信息中的例如功率因數(shù)。
[0096]功率因數(shù)Pf如A相、B相、C相那樣地按每相進行測量，作為一例示出對三相的平均值進行處理的示例。即，按每個時刻t、每個傳感器得到三相平均功率因數(shù)。另外，也可以取代三相平均值而對各相分別處理。接下來，以如此得到的每個時刻t、傳感器的三相平均功率因數(shù)(pf(t))為基礎(chǔ)以傳感器為單位進一步進行平均化，由此得到每個傳感器的平均功率因數(shù)pfm((l)式)、以及標準偏差σρ?((2)式)。另外，η是傳感器個數(shù)。
[0097][式I]
[0098]
【權(quán)利要求】
1.一種電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，在電力系統(tǒng)各處配置多個傳感器，使用該傳感器輸出來估計電力系統(tǒng)的狀態(tài)，該電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置的特征在于，具備: 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，其將表示電力系統(tǒng)的位置的節(jié)點信息和包括傳感器的裝備信息建立對應(yīng)來保持； 傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，其保持傳感器輸出； 估計環(huán)境設(shè)定部，其使用所述電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的信息來決定在估計特定節(jié)點下的電力狀態(tài)時使用的傳感器；和 狀態(tài)估計部，其對應(yīng)于由該估計環(huán)境設(shè)定部決定的在特定節(jié)點下的使用傳感器，從所述傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獲得該傳感器的輸出，對電力系統(tǒng)整體進行狀態(tài)估計， 所述估計環(huán)境設(shè)定部具備: 傳感器確定部，其對設(shè)置于電力系統(tǒng)的傳感器確定該傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一,清況；和 傳感器變更部，其對與所確定的傳感器對應(yīng)的節(jié)點變更在該節(jié)點下使用的傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，其特征在于， 變更所述傳感器的傳感器變更部將設(shè)定于緊挨該節(jié)點的上游的節(jié)點的傳感器設(shè)為該節(jié)點的傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，其特征在于， 確定所述傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一情況的傳感器確定部基于電力系統(tǒng)整體以及傳感器的周邊的用戶類別來進行決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，其特征在于， 確定所述傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一情況的傳感器確定部通過基于測量出的電力狀態(tài)的聚類來進行決定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，其特征在于， 確定所述傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一情況的傳感器確定部設(shè)定多個傳感器的組合，將根據(jù)基于由各組合測量出的電力狀態(tài)而平均值以及偏差與配電線整體最接近的傳感器的組合所決定的傳感器決定為由所述狀態(tài)估計部使用的傳感器，將除此之外的傳感器決定為示出所述特異的傾向的傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，其特征在于， 確定所述傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一情況的傳感器確定部設(shè)定多個傳感器的組合，基于由各組合測量出的電力狀態(tài)來算出電力系統(tǒng)的評價地點處的電力狀態(tài)，選擇該評價地點處的算出值與測量數(shù)據(jù)的偏差成為給定值以下的組合，將所選擇的傳感器決定為由所述狀態(tài)估計部使用的傳感器，將此外的傳感器決定為示出所述特異的傾向的傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，其特征在于， 確定所述傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一情況的傳感器確定部按星期幾或每個時間段來實施，或每次按流過電力系統(tǒng)的負載功率的大小來實施。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，其特征在于， 所謂電力狀態(tài)是電流、電壓、功率因數(shù)、有效功率、無效功率中的至少一個。
9.一種電力系統(tǒng)體系，包括:配置于電力系統(tǒng)各處的多個傳感器； 電力狀態(tài)控制設(shè)備，其配置于電力系統(tǒng)各處，能控制電力系統(tǒng)的電力狀態(tài)； 電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置，其使用所述傳感器輸出來估計電力系統(tǒng)狀態(tài)；和電力系統(tǒng)控制中央裝置，其對應(yīng)于來自該電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置的電力系統(tǒng)狀態(tài)，將操作信號賦予所述電力狀態(tài)控制設(shè)備， 所述電力系統(tǒng)體系的特征在于， 所述電力系統(tǒng)狀態(tài)估計裝置具備: 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，其將表示電力系統(tǒng)的位置的節(jié)點信息和包括傳感器的裝備信息建立對應(yīng)來保持； 傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，其保持傳感器輸出； 估計環(huán)境設(shè)定部，其使用所述電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫的信息來決定在估計特定節(jié)點下的電力狀態(tài)時使用的傳感器；和 狀態(tài)估計部，其對應(yīng)于由該估計環(huán)境設(shè)定部決定的在特定節(jié)點下的使用傳感器來從所述傳感器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫獲得該傳感器的輸出，對電力系統(tǒng)整體進行狀態(tài)估計， 所述估計環(huán)境設(shè)定部具備: 傳感器確定部，其針對 設(shè)置在電力系統(tǒng)的傳感器確定該傳感器是示出特異的傾向的傳感器這一,清況；和 傳感器變更部，其針對與所確定的傳感器對應(yīng)的節(jié)點變更在該節(jié)點使用的傳感器。
【文檔編號】H02J3/00GK103748755SQ201280040504
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年8月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月26日
【發(fā)明者】山根憲一郎, 渡邊雅浩, 足立昌宏, 南雅弘, 松浦康雄, 森田智比古 申請人:株式會社日立制作所, 關(guān)西電力株式會社