結 言

６ . １ 本 研 究 の 結 論

系 統 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の 中 で 必 要 と さ れ な が ら も 計 算 機 の 性 能 の 制 約 や 計 算 手 法 ・ 解 析 モ デ ル が 存 在 し て い な か っ た た め に 実 現 し て い な か っ た 対 象 と し て 三 相 不 平 衡 を 取 り 上 げ ， 従 来 三 相 平 衡 と し て 扱 わ れ て き た 現 象 を 不 平 衡 も 考 慮 し て 解 析 可 能 な 方 法 を 適 用 す る 方 法 を 実 現 し た 。 本 研 究 で 得 ら れ た 成 果 を 要 約 す る と ， 以 下 の と お り で あ る 。

６.１.１ 実 効 値 に よ る 定 常 解 析 （ 第 ３ 章 ）

こ れ ま で 提 案 さ れ て き た 手 法 に 対 し ， 下 記 の ① ～ ③ の 点 に つ い て 改 良 す る こ と で ， 適 用 の 妨 げ と な っ て い た 課 題 を 解 決 し た 。 結 果 と し て ， 制 約 の あ っ た 系 統 規 模 を 拡 張 で き ， 実 運 用 レ ベ ル で の 計 算 規 模 で の 解 析 に お い て も 安 定 し て 三 相 不 平 衡 の 解 析 を 可 能 と し た 。

① 電 流 方 程 式 の 導 入

非 線 形 方 程 式 で あ る 電 力 方 程 式 は 上 め 解 と 下 め 解 の ２ つ の 解 を も ち ， 浮 遊 母 線 は 下 め 解 と し て 電 圧 零 を 持 つ （ 電 圧 ＝ ０, 注 入 電 力 ＝ ０ ）。 こ の た め ニ ュ ー ト ン ラ プ ソ ン 法 を 用 い て 反 復 計 算 を 行 っ た 場 合 ， 反 復 計 算 を 開 始 す る 電 圧 初 期 値 に よ っ て は 電 圧 ＝ ０ を 解 と し て 求 め て し ま う こ と が あ る 。 そ こ で 浮 遊 母 線 に お い て は 電 力 ミ ス マ ッ チ(ΣPQ =0)で は な く 電 流 ミ ス マ ッ チ (ΣI =0)で 計 算 す る 。

② 直 角 座 標 系 の 採 用

電 圧 の 座 標 系 と し て 直 角 座 標 系 を 用 い た 。 こ の 場 合 ， 方 策 ① の 電 流 方 程 式 の 導 入 と 合 わ せ て 適 用 す る と ，浮 遊 母 線 の 電 流 方 程 式 は 線 形 と な る た め 第 ２ 回 目 以 降 の 反 復 計 算 に お い て は 浮 遊 母 線 の 残 差 は 零 と な り 収 束 性 の 改 善 が 期 待 で き る 。

③ 非 接 地 部 分 系 統 の 処 理

対 象 と す る 系 統 に お い て 常 時 の 零 相 電 圧 の 関 心 が 薄 い な ど の 理 由 で 接 地 機 器 モ デ ル が 省 略 さ れ て い る 場 合 に は 潮 流 方 程 式 の 解 が 不 定 と な る 課 題 が あ る 。 こ れ は 例 え ば ， 変 圧 器 の ３ 次 Δ 巻 線 の 先 な ど の 接 地 機 器 を 省 略 し た 場 合 に 対 象 系 統 の 一 部 が 解 析 モ デ ル に お い て 非 接 地 系 統 と な り 零 相 が 浮 い た 状 態 （ 零 相 が 非 接 地 分 離 系 統 ） と な る 場 合 な ど が 挙 げ ら れ る 。 本 研 究 で は こ の 問 題 を 回 避 す る た め に 新 た な 方 策 を 開 発 し た 。 具 体 的 に は 解 析 モ デ

ル に お い て 零 相 が 非 接 地 分 離 に な る 部 分 系 統 の 中 で 一 つ の 母 線( abc相)を 選 び ， こ の 母 線 のabc各 相 の ノ ー ド 電 流 方 程 式 の 中 に 対 地 と 接 地 し な が ら も 零 相 電 流I⁰の 条 件 式 を 付 加 す る こ と で 計 算 結 果 と し て 零 相 電 圧V⁰ =0 を 得 る こ と と し た 。 つ ま り 実 機 に お い て 接 地 機 器 の 零 相 電 流 が 微 小 で あ り か つ 零 相 電 圧 が ほ ぼ ゼ ロ で あ る 状 態 に 近 い 計 算 結 果 を 得 る 。 こ の 方 策 に よ り 常 時 の 零 相 電 圧 の 関 心 が 薄 い 等 の 理 由 で 接 地 機 器 モ デ ル が 省 略 さ れ て い る 場 合 に 解 が 不 定 と な る 課 題 を 解 決 し た 。

６.１.２ 実 効 値 に よ る 動 特 性 解 析 (第 ４ 章)

こ れ ま で 三 相 不 平 衡 を 実 運 用 に 供 す る 際 に は 以 下 の 課 題 が あ り ， 三 相 不 平 衡 の 実 効 値 に よ る 動 特 性 解 析 は 解 析 者 の ニ ー ズ を 満 た す 詳 細 度 で は 実 施 さ れ て な か っ た 。 そ こ で 本 研 究 で は 適 用 の 妨 げ と な っ て い る 以 下 の 課 題 に つ い て 検 討 を 行 い ， 結 果 と し て 実 務 で も 扱 い や す い 不 平 衡 解 析 の 手 法 を 実 現 し た 。

( 1 ) 計 算 速 度 と 精 度 保 証

本 研 究 で は 数 値 積 分 法 に 可 変 刻 み 幅 と 誤 差 の 定 量 評 価 の 可 能 な 陽 的 ル ン ゲ ク ッ タ 埋 め 込 み 法 （e mbed d ed Runge -Ku tta me tho d， 以 後 埋 め 込 み 法, E R K） の 採 用 を 提 案 す る と 共 に 電 力 系 統 の 実 効 値 に よ る 動 特 性 解 析 へ 適 用 す る 際 の 妨 げ と な っ て い る 課 題 を 解 決 し た 。 開 発 し た 手 法 を 適 用 す る こ と で ， 積 分 誤 差 を 動 的 ･ 定 量 的 に 把 握 し な が ら 刻 み 幅 の 自 動 調 整 し ，一 定 精 度 を 保 証 し た 安 定 度 計 算 が 可 能 と な り 計 算 速 度 と 精 度 保 証 に 対 す る 課 題 を 解 決 し た 。

( 2 ) 不 平 衡 機 器 の 解 析 手 法

本 研 究 で は 不 平 衡 機 器 の 解 析 を 実 現 す る た め に 適 用 の 妨 げ と な っ て い た 下 記 の ① ～ ② を 解 決 し ， 三 相 不 平 衡 の 実 効 値 に よ る 動 特 性 解 析 を 容 易 に 模 擬 す る 解 析 手 法 を 実 現 し た 。

① 対 称 座 標 法 に 基 づ く 多 地 点 の 不 平 衡 故 障 計 算

対 称 座 標 法 に 基 づ き 正 相 回 路 の 故 障 点 間 に 故 障 等 価 イ ン ピ ー ダ ン ス を 作 成 し 正 相 回 路 に 挿 入 す る 不 平 衡 故 障 の 計 算 方 法 を 確 立 し た 。

② 不 平 衡 機 器 の 解 析 手 法

不 平 衡 機 器 モ デ ル は 逆 相 ・ 零 相 の 電 流 源 を 模 擬 出 来 れ ば 解 析 者 が 解 析 モ デ ル 作 成 を 容 易 に 出 来 る 。 そ こ で 不 平 衡 発 生 地 点 に 不 平 衡 故 障 を 複 数 組 み 合 わ せ た ブ ラ ン チ と 正 相 電 流 源 を 接 続 し 逆 相 ・ 零 相 の 電 流 源 を 実 現 す る 方 法 を 実 現 し た 。

６.１.３ 瞬 時 値 に よ る 動 特 性 解 析(第 ５ 章 ）

瞬 時 値 解 析 に つ い て は Ｅ Ｍ Ｔ Ｐ が 広 く 使 わ れ て お り 三 相 の 解 析 手 法 に つ い て も 既 に 確 立 し て い る 。 そ の た め 計 算 手 法 に 関 す る 検 討 の 必 要 性 は 低 い 。 し か し 瞬 時 値 解 析 は 多 大 な 計 算 時 間 を 要 す る た め 計 算 時 間 の 短 縮 に つ い て は 実 務 上 の 要 望 が 多 い 。 そ の た め 三 相 不 平 衡 と の 関 連 は 薄 く な る が ， 簡 略 化 し た 解 析 モ デ ル に よ る 計 算 の 高 速 化 に 取 り 組 ん だ 。 解 析 モ デ ル は 機 器 毎 に 作 成 を 実 施 す る 必 要 が あ る た め ， 本 研 究 で は 適 用 範 囲 の 広 い 自 励 式 変 換 器 を 対 象 と し た 。 自 励 式 変 換 器 が 適 用 さ れ た 機 器 と し て 風 力 発 電 機 を 対 象 に モ デ ル の 検 討 を 行 い ， 計 算 精 度 を 維 持 し な が ら も 高 速 化 が 可 能 方 法 に つ い て 提 案 を 行 う と 共 に 詳 細 モ デ ル と の 比 較 に よ り 有 効 性 を 明 ら か に し た 。

６ . ２ 今 後 の 課 題

系 統 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は 古 く か ら 精 力 的 に 検 討 が な さ れ て き て お り 膨 大 な 蓄 積 を 有 し て い る 。 し か し ， 系 統 規 模 の 拡 大 や こ れ ま で 存 在 し て い な か っ た 電 力 機 器 が 系 統 に 導 入 さ れ る な ど の 理 由 で 常 に 新 し い 解 析 手 法 や ， 解 析 モ デ ル の 検 討 が 行 わ れ て い る 。 こ の た め 系 統 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は 今 後 も 検 討 が 進 め ら れ て い く と 考 え ら れ る 。 本 研 究 で は こ の 系 統 解 析 の 中 で 三 相 不 平 衡 を 取 り 上 げ た が ， 今 後 と も 不 平 衡 解 析 に 対 す る ニ ー ズ は 増 え て い く と 考 え る 。 本 研 究 に よ り 三 相 不 平 衡 を 実 務 者 の ニ ー ズ に あ っ た 詳 細 度 で 解 析 す る 事 が 可 能 と な っ た が ， 今 後 の 課 題 と し て 以 下 が 考 え ら れ る 。

1) 対 称 座 標 法 に 基 づ く 不 平 衡 機 器 の モ デ ル 化

本 研 究 で は 三 相 不 平 衡 を 対 象 と し ， 解 析 手 法 と モ デ ル に つ い て 検 討 を 実 施 し た 。 解 析 手 法 に つ い て は 従 来 存 在 す る 機 器 は も ち ろ ん ， 将 来 開 発 さ れ る 機 器 に つ い て も 適 用 可 能 と 考 え ら れ る が ， 機 器 の 解 析 モ デ ル に つ い て は 今 後 と も 順 次 整 備 を 実 施 し て い く 必 要 が あ る 。

2) 三 相 不 平 衡 の 発 生 要 因 特 定 と 評 価 方 法 の 確 立

本 研 究 で は 三 相 の 不 平 衡 の 発 生 様 相 を 再 現 す る 事 に 注 力 し て 検 討 を 実 施 し た 。 不 平 衡 の 再 現 が 可 能 に な っ た な ら ば ， 次 の 段 階 と し て ， 不 平 衡 の 発 生 要 因 の 特 定 と そ の 評 価 が 課 題 と な っ て く る 。 不 平 衡 の 発 生 要 因 の 特 定 は 難 し い 課 題 で あ り ， ま た 不 平 衡 比 率 の 評 価 に つ い て も 現 状 で は 十 分 と は 言 え ず ， 今 後 と も こ れ ら の 課 題 に つ い て は 取 り 組 ん で 行 く べ き と 考 え る 。