直流送電を用いた系統安定化ハイブリッド制御器の設計と実験的検証

1.波及的故障のハイブリッドダイナミカルシステムによるモデル化:本課題の目的の1つは、電力系統の解析および制御の新たな枠組みをハイブリッドシステムの観点から構築することである。近年に発生報告された波及的故障(cascading outage)の発生メカニズムは、相差角、電圧、電力などの物理量の連続的変化と保護継電器による送電線トリップなどの離散的制御の相互作用であり、ハイブリッドシステムの観点からの解析を必要とする。本年度は、波及的故障を模擬する数理モデルをハイブリッドダイナミカルシステムに基づいて構築し、2003年に発生したイタリア大停電の現象を部分的に再現可能という結果を得た。ハイブリッドモデルと呼ぶべき上記構築したモデルは、今後の波及的故障の解析や制御の検討に有用と考えられる。2.直流送電制御効果の非ホロノミック力学による解析:本課題の目的の1つは、電力系統安定化への直流送電制御の効果を検証することである。本年度は、過渡安定性への直流送電制御の効果を非ホロノミック力学の観点から検討した。具体的には、直流送電による既存交流系統の安定化制御を電力潮流方程式の解空間の微分幾何的構造の変化として捉えるものである。数値計算により、直流送電の導入にともない解空間が変化し複数の定常運転が可能になるという長所を示すと共に、複数の定常運転が連結でない解空間の部分空間に孤立し存在することを示し、定常運転間の遷移が従来の定電流制御では不可能であるという短所も明らかにした。本結果は、本研究の期間内で遂行できなかったが、ハイブリッド形電力系統シミュレータによる実験的検証を必要とする数理現象である。

1.波及的故障のハイブリッドダイナミカルシステムによるモデル化:本課題の目的の1つは、電力系統の解析および制御の新たな枠組みをハイブリッドシステムの観点から構築することである。近年に発生報告された波及的故障(cascading outage)の発生メカニズムは、相差角、電圧、電力などの物理量の連続的変化と保護継電器による送電線トリップなどの離散的制御の相互作用であり、ハイブリッドシステムの観点からの解析を必要とする。本年度は、波及的故障を模擬する数理モデルをハイブリッドダイナミカルシステムに基づいて構築し、2003年に発生したイタリア大停電の現象を部分的に再現可能という結果を得た。ハイブリッドモデルと呼ぶべき上記構築したモデルは、今後の波及的故障の解析や制御の検討に有用と考えられる。2.直流送電制御効果の非ホロノミック力学による解析:本課題の目的の1つは、電力系統安定化への直流送電制御の効果を検証することである。本年度は、過渡安定性への直流送電制御の効果を非ホロノミック力学の観点から検討した。具体的には、直流送電による既存交流系統の安定化制御を電力潮流方程式の解空間の微分幾何的構造の変化として捉えるものである。数値計算により、直流送電の導入にともない解空間が変化し複数の定常運転が可能になるという長所を示すと共に、複数の定常運転が連結でない解空間の部分空間に孤立し存在することを示し、定常運転間の遷移が従来の定電流制御では不可能であるという短所も明らかにした。本結果は、本研究の期間内で遂行できなかったが、ハイブリッド形電力系統シミュレータによる実験的検証を必要とする数理現象である。