計測・制御セレクションシリーズ 4 電力系統のシステム制御工学 - システム数理とMATLABシミュレーション

著者名：計測自動制御学会【編】/石崎孝幸【編著】/川口貴弘/河辺賢一

コロナ社（2023/12発売）

• ISBN：9784339033847

内容説明

ネットワークシステムの解析と制御の観点から，多数の発電機，負荷，送電網等から構成される電力系統のモデリング，数値シミュレーション，制御系設計，数理解析の要点を解説する。MATLABシミュレーションのプログラムを掲載。

目次

1．序論
1.1　電力系統のシステム制御工学
　1.1.1　電力システム改革に向けた異分野融合の重要性
　1.1.2　本書のねらい
　1.1.3　本書の特徴
1.2　本書の読み方
　1.2.1　全体構成
　1.2.2　数値計算プログラムのダウンロード
　1.2.3　数学的記法

2.　電力系統の数理モデル
2.1　交流回路理論の基礎
　2.1.1　回路素子
　2.1.2　瞬時値と実効値
　2.1.3　フェーザ表示
　2.1.4　インピーダンスとアドミタンス
2.2　接続機器の相互作用関係を表すアドミタンス行列
　2.2.1　送電網モデルの基礎
　2.2.2　対地静電容量を考慮した送電網モデル
　2.2.3　アドミタンス行列の数学的性質
2.3　同期発電機の数理モデル
　2.3.1　詳細度に基づく発電機モデルの大別
　2.3.2　1軸モデルの数学的表現
　2.3.3　発電機母線のクロン縮約
　2.3.4　蔵本型の振動子モデルの導出
　2.3.5　1機無限大母線系統モデル
　2.3.6　発電機母線が縮約されたアドミタンス行列の数学的性質
　2.3.7　突極型の同期発電機の数理モデル
2.4　負荷の数理モデル
　2.4.1　負荷の特性による電流と電圧の関係式
　2.4.2　負荷母線のクロン縮約
　2.4.3　負荷母線が縮約されたアドミタンス行列の数学的性質
数学的補足

3．電力系統モデルの数値シミュレーション
3.1　電力系統モデルの時間応答を計算するためには
　3.1.1　時間応答を計算することの難しさ
　3.1.2　計算手順
3.2　定常状態を数値的に探索する潮流計算
　3.2.1　潮流計算の概要
　3.2.2　定常的な潮流状態の数値的な探索手法
　3.2.3　アドミタンス行列と送電損失の関係
3.3　所与の潮流状態を実現する各機器のパラメータ設定
　3.3.1　所望の電力供給を実現する発電機の定常状態
　3.3.2　所望の電力消費を実現する負荷のパラメータ
　3.3.3　発電機の内部状態と入出力の数学的関係
3.4　電力系統モデルの時間応答計算
　3.4.1　初期値応答
　3.4.2　負荷モデルのパラメータ変動に関する応答
　3.4.3　地絡に対する応答
3.5　定常的な潮流状態における母線電圧の周波数同期
3.6　潮流計算の実装法
　3.6.1　代数方程式の解き方
　3.6.2　潮流計算の単純な実装法
　3.6.3　分割されたモジュール群を用いた潮流計算の実装法
3.7　電力系統モデルの時間応答計算の実装法
　3.7.1　電力系統モデルの時間応答計算の単純な実装
　3.7.2　分割したモジュール群を用いた時間応答計算の実装法
数学的補足

4.　電力系統モデルの定態安定性解析
4.1　近似線形化に基づく安定性解析
　4.1.1　電力系統モデルの近似線形化
　4.1.2　近似線形モデルの安定性判別
4.2　数値計算による近似線形モデルの安定性解析
　4.2.1　分割したモジュール群を用いた近似線形化の実装法
　4.2.2　数値的な定態安定性の解析
4.3　近似線形モデルの数学的な安定性解析
　4.3.1　近似線形モデルの定態安定性
　4.3.2　近似線形モデルの受動性
　4.3.3　受動性に基づく定態安定性の解析
　4.3.4　近似線形モデルが受動的であるための必要条件
　4.3.5　近似線形モデルが定態安定であるための必要条件
数学的補足

5．電力系統モデルの安定化制御
5.1　周波数安定化制御
　5.1.1　ブロードキャスト型PIコントローラによる自動発電制御
　5.1.2　周波数安定化制御の数値シミュレーション
5.2　周波数安定化制御系の数学的な安定性解析
　5.2.1　対象とする電力系統モデル
　5.2.2　電力系統モデルの平衡点によらない受動性
　5.2.3　周波数安定化制御系の安定性解析
5.3　過渡安定化制御
　5.3.1　励磁系による発電機の分散制御
　5.3.2　標準的な自動電圧調整器モデル
　5.3.3　自動電圧調整器の制御効果
　5.3.4　系統安定化装置
　5.3.5　系統安定化装置の制御効果
5.4　レトロフィット制御理論に基づく系統安定化装置
　5.4.1　系統安定化装置の設計に用いる電力系統モデル
　5.4.2　レトロフィット制御理論に基づく系統安定化装置の設計

6．大規模モデルの数値シミュレーション例
6.1　対象とする電力系統モデル
　6.1.1　IEEE68母線系統モデル
　6.1.2　潮流計算に用いるデータシート
　6.1.3　負荷モデル
6.2　負荷変動に対する周波数安定性解析
　6.2.1　負荷変動の設定
　6.2.2　発電機の機械入力と界磁電圧が定数である場合
　6.2.3　機械入力が定数である場合
　6.2.4　自動発電制御器により機械入力を制御する場合
6.3　母線地絡に対する過渡安定度解析
　6.3.1　母線地絡の設定
　6.3.2　レトロフィット制御理論に基づく系統安定化装置の効果

引用・参考文献
索引

感想・レビュー

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[株式会社 コロナ社]

コロナ社HPよりレビューを一部転載 https://www.coronasha.co.jp/np/isbn/9784339033847/ ～MATLABによるシミュレーション例も公開・掲載されており，さらに著者らのホームページにてMATLABのプログラムに関するマニュアルや解析についても詳述されている。MATLABを用いた電力システムのシミュレーション例やサンプルはいくつかあるが，日本語かつ詳細に掲載されているものは少なく，電力システムとプログラミングを両方学べるという意味では大変貴重～

2022/12/05