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

【書籍の特徴】
本書では，システム制御分野の学生や研究者，技術者を主な読者に想定して，システム制御工学を専門とする著者が，システム制御工学のことばで電力システムの構造や数学的な基礎を解説しています。また，著者らの研究グループが開発する数値シミュレーションプラットフォームであるGUILDA（Grid & Utility Infrastructure Linkage Dynamics Analyzer）を活用して，電力システムの解析や制御に関する数値シミュレーション環境を読者が独力で構築できるように，MATLABによるオブジェクト指向プログラミングの基礎を解説しています。

【本書の構成】
第１章：本書の位置づけやねらい，特徴，読み進め方などを説明します。

第２章：電力系統の数理モデルを解説します。特に，電力系統全体は，代数方程式で記述される送電網を介して，微分方程式で記述される同期発電機と代数方程式で記述される負荷が結合された，非線形の微分代数方程式系として表現されることを説明します。

第３章：非線形の微分代数方程式系で記述される電力系統モデルの数値シミュレーション手法を解説します。また，MATLABによるオブジェクト指向プログラミングに基づいて，構造化された数値シミュレーション環境を構築するための指針を示します。

第４章：近似線形化を用いて電力系統モデルの安定性解析を行います。発展的な話題として，動的システムの受動性の概念を用いて，電力系統モデルの定態安定性が系統的に解析できることを明らかにします。

第５章：電力系統モデルの周波数安定化制御と過渡安定化制御を解説します。具体的には，平衡点によらない受動性の概念を用いて，周波数安定化制御系に対する安定領域の解析を行います。また，過渡安定化制御に用いられる標準的な自動電圧調整器や系統安定化装置の構成や機能を解説します。

第６章：本書で説明された基礎事項を応用して，IEEE 68母線系統モデルと呼ばれる標準的な大規模モデルの数値シミュレーションを行います。数値シミュレーションでは，負荷変動に対する自動発電制御の効果や母線地絡に対する過渡安定度を解析します。

【著者からのメッセージ】
システム制御分野は，制御理論，情報理論，データ科学，システム科学，最適化などを幅広く横断して理論と技術を磨いてきました。一方で，ともすると数学的な研究に注力するあまり，実応用を脇に置いて理論研究や技術開発が進められることも少なくありませんでした。本書は，システム制御の理論と技術がもつ潜在能力を発揮する場を提供することによって，電力システムの学術的な面白さを多くの方々に体験してもらうことをねらって執筆されています。本書が実学と数理学を結ぶ架け橋となり，微力ながらも電力システムの未来をつくる一助となることを願います。

★本書のプログラムとカラー図をWebに掲載予定。詳しくはコロナ社HPをご確認ください。★

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z
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z
　2.3.7　突極型の同期発電機の数理モデルz
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z
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z
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　ほか

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