JP6001841B2 - 電力系統グリッドを管理する方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、電力系統グリッドの管理に関し、特に電力系統グリッドの保守・管理システムに関する。

電力系統グリッドは、例えば発電機、送電線、変圧器、及び関連する制御システムなどの多様なシステムの資産を含む。グリッドの管理の一部は、欠陥のある、又は動作不能の資産を含む資産の保守を管理する配電制御センター、及び資産を補修する作業技術者によって行われてもよい。配電制御センターは、グリッドの保守に続いてグリッドの機能の復旧プランを作成する配電管理システムを含んでもよい。配電管理システムは通常、計画された復旧作業中に必要なグリッド保守の位置を発見する。

米国特許第６８９２１１５号明細書

配電制御センターの業務は、短い間に複数のグリッド資産の故障を引き起こす嵐などの事象の後は大幅に複雑なものになる。グリッド機能の復旧を管理する配電制御センターの効率と有効性を高めることが望まれる。

本発明の一態様によれば、電力グリッド系統を稼働する方法は、損傷した少なくとも１つの資産の特定と査定とを含む損傷した資産のデータを受信するステップと、損傷した資産のデータを処理して補修時間と損傷した資産とを関連付けるステップと、提案された切り換えプランを作成するステップと、提案された切り換えプランを処理して、提案された切り換えプラン中の損傷した資産を特定し、損傷した資産を補修する優先順位を割り当てるステップと、切り換えプラン修正データを作成するステップと、提案された切り換えプランを修正して修正済みの切り換えプランを規定し、修正済みの切り換えプランを出力するステップとを含む。

本発明の別の態様によれば、電力グリッド系統は、資産を含む電力グリッドと、少なくとも１つの損傷した資産の特定と査定とを含む損傷した資産のデータを受信するプロセッサを含むプロセッサシステムとを備え、損傷した資産のデータを処理して補修時間と損傷した資産とを関連付け、提案された切り換えプランを作成し、提案された切り換えプランを処理して提案された切り換えプラン中の損傷した資産を特定し、損傷した資産を補修する優先順位を割り当て、切り換えプラン修正データを作成し、提案された切り換えプランを修正して修正済みの切り換えプランを規定し、修正済の切り換えプランを出力する。

本発明の更に別の態様によれば、配電制御センターは、電力グリッドの少なくとも１つの損傷した資産の特定と査定とを含む損傷した資産のデータを受信するプロセッサを含み、損傷した資産のデータを処理して補修時間と損傷した資産とを関連付け、提案された切り換えプランを作成し、提案された切り換えプランを処理して提案された切り換えプラン中の損傷した資産を特定して、損傷した資産を補修する優先順位を割り当て、切り換えプラン修正データを作成し、提案された切り換えプランを修正して修正済みの切り換えプランを規定し、修正済みの切り換えプランを出力する。

上記及びその他の利点並びに特徴は、図面を参照した以下の説明からより明らかになるであろう。

本発明とみなされる主題は、本明細書の末尾の特許請求の範囲で詳細に指摘され、明確に請求される。本発明の上記及びその他の特徴並びに利点は、添付図面を参照した以下の詳細な説明から明らかである。

電力グリッド動作システムの例示的実施形態のブロック図である。 図１のシステムの例示的な動作方法のブロック図である。 図１のシステムの例示的な動作方法のブロック図である。

詳細な説明を、図面を参照して例示することにより、利点及び特徴と共に本発明の実施形態を記載する。

従来のグリッド管理システムは、例えば損傷した資産の位置と状態とを含むグリッド状態の情報を作業クルーから受ける配電制御センターを含んでいた。配電制御センターは、資産を補修することを作業クルーに委ねることによって資産の補修を管理していた。配電制御センターは更に、グリッドを再通電させ、グリッドサービスを復旧するために一連の連続ステップを含む切り換えプランを作成した。従来の配電制御センターは、グリッドで実施される補修と、グリッドサービスを効率的に復旧する切り換えプランとを効果的に連係させることができなかった。損傷した資産は、通常の停電管理業務の調査又は給電段階中に、又は切り換えプランの実施後に特定されることが多く、特定の段階での故障が損傷した資産の発見につながった。スケジューリング及び優先順位付け、又は復旧作業において起こり得る各補修の時間とコストとを積極的に融合させることによって、時期を得た復旧に関連する信頼性メトリックを向上することが望まれる。

図１は、電力グリッド動作システム１００の例示的実施形態のブロック図である。システム１００は、例えば発電機及び関連する制御機器、変電所及び自動配電装置１０６、再生可能なエネルギ資源１０８を含み得るエネルギ管理システム１０４を有する送電制御センターサブシステム１０２を含むグリッド１０１を備える。グリッド１０１及び送電制御センターサブシステム１０２は、例えばシステムデータを受信し、システムデータを論理的に処理し、システムのコマンド、命令、及びシステム情報を出力するように動作する処理システムを含む監視制御及びデータ取得（ＳＣＡＤＡ）サブシステム１０３に通信可能に接続されている。

クルー及び資産所在位置サブシステム１１０は、例えば作業クルー又は技術者からグリッド１０１内の資産に関する情報を通信するように動作する音声又はデータデバイスを含むクルー通信デバイスを備える。図示した実施形態では、クルー及び資産所在位置サブシステム１１０は、損傷した資産１１３に関連するデータ、及び全地球測位システム（衛星）１１４などの地理情報システムから受信し得る資産の所在位置データを受信するように動作する携帯又はモバイルデバイス１１２を含む。例えば無線又は公衆データ通信網などのデータネットワーク１０５が、クルー及び資産所在位置サブシステム１１０を配電制御センターサブシステム（ＤＣＣ）１１６、又はデータが送られて処理され、切り換えプランの作成を補助するために使用される別のポイントと通信可能に接続する。

配電制御センターサブシステム１１６は、補修及び復旧作業を含むグリッド監視及び管理を取り扱う多様なコンポーネントを含む。ＤＣＣ１１６は、データを論理的に受信、処理、及び出力するように動作する１つ又は複数のプロセッサ、及び関連するコンポーネント（例えば入力デバイス、出力デバイス、データ記憶デバイス、データベース、アプリケーション、及びディスプレーデバイス）を含んでもよい。補修予測アプリケーション１１８は、データネットワーク１０５を介してクルー及び資産所在位置サブシステム１１０と通信し、クルー所在地データ、資産（デバイス）特定データ、及び資産状態データを受信する。補修予測アプリケーション１１８は、資産データベース１２０、及び資産管理システム１２２からデータを受信する。ある実施形態では、資産データベースは資産管理システムに統合されたコンポーネントでもよい。資産データベース１２０及び資産管理システム１２２は、例えば資産交換の一般コスト、補修材料のコスト、推定及び／又は平均補修時間、及び材料表などのデータを格納している。補修予測アプリケーション１１８は、作業クルーの履歴や稼働可能性を管理するワークフロー管理システム１２４から追加データを受信する。補修予測アプリケーション１１８は更に、特定されたグリッド資産の地理的な位置を突き止め、資産の特性を出力するために使用される地理情報システム１２６からのデータも受信する。ある実施形態では、資産の特性及び地理的な所在地は、同期化され、且つ／又は別のデータ管理手段によって調整され得る複数のデータベース及びアプリケーションに保存される。

ＤＣＣ１１６は、グリッド１０１の切り換えプラン１０７を作成する配電管理システム（ＤＭＳ）１２８を含む。切り換えプラン１０７は、グリッド１０１への給電を復旧するために順次行われる一連のステップである。例えば、グリッド１０１の補修の後、切り換えプラン１０７は、電圧及び周波数レベルの平衡を保ちつつグリッドサ−ビスを適切に復旧するために特定の順序で調整及び通電され、通電された区域に連続的に給電するための特定のグリッド資産（例えば発電機、ブレーカ、変圧器、変電所）を特定する。動作時、ＤＭＳ１２８は、例えばグリッド資産を含むグリッド１０１のモデル、グリッド資産の正常値、及びグリッド資産の現在の状態を含む配電データモデル１３０から情報を受ける。ＤＭＳ１２８は、配電データモデル１３０を使用して切り換えプラン１０７を作成する。切り換えプラン１０７はＳＣＡＤＡ１０３に出力され、これが変電所及び自動配電装置及び作業クルーにコマンドを出力する。

ＤＣＣ１１６は、資産の補修時間及びコスト見積データ１１１、及びＧＩＳ１２６からの地理情報（マップビュー）１１３などの補修予測アプリケーション１１８からのデータを受信する嵐評価アプリケーション（ＳＡＡ）１３２を含む。ＳＡＡ１３２は、提案された切り換えプラン（１つ又は複数）１３３をＤＭＳ１２８から受信する。ＳＡＡ１３２は、提案された切り換えプラン１３３を用いて、作業クルーによって補修される優先度の高い資産を特定する。未だ補修されていない資産については、ＳＡＡ１３２は優先度の高い資産補修データ１３５を作成し、このデータが作業クルーの任命（作業命令）の優先順位をつける補修予測アプリケーション１１８に送られる。ＳＡＡ１３２は、補修予測アプリケーション１１８及びＧＩＳ１２６から受信したデータに基づいて切り換えプラン修正データ１０９を作成する。ＳＡＡ１３２は、切り換えプラン修正データ１０９を配電管理システム１２８に送信する。ＤＭＳ１２８は切り換えプラン修正データ１０９を使用して、切り換えプラン１０７を作成し直すと通電可能になる資産を再評価する。システム１００及びＤＣＣ１１６の動作については以下に更に詳細に記載する。

図２及び３は、（図１の）システム１００の例示的な動作方法のブロック図である。図２を参照すると、ブロック２０２で、損傷した資産が特定され、査定される。特定及び査定は、例えば現場の作業クルーによって行われてもよく、作業クルーは損傷した資産のデータをＤＣＣ１１６に送り、ＤＣＣ１１６は損傷した資産のデータをブロック２０４で受信する。ブロック２０６で、補修予測アプリケーション１１８は、資産管理システム１２２とワークフロー管理システム１２４とを使用して、損傷した資産のデータを処理し、補修時間及びコストと損傷した資産とを関連付ける。損傷した資産はブロック２０８でグリッドモデル（配電データモデル１０９）内で特定される。ブロック２１０で、ＤＭＳ１２８は提案された切り換えプラン１３３を作成する。提案された切り換えプラン１３３はグリッドの状態によって規定され、グリッドの動作を復旧するために実施されるべきステップのリストを含む。損傷した資産は、切り換えプランのステップのリストを実施する能力を遅延させ、又は妨げることがある。ブロック２１２で、提案された切り換えプラン１３３はＳＡＡ１３２によって処理され、損傷した資産、及び提案された切り換えプラン１３３にリストアップされた損傷した資産の補修状態が特定される。ブロック２１４で、ＳＡＡ１３２は提案された切り換えプランを用いて、損傷した資産の補修の優先順位を特定する。損傷した資産の優先順位は、例えばグリッドサービスの目標を定め、資産の補修時間とコストに基づく最適化スキームを用いて、損傷した資産の補修の優先順位を特定する。ブロック２１６で、（優先順位が高いと特定された損傷した資産を含む）資産の優先度のデータが補修予測アプリケーション１１８によって受信され、優先順位が高いと特定された損傷した資産に関連する優先される作業の命令が作成される。ブロック２１８で、優先される作業命令が実行されるように作業クルーに送られる。ＳＡＡ１３２はブロック２２０で、資産の補修時間及びコストに基づいて切り換えプラン修正データ１３１を作成する。ブロック２２２で、ＤＭＳ１２８は切り換えプラン修正データ１３１を受信し、提案された切り換えプラン１３３を修正して修正済みの切り換えプラン１０７を規定する。修正済みの切り換えプラン１０７は、作業クルー及びＳＣＡＤＡ１０３に送られて実施される。

上記の方法及びシステムは、嵐評価アプリケーション１３２を用いて、（図１の）補修予測アプリケーション１１８と配電管理システム１２８の動作を一体化する。この一体化によって、優先順位が高い損傷した資産が特定され、グリッドサービスの目標、提案された切り換えプラン、及び資産の補修時間とコストに基づいて補修される。特定された優先順位が高い資産は補修され、より効率的で効果的にグリッドサービスを復旧するために、修正済みの切り換えプランが作成され、実施される。

本発明を限定した実施形態だけに関連して詳細に記載してきたが、本発明は開示したこのような実施形態に限定されないことは容易に理解されよう。むしろ本発明は、これまでに記載していないが、本発明の趣旨と範囲に相当する様々な変更、代替、置き換え、又は同等の配置を組み込むように修正可能である。更に、本発明の様々な実施形態を記載したが、本発明の態様は記載した実施形態の一部だけを含むものでもよいことを理解されたい。従って、本発明は前述の記載に限定されるものとみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

１００ システム
１０１ グリッド
１０２ 送電制御センターサブシステム
１０３ 監視制御及びデータ取得（ＳＣＡＤＡ）サブシステム
１０４ エネルギ管理システム
１０５ データネットワーク
１０６ 自動配電装置
１０７ 切り換えプラン
１０８ 再生可能なエネルギ資源
１１０ クルー及び資産所在位置サブシステム
１１２ モバイルデバイス
１１３ 損傷した資産
１１４ 全地球測位システム（衛星）
１１６ 配電制御センターサブシステム（ＤＣＣ）
１１８ 補修予測アプリケーション
１２０ 資産データベース
１２２ 資産管理システム
１２４ ワークフロー管理システム
１２６ 地理情報システム
１２８ 配電管理システム（ＤＭＳ）
１３０ 配電データモデル
１３１ 切り換えプラン修正データ
１３２ 嵐評価アプリケーション
１３３ 提案された切り換えプラン
１３５ 補修データ

Claims (2)

1. 入力デバイスとプロセッサとを備える配電制御センター（１１６）であって、
   前記入力デバイスは、電力グリッドシステムの少なくとも１つの損傷した資産（１１３）の特定と査定とを含む損傷した資産のデータを受信するように動作し、
   前記電力グリッドシステムの資産は、前記電力グリッドシステムのコンポーネントを含み、
   前記プロセッサは、前記損傷した資産のデータを処理して補修時間および補修コストと前記損傷した資産（１１３）とを関連付け、グリッドの状態によって規定される提案された切り換えプラン（１３３）を作成し、
   前記提案された切り換えプラン（１３３）は、
   電力グリッドシステムサービスを復旧し、
   前記提案された切り換えプラン（１３３）を処理して、前記提案された切り換えプラン（１３３）の前記損傷した資産（１１３）のそれぞれに、前記損傷した資産（１１３）を補修する優先順位を割り当て、
   前記優先順位に基づいた前記損傷した資産（１１３）の補修時間の見積もりとコストに基づいて切り換えプラン修正データ（１３１）を作成し、
   前記提案された切り換えプラン（１３３）を修正して，修正済みの切り換えプランを規定し、
   該修正済の切り換えプランを出力する、
   ように動作する一連の業務を含み、
   前記提案された切り換えプラン（１３３）が、グリッドサービスを前記グリッド（１０１）の動作停止部分の復旧ために順次行われる一連の業務を含む、
   配電制御センター。
2. 前記プロセッサが更に、前記提案された切り換えプラン（１３３）を処理した後、前記損傷した資産（１１３）を補修するために割り当てられた優先順位に関連する作業命令を作成するように動作する、請求項１に記載の配電制御センター（１１６）。
   

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