JP7254041B2 - 系統計画支援システムおよび系統計画支援方法 - Google Patents

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Description

本発明は電力に関し、例えば電力系統に適用して好適なものである。
従来、発電設備、送電設備、変電設備、配電設備、需要家設備といった電力の生産から消費までを行う設備が知られている。電力系統において高品質な電力供給を維持するために、電力系統監視制御システムが存在する。電力系統の運用者は、電力系統監視制御システムを利用して、電力系統における特定の計測点の電圧、周波数、電力等を計測し、変動する需要家の電力消費に対して、電圧、周波数、潮流等が定められた適正値になるように、系統設備の運用を行う。
このような多数の電力関連設備の運用を行う装置においては、近年では最適化計算により、より満足度の高い操作を決定する試みも見られる。
特許文献1には、工場の電力関連設備を運用するシステムにおいて、制約が課される複数のパラメータを最適化計算によって調整して設備機器を稼働するコミュニティの運用を適切に管理する、コミュニティ管理システムが記載されている。最適化計算時に、質の良い解(制約を満足して性能指標が高い解)が得られない場合に、ある程度柔軟に変更できる制約(納期や人員)を緩和するが、緩和した際のコスト等の条件も考慮することで、質の良い解を得て、より適切な最適化計算による運用を行えるようにしている。
特開2016-130928号公報
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、自身の運用システムで柔軟に変更できない制約の緩和については考慮されていない。例えば、運用システムでは設備構成(増強等)は変更できないが、設備計画システムにて変更することで、長期的に性能指標が改善可能であるような場合がある。運用システムにおいては、繰返し最適化等により状況変化への適応が図られるが、設備自体はシステム内で変更することはできず、そのような設備に対応した制約は緩和対象とはならない。さらに、運用システムと設備計画システムとが連携して緩和を行うことが可能であったとしても、設備計画システムでの変更は長期的なものであるため、運用システムによる最適化等の適応の繰返しにおいて、どの設備を変更し、制約を緩和すれば、より質の良い解が得られるかの内容を正確に把握することは困難である。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、最適化計算等による状況変化への適応によって系統を運用する装置と連携し、より良い運用が可能となるような設備を提示することで、系統計画システム及び系統計画者における計画立案を支援することができる系統計画支援システムを提案するものである。
本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、プロセッサと、記憶装置と、を有する系統計画支援システムであって、前記記憶装置は、所定の期間の電力系統の電力潮流を変更する複数の電気機器の利用状況の実績を示す第1情報と、前記所定の期間の前記電力系統の性能指標を示す第2情報と、各電気機器を変更した場合に推定される前記各電気機器の利用状況の変化を示す第3情報と、を保持し、前記プロセッサは、前記第1情報及び前記第3情報に基づいて、変更された後の前記各電気機器の利用状況を推定し、前記推定された各電気機器の利用状況と前記各電気機器が変更された場合の前記電力系統の性能指標の変化への寄与度とに基づいて、前記各電気機器が変更された場合の前記電力系統の性能指標の変化を推定し、前記推定された性能指標の変化を出力することを特徴とする。
本発明の一態様によれば、最適化等により状況変化へ繰返し適応し改善する運用システムにおいて、設備等の制約の改善点を発見し、効果を試算し、提示することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明により明らかにされる。
本発明の実施例1による系統計画支援システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例1の電力系統の特定の測定ポイントにおける電力状態データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例1の電気機器の機器設定データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例1の電気機器の機器状態データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例1の電力系統における送電線の系統構成データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例1の電力系統を所定の状態にするための系統操作データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例1の設備変更方法データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例1の系統運用装置によって操作される対象設備の利用頻度変化と性能指標への影響の推定の概略を示す説明図である。 本発明の実施例1の系統運用装置によって操作される対象設備の利用頻度変化と性能指標への影響の推定の概略を示す説明図である。 本発明の実施例1の性能変化指標データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例1の性能変化指標演算部が性能指標変化指標データを生成する処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施例1の性能変化指標提示部がユーザに提示する画面の一例を示す説明図である。 本発明の実施例2による系統計画支援システムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施例2の計画案データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例2の計画評価データの一例を示す説明図である。 本発明の実施例2の計画評価部が、一つの計画案の性能指標の評価値を生成する処理の一例を示すフローチャートである。
以下図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳述する。
<系統計画システムの構成>
図1は、本発明の実施例1による系統計画支援システム1の構成を示すブロック図である。
系統計画支援システム1は、系統運用装置2、系統計画支援装置3および電力系統5を備え、系統運用装置2、系統計画支援装置3および電力系統5は通信ネットワーク4を介して通信可能に接続される。
系統運用装置2および系統計画支援装置3は、いずれも、CPU(Central Processing Unit)、マイクロプロセッサ等のコントローラと、メモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置と、通信装置とを備えた、回路、プリント基板、サーバ、又は情報処理装置などである。
系統運用装置2は、各種の処理を行う運用処理部10と、各種の情報を記録(記憶)する運用記録部20と、所定の条件下での最適解を演算する最適演算部30と、通信ネットワーク4を介して各種の機器と通信を行う通信部43と、各種の情報を入力する入力部41と、各種の情報を出力する出力部42とを備える。
系統計画支援装置3は、各種の処理を行う計画支援処理部50と、各種の情報を記録(記憶)する計画支援記録部60と、通信ネットワーク4を介して各種の機器と通信を行う通信部73と、各種の情報を入力する入力部71と、各種の情報を出力する出力部72とを備える。
運用処理部10、最適演算部30及び計画支援処理部50は、記憶装置に記憶された各種のプログラムに従ってコントローラが処理を行うソフトウェアによって実現されてもよいし、回路等のハードウェアによって実現されてもよい。また、運用処理部10、最適演算部30及び計画支援処理部50の機能は、単一の装置で実現されるものに限られるものではなく、相互に通信可能に接続された複数の装置によって実現されてもよい。運用記録部20と計画支援記録部60は、記憶装置により実現される。通信部43と73は、通信装置によって実現される。入力部41及び71は、キーボード、マウス等のポインティングデバイス、タッチパネル、音声指示装置などであり、少なくとも1つを含んで実現される。出力部42及び72は、ディスプレイ装置、プリンタ、音声出力装置などであり、少なくとも1つを含んで実現される。
系統運用装置2及び系統計画支援装置3は、一体の装置として実現され、入力部41及び71、出力部42及び72、通信部43及び73は共通とする構成としても良い。
系統運用装置2は、通信部43に接続された通信ネットワーク4を介して、電力系統5の計測機器6から電力系統5の計測データを取得することができる。また、系統運用装置2は、電力系統5の電気機器7に操作指令を送信することで、電気機器7の設定を変更することができる。なお、図1は、一つの計測機器6および一つの電気機器7を例として示すが、系統計画支援システム1は、1又は複数の計測機器6および複数の電気機器7を含むことができる。
電力系統5は、発電装置を用いて発電を行う発電設備(例えば発電所、図示省略)と、発電設備が発生した電力を消費する需要家設備(図示省略)と、発電設備から需要家設備までの電力を送る電力流通設備(送電設備、変電設備、配電設備等、いずれも図示省略)等と、を含む。電力系統5は、さらに、これらの設備の状態を計測する計測機器6を含む。
発電装置は、火力発電、水力発電、原子力発電、地熱発電、太陽光発電、風力発電等を行う装置であるが、他にも様々な発電方法で発電を行う装置であってもよい。電力流通設備は、架空送電線、地中送電線、変圧器、遮断器、調相設備を含むが、他にも送配電に関わる様々な設備が含まれる。
計測機器6は、電力系統5の特定の測定ポイントにおける状態を計測する。計測項目の例は、電力系統5の電圧、位相、電力などの電力項目と、気温、風速、風向、降水量、日射量などの気象項目と、電気機器7の設定状態および動作状態の項目と、電力流通設備、発電装置等の電力潮流状態を変化させる機器の動作状態の項目とを含み得る。他にも、様々な項目が計測項目となり得る。
測定ポイントは、発電設備の母線、変電設備の母線、電力流通設備、需要家設備等を含む。1つの測定ポイントに対する計測装置の数は、単数であてもよいし、複数であってもよい。計測機器6が計測した値は、通信ネットワーク4を介して、系統運用装置2に送信される。計測機器6は、計測した値と共に、計測日時の情報を付加して送信してもよい。
計測機器6は、電力系統5の特定の測定ポイントにおける状態を計測する複数の計測装置を示す。計測項目としては、電力系統5の電圧、位相、電力などの電力項目と、気温、風速、風向、降水量、日射量などの気象項目と、電気機器7の設定状態および動作状態の項目と、電力流通設備、発電装置等の電力潮流状態を変化させる機器の動作状態の項目とを含み、他にも様々な項目が計測項目となり得る。測定ポイントは、発電設備の母線、変電設備の母線、電力流通設備、需要家設備等を含み、1つの測定ポイントに対する計測装置は、単数であてもよいし、複数であってもよい。計測機器6が計測した値は、通信ネットワーク4を介して、系統運用装置2に送信される。このとき、計測機器6は、計測した値と共に、計測日時の情報を付加して送信してもよい。
電気機器7は、電力系統5を構成する機器のうち、発電装置、変圧器、遮断器、調相設備などの電力系統5の電力潮流状態を変更するための装置であるが、他にも様々な装置を含んでもよい。また、電気機器7は、系統運用装置2が通信ネットワーク4を介して送信した操作指令を受信すると、指令内容に応じて設定状態を変更することができる。
系統運用装置2は、電力系統5の送電ロスを代表とする所定の指標を改善するように、各電気機器7の操作値を設定可能な範囲で決定することで、短期的に(例えば秒単位又は分単位で)電力系統5の運用を最適化する。これに対して、系統計画支援装置3は、電力系統5の運用を長期的に(例えば月単位又は年単位で)改善するための電気機器7の変更を支援する。ここで、電気機器7の変更とは、例えば、電気機器7の操作値の設定可能な範囲の追加もしくは削減、又は電気機器7の除去等である。
<系統運用装置>
系統運用装置2は、後述の内容により、電力系統5の送電ロスを代表とする所定の指標を継続的に改善しつつ運用する。
系統運用装置2の運用処理部10は、主運用処理部101、系統状態管理部102、系統操作生成部103、および系統操作実行部104を含む。系統状態管理部102は、定期的(例えば2秒間隔)または主運用処理部101からの指示時(例えばユーザが所望する時刻)に、計測機器6が送信した各種データを、通信部43を介して取得し、運用記録部20の系統状態データ210に、計測日時と共に記録する。
図1に示すように、系統状態データ210は、電力状態データ211、機器設定データ212、および機器状態データ213を含む。電力状態データ211は、電力の需給量、送電量、電圧、電流、および位相などの電力潮流状態に関わるデータを示し、例えば、負荷(電力系統5において電気を消費する機器)に流れる有効電力、無効電力、電圧、発電装置が発電する有効電力、無効電力、電圧等の情報を含む。
図2は、本発明の実施例1の電力系統5の特定の測定ポイントにおける電力状態データ211の一例を示す説明図である。
図2に示すように、電力状態データ211は、例えば、通し番号D101、種別D102、日時D103、有効電力D104、無効電力D105、および電圧D106の情報を含む。電力状態データ211には、特定の測定ポイントの値(測定値または予測値)が時系列で格納される。例えば、測定値を格納する場合、種別D102を「測定」とし、日時D103、有効電力D104、無効電力D105および電圧D106の値は、測定ポイントにおける測定に応じて適宜変更される。
系統状態管理部102は、日時D103に未来の日時を含め、特定の測定ポイントの値(予測値または推定値)を別途外部のサーバ(図示省略)の記憶装置等から取得して、種別D102を予測として格納してもよい。電力状態データ211は、実際の計測値又は予測値で表わされる状態値を格納している。後述の機器設定データ212、機器状態データ213および系統構成データ202についても同様に予測値または推定値を格納しても良い。
次に、機器設定データ212について説明する。機器設定データ212は、電気機器7の設定状態の情報を含む。
図3は、本発明の実施例1の電気機器7の機器設定データ212の一例を示す説明図である。
図3に示すように、機器設定データ212は、例えば、通し番号D201、種別D202、日時D203、調相設備R1の投入量D204、調相設備R2の投入量D205、変圧器T1のタップ位置D206、および変圧器T2のタップ位置D207の情報を含む。機器設定データ212には、電気機器7の設定を示す情報(設定値)を時系列として格納できる。設定値は、操作値とも呼ばれ、例えば、調相設備投入量(無効電力調整量)、変圧器のタップ位置(変圧比)、および発電機出力電圧等を含む。
なお、調相設備R1の投入量D204、調相設備R2の投入量D205、変圧器T1のタップ位置D206、および変圧器T2のタップ位置D207は、電気機器7の設定に係る項目(設定値)の例であり、機器設定データ212に格納される情報として、計測機器6または外部サーバから取得した項目の組合せを適宜に採用可能である。
なお、図3には、例として調相設備R1およびR2の投入量、ならびに、変圧器T1およびT2のタップ位置を示しており、その他を省略しているが、実際には機器設定データ212は電力系統5を構成する他の機器に関する値も含む。続く図4、図6等に示すデータについても同様である。
次に、機器状態データ213について説明する。機器状態データ213は、電力流通設備、発電装置等の電力潮流状態を変化させる電気機器7の動作状態を示す情報(動作状態情報)を含む。
図4は、本発明の実施例1の電気機器7の機器状態データ213の一例を示す説明図である。
図4に示すように、機器状態データ213は、例えば、通し番号D301、種別D302、日時D303、調相設備R1の動作状態D304、調相設備R2の動作状態D305、変圧器T1の動作状態D306、および変圧器T2の動作状態D307の情報を含む。
機器状態データ213は、電気機器7の動作状態情報を時系列で格納している。調相設備R1の動作状態D304、調相設備R2の動作状態D305、変圧器T1の動作状態D306、および変圧器T2の動作状態D307は、遮断器、開閉器などの開閉装置の開閉状態、送電線の送電ステータス等の項目を含んでよい。図4の例では動作状態として通電しているか否かが示されている。また、機器状態データ213の項目は、電力流通設備、発電装置等の電力潮流状態を変化させる電気機器7の動作状態の項目、計測機器6から取得したその他の機器の動作状態の項目、または外部サーバから取得した項目の組合せであってもよい。
次に、系統構成データ220について説明する。系統構成データ220は、電力系統5の構成に係る情報を含む。
図5は、本発明の実施例1の電力系統5における送電線の系統構成データ220の一例を示す説明図である。
系統構成データ220は、例えば、送電線ごとに、通し番号D401、種別D402、名称D403、定格電圧D404、基準容量D405、線路長D406、抵抗D407、およびリアクタンスD408の情報を含む。
系統構成データ220は、実施の電力系統5についての構成に係わる情報として、運用記録部20に予め格納されていても良いし、通信部43を介して、系統計画支援装置から提供される、電力系統5についての計画値を採用しても良い。図5の例における種別D402「実働」は、これらの情報が実際に稼働している電力系統5の構成に関するものであることを示している。これに対して、計画値を採用する場合には、種別D402を「計画A」などとして「実働」とは識別することができる。
系統構成データ220は、例えば、電力系統5の解析に必要な情報のうち、電力系統5を構成する機器の項目(パラメータ項目)、機器の相互の電気的な接続形態など、短時間では変化しない項目の情報を含む。図5は、送電線の例として、送電線に対応する項目の情報を示しているが、他の機器に関する系統構成データ220は、上記とは異なる、その機器に対応する項目で構成されていてよい。
図6は、本発明の実施例1の電力系統5を所定の状態にするための系統操作データ230の一例を示す説明図である。
系統操作データ230は、例えば、識別可能なIDD501、種別D502、日時D503、および操作対象の設備の設定値D504~D509を格納している。設定値の項目は、機器設定データ212のものと同様でもよい。設定値D504~D509は、電気機器7に含まれる制御対象の設定値であり、遮断器、開閉器など、その他の機器の組合せであってもよい。系統運用データを適用する日時として、日時D503が参照される。
次に、系統運用装置2の処理について説明する。主運用処理部101は、所定の指標を改善する状態へ電力系統を操作するための系統操作データ230を特定の間隔で連続する日時で順に生成するよう系統操作生成部103に指示する。
系統操作生成部103は、上記指示された日時直近の系統状態データ210のレコードと、系統構成データ220とを、最適演算部30へ提供し、最適演算部30から、演算された最適な電力系統状態を達成するための制御の設定値を取得し、種別D502が「実働」である系統操作データ230として格納する。
系統操作実行部104は、これら格納された種別D502が実働である系統操作データ230の設定値を実現する操作指令を生成し、電力系統5の各対象電気機器7に送信する。上記特定の間隔は、事前の設定による一定(例えば10分間隔)もしくは不定の間隔で指定された日時、または、入力部41もしくは通信部43を介した指示によって適宜指定された時点の日時でよい。
上記処理において、最適演算部30による演算を説明する。最適演算部30は、電力損失低減、電圧安定性向上等の所定の目的に対し、目的に最適な電力系統5の状態を演算するものである。最適演算部30は、目的を表す指標が改善されるように、電力系統5の変数を決定する。例えば、最適演算部30は、電力損失低減を表現する目的関数を与え、電力系統5の潮流方程式の制約条件と、電圧範囲、機器制御可不可等のその他の等式制約条件および不等式制約条件とを満足する変数の組合せの中から、上記目的関数を最小または最大とする変数の組合せを演算する。変数としては、各母線の電圧、調相設備の投入量、変圧器のタップ位置などが利用される。
最適演算部30は、公知技術を用いて演算を行うことができる。最適演算部30が使用する方法は、上記文献に記載の方法に限定されるものではなく、所望の目的に対して、最適なもしくは改善された電力系統5の状態を演算する方法であれば、最適化演算によらず、既知のその他の方法を用いてもよい。
これらの処理によって、系統運用装置2は、電力系統5の送電ロスを代表とする所定の指標を継続的に改善しつつ運用する。
<系統計画支援装置>
系統計画支援装置3は、後述の内容のように、系統運用装置によって運用される電力系統の設備の改善を支援する。
系統計画支援装置3の計画支援処理部50は、主計画支援処理部501、設備変更方法管理部502、性能変化指標演算部503、および性能変化指標提示部504を含む。
設備変更方法データ601は、計画時に取り得る設備の変更方法および変更によって予想される変化の推定情報を含む。
図7は、本発明の実施例1の設備変更方法データ601の一例を示す説明図である。
図7に示すように、設備変更方法データ601は、通し番号D601、利用可否D602、利用する設備変更についての設備種別D603と変更種別D604、設備変更を行った際の設備の利用ヒストグラム変化推定についての変化箇所D605と変化割合D606、設備変更を行った際の性能指標への影響D607の情報を含む。設備変更としてはさらに、設備種別として、電圧階級などのより詳細な分類、変更種別として、容量増強にて追加される容量値や比率などの詳細が追加されても良い。
設備変更方法データ601の設備種別D603は、系統運用装置で操作対象となった、調相設備および変圧器などの設備で良い。また、変更種別D604は中期または長期の設備計画で想定する対象設備の変更内容であり、調相設備の除去または容量性増強、変圧器のタップ除去または上下限電圧シフトなどで良い。設備変更方法データ601は、事前に計画支援記録部60に格納されていても良いが、ユーザによって入力部71と出力部72を介して入力されたものを、設備変更方法管理部502が登録しても良い。
設備変更方法データ601のD605、D606、およびD607は、D603とD604で指定された設備変更がなされた場合での、系統運用装置2によって操作される対象設備の利用頻度変化と性能指標への影響への推定である。
なお、設備変更方法データ601は、図7に示した一例に限らず、種々の電気機器の種々の変更に関する利用頻度変化推定及び性能指標影響推定を含んでもよい。種々の電気機器の種々の変更とは、例えば、発電機の設定可能な出力電圧の追加もしくは削減、設定可能な調相設備投入量の追加もしくは削減、変圧器の設定可能なタップ位置の追加もしくは削減、又は、各電気機器の除去や機能変更等であってもよい。
図8Aおよび図8Bは、本発明の実施例1の系統運用装置2によって操作される対象設備の利用頻度変化と性能指標への影響の推定の概略を示す説明図である。
系統運用装置2では繰返し対象設備を操作するため、対象設備の設定利用箇所の頻度分布を取ることができる。図8Aおよび図8Bは、容量性の調相設備の例であり、系統運用装置2が運用対象とした系統構成における利用頻度分布を左側に記載した。これは、設備変更の前のものである。対して想定する設備変更があった場合の利用頻度分布を右側に記載した。
図8Aには、設備変更がされる前において、上限又はそれに近い容量の利用頻度が高い場合の設備変更前後の利用頻度分布の例を示している。上限の容量が設定された場合には、実際にその容量が最適であったために設定された場合と、実際にはより大きい容量が最適であったがそれが設定できなかったために上限の容量が設定された場合とがありうる。すなわち、容量上限での利用の内の一定割合では、より大きな容量に設定できれば、系統運用装置2での性能指標がより大きく改善された可能性がある。そこで、過去の実績などから例えば容量上限の利用のうち40%が、増強によって上記のような改善が可能な状況にあったと推定できる場合に、設備の容量増強という設備変更に対して、上限容量での利用頻度の40%が性能指標に対して正の影響があると想定できる。
図8Bには、設備変更がされる前において、0又はそれに近い容量の利用頻度が高い場合の設備変更前後の利用頻度分布の例を示している。この場合、容量=0以外での利用が少なく、系統運用装置2での性能改善への寄与が小さい可能性があり、容量=0以外での利用頻度の100%が性能指標に対して正の影響があったと想定できる。そこで設備の除去という設備変更に対しては、この分について負の影響があると想定できる。
設備変更方法管理部502は、格納済みの設備変更方法データ601を、出力部72を介してユーザへ提示し、入力部71を介してユーザからの変更や追加を行うことができる。
性能変化指標演算部503は、設備変更方法データ601を取得し、さらに系統運用装置2から通信ネットワーク4を経由して系統状態データ210、系統構成データ220および系統操作データ230を取得して、性能変化指標データ602を生成する。性能指標としては、例えば、送電ロスの期間平均値などが想定されるが、その他の指標を採用しても良い。
性能変化指標データ602は、系統計画に有用な情報として、設備変更方法データ601に登録された設備変更に対する、系統運用装置2の性能指標の変化の推定値を含む。
図9は、本発明の実施例1の性能変化指標データ602の一例を示す説明図である。
図9に示すように、性能変化指標データ602は、通し番号D701、性能変化指標の算定期間の開始日時D702と終了日時D703、設備変更の設備種別D704と変更種別D705、設備名D706、利用頻度変化推定量D707、性能指標変化推定量D708、および性能変化指標D709の情報を含む。
利用頻度変化推定量D707は、設備を変更することによって、影響を受ける利用頻度(度数)である。この値が大きいほど、当該設備を変更したことによる性能の変化が大きいことを示している。性能指標変化推定量D708は、運用システムによる性能指標の改善に当該設備が寄与する強度である。この値が大きいほど、当該設備の操作が系統全体の性能改善に与える影響が大きいことを示している。これは、例えば、各設備の系統操作を変更した際の、送電ロスなどの性能指標の改善値の平均などであるが、最適化計算を利用する場合には、その目的関数の解周辺における決定変数の傾きの平均値などを利用しても良い。もしくは、性能改善への影響の差が小さい場合や計算簡略化のため、予め設定した固定値を設定しても良い。性能変化指標D709は、当該設備の変更による系統全体の性能の変化の大きさを示す指標である。図9の例では、性能変化指標D709は、利用頻度変化推定量D707の値に性能指標変化推定量D708の値を乗じた値となっている。
図10は、本発明の実施例1の性能変化指標演算部503が性能変化指標データ602を生成する処理の一例を示すフローチャートである。
主計画支援処理部501が、入力部71もしくは通信部73を介したユーザからの指示、または、事前に登録された日時等の条件を契機に、性能変化指標演算部503へ性能変化指標データ602の生成を指示すると、性能変化指標演算部503は、通信ネットワーク4を介して、系統運用装置2から、系統状態データ210、系統構成データ220、および系統操作データ230を取得し、さらに、設備変更方法データ601を取得する(S101)。
次に、性能変化指標演算部503は、取得した設備変更方法データ601および系統操作データ230から、算出期間内について、各設備の利用頻度(ヒストグラム)として、特性値としての設定値(X)と、度数としての利用回数(M)との度数分布表を生成する(S102)。
次に、系統操作データ230において設備の設定に変化があった時刻を検索し、その変化前後の性能指標の変化値(ΔK)の相加平均(ΔKavg)を性能指標変化推定量D708として求める(S103)。
最後に、全対象設備の全利用可能設備変更について、設備変更方法データ601を利用し、以下の算出式(1)および(2)から、性能変化指標データ602の利用頻度変化推定量D707(ΔF)、および性能変化指標D709(ΔP)を求めて、性能変化指標データ602に格納する(S104)。
ΔF=Σ該当特性箇所Xの度数M×変化割合(1)
ΔP=ΔF×ΔKavg×性能指標影響推定(- or +) (2)
性能変化指標提示部504は、入力部71または通信部73を介したユーザからの指示により、性能変化指標データ602から、同一の設備変更と期間を持つ全設備のデータを取得し、利用頻度変化推定量D707、性能指標変化推定量D708、性能変化指標D709のいずれかの値でソートして表示することができる。また、各設備の利用頻度(ヒストグラム)を合わせて表示しても良い。
図11は、本発明の実施例1の性能変化指標提示部504がユーザに提示する画面の一例を示す説明図である。
図11には、例として、設備ごとの変更時の性能変化指標D709の値のグラフを示している。例えば、調相設備の容量増強のように、性能指標に正の影響(すなわち改善)が見込まれる設備変更の場合、性能変化指標D709の値の大きさによってソートすることで、該当する設備変更により、系統運用装置2における性能指標の改善に大きな影響を与える設備を容易に特定することが可能となる。反対に、設備の除去など、性能指標に負の影響(すなわち劣化)が見込まれる設備変更の場合、同様に、性能変化指標D709の値の大きさによってソートすることで、除去をしても系統全体の性能への影響が小さい設備を容易に特定することが可能となる。
上述のように、本実施例は、最適化等により状況変化へ繰返し適応し改善する系統運用装置に対し、高い性能指標を達成できるような制約緩和が可能な設備の増強箇所、及び、性能指標の劣化を回避しながらスリム化できる設備の除去箇所の特定に役立つ情報を提示することで、運用に適した設備変更と対象設備の発見を容易化し、設備変更の計画立案を支援することができる。
次に、本発明の実施例2を説明する。以下に説明する相違点を除き、実施例2のシステムの各部は、図1から図11に示した実施例1の同一の符号を付された各部と同一の機能を有するため、それらの説明は省略する。
図12は、本発明の実施例2による系統計画支援システム1の構成を示すブロック図である。
実施例2では、系統計画支援装置3は、実施例1の当該装置が有する機能に加え、計画支援処理部50に計画立案部505と計画評価部506を、計画支援記録部60に計画案データ603と計画評価データ604を備える。本実施例では、系統計画における運用に適した設備計画を立案し、計画による変更を適用した際の、運用時の性能指標の変化を評価することが可能となる。
ここでは実施例2について、主に実施例1と異なる部分について説明する。
計画案データ603は、設備変更方法データ601で利用可となっている設備変更を適用する設備のリスト、および、変更を適用する設備を自動指定する際の条件を示す情報を含む。
図13は、本発明の実施例2の計画案データ603の一例を示す説明図である。
図13に示すように、計画案データ603は、例えば、計画案の通し番号D801、計画方式D802、設備種別D803、変更種別D804、変更設備を自動指定する場合の性能変化指標条件D805、および対象設備リストD806を格納している。対象設備リストD806以外は、入力部71または通信部73を介し、ユーザによって事前に格納されていて良い。
計画方式D802が「手動」である場合の対象設備リストD806は、入力部71または通信部73を介し、ユーザによって事前に格納される。一方、計画方式D802が「自動」である場合の対象設備リストD806には、設備種別D803と変更種別D804の値が示す種別であり、かつ、性能変化指標条件D805の値が示す条件を満たす設備が計画立案部505により自動的に格納される。
計画評価データ604は、計画案データ603に格納されている各計画について、設備変更を適用した場合での、系統運用装置2において性能指標の評価値を含む。
図14は、本発明の実施例2の計画評価データ604の一例を示す説明図である。
図14に示すように、計画評価データ604は、例えば、評価結果の通し番号D901、評価対象とした計画案番号D902、評価期間の開始日時D903と終了日時D904、評価結果として性能指標の評価値の変更前D905と変更後D906、偏差D907を格納している。変更前D905および変更後D906は、それぞれ、設備変更前および変更後の性能指標の評価値であり、偏差D907はそれらの差である。
計画立案部505は、計画案データ603を取得し、計画案データ記載の計画案で計画方式が自動となっている計画案について、設備種別と変更種別、性能変化指標の条件を満足する設備を、性能変化指標データ602から検索して抽出し、対象設備リストに格納する。また、入力部71または通信部73を介してユーザからの指示を取得した場合には、確認または修正ができるように、計画案データ603を出力部72によって提示する。入力部71または通信部73を介してユーザから取得した指示に従って、計画案データ603を変更できる。
計画評価部506は、計画案データ603に記載の計画案について順に取り上げて評価し、計画評価データ604に格納する。
図15は、本発明の実施例2の計画評価部506が、一つの計画案の性能指標の評価値を生成する処理の一例を示すフローチャートである。
計画評価部506は、系統運用装置2から通信ネットワーク4を経由して系統状態データ210、系統構成データ220、および系統操作データ230を取得して、設備変更前の性能指標の評価値を生成し、性能指標評価値の変更前D905の値として格納する(S201)。性能指標としては、例えば、送電ロスの期間平均値などが想定されるが、その他の指標を採用しても良い。
次に、計画評価部506は、計画案データ603に記載された全設備変更で系統構成データ220を更新し、通信ネットワーク4を経由して、系統運用装置2へ送付する。このとき、計画評価部506は、計画評価対象であることを明示したラベルを併せて送付し、例えば系統構成データ220の種別D402に記載することで区別できるようにしても良い(S202)。
次に、計画評価部506は、評価期間として計画案生成時の性能変化指標データ602の期間を指定して、期間内の系統操作データ230の生成を系統運用装置2へ依頼する。生成された系統操作データ230は、種別D502にS202で送付されたラベルを記載することで区別できるようにしても良い(S203)。
最後に、計画評価部506は、生成された系統操作データ230を取得し、系統状態データ210および計画案適用済み系統構成データ220を利用して、設備変更後の性能指標の評価値を生成し、変更後D906の値として格納する。また、その差分も併せて偏差D907の値として格納する(S204)。
計画評価部506はさらに、入力部71または通信部73を介してユーザからの指示を取得した場合には、確認できるように計画評価データ604を出力部72によって提示できる。
上述のように、本実施例は、実施例1に効果に加えて、多様な設備変更の組合せで構成される計画案について、性能指標改善の可能性が高い計画案を自動で生成することが可能となる。さらに、作成した計画案について、系統運用装置2で運用した場合の性能指標の変化を事前に評価でき、計画案による改善の度合いの確認および複数計画案での比較が可能となり、性能指標改善効果の高い設備計画のより効率的な立案が可能となる。
上記の本発明の実施形態は、次のような例を含んでもよい。
(1)プロセッサ(例えば計画支援処理部)と、記憶装置(例えば計画支援記録部)と、を有する系統計画支援システム(例えば系統計画支援装置3又はそれを含む系統計画支援システム1)であって、記憶装置は、所定の期間の電力系統の電力潮流を変更する複数の電気機器の利用状況の実績を示す第1情報(例えば系統運用装置2から取得された機器設定データ212もしく系統操作データ230)と、所定の期間の電力系統の性能指標を示す第2情報(例えば系統運用装置2から取得された系統状態データ210、系統構成データ220、系統操作データ230より計算された性能指標)と、各電気機器を変更した場合に推定される各電気機器の利用状況の変化を示す第3情報(例えば設備変更方法データ601)と、を保持し、プロセッサは、第1情報及び第3情報に基づいて、変更された後の各電気機器の利用状況を推定し(例えば図9の利用頻度変化推定量D707)、推定された各電気機器の利用状況と各電気機器が変更された場合の電力系統の性能指標の変化への寄与度(例えば図9の性能指標変化推定量D708)とに基づいて、各電気機器が変更された場合の電力系統の性能指標の変化(例えば図9の性能変化指標D709)を推定し、推定された性能指標の変化を出力する。
これによって、電力系統における設備等の制約の改善点を発見し、効果を試算し、提示することができる。
(2)上記(1)において、第1情報は、複数の電気機器の利用状況の実績を示す情報として、各電気機器の操作値の実績を示す情報を含み、第3情報は、各電気機器の変更による利用状況の変化を示す情報として、各電気機器の操作値の利用頻度の変化を示す情報(例えば設備変更方法データ601の利用頻度変化推定)を含み、プロセッサは、第1情報に基づいて、所定の期間の複数の電気機器の操作値の利用頻度を計算し、計算された利用頻度及び第3情報に基づいて、変更された後の各電気機器の操作値の利用頻度を推定し(例えば図8A及び図8Bに示す推定)、推定された利用頻度及び寄与度に基づいて、各電気機器が変更された場合の電力系統の性能指標の変化を推定する。
これによって、電力系統における設備等の操作値の利用頻度の実績に基づいて、設備等の制約の改善点を発見し、効果を試算し、提示することができる。
(3)上記(2)において、プロセッサは、各電気機器の変更による操作値の利用頻度の変化の推定量と、操作値の利用頻度の変化による電力系統の性能指標の変化への寄与度と、各電気機器の変更が電力系統の性能指標に与える影響の正負を推定する値と、に基づいて、各電気機器が変更された場合の電力系統の性能指標の変化を推定する。
これによって、電力系統における各設備の変更が電力系統全体の性能指標に与える影響を適切に試算することができる。
(4)上記(3)において、第3情報は、各電気機器の変更による操作値ごとの利用頻度の変化の割合を示す値(例えば設備変更方法データ601の利用頻度変化推定の変化割合D606)を含み、プロセッサは、第1情報に基づいて計算された複数の電気機器の操作値ごとの利用頻度に、第3情報に含まれる操作値ごとの利用頻度の変化の割合を適用することによって、変更された後の各電気機器の操作値の利用頻度の変化の推定量を計算する(例えば図8A及び図8Bに示す推定)。
これによって、各電気機器の変更による操作値の利用頻度の変化を適切に推定し、それに基づいて電力系統における各設備の変更が電力系統全体の性能指標に与える影響を適切に試算することができる。
(5)上記(3)において、プロセッサは、第1情報及び第2情報に基づいて、各電気機器の操作値が変化したときの性能指標の変化の平均値を計算することによって、操作値の利用頻度の変化による電力系統の性能指標の変化への寄与度を計算する(例えばS103)。
これによって、操作値の利用頻度の変化が電力系統の性能指標に与える影響を適切に推定し、それに基づいて電力系統における各設備の変更が電力系統全体の性能指標に与える影響を適切に試算することができる。
(6)上記(3)において、各電気機器の変更は、設定可能な操作値の追加、設定可能な操作値の削除及び電気機器の除去の少なくともいずれかを含み、プロセッサは、各電気機器の変更が設定可能な操作値の追加(例えば発電機の設定可能な出力電圧の追加、調相設備の設定可能な投入容量の追加、又は変圧器のタップの追加等)である場合、当該電気機器の変更が電力系統の性能指標に与える影響を正と推定し、各電気機器の変更が設定可能な操作値の削減(例えば発電機の設定可能な出力電圧の削減、調相設備の設定可能な投入容量の削減、又は変圧器のタップの除去等)又は当該電気機器の除去である場合、当該電気機器の変更が前記電力系統の性能指標に与える影響を負と推定する(例えば設備変更方法データ601の性能指標影響推定D607)。
これによって、各電気機器の変更が電力系統の性能指標に与える影響の正負を適切に推定し、それに基づいて電力系統における各設備の変更が電力系統全体の性能指標に与える影響を適切に試算することができる。
(7)上記(2)において、プロセッサは、電力系統の性能指標の変化の推定値に基づいて、1以上の電気機器の変更の計画案(例えば計画案データ603)を生成し、生成した計画案を適用した場合の電力系統の性能指標の変化を推定する(例えばS204)。
これによって、性能指標改善のための計画案を自動で生成し、それを運用した場合の性能指標の変化を事前に評価することができる。
(8)上記(7)において、記憶装置は、電気機器の種別と、電気機器の変更の種別と、性能指標の変化の推定値の基準と、を含む、変更対象の電気機器を選択するための条件(例えば計画案データ603の設備種別D803、変更種別D804及び性能変化指標条件D805)を保持し、プロセッサは、条件を満たす1以上の電気機器を変更の対象として含み、条件を満たす変更を行う計画案を生成する。
これによって、性能指標改善の可能性が高い計画案を自動で生成することが可能となる。
(9)上記(2)において、複数の電気機器の操作値を、性能指標を改善するように繰り返し決定する運用装置(例えば系統運用装置2)をさらに含み、第1情報は、運用装置によって決定された複数の電気機器の操作値の実績を示す情報を含み、第2情報は、運用装置によって決定された複数の電気機器の操作値が設定されたときの電力系統の性能指標を示す情報を含む。
これによって、短期的に性能指標が改善するよう運用された電力系統において、長期的にさらに性能指標を向上するための設備等の制約の改善点を発見し、効果を試算し、提示することができる。
(10)上記(2)において、複数の電気機器は、発電機、調相設備又は変圧器の少なくともいずれかを含み、各電気機器の操作値は、発電機の出力電圧、調相設備の投入容量及び変圧器のタップ位置のいずれかであり、各電気機器の変更は、発電機の設定可能な出力電圧の変更(例えば設定可能な電圧の追加又は削減等)、調相設備の設定可能な投入容量の変更(例えば設定可能な投入容量の追加又は削減等)、変圧器の設定可能なタップの変更(例えば新たなタップの追加又は既存のタップの除去等)、及び当該電気機器の除去のいずれかである。
これによって、電力系統を構成する種々の電気機器の種々の変更の効果を推定することができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によってハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによってソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、不揮発性半導体メモリ、ハードディスクドライブ、SSD(Solid State Drive)等の記憶デバイス、または、ICカード、SDカード、DVD等の計算機読み取り可能な非一時的データ記憶媒体に格納することができる。
また、制御線及び情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線及び情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
1 系統計画支援システム
2 系統運用装置
3 系統計画支援装置
4 ネットワーク
5 電力系統
6 計測機器
7 電気機器

Claims (11)

  1. プロセッサと、記憶装置と、を有する系統計画支援システムであって、
    前記記憶装置は、
    所定の期間の電力系統の電力潮流を変更する複数の電気機器の利用状況の実績を示す第1情報と、
    前記所定の期間の前記電力系統の性能指標を示す第2情報と、
    各電気機器を変更した場合に推定される前記各電気機器の利用状況の変化を示す第3情報と、を保持し、
    前記プロセッサは、
    前記第1情報及び前記第3情報に基づいて、変更された後の前記各電気機器の利用状況を推定し、
    前記推定された各電気機器の利用状況と前記各電気機器が変更された場合の前記電力系統の性能指標の変化への寄与度とに基づいて、前記各電気機器が変更された場合の前記電力系統の性能指標の変化を推定し、
    前記推定された性能指標の変化を出力することを特徴とする系統計画支援システム。
  2. 請求項1に記載の系統計画支援システムであって、
    前記第1情報は、前記複数の電気機器の利用状況の実績を示す情報として、各電気機器の操作値の実績を示す情報を含み、
    前記第3情報は、前記各電気機器の変更による利用状況の変化を示す情報として、前記各電気機器の操作値の利用頻度の変化を示す情報を含み、
    前記プロセッサは、
    前記第1情報に基づいて、前記所定の期間の前記複数の電気機器の操作値の利用頻度を計算し、
    前記計算された利用頻度及び前記第3情報に基づいて、変更された後の前記各電気機器の操作値の利用頻度を推定し、
    前記推定された利用頻度及び前記寄与度に基づいて、前記各電気機器が変更された場合の前記電力系統の性能指標の変化を推定することを特徴とする系統計画支援システム。
  3. 請求項2に記載の系統計画支援システムであって、
    前記プロセッサは、前記各電気機器の変更による前記操作値の利用頻度の変化の推定量と、前記操作値の利用頻度の変化による前記電力系統の性能指標の変化への前記寄与度と、前記各電気機器の変更が前記電力系統の性能指標に与える影響の正負を推定する値と、に基づいて、前記各電気機器が変更された場合の前記電力系統の性能指標の変化を推定することを特徴とする系統計画支援システム。
  4. 請求項3に記載の系統計画支援システムであって、
    前記第3情報は、前記各電気機器の変更による前記操作値ごとの利用頻度の変化の割合を示す値を含み、
    前記プロセッサは、前記第1情報に基づいて計算された前記複数の電気機器の操作値ごとの利用頻度に、前記第3情報に含まれる前記操作値ごとの利用頻度の変化の割合を適用することによって、変更された後の前記各電気機器の操作値の利用頻度の変化の推定量を計算することを特徴とする系統計画支援システム。
  5. 請求項3に記載の系統計画支援システムであって、
    前記プロセッサは、前記第1情報及び前記第2情報に基づいて、前記各電気機器の操作値が変化したときの性能指標の変化の平均値を計算することによって、前記操作値の利用頻度の変化による前記電力系統の性能指標の変化への前記寄与度を計算することを特徴とする系統計画支援システム。
  6. 請求項3に記載の系統計画支援システムであって、
    前記各電気機器の変更は、設定可能な操作値の追加、設定可能な操作値の削除及び当該電気機器の除去の少なくともいずれかを含み、
    前記プロセッサは、前記各電気機器の変更が設定可能な操作値の追加である場合、当該電気機器の変更が前記電力系統の性能指標に与える影響を正と推定し、前記各電気機器の変更が設定可能な操作値の削除又は当該電気機器の除去である場合、当該電気機器の変更が前記電力系統の性能指標に与える影響を負と推定することを特徴とする系統計画支援システム。
  7. 請求項2に記載の系統計画支援システムであって、
    前記プロセッサは、前記電力系統の性能指標の変化の推定値に基づいて、1以上の前記電気機器の変更の計画案を生成し、前記生成した計画案を適用した場合の前記電力系統の性能指標の変化を推定することを特徴とする系統計画支援システム。
  8. 請求項7に記載の系統計画支援システムであって、
    前記記憶装置は、前記電気機器の種別と、前記電気機器の変更の種別と、前記性能指標の変化の推定値の基準と、を含む、変更対象の前記電気機器を選択するための条件を保持し、
    前記プロセッサは、前記条件を満たす1以上の前記電気機器を変更の対象として含み、前記条件を満たす変更を行う前記計画案を生成することを特徴とする系統計画支援システム。
  9. 請求項2に記載の系統計画支援システムであって、
    前記複数の電気機器の操作値を、前記性能指標を改善するように繰り返し決定する運用装置をさらに含み、
    前記第1情報は、前記運用装置によって決定された前記複数の電気機器の操作値の実績を示す情報を含み、
    前記第2情報は、前記運用装置によって決定された前記複数の電気機器の操作値が設定されたときの前記電力系統の性能指標を示す情報を含むことを特徴とする系統計画支援システム。
  10. 請求項2に記載の系統計画支援システムであって、
    前記複数の電気機器は、発電機、調相設備又は変圧器の少なくともいずれかを含み、
    前記各電気機器の操作値は、前記発電機の出力電圧、前記調相設備の投入容量及び前記変圧器のタップ位置のいずれかであり、
    前記各電気機器の変更は、前記発電機の設定可能な出力電圧の変更、前記調相設備の設定可能な投入容量の変更、前記変圧器の設定可能なタップの変更、及び当該電気機器の除去のいずれかであることを特徴とする系統計画支援システム。
  11. プロセッサと、記憶装置と、を有する系統計画支援システムが実行する系統計画支援方法であって、
    前記記憶装置は、
    所定の期間の電力系統の電力潮流を変更する複数の電気機器の利用状況の実績を示す第1情報と、
    前記所定の期間の前記電力系統の性能指標を示す第2情報と、
    前記各電気機器を変更した場合に推定される前記各電気機器の利用状況の変化を示す第3情報と、を保持し、
    前記系統計画支援方法は、
    前記プロセッサが、前記第1情報及び前記第3情報に基づいて、変更された後の前記各電気機器の利用状況を推定する手順と、
    前記プロセッサが、前記推定された各電気機器の利用状況と前記各電気機器が変更された場合の前記電力系統の性能指標の変化への寄与度とに基づいて、前記各電気機器が変更された場合の前記電力系統の性能指標の変化を推定する手順と、
    前記プロセッサが、前記推定された性能指標の変化を出力する手順と、を含むことを特徴とする系統計画支援方法。
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