JP2013219853A - 電力系統解析用データベース運用システム - Google Patents

Abstract

【課題】不確定性の高い電源が大量に導入された際の系統解析を行うにあたって柔軟に解析データを提供できる電力系統解析用データベース運用システムを提供することである。
【解決手段】電力系統の発電設備、送配電設備の電圧階級、等価負荷モデル等でレイヤを定義した階層構造のレイヤ毎の系統解析に利用する設備パラメータに地理データを付加して格納した多次元データベース１４を設け、データ入力処理手段１３は、電力系統１１の計測器１２で計測した電気データを多次元データベース１４に格納するとともに、解析計算手段１５で計算した送電特性に関する電気データを多次元データベース１４に格納する。データ出力処理手段１６は、多次元データベース１４に格納されたレイヤが指定され地理データが指定されたとき指定された範囲内の送電特性に関する電気データを出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力系統解析用データベースを運用するための電力系統解析用データベース運用システムに関する。

電力系統解析における解析情報を統合的に取り扱う技術は、系統解析業務効率を著しく改善することができる。例えば、データや解析手順の変更、解析ツールの実行等一連の手順をスクリプトを用いて記述し、短時間に解析作業ができ、解析手順の保存や再利用を可能にしたものがある（例えば、特許文献１、２参照）。また、複数の管理図面に同じ設備機器を配置する場合、実体を管理しない管理図面においては、実体を管理する管理図面に配置した設備機器の設備データに引用参照するための識別情報を付記し、その識別情報のみを実態を管理しない管理図面で取り扱えるようにすることで、実態を管理しない管理図面において対応する設備データを参照するようにし、設備機器同士を接続する接続線が複数の階層の管理図面、または複数の管理図面にまたがる場合において、接続上の矛盾やデータ上の矛盾を生じさせることなく各設備機器の設備データを管理できるようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。

一方、複数のデータベースに格納されている情報を一元管理するための方策として、各管轄部門ごとの部門データベースに格納された電力情報を所定の規格フォーマットに変換しメインデータベースに統合して格納し、各々の管轄部門における部門データベースの電力情報を統合したメインデータベースで一元管理できるようにしたものがある（例えば、特許文献４参照）。

また、解析ツールとデータベースとがスクリプト言語で入出力可能とされた系統解析装置のデータベース化において、アプリケーションテキストファイルを、IEC61970（ＣＩＭ）に基づくルール記述手段を介してプログラム変換した後に共通フォーマット化し、登録プログラムを介してデータベースに格納し、系統解析データを個別にプログラムに書くことなく蓄積データをデータベースに格納できるようにしたものがある（特許文献５参照）。

さらに、電圧位相角計測装置ＰＭＵ(Phase Measurement Unit）等の新しい観測デバイスを利用することで、電力系統内の潮流状態を推定する状態推定計算が最小二乗法による最適計算から連立方程式による一意の計算で決定できるようにしたものもある（例えば、特許文献６参照）。

特許第３９６８３２７号公報 特許第４１４８２９６号公報 特開２００６−３３８１３４号公報 特開２００９−２１３２３８号公報 特開２０１０−２２６８６４号公報 特開２０１０−２２６９０６号公報

しかし、従来においては、電力系統の解析を行うにあたって、電力系統に電力を供給する発電機を電源として電力潮流をはじめとする送電特性を解析するようにしているが、再生可能エネルギーの大量導入により、電源には、事業用発電所の発電機だけではなく、再生可能エネルギーの発電設備も含まれることになる。

すなわち、不確定性の高い再生可能エネルギーによる電源（太陽光発電や風力発電）の大量導入にあたっては、地理的に大きく分布する太陽光発電や風力発電を系統解析の中で如何に適切に組み込めるようにするかが課題となる。また、少ない観測値でより正確な運用状態を推定することの改良も重要となる。

電力系統解析用のデータベースとして、リレーショナルなものを利用していると、簡単に情報を拾い出すことが難しく、利用者に対しての適切なインターフェイスの確立が必要になる。

また、情報モデルの国際規格であるIEC61970（ＣＩＭ）を利用した企業内情報管理システムが今後一般化すると予想されるが、ＣＩＭは、企業内情報管理システムであり、系統解析を目的として利用する場合には、適切な前処理が必要である。この前処理については、特許文献４、５の発明を利用することが実現可能であるが、系統情報収集装置（SCADAやPMU等の新しい観測デバイス）と設備の性質を表現する装置定数等の時不変な情報を融合するためには、系統解析用データを効率的に自動作成する処理方法についても検討する必要がある。

本発明の目的は、不確定性の高い電源が大量に導入された際の系統解析を行うにあたって柔軟に解析データを提供できる電力系統解析用データベース運用システムを提供することである。

請求項１の発明に係る電力系統解析用データベース運用システムは、電力系統の情報モデルに基づいて電力系統の送電特性に関する電気データを計算する解析計算手段と、電力系統の発電設備、送配電設備の電圧階級、等価負荷モデル等でレイヤを定義した階層構造の前記レイヤ毎の系統解析に利用する設備パラメータに地理データを付加して格納した多次元データベースと、前記電力系統の計測器で計測した電気データを前記多次元データベースに格納するとともに前記解析計算手段で計算した送電特性に関する電気データを前記多次元データベースに格納するデータ入力処理手段と、前記多次元データベースに格納されたレイヤが指定され前記地理データが指定されたとき指定された範囲内の送電特性に関する電気データを出力するデータ出力処理手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る電力系統解析用データベース運用システムは、請求項１の発明において、前記計測器は、前記多次元データベースの前記レイヤ間のインターフェイスとなる変圧器の電気データを検出する計測器であり、前記データ入力処理手段は、この計測器で計測された変圧器の電気データを入力し、前記多次元データベースに格納することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、電力系統の発電設備、送配電設備の電圧階級、等価負荷モデル等でレイヤを定義した階層構造のレイヤ毎の系統解析に利用する設備パラメータに地理データを付加して格納した多次元データベースを設け、指定された地理データで定まる範囲内の送電特性に関する電気データを多次元データベースから取り出すことができるので、不確定性の高い電源が大量に導入された場合であっても、容易に解析データを提供できる。

請求項２の発明によれば、多次元データベースのレイヤ間のインターフェイスとなる変圧器の計測器により計測された電気データを多次元データベースに格納するので、レイヤのインターフェイスの変圧器の電気データにより、レイヤの出入りする電流等の電気データを容易に把握でき、レイヤの中の潮流を推定計算でなく、連立方程式を解くことにより一意にできるので、精度の高い解析データを容易に得ることができる有用な方法となる。

本発明の実施形態に係る電力系統解析用データベース運用システムの構成図。 本発明の実施形態における多次元データベースの多次元データの一例の説明図。 本発明の実施形態における多次元データベースの各レイヤの概念図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の実施形態に係る電力系統解析用データベース運用システムの構成図である。電力系統１１の電気データは計測器１２で計測され、データ入力処理手段１３により計測器１２の地理データ（緯度及び経度）も多次元データベース１４に入力される。解析計算手段１５は、電力系統の電気データに基づき電力系統１１の送電特性に関する電気データを計算するものであり、この解析計算手段１５による解析計算は入力装置１７からの指令により行われる。

解析計算手段１５で計算された送電特性に関する電気データはデータ入力処理手段１３により多次元データベース１４に入力される。これにより、多次元データベース１４には計測器が設置されていない箇所の電気データも格納される。

また、電気データ以外の多次元データベース１４に格納する情報は、IEC61850規格で定義されたＣＩＭ情報モデルを格納したＣＩＭデータベース２５からデータベース変換手段２６にて、ＲＤＦに基づく変換定義ファイル２７を用いて自動変換して格納する。これは、将来、電力供給事業者の合理化を最大限に実現するためには、情報一元管理が大変重要であり、このためにはＣＩＭ等による情報一元化が図られる可能性が高いからである。

また、一元管理されたＣＩＭデータベース２５の情報は、系統解析で必要なデータを適切に取捨選択が必要であると同時に、単位換算等の演算も必要であることから、このような処理をプログラムコーディングすることなく、ＲＤＦ技術によるルール定義でデータベース変換を行うことで、企業内で一元管理された情報モデルの活用を実現できる。

この多次元データベース１４は多次元で情報を格納するデータベースであり、本発明の実施形態では、電力系統を複数のモデルで表現し、それぞれのモデルをレイヤとした階層構造で送電特性に関する電気データ（電圧、電流、位相等）を格納している。さらに、送電特性に関する電気データにそれぞれ地理データを付加して格納している。

例えば、電力系統の発電設備モデルの発電設備レイヤ、送配設備の複数の電圧階級モデルの５００ｋＶレイヤ、６６ｋＶレイヤ、等価負荷モデルの負荷レイヤの階層構造のレイヤを有し、各々のレイヤの送電特性に関する電気データと装置の解析用パラメータと装置設置場所の緯度及び経度で示される地理データを付加して格納している。

多次元データベース１４に格納された送電特性に関する電気データは、入力装置１７からの出力要求により、データ出力処理手段１６を介して取り出され表示装置１８や図示省略の印刷装置等の出力装置に出力される。例えば、入力装置１７からレイヤや地理データ（緯度及び経度）が指定されたとすると、データ出力処理手段１６は、指令されたレイヤの指定された地理データの範囲内の送電特性に関する電気データを出力する。

ユーザは出力された送電特性に関する電気データを見て、送電特性に関する電気データが不足する場合や送電特性に関するデータを新たに計算し直したい場合には、入力装置１７から解析計算手段１５に解析計算の指令を出力する。

図２は多次元データベース１４の多次元データの一例の説明図である。送電特性に関する多次元電気データ１９は、各レイヤ（発電設備レイヤ、５００ｋＶレイヤ、６６ｋＶレイヤ、負荷レイヤ）ごとに送電特性に関する電気データ及び地理データを有している。そして、多次元データベースのスライシング機能により、レイヤの断面でスライスすると、発電設備レイヤのデータ２０、５００ｋＶレイヤのデータ２１、６６ｋＶレイヤのデータ２２、負荷レイヤのデータ２３がそれぞれ取り出すことができる。

データ出力処理手段１６は、電力系統解析を行う解析者が容易にデータベース内の情報を獲得することができるようにするために、ユーザインターフェイスは重要である。一つの有用なユーザインターフェイスとしては、ユーザが指定したレイヤや地理情報でスライシングしたデータをスクリプト環境で利用可能なオブジェクトとして提供する方法であり、このようなインターフェイスを実現することで、解析に必要なデータをデータベースから獲得したオブジェクトを用いてスクリプト環境でコーディングしたスクリプトで柔軟に作成することができるようになる。

このように、本発明の実施形態では、多次元データベース１４の次元を、レイヤ、電気量、地理データの３次元として利用し、多次元データベースのデータ検索機能の一つであるスライシング機能を活用することで各レイヤ毎の送電特性に関する電気データ及び地理データを取り出すことを可能としている。電力系統解析用の情報モデルは、地域や電圧階級毎に情報を選択することが多いので、ユーザが欲する部分の解析データを自由度高く取り出すことが可能になる。

図３は本発明の実施形態における多次元データベースの各レイヤの概念図である。図３に示すように、多次元データベースのスライシング機能を利用し易くするために、系統のデータを、電圧階級（５００ｋＶレイヤ、６６ｋＶレイヤ）と発電設備（発電設備レイヤ）、等価負荷モデル（負荷レイヤ）で階層構造としてデータベースに格納する。

さらに、地理データについては、緯度及び経度で表すことに代えて、地理データを行政単位等で表現してもよい。このように、地理データを纏まった一つの領域として扱うことができると、太陽光発電システムが大量に導入される将来において、雲等の影響による日射量の変化が及ぼす系統への影響を評価計算する場合のデータ処理性能を著しく向上させることができる。

また、それぞれのレイヤ内の潮流状態は、ＰＭＵ等の同時計測により、レイヤ間のインターフェイスとなる変圧器２４を通過する潮流を計測することで、多元連立一次方程式を計算することにより一意に定めることができる。すなわち、本発明の実施形態による多次元データベース１４を採用すると、ＰＭＵによる適切な同時計測箇所は、変圧器２４の潮流と特定することができる。

そこで、計測器は、多次元データベースのレイヤ間のインターフェイスとなる変圧器２４に設置する。そして、変圧器２４の電圧、電流、位相等の電気データを計測する。データ入力処理手段１３は、この計測器で計測された変圧器２４の電圧、電流、位相等を入力し、多次元データベース１４に格納する。これにより、レイヤ間を出入りする潮流を容易に把握でき、レイヤ内の潮流を容易に把握できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…電力系統、１２…計測器、１３…データ入力処理手段、１４…多次元データベース、１５…解析計算手段、１６…データ出力処理手段、１７…入力装置、１８…表示装置、１９…多次元電気データ、２０…発電設備レイヤのデータ、２１…５００ｋＶレイヤのデータ、２２…６６ｋＶレイヤのデータ、２３…負荷レイヤのデータ、２４…変圧器、２５…ＣＩＭデータベース、

Claims (2)

1. 電力系統の情報モデルに基づいて電力系統の送電特性に関する電気データを計算する解析計算手段と、電力系統の発電設備、送配電設備の電圧階級、等価負荷モデル等でレイヤを定義した階層構造の前記レイヤ毎の系統解析に利用する設備パラメータに地理データを付加して格納した多次元データベースと、前記電力系統の計測器で計測した電気データを前記多次元データベースに格納するとともに前記解析計算手段で計算した送電特性に関する電気データを前記多次元データベースに格納するデータ入力処理手段と、前記多次元データベースに格納されたレイヤが指定され前記地理データが指定されたとき指定された範囲内の送電特性に関する電気データを出力するデータ出力処理手段とを備えたことを特徴とする電力系統解析用データベース運用システム。
2. 前記計測器は、前記多次元データベースの前記レイヤ間のインターフェイスとなる変圧器の電気データを検出する計測器であり、前記データ入力処理手段は、この計測器で計測された変圧器の電気データを入力し、前記多次元データベースに格納することを特徴とする請求項１記載の電力系統解析用データベース運用システム。

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