JP2022131016A - State estimation device, state estimation program, and state estimation method - Google Patents
State estimation device, state estimation program, and state estimation method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022131016A JP2022131016A JP2021029735A JP2021029735A JP2022131016A JP 2022131016 A JP2022131016 A JP 2022131016A JP 2021029735 A JP2021029735 A JP 2021029735A JP 2021029735 A JP2021029735 A JP 2021029735A JP 2022131016 A JP2022131016 A JP 2022131016A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- state
- estimation
- system information
- value
- estimation result
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 64
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 22
- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 5
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 26
- 230000006870 function Effects 0.000 description 22
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 3
- 230000002547 anomalous effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003012 network analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
Landscapes
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Complex Calculations (AREA)
Abstract
Description
本発明は、状態推定装置、状態推定プログラム、及び状態推定方法に関する。 The present invention relates to a state estimation device, a state estimation program, and a state estimation method.
例えば、電力、ガス、水を供給する系統の状態を、計測された系統情報に基づいて推定する技術が知られている(例えば、特許文献1、及び特許文献2参照)。 For example, there is known a technique of estimating the state of a system that supplies electric power, gas, and water based on measured system information (see Patent Documents 1 and 2, for example).
ところで、系統に設けられた系統情報を計測するセンサが故障すると、センサの計測結果に異常値(または、外れ値)が含まれてしまう。このようなセンサの異常値を除去し、系統の状態が推定されると、一般に推定結果の精度は悪化してしまう。 By the way, when a sensor for measuring system information provided in a system fails, an abnormal value (or an outlier) is included in the measurement result of the sensor. If the state of the system is estimated by removing such sensor abnormal values, the accuracy of the estimation result generally deteriorates.
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みてなされたものであって、センサの計測結果に異常値が含まれている場合であっても系統の状態を高い精度で推定することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the conventional problems as described above, and is capable of estimating the state of the system with high accuracy even when the sensor measurement results include abnormal values. The purpose is to provide technology.
前述した課題を解決する主たる本発明は、電力、気体、液体の何れか一つを供給する系統の状態を示し、複数の計測点のそれぞれで計測された前記複数の系統情報と、前記系統を模擬したモデルと、に基づいて、前記系統の状態を推定する第1状態推定部と、前記複数の系統情報と、前記第1状態推定部が推定した第1推定結果と、に基づいて、前記複数の系統情報に異常があるか否かを判定する判定部と、前記複数の系統情報に異常があると判定されると、前記系統の状態を推定した第2推定結果を出力する第2状態推定部と、を備え、前記第1状態推定部は、前記系統情報及び前記第1推定結果の差が小さくなる程、評価値が大きくなり、所定の変数の値が小さくなる程、前記系統情報に含まれる異常値の前記評価値への影響が小さくなる目的関数において、前記系統の所定の位置における前記何れか一つの変化に応じた値を示す決定変数を変化させ、前記評価値が最大となる際の前記決定変数を用いて、前記系統の状態を推定し、前記第2状態推定部は、複数の前記所定の変数の値毎に、複数の異なる条件における最適化手法を用いて前記評価値が最大となる複数の推定結果を求めた後、前記所定の変数の値毎の前記複数の推定結果のばらつきに基づいて、前記第2推定結果を出力する、状態推定装置。 The main invention for solving the above-mentioned problems indicates the state of a system that supplies any one of electric power, gas, and liquid, and the plurality of system information measured at each of a plurality of measurement points, and the system a simulated model; a first state estimating unit that estimates the state of the system based on; the plurality of system information; and a first estimation result estimated by the first state estimating unit. a determination unit that determines whether or not there is an abnormality in a plurality of system information; and a second state that outputs a second estimation result of estimating the state of the system when it is determined that there is an abnormality in the plurality of system information. and an estimating unit, wherein the first state estimating unit increases the evaluation value as the difference between the system information and the first estimation result decreases, and increases the evaluation value as the value of a predetermined variable decreases. In the objective function that reduces the influence of the abnormal value included in the evaluation value, a decision variable indicating a value corresponding to the change in any one of the predetermined positions in the system is changed, and the evaluation value is maximized The second state estimating unit estimates the state of the system using the decision variable when the state is different, and the second state estimating unit estimates the evaluation using the optimization method under a plurality of different conditions for each value of the plurality of predetermined variables The state estimating device outputs the second estimation result based on variations in the plurality of estimation results for each value of the predetermined variable after obtaining a plurality of estimation results having the maximum value.
本発明によれば、センサの計測結果に異常値が含まれている場合であっても系統の状態を高い精度で推定することができる技術を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the technique which can estimate the state of a system|strain with high precision even when the measurement result of a sensor contains an abnormal value can be provided.
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become apparent from the descriptions of this specification and the accompanying drawings.
=====本実施形態=====
<<<情報処理装置10の構成>>>
図1は、本発明の一実施形態である情報処理装置10の構成を示す図である。情報処理装置10は、例えば、図2に示す電力系統30(後述)の状態を推定する装置であり、CPU(Central Processing Unit)20、メモリ21、記憶装置22、入力装置23、表示装置24、及び通信装置25を含むコンピュータである。なお、情報処理装置10は、「状態推定装置」に相当する。
=====This Embodiment=====
<<<configuration of
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an
CPU20は、メモリ21や記憶装置22(記憶部)に格納されたプログラムを実行することにより、情報処理装置10における様々な機能を実現する。
The
メモリ21は、例えばRAM(Random-Access Memory)等であり、プログラムやデータ等の一時的な記憶領域として用いられる。
The
記憶装置22は、CPU20によって、実行または処理される各種データを格納する不揮発性の記憶装置である。
The
入力装置23は、ユーザによるコマンドやデータの入力を受け付ける装置であり、キーボード、タッチパネルディスプレイ上でのタッチ位置を検出するタッチセンサなどの入力インタフェースを含む。
The
表示装置24は、例えばディスプレイなどの装置であり、通信装置25は、ネットワーク(不図示)を介して、他のコンピュータと各種プログラムやデータの受け渡しを行う。
The
<<<電力系統30の一例>>>
図2は、情報処理装置10が状態推定を行う電力系統30の一例を示す図である。電力系統30は、例えば、6.6kV系の配電線系統であり、変圧器40、配電線41、需要家42~45、センサS1~S4を含む。なお、一般的な電力系統には、他にも配電線、需要家、センサ等が含まれているが、便宜上、ここでは簡素化した電力系統30を一例として図示している。
<<<Example of
FIG. 2 is a diagram showing an example of a
変圧器40は、送電線(不図示)から供給される電圧を変圧し、6.6kVの電圧を配電線41へと出力する。
The
需要家42は、配電線41から供給される電力を消費する負荷(例えば、工場)であるとともに、配電線41に対し、電力を供給するインバータ等の発電設備(不図示)を含む。なお、需要家43~45も、需要家42と同様である。このため、配電線41には、配電線41からの電力を消費する負荷と、配電線41に電力を供給する発電設備と、が接続されていることになる。
The
センサS1は、配電線41の“計測点A”に設けられ、配電線41の“系統情報Za”を計測する計測器である。具体的には、センサS1は、配電線41の“計測点A”における“電圧Va”及び“電流Ia”を計測する。
The sensor S<b>1 is a measuring instrument provided at “measurement point A” of the
センサS2~S4は、センサS1と同様であり、配電線41の“計測点B”~“計測点D”のそれぞれに設けられた計測器であり、配電線41の“系統情報Zb”~“系統情報Zd”を計測する。
The sensors S2 to S4 are similar to the sensor S1, and are measuring instruments provided at the "measurement points B" to "measurement points D" of the
なお、本実施形態の“系統情報Zi”(i=a~d)は、“電圧Vi”及び“電流Ii”であることとしたが、以下便宜上、適宜“電圧Vi”を中心に説明する。 The "system information Zi" (i=a to d) in this embodiment is the "voltage Vi" and the "current Ii", but for the sake of convenience, the following description will focus on the "voltage Vi".
また、詳細は後述するが、情報処理装置10は、需要家42~45の有効電力P、無効電力Qを変化させて、例えば、配電線41の“計測点A”~“計測点D”のそれぞれの推定結果が、センサS1~S4の計測結果に一致するよう、潮流計算を行う。この結果、情報処理装置10は、図2に示すような推定結果(例えば、配電線41の電圧分布)を計算することができる。
Further, although the details will be described later, the
<<<情報処理装置10の機能ブロック>>>
図3は、情報処理装置10の機能ブロック等を示す図である。情報処理装置10の記憶装置22には、系統モデル60が記憶されている。また、CPU20が、所定のプログラムを実行することにより、情報処理装置10には、第1状態推定部70、判定部71、及び第2状態推定部72が実現される。
<<<Function Blocks of
FIG. 3 is a diagram showing functional blocks and the like of the
系統モデル60は、例えば、状態方程式で表される電力系統30を模擬したモデルである。詳細は後述するが、需要家42~45の有効電力P、無効電力Qが指定された状態で、系統モデル60を用いて潮流計算が実行されると、電力系統30の状態、つまり、配電線41の電圧、電流、位相角等が得られる。
The
==第1状態推定部70==
第1状態推定部70は、4つの“計測点A”~“計測点D”のそれぞれで計測された“系統情報Za”~“系統情報Zd”と、系統モデル60と、に基づいて、電力系統30の状態を推定する。具体的には、第1状態推定部70は、計測された“電圧VA”~“電圧VD”を用いて、配電線41の電圧分布を推定する。
==First state estimator 70==
The first state estimating unit 70 calculates the electric power based on the “system information Za” to “system information Zd” measured at each of the four “measurement points A” to “measurement points D” and the
ここで、図4を参照しつつ、第1状態推定部70で実行される処理の詳細を説明する。図4は、電力系統30の推定結果を、“最小二乗法”の手法で計算した場合と、“コレントロピー”の手法で計算した場合との一例を示す図である。
Here, the details of the processing executed by the first state estimation unit 70 will be described with reference to FIG. 4 . FIG. 4 is a diagram showing an example of an estimation result of the
図4において、“計測点A”~“計測点D”の計測結果(図4の“黒丸”)うち、“計測点C”での計測結果のみが異常であることとする。 In FIG. 4, among the measurement results of "measurement point A" to "measurement point D" ("black circles" in FIG. 4), it is assumed that only the measurement result of "measurement point C" is abnormal.
配電線41の電圧分布が推定される際に、仮に、“計測点A”~“計測点D”の計測結果と、推定結果と、の差を最小とする、最小二乗法に基づく目的関数が用いられると、一点鎖線で示す“推定結果R1”は、点線で示す正しい電圧分布から大きくずれてしまう。これは、“推定結果R1”を、異常値である“計測点C”に近づけることにより、最小二乗法の目的関数の値が最小になるからである。
When the voltage distribution of the
一方、“コレントロピー”の手法は、異常値である“計測点C”の影響を抑制することが可能な手法である。“コレントロピー”の手法では、推定結果と、計測結果との差に対する式を正規分布の形とした下記の目的関数J(x)を用い、目的関数J(x)が最大となるよう、決定変数xが探索される。 On the other hand, the "colentropy" method is a method capable of suppressing the influence of "measurement point C", which is an abnormal value. In the "colentropy" method, the following objective function J(x), which is the normal distribution of the formula for the difference between the estimated result and the measured result, is used, and the objective function J(x) is determined to be the maximum. A variable x is searched.
ここで、“N”は、計測点の数であり、“i”は、計測点のうちi番目の計測点を示し、“σ”は、例えば利用者に設定される、カーネルサイズ(または、標準偏差)を示す所定値である。また、“yi(x)”は、i番目の計測点の推定結果を示し、“zi”は、i番目の計測点の計測結果を示す。なお、カーネルサイズであるσは、「所定の変数」に相当し、J(x)の値は、「評価値」に相当する。 Here, "N" is the number of measurement points, "i" indicates the i-th measurement point among the measurement points, and "σ" is, for example, the kernel size set by the user (or standard deviation). Also, "yi(x)" indicates the estimation result of the i-th measurement point, and "zi" indicates the measurement result of the i-th measurement point. The kernel size σ corresponds to a "predetermined variable", and the value of J(x) corresponds to an "evaluation value".
このような式において、推定結果“yi(x)”が、計測結果“zi”から離れると、目的関数J(x)の値は小さくなり、“0”(ゼロ)に近づく。 In such a formula, when the estimated result "yi(x)" deviates from the measured result "zi", the value of the objective function J(x) decreases and approaches "0" (zero).
一方、推定結果“yi(x)”が、計測結果“zi”に近くなると、目的関数J(x)の値は大きくなる。 On the other hand, when the estimation result "yi(x)" approaches the measurement result "zi", the value of the objective function J(x) increases.
このため、例えば、図5の誤った“計測点C”の計測結果に、推定結果を近づけるよりも、他の計測点(“A”,“B”,“D”)の計測結果に、推定結果を近づける方が、目的関数J(x)の値は大きくなる。 For this reason, for example, rather than bringing the estimation result closer to the measurement result of the erroneous "measurement point C" in FIG. The closer the results, the larger the value of the objective function J(x).
ここで、本実施形態の第1状態推定部70は、決定変数xとして、需要家42~45の有効電力P、無効電力Qを用い、“i”として、“計測点A”~“計測点D”の個数である“4”を用いる。
Here, the first state estimation unit 70 of the present embodiment uses the active power P and the reactive power Q of the
そして、第1状態推定部70は、目的関数J(x)の値が最大となる際の決定変数x(つまり、需要家42~45の有効電力P、無効電力Q)を用いて、電力系統30の状態を推定する。この結果、第1状態推定部70は、目的関数J(x)を最大とすることで、点線で示す正しい電圧分布に近い、例えば、一点鎖線で示す“推定結果R2”を計算することができる。
Then, the first state estimating unit 70 uses the decision variable x (that is, the active power P and the reactive power Q of the
==判定部71==
判定部71は、i番目の計測点におけるセンサSiの出力に異常があるか否かを判定する。具体的には、判定部71は、センサSiの計測結果である“電圧Vi”と、第1状態推定部70で推定された“計測点i”の推定結果と、の差が所定値より大きい場合、センサSiの計測結果に異常があることを判定する。なお、以下、異常であると判定された計測点を、「異常点」と称する。また、異常点における計測結果を、「異常値」または「外れ値」と称する。
==
The
==第2状態推定部72==
第2状態推定部72は、異常値があると判定された場合、目的関数J(x)のカーネルサイズを変更しつつ、カーネルサイズ毎に複数の電力系統30の状態推定を行う。具体的には、第2状態推定部72は、カーネルサイズ毎に、複数の異なる条件の最適化手法(例えば、多点型探索最適化手法)を用い、目的関数J(x)の値が最大となる推定結果を複数計算する。
==
When it is determined that there is an abnormal value, the
なお、ここでは、多点型探索最適化手法を用いることとしたが、例えば、一点探査型の最適化手法をもちい、諸条件(例えば、決定変数xの初期値や、最適化手法のパラメータ)を変化させ、カーネルサイズ毎に複数の推定結果を求めても良い。 In this case, a multi-point search optimization method is used. may be changed to obtain a plurality of estimation results for each kernel size.
また、詳細は後述するが、第2状態推定部72は、カーネルサイズ毎の複数の推定結果のばらつきを計算し、ばらつきが最小となるカーネルサイズを選択する。そして、第2状態推定部72は、選択されたカーネルサイズで計算された複数の推定結果に基づいて、電力系統30の推定結果を出力する。
In addition, although the details will be described later, the
==情報処理装置10で実行される処理の一例==
図5は、情報処理装置10で実行される処理S10の一例を示すフローチャートである。まず、第1状態推定部70は、センサS1~S4の計測結果を取得する(S20)。そして、第1状態推定部70は、計測結果と、系統モデル60とに基づいて、電力系統30の状態を推定する(S21:第1状態推定処理,第1状態推定ステップ)。
==Example of Process Executed by
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the process S10 executed by the
ここで、第1状態推定部70は、上述したコレントロピーの手法を用いる目的関数J(x)の値が最大となるよう、決定変数xである需要家42~45の有効電力P、無効電力Qを定める。そして、第1状態推定部70は、定められた有効電力P、無効電力Qに基づいて、状態方程式を示す系統モデル60を用いて、電力系統30の状態を推定する。なお、この際、目的関数J(x)のカーネルサイズは、利用者により設定された初期値(例えば、0.01)である。この結果、例えば、図6の配電線41の電圧分布(実線)が得られることになる。
Here, the first state estimating unit 70 maximizes the value of the objective function J(x) using the above-described colentropy method, the active power P and the reactive power of the
そして、判定部71は、センサS1~S4の計測結果と、電力系統30の推定結果と、に基づいて、計測結果に異常が有るか否かを判定する(S22:判定処理,判定ステップ)。具体的には、判定部71は、センサS1~S4の計測結果と、センサS1~S4の位置に対応する電力系統30の推定結果との差が、所定値以上であるか否かを判定する。
Then, the
計測結果と、推定結果との差が所定値未満で、計測結果に異常がないと判定されると(S22:No)、第1状態推定部70は、処理S21で得られた推定結果を、例えば、表示装置24に出力する(S23)。この結果、電力系統30の推定結果が、表示装置24に表示されることになる。なお、本実施形態の第1状態推定部70が処理S21で推定した推定結果は、「第1推定結果」に相当する。
If the difference between the measurement result and the estimation result is less than the predetermined value and it is determined that there is no abnormality in the measurement result (S22: No), the first state estimator 70 converts the estimation result obtained in the process S21 into For example, it outputs to the display device 24 (S23). As a result, the estimation result of the
一方、計測結果と、推定結果との差が所定値以上で、計測結果に異常が有ると判定される(S22:Yes)。なお、図6の例においては、例えば、センサS4の計測結果と、推定結果との差が所定値以上である。このため、ここでは、判定部71は、電力系統30に異常がある(センサS4の計測点が異常点である)と判定する。
On the other hand, if the difference between the measurement result and the estimation result is greater than or equal to the predetermined value, it is determined that there is an abnormality in the measurement result (S22: Yes). In addition, in the example of FIG. 6, for example, the difference between the measurement result of the sensor S4 and the estimation result is equal to or greater than a predetermined value. Therefore, here, the
判定部71が、計測結果に異常があると判定すると(S22:Yes)、第2状態推定部72は、複数のカーネルサイズ毎に多点型探索手法を用い、複数の推定結果を求める(S24)。具体的には、本実施形態の第2状態推定部72は、カーネルサイズを、初期値(=0.01)から、所定の刻み幅(例えば、0.01)で、最大値(例えば、0.1)まで、10段階変化させる。
When the
そして第2状態推定部72は、10個のカーネルサイズ毎に、多点型探索手法を用い、例えば、3個の推定結果を求める。なお、本実施形態では、第2状態推定部72がカーネルサイズ毎に求める推定結果の個数を一例として3個としたが、これに限られるものではなく、4個以上であっても良い。
Then, the
ところで、仮に、電力系統30の状態を推定する際に、カーネルサイズを非常に小さくし、異常値の影響をほぼ排除してしまうと、推定結果の比較対象となる値(異常値)がなくなるため、異常点における推定結果の精度は大きく悪化してしまう。また、仮に、カーネルサイズを非常に大きくし、異常点を、正常点と同様に扱い電力系統30の状態を推定すると、異常点における推定結果は、異常値に非常に近くなるため、推定結果の精度は大きく悪化してしまう。そこで、本実施形態では、カーネルサイズを変化させることにより、異常点の影響を抑制しつつ考慮し、確からしい電力系統30の状態を推定する。
By the way, when estimating the state of the
図7は、カーネルサイズが、小さい値(例えば、0.02)の3つの推定結果と、大きい値(例えば、0.08)の3つの推定結果との一例示す図である。カーネルサイズが小さい場合、一般に、コレントロピーの式(1)から、計測点のうち、異常点の影響は考慮されるが、その影響は比較的小さい。したがって、このような場合、3つの推定結果において、特に異常点における推定結果のばらつきが大きくなる傾向がある。なお、カーネルサイズが、例えば0.02の際の3つの推定結果のばらつきは、一般に、異常点を用いない場合の推定結果のばらつきより小さくなる。 FIG. 7 is a diagram showing an example of three estimation results with a small kernel size (eg, 0.02) and three estimation results with a large kernel size (eg, 0.08). When the kernel size is small, the influence of anomalous points among the measurement points is generally considered from the colentropy equation (1), but the influence is relatively small. Therefore, in such a case, there is a tendency for the three estimation results to have large variations in the estimation results, particularly at the abnormal point. Note that the variation in the three estimation results when the kernel size is, for example, 0.02 is generally smaller than the variation in the estimation results when no abnormal points are used.
一方、カーネルサイズとして大きな値(例えば、0.08)を用いると、一般に、式(1)から、計測点のうち、異常点の影響が徐々に大きくなる。したがって、このような場合、カーネルサイズが0.02の場合の2点鎖線で示す推定結果のように、異常点から大きく離れた推定結果(つまり、実際の推定結果から大きく外れている可能性が高い推定結果)を排除できる。 On the other hand, if a large value (for example, 0.08) is used as the kernel size, the influence of abnormal points among the measurement points will generally gradually increase according to Equation (1). Therefore, in such a case, as shown by the two-dot chain line when the kernel size is 0.02, the estimation result may be far from the abnormal point (that is, the actual estimation result may deviate greatly). high estimation results) can be eliminated.
このように、カーネルサイズを変化させつつ、電力系統30の推定結果を計算すると、異常値の影響を完全に排除した場合の推定結果、または、異常値の影響を完全に考慮した場合の推定結果と比較し、実際の電力系統30において、確からしい推定結果を得ることができる。そして、本実施形態では、異常点の推定結果のばらつきが最小となるカーネルサイズにおける推定結果を、実際の電力系統30において、確からしい推定結果であるとして処理を実行している。
In this way, when the estimation result of the
具体的には、第2状態推定部72は、10個のカーネルサイズ毎の3つの異常点の推定結果のばらつきを計算し、ばらつきが最小となるカーネルサイズを選択する(S25)。例えば、10個カーネルサイズ(0.01~0.1)のうち、カーネルサイズが0.08のばらつきが最小の場合、0.08のカーネルサイズが選択される。
Specifically, the
また、第2状態推定部72は、処理S25で選択されたカーネルサイズにおける3つの推定結果のうち、目的関数J(x)が最大となる推定結果を選択する(S26)。たとえば、図7の例では、3つの推定結果(点線、一点鎖線、二点鎖線)のうち、点線で示す推定結果の目的関数J(x)が、他の2つの目的関数J(x)より大きい場合、点線の推定結果が選択される。
Also, the
そして、第2状態推定部72は、処理S26で選択した推定結果を、例えば、表示装置24に出力する(S27)。この結果、電力系統30の推定結果が、表示装置24に表示されることになる。なお、本実施形態の第2状態推定部72が処理S27で出力する推定結果は、「第2推定結果」に相当する。また、第2状態推定部72が実行する処理S24~S27は、「第2状態推定処理」、「第2状態推定ステップ」に相当する。
Then, the
<<情報処理装置10の他の適用例>>
情報処理装置10は、例えば、電力系統30の状態を推定する際に用いられたが、これに限られない。例えば、“電力”を供給する電力系統30の代わりに、“ガス”または“水道”を供給する系統(不図示)の状態を推定(または、解析)する、管網解析に用いられても良い。
<<Other Application Examples of
The
例えば、系統に“ガス”が供給される場合、図2の変圧器40は、例えば、ガス供給設備に対応し、配電線41は、“ガス”を供給する供給管に対応する。また、需要家42~45は、供給された“ガス”を消費し、センサS1~S4は、系統情報として、供給管の圧力(例えば、ガス圧)を計測する計測器に対応する。これらの構成を含む“ガス”を供給する系統に対しても、情報処理装置10は、本実施形態と同様に、系統の状態を推定、解析できる。
For example, when "gas" is supplied to the system, the
なお、ここでは、“ガス”について説明したが、例えば、工場などのコンプレッサ等に“圧縮空気”を供給する配管網でも同様である。したがって、情報処理装置10は、ガスや空気を含む“気体”を供給する系統に用いられても良い。
Although "gas" has been described here, the same applies to, for example, a piping network for supplying "compressed air" to compressors and the like in factories. Therefore, the
例えば、系統に“水道(または、水)”が供給される場合、図2の変圧器40は、例えば、“水道”の供給設備に対応し、配電線41は、“水”を供給する供給管に対応する。また、需要家42~45は、供給された“水”を使用し、センサS1~S4は、系統情報として、供給管の圧力(例えば、水圧)を計測する計測器に対応する。これらの構成を含む“水道”を供給する系統に対しても、情報処理装置10は、本実施形態と同様に、系統の状態を推定、解析できる。
For example, when "water supply (or water)" is supplied to the system, the
なお、ここでは、“水”について説明したが、例えば、“オイル”を供給する配管網でも同様である。したがって、情報処理装置10は、水やオイルを含む“液体”を供給する系統に用いられても良い。
Although "water" has been described here, the same applies to, for example, a piping network that supplies "oil". Therefore, the
=====まとめ=====
以上、本実施形態の情報処理装置10について説明した。第2状態推定部72は、センサS1~S4の計測結果に異常がある場合、複数のカーネルサイズ毎に、目的関数J(x)が最大となるよう、決定変数xである需要家42~45の有効電力P、無効電力Qを複数探索している。そして、第2状態推定部72は、複数のカーネルサイズ毎の推定結果のばらつきに基づいて、電力系統30の状態を推定する。この結果、本実施形態では、電力系統30の状態を高い精度で推定することができる。なお、目的関数J(x)において、カーネルサイズの値が小さくなるほど、異常値(または、外れ値)J(x)の値(評価値)への影響は小さくなる。
=====Summary=====
The
また、第2状態推定部72は、例えば、複数のカーネルサイズのうち、推定結果のばらつきが所定値より小さくなるカーネルサイズを選択し、選択されたカーネルサイズにおける推定結果を用いても良い。ただし、一般には、複数の推定結果のばらつきが小さいほど、実際の電力系統30における推定結果を反映している可能性が高い。本実施形態の第2状態推定部72は、推定結果のばらつきが最小となるカーネルサイズを選択しているため、より高い精度で電力系統30の状態を推定することができる。
Further, the
また、第2状態推定部72は、推定結果のばらつきを計算する際、例えば配電線41の所定の範囲(例えば、計測点C~計測点Dの範囲)における推定結果ばらつきを計算しても良い。ただし、本実施形態では、所定の位置(例えば、計測点D)での推定結果のばらつきを計算しているため、計算量を少なくすることができる。
Further, when calculating the variation of the estimation result, the second
また、第2状態推定部72は、特に異常点である計測点Dにおける推定結果のばらつきを計算する。一般に、例えば、異常点から遠い計測点Aの推定結果のばらつきは、カーネルサイズを変化させた場合であっても、大きく変化しない。したがって、異常点における推定結果のばらつきを用いることで、より高い精度でばらつきを評価することができる。
In addition, the second
また、カーネルサイズが最小の際の3つの推定結果のうち、例えば、3つの推定結果の平均値や、3つの推定結果の中央値(例えば、図7の場合では計測点Dにおいて3つの真ん中にある点線の推定結果)を、電力系統30の推定結果として出力しても良い。ただし、本実施形態では、3つの推定結果のうち、目的関数J(x)が最大となる推定結果を選択しているため、より確からしい電力系統30の推定結果を得ることができる。
Also, among the three estimation results when the kernel size is the smallest, for example, the average value of the three estimation results or the median value of the three estimation results (for example, in the case of FIG. 7, the middle value of the three at the measurement point D A certain dotted line estimation result) may be output as the estimation result of the
また、本実施形態の情報処理装置10は、電力系統30の状態推定に適用されたが、上述のように、例えば、“ガス”や“水”の系統の状態も推定可能である。
Further, the
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更や改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれるのはいうまでもない。 The above-described embodiments are intended to facilitate understanding of the present invention, and are not intended to limit and interpret the present invention. Further, the present invention can be modified and improved without departing from its spirit, and it goes without saying that the present invention includes equivalents thereof.
例えば、系統モデル60としては、状態方程式に基づくモデルが用いられることとしたが、これに限られない。系統モデル60は、ハードウェアで電力系統30を模擬したモデルであっても良い。
For example, as the
10 情報処理装置
20 CPU
21 メモリ
22 記憶装置
23 入力装置
24 表示装置
25 通信装置
30 電力系統
40 変圧器
41 配電線
42~45 需要家
60 系統モデル
70 第1状態推定部
71 判定部
72 第2状態推定部
10
21
Claims (8)
前記複数の系統情報と、前記第1状態推定部が推定した第1推定結果と、に基づいて、前記複数の系統情報に異常があるか否かを判定する判定部と、
前記複数の系統情報に異常があると判定されると、前記系統の状態を推定した第2推定結果を出力する第2状態推定部と、
を備え、
前記第1状態推定部は、
前記系統情報及び前記第1推定結果の差が小さくなる程、評価値が大きくなり、所定の変数の値が小さくなる程、前記系統情報に含まれる異常値の前記評価値への影響が小さくなる目的関数において、前記系統の所定の位置における前記何れか一つの変化に応じた値を示す決定変数を変化させ、前記評価値が最大となる際の前記決定変数を用いて、前記系統の状態を推定し、
前記第2状態推定部は、
複数の前記所定の変数の値毎に、複数の異なる条件における最適化手法を用いて前記評価値が最大となる複数の推定結果を求めた後、前記所定の変数の値毎の前記複数の推定結果のばらつきに基づいて、前記第2推定結果を出力する、
状態推定装置。 showing the state of a system that supplies any one of electric power, gas, and liquid, and based on the plurality of system information measured at each of a plurality of measurement points and a model that simulates the system, a first state estimator for estimating the state of
a determination unit that determines whether or not there is an abnormality in the plurality of system information based on the plurality of system information and the first estimation result estimated by the first state estimation unit;
a second state estimation unit that outputs a second estimation result of estimating the state of the system when it is determined that the plurality of system information is abnormal;
with
The first state estimator,
The smaller the difference between the system information and the first estimation result, the larger the evaluation value, and the smaller the value of the predetermined variable, the smaller the influence of the abnormal value included in the system information on the evaluation value. In the objective function, a decision variable indicating a value corresponding to a change in any one of the above at a predetermined position of the system is changed, and the state of the system is determined using the decision variable when the evaluation value becomes maximum. presume,
The second state estimator,
After obtaining a plurality of estimation results that maximize the evaluation value using an optimization method under a plurality of different conditions for each of the plurality of predetermined variable values, the plurality of estimation results for each of the predetermined variable values outputting the second estimation result based on the variation of the results;
State estimator.
前記第2状態推定部は、
複数の前記所定の変数の値のうち、前記ばらつきが最小となる所定の変数の値で推定された前記複数の推定結果に基づいて、前記第2推定結果を出力する、
状態推定装置。 The state estimation device according to claim 1,
The second state estimator,
Outputting the second estimation result based on the plurality of estimation results estimated with the value of the predetermined variable that minimizes the variation among the values of the plurality of predetermined variables;
State estimator.
前記第2状態推定部は、前記系統の所定の位置における前記複数の推定結果のばらつきに基づいて、前記ばらつきが最小となる所定の変数の値を選択する、
状態推定装置。 The state estimation device according to claim 2,
The second state estimating unit selects a predetermined variable value that minimizes the variation based on variations in the plurality of estimation results at predetermined positions in the system.
State estimator.
前記所定の位置は、
異常があると判定された系統情報が計測された計測点の位置である、
状態推定装置。 The state estimation device according to claim 3,
The predetermined position is
It is the position of the measurement point where the system information determined to be abnormal was measured,
State estimator.
前記第2状態推定部は、
前記ばらつきが最小となる所定の変数の値で推定された前記複数の推定結果のうち、前記目的関数J(x)の値が最大となる推定結果を、前記第2推定結果として出力する、
状態推定装置。 The state estimation device according to any one of claims 2 to 4,
The second state estimator,
outputting, as the second estimation result, an estimation result that maximizes the value of the objective function J(x) among the plurality of estimation results estimated with the values of the predetermined variables that minimize the variation;
State estimator.
前記系統は、電力を、需要家に供給する電力系統であり、
前記第1及び第2状態推定部は、
潮流計算を行うことにより前記系統の状態を推定する、
状態推定装置。 The state estimation device according to any one of claims 1 to 5,
The system is a power system that supplies electric power to consumers,
The first and second state estimators are
estimating the state of the system by performing a power flow calculation;
State estimator.
電力、気体、液体の何れか一つを供給する系統の状態を示し、複数の計測点のそれぞれで計測された前記複数の系統情報と、前記系統を模擬したモデルと、に基づいて、前記系統の状態を推定する第1状態推定処理と、
前記複数の系統情報と、前記第1状態推定処理で推定した第1推定結果と、に基づいて、前記複数の系統情報に異常があるか否かを判定する判定処理と、
前記複数の系統情報に異常があると判定されると、前記系統の状態を推定した第2推定結果を出力する第2状態推定処理と、
を実行させ、
前記第1状態推定処理は、
前記系統情報及び前記第1推定結果の差が小さくなる程、評価値が大きくなり、所定の変数の値が小さくなる程、前記系統情報に含まれる異常値の前記評価値への影響が小さくなる目的関数において、前記系統の所定の位置における前記何れか一つの変化に応じた値を示す決定変数を変化させ、前記評価値が最大となる際の前記決定変数を用いて、前記系統の状態を推定し、
前記第2状態推定処理は、
複数の前記所定の変数の値毎に、複数の異なる条件における最適化手法を用いて前記評価値が最大となる複数の推定結果を求めた後、前記所定の変数の値毎の前記複数の推定結果のばらつきに基づいて、前記第2推定結果を出力する、
状態推定プログラム。 to the computer,
showing the state of a system that supplies any one of electric power, gas, and liquid, and based on the plurality of system information measured at each of a plurality of measurement points and a model that simulates the system, a first state estimation process for estimating the state of
a determination process for determining whether or not there is an abnormality in the plurality of system information based on the plurality of system information and the first estimation result estimated in the first state estimation process;
A second state estimation process for outputting a second estimation result of estimating the state of the system when it is determined that the plurality of system information is abnormal;
and
The first state estimation process includes:
The smaller the difference between the system information and the first estimation result, the larger the evaluation value, and the smaller the value of the predetermined variable, the smaller the influence of the abnormal value included in the system information on the evaluation value. In the objective function, a decision variable indicating a value corresponding to a change in any one of the above at a predetermined position of the system is changed, and the state of the system is determined using the decision variable when the evaluation value becomes maximum. presume,
The second state estimation process includes:
After obtaining a plurality of estimation results that maximize the evaluation value using an optimization method under a plurality of different conditions for each of the plurality of predetermined variable values, the plurality of estimation results for each of the predetermined variable values outputting the second estimation result based on the variation of the results;
State estimation program.
前記複数の系統情報と、前記第1状態推定ステップで推定した第1推定結果と、に基づいて、前記複数の系統情報に異常があるか否かを判定する判定ステップと、
前記複数の系統情報に異常があると判定されると、前記系統の状態を推定した第2推定結果を出力する第2状態推定ステップと、
を含み、
前記第1状態推定ステップは、
前記系統情報及び前記第1推定結果の差が小さくなる程、評価値が大きくなり、所定の変数の値が小さくなる程、前記系統情報に含まれる異常値の前記評価値への影響が小さくなる目的関数において、前記系統の所定の位置における前記何れか一つの変化に応じた値を示す決定変数を変化させ、前記評価値が最大となる際の前記決定変数を用いて、前記系統の状態を推定し、
前記第2状態推定ステップは、
複数の前記所定の変数の値毎に、複数の異なる条件における最適化手法を用いて前記評価値が最大となる複数の推定結果を求めた後、前記所定の変数の値毎の前記複数の推定結果のばらつきに基づいて、前記第2推定結果を出力する、
状態推定方法。 showing the state of a system that supplies any one of electric power, gas, and liquid, and based on the plurality of system information measured at each of a plurality of measurement points and a model that simulates the system, a first state estimation step of estimating the state of
a determination step of determining whether or not there is an abnormality in the plurality of system information based on the plurality of system information and the first estimation result estimated in the first state estimation step;
a second state estimation step of outputting a second estimation result of estimating the state of the system when it is determined that the plurality of system information is abnormal;
including
The first state estimation step includes:
The smaller the difference between the system information and the first estimation result, the larger the evaluation value, and the smaller the value of the predetermined variable, the smaller the influence of the abnormal value included in the system information on the evaluation value. In the objective function, a decision variable indicating a value corresponding to a change in any one of the above at a predetermined position of the system is changed, and the state of the system is determined using the decision variable when the evaluation value becomes maximum. presume,
The second state estimation step includes:
After obtaining a plurality of estimation results that maximize the evaluation value using an optimization method under a plurality of different conditions for each of the plurality of predetermined variable values, the plurality of estimation results for each of the predetermined variable values outputting the second estimation result based on the variation of the results;
State estimation method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021029735A JP2022131016A (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | State estimation device, state estimation program, and state estimation method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2021029735A JP2022131016A (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | State estimation device, state estimation program, and state estimation method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022131016A true JP2022131016A (en) | 2022-09-07 |
Family
ID=83153195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021029735A Pending JP2022131016A (en) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | State estimation device, state estimation program, and state estimation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022131016A (en) |
-
2021
- 2021-02-26 JP JP2021029735A patent/JP2022131016A/en active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6388563B2 (en) | Storage battery parameter estimation device and storage battery parameter estimation method | |
JP4705563B2 (en) | Distribution system state estimation device, state estimation method and program thereof | |
JP5915342B2 (en) | Power system state estimation method | |
US20150168465A1 (en) | Method and apparatus for electric power system distribution state estimations | |
Chen et al. | Bootstrap testing multiple changes in persistence for a heavy-tailed sequence | |
JP4148208B2 (en) | Distribution system state estimation device, method and program | |
JP6203449B2 (en) | System stability estimation apparatus and system stability estimation method | |
JP6756603B2 (en) | Power system state estimation device and state estimation method | |
JP2021136745A (en) | State estimation device, state estimation program, state estimation method | |
JP5464908B2 (en) | Power system impedance estimation apparatus and power system impedance estimation method | |
Hessling | Dynamic metrology—an approach to dynamic evaluation of linear time-invariant measurement systems | |
US20160266182A1 (en) | Operation apparatus | |
JP6858271B2 (en) | Power system stability analyzers, stabilizers and methods | |
JPWO2015052747A1 (en) | Power system state estimation apparatus and power system state estimation method thereof | |
JP2022131016A (en) | State estimation device, state estimation program, and state estimation method | |
JP7292674B2 (en) | State estimation device, state estimation program, state estimation method | |
CN107450346B (en) | Simulation device and operation method thereof | |
Mejía et al. | A predictor corrector method for the computation of boundary points of a multi-objective optimization problem | |
KR102053169B1 (en) | Test apparatus for quality of distribution transformer and computer-readable storage medium | |
US8566064B2 (en) | Estimating polynomial generating device, estimating device, estimating polynomial generating method, and estimating method | |
JP5363089B2 (en) | Polynomial generator for estimation, input parameter polarity notification apparatus, estimation apparatus and method | |
Scheffel et al. | Time-spectral solution of initial-value problems–subdomain approach | |
KR100477450B1 (en) | Vacumm Ion Pump Controller based on Software and Microprocessor and Measuring Method of Vacumm Using the same | |
JP2005287128A (en) | Power system stability supervisory system | |
RU2611259C1 (en) | Automated device for determining limit modes of electrical systems |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230921 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240515 |