JP2022166616A - 電力系統監視装置およびその監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】系統運用者が指定する信頼性指標に基づいて、信頼性上過酷となる将来の潮流状態を抽出する電力系統監視装置及びその監視方法を提供する。【解決手段】電力系統の潮流状態を想定する電力系統監視装置１は、信頼性指標を入力する入力部２０１と、系統パラメータを格納する系統パラメータデータベースＤＢ２と、状態推定断面を格納する状態推定断面データベースＤＢ３と、電力需給の予測情報を格納する予測情報データベースＤＢ４と、電力系統の要因が変動するか一定であるかを設定する変数・定数種別を格納する変数・定数種別データベースとＤＢ５と、過酷予見潮流断面および信頼性指標値を生成する過酷予見潮流断面生成部２０３と、過酷予見潮流断面と信頼性指標値を格納する過酷予見潮流断面データベースＤＢ６と、過酷予見潮流断面と信頼性指標値を表示する表示部２０４と、過酷予見潮流断面と信頼性指標値を出力する出力部２０５と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電力系統の監視を実施する電力系統監視装置およびその監視方法に関する。

電力系統の運用方策を適切に立案するためには、電力系統の現在および将来の状態を把握・予測する必要がある。電力系統の状態とは具体的には、母線の電圧、母線から流出入する有効電力・無効電力、送電線を流れる有効電力潮流・無効電力潮流などの潮流状態が挙げられる。潮流状態および潮流状態に基づく安定性解析等の結果に基づき、電力系統を安定に運用するための運用方策が立案される。
電力系統の現在の潮流状態は、電力系統の各所に設置された計測器から収集した計測値に基づいて求められる。ただし、収集した計測値は計測誤差や、計測時刻の不一致、通信障害等による欠損や伝送遅延などに起因する様々な誤差が含まれている。不整合のある計測値群からもっともらしい潮流状態を決定するには状態推定が用いられる。一般的に、状態推定は電力系統の潮流方程式を満たしつつ、状態推定によって求める推定値と計測値の残差を最小とする最適化問題として記述される。

一方、将来の潮流状態は、現在の潮流状態および将来の想定需要や再生可能エネルギー（以下、「再エネ」とも表記する）発電の想定出力に基づいて求められる。
現在から将来にかけて潮流状態がどのように変化するかは、電力系統の運用方策を決定する上で非常に重要な情報となる。ただし、需要や再エネ発電出力は系統運用者により操作することができないため一定程度の不確実性を伴い、この不確実性の範囲内で将来の潮流状態を想定する必要がある。

前記の課題に関連する技術として、例えば特許文献１がある。
特許文献１の［要約］には、「［課題］電力系統に含まれる不確実な要素を考慮した信頼度の評価を行うことができる電力系統監視システム、電力系統監視方法、およびプログラムを提供すること。［解決手段］実施形態の電力系統監視システムは、推定部と、信頼度評価部と、判定部と、制御内容決定部とを持つ。信頼度評価部は、推定部により推定された複数の状態に基づいて、電力系統設備の電力供給の信頼度を導出する。判定部は、信頼度評価部により複数の状態のそれぞれについて導出された信頼度に基づいて、信頼度に関する所定条件が満たされたか否かを判定する。制御内容決定部は、判定部により所定条件が満たされないと判定された場合、信頼度を改善するための電力系統設備に対する制御内容を決定する。」と記載され、電力系統監視システムの技術が開示されている。
このように、特許文献１では、再エネ発電出力の確率分布に基づく予測値の組み合わせパターンを用いて、将来の電力系統の潮流状態を複数作成し、複数の潮流状態に対する信頼度評価に基づいて制御内容を決定する電力系統監視システム、電力系統監視方法、およびプログラムが開示されている。

特開２０１９－２１６５３４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電力系統監視システム、電力系統監視方法、およびプログラムでは、想定される不確実要因の組み合わせを網羅的に評価する必要があり、設備の１単位についての故障のＮ－１想定故障等も踏まえると膨大な数の組み合わせを評価しなければならないという課題（問題）がある。

本発明は、前記課題に対応するために、ユーザ（系統運用者）が指定する信頼性指標に基づいて、電力系統の信頼性上、過酷となる将来の潮流状態を想定、抽出する電力系統監視装置、およびその監視方法を提供することを課題（目的）とする。

前記の課題を解決するために、本発明を以下のように構成した。
すなわち、本発明の電力系統監視装置は、電力系統の将来における潮流状態を想定する電力系統監視装置であって、電力系統の状態を想定する際に信頼性を表す指標である信頼性指標を入力する入力部と、電力系統の系統パラメータを格納する系統パラメータデータベースと、電力系統の状態推定演算によって生成される状態推定断面を格納する状態推定断面データベースと、電力系統の電力需給の予測情報を格納する予測情報データベースと、電力系統の要因が変動するか一定であるかを設定する変数・定数種別を格納する変数・定数種別データベースと、前記信頼性指標と前記系統パラメータと前記状態推定断面と前記予測情報と前記変数・定数種別を用いて過酷予見潮流断面および前記信頼性指標に対する指標値である信頼性指標値を生成する過酷予見潮流断面生成部と、前記過酷予見潮流断面および前記信頼性指標値を格納する過酷予見潮流断面データベースと、前記過酷予見潮流断面および前記信頼性指標値を表示する表示部と、前記過酷予見潮流断面および前記信頼性指標値を出力する出力部と、を備えることを特徴とする。

また、その他の手段は、発明を実施するための形態のなかで説明する。

本発明によれば、ユーザ（系統運用者）が指定する信頼性指標に基づいて、電力系統の信頼性上、過酷となる将来の潮流状態を想定、抽出する電力系統監視装置、およびその監視方法を提供できる。

本発明の第１実施形態に係る電力系統監視装置の構成例と電力系統との関連を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る電力系統監視装置１の処理内容を、コンピュータで構成された処理機能ごとに整理して示した図である。 電力系統の構成例を示す図である。 計測断面Ｄ２のノードを対象として、ノードの番号、電圧大きさ、有効電力、無効電力について一覧として示す図である。 計測断面Ｄ２のブランチを対象として、ブランチの送電端と受電端のノードの番号、有効電力潮流、無効電力潮流について一覧として示す図である。 状態推定断面Ｄ４のノードを対象として、ノードの番号、電圧大きさ、電圧位相、有効電力、無効電力について一覧として示す図である。 状態推定断面Ｄ４のブランチを対象として、ブランチの送電端と受電端のノードの番号、有効電力潮流、無効電力潮流について一覧として示す図である。 ノードにおける残差（ノード残差）を項目ごとに一覧として示す図である。 ブランチにおける残差（ブランチ残差）を項目ごとに一覧として示す図である。 複数ある信頼性指標の中から、過酷予見潮流断面生成部において使用する信頼性指標に対して、フラグを設定する例を示す図である。 複数ある信頼性指標の中から、過酷予見潮流断面生成部において使用する信頼性指標に対して、重み付け係数を設定する例を示す図である。 複数ある信頼性指標の中から、過酷予見潮流断面生成部において使用する信頼性指標に対して、フラグを設定する例を示す図である。 複数ある信頼性指標の中から、過酷予見潮流断面生成部において使用する信頼性指標に対して、重み付け係数を設定する例を示す図である。 計測断面の日時から先の時刻における電力関連の予測情報を示す図である。 過酷予見潮流断面生成部において用いる「設備」と、その設備の特性の変数および定数を規定する「種別」とその「制約」を一覧として示す図である。 本発明の第１実施形態に係る電力系統監視装置の過酷予見潮流断面生成部の過酷予見潮流断面生成処理のフローチャート例を示す図である。 探索に用いる「定数」の設定例を示す図である。 探索に用いる「変数」の設定例を示す図である。 「データ出力」で出力する得られた解の過酷予見潮流断面Ｄ８（ノード）の例を示す図である。 「データ出力」で出力する得られた解の過酷予見潮流断面Ｄ８（ブランチ）の例を示す図である。 「データ出力」で出力する得られた解の信頼性指標値Ｄ９の例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電力系統監視装置の構成例と電力系統との関連を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る電力系統監視装置の過酷予見潮流断面生成部の過酷予見潮流断面生成処理のフローチャート例を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る電力系統監視装置の構成例と電力系統との関連を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る電力系統監視装置の過酷予見潮流断面生成部と信頼性評価部との処理の流れのフローチャート例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下においては「実施形態」と表記する）を、適宜、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は例であって、説明する具体的内容に発明自体が限定されるものではない。

≪第１実施形態≫
本発明の第１実施形態に係る電力系統監視装置の構成について、図１～図１３を参照して説明する。なお、以下においては、主として電力系統監視装置について説明するが、電力系統監視装置による電力系統監視方法の説明を兼ねる。

＜電力系統監視装置の構成と機能＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る電力系統監視装置１の構成例と、電力系統１０３との関連を示す図である。
図１において、電力系統監視装置１は、コンピュータを備えて構成されている。
また、電力系統監視装置１は、中央制御装置１１、入力装置１２、出力装置１３、表示装置１４、主記憶装置１５、および補助記憶装置１６を備える。
表示装置１４は、ディスプレイを備えている。
補助記憶装置１６は、各種データベース１７を含み、かつ各種プログラム１８を記憶している。
中央制御装置１１、入力装置１２、出力装置１３、表示装置１４、主記憶装置１５、補助記憶装置１６は、バス１９で相互に接続され、それぞれの信号を送受信している。

なお、以降の説明において、“○○部は”と動作主体を記した場合、それは、中央制御装置１１が補助記憶装置１６からプログラムである○○部の処理内容を読み出し、主記憶装置１５にロードしたうえで○○部の機能（詳細後記）を実現することを意味する。

また、図１において、電力系統監視装置１は、通信回線１０１を介して、複数の計測器１０２に接続可能である。
複数の計測器１０２は、電力系統１０３に設置されている発電機の出力状態や送変電設備の潮流状態、調相設備や開閉器等の制御対象機器の設備状態を計測する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る電力系統監視装置１の処理内容を、コンピュータを備えて構成された処理機能ごとに整理して示した図である。
図２において、電力系統監視装置１は、入力部２０１、状態推定部２０２、過酷予見潮流断面生成部２０３、表示部２０４、出力部２０５を備えている。
また、電力系統監視装置１は、計測値データベースＤＢ１、系統パラメータデータベースＤＢ２、状態推定断面データベースＤＢ３、予測情報データベースＤＢ４、変数・定数種別データベースＤＢ５、過酷予見潮流断面データベースＤＢ６を備えている。
なお、図２において、例えば「計測値データベース」を「計測値ＤＢ」として表記しているように、「データベース」を「ＤＢ」と簡略化して表記している。

図２に沿って、電力系統監視装置１における各プログラム（○○部）の機能および各データの流れを説明する。
なお、図１における“○○”装置がハードウェアを示すのに比して、図２における“○○部”は、プログラム（ソフトウェア）を示している。

図２において、電力系統監視装置１は、計測器１０２で計測された電力系統１０３における計測値を、通信回線１０１を介して入力部２０１より取得する。
入力部２０１より取得された計測値Ｄ１は、計測値データベースＤＢ１に格納される。
電力系統１０３の各地点における計測値が十分に計測値データベースＤＢ１に格納されたとき、あるいは所定の周期において格納された計測値は、時間断面毎の計測データである計測断面Ｄ２として状態推定部２０２に出力される。

状態推定部２０２は、計測断面Ｄ２と、系統パラメータデータベースＤＢ２に格納されている系統パラメータＤ３に基づいて、状態推定演算を実施する。
状態推定演算の一例としては、重み付け最小二乗法を用いた手法がある。
状態推定部２０２の状態推定演算によって、状態推定断面Ｄ４が生成される。状態推定断面Ｄ４は、状態推定断面データベースＤＢ３に格納される。

過酷予見潮流断面生成部２０３は、状態推定断面Ｄ４と、系統パラメータデータベースＤＢ２より取得する系統パラメータＤ３と、入力部２０１より取得する信頼性指標Ｄ５と、予測情報データベースＤＢ４より取得する予測情報Ｄ６と、変数・定数種別データベースＤＢ５より取得する変数・定数種別Ｄ７と、を用いる。
また、過酷予見潮流断面生成部２０３は、予測情報Ｄ６の範囲内で、信頼性指標Ｄ５に対応する指標値が過酷となる予見潮流断面（以下、過酷予見潮流断面）を生成する。

信頼性指標Ｄ５は、ユーザ（系統運用者）によって指定される。
信頼性指標Ｄ５は、同期安定性を例にとると最大電圧位相差（Δθ_ｍａｘ）があり、電圧安定性を例にとると電圧安定性余裕（ＶＳＭ：Voltage Stability Margin）がある。また、同じく電圧安定性に関するＬ－ｉｎｄｅｘなどがあげられる。
これらの信頼性指標Ｄ５には、原則として公知となっている指標、手法を用いる。

予測情報Ｄ６は、将来における需要や再エネ発電出力の予測値と、予測値に対する不確実性で構成される。
なお、再エネ発電出力における「再エネ」は、前記したように「再生可能エネルギー」の意味であって、表記を簡素化したものである。以降においても、適宜、「再エネ」と表記する。
また、予測値に対する不確実性は、例えば、予測値からどの程度外れうるかを表す範囲でも良いし、あるいは、確率分布のようなものでも良い。
予測情報Ｄ６は、電力系統監視装置１の外部で生成され、予測情報データベースＤＢ４に格納される。ただし、予測情報Ｄ６は、公知の手段を用いて電力系統監視装置１の内部で生成しても良い。

変数・定数種別Ｄ７は、過酷予見潮流断面生成部２０３において過酷予見潮流断面を生成する際に、変数または定数として扱う状態量の種別（変数または定数）を規定する。
変数・定数種別Ｄ７の詳細については、後述するが、例えば、不確実性を伴う需要や再エネ発電出力は、変数として規定される。逆に、後記するように各種の制御機器の出力は、定数として規定される。

過酷予見潮流断面生成部２０３においては、過酷予見潮流断面Ｄ８と当該断面における信頼性指標値Ｄ９とが生成される。
なお、「信頼性指標値Ｄ９」とは、入力部２０１より取得するユーザに指定された「信頼性指標Ｄ５」に対応して、過酷予見潮流断面生成部２０３で信頼性について、より過酷な指標値として演算されるものである。
過酷予見潮流断面生成部２０３により生成された過酷予見潮流断面Ｄ８と当該断面における信頼性指標値Ｄ９は、過酷予見潮流断面データベースＤＢ６に格納される、と共に、表示部２０４を介してユーザに表示される。さらに、過酷予見潮流断面Ｄ８と信頼性指標値Ｄ９は、出力部２０５より電力系統監視装置１の外部に出力される。

＜電力系統の構成例＞
図３は、電力系統１０３の構成例を示す図である。
図３において、電力系統１０３は、発電機Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３、負荷Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３、変圧器３１１～３１３、送電線３４５，３４９，３５６，３６７，３７８，３８９を備えて構成されている。また、電力系統１０３の各設備が接続されるノードとして、ノード＃１～＃９が表記されている。
以降は、図３に示す電力系統を対象として、各データや各処理の具体例と効果を説明する。電力系統１０３は、前記したように、各設備が接続されるノード＃１～＃９と、ノード間を接続するブランチで構成される。

ノードには、発電機Ｇ１～Ｇ３や、負荷Ｌ１～Ｌ３が接続される。なお、発電機が接続されるノードを発電機ノード、負荷が接続されるノードを負荷ノードと、適宜、呼ぶ。
また、ブランチは、主に変圧器（３１１，３１２，３１３）や送電線（３４５，３４９，３５６，３６７，３７８，３８９）を備えて構成される。
発電機（Ｇ１～Ｇ３）や負荷（Ｌ１～Ｌ３）の接続されるノードからは、電力系統１０３に有効電力や無効電力が流出入し、ブランチを通って別のノードに送電される。なお、発電機Ｇ３は、再エネ発電（再生エネルギー発電、再エネ発電機）とする。

図３における各ノード、および各ブランチの両端には、計測器（不図示）が設置されている。
ノードの場合は、ノードから流出入する有効電力・無効電力、電圧の大きさなどが計測される。
ブランチの場合は、ブランチの両端においてブランチを通過する有効電力・無効電力潮流などが計測される。これらの計測値は収集された後、計測時のタイムスタンプを付与されて計測値Ｄ１（図２）として計測値データベースＤＢ１（図２）に格納される。

＜計測断面Ｄ２＞
計測値データベースＤＢ１（図２）に格納された計測断面Ｄ２（図２）の例を図４Ａと図４Ｂに示す。
計測断面Ｄ２の計測の日時は、図４Ａおよび図４Ｂにおいて、共に、２０２１年２月１６日１１時３０分（タイムスタンプ）とする。

図４Ａは、計測断面Ｄ２のノードを対象として、ノードの番号、電圧大きさ、有効電力、無効電力について一覧として示す図である。
図４Ａにおいて、各ノード（＃）における電力系統としての基準単位（ｐｕ：Per Unit）に対する電圧の大きさが示されている。
また、図４Ａにおいて、各ノード（＃）における有効電力（ＭＷ）と無効電力（Ｍｖａｒ）が示されている。なお、ノード＃１、ノード＃２、ノード＃３は、それぞれ発電機Ｇ１、発電機Ｇ２、発電機Ｇ３が接続されているため、それぞれ有効電力が電力系統への流入を表す正の高い値を示している。
また、ノード＃５、ノード＃７、ノード＃９は、それぞれ負荷Ｌ１、負荷Ｌ２、負荷Ｌ３が接続されているため、電力系統からの流出を表す負の値を示している。

図４Ｂは、計測断面Ｄ２のブランチを対象として、ブランチの送電端および受電端のノード（Ｆｒｏｍ，Ｔｏ）の番号、送電端における有効電力潮流（ＭＷ）（Ｆｒｏｍ）、送電端における無効電力潮流（Ｍｖａｒ）（Ｆｒｏｍ）、受電端における有効電力潮流（ＭＷ）（Ｔｏ）、受電端における無効電力潮流（Ｍｖａｒ）（Ｔｏ）について、一覧として示す図である。
図４Ｂにおいて、（Ｆｒｏｍ）と（Ｔｏ）は、電力潮流の方向性を示している。また、ブランチの送電端および受電端のノード（Ｆｒｏｍ，Ｔｏ）において、有効電力潮流（ＭＷ）（Ｆｒｏｍ）と有効電力潮流（ＭＷ）（Ｔｏ）が必ずしも正負の絶対値が一致しないのは、送電損失や計測誤差などが含まれるためである。

＜系統パラメータＤ３＞
系統パラメータＤ３（図２）は、電力系統における各設備（送変電設備や発電機）の特性を表す定数により構成される。
なお、系統パラメータＤ３については、一般的な状態推定や系統解析に用いられるため、ここでの詳細な説明は省略する。

＜状態推定断面Ｄ４＞
状態推定部２０２（図２）は、計測値データベースＤＢ１（図２）から取得する計測断面Ｄ２（図２）と系統パラメータデータベースＤＢ２（図２）から取得する系統パラメータＤ３（図２）を用いて状態推定演算を実施し、状態推定断面Ｄ４（図２）を生成する。

状態推定断面Ｄ４の例を図５Ａと図５Ｂに示す。
状態推定断面Ｄ４の状態推定の日時は、図５Ａおよび図５Ｂにおいて、共に、２０２１年２月１６日１１時３０分とする。

図５Ａは、状態推定断面Ｄ４のノードを対象として、ノードの番号、電圧大きさ、電圧位相、有効電力、無効電力について、一覧として示す図である。
図５Ａにおける項目は、図４Ａの項目に対して、電圧位相（°）が加わっている。状態推定の結果としては、電圧位相も得られるため、図５Ａにおいて、電圧位相の項目が追加されている。
なお、図５Ａにおける項目は一例であり、状態推定断面Ｄ４としては、これらのデータ全てが含まれている必要はなく、一部のデータのみでも良い場合がある。

図５Ｂは、状態推定断面Ｄ４のブランチを対象として、ブランチの送電端および受電端のノード（Ｆｒｏｍ，Ｔｏ）の番号、送電端における有効電力潮流（ＭＷ）（Ｆｒｏｍ）、送電端における無効電力潮流（Ｍｖａｒ）（Ｆｒｏｍ）、受電端における有効電力潮流（ＭＷ）（Ｔｏ）、受電端における無効電力潮流（Ｍｖａｒ）（Ｔｏ）に、ついて一覧として示す図である。
図５Ｂにおいては、各ブランチ（＃１～＃９）に関連して、有効電力潮流と無効電力潮流について、電力の伝わる方向（電力潮流）を意味する「Ｆｒｏｍ」と「Ｔｏ」として、電力値（有効電力潮流、無効電力潮流）を表記している。
なお、図５Ｂにおいて、「Ｆｒｏｍ」と「Ｔｏ」で表における数値が異なる場合があるのは、伝送損失や計測誤差などがあるからである。

図５Ｂにおける項目は、図４Ｂの項目と同じである。なお、図５Ｂに示した状態推定断面Ｄ４（ブランチ）は、計測断面Ｄ２（図２）と系統パラメータＤ３（図２）とを用いて状態推定部２０２で演算を行った結果であるため、図４Ｂに示した計測断面Ｄ２（ブランチ）とは、少し異なった値が一覧として示されている。

＜状態推定演算の残差＞
また、状態推定演算の実施にあたっては、演算結果の残差が発生する。残差の例を図６Ａと図６Ｂに示す。
図６Ａは、ノードにおける残差（ノード残差）を項目ごとに一覧として示す図である。
図６Ａに示す残差（ノード残差）は、図４Ａと同様の項目から構成される。
図６Ａの各欄の値は、図４Ａの値から図５Ａの値を引いた値となっている。これらの残差は、状態推定断面Ｄ４の一部として含まれる。

図６Ｂは、ブランチにおける残差（ブランチ残差）を項目ごとに一覧として示す図である。
図６Ｂに示す残差（ブランチ残差）は、図４Ｂと同様の項目から構成される。
図６Ｂの各欄の値は、図４Ｂの値から図５Ｂの値を引いた値となっている。これらの残差は、状態推定断面Ｄ４の一部として含まれる。

一般に状態推定は残差の最小化を目的としている。このため、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、各項目が最小値の状態に近い小さな値となっている。

＜信頼性指標Ｄ５＞
信頼性指標Ｄ５の例を図７Ａおよび図７Ｂに示す。さらには図７Ｃと図７Ｄに示す。
図７Ａは、複数ある信頼性指標の中から、過酷予見潮流断面生成部２０３（図２）において使用する信頼性指標に対して、フラグを設定する例を示す図である。
図７Ａにおいて、信頼性指標として、ＶＳＭ、Ｌ－ｉｎｄｅｘ、Δθ_ｍａｘが例として示されている。そして、最大電圧位相差の（Δθ_ｍａｘ）が選択され、フラグ「１」が設定されている。また、それ以外の電圧安定性余裕（ＶＳＭ）、電圧安定性（Ｌ－ｉｎｄｅｘ）については、フラグ「０」が設定されている。
なお、フラグを設定する入力方法としては、図２の表示部２０４と入力部２０１とを用いて、プルダウンからの選択でも良いし、チェックボックスを用いた選択でも良い。

図７Ｂは、複数ある信頼性指標の中から、過酷予見潮流断面生成部２０３（図２）において使用する信頼性指標に対して、重み付け係数を設定する例を示す図である。
図７Ｂに示すように、重み付け係数については、フラグ（図７Ａ）とは別に、あるいはフラグに追加して重み付け係数を設定しても良い。

図７Ｃは、複数ある信頼性指標の中から、過酷予見潮流断面生成部２０３（図２）において使用する信頼性指標に対して、フラグを設定する例を示す図である。
図７Ｃにおいては、信頼性指標として、「ＶＳＭ」と「Ｌ－ｉｎｄｅｘ」のフラグを１に設定している。すなわち、二つの信頼性指標を用いる場合を示している。

図７Ｄは、複数ある信頼性指標の中から、過酷予見潮流断面生成部２０３（図２）において使用する信頼性指標に対して、重み付け係数を設定する例を示す図である。
図７Ｄにおいて、信頼性指標として、「ＶＳＭ」と「Ｌ－ｉｎｄｅｘ」が選択され、それぞれの重み係数が「０．７」と「０．３」とに設定されている。また、それ以外の信頼性指標に対しては、全て０を設定する。
このように設定された複数の信頼性指標の重み係数に応じて、過酷予見潮流断面生成部２０３（図２）で演算が実行される。

＜予測情報Ｄ６＞
予測情報Ｄ６の例を図８に示す。
図８は、計測断面の日時から先の時刻における電力関連の予測情報を示す図である。
図８においては、「対象日時」、「設備」、「タイプ」、「有効電力（ＭＷ）」、「無効電力（Ｍｖａｒ）」の項目がある。また、「有効電力（ＭＷ）」、「無効電力（Ｍｖａｒ）」については、それぞれに「予測値」と「不確実範囲」の項目がある。

図４Ａ、図４Ｂ、図５Ａ、図５Ｂの計測断面の日時は、２０２１年２月１６日１１時３０分である。
図８において、前記の時刻に対して先の予測である１０分後、２０分後、３０分後の予測の対象日時が、２０２１年２月１６日の「１１：４０」、「１１：５０」、「１２：００」として記録される。
なお、予測情報の時間間隔は、あくまで例であり、これに限定するわけではない。

図８に示す２０２１年２月１６日１１時４０分の予測情報に着目する。
図８において、予測情報Ｄ６には、予測が必要な設備に対する予測値と不確実範囲（不確実性範囲）が含まれる。
予測が必要な設備とは、例えば、再エネ発電（系統運用者とは別の事業者）や需要（電力需要）のように系統運用者が直接的に制御できないものが対象となる。
図８においては、図３に示した電力系統内の、発電機Ｇ３、負荷Ｌ１～Ｌ３が、対象となる。必要であれば、図中のように各設備のタイプを規定する。また、発電機Ｇ３は、再エネ発電に分類され、負荷Ｌ１～Ｌ３は需要に分類される。

再エネ発電の場合、発電機の有効電力出力は、天候依存で変動するため、予測値と不確実範囲が規定される。
なお、不確実範囲（不確実性範囲）は、図８に示すようにプラスマイナス（±）の範囲で与えられていても良いし、また予測値が確率分布で表されるような場合には、分散等を用いて導出しても良い。
一方で、無効電力出力に関しては、何らかの制御がなされていることを想定し、図８においては、予測の対象外としている。何らかの制御とは、無効電力出力一定制御や、力率一定制御、電圧一定制御等である。

無効電力出力が一定もしくは他の状態量と相関がある場合には、独立して予測する必要がないため、予測の対象外となる。図８においては、無効電力出力一定制御により無効電力出力は、常に一定値となっているとする。そのため、図８における無効電力の欄の「予測値」と「不確実範囲」は共に「－」と表記され、予測の対象外としている。

また、負荷（設備）Ｌ１～Ｌ３は需要であるため、有効電力と無効電力の両方に対して予測値と不確実範囲を持つ。もし、無効電力が有効電力等の他の状態量に強い相関を持ち、予測が不要である場合は、予測の対象外としても良い。なお、図８では電力系統に流入する場合を正としているが、他の表現を用いても構わない。

＜変数・定数種別Ｄ７＞
変数・定数種別Ｄ７の例を図９に示す。
図９は、過酷予見潮流断面生成部２０３において用いる「設備」と、その設備の特性の変数および定数を規定する「種別」とその「制約」を一覧として示す図である。
図９において、各ノードの電圧大きさと、ノードに接続される各設備の有効電力・無効電力に対して変数か定数かを規定している。なお、線路定数等の明らかに定数として用いられるものは、図９の項目に含めなくても良い。

図９における「種別」の項目である「定数」と「変数」について、さらに説明する。電気的な特性において、所定の値をとるものを「定数」とし、変化・変動するものを「変数」として扱う。
例えば、ノード＃１とノード＃２の「電圧大きさ」は定数として設定される。これはノード＃１とノード＃２には再エネ以外の発電機が接続されているためである。発電機による電圧制御によって発電機が接続されているノードの「電圧大きさ」は、一定に保たれるため、定数として扱う。
一方で、他のノードにおける「電圧大きさ」は変数として設定される。その理由は、ノード＃１やノード＃２とは異なり、需要や再エネ出力の変動に伴って「電圧大きさ」が変動するためである。

有効電力については、発電機Ｇ１～Ｇ３、負荷Ｌ１～Ｌ３の全てを変数として扱う。
再エネ発電である発電機Ｇ３や、負荷Ｌ１～Ｌ３は、不確実性を内包しているため、不確実性の範囲内で過酷な潮流断面を探索するために変数として扱われる。
一方、発電機Ｇ１と発電機Ｇ２は、再エネ発電ではない発電機であり、本来の系統運用において出力の制御が可能であるため、予測する必要はない。
それにも関わらず、図９で変数として扱うのは、過酷予見潮流断面の生成にあたって需給インバランスが発生した際に、これらの制御可能な発電機によって、そのインバランス（不均衡）を補償する必要があるためである。

無効電力については、発電機Ｇ３のみ定数扱いで、他は全て変数扱いとなる。負荷Ｌ１～Ｌ３が変数扱いとなるのは有効電力と同じ理由による。
発電機Ｇ１～Ｇ２が変数扱いとなるのは、当該の発電機が接続される母線の電圧大きさを一定に保つために、無効電力出力が変わるためである。
発電機Ｇ３が定数扱いとなるのは、無効電力出力一定制御によって出力が一定値となるためである。もし、無効電力出力一定制御ではなく力率一定制御等の他の状態量と相関がある制御の場合には変数扱いとし、その相関が制約として追加されることとなる。

図９における「制約」の項目について説明する。
再エネ発電ではない発電機の出力は、所定のルールに基づいて制御されるため、そのルールを制約として考慮する必要がある。所定のルールとは、例えば経済負荷配分や、出力変化率に比例する比例案分（Ｐｒｏ ｒａｔａ）等が挙げられる。
ここでは、比例案分（Ｐｒｏ ｒａｔａ）を想定し、発電機Ｇ２の出力変化量は、発電機Ｇ１の出力変化量の必ず半分となることとする。すなわち、図９の設備Ｇ２の制約の「ΔＧ２＝０．５×ΔＧ１」とする。
また、比例案分（Ｐｒｏ ｒａｔａ）ではなく経済負荷配分とする場合は、前記の制約の代わりに発電機Ｇ１と発電機Ｇ２の増分燃料費が等しくなるという制約が必要となる。

＜過酷予見潮流断面生成部における処理の具体例＞
図２における過酷予見潮流断面生成部２０３は、系統パラメータＤ３と、状態推定断面Ｄ４と、信頼性指標Ｄ５と、予測情報Ｄ６と、変数・定数種別Ｄ７を用いて、過酷予見潮流断面Ｄ８を生成する。
過酷予見潮流断面生成部２０３における処理の具体例を図１０に示す。

＜過酷予見潮流断面生成部における処理のフローチャート＞
次に、図２で示した過酷予見潮流断面生成部２０３における処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。
図１０は、本発明の第１実施形態に係る電力系統監視装置１の過酷予見潮流断面生成部２０３の過酷予見潮流断面生成処理のフローチャート例を示す図である。

＜過酷予見潮流断面生成処理のフローチャートの概略＞
まず、過酷予見潮流断面生成処理のフローチャートの概略について、図１０を参照して説明する。なお、図１０に示した各ステップの詳細は、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３を参照して後記する。

《ステップＳ１００１》
図１０における、「データ読み込み」と表記したステップＳ１００１で、系統パラメータＤ３と、状態推定断面Ｄ４と、信頼性指標Ｄ５と、予測情報Ｄ６と、変数・定数種別Ｄ７の各データを読み込む。

《ステップＳ１００２》
次に「変数・定数設定」と表記したステップＳ１００２で、読み込んだデータに基づき、探索に用いる変数および定数を設定する。なお、「変数・定数設定」の詳細については、後記する。

《ステップＳ１００３》
次に、「制約設定」と表記したステップＳ１００３で制約を設定する。なお、「制約設定」の詳細については後記する。

《ステップＳ１００４》
次に、「目的関数設定」と表記したステップＳ１００４で目的関数を設定する。なお、「目的関数設定」の詳細については後記する。

《ステップＳ１００５》
次に、「探索実施」と表記したステップＳ１００５において、ここまでに設定した目的関数、変数・定数、制約を用いて、目的を達成する解を探索する。なお、「探索実施」の詳細については後記する。

《ステップＳ１００６》
最後にステップＳ１００６で、ステップＳ１００５で得られた解を過酷予見潮流断面Ｄ８として、その時の信頼性指標の値を信頼性指標値Ｄ９として出力する。

＜《ステップＳ１００２》「変数・定数設定」の詳細＞
前記のステップＳ１００２（図１０）の「変数・定数設定」における変数および定数の設定例を図１１Ａ、図１１Ｂを参照して、詳しく説明する。

図１１Ａは、探索に用いる「定数」の設定例を示す図である。
「定数」としてはまず、系統パラメータＤ３に含まれる系統設備のインピーダンス等が含まれ、その値は系統パラメータＤ３で規定されているものと同一となる。
例えば図１１Ａにおけるパラメータｒ_１４、ｘ_１４、ｂ_１４などである。なお、「ｒ_１４」、「ｘ_１４」、「ｂ_１４」は、ノード＃１、＃４間におけるそれぞれ、抵抗、リアクタンス、サセプタンスである。なお、それぞれの単位は、基準単位の（ｐｕ）である。

さらに、変数・定数種別Ｄ７にて定数として設定されたパラメータも含まれる。例えば図１１Ａにおける「｜Ｖ_１｜」、「｜Ｖ_２｜」、「Ｑ_Ｇ３」などである。なお、「｜Ｖ_１｜」、「｜Ｖ_２｜」は、それぞれノード＃１、＃２の電圧の絶対値である。また、「Ｑ_Ｇ３」は、再エネ発電（再エネ発電機）Ｇ３の無効電力である。
これらの定数については、状態推定断面Ｄ４の値を用いる。

図１１Ｂは、探索に用いる「変数」の設定例を示す図である。
「変数」としては、信頼性指標Ｄ５で指定した指標値がまず含まれる。例えばΔθ_ｍａｘである。
さらに、変数・定数種別Ｄ７にて変数として設定されたパラメータも含まれる。例えば再エネ発電Ｇ３の電圧に関連する｜Ｖ_３｜（ｐｕ）である。

また、変数として設定されたパラメータの内、予測情報Ｄ６にて予測値と不確実範囲が規定されているものは、それらを用いて変数の初期値や上下限を規定する。
初期値については予測値ではなく、状態推定断面Ｄ４の値を用いても良いし、別の方法で決めても良い。
図１１Ｂにおいて、例えば、Ｐ_Ｌ１は、負荷Ｌ１における有効電力需要に関するパラメータであり、変数として設定されている。この変数に対しては、予測値を用いて初期値は－１０５、上限値は－１０２、下限値は－１０８と設定される。

予測情報Ｄ６にて規定されていない変数については、例えば初期値としては状態推定断面Ｄ４の値を用いる。上下限としては、設備自体の上下限を設定する。
例えば、Ｐ_Ｇ１は発電機Ｇ１の有効電力出力に関するパラメータであり、これは変数として設定されている。この変数に対しては、予測値は状態推定断面Ｄ４の値を用いて７２．８とし、上下限値は、系統パラメータＤ３に含まれる出力上下限を用いて、上限値は１００、下限値は２０と設定される。

＜《ステップＳ１００３》「制約設定」の詳細＞
次に、ステップＳ１００３（図１０）で制約を設定する。ステップＳ１００２で上限または下限が設定された変数に対しては、まず、次の式（１）のように変数の上下限を規定する制約式が設定される。

ここで、ａは変数、ａ_ｍｉｎは変数の下限、ａ_ｍａｘは変数の上限を表す。
さらに、制約としては、電力系統の潮流方程式、信頼性指標Ｄ５として指定した指標値を規定する式が含まれる必要がある。
また、電力系統の潮流方程式は、例えば次の式（２）のように設定される。

ここで、「ドット・オーバーＶ」は予見潮流断面における各母線の電圧を表す複素ベクトルであり、「ドット・オーバーＹ_ｂｕｓ」は電力系統におけるアドミタンス行列であり、「ドット・オーバーＳ」は予見潮流断面における各母線から流出入する電量を表す複素ベクトルである。
なお、「［ドット・オーバーＶ］」は「ドット・オーバーＶ」を体格要素にもつ対角行列である。また、「ドット・オーバーＹ_ｂｕｓとドット・オーバーＶの積のアッパーバー」は、「ドット・オーバーＹ_ｂｕｓとドット・オーバーＶの積の複素共役」を表す。

信頼性の指標値に関する制約式ついては、最大電圧位相差（Δθ_ｍａｘ）を例にとると次の式（３）のように設定される。

式（３）におけるθは、各母線における電圧位相を表す実数ベクトルである。
ｍａｘ（θ）は、母線の電圧位相の最大値であり、ｍｉｎ（θ）は、母線の電圧位相の最小値を表す。これらの差に対して絶対値（ａｂｓ）をとることによって、最大電圧位相差（Δθ_ｍａｘ）が求められる。なお、絶対値の代わりに二乗を用いても良い。前記の式（３）は、あくまで例であって、必ずしもこの式に従って求める必要はない。

＜《ステップＳ１００４》「目的関数設定」の詳細＞
次に、ステップＳ１００４（図１０）で目的関数を設定する。本例では最大電圧位相差を信頼性指標として用いているため、次の式（４）のように最大電圧位相差（Δθ_ｍａｘ）の最大化（Ｍａｘｉｍｉｚｅ）が目的関数となる。

＜《ステップＳ１００５》「探索実施」の詳細＞
以上の各工程（ステップ）で設定した目的関数、変数・定数、制約を用いてステップＳ１００５（図１０）では、目的を達成する解を探索する。探索のアルゴリズムには数理計画的な内点法等を用いても良いし、汎用性の高い（メタヒューリスティック）手法である粒子群最適化法（ＰＳＯ：Particle Swarm Optimization）等を用いても良い。

＜《ステップＳ１００６》「データ出力」の詳細＞
前記のステップＳ１００６（図１０）の「データ出力」における得られた解の出力例を図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３を参照して、詳しく説明する。
最後のステップＳ１００６で、ステップＳ１００５で得られた解を過酷予見潮流断面Ｄ８として出力し、また、その時の信頼性指標の値を信頼性指標値Ｄ９として出力する。
図１２Ａに過酷予見潮流断面Ｄ８（ノード）の例を示す。また、図１２Ｂに過酷予見潮流断面Ｄ８（ブランチ）の例を、図１３に信頼性指標値Ｄ９の例をそれぞれ示す。

図１２Ａは、「データ出力」（図１０、Ｓ１００６）で出力する得られた解の過酷予見潮流断面Ｄ８（ノード）の例を示す図である。
図１２Ａにおける過酷予見潮流断面Ｄ８（ノード）には、図５Ａに示した状態推定断面Ｄ４（ノード）と同様の項目である「ノード」、「電圧大きさ」、「電圧位相」、「有効電力」、「無効電力」の項目が含まれる。ただし、図５Ａの「日時」は「２０２１／２／１６ １１：３０」であるのに対して、図１２Ａの「日時」は「２０２１／２／１６ １１：４０」であって、１０分後の値を予見（予測）した値が記載されている。

図１２Ｂは、「データ出力」（図１０、Ｓ１００６）で出力する得られた解の過酷予見潮流断面Ｄ８（ブランチ）の例を示す図である。
図１２Ｂにおける過酷予見潮流断面Ｄ８（ブランチ）には、図５Ｂに示した状態推定断面Ｄ４（ブランチ）と同様の項目である「ノード（Ｆｒｏｍ，Ｔｏ）」、「有効電力潮流（Ｆｒｏｍ，Ｔｏ）」、「無効電力潮流（Ｆｒｏｍ，Ｔｏ）」の項目が含まれる。
ただし、図５Ｂの「日時」は「２０２１／２／１６ １１：３０」であるのに対して、図１２Ｂの「日時」は「２０２１／２／１６ １１：４０」であって、１０分後の値を予見（予測）した値が記載されている。

図１２Ａと図１２Ｂに示すように、過酷予見潮流断面Ｄ８（ノード、ブランチ）には、状態推定断面Ｄ４（ノード、ブランチ）と、それぞれ同様の項目が含まれる。
ただし、これら全ての項目が必ずしも含まれている必要はなく、最低限、本潮流断面を潮流計算によって再現できるだけの情報が含まれていればよい。

図１３は、「データ出力」（図１０、Ｓ１００６）で出力する得られた解の信頼性指標値Ｄ９の例を示す図である。
信頼性指標値Ｄ９には、過酷予見潮流断面における信頼性指標（図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ）の値が含まれる。
図７Ａ、図７Ｂで示した例では、最大電圧位相（Δθ_ｍａｘ）に「フラグ」を「１」、および「重み係数」を「１．０」として、信頼性指標と指定したため、最大電圧位相（Δθ_ｍａｘ）のみが信頼性指標値Ｄ９には含まれる。

なお、図７Ａでは、信頼性指標を最大電圧位相（Δθ_ｍａｘ）のみに「フラグ」を「１」立てた例を示したが、この例に限定されない。
例えば、信頼性指標を複数設定し、その複数の項目に対して、それぞれ重み付け係数を設定した場合は、重み付けして和をとった後の指標値や、重み付けする前の個別の指標値が含まれても良い。

以上、説明したように、予見潮流断面の生成において、ユーザ（系統運用者）の指定する信頼性指標の観点で過酷となるものという条件を付与することで、電力系統の運用方策立案にあたって考慮すべき断面を事前に絞り込むことができる。

＜第１実施形態の総括＞
第１実施形態の電力系統監視装置では、予見潮流断面の生成において、ユーザ（系統運用者）の指定する信頼性指標の観点で過酷となるものという条件を付与することで、電力系統の将来における潮流状態を想定した運用方策立案にあたって考慮すべき断面を事前に絞り込むことができる。
また、後記する第２実施形態で説明する「想定故障」との組み合わせを考える際には、比較的少ないケースの検証で済むため、従来よりも短い周期で制御を実施できる。
さらに、運用方策を系統運用者が判断する場合には、考慮すべき潮流断面が少ないため、系統運用者の負担を軽減することができる。

＜第１実施形態の効果＞
本発明の第１実施形態によれば、ユーザ（系統運用者）が指定する信頼性指標に基づいて、電力系統の信頼性上、過酷となる将来の潮流状態を想定、抽出する電力系統監視装置、およびその監視方法を提供できる。

≪第２実施形態≫
本発明の第２実施形態に係る電力系統監視装置の構成について、図１４、図１５を参照して説明する。第２実施形態では、過酷予見潮流断面の生成において想定故障も併せて考慮に入れる場合を示す。

図１４は、本発明の第２実施形態に係る電力系統監視装置１Ｂの構成例と電力系統１０３との関連を示す図である。
図１４に示した第２実施形態の電力系統監視装置１Ｂが図２に示した第１実施形態の電力系統監視装置１との相違は、図１４において電力系統監視装置１Ｂに想定故障ケースデータベースＤＢ７が備えられたことである。
想定故障ケースデータベースＤＢ７が備えられたこと以外は、図１４の電力系統監視装置１Ｂと図２の電力系統監視装置１の構成は同じであるので、重複する説明は省略する。
ただし、図１４において、電力系統監視装置１Ｂ、過酷予見潮流断面生成部２０３Ｂとそれぞれの符号を新しく表記している。

前記したように、図１４において、電力系統監視装置１Ｂに想定故障ケースデータベースＤＢ７が備えられている。
想定故障ケースデータベースＤＢ７には、想定故障ケースＤ１０が格納されている。
この格納されている想定故障ケースＤ１０が、過酷予見潮流断面生成部２０３Ｂに追加された入力となっている。過酷予見潮流断面生成部２０３Ｂは、想定故障ケースＤ１０も参照して過酷予見潮流断面を生成する。
想定故障ケースＤ１０には、例えば、一般的にＮ－１想定故障と呼ばれる電力系統上の設備の１つが何らかの理由により停止した場合を想定した条件がリストとして含まれる。

なお、Ｎ－１想定故障に限定する必要はなく、系統運用上考慮が必要な想定故障は、すべて含めて良い。
第１実施形態においては、あくまで平常時の電力系統のみを対象としていたが、第２実施形態では平常時に加えて、想定故障が発生した場合の電力系統を併せて考慮する。

＜想定故障が発生した場合の過酷予見潮流断面生成部における処理のフローチャート＞
次に、図１４で示した過酷予見潮流断面生成部２０３Ｂの想定故障を含めた過酷予見潮流断面生成の処理について、図１５のフローチャートを参照して説明する。
図１５のフローチャートに示す例では、故障が発生したと想定される系統状態毎に過酷予見潮流断面を生成する。そして、最後にその中からより過酷となる断面を抽出する方法を考える。

図１５は、本発明の第２実施形態に係る電力系統監視装置１Ｂの過酷予見潮流断面生成部２０３Ｂの過酷予見潮流断面生成処理のフローチャート例を示す図である。

図１５における想定故障を含めた過酷予見潮流断面生成の処理のフローチャートは、ステップＳ１００１～Ｓ１００６と、ステップＳ１０１２、ステップＳ１０５６、ステップＳ１０５７を備えて構成される。
図１５におけるステップＳ１００１～Ｓ１００６は、前記した図１０におけるステップＳ１００１～Ｓ１００６と概ね同じであるので、適宜、重複する説明は省略する。
図１０に示した処理の例との違いは、図１５においては、ステップＳ１００１とステップＳ１００２の間に、ステップＳ１０１２として、「想定故障ケースの設定」が設けられている。また、ステップＳ１００５とステップＳ１００６の間に、ステップＳ１０５６として「すべての想定故障ケースを実施したか？」という判定ステップと、ステップＳ１０５７として「過酷断面抽出」という工程（ステップ）が設けられていることである。
この加わった工程（ステップ）を次に説明する。

《ステップＳ１０１２》
図１５のステップＳ１０１２においては、「想定故障ケースの設定」として、想定故障ケースを設定する。すなわち、想定故障ケースは様々にあるので、複数ある想定故障ケースの中から所定の想定故障ケースを選択して設定する。
そして、この設定された想定故障ケースで、次のステップＳ１００２に進む。ステップＳ１００２については、説明が重複するので省略する。

《ステップＳ１０５６》
図１５のステップＳ１０５６においては、ステップＳ１００５の「探索実施」の次に、「すべての想定故障ケースを実施したか？」を判定する。
すべての想定故障ケースを実施している場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０５７に進む。
また、すべての想定故障ケースを実施していない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１０１２の「想定故障ケースの設定」に戻る。
なお、ステップＳ１０１２とステップＳ１０５６を設けたことによって、ステップＳ１００２からステップＳ１００５までの処理が、想定故障ケース毎に複数回実施されることになる。

《ステップＳ１０５７》
図１５におけるステップＳ１０５７は、「過酷断面抽出」の工程（ステップ）である。
ステップＳ１００２からステップＳ１００５によって想定故障ケース毎に過酷予見潮流断面を生成するが、ステップＳ１０５７では、実施されたすべての想定故障ケースで最も過酷であった予見潮流断面を抽出する。この工程（ステップ）によって、想定故障を踏まえた過酷予見潮流断面の生成が可能となる。
ステップＳ１０５７の後に、ステップＳ１００６に進む。ステップＳ１００６は、前記したように、データ出力の工程（ステップ）である。重複する説明は省略する。

＜第２実施形態の効果＞
第１実施形態においては、あくまで平常時の電力系統のみを対象としていたが、第２実施形態では平常時に加えて、想定故障が発生した場合の電力系統を併せて考慮する。
そのため、第２実施形態では、想定故障が発生した場合も考慮した、より過酷な状況に対しても対処が可能な電力系統監視制御装置を提供できる。

≪第３実施形態≫
本発明の第３実施形態に係る電力系統監視装置の過酷予見潮流断面生成部２０３Ｂ（図１４）において、不確実性と想定故障の両方を考慮した過酷予見潮流断面を生成する方法について説明する。

第２実施形態においては、過酷予見潮流断面の生成において想定故障も併せて考慮に入れる場合について説明したが、第３実施形態においては、第２実施形態で用いた図１４に示した構成で、不確実性と想定故障の両方を考慮した過酷予見潮流断面を一度に生成する方法を実施する。

例えば、あるパラメータｂを考えた時に、平常時ではｂ_０という値をとり、想定故障時にはｂ_１という値をとるとする。
この場合、パラメータｂの値は変数として、バイナリ変数ｘ_ｂを用いて、以下の式（５）ように表現することができる。なお、式（５）において、ｘがバイナリ変数ｘ_ｂに対応している。

バイナリ変数ｘ_ｂは、０もしくは１のどちらかしかとりえない。このため、式（５）において、パラメータｂの値は、バイナリ変数ｘ_ｂ（＝ｘ）が０の場合には平常時のｂ_０、バイナリ変数ｘ_ｂが１の場合には、想定故障時のｂ_１の値が適用される。
このように各パラメータに対して、平常時と想定故障時の値を表す変数と制約を設定した上で、バイナリ変数ｘ_ｂの合計に対して、以下の式（６）の制約を設けることで、想定故障が多重に考慮されることを防止することができる。

このように想定故障に関するバイナリ変数と制約を追加した問題を解くことで、想定故障を考慮した過酷予見潮流断面を生成することができる。
このように、不確実性と想定故障の両方を考慮した過酷予見潮流断面を一度に生成することで、系統運用者による運用方策立案に関する負担をさらに軽減することができる。

＜第３実施形態の効果＞
不確実性と想定故障の両方を考慮した過酷予見潮流断面を生成する電力系統監視制御装置を提供できる。
また、系統運用者による運用方策立案に関する負担を軽減することができる。

≪第４実施形態≫
本発明の第４実施形態に係る電力系統監視装置の構成について、図１６、図１７を参照して説明する。第４実施形態では、過酷予見潮流断面生成部の中で直接的に算出することが難しい信頼性指標を用いる場合について説明する。

図１６は、本発明の第４実施形態に係る電力系統監視装置１Ｃの構成例と電力系統１０３との関連を示す図である。
図１６に示した第４実施形態の電力系統監視装置１Ｃが図１４に示した第２実施形態の電力系統監視装置１Ｂとの相違は、図１６において電力系統監視装置１Ｃに信頼性評価部１６０１が備えられたことである。
過酷予見潮流断面生成部の中で直接的に算出することが難しい信頼性指標を用いる場合の構成について説明する。
信頼性指標に対する指標値を過酷予見潮流断面生成部の中で直接的に算出できない場合は、信頼性を評価する信頼性評価部１６０１を電力系統監視装置１Ｃに追加で備える。そして、信頼性評価部１６０１の評価を過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃに取り入れる。

この場合、信頼性指標に関する制約式は過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃにおける潮流断面探索においては直接的に考慮されない。
その代わりに、過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃで生成した探索点である潮流断面（暫定）Ｄ１１に対して、信頼性評価部１６０１が指標値（暫定）Ｄ１２を評価して、過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃに返す処理を実行する。

＜過酷予見潮流断面生成部における信頼性評価を用いた処理のフローチャート＞
次に、図１６で示した過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃにおける処理について、図１７のフローチャートを参照して説明する。
図１７は、本発明の第４実施形態に係る電力系統監視装置１Ｃの過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃと信頼性評価部１６０１との処理の流れのフローチャート例を示す図である。

＜ステップＳ１００１～Ｓ１００４＞
図１７において、目的関数を設定するステップＳ１００１～ステップＳ１００４までは、図１０に示した第１実施形態の工程（ステップ）、あるいは図１５に示した第２実施形態の工程（ステップ）と同様である。重複する説明は省略する。

＜ステップＳ１７０１～Ｓ１７０３＞
図１７におけるステップＳ１７０１～Ｓ１７０３について、順に説明する。

《ステップＳ１７０１》
図１０に示した第１実施形態のフローチャートでは、ステップＳ１００４の「目的関数設定」の後にステップＳ１００５で探索を実施していたが、図１７に示した第４実施形態では、探索の中で直接的に算出できない指標値を用いている。
そのため、図１７に示した第４実施形態のフローチャートでは、ステップＳ１００４の後のステップＳ１７０１の「探索点設定・更新」において、過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃ（図１６）が探索点として潮流断面（暫定）Ｄ１１（図１６）を算出する。
そして、ステップＳ１７０２に進む。

《ステップＳ１７０２》
次に、ステップＳ１７０２の「信頼性評価実施」において、信頼性評価部１６０１（図１６）が潮流断面（暫定）Ｄ１１（図１６）に基づいて信頼性を評価する。
そして、その結果を指標値（暫定）Ｄ１２（図１６）として過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃ（図１６）に返す。
そして、ステップＳ１７０３に進む。

《ステップＳ１７０３》
ステップＳ１７０３の「収束判定」においては、指標値（暫定）Ｄ１２（図１６）の変化が閾値を下回る、すなわち収束したか否かを判定する。
「収束」した場合には、ステップＳ１００６に進む。
収束しない場合、すなわち「非収束」の場合は、ステップＳ１７０１に戻る。

《ステップＳ１７０１～Ｓ１７０３の補足》
ステップＳ１７０１～Ｓ１７０３のループの工程について補足説明をする。
ステップＳ１７０１では、探索点を様々に設定・更新し、ステップＳ１７０２で信頼性を評価し、その結果を指標値（暫定）Ｄ１２（図１６）として過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃ（図１６）に返す。ステップＳ１７０３の「収束判定」を含めて、ステップＳ１７０１とステップＳ１７０２とステップＳ１７０３の処理と判定を繰り返し実行して、指標値（暫定）Ｄ１２（図１６）の変化が閾値を下回る場合に、収束したとみなし、最適な探索点が得られたとする。
そして、収束したとみなした場合に、ステップＳ１００６に進む。

《ステップＳ１００６》
ステップＳ１００６の「データ出力」では、ステップＳ１７０３からの「収束」の判定を受けて、収束した演算結果をデータ出力する。

《図１６の構成と図１７のフローチャートの補足》
このように、図１６における過酷予見潮流断面生成部２０３Ｃと信頼性評価部１６０１を組み合わせて動作させることで、直接的に算出が難しい、動特性に関する指標なども信頼性指標として設定することが可能となる。
また、図１６に示した構成によって、図１７に示した処理の流れ（フローチャート）とする方法は、信頼性指標値を目的関数とする最適化問題として過酷予見潮流断面を求める構成と方法とも解釈できる。

＜第４実施形態の効果＞
直接的に算出が難しい、動特性に関する指標なども信頼性指標として設定することが可能となり、より信頼性の高く、過酷に電力系統の状況を予見（予測）する電力系統監視制御装置を提供できる。

≪その他の実施形態≫
なお、本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものでなく、さらに様々な変形例が含まれる。例えば、前記の実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために、詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成の一部で置き換えることが可能であり、さらに、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成の一部または全部を追加・削除・置換をすることも可能である。
以下に、その他の実施形態や変形例について、さらに説明する。

《状態推定断面Ｄ４の生成》
図２における状態推定部２０２の演算で状態推定断面Ｄ４を生成すると説明したが、この生成方法に限定されない。
たとえば、入力部２０１より計測値Ｄ１を取得してから状態推定断面Ｄ４を生成するまでの処理は、当該電力系統監視装置１の外部で実施してもよく、その場合は状態推定断面Ｄ４を入力部２０１より直接取得すればよい。

《想定故障、不確実性、信頼性評価を組み合わせた過酷予見潮流断面生成》
第２実施形態では、図１４と図１５を参照して、想定故障を含めた過酷予見潮流断面生成の処理について説明した。
また、第３実施形態では、不確実性と想定故障の両方を考慮した過酷予見潮流断面を生成する方法について説明した。
また、第４実施形態では、過酷予見潮流断面生成部における信頼性評価を用いた処理方法について説明した。

しかし、これらの過酷予見潮流断面生成の処理の方法については、前記したそれぞれの方法に限定されない。
第２実施形態、第３実施形態、第４実施形態の過酷予見潮流断面生成の処理の方法を、それぞれ組み合わせてもよい。例えば、図１５に示したフローチャートと、図１７に示したフローチャートを組み合わせた場合には、フローチャートの構成が煩雑になるので、記載することは省略するが、想定故障、不確実性、信頼性評価を組み合わせた過酷予見潮流断面生成が実現可能である。
この想定故障、不確実性、信頼性評価を組み合わせた過酷予見潮流断面生成部によって、電力系統の信頼性上、過酷となる将来の潮流状態を予見（予測）する電力系統監視装置、およびその方法を提供できる。

《各種データベースの格納場所》
第１実施形態の構成を示した図１、図２においては、各種データベースは、電力系統監視装置１のなかの補助記憶装置１６に備えている例を説明した。ただし、この例に限定されない。
例えば、各種データベースについて、電力系統監視制御装置がこれらデータベースを格納する記憶装置（補助記憶装置）を自身が保有するのではなく、クラウド上に存在するなど、電力系統監視制御装置が仮想的に保有するデータベースであってもよい。

１，１Ｂ，１Ｃ 電力系統監視制御装置
１１ 中央制御装置
１２ 入力装置
１３ 出力装置
１４ 表示装置
１５ 主記憶装置
１６ 補助記憶装置
１７ データベース（各種データベース）
１８ プログラム（各種プログラム）
１９ バス
１０１ 通信回線
１０２ 計測器
１０３ 電力系統
２０１ 入力部
２０２ 状態推定部
２０３，２０３Ｂ，２０３Ｃ 過酷予見潮流断面生成部
２０４ 表示部
２０５ 出力部
３１１，３１２，３１３ 変圧器
３４５，３４９，３５６，３６７，３７８，３８９ 送電線
１６０１ 信頼性評価部
ＤＢ１ 計測値データベース
ＤＢ２ 系統パラメータデータベース
ＤＢ３ 状態推定断面データベース
ＤＢ４ 予測情報データベース
ＤＢ５ 変数・定数種別データベース
ＤＢ６ 過酷予見潮流断面データベース
ＤＢ７ 想定故障ケースデータベース
Ｄ１ 計測値
Ｄ２ 計測断面
Ｄ３ 系統パラメータ
Ｄ４ 状態推定断面
Ｄ５ 信頼性指標
Ｄ６ 予測情報
Ｄ７ 変数・定数種別
Ｄ８ 過酷予見潮流断面
Ｄ９ 信頼性指標値
Ｄ１０ 想定故障ケース
Ｄ１１ 潮流断面（暫定）
Ｄ１２ 指標値（暫定）
Ｇ１，Ｇ２ 発電機
Ｇ３ 発電機（再生エネルギー発電機、再エネ発電機、再エネ発電）
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ 負荷
＃１～＃９ ノード

Claims (14)

1. 電力系統の将来における潮流状態を想定する電力系統監視装置であって、
   電力系統の状態を想定する際に信頼性を表す指標である信頼性指標を入力する入力部と、
   電力系統の系統パラメータを格納する系統パラメータデータベースと、
   電力系統の状態推定演算によって生成される状態推定断面を格納する状態推定断面データベースと、
   電力系統の電力需給の予測情報を格納する予測情報データベースと、
   電力系統の要因が変動するか一定であるかを設定する変数・定数種別を格納する変数・定数種別データベースと、
   前記信頼性指標と前記系統パラメータと前記状態推定断面と前記予測情報と前記変数・定数種別を用いて過酷予見潮流断面および前記信頼性指標に対する指標値である信頼性指標値を生成する過酷予見潮流断面生成部と、
   前記過酷予見潮流断面および前記信頼性指標値を格納する過酷予見潮流断面データベースと、
   前記過酷予見潮流断面および前記信頼性指標値を表示する表示部と、
   前記過酷予見潮流断面および前記信頼性指標値を出力する出力部と、
   を備える、
   ことを特徴とする電力系統監視装置。
2. 請求項１において、
   前記入力部は、計測器で計測された電力系統の計測値を入力し、
   前記計測値を計測断面として格納する計測値データベースと、
   前記計測断面と前記系統パラメータを用いて状態推定断面を求める状態推定部と、
   を備え、
   前記状態推定部で状態推定演算によって生成される状態推定断面を前記状態推定断面データベースに格納する、
   ことを特徴とする電力系統監視装置。
3. 請求項１または請求項２において、
   想定故障ケースを格納する想定故障ケースデータベースを備え、
   前記過酷予見潮流断面生成部が前記想定故障ケースを参照して前記過酷予見潮流断面および前記信頼性指標値を生成する、
   ことを特徴とする電力系統監視装置。
4. 請求項１または請求項２において、
   前記過酷予見潮流断面生成部が暫定的な潮流断面を設定し、
   前記暫定的な潮流断面を用いて暫定的な指標値を求める信頼性評価部を備える、
   ことを特徴とする電力系統監視装置。
5. 請求項３において、
   前記過酷予見潮流断面生成部が暫定的な潮流断面を設定し、
   前記暫定的な潮流断面を用いて暫定的な指標値を求める信頼性評価部を備える、
   ことを特徴とする電力系統監視装置。
6. 請求項１において、
   前記予測情報とは予測値と不確実範囲からなる、
   ことを特徴とする電力系統監視装置。
7. 請求項１において、
   前記変数・定数種別とは、前記過酷予見潮流断面において、電気的特性を変数として扱うものと、定数として扱うものとを種類ごとに別けて設定する、
   ことを特徴とする電力系統監視装置。
8. 請求項１において、
   前記信頼性指標値を目的関数とする最適化問題として過酷予見潮流断面を求める、
   ことを特徴とする電力系統監視装置。
9. 電力系統の将来における潮流状態を想定する電力系統監視方法であって、
   電力系統における信頼性指標と系統パラメータと状態推定断面と予測情報と変数・定数種別とを用いて、過酷予見潮流断面および前記信頼性指標に対する指標値である信頼性指標値を生成する、
   ことを特徴とする電力系統監視方法。
10. 請求項９において、
    想定故障ケースを用いて前記過酷予見潮流断面および前記信頼性指標値を生成する、
    ことを特徴とする電力系統監視方法。
11. 請求項９において、
    暫定的な潮流断面を設定し、前記暫定的な潮流断面を用いて暫定的な信頼性指標値を求める、
    ことを特徴とする電力系統監視方法。
12. 請求項９において、
    前記予測情報は、予測値と不確実範囲からなる、
    ことを特徴とする電力系統監視方法。
13. 請求項９において、
    前記変数・定数種別は、前記過酷予見潮流断面において、電気的特性を変数として扱うものと、定数として扱うものとを種類ごとに別けて設定する、
    ことを特徴とする電力系統監視方法。
14. 請求項１０において、
    前記信頼性指標値を目的関数とする最適化問題として過酷予見潮流断面を求める、
    ことを特徴とする電力系統監視方法。

Images