JP2778741B2

JP2778741B2 - 電力系統事故復旧支援装置

Info

Publication number: JP2778741B2
Application number: JP1125534A
Authority: JP
Inventors: 英揮斎藤; 潤一篠原; 悦郎夏村; 淳一永田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1989-05-18
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JPH02303323A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は電力系統事故時に、運転員に対して的確に復
旧手段を知らしめる電力系統事故復旧支援装置に関す
る。

（従来の技術）電力系統を構成する設備、例えば送電線や変圧器など
が事故で停止すると、それらの設備を使って電力の供給
を受けている需要家は停電となる。そこでこれらの需要
家を停電状態から救うために、他の健全系統から電力を
送る方法が一般に行なわれている。この事故復旧操作は
事故が発生した設備（以後、事故設備と称す）を使うこ
となく、通常と異なる系統状態で行なうものである。そ
のため、電源供給力と負荷のバランス（以後、需給バラ
ンスと称す）、送電線や変圧器の容量、保護継電器の設
置状況などを細部にわたって検討しながら、問題のない
ことを確認して事故復旧操作を行なう必要がある。

（発明が解決しようとする課題）上記した従来方式は、電力系統データに対して知識ベ
ース内に格納されている復旧手順作成のための知識を適
用することにより、復旧手順と復旧後系統を推論するも
のである。

電力系統を構成する設備である送電線や母線の数は非
常に多く、その組み合わせの数も非常に多いため、電力
系統に事故が発生した場合に選択出来る復旧手順は一般
に多数存在する。その多数ある復旧手順の中から、所定
の観点によって最適なものを選択して出力するが、事故
復旧システムであり、特にベテラン運用者のノウハウに
基づいて最適な復旧手順を選択するものは、エキスパー
トシステムと呼ばれている。

ところで、所定の観点で評価を行いながら解を求める
この種のシステムでは、状況によっては最適とは言えな
い解が出力される場合がある。特に多目的最適化問題と
よばれる問題領域では、互いにトレードオフの関係にあ
る評価基準をある程度満たしながら解を導くことが求め
られ、更にそのトレードオフの関係が状況により異な
り、明示的に示せないことが多い。

このことは、事故復旧の問題についても当てはまり、
事故復旧手システムが出力する復旧手順や復旧後系統の
構成が状況に則した最適なものとは言えない場合があ
る。

ここで、復旧手順や復旧後系統を作成する際に考慮し
なければならないトレードオフの関係にある評価基準
や、それが状況によって影響を受け明示的に表現できな
い具体的例を以下に示す。

1.重要な需要家を優先して復旧させるため、重要需要家
を状況により判断する。

重要な需要家として一般には下記のように言うことが
できるが、下記の判断を計算機で行うには膨大なデータ
を登録・管理する必要がありコストの面から実現は非常
に困難と言える。

＊重要な需要家；病院、深夜帯を除く地下街、鉄道、定
休日を除くデパート、国際会議場など特別なイベントの
開催地域等。

2.復旧後の系統を次の観点で構成し、出来るだけ信頼性
の高いものとする。事故発生時には、事故設備を健全系
統から解列して復旧系統を構成するため、標準系統に近
い構成をとると十分な予備力を確保することが困難とな
る。

しかし、下記の２点とも重要な観点であるため出来る
だけ両者を満足する解を求める必要がある。

2.1電力を融通する送電線や変圧器に電力需要の変動に
対応できる十分な予備力を持たせて、復旧後系統を作成
する。

2.2復旧後の系統構成は、出来るだけ標準系統とする。

3.供給支障量（停電地域）を可能な限り少なくするよう
復旧させる。

これを実現するために、復旧後の電力需要を適切に把
握する必要があるが、復旧後の電力需要量は、停電発生
時間、停電継続時間によって異なること、更に、地震と
停電が重なって深夜に発生した場合は、特別に電力需要
を多く見積もる必要がある等計算機による判断には多く
の障害がある。

以上３つの評価基準は、一方を重視すれば他方を軽視
することになる互いにトレードオフの関係にある。

ところで、従来の事故復旧システムを改善する提案の
例として、特開昭63−242132号「電力系統事故復旧シス
テム」がある。この提案では以下の２点が述べられてい
る。

1.まず、事故設備候補を一時診断で求め、その設備で事
故があったことを前提にして復旧計画を作成する。

2.次に人間が現場を巡視し、事故設備を確認して、上記
一時診断とは異なった場合は新たな事故設備を設定して
復旧手順を設定する。

以上の説明から明らかなように、特開昭63−242132号
では事故設備候補を計算機による自動判定結果から得る
ステップと、人偽的に設定するステップからなってお
り、事故復旧手順や、事故復旧後系統の評価を人偽的に
行い、これを修正する手段については触れていない。

このように、従来の技術では、事故復旧手順や事故復
旧後系統構成を状況に適した最適なものとする手段がな
く、事故復旧システムに搭載された所定の観点（所定の
評価基準）で出力された結果、運転員が無条件に受け入
れるか、拒否するかのいづれかとしていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、事故
復旧操作の手順を計算機によって自動作成する技術の中
で、特に計算機内で作成した復旧最終系統を復旧手順出
力を行うよりも前に運転員に明示して、運転員の状況判
断を加えて修正させることにより、実運用に側した信頼
性の高い系統を作成することを可能とした電力系統事故
復旧支援装置を提供することを目的とするものである。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明は電力系統のデータ
を伝送装置を介して収集し保存する電力系統データ格納
手段と、復旧手順作成に関する知識を格納する知識格納
手段と、その知識を用いて復旧手順を作成する手段とか
らなる電力系統事故復旧支援装置において、復旧開始後
直ちに並列できる発電機を選択する手段と、その発電機
で供給できる負荷を選択する手段と、選択された発電機
と負荷とを接続し、過負荷が発生しない電力系統を予め
作成する手段と、運転員がこの作成した電力系統を修正
する手段と、この修正した電力系統を最終系統として復
旧手順を作成さる手段とから構成した。

（作用）電力系統の情報は情報伝送装置を通して電子計算機に
取り込まれる。この情報をもとにして先ず復旧手順を考
慮せずに、最終系統作成知識を用いて復旧最終系統を作
成し、CRT装置に表示する。

この表示をもとに運用者は復旧最終系統手段を用いて
復旧最終系統を実運用に即した形に修正する。この修正
された復旧最終系統から、復旧手順作成知識を用いて復
旧手順を作成し、CRT装置に表示する。

（実施例）以下図面を参照して実施例を説明する。

第１図において、１は電力系統、2,3は電力系統１と
後述する電子計算機４との間の情報伝送装置であり、説
明の便宜上２を電力系統１から電子計算機４への上り送
信局、３を上り受信局と呼ぶことにする。電子計算機４
は各送受信局2,3を通して得られる電力系統１の状態を
もとに復旧操作手順を作成する。５は電子計算機４で作
成された復旧手順を表示するCRT装置である。前記電子
計算機４の詳細は以下の通りである。41は上り受信局３
より取り込まれる電力系統１のデータを格納する電力系
統データ格納手段、42は電気所に接続する負荷に対し、
復旧後の電気所に接続する負荷需要の目標を決め電力系
統データ格納手段41へ格納する負荷需要設定手段、43は
発電機に対し、復旧後の出力の目標を決め電力系統デー
タ格納手段41へ格納する発電機出力設定手段、44は負荷
需要設定手段42と発電機出力設定手段43で夫々設定され
たデータを使い、復旧最終系統作成知識格納手段47に格
納された知識により停電した部分を復旧する際に最終目
標とする系統を作成する復旧最終系統作成手段、45は復
旧最終系統作成手段44で作成された復旧最終系統につい
て、CRT装置５を使って運用者に確認を求め、その要求
に従って復旧最終系統を変更する復旧最終系統修正手
段、46は復旧最終系統作成手段44で作成され、復旧最終
系統修正手段45で確認された復旧最終系統に基づいて、
復旧手順作成知識格納手段48を用いて復旧手順を作成出
力する復旧手順作成手段、47は事故設備回避の知識（後
述）、過負荷解消の知識（後述）を格納する復旧最終系
統作成知識格納手段、48は復旧手順を決める知識を格納
する復旧手順作成知識格納手段である。

先ず、電力系統データ格納手段41の具体例を第３図を
用いて説明する。

第３図（ａ）は電力系統をモデル的に表した図であ
り、図中において、Ｇ＃１〜＃３は発電機を、Ａ〜F,H
〜K,M,N,P,Qは電気所及び電気所に接続する負荷を、l₁
〜l₁₇は送電線を夫々表す。

例として、第３図（ａ）の平常時の系統状態を第３図
（ｂ）に示す通りとする。ここで×印はしゃ断器（以下
CBと称す）が回路となっている状態を示し、その他は、
CB閉路を表す。第３図（ｂ）の状態で送電線l₉に事故が
起きた場合の様子を第３図（ｃ）とする。この図におい
て破線で囲まれる範囲は事故により停電していことを示
す（以下停電範囲）。またその他の範囲は事故後も停電
しなかった範囲（以下健全範囲）を示す。また、第２図
（ａ），（ｂ），（ｃ）はデータベースの格納状況につ
いての例であり、第２図（ａ）は電気所及び電気所に接
続する負荷を、第２図（ｂ）は発電機を、第２図（ｃ）
は送電線についてのデータベースを夫々示す。

以下に格納例を説明すると、第３図（ｃ）に示される
Ａのデータは第２図（ａ）の電力系統データ１のように
格納される。即ち、設備名はA,設備種別は電気所，送電
線，発電機，負荷の種別を表すが、Ａは電気所及び電気
所に接続する負荷を表すため、「電気所，負荷」と格納
する。事故後状況とは送電線l₉の事故後（第３図
（ｃ））のことであり、Ａは健全範囲に含まれているた
め、「健全」と格納する。なお、停電範囲に含まれてい
る場合は「停電」と格納する。事故前需要は第３図
（ｃ）の例で送電線l₉の事故前におけるＡの負荷の需要
電力は250であるとして「250」と格納する。現在需要は
第３図（ｃ）の例で、送電線l₉の事故後におけるＡの負
荷の需要電力は250であるとして「250」と格納する。事
故前接続状態は第３図（ａ）に示されるようにＡに電気
的に接続可能な設備は、Ｇ＃1,l₁,l₂である。そして第
３図（ｃ）の例で送電線l₉の事故前は第３図（ｂ）に示
される状態にあり、これらの設備が全て電気的に接続さ
れているため、Ｇ＃1 ON,l₁ ON,l₂ ONのように格納す
る。なお、Ｇ＃１が電気的に接続されていなかった場合
は「Ｇ＃1 OFF」と格納する。現在接続状態は前記した
事故前と同様であるため第２図（ａ）のように格納す
る。目標需要は事故前後で変らないため250とし、復旧
最終接続状態も変らないため第２図（ａ）の通りとす
る。他の電気所及び電気所に接続する負荷についても上
記説明の通りであるため、電気系統データ２の説明は省
略する。

第２図（ｂ）の電力系統データ３は第３図（ｃ）に示
すＧ＃１のデータの格納例である。設備名はＧ＃1,設備
種別は発電機，事故後状況は健全範囲であるため健全，
定格出力は第３図（ｃ）の例ではＧ＃１の定格出力は70
0であるとし、「700」と格納する。現在出力は第３図
（ｃ）の例で、送電線l₉の事故後におけるＧ＃１出力は
560であるとし、「560」と格納する。事故前状態及び事
故後状態はＡONで変らない。並列時間は復旧電源の確保
から系統並列までの時間（分）を表す。第３図（ｃ）の
例の場合、Ｇ＃１の並列時間は10分であるとして「10」
と格納する。目標出力及び復旧最終接続状態は前記した
通りであるため、詳細説明を省略する。他の発電機につ
いても同様であるため、電力系統データ4,5については
省略する。

第２図（ｃ）の電力系統データ６は第３図（ｃ）に示
す送電線l₉のデータの格納例である。設備名はl₉,設備
種別は送電線，事故後状況は第３図（ｃ）の例におい
て、送電線l₉が事故設備であるため事故設備と格納す
る。定格容量は第３図（ｃ）の例においてl₉の定格容量
を1,000とし、「1,000」と格納する。事故前接続状態は
電気所D,Hに接続していたものが、事故後にしゃ断され
たため、事故前ではＤON,HONであったものが事故後にＤ
OFF,HOFFとなる。したがって現在潮流は０であり、復旧
最終接続状態は事故区間であるため切離した状態ＤOFF,
HOFFとし、したがって復旧後潮流も０となる。他の送電
線についても同様であるため、電力系統データ7,8につ
いては説明を省略する。

第４図，第５図は復旧最終系統作成知識格納手段47に
格納されている知識の例である。そして第４図は事故設
備を使わずに最終系統を作成する知識であり、第５図は
最終系統の過負荷を解消するための知識である。第４図
に示す最終系統作成の知識例の符号（Ｌ、Ｓ、Ｘ、Ｋ）
を、第３図（Ｃ）に示す事故後の系統図の符号に対応さ
せると次の通りになる。

送電線L;送電線l₉、送電線X;送電線l₁₄ 電気所S;電気所Ｈ、電気所K;電気所Ｑなお、過負荷判定に際しては予め最終系統の送電線の
潮流値を、復旧後潮流として電力系統データ格納手段41
に格納しておき、この値が定格容量よりも大きい場合は
過負荷と判断し、第５図のような知識を用いて過負荷を
解消する。最終系統の接続状態は第２図（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示すように、“復旧最終接続状態”と
して電力系統データ格納手段41に格納する。

例えば、第２図（ｃ）において、電力系統データ８に
示すl₁₁の復旧最終接続状態は（ＦOFF），（ＮOFF），
復旧後潮流は０である。

第６図は復旧手順を決める知識例であり、復旧手順作
成知識格納手段に格納される。

第７図は全体的な処理内容を示すフローチャートであ
る。ステップS71では停電した電気所の負荷需要を設定
する。第２図（ａ）に示すように、電力系統データ格納
手段41で、事故後状況が健全な負荷は現在需要を目標需
要とし、事故後状況が停電の負荷は、事故前需要を目標
需要とする。例えば、第２図（ａ）のＡは事故後状況が
「健全」であるため、現在需要の250が目標需要とな
る。またＢは事故後状況が「停電」であるため事故前需
要の220が目標需要となる。ステップS72では負荷需要に
見合う発電機出力を設定する。以下に概略を示し、詳細
は後述する。

ステップS71で求めた目標需要の総合計に対し、見合
う発電機出力を各発電機に優先順位順に定格容量まで振
り分けて、目標出力とする。振り分けは予め定めてある
発電機の優先順位順に定格容量まで目標出力を設定する
ことによって行なう。

なお、全発電機の合計出力が目標需要の総合計に満た
ない場合は目標需要を削減する。

ステップS73では負荷の目標需要，発電機の目標出力
の接続を想定する。（復旧最終系統）ステップS71とステップS72で求めた負荷の目標需要，
発電機の目標出力の接続を以下の手順で想定する。ま
ず、第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した電力系統デ
ータ格納手段41の内容を参照し、事故前接続状態をその
まま復旧後の接続として、復旧最終接続状態に格納す
る。

次に、このうち、事故設備に接続される停電設備及び
事故前接続されていなかった発電機については、復旧最
終系統作成知識格納手段に格納されている知識を用い
て、隣接する他の設備へ切替え、健全範囲と接続する。
例えば第３図（ｃ）の事故例において第３図（ｂ）に示
す通り、l₉の事故前にＨはl₉を通じてＤと接続していた
が、l₉が事故設備であるため、Ｈ→l₁₄→Ｑ（健全範囲）の接続に切替える。

ステップS74では作成した復旧最終系統に過負荷が生
じないかをチェックする。過負荷があればステップS75
へ移り、過負荷対策を行なう。即ち、過負荷が生じる場
合、系統切替、又は目標出力、目標需要の変更をして解
消する。ステップS76では過負荷のない復旧最終系統を
運用者にCRT装置５を用いて表示する。ステップS77では
運用者から復旧最終系統の変更要求がないかチェックす
る。要求があればステップS78へ進む。ステップS78では
運用者の要求を受けつけ、復旧最終系統を変更し、これ
に合わせて目標需要，目標出力，復旧最終接続状態を設
定し直し、再度ステップS74へ戻って前記処理を繰り返
す。ステップS77で運用者の要求がなければステップS79
へ移る。ここでは運用者にステップS77で確認した復旧
最終系統をもとに復旧手順を作成する。この手順をCRT
装置５により運用者に示す。このとき、復旧手順作成知
識格納手段48に格納されている知識を適用する。

第８図はステップS72の詳細な処理内容を示すフロー
チャートである。

ステップS81において、目標出力初期設定をする。こ
こでは事故後状況が「停電」の発電機の目標出力を０と
設定し、事故後状況が「健全」の発電機の目標出力を現
在出力と等しく設定する。ステップS82では全発電機に
ついて１つずつ処理対象とする。ステップS83では対象
発電機の事故後状況が健全かをチェックする。健全でな
ければステップS84へ進む。ステップS84では復旧後直ち
に並列できる発電機かをチェックする。この場合は並列
時間によるチェックをし、以下、例として並列時間が30
分以内の発電機を「直ちに並列できる」と考える。ステ
ップS84において直ちに並列できない場合はステップS85
へ進む。ステップS85では対象発電機の定格容量を目標
出力とする。例えば第２図（ｂ）のＧ＃１の場合は事故
状況が「健全」であるため、現在出力560から140の出力
増加を行ない、定格容量700を目標出力とする。またＧ
＃２の場合は事故状況が停電であるが、復旧後直ちに出
力できるため（並列時間は０分）、定格容量の500を目
標出力とする。目標出力の設定後はステップS86へ進
み、目標出力の総合計と目標需要の総合計とを比較す
る。ここで等しい場合は終了し、目標出力の総合計が大
きい場合にはステップS87へ進み、小さい場合はステッ
プS89へ進む。ステップS87では対象発電機の目標出力の
総合計を目標需要の総合計になるまで減らす。ステップ
S88では事故後状況が停電の発電機のうち、並列時間の
長い発電機（例として並列時間が30分以上の発電機）に
ついては目標出力を０と設定する。

例えば第２図（ｂ）のＧ＃３の場合には事故後状況が
停電あり、復旧から出力開始まで120分を必要とするた
め目標出力は０とする。ステップS89では全発電機を処
理対象としたかを判断し、残りがあればステップS82へ
戻って前記処理を繰り返す。ステップS810では再度、目
標出力の総合計と目標需要の総合計とを比較し、これが
等しければステップS811へ進んで目標出力の総合計が目
標需要の総合計と等しくなるまで目標需要を減少させ、
小さければ終了する。

第９図はステップS75の詳細な処理内容を示すフロー
チャートである。

ステップS91では過負荷設備のうち、最も過負荷電力
量の大きい設備を対象過負荷設備とする。ステップS92
では対象過負荷設備の解消切替のうち、最も解消電力量
の大きい切替を選択する。この切替には、系統切替，
目標出力変更，目標需要変更がある。但し、，
に関しては目標出力の総合計が目標需要の総合計となる
よう、目標出力，目標需要の両方について同時に変更す
る。例えば、第３図（ｃ）の事故例に対し、第３図
（ｄ）に示す復旧最終系統を想定した結果、送電線l₁₃
とl₁₅に過負荷が発生したとする。これらを解消した結
果を第３図（ｅ）とする。ステップS93では過負荷解消
が完了したかをチェックし、完了していなければステッ
プS91へ戻って前記処理を繰り返し、完了していれば終
了する。

第10図はステップS79の詳細な処理内容を示すフロー
チャートである。

ステップS101では発電機の復旧ルートを作成する。こ
こでは停電範囲内にある発電機について電力系統データ
格納手段で最終系統の接続を追うことにより、健全範囲
からの復旧ルートを作成する。例えば第３図（ｃ）の事
故例で第３図（ｆ）を最終系統とすると、Ｇ＃2,G＃３
に対し、接続を追うと、Ｄ→l₄→Ｂ→Ｇ＃2,D→l₄→Ｂ
→Ｇ＃３となり、これがＧ＃2,G＃３の復旧ルートとな
る。ステップS102では負荷の復旧ルートを作成する。ス
テップS101と同様に停電範囲の負荷に対して健全範囲か
らの復旧ルートを作成する。例えば第３図（ｃ）の事故
例では、負荷Ｊに対し、Ｑ→l₁₄→Ｈ→l₁₅→Ｋ→l₁₆→
Ｉ→l₁₇→Ｊとなる。ステップS103では並行操作が許さ
れる数だけ復旧ルートを取り出し、ステップS104にて復
旧手順を出力する。即ち、ステップS103で取り出した復
旧ルートの現在状態と、復旧最終系統の状態を比較し、
異なる状態にある機器について操作を１つ決定し、手順
として出力する。ステップS105では現在系統が最終系統
と一致するまで継続して続ける。

以上説明したように、本発明によれば運用者の最大の
関心事である復旧後最終系統を推論して、運用者に通知
し、計算機には自動的に入力されない様々な状況を把握
している運用者によって復旧後最終系統を評価・修正
し、その情報に基づいて復旧手順を求める電力系統事故
復旧支援装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電力系統事故復旧支援装置の一実
施例の構成図、第２図は電力系統データ格納手段の格納
例図、第３図は電力系統モデル図、第４図は事故設備回
避の知識例、第５図は過負荷解消の知識例、第６図は復
旧手順を決める知識例、第７図は全体的な動作を説明す
るフローチャート、第８図はステップS72の詳細な処理
内容を示すフローチャート、第９図はステップS75の詳
細な処理内容を示すフローチャート、第10図はステップ
S79の詳細な処理内容を示すフローチャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者夏村悦郎東京都府中市東芝町１株式会社東芝府中工場内 (72)発明者永田淳一東京都港区芝浦１丁目１番１号株式会社東芝本社事務所内 (56)参考文献特開昭63−242132（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電力系統のデータを保存する電力系統デー
タ格納手段と、復旧手順作成に関する知識を格納する知
識格納手段と、その知識を用いて復旧手順を作成する手
段とからなる電力系統事故復旧支援装置において、電気所に接続される負荷に対し復旧後の電気所に接続す
る負荷需要の目標を決め、電力系統データ格納手段へ格
納する負荷需要設定手段と、復旧後の発電機出力を決定する発電機出力設定手段と、事故設備に接続される停電設備及び事故前接続されてい
なかった発電機について、隣接する他の設備に切替える
際に使用する知識を格納する第１の知識格納手段と、評価後の復旧手順を決める知識を格納する第２の知識格
納手段と、前記負荷需要設定手段と発電機出力設定手段とで夫々設
定されたデータと前記第１の知識格納手段に格納された
知識とを用いて過負荷のない最終系統を作成する復旧最
終系統作成手段と、前記復旧最終系統を出力装置にて運用者に提示し確認を
求め、この提示した復旧最終系統に対し運用者から変更
要求がある場合、前記復旧最終系統を変更する復旧最終
系統修正手段と、前記確認された復旧最終系統に対して第２の知識格納手
段に格納された知識を用いて復旧手順を作成する復旧手
順作成手段とを備えたことを特徴とする電力系統事故復
旧支援装置。