JP4185835B2 - 停電作業計画システム、停電作業計画方法、及びプログラム - Google Patents

Description

この発明は、停電作業計画システム、停電作業計画方法、及びプログラムに関し、とくに、効率よく最適な停電作業計画を立てるための技術に関する。

周知のとおり、わが国における電力の需要量は増加の一途を辿っている。電力需要量の増加に伴い、発電所や変電所、送電線等の電力設備の増強が行われ、電力系統の規模は非常に複雑なものとなってきている。一方、経済のグローバル化に伴い国際競争が激化していく中で、電力料金は欧米並の低廉化が求められており、電力市場においては規制緩和等により競争原理が導入され始めている。そしてこのような時代背景の中で、電力会社等は電力設備のスリム化を促進し、最小限の設備で最大のサービスを提供することが求められるようになってきている。
特開平８−３２２１４９号公報

このように社会的な要請に応えなければならない一方で、電力会社等は電力の安定供給のために、電力設備の増設、改良、修繕、点検などの業務を遂行していかねばならない。ここでこれらの業務の遂行に際しては、電力設備の機能を停止させる作業（以下、停電作業と称する）が必要となるが、この停電作業に際しては、系統切換、発雷時期や重負荷時期における制約、同調作業による作業停止期間の減少等の諸事情を加味し、可能な限り停電作業による需要者等への影響を抑えるように作業計画（以下、停電作業計画と称する）を立てる必要がある。

しかしながら、停電作業計画に際しては膨大な電力設備と制約を取り扱わねばならず、そのためには多大な労力と広い知識・経験等が要求される。従って電力系統を維持する電力会社等においては、効率よく最適な停電作業計画を立てることができるような停電作業計画に有効なシステムが必要とされている。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、効率よく最適な停電作業計画を立てることが可能な停電作業計画システム、停電作業計画方法、プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための、本発明のうち請求項１に記載の発明は、複数の電力設備によって構成される電力系統の停電作業計画に用いられる停電作業計画システムであって、停電作業計画の対象となる電力系統の構成と前記電力系統を構成している各電力設備に関する情報とが記憶される記憶手段と、前記電力系統に含まれる電力設備のうち、停電作業を行うべき複数の電力設備（停電対象設備）が入力される入力手段と、前記入力される停電対象設備と、前記記憶手段に記憶されている電力系統の構成とに基づいて、停電作業のための作業系統の候補である作業系統候補を生成する作業系統候補生成手段と、前記生成される作業系統候補の各々について、互いに異なるバランス断面毎に、前記記憶手段に記憶されている各電力設備に関する情報に基づいて、供給信頼度を決定する供給信頼度決定手段と、前記生成される作業系統候補の中から、前記決定される供給信頼度に基づいて、停電作業計画として採用すべき作業系統を決定し、当該決定した作業系統の供給信頼度を決定するために使用したバランス断面に基づいて当該作業系統による作業日を決定する作業計画決定手段と、を備えることとする。

前記電力設備には、例えば、発電所等の電力供給源、送電線や変電所等の中継施設、等が含まれる。前記電力系統とは、例えば、前記電力設備が接続されて構成される電力供給のためのシステムをいう。電力設備の状態には、例えば、運転と停止の二つの状態がある。従って、電力系統の組合せの数は２^ｂ［ｂ：電力設備の数（例えば、送電線の数＋変電所の数）］となる。前記停電作業とは、電力設備を停止して行う作業のことである。停電作業は、電力設備の運用を一時的に制約するものである。一般に運用する電力設備の数が減れば冗長度が低下し、その結果、電力供給の信頼度（供給信頼度）も低下する。本発明では、供給信頼度に基づいて、停電作業計画として採用すべき作業系統を決定する。前記停電作業計画とは、一つ以上の作業系統を組合せることをいう。停電作業計画は、停電対象設備が停止している電力系統を選択する問題として捉えることができる。前記作業系統とは、同時期において一つ以上の電力設備について停電作業が行われている電力系統の状態をいう。

この停電作業計画システムは、例えば、コンピュータ上でプログラムを実行することによって実現される。この場合、前記入力手段は、例えば、キーボードやマウスなどのデータ入力のためのマンマシンインタフェースである。また、前記入力手段は外部の装置からデータを受信するためのＬＡＮ等の通信インタフェースであってもよい。この発明によれば、効率よく最適な停電作業計画を立てることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記決定した供給信頼度と前記電力系統の運用制約とに基づいて、前記停電作業計画として採用すべき作業系統を決定することとする。
前記運用制約としては、例えば、作業の安全を考慮した潮流量の制限や供給力の確保の観点から課されるものがある。なお、前記作業系統候補が前記運用制約を満たしているかどうかの判断を行う処理は、判断される制約ごとに分割することとしてもよい。

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業系統候補生成手段は、常時系統周辺の作業系統のみを前記作業系統候補として生成する手段であることとする。
前記常時系統とは、通常の運用状態における電力系統である。常時系統では、通常の安定した電力供給を維持するのに必要となる電力設備のみが機能している。一般に、停電作業計画において構成可能な全ての作業系統候補を生成すると計算量が膨大となるが、作業系統は常時系統周辺に存在することが経験的に知られており、常時系統周辺の作業系統のみを前記作業系統候補として生成するようにすることで、最適化の精度を低下させることなく計算量を減らすことができる。

系統候補生成手段は、常時系統周辺の系統に対して停電作業の対象となる電力設備の組合せを適用した作業系統を前記作業系統候補として生成する手段であることとする。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記供給信頼度として、前記電力系統を構成する電力設備のうち二つの電力設備が同時に機能を停止した場合における電力系統の供給支障電力（以下、Ｎ−２供給支障電力という）を用いることとする。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記供給信頼度として、前記電力系統を構成する電力設備のうち二つの電力設備が同時に機能を停止した場合における電力系統の過負荷量（以下、Ｎ−２過負荷量という）を用いることとする。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記供給信頼度として、前記電力系統を構成する電力設備のうち二つの電力設備が同時に機能を停止した場合における電力系統の余裕電力量（以下、Ｎ−２余裕電力量という）を用いることとする。

請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記作業系統候補のうち前記供給信頼度の高い作業系統候補を他の作業系統候補に優先して選出する手段を含むこととする。

また、請求項９に記載の発明では、請求項１〜８のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記供給信頼度が最大となる前記作業系統候補が複数存在する場合には、前記作業系統候補のうち損失電力の少ない作業系統候補を優先して選出する手段を含むこととする。

請求項１０に記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記供給信頼度が最大となるような前記作業系統候補が複数存在する場合には、前記供給信頼度として、前記電力系統を構成する電力設備のうちＭ（Ｍ＝３，４，５・・・・・）個の電力設備が同時に機能を停止した場合における、供給支障電力、過負荷量、余裕電力量のうちの少なくともいずれかを用いることとする。

請求項１１に記載の発明では、請求項１〜１０のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、複数の時点のそれぞれにおける電力設備の電力消費量に基づいて前記供給信頼度を求める手段を備えることとする。
ここで複数の時点のそれぞれにおける電力設備の電力消費量とは、例えば、後述するバランス断面である。同じ作業系統候補であっても、発電機の起動停止状態や負荷の違いによって供給信頼度が異なることがあるので、このようにバランス断面ごとに供給信頼度を求めることにより日程が決定され、より最適な停電作業計画を立案することができる。

請求項１２に記載の発明では、請求項１〜１１のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業系統候補生成手段は、前記電力系統を構成する電力設備のうち冗長構成されている電力設備について、前記電力設備を一つの電力設備として扱うことにより前記作業系統候補を生成する手段を備えることとする。このようにすることで、作業系統候補を生成するための処理量を減らすことができる。

請求項１３に記載の発明では、請求項１〜１２のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記決定した作業系統を実施した場合における作業期間が所定の作業期間内に収まらない場合には、既に採用されている前記作業系統候補に代えて、まだ採用されていない前記作業系統候補の中から前記供給信頼度が最も高く、同時に作業可能な停電作業を含む前記作業系統候補を採用することとする。
このようにすることで、作業期間内に収まるように、最適な作業系統候補を選択して最適な作業計画を立てることができる。

請求項１４に記載の発明では、請求項１〜１３のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記電力系統を構成する電力設備には、発電所、送電線、変圧器、のうち少なくともいずれかが含まれることとする。

請求項１５に記載の発明では、請求項２に記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業系統候補が前記運用制約を満たしているかどうかの判断を行う処理は、前記運用制約に対応する処理ごとに分割されて記述されているプログラムを実行することにより実現されることとする。
このように前記作業系統候補が前記運用制約を満たしているかどうかの判断を行う処理が前記運用制約に対応する処理ごとに分割されて記述されているプログラムを実行することにより実現されるようにすることで、運用箇所によって異なり様々なバリエーションに変更される性質である運用制約に迅速かつ柔軟に対応することができる。

請求項１６に記載の発明は、複数の電力設備により構成される電力系統の停電作業計画に用いられる停電作業計画方法であって、停電作業計画の対象となる電力系統の構成と前記電力系統を構成している各電力設備に関する情報とを記憶手段に記憶し、前記電力系統に含まれる電力設備のうち、停電作業を行うべき複数の電力設備（停電対象設備）を記憶し、記憶している停電対象設備と、前記記憶手段に記憶されている電力系統の構成とに基づいて、停電作業のための作業系統の候補である作業系統候補を生成し、前記作業系統候補の各々について、互いに異なるバランス断面毎に、前記記憶手段に記憶されている各電力設備に関する情報に基づいて供給信頼度を決定し、前記作業系統候補の中から前記決定される供給信頼度に基づいて停電作業計画として採用すべき作業系統を決定し、当該決定した作業系統の供給信頼度を決定するために使用したバランス断面に基づいて当該作業系統による作業日を決定することとする。

請求項１７に記載の発明は、複数の電力設備により構成される電力系統の停電作業計画に用いられるプログラムであって、情報処理装置に、停電作業計画の対象となる電力系統の構成と前記電力系統を構成している各電力設備に関する情報とを記憶手段に記憶する機能と、前記電力系統に含まれる電力設備のうち、停電作業を行うべき複数の電力設備（停電対象設備）を入力させる機能と、前記入力される停電対象設備と、前記記憶手段に記憶される電力系統の構成とに基づいて、停電作業のための作業系統の候補である作業系統候補を生成する機能と、前記作業系統候補の各々について、互いに異なるバランス断面毎に、前記記憶手段に記憶された各電力設備に関する情報に基づいて供給信頼度を決定する機能と、前記作業系統候補の中から前記決定される供給信頼度に基づいて停電作業計画として採用すべき作業系統を決定し、当該決定した作業系統の供給信頼度を決定するために使用したバランス断面に基づいて当該作業系統による作業日を決定する機能とを実現させるためのプログラムであることとする。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明の実施の形態の欄及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、効率よく最適な停電作業計画を立てることができる。

以下、本発明の実施の形態にかかる停電作業計画システムについて、図面とともに詳細に説明する。

＝＝＝システムの概要＝＝＝
停電作業計画システムは、作業計画期間内で供給信頼度が最大化されるように最適な停電作業計画を作成するシステムである。ここで供給信頼度とは、電力の安定性を示す指標であり、例えば、停電作業により電力設備の機能が停止されると電力系統の冗長性が低下し、これにより供給信頼度は低下することになる。図１は供給信頼度の指標の一例である。この図において、アデカシーとは、電力系統を構成する電力設備の運用制約を考慮に入れ、電力系統に異常を生じることなく電力を供給することができる電力系統の能力の尺度であり、静的な供給信頼度である。これらの指標は、電力設備ごとに、あるいは電力系統全体の値（総和や平均）として評価される。

本実施例にかかる停電作業計画システムでは、供給信頼度を定量化するために、供給信頼度の指標として、Ｎ−２供給支障電力、Ｎ−２過負荷電力、Ｎ−２余裕電力量等、を用いている。ここで電力系統の構成要素の一つが事故等で機能を停止した場合がＮ−１である。一般にＮ−１を想定した設備構成の考え方は、Ｎ−１基準と呼ばれている。Ｎ−２基準は、さらに厳しい事故等を想定したものである。Ｎ−２基準はＮ−１に比べてより高レベルの信頼度が要求される場合に採用される基準である。一般的な電力設備は、Ｎ−１基準に従って作成されている。本実施例ではＮ−２基準を原則としている。但し、後述するように、Ｎ−２基準だけでは必ずしも採用すべき作業系統候補の優先順位を完全に順序づけることができない場合もありうる。そこでそのような場合には、より高次の基準であるＮ−３基準、Ｎ−４基準、・・・・・等を適宜採用する。

Ｎ−２基準のうち上述したＮ−２供給支障電力は、電力系統を構成している電力設備のうち二つの電力設備が事故等により機能を停止している場合における供給支障電力である。供給支障電力には、負荷への電力供給が完全に遮断されているものと、電力供給が完全に遮断されているわけではないが負荷に必要とされる電力よりも減少しているものと、が含まれる。本実施例では、Ｎ−２供給支障電力として、二つの電力設備が機能を停止している全ての電力系統のバリエーションについての各負荷の供給支障電力の総和、もしくは、前記総和を前記バリエーション数で除した平均値を採用している。供給支障電力が少ないほど、供給信頼度は高くなる。

Ｎ−２基準のうち上述したＮ−２過負荷量は、電力系統を構成している電力設備のうち二つの電力設備が事故等により機能を停止している場合において、機能を停止していない他の電力設備に定格容量を超えて流れている過負荷の電力量である。本実施例では、Ｎ−２供給支障電力と同様に、二つの電力設備が機能を停止している全ての電力系統のバリエーションについての各電力設備のＮ−２過負荷量の総和、もしくは、前記総和を前記バリエーション数で除した平均値を採用している。過負荷量が小さいほど、供給信頼度は高くなる。

Ｎ−２基準のうち上述したＮ−２余裕電力量は、電力系統を構成している電力設備のうち二つの電力設備が事故等により機能を停止している場合において、機能を停止していない他の電力設備における、電力の定格容量とその電力設備における送電量の差である。Ｎ−２余裕電力量が大きいほど、供給信頼度は高くなる。

＝＝＝情報処理装置＝＝＝
次に、本実施例の停電作業計画システムを実現するハードウエア構成について説明する。図２は本発明の停電作業計画システムを実現する情報処理装置２００である。ＣＰＵ２０１は、情報処理装置２００の全体の制御を司るもので、記憶手段としてのメモリ２０２や記憶装置２０８に格納されたプログラム２０２ｃを実行することにより停電作業計画システムの機能やデータベースの機能等を実現する。記録媒体読取装置２０４は、記録媒体２０７に記録されているプログラムやデータを読み取るための装置である。読み取られたプログラムやデータは、メモリ２０２や記憶装置２０８に格納される。従って、例えば記録媒体２０７に記録された停電作業計画システムの機能を実現するためのプログラム２０２ｃを、記録媒体読取装置２０４を用いて上記記録媒体２０７から読み取って、メモリ２０２や記憶装置２０８に格納するようにすることができる。例えば、上述のデータベースに記憶されるデータは、メモリ２０２や記憶装置２０８に格納される。記録媒体２０７としてはフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ／ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ／ＲＡＭ、半導体メモリ等を用いることができる。

記録媒体読取装置２０４は、情報処理装置２００に内蔵されている形態とすることもできるし、外付されている形態とすることもできる。記憶装置２０８は、例えばハードディスク装置やフレキシブルディスク装置、半導体記憶装置等である。入力装置２０５はオペレータ等による情報処理装置２００へのデータ入力等のために用いられる。入力装置２０５としては例えばキーボードやマウス等が用いられる。出力装置２０６は情報を外部に出力するための装置である。出力装置２０６としては例えばディスプレイやプリンタ等が用いられる。通信インタフェース２０３は、情報処理装置２００をＬＡＮ等の外部ネットワークに接続するためのインタフェースである。情報処理装置２００は、通信インタフェース２０３を介して他のコンピュータ等の外部装置との間で通信を行うことができる。

＝＝＝処理説明＝＝＝
停電作業計画システムは、上述の情報処理装置２００上で動作するプログラムにより提供される。情報処理装置２００では、各種のデータを記憶するためのデータベースが動作している。このデータベースには、停電作業計画の対象となる電力系統の構成や電力系統を構成している各電力設備に関する情報（例えば、消費電力、定格電力、送電容量、電力損失等）が記憶されている。また、このデータベースには、以下に説明する処理で用いられる各種のデータが適宜記憶される。

図３に停電作業計画システムにより実行される処理の流れを説明するフローチャートを示している。この処理には、１．作業系統候補生成処理（Ｉ）、２．系統運用制約判断処理（II）、３．系統構成組合せ処理（III）、の三つの処理が含まれている。以下、これらの各処理について詳述する。

＜１．作業系統候補生成処理（Ｉ）＞
作業系統候補生成処理（Ｉ）では、当該処理に後続する処理において用いられる作業系統の候補を生成する。生成された作業系統候補は、情報処理装置２００で機能するデータベースに記憶される。作業系統候補生成処理（Ｉ）は、縮約系統生成処理（S311）、詳細系統生成処理（S312）、停電作業設備の組合せ処理（S313）、候補生成処理（S314）、等の処理が含まれる。

まず、縮約系統生成処理（S311）では、停電作業要求を満たす系統（以下、縮約系統と称する）を生成する。電力系統の数は、単純に計算すると２^ｂ［ｂ：電力設備の数（例えば、送電線の数＋変電所の数）］のオーダとなり、莫大な数となる。そこで本実施例においては、対象とする電力系統の数を絞り込むために、二つの制約を課すこととしている。そのうちの一つは、同一の電力設備が冗長な構成を有している場合にこれを一つの電力設備として扱うようにすること（以下、縮約という）である。例えば、同じ電気所（発電所・変電所等）間が複数回線の送電線で構成される場合には、これら複数回線を一つの電力設備として扱うようにする。また同じ電力設備（母線）間が複数の変圧器で構成される場合には、これら複数の変圧器を一つの電力設備として扱うようにする。このような制約を課すことにより、最適化の精度を殆ど低下させることなく計算量を減らすことができる。

二つめの制約は、採用する作業系統候補を常時系統における停電設備の数を増減させた常時系統に近似する構成（周辺）に絞ることである。常時系統とは通常の運用状態における電力系統である。例えば、常時系統の停電設備数が２である場合には、停電設備数が１，３の場合が常時系統周辺である。停電作業のための系統は、常時系統に近い（周辺）作業系統であるという結果が調査で得られており経験的にも納得できるものであることから、このようにサンプルとして採用する系統を常時系統周辺に制約することにより、最適化の精度を低下させることなく計算量を減らすことができる。図４に電力系統の一例を示している。図４（ａ）が常時系統である場合において、図４（ｂ）〜（ｄ）に示す各系統が常時系統周辺である。なお、常時系統周辺に制約した場合の系統数は、例えば、次式により求められる。

なお、上式において、１は常時系統、ＭＭは常時切の状態にある電力設備の中から同時に入とする最大数、ＭＮは常時入の状態にある電力設備の中から同時に入とする最大数、ｏｆｆは常時切の状態にある電力設備の数、ｏｎは常時入の状態にある電力設備の数、ｍは常時切の状態にある電力設備から同時に入とする数、ｎは常時入の電力設備から同時に切とする数である。常時系統周辺の範囲は、上式におけるＭＭやＭＮの値を変えることにより任意に設定することができる。常時系統周辺の範囲は、最適化の精度を低下させることなく計算量を減らすことができる範囲に設定される。

続く詳細系統生成処理（S312）では、縮約系統生成処理（S311）で得られた縮約系統について、縮約をもとに戻した系統（以下、詳細系統と称する）を生成する。生成された詳細系統はデータベースに記憶される。

停電作業設備の組合せ処理（S313）では、停電作業が要求される電力設備の組合せを生成し、データベースに記憶する。ここで同時に複数の停電作業（以下、同調作業という）が行なわれると供給信頼度を低下させてしまうので、組合せの生成は同調作業となる組合せができるだけ少なくなるように行われる。例えば、組合せは同調作業数が計画期間内に要求された電力設備を停止するのに必要な最小数となるように生成される。この場合に組合せの数は次式から求められる。

なお、上式において、ｗは同調作業の数、ＭＷは同調作業の最大数、ＭＢは全作業設備数である。

次に、候補生成処理（S314）では、詳細系統生成処理（S312）で得られた詳細系統に、停電作業設備の組合せ処理（S313）で得られた組合せを重ね合わせることにより作業系統の候補を生成し、データベースに記憶する。図５に電力系統の一例を示している。図５（ａ）は、詳細系統生成処理（S312）で得られた詳細系統であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の詳細系統に、停電作業設備の組合せ処理（S313）で得られた停電作業が要求される電力設備の組合せの一つを重ねて生成した作業系統候補である。なお、この例では、停電作業が要求される電力設備（以下、停電作業設備という）は送電線１である。

＝＝＝２．系統運用制約判断処理（II）＝＝＝
次に、２．系統運用制約判断処理（II）には、系統損失電力計算処理（S315）及び作業系統候補に対するＮ−Ｍ系統作成処理（S316）、Ｎ−Ｍ系統に対し運用制約を満たすかどうかの判断処理（S317）が含まれる。

系統損失電力計算処理（S315）では、作業系統候補生成処理（S314）で生成された各作業系統候補について、系統損失電力を計算する。ここで系統損失電力とは、電力設備において生じる損失の総和である。作業系統候補に対するＮ−Ｍ系統作成処理（S316）では、Ｎ−Ｍ基準についての作業系統候補を作成する。なお、Ｍの初期値は「０」である。Ｎ−Ｍ系統に対し運用制約を満たすかどうかの判断処理（S317）では、作業系統候補に対する作業系統候補に対するＮ−Ｍ系統作成処理（S316）で作成されてデータベースに記憶されている作業系統候補について、系統を運用する上での制約（以下、運用制約と称する）を満たすかどうかの判断を行い、実際に運用可能な作業系統候補を抽出する。なお、運用制約は、運用箇所によって異なるため、様々なバリエーションに変更される性質のものである。そこで、本実施例の停電作業計画システムにおいては、制約を満たすかどうかの判断を行う処理を、判断される制約ごとに分割している。このように処理を分割していることで、運用制約の様々なバリエーションに迅速かつ柔軟に対応させることができる。また、制約を満たすかどうかの判断の結果をデータベースに設けた共通のテーブルに管理するようにしている。これにより判断結果について集約的な把握と管理が可能となる。

上記共通のテーブルには、例えば、運用違反に対する違反の有無や、後述するＮ−Ｍ供給支障電力、Ｎ−Ｍ余裕電力量、送電損失電力等が記憶される。なお、運用制約を満たすかどうかの判断のうち、運用違反についての判断は絶対的である。すなわち、一つでも運用違反を有する作業系統候補は運用可能な候補とはなり得ない。そこで、運用違反の判断において違反が確認された場合には、以後の他の制約についての判断処理の対象から除外するようにして処理効率を向上させている。

なお、運用制約の判断は、例えば、潮流計算を用いて行われる。潮流計算手法としては処理が高速に行われるものが望ましく、例えば、ＯＳＰＦ（Optimal Switching Power Flow：例えば、R.Bacher,H.Glavitsch:" Network Topology Optimization with Security Constraints " IEEE Trans.PS, Vol.PWRS-1,No.4,103-111（1986）を参照）を用いる。

＝＝＝３．系統構成組合せ処理（III）＝＝＝
３．系統構成組合せ処理（III）では、２．系統運用制約判断処理（II）により抽出された作業系統候補に対して、諸条件を課すことにより順位付けを行い、最適な系統を抽出する。系統構成組合せ処理（III）は、Ｎ−Ｍ供給支障電力計算処理（S318）、Ｎ−Ｍ過負荷量計算処理（S319）、Ｎ−Ｍ余裕電力量計算処理（S320）、バランス断面ごとの繰り返し計算処理（S321）、ソート処理（S322）、作業系統候補を完全に順序づけることができたかどうかの判断処理（S323）、停電作業要求を満たす系統構成の選択処理（S324）、所要日数が計画期間内であるかどうかを判断する処理（S325）〜（S326）、最適停電作業計画の作成処理（S327）等の処理が含まれる。

Ｎ−Ｍ供給支障電力計算処理（S318）では、２．系統運用制約判断処理（II）により抽出された各作業系統候補についてのＮ−Ｍ供給支障電力を計算する。計算されたＮ−Ｍ供給支障電力は、各作業系統候補に対応させてデータベースに記憶される。

Ｎ−Ｍ過負荷量計算処理（S319）では、２．系統運用制約判断処理（II）により抽出された各作業系統候補についてのＮ−Ｍ過負荷量を計算する。計算されたＮ−Ｍ過負荷量は、各作業系統候補に対応させてデータベースに記憶される。

Ｎ−Ｍ余裕電力量計算処理（S320）では、２．系統運用制約判断処理（II）により抽出された各作業系統候補についてのＮ−Ｍ余裕電力量を計算する。計算されたＮ−Ｍ余裕電力量は、各作業系統候補に対応させてデータベースに記憶される。

バランス断面ごとの繰り返し計算処理（S321）では、電力設備の負荷の状態の異なる複数のバランス断面について、（S316）〜（S320）までの処理を繰り返し実行する。ここで電力系統の供給信頼度は、例えば、発電機の状態（起動・停止）や電力系統を構成している電力設備の負荷などの電力設備の状態によって変化する。なお、バランス断面とは、実際に採取された、もしくは、シミュレーションされた、ある時点における発電と負荷の状態である。繰り返し実行される（S316）〜（S320）の処理結果は、バランス断面ごとにデータベースに記憶される。Ｎ−Ｍ供給支障電力や系統損失電力の値は、バランス断面に応じて変化する。従って、このようにバランス断面ごとにＮ−Ｍ供給支障電力や系統損失電力を求めることにより、最適化が特定のバランス断面に依存して行われるのを防ぐことができる。

ソート処理（S322）では、２．系統運用制約判断処理（II）により抽出された作業系統候補を、Ｎ−Ｍ供給支障電力を第１のソートキーとしてＮ−Ｍ供給支障電力の昇順となるようにソート（整列）する。このソートは、全てのバランス断面から得られた作業系統候補を対象として行われる。そして、Ｎ−Ｍ供給支障電力が同じ作業系統候補が存在する場合には、そのような作業系統候補の関係では、Ｎ−Ｍ過負荷量を第２ソートキーとしてＮ−Ｍ過負荷量の昇順となるように作業系統候補がソートされる。さらに、Ｎ−Ｍ過負荷量が同じ作業系統候補が存在する場合には、そのような作業系統候補の関係では、Ｎ−Ｍ余裕電力量を第３のソートキーとしてＮ−Ｍ余裕電力量の降順となるように作業系統候補がソートされる。さらに、Ｎ−Ｍ余裕電力量が同じ作業系統候補が存在する場合には、そのような作業系統候補の関係では、系統損失電力を第４のソートキーとして系統損失電力の昇順となるように作業系統候補がソートされる。

以上の処理では、異なるバランス断面に所属する同じ作業系統候補が存在することがありうるが、作業系統候補が同じであってもバランス断面ごとに需要量が異なるため、Ｎ−Ｍ供給支障電力に差が生じることになる。つまり、同じ作業系統候補であってもＮ−Ｍ供給支障電力の差によってソート順が変わってくることになり、これにより優先して選出する作業系統候補を決定することができる。以上の方法によれば、複数のバランス断面を考慮して作業系統候補が決定され、これにより作業すべき日程が決定され、単一のバランス断面を用いる場合に比べてより最適な作業計画を立てることができる。

なお、以上に示したソート処理（S322）では、Ｎ−Ｍ供給支障電力、Ｎ−Ｍ過負荷量、Ｎ−Ｍ余裕電力量、系統損失電力の順にソートしているが、この順序（ソートキーの優先順位）は、例えば、どの値を重視するかに応じてユーザ等が任意に変更することができる。この変更は、例えば、ＧＵＩ（Graphical User Interface）やＣＬＩ（Command Line Interface）を使ったマンマシンインタフェースによって行うことができる。また、Ｎ−Ｍ過負荷量が指定された値以上となる系統を作業系統候補としないように処理させることもできる。

次に作業系統候補を完全に順序づけることができたかどうかの判断処理（S323）では、（S322）におけるソート処理で完全に作業系統候補を順序づけることができたかどうかを判断している。ここで作業系統候補を完全に順序づけることができていない場合には、Ｍの値を１つ増やして（S316）以降の処理を再び実行する。このように作業系統候補を完全に順序づけることができない場合に、Ｍ（Ｍ＝３，４，５・・・・・）個の電力設備が機能を停止している場合を想定した基準（これらを例えば、Ｎ−３基準、Ｎ−４基準、・・・・・という）について、（S316）以降の処理を繰り返し行うことにより、最終的に作業系統候補を完全に順序づけることができることになる。

次に、停電作業要求を満たす系統構成の選択処理（S324）では、停電作業の要求が満たされるまで上述のようにしてソートされている作業系統候補の中から供給信頼度の高い作業系統候補から優先的に選択していく。そしてこのようにして選択される作業系統候補を実施した場合における所要日数を計算し、所要日数が設定されている計画期間を上回る場合には（S325：YES）、既に採用されている作業系統候補に代えて、選択されていない作業系統候補から最も供給信頼度の高い同調作業可能な作業系統候補を採用し（S326）、所要日数が計画期間内となるように調節する。

そして、最適停電作業計画の作成処理（S327）では、以上のようにして得られた作業系統候補と上記バランス断面とに基づいて日程を決定し、停止させる電力設備から作業を決めて最適停電作業計画を作成する。

以上に説明したように、本発明の停電作業計画システムによれば、運用制約の範囲内でかつ計画期間内で電力系統の供給信頼度を最大化する作業系統を決定することができる。すなわち、本発明の停電作業計画システムは、電力系統の運用者のみならず顧客に対する利益をも最大化するように作業系統を決定することができる。

＝＝＝定式化＝＝＝
以上の処理は、停電作業計画を最適化する問題を電力系統の構成の組合せを最適化する問題に置き換えている。ここで電力系統の構成の組合せを最適化する問題を具体的に定式化すると、数式３に示す目的関数ｚの供給信頼度（例えば、Ｎ−２供給支障電力）を、数式４に示す制約条件下で最小化するような最適解を求める問題となる。

なお、上式において、ＳＮは作業系統の数、ＭＣはＮ−２想定事故数、ＭＢは母線総数、ω_ijkは作業系統ｋの想定事故数ｊにおける母線ｉの供給支障を決定する変数（０：支障なし、１：支障あり）、Ｌｉは母線ｉの負荷量、Ｐは計画期間、ＤＬは補償リアクトル接地系統内の線路数、Ｉ_ｃは対地充電電流、ＭＲは補償リアクトル接地系統内の中性点接地抵抗数、Ｉ_Ｒは中性点接地抵抗電流、Ｃは定数、Ｉ_ｋｔは線路，変圧器の短絡電流、Ｉ_cｔは線路，変圧器用遮断機の許容遮断電流、Ｌ_ｔは線路，変圧器の潮流、Ｌ_ｔａｖｅは線路，変圧器の容量、ＭＴは線路，変圧器の数、Ｅ_ｂは電圧、Ｅ_ｂｍｉｎは下限電圧、Ｅ_ｂｍａｘは上限電圧、ＭＪは停電作業要求数、σ_ｊは停電作業ｊの計画を決定する変数（０：未計画、１：既計画）である。

＝＝＝事例検証＝＝＝
以上の構成からなる停電作業計画システムについて、４１母線実系統に対して、作業系統候補の生成処理、系統運用制約判断処理を、Ｎ−２供給支障電力を供給信頼度とした場合について検証を行った。なお、停電作業数は１１件、同調作業数は最大２件、作業系統候補の探索範囲（常時系統周辺）は常時系統に対し電力設備の数が±１の範囲内とした。その結果、作業系統を常時系統周辺に制約することで、容易に作業系統候補を生成できることを確認した。また、作業系統候補を運用制約によって大幅に削減することにより、比較的容易にＮ−２供給支障電力を計算することが可能なことを確認した。その結果を表１に示す。

なお、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

本発明の一実施例による供給信頼度の指標の一例を示す図である。 本発明の一実施例による停電作業計画システムを実現する情報処理装置を示す図である。 本発明の停電作業計画システムにより実行される処理の流れを説明するフローチャートを示す図である。 本発明の一実施例による電力系統の一例を示す図であり、図４（ａ）は常時系統を、図４（ｂ）〜（ｄ）は、それぞれ図４（ａ）の常時系統に対する常時系統周辺の系統を示す図である。 本発明の一実施例による電力系統の一例を示す図であり、図５（ａ）は詳細系統を、図５（ｂ）は、図５（ａ）の詳細系統に停電作業が要求される電力設備の組合せを重ねて生成した作業系統候補を示す図である。

符号の説明

１６０ 情報処理装置
１６１ ＣＰＵ
１６２ メモリ
１６２ｃ プログラム
１６５ 入力装置
１６６ 出力装置
１６７ 記録媒体
１６８ 記憶装置
Ｓ３１１ 縮約系統生成処理
Ｓ３１２ 詳細系統生成処理
Ｓ３１３ 停電作業設備の組合せ処理
Ｓ３１４ 候補生成処理
Ｓ３１５ 運用制約を満たすかどうかの判断処理
Ｓ３１６ 系統損失電力計算処理
Ｓ３１７ Ｎ−２供給支障電力計算処理
Ｓ３１８ Ｎ−２過負荷量計算処理
Ｓ３１９ Ｎ−２余裕電力量計算処理
Ｓ３２０ バランス断面ごとの繰り返し計算処理
Ｓ３２１ ソート処理
Ｓ３２２ 停電作業要求を満たす系統構成の選択処理
Ｓ３２５ 最適停電作業計画の作成処理

Claims (17)

1. 複数の電力設備によって構成される電力系統の停電作業計画に用いられる停電作業計画システムであって、
   停電作業計画の対象となる電力系統の構成と前記電力系統を構成している各電力設備に関する情報とが記憶される記憶手段と、
   前記電力系統に含まれる電力設備のうち、停電作業を行うべき複数の電力設備（停電対象設備）が入力される入力手段と、
   前記入力される停電対象設備と、前記記憶手段に記憶されている電力系統の構成とに基づいて、停電作業のための作業系統の候補である作業系統候補を生成する作業系統候補生成手段と、
   前記生成される作業系統候補の各々について、互いに異なるバランス断面毎に、前記記憶手段に記憶されている各電力設備に関する情報に基づいて、供給信頼度を決定する供給信頼度決定手段と、
   前記決定される供給信頼度に基づいて、前記作業系統候補のうち停電作業計画として採用すべき作業系統を決定し、当該決定した作業系統の供給信頼度を決定するために使用したバランス断面に基づいて当該作業系統による作業日を決定する作業計画決定手段と、
   を備えることを特徴とする停電作業計画システム。
2. 請求項１に記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記決定される前記作業系統候補の供給信頼度と前記電力系統の運用制約とに基づいて、前記停電作業計画として採用すべき作業系統を決定することを特徴とする停電作業計画システム。
3. 請求項１に記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業系統候補生成手段は、常時系統周辺の作業系統のみを前記作業系統候補として生成する手段であることを特徴とする停電作業計画システム。
4. 請求項１に記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業系統候補生成手段は、常時系統周辺の系統に対して停電作業の対象となる電力設備の組合せを適用した作業系統を前記作業系統候補として生成する手段であること、を特徴とする停電作業計画システム。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記供給信頼度として、前記電力系統を構成する電力設備のうち二つ電力設備が同時に機能を停止した場合における電力系統の供給支障電力を用いることを特徴とする停電作業計画システム。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記供給信頼度として、前記電力系統を構成する電力設備のうち二つの電力設備が同時に機能を停止した場合における電力系統の過負荷量を用いることを特徴とする停電作業計画システム。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記供給信頼度として、前記電力系統を構成する電力設備のうち二つの電力設備が同時に機能を停止した場合における電力系統の余裕電力量を用いることを特徴とする停電作業計画システム。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記作業系統候補のうち前記供給信頼度の高い作業系統候補を他の作業系統候補に優先して選出する手段を含むことを特徴とする停電作業計画システム。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記供給信頼度が最大となる前記作業系統候補が複数存在する場合には、前記作業系統候補のうち損失電力の少ない前記作業系統候補を優先して選出する手段を含むことを特徴とする停電作業計画システム。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記供給信頼度が最大となるような前記作業系統候補が複数存在する場合には、前記供給信頼度として、前記電力系統を構成する電力設備のうちＭ（Ｍ＝３，４，５・・・・・）個の電力設備が同時に機能を停止した場合における、供給支障電力、過負荷量、余裕電力量のうちの少なくともいずれかを用いることを特徴とする停電作業計画システム。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、複数の時点のそれぞれにおける電力設備の電力消費量に基づいて前記供給信頼度を求める手段を備えることを特徴とする停電作業計画システム。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業系統候補生成手段は、前記電力系統を構成する電力設備のうち冗長構成されている電力設備について、前記電力設備を一つの電力設備として扱うことにより前記作業系統候補を生成する手段を備えること、を特徴とする停電作業計画システム。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業計画決定手段は、前記決定した作業系統を実施した場合における作業期間が所定の作業期間内に収まらない場合には、既に採用されている前記作業系統候補に代えて、まだ採用されていない前記作業系統候補の中から前記供給信頼度が最も高く、同時に作業可能な停電作業を含む前記作業系統候補を採用すること、を特徴とする停電作業計画システム。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の停電作業計画システムにおいて、前記電力系統を構成する電力設備には、発電所、送電線、変圧器、のうち少なくともいずれかが含まれること、を特徴とする停電作業計画システム。
15. 請求項２に記載の停電作業計画システムにおいて、前記作業系統候補が前記運用制約を満たしているかどうかの判断を行う処理は、前記運用制約に対応する処理ごとに分割されて記述されているプログラムを実行することにより実現されることを特徴とする停電作業計画システム。
16. 複数の電力設備により構成される電力系統の停電作業計画に用いられる停電作業計画方法であって、
    停電作業計画の対象となる電力系統の構成と前記電力系統を構成している各電力設備に関する情報とを記憶手段に記憶し、
    前記電力系統に含まれる電力設備のうち、停電作業を行うべき複数の電力設備（停電対象設備）を記憶し、
    記憶している停電対象設備と、前記記憶手段に記憶されている電力系統の構成とに基づいて、停電作業のための作業系統の候補である作業系統候補を生成し、
    前記作業系統候補の各々について、互いに異なるバランス断面毎に、前記記憶手段に記憶されている各電力設備に関する情報に基づいて供給信頼度を決定し、
    前記作業系統候補の中から前記決定される供給信頼度に基づいて停電作業計画として採用すべき作業系統を決定し、当該決定した作業系統の供給信頼度を決定するために使用したバランス断面に基づいて当該作業系統による作業日を決定すること、
    を特徴とする停電作業計画方法。
17. 複数の電力設備により構成される電力系統の停電作業計画に用いられるプログラムであって、
    情報処理装置に、
    停電作業計画の対象となる電力系統の構成と前記電力系統を構成している各電力設備に関する情報とを記憶手段に記憶する機能と、
    前記電力系統に含まれる電力設備のうち、停電作業を行うべき複数の電力設備（停電対象設備）を入力させる機能と、
    前記入力される停電対象設備と、前記記憶手段に記憶される電力系統の構成とに基づいて、停電作業のための作業系統の候補である作業系統候補を生成する機能と、
    前記作業系統候補の各々について、互いに異なるバランス断面毎に、前記記憶手段に記憶された各電力設備に関する情報に基づいて供給信頼度を決定する機能と、
    前記作業系統候補の中から前記決定される供給信頼度に基づいて停電作業計画として採用すべき作業系統を決定し、当該決定した作業系統の供給信頼度を決定するために使用したバランス断面に基づいて当該作業系統による作業日を決定する機能と、
    を実現させるためのプログラム。

Images