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公開番号2024121152
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-06
出願番号2023028094
出願日2023-02-27
発明の名称解析方法、及び解析装置
出願人富士電機株式会社,学校法人早稲田大学
代理人弁理士法人旺知国際特許事務所
主分類H02J 3/00 20060101AFI20240830BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】出力に不確定性を有する1つ以上の電源、及び、負荷量に不確定性を有する1つ以上の負荷機器の少なくとも1つ以上を含む電力系統の潮流計算の計算量を減らす。
【解決手段】本発明の1つの態様に係る解析方法は、出力に不確定性を有する1つ以上の電源、及び、負荷量に不確定性を有する1つ以上の負荷機器の少なくとも1つ以上を含む電力系統に関するデータに基づいて、感度法におけるLODF(Line Outage Distribution Factors)のファクター係数を決定することと、電力系統に含まれている1つ以上の電源の出力、及び、1つ以上の負荷機器の負荷量の確率分布と、電力系統内の各ブランチの潮流の確率分布とを直接的に関係付ける近似モデルを決定することと、電力系統内のいずれか1つのブランチに事故が生じた後のブランチの各々の潮流の確率分布を、ファクター係数、及び近似モデルに基づいて算出することと、を含む。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
出力に不確定性を有する１つ以上の電源、及び、負荷量に不確定性を有する1つ以上の負荷機器の少なくとも1つ以上を含む電力系統に関するデータに基づいて、感度法におけるＬＯＤＦ(Line Outage Distribution Factors）のファクター係数を決定することと、
前記電力系統に含まれている前記１つ以上の電源の出力、及び、前記1つ以上の負荷機器の負荷量の確率分布と、前記電力系統内の各ブランチの潮流の確率分布とを直接的に関係付ける近似モデルを決定することと、
前記電力系統内のいずれか１つの前記ブランチに事故が生じた後の前記ブランチの各々の潮流の確率分布を、前記ファクター係数、及び前記近似モデルに基づいて算出することと、
を含む解析方法。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記近似モデルは、
それぞれが直交多項式系に属し、かつ、前記電力系統のトポロジーに応じた重みがそれぞれ重み係数によって与えられる複数の基底関数の線形結合で表された関数である、
請求項１に記載の解析方法。
【請求項３】
前記電力系統内のいずれか１つの前記ブランチに事故が生じた後の前記ブランチの各々の潮流の確率分布を、前記ファクター係数、及び前記近似モデルに基づいて算出することは、
前記電力系統内のいずれか１つの前記ブランチに事故が生じた後の前記電力系統のトポロジーに対応する前記重み係数の行列を、前記事故が発生する前に対応する前記重み係数の行列と、前記ファクター係数とに基づいて決定することと、
前記電力系統内のいずれか１つの前記ブランチに事故が生じた後の前記電力系統のトポロジーに対応する前記重み係数の行列と、前記複数の基底関数の行列との行列演算によって、前記電力系統内のいずれか１つの前記ブランチに事故が生じた後の前記ブランチの各々の潮流の確率分布を算出すること、
を含む請求項２に記載の解析方法。
【請求項４】
前記近似モデルは、多項式カオス展開に基づく関数である、
請求項２または請求項３に記載の解析方法。
【請求項５】
出力に不確定性を有する１つ以上の電源、及び、負荷量に不確定性を有する1つ以上の負荷機器の少なくとも1つ以上を含む電力系統に関するデータに基づいて、感度法におけるＬＯＤＦ(Line Outage Distribution Factors）のファクター係数を決定するファクター係数決定部と、
前記電力系統に含まれている前記１つ以上の電源の出力、及び、前記1つ以上の負荷機器の負荷量の確率分布と、前記電力系統内の各ブランチの潮流の確率分布とを直接的に関係付ける近似モデルを決定する近似モデル決定部と、
前記電力系統内のいずれか１つの前記ブランチに事故が生じた後の前記ブランチの各々の潮流の確率分布を、前記ファクター係数、及び前記近似モデルに基づいて算出する確率潮流計算部と、
を含む解析装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、解析方法、及び解析装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統内の潮流、及び電圧等を算出する潮流計算が知られている。潮流計算の手法は、一般に、交流潮流計算と直流潮流計算に分類される。交流潮流計算は、非線形方程式で表される電力方程式を厳密に解くことにより潮流を求める手法であり、一例として、非線形方程式の解を反復的な収束計算により求めるニュートン法が知られている。直流潮流計算は交流潮流計算を単純な線形理論間題に変換することにより潮流の近似値を高速に計算する手法であり、その応用の一例として、非特許文献１に示された感度法が知られている。
【０００３】
また、１以上の送電線が切断される等の事故が電力系統に発生した場合、電力系統の各送電線に流れる電力潮流は事故発生の前後で大きく変化し、当該変化の影響により、電力系統内の送電線、及びバンク等の損傷を招く虞がある。この対策として、想定事故解析手法を用いて事故発生の前後の潮流を推定し、電力系統の信頼度を事前に定量的に評価することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
一般に、想定事故解析では、事故発生の前、及び後のそれぞれにおける潮流断面について、想定事故ごとに上述の潮流計算が行われる。実際の電力系統を対象とする想定事故解析では想定事故の数が膨大となる。特に、想定事故解析が電力系統を監視する監視制御装置などに用いられる場合には、監視制御装置は、想定事故解析によって事故後の数多くの系統状態を短時間に処理し、速やかにアラーム処理をする必要がある。そこで、想定事故解析には、計算の高速化が可能な上述の直流潮流計算に基づく感度法が広く用いられる。特許文献１、及び非特許文献２には、感度法と分散並列処理とを併用することによって想定事故解析の更なる高速化を図ること、並びに、感度法を用いることによって想定事故発生の前後の潮流を簡易な線形計算で推定すること、が示されている。
【０００４】
一方、特許文献２、及び特許文献３には、確率論的な手法を用いて潮流を計算する確率潮流計算として、負荷量などの物理量の値が正規分布をしていると仮定して潮流を計算する技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０００－２７０４７７号公報
特開２００３－３７９３７号公報
特開２００５－５７８２１号公報
【非特許文献】
【０００６】
Allen J. Wood, Bruce F. Wollenberg, Gerald B. Sheble, “Wollenberg, Power Generation, Operation, and Control 3rd Edition”,Wiley-Interscience,2013
北川慎治, 他２名, “分散並列処理を用いた想定事故解析の高速化に関する検討”，電気学会研究会資料.PE, 電力技術研究会, 1999年9月30日, 1999(151), p.65-70
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、電力系統には、再生可能エネルギーに基づく多くの電源が導入され始めている。再生可能エネルギーの代表的な例には、太陽光、及び風力などの自然エネルギーが挙げられ、当該再生可能エネルギーの出力は、天候等の自然現象によって変動する。したがって、再生可能エネルギーの出力変動により電力系統の不安定化が懸念され、当該電力系統の潮流を推定し、また、信頼度を事前に評価することは非常に重要である。
【０００８】
しかしながら、従来の技術では、再生可能エネルギーに基づく電力を発生する電源を含む電力系統を対象とした潮流計算に膨大な計算量を要し、そのため計算時間等の多くのコストが費やされる、といった問題がある。
【０００９】
詳述すると、自然現象に起因する再生可能エネルギーの出力の変動は確率的あり、出力変動に不確定性を有するものの、その確率分布は、特許文献２、及び特許文献３で用いられている正規分布から乖離する。したがって、特許文献２、及び特許文献３の確率潮流計算では、再生可能エネルギーに基づき電力を発生する電源を含む電力系統の潮流が正確には算出されない、という問題がある。この問題の対応策として、モンテカルロ法を特許文献２、及び特許文献３の確率潮流計算に導入することが考えられる。しかしながら、モンテカルロ法によって十分な精度を得るためには、再生可能エネルギーの出力の変動について数万から数十万点の計算点が必要となる。そして、確率潮流計算では、各計算点について潮流計算が行われるため、計算量は膨大なものとなる。
【００１０】
また、再生可能エネルギーに基づく電力を発生する電源を含む電力系統を対象に信頼度を評価する場合、上述の想定事故解析が行われる。しかしながら、想定事故解析においては想定事故の数のだけ潮流計算が必要であるため、膨大な計算量が更に増加し、上述した計算時間等のコストの問題が、より顕著なものとなる。
（【００１１】以降は省略されています）

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